JPH02187024A - 半導体装置の製造方法および該半導体装置の製造に用いられる処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、半導体装置の製造工程のうち、特にエツチ
ング工程あるいは薄膜形成工程などに用いられるイオン
ビームを用いた製造方法の改善および該方法に用いられ
る処理装置の構造に関するものである。

［従来の技術］ 半導体装置の製造工程において、エツチング処理や薄膜
形成にイオンビームが利用されている。第３４よ、従来
のイオンビームを用いた半導体装置の処理装置の概略断
面図である。処理装置は中空の処理容器１を備える。処
理容器１の内部には試料台２が備えられている。試料台
２の表面上には半導体基板３が載置される。処理容器１
の下部には容器内の気体を排出し内部を真空にするため
の排気口４が設けられている。また処理容器１の上部に
は試料台２の表面に対向する位置にイオンビームを照射
するためのイオン源５が設けられている。

次に、この処理装置を用いた半導体装置の製造工程につ
いて説明する。まず、処理容器１内の気体を排気口４よ
り排気することにより内部を高真空状態に保つ。次に、
試料台２の表面上に載置された半導体基板３の被処理表
面にイオン源５から反応性イオンビーム１０を照射する
。イオンビームの照射により半導体基板３の表面では物
理化学反応が生じ、たとえばエツチング処理やあるいは
薄膜形成が行なわれる。この両者の反応は、たとえば照
射するイオンビーム１０の照射エネルギを変化させるこ
とにより任意に選択できる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、たとえばエツチング処理を選択した場合、半
導体基板３の被エツチング面にはイオンビーム照射によ
りイオンが打込まれ被エツチング面に結晶欠陥などの損
傷が発生する。

一方、薄膜形成工程を選択した場合においても、薄膜生
成過程で、その膜中にイオン注入による損傷が発生し、
生成薄膜部に結晶欠陥などが生じる。

このようにイオンビームを用いた半導体装置の製造方法
は入射イオンによる結晶欠陥などの損傷が発生し、半導
体装置の電気的特性が悪化するという問題があった。

したがって、この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、イオン入射損傷が極めて小さく
電気的特性の向上が図られる半導体装置の製造方法およ
びその製造方法に用いる半導体装置の処理装置を提供す
ることを目的とする。

ｃ課選を解決するための手段］ 本発明による半導体装置の製造方法は、半導体基板上の
被処理表面に対してイオンビームを照射することによっ
て被処理表面に薄膜を形成し、あるいはエツチング処理
を行なうものであり、イオンビームのイオン源と半導体
基板との間に磁場の中心軸が半導体基板表面に平行なミ
ラー磁場を形成し、このミラー磁場領域に電子を導入し
て閉じ込め、さらにミラー磁場領域に反応性イオンビー
ムを射ち込みイオンビームを中性粒子ビームに変換して
半導体基板表面に到達させることを特徴としている。

また、本発明の半導体装置の処理装置は、半導体基板上
の被処理表面に対してイオンビームを照射することによ
って被処理表面に薄膜を形成しあるいはエツチング処理
を行なうための処理装置であり、その内部に半導体基板
を挿入して保持する処理容器と、処理容器の半導体基板
の表面に対向する位置に設けられ、かつイオンビームを
照射するイオン源と、イオン源と半導体基板との間にミ
ラー磁場を発生させるミラー磁場発生手段と、ミラー磁
場に電子雲領域を形成するための電子源とを備えている
。

［作用］ 本発明において、磁場の中心軸が半導体基板表面に平行
なミラー磁場中に電子を導入して形成した電子雲領域は
、この領域の外部から注入されたイオンビームの大部分
を中性粒子ビームに変換する。そして、この中性粒子ビ
ームが半導体基板表面に照射される。中性粒子ビームは
イオンビームに比べて半導体基板表面に対する損傷度を
低減することができる。また、イオンビームから中性粒
子ビームに変換される際の軌道の乱れはほとんど生じな
いため、異方性の高いエツチング処理を行なうことがで
きる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図を用いて説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す半導体装置の処理装
置の概略断面構造図である。処理装置は中空の処理容器
１を備える。処理容器１の底部には試料台２が備えられ
ている。試料台２の表面上には半導体基板３が載置され
る。処理容器１の底部には容器内の気体を外部に排出す
るための排気口４が設けられている。この排気口４から
排気することによって処理容器１の内部が真空に保持さ
れる。処理容器１の上部にはイオンビームを照射すため
のイオン源５が設けられている。処理容器１の外周部に
はミラー磁場を形成するための磁気コイル６が設けられ
ている。さらに処理容器１の内部にはミラー磁場領域に
電子を導入するための電子源７が設けられている。

次に第１図に示した処理装置を用いた半導体装置の製造
工程について説明する。まず、処理容器１の内部の気体
を排気口４より排気することにより高真空状態に保つ。

次に、磁気コイル６により処理容器１中にミラー磁場を
形成する。第２図には第１図中の中心線■−■線上での
磁束密度分布が示されている。第２図に示されるように
、ミラー磁場は処理容器１の中心付近で磁束密度が低く
外周部で高い分布を示している。この状態で電子源７よ
りミラー磁場中に電子を注入しミラー磁場と電子との相
互作用により注入した電子をミラー磁場領域内に閉じ込
め、電子雲領域を形成する。

そして、電子雲領域が形成された状態でイオン源５より
反応性イオンビームを照射する。電子雲領域に照射され
たイオンビーム１０は、電子付着効果によりイオンビー
ム１０の大部分が中性粒子ビームに変換される。そして
、中性粒子ビームが半導体基板３表面に到達し、エツチ
ング反応あるいは薄膜形成反応を生じる。一般に、エツ
チング反応あるいは薄膜形成反応時に発生する半導体基
板の損傷はイオン入射に由来することが知られている。

このために中性粒子ビームの入射は半導体基板表面に生
じる損傷を低減する。

また、イオンビーム１０が中性粒子ビームに変換される
電子付着反応はビームの散乱が非常に小さいため、この
変換の際ビームの軌道の乱れがほとんど発生しない。こ
のために、この製造方法によってエツチングを行なう場
合には、変換された中性粒子ビームは半導体基板表面に
ほぼ垂直に入射し、異方性の優れたエツチングが可能と
なる。

なお、上記実施例においては、ミラー磁場発生手段とし
て磁気コイル６を用いた場合について説明したが、たと
えば永久磁石を用いてミラー磁場を発生させてもよい。

また、上記実施例ではイオン源５を１個配置した場合に
ついて説明したが、複数個配置される構造としてもよい
。さらに、このイオン源にイオンビームの走査機能を付
加してもよい。

［発明の効果］ このように、本発明によればミラー磁場中に電子を閉じ
込めて電子雲領域を形成し、この電子雲領域中にイオン
ビームを入射し電子付着反応で中性粒子ビームに変換し
、半導体基板表面に方向性の整えられた中性粒子ビーム
を到達させ、半導体基板表面で反応させるようにしてい
るため、半導体基板表面の損傷を低減し異方性に優れた
エツチング処理を可能とし、また半導体基板の損傷の少
ない薄膜形成を行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例による半導体装置の処理装
置の概略断面構造図である。第２図は、第１図の処理装
置の中心線■−■の位置における処理容器１内に発生し
たミラー磁場の磁束密度分布を示す磁束密度分布図であ
る。 第３図は、従来の半導体装置の処理装置の概略断面構造
図である。 図において、１は処理容器、３は半導体基板、５はイオ
ン源、６は磁気コイル、７は電子源である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板上の被処理表面に対してイオンビーム
   を照射することによって被処理表面に薄膜を形成し、あ
   るいはエッチング処理を行なう半導体装置の製造方法に
   おいて、 磁場の中心軸が前記被処理表面に平行なミラー磁場を形
   成し、前記ミラー磁場領域に電子を導入して閉じ込め、
   前記ミラー磁場領域に前記イオンビームを照射し、前記
   イオンビームを中性粒子ビームに変換して前記半導体基
   板の被処理表面に到達させることを特徴とする、半導体
   装置の製造方法。
2. （２）半導体基板上の被処理表面に対してイオンビーム
   を照射することによって被処理表面に薄膜を形成し、あ
   るいはエッチング処理を行なうための半導体装置の処理
   装置であって、 その内部に前記半導体基板を挿入して保持する処理容器
   と、 前記処理容器の前記半導体基板の表面に対向する位置に
   設けられイオンビームを照射するイオン源と、 前記イオン源と前記半導体基板との間にミラー磁場を発
   生させるミラー磁場発生手段と、 前記ミラー磁場に電子雲領域を形成するための電子源と
   を備えた、半導体装置の製造に用いられる処理装置。