JPH07106305A - Atom layer etching unit - Google Patents

Atom layer etching unit

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JPH07106305A
JPH07106305A JP25030193A JP25030193A JPH07106305A JP H07106305 A JPH07106305 A JP H07106305A JP 25030193 A JP25030193 A JP 25030193A JP 25030193 A JP25030193 A JP 25030193A JP H07106305 A JPH07106305 A JP H07106305A
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JP
Japan
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shroud
particles
atomic layer
sample
chamber
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JP25030193A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoshi Itabashi
直志 板橋
Kozo Mochiji
広造 持地
Isao Ochiai
勲 落合
Seiji Yamamoto
清二 山本
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To prevent the machining accuracy of etching from being impaired to allow process inspection by using a shroud having a transfer function and a gas adsorption function as a means of collecting and removing unnecessary particles. CONSTITUTION:An etching processing chamber 101 an adsorbed substance analysis chamber 102 are separated by a gate valve 103. A sample 104 to be etched, a sample stage 105, an electron gun 107, sputter ion gun 108, and an ion gauge 109 are arranged in the etching gas processing chamber 101. A quadrupole mass analyzer 110 is mounted on the sucked substance analysing chamber 102. A shroud 111 can move between the etching processing chamber 101 and the absorbed substance analyzing chamber 102 by means of a moving function 112. Moreover, the etching processing chamber 101 is connected to an STM device 113 to measure the machining accuracy of the etching. The STM device 113 has a transfer mechanism 114 and separated by a gate valve 115 from the etching processing chamber 101.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体素子の表面加工プ
ロセスに係り、特に、原子レベルの加工精度でエッチン
グを行うための原子層エッチング装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor element surface processing process, and more particularly to an atomic layer etching apparatus for performing etching with atomic level processing accuracy.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体エッチングの加工精度に対する要
求が原子レベルに近づくにつれ、半導体表面を清浄化す
る際、半導体表面を改質する際や半導体表面から原子層
をエッチングする際に、試料の表面で反射もしくは試料
の表面より脱離する粒子が、加工精度に及ぼす影響は重
大になってくる。何故ならば、これらプロセスに不要な
粒子が、表面と再度反応して、不必要なエッチングの進
行もしくはエッチングの阻害等を引き起こすからであ
る。
2. Description of the Related Art As the demand for processing accuracy of semiconductor etching approaches the atomic level, when cleaning the semiconductor surface, modifying the semiconductor surface, or etching the atomic layer from the semiconductor surface, the surface of the sample is The influence of the particles reflected or desorbed from the surface of the sample on the processing accuracy becomes significant. This is because particles unnecessary for these processes react with the surface again, causing unnecessary progress of etching or inhibition of etching.

【0003】従来、これらの粒子を真空室内から除去す
るためには排気口に取付けられたポンプが用いられてき
た。しかし、このような方法では、これらの粒子の多く
は真空室の壁と何度か衝突した後、壁に吸着する、ある
いは、排気口に入り気相から除去される。従って、この
ような方法では、これらの粒子が、壁から再脱離または
壁で反射し、再び試料の表面に到達して、表面の状態に
影響を及ぼすことが懸念される。
Conventionally, a pump attached to the exhaust port has been used to remove these particles from the vacuum chamber. However, in such a method, many of these particles collide with the wall of the vacuum chamber several times and then adsorb to the wall or enter the exhaust port and are removed from the gas phase. Therefore, in such a method, it is feared that these particles may be detached from the wall or reflected by the wall, and may reach the surface of the sample again to affect the state of the surface.

【0004】一方、上に述べたプロセスに不要な粒子
は、表面を清浄化するプロセス、表面を元素吸着等によ
り改質するプロセスや、表面の原子層をエッチングする
プロセスの状況を反映している。しかし、排気口に取付
けられたポンプを用いた従来の方法では、分析の目的で
これらの粒子の回収を行っていないため、これらの粒子
を検査することによりプロセスが適切であったかどうか
を評価することは困難である。
On the other hand, the particles unnecessary for the above-mentioned process reflect the conditions of the process of cleaning the surface, the process of modifying the surface by element adsorption or the like, and the process of etching the atomic layer on the surface. . However, conventional methods that use pumps attached to the exhaust port do not collect these particles for analytical purposes, so inspecting these particles to assess whether the process was adequate. It is difficult.

【0005】また、別の従来法には、MBE装置などに
用いられている方法(図2)がある。この方法では、真
空室201の内側に容器壁に沿って固定して備え付けら
れた低温のシュラウド202を用いて、プロセスに不要
な粒子を回収する。しかし、この方法では、シュラウド
202に吸着した粒子を脱離させシュラウド202を清
浄な状態に回復するための工程を、プロセスを行うのと
同じ真空室201内で行わなければならない。従って、
同じ真空室201内に設置された分子源203や計測器
204にシュラウド202から脱離した粒子が付着し、
これらがプロセスの汚染源となる。シュラウド202に
吸着した粒子を脱離させる際、別に予備室を設け、試料
台205および試料206を退避させることは可能であ
るが、同時に分子源203や計測器204を退避させる
ことは、装置の複雑化を招くため得策でない。
Another conventional method is a method (FIG. 2) used in an MBE device or the like. In this method, a low temperature shroud 202 fixedly installed inside the vacuum chamber 201 along the container wall is used to collect particles unnecessary for the process. However, in this method, the steps for desorbing the particles adsorbed on the shroud 202 and restoring the shroud 202 to a clean state must be performed in the same vacuum chamber 201 where the process is performed. Therefore,
Particles detached from the shroud 202 adhere to the molecular source 203 and the measuring instrument 204 installed in the same vacuum chamber 201,
These are sources of process contamination. When desorbing the particles adsorbed on the shroud 202, it is possible to separately provide a preliminary chamber and evacuate the sample stage 205 and the sample 206. However, evacuating the molecular source 203 and the measuring instrument 204 at the same time means that It is not a good idea because it causes complication.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上に述べた従来の方法
では、プロセスに不要な粒子が試料の表面と再度反応す
ることを十分防止できず、エッチングの加工精度が損な
われる。
In the conventional method described above, it is not possible to sufficiently prevent particles unnecessary for the process from reacting again with the surface of the sample, and the etching processing accuracy is impaired.

【0007】本発明の目的は、これらの粒子がエッチン
グの加工精度を損なうことを回避するのと同時に、これ
らの粒子を分析することによりプロセスを検査する機能
を備えた原子層エッチング装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide an atomic layer etching apparatus having a function of inspecting a process by analyzing these particles while avoiding that these particles impair the processing accuracy of etching. That is.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、上に述べたプロセスに不要な粒子を回収,除去する
手段として、移動機能とガス吸着機能を備えたシュラウ
ドを用いる。シュラウドに吸着した粒子を脱離させ、シ
ュラウドを清浄な状態に回復するのと同時に、プロセス
の検査を行う手段として、エッチング処理室と分離され
た吸着物解析室を設け、シュラウドに吸着したこれらの
粒子を吸着物解析室に設置された元素分析装置によって
分析する。
In order to achieve the above object, a shroud having a transfer function and a gas adsorption function is used as a means for collecting and removing unnecessary particles in the above-mentioned process. At the same time that the particles adsorbed to the shroud are desorbed and the shroud is restored to a clean state, at the same time, as a means for inspecting the process, an adsorbate analysis chamber that is separate from the etching chamber is provided and The particles are analyzed by an elemental analyzer installed in the adsorbate analysis room.

【0009】[0009]

【作用】以下、本発明の作用を図3で説明する。図3
(a)に、原子層エッチングの一工程として、イオンまた
はラジカルを試料の表面に照射し、試料の表面を清浄化
する工程を示す。イオン−ラジカル源301より試料台
302上に設置された試料303の表面にイオンまたは
ラジカルが供給される。このうち一部は試料303の表
面に作用する。試料303の表面で反射される等の理由
により試料303表面に作用しなかったガスや試料30
3の表面から脱離した粒子は、エッチング処理室304
内の気相中や壁面上に残留してしまう。
The operation of the present invention will be described below with reference to FIG. Figure 3
(a) shows a step of irradiating the surface of the sample with ions or radicals to clean the surface of the sample as one step of the atomic layer etching. Ions or radicals are supplied from the ion-radical source 301 to the surface of the sample 303 placed on the sample table 302. Part of this acts on the surface of the sample 303. Gas or sample 30 that did not act on the surface of sample 303 due to reflection on the surface of sample 303
The particles desorbed from the surface of No. 3 are the etching processing chamber 304.
It remains in the gas phase inside and on the wall.

【0010】この工程に本発明の原子層エッチング装置
を利用した例を図3(b)に示す。イオン−ラジカル源3
01より試料303の表面にイオンまたはラジカルが供
給される際、試料303の表面に作用しなかったイオン
またはラジカルや試料303の表面から脱離した粒子
は、低温に保たれたシュラウド305により回収され
る。これは、低温の固体表面には粒子は吸着しやすく、
また一度吸着すると脱離しにくい効果を利用している。
こうして、エッチング処理室304内に、この後、残留
しているこれら粒子数は、この方法を用いなかった場合
と比較して極めて少なくなる。イオンまたはラジカルを
試料303に照射するかわりに試料台302に備えられ
た加熱機能を用いて試料303を昇温し試料表面の清浄
化を行う場合にも、本発明のエッチングプロセスの清浄
化方法は同様に用いることができる。試料303の表面
にハロゲン等を含むガスを供給し、適当な元素の吸着層
を形成する場合や、こうして適当な元素を吸着させた試
料303の表面にエネルギビーム源で発生するエネルギ
ビームを照射し、試料303の表面の原子層をエッチン
グする場合にも、本発明は全く同様に適用できる。この
場合、上に述べた試料の表面の清浄化のためのイオン−
ラジカル源301のかわりに、試料303の表面にガス
を供給するためのガス源306もしくは試料の表面の原
子層をエッチングするためのエネルギビーム源307を
用いればよい。
An example in which the atomic layer etching apparatus of the present invention is used in this step is shown in FIG. 3 (b). Ion-radical source 3
When the ions or radicals are supplied to the surface of the sample 303 from 01, the ions or radicals that did not act on the surface of the sample 303 and the particles desorbed from the surface of the sample 303 are collected by the shroud 305 kept at a low temperature. It This is because particles are likely to be adsorbed on the solid surface at low temperature,
It also utilizes the effect that it is difficult to desorb once it is adsorbed.
Thus, the number of these particles remaining in the etching treatment chamber 304 after that is extremely small as compared with the case where this method is not used. Even when the sample 303 is heated to clean the sample surface by using the heating function provided in the sample table 302 instead of irradiating the sample 303 with ions or radicals, the cleaning method of the etching process of the present invention is It can be used similarly. A gas containing halogen or the like is supplied to the surface of the sample 303 to form an adsorption layer of an appropriate element, or the surface of the sample 303 having the appropriate element thus adsorbed is irradiated with an energy beam generated by an energy beam source. The present invention can be similarly applied to the case of etching the atomic layer on the surface of the sample 303. In this case, the ions for cleaning the surface of the sample mentioned above
Instead of the radical source 301, a gas source 306 for supplying a gas to the surface of the sample 303 or an energy beam source 307 for etching an atomic layer on the surface of the sample may be used.

【0011】図3(c)に、プロセスに不要な粒子を吸
着させたシュラウドを清浄な状態に回復するのと同時
に、これらの粒子を分析し、プロセスを検査する工程を
示す。プロセスに不要な粒子は、低温のシュラウド30
5によって回収され、この低温のシュラウド305は移
動機能308によりエッチング処理室304から吸着物
解析室309に移動される。
FIG. 3 (c) shows a step of recovering the shroud having adsorbed particles unnecessary for the process to a clean state and at the same time, analyzing these particles and inspecting the process. Particles not needed for the process are cold shroud 30
5, the low temperature shroud 305 is moved from the etching processing chamber 304 to the adsorbate analysis chamber 309 by the moving function 308.

【0012】この後、ゲートバルブ310を閉じ、エッ
チング処理室304と吸着物解析室309を分離する。
低温のシュラウド305を吸着物解析室309内で昇温
し、低温のシュラウド305に吸着した粒子を脱離させ
ることにより、シュラウドを清浄な状態に回復すること
ができる。低温のシュラウド305から脱離した粒子
は、吸着物解析室309に設置された元素分析装置31
1によって分析されエッチングプロセスの検査に用いら
れる。低温のシュラウド305を昇温するかわりに、低
温のシュラウド305に電子あるいはイオンを照射し
て、シュラウドを清浄な状態に回復し、脱離粒子の分析
からエッチングの検査を行う場合にも、本発明のエッチ
ングプロセスの検査方法は同様に用いることができる。
After that, the gate valve 310 is closed and the etching processing chamber 304 and the adsorbate analysis chamber 309 are separated.
By raising the temperature of the low temperature shroud 305 in the adsorbate analysis chamber 309 and desorbing the particles adsorbed to the low temperature shroud 305, the shroud can be recovered to a clean state. The particles desorbed from the low temperature shroud 305 are used in the elemental analysis device 31 installed in the adsorbate analysis chamber 309.
1 and used for inspection of the etching process. Even when the shroud 305 at low temperature is irradiated with electrons or ions instead of raising the temperature of the shroud 305 at low temperature to recover the shroud to a clean state and the etching inspection is performed from the analysis of desorbed particles, the present invention is also applicable. The inspection method of the etching process can be used similarly.

【0013】本発明の方法は、試料303の表面から脱
離した粒子を直接観測する方法と違って、一度これら粒
子を低温のシュラウド305によって回収し吸着物解析
室309に移動してから吸着した粒子の脱離およびその
分析を行うため、エッチング処理室304で行われるエ
ッチングプロセスに及ぼす影響が極めて小さい検査方法
であるという点に特長がある。従って、図3(a)に示
した場合と比較して、極めて仕上がり加工精度の高いエ
ッチングを実現することが可能となる。
Unlike the method of directly observing the particles desorbed from the surface of the sample 303, the method of the present invention once collects these particles by the low temperature shroud 305, moves them to the adsorbate analysis chamber 309, and then adsorbs them. Since the desorption of particles and the analysis thereof are performed, there is a feature that the inspection method has an extremely small influence on the etching process performed in the etching processing chamber 304. Therefore, as compared with the case shown in FIG. 3A, it is possible to realize etching with extremely high finishing accuracy.

【0014】[0014]

【実施例】図1は、本発明を実現する原子層エッチング
装置の概略図である。この装置は、エッチング処理室1
01と吸着物解析室102からなり、これらはゲートバ
ルブ103により分離される。エッチング処理室10
1,吸着物解析室102ともに、10-8Pa台の真空度
に保たれている。エッチング処理室101には、エッチ
ングする試料104,加熱および冷却機能を備えた試料
台105,ガス源106,電子銃107,スパッタイオン
銃108,イオンゲージ109がそれぞれ図に示すよう
に配置されている。
FIG. 1 is a schematic diagram of an atomic layer etching apparatus which realizes the present invention. This equipment is used in the etching chamber 1
01 and adsorbate analysis chamber 102, which are separated by a gate valve 103. Etching chamber 10
1. The adsorbate analysis chamber 102 is maintained at a vacuum degree of 10 −8 Pa. In the etching processing chamber 101, a sample 104 to be etched, a sample stage 105 having a heating and cooling function, a gas source 106, an electron gun 107, a sputter ion gun 108, and an ion gauge 109 are arranged as shown in the figure. .

【0015】吸着物解析室102には、四重極質量分析
計110が取付けられている。パイプを通して液体窒素
を流し込むことにより85Kの低温に保たれたシュラウ
ド111は、移動機能112を用いて、主反応室101
と予備反応室102の間を移動することができる。ま
た、エッチング処理室101は、エッチングの加工精度
を測定するためのSTM装置113と結合されている。
STM装置113は、移動機構114を備えており、エ
ッチング処理室101とはゲートバルブ114で分離さ
れている。
A quadrupole mass spectrometer 110 is attached to the adsorbate analysis chamber 102. The shroud 111 kept at a low temperature of 85 K by pouring liquid nitrogen through the pipe uses the transfer function 112 to move the main reaction chamber 101.
And the preliminary reaction chamber 102 can be moved. Further, the etching processing chamber 101 is connected to an STM device 113 for measuring the processing accuracy of etching.
The STM device 113 includes a moving mechanism 114 and is separated from the etching processing chamber 101 by a gate valve 114.

【0016】試料には、GaAs100基板を用いた。
エッチング処理室101内で、試料104を430℃に
加熱しながらスパッタイオン銃108を用いてAr+ イ
オンを試料104に30分間照射した後、550℃で3
分間加熱し、試料104表面の汚染物を取り除いた。こ
のとき、試料104の表面から脱離する粒子は、低温の
シュラウド111を用いて回収された。
A GaAs100 substrate was used as the sample.
While the sample 104 is heated to 430 ° C. in the etching processing chamber 101, the sample 104 is irradiated with Ar + ions for 30 minutes by using the sputter ion gun 108, and then at 550 ° C. for 3 minutes.
The sample 104 was heated for a minute to remove contaminants on the surface of the sample 104. At this time, the particles detached from the surface of the sample 104 were collected by using the low temperature shroud 111.

【0017】この低温のシュラウド111を吸着物解析
室102に移動し、ゲートバルブ103を閉じ、加熱機
能によってシュラウド111を昇温したとき脱離する粒
子を、四重極質量分析計110を用いて分析した結果、
基板構成要素であるGaとAs、および汚染物であるO
とCの信号が検出された。これにより、上に述べた試料
の清浄化方法では、汚染物OとCの脱離と同時に基板構
成元素であるGaとAsの脱離が起こっていることがわ
かった。また、この昇温により、試料の清浄化を行った
時にシュラウド111の表面に吸着した粒子は脱離し
て、シュラウド111は清浄な状態に回復された。この
試料表面清浄化処理によって、試料104の最表面原子層
は再構成し、原子配列の揃った清浄なGa原子層となっ
た。
The low-temperature shroud 111 is moved to the adsorbate analysis chamber 102, the gate valve 103 is closed, and the particles desorbed when the temperature of the shroud 111 is raised by the heating function are measured by using the quadrupole mass spectrometer 110. As a result of the analysis,
Ga and As which are substrate components, and O which is a contaminant
And C signals were detected. From this, it was found that in the above-described sample cleaning method, desorption of the contaminants O and C and desorption of the substrate constituent elements Ga and As occur simultaneously. Further, due to this temperature rise, particles adsorbed on the surface of the shroud 111 when the sample was cleaned were desorbed, and the shroud 111 was restored to a clean state. By this sample surface cleaning treatment, the outermost surface atomic layer of the sample 104 was reconstituted and became a clean Ga atomic layer with a uniform atomic arrangement.

【0018】この後、試料104を85Kまで冷却し、
エッチング処理室101において、ガス源106から発
生する塩素に試料104をさらし塩素吸着層を形成し
た。この工程において、低温のシュラウドを用いない場
合には、エッチング処理室101内の圧力は、10-7Pa
台まで上昇した。しかし、低温のシュラウド111を用
いて、同様の塩素吸着を行う場合には、反応室の圧力上
昇は全く見られなかった。これは、ガス源106より供
給された塩素のうち試料104に吸着しなかった塩素、
もしくは、塩素吸着時に試料104の表面から脱離した
粒子が、低温のシュラウド111に吸着し、確実に回収
されていることを示している。
Thereafter, the sample 104 is cooled to 85K,
In the etching processing chamber 101, the sample 104 was exposed to chlorine generated from the gas source 106 to form a chlorine adsorption layer. In this step, if the low temperature shroud is not used, the pressure in the etching processing chamber 101 is 10 −7 Pa.
It rose to the table. However, when the same chlorine adsorption was carried out using the low temperature shroud 111, no pressure increase in the reaction chamber was observed. This is the chlorine that was not adsorbed on the sample 104 among the chlorine supplied from the gas source 106,
Alternatively, it is shown that particles desorbed from the surface of the sample 104 at the time of chlorine adsorption are adsorbed to the low temperature shroud 111 and are reliably recovered.

【0019】この後、この低温のシュラウド111を吸
着物解析室102に移動し、ゲートバルブ103を閉
じ、加熱機能によってシュラウド111を昇温したとき
脱離する粒子を、四重極質量分析計110を用いて分析
した結果、塩素の信号が検出された。また、このとき、
基板構成元素のGaとAsを含む種はどちらも検出され
ず、塩素吸着工程では、GaおよびAsは脱離していな
いことが確認された。
Thereafter, the low temperature shroud 111 is moved to the adsorbate analysis chamber 102, the gate valve 103 is closed, and the particles desorbed when the temperature of the shroud 111 is raised by the heating function are quadrupole mass spectrometer 110. As a result of analysis using, a chlorine signal was detected. Also, at this time,
Neither species including the substrate constituent elements Ga and As were detected, and it was confirmed that Ga and As were not desorbed in the chlorine adsorption step.

【0020】こうして試料104の表面に塩素吸着層を
形成した後、エッチングのためのエネルギビームとして
電子銃107により発生する4keVの電子線を試料1
04の表面に照射し、Ga原子層のエッチングを行っ
た。このとき、電子線照射によって表面から脱離する粒
子を低温のシュラウド111によって回収した。この
後、この低温のシュラウド111を吸着物解析室102
に移動し、ゲートバルブ103を閉じ、加熱機能によっ
てシュラウド111を昇温したとき脱離する粒子を、四
重極質量分析計110を用いて分析した結果、塩素の信
号に加えてGaの信号が検出された。このとき、Asを
含む種は検出されなかった。これにより、4keVの電
子線によって、Ga原子層がエッチングされていること
がわかった。
After the chlorine adsorption layer is formed on the surface of the sample 104 in this way, a 4 keV electron beam generated by the electron gun 107 is used as an energy beam for etching the sample 1.
The surface of No. 04 was irradiated and the Ga atomic layer was etched. At this time, particles detached from the surface by electron beam irradiation were collected by the low temperature shroud 111. Then, the low temperature shroud 111 is removed from the adsorbate analysis chamber 102.
The quadrupole mass spectrometer 110 analyzed the particles desorbed when the temperature of the shroud 111 was raised by moving the gate valve 103 and closing the gate valve 103, and as a result, in addition to the chlorine signal, the Ga signal was detected. was detected. At this time, a species containing As was not detected. Thus, it was found that the Ga atomic layer was etched by the 4 keV electron beam.

【0021】低温のシュラウド111を用いて、プロセ
スに不要な粒子を回収した場合のエッチングの加工精度
を、低温のシュラウド111を用いない場合と比較する
ために、STM装置113を用いてエッチング後の表面
荒さの評価を行った。その結果、低温のシュラウド11
1を用いない場合には平均30Åの凹凸が残るが、低温
のシュラウド111を用いた場合には、平均2Åの平坦
度が得られていることがわかった。
In order to compare the etching processing accuracy when the particles unnecessary for the process are recovered by using the low temperature shroud 111 with the STM apparatus 113, the etching accuracy after the etching is compared by using the STM apparatus 113. The surface roughness was evaluated. As a result, the cold shroud 11
It was found that when 1 was not used, an average roughness of 30 Å remained, but when the low temperature shroud 111 was used, an average flatness of 2 Å was obtained.

【0022】本実施例では、試料104の表面を清浄化
するためにイオンを照射しているが、イオンの代わりに
水素ラジカル等のラジカルを照射し、試料104の表面
の清浄化を行う場合にも、本発明は同様に利用できる。
また、試料104の表面に吸着層を形成するためにガス
源106から塩素ガスを供給しているが、他のハロゲン
元素や、酸素,セレン等のVI族元素を含むガス等を用
いて試料104の表面を改質する場合にも本発明は同様
に利用できる。また、エッチングを行うためのエネルギ
ビームとして電子線を用いているが、光,イオンやラジ
カルを用いてエッチングを行う場合にも、本発明は同様
に利用できる。また、エネルギビームを用いずに、ガス
を吸着させた試料104を昇温することによりエッチン
グを行う場合にも、本発明は同様に利用できる。また、
本実施例ではシュラウドを冷却するために液体窒素を用
いているが、代わりに液体ヘリウムや圧縮器を用いた冷
却機を用いてもよい。また、本実施例では、シュラウド
111に吸着した粒子を脱離させ分析するのと同時にシ
ュラウド111を清浄な状態に回復するために、シュラ
ウド111を昇温しているが、シュラウド111に電子
またはイオンを照射して吸着した粒子を脱離させる場合
にも、本発明は同様に利用できる。また、本実施例で
は、GaAs表面からのGa原子層のエッチングについ
て述べたが、GaAs表面からのAs原子層のエッチン
グや他の材料のエッチングを行う場合にも、本発明は同
様に利用できる。
In this embodiment, ions are irradiated to clean the surface of the sample 104, but when the surface of the sample 104 is cleaned by irradiating radicals such as hydrogen radicals instead of the ions. However, the present invention can be used similarly.
Although chlorine gas is supplied from the gas source 106 to form an adsorption layer on the surface of the sample 104, the sample 104 is prepared by using a gas containing another halogen element or a Group VI element such as oxygen or selenium. The present invention can be similarly applied to the case of modifying the surface of. Further, although an electron beam is used as an energy beam for etching, the present invention can be similarly used when etching is performed using light, ions or radicals. The present invention can also be used in the same manner when etching is performed by raising the temperature of the sample 104 that has adsorbed the gas without using the energy beam. Also,
Although liquid nitrogen is used to cool the shroud in this embodiment, a chiller using liquid helium or a compressor may be used instead. In addition, in the present embodiment, the particles adsorbed to the shroud 111 are desorbed and analyzed, and at the same time, the temperature of the shroud 111 is raised in order to restore the shroud 111 to a clean state. The present invention can also be applied to the case where the adsorbed particles are desorbed by irradiating with. Further, although the Ga atomic layer is etched from the GaAs surface in this embodiment, the present invention can be similarly applied to the case where the As atomic layer is etched from the GaAs surface and other materials are etched.

【0023】このように、冷却機能と移動機能を備えた
シュラウドによりプロセスに不要な粒子を回収すること
により、エッチングの加工精度が向上した。また、回収
した粒子を分析することにより、プロセスの検査を同時
に行うことが可能となった。
As described above, the processing accuracy of etching is improved by collecting particles unnecessary for the process by the shroud having the cooling function and the moving function. In addition, by analyzing the collected particles, it became possible to simultaneously inspect the process.

【0024】[0024]

【発明の効果】冷却機能と移動機能を備えたシュラウド
によりプロセスに不要な粒子(試料の表面で反射もしく
は試料の表面より脱離する粒子)を回収することによ
り、エッチングの加工精度が向上した。また、回収した
粒子を分析することにより、プロセスの検査を同時に行
うことが可能となった。
By using the shroud having the cooling function and the moving function, the particles unnecessary for the process (particles reflected on the surface of the sample or particles desorbed from the surface of the sample) are collected, so that the etching processing accuracy is improved. In addition, by analyzing the collected particles, it became possible to simultaneously inspect the process.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1で用いた原子層エッチング装
置の説明図。
FIG. 1 is an explanatory diagram of an atomic layer etching apparatus used in a first embodiment of the present invention.

【図2】従来法を用いた装置の説明図。FIG. 2 is an explanatory view of an apparatus using a conventional method.

【図3】本発明の原子層エッチング装置の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of an atomic layer etching apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…エッチング処理室、102…吸着物解析室、1
03…ゲートバルブ、104…試料、105…試料台、
106…ガス源、107…電子銃、108…スパッタイ
オン銃、109…イオンゲージ、110…四重極質量分
析計、111…シュラウド、112…移動機能、113
…移動機能、114…STM装置、115…ゲートバル
ブ。
101 ... Etching processing room, 102 ... Adsorbate analysis room, 1
03 ... Gate valve, 104 ... Sample, 105 ... Sample stand,
106 ... Gas source, 107 ... Electron gun, 108 ... Sputter ion gun, 109 ... Ion gauge, 110 ... Quadrupole mass spectrometer, 111 ... Shroud, 112 ... Moving function, 113
… Movement function, 114… STM device, 115… Gate valve.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 清二 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Seiji Yamamoto 1-280 Higashi Koikekubo, Kokubunji City, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd.

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ガス吸着機能を備えたシュラウドが、互い
に分離されたエッチング処理室と吸着物解析室の間を移
動機能により移動できることを特徴とする原子層エッチ
ング装置。
1. An atomic layer etching apparatus, wherein a shroud having a gas adsorption function can be moved by a moving function between an etching processing chamber and an adsorbate analysis chamber which are separated from each other.
【請求項2】請求項1において、前記エッチング処理室
に設置された試料を、試料台に備えられた加熱機能を用
いて昇温し、試料の表面より脱離する粒子を、前記シュ
ラウドに吸着させ回収する原子層エッチング装置。
2. A sample installed in the etching chamber is heated by using a heating function provided on a sample table, and particles desorbed from the surface of the sample are adsorbed to the shroud. Atomic layer etching equipment that collects and recovers.
【請求項3】請求項1において、前記エッチング処理室
にガス源を設置し、ガスを、エッチング処理室に設置さ
れた試料の表面に供給し、試料の表面で反射もしくは試
料の表面より脱離する粒子を、前記シュラウドに吸着さ
せて回収する原子層エッチング装置。
3. The method according to claim 1, wherein a gas source is installed in the etching processing chamber, the gas is supplied to the surface of the sample installed in the etching processing chamber, and the gas is reflected on the surface of the sample or desorbed from the surface of the sample. Atomic layer etching apparatus for adsorbing and recovering the particles to be absorbed by the shroud.
【請求項4】請求項1において、前記エッチング処理室
にエネルギビーム源を接続し、エネルギビームを、エッ
チング処理室に設置された試料の表面に照射し、前記試
料の表面で反射もしくは前記試料の表面より脱離する粒
子を、前記シュラウドに吸着させ回収する原子層エッチ
ング装置。
4. The energy beam source according to claim 1, wherein an energy beam source is connected to the etching processing chamber, and the energy beam is applied to the surface of the sample installed in the etching processing chamber, and the energy beam is reflected on the surface of the sample or An atomic layer etching apparatus for adsorbing particles desorbed from the surface to the shroud for recovery.
【請求項5】請求項2,3または4において、前記粒子
回収後、前記シュラウドをエッチング処理室から吸着物
解析室に移動し、前記シュラウドに備えられた加熱機能
を用いてシュラウドを昇温し、前記シュラウドに吸着し
た粒子を脱離させる原子層エッチング装置。
5. The shroud according to claim 2, wherein after the particles are collected, the shroud is moved from the etching processing chamber to the adsorbate analysis chamber, and the shroud is heated by using a heating function provided in the shroud. An atomic layer etching apparatus for desorbing particles adsorbed on the shroud.
【請求項6】請求項2,3または4において、前記粒子
回収後、前記シュラウドをエッチング処理室から吸着物
解析室に移動し、吸着物解析室に設置された電子−イオ
ン源で発生させた電子またはイオンを前記シュラウドに
照射し、前記シュラウドに吸着した粒子を脱離させる原
子層エッチング装置。
6. The method according to claim 2, 3 or 4, wherein after the particles are collected, the shroud is moved from the etching processing chamber to the adsorbate analysis chamber and generated by an electron-ion source installed in the adsorbate analysis chamber. An atomic layer etching apparatus for irradiating the shroud with electrons or ions to desorb particles adsorbed on the shroud.
【請求項7】請求項2,3または4において、前記粒子
回収後、前記シュラウドをエッチング処理室から吸着物
解析室に移動し、前記シュラウドに吸着した粒子を、吸
着物解析室に設置された元素分析装置を用いて分析する
原子層エッチング装置。
7. The method according to claim 2, 3 or 4, after the particles are collected, the shroud is moved from the etching processing chamber to the adsorbate analysis chamber, and the particles adsorbed by the shroud are set in the adsorbate analysis chamber. Atomic layer etching equipment for analysis using elemental analysis equipment.
【請求項8】請求項2,3または4において、前記粒子
回収後、前記シュラウドをエッチング処理室から吸着物
解析室に移動し、前記シュラウドに備えられた加熱機能
を用いてシュラウドを昇温し、前記シュラウドから脱離
する粒子を、吸着物解析室に設置された元素分析装置を
用いて分析する原子層エッチング装置。
8. The method according to claim 2, 3 or 4, wherein after the particles are collected, the shroud is moved from the etching processing chamber to the adsorbate analysis chamber, and the heating function provided in the shroud is used to raise the temperature of the shroud. An atomic layer etching apparatus for analyzing particles desorbed from the shroud using an elemental analysis apparatus installed in an adsorbate analysis chamber.
【請求項9】請求項2,3または4において、前記粒子
回収後、前記シュラウドをエッチング処理室から吸着物
解析室に移動し、吸着物解析室に設置された電子−イオ
ン源で発生させた電子またはイオンを前記シュラウドに
照射し、前記シュラウドから脱離する粒子を、吸着物解
析室に設置された元素分析装置を用いて分析する原子層
エッチング装置。
9. The particle shroud according to claim 2, 3 or 4, after the particles are collected, the shroud is moved from the etching processing chamber to the adsorbate analysis chamber and generated by an electron-ion source installed in the adsorbate analysis chamber. An atomic layer etching apparatus which irradiates the shroud with electrons or ions and analyzes the particles desorbed from the shroud using an elemental analysis apparatus installed in an adsorbate analysis chamber.
【請求項10】請求項8または9に記載の元素分析装置
が、質量分析計である原子層エッチング装置。
10. An atomic layer etching apparatus in which the elemental analyzer according to claim 8 or 9 is a mass spectrometer.
【請求項11】請求項3に記載のガスがハロゲン元素ま
たはVI族元素を含むガスである原子層エッチング装置。
11. An atomic layer etching apparatus, wherein the gas according to claim 3 is a gas containing a halogen element or a VI group element.
【請求項12】請求項4に記載のエネルギビームが、
光,電子,イオン,ラジカル,中性励起種である原子層
エッチング装置。
12. The energy beam according to claim 4,
Atomic layer etching equipment that uses light, electrons, ions, radicals, and neutral excited species.
【請求項13】請求項12に記載のイオンが希ガスのイ
オンである原子層エッチング装置。
13. An atomic layer etching apparatus in which the ions according to claim 12 are ions of a rare gas.
【請求項14】請求項12に記載のラジカルが、水素ラ
ジカルである原子層エッチング装置。
14. An atomic layer etching apparatus in which the radical according to claim 12 is a hydrogen radical.
【請求項15】請求項1において、前記ガス吸着機能
が、前記シュラウドにパイプを通して液体窒素または液
体ヘリウムを流すことによる前記シュラウドの冷却、あ
るいは圧縮器を用いたシュラウドの冷却によるガス吸着
機能である原子層エッチング装置。
15. The gas adsorption function according to claim 1, wherein the shroud is cooled by flowing liquid nitrogen or liquid helium through a pipe through the shroud, or by cooling the shroud using a compressor. Atomic layer etching equipment.
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