JPH09139364A - 中性粒子ビーム処理装置 - Google Patents
中性粒子ビーム処理装置Info
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- JPH09139364A JPH09139364A JP7295132A JP29513295A JPH09139364A JP H09139364 A JPH09139364 A JP H09139364A JP 7295132 A JP7295132 A JP 7295132A JP 29513295 A JP29513295 A JP 29513295A JP H09139364 A JPH09139364 A JP H09139364A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ビーム強度が強く、かつそのエネルギ制御を
容易に行うことのできる微細なパターンの形成に好適な
中性粒子ビーム処理装置を提供する。 【解決手段】 高周波電界の“オン”と“オフ”を交互
に繰り返してプラズマ室１１内に多量の負イオンを生成
する。グリッド電極１５により電界を生成して負イオン
をエッチング室１２に引出し加速して負イオンビーム１
７を形成する。プラズマ源２１からの電子ビーム２５を
交叉領域２６で負イオンビームに照射して中性化し、中
性粒子ビーム２７を得る。これを基板１８に照射してエ
ッチングを行う。高周波電界の“オン”と“オフ”を繰
り返すことで多量の負イオンを定常的に生成できる。ま
た負イオンは電子を遊離して中性化し易いので、十分な
強度の中性粒子ビームを得ることができる。さらにグリ
ッド電極１５の印加電圧により、容易に中性粒子ビーム
のエネルギを制御できる。
容易に行うことのできる微細なパターンの形成に好適な
中性粒子ビーム処理装置を提供する。 【解決手段】 高周波電界の“オン”と“オフ”を交互
に繰り返してプラズマ室１１内に多量の負イオンを生成
する。グリッド電極１５により電界を生成して負イオン
をエッチング室１２に引出し加速して負イオンビーム１
７を形成する。プラズマ源２１からの電子ビーム２５を
交叉領域２６で負イオンビームに照射して中性化し、中
性粒子ビーム２７を得る。これを基板１８に照射してエ
ッチングを行う。高周波電界の“オン”と“オフ”を繰
り返すことで多量の負イオンを定常的に生成できる。ま
た負イオンは電子を遊離して中性化し易いので、十分な
強度の中性粒子ビームを得ることができる。さらにグリ
ッド電極１５の印加電圧により、容易に中性粒子ビーム
のエネルギを制御できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、中性粒子ビームを
用いて半導体基板表面のエッチングあるいはクリーニン
グなどの表面処理を行う中性粒子ビーム処理装置に係わ
り、特に負イオンから中性粒子ビームを生成する中性粒
子ビーム処理装置に関する。
用いて半導体基板表面のエッチングあるいはクリーニン
グなどの表面処理を行う中性粒子ビーム処理装置に係わ
り、特に負イオンから中性粒子ビームを生成する中性粒
子ビーム処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマを用いたエッチング技術あるい
基板表面処理技術の１つとしてイオンエッチング法があ
る。イオンエッチング法はプラズマ中の正にイオン化し
たガスを電界により加速して固体試料に照射し、そのと
き試料表面で起こる化学反応やスパッタリングをエッチ
ングに利用するものである。このように電荷を有する粒
子を用いるほかに、中性粒子を試料に照射してエッチン
グを行う技術がある。
基板表面処理技術の１つとしてイオンエッチング法があ
る。イオンエッチング法はプラズマ中の正にイオン化し
たガスを電界により加速して固体試料に照射し、そのと
き試料表面で起こる化学反応やスパッタリングをエッチ
ングに利用するものである。このように電荷を有する粒
子を用いるほかに、中性粒子を試料に照射してエッチン
グを行う技術がある。
【０００３】特開昭６１−２４８４２８号公報には、中
性ガス雰囲気中を通過する際に生じる電荷交換によって
正イオンを中性化し、これを試料に照射してエッチング
を行う中性粒子ビーム処理装置が開示されている。この
装置では、イオン源によって塩素あるいはアルゴンの正
イオンを生成しこれにバイアス電圧を印加してイオンビ
ームを形成する。このイオンビームを塩素ガスの入った
電荷交換部を約１メートルに渡って通過させ電荷交換に
よって中性化する。中性化されずに残ったイオンは、ビ
ームと直交する方向に電界を印加して除去する。このよ
うにして得た中性粒子ビームを試料に照射してエッチン
グを行うようになっている。
性ガス雰囲気中を通過する際に生じる電荷交換によって
正イオンを中性化し、これを試料に照射してエッチング
を行う中性粒子ビーム処理装置が開示されている。この
装置では、イオン源によって塩素あるいはアルゴンの正
イオンを生成しこれにバイアス電圧を印加してイオンビ
ームを形成する。このイオンビームを塩素ガスの入った
電荷交換部を約１メートルに渡って通過させ電荷交換に
よって中性化する。中性化されずに残ったイオンは、ビ
ームと直交する方向に電界を印加して除去する。このよ
うにして得た中性粒子ビームを試料に照射してエッチン
グを行うようになっている。
【０００４】また、特開平４−３４３４２１号公報に
は、微細孔を有するマイクロチャネル板によってプラズ
マ中の正イオンの電荷を中性化して基板に照射する中性
粒子ビーム処理装置が開示されている。微細孔を用いる
ことによってガス雰囲気中での電荷交換に比べて正イオ
ンの中性化の効率を上げている。
は、微細孔を有するマイクロチャネル板によってプラズ
マ中の正イオンの電荷を中性化して基板に照射する中性
粒子ビーム処理装置が開示されている。微細孔を用いる
ことによってガス雰囲気中での電荷交換に比べて正イオ
ンの中性化の効率を上げている。
【０００５】図６は、従来から使用されている微細孔を
有するマイクロチャネルを用いた中性粒子ビーム処理装
置の構成の概要を表わしたものである。プラズマ室１０
１とエッチング室１０２とがマイクロチャネル板１０３
で仕切られている。マイクロチャネル板１０３には微細
なマイクロチャネル孔１０４が貫通形成されている。ま
たマイクロチャネル板の両側の微細孔の近傍には、第１
および第２の表面電極１０５、１０６が設けられてい
る。
有するマイクロチャネルを用いた中性粒子ビーム処理装
置の構成の概要を表わしたものである。プラズマ室１０
１とエッチング室１０２とがマイクロチャネル板１０３
で仕切られている。マイクロチャネル板１０３には微細
なマイクロチャネル孔１０４が貫通形成されている。ま
たマイクロチャネル板の両側の微細孔の近傍には、第１
および第２の表面電極１０５、１０６が設けられてい
る。
【０００６】プラズマ室１０１にはガス導入口１０７か
ら塩素ガスが導入される。またプラズマ室１０１には高
周波電極１０８が設けられており、高周波グロー放電に
よりプラズマが生成される。第１、第２の表面電極１０
５、１０６の間には電子増倍用電源１０９により所定電
圧が印加される。プラズマ中のラジカル等の中性粒子
は、マイクロチャネル孔１０４を通り中性粒子ビームと
して試料１１１に照射される。また、正イオンはマイク
ロチャネル孔１０４の電子倍増作用によって中性化さ
れ、中性粒子ビームとして試料１１１に照射される。
ら塩素ガスが導入される。またプラズマ室１０１には高
周波電極１０８が設けられており、高周波グロー放電に
よりプラズマが生成される。第１、第２の表面電極１０
５、１０６の間には電子増倍用電源１０９により所定電
圧が印加される。プラズマ中のラジカル等の中性粒子
は、マイクロチャネル孔１０４を通り中性粒子ビームと
して試料１１１に照射される。また、正イオンはマイク
ロチャネル孔１０４の電子倍増作用によって中性化さ
れ、中性粒子ビームとして試料１１１に照射される。
【０００７】このようにマイクロチャネル孔を用いれば
正イオンをほとんど全て中性化することができるので、
中性化されないイオンを除去するために試料近傍で電界
を印加する必要がない。
正イオンをほとんど全て中性化することができるので、
中性化されないイオンを除去するために試料近傍で電界
を印加する必要がない。
【０００８】これらのほか、微細孔によって仕切られた
２つの部屋の間の圧力差によって生成される分子流を利
用して中性粒子ビームを生成する技術が、アプライド・
フィジックス・レターズ誌、第６３巻、２４号、１９９
３年、３３５５頁に開示されている。一般に、圧力差に
よって生成した中性粒子ビームをエッチングあるいは表
面処理に用いる場合には、吹出口部分でガスを加熱して
ホット分子ビームとして利用される。
２つの部屋の間の圧力差によって生成される分子流を利
用して中性粒子ビームを生成する技術が、アプライド・
フィジックス・レターズ誌、第６３巻、２４号、１９９
３年、３３５５頁に開示されている。一般に、圧力差に
よって生成した中性粒子ビームをエッチングあるいは表
面処理に用いる場合には、吹出口部分でガスを加熱して
ホット分子ビームとして利用される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】プラズマ中の正イオン
を用いてエッチングやイオンエッチングを行う場合に
は、パターン形状によっては基板表面でプラズマ中の電
子に起因する電荷が蓄積される部分が生じる。このた
め、面内均一なエッチング形状が得られなかったり、所
望の形状にエッチングできない場合がある。通常、イオ
ンビームによって加工したい部分以外をフォトレジスト
などのパターンで被覆する。しかし、被覆したレジトは
誘電体であるので、プラズマから供給される電子により
帯電が生じる。その結果、基板上に入射してくる正イオ
ンの軌道が曲げられ、パターンに対応した異方性加工が
できないという問題がある。また、基板上に構築したト
ランジスタを構成する薄い酸化膜などの微細構造が、蓄
積された電荷によって破壊される場合がある。
を用いてエッチングやイオンエッチングを行う場合に
は、パターン形状によっては基板表面でプラズマ中の電
子に起因する電荷が蓄積される部分が生じる。このた
め、面内均一なエッチング形状が得られなかったり、所
望の形状にエッチングできない場合がある。通常、イオ
ンビームによって加工したい部分以外をフォトレジスト
などのパターンで被覆する。しかし、被覆したレジトは
誘電体であるので、プラズマから供給される電子により
帯電が生じる。その結果、基板上に入射してくる正イオ
ンの軌道が曲げられ、パターンに対応した異方性加工が
できないという問題がある。また、基板上に構築したト
ランジスタを構成する薄い酸化膜などの微細構造が、蓄
積された電荷によって破壊される場合がある。
【００１０】中性粒子を用いる場合には、電荷の帯電に
よるこのような問題が生じない。しかし、特開昭６１−
２４８４２８号公報に開示されている先行技術では、中
性化のために、ガスから電子を奪い取り、かつその電子
と正イオンが再結合する必要がある。このため、正イオ
ンビームの完全な中性化が困難で中性粒子の密度が低
く、エッチング装置として必要なビーム強度を得ること
ができないという問題がある。さらに、電子交換を行う
ためには、正イオンを、１００ｅＶ以上の大きなエネル
ギで加速する必要がある。また、プラズマを生成する部
分と電荷交換のためのガス雰囲気を一定の圧力差で維持
する必要があり、排気系などが大型化し、装置の大型化
やコストの上昇を招くという問題がある。
よるこのような問題が生じない。しかし、特開昭６１−
２４８４２８号公報に開示されている先行技術では、中
性化のために、ガスから電子を奪い取り、かつその電子
と正イオンが再結合する必要がある。このため、正イオ
ンビームの完全な中性化が困難で中性粒子の密度が低
く、エッチング装置として必要なビーム強度を得ること
ができないという問題がある。さらに、電子交換を行う
ためには、正イオンを、１００ｅＶ以上の大きなエネル
ギで加速する必要がある。また、プラズマを生成する部
分と電荷交換のためのガス雰囲気を一定の圧力差で維持
する必要があり、排気系などが大型化し、装置の大型化
やコストの上昇を招くという問題がある。
【００１１】また特開平４−３４３４２１号公報に開示
されている先行技術では、マイクロチャネル板の微細孔
を通過する際に、微細孔表面でエッチングに用いるガス
と化学反応や、スパッタリングが起き、チャンバ内にゴ
ミが生じたり反応生成物が基板上に降り注ぐ可能性があ
る。このため、微細なパターンを形成することが難しい
という問題がある。さらにビームのエネルギ制御が困難
なためにエッチング条件を各種のエッチング材料に適切
に対応させることができない。
されている先行技術では、マイクロチャネル板の微細孔
を通過する際に、微細孔表面でエッチングに用いるガス
と化学反応や、スパッタリングが起き、チャンバ内にゴ
ミが生じたり反応生成物が基板上に降り注ぐ可能性があ
る。このため、微細なパターンを形成することが難しい
という問題がある。さらにビームのエネルギ制御が困難
なためにエッチング条件を各種のエッチング材料に適切
に対応させることができない。
【００１２】ホット分子線を用いる場合には、ビームの
直径をウェハレベルまで大口径化することが難しい。こ
のため、多数のノズルを備える必要があり排気系などの
面から装置の大型化やコストアップを招いてしまうとい
う問題がある。また、ホット分子線を用いる場合には、
実用レベルのエッチングレートを得ることができない。
直径をウェハレベルまで大口径化することが難しい。こ
のため、多数のノズルを備える必要があり排気系などの
面から装置の大型化やコストアップを招いてしまうとい
う問題がある。また、ホット分子線を用いる場合には、
実用レベルのエッチングレートを得ることができない。
【００１３】そこで本発明の目的は、ビーム強度が強
く、かつそのエネルギ制御を容易に行うことのできる微
細なパターンの形成に好適な中性粒子ビーム処理装置を
提供することにある。
く、かつそのエネルギ制御を容易に行うことのできる微
細なパターンの形成に好適な中性粒子ビーム処理装置を
提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、高周波電界の印加と印加の停止を交互に繰り返すこ
とで処理ガスをプラズマ化するプラズマ化手段と、この
プラズマ化手段によって生成されたプラズマから負イオ
ンを引き出すとともに所定方向に向かって加速して負イ
オンビームを形成する負イオン引出し手段と、この負イ
オン引出し手段によって形成された負イオンビームを中
性化して中性粒子ビームを形成する中性化手段と、この
中性化手段によって形成された中性粒子ビームの照射さ
れる位置に表面処理を施すべき被処理材料を保持する被
処理材料保持手段とを中性粒子ビーム処理装置に具備さ
せている。
は、高周波電界の印加と印加の停止を交互に繰り返すこ
とで処理ガスをプラズマ化するプラズマ化手段と、この
プラズマ化手段によって生成されたプラズマから負イオ
ンを引き出すとともに所定方向に向かって加速して負イ
オンビームを形成する負イオン引出し手段と、この負イ
オン引出し手段によって形成された負イオンビームを中
性化して中性粒子ビームを形成する中性化手段と、この
中性化手段によって形成された中性粒子ビームの照射さ
れる位置に表面処理を施すべき被処理材料を保持する被
処理材料保持手段とを中性粒子ビーム処理装置に具備さ
せている。
【００１５】すなわち請求項１記載の発明では、高周波
電界の印加と印加の停止を繰り返すことによって負イオ
ンの多量に生成される状態を形成する。ここから負イオ
ンを引出し加速して負イオンビームを形成する。そして
負イオンの過剰に有する電子を剥離させて中性化して中
性粒子ビームとし、これを被処理材料に照射して表面処
理を行う。高周波電界の印加されている間に生じた電子
が、印加を停止している期間に残留する処理ガスと結合
して多量の負イオンが生成される。負イオンは、正イオ
ンに比べて電子の剥離を行い易すく、十分な強度の中性
粒子ビームを得ることができる。
電界の印加と印加の停止を繰り返すことによって負イオ
ンの多量に生成される状態を形成する。ここから負イオ
ンを引出し加速して負イオンビームを形成する。そして
負イオンの過剰に有する電子を剥離させて中性化して中
性粒子ビームとし、これを被処理材料に照射して表面処
理を行う。高周波電界の印加されている間に生じた電子
が、印加を停止している期間に残留する処理ガスと結合
して多量の負イオンが生成される。負イオンは、正イオ
ンに比べて電子の剥離を行い易すく、十分な強度の中性
粒子ビームを得ることができる。
【００１６】請求項２記載の発明では、プラズマ化手段
は、プラズマ中の電子と残留している処理ガスとの結合
によって負イオンの生成される時間よりも長く、かつプ
ラズマ中の電子密度が低下してプラズマが消滅するより
も短い時間の間高周波電界の印加を停止する印加停止手
段と、この印加停止手段によって印加を停止している間
に低下したプラズマ中の電子のエネルギを回復させるだ
けの時間高周波電界を印加する印加手段と、この印加手
段と印加停止手段を繰り返し交互に動作させる繰り返し
手段とを具備している。
は、プラズマ中の電子と残留している処理ガスとの結合
によって負イオンの生成される時間よりも長く、かつプ
ラズマ中の電子密度が低下してプラズマが消滅するより
も短い時間の間高周波電界の印加を停止する印加停止手
段と、この印加停止手段によって印加を停止している間
に低下したプラズマ中の電子のエネルギを回復させるだ
けの時間高周波電界を印加する印加手段と、この印加手
段と印加停止手段を繰り返し交互に動作させる繰り返し
手段とを具備している。
【００１７】すなわち請求項２記載の発明では、負イオ
ンの生成に必要な時間以上高周波電界の印加を停止す
る。また、プラズマ中の電子が消滅してしまう前に高周
波電界の印加を再開する。そして低下した電子のエネル
ギを回復させるだけの時間、高周波電界を印加する。こ
のような印加と印加の停止を繰り返すことにより、解離
反応を定常状態にすることができ、負イオンを効率良く
かつ継続して生成することができる。
ンの生成に必要な時間以上高周波電界の印加を停止す
る。また、プラズマ中の電子が消滅してしまう前に高周
波電界の印加を再開する。そして低下した電子のエネル
ギを回復させるだけの時間、高周波電界を印加する。こ
のような印加と印加の停止を繰り返すことにより、解離
反応を定常状態にすることができ、負イオンを効率良く
かつ継続して生成することができる。
【００１８】請求項３記載の発明では、負イオン引出し
手段は、グリッド電極と、このグリッド電極を正の電位
にバイアスする電圧源とを備えている。
手段は、グリッド電極と、このグリッド電極を正の電位
にバイアスする電圧源とを備えている。
【００１９】すなわち請求項３記載の発明では、グリッ
ド電極に電圧を印加することで生成される電界によって
負イオンの引出しおよび加速を行っている。ここで、グ
リッド電極では単に電界によって負イオンを引き出すだ
けでよく、電荷交換を行う必要がないので、たとえば金
属メッシュをグリッド電極として用いることができる。
これにより、グリッド電極において化学反応や表面スパ
ッタッリングが起こらず、被処理材料への微細な加工を
行うことができる。さらに、グリッド電極に印加する電
圧や期間を制御することにより、容易に中性粒子ビーム
の強度を調整することができる。
ド電極に電圧を印加することで生成される電界によって
負イオンの引出しおよび加速を行っている。ここで、グ
リッド電極では単に電界によって負イオンを引き出すだ
けでよく、電荷交換を行う必要がないので、たとえば金
属メッシュをグリッド電極として用いることができる。
これにより、グリッド電極において化学反応や表面スパ
ッタッリングが起こらず、被処理材料への微細な加工を
行うことができる。さらに、グリッド電極に印加する電
圧や期間を制御することにより、容易に中性粒子ビーム
の強度を調整することができる。
【００２０】請求項４記載の発明では、負イオン引出し
手段は、高周波電界の印加の停止されている期間にプラ
ズマから負イオンを引出し加速している。
手段は、高周波電界の印加の停止されている期間にプラ
ズマから負イオンを引出し加速している。
【００２１】すなわち請求項４記載の発明では、負イオ
ンの多量に発生している高周波電界の印加の停止されて
いる期間だけ負イオンの引出しを行う。印加中は、負イ
オンの量が不安定な状態にあるが、印加の停止されてい
る期間は負イオンが多量に発生しているので、引き出さ
れる負イオンの量が安定する。これにより、ビーム強度
の制御を的確に行うことができる。
ンの多量に発生している高周波電界の印加の停止されて
いる期間だけ負イオンの引出しを行う。印加中は、負イ
オンの量が不安定な状態にあるが、印加の停止されてい
る期間は負イオンが多量に発生しているので、引き出さ
れる負イオンの量が安定する。これにより、ビーム強度
の制御を的確に行うことができる。
【００２２】請求項５記載の発明では、中性化手段は、
負イオンビームに光を照射する光源である。
負イオンビームに光を照射する光源である。
【００２３】すなわち請求項５記載の発明では、光のエ
ネルギによって負イオンの有する最外殻電子を剥離す
る。負イオンは最外殻電子を遊離して中性化し易い性質
を備えているので、光を照射するだけで中性化すること
ができる。また光の波長が短いほど電子を剥離する効率
が良い。
ネルギによって負イオンの有する最外殻電子を剥離す
る。負イオンは最外殻電子を遊離して中性化し易い性質
を備えているので、光を照射するだけで中性化すること
ができる。また光の波長が短いほど電子を剥離する効率
が良い。
【００２４】請求項６記載の発明では、中性化手段は、
電極と、この電極に高周波電圧を印加する高周波電源と
を備えている。
電極と、この電極に高周波電圧を印加する高周波電源と
を備えている。
【００２５】すなわち請求項６記載の発明では、高周波
電界で負イオンを揺すぶることによって最外殻電子の剥
離を行っている。
電界で負イオンを揺すぶることによって最外殻電子の剥
離を行っている。
【００２６】請求項７記載の発明では、中性化手段は、
負イオンビームに電子ビームを照射する電子ビーム照射
手段である。
負イオンビームに電子ビームを照射する電子ビーム照射
手段である。
【００２７】すなわち請求項７記載の発明では、電子ビ
ームのエネルギによって負イオンの最外殻電子を剥離し
ている。
ームのエネルギによって負イオンの最外殻電子を剥離し
ている。
【００２８】請求項８記載の発明では、中性化手段は、
負イオンビームの経路上にガス分子およびガス原子を導
入するガス導入手段である。
負イオンビームの経路上にガス分子およびガス原子を導
入するガス導入手段である。
【００２９】すなわち請求項８記載の発明では、負イオ
ンビームをガス中を通過させ、ガス分子やガス原子との
衝突のエネルギによって負イオンの最外殻電子の剥離を
行っている。負イオンは、過剰に有する電子を剥離する
だけで中性化するので、正イオンの場合に比べて、中性
化の効率がよく、また衝突のエネルギも小さくて済む。
ンビームをガス中を通過させ、ガス分子やガス原子との
衝突のエネルギによって負イオンの最外殻電子の剥離を
行っている。負イオンは、過剰に有する電子を剥離する
だけで中性化するので、正イオンの場合に比べて、中性
化の効率がよく、また衝突のエネルギも小さくて済む。
【００３０】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施の形態に
おける中性粒子ビーム処理装置の構成の概要を表わした
ものである。この装置は、中性粒子ビームによって基板
をエッチングするものであり、プラズマの生成が行われ
るプラズマ生成室１１と基板へのエッチングを行うエッ
チング室１２を備えている。プラズマ生成室１１にはプ
ラズマを生成するための図示しない高周波電極が設けら
れている。マイクロ波電源１３は、高周波電極にパルス
変調された電圧を与える電源である。マイクロ波電源１
３の出力するパルスの周期および“オン”、“オフ”の
時間はそれぞれ任意に設定変更可能になっている。プラ
ズマ室１１には、ガス導入経路１４を通じて塩素ガス
（Ｃｌ2 ）が導入される。
おける中性粒子ビーム処理装置の構成の概要を表わした
ものである。この装置は、中性粒子ビームによって基板
をエッチングするものであり、プラズマの生成が行われ
るプラズマ生成室１１と基板へのエッチングを行うエッ
チング室１２を備えている。プラズマ生成室１１にはプ
ラズマを生成するための図示しない高周波電極が設けら
れている。マイクロ波電源１３は、高周波電極にパルス
変調された電圧を与える電源である。マイクロ波電源１
３の出力するパルスの周期および“オン”、“オフ”の
時間はそれぞれ任意に設定変更可能になっている。プラ
ズマ室１１には、ガス導入経路１４を通じて塩素ガス
（Ｃｌ2 ）が導入される。
【００３１】プラズマ室１１とエッチング室１２の間に
は、プラズマ室１１内の負イオンを電界によってエッチ
ング室１２側に引き出すためのメッシュ状のグリッド電
極１５が配置されている。電源１６はグリッド電極１５
に所定の電圧を印加するための定電圧源である。引き出
された負イオンは矢印１７で示す方向にビーム状となっ
て進行する。図中、エッチング室１２の右端部には、基
板１８を保持するための基板ホルダ１９が設けられてい
る。基板ホルダ１９によって基板１８は、そのエッチン
グを施す面が矢印１７で示したビームと垂直になるよう
に保持される。
は、プラズマ室１１内の負イオンを電界によってエッチ
ング室１２側に引き出すためのメッシュ状のグリッド電
極１５が配置されている。電源１６はグリッド電極１５
に所定の電圧を印加するための定電圧源である。引き出
された負イオンは矢印１７で示す方向にビーム状となっ
て進行する。図中、エッチング室１２の右端部には、基
板１８を保持するための基板ホルダ１９が設けられてい
る。基板ホルダ１９によって基板１８は、そのエッチン
グを施す面が矢印１７で示したビームと垂直になるよう
に保持される。
【００３２】エッチング室の中央上部には、負イオンビ
ーム１７にその経路と直角方向から電子ビームを照射す
るためのプラズマ源２１が設けられている。プラズマ源
１９にはアルゴン（Ａｒ）ガスが導入されている。プラ
ズマ源２１の開口部２２の近傍には定電圧源２２の接続
されたグリッド電極２４が設けられている。グリッド電
極２４の生成する電界により、プラズマ源で発生した電
子がエッチング室１２側へ引き出され、矢印２５で示し
た向きに進行する電子ビームとなる。
ーム１７にその経路と直角方向から電子ビームを照射す
るためのプラズマ源２１が設けられている。プラズマ源
１９にはアルゴン（Ａｒ）ガスが導入されている。プラ
ズマ源２１の開口部２２の近傍には定電圧源２２の接続
されたグリッド電極２４が設けられている。グリッド電
極２４の生成する電界により、プラズマ源で発生した電
子がエッチング室１２側へ引き出され、矢印２５で示し
た向きに進行する電子ビームとなる。
【００３３】図中、斜線を施した交叉領域２６で、負イ
オンビーム１７と電子ビーム２５が交叉し、照射された
電子により負イオンの最外殻電子が剥離され中性粒子が
生成される。負イオンビーム１７は、領域２６を通過す
ることにより、電子が剥離され中性粒子ビーム２７にな
る。エッチング室１２には、排気孔２８が設けられい
る。排気孔２８は図示しない真空排気装置と接続されて
いる。
オンビーム１７と電子ビーム２５が交叉し、照射された
電子により負イオンの最外殻電子が剥離され中性粒子が
生成される。負イオンビーム１７は、領域２６を通過す
ることにより、電子が剥離され中性粒子ビーム２７にな
る。エッチング室１２には、排気孔２８が設けられい
る。排気孔２８は図示しない真空排気装置と接続されて
いる。
【００３４】マイクロ波電源１３により、“オン”時間
１０μｓ、“オフ”時間１００μｓの１周期１１０μｓ
のパルス変調を行ってプラズマを生成する。塩素ガスの
ガス流量は２０ｓｃｃｍ（スタンダード・キュービック
・センチ／ミニット）、ガス圧は、４ｍＴｏｒｒ（ミリ
トール）である。また、マイクロ波電源３４の投入電力
は、“オン”時に１ｋＷである。パルス変調により生成
されるプラズマ中では、“オフ”周期の間に多量のＣｌ
- イオンと微量のＣｌ2 - イオンが生成される。
１０μｓ、“オフ”時間１００μｓの１周期１１０μｓ
のパルス変調を行ってプラズマを生成する。塩素ガスの
ガス流量は２０ｓｃｃｍ（スタンダード・キュービック
・センチ／ミニット）、ガス圧は、４ｍＴｏｒｒ（ミリ
トール）である。また、マイクロ波電源３４の投入電力
は、“オン”時に１ｋＷである。パルス変調により生成
されるプラズマ中では、“オフ”周期の間に多量のＣｌ
- イオンと微量のＣｌ2 - イオンが生成される。
【００３５】図２は、パルス変調によって生成されるイ
オンの量を表わしたものである。プラズマ源として広く
用いられている低圧高密度プラズマ中では、負イオンの
効率的生成は困難である。しかし、投入電力の“オ
ン”、“オフ”を繰り返し行いパルス変調することによ
って、“オフ”の期間にプラズマ中の電子と残留してい
るガスが結合し、プラズマ中に負イオンが多量に生成さ
れる。図中、横軸は、時間を表しており、時間が負の領
域３１は、電力の投入される“オン”の期間を表わして
いる。時間が正の領域３２は、“オフ”された期間を表
わしている。時間が“０”のとき、電源が“オン”から
“オフ”に変化している。縦軸は、イオン飽和電流（−
２０Ｖ）／電子飽和電流で表される飽和電流比を示して
いる。
オンの量を表わしたものである。プラズマ源として広く
用いられている低圧高密度プラズマ中では、負イオンの
効率的生成は困難である。しかし、投入電力の“オ
ン”、“オフ”を繰り返し行いパルス変調することによ
って、“オフ”の期間にプラズマ中の電子と残留してい
るガスが結合し、プラズマ中に負イオンが多量に生成さ
れる。図中、横軸は、時間を表しており、時間が負の領
域３１は、電力の投入される“オン”の期間を表わして
いる。時間が正の領域３２は、“オフ”された期間を表
わしている。時間が“０”のとき、電源が“オン”から
“オフ”に変化している。縦軸は、イオン飽和電流（−
２０Ｖ）／電子飽和電流で表される飽和電流比を示して
いる。
【００３６】この図は、塩素ガスを用いた際のもので、
パルスを“オフ”した後、５０μｓ〜１００μｓの間に
プラズマ中の電子密度に匹敵する程度の高密度の負イオ
ンが生成されている。“オフ”時にプラズマ中の電子密
度が低下してプラズマが消滅してしまう前に次の“オ
ン”周期が到来するようにパルス変調の周期とパルス幅
を設定すれば、再度“オン”した際にプラズマ中の電子
のエネルギ（電子温度）は約１０μｓほどの短時間で回
復する。これにより、プラズマ中での解離反応が定常状
態に達する。従って塩素ガスを用いる場合には、“オ
ン”時間を１０μｓ、“オフ”時間を５０μｓ〜１００
μｓに設定することで、効率的に負イオンを生成するこ
とができる。
パルスを“オフ”した後、５０μｓ〜１００μｓの間に
プラズマ中の電子密度に匹敵する程度の高密度の負イオ
ンが生成されている。“オフ”時にプラズマ中の電子密
度が低下してプラズマが消滅してしまう前に次の“オ
ン”周期が到来するようにパルス変調の周期とパルス幅
を設定すれば、再度“オン”した際にプラズマ中の電子
のエネルギ（電子温度）は約１０μｓほどの短時間で回
復する。これにより、プラズマ中での解離反応が定常状
態に達する。従って塩素ガスを用いる場合には、“オ
ン”時間を１０μｓ、“オフ”時間を５０μｓ〜１００
μｓに設定することで、効率的に負イオンを生成するこ
とができる。
【００３７】パルスの“オン”、“オフ”時間について
は、ガスの種類や、プラズマへの投入電力の大きさ、ガ
スのチャンバ中での滞在時間、プラズマの生成方法など
によって定まる解離反応の進行のし易さによって異な
る。したがって、“オフ”時間と“オン”時間は、これ
らの条件に応じてそれぞれ定めることになる。
は、ガスの種類や、プラズマへの投入電力の大きさ、ガ
スのチャンバ中での滞在時間、プラズマの生成方法など
によって定まる解離反応の進行のし易さによって異な
る。したがって、“オフ”時間と“オン”時間は、これ
らの条件に応じてそれぞれ定めることになる。
【００３８】このようなパルス変調によってプラズマ室
１１で生成された負イオンは、グリッド電極１５の形成
する電界によってエッチング室１２側に引き出され加速
される。ここでは、グリッド電極１５に、３０Ｖの電位
を印加している。グリッド電極１５では、負イオンの引
出しと加速を行えば良く、電荷交換する必要が無いの
で、プラズマの均一面積と同等以上の面積を有する金属
メッシュをグリッド電極１５として用いている。金属メ
ッシュのグリッド電極１５では、微細孔付き電極と異な
り負イオンと接触する表面積が極めて小さいので、電極
表面での反応やスパッタリングを無視できる程度に抑え
ることができる。また、プラズマの均一面積と同等以上
の面積のグリッド電極１５を用いることにより、負イオ
ンを真っ直ぐエッチング室１２に引き出すことができ
る。このようにして、主としてＣｌ-イオンからなる負
イオンビーム１７が生成される。
１１で生成された負イオンは、グリッド電極１５の形成
する電界によってエッチング室１２側に引き出され加速
される。ここでは、グリッド電極１５に、３０Ｖの電位
を印加している。グリッド電極１５では、負イオンの引
出しと加速を行えば良く、電荷交換する必要が無いの
で、プラズマの均一面積と同等以上の面積を有する金属
メッシュをグリッド電極１５として用いている。金属メ
ッシュのグリッド電極１５では、微細孔付き電極と異な
り負イオンと接触する表面積が極めて小さいので、電極
表面での反応やスパッタリングを無視できる程度に抑え
ることができる。また、プラズマの均一面積と同等以上
の面積のグリッド電極１５を用いることにより、負イオ
ンを真っ直ぐエッチング室１２に引き出すことができ
る。このようにして、主としてＣｌ-イオンからなる負
イオンビーム１７が生成される。
【００３９】引き出された負イオンは、過剰に付着して
いる電子を放出して中性化しやすい性質を有している。
したがって、加速してビーム状になった負イオンに対し
て電子を剥離するための何らかのエネルギを加えること
で、電荷を容易に中性化することができる。ここでは、
電子剥離のために、負イオンビーム１７の進行方向と直
角方向からプラズマ源２１によって電子ビーム２５を生
成し、領域２６において電子ビーム２５を負イオンビー
ム１７に照射している。グリッド電極２４には、プラズ
マ源２１から電子を引き出すために１０Ｖの電圧を印加
している。
いる電子を放出して中性化しやすい性質を有している。
したがって、加速してビーム状になった負イオンに対し
て電子を剥離するための何らかのエネルギを加えること
で、電荷を容易に中性化することができる。ここでは、
電子剥離のために、負イオンビーム１７の進行方向と直
角方向からプラズマ源２１によって電子ビーム２５を生
成し、領域２６において電子ビーム２５を負イオンビー
ム１７に照射している。グリッド電極２４には、プラズ
マ源２１から電子を引き出すために１０Ｖの電圧を印加
している。
【００４０】負イオンビームが有していた運動量は、電
子の質量が極めて小さいので、最外殻電子を剥離しても
ほとんど変化しない。したがって、負イオンの状態で加
速されて得た運動エネルギは、中性化された後も保存さ
れ、そのまま中性粒子ビーム２７となって基板に照射さ
れる。負イオンビームを中性化することによって主とし
てＣｌ原子からなる中性粒子ビームを得ている。
子の質量が極めて小さいので、最外殻電子を剥離しても
ほとんど変化しない。したがって、負イオンの状態で加
速されて得た運動エネルギは、中性化された後も保存さ
れ、そのまま中性粒子ビーム２７となって基板に照射さ
れる。負イオンビームを中性化することによって主とし
てＣｌ原子からなる中性粒子ビームを得ている。
【００４１】中性粒子ビーム２７は、ビームの経路上に
配置された基板ホルダ１９によって保持されているフォ
トレジストパターンの形成されたＳｉ基板１８に照射さ
れる。フォトレジストパターンの形成されていない部分
の基板表面は、中性粒子ビームの有する運動エネルギに
よってエッチングされる。エッチング後の基板表面を走
査電子顕微鏡で観察した結果、中性粒子ビームを用いる
ことでフォトレジストへの電荷の蓄積がなくなり、フォ
トレジストパターンに忠実なパターンがＳｉ基板上に転
写されていた。また、微細なトランジスタ等を構成する
薄い酸化膜を予め形成した基板に対してこのようなエッ
チングを行った場合にも基板表面での電荷の蓄積や局所
的な電流によってトランジスタの構造が破壊されること
はなかった。
配置された基板ホルダ１９によって保持されているフォ
トレジストパターンの形成されたＳｉ基板１８に照射さ
れる。フォトレジストパターンの形成されていない部分
の基板表面は、中性粒子ビームの有する運動エネルギに
よってエッチングされる。エッチング後の基板表面を走
査電子顕微鏡で観察した結果、中性粒子ビームを用いる
ことでフォトレジストへの電荷の蓄積がなくなり、フォ
トレジストパターンに忠実なパターンがＳｉ基板上に転
写されていた。また、微細なトランジスタ等を構成する
薄い酸化膜を予め形成した基板に対してこのようなエッ
チングを行った場合にも基板表面での電荷の蓄積や局所
的な電流によってトランジスタの構造が破壊されること
はなかった。
【００４２】また、中性粒子ビームの運動エネルギは、
グリッド電極１５に与える電圧を変化させることで制御
することができる。このように負イオンの状態において
ビームのエネルギを制御することができるので、エッチ
ング条件をエッチング対象となる各種の材料に容易かつ
適切に適応させることができる。また、負イオンを多量
に得ることができるので、中性粒子ビームのビーム強度
を実用的レベルで得ることができる。
グリッド電極１５に与える電圧を変化させることで制御
することができる。このように負イオンの状態において
ビームのエネルギを制御することができるので、エッチ
ング条件をエッチング対象となる各種の材料に容易かつ
適切に適応させることができる。また、負イオンを多量
に得ることができるので、中性粒子ビームのビーム強度
を実用的レベルで得ることができる。
【００４３】変形例
【００４４】これまで説明した中性粒子ビーム処理装置
では、プラズマ源から生成した電子ビームを照射するこ
とによって負イオンを中性化したが、変形例の中性粒子
ビーム処理装置では、紫外光を負イオンビームに照射す
ることによって中性化を行うようになっている。
では、プラズマ源から生成した電子ビームを照射するこ
とによって負イオンを中性化したが、変形例の中性粒子
ビーム処理装置では、紫外光を負イオンビームに照射す
ることによって中性化を行うようになっている。
【００４５】図３は、紫外光によって負イオンの中性化
を行う中性粒子ビーム処理装置の構成の概要を表わした
ものである。この装置は、プラズマの生成の行われるプ
ラズマ室４１と、エッチングを行うためのエッチング室
４２を備えている。プラズマ室４１とエッチング室４２
の間には、金属メッシュからなるグリッド電極４３が配
置されている。グリッド電極４３には図示しない定電圧
源が接続されており、所定の電圧が印加される。また、
図中、エッチング室４２の上部には紫外光を照射するた
めの紫外光源４４が設けられている。プラズマ室４１に
は、図示しない導入口から塩素ガスが供給される。マイ
クロ波電源４５は、プラズマ室４１内に設けられた図示
しない電極にパルス変調された電圧を与える高周波電源
である。
を行う中性粒子ビーム処理装置の構成の概要を表わした
ものである。この装置は、プラズマの生成の行われるプ
ラズマ室４１と、エッチングを行うためのエッチング室
４２を備えている。プラズマ室４１とエッチング室４２
の間には、金属メッシュからなるグリッド電極４３が配
置されている。グリッド電極４３には図示しない定電圧
源が接続されており、所定の電圧が印加される。また、
図中、エッチング室４２の上部には紫外光を照射するた
めの紫外光源４４が設けられている。プラズマ室４１に
は、図示しない導入口から塩素ガスが供給される。マイ
クロ波電源４５は、プラズマ室４１内に設けられた図示
しない電極にパルス変調された電圧を与える高周波電源
である。
【００４６】グリッド電極４３の生成する電界によりプ
ラズマ室４１から負イオンがエッチング室４２側に引き
出され、矢印４６で示す方向に加速され、負イオンビー
ムが形成される。負イオンビームの進行方向前方には、
基板４７を保持するための基板ホルダ４８が設けられて
いる。負イオンビーム４６は、紫外光源４４からの紫外
光４９によって中性化され、中性粒子ビーム５１となっ
て基板４７に照射される。このように紫外光を照射する
ことによっても、負イオンビームを中性化し、中性粒子
ビームを得ることができる。
ラズマ室４１から負イオンがエッチング室４２側に引き
出され、矢印４６で示す方向に加速され、負イオンビー
ムが形成される。負イオンビームの進行方向前方には、
基板４７を保持するための基板ホルダ４８が設けられて
いる。負イオンビーム４６は、紫外光源４４からの紫外
光４９によって中性化され、中性粒子ビーム５１となっ
て基板４７に照射される。このように紫外光を照射する
ことによっても、負イオンビームを中性化し、中性粒子
ビームを得ることができる。
【００４７】このほか、負イオンビームに対して高周波
の電界を印加したり、あるいは負イオンビームを中性ガ
スまたはプラズマ中を通過させることによっても、電子
を剥離して中性化することができる。
の電界を印加したり、あるいは負イオンビームを中性ガ
スまたはプラズマ中を通過させることによっても、電子
を剥離して中性化することができる。
【００４８】図４は、高周波電界を印加することによっ
て電子の剥離される様子を模式的に表わしたものであ
る。電極６１、６２の間には、高周波電源６３によって
高周波電界が印加される。負イオンビーム６４は、電極
６１、６２の間を通過する際に、電界によって揺すぶら
れ、電子が剥離され中性化される。これにより、負イオ
ンビーム６４は、電極６１、６２の間を通過した後は、
中性粒子ビームに変化する。
て電子の剥離される様子を模式的に表わしたものであ
る。電極６１、６２の間には、高周波電源６３によって
高周波電界が印加される。負イオンビーム６４は、電極
６１、６２の間を通過する際に、電界によって揺すぶら
れ、電子が剥離され中性化される。これにより、負イオ
ンビーム６４は、電極６１、６２の間を通過した後は、
中性粒子ビームに変化する。
【００４９】図５は、中性ガスを通過させることによっ
て電子の剥離される様子を模式的に表わしたものであ
る。負イオンビーム７１は、中性ガス７２を通過する際
に、ガスとの衝突によって電荷交換が行われ、中性化さ
れ中性粒子ビーム７３になる。中性ガスによる中性化
は、正イオンの場合には、ガスから電子を剥離し、これ
が正イオンと再結合するという過程を要するので効率が
悪く、また大きな衝突のエネルギを要する。
て電子の剥離される様子を模式的に表わしたものであ
る。負イオンビーム７１は、中性ガス７２を通過する際
に、ガスとの衝突によって電荷交換が行われ、中性化さ
れ中性粒子ビーム７３になる。中性ガスによる中性化
は、正イオンの場合には、ガスから電子を剥離し、これ
が正イオンと再結合するという過程を要するので効率が
悪く、また大きな衝突のエネルギを要する。
【００５０】しかしながら、負イオンの場合には、過剰
に付着した電子を遊離するだけで中性化することができ
るので、正イオンの場合に比べてはるかに効率良く、か
つ低エネルギのイオンで電荷交換が可能である。たとえ
ばＣｌ- イオンの場合には、約３ｅＶのエネルギで良
い。したがって、中性ガスやプラズマ中を通過させるこ
とにより、十分な強度の中性粒子ビームを得ることがで
きる。図４、あるいは図５に示した電子剥離により、負
イオンビームの有する運動エネルギが殆ど失われないこ
とは、電子ビームによる中性化と同様である。
に付着した電子を遊離するだけで中性化することができ
るので、正イオンの場合に比べてはるかに効率良く、か
つ低エネルギのイオンで電荷交換が可能である。たとえ
ばＣｌ- イオンの場合には、約３ｅＶのエネルギで良
い。したがって、中性ガスやプラズマ中を通過させるこ
とにより、十分な強度の中性粒子ビームを得ることがで
きる。図４、あるいは図５に示した電子剥離により、負
イオンビームの有する運動エネルギが殆ど失われないこ
とは、電子ビームによる中性化と同様である。
【００５１】以上説明した実施の形態あるいは変形例で
は、中性化した後のビームをそのまま基板に衝突させて
いる。中性化したビームの中には微量ではあるが、負イ
オンが残留する可能性がある。この残留する負イオンが
エッチングにおいて不要な場合には、中性化処理後のビ
ームに垂直方向に電界を印加して、負イオンの軌道を曲
げれば、残留した負イオンが基板に照射されないように
することができる。また、このように電界を加えること
で、質量の小さい電子も合わせて除去することができ、
中性粒子ビームだけを基板に照射することができる。
は、中性化した後のビームをそのまま基板に衝突させて
いる。中性化したビームの中には微量ではあるが、負イ
オンが残留する可能性がある。この残留する負イオンが
エッチングにおいて不要な場合には、中性化処理後のビ
ームに垂直方向に電界を印加して、負イオンの軌道を曲
げれば、残留した負イオンが基板に照射されないように
することができる。また、このように電界を加えること
で、質量の小さい電子も合わせて除去することができ、
中性粒子ビームだけを基板に照射することができる。
【００５２】また、マイクロ波電源によるパルスの“オ
ン”時間と“オフ”時間は、例示した時間に限られず、
解離反応の速度によって定められる。すなわち、パルス
の“オフ”時間は、負イオンが十分生成されるだけの時
間であり、かつ電子が消滅するよりも短い時間である。
また“オン”時間は、“オフ”時間中に低下したプラズ
マ中の電子密度を回復させるだけの時間であればよい。
ン”時間と“オフ”時間は、例示した時間に限られず、
解離反応の速度によって定められる。すなわち、パルス
の“オフ”時間は、負イオンが十分生成されるだけの時
間であり、かつ電子が消滅するよりも短い時間である。
また“オン”時間は、“オフ”時間中に低下したプラズ
マ中の電子密度を回復させるだけの時間であればよい。
【００５３】さらに、実施の形態および変形例では、負
イオンをエッチング室に引き出すためにグリッド電極に
電圧を定常的に印加しているが、負イオンが高密度に生
成されるプラズマの“オフ”周期の期間だけ電圧を印加
するようにしてもよい。投入電力が“オン”の状態で
は、負イオンの数が過渡的に変化する状態になる。これ
に比べて“オフ”の期間は、負イオンが多量に発生して
いるので、引き出される負イオンの数が安定した状態に
なる。したがって、“オフ”の期間だけ負イオンを引き
出すようにすれば、ビームの強度を適切に把握すること
ができ、エッチング条件に適切にコントロールすること
ができる。
イオンをエッチング室に引き出すためにグリッド電極に
電圧を定常的に印加しているが、負イオンが高密度に生
成されるプラズマの“オフ”周期の期間だけ電圧を印加
するようにしてもよい。投入電力が“オン”の状態で
は、負イオンの数が過渡的に変化する状態になる。これ
に比べて“オフ”の期間は、負イオンが多量に発生して
いるので、引き出される負イオンの数が安定した状態に
なる。したがって、“オフ”の期間だけ負イオンを引き
出すようにすれば、ビームの強度を適切に把握すること
ができ、エッチング条件に適切にコントロールすること
ができる。
【００５４】また、変形例では、照射する光の波長が短
い程、電子を剥離する効率が高くなるので、紫外光を用
いたが、他の波長の光であっても電子を剥離することが
できる。
い程、電子を剥離する効率が高くなるので、紫外光を用
いたが、他の波長の光であっても電子を剥離することが
できる。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、中性粒子ビームを用いているので、基板表面
にプラズマ中の電子に起因する電荷が蓄積されず、所望
のパターンのエッチングを的確に行うことができる。ま
た、電荷の蓄積により、基板上に構築したトランジスタ
を構成する薄い酸化膜などの微細構造が破壊されないの
で、製造の歩留りが向上する。さらに、高周波電界の印
加と印加の停止を繰り返すことによって負イオンを多量
に生成し、負イオンを基に中性粒子ビームを形成してい
る。負イオンは正イオンに比べて中性化し易いので、中
性化の効率が良く、十分な強度の中性粒子ビームを得る
ことができる。これにより表面処理の処理時間を短縮す
ることができる。
によれば、中性粒子ビームを用いているので、基板表面
にプラズマ中の電子に起因する電荷が蓄積されず、所望
のパターンのエッチングを的確に行うことができる。ま
た、電荷の蓄積により、基板上に構築したトランジスタ
を構成する薄い酸化膜などの微細構造が破壊されないの
で、製造の歩留りが向上する。さらに、高周波電界の印
加と印加の停止を繰り返すことによって負イオンを多量
に生成し、負イオンを基に中性粒子ビームを形成してい
る。負イオンは正イオンに比べて中性化し易いので、中
性化の効率が良く、十分な強度の中性粒子ビームを得る
ことができる。これにより表面処理の処理時間を短縮す
ることができる。
【００５６】また請求項２記載の発明によれば、プラズ
マ中での解離反応を定常状態にすることができ、負イオ
ンを効率良くかつ継続して生成することができる。
マ中での解離反応を定常状態にすることができ、負イオ
ンを効率良くかつ継続して生成することができる。
【００５７】さらに請求項３記載の発明によれば、グリ
ッド電極は、負イオンを引き出すだけで良く電荷交換を
行う必要がないので、たとえば金属メッシュを用いるこ
とができ、電極表面での化学反応やスパッタッリングに
よるコンタミネーションの発生を抑えられ、被処理材料
への微細な加工を行うことができる。さらに、グリッド
電極に印加する電圧や期間を制御すれば、負イオンの状
態でビームの強度を調整できるので、中性化して得る中
性粒子ビームの強度を容易に制御することができる。こ
れにより、エッチング条件を各種のエッチング材料に適
応させることができる。
ッド電極は、負イオンを引き出すだけで良く電荷交換を
行う必要がないので、たとえば金属メッシュを用いるこ
とができ、電極表面での化学反応やスパッタッリングに
よるコンタミネーションの発生を抑えられ、被処理材料
への微細な加工を行うことができる。さらに、グリッド
電極に印加する電圧や期間を制御すれば、負イオンの状
態でビームの強度を調整できるので、中性化して得る中
性粒子ビームの強度を容易に制御することができる。こ
れにより、エッチング条件を各種のエッチング材料に適
応させることができる。
【００５８】また請求項４記載の発明によれば、負イオ
ンの多量に発生している高周波電界の印加の停止されて
いる期間だけ負イオンの引出しを行うので、ビーム強度
の制御を的確に行うことができる。
ンの多量に発生している高周波電界の印加の停止されて
いる期間だけ負イオンの引出しを行うので、ビーム強度
の制御を的確に行うことができる。
【００５９】さらに請求項５記載の発明によれば、光を
照射することにより負イオンを中性化しているので、中
性化を容易に行うことができる。
照射することにより負イオンを中性化しているので、中
性化を容易に行うことができる。
【００６０】また請求項６記載の発明によれば、高周波
電界で負イオンを揺すぶることによって最外殻電子の剥
離を行っているので、容易に中性化を行うことができ
る。
電界で負イオンを揺すぶることによって最外殻電子の剥
離を行っているので、容易に中性化を行うことができ
る。
【００６１】さらに請求項７記載の発明によれば、電子
ビームのエネルギによって負イオンの最外殻電子を剥離
しているでの、容易に負イオンを中性化することができ
る。
ビームのエネルギによって負イオンの最外殻電子を剥離
しているでの、容易に負イオンを中性化することができ
る。
【００６２】また請求項８記載の発明によれば、負イオ
ンビームをガス中を通過させ、ガス分子やガス原子との
衝突のエネルギによって負イオンの最外殻電子の剥離を
行っている。負イオンは、過剰に有する電子を剥離する
だけで中性化するので、正イオンの場合に比べて、中性
化の効率がよく、また衝突のエネルギも小さくて済む。
ンビームをガス中を通過させ、ガス分子やガス原子との
衝突のエネルギによって負イオンの最外殻電子の剥離を
行っている。負イオンは、過剰に有する電子を剥離する
だけで中性化するので、正イオンの場合に比べて、中性
化の効率がよく、また衝突のエネルギも小さくて済む。
【図１】本発明の一実施の形態における中性粒子ビーム
処理装置の構成の概要を表わした構成図である。
処理装置の構成の概要を表わした構成図である。
【図２】パルス変調によって生成される負イオンの量を
表わした特性図である。
表わした特性図である。
【図３】本発明の変形例における中性粒子ビーム処理装
置の構成の概要を表わした構成図である。
置の構成の概要を表わした構成図である。
【図４】高周波電界によって電子を剥離する様子を模式
的に表わした説明図である。
的に表わした説明図である。
【図５】ガスあるいはプラズマ中を通過することによっ
て電子を剥離する様子を模式的に表わした説明図であ
る。
て電子を剥離する様子を模式的に表わした説明図であ
る。
【図６】従来から使用されている微細孔を有するマイク
ロチャネルを用いた中性粒子ビーム処理装置の構成の概
要を表わした構成図である。
ロチャネルを用いた中性粒子ビーム処理装置の構成の概
要を表わした構成図である。
１１、４１ プラズマ室 １２、４２ エッチング室 １３、４５ マイクロ波電源 １４ ガス導入経路 １５、２４、４３ グリッド電極 １６、２３ 定電圧源 １７、４６、６４、７１ 負イオンビーム １８、４７ 基板 １９、４８ 基板ホルダ ２１ プラズマ源 ２５ 電子ビーム ２６ 交叉領域 ２７、７３ 中性粒子ビーム ４４ 紫外光源 ４９ 紫外光 ６１、６２ 電極 ６３ 高周波電源 ７２ 中性ガス
Claims (8)
- 【請求項１】 高周波電界の印加と印加の停止を交互に
繰り返すことで処理ガスをプラズマ化するプラズマ化手
段と、 このプラズマ化手段によって生成されたプラズマから負
イオンを引き出すとともに所定方向に向かって加速して
負イオンビームを形成する負イオン引出し手段と、 この負イオン引出し手段によって形成された負イオンビ
ームを中性化して中性粒子ビームを形成する中性化手段
と、 この中性化手段によって形成された中性粒子ビームの照
射される位置に表面処理を施すべき被処理材料を保持す
る被処理材料保持手段とを具備することを特徴とする中
性粒子ビーム処理装置。 - 【請求項２】 前記プラズマ化手段は、プラズマ中の電
子と残留している処理ガスとの結合によって負イオンの
生成される時間よりも長く、かつプラズマ中の電子密度
が低下してプラズマが消滅するよりも短い時間の間高周
波電界の印加を停止する印加停止手段と、この印加停止
手段によって印加を停止している間に低下したプラズマ
中の電子のエネルギを回復させるだけの時間高周波電界
を印加する印加手段と、この印加手段と前記印加停止手
段を繰り返し交互に動作させる繰り返し手段とを具備す
ることを特徴とする請求項１記載の中性粒子ビーム処理
装置。 - 【請求項３】 前記負イオン引出し手段は、グリッド電
極と、このグリッド電極を正の電位にバイアスする電圧
源とを具備することを特徴とする請求項１記載の中性粒
子ビーム装置。 - 【請求項４】 前記負イオン引出し手段は、高周波電界
の印加の停止されている期間にプラズマから負イオンを
引出し加速することを特徴とする請求項１記載の中性粒
子ビーム処理装置。 - 【請求項５】 前記中性化手段は、前記負イオンビーム
に光を照射する光源であることを特徴とする請求項１記
載の中性粒子ビーム装置。 - 【請求項６】 前記中性化手段は、電極と、この電極に
高周波電圧を印加する高周波電源とを具備することを特
徴とする請求項１記載の中性粒子ビーム装置。 - 【請求項７】 前記中性化手段は、前記負イオンビーム
に電子ビームを照射する電子ビーム照射手段であること
を特徴とする請求項１記載の中性粒子ビーム処理装置。 - 【請求項８】 前記中性化手段は、前記負イオンビーム
の経路上にガス分子およびガス原子を導入するガス導入
手段であることを特徴とする請求項１記載の中性粒子ビ
ーム装置。
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| JP2842344B2 JP2842344B2 (ja) | 1999-01-06 |
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- 1996-11-14 KR KR1019960055496A patent/KR100242483B1/ko not_active IP Right Cessation
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