JPS59132628A - ドライエツチング装置 - Google Patents
ドライエツチング装置Info
- Publication number
- JPS59132628A JPS59132628A JP835083A JP835083A JPS59132628A JP S59132628 A JPS59132628 A JP S59132628A JP 835083 A JP835083 A JP 835083A JP 835083 A JP835083 A JP 835083A JP S59132628 A JPS59132628 A JP S59132628A
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- JP
- Japan
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- etching
- ion
- ions
- etching chamber
- selector
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- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/305—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating or etching
- H01J37/3053—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating or etching for evaporating or etching
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
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。
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
本発明は、半導体装置のパターン形成に応用されるドラ
イエツチング技術に係り、特に、極微細パターンを効果
的に形成するだめのドライエツチング装置に関する。
イエツチング技術に係り、特に、極微細パターンを効果
的に形成するだめのドライエツチング装置に関する。
従来例の構成とその問題点
従来、牛導体装置のパターン形成には、化学薬品を混合
した溶液を使用したウェットエツチング−ｚ 方式が採用されていた。ところがウェット方式では、フ
ォトレジストで形成されたマスク図形に対して、被エツ
チング物がそのエツチングの深さ方向寸法と同程度にフ
ォトレジスト端面から横方向にえぐられる、いわゆるア
ンダーカラトラ呈することから、微細パターン形成には
不適当であった。
した溶液を使用したウェットエツチング−ｚ 方式が採用されていた。ところがウェット方式では、フ
ォトレジストで形成されたマスク図形に対して、被エツ
チング物がそのエツチングの深さ方向寸法と同程度にフ
ォトレジスト端面から横方向にえぐられる、いわゆるア
ンダーカラトラ呈することから、微細パターン形成には
不適当であった。
そこで、比較的方向性の強いエツチング方式として、ド
ライエツチング技術が開発され、これが、たとえは、３
ミクロンルールＬＳＩのような微細なパターン形成を可
能にした。しかしながら、牛導体装置はますます超ＬＳ
Ｉ化が推進され、パターンルールも２ミクロン、１ミク
ロンと微細化が進められつつある。ところで、１ミクロ
ン以下のサブミクロン領域でのパターンを形成するには
、プラズマ室とエツチング室が分離された形態のいわゆ
るイオンビームエツチング方式が提案されたが、不活性
なアルゴンガスのプラズマを使用するため、エツチング
速度が小さく、かつ、フォトレジストに対するダメージ
も太きいため、半導体プロセスには、導入されにくいも
のであった。
ライエツチング技術が開発され、これが、たとえは、３
ミクロンルールＬＳＩのような微細なパターン形成を可
能にした。しかしながら、牛導体装置はますます超ＬＳ
Ｉ化が推進され、パターンルールも２ミクロン、１ミク
ロンと微細化が進められつつある。ところで、１ミクロ
ン以下のサブミクロン領域でのパターンを形成するには
、プラズマ室とエツチング室が分離された形態のいわゆ
るイオンビームエツチング方式が提案されたが、不活性
なアルゴンガスのプラズマを使用するため、エツチング
速度が小さく、かつ、フォトレジストに対するダメージ
も太きいため、半導体プロセスには、導入されにくいも
のであった。
近年、プラズマ室に、反応性ガスを導入し、反応性ガス
イオンによってエツチングするりアクティブイオンビー
ム、エツチング技術が開発された。
イオンによってエツチングするりアクティブイオンビー
ム、エツチング技術が開発された。
第１図は、従来のりアクティブイオンビームエツチング
装置を模式的に示したものである。図で１はイオン源で
、その外周には、電磁石２がとりつけである。ガス導入
口３から供給されたガスは熱陰極４による電子衝撃、あ
るいは電界と直交する磁界によるマグネトロン作用等に
よってイオン化される。イオンは、引出電極６によって
、エツチング室６へ引き出される。エツチング室６内に
は、エツチングすべき半導体基板７を位置決め固定する
ための基板ホルダー８が設置される。引出電極６から基
板ホルダー８までの距離は、通常１ｏ・〜５ｏｃＩｒＬ
である。基板ホルダー８は、引出電極６からのイオンビ
ームが、同基板ホルダー８土の半導体基板７上にまんべ
んなく照射できるよう、自転できる構造をとるとともに
、同基板７に対して角度をもって照射できるよう、ビー
ム方向に対して傾斜させる構造に工夫されたものもある
。イオン源１の内部及びエツチング室６内は、排気糸９
によって、Ｉ Ｘ １０−５Ｔｏｒｒ台に排気される。
装置を模式的に示したものである。図で１はイオン源で
、その外周には、電磁石２がとりつけである。ガス導入
口３から供給されたガスは熱陰極４による電子衝撃、あ
るいは電界と直交する磁界によるマグネトロン作用等に
よってイオン化される。イオンは、引出電極６によって
、エツチング室６へ引き出される。エツチング室６内に
は、エツチングすべき半導体基板７を位置決め固定する
ための基板ホルダー８が設置される。引出電極６から基
板ホルダー８までの距離は、通常１ｏ・〜５ｏｃＩｒＬ
である。基板ホルダー８は、引出電極６からのイオンビ
ームが、同基板ホルダー８土の半導体基板７上にまんべ
んなく照射できるよう、自転できる構造をとるとともに
、同基板７に対して角度をもって照射できるよう、ビー
ム方向に対して傾斜させる構造に工夫されたものもある
。イオン源１の内部及びエツチング室６内は、排気糸９
によって、Ｉ Ｘ １０−５Ｔｏｒｒ台に排気される。
イオンビームによるビーム電流はプローグ１０をビーム
中に挿入することによって測定する。ビーム電流は、電
磁石２の磁界強度’ａ［えることによってコントロール
する。
中に挿入することによって測定する。ビーム電流は、電
磁石２の磁界強度’ａ［えることによってコントロール
する。
ところで、第１図に示す構造のエツチング装置では、後
述するような不都合が発生するため、半導体装置の製造
に導入するには若干の問題がある。
述するような不都合が発生するため、半導体装置の製造
に導入するには若干の問題がある。
第１は、経済性を上げるため、エツチング速度を大きく
するには、磁界強度あるいは、熱陰極にかかる電界を大
きくする必要がある。その結果、イオンビームの運動エ
ネルギーが大きくなり、エツチング速度に比例して、半
導体基板の受ける照射ダメージが大きくなり、半導体装
置の電気特性を損なうことである。第２には、電磁石に
よる磁界のコントロールを精密に行なわないと、エツチ
ング速度のバラツキが大きくなることである。その理由
は、Ｔ０Ｍ０Ｍａｙａｒ＋ほか：“）（ａａｃｔｉｖｅ
Ｉｏｎ ＢｅａｍＭｔＱｈｉｎｇ ｗｉｔｈ ＣＦ４
： ＣＣ１１ａｒａＯｔｅｒｉ＆ｔｉＯｎ ｏｆａ６
／・、二・ Ｋａｎｔｍａｎ Ｉｏｎ ５ｏｕｒｃｅ ａｎｄ
Ｄｅｔａｉｌｓ ｏｆ ＳＳ１０２ＥｔＣｈｉ
ｎ Ｊ、Ｅ１ｅｃｔｒｏｃｈｅｍ 、Ｓｏｓ 、Ｖｏｌ
、 １２９Ｎｏ、３ 、ＰＰ、５８６−６９１ （１９
８２）によれば。
するには、磁界強度あるいは、熱陰極にかかる電界を大
きくする必要がある。その結果、イオンビームの運動エ
ネルギーが大きくなり、エツチング速度に比例して、半
導体基板の受ける照射ダメージが大きくなり、半導体装
置の電気特性を損なうことである。第２には、電磁石に
よる磁界のコントロールを精密に行なわないと、エツチ
ング速度のバラツキが大きくなることである。その理由
は、Ｔ０Ｍ０Ｍａｙａｒ＋ほか：“）（ａａｃｔｉｖｅ
Ｉｏｎ ＢｅａｍＭｔＱｈｉｎｇ ｗｉｔｈ ＣＦ４
： ＣＣ１１ａｒａＯｔｅｒｉ＆ｔｉＯｎ ｏｆａ６
／・、二・ Ｋａｎｔｍａｎ Ｉｏｎ ５ｏｕｒｃｅ ａｎｄ
Ｄｅｔａｉｌｓ ｏｆ ＳＳ１０２ＥｔＣｈｉ
ｎ Ｊ、Ｅ１ｅｃｔｒｏｃｈｅｍ 、Ｓｏｓ 、Ｖｏｌ
、 １２９Ｎｏ、３ 、ＰＰ、５８６−６９１ （１９
８２）によれば。
反応性ガスとしてＣＦ４ ｆ使用した場合、イオン源内
に発生するイオンビームの構成イオンは５ｅＦ３”＋Ｃ
Ｆ” 、Ｆ” 、Ｃ＋、ＣＦ２＋で、その構成比率が、
磁界強度によって変化すること、また、ＣＦ４ガスを使
用して５１０２膜全エツチングする場合、その構成イオ
ンとエツチング速度は１表１に示す通りであり、この構
成比率の結果として、現実にはエツチング速度が必らず
しも高くならないという事実によるものである。
に発生するイオンビームの構成イオンは５ｅＦ３”＋Ｃ
Ｆ” 、Ｆ” 、Ｃ＋、ＣＦ２＋で、その構成比率が、
磁界強度によって変化すること、また、ＣＦ４ガスを使
用して５１０２膜全エツチングする場合、その構成イオ
ンとエツチング速度は１表１に示す通りであり、この構
成比率の結果として、現実にはエツチング速度が必らず
しも高くならないという事実によるものである。
表 １
６ベ二１
以上のごとく、従来例における装置で、ドライエツチン
グして半導体装置を製造した場合、その電気的特性上か
らも、生産管理上からも、多くの問題点を有していた。
グして半導体装置を製造した場合、その電気的特性上か
らも、生産管理上からも、多くの問題点を有していた。
発明の目的
本発明は、エツチング速度を低下せずに、イオンビーム
による照射ダメージ全効果的に抑制すると共に、エツチ
ング速度バラツキを効果的に排除することができるドラ
イエツチング装置を提供することを目的としたものであ
る。
による照射ダメージ全効果的に抑制すると共に、エツチ
ング速度バラツキを効果的に排除することができるドラ
イエツチング装置を提供することを目的としたものであ
る。
発明の構成
本発明のドライエツチング装置は、イオン源とエツチン
グ室間にイオン選別器を介在させ、イオン源の引き出し
電極から引き出されたイオンビーム束から、エツチング
に使用したいイオン種のみを選別してエツチング室に送
り込み、半導体つ工−ハ土に照射させる構造を有するも
のであり、イオン種の選定、確認のため、エツチング室
に質量分析計を具備するものである。
グ室間にイオン選別器を介在させ、イオン源の引き出し
電極から引き出されたイオンビーム束から、エツチング
に使用したいイオン種のみを選別してエツチング室に送
り込み、半導体つ工−ハ土に照射させる構造を有するも
のであり、イオン種の選定、確認のため、エツチング室
に質量分析計を具備するものである。
実施例の説明
７−・ 。
本発明においては、イオン源から発したイオンは、引出
電極で加速され、イオン選別器で選別され、エツチング
室に入るのであるが、エツチング室内の圧力がＩ Ｘ
１０−５Ｔｏｒｒ以上６ Ｘ１Ｏ−２Ｔｏｒｒ以下であ
ることから、半導体基板上に到達する捷でに、殆んどの
ものが、ラジカル化されてしまうのである。従って、質
量分析器に到達するイオン種（実際はラジカル化された
イオン）とイオン選別器端でのイオン種との検出上の相
関をとる必要がある。以下の説明では、便宜上、イオン
とラジカルを表現−ヒ区別していない。
電極で加速され、イオン選別器で選別され、エツチング
室に入るのであるが、エツチング室内の圧力がＩ Ｘ
１０−５Ｔｏｒｒ以上６ Ｘ１Ｏ−２Ｔｏｒｒ以下であ
ることから、半導体基板上に到達する捷でに、殆んどの
ものが、ラジカル化されてしまうのである。従って、質
量分析器に到達するイオン種（実際はラジカル化された
イオン）とイオン選別器端でのイオン種との検出上の相
関をとる必要がある。以下の説明では、便宜上、イオン
とラジカルを表現−ヒ区別していない。
第２図は、本発明に係るドライエツチング装置の一実施
１りυを示したものである。第２図を参照して、本発明
について詳しく説明する。図で、１はイオン源であり、
ガス導入口３から供給された反応性ガスは、熱陰極４に
よってイオン化され、磁石２の磁界と電界の作用により
、引出電極部６に到達し、引き出し電界の作用全うけて
イオン選別器１１の磁場に入る。例えば、反応性ガスと
して。
１りυを示したものである。第２図を参照して、本発明
について詳しく説明する。図で、１はイオン源であり、
ガス導入口３から供給された反応性ガスは、熱陰極４に
よってイオン化され、磁石２の磁界と電界の作用により
、引出電極部６に到達し、引き出し電界の作用全うけて
イオン選別器１１の磁場に入る。例えば、反応性ガスと
して。
ＣＦ４ｆ便用した場合、イオン選別器に突入するイオン
種は、ＣＦ５＋ＩＣＦ２＋ｌＣＦ＋ＩＣ＋ｌＦ＋１ テ
アリ、これらイオン種は、質量分析器の磁場の影響を受
けてｒ＝（１４ａ／Ｂ）（ｍＶ／ｎ）２で与えられる半
径（ｃｒｆＬ）で円を描く。ここでＢは磁気誘導（ガウ
ス）ｍはイオンの質量（ダラム）、ｖは加速電圧（ボル
ト）、ｎはイオン価数である。従って、磁界を変えるこ
とによって、所定のイオン例えばＣＦｓ＋のみをエツチ
ング室６のイオンビーム導入口１２に導き入れることが
できる。エツチング室に導入されたイオン種を確認する
には、基板ホルダー８を機構的ＫＡ丈方向移動させ、質
量分析計１３中に捕獲することによって可能である。
種は、ＣＦ５＋ＩＣＦ２＋ｌＣＦ＋ＩＣ＋ｌＦ＋１ テ
アリ、これらイオン種は、質量分析器の磁場の影響を受
けてｒ＝（１４ａ／Ｂ）（ｍＶ／ｎ）２で与えられる半
径（ｃｒｆＬ）で円を描く。ここでＢは磁気誘導（ガウ
ス）ｍはイオンの質量（ダラム）、ｖは加速電圧（ボル
ト）、ｎはイオン価数である。従って、磁界を変えるこ
とによって、所定のイオン例えばＣＦｓ＋のみをエツチ
ング室６のイオンビーム導入口１２に導き入れることが
できる。エツチング室に導入されたイオン種を確認する
には、基板ホルダー８を機構的ＫＡ丈方向移動させ、質
量分析計１３中に捕獲することによって可能である。
所定イオン種が確認された後、基板ホルダー８は再び元
の所定位置に戻されエツチングが開始されるのである。
の所定位置に戻されエツチングが開始されるのである。
例えば、ＳｉＯ２膜をエツチングするには、表１に示さ
れるよ°うに、ＣＦ３＋イオンでエツチングすることが
エツチング速度が大きく、最も望ましい。
れるよ°うに、ＣＦ３＋イオンでエツチングすることが
エツチング速度が大きく、最も望ましい。
本発明にかかるドライエツチング装置を使用すれば、Ｃ
Ｆｓ＋イオンは容易に摘出することか可能９置・ である。かかる単一イオンによるエツチングの利点は、
各種の混合イオンによってエツチングする場合に比較し
て、はるかに短時間でエツチング金終了させることがで
きる点である。例えば、前記例では、ＣＦ３＋では、３
４００人／霧の速度でエツチングできるのに対して、混
合イオンでは、同一エツチング条件で１０００人／馴以
下となってし１い、エツチング時間が１／１程度に短縮
される。
Ｆｓ＋イオンは容易に摘出することか可能９置・ である。かかる単一イオンによるエツチングの利点は、
各種の混合イオンによってエツチングする場合に比較し
て、はるかに短時間でエツチング金終了させることがで
きる点である。例えば、前記例では、ＣＦ３＋では、３
４００人／霧の速度でエツチングできるのに対して、混
合イオンでは、同一エツチング条件で１０００人／馴以
下となってし１い、エツチング時間が１／１程度に短縮
される。
その結果、半導体ウェーハに与えるイオン照射ダメージ
も約％〜見になり、電気特性も安定したものとなる。ま
た、イオン源電磁石の磁界強度バラツキによる、イオン
棟発生率のバラツキも、本発明にかかる構造のドライエ
ツチング装置では全く問題にする必要はなく、安定した
工程条件が維持できるようになる。
も約％〜見になり、電気特性も安定したものとなる。ま
た、イオン源電磁石の磁界強度バラツキによる、イオン
棟発生率のバラツキも、本発明にかかる構造のドライエ
ツチング装置では全く問題にする必要はなく、安定した
工程条件が維持できるようになる。
茜明の効果
以上、説明してきたことからもわかるように、本発明に
よれは、ドライエツチングが高速に、且つ、電気的特性
に悪影響を与えるイオン照射ダメージがなく、安定１〜
だ工程条件にて実施できるの１０２、２ である。
よれは、ドライエツチングが高速に、且つ、電気的特性
に悪影響を与えるイオン照射ダメージがなく、安定１〜
だ工程条件にて実施できるの１０２、２ である。
第１図は従来例のイオンビームエツチング装置の模式図
、第２図は、本発明にががるイオンビームエツチング装
置を説明するための模式図である。 １・・・・・・イオン源、６・・・・・・エツチング室
、１１・・・・・・イオン選別器、１３・川・・質量分
析計。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名第１
図 Ｊ 第 ２ 図 ２Ｉ “ノ つ Ｉ ／７ ／２ ０ ９ δ ＼
、第２図は、本発明にががるイオンビームエツチング装
置を説明するための模式図である。 １・・・・・・イオン源、６・・・・・・エツチング室
、１１・・・・・・イオン選別器、１３・川・・質量分
析計。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名第１
図 Ｊ 第 ２ 図 ２Ｉ “ノ つ Ｉ ／７ ／２ ０ ９ δ ＼
Claims (1)
- エツチングイオンを発するイオン源と、前記イオン源か
ら所定のエツチングイオン全選択するイオン選別器と、
前記イオン選別器から導入された前記所定のエツチング
イオンにより半導体基板をエツチングするエツチング室
を有し、前記エツチング室の内圧が１×１Ｏ−５Ｔｏｒ
ｒ ９土に作詩されてなるドライエツチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP835083A JPS59132628A (ja) | 1983-01-20 | 1983-01-20 | ドライエツチング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP835083A JPS59132628A (ja) | 1983-01-20 | 1983-01-20 | ドライエツチング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59132628A true JPS59132628A (ja) | 1984-07-30 |
Family
ID=11690771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP835083A Pending JPS59132628A (ja) | 1983-01-20 | 1983-01-20 | ドライエツチング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59132628A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1052676A2 (en) * | 1999-05-10 | 2000-11-15 | Axcelis Technologies, Inc. | System and method for cleaning contaminated surfaces in an ion implanter |
| EP1061550A2 (en) * | 1999-05-10 | 2000-12-20 | Axcelis Technologies, Inc. | System and method for cleaning contaminated surfaces in an ion implanter |
-
1983
- 1983-01-20 JP JP835083A patent/JPS59132628A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1052676A2 (en) * | 1999-05-10 | 2000-11-15 | Axcelis Technologies, Inc. | System and method for cleaning contaminated surfaces in an ion implanter |
| EP1061550A2 (en) * | 1999-05-10 | 2000-12-20 | Axcelis Technologies, Inc. | System and method for cleaning contaminated surfaces in an ion implanter |
| EP1061550A3 (en) * | 1999-05-10 | 2001-05-23 | Axcelis Technologies, Inc. | System and method for cleaning contaminated surfaces in an ion implanter |
| EP1052676A3 (en) * | 1999-05-10 | 2001-05-23 | Axcelis Technologies, Inc. | System and method for cleaning contaminated surfaces in an ion implanter |
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