JPS59225525A - 反応性イオンビ−ムエツチング装置 - Google Patents
反応性イオンビ−ムエツチング装置Info
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- JPS59225525A JPS59225525A JP9958483A JP9958483A JPS59225525A JP S59225525 A JPS59225525 A JP S59225525A JP 9958483 A JP9958483 A JP 9958483A JP 9958483 A JP9958483 A JP 9958483A JP S59225525 A JPS59225525 A JP S59225525A
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- ion
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- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 title claims abstract description 16
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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
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- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (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】
この発明は半導体試料を微細加工するための反応性イオ
ンビームエツチング装置に関する。
ンビームエツチング装置に関する。
現在、半導体ウェハーの微細加工は主として反応性ガス
のグロー放電プラズマ中における化学的活性なラジカル
及びイオンを利用した反応性ドライエツチングにより行
なわれている。この゛方法は物理的なスパッタエツチン
グに較ベエツチング速度が大きいこと、エツチング速度
の材料選択性が大きいため大規模集積回路等の製造にお
ける選択的な微細加工に有利なこと、装置の構造が極め
て簡単なこと等の利点がある反面、グルー放電を安定化
して優れた加工特性を得るための条件設定が複雑である
こと、試料をプラズマ中に露呈させるため試料の加工面
が汚染する等の欠点があった。
のグロー放電プラズマ中における化学的活性なラジカル
及びイオンを利用した反応性ドライエツチングにより行
なわれている。この゛方法は物理的なスパッタエツチン
グに較ベエツチング速度が大きいこと、エツチング速度
の材料選択性が大きいため大規模集積回路等の製造にお
ける選択的な微細加工に有利なこと、装置の構造が極め
て簡単なこと等の利点がある反面、グルー放電を安定化
して優れた加工特性を得るための条件設定が複雑である
こと、試料をプラズマ中に露呈させるため試料の加工面
が汚染する等の欠点があった。
上記の欠点を改善するために第１図に示すような方法が
提案されている。この方法は同図に示されるようにプラ
ズマ室ｌと試料加工室ａを別個に形成し、画室間の境界
面にイオン引き出し用電極３を設けて、エツチングガス
をプラズマ室／内で放電し、プラズマ中のイオンタを引
き出し用電極３によって加速し、これを試料加工室λ中
の半導体試料ダに照射し、同時に中性ラジカル流束６も
引き出し用電極３を設けである開口部７から漏洩せしめ
て試料ダに照射し、 □イオンタとラジカル乙
の両件用でエツチングを行う方法である。この方法では
イオンの加速工ネルギーがイオン引き出し用電極電圧に
て制御できること、ラジカル流束の流量を一定のままイ
オンの効果を制御できる利点があるが、ラジカル流束の
強度及び空間的波がりがプラズマ室と試料加工室の圧力
差により変動すること、エツチングの方向性の制御を正
確に行なえない等の欠点がある。このため加工面の平滑
化、損傷・汚染フリーの加工、断面ブ四フィールを精密
に制御した加工等の最近の半導体ウェハーに要求されて
いる精細加工を実現することは困難であった。
提案されている。この方法は同図に示されるようにプラ
ズマ室ｌと試料加工室ａを別個に形成し、画室間の境界
面にイオン引き出し用電極３を設けて、エツチングガス
をプラズマ室／内で放電し、プラズマ中のイオンタを引
き出し用電極３によって加速し、これを試料加工室λ中
の半導体試料ダに照射し、同時に中性ラジカル流束６も
引き出し用電極３を設けである開口部７から漏洩せしめ
て試料ダに照射し、 □イオンタとラジカル乙
の両件用でエツチングを行う方法である。この方法では
イオンの加速工ネルギーがイオン引き出し用電極電圧に
て制御できること、ラジカル流束の流量を一定のままイ
オンの効果を制御できる利点があるが、ラジカル流束の
強度及び空間的波がりがプラズマ室と試料加工室の圧力
差により変動すること、エツチングの方向性の制御を正
確に行なえない等の欠点がある。このため加工面の平滑
化、損傷・汚染フリーの加工、断面ブ四フィールを精密
に制御した加工等の最近の半導体ウェハーに要求されて
いる精細加工を実現することは困難であった。
この発明の目的はイオンビームのみならず、ラジカル流
束も精密に制御することができ、異方性エツチングと等
方性エツチングを行うことのできる反応性イオン・ビー
ムエツチング装置を提供することにある。
束も精密に制御することができ、異方性エツチングと等
方性エツチングを行うことのできる反応性イオン・ビー
ムエツチング装置を提供することにある。
このため、この発明においてはプラズマ室と試料加工室
との境界面にイオン引き出し電極を設け、試料加工室側
のイオン引き出し電極と半導体試料との間にビームプラ
ズマ制御電極とビームプラズマ引き出し電極を上下に直
列状態で設け、それぞれの電極に適宜電圧を印加するこ
とにより、プラズマ中のイオン或はラジカルを選択的に
引き出し、電気的に制御することにより半導体試料に異
方性エツチング、等方性エツチング成るいは微細エツチ
ングなどを精密に制御して行うことができる。
との境界面にイオン引き出し電極を設け、試料加工室側
のイオン引き出し電極と半導体試料との間にビームプラ
ズマ制御電極とビームプラズマ引き出し電極を上下に直
列状態で設け、それぞれの電極に適宜電圧を印加するこ
とにより、プラズマ中のイオン或はラジカルを選択的に
引き出し、電気的に制御することにより半導体試料に異
方性エツチング、等方性エツチング成るいは微細エツチ
ングなどを精密に制御して行うことができる。
この発明による反応性イオンビームエツチング装置の一
例を第２図に基いて説明すると、真空装置内において、
プラズマ室ｌ／と試料加工室７．２を隣接して設け、画
室の境界を形成している壁面には画室を連通ずる開口部
を設け、該開口部には円形のイオン引き出し用電極／３
を設ける。
例を第２図に基いて説明すると、真空装置内において、
プラズマ室ｌ／と試料加工室７．２を隣接して設け、画
室の境界を形成している壁面には画室を連通ずる開口部
を設け、該開口部には円形のイオン引き出し用電極／３
を設ける。
このイオン引き出し用電極１３は所定の間隔を保って平
行に配設された二枚の電極板／３α、 ｌＪｂから構成
され、それぞれの電極板には多数の孔／ｑが穿設されて
いる。プラズマ室／／はＩＡ 示（１） 実施例では電
子サイクロトロン共鳴型プラズマ室を示し、プラズマ室
の上部にはプラズマ励振用マイクロ波導波管／４１が石
英板／＆を介して接続され、外周はサイクロトロン運動
励振用電磁コイル／６により囲まれている。プラズマ室
／ｌの内周面にはプラズマ電位制御用電極１７が設けら
れている。
行に配設された二枚の電極板／３α、 ｌＪｂから構成
され、それぞれの電極板には多数の孔／ｑが穿設されて
いる。プラズマ室／／はＩＡ 示（１） 実施例では電
子サイクロトロン共鳴型プラズマ室を示し、プラズマ室
の上部にはプラズマ励振用マイクロ波導波管／４１が石
英板／＆を介して接続され、外周はサイクロトロン運動
励振用電磁コイル／６により囲まれている。プラズマ室
／ｌの内周面にはプラズマ電位制御用電極１７が設けら
れている。
一方、イオン引き出し電極／３の試料加工室／コ側には
上記電極とほぼ同じ直径を有する円筒状ノヒームプラズ
マ制御用電極２１がイオン引き出し電極／３を囲むよう
にして接続し、このビームプラズマ制御電極、２／の先
端前方には円筒状のビームプラズマ引き出し用電極、２
２が同軸上に設けられ、更にその電極先端には加工する
半導体試料〃が位置している。
上記電極とほぼ同じ直径を有する円筒状ノヒームプラズ
マ制御用電極２１がイオン引き出し電極／３を囲むよう
にして接続し、このビームプラズマ制御電極、２／の先
端前方には円筒状のビームプラズマ引き出し用電極、２
２が同軸上に設けられ、更にその電極先端には加工する
半導体試料〃が位置している。
上記のプラズマ電位制御用１１ｉ極／７、イオン引き出
し用電極１３、ビームプラズマ制御用′電極コへビーム
プラズマ引き出し用電極２２にはそれぞれｖ、 ｔ ｖ
、 Ｉ ｖｓ及びｖ４なる電圧信号が印加される。
し用電極１３、ビームプラズマ制御用′電極コへビーム
プラズマ引き出し用電極２２にはそれぞれｖ、 ｔ ｖ
、 Ｉ ｖｓ及びｖ４なる電圧信号が印加される。
上述の如き構成において、マイクロ波導波管／ｑよりプ
ラズマ室／／に注入されたマイクロ波はプラズマ室内で
定在波を励起せしめる。一方、反応ガス供給管／ｇより
プラズマ室／／へ供給されたエツチングガスは注入マイ
クロ波電界により放電され、放電により発生したプラズ
マ中のイオンは電磁コイル／６よりの磁場によってサイ
クロ）ｏン運動を起し、この運動の周波数が注入された
マイクロ波の周波数と饗しいので共鳴的にマイクロ波が
吸収され、プラズマ室／／の中央部分にイオン密度の高
いプラズマが形成することになる。
ラズマ室／／に注入されたマイクロ波はプラズマ室内で
定在波を励起せしめる。一方、反応ガス供給管／ｇより
プラズマ室／／へ供給されたエツチングガスは注入マイ
クロ波電界により放電され、放電により発生したプラズ
マ中のイオンは電磁コイル／６よりの磁場によってサイ
クロ）ｏン運動を起し、この運動の周波数が注入された
マイクロ波の周波数と饗しいので共鳴的にマイクロ波が
吸収され、プラズマ室／／の中央部分にイオン密度の高
いプラズマが形成することになる。
プラズマ電位制御用電極／７は上記プラズマ室／、／内
で発生したプラズマを囲むようにして設けられており、
電極１７に一定の電位を付加することにより導電性の高
いプラズマに対して、はぼ均一に一定の電位を与える作
用を行う。イオン引き出し電極／３は前述の如く、通常
二枚の多数穿孔された薄い電極板／３α、ｌＪｂより構
成されており、二枚の電極にそれぞれ所定の電位を付加
することによりプラズマ室／ｌのプラズマ中のイオンを
加速して多数のノＬ／？を介し、試料加工室／コに放出
する。異方性エツチングに用いられる正イオンを引き出
゛ず場合、ｍ ４ｉｉｉｉ ／Ｊのうち、上部電極／３
αはプラズマ電位制御用電極／７と等しｉ／Ａ正電位に
保ち、下部電極／３ｂは試料Ｊ及び試料加工室／２側壁
と等しい零電位に保つようにする。このため、プラズマ
電位制御用電極１７とイオン引き出し電極１３の上部電
極／ｊαは電気的に接続するように構成しても良い。
で発生したプラズマを囲むようにして設けられており、
電極１７に一定の電位を付加することにより導電性の高
いプラズマに対して、はぼ均一に一定の電位を与える作
用を行う。イオン引き出し電極／３は前述の如く、通常
二枚の多数穿孔された薄い電極板／３α、ｌＪｂより構
成されており、二枚の電極にそれぞれ所定の電位を付加
することによりプラズマ室／ｌのプラズマ中のイオンを
加速して多数のノＬ／？を介し、試料加工室／コに放出
する。異方性エツチングに用いられる正イオンを引き出
゛ず場合、ｍ ４ｉｉｉｉ ／Ｊのうち、上部電極／３
αはプラズマ電位制御用電極／７と等しｉ／Ａ正電位に
保ち、下部電極／３ｂは試料Ｊ及び試料加工室／２側壁
と等しい零電位に保つようにする。このため、プラズマ
電位制御用電極１７とイオン引き出し電極１３の上部電
極／ｊαは電気的に接続するように構成しても良い。
ビームプラズマ引き出し用電極２コはプラズマ室／ｌに
対して正電位を印加することによりプラズマ中の電子を
引張るため電極／３の多数の孔／９を通して試料〃まで
プラズマをビーム状に伸延せしめる作用をなす。ビーム
プラズマ制御用電極、２／は電極−一の印加電圧より低
い電圧を印加す・ることにより伸延せしめたビームプラ
ズマの試料〃への到達度を制御する作用、即ち試料〃で
のプラズマ強度を制御する作用をなす。上記電極コ／、
Ｊコはその形状を円筒状とすることにより試料加工室１
２へ伸延せしめたビームプラズマの発散をも有効に抑制
することができる。
対して正電位を印加することによりプラズマ中の電子を
引張るため電極／３の多数の孔／９を通して試料〃まで
プラズマをビーム状に伸延せしめる作用をなす。ビーム
プラズマ制御用電極、２／は電極−一の印加電圧より低
い電圧を印加す・ることにより伸延せしめたビームプラ
ズマの試料〃への到達度を制御する作用、即ち試料〃で
のプラズマ強度を制御する作用をなす。上記電極コ／、
Ｊコはその形状を円筒状とすることにより試料加工室１
２へ伸延せしめたビームプラズマの発散をも有効に抑制
することができる。
上述の如くプラズマ室／／にプラズマが形成したら、プ
ラズマ電位制御用電極１７、イオン引き、出し用電極１
３にＶ＋ ＞ Ｖｔ ＝ Ｏになる電圧を印加し、ビー
ム７’７Ｘ”マ制御用電極２／及びビームプラズマ引き
出し用電極、２２には電圧を印加しないと、第３図（４
）に示すようにプラズマ中の正イオンのみがイオンダｔ
き出し用電極／３によって引き出され、イオンビーム２
４１となって、試料加工室／２内を加速しながら半導体
試料Ｊに向い、試料に対して異方性のエツチングを行う
。この場合、イオン引き出し電極１３の直径が例えば、
１０ ＋ｎｎ＋以下と小さいと試料加工室内のイオンビ
ームＪは拡がる傾向を示す。このような場合はビームプ
ラズマ制御用電極λｌに電圧を印加すると、レンズ効果
により試料面にイオンビームを集束させることができる
。
ラズマ電位制御用電極１７、イオン引き、出し用電極１
３にＶ＋ ＞ Ｖｔ ＝ Ｏになる電圧を印加し、ビー
ム７’７Ｘ”マ制御用電極２／及びビームプラズマ引き
出し用電極、２２には電圧を印加しないと、第３図（４
）に示すようにプラズマ中の正イオンのみがイオンダｔ
き出し用電極／３によって引き出され、イオンビーム２
４１となって、試料加工室／２内を加速しながら半導体
試料Ｊに向い、試料に対して異方性のエツチングを行う
。この場合、イオン引き出し電極１３の直径が例えば、
１０ ＋ｎｎ＋以下と小さいと試料加工室内のイオンビ
ームＪは拡がる傾向を示す。このような場合はビームプ
ラズマ制御用電極λｌに電圧を印加すると、レンズ効果
により試料面にイオンビームを集束させることができる
。
次に、ビームプラズマ引き出し用電極２コのみ′に電圧
を印加しくＶａ＞ Ｏ） Ｎ他の電極には電圧を印加し
ない場合は、第３図０３）に示すように上述の電極−一
により′プラズマ２夕がビーム状に引き出され、試料表
面に到達する。このためプラズマ中のラジカルにより主
とルで等方性エツチングが行われる。この場合、試料加
工室に引き出されたプラズマ流束には若干のイオンが含
まれ、このため若干の異方性のエツチングも行われる都
、その値は無視できる程度のものである。こ薯のプラズ
マ流束の速度は試料加工室１２に設けら′れた排気口２
３の排気量によっても制御される。
を印加しくＶａ＞ Ｏ） Ｎ他の電極には電圧を印加し
ない場合は、第３図０３）に示すように上述の電極−一
により′プラズマ２夕がビーム状に引き出され、試料表
面に到達する。このためプラズマ中のラジカルにより主
とルで等方性エツチングが行われる。この場合、試料加
工室に引き出されたプラズマ流束には若干のイオンが含
まれ、このため若干の異方性のエツチングも行われる都
、その値は無視できる程度のものである。こ薯のプラズ
マ流束の速度は試料加工室１２に設けら′れた排気口２
３の排気量によっても制御される。
ビームプラズマ制御用電極コ／及びビームプラズマ引き
出し用電極２２にそれぞれＶ４ ＞ Ｖａ ＞ ０なる
電圧を印加し、他の電極へ電圧を印加しないと、第３図
（０）に示すように、プラズマ室ｌ／に形成しているプ
ラズマはビームプラズマ制御用電極２１領域内に集中し
、試料面に到達するビームプラズマ２夕は電極２／ 、
２２に印加する電圧の差により決定し、第３図の）に
示した実施例に較べ弱くなる。従って微量のエツチング
量、例えば大オーダ制御されたエツチングが可能となる
。この場合も第３同色）と同様に排気口２３の排気量に
よってもビームプラズマ２夕の引き出し状態は制御され
る。
出し用電極２２にそれぞれＶ４ ＞ Ｖａ ＞ ０なる
電圧を印加し、他の電極へ電圧を印加しないと、第３図
（０）に示すように、プラズマ室ｌ／に形成しているプ
ラズマはビームプラズマ制御用電極２１領域内に集中し
、試料面に到達するビームプラズマ２夕は電極２／ 、
２２に印加する電圧の差により決定し、第３図の）に
示した実施例に較べ弱くなる。従って微量のエツチング
量、例えば大オーダ制御されたエツチングが可能となる
。この場合も第３同色）と同様に排気口２３の排気量に
よってもビームプラズマ２夕の引き出し状態は制御され
る。
この発明は上記の説明で明らかなように、従来のイオン
ビーム引き出し電極による異方性エツチングのみならず
、試料加工室内にビームプラズマ制御用電極及びビーム
プラズマ引（き出し用電極を設け、それぞれの電極に所
定の電圧を印加することによりラジカル流束による等方
性のエツチングを行ったり、λオーダでエツチング凰を
制御した微細エツチングを行うことかできるようになる
。従って、°同一装置内で半導体試料にイオンビームに
よる異方性エツチング或１直 ゛はラジカル流束による等方性エツチングを行い、
□続いて、エツチング面を流速を微量に制御した゛
ビームプラズマによりクリーニングを行うことが可能と
なり、損傷、汚染のない高精度の制御されたプロフィル
を有するエツチング面が形成する。
ビーム引き出し電極による異方性エツチングのみならず
、試料加工室内にビームプラズマ制御用電極及びビーム
プラズマ引（き出し用電極を設け、それぞれの電極に所
定の電圧を印加することによりラジカル流束による等方
性のエツチングを行ったり、λオーダでエツチング凰を
制御した微細エツチングを行うことかできるようになる
。従って、°同一装置内で半導体試料にイオンビームに
よる異方性エツチング或１直 ゛はラジカル流束による等方性エツチングを行い、
□続いて、エツチング面を流速を微量に制御した゛
ビームプラズマによりクリーニングを行うことが可能と
なり、損傷、汚染のない高精度の制御されたプロフィル
を有するエツチング面が形成する。
第１図は公知の反応性イオン、ビームエツチング装置の
概略説明図、第２図は本発明による反応性イオンビーム
エツチング装置の一実施例を示す断ｒｆＩ図、第３図（
４）ｌ ＣＢ） ｆ （Ｃ１＞は本発明の反応性イオン
ビームエツチング装置による試料の加工状態を示す説明
図である。 ／ハ・・プラズマ室、／２・・・試料加工室、１３・・
・イオン引き出し電極、／り・・・プラズマ電位制御用
電極、７ｇ・・・反応ガス供給管、〃・・・半導体試料
、コバ・・ビームプラズマ制御用電極、：１２・・・ビ
ームプラズマ引き出し用電極、コ３・・・反応ガス排気
管。
概略説明図、第２図は本発明による反応性イオンビーム
エツチング装置の一実施例を示す断ｒｆＩ図、第３図（
４）ｌ ＣＢ） ｆ （Ｃ１＞は本発明の反応性イオン
ビームエツチング装置による試料の加工状態を示す説明
図である。 ／ハ・・プラズマ室、／２・・・試料加工室、１３・・
・イオン引き出し電極、／り・・・プラズマ電位制御用
電極、７ｇ・・・反応ガス供給管、〃・・・半導体試料
、コバ・・ビームプラズマ制御用電極、：１２・・・ビ
ームプラズマ引き出し用電極、コ３・・・反応ガス排気
管。
Claims (1)
- 真空装置内においてプラズマ室と試料加工室の境界面に
イオン引き出し電極を設けた反応性イオンビームエツチ
ング装置において、該試料加工室側のイオン引き出し電
極と半導体試料との間にビームプラズマ制御電極とビー
ムプラズマ引き出し電極を上下に設けたことを特徴とす
る反応性イオンビームエツチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9958483A JPS59225525A (ja) | 1983-06-06 | 1983-06-06 | 反応性イオンビ−ムエツチング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9958483A JPS59225525A (ja) | 1983-06-06 | 1983-06-06 | 反応性イオンビ−ムエツチング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59225525A true JPS59225525A (ja) | 1984-12-18 |
Family
ID=14251144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9958483A Pending JPS59225525A (ja) | 1983-06-06 | 1983-06-06 | 反応性イオンビ−ムエツチング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59225525A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61177728A (ja) * | 1985-02-04 | 1986-08-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 低エネルギイオン化粒子照射装置 |
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