JPS6234415B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、イオン源で発生したイオンビーム
を加速してエツチング処理室へ供給し、試料表面
に衝突させてスパツタリングによりエツチング処
理を行なうようにしたイオンビームエツチング装
置に関するものである。

半導体素子の微細化に伴ない微細加工性および
制御性の優れたイオンビームエツチングやこれに
加えてさらに選択性の優れた反応性イオンビーム
エツチング等（以下単にイオンビームエツチング
と記載する）の技術が利用されるようになつてき
た。

しかし、半導体の加工に用いるイオンビームエ
ツチングでは処理室を成す真空槽材料である金属
が基板上に付着し、汚染が問題となる。特に
VLSI素子の製作ではイオンビームエツチング中
に起こる金属汚染が大きな問題となつている。こ
のため、従来イオン源室の内壁面を絶縁物で被覆
して純度の高いイオンビームを引き出し得るよう
にしたものが提案されてきた。しかしこのような
純度の高いイオンビームを引き出すことのできる
イオン源を用いたとしても実際にはエツチング用
のイオン源ではビームの口径が大きく、また引出
電極の開口部も大きいためイオン源内部での汚染
よりもイオンビームが基板だけでなくそのホルダ
や真空槽の内壁に衝突してスパツタリングにより
基板ホルダ材および真空槽壁材などの原子やイオ
ンが放出され、これが直接処理基板に付着した
り、イオン源に逆拡散した後再放出され基板上へ
の汚染をもたらしている割合の方が多いと考えら
れる。従つて上述のような純度の高いイオンビー
ムを発生できる従来公知のイオン源の利用だけで
はイオンビームエツチングにおける基板ホルダや
真空槽の壁材からの基板表面汚染の問題を実質的
に解決することはできない。

第１図に示すように従来型のイオンエツチング
装置においては処理室１の壁および基板ホルダ２
は通常ステンレス鋼で構成されており、例えば第
１図においてイオン源３から引出電極４によつて
引出されたArイオンビーム５でSi基板６をエツ
チングする場合について考えると、イオン源３か
らのArイオンビーム５は広がりをもつていたり
（矢印５ａ）、また基板６に到達する以前に残留ガ
スと衝突して矢印５ｂで示すようにSi基板６に直
接衝突するものの他に処理室１の内壁に衝突する
ものも存在する。その結果これらのイオンビーム
５ａ，５ｂは処理室１の内壁に衝突してスパツタ
リングにより壁材のステンレス鋼の原子やイオン
が放出される。それによりイオン源の引出電極板
（Moなど）４が基板ホルダ２や壁材のステンレス
鋼でコーテイングされてしまうだけでなくイオン
源３の内部にも当然ステンレス鋼材のFe、Ni、
Crが侵入し、汚染の原因となつている。従つて
イオンビームエツチング装置では処理室壁や基板
ホルダ材による汚染は重大な欠点となつている。

そこで、この発明の目的は、処理室壁や基板ホ
ルダ材がイオンビームによりスパツタされて壁材
や基板ホルダ材などの原子やイオンの放出される
のを防止し、汚染のないエツチング処理を可能に
するイオンビームエツチング装置を提供すること
にある。

この目的で、この発明によるイオンビームエツ
チング装置は、エツチング処理室の内壁や基板ホ
ルダ等の、少なくともイオンビームが直接照射さ
れる部分にスパツタリングイールドの小さい覆い
部材また重金属を含まない部材を設けたことを特
徴としている。この明細書において、用語「スパ
ツタリングイールド」はイオンビームで基板材料
をエツチングするとき、入射イオン１個に対して
何個の基板原子が（スパツタリングにより）真空
中に放出されるかを示す数を意味するものとす
る。この覆い部材としてはカーボン（グラフアイ
ト）SiO₂、アルミナ、チタンカーバイド、シリ
コンカーバイト等を挙げることができるが、当然
これらの材料に限定されるものではなく、スパツ
タリングイールドの小さい材料の中から適宜選択
することができる。そしてこの覆い部材はイオン
ビームの直接照射される部分の表面被覆層として
形成することができ、また覆い部材を板状に構成
して、処理室の内壁や基板ホルダ等の表面に取付
けてもよく、この場合には例えば板状の覆い部材
を処理基板の周囲に処理室の内壁に向うイオンビ
ームをカツトするように配置することができる。

この発明の別の特徴によれば、エツチング処理
室の内壁や基板ホルダ等の少なくともイオンビー
ムが直接照射される部分自体上述のようなスパツ
タリングイールドの小さい部材で構成される。

従つて、従来ビームの照射される部分にステン
レス鋼を使用していたため上述のような問題点が
あつたが、この発明では、エツチング処理室内壁
や基板ホルダ等イオンビームの直接照射される部
分にステンレス鋼に含まれているFe、Ni、Crの
ようなエツチングすべき飼料に重大な影響を与え
る重金属を含まないアルミナ、アルミニユーム、
石英のような部材またはスパツタリングイールド
の小さい部材を施すかまたは上記部分自体をその
ような部材で形成することによつて、汚染を実質
的に低減することができ、その結果汚染のない処
理が可能となり、イオンビームエツチングの良好
な加工精度が生かされることになる。

以下この発明を添附図面の第２〜４図を参照し
て一実施例について説明する。

第２図にはこの発明によるイオンビームエツチ
ング装置の一実施例を示し、この装置は任意の適
当な形式のイオン源８と、引出電極９と、エツチ
ング処理室を成す真空槽１０と、この真空槽１０
内に収容された基板ホルダ１１とから成つてい
る。この実施例では処理室１０の内壁および基板
ホルダ１１の表面にそれぞれ例えばカーボン（導
電性のグラフアイト）から成る被覆部材１２，１
３が施されている。

第３図には別の発明の実施例を示し、この場合
は処理室の壁および基板ホルダ自体が符号１０
ａ，１１ａで示すように第２図における被覆部材
と同様な材料で構成されている。

第４図には第２図の変形例を示し、この場合に
は処理室１０の内壁の表面上にグラフアイトの被
覆部材１２を施す代りに、内壁に向かうイオンビ
ーム部分をカツトする同様な材料（例えばグラフ
アイト）から成るしやへい板１４が基板の周囲に
設けられている。またこの場合第２図または第３
図による構造の基板ホルダを使用し、この基板ホ
ルダをイオンビームが内壁に当らないような形状
および（または）寸法に形成することもできる。

図示実施例のようにグラフアイトを用いた場
合、カーボンが再付着しても熱処理で除去できる
ので問題はなく、また反応性ガスのイオンビーム
を用いる場合でもグラフアイト上での生成物は揮
発性のため再付着の問題はない。さらにグラフア
イトを用いた場合には導電性であるのでチヤージ
アツプが起らない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のイオンビームエツチング装置を
示す概略断面図、第２図、第３図および第４図は
それぞれこの発明による異なる実施例を示す第１
図と同様な図である。 図中、８…イオン源、１０…処理室、１１…基
板ホルダ、１２，１３，１４，１０ａ，１１ａ…
スパツタリングイールドの小さい部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ イオン源で発生したイオンビームをエツチン
   グ処理室へ供給し、試料表面に衝突させてスパツ
   タリングによりエツチング処理を行なうようにし
   たイオンビームエツチング装置において、上記エ
   ツチング処理室の内壁や基板ホルダ等の少なくと
   もイオンビームが直接照射される部分にスパツタ
   リングイールドの小さい覆い部材またはエツチン
   グすべき試料に重大な影響を与える重金属を含ま
   ない部材を設けたことを特徴とするイオンビーム
   エツチング装置。 ２ 覆い部材をイオンビームの直接照射される部
   分の表面被覆層として形成した特許請求の範囲第
   １項に記載の装置。 ３ 覆い部材を処理基板の周囲に、処理室の内壁
   に向かうイオンビームをカツトする遮蔽板として
   形成した特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ４ イオン源で発生したイオンビームをエツチン
   グ処理室へ供給し、試料表面に衝突させてスパツ
   タリングによりエツチング処理を行なうようにし
   たイオンビームエツチング装置において、上記エ
   ツチング処理室の内壁や基板ホルダ等の少なくと
   もイオンビームが直接照射される部分を、スパツ
   タリングイールドの小さい覆い部材またはエツチ
   ングすべき試料に重大な影響を与える重金属を含
   まない部材で構成したことを特徴とするイオンビ
   ームエツチング装置。