JPS63136618A - エネルギ−照射方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエネルギー照射方法に関する。本発明は、例え
ば半導体装置の製造でパターンを形成する際に、ＲＩＥ
などのエツチングイオンの照射量を連続的に変化させる
ことによってテーパを形成することなどに具体化できる
。

〔発明の概要〕

本発明は被照射体にエネルギーを照射するエネルギー照
射方法において、被照射体上に開口部分の分布が少なく
とも一部で連続的に変化するマスクを少なくとも１つ設
け、該マスクを前記被照射体と平行に移動させながら前
記被照射体にエネルギーを照射することによって、被照
射体上に照射されるエネルギーの照射量を連続的に変化
させ、例えばエネルギー粒子であるイオンの注入濃度を
変えたり、エツチングエネルギーを変化させることによ
ってテーパを形成することなどを可能ならしめたもので
ある。

〔従来の技術〕

従来のこの種の方法、例えば従来エネルギー粒子を照射
する方法として、例えばシリコン半導体基板などの被照
射体の表面に５ｉＯｚなどからなる固定マスクを形成し
、該マスクを介して被照射体へエネルギー粒子を照射す
ることにより、選択的に被照射体に不純物領域を形成す
る方法が採用されている。しかし、この方法は固定マス
クを用いるため、開口部分のエネルギー粒子の照射量は
均一となる。そこで固定マスクを使って被照射体の不純
物濃度分布を連続的に変化させる必要のある場合には、
ビームを細く絞ってマスク上を走査させたりしているが
、この方法では微細な不純物拡散領域を形成することは
難しく、また照射時間が長くなるなどの問題がある。そ
こで本出願人は特開昭４９−６８６６０号において、イ
オンビームなどを遮蔽する２つのマスクのうち少なくと
も一方を移動させて、イオンビームの照射量を場所的に
制御する方法を提案し、この技術によって不純物濃度を
連続的に変化させた不純物領域の形成を可能にした。

しかしこの方法は、粒子線の照射とマスクの移動によっ
て照射量を場所的に制御するものであるため、マスクの
位置合わせ、移動速度はそのまま照射量の分布に影響を
与え、よって正確なマスクの位置合わせおよび移動速度
の制御が要求される。

特に照射対象の微細化に伴って、これらの制御はますま
す難しくなる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記したように、エネルギー粒子の照射量を制御して被
照射体上で連続的に変化させながら照射するには、従来
の固定マスクでは非常に困難であり、また特開昭４９−
６８６６０号の２つのマスクを使って、そのうちの少な
くとも１つのマスクを移動させながらエネルギー粒子を
照射する方法は、エネルギー粒子の照射量を制御して、
被照射体上で連続的に変化させながら照射することを可
能にしたが、マスクの移動速度やエネルギー粒子の照射
出力などによって照射量を制御するため、マスクの位置
合わせや移動速度の制御などが重要であり、照射対象の
微細化に伴ってこれらの制御は難しくなりつつある。

本発明は上記問題点に鑑みて創作されたもので、本発明
の目的は、被照射体に照射するエネルギーの照射量を連
続的に変化させることができ、所望の照射量制御を正確
かつ容易に行うことのできるエネルギー照射方法を提供
することにある。

〔問題点を解決するためめ手段〕

本発明は上記問題点を解決するため、以下の方法をとる
。すなわち、被照射体にエネルギーを照射するエネルギ
ー照射方法において、前記被照射体上に開口部分の分布
が少なくとも一部で連続的に変化するマスクを少なくと
も１つ設け、該マスクを前記被照射体と平行に移動させ
ながら前記被照射体にエネルギーを照射し、前記被照射
体におけるエネルギーの照射量を連続的に変化させる方
法をとる。

以下、本発明の方法について、第１図乃至第３図を参照
しながら更に詳しく説明する。

上記のエネルギー２とは、エネルギーを持ったあらゆる
粒子その他照射可能なエネルギーを意味し、例えば電子
ビーム、イオンビーム、放射線、あるいはレーザー、Ｕ
Ｖ光、電磁波などを一例として挙げることができる。

そしてエネルギー２を照射するとは、エネルギーに方向
性を持たせ、被照射体１に向けて打ち出すことをいう。

第１図乃至第３図に例示のマスク４は、エネルギー２を
被照射体１上に選択的に照射するための開口部分３ａと
、それ以外の部分を覆う遮蔽部分３ｂからなっている。

マスク４の開口部分３ａの分布が少なくとも一部で連続
的に変化しているとは、例えば第２図に示す如く、開口
部分３ａを仮にＸ軸。

ｙ軸方向に任意の大きさで等分に区画した場合、Ｘ軸（
あるいはＸ軸）方向の各列の区画単位の個数分布が直線
、あるいは曲線的に増大・減少する部分が開口部分３ａ
の少なくとも一部を構成していることをいう（第２図で
は１列は約７個、２列は約６個、３列は約５個、・・・
・・・のように、開口部分が徐々に狭まっているマスク
など）。このような連続的に変化する部分は、開口部分
の分布の少な（とも一部にあればよく、その他の部分で
不連続な部分等があってもよい。

その開口部分３ａの形状は、種々の形状を採用すること
が可能である（第３図参照）。例えば開口部分３ａの形
状を２等辺三角形にすることができ、このとき底辺と平
行な方向にマスクを移動させた場合、被照射体１の照射
量は、マスク移動方向と直角方向に直線的な増大・減少
の変化を行う。

そして第３同図（ａ）のように、マスク４の開口部分３
ａの形状を変化させることができ、例えば移動方向と直
角方向に開口部分３ａの長さを変えると、照射量の変化
範囲が変えられる。

また第３図〜）のようにマスク移動方向について２等辺
三角形の開口部分３ａの底辺の長さくあるいは開口部分
３ａの２等辺三角形の頂点の角度）を変えると、開口部
分３ａの分布の変化量が変わるため、照射量の変化量を
変えることがで基る。

さらに、同図（Ｃ）のように２等辺三角形の等辺部分を
曲線で構成すると、照射量を曲線的に変化させることが
できる。

同図（ｄ）のようにマスク４の移動方向に対して開口部
分の分布が変化しない部分（図中Ａで示す）を形成する
と、一定の範囲で照射量の変化しない部分を作ることが
できる。

上記の、マスク４を被照射体１と平行に移動させるとは
、被照射体１とマスク４とを平行乃至は実質上平行とみ
なせる状態に保った状態でマスクを平面移動させること
をいう。その際のマスク４の移動は、直線運動に限定さ
れず、エネルギー２の照射量の制御方法に応じて回転運
動、曲線運動させることもできる。

上記の、被照射体１におけるエネルギー２の照射量が連
続的に変化するとは、被照射体ｌ上に照射されたエネル
ギー２の照射量がマスク４によって場所的に制御され、
その変化の状態が場所によって直線、あるいは曲線的に
増大、減少することをいう。

〔作用〕

本発明は開口部分３ａの分布が少なくとも一部で連続的
に変化するマスク４を用いて、該マスク４を被照射体ｌ
と平行に移動させながら被照射体１にエネルギー２を照
射することによって、移動方向から見て開口部分３ａの
分布が少ない部分は、エネルギー２の照射される時間が
短く、照射量は小となり、反対に開口部分３ａの分布が
多い部分は、エネルギー２がより長い時間照射され、照
射量は大となる。このため開口部分３ａの分布が連続的
に変化するマスク４を用いて被照射体１上を移動させな
がら、エネルギー２を照射すると、場所的にエネルギー
２の照射量が連続して変化する部分を被照射体ｌ上に形
成することができる。

〔実施例〕

以下、本発明のエネルギー照射方法の一実施例を図面を
参照して説明する。

第１図は実施例１を説明する光ＩＣの斜視図であり、第
２図は開口部分の分布を説明するマスク平面図であり、
第３図Ｔａ）〜（ｄ）はそれぞれ開口部分の形状変化の
一例を示すマスク平面図であり、第４図は第１図の被照
射体の断面図であり、第５図は２つのマスクを用いて照
射量制御する光ＩＣの斜視図であり、第６図は実施例２
を説明する半導体斜視図である。

なお当然のことであるが、以下の実施例は本発明の例示
であり、これにのみ限定されない。

実施例１ 実施例１は、光ＩＣなどの導波路をテーパ状にエツチン
グ形成するための方法としてこれを実施した。レーザー
などの光を導く導波路は、光結合させる部分においてテ
°−パ状の界面をもたせると、光の損失が少なくなるな
どの利点がある。

第１図に示す如く、ガラスの基板５上に、屈折率の異な
るガラスの薄膜６を形成したものを被照射体ｌとする。

そして照射するエネルギーであるエネルギー粒子２には
、ＲＩＥのイオンビームを用いる。被照射体１はイオン
ビームの照射によってエツチングされるため、照射量の
変化はエツチング深度となってあられれる。

該被照射体１上には、開口部分３ａの分布が少なくとも
一部で連続的に変化する開口部分を持つマスク４を被照
射体１と平行で移動可能なように設ける。マスクの移動
機構は、特開昭４９−６８６６０号に記載の機構などを
用いて実施することができる。

本実施例では、この開口部分３ａの形状を２等辺′三角
形としたが、台形、円など形状に限定はなく、照射量制
御との関係で適宜選択できる。マスク４の形状は、マス
ク４の移動速度や移動方向などと相まって、エネルギー
粒子２の被照射体１上での照射量を場所的に変化させる
重要な要素である。

上記マスク４の移動は、第１図の如く、開口部分３ａの
２等辺三角形の底辺と平行で直線かつ等速度で運動させ
る。このマスクの動きと連動して、テーバを形成したい
位置においてイオンビームを照射すると、２等辺三角形
の頂点に近い部分（図中の右側）は開口部分が狭いため
イオンビームの照射量が少なく、浅くエツチングされ、
底辺に近い部分（図中の左側）は開口部分が広いため照
射量が多く、深くエツチングされる。そしてその中間部
分は、直線的な照射量の変化によってエツチングされ、
緩やかなテーバとなる。

なお、第４図で示す如く、形成されるテーパの長さβと
、テーバの角度θを所望の形状に制御するため、例えば
マスク形状を次のように変えることができる。第３図（
ａ）に示す如く、移動方向と直角方向の開口部分３ａの
長さをｌとすると、照射量の変化する範囲、即ち第４図
におけるテーバの長さｌが得られる。また同図（ｂ）の
ように移動方向と同じ方向に２等辺三角形の開口部分３
ａの底辺の長さくあるいは開口部分３ａの２等辺三角形
の頂点の角度）を変えると、開口部分３ａの分布の変化
、即ちイオンビームの照射量の変化のする度合が変わり
、イオンビーム・エツチングによって形成されるテーパ
の角度θもこれに応じて変えることができる。

さらに上記のようなテーパ形成を所望の形状（例えば円
形）の範囲内に限定して形成するには、第５図に示す如
く、もう１つ別の固定マスク７を使って照射範囲を限定
しておき、その上から上記の移動マスクを用いてイオン
ビームの照射量を変化させればよい。ここではレジスト
を使ってフォトリソグラフィで円形のマスクを形成した
後（図では分かり易くするため、レジストの固定マスク
７は被照射体１から離して描いである。）、上記方法で
エツチングし、レジストを除去すると円形の範囲でテー
パが形成できる。

実施例２ 実施例２は、シリコン半導体基板に、所望の分布の不純
物拡散領域をイオン注入法で形成する場合に適用したも
のである。

第６図に示す如く、シリコンなどからなる半導体基板１
５を被照射体１として、この表面にまず不純物拡散領域
の位置を限定するためのＳｉＯ□などからなるマスク１
７を形成する。

この固定マスク１７の形成方法は、熱酸化によって基板
１５表面にＳｉ０ｇ層を形成し、その上面にフォトリソ
グラフィを使ってレジストマスクを作り、ＳｉＯ２層を
エツチングして形成することによった。

被照射体１の上方には、開口部分３ａの分布が連続的に
変化する実施例１と同形状のマスク４を使用し、移動方
向も同様とした。このマスク４はステンレスやニッケル
などの金属からなっていてよい。

実施例２のエネルギー２であるイオンは、イオン化し、
加速されたｐ型不純物となるボロン（Ｂ）や、ｎ型不純
物となるリン（Ｐ）などを使用している。

この加速されたイオンを被照射体１であるシリコン基板
１５に対し、直角方向から上記２つのマスク（４，１７
）を介して照射する。開口部分の分布が連続的に変化し
ているマスク４は、イオン注入中に移動させることによ
って、マスク開口部分３ａの２等辺三角形の頂点に近い
部分（図中の右側）では開口部分３ａが狭いためイオン
注入量が少なく、注入濃度は疎になり、底辺に近い部分
（図中の左側）では開口部分３ａが広いためイオン注入
量が多く、注入濃度は密となる。そしてその中間部分は
マスクの開口部分３ａの分布が直線的に変化しているた
め、第６図の基板１５中の破線で示した（符号８に該当
する）部分の如く、イオン注入濃度が図中の右から左に
かけて直線的に増大していることがわかる。このように
して実施例２では、イオン注入濃度の場所的制御を行っ
ている。

イオン注入が行われたシリコン基板１５部分では、不純
物イオンは電気的に中性のままであり、シ・リコン基板
１５には結晶格子の欠陥領域が生じている。

このためイオン注入後、高温で熱処理（アニーリング）
して不純物原子を活性化し、かつ結晶欠陥を回復させる
ことによって格子欠゛陥領域に不純物が拡散していって
、不純物拡散領域８が形成される。

この実施例２の方法を用いてイオン注入濃度の場所的制
御をすることにより、シリコン基板の所望の領域に不純
物拡散領域を高精度にかつ制御性よく形成することがで
きる。

以上の実施例以外にも、物質にイオン注入すると注入部
分の物性が変化することはよく知られているが、本発明
の方法を使って、例えば被エツチング層にイオン注入濃
度の分布を連続的に変化させ、エツチングレートを連続
的に変化する部分を形成した後、ソリューション（溶液
）エツチングでイオン注入部分を除去することにより、
非常に滑らかな表面を備えたテーバなどを形成すること
も可能である。

〔効果〕

上記したように、本発明のエネルギー照射方法を用いる
ことで、被照射体に照射するエネルギー粒子等のエネル
ギーの照射量を連続的に変化させることができ、その照
射量の制御は、マスクの形状を変化させる方法により、
容易で、かつ正確に所望の照射量分布を得ることができ
るようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１を説明する光ＩＣの斜視図であり、第
２図は開口部分の分布を説明するマスク平面図であり、
第３図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ開口部分の形状変化の
一例を示すマスク平面図であり、第４図は第１図の被照
射体断面図であり、第５図は２つのマスクを用いて照射
量制御する光ｒｃの斜視図であり、第６図は実施例２を
説明する半導体斜視図である。 １・・・・・・被照射体、２・・・・・・エネルギー（
エネルギー粒子）、３ａ・・・・開口部分、３ｂ・・・
・遮蔽部分、４・・・・マスク、５・・・・基板、６・
・・・薄膜。 特許出願人　　　ソニー株式会社 代理人弁理士　　高　月　　　亨 閑口舒令／′１分廊し色免明オ６７みり平ｌ旦第２図 ８３ｍ ４マス７ −伊１ｔ−ｔ’宵マスク平正目Ａ キロ言１分の骨Ｈ丸１ヒＡ仁の一４手’＋ｔネオマスク
乎面図−１図のネ友照射んトホ咋如図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被照射体にエネルギーを照射するエネルギ照射方法
   において、 前記被照射体上に開口部分の分布が少なくとも一部で連
   続的に変化するマスクを少なくとも１つ設け、 該マスクを前記被照射体と平行に移動させながら前記被
   照射体にエネルギーを照射し、 これにより前記被照射体におけるエネルギーの照射量を
   連続的に変化させることを特徴とするエネルギー照射方
   法。