JPS6354727A - Ion beam etching system - Google Patents

Ion beam etching system

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Publication number
JPS6354727A
JPS6354727A JP19730686A JP19730686A JPS6354727A JP S6354727 A JPS6354727 A JP S6354727A JP 19730686 A JP19730686 A JP 19730686A JP 19730686 A JP19730686 A JP 19730686A JP S6354727 A JPS6354727 A JP S6354727A
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JP
Japan
Prior art keywords
ion
ion beam
electrode
beam etching
etching apparatus
Prior art date
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Pending
Application number
JP19730686A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Yoshikawa
俊明 吉川
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPS6354727A publication Critical patent/JPS6354727A/en
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Abstract

PURPOSE:To inhibit the diffusion of ion beams projected from an ion source, and to utilize ion beams effectively by installing a cylindrical compensating electrode between the ion source and a material to be etched. CONSTITUTION:A compensating electrode 14 for suppressing the diffusion of an ion current and compensating the ion current in the direction of focusing is mounted into an etching chamber 9 between an ion source 2 and a material to be etched 10. The compensating electrode 14 is constituted of a continuous wall body consisting of a non-porous material such as a metallic band material. Positive ions generated by the ion source 2 are accelerated toward the material to be etched 10 by an ion accelerating electrode 8. The accelerated positive ion current is reflected in the central direction by the compensating electrode 14 to which positive potential is applied by a power supply 15, and projected to the material to be etched 10 without being diffused. Since the compensating electrode 14 takes a conical shape, it compensates the ion current in the direction that the ion current is focussed effectively toward the material to be etched 10.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の分野] 本発明は、半導体ウェハ等の表面に加速されたイオンど
−ムを照射して半導体集積回路等のパターン加工を行う
ためのイオンビームエツチング装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of the Invention] The present invention relates to an ion beam etching apparatus for patterning a semiconductor integrated circuit or the like by irradiating the surface of a semiconductor wafer or the like with an accelerated ion beam.

[発明の背景] 半導体集積回路のサブミクロンオーダーの微細パターン
をエツチング加工するために化学的エツチングに代えて
イオンビームエツチングが用いられている。このイオン
ビームエツチング加工法は、電子衝撃により生成された
イオンを高電圧て加速して真空中におかれた試料(半導
体ウェハ)を照射し、その原生ずる表面原子のスパッタ
(飛散)を利用したものである。このようなイオンビー
ムエツチング装置においては、発生したイオンを効率良
く゛ト導体つェハ上に照射し、小さな口径のイオン源で
有効に均一に半導体ウェハをエツチングして装置の小型
化を図ることか望まれている。
[Background of the Invention] Ion beam etching is used instead of chemical etching to etch fine patterns on the submicron order of semiconductor integrated circuits. This ion beam etching method uses ions generated by electron bombardment, which are accelerated with high voltage, to irradiate a sample (semiconductor wafer) placed in a vacuum, and utilizes the sputtering of surface atoms that originate from the ions. It is something. In such an ion beam etching system, it is necessary to efficiently irradiate the semiconductor wafer with the generated ions and effectively and uniformly etch the semiconductor wafer with a small diameter ion source, thereby reducing the size of the system. or desired.

[従来の技術] 従来のイオンビームエツチング装置の構成を第4図に示
す。熱電子放出フィラメントlを有するイオン源2でイ
オンか発生する。3はフィラメント用電源、4はイオン
源に対してフィラメントに電位を印加するための電源、
5はイオン源全体に電位を印加するための電源、7は磁
気コイルである。イオン源2に隣接してイオンの加速用
電極8か設けられている。6はイオン加速電極用の電源
である。イオン加速用電極8に対面してエツチング室9
か設けられ内部に半導体ウェハ等の被エツチング材10
か配置される。IIは排気口てあり図示しない真空装置
に連結される。
[Prior Art] The configuration of a conventional ion beam etching apparatus is shown in FIG. Ions are generated in an ion source 2 having a thermionic emitting filament l. 3 is a power supply for the filament; 4 is a power supply for applying a potential to the filament with respect to the ion source;
5 is a power source for applying a potential to the entire ion source, and 7 is a magnetic coil. An ion acceleration electrode 8 is provided adjacent to the ion source 2 . 6 is a power source for the ion accelerating electrode. Etching chamber 9 facing ion acceleration electrode 8
A material to be etched 10 such as a semiconductor wafer is provided inside.
or placed. II has an exhaust port and is connected to a vacuum device (not shown).

イオン源2を所定の真空圧としてエツチングガスを導入
し、熱電子放出フィラメントlより熱電子を発生させる
。エツチングガスは熱電子との衝突によりイオン化され
イオン加速用電極8を通過するとこの電極8により加速
されイオンビームとなって被エツチング材10を照射す
る。
Etching gas is introduced into the ion source 2 at a predetermined vacuum pressure, and thermionic electrons are generated from the thermionic emission filament l. The etching gas is ionized by collision with thermoelectrons, passes through the ion acceleration electrode 8, is accelerated by the electrode 8, becomes an ion beam, and irradiates the material 10 to be etched.

このような従来のイオンビームエツチング装置において
、被エツチング材lOに照射されるイオンの電流密度の
測定クラブを第5図に示す。クラブは、横軸か被エツチ
ング材の中心からの距faxを表わし、縦軸かイオン電
流密度りを表わしたものである。グラフから分るように
イオン電流密度りは被エツチング材の中心から半径方向
外側に向って対称に減少する。したがって、エツチング
レートは被エツチング材の中心て大きく中心から離れる
に従って小さくなる。このため、被エツチング材の全面
で均一なエツチングレートな得るためには、被エツチン
グ材に比べて大きな口径のイオン源を用いてイオン流中
心部のイオン電流密度の均一な部分のみを使用しなけれ
ばならなかった。このためイオン源か大きくなり装置か
大型化するという問題かあった。
FIG. 5 shows a club for measuring the current density of ions irradiated onto the material to be etched in such a conventional ion beam etching apparatus. In the club, the horizontal axis represents the distance fax from the center of the material to be etched, and the vertical axis represents the ion current density. As can be seen from the graph, the ion current density decreases symmetrically from the center of the material to be etched radially outward. Therefore, the etching rate is large at the center of the material to be etched and becomes smaller as it moves away from the center. Therefore, in order to obtain a uniform etching rate over the entire surface of the material to be etched, it is necessary to use an ion source with a larger diameter than the material to be etched, and use only the part where the ion current density is uniform at the center of the ion flow. I had to. For this reason, there was a problem in that the ion source became large and the device became large.

[発明の[1的] 本発明は前記従来技術の欠点に鑑みなされたものてあっ
て、イオン源から照射されるイオンビームの拡散を抑え
イオンビームな収束する方向に補正することによりイオ
ンビームを有効に利用してイオン源の口径を小さくした
イオンビームエツチング装置の提供を目的とする。
[Object 1 of the Invention] The present invention has been made in view of the drawbacks of the prior art described above, and is aimed at correcting the ion beam by suppressing the diffusion of the ion beam irradiated from the ion source and correcting the ion beam in the direction of convergence. It is an object of the present invention to provide an ion beam etching device that effectively utilizes the diameter of an ion source to reduce its diameter.

[実施例] 第1図に本発明に係るイオンビームエツチング装置の構
成を示す。この実施例においては、イオンKt 2と被
エツチング材lOとの間のエツチング室9内にイオン流
の拡散を抑えイオン流を収束する方向に補正するだめの
補正電極14か設けられている。補正電極14には電位
を印加するための電極15か独立して設けられている。
[Example] FIG. 1 shows the configuration of an ion beam etching apparatus according to the present invention. In this embodiment, a correction electrode 14 is provided in the etching chamber 9 between the ions Kt 2 and the material to be etched 1O for suppressing the diffusion of the ion flow and correcting the ion flow in the direction of convergence. The correction electrode 14 is independently provided with an electrode 15 for applying a potential.

この実施例では補正型Th+4には正電位か印加され、
イオン源2で発生した正イオンのイオンビームを中心方
向に集束させて補正する。補正電極14はイオンビーム
照射方向に中心軸を有する円錐形状の筒形てあり、円錐
の縮径方向は被エツチング材IOに向けられる。補正電
極14は金属帯材等の無孔材料からなる速続壁体により
構成される。連続壁体に代えて多孔板または金網材等か
らなる多孔壁体により補正電極14を構成してもよい。
In this embodiment, a positive potential is applied to the correction type Th+4,
The ion beam of positive ions generated by the ion source 2 is focused toward the center and corrected. The correction electrode 14 has a conical cylindrical shape with its central axis in the ion beam irradiation direction, and the diameter reduction direction of the cone is directed toward the material to be etched IO. The correction electrode 14 is constituted by a rapidly extending wall made of a non-porous material such as a metal strip. Instead of the continuous wall, the correction electrode 14 may be constructed of a porous wall made of a porous plate, a wire mesh material, or the like.

この場合、中性粒子等のように電極により方向制御でき
ない粒子はこの電極を透過するため、その際電極に衝末
して方向が飛散し被エツチング材に入射することか防止
される。
In this case, particles whose direction cannot be controlled by the electrode, such as neutral particles, pass through this electrode, so that they are prevented from impacting the electrode, scattering their direction, and impinging on the material to be etched.

このようなイオン流補正電極14以外の構成、作用につ
いては、前記第4図の従来の構成と同様である。イオン
源2て発生した正イオンはイオン加速電極8て被エツチ
ング材lOに向って加速される。この加速された正イオ
ン流は、電源15により正電位を印加された補正電極1
4により中心方向に反射され拡散することなく被エツチ
ング材10を照射する。また、補正電極14は円錐形状
であるため、被エツチング材10に向ってイオン流を効
果的に収束する方向に補正する。
The structure and operation other than the ion flow correction electrode 14 are the same as the conventional structure shown in FIG. 4. Positive ions generated by the ion source 2 are accelerated by the ion accelerating electrode 8 toward the material to be etched lO. This accelerated positive ion flow is applied to a correction electrode 1 to which a positive potential is applied by a power source 15.
4 and irradiates the material 10 to be etched without being diffused. Furthermore, since the correction electrode 14 has a conical shape, it corrects the ion flow in a direction that effectively converges the ion flow toward the material 10 to be etched.

第2図は本発明の別の実施例であり、補正電極14に電
位を印加する電源15がイオン源2に電位を印加する電
源5と連動可能に電気的に接続されている。このような
配線構造によりイオン源の電位に対応した補正電極の電
位設定操作か容易にてきる。その他の構成、作用、効果
については第1図の実施例と同様である。
FIG. 2 shows another embodiment of the present invention, in which a power source 15 that applies a potential to the correction electrode 14 is electrically connected to a power source 5 that applies a potential to the ion source 2. Such a wiring structure makes it easy to set the potential of the correction electrode corresponding to the potential of the ion source. Other structures, functions, and effects are the same as those of the embodiment shown in FIG.

第3図は本発明のさらに別の実施例てあり、補正電極1
4に電位を印加する電源15かイオン加速電極用重源6
と連動LTf能に電気的に接続されている。このような
配線構造によりイオン加速電極の電位に対応した補正電
極の電位設定操作か容易にてきる。その他の構成、作用
、効果については第1図の実施例と同様である。
FIG. 3 shows yet another embodiment of the present invention, in which the correction electrode 1
A power source 15 that applies a potential to 4 or a heavy source 6 for the ion accelerating electrode
It is electrically connected to the interlocking LTf function. Such a wiring structure makes it easy to set the potential of the correction electrode corresponding to the potential of the ion accelerating electrode. Other structures, functions, and effects are the same as those of the embodiment shown in FIG.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明に係るイオンビームエツチ
ング装置においては、イオン源と被エツチング材との間
に筒形の補正電極を設置しているため、イオン源から被
エツチング材に照射されるイオン流の拡散か防1トされ
イオン流か効−V良く均一に被エツチング材を照射する
。このため被エツチング材に対するイオン源の[1径を
従来に比べ小さくすることかてき装置の小型化か図られ
る。
[Effects of the Invention] As explained above, in the ion beam etching apparatus according to the present invention, since the cylindrical correction electrode is installed between the ion source and the material to be etched, the material to be etched from the ion source is The material to be etched is irradiated with good uniformity by preventing the diffusion of the ion flow. Therefore, by making the diameter of the ion source relative to the material to be etched smaller than in the past, the size of the etching apparatus can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図から第3図までは各々本発明の各別の実施例の構
成図、第4図は従来技術の構成図、第5図は従来のイオ
ンビームエツチング装置のイオン電流密度のクラツであ
る。 2:イオン源、 5、6. Is:電源、 8:加速電極、 9:エツチング室。 10:被エツチング材、 14:補正電極。 特許出願人   キャノン株式会社 代理人 弁理士   伊 東 辰 雄 代理人 弁理士   伊 東 哲 小 筒 1 図 @2図
FIGS. 1 to 3 are block diagrams of different embodiments of the present invention, FIG. 4 is a block diagram of the prior art, and FIG. 5 is a diagram of the ion current density of a conventional ion beam etching apparatus. . 2: Ion source, 5, 6. Is: power supply, 8: accelerating electrode, 9: etching chamber. 10: Material to be etched, 14: Correction electrode. Patent Applicant Canon Co., Ltd. Agent Patent Attorney Tatsuo Ito Agent Patent Attorney Satoshi Ito Kozutsu 1 Figure @ 2 Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、イオン源と、該イオン源で発生したイオンを加速す
る加速電極と、該加速電極で加速されたイオンが照射さ
れる被エッチング材が配置されるエッチング室と、該エ
ッチング室内に設けられたイオン流補正用の補正電極と
を特徴とするイオンビームエッチング装置。 2、前記補正電極はイオン照射方向に中心軸を有する筒
形であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
イオンビームエッチング装置。 3、前記筒形の補正電極はイオン流の方向に縮径する円
錐形状であることを特徴とする特許請求の範囲第2項記
載のイオンビームエッチング装置。 4、前記補正電極は無孔部材からなる連続壁体で構成さ
れたことを特徴とする特許請求の範囲第1項から第3項
までのいずれか1項記載のイオンビームエッチング装置
。 5、前記補正電極は多孔板または金網材からなる多孔壁
体で構成されたことを特徴とする特許請求の範囲第1項
から第3項までのいずれか1項記載のイオンビームエッ
チング装置。 6、前記補正電極へ電位を印加する補正電極用電源を独
立して設けたことを特徴とする特許請求の範囲第1項か
ら第5項までのいずれか1項記載のイオンビームエッチ
ング装置。 7、前記補正電極へ電位を印加する補正電極用電源は、
前記イオン源へ電位を印加する電源と連動可能に電気的
に接続されたことを特徴とする特許請求の範囲第1項か
ら第5項までのいずれか1項記載のイオンビームエッチ
ング装置。 8、前記補正電極へ電位を印加する補正電極用電源は、
前記加速電極へ電位を印加する電源と連動可能に電気的
に接続されたことを特徴とする特許請求の範囲第1項か
ら第5項までのいずれか1項記載のイオンビームエッチ
ング装置。 9、前記補正電極は正電位を印加され、イオン加速電極
を通過した正のイオン流を収束させる方向に補正するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項から第8項までの
いずれか1項記載のイオンビームエッチング装置。
[Claims] 1. An ion source, an accelerating electrode that accelerates ions generated by the ion source, an etching chamber in which a material to be etched to be irradiated with the ions accelerated by the accelerating electrode is placed; An ion beam etching apparatus characterized by a correction electrode for correcting ion flow provided in an etching chamber. 2. The ion beam etching apparatus according to claim 1, wherein the correction electrode has a cylindrical shape having a central axis in the ion irradiation direction. 3. The ion beam etching apparatus according to claim 2, wherein the cylindrical correction electrode has a conical shape whose diameter decreases in the direction of the ion flow. 4. The ion beam etching apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the correction electrode is constituted by a continuous wall made of a non-porous material. 5. The ion beam etching apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the correction electrode is constituted by a porous wall made of a porous plate or a wire mesh material. 6. The ion beam etching apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a correction electrode power source for applying a potential to the correction electrode is provided independently. 7. The correction electrode power source that applies a potential to the correction electrode is:
6. The ion beam etching apparatus according to claim 1, wherein the ion beam etching apparatus is electrically connected to a power source that applies a potential to the ion source. 8. The correction electrode power supply that applies a potential to the correction electrode is:
6. The ion beam etching apparatus according to claim 1, wherein the ion beam etching apparatus is electrically connected to a power source that applies a potential to the accelerating electrode. 9. Any one of claims 1 to 8, wherein a positive potential is applied to the correction electrode to correct the positive ion flow that has passed through the ion accelerating electrode in a direction of convergence. The ion beam etching apparatus described in Section 1.
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