JP7002921B2 - 基板処理方法及び基板処理装置 - Google Patents

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Description

本開示の実施形態は、基板処理方法及び基板処理装置に関するものである。
電子デバイスの製造においては、基板処理が実行される。基板処理の一種では、処理ガス中の分子が解離することによって得られるイオンにより、基板が処理される。このような基板処理としては、プラズマ処理が知られている。プラズマ処理では、処理ガスが励起されることによりプラズマが生成される。生成されたプラズマからのイオンによって基板が処理される。例えば、イオンによって基板がエッチングされる。
下記の特許文献１には、電子ビーム励起イオンプラズマ発生装置が記載されている。特許文献１に記載された装置は、電子ビームを用いてプラズマを生成し、当該プラズマからのイオンにより、基板のドライエッチングを実行するように構成されている。
特開平７－２７２６５９号公報
電子デバイス内での素子の高集積化等に対する要求に伴い、開口の深部に対する基板処理が必要となっている。例えば、高いアスペクト比を有する開口の深部に対する基板処理を可能とすること、或いは、高いアスペクト比を有する開口を基板に形成する基板処理を可能とすることが必要となっている。開口の深部に対する基板処理を行うためには、開口の深部にイオンを供給することが求められる。
一態様においては、基板処理方法が提供される。基板処理方法は、（ｉ）基板処理装置のチャンバ本体内の内部空間に供給された処理ガス中の分子に電子を付着させて負イオンを生成するために、電子ビーム発生器から内部空間に第１のエネルギーを有する電子を供給する工程と、（ｉｉ）基板に負イオンを引き付けるために、その上に載置された基板を内部空間の中で支持する支持台の電極に正極性のバイアス電圧を印加する工程と、を含む。
一態様に係る基板処理方法では、処理ガス中の分子に電子を付着させることにより負イオンを生成している。したがって、その重さが大きい負イオンが生成される。かかる負イオンが基板に引き付けられるので、負イオンの直進性が高くなり、開口の深部に負イオンを供給することが可能となる。
電子を供給する工程の一実施形態では、処理ガス中の分子を解離させずに、該分子に電子を付着させる。即ち、一実施形態の基板処理方法では、非解離性電子付着によって、負イオンが生成される。
一実施形態において、電子ビーム発生器は、固体エミッタ、一対の第１電極、第１電源、一対の第２電極、及び第２電源を有する。第１電源は、一対の第１電極間に電界を発生させて固体エミッタから電子を放出させるために、一対の第１電極間に電圧を印加するよう構成されている。第２電源は、固体エミッタから放出される電子を加速するために、一対の第２電極間に電圧を印加するよう構成されている。第２電源によって一対の第２電極間に印加される電圧が調整されることにより、第１のエネルギーを有する電子が生成される。
正極性のバイアス電圧を印加する工程の一実施形態では、負イオンによって基板がエッチングされる。
一実施形態において、基板処理方法は、（ｉｉｉ）内部空間に供給された処理ガス中の分子を解離させて正イオンを生成するために、電子ビーム発生器から内部空間に第２のエネルギーを有する電子を供給する工程であり、第２のエネルギーは第１のエネルギーよりも高い、該工程と、（ｉｖ）基板に正イオンを引き付けるために、その上に載置された基板を内部空間の中で支持する支持台の電極に負極性のバイアス電圧を印加する工程と、を更に含む。この実施形態では、負イオンが基板に供給された後に正イオンが基板に供給されるか、或いは、正イオンが基板に供給された後に負イオンが基板に供給される。この実施形態によれば、基板の帯電が抑制され、基板に対するイオンの直進性が高められる。したがって、開口の深部に高い直進性をもったイオンを供給することが可能となる。故に、基板がエッチングされる場合には、高い垂直性を有する開口を形成することが可能となる。
負極性のバイアス電圧を印加する工程の一実施形態では、正イオンによって基板がエッチングされる。
一実施形態においては、第１のエネルギーを有する電子を供給する工程、正極性のバイアス電圧を印加する工程、第２のエネルギーを有する電子を供給する工程、及び、負極性のバイアス電圧を印加する工程を含むシーケンスが、複数回実行される。即ち、負イオンによる基板処理と正イオンによる基板処理が交互に繰り返される。
一実施形態において、正極性のバイアス電圧を印加する工程は、第１のエネルギーを有する電子を供給する工程の実行後に、実行される。この実施形態では、処理ガス中の電子に負イオンを付着させる処理が行われている期間において、正極性のバイアス電圧が支持台の電極に印加されない。したがって、支持台及び基板に電子が引き込まれることが防止される。
別の態様においては基板処理装置が提供される。基板処理装置は、チャンバ本体、支持台、ガス供給部、電子ビーム発生器、バイアス電源、及び制御部を備える。チャンバ本体は、その中に内部空間を提供する。支持台は、内部空間の中でその上に載置される基板を支持するように構成されている。支持台は、電極を有する。ガス供給部は、内部空間に処理ガスを供給するように構成されている。電子ビーム発生器は、内部空間に電子を供給するよう構成されている。バイアス電源は、バイアス電圧を発生するように構成されており、支持台の電極に電気的に接続されている。制御部は、電子ビーム発生器及びバイアス電源を制御するように構成されている。制御部は、（ｉ）内部空間に供給された処理ガス中の分子に電子を付着させて負イオンを生成するために、内部空間に第１のエネルギーを有する電子を供給するよう電子ビーム発生器を制御し（以下、「第１制御」という）、（ｉｉ）支持台上に載置された基板に負イオンを引き付けるために、支持台の電極に正極性のバイアス電圧を印加するようバイアス電源を制御する（以下、「第２制御」という）。
一実施形態において、第１のエネルギーは、処理ガス中の分子を解離させずに、該分子に電子を付着させるように設定される。
一実施形態において、電子ビーム発生器は、固体エミッタ、一対の第１電極、第１電源、一対の第２電極、及び第２電源を有する。第１電源は、一対の第１電極間に電界を発生させて固体エミッタから電子を放出させるために、一対の第１電極間に電圧を印加するよう構成されている。第２電源は、固体エミッタから放出される電子を加速するために、一対の第２電極間に電圧を印加するよう構成されている。第１のエネルギーを有する電子を生成するために、制御部は、一対の第２電極間に印加される電圧を調整するよう第２電源を制御する。
一実施形態において、制御部は、（ｉｉｉ）内部空間に供給された処理ガス中の分子を解離させて正イオンを生成するために、内部空間に第１のエネルギーよりも高い第２のエネルギーを有する電子を供給するよう電子ビーム発生器を制御し（以下、「第３制御」という）、（ｉｖ）支持台上に支持された基板に正イオンを引き付けるために、支持台の電極に負極性のバイアス電圧を印加するようバイアス電源を制御する（以下、「第４制御」という）。
一実施形態において、制御部は、第１制御、第２制御、第３制御、及び第４制御を含む制御シーケンスを複数回実行する。
一実施形態において、第１制御の実行後に、第２制御を実行する。
以上説明したように、開口の深部にイオンを供給することが可能となる。
一実施形態に係る基板処理方法を示す流れ図である。 一実施形態に係る基板処理装置を示す図である。 図２に示す基板処理装置において用いることが可能な一実施形態の電子ビーム発生器の一部拡大断面図である。 図２に示す基板処理装置において用いることが可能な別の実施形態の電子ビーム発生器の一部拡大断面図である。 図１に示す基板処理方法に関連するタイミングチャートである。 図１に示す基板処理方法が適用され得る一例の基板の一部拡大断面図である。 図７の（ａ）は、図１に示す基板処理方法の工程ＳＴ２を説明するための図であり、図７の（ｂ）は、図１に示す基板処理方法の工程ＳＴ４を説明するための図である。 正イオンのみを用いたエッチングについて説明する図である。 図１に示す基板処理方法に関連するタイミングチャートである。 別の実施形態に係る基板処理装置を示す図である。
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
図１は、一実施形態に係る基板処理方法を示す流れ図である。図１に示す基板処理方法（以下、「方法ＭＴ」という）は、負イオンによって基板を処理するために実行される。方法ＭＴは、基板処理装置を用いて実行される。
図２は、一実施形態に係る基板処理装置を示す図である。図２においては、基板処理装置１０が、その一部が破断された状態で示されている。基板処理装置１０は、方法ＭＴの実行のために用いられ得る。基板処理装置１０は、チャンバ本体１２、支持台１４、ガス供給部１６、電子ビーム発生器１８、バイアス電源２０、及び制御部２２を備えている。
チャンバ本体１２は、その中に内部空間１２ｓを提供している。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有している。チャンバ本体１２は、例えばアルミニウムといった材料から形成されている。チャンバ本体１２の内部空間１２ｓの側の表面には、耐腐食性を有する膜が形成されている。この膜は、例えば、陽極酸化処理によって形成されたアルマイト膜、又は、酸化イットリウムから形成された膜といったセラミック製の膜であり得る。チャンバ本体１２は、接地されている。
チャンバ本体１２の側壁には、通路１２ｐが形成されている。基板Ｗは、内部空間１２ｓとチャンバ本体１２の外部との間で搬送されるときに、通路１２ｐを通過する。通路１２ｐは、ゲートバルブ１２ｇによって開閉可能である。ゲートバルブ１２ｇは、チャンバ本体１２の側壁に沿って設けられている。
チャンバ本体１２の底部からは、支持体２３が上方に延びている。支持体２３は、絶縁性を有する材料から形成されている。支持体２３は、酸化アルミニウム又は石英といったセラミックから形成され得る。支持体２３は、支持台１４を支持している。支持台１４は、内部空間１２ｓの中に設けられている。支持台１４は、内部空間１２ｓの中で、その上に載置された基板Ｗを支持するように構成されている。
支持台１４は、電極２６を有している。一実施形態において、支持台１４は、静電チャック２８を更に有している。電極２６は、略円盤形状を有している。電極２６は、アルミニウムといった金属から形成されている。静電チャック２８は、電極２６上に設けられている。基板Ｗは、静電チャック２８上に載置される。静電チャック２８は、誘電体製の本体と、当該本体内に設けられた膜状の電極とを有している。静電チャック２８の電極には、スイッチを介して直流電源が電気的に接続されている。直流電源からの電圧が静電チャック２８の電極に印加されると、基板Ｗと静電チャック２８との間で静電引力が発生する。発生した静電引力によって、基板Ｗは静電チャック２８に引き付けられ、静電チャック２８によって保持される。
電極２６には、バイアス電源２０が接続されている。バイアス電源２０は、内部空間１２ｓの中で生成されたイオンを基板Ｗに引き込むためのバイアス用の電圧を発生するように構成されている。バイアス電源２０は、直流電源であり、指定された期間内で指定された極性及びレベルを有する電圧を電極２６に印加するように構成されている。
一実施形態において、バイアス電源２０には、パルス発生器４０が接続されている。パルス発生器４０は、パルス信号ＰＳＢをバイアス電源２０に与えるよう構成されている。パルス発生器４０は、制御部２２によって指定された期間において第１のレベルを有し、その前後の期間において第２のレベルを有するように、パルス信号ＰＳＢの信号レベルを設定する。第１のレベルは高レベル及び低レベルのうち一方であり、第２のレベルは高レベル及び低レベルのうち他方である。バイアス電源２０は、パルス信号ＰＳＢの信号レベルが第１のレベルである期間において、バイアス電圧を電極２６に印加する。一方、バイアス電源２０は、パルス信号ＰＳＢの信号レベルが第２のレベルである期間においては、バイアス電圧を電極２６に印加しない。バイアス電源２０は、制御部２２からの制御信号に応じて、バイアス電圧のレベル及びバイアス電圧の極性（負極性又は正極性）を設定する。
一実施形態においては、支持体２３を囲むように部材２９が設けられる。部材２９は、略円筒形状を有しており、アルミニウムといった導電性材料から形成されており、接地されている。部材２９の表面には、耐腐食性を有する膜が形成されている。この膜は、例えば、陽極酸化処理によって形成されたアルマイト膜、又は、酸化イットリウムから形成された膜といったセラミック製の膜であり得る。
一実施形態においては、電極２６及び静電チャック２８を囲むように、部材３０が設けられている。部材３０は、部材２９上で延在している。部材３０は、略円筒形状を有しており、酸化アルミニウム又は石英といったセラミックから形成され得る。
チャンバ本体１２の上端は開口している。チャンバ本体１２の上端の開口は、天部３２によって閉じられている。天部３２は、一実施形態において、シャワーヘッドを構成している。天部３２の中には、ガス拡散室３２ｄが形成されている。天部３２には、複数のガス吐出口３２ｈが形成されている。複数のガス吐出口３２ｈは、ガス拡散室３２ｄと内部空間１２ｓとの間で鉛直方向に延びている。
ガス拡散室３２ｄには、ガス供給部１６が接続されている。ガス供給部１６は、内部空間１２ｓにガスを供給するように構成されている。ガス供給部１６は、ガスソース群１６ｓ、バルブ群１６ａ、流量制御器群１６ｂ、及びバルブ群１６ｃを有している。ガスソース群１６ｓは、一以上のガスソースを含んでいる。一以上のガスソースは、方法ＭＴで利用される一以上のガスのソースである。バルブ群１６ａ及びバルブ群１６ｃの各々は、一以上のバルブを含んでいる。流量制御器群１６ｂは、一以上の流量制御器を含んでいる。一以上の流量制御器の各々は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。ガスソース群１６ｓの一以上のガスソースの各々は、バルブ群１６ａの対応のバルブ、流量制御器群１６ｂの対応の流量制御器、及びバルブ群１６ｃの対応のバルブを介してガス拡散室３２ｄに接続されている。ガス供給部１６から出力されたガスは、ガス拡散室３２ｄ及び複数のガス吐出口３２ｈを介して内部空間１２ｓに供給される。ガス供給部１６は、出力する一以上のガス各々の流量を指定された流量に設定するよう、制御部２２によって制御される。
チャンバ本体１２の底部には排気口１２ｅが形成されている。排気口１２ｅには、圧力調整弁３８を介して排気装置３６が接続されている。排気装置３６は、ターボ分子ポンプ及びドライポンプといった一以上の真空ポンプを有している。排気装置３６及び圧力調整弁３８は、内部空間１２ｓの中の圧力を指定された圧力に設定するよう、制御部２２によって制御される。
電子ビーム発生器１８は、ガス供給部１６から内部空間１２ｓに供給された処理ガス中の分子のイオンを生成するために、内部空間１２ｓに電子を供給するように構成されている。一実施形態において、電子ビーム発生器１８には、パルス発生器４０が接続されている。パルス発生器４０は、パルス信号ＰＳＡを電子ビーム発生器１８に与えるよう構成されている。パルス発生器４０は、制御部２２によって指定された期間において第１のレベルを有し、その前後の期間において第２のレベルを有するように、パルス信号ＰＳＡの信号レベルを設定する。第１のレベルは高レベル及び低レベルのうち一方であり、第２のレベルは高レベル及び低レベルのうち他方である。電子ビーム発生器１８は、パルス信号ＰＳＡの信号レベルが第１のレベルである期間において、内部空間１２ｓに電子を供給する。一方、電子ビーム発生器１８は、パルス信号ＰＳＡの信号レベルが第２のレベルである期間においては、電子を発生しない。電子ビーム発生器１８は、制御部２２からの制御信号に応じて、内部空間１２ｓに供給する電子のエネルギーを設定するように構成されている。
電子ビーム発生器１８は、単色性に優れたエネルギーの分布を有する電子を内部空間１２ｓに供給するように構成されている。一実施形態では、電子ビーム発生器１８によって供給される電子のエネルギーの分布は、ΔＥｉ／Ｅｉ＜０．４を満たす。ここで、Ｅｉは、電子ビーム発生器１８によって供給される電子のエネルギーの分布におけるピーク値である。ΔＥｉは、電子ビーム発生器１８によって供給される電子のエネルギーの分布における電子のエネルギーの半値幅であり得る。なお、電子のエネルギーの分布は、横軸を電子のエネルギー、縦軸を電子の個数とする分布である。
図３は、図２に示す基板処理装置において用いることが可能な一実施形態の電子ビーム発生器の一部拡大断面図である。図３に示す電子ビーム発生器１８Ａは、電子ビーム発生器１８として用いられ得る。電子ビーム発生器１８Ａは、固体エミッタ５０、電極５２、電極５４、電極５６、第１電源５８、及び第２電源６０を有している。固体エミッタ５０は、電子の発生源である。固体エミッタ５０は、例えばカーボンナノチューブである。
電極５２は、ベース基板６２の一主面上に設けられている。電極５２は、導電性材料から形成されている。電極５２は、膜状又は層状の電極であり、ベース基板６２上に一以上の開口を提供している。固体エミッタ５０は、電極５２の内部から電極５２の一以上の開口に突き出している。
電極５２と電極５４は、一対の第１電極を構成している。電極５４は、導電性材料から形成されている。電極５４は、膜状又は層状の電極であり、電極５２と略平行に延在している。電極５４は、一以上の開口を提供している。電極５４の一以上の開口は、ベース基板６２の一主面に直交する方向に沿って電極５２の一以上の開口とそれぞれ対面している。電極５２と電極５４との間には、中間層６４が設けられている。中間層６４は、絶縁材料から形成されている。中間層６４は、一以上の空間を提供している。中間層６４の一以上の空間は、電極５２の一以上の開口と電極５４の一以上の開口との間に設けられている。
電極５２と電極５４との間には第１電源５８が接続されている。第１電源５８は、直流電源（又はパルス電源）である。第１電源５８は、パルス信号ＰＳＡの信号レベルが第１のレベルである期間において、電極５２と電極５４との間（即ち、一対の第１電極間）に電圧を印加するように構成されている。第１電源５８によって電極５２と電極５４との間に電圧が印加されると、電極５２と電極５４との間で電界が発生する。発生した電界によって固体エミッタ５０から電子が放出される。
電極５４と電極５６は、一対の第２電極を構成している。電極５６は、導電性材料から形成されている。電極５６は、膜状又は層状の電極であり、電極５４と略平行に延在している。電極５６は、一以上の開口を提供している。電極５６の一以上の開口は、ベース基板６２の一主面に直交する方向に沿って電極５４の一以上の開口とそれぞれ対面している。電極５４と電極５６との間には、中間層６６が設けられている。中間層６６は、絶縁材料から形成されている。中間層６６は、一以上の空間を提供している。中間層６６の一以上の空間は、電極５４の一以上の開口と電極５６の一以上の開口との間に設けられている。
電極５４と電極５６との間には第２電源６０が接続されている。第２電源６０は、可変直流電源である。第２電源６０は、パルス信号ＰＳＡの信号レベルが第１のレベルである期間において、電極５４と電極５６との間（即ち、一対の第２電極間）に電圧を印加するように構成されている。第２電源６０によって電極５４と電極５６との間に電圧が印加されると、電極５４と電極５６との間で電界が発生する。固体エミッタ５０から放出された電子は、電極５４と電極５６との間の電界によって加速されて、電極５６の一以上の開口から放出され、内部空間１２ｓに供給される。第２電源６０によって電極５４と電極５６との間に印加される電圧のレベルは、電子ビーム発生器１８Ａから内部空間１２ｓに供給される電子のエネルギーが、制御部２２によって指定されたエネルギーに設定されるよう、調整される。
電子ビーム発生器１８Ａでは、固体エミッタ５０から放出される電子のエネルギーは、固体エミッタ５０の材料によって定まる固有のエネルギーを有している。また、電極５４と電極５６との間で加速されることによって電子ビーム発生器１８Ａから放出される電子のエネルギーは、第２電源６０によって電極５４と電極５６との間に印加される電圧のレベルによって決定される。したがって、電子ビーム発生器１８Ａは、単色性に優れたエネルギーの分布を有し、且つ、所望のエネルギーを有する電子を、内部空間１２ｓに供給することが可能である。
図４は、図２に示す基板処理装置において用いることが可能な別の実施形態の電子ビーム発生器の一部拡大断面図である。図４に示す電子ビーム発生器１８Ｂは、電子ビーム発生器１８として用いられ得る。電子ビーム発生器１８Ｂの電極５２は、電子ビーム発生器１８Ａの電極５２と異なり、開口を提供していない。即ち、電子ビーム発生器１８Ｂの電極５２は、ベース基板６２上で一様に延在している。固体エミッタ５０は、電極５２の表面から、中間層６４によって提供された一以上の開口に突き出ている。この電子ビーム発生器１８Ｂも、単色性に優れたエネルギーの分布を有し、且つ、所望のエネルギーを有する電子を、内部空間１２ｓに供給することが可能である。
図２に戻る。制御部２２は、上述したように、基板処理装置１０の各部を制御するように構成されている。制御部２２は、例えばコンピュータ装置であり、ＣＰＵといったプロセッサ、メモリといった記憶装置、表示装置、マウス及びキーボードといった入力装置、並びに、制御信号の入出力インターフェイスを有する。制御部２２の記憶部には、制御プログラム及びレシピデータが記憶されている。制御部２２のプロセッサは、制御プログラムを実行して、レシピデータに従って、基板処理装置１０の各部を制御する。制御部２２は、方法ＭＴを実行するために、電子ビーム発生器１８及びバイアス電源２０を制御する。制御部２２は、方法ＭＴを実行するために、ガス供給部１６、排気装置３６、圧力調整弁３８、及びパルス発生器４０を更に制御してもよい。なお、方法ＭＴの実行時に制御部２２によって実行される制御、即ち第１～第４の制御については、後述する。
再び図１を参照する。以下では、基板処理装置１０が用いられる場合を例として、方法ＭＴについて説明する。しかしながら、方法ＭＴは、基板処理装置以外の装置を用いて実行されてもよい。以下の説明では、図１に加えて、図５を参照する。図５は、図１に示す基板処理方法に関連するタイミングチャートである。図５において、横軸は時間を示しており、縦軸は電子のエネルギー及びバイアス電圧を示している。図５に示す電子のエネルギーは、電子ビーム発生器１８から内部空間１２ｓに供給される電子のエネルギーを表している。図５に示すバイアス電圧は、バイアス電源２０から支持台１４の電極２６に印加されるバイアス電圧のレベルを示している。
方法ＭＴでは、工程ＳＴａの実行に先立って、基板Ｗが支持台１４上、即ち静電チャック２８上に載置される。基板Ｗは、静電チャック２８によって保持される。
工程ＳＴａでは、ガス供給部１６から内部空間１２ｓへの処理ガスの供給が開始される。工程ＳＴａでは、制御部２２によってガス供給部１６が制御される。方法ＭＴにおいて基板Ｗのシリコン膜がエッチングされる場合には、処理ガスは、Ｃｌ２ガス、ＨＢｒガス、ＳＦ６ガスといった一以上のハロゲン含有ガスを含む。方法ＭＴにおいて基板Ｗのシリコン酸化膜がエッチングされる場合には、処理ガスは、ＣＦ４ガス、Ｃ４Ｆ８ガスといった一以上のフルオロカーボンガスを含む。方法ＭＴにおいて基板Ｗのシリコン窒化膜がエッチングされる場合には、処理ガスは、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨＦ３ガスといった一以上のハイドロフルオロカーボンガスを含む。処理ガスは、酸素ガス、希ガスのような一以上の他のガスを含んでいてもよい。
工程ＳＴａで開始された処理ガスの供給は、後述する工程ＳＴ１～工程ＳＴ４を含むシーケンスの１回以上の実行が終了するまで継続する。また、少なくとも工程ＳＴａにおいて処理ガスの供給が開始されてから、工程ＳＴ１～工程ＳＴ４を含むシーケンスの１回以上の実行が終了するまでの間、内部空間１２ｓの中の圧力は、制御部２２によって指定された圧力に設定される。具体的に、制御部２２は、内部空間１２ｓの中の圧力を調整するために、排気装置３６及び圧力調整弁３８を制御する。
次いで、方法ＭＴでは、工程ＳＴ１が実行される。工程ＳＴ１では、電子ビーム発生器１８から内部空間１２ｓに第１のエネルギーを有する電子が供給される。工程ＳＴ１では、制御部２２によって第１制御が実行されることにより、電子ビーム発生器１８が制御される。
具体的に、制御部２２は、工程ＳＴ１の実行期間において第１のレベルを有し、その前後の期間で第２のレベルを有するパルス信号ＰＳＡを電子ビーム発生器１８に送出するよう、パルス発生器４０を制御する。第１電源５８は、パルス信号ＰＳＡに応じて、工程ＳＴ１の実行期間において、電極５２と電極５４との間に電圧を印加する。また、工程ＳＴ１では、制御部２２は、電圧設定信号を電子ビーム発生器１８に与える。第２電源６０は、パルス信号ＰＳＡによって特定される工程ＳＴ１の実行期間において、電圧設定信号に応じたレベルを有する電圧を、電極５４と電極５６との間に印加する。工程ＳＴ１では、電子ビーム発生器１８によって、第１のエネルギーを有する電子が発生され、当該電子が内部空間１２ｓに供給される。第１のエネルギーは、図５に示すように、後述する工程ＳＴ３で発生される電子の第２のエネルギーよりも低い。第１のエネルギーは、処理ガスに含まれる分子に電子を付着させるためのエネルギーであり、処理ガスに含まれる分子の物性から一意に定められる。例えば、第１のエネルギーは、０．５ｅＶ以下のエネルギーである。例えば、ＣＦ４、Ｃ４Ｆ８、ｃ－Ｃ４Ｆ８、Ｃｌ２、ＳＦ６といったハロゲン含有分子の場合にも、第１のエネルギーは、０．５ｅＶ以下のエネルギーである。
工程ＳＴ１の実行期間においては、電子ビーム発生器１８から供給された電子が、処理ガス中の分子に付着する。その結果、処理ガス中の分子の負イオンが生成される。例えば、方法ＭＴにおいて基板Ｗのシリコン膜がエッチングされる場合には、Ｃｌ２の負イオン、ＨＢｒの負イオン、ＳＦ６の負イオンといった一以上のハロゲン含有分子の負イオンが生成される。方法ＭＴにおいて基板Ｗのシリコン酸化膜がエッチングされる場合には、ＣＦ４の負イオン、Ｃ４Ｆ８の負イオンといった一以上のフルオロカーボン分子の負イオンが生成される。方法ＭＴにおいて基板Ｗのシリコン窒化膜がエッチングされる場合には、ＣＨ２Ｆ２の負イオン、ＣＨＦ３の負イオンといった一以上のハイドロフルオロカーボン分子の負イオンが生成される。一実施形態の工程ＳＴ１では、処理ガス中の分子を解離させずに、当該分子に電子が付着する。即ち、非解離性電子付着によって、負イオンが生成される。
続く工程ＳＴ２は、工程ＳＴ１の実行後に実行される。一実施形態では、工程ＳＴ２は、工程ＳＴ１の終了時から所定の時間長の経過後に実行される。工程ＳＴ２では、バイアス電源２０によって、支持台１４の電極２６に正極性のバイアス電圧が印加される。工程ＳＴ２では、制御部２２による第２制御が実行されることにより、バイアス電源２０が制御される。
具体的に、制御部２２は、工程ＳＴ２の実行期間において第１のレベルを有し、その前後の期間で第２のレベルを有するパルス信号ＰＳＢをバイアス電源２０に送出するよう、パルス発生器４０を制御する。また、制御部２２は、工程ＳＴ２の実行期間におけるバイアス電圧のレベルを指定する電圧設定信号をバイアス電源２０に与える。バイアス電源２０は、パルス信号ＰＳＡによって特定される工程ＳＴ２の実行期間において、電圧設定信号によって特定されるレベルを有する正極性のバイアス電圧を、支持台１４の電極２６に印加する。
工程ＳＴ２の実行期間においては、正極性のバイアス電圧が支持台１４の電極２６に印加されるので、工程ＳＴ１において内部空間１２ｓの中で生成された負イオンが、基板Ｗに引き付けられる。工程ＳＴ２の実行期間においては、負イオンによって基板Ｗが処理される。
一実施形態では、次いで、工程ＳＴ３が実行される。工程ＳＴ３では、電子ビーム発生器１８から内部空間１２ｓに第２のエネルギーを有する電子が供給される。工程ＳＴ２では、制御部２２によって第３制御が実行されることにより、電子ビーム発生器１８が制御される。
具体的に、制御部２２は、工程ＳＴ３の実行期間において第１のレベルを有し、その前後の期間で第２のレベルを有するパルス信号ＰＳＡを電子ビーム発生器１８に送出するよう、パルス発生器４０を制御する。第１電源５８は、パルス信号ＰＳＡに応じて、工程ＳＴ３の実行期間において、電極５２と電極５４との間に電圧を印加する。また、工程ＳＴ３では、制御部２２は、電圧設定信号を電子ビーム発生器１８に与える。第２電源６０は、パルス信号ＰＳＡによって特定される工程ＳＴ３の実行期間において、電圧設定信号に応じたレベルを有する電圧を、電極５４と電極５６との間に印加する。工程ＳＴ３では、電子ビーム発生器１８によって、第２のエネルギーを有する電子が発生され、当該電子が内部空間１２ｓに供給される。第２のエネルギーは、図５に示すように、工程ＳＴ１において発生された電子の第１のエネルギーよりも高い。第２のエネルギーは、処理ガスに含まれる分子を解離させるためのエネルギーであり、処理ガスに含まれる分子の物性から一意に定められる。第２のエネルギーは、例えば０．５ｅＶよりも大きい。第２のエネルギーは、１０ｅＶ以上又は５０ｅＶ以上のエネルギーであり得る。例えば、ＣＦ４を解離させる電子の第２のエネルギーは４．３ｅＶ以上であり、ＳＦ６を解離させる電子の第２のエネルギーは０．５ｅＶよりも大きく、ｃ－Ｃ４Ｆ８を解離させる電子の第２のエネルギーは１．７５ｅＶ以上である。
工程ＳＴ３の実行期間においては、電子ビーム発生器１８から供給された電子が、処理ガス中の分子に衝突する。その結果、処理ガス中の分子が解離して、正イオンが生成される。例えば、方法ＭＴにおいて基板Ｗのシリコン膜がエッチングされる場合には、Ｃｌ２、ＨＢｒといった一以上のハロゲン含有分子の解離によって、正イオンが生成される。方法ＭＴにおいて基板Ｗのシリコン酸化膜がエッチングされる場合には、ＣＦ４、Ｃ４Ｆ８といった一以上のフルオロカーボン分子の解離によって正イオンが生成される。方法ＭＴにおいて基板Ｗのシリコン窒化膜がエッチングされる場合には、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨＦ３といった一以上のハイドロフルオロカーボン分子の解離によって正イオンが生成される。
一実施形態では、次いで、工程ＳＴ４が実行される。工程ＳＴ４では、バイアス電源２０によって、支持台１４の電極２６に負極性のバイアス電圧が印加される。工程ＳＴ４では、制御部２２による第４制御が実行されることにより、バイアス電源２０が制御される。
具体的に、制御部２２は、工程ＳＴ４の実行期間において第１のレベルを有し、その前後の期間で第２のレベルを有するパルス信号ＰＳＢをバイアス電源２０に送出するよう、パルス発生器４０を制御する。また、制御部２２は、工程ＳＴ４の実行期間におけるバイアス電圧のレベルを指定する電圧設定信号をバイアス電源２０に与える。バイアス電源２０は、パルス信号ＰＳＡによって特定される工程ＳＴ４の実行期間において、電圧設定信号によって特定されるレベルを有する負極性のバイアス電圧を、支持台１４の電極２６に印加する。
工程ＳＴ４の実行期間においては、負極性のバイアス電圧が支持台１４の電極２６に印加されるので、工程ＳＴ３において内部空間１２ｓの中で生成された正イオンが、基板Ｗに引き付けられる。工程ＳＴ４の実行期間においては、正イオンによって基板Ｗが処理される。
工程ＳＴ１～工程ＳＴ４を含むシーケンス、即ち、第１～第４の制御を含む制御シーケンスが複数回実行される場合には、工程ＳＴ５が実行される。工程ＳＴ５では、停止条件が満たされるか否かが判定される。停止条件は、工程ＳＴ１～工程ＳＴ４を含むシーケンスの実行回数、即ち、第１～第４の制御を含む制御シーケンスの実行回数が所定回数に達している場合に満たされるものと判定される。工程ＳＴ５において停止条件が満たされないと判定されると、工程ＳＴ１～工程ＳＴ４を含むシーケンスが再び実行される。一方、工程ＳＴ５において停止条件が満たされると判定されると、方法ＭＴの実行が終了する。なお、工程ＳＴ１～工程ＳＴ４を含むシーケンスの実行回数は、１回であってもよい。
方法ＭＴでは、処理ガス中の分子に電子を付着させることにより負イオンを生成している。したがって、その重さが大きい負イオンが生成される。かかる負イオンが基板Ｗに引き付けられるので、負イオンの直進性が高くなり、開口の深部に負イオンを供給することが可能となる。例えば高いアスペクト比を有する開口の深部に負イオンを供給することが可能となる。
一実施形態においては、上述したように、工程ＳＴ１の実行後に工程ＳＴ２が実行される。この実施形態では、工程ＳＴ１の実行期間においては、正極性のバイアス電圧が支持台１４の電極２６に印加されない。したがって、工程ＳＴ１の実行期間において、支持台１４及び基板Ｗに電子が引き込まれることが防止される。
以下、図６、図７の（ａ）、図７の（ｂ）、及び図８を参照する。図６は、図１に示す基板処理方法が適用され得る一例の基板の一部拡大断面図である。図７の（ａ）は、図１に示す基板処理方法の工程ＳＴ２を説明するための図であり、図７の（ｂ）は、図１に示す基板処理方法の工程ＳＴ４を説明するための図である。図８は、正イオンのみを用いたエッチングについて説明する図である。
方法ＭＴが適用され得る一例の基板Ｗは、図６に示すように、下地領域ＵＲ、膜ＥＦ、及びマスクＭＫを有する。膜ＥＦは、下地領域ＵＲ上に設けられている。膜ＥＦは、任意の膜である。膜ＥＦは、例えばシリコン膜、シリコン酸化膜、又はシリコン窒化膜である。マスクＭＫは、膜ＥＦ上に設けられており、膜ＥＦを部分的に覆うパターンを有する。方法ＭＴの一例では、図６に示す基板Ｗの膜ＥＦがエッチングされる。この場合に、マスクＭＫは、膜ＥＦのエッチングレートよりも低いエッチングレートを有する材料から形成される。
方法ＭＴの工程ＳＴ１では、処理ガス中の分子に電子が付着して、当該分子を解離させることなく、当該分子の負イオンが生成される。生成された負イオンは、分子の解離によって生成されるイオンよりも重い。工程ＳＴ２では、かかる負イオンが、支持台１４の電極２６に正極性のバイアス電圧が印加されることにより、基板Ｗに引き込まれる。したがって、工程ＳＴ２では、負イオンが、基板Ｗに対して高い直進性をもって照射される。その結果、開口の深部に負イオンが供給される。例えば高いアスペクト比を有する開口の深部に負イオンが供給される。故に、方法ＭＴに基づくエッチングによれば、開口の深部においてエッチングを進行させることができる。
一実施形態においては、工程ＳＴ２において負イオンが基板Ｗに供給された後に、工程ＳＴ４において正イオンが基板Ｗに供給されるか、或いは、工程ＳＴ４において正イオンが基板Ｗに供給された後に工程ＳＴ２において負イオンが基板Ｗに供給される。即ち、方法ＭＴでは、図７の（ａ）に示すように、基板Ｗが正極性の電荷によって帯電している場合には、基板Ｗに負イオンが供給される。また、方法ＭＴでは、図７の（ｂ）に示すように、基板Ｗが負極性の電荷によって帯電している場合には、基板Ｗに正イオンが供給される。
正イオンのみによって基板Ｗがエッチングされる場合には、図８に示すように、基板Ｗが正の電荷によって帯電する。その結果、基板Ｗに対する正イオンの直進性が損なわれる。故に、正イオンのみによって基板Ｗがエッチングされる場合には、基板Ｗに形成される開口の垂直性が損なわれる。即ち、膜ＥＦの厚み方向に対して曲がった開口が形成される。一方、方法ＭＴの一実施形態では、上述したように、基板Ｗが正極性の電荷によって帯電している場合には、基板Ｗに負イオンが供給され、基板Ｗが負極性の電荷によって帯電している場合には、基板Ｗに正イオンが供給される。したがって、基板Ｗの帯電が抑制され、基板Ｗに対するイオンの直進性が高められる。その結果、開口の深部に高い直進性をもったイオンを供給することが可能となる。故に、基板Ｗがエッチングされる場合には、高い垂直性を有する開口を形成することが可能となる。例えば、高いアスペクト比を有する開口の深部にイオンを供給することが可能となり、高い垂直性を有し、且つ、高いアスペクト比を有する開口を形成することが可能となる。
以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、方法ＭＴのシーケンス内では、工程ＳＴ３及び工程ＳＴ４の実行後に、工程ＳＴ１及び工程ＳＴ２が実行されてもよい。
また、工程ＳＴ３と工程ＳＴ４の実行期間は、図５のタイミングチャートにおけるそれぞれの実行期間とは異なっていてもよい。図９は、図１に示す基板処理方法に関連する別のタイミングチャートである。図９においては、工程ＳＴ３と工程ＳＴ４は同じ期間に実行されている。工程ＳＴ４では負極性のバイアス電圧が支持台１４の電極に印加されるので、工程ＳＴ３において電子が内部空間１２ｓに供給されても、当該電子が支持台１４及び基板Ｗに引き付けられることはない。故に、工程ＳＴ３と工程ＳＴ４を同じ期間に実行することが可能である。
また、バイアス電源２０は、高周波を発生する高周波電源であってもよい。バイアス電源２０によって発生される高周波の周波数及び位相は、工程ＳＴ１の実行期間において、支持台１４の電極２６に正極性の電圧を与え、工程ＳＴ４の実行期間において、支持台１４の電極２６に負極の電圧を与えるよう、調整される。なお、バイアス電源２０として、高周波電源が用いられる場合には、バイアス電源２０と電極２６との間にインピーダンス整合のための整合器が設けられる。
また、方法ＭＴにおいて用いることが可能な基板処理装置は、チャンバ本体の内部空間に供給する電子のエネルギーを制御でき、支持台の電極にバイアス電圧を印加する期間、並びに、当該バイアス電圧の極性及びレベルを制御することができれば、任意の基板処理装置であってもよい。例えば、基板処理装置の電子ビーム発生器は、スピント型の固体エミッタを有するものであってもよく、固体エミッタからの熱電子放出によって電子を発生するものであってもよく、或いは、レーザ励起によって固体エミッタから電子を発生するものであってもよい。
図１０は、別の実施形態に係る基板処理装置を示す図である。図１０に示す基板処理装置１０１は、電子ビーム発生器１８ではなく、電子ビーム発生器１８１を備えている。また、基板処理装置１０１は、天部３２ではなく、天部３２０を備えている。天部３２０は、蓋体３２１及び電極板３２２を有している。蓋体３２１は、チャンバ本体１２の上端の開口を閉じている。
電極板３２２は、蓋体３２１と支持台１４との間に設けられており、略水平に延在している。蓋体３２１と電極板３２２との間には、ガス拡散室３２０ｄが提供されている。ガス拡散室３２０ｄには、ガス供給部１６が接続されている。電極板３２２は、アルミニウムといった導電性の材料から形成されている。電極板３２２は、接地されている。電極板３２２の表面には、耐腐食性を有する膜が形成されている。この膜は、例えば、陽極酸化処理によって形成されたアルマイト膜、又は、酸化イットリウムから形成された膜といったセラミック製の膜であり得る。電極板３２２には複数の貫通孔が形成されている。電極板３２２の複数の貫通孔は、ガス拡散室３２０ｄと内部空間１２ｓとを連通させている。
電子ビーム発生器１８１は、複数のユニット１８ｕ、第１電源５８、及び第２電源６０を有している。複数のユニット１８ｕは、図３又は図４に示すユニット１８ｕと同一の構成を有しており、蓋体３２１の直下において二次元的に配列されている。
電子ビーム発生器１８１の複数のユニット１８ｕの各々は、電極５６の単一の開口から電子を放出するための要素から構成されている。具体的に、複数のユニット１８ｕの各々は、固体エミッタ５０、電極５２の一部、中間層６４の一部、電極５４の一部、中間層６６の一部、及び電極５６の一部から構成されている。複数のユニット１８ｕの各々では、電極５２の一部によって提供された開口、中間層６４の一部によって提供された空間、電極５４の一部によって提供された開口、及び中間層６６の一部によって提供された空間は、電極５６の一部によって提供された単一の開口に連通している。複数のユニット１８ｕの各々では、電極５２の一部によって提供された開口に、又は、中間層６４の一部によって提供された空間に、固体エミッタ５０が突き出している。電子ビーム発生器１８１においても、第１電源５８は電極５２と電極５４との間で接続されており、第２電源６０は電極５４と電極５６との間で接続されている。
基板処理装置１０１では、ガス拡散室３２０ｄに供給されたガス中の分子が、電子ビーム発生器１８１によって生成される電子が当該分子に付着することにより、負イオンになる。或いは、ガス拡散室３２０ｄにガスが供給されたガス中の分子が、電子ビーム発生器１８１によって生成される電子が当該分子に衝突することによって解離して、正イオンになる。ガス拡散室３２０ｄ内で生成されたイオンは、電極板３２２と支持台１４の電極２６との間の電界によって加速されて、基板Ｗに供給される。
１０…基板処理装置、１２…チャンバ本体、１２ｓ…内部空間、１４…支持台、１６…ガス供給部、１８…電子ビーム発生器、２０…バイアス電源、２２…制御部、２６…電極、３６…排気装置、５０…固体エミッタ、５２…電極、５４…電極、５６…電極、５８…第１電源、６０…第２電源。

Claims (12)

  1. 基板処理装置のチャンバ本体内の内部空間に供給された処理ガス中の分子に電子を付着させて負イオンを生成するために、電子ビーム発生器から前記内部空間に第１のエネルギーを有する電子を供給する工程と、
    基板に前記負イオンを引き付けるために、その上に載置された該基板を前記内部空間の中で支持する支持台の電極に正極性のバイアス電圧を印加する工程と、
    前記内部空間に供給された前記処理ガス中の分子を解離させて正イオンを生成するために、前記電子ビーム発生器から前記内部空間に第２のエネルギーを有する電子を供給する工程であり、該第２のエネルギーは前記第１のエネルギーよりも高い、該工程と、
    前記基板に前記正イオンを引き付けるために、その上に載置された該基板を前記内部空間の中で支持する前記支持台の前記電極に負極性のバイアス電圧を印加する工程と、
    を含み、
    前記電子ビーム発生器は、
    固体エミッタと、
    一対の第１電極と、
    前記一対の第１電極間で電界を発生させるために、前記一対の第１電極間に電圧を印加するよう構成された第１電源であり、前記一対の第１電極間で発生した前記電界により前記固体エミッタから電子が放出される、該第１電源と、
    一対の第２電極と、
    前記一対の第２電極間で電界を発生させるために、前記一対の第２電極間に電圧を印加するよう構成された第２電源であり、前記固体エミッタから放出される前記電子が前記一対の第２電極間で発生した前記電界により加速される、該第２電源と、
    を有し、
    前記第２電源によって前記一対の第２電極間に印加される前記電圧が調整されることにより、前記第１のエネルギーを有する前記電子が生成される、
    基板処理方法。
  2. 基板処理装置のチャンバ本体内の内部空間に供給された処理ガス中の分子に電子を付着させて負イオンを生成するために、電子ビーム発生器から前記内部空間に第１のエネルギーを有する電子を供給する工程と、
    基板に前記負イオンを引き付けるために、その上に載置された該基板を前記内部空間の中で支持する支持台の電極に正極性のバイアス電圧を印加する工程と、
    前記内部空間に供給された前記処理ガス中の分子を解離させて正イオンを生成するために、前記電子ビーム発生器から前記内部空間に第２のエネルギーを有する電子を供給する工程であり、該第２のエネルギーは前記第１のエネルギーよりも高い、該工程と、
    前記基板に前記正イオンを引き付けるために、その上に載置された該基板を前記内部空間の中で支持する前記支持台の前記電極に負極性のバイアス電圧を印加する工程と、
    を含む基板処理方法。
  3. 負極性のバイアス電圧を印加する前記工程において、前記正イオンによって前記基板がエッチングされる、請求項１又は２に記載の基板処理方法。
  4. 第１のエネルギーを有する電子を供給する前記工程、正極性のバイアス電圧を印加する前記工程、第２のエネルギーを有する電子を供給する前記工程、及び、負極性のバイアス電圧を印加する前記工程を含むシーケンスが、複数回実行される、請求項１～３の何れか一項に記載の基板処理方法。
  5. 第１のエネルギーを有する電子を供給する前記工程において、前記処理ガス中の前記分子を解離させずに、該分子に前記電子を付着させる、請求項１～４の何れか一項に記載の基板処理方法。
  6. 正極性のバイアス電圧を印加する前記工程において、前記負イオンによって前記基板がエッチングされる、請求項１～５の何れか一項に記載の基板処理方法。
  7. 正極性のバイアス電圧を印加する前記工程は、第１のエネルギーを有する電子を供給する前記工程の実行後に、実行される、請求項１～６の何れか一項に記載の方法。
  8. その中に内部空間を提供するチャンバ本体と、
    前記内部空間の中でその上に載置される基板を支持するように構成された支持台であり、電極を有する、該支持台と、
    前記内部空間に処理ガスを供給するように構成されたガス供給部と、
    前記内部空間に電子を供給する電子ビーム発生器と、
    バイアス電圧を発生するように構成されており、前記支持台の前記電極に電気的に接続されたバイアス電源と、
    前記電子ビーム発生器及び前記バイアス電源を制御するように構成された制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記内部空間に供給された前記処理ガス中の分子に電子を付着させて負イオンを生成するために、前記内部空間に第１のエネルギーを有する電子を供給するよう前記電子ビーム発生器を制御し、
    前記支持台上に載置された基板に前記負イオンを引き付けるために、前記支持台の前記電極に正極性のバイアス電圧を印加するよう前記バイアス電源を制御し、
    前記内部空間に供給された前記処理ガス中の分子を解離させて正イオンを生成するために、前記内部空間に第１のエネルギーよりも高い第２のエネルギーを有する電子を供給するよう前記電子ビーム発生器を制御し、
    前記支持台上に支持された前記基板に前記正イオンを引き付けるために、前記支持台の前記電極に負極性のバイアス電圧を印加するよう前記バイアス電源を制御し、
    前記電子ビーム発生器は、
    固体エミッタと、
    一対の第１電極と、
    前記一対の第１電極間で電界を発生させるために、前記一対の第１電極間に電圧を印加するよう構成された第１電源であり、前記一対の第１電極間で発生した前記電界により前記固体エミッタから電子が放出される、該第１電源と、
    一対の第２電極と、
    前記一対の第２電極間で電界を発生させるために、前記一対の第２電極間に電圧を印加するよう構成された第２電源であり、前記固体エミッタから放出される前記電子が前記一対の第２電極間で発生した前記電界により加速される、該第２電源と、
    を有し、
    前記第１のエネルギーを有する前記電子を生成するために、前記制御部は、前記一対の第２電極間に印加される前記電圧を調整するよう前記第２電源を制御する、
    基板処理装置。
  9. その中に内部空間を提供するチャンバ本体と、
    前記内部空間の中でその上に載置される基板を支持するように構成された支持台であり、電極を有する、該支持台と、
    前記内部空間に処理ガスを供給するように構成されたガス供給部と、
    前記内部空間に電子を供給する電子ビーム発生器と、
    バイアス電圧を発生するように構成されており、前記支持台の前記電極に電気的に接続されたバイアス電源と、
    前記電子ビーム発生器及び前記バイアス電源を制御するように構成された制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記内部空間に供給された前記処理ガス中の分子に電子を付着させて負イオンを生成するために、前記内部空間に第１のエネルギーを有する電子を供給するよう前記電子ビーム発生器を制御し、
    前記支持台上に載置された基板に前記負イオンを引き付けるために、前記支持台の前記電極に正極性のバイアス電圧を印加するよう前記バイアス電源を制御し、
    前記内部空間に供給された前記処理ガス中の分子を解離させて正イオンを生成するために、前記内部空間に第１のエネルギーよりも高い第２のエネルギーを有する電子を供給するよう前記電子ビーム発生器を制御し、
    前記支持台上に支持された前記基板に前記正イオンを引き付けるために、前記支持台の前記電極に負極性のバイアス電圧を印加するよう前記バイアス電源を制御する、
    基板処理装置。
  10. 前記制御部は、前記第１のエネルギーを有する前記電子を供給するよう前記電子ビーム発生器を制御することと、前記正極性の前記バイアス電圧を印加するよう前記バイアス電源を制御することと、前記第２のエネルギーを有する前記電子を供給するよう前記電子ビーム発生器を制御することと、前記負極性の前記バイアス電圧を印加するよう前記バイアス電源を制御することと、を含む制御シーケンスを複数回実行する、請求項８又は９に記載の基板処理装置。
  11. 前記第１のエネルギーは、前記処理ガス中の前記分子を解離させずに、該分子に前記電子を付着させるように設定される、請求項８～１０の何れか一項に記載の基板処理装置。
  12. 前記制御部は、前記第１のエネルギーを有する前記電子を供給するよう前記電子ビーム発生器を制御した後に、前記正極性の前記バイアス電圧を印加するよう前記バイアス電源を制御する、請求項８～１１の何れか一項に記載の基板処理装置。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210210355A1 (en) * 2020-01-08 2021-07-08 Tokyo Electron Limited Methods of Plasma Processing Using a Pulsed Electron Beam
KR102814256B1 (ko) * 2020-05-29 2025-05-30 주성엔지니어링(주) 기판 처리 장치
JP7716999B2 (ja) * 2022-01-27 2025-08-01 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置、基板処理システム、及び運用方法
JP2023130043A (ja) * 2022-03-07 2023-09-20 東京エレクトロン株式会社 載置台及び基板処理装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004165518A (ja) 2002-11-14 2004-06-10 Ricoh Co Ltd 電子線描画装置およびその要部の製造方法
US20100006751A1 (en) 2008-07-09 2010-01-14 Dragerwerk AG & Co. KGaA Miniaturized non-radioactive electron emitter
WO2016140177A1 (ja) 2015-03-02 2016-09-09 国立研究開発法人物質・材料研究機構 エミッタ、それを用いた電子銃、それを用いた電子機器、および、その製造方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63110529A (ja) * 1986-10-29 1988-05-16 Hitachi Ltd イオンビ−ム発生装置および方法
JPH07120516B2 (ja) * 1990-07-26 1995-12-20 株式会社東芝 低エネルギ−電子の照射方法および照射装置
JPH05283369A (ja) * 1992-03-31 1993-10-29 Nippondenso Co Ltd 微細加工装置
JP3397438B2 (ja) 1994-03-30 2003-04-14 理化学研究所 電子ビーム励起イオンプラズマ発生装置
DE19929278A1 (de) * 1998-06-26 2000-02-17 Nissin Electric Co Ltd Verfahren zum Implantieren negativer Wasserstoffionen und Implantierungseinrichtung
JP2000311868A (ja) * 1999-04-27 2000-11-07 Canon Inc 負イオンを用いた表面処理装置及び表面処理方法及び半導体装置の製造方法
US6511575B1 (en) * 1998-11-12 2003-01-28 Canon Kabushiki Kaisha Treatment apparatus and method utilizing negative hydrogen ion
JPWO2009063755A1 (ja) * 2007-11-14 2011-03-31 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置および半導体基板のプラズマ処理方法
US20110139748A1 (en) * 2009-12-15 2011-06-16 University Of Houston Atomic layer etching with pulsed plasmas
US20130059448A1 (en) * 2011-09-07 2013-03-07 Lam Research Corporation Pulsed Plasma Chamber in Dual Chamber Configuration
US9177756B2 (en) * 2011-04-11 2015-11-03 Lam Research Corporation E-beam enhanced decoupled source for semiconductor processing
JP6001641B2 (ja) * 2011-04-11 2016-10-05 ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 半導体処理のための電子ビーム強化式分離型プラズマ源
US9245761B2 (en) * 2013-04-05 2016-01-26 Lam Research Corporation Internal plasma grid for semiconductor fabrication
JP2015204418A (ja) * 2014-04-15 2015-11-16 株式会社東芝 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
US10475626B2 (en) * 2015-03-17 2019-11-12 Applied Materials, Inc. Ion-ion plasma atomic layer etch process and reactor
US9799494B2 (en) * 2015-04-03 2017-10-24 Tokyo Electron Limited Energetic negative ion impact ionization plasma
US10249495B2 (en) * 2016-06-28 2019-04-02 Applied Materials, Inc. Diamond like carbon layer formed by an electron beam plasma process

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004165518A (ja) 2002-11-14 2004-06-10 Ricoh Co Ltd 電子線描画装置およびその要部の製造方法
US20100006751A1 (en) 2008-07-09 2010-01-14 Dragerwerk AG & Co. KGaA Miniaturized non-radioactive electron emitter
WO2016140177A1 (ja) 2015-03-02 2016-09-09 国立研究開発法人物質・材料研究機構 エミッタ、それを用いた電子銃、それを用いた電子機器、および、その製造方法

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