JPH0642468B2 - イオンビ−ムエツチング装置 - Google Patents
イオンビ−ムエツチング装置Info
- Publication number
- JPH0642468B2 JPH0642468B2 JP60075158A JP7515885A JPH0642468B2 JP H0642468 B2 JPH0642468 B2 JP H0642468B2 JP 60075158 A JP60075158 A JP 60075158A JP 7515885 A JP7515885 A JP 7515885A JP H0642468 B2 JPH0642468 B2 JP H0642468B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- etching
- ion beam
- energy
- ion
- sample
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、イオンビームを用いて試料をエッチングす
るイオンビームエッチング装置に関する。
るイオンビームエッチング装置に関する。
第３図は、従来のイオンビームエッチング装置を示す概
略図である。真空容器３０内に、モータ３６によって回
転させられるディスク３４が設けられており、当該ディ
スク３４には複数のウエハ（試料）３２が装着される。
そしてこのウエハ３２に対してイオン源１６からイオン
ビーム２６を照射してエッチングする。イオン源１６
は、この例ではＥＣＲ形イオン源であり、プラズマを作
るプラズマ室６、プラズマ室６に活性ガス（場合によっ
ては不活性ガス）を供給するガス供給源１０、プラズマ
室６に導波管４を通してマイクロ波電力を供給するマイ
クロ波発振器２、プラズマ閉じ込めのための磁場コイル
８、プラズマ室６からイオンビーム２６を引き出すため
の加速電極１２及び減速電極１４を備えており、当該加
速電極１２及び減速電極１４には加速電源２２及び減速
電源２４から加速電圧及び減速電圧がそれぞれ印加され
る。これによって当該イオン源１６から、例えば反応性
イオン（例えばＣＦ＋、ＣＦx+、Ｆ＊等）から成るイオ
ンビーム２６が引き出される。
略図である。真空容器３０内に、モータ３６によって回
転させられるディスク３４が設けられており、当該ディ
スク３４には複数のウエハ（試料）３２が装着される。
そしてこのウエハ３２に対してイオン源１６からイオン
ビーム２６を照射してエッチングする。イオン源１６
は、この例ではＥＣＲ形イオン源であり、プラズマを作
るプラズマ室６、プラズマ室６に活性ガス（場合によっ
ては不活性ガス）を供給するガス供給源１０、プラズマ
室６に導波管４を通してマイクロ波電力を供給するマイ
クロ波発振器２、プラズマ閉じ込めのための磁場コイル
８、プラズマ室６からイオンビーム２６を引き出すため
の加速電極１２及び減速電極１４を備えており、当該加
速電極１２及び減速電極１４には加速電源２２及び減速
電源２４から加速電圧及び減速電圧がそれぞれ印加され
る。これによって当該イオン源１６から、例えば反応性
イオン（例えばＣＦ＋、ＣＦx+、Ｆ＊等）から成るイオ
ンビーム２６が引き出される。
ウエハ３２は、例えば第４図に示すように、例えばシリ
コン等から成る基板３２１の表面を例えば酸化シリコ
ン、多結晶シリコン等から成る絶縁層（被エッチング
材）３２２で覆い、更にその上を所望のパターンをした
マスク３２３で覆ったものである。このようなウエハ３
２に上述のイオンビーム２６を照射することによって、
マスク３２３のパターンに従って絶縁層３２２がエッチ
ングされる。
コン等から成る基板３２１の表面を例えば酸化シリコ
ン、多結晶シリコン等から成る絶縁層（被エッチング
材）３２２で覆い、更にその上を所望のパターンをした
マスク３２３で覆ったものである。このようなウエハ３
２に上述のイオンビーム２６を照射することによって、
マスク３２３のパターンに従って絶縁層３２２がエッチ
ングされる。
尚、エッチング中は、エッチングモニタ４６によってウ
エハ３２のエッチング状態が監視される。またイオンビ
ーム２６のビーム電流は、ファラデーカップ２８によっ
て計測される。
エハ３２のエッチング状態が監視される。またイオンビ
ーム２６のビーム電流は、ファラデーカップ２８によっ
て計測される。
上述のような従来のイオンビームエッチング装置におい
ては、加速電源２２から出力する加速電圧及びマイクロ
波発振器２の出力を常に一定にして、即ちイオンビーム
２６のエネルギー及びビーム電流を一定にしてエッチン
グを行っていた。この場合、エッチングレートを高める
ためにはイオンビーム２６のエネルギーを高く設定して
おく必要があるけれども、そのようにするとエッチング
の進行と共に基板３２１の損傷、例えば格子欠陥が次第
に問題になってくる。これは、薄くなった絶縁層３２２
を透過するイオンビーム２６が増大するためである。こ
のことは、エッチングの終了付近においては非常に大き
な問題となり、例えばイオンビーム２６のエネルギーが
１ＫｅＶ程度の場合では、基板３２１の表面ではかなり
の格子欠陥が見られることになる。
ては、加速電源２２から出力する加速電圧及びマイクロ
波発振器２の出力を常に一定にして、即ちイオンビーム
２６のエネルギー及びビーム電流を一定にしてエッチン
グを行っていた。この場合、エッチングレートを高める
ためにはイオンビーム２６のエネルギーを高く設定して
おく必要があるけれども、そのようにするとエッチング
の進行と共に基板３２１の損傷、例えば格子欠陥が次第
に問題になってくる。これは、薄くなった絶縁層３２２
を透過するイオンビーム２６が増大するためである。こ
のことは、エッチングの終了付近においては非常に大き
な問題となり、例えばイオンビーム２６のエネルギーが
１ＫｅＶ程度の場合では、基板３２１の表面ではかなり
の格子欠陥が見られることになる。
このように、エッチングレートを高めることと基板３２
１の損傷を軽減することは互いに矛盾した事項であり、
従来は多少の損傷を覚悟してでもエッチングレートを高
めていた。
１の損傷を軽減することは互いに矛盾した事項であり、
従来は多少の損傷を覚悟してでもエッチングレートを高
めていた。
それゆえこの発明は、エッチングレートの向上及び基板
の損傷軽減を共に実現することができるイオンビームエ
ッチング装置を提供することを目的とする。
の損傷軽減を共に実現することができるイオンビームエ
ッチング装置を提供することを目的とする。
この発明のイオンビームエッチング装置は、試料のエッ
チング状態を監視する監視手段と、監視手段に応答して
イオン源から引き出すイオンビームのエネルギーをエッ
チング初期は相対的に高くエッチング後期は相対的に低
く制御するビームエネルギー制御手段と、ビームエネル
ギー制御手段によってイオンビームのエネルギーを低く
する時にイオンビームのビーム電流の低下を抑制するビ
ーム電流抑制手段とを備えている。
チング状態を監視する監視手段と、監視手段に応答して
イオン源から引き出すイオンビームのエネルギーをエッ
チング初期は相対的に高くエッチング後期は相対的に低
く制御するビームエネルギー制御手段と、ビームエネル
ギー制御手段によってイオンビームのエネルギーを低く
する時にイオンビームのビーム電流の低下を抑制するビ
ーム電流抑制手段とを備えている。
〔作用〕 監視手段によって試料のエッチング状態を監視し、これ
に基づいてビームエネルギー制御手段は、イオンビーム
のエネルギーをエッチング初期は相対的に高くエッチン
グ後期は相対的に低く制御する。この場合、イオンビー
ムのエネルギーを低くした時のビーム電流の低下はビー
ム電流抑制手段によって抑制される。これによって、エ
ッチングレートの向上及び試料に用いられている基板の
損傷軽減が共に実現される。
に基づいてビームエネルギー制御手段は、イオンビーム
のエネルギーをエッチング初期は相対的に高くエッチン
グ後期は相対的に低く制御する。この場合、イオンビー
ムのエネルギーを低くした時のビーム電流の低下はビー
ム電流抑制手段によって抑制される。これによって、エ
ッチングレートの向上及び試料に用いられている基板の
損傷軽減が共に実現される。
第１図は、この発明の一実施例に係るイオンビームエッ
チング装置を示す概略図である。第３図と同等部分には
同一符号付してその説明を省略する。
チング装置を示す概略図である。第３図と同等部分には
同一符号付してその説明を省略する。
このイオンビームエッチング装置においては、エッチン
グモニタ４６によってウエハ３２のエッチング状態を監
視し、そのデータを例えばマイクロコンピュータを備え
る制御装置５０に取り込むようにしている。また、電流
計４８によってディスク３４に流れる電流、即ちイオン
ビーム２６のビーム電流Ｉを検出して制御装置５０に取
り込むようにしている。但し、イオンビームＩの検出
は、第３図で示したようなファラデーカップ２８によっ
て行っても良い。
グモニタ４６によってウエハ３２のエッチング状態を監
視し、そのデータを例えばマイクロコンピュータを備え
る制御装置５０に取り込むようにしている。また、電流
計４８によってディスク３４に流れる電流、即ちイオン
ビーム２６のビーム電流Ｉを検出して制御装置５０に取
り込むようにしている。但し、イオンビームＩの検出
は、第３図で示したようなファラデーカップ２８によっ
て行っても良い。
エッチングモニタ４６は、具体的にはイオンビーム２６
中に含まれていたラジカル（遊離原子）が発する光を検
出する。例えばＦ＊（フッ素ラジカル）の発光強度は、
エッチングの進捗状況に応じて例えば第２図に示すよう
な変化を示す。これは、エッチングが始まるとそれにＦ
＊が使用されて発光強度が減少し、エッチングが終了間
近になるとＦ＊の消費量が減少してその発光強度が増加
し、エッチングが終了するとＦ＊の消費が無くなってそ
の発光強度の変化が無くなるためである。従ってこのＦ
＊の発光強度の変化をモニタすることによって、エッチ
ングモニタ４６は、ウエハ３２のエッチングの状態及び
エッチングの終了を監視することができる。
中に含まれていたラジカル（遊離原子）が発する光を検
出する。例えばＦ＊（フッ素ラジカル）の発光強度は、
エッチングの進捗状況に応じて例えば第２図に示すよう
な変化を示す。これは、エッチングが始まるとそれにＦ
＊が使用されて発光強度が減少し、エッチングが終了間
近になるとＦ＊の消費量が減少してその発光強度が増加
し、エッチングが終了するとＦ＊の消費が無くなってそ
の発光強度の変化が無くなるためである。従ってこのＦ
＊の発光強度の変化をモニタすることによって、エッチ
ングモニタ４６は、ウエハ３２のエッチングの状態及び
エッチングの終了を監視することができる。
そして制御装置５０は、ウエハ３２のエッチングの進捗
状況に応じてイオンビーム２６のエネルギーを制御す
る。具体的には、加速電源２２から加速電極１２に供給
する加速電圧を制御することにより、エッチングの初期
はイオンビーム２６のエネルギーを最大にしておいてエ
ッチングレートを高めるようにし、エッチングの終了が
近付くとイオンビーム２６のエネルギーを徐々に下げる
ことにより、エッチングレートの向上を図ると共にウエ
ハ３２に用いられている基板３２１に与える損傷を軽減
する。
状況に応じてイオンビーム２６のエネルギーを制御す
る。具体的には、加速電源２２から加速電極１２に供給
する加速電圧を制御することにより、エッチングの初期
はイオンビーム２６のエネルギーを最大にしておいてエ
ッチングレートを高めるようにし、エッチングの終了が
近付くとイオンビーム２６のエネルギーを徐々に下げる
ことにより、エッチングレートの向上を図ると共にウエ
ハ３２に用いられている基板３２１に与える損傷を軽減
する。
第４図を参照してより具体例を説明すると、ウエハ３２
においては通常、シリコン等の基板３２１上に酸化シリ
コン等の絶縁層３２２が１μｍ程度設けられており、そ
の上にマスク３２３が設けられている。このようなウエ
ハ３２をエッチングする場合は、エッチングの初期には
イオンビーム２６のエネルギーを高くしても基板３２１
の表面には格子欠陥は生じない。そこでエッチング開始
からエッチングがある程度進んだ段階、例えば絶縁層３
２２の残りの厚みが１０００〜２０００Å程度になるま
では、エッチングレートを高めるためにイオンビーム２
６のエネルギー及びビーム電流Ｉを最大にする。尚この
絶縁層３２２の残りの厚みは、エッチングモニタ４６に
よって第２図のようなＦ＊の発光強度の時間的な変化を
モニタすることによって概ね検出することができる。あ
るいは、エッチング開始からの時間経過だけによっても
概ね検出することができる。そしてその後は、イオンビ
ーム２６のエネルギーを少し低くしてエッチングを続行
し、エッチングの終了付近に達したらイオンビーム２６
のエネルギーをできる限り低くする。このようにイオン
ビーム２６のエネルギーを制御することによって、基板
３２１の表面近くの結晶構造に損傷を与えることなくエ
ッチングを行うことができる。従って例えば、GaAsのよ
うな低イオンビームエネルギーを必要とするエッチング
においてもそれに与える損傷は少ない。
においては通常、シリコン等の基板３２１上に酸化シリ
コン等の絶縁層３２２が１μｍ程度設けられており、そ
の上にマスク３２３が設けられている。このようなウエ
ハ３２をエッチングする場合は、エッチングの初期には
イオンビーム２６のエネルギーを高くしても基板３２１
の表面には格子欠陥は生じない。そこでエッチング開始
からエッチングがある程度進んだ段階、例えば絶縁層３
２２の残りの厚みが１０００〜２０００Å程度になるま
では、エッチングレートを高めるためにイオンビーム２
６のエネルギー及びビーム電流Ｉを最大にする。尚この
絶縁層３２２の残りの厚みは、エッチングモニタ４６に
よって第２図のようなＦ＊の発光強度の時間的な変化を
モニタすることによって概ね検出することができる。あ
るいは、エッチング開始からの時間経過だけによっても
概ね検出することができる。そしてその後は、イオンビ
ーム２６のエネルギーを少し低くしてエッチングを続行
し、エッチングの終了付近に達したらイオンビーム２６
のエネルギーをできる限り低くする。このようにイオン
ビーム２６のエネルギーを制御することによって、基板
３２１の表面近くの結晶構造に損傷を与えることなくエ
ッチングを行うことができる。従って例えば、GaAsのよ
うな低イオンビームエネルギーを必要とするエッチング
においてもそれに与える損傷は少ない。
一方、イオンビーム２６のエネルギーを低くすると、通
常ならばイオン源の性質からイオンビーム２６のビーム
電流Ｉは必然的に低下し、それに伴ってエッチングレー
トも低下する。そこでこれを防止するためにこの発明に
おいては、イオン源２０に加速電極１２と減速電極１４
との間の電極間隔を調整する電極間隔調整機構１８を設
けており、制御装置５０によって当該電極間隔調整機構
１８を制御すると共に、マイクロ波発振器２、加速電源
２２及び減速電源２４を制御してビーム電流Ｉの低下を
抑制するようにしている。具体的には、イオン源２０に
おいて加速電圧を変化させた場合に最大のビーム電流Ｉ
を引き出すための減速電圧及び電極間隔を予め求めて制
御装置５０内に記憶させておき、これに基づいてその時
々の加速電圧、即ちイオンビーム２６のエネルギーに応
じて減速電圧や電極間隔を最適のものに制御する。また
イオンビーム２６のエネルギーを低下させた際にはマイ
クロ波発振器２から出力するマイクロ波電力を増加させ
る。これによって、イオンビーム２６のエネルギーを下
げた時のエッチングレートの低下が防止される。
常ならばイオン源の性質からイオンビーム２６のビーム
電流Ｉは必然的に低下し、それに伴ってエッチングレー
トも低下する。そこでこれを防止するためにこの発明に
おいては、イオン源２０に加速電極１２と減速電極１４
との間の電極間隔を調整する電極間隔調整機構１８を設
けており、制御装置５０によって当該電極間隔調整機構
１８を制御すると共に、マイクロ波発振器２、加速電源
２２及び減速電源２４を制御してビーム電流Ｉの低下を
抑制するようにしている。具体的には、イオン源２０に
おいて加速電圧を変化させた場合に最大のビーム電流Ｉ
を引き出すための減速電圧及び電極間隔を予め求めて制
御装置５０内に記憶させておき、これに基づいてその時
々の加速電圧、即ちイオンビーム２６のエネルギーに応
じて減速電圧や電極間隔を最適のものに制御する。また
イオンビーム２６のエネルギーを低下させた際にはマイ
クロ波発振器２から出力するマイクロ波電力を増加させ
る。これによって、イオンビーム２６のエネルギーを下
げた時のエッチングレートの低下が防止される。
尚、この実施例のイオンビームエッチング装置において
は、ディスク回転・並進機構４４によってディスク３４
を例えば矢印Ａのように高速回転させると共に矢印Ｂの
ように並進させるようにしている。即ち、モータ（例え
ばインダクションモータ）３６によってディスク３４を
高速回転させると共に、モータ（例えばステッピングモ
ータ）３８の回転を機構部４０によってその並進運動に
変換してディスク３４を並進させる。尚符号４２は真空
シール部である。そして制御装置５０は、ディスク３４
の並進運動速度ｖが次式を満たすようにモータ３８を制
御する。
は、ディスク回転・並進機構４４によってディスク３４
を例えば矢印Ａのように高速回転させると共に矢印Ｂの
ように並進させるようにしている。即ち、モータ（例え
ばインダクションモータ）３６によってディスク３４を
高速回転させると共に、モータ（例えばステッピングモ
ータ）３８の回転を機構部４０によってその並進運動に
変換してディスク３４を並進させる。尚符号４２は真空
シール部である。そして制御装置５０は、ディスク３４
の並進運動速度ｖが次式を満たすようにモータ３８を制
御する。
ｖ∝Ｉ／Ｒ ここでＲは、イオンビーム２６の中心とディスク３４の
中心との間の距離である。これによって、ディスク３４
上の各ウエハ３２に対して均一なエッチングが行われ
る。
中心との間の距離である。これによって、ディスク３４
上の各ウエハ３２に対して均一なエッチングが行われ
る。
以上のようにこの発明においては、試料のエッチングの
進捗状況に応じてそれに照射するイオンビームのエネル
ギー及びビーム電流が制御されるので、エッチングレー
トの向上及び試料に用いられている基板の損傷軽減を共
に実現することができる。
進捗状況に応じてそれに照射するイオンビームのエネル
ギー及びビーム電流が制御されるので、エッチングレー
トの向上及び試料に用いられている基板の損傷軽減を共
に実現することができる。
第１図は、この発明の一実施例に係るイオンビームエッ
チング装置を示す概略図である。第２図は、Ｆ＊の発光
強度の時間的な変化の一例を示す図である。第３図は、
従来のイオンビームエッチング装置を示す概略である。
第４図は、ウエハの断面を部分的に示す図である。 ２…マイクロ波発振器、１８…電極間隔調整機構、２０
…イオン源、２２…加速電源、２４…減速電源、２６…
イオンビーム、３０…真空容器、３２…ウエハ（試
料）、３４…ディスク、４６…エッチングモニタ、５０
…制御装置
チング装置を示す概略図である。第２図は、Ｆ＊の発光
強度の時間的な変化の一例を示す図である。第３図は、
従来のイオンビームエッチング装置を示す概略である。
第４図は、ウエハの断面を部分的に示す図である。 ２…マイクロ波発振器、１８…電極間隔調整機構、２０
…イオン源、２２…加速電源、２４…減速電源、２６…
イオンビーム、３０…真空容器、３２…ウエハ（試
料）、３４…ディスク、４６…エッチングモニタ、５０
…制御装置
Claims (1)
- 【請求項１】真空容器内に収納された試料に対してイオ
ン源からイオンビームを照射して当該試料をエッチング
するイオンビームエッチング装置において、 試料のエッチング状態を監視する監視手段と、 監視手段に応答してイオン源から引き出すイオンビーム
のエネルギーをエッチング初期は相対的に高くエッチン
グ後期は相対的に低く制御するビームエネルギー制御手
段と、 ビームエネルギー制御手段によってイオンビームのエネ
ルギーを低くする時にイオンビームのビーム電流の低下
を抑制するビーム電流抑制手段とを備えることを特徴と
するイオンビームエッチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60075158A JPH0642468B2 (ja) | 1985-04-08 | 1985-04-08 | イオンビ−ムエツチング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60075158A JPH0642468B2 (ja) | 1985-04-08 | 1985-04-08 | イオンビ−ムエツチング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61232617A JPS61232617A (ja) | 1986-10-16 |
| JPH0642468B2 true JPH0642468B2 (ja) | 1994-06-01 |
Family
ID=13568115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60075158A Expired - Lifetime JPH0642468B2 (ja) | 1985-04-08 | 1985-04-08 | イオンビ−ムエツチング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0642468B2 (ja) |
-
1985
- 1985-04-08 JP JP60075158A patent/JPH0642468B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61232617A (ja) | 1986-10-16 |
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