JPS6215743A - Ion processor - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、真空中で回転および並進させられるディス
クに装着された試料にイオンビームを照射して当該試料
を処理するイオン処理装置に関し、特に当該装置のイオ
ン源の電極形状の改良に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an ion processing apparatus that processes a sample by irradiating an ion beam onto a sample mounted on a disk that is rotated and translated in a vacuum. This invention relates to an improvement in the shape of the electrode of the ion source of the device.
イオン処理装置には、イオン注入装置、イオン注入と真
空蒸着とを併用するイオン蒸着薄膜形成装置、イオンビ
ームエツチング装置等がある。以下においてはイオンビ
ームエツチング装置を例に説明する。Examples of ion processing equipment include ion implantation equipment, ion deposition thin film forming equipment that uses both ion implantation and vacuum deposition, and ion beam etching equipment. In the following, an ion beam etching apparatus will be explained as an example.
第4図は、従来のバッチ式のイオンビームエツチング装
置の一例を示す概略断面図である。真空容器26内に、
ディスク回転・並進機構28によって例えば矢印Aのよ
うに回転させられると共に矢印Bのように並進させられ
るディスク22が設けられており、当該ディスク22の
表面の同一半径R+(第5図参照)上には、複数枚のウ
ェハ(試料)24が装着される。そして各ウェハ24に
対してイオン源2からイオンビーム20を照射して、当
該ウェハ24を処理、例えばこの例ではエツチングする
ようにしている。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional batch type ion beam etching apparatus. In the vacuum container 26,
A disk 22 is provided which is rotated as shown by arrow A and translated as shown by arrow B by a disk rotation/translation mechanism 28. A plurality of wafers (sample) 24 are mounted. Then, each wafer 24 is irradiated with an ion beam 20 from the ion source 2 to process the wafer 24, for example, in this example, to etch it.
イオン源2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8、そこに例えば活性ガスを供
給するガス供給源12、プラズマ室8に導波管6を通し
てマイクロ波電力を供給するマイクロ波発振器4、プラ
ズマ閉込めのための磁場コイル10およびプラズマ室8
からイオンビーム20を引き出すための引出し電極系1
4を備えており、当該引出し電極系14はこの例では、
イオンビーム20引出しのための引出し電極(加速電橋
あるいはプラズマ電極とも呼ぶ、以下同じ) 16およ
び下流からの電子をはね返す減速電極18から成る。The ion source 2 is an ECR type ion source in this example, and includes a plasma chamber 8 that generates plasma, a gas supply source 12 that supplies an active gas thereto, and a microwave power supplied to the plasma chamber 8 through a waveguide 6. Microwave oscillator 4, magnetic field coil 10 for plasma confinement, and plasma chamber 8
Extraction electrode system 1 for extracting the ion beam 20 from
4, and the extraction electrode system 14 in this example includes:
It consists of an extraction electrode (also called an accelerating bridge or a plasma electrode, hereinafter the same) 16 for extracting the ion beam 20 and a deceleration electrode 18 for repelling electrons from downstream.
ディスク回転・並進機構28は、機構部32を介してデ
ィスク22を並進させるステッピングモータ30、ディ
スク22を高速回転させるインダクションモータ34お
よび真空シール部36を備えている。この場合、ディス
ク22の並進運動速度Vは、各ウェハ24を均一に処理
するため、次の関係を満たすように制御される。The disk rotation/translation mechanism 28 includes a stepping motor 30 that translates the disk 22 via a mechanism section 32, an induction motor 34 that rotates the disk 22 at high speed, and a vacuum seal section 36. In this case, the translation speed V of the disk 22 is controlled so as to satisfy the following relationship in order to process each wafer 24 uniformly.
v cICI / R
ここで、■はイオンビーム20のビーム電流、Rはイオ
ンビーム20の中心とディスク22の中心との間の距離
である。v cICI / R Here, ■ is the beam current of the ion beam 20, and R is the distance between the center of the ion beam 20 and the center of the disk 22.
第5図は、第4図の装置のディスク回りを示す概略平面
図である。矢印Aのように回転させられるディスク22
上の各ウェハ24が順次イオンビーム20の照射領域を
通過すると共に、ディスク22の矢印Bのような並進に
より相対的にイオンビーム20が走査される。その場合
の走査幅SWIは、走査した際にイオンビーム20がウ
ェハ24に当たらなくなる所までの距離により決定され
る。5 is a schematic plan view showing the area around the disk of the apparatus shown in FIG. 4. FIG. Disc 22 rotated as shown by arrow A
Each of the upper wafers 24 sequentially passes through the irradiation area of the ion beam 20, and the ion beam 20 is relatively scanned by the translation of the disk 22 as shown by arrow B. In this case, the scanning width SWI is determined by the distance to a point where the ion beam 20 no longer hits the wafer 24 during scanning.
尚、イオンビーム20とイオン源2の引出し電極系14
とは、平面的に見て、はぼ同じ形状でほぼ同じ位置にあ
る。In addition, the extraction electrode system 14 of the ion beam 20 and the ion source 2
When viewed two-dimensionally, they have almost the same shape and are located in almost the same position.
上述のような装置におけるイオン源2の引出し電極系1
4の平面形状としては、従来は例えば正方形とか長方形
とかが採用されており、そのような場合に電極面積を増
加させてビーム量を増加させようとすると、電極の横幅
あるいは縦方向の長さを増加させる必要がある。Extraction electrode system 1 of the ion source 2 in the device as described above
Conventionally, the planar shape of 4 has been square or rectangular, for example, and in such a case, when trying to increase the beam amount by increasing the electrode area, it is necessary to increase the width or vertical length of the electrode. need to be increased.
ところが、電極の横幅、即ちイオンビーム20の幅W、
を増加させるとそれに伴って走査幅SWIは著しく大き
くなる。また電極の長さ、即ちイオンビーム20の長さ
Llを増加させてそれが第5図のようにウェハ24の直
径よりも大きくなると、隣接するウェハ24にイオンビ
ーム20が当たらなくなる所までイオンビーム20を相
対的に走査しなければならないため、この場合もやはり
走査幅SW、は大きくなる。However, the width of the electrode, that is, the width W of the ion beam 20,
As SWI increases, the scanning width SWI becomes significantly larger. Furthermore, if the length of the electrode, that is, the length Ll of the ion beam 20 is increased and becomes larger than the diameter of the wafer 24 as shown in FIG. 20 must be scanned relatively, the scanning width SW becomes large in this case as well.
従っていずれの場合においても、走査幅SWIの増大に
よるビーム利用効率(=ウェハの全面積/イオンビーム
の全照射面積)の低下を来すことになる。Therefore, in either case, the beam utilization efficiency (=total area of the wafer/total irradiation area of the ion beam) decreases due to an increase in the scanning width SWI.
従ってこの発明は、ビーム形状を大きくするような場合
にでも大きなビーム利用効率を得ることができるイオン
、処理装置を提供することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide an ion processing apparatus that can obtain high beam utilization efficiency even when the beam shape is increased.
この発明のイオン処理装置は、イオン源のイオンビーム
引出しに係わる電極の少なくともイオンビーム引出し部
分の平面形状を弧状にしていることを特徴とする。The ion processing apparatus of the present invention is characterized in that at least the ion beam extraction portion of the electrode of the ion source, which is involved in ion beam extraction, has an arcuate planar shape.
イオン源の電極の少なくともイオンビーム引出し部分の
平面形状が弧状であるため、イオンビームも平面形状が
弧状のものが得られる。従ってビーム形状を大きくする
ような場合にでも、ディスクを並進させる幅、即ち相対
的なイオンビームの走査幅を小さくすることができ、そ
の結果大きなビーム利用効率が得られる。Since at least the ion beam extracting portion of the electrode of the ion source has an arcuate planar shape, the ion beam can also have an arcuate planar shape. Therefore, even when the beam shape is increased, the width of the translation of the disk, that is, the relative scanning width of the ion beam can be reduced, and as a result, a high beam utilization efficiency can be obtained.
第1図は、この発明の一実施例に係るイオンビームエツ
チング装置のディスク回りを示す概略平面図である。そ
の他の部分は第4図と同様であるので図示および説明を
省略する。FIG. 1 is a schematic plan view showing the area around a disk of an ion beam etching apparatus according to an embodiment of the present invention. Since the other parts are the same as those in FIG. 4, illustration and explanation will be omitted.
この実施例においては、前述したイオン源2のイオンビ
ーム20の引出しに係わる電極、即ちこの例では引出し
電極系14の引出し電極16および減速電極18の少な
くともイオンビーム引出し部分の平面形状を弧状にする
ことにより、そこから引き出されるイオンビーム20の
形状も図のように弧状にしている。In this embodiment, the planar shape of at least the ion beam extraction portion of the electrodes involved in extraction of the ion beam 20 of the ion source 2, that is, the extraction electrode 16 and the deceleration electrode 18 of the extraction electrode system 14 in this example, is arcuate. As a result, the shape of the ion beam 20 extracted therefrom is also arcuate as shown in the figure.
より具体例を説明すれば、第2図に示すように、引出し
電極16の平面形状は、はぼ一定の幅W2を有し、内側
の弧161の半径R2および外側の弧162の半径R3
を共に各ウェハ24のディスク22の中心までの半径R
Iにほぼ等しくしたものであり(即ちR1#R2#R3
) 、その長さR2はウェハ24の直径よりも大きくし
ている。そして当8亥引出し電極16には一面にイオン
ビーム20引出しのための小孔163が設けられている
。To explain a more specific example, as shown in FIG. 2, the planar shape of the extraction electrode 16 has a substantially constant width W2, and a radius R2 of an inner arc 161 and a radius R3 of an outer arc 162.
together with the radius R of each wafer 24 to the center of the disk 22
I (i.e., R1#R2#R3
), whose length R2 is larger than the diameter of the wafer 24. A small hole 163 for extracting the ion beam 20 is provided on one side of the extraction electrode 16.
減速電極18も当該引出し電極16と同一の構造をして
いる。The deceleration electrode 18 also has the same structure as the extraction electrode 16.
従って上記のような電極形状をしたイオン源2からは、
第1図に示すように幅がほぼW2、長さがほぼR2の弧
状のイオンビーム20が引き出され、これがディスク2
2上のウェハ24に向けて照射される。この場合、イオ
ンビーム20の内側の弧201および外側の弧202は
、共に、各ウェハ24の外側を結ぶ包絡線242および
内側を結ぶ包絡線241にほぼ沿う形となるので、相対
的なイオンビーム20の走査幅SW2を従来の場合の走
査幅SWIに比べて小さくすることができ、それによっ
て、イオンビーム20の形状を図のように大きくするよ
うな場合にでも大きなビーム利用効率が得られる。Therefore, from the ion source 2 having the electrode shape as described above,
As shown in FIG. 1, an arc-shaped ion beam 20 with a width of approximately W2 and a length of approximately R2 is extracted, and this is attached to the disk 2.
The wafer 24 on the wafer 2 is irradiated with light. In this case, both the inner arc 201 and the outer arc 202 of the ion beam 20 are shaped approximately along the envelope 242 connecting the outside of each wafer 24 and the envelope 241 connecting the inside of each wafer 24, so that the relative ion beam The scanning width SW2 of 20 can be made smaller than the scanning width SWI in the conventional case, and thereby, even when the shape of the ion beam 20 is made large as shown in the figure, a high beam utilization efficiency can be obtained.
例えば、イオンビーム20の幅W+=Wz=80mm、
長さLI=L2=300mm、ウェハ列の半径RI=3
45mm、ウェハ24の半径r=75mmおよびウェハ
24の枚数を13枚とした場合、ビーム利用効率は従来
(第5図の場合)は約40%程度であったものが、この
実施例では約45%程度に向上する。しかもこのような
ビーム利用効率の向上は、ウェハ24の処理(例えばエ
ツチング)におけるスループット(単位時間当たりの処
理枚数)の向上にもつながる。For example, the width W+=Wz=80 mm of the ion beam 20,
Length LI=L2=300mm, radius RI of wafer row=3
45 mm, the radius r of the wafer 24 is 75 mm, and the number of wafers 24 is 13. Conventionally, the beam utilization efficiency (in the case of FIG. 5) was about 40%, but in this embodiment, it is about 45%. %. Moreover, such an improvement in beam utilization efficiency also leads to an improvement in throughput (number of wafers processed per unit time) in processing (for example, etching) the wafers 24.
また、引出し電極16ないし減速電極18の内側の弧1
61の半径R2および外側の弧162の半径R3は、そ
れぞれ、上述した外側の包絡線242の半径R5(=R
I+r)および内側の包絡線241の半径R4(=RI
r)にほぼ等しくしても良く (即ちR2″−R3
、R1ζR4)、そのようにすればイオンビーム20の
内側の弧201および外側の弧202は、それぞれ、包
絡線242および241にほぼ完全に沿うようになり、
これによって走査幅SW2を最小にすることができる。In addition, the inner arc 1 of the extraction electrode 16 or the deceleration electrode 18
61 radius R2 and the radius R3 of the outer arc 162 are respectively the radius R5 (=R
I+r) and the radius R4 of the inner envelope 241 (=RI
r) (i.e., R2″−R3
, R1ζR4), so that the inner arc 201 and outer arc 202 of the ion beam 20 almost completely follow the envelopes 242 and 241, respectively,
This allows the scanning width SW2 to be minimized.
尚、イオン源2のタイプ、イオンビーム20の引出しに
係わる電極の枚数等は上述したようなものに限られるも
のではない。例えば第3図のようなイオン源であっても
良い。このイオン源は、いわゆるパケット形のイオン源
であり、アークチャンバ40、フィラメント42、磁石
44等によってプラズマの生成、閉込めを行い、引出し
電極48、減速電極50および接地電極52から成る引
出し電極系46によってイオンビーム20を引き出すも
のであり、この引出し電極系46の形状を上述のような
ものにすれば良い。Note that the type of ion source 2, the number of electrodes involved in extracting the ion beam 20, etc. are not limited to those described above. For example, an ion source as shown in FIG. 3 may be used. This ion source is a so-called packet-type ion source, and generates and confines plasma using an arc chamber 40, a filament 42, a magnet 44, etc., and an extraction electrode system consisting of an extraction electrode 48, a deceleration electrode 50, and a ground electrode 52. 46 extracts the ion beam 20, and the shape of this extraction electrode system 46 may be as described above.
また、上においてはイオンビームエツチング装置を例に
説明したけれども、この発明はそれに限定されるもので
はなく、ディスクの回転および並進を行うバッチ式のも
のであって一番初めに例示したようなイオン処理装置に
広く適用することができる。Further, although the above description has been made using an ion beam etching apparatus as an example, the present invention is not limited thereto, but is applicable to a batch-type apparatus that rotates and translates a disk, and is capable of using an ion beam etching apparatus as exemplified at the beginning. It can be widely applied to processing equipment.
以上のようにこの発明によれば、ビーム形状を大きくす
るような場合にでも大きなビーム利用効率が得られる。As described above, according to the present invention, high beam utilization efficiency can be obtained even when the beam shape is enlarged.
またこれに伴ってスループットも向上する。In addition, throughput is also improved accordingly.
第1図は、この発明の一実施例に係るイオンビームエツ
チング装置のディスク回りを示す概略平面図である。第
2図は、この発明に係るイオン源の電極形状の一例を示
す概略平面図である。第3図は、この発明に係るイオン
源の他の例を示す概略断面図である。第4図は、従来の
バッチ式のイオンビームエツチング装置の一例を示す概
略断面図である。第5図は、第4図の装置のディスク回
りを示す概略平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view showing the area around a disk of an ion beam etching apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic plan view showing an example of the electrode shape of the ion source according to the present invention. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing another example of the ion source according to the present invention. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional batch type ion beam etching apparatus. 5 is a schematic plan view showing the area around the disk of the apparatus shown in FIG. 4. FIG.
Claims (1)
一半径上に装着される複数枚の試料にイオン源からイオ
ンビームを照射して当該試料を処理するイオン処理装置
において、イオン源のイオンビーム引出しに係わる電極
の少なくともイオンビーム引出し部分の平面形状を弧状
にしていることを特徴とするイオン処理装置。(1) In an ion processing device that processes multiple samples mounted on the same radius of a disk that is rotated and translated in a vacuum from an ion source with an ion beam, the ion beam extraction of the ion source is performed. An ion processing device characterized in that at least the ion beam extraction portion of the electrode related to the above has an arcuate planar shape.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60154970A JPH0727767B2 (en) | 1985-07-12 | 1985-07-12 | Ion processing device |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP60154970A JPH0727767B2 (en) | 1985-07-12 | 1985-07-12 | Ion processing device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6215743A true JPS6215743A (en) | 1987-01-24 |
| JPH0727767B2 JPH0727767B2 (en) | 1995-03-29 |
Family
ID=15595867
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP60154970A Expired - Fee Related JPH0727767B2 (en) | 1985-07-12 | 1985-07-12 | Ion processing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0727767B2 (en) |
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1985
- 1985-07-12 JP JP60154970A patent/JPH0727767B2/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH0727767B2 (en) | 1995-03-29 |
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