JPS62243785A

JPS62243785A - エツチング装置

Info

Publication number: JPS62243785A
Application number: JP8745686A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Sasamura; 義孝笹村
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1986-04-16
Filing date: 1986-04-16
Publication date: 1987-10-24
Anticipated expiration: 2010-08-09
Also published as: JPH0774465B2

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〕この発明は、真空容器内に収納された試料をドライエツ
チングするエツチング装置に関し、特に、イオンビーム
エツチングとイオンエツチングとを切替え可能にしたエ
ツチング装置に関する。

〔従来の技術〕

第４図は、従来のエツチング装置の一例を示す概略図で
ある。この装置はイオンビームエツチング装置であり、
真空容器１６内に、駆動装置２０によって高速回転させ
られるディスク１８が設けられており、当該ディスク１
８上の周辺部には複数枚の試料２２が装着されている。

そしてこの試料２２にイオン源２からイオンビーム１４
を照射してエツチングするようにしている。

詳述すると、イオン源２は、この例ではＥＣＲ形イオン
源であり、プラズマを作るためのプラズマ室４、プラズ
マ閉じ込めのための磁場コイル６、プラズマ室４からイ
オンビーム１４を引き出すための引出し電極系８等を備
えており、プラズマ室４には、マイクロ波発振器１０か
らマイクロ波電力が供給され、図示しないガス源から流
量調節用のマスフローコントローラ１２を介してガス（
例えば反応性ガス）が供給され、それによって当該イオ
ン源２から例えば反応性イオンを含むイオンビーム１４
が引き出される。

イオン源２からのイオンビーム１４の経路上には、当該
イオンビーム１４を断続する可動式のシャ、り２４が設
けられている。２６はその駆動装置である。また２８お
よび３０は、シャッタ２４あるいはディスク１８に照射
されるイオンビーム１４のビーム電流計測用のアンプで
ある。尚、ディスク１８およびシャッタ２４はアースか
らそれぞれ絶縁されている。

試料２２は、例えば第５図に示すように、例えばシリコ
ンから成る基板２２１の表面を例えば酸化シリコンから
成るエツチング層２２２で覆い、更にその上を所望のパ
ターンをしたレジスト２２３で覆ったようなものである
。

試料２２をエツチングするに際しては、例えば、シャッ
タ２４等を用いてイオンビーム１４のビーム電流を所定
値に調整した後、当該シャッタ２４を開いて高速回転し
ているディスク１８上の試料２２にイオンビーム１４を
照射する。これによって各試料２２は、例えば第５図中
に破線で示すように、そのレジスト２２３のパターンに
従ってエツチング層２２２がエツチングされる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のようにイオンビーム１４を用いて試料２２のエツ
チングを行う場合、エツチングの前段階ではイオンビー
ム１４のエネルギーが高くても試料２２のエツチングに
よる損傷部分（例えば格子欠陥等の部分）は次の段階の
エツチングによって削り取られるため問題となりにくい
けれども、エツチングの終了段階になるとこの損傷部分
が試料２２内にある程度残り、これが当該試料２２を用
いてデバイス等を製作する上で種々の問題を引き起こす
。

これに対しては、エツチングの終了段階付近でイオンビ
ーム１４のエネルギーを極力低下させて試料２２の損傷
を極力抑える考えがあるけれども、そのようにすると、
イオン源２の特性からイオンビーム１４のビーム電流が
必然的に著しく低下し、そのためエツチングレートが低
下して生産性の面で新たな問題が生じる。

そこでこの発明は、試料の損傷を極力抑えると共にエツ
チングレートの低下を防ぐことができるエツチング装置
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明のエツチング装置は、真空容器内に収納された
試料をドライエツチングする装置において、試料にイオ
ンビームを照射するイオン源と、試料の近傍にプラズマ
を生成させるプラズマ生成手段と、イオン源の動作とプ
ラズマ生成手段の動作を切り替える切替え手段とを備え
ることを特徴とする。

〔作用〕

イオン源を動作させれば、試料に対して大きなエツチン
グレートでしかも異方性に優れたイオンビームエツチン
グが行われる。プラズマ生成手段を動作させれば、試料
の損傷を極力抑えつつ大きなエツチングレートでイオン
エツチングが行われる。そして切替え手段によって、エ
ツチングの前段１１１ではイオン源を動作させてイオン
ビームエツチングを、エツチングの後段階ではプラズマ
生成手段を動作させてイオンエツチングを行わせること
ができ、これによって試料の損傷を極力抑えると共にエ
ツチングレートの低下を防ぐことができる。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例に係るエツチング装置を
示す概略図である。第４図と同一または対応する部分に
は同一符号を付してその説明を省略する。

この実施例においては、イオン源２は従来と同様のもの
であり、プラズマ生成手段は、前記ディスク１８および
シャッタ２４を電極として兼用し、更にマスフローコン
トローラ３６、高周波電源３８等を備えている。切替え
手段は、スイッチ４０ａ、４０ｂ、制御装置４８等を備
えている。

ディスク１８とシャッタ２４間には、図示しないガス源
からマスフローコントローラ３６を介してプラズマ生成
用のガス（例えば反応性ガス）が供給される。高周波電
源３８は、スイッチ４０ａ１４０ｂ等を介して、ディス
ク１８とシャッタ２４間に、高周波（マイクロ波を含む
。例えば１３゜５６ＭＨｚ）の電圧を印加する。これに
よって試料２２を装着しているディスク１８とシャッタ
２４間に高密度のプラズマ５０を生成することができる
。

スイッチ４０ａは、ディスク１８の電気的接続を前記ア
ンプ３０と高周波電源３８とに切り替える。スイッチ４
０ｂは、例えばスイッチ４０ａと連動しており、シャッ
タ２４の電気的接続を前記アンプ２８とアースとに切り
替える。制御装置４８は、例えば後述する計数装置４６
からの信号に応答して、イオン源２、高周波電源３８、
スイッチ４０ａ、４０等を制御する。

上記装置の動作の一例を説明する。例えば最初からエツ
チングの所定段階、例えば試料２２の損傷が問題になる
終了段階付近まではイオンビーム１４を用いて試料２２
をエツチングする。即ち、まず例えば荒引用の真空排気
装置３２および高真空引用の真空排気装置３４を用いる
等して真空容器１６内を所定の真空度（例えば１０−’
〜１０−’’（’ｏｒｒ程度）に排気しておき、シャッ
タ２４を閉じておいてイオン源２から所望の大きさのイ
オンビーム１４を引き出し、アンプ２８等を介してビー
ム電流を計測して所望のものにする。その際、スイッチ
４０ｂ（及び４０ａ）は計測側Ａにしてお（。その後シ
ャッタ２４を開いて、高速回転しているディスクｌｓ上
の試料２２にイオンビーム１４を照射して各試料２２を
エツチングする。

その場合、試料２２に対する損傷の問題は後のプラズマ
５０によるイオンエツチングにより解決することができ
るので、イオンビーム１４のエネルギーを高めてエツチ
ングすることができ、従って大きなエツチングレートで
、しかもイオンビームエツチングであるから異方性に優
れたエツチングを行うことができる。

次にエツチングが所定段階、例えば上述した終了段階付
近に達したら、イオンビーム１４を停止させその代わり
にプラズマ５０を発生させて試料２２をエツチングする
。

その場合、エツチングが所定段階に達したことの検出は
、例えばエツチングの時間管理をする等の公知３手段に
よっても良いけれども、ここでは、ディスク１８上に１
枚の試料２２の代わりに装着された検出体４２と検出装
置４４および計数装置４６から成るエツチング量検出装
置を用いている。

検出体４２は例えば第２図に示すように、試料２２のエ
ツチングされる領域、即ちエツチング層２２２と同一物
質から成る層４２２と、層４２２とは異物質から成る薄
膜層４２３とが交互に積層されたものを基板４２１上に
有する。薄膜層４２３の積層の間隔Ｔは任意のもので良
いけれども、等間隔とする方が後述する計算等が容易と
なるので好ましい、検出装置４４は、例えば発光分析装
置あるいは質量分析装置であり、検出体４２中の薄膜層
４２３がエツチングされたことを、発光分光分析法ある
いは質量分析法等によって検出してその度に例えばパル
ス状の検出信号Ｓを出力する。

その−例を第３図に示す、計数装置４６は、例えばカウ
ンタ等を備えており、検出装置４４からの検出信号Ｓの
数を数える。

ディスク１８上の検出体４２は、イオンビーム１４によ
って（あるいは後述するプラズマ５０によって）試料２
２と共に、それとほぼ同一のエツチングレートでエツチ
ングされ、上記のような検出信号Ｓが得られる。この場
合、薄膜層４２３の間隔Ｔは予め定まっているので、上
記検出信号Ｓの数は検出体４２のエツチングＩ！（エツ
チング厚み）、ひいては試料２２のエツチング量に対応
している。従って、試料２２の任意の段階におけるエツ
チング量を、（検出信号Ｓの数）×（間隔Ｔ）で正確に
検出することができる。

従って例えば上記のようなエツチング量検出装置を用い
て、試料２２のエツチングが終了段階付近（例えば最終
エツチング量の前記間隔Ｔで言えば一つ二つ手前）まで
進行したことを検出し、例えばその信号を制御装置４８
に与える。制御装置４８はそれに応答して、イオン源２
の動作を停止させ、代わりに高周波電源３８等のプラズ
マ生成手段の動作を開始させる。

即ち、シャッタ２４を閉じ、イオン源２の運転を停止す
る。そしてマスフローコントローラ３６を介して前述し
たようなガスを真空容器１６内に供給し、スイッチ４０
ａ、４０ｂをプラズマ発生側Ｂに切り替え、高周波電源
３８からディスク１８とシャッタ２４間に前述したよう
な高周波電圧を印加する。その場合、真空容器１６内の
真空度は、例えば高真空引用の真空排気装置３４を停止
させる、あるいは荒引用の真空排気装置３２のみ　。

を運転する等して、プラズマ５０の生成に都合の良い真
空度（例えばｌ　Ｏ−’〜１０−”Ｔ　ｏ　ｒ　ｒ程度
）にする。

これによって、高速回転しているディスク１８とシャッ
タ２４間には常に一定の高密度プラズマ５０が生成され
、ディスク１８上に装着されている複数枚の試料２２お
よび検出体４２は当該プラズマ５０の領域を通過し、そ
の際にプラズマ５０中のイオンによってエツチングされ
る。この場合、エツチングレートは大きく、しかもイオ
ンの持つエネルギーは小さい（例えば数十ｅＶ程度）の
で試料２２に与える損傷は非常に小さい。従って試料２
２に損傷を与えることを極力抑えつつ、また見方を変え
れば先工程のイオンビームエツチングで発生した損傷部
分をイオンエツチングで削り取りつつ、試料２２を所定
の最終段階までエツチングすることができる。エツチン
グが当該最終段階に達したことは前述したエツチング量
検出装置で検出され、それによってプラズマ５０の発生
を停止してエツチングを停止する。

従って上記のようなエツチング装置によれば、試料２２
の損傷を極力抑えると共にエツチングレートの低下を防
ぐことができる。

尚、上記においては、制御装置４８を用いて自動的にイ
オン源２の動作と高周波電源３８等のプラズマ生成手段
の動作とを切り替える例を説明したけれども、制′ａ装
置４８を設けずに例えばマニュアルスイッチ等によって
両動作を切り替えるように、しても良い。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、イオンビームエツチン
グとイオンエツチングとを切り替えて行うことができ、
それによって試料の損傷を極力抑えると共にエツチング
レートの低下を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係るエツチング装置を
示す概略図である。第２図は、第１図の装置に用いられ
ている検出体の一例を拡大して示す部分断面図である。第３図は、第１図の検出装置から出力される検出信号の
一例を示す概略図である。第４図は、従来のエツチング
装置の一例を示す概略図である。第５図は、試料の一例
を示す部分断面図である。２・・・イオン源、１４・・・イオンビーム、１６・・
・真空容器、１８・・・ディスク、２２・・・試料、２
４・・・シャッタ、３８・・・高周波電源、４２・・・
検出体、４４・・・検出装置、４６・・・計数装置、４
８・・・制御装置、５０・・・プラズマ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）真空容器内に収納された試料をドライエッチング
する装置において、試料にイオンビームを照射するイオ
ン源と、試料の近傍にプラズマを生成させるプラズマ生
成手段と、イオン源の動作とプラズマ生成手段の動作を
切り替える切替え手段とを備えることを特徴とするエッ
チング装置。