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JPS63174323A - Ultrafine processing method using field ionization type reactive gas ion source - Google Patents

Ultrafine processing method using field ionization type reactive gas ion source

Info

Publication number
JPS63174323A
JPS63174323A JP671787A JP671787A JPS63174323A JP S63174323 A JPS63174323 A JP S63174323A JP 671787 A JP671787 A JP 671787A JP 671787 A JP671787 A JP 671787A JP S63174323 A JPS63174323 A JP S63174323A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ion source
reactive gas
sample
ion
field ionization
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.)
Pending
Application number
JP671787A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukinori Ochiai
幸徳 落合
Shinji Matsui
真二 松井
Katsumi Mori
克巳 森
Yoshikatsu Kojima
小島 義克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP671787A priority Critical patent/JPS63174323A/en
Publication of JPS63174323A publication Critical patent/JPS63174323A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To carry out a clean and high-speed maskless ultrafine etching process by ionizing the species of a reactive gas, forming a collected ion beam by the use of an electrostatic lens, and applying that beam to a sample. CONSTITUTION:Applied to a metallic needle 2 of an ion source 1 is the high voltage of a power supply 3 for extraction voltage, and the ion beam extracted through an extraction electrode 4 is radiated toward a sample within an equipment's main body 5. A F2 gas supplied to the ion source 1 is discharged as F<+> or F<+>2 ions, collected by an electrostatic lens 13 through a stigmator lens 12, controlled by a deflecting electrode 14, and radiated onto the Si substrate of a sample 6. With this, a clean and high-speed maskless ultrafine etching is performed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕  一 本発明は集束反応性イオンビームを用いた超微細加工、
例えばマスクレスエツチング方法に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to ultrafine processing using a focused reactive ion beam;
For example, it relates to a maskless etching method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

集束イオンビームの形成に適したイオン源には液体金属
イオン源と電界電離イオン源とがある。
Ion sources suitable for forming focused ion beams include liquid metal ion sources and field ion sources.

液体金属イオン源は、電界電離ガスイオン源と比較して
放出イオンのエネルギー幅が大きく、超微細な集束イオ
ンビームを形成することが困難である。また液体金属イ
オン源では、放出するイオン種を液体状態に保つ必要が
あるため、F、、CQ□、CF4などの反応性ガスは、
このイオン源から放出することができない、このためエ
ツチング速度の改善は、第3図に示すように、放出イオ
ンビーム21とは別に試料23上に反応性ガス22を供
給する方法が行われている。
A liquid metal ion source has a larger energy range of emitted ions than a field ionization gas ion source, making it difficult to form an ultrafine focused ion beam. In addition, in liquid metal ion sources, it is necessary to maintain the emitted ion species in a liquid state, so reactive gases such as F, CQ□, and CF4 are
These ions cannot be emitted from the ion source, so the etching rate can be improved by supplying a reactive gas 22 onto the sample 23 separately from the emitted ion beam 21, as shown in FIG. .

この方法では反応性ガス22を真空装置内に導入するた
め、装置の汚染や損傷が問題となる。また、不要なイオ
ンを照射して汚染の原因となる恐れがある。電界電離ガ
スイオン源では、従来、針先端の結晶構造などの解析の
ために水素もしくはヘリウムガスが使われている。また
デュオプラズマトロンイオン源では、反応性イオンの生
成は可能であるが、輝度が低く微細径で電流密度の高い
加工に適した集束イオンビームを形成することはできな
い。
Since this method introduces the reactive gas 22 into the vacuum apparatus, contamination or damage to the apparatus becomes a problem. Additionally, unnecessary ions may be irradiated and cause contamination. Conventionally, field ionization gas ion sources use hydrogen or helium gas to analyze the crystal structure of the needle tip. In addition, although it is possible to generate reactive ions with a duoplasmatron ion source, it is not possible to form a focused ion beam that has low brightness and is suitable for micro-diameter processing with high current density.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

従来の方法による集束イオンビームでは放出できるイオ
ン種に制限があるため、イオンと試料原子との反応を自
由に制御することができない。
With focused ion beams using conventional methods, there are limits to the types of ions that can be emitted, so it is not possible to freely control the reaction between ions and sample atoms.

本発明の目的は高輝度な反応性イオンビームを放出し、
試料原子との化学反応を利用して清浄で高速の超微細加
工、例えばマスクレスエツチングを行う方法を提供する
ことにある。
The purpose of the present invention is to emit a high-intensity reactive ion beam,
The object of the present invention is to provide a method for performing clean and high-speed ultrafine processing, such as maskless etching, using chemical reactions with sample atoms.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は電界電離ガスイオン源を用いてF、、Q□。 The present invention uses a field ionization gas ion source to produce F,,Q□.

CF、等の反応性ガスのガス種をイオン化させ、電界レ
ンズにより集束イオンビームを形成し、該ビームを試料
に照射することにより、イオンの反応性を用いてマスク
レスエツチング加工を行うことを特徴とする電界電離型
反応性ガスイオン源を用いた超微細加工法である。
It is characterized by performing maskless etching using the reactivity of ions by ionizing a reactive gas such as CF, forming a focused ion beam using an electric field lens, and irradiating the beam onto the sample. This is an ultrafine processing method using a field ionization type reactive gas ion source.

〔作用〕[Effect]

第1表 第1表は各種単体ガス、化合物ガスの第1イオン化ポテ
ンシヤルである。ガス導入前のチャンバー内の圧力は1
0”−10Torr程度の超高真空に保たれている。そ
の後ガスをエミッタ針先端に供給する。
Table 1 Table 1 shows the first ionization potential of various simple gases and compound gases. The pressure inside the chamber before gas introduction is 1
It is maintained at an ultra-high vacuum of about 0"-10 Torr. Gas is then supplied to the tip of the emitter needle.

このときチャンバー内の圧力は10−6〜10−’To
rr。
At this time, the pressure inside the chamber is 10-6 to 10-'To
rr.

差動排気されているエミッタチップ周囲は10−4〜1
O−3Torrになっている。従来はI(2,Heガス
が専ら使用されていたが、これらの第1イオン化ポテン
シヤルは第1表よりH2が15.45eV、Heが24
.587eVである。 F、、CQ、、CF4のイオン
化ポテンシャルは15.7eV、 IL51eV、 1
5.35eVでありイオン化できる。このように、H,
、Heガスと同様に、F、 、CQ、 、CF、等の反
応性ガスイオン種を用いた集束イオンビーム形成が可能
である。
The area around the differentially pumped emitter chip is 10-4 to 1
It is O-3 Torr. Conventionally, I(2, He gas was used exclusively), but from Table 1, the first ionization potential of these is 15.45 eV for H2 and 24 eV for He.
.. It is 587eV. The ionization potential of F,,CQ,,CF4 is 15.7eV, IL51eV, 1
It has a voltage of 5.35 eV and can be ionized. In this way, H,
, He gas as well as focused ion beam formation using reactive gas ion species such as F, , CQ, , CF, etc. are possible.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明の実施例について第1図、第2図を参照して
説明する。第1図は、電界電離反応性ガスイオン源を用
いた超微細加工装置の構造である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 shows the structure of an ultrafine processing apparatus using a field ionization reactive gas ion source.

イオン源1の金属針2には引き出し電圧用電源3の高電
圧が印加され、引き出し電極4を通して引き出されたイ
オンビームは装置本体5内の試料6[こ向けて照射され
る。図中7は液体ヘリウム、8は液体窒素である。イオ
ン[1および装置本体5内はそれぞれ真空ポンプ9.l
Oにて脱気される。イオン源1には反応性ガス11が供
給される。実施例では弗素イオンを例にとって説明する
A high voltage from an extraction voltage power supply 3 is applied to the metal needle 2 of the ion source 1, and the ion beam extracted through the extraction electrode 4 is irradiated toward a sample 6 in the apparatus main body 5. In the figure, 7 is liquid helium and 8 is liquid nitrogen. Ion [1] and the inside of the device main body 5 are each equipped with a vacuum pump 9. l
Degassed at O. A reactive gas 11 is supplied to the ion source 1 . In the examples, fluorine ions will be explained as an example.

イオン源1に供給されたF2ガス11はFoまたはF、
+イオンとなって放出され、非点補正用電極12を経て
静電レンズ13により集束され、偏向電極14に制御さ
れて試料6のSi基板上に照射される。15はレンズ用
電極である。
The F2 gas 11 supplied to the ion source 1 is Fo or F,
The positive ions are emitted, pass through the astigmatism correction electrode 12, are focused by the electrostatic lens 13, and are irradiated onto the Si substrate of the sample 6 under the control of the deflection electrode 14. 15 is a lens electrode.

第2図はビ、イオン照射によるエツチングレートの加速
電圧依存性の測定結果である。弗素イオンはSLと反応
し、蒸気圧の高いSiF、をSi基板から脱離させる。
FIG. 2 shows the measurement results of the acceleration voltage dependence of the etching rate by ion irradiation. The fluorine ions react with the SL and desorb SiF, which has a high vapor pressure, from the Si substrate.

F“イオンは加速電圧が高くなるとエツチングレートが
増し、微細径のイオンビームを得るうえに好都合である
The etching rate of F" ions increases as the accelerating voltage increases, which is advantageous for obtaining an ion beam with a fine diameter.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は以上説明したように、反応性イオンの集束イオ
ンビームを形成でき、清浄で高速なマスクレス超微細エ
ツチング加工を行うことができる効果を有するものであ
る。
As described above, the present invention has the advantage of being able to form a focused ion beam of reactive ions and performing clean, high-speed maskless ultra-fine etching processing.

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

第1図は本発明方法に用いた超微細加工装置の実施例を
示す略示図、第2図はビイオンによるSi基板のエツチ
ングの測定結果を示す図、第3図は従来法による集束イ
オンビームを用いたエツチングレート改善法を示す説明
図である。 1・・・イオン源      6・・・試料11・・・
反応性ガス     13・・・静電レンズ第1図 イオンのエネル縛−(KeV) 第2図
Figure 1 is a schematic diagram showing an embodiment of the ultrafine processing apparatus used in the method of the present invention, Figure 2 is a diagram showing the measurement results of etching of a Si substrate by bio-ions, and Figure 3 is a focused ion beam using the conventional method. FIG. 3 is an explanatory diagram showing an etching rate improvement method using the method. 1...Ion source 6...Sample 11...
Reactive gas 13... Electrostatic lens Figure 1 Ion energy constraint - (KeV) Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)電界電離ガスイオン源を用いてF_2,Cl_2
,CF_4等の反応性ガスのガス種をイオン化させ、電
界レンズにより集束イオンビームを形成し、該ビームを
試料に照射することにより、イオンの反応性を用いてマ
スクレスエッチング加工を行うことを特徴とする電界電
離型反応性ガスイオン源を用いた超微細加工法。
(1) F_2, Cl_2 using a field ionization gas ion source
, CF_4 and other reactive gases are ionized, a focused ion beam is formed using an electric field lens, and the sample is irradiated with the beam, thereby performing maskless etching using the reactivity of the ions. An ultrafine processing method using a field ionization type reactive gas ion source.
JP671787A 1987-01-13 1987-01-13 Ultrafine processing method using field ionization type reactive gas ion source Pending JPS63174323A (en)

Priority Applications (1)

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JP671787A JPS63174323A (en) 1987-01-13 1987-01-13 Ultrafine processing method using field ionization type reactive gas ion source

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JP671787A JPS63174323A (en) 1987-01-13 1987-01-13 Ultrafine processing method using field ionization type reactive gas ion source

Publications (1)

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JPS63174323A true JPS63174323A (en) 1988-07-18

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ID=11646016

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JP671787A Pending JPS63174323A (en) 1987-01-13 1987-01-13 Ultrafine processing method using field ionization type reactive gas ion source

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JP (1) JPS63174323A (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5713175A (en) * 1980-06-23 1982-01-23 Toshiba Corp Ion etching method

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5713175A (en) * 1980-06-23 1982-01-23 Toshiba Corp Ion etching method

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