JPH0594793A - High current ion source - Google Patents

High current ion source

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JPH0594793A
JPH0594793A JP3182260A JP18226091A JPH0594793A JP H0594793 A JPH0594793 A JP H0594793A JP 3182260 A JP3182260 A JP 3182260A JP 18226091 A JP18226091 A JP 18226091A JP H0594793 A JPH0594793 A JP H0594793A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
filament
electrode
ion source
shield plate
heat shield
Prior art date
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Pending
Application number
JP3182260A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiyasu Murata
義康 村田
Isao Hashimoto
橋本  勲
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】フィラメント9と電極1の間に加熱遮蔽板8が
配置される。 【効果】フィラメントの輻射熱は熱遮蔽板によって遮ぎ
られ、電極に到達することがない。従って、電極の熱変
形が防止でき、従来の二,三倍のイオンビームを引出す
ことができる。
(57) [Summary] [Structure] The heating shield plate 8 is disposed between the filament 9 and the electrode 1. [Effect] The radiant heat of the filament is shielded by the heat shield plate and does not reach the electrode. Therefore, the thermal deformation of the electrode can be prevented, and the ion beam can be extracted two to three times as large as the conventional one.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はイオン源を備え、イオン
源から引出されたイオンビームにより基板上のレジスト
をミリングするイオンビームミリング装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion beam milling apparatus equipped with an ion source for milling a resist on a substrate with an ion beam extracted from the ion source.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のフィラメントを用い熱電子を放出
してプラズマを生成するイオン源では、フィラメントの
輻射熱により電極が熱変形するのを防ぐため、電極に水
冷銅管をロー付けしたり、電極を取付ける金具を水冷す
ることにより、電極を冷却していた。
2. Description of the Related Art In a conventional ion source that emits thermoelectrons by using a filament to generate plasma, a water-cooled copper tube is brazed to the electrode or the electrode is prevented from being thermally deformed by the radiant heat of the filament. The electrode was cooled by cooling the metal fitting to which it was attached with water.

【0003】電極そのものに水冷銅管をロー付け方法で
は、ビーム引出孔の分布が不均衡となり、又外周を冷却
する方法では、中心部と外周部に温度匂配が生じ変形は
避けられず、引出しビームの電流密度を大きくするため
に、フィラメントの入力を大きくすることは制限されて
いた。
In the method of brazing a water-cooled copper tube on the electrode itself, the distribution of the beam extraction holes becomes unbalanced, and in the method of cooling the outer circumference, temperature gradients occur at the central portion and the outer peripheral portion, and deformation is unavoidable. Increasing the filament input to increase the draw beam current density was limited.

【0004】ここで、ф200の電極をモリブデン(一
般に電極材料として使用されており、熱膨張係数5.3
×10-6・k-1)で製作し、周辺を固定した場合、10
0℃の温度上昇により、中心部は軸方向に約15mmの変
位を生じて球面となる。このため、本来電極間隔が一様
なものとして設計されたイオン源から引出されるビーム
とは異なり、分布が大幅に偏り、イオン源としての機能
がなくなる欠点がある。
Here, the Φ200 electrode is molybdenum (generally used as an electrode material, and has a coefficient of thermal expansion of 5.3).
× 10 -6 · k -1 ) and the periphery is fixed 10
When the temperature rises by 0 ° C., the central part is displaced by about 15 mm in the axial direction and becomes a spherical surface. Therefore, unlike a beam extracted from an ion source originally designed to have a uniform electrode interval, there is a drawback that the distribution is significantly deviated and the function as the ion source is lost.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】フィラメント形イオン
源において、引出されるイオンビームの電流密度と、フ
ィラメント電力(つまり発熱量)は比例関係にある。
In the filament type ion source, the current density of the extracted ion beam is proportional to the filament power (that is, the amount of heat generation).

【0006】一方、電極はフィラメントの輻射熱により
熱変形するため、電極自身、もしくは、外周取付部分を
水冷しているが、一定値以下の電流密度のイオンビーム
しか引出せなかった。
On the other hand, since the electrode is thermally deformed by the radiant heat of the filament, the electrode itself or the outer peripheral mounting portion is water-cooled, but only an ion beam having a current density below a certain value can be extracted.

【0007】本発明の目的は、フィラメントの熱輻射を
電極面に到達させないようにし、従って、フィラメント
の電力を大きくしても電極が熱変形することなく、従来
の数倍の電流密度のイオンビームが引出せるイオン源を
提供することにある。
An object of the present invention is to prevent the heat radiation of the filament from reaching the electrode surface, and therefore, even if the power of the filament is increased, the electrode is not thermally deformed and the ion beam having a current density several times that of the conventional one is used. Is to provide an ion source that can be extracted.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】フィラメントの輻射熱が
電極面に到達しないように、その中間に熱遮蔽板を設け
る。
A heat shield plate is provided in the middle so that the radiant heat of the filament does not reach the electrode surface.

【0009】この熱遮蔽板は、幾何学的にフィラメント
が電極を見込まない形状、寸法とする。
The heat shield plate is geometrically shaped and dimensioned so that the filament does not allow the electrode to be seen.

【0010】熱遮蔽板は、プラズマ室とは電気的に絶縁
され、フィラメントとは同電位としてある。
The heat shield plate is electrically insulated from the plasma chamber and has the same potential as the filament.

【0011】熱遮蔽板は、フィラメントの輻射熱により
温度が上昇し、自身で輻射熱を放出し、電極を加熱する
可能性があるため、熱遮蔽を効果的なものとするため水
冷しても良い。
Since the temperature of the heat shield plate may rise due to the radiant heat of the filament, and the radiant heat may be emitted by itself to heat the electrode, it may be water-cooled to make the heat shield effective.

【0012】[0012]

【作用】プラズマ室は、開口部にイオンビーム引出電極
を設けた容器であり、そのほぼ中央にフィラメントが配
置されている。
The plasma chamber is a container provided with an ion beam extraction electrode at its opening, and the filament is arranged substantially in the center thereof.

【0013】フィラメントは高温(2700〜2800
°k)となるため、通常、タングステン線が使用されてい
る。このフィラメントと電極の間に幾何学的に電極を見
込まない寸法,形状の熱遮蔽板が取付けられており、フ
ィラメントから放出された輻射熱は、プラズマ室内面,
熱遮蔽板に当り、電極面に到達することはない。
The filament has a high temperature (2700-2800).
Therefore, tungsten wire is usually used. Between the filament and the electrode, a heat shield plate having a size and shape that does not geometrically look into the electrode is attached, and the radiant heat emitted from the filament is absorbed by the inner surface of the plasma chamber.
It hits the heat shield and does not reach the electrode surface.

【0014】従って、電極はフィラメントの輻射熱によ
り加熱されることはなく、熱変形も起きない。
Therefore, the electrode is not heated by the radiant heat of the filament and thermal deformation does not occur.

【0015】尚、熱遮蔽板を設けたことにより、アーク
電流が20〜30%増加するが、イオンビームの引出し
については影響がないことは実験により確認してある。
It has been confirmed by experiments that the provision of the heat shield plate increases the arc current by 20 to 30% but does not affect the extraction of the ion beam.

【0016】[0016]

【実施例】図1にフィラメント形イオン源に本発明によ
る熱遮蔽板8を取付けた例の断面を示す。
FIG. 1 shows a cross section of an example in which a heat shield plate 8 according to the present invention is attached to a filament type ion source.

【0017】イオン源は、電極1,電極支持フランジ
2,絶縁筒3,絶縁スペーサ4,プラズマ室6,プラズ
マ室6の外周に、発生したプラズマ13を閉じ込めるカ
スプ磁場を形成する磁石6を均等に配置し、フィラメン
ト9の交換に便利なように開閉できるプラズマ室カバー
7により構成されている。プラズマ室カバー7には水,
電気,ガスを供給するフイードスルー10,11が取付
けられている。
In the ion source, the magnet 6, which forms a cusp magnetic field for confining the generated plasma 13, is evenly provided on the outer periphery of the electrode 1, the electrode support flange 2, the insulating cylinder 3, the insulating spacer 4, the plasma chamber 6 and the plasma chamber 6. The plasma chamber cover 7 is arranged and can be opened and closed for convenient replacement of the filament 9. Water on the plasma chamber cover 7,
Feedthroughs 10 and 11 for supplying electricity and gas are attached.

【0018】プラズマ室内を処理室15に取付けられた
真空排気ポンプ(図示せず)で
A vacuum exhaust pump (not shown) attached to the processing chamber 15 is used in the plasma chamber.

【0019】[0019]

【数1】 [Equation 1]

【0020】程度に排気し、ガスをプラズマ室内に導入
し、フィラメント9に通電する。通電によりフィラメン
ト9は2700〜2800°k となり、熱電子を放出す
ると共に、周囲に輻射熱を発散する。フィラメントから
放出された熱電子により導入ガスが電離され、プラズマ
13が生成される。生成されたプラズマは、電極1に印
加された電界により加速され、処理室側にイオンビーム
として引出される。
The gas is exhausted to some extent, the gas is introduced into the plasma chamber, and the filament 9 is energized. By energization, the filament 9 becomes 2700 to 2800 ° k, which emits thermoelectrons and radiates radiant heat to the surroundings. The introduced gas is ionized by the thermoelectrons emitted from the filament, and plasma 13 is generated. The generated plasma is accelerated by the electric field applied to the electrode 1 and extracted as an ion beam to the processing chamber side.

【0021】一方、図に示すように、フィラメント9の
輻射熱は、熱遮蔽板8により、電極1に到達することが
なく、従って、加熱されることはなく、熱変形も起さな
い。
On the other hand, as shown in the figure, the radiant heat of the filament 9 does not reach the electrode 1 by the heat shield plate 8 and therefore is not heated and does not undergo thermal deformation.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明によれば、フィラメントの輻射熱
により電極が加熱され変形することがなくなるため、イ
オンビームの電流密度を従来の熱遮蔽板のないフィラメ
ント形イオン源と比較して、二,三倍大きくすることが
できる。
According to the present invention, since the electrode is not heated and deformed by the radiant heat of the filament, the current density of the ion beam is reduced by two compared with the conventional filament type ion source without a heat shield plate. It can be tripled.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】熱遮蔽板を備えたフィラメントイオン源の断面
図。
FIG. 1 is a sectional view of a filament ion source provided with a heat shield plate.

【図2】図1をII−II方向から見た断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG. 1 viewed from the II-II direction.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…電極、2…電極支持フランジ、3…絶縁筒、4…絶
縁スペーサ、5…プラズマ室、6…磁石、7…プラズマ
室カバー、8…熱遮蔽板、9…フィラメント、10,1
1…フィードスルー(電気,水)、12…リート線、1
3…プラズマ、14…イオンビーム、15…処理室。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electrode, 2 ... Electrode support flange, 3 ... Insulation cylinder, 4 ... Insulation spacer, 5 ... Plasma chamber, 6 ... Magnet, 7 ... Plasma chamber cover, 8 ... Heat shield plate, 9 ... Filament, 10,1
1 ... Feedthrough (electricity, water), 12 ... REIT line, 1
3 ... Plasma, 14 ... Ion beam, 15 ... Processing chamber.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】プラズマを生成するため、フィラメントか
ら熱電子を放出するフィラメント形イオン源において、
イオンビームを引出す電極と、フィラメントの間にフィ
ラメントと同電位とした熱遮蔽板とを設け、フィラメン
トの輻射熱が電極に到達しない構造としたことを特徴と
する大電流イオン源。
1. A filament type ion source which emits thermoelectrons from a filament to generate plasma,
A high current ion source characterized in that an electrode for extracting an ion beam and a heat shield plate having the same potential as the filament are provided between the filaments so that the radiant heat of the filament does not reach the electrode.
【請求項2】請求項1において、前記熱遮蔽板が水冷さ
れている大電流イオン源。
2. The high current ion source according to claim 1, wherein the heat shield plate is water-cooled.
JP3182260A 1991-07-23 1991-07-23 High current ion source Pending JPH0594793A (en)

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