JPH0610970B2 - イオンビーム装置、及びイオンビームを用いた処理方法 - Google Patents
イオンビーム装置、及びイオンビームを用いた処理方法Info
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- JPH0610970B2 JPH0610970B2 JP59114594A JP11459484A JPH0610970B2 JP H0610970 B2 JPH0610970 B2 JP H0610970B2 JP 59114594 A JP59114594 A JP 59114594A JP 11459484 A JP11459484 A JP 11459484A JP H0610970 B2 JPH0610970 B2 JP H0610970B2
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32623—Mechanical discharge control means
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/305—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching
- H01J37/3053—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching for evaporating or etching
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はイオンビーム装置、及びイオンビームを用いた
処理方法に係り、特に、イオンビームをターゲットに当
て、ターゲットを加工したり、薄膜を作るもの、例え
ば、大規模な磁性薄膜や半導体の製造、および加工に好
適なイオンビーム装置、及びイオンビームを用いた処理
方法に関する。
処理方法に係り、特に、イオンビームをターゲットに当
て、ターゲットを加工したり、薄膜を作るもの、例え
ば、大規模な磁性薄膜や半導体の製造、および加工に好
適なイオンビーム装置、及びイオンビームを用いた処理
方法に関する。
２００〜５０００ｅＶ程度のエネルギを持つたターゲッ
トに照射し、ターゲットを物理的にスパッタしたり、化
学的にエッチングすることで、ターゲット表面を加工し
たり、あるいはターゲットに対向する基板に薄膜を作る
装置が知られている。このような装置として従来、第１
図に示す構成のものがある。すなわち、該図に示す装置
は、円筒状プラズマ発生容器１にガス導入口２より中性
ガスを導入し、フイラメント３とアノード４でアーク放
置をさせ、できたプラズマから、引き出し電極５，６の
電界を利用してイオンビームを引き出し、ターゲット７
に照射してスパッタしたりエッチングすることで、ター
ゲット７の加工、あるいは、ターゲット７に対向する基
板８に薄膜を作る。ターゲット７と基板８は真空容器９
内に格納されており、この真空容器９内に真空ポンプ１
１により真空排気されている。円筒状プラズマ発生容器
１の外周に設けられているソレノイドコイル１０は、プ
ラズマを作る効率を良くし、かつ、低ガス量で動作させ
る重要な働きをしている。
トに照射し、ターゲットを物理的にスパッタしたり、化
学的にエッチングすることで、ターゲット表面を加工し
たり、あるいはターゲットに対向する基板に薄膜を作る
装置が知られている。このような装置として従来、第１
図に示す構成のものがある。すなわち、該図に示す装置
は、円筒状プラズマ発生容器１にガス導入口２より中性
ガスを導入し、フイラメント３とアノード４でアーク放
置をさせ、できたプラズマから、引き出し電極５，６の
電界を利用してイオンビームを引き出し、ターゲット７
に照射してスパッタしたりエッチングすることで、ター
ゲット７の加工、あるいは、ターゲット７に対向する基
板８に薄膜を作る。ターゲット７と基板８は真空容器９
内に格納されており、この真空容器９内に真空ポンプ１
１により真空排気されている。円筒状プラズマ発生容器
１の外周に設けられているソレノイドコイル１０は、プ
ラズマを作る効率を良くし、かつ、低ガス量で動作させ
る重要な働きをしている。
しかし、薄膜の製造、および加工が大規模化し、イオン
ビーム径が大きくなるに従い、プラズマ発生容器１も大
口径となるため、ソレノイドコイル１０が大形のものと
なり、ターゲット７、あるいは基板８へのソレノイドコ
イル１０の作るもれ磁界が大きいものとなつてしまう。
もれ磁界が大きいと、磁性膜の磁気異方性等の制御が困
難となり、性能が低下する。また、もれ磁界により引き
出されたイオンビームが曲げられ、イオンビームの平行
度が悪化し、加工精度が低下する。
ビーム径が大きくなるに従い、プラズマ発生容器１も大
口径となるため、ソレノイドコイル１０が大形のものと
なり、ターゲット７、あるいは基板８へのソレノイドコ
イル１０の作るもれ磁界が大きいものとなつてしまう。
もれ磁界が大きいと、磁性膜の磁気異方性等の制御が困
難となり、性能が低下する。また、もれ磁界により引き
出されたイオンビームが曲げられ、イオンビームの平行
度が悪化し、加工精度が低下する。
イオンビームを用いた薄膜の製造、および加工において
高い加工精度を得るためには、イオンビームの均一性が
高いこと、イオンビームの発散角が小さいこと、及び上
述のイオンビームの平行度が良いことが必要である。
高い加工精度を得るためには、イオンビームの均一性が
高いこと、イオンビームの発散角が小さいこと、及び上
述のイオンビームの平行度が良いことが必要である。
しかしながら、上述した従来のイオンビーム装置におい
ては、プラズマ発生容器１の内壁の近傍のプラズマが、
プラズマ発生容器１の壁で冷やされてプラズマ損失が発
生する結果、プラズマ密度分布は、プラズマ発生容器１
の開口部の中心部において高く、開口部の端部に近づく
につれて低い分布となる。従つて、引き出し電極５の表
面上のプラズマ圧力に影響を与えるが、このプラズマ圧
力は引き出し電極上の開口部に形成される電場も引き出
し電極の中央部において高くなり、周辺部において低く
なる。このため、引き出し電極５，６上の開口部に形成
された電場も中央部に位置する開口部と周辺部とで異な
つたものとなる。
ては、プラズマ発生容器１の内壁の近傍のプラズマが、
プラズマ発生容器１の壁で冷やされてプラズマ損失が発
生する結果、プラズマ密度分布は、プラズマ発生容器１
の開口部の中心部において高く、開口部の端部に近づく
につれて低い分布となる。従つて、引き出し電極５の表
面上のプラズマ圧力に影響を与えるが、このプラズマ圧
力は引き出し電極上の開口部に形成される電場も引き出
し電極の中央部において高くなり、周辺部において低く
なる。このため、引き出し電極５，６上の開口部に形成
された電場も中央部に位置する開口部と周辺部とで異な
つたものとなる。
このようなプラズマ密度分布、及び電場の不均一によ
り、均一なイオンビームが得られにくく、従つて、従来
のようなイオンビーム装置による高精度の加工は難しい
ものとなつていた。
り、均一なイオンビームが得られにくく、従つて、従来
のようなイオンビーム装置による高精度の加工は難しい
ものとなつていた。
本発明は上述の点に鑑み成されたもので、その目的とす
るところは、径が大きく、かつ、均一なイオンビームの
発生が可能となり、高精度の加工が容易に行えるイオン
ビーム装置、及びイオンビームを用いた処理方法を提供
するにある。
るところは、径が大きく、かつ、均一なイオンビームの
発生が可能となり、高精度の加工が容易に行えるイオン
ビーム装置、及びイオンビームを用いた処理方法を提供
するにある。
本発明は、水素より分子量が大きい中性ガスを電離して
プラズマを発生するプラズマ発生容器、該プラズマ発生
容器の外面上に交互に異なる極性が配置されるように設
けた永久磁石、前記プラズマ発生容器内のプラズマより
イオンを２００〜５０００ｅＶの出力エネルギーに加速
したイオンビームとして引き出す引き出し電極から成る
イオン源と、前記引き出し電極により引き出されたイオ
ンビームによりスパッタ、又はエッチングされるターゲ
ット、又はターゲットと対向配置されて成膜される基板
を収納支持すると共に、前記イオンビームを導入する開
口部が設けられている真空容器とを備え、前記イオン源
の引き出し電極側端部と前記真空容器の開口部側端部と
を直接接続して構成したイオンビーム装置、前記プラズ
マ発生容器を非磁性材で形成しアノード電極として動作
するイオンビーム装置、及びプラズマ発生容器内で水素
より分子量が大きい中性ガスを電離してプラズマを発生
させ、この発生プラズマをプラズマ発生容器の外面上に
磁極が交互に異なるように配置された永久磁石の磁界で
閉じ込め、その後、前記プラズマ発生容器内のプラズマ
よりイオンを引き出し電極で２００〜５０００ｅＶの出
力エネルギーに加速されたイオンビームとして引き出し
て開口部より直接真空容器内に導入し、この直接導入さ
れたイオンビームにより真空容器内に収納支持されてい
るターゲット、又はターゲットと対向配置されて成膜さ
れる基板にスパッタ、又はエッチングを施すイオンビー
ムを用いた処理方法とすることを特徴とする。
プラズマを発生するプラズマ発生容器、該プラズマ発生
容器の外面上に交互に異なる極性が配置されるように設
けた永久磁石、前記プラズマ発生容器内のプラズマより
イオンを２００〜５０００ｅＶの出力エネルギーに加速
したイオンビームとして引き出す引き出し電極から成る
イオン源と、前記引き出し電極により引き出されたイオ
ンビームによりスパッタ、又はエッチングされるターゲ
ット、又はターゲットと対向配置されて成膜される基板
を収納支持すると共に、前記イオンビームを導入する開
口部が設けられている真空容器とを備え、前記イオン源
の引き出し電極側端部と前記真空容器の開口部側端部と
を直接接続して構成したイオンビーム装置、前記プラズ
マ発生容器を非磁性材で形成しアノード電極として動作
するイオンビーム装置、及びプラズマ発生容器内で水素
より分子量が大きい中性ガスを電離してプラズマを発生
させ、この発生プラズマをプラズマ発生容器の外面上に
磁極が交互に異なるように配置された永久磁石の磁界で
閉じ込め、その後、前記プラズマ発生容器内のプラズマ
よりイオンを引き出し電極で２００〜５０００ｅＶの出
力エネルギーに加速されたイオンビームとして引き出し
て開口部より直接真空容器内に導入し、この直接導入さ
れたイオンビームにより真空容器内に収納支持されてい
るターゲット、又はターゲットと対向配置されて成膜さ
れる基板にスパッタ、又はエッチングを施すイオンビー
ムを用いた処理方法とすることを特徴とする。
即ち、プラズマを効率良く発生し所定空間に閉じ込めて
径が大きく、かつ、均一なイオンビームを引き出すため
には、引き出し電極近傍においては磁界が十分弱く、プ
ラズマ発生容器表面近傍においては磁界が十分強く、発
生したプラズマがプラズマ発生容器壁面に触れることな
く閉じ込められなくてはならない。本発明者らは、永久
磁石のＮ極とＳ極を交互に配置した磁界で、プラズマを
閉じ込める方式を利用すると、永久磁石近傍の磁界は、
ソレノイドコイルの磁界よりはるかに大きいにもかかわ
らず、永久磁石列から数cm離れると急激に磁界が低下
し、容易に地磁気程度となることを磁界分布の解析結果
から見い出すと共に、イオンビームの動きに影響を与え
る磁界の強度が地磁気程度に低下するためイオンビーム
の平行度が良いことを実験に依り確認し、磁性薄膜や半
導体等の微細加工および製造装置に好適であることを見
い出した。
径が大きく、かつ、均一なイオンビームを引き出すため
には、引き出し電極近傍においては磁界が十分弱く、プ
ラズマ発生容器表面近傍においては磁界が十分強く、発
生したプラズマがプラズマ発生容器壁面に触れることな
く閉じ込められなくてはならない。本発明者らは、永久
磁石のＮ極とＳ極を交互に配置した磁界で、プラズマを
閉じ込める方式を利用すると、永久磁石近傍の磁界は、
ソレノイドコイルの磁界よりはるかに大きいにもかかわ
らず、永久磁石列から数cm離れると急激に磁界が低下
し、容易に地磁気程度となることを磁界分布の解析結果
から見い出すと共に、イオンビームの動きに影響を与え
る磁界の強度が地磁気程度に低下するためイオンビーム
の平行度が良いことを実験に依り確認し、磁性薄膜や半
導体等の微細加工および製造装置に好適であることを見
い出した。
又、プラズマ発生容器を非磁性材料で構成しアノードと
して用い、プラズマ発生容器の外周に永久磁石を配置す
る構成とすることによつて、カソードとして動作するフ
イラメントから放出された電子がアノードであるプラズ
マ発生容器に到達するのを妨げることなく、プラズマ閉
じ込めのため十分強い磁界を与えることが可能となつ
た。
して用い、プラズマ発生容器の外周に永久磁石を配置す
る構成とすることによつて、カソードとして動作するフ
イラメントから放出された電子がアノードであるプラズ
マ発生容器に到達するのを妨げることなく、プラズマ閉
じ込めのため十分強い磁界を与えることが可能となつ
た。
以下、図面の実施例に基づいて本発明を詳細に説明す
る。
る。
第２図、及び第３図に本発明のイオンビーム加工装置の
一実施例を示す。
一実施例を示す。
第２図において、カソード３１はヘアピン状のタングス
テンフイラメントで作られ、熱電子を放出する。プラズ
マ発生室を形成する円筒状のプラズマ発生容器３２は、
非磁性材で形成され、カソード３１との間でアーク放電
を行なわせるアノード電極を兼ねている。プラズマ発生
容器３２の外周には、第３図に示す如く、多数の永久磁
石３３を、プラズマ発生容器３２の外面上で円周方向に
沿つて磁極の極性が交互に変るように設けている。プラ
ズマ発生容器３２は、例えば、内径１５０mm，外径１５
６mm，深さ１５０mmのステンレス製で、巾８mm，高さ２
５mm，長さ１５０mmで高さ方向に磁化した永久磁石３３
を１６列、円筒上に設け、フイラメント３１を保持して
いる側の面には、巾と高さは同じで、長さ１２０mmの永
久磁石と４０mmの永久磁石を各二個設けている。永久磁
石３３の残留磁化はいずれも８５００ガウスのコバルト
サマリウム磁石を使用した。従つて、プラズマ発生容器
３２は永久磁石３３の磁力線が内部にできるように、ス
テンレス鋼等の非磁性材でできている。カソード３１と
プラズマ発生容器３２のあいだに直流電圧を印加し、低
気圧でのアーク放電によりプラズマを作り、このプラズ
マからイオンをイオンビームとして引き出す引き出し電
極は、おのおのに多数のアパチヤ４５（第３図に示す）
を設けたプラズマ電極３６，加速電極３７より構成され
ている。このようにして、イオン源３０が構成されてい
る。
テンフイラメントで作られ、熱電子を放出する。プラズ
マ発生室を形成する円筒状のプラズマ発生容器３２は、
非磁性材で形成され、カソード３１との間でアーク放電
を行なわせるアノード電極を兼ねている。プラズマ発生
容器３２の外周には、第３図に示す如く、多数の永久磁
石３３を、プラズマ発生容器３２の外面上で円周方向に
沿つて磁極の極性が交互に変るように設けている。プラ
ズマ発生容器３２は、例えば、内径１５０mm，外径１５
６mm，深さ１５０mmのステンレス製で、巾８mm，高さ２
５mm，長さ１５０mmで高さ方向に磁化した永久磁石３３
を１６列、円筒上に設け、フイラメント３１を保持して
いる側の面には、巾と高さは同じで、長さ１２０mmの永
久磁石と４０mmの永久磁石を各二個設けている。永久磁
石３３の残留磁化はいずれも８５００ガウスのコバルト
サマリウム磁石を使用した。従つて、プラズマ発生容器
３２は永久磁石３３の磁力線が内部にできるように、ス
テンレス鋼等の非磁性材でできている。カソード３１と
プラズマ発生容器３２のあいだに直流電圧を印加し、低
気圧でのアーク放電によりプラズマを作り、このプラズ
マからイオンをイオンビームとして引き出す引き出し電
極は、おのおのに多数のアパチヤ４５（第３図に示す）
を設けたプラズマ電極３６，加速電極３７より構成され
ている。このようにして、イオン源３０が構成されてい
る。
一方、ターゲット４１，基板４２は、それぞれ支持手段
７１，８１を介して真空容器４３にとりつけられ、この
真空容器４３内は真空ポンプ４４で排気されている。ま
た、真空容器４３の引き出し電極３６，３７側には、引
き出し電極３６，３７により引き出されたイオンビーム
を真空容器４３内に直接導く開口部４３Ａが設けられて
いる。
７１，８１を介して真空容器４３にとりつけられ、この
真空容器４３内は真空ポンプ４４で排気されている。ま
た、真空容器４３の引き出し電極３６，３７側には、引
き出し電極３６，３７により引き出されたイオンビーム
を真空容器４３内に直接導く開口部４３Ａが設けられて
いる。
支持手段７１はターゲット４１を回転可能に支持し、タ
ーゲット４１の加工を均一に行うため、回転させながら
イオンビームをターゲット４１に照射させるようにして
いる。このようにして、真空容器４３が構成されてい
る。尚、基板４２上に薄膜を形成する場合は、支持手段
８１上に基板４２を置き、支持手段７１上に例えば、パ
ーマロイの板を置いてイオンビームをパーマロイ板に照
射しスパッタリングを行うことにより、飛散した粒子が
基板４２に付着し薄膜が形成されている。
ーゲット４１の加工を均一に行うため、回転させながら
イオンビームをターゲット４１に照射させるようにして
いる。このようにして、真空容器４３が構成されてい
る。尚、基板４２上に薄膜を形成する場合は、支持手段
８１上に基板４２を置き、支持手段７１上に例えば、パ
ーマロイの板を置いてイオンビームをパーマロイ板に照
射しスパッタリングを行うことにより、飛散した粒子が
基板４２に付着し薄膜が形成されている。
そして、本実施例では、上記構成のイオン源３０と真空
容器４３とを接続してイオンビーム加工装置を構成して
いる。その接続に際しては、イオン源３０の引き出し電
極３６，３７側端部（通常は、電極を支持している絶縁
フランジ）と真空容器４３の開口部４３Ａ側端部とを直
接接続し、引き出し電極３６，３７で引き出されたイオ
ンビームを直接真空容器４３内に導入してターゲット４
１に照射するようにしている。
容器４３とを接続してイオンビーム加工装置を構成して
いる。その接続に際しては、イオン源３０の引き出し電
極３６，３７側端部（通常は、電極を支持している絶縁
フランジ）と真空容器４３の開口部４３Ａ側端部とを直
接接続し、引き出し電極３６，３７で引き出されたイオ
ンビームを直接真空容器４３内に導入してターゲット４
１に照射するようにしている。
中性ガス３５として、アルゴンガスを導入し（導入口は
３４）、アルゴンイオンのプラズマに対して、永久磁石
３３を除いた時のプラズマを作る効率と、永久磁石３３
を設けた時のプラズマを作る効率を、必要なアーク電力
で比較したところ、永久磁石３３により、アーク電力が
1/4〜1/5以下にできる効果があることがわかつた。従つ
て、アルゴンガスに対しても、非磁性のプラズマ発生容
器３２を通して、永久磁石３３を使用したプラズマ生成
が効率良くできることが判明した。
３４）、アルゴンイオンのプラズマに対して、永久磁石
３３を除いた時のプラズマを作る効率と、永久磁石３３
を設けた時のプラズマを作る効率を、必要なアーク電力
で比較したところ、永久磁石３３により、アーク電力が
1/4〜1/5以下にできる効果があることがわかつた。従つ
て、アルゴンガスに対しても、非磁性のプラズマ発生容
器３２を通して、永久磁石３３を使用したプラズマ生成
が効率良くできることが判明した。
第４図は、第２図の永久磁石３３の作る磁界分布を示
す。ターゲット４１や基板４２の設置されている磁石３
３の端部からの距離Ｚが６０mm以上のところでは、ほぼ
１ガウス以下と、地磁気と同程度であることがわかる。
す。ターゲット４１や基板４２の設置されている磁石３
３の端部からの距離Ｚが６０mm以上のところでは、ほぼ
１ガウス以下と、地磁気と同程度であることがわかる。
又、距離Ｚが約１５mmで、ビームの中心からの距離Ｒが
ほぼ３５mmの範囲においても磁界はほぼ地磁気程度とな
つていることがわかる。このように引き出し電極３６，
３７部の十分広い範囲において磁界が十分小さくなつて
いるため、径が大きく、かつ、均一なイオンビームが得
られる。プラズマを閉じ込めるための強力な磁界４８が
第３図に示す如く、プラズマ発生容器３２の壁面に沿つ
て発生し、プラズマをプラズマ発生容器３２の壁面に直
接接触することを防止し、十分閉じ込めることが可能と
なり、均一なプラズマ密度分布が得られることも、この
ような均一、かつ、径の大きいイオンビームを得ること
に貢献している。又、強力な磁界４８がプラズマを十分
閉じ込める一方、フイラメント３１から放出された電子
は、アルゴンガス等の分子への衝突を繰り返した後、そ
のエネルギーを失い磁界４８に沿つて進みアノードを形
成するプラズマ発生容器３２の壁面に到達することが可
能である。
ほぼ３５mmの範囲においても磁界はほぼ地磁気程度とな
つていることがわかる。このように引き出し電極３６，
３７部の十分広い範囲において磁界が十分小さくなつて
いるため、径が大きく、かつ、均一なイオンビームが得
られる。プラズマを閉じ込めるための強力な磁界４８が
第３図に示す如く、プラズマ発生容器３２の壁面に沿つ
て発生し、プラズマをプラズマ発生容器３２の壁面に直
接接触することを防止し、十分閉じ込めることが可能と
なり、均一なプラズマ密度分布が得られることも、この
ような均一、かつ、径の大きいイオンビームを得ること
に貢献している。又、強力な磁界４８がプラズマを十分
閉じ込める一方、フイラメント３１から放出された電子
は、アルゴンガス等の分子への衝突を繰り返した後、そ
のエネルギーを失い磁界４８に沿つて進みアノードを形
成するプラズマ発生容器３２の壁面に到達することが可
能である。
又、第２図から明らかなように、プラズマ発生容器３２
内にはフイラメント３１が設置されているのみであり、
従つて、本実施例の装置の分解は簡単でクリーニングは
容易であり、保守性が良い。
内にはフイラメント３１が設置されているのみであり、
従つて、本実施例の装置の分解は簡単でクリーニングは
容易であり、保守性が良い。
第５図は、永久磁石３３の真空容器４３側の端部に軟鉄
製の磁気シヤント５０をつけたもので、このようにすれ
ば、磁気シヤント５０により、更に永久磁石３３のもれ
磁界を小さくすることができる効果がある。
製の磁気シヤント５０をつけたもので、このようにすれ
ば、磁気シヤント５０により、更に永久磁石３３のもれ
磁界を小さくすることができる効果がある。
以上説明した本発明のイオンビーム加工装置、及びイオ
ンビームを用いた処理方法によれば、水素より分子量が
大きい中性ガスを電離してプラズマを発生するプラズマ
発生容器、該プラズマ発生容器の外面上に交互に異なる
極性の磁極が配置されるように設けた永久磁石、前記プ
ラズマ発生容器内のプラズマよりイオンを２００〜５０
００ｅＶの出力エネルギーに加速したイオンビームとし
て引き出す引き出し電極から成るイオン源と、前記引き
出し電極により引き出されたイオンビームによりスパッ
タ、又はエッチングされるターゲット、又はターゲット
と対向配置されて成膜される基板を収納支持すると共
に、前記イオンビームを導入する開口部が設けられてい
る真空容器とを備え、前記イオン源の引き出し電極側端
部と前記真空容器の開口部側端部とを直接接続して構成
したイオンビーム装置、前記プラズマ発生容器を非磁性
材で形成しアノード電極として動作するイオンビーム装
置、及びプラズマ発生容器内で水素より分子量が大きい
中性ガスを電離してプラズマを発生させ、この発生プラ
ズマをプラズマ発生容器の外面上に磁極が交互に異なる
ように配置された永久磁石の磁界で閉じ込め、その後、
前記プラズマ発生容器内のプラズマよりイオンを引き出
し電極で２００〜５０００ｅＶの出力エネルギーに加速
されたイオンビームとして引き出して開口部より直接真
空容器内に導入し、この直接導入されたイオンビームに
より真空容器内に収納支持されているターゲット、又は
ターゲットと対向配置されて成膜される基板にスパッ
タ、又はエッチングを施すイオンビームを用いた処理方
法としたものであるから、もれ磁界が地磁気と同程度と
大巾に減少され、イオンビームの平行度が従来の装置の
場合に比し大巾に改善され、高精度な微細加工を、磁性
薄膜や半導体に行うことが可能になると共に、正確な磁
気異方性を磁性薄膜に与えることが可能となるので、よ
り高性能の磁性薄膜を作成できる。更に、イオンビーム
径が大きく、かつ、均一なイオンビームの発生が可能な
ので特に、大規模な磁性薄膜や半導体の高精度の製造お
よび加工に好適なイオンビーム装置が得られる。
ンビームを用いた処理方法によれば、水素より分子量が
大きい中性ガスを電離してプラズマを発生するプラズマ
発生容器、該プラズマ発生容器の外面上に交互に異なる
極性の磁極が配置されるように設けた永久磁石、前記プ
ラズマ発生容器内のプラズマよりイオンを２００〜５０
００ｅＶの出力エネルギーに加速したイオンビームとし
て引き出す引き出し電極から成るイオン源と、前記引き
出し電極により引き出されたイオンビームによりスパッ
タ、又はエッチングされるターゲット、又はターゲット
と対向配置されて成膜される基板を収納支持すると共
に、前記イオンビームを導入する開口部が設けられてい
る真空容器とを備え、前記イオン源の引き出し電極側端
部と前記真空容器の開口部側端部とを直接接続して構成
したイオンビーム装置、前記プラズマ発生容器を非磁性
材で形成しアノード電極として動作するイオンビーム装
置、及びプラズマ発生容器内で水素より分子量が大きい
中性ガスを電離してプラズマを発生させ、この発生プラ
ズマをプラズマ発生容器の外面上に磁極が交互に異なる
ように配置された永久磁石の磁界で閉じ込め、その後、
前記プラズマ発生容器内のプラズマよりイオンを引き出
し電極で２００〜５０００ｅＶの出力エネルギーに加速
されたイオンビームとして引き出して開口部より直接真
空容器内に導入し、この直接導入されたイオンビームに
より真空容器内に収納支持されているターゲット、又は
ターゲットと対向配置されて成膜される基板にスパッ
タ、又はエッチングを施すイオンビームを用いた処理方
法としたものであるから、もれ磁界が地磁気と同程度と
大巾に減少され、イオンビームの平行度が従来の装置の
場合に比し大巾に改善され、高精度な微細加工を、磁性
薄膜や半導体に行うことが可能になると共に、正確な磁
気異方性を磁性薄膜に与えることが可能となるので、よ
り高性能の磁性薄膜を作成できる。更に、イオンビーム
径が大きく、かつ、均一なイオンビームの発生が可能な
ので特に、大規模な磁性薄膜や半導体の高精度の製造お
よび加工に好適なイオンビーム装置が得られる。
第１図は従来のイオンビーム利用薄膜製造および加工装
置の構成図、第２図は本発明のイオンビーム利用薄膜製
造および加工装置の構成図、第３図は第２図のＡ−Ａ断
面図、第４図は本発明の装置の磁界分布を示す特性図、
第５図は本発明の他の実施例を示す構成図である。 １，３２…プラズマ発生容器、５，６，３６，３７…引
き出し電極、７，４１…ターゲット、８，４２…基板、
９，４３…真空容器、３０…イオン源、３３…永久磁
石、４３Ａ…開口部、５０…磁気シヤント、７１，８１
…支持手段。
置の構成図、第２図は本発明のイオンビーム利用薄膜製
造および加工装置の構成図、第３図は第２図のＡ−Ａ断
面図、第４図は本発明の装置の磁界分布を示す特性図、
第５図は本発明の他の実施例を示す構成図である。 １，３２…プラズマ発生容器、５，６，３６，３７…引
き出し電極、７，４１…ターゲット、８，４２…基板、
９，４３…真空容器、３０…イオン源、３３…永久磁
石、４３Ａ…開口部、５０…磁気シヤント、７１，８１
…支持手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 重隆 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 桧垣 勝 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭56−63799（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−140480（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】水素より分子量が大きい中性ガスを電離し
てプラズマを発生するプラズマ発生容器、該プラズマ発
生容器の外面上に交互に異なる極性の磁極が配置される
ように設けた永久磁石、前記プラズマ発生容器内のプラ
ズマよりイオンを２００〜５０００ｅＶの出力エネルギ
ーに加速したイオンビームとして引き出す引き出し電極
から成るイオン源と、前記引き出し電極により引き出さ
れたイオンビームにより加工されるターゲットを収納支
持すると共に、該ターゲットと対向する側に前記イオン
ビームを導入する開口部が設けられている真空容器とを
備え、前記イオン源の引き出し電極側端部と前記真空容
器の開口部側端部とを直接接続して構成したことを特徴
とするイオンビーム装置。 - 【請求項２】水素より分子量が大きい中性ガスを電離し
てプラズマを発生するプラズマ発生容器、該プラズマ発
生容器の外面上に交互に異なる極性の磁極が配置される
ように設けた永久磁石、前記プラズマ発生容器内のプラ
ズマよりイオンを２００〜５０００ｅＶの出力エネルギ
ーに加速したイオンビームとして引き出し電極から成る
イオン源と、前記引き出し電極により引き出されたイオ
ンビームによりスパッタされるターゲット、該ターゲッ
トがスパッタされることにより飛散する粒子が付着し成
膜される基板を収納支持すると共に、前記ターゲットと
対向する側に前記イオンビームを導入する開口部が設け
られている真空容器とを備え、前記イオン源の引き出し
電極側端部と前記真空容器の開口部側端部とを直接接続
して構成したことを特徴とするイオンビーム装置。 - 【請求項３】カソード電極を含み水素より分子量が大き
い中性ガスを電離してプラズマを発生するプラズマ発生
容器、該プラズマ発生容器の外面上に交互に異なる極性
の磁極が配置されるように設けた永久磁石、前記プラズ
マ発生容器内のプラズマよりイオンを２００〜５０００
ｅＶの出力エネルギーに加速したイオンビームとして引
き出す引き出し電極から成るイオン源と、前記引き出し
電極により引き出されたイオンビームが照射されるター
ゲットを収納支持すると共に、該ターゲットと対向する
側に前記イオンビームを導入する開口部が設けられてい
る真空容器とを備え、前記イオン源の引き出し電極側端
部と前記真空容器の開口部側端部とを直接接続して構成
し、かつ、前記プラズマ発生容器は非磁性材で形成され
たアノード電極として動作することを特徴とするイオン
ビーム装置。 - 【請求項４】前記プラズマ発生容器の外面上に配置され
た前記永久磁石の前記真空容器側端部に磁気シャントを
設けたことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のイ
オンビーム装置。 - 【請求項５】プラズマ発生容器内で水素より分子量が大
きい中性ガスを電離してプラズマを発生させ、この発生
プラズマをプラズマ発生容器の外面上に磁極が交互に異
なるように配置された永久磁石の磁界で閉じ込め、その
後、前記プラズマ発生容器内のプラズマよりイオンを引
き出し電極で２００〜５０００ｅＶの出力エネルギーに
加速されたイオンビームとして引き出して開口部より直
接真空容器内に導入し、この直接導入されたイオンビー
ムにより真空容器内に収納支持されたターゲットを加工
処理することを特徴とするイオンビームを用いた処理方
法。 - 【請求項６】プラズマ発生容器内で水素より分子量が大
きい中性ガスを電離してプラズマを発生させ、この発生
プラズマをプラズマ発生容器の外面上に磁極が交互に異
なるように配置された永久磁石の磁界で閉じ込め、その
後、前記プラズマ発生容器内のプラズマよりイオンを引
き出し電極で２００〜５０００ｅＶの出力エネルギーに
加速されたイオンビームとして引き出して開口部より直
接真空容器内に導入し、この直接導入されたイオンビー
ムにより真空容器内に収納支持されているターゲットを
スパッタ処理し、これにより飛散した粒子が前記ターゲ
ットと対向配置されている基板に付着し成膜されること
を特徴とするイオンビームを用いた処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59114594A JPH0610970B2 (ja) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | イオンビーム装置、及びイオンビームを用いた処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59114594A JPH0610970B2 (ja) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | イオンビーム装置、及びイオンビームを用いた処理方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6321983A Division JP2723062B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | イオンビーム装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60258839A JPS60258839A (ja) | 1985-12-20 |
| JPH0610970B2 true JPH0610970B2 (ja) | 1994-02-09 |
Family
ID=14641765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59114594A Expired - Lifetime JPH0610970B2 (ja) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | イオンビーム装置、及びイオンビームを用いた処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0610970B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52140480A (en) * | 1976-05-20 | 1977-11-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Sputtering evaporation apparatus by ion beam |
| JPS5663799A (en) * | 1979-10-26 | 1981-05-30 | Hitachi Ltd | Ion source |
-
1984
- 1984-06-06 JP JP59114594A patent/JPH0610970B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60258839A (ja) | 1985-12-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |