JPH0766762B2 - イオンソ−ス装置用一枚グリツド部材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、イオンビームスパッタ装置やイオンミリング
装置等に適用されるイオンソース装置に係わり、特に、
大ビーム電流を引き出すことができ、しかも消耗品であ
るグリッドの交換を簡便に行うことのできるイオンソー
ス装置用の一枚グリッド部材に関するものである。

「従来の技術」 微細パターンの形成や磁性膜を作製するに際して近年利
用されるようになったイオンビームスパッタ装置やイオ
ンミリング装置においては、不活性ガスイオンを発生さ
せてこれを加速し、ダーゲットや被エッチング物に衝突
させるイオンビームを作るためのイオンソース装置を必
要とする。第２図はイオンビームスパッタ装置の全体概
略構成を示すもので、図中符号１はイオンソース装置、
２はグリッドである。このイオンビームスパッタ装置で
は、イオンソース装置１内において発生させたイオンビ
ーム３をグリッド２を通過させてチャンバ４内に配置し
たターゲット５に当て、ここでスパッタされた粒子を基
板６に堆積させるように構成されている。

第３図は上記のイオンソース装置１の詳細を示す断面図
であって、装置本体1a内にガス導入管11から導入された
不活性ガスが、カソード12からの熱電子によりアノード
13との間でプラズマ化されるように構成されている。こ
のとき、マグネット14により熱電子の軌跡を長くとれる
ように磁界を加えている。符号15は絶縁リングである。

また、上記のグリッド２は、第４図に示すように、環状
のグリッド取付部材17と押えリング18との間に挟み着け
られてネジ止めされるようになっており、そのグリッド
取付部材17は絶縁碍子16…を介して装置本体1aに対して
所定の間隔を保った状態で、かつ電気的に絶縁された状
態で固定されるようになっている。そして、このグリッ
ド取付部材17にはエクストラクタ電極が接続されるよう
になっている。

なお、これまでのイオンソース装置では、互いに平行な
二枚のグリッド、すなわち主にプラズマを遮るためのス
クリーングリッドと、イオンを加速するためのエクスト
ラクタグリッドを備えることが一般的であったが、近
年、低加速電圧で高いビーム電流を得るためには、スク
リーングリッドを省略してエクストラクタグリッドのみ
の一枚構成とする必要があることが示され（たとえば、
J.M.E.Harper et al.,J.Electrochem.Soc.,128,5,p.107
7（1981））、このために上記のような一枚グリッドの
イオンソース装置１が開発されて用いられるようになっ
たものである。

「発明が解決しようとする問題点」 ところで、上記のような一枚グリッドのイオンソース装
置１においては、グリッド２が直接プラズマの衝撃を受
けるので消耗しやすくし、しかも、グリッド２の板厚は
充分に薄いものとしなければならないので（その理由は
後述する）、グリッド２の寿命は短いものであり、この
ためグリッド２を頻繁に交換する必要があった。

しかしながら、上記のイオンソース装置１においては、
グリッド２を交換するに際しては、最低でも３本のネジ
を緩め、グリッド２および押えリング18をグリッド取付
部材17から取り外し、新たなグリッド２を位置決めして
ネジで締め付ける、という作業を行わなければならず、
しかもそれらの作業を狭いチャンバ４内で行わなければ
ならないので、その作業は極めて非能率的でグリッド２
の交換が容易でなく、またグリッド２の位置決め精度も
良くないという欠点があった。

ここで、グリッド２の板厚を厚くしてグリッド２の寿命
を延ばし、交換頻度を低減することも考えられようが、
それは以下の理由により不都合である。第５図は、一枚
グリッドによるイオンソース装置のビーム電流と加速電
圧との関係を示す図であり、この図に示されるように、
低加速電圧で高いビーム電流を得るためにはグリッドの
孔径をできるだけ小さくすれば良いことがわかる。とこ
ろが、板厚が厚い材料に多数の小径の孔を形成すること
は加工技術上無理があり、孔径を小さくすればするほど
必然的に板厚を薄くせざるを得ないものである。すなわ
ち、グリッドの寿命を延ばすためにグリッドの板厚を厚
くした場合には、グリッド孔径を大きくせざるを得ず、
したがって高ビーム電流を得ることができないことにな
る。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、消耗品で
あるグリッドの交換を容易に行うことのできる一枚のグ
リッド部材を提供することを目的としている。

「問題点を解決するための手段」 この発明は、一枚グリッドで構成されるイオンソース装
置に適用される一枚グリッド部材において、多数の微小
孔を有する薄板円板状のグリッドと、該グリッドが取り
付けられるフランジ部および略円筒状の円筒部とを有し
てなるグリッドホルダと、該グリッドホルダのフランジ
部に前記グリッドを取り付けるための押えリングと、前
記グリッドホルダの円筒部が着脱自在に嵌合し得る円筒
部およびフランジ部とを有するとともに外部エクストラ
クタ電極が接続されるグリッド保持部材と、該グリッド
保持部材のフランジ部に取り付けられてこのグリッド保
持部材をイオンソース装置本体に対して所定の間隔を保
って固定するとともに電気的に絶縁するための絶縁碍子
とを具備してなることを特徴としている。

前記絶縁碍子を前記グリッド保持部材の円筒部の外側に
位置して取り付けることにより、その円筒部によって絶
縁部材を遮蔽するように構成することが望ましく、ま
た、前記グリッドホルダの円筒部に複数の縦型すり割り
部を形成することにより、該すり割り部のバネ力によっ
てこのグリッドホルダの円筒部を前記グリッド保持部の
円筒部に保持するとともに、両円筒部を電気的に接続す
るように構成することが望ましい。

「作用」 この発明の一枚グリッド部材は、イオンソース装置本体
に絶縁碍子を介して固定されたグリッド保持部材の円筒
部に対して、グリッドを取り付けたグリッドホルダの円
筒部を嵌合させることによって、グリッドを装置本体に
着脱自在に装着する。そして、グリッドを交換する際に
はグリッドホルダをグリッド保持部材から引き出すこと
によってグリッドを装置本体から取り外す。

「実施例」 以下、この発明の一実施例を第１図を参照して説明す
る。なお、この実施例の一枚グリッド部材は、上述した
従来のイオンソース装置に適用されるものであるので、
装置本体1a等の従来と同様の構成要素については説明を
省略する。

第１図はこの実施例の一枚グリッド部材の概略構成を示
す分解斜視図であり、図中符号２は従来のものと同様の
グリッド、22はグリッド２が取り付けられるグリッドホ
ルダ、21はグリッド２をグリッドホルダ22に固定するた
めの押えリングであり、この押えリング21とグリッドホ
ルダ22との間にグリッド２を挟み着けてネジ止めするこ
とによって、グリッド２はグリッドホルダ22に取り付け
られるようになっている。

グリッドホルダ22は、グリッド２の周縁部が密着して取
り付けられるフランジ部22aと、そのフランジ部22aの裏
面側に突出している略円筒状の円筒部22bから構成され
ていて、その円筒部22bには複数箇所（この例では４箇
所）に２本づつの切り込みが入れられることによって、
すり割り部23…が形成されている。

上記のグリッドホルダ22は、グリッド保持部材24に対し
て着脱自在に装着されるようになっている。グリッド保
持部材24は、フランジ部24aと円筒部24bとにより上記の
グリッドホルダ22とほぼ同様の形状に形成されたもの
で、その円筒部24bの内側にグリッドホルダ22の円筒部2
2bが差し込まれ、グリッドホルダ22はすり割り部23…の
バネ力によってグリッド保持部材24に保持されるように
なっている。

また、このグリッド保持部材24のフランジ部24aの裏面
（グリッドホルダ22のフランジ部22aに対向する面の反
対側の表面）には、絶縁碍子16…が円筒部24bの外側に
位置して取り付けられており、このグリッド保持部材24
は従来のイオンソース装置におけるグリッド取付部材17
と同様に、絶縁碍子16…を介して装置本体1aに対して所
定の間隔を保った状態でかつ電気的に絶縁された状態で
固定され、このグリッド保持部材24にはエクストラクタ
電極が接続されるようになっている。

上記構成の一枚グリッド部材にあっては、グリッド２を
取り付けたグリッドホルダ22をグリッド保持部材24にワ
ンタッチで着脱することができ、したがって、グリッド
２の交換を極めて簡便に行うことができる。すなわち、
グリッド２の交換を行うには、グリッド保持部材24に装
着されているグリッドホルダ22を引き出してチャンバ４
外に取り出し、チャンバ４外でグリッドホルダ22に新た
なグリッド２を取り付けてから、グリッドホルダ22を再
びグリッド保持部材24に装着すれば良く、したがって、
従来のように狭いチャンバ４内でネジ緩めたり締め付け
たりする手間が省け、極めて作業能率が良い。なお、こ
の際、グリッド２を取り付けたグリッドホルダ22を予め
多数用意しておけば、より短時間で交換を行うことがで
きる。

また、グリッドホルダ22をグリッド保持部材24に装着す
るのみで、グリッド２の高精度な位置決めが自ずとなさ
れるし、すり割り部23…のバネ力によってグリッドホル
ダ22はグリッド保持部材24に強固に保持されるととも
に、グリッド保持部材24とグリッドホルダ22との電気的
な導通も充分に確保できる。

さらに、この一枚グリッド部材によれば、絶縁碍子16…
をグリッド保持部材24の円筒部24bの外側に位置させて
取り付けたので、これらの絶縁碍子16…は円筒部24bに
より遮蔽され、装置本体1a内で生じるスパッタ物質がこ
れらの絶縁碍子16…に付着することが防止される。この
ため、絶縁碍子16…表面に金属膜が形成されてしまうこ
とがなく、したがって、従来においてはその金属膜のた
めに生じることがあった絶縁不良を有効に防止すること
ができる。

なお、グリッドホルダ22やグリッド保持部材24の形状
は、それらの円筒部22a,24a同士を嵌合させることがで
きれば上記実施例に限ることなく適宜変更して良く、た
とえば、上記とは逆に、グリッドホルダ22の円筒部22a
の内側にグリッド保持部材24の円筒部24aを差し込むよ
うにしても良い。

また、グリッド保持部材24に対する絶縁碍子16…の取り
付け位置も、グリッド保持部材24を装置本体1aに対して
所定の間隔を保持して固定できれば、上記に限らず適宜
で良い。

さらに、上記実施例では、グリッドホルダ22の円筒部22
aにすり割り部23…を形成したが、両円筒部22a,24aの表
面が互いに密着することでグリッドホルダ22が充分に保
持され、かつ電気的な導通が確保できれば、すり割り部
23…は必ずしも設けることはない。

「発明の効果」 以上詳細に説明したように、この発明によれば、グリッ
ドを取り付けたグリッドホルダをグリッド保持部材に着
脱自在に装着するように構成したから、グリッドの交換
を極めて簡便に行うことができ、作業時間を大幅に短縮
することができるという効果を奏する。

また、絶縁碍子をグリッド保持部材の円筒部の外側に位
置させて取り付けるようにすれば、絶縁碍子がその円筒
部によって遮蔽されてスパッタ物質が付着することが防
止でき、絶縁不良が生じることを防止できるという効果
を奏する。

さらに、グリッドホルダの円筒部にすり割り部を形成す
れば、そのバネ力によってグリッドホルダをグリッド保
持部材に強固に保持できるとともに、グリッドホルダと
グリッド保持部材との電気的導通を充分に確保すること
ができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の一枚グリッド部材の概略
構成を示す分解斜視図、第２図はイオンビームスパッタ
装置の概略構成図、第３図はイオンビームスパッタ装置
における従来のイオンソース装置の断面図、第４図は従
来のグリッド部材の分解斜視図、第５図は一枚グリッド
のイオンソース装置におけるビーム電流と加速電圧との
関係を示す図である。 １……イオンソース装置、1a……装置本体、２……グリ
ッド、16……絶縁碍子、21……押えリング、22……グリ
ッドホルダ、22a……フランジ部、22b……円筒部、23…
…すり割り部、24……グリッド保持部材、24a……フラ
ンジ部、24b……円筒部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一枚グリッドで構成されるイオンソース装
   置に適用される一枚グリッド部材において、多数の微小
   孔を有する薄板円板状のグリッドと、該グリッドが取り
   付けられるフランジ部および略円筒状の円筒部とを有し
   てなるグリッドホルダと、該グリッドホルダのフランジ
   部に前記グリッドを取り付けるための押えリングと、前
   記グリッドホルダの円筒部が着脱自在に嵌合し得る円筒
   部およびフランジ部とを有するとともに外部エクストラ
   クタ電極が接続されるグリッド保持部材と、該グリッド
   保持部材のフランジ部に取り付けられてこのグリッド保
   持部材をイオンソース装置本体に対して所定の間隔を保
   って固定するとともに電気的に絶縁するための絶縁碍子
   とを具備してなることを特徴とするイオンソース装置用
   一枚グリッド部材。
2. 【請求項２】前記絶縁碍子を前記グリッド保持部材の円
   筒部の外側に位置させて取り付けることにより、その円
   筒部によって絶縁碍子を遮蔽するように構成したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のイオンソース装
   置用一枚グリッド部材。
3. 【請求項３】前記グリッドホルダの円筒部に複数の縦型
   する割り部を形成することにより、該すり割り部のバネ
   力によってこのグリッドホルダの円筒部を前記グリッド
   保持部の円筒部に保持するとともに、両円筒部を電気的
   に接続するように構成したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項または第２項記載のイオンソース装置用一枚
   グリッド部材。