JPS6348933Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、気体放電にてガス粒子をイオン粒子
に変換するためのイオン発生室とイオンビームと
して、イオン発生室から真空容器内にイオン粒子
を引出すためのイオン引出し電極とイオン発生室
およびイオン引出し電極に真空容器の外部から電
力および冷却水を供給するための導入端子，導入
線，パイプ等を真空容器内に備えたイオンビーム
装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 近年、半導体分野を中心に薄膜を利用したデバ
イスの需要は、年々高まつている。一方、その製
造方法においては、薄膜の付着形成、除去と種々
の工程があり、用途に応じ、適切な加工法および
加工装置を利用している。この薄膜除去法の一つ
の手段として、イオンビームエツチング法が検討
されている。

以下、図面を参照しながら、従来のイオンビー
ム装置について説明する。

第１図は従来のイオンピーム装置を示すもので
ある。第１図において１は真空状態を維持するこ
とが可能な真空容器である。２は真空容器１の外
部より真空容器１の内部へガス粒子、冷却水、電
力等を導入するための導入口であり、それらの導
入経路は、電位的にフロートしてある。３は、イ
オンビームである。４はイオンビーム３照射によ
りエツチング加工される試料である。４ａは、基
材、４ｂは所望のエツチング加工される金属薄
膜、４ｃはレジストマスクである。５は試料４を
搭載するための試料台であり、冷却水により冷却
されている。６は真空容器１の外部から導入され
たガス粒子をイオン粒子に変換するためのイオン
発生室であり、内部にガス励起用電極や励磁用コ
イル等を有している。７は上記イオン粒子をイオ
ンビーム３として、真空容器１内に配置された試
料４に照射されるために、イオン発生室６と試料
４の間に設けられたイオン引出し電極である。８
はガス粒子および冷却水をイオン発生室６へ供給
するための材質がステンレスのパイプである。９
は電圧や電流等の電力をイオン発生室６およびイ
オン引出し電極７に供給するための材質が銅の電
力供給線である。１０は、イオンビーム３照射の
際、真空容器１の内壁、試料４、真空容器１内に
位置する他の構成部品表面で、加速されたイオン
粒子の衝突により発生する２次電子が電位を有す
る部分に飛来して、スパークや異状放電をそれら
の表面で発生するのを防止するためのアース接地
された材質および形状が、ステンレスであり、板
状のカバーである。

まず、真空ポンプにより、真空容器１内の真空
度を２×10^-5Torr以下に排気した後、導入口２
とパイプ８を通し、アルゴン（以下Arと略す）
ガスを6.0ないし7.0SCCMの流量で一定してイオ
ン発生室６に導入し、真空容器１内の真空度を
1.8×10^-4Torr程度に保持する。導入口２とパイ
プ８を通し、冷却水を試料台５およびイオン発生
室６に導入する。次に、導入口２と電力供給線９
を通し、所定電力をイオン発生室６およびイオン
引出し電極７に導入する。すなわち、上記動作に
よつて、イオン発生室６内では、Arの気体放電
が生じ、Ar粒子は励起により、Arイオン粒子に
変換される。また同時にイオン発生室６内で生成
されたArイオン粒子は、イオン引出し電極７を
介し加速され、イオンビーム３として、試料４側
に照射される。加速されたArイオン粒子が試料
４に衝突すると、Arイオン粒子の運動量が試料
４の原子に移り、その原子はArイオン粒子によ
つて、はじき出される。従がつてArイオン粒子
によるイオンビームエツチング法は、前記スパツ
タリング効果を利用するものであり、Arイオン
粒子のエネルギが、試料４の構成原子の結合エネ
ルギ（約25eV）より大きい場合に、進行する。
この場合、レジストマスク４ｃも、金属薄膜４ｂ
と共にイオンビーム３照射によつてエツチングさ
れるが、金属薄膜４ｂに比べ、レジストマスク４
ｃの膜厚を大きくしておけば、金属薄膜４ｂの露
出部は、レジストマスク４ｃより早く除去するこ
とが可能であり、金属薄膜４ｂの回路を基材上に
形成することが可能である。また、イオンビーム
３照射による試料４の加工速度（エツチング速
度）Ｒ（θ）は、一般に次式で表現される。

Ｒ（θ）＝Ａ×Ｉ×Ｓ（θ）cosθ／ｎ Å／min ここで、ｎは試料４の原子密度（atoms／cm³）、
Ｉはイオンビーム３電流密度（mA／cm²）、θは
試料４へのイオンビーム３入射角度、Ｓ（θ）は
スパツタリング率、Ａは定数である。すなわち、
試料４の加工速度は、イオンビーム３電流密度と
スパツタリング率に寄与するArイオン粒子のエ
ネルギに比例する関係がある。一方、イオンビー
ム３の照射の際、真空容器１の内壁、試料４、真
空容器１内に位置する他の構成部品表面では加速
されたArイオン粒子の衝突によりそれらの表面
より２次電子が発生する。この２次電子が、電力
導入口２や電力供給線９およびイオン発生室６等
の電位を有する部分へ飛来することによつて、そ
の部分にスパークや異常放電が生じる。

従来、上記スパークや異常放電を防止し、イオ
ンビーム３を安定化するためにアース接地された
カバー１０を設置し、上記電位を有する部分に２
次電子が到達しないようにする試みがなされてき
た。しかし、カバー１０の構造によつては、電位
を有する部分近辺の真空度が低下し、冷陰極放電
がカバー１０で覆われた内部で生じやすくなるの
で、カバー１０を電位を有する部分に接近させ
て、配置する必要があつた。すなわち、パツシエ
ンの法則を適用し、冷陰極放電が生じにくくして
いた。従がつて、イオンビーム装置の構造が複雑
になるという欠点を有していた。また、カバー１
０が、導電性の良いステンレス板を使用していた
ので、イオンピーム３発生部を真空容器１内で任
意の位置に配置を変えることが、イオンビーム装
置構成上、非常に困難であつた。このように、従
来のイオンビーム装置は、上記カバー１０に起因
する装置の複雑化という欠点を有していた。

考案の目的 本考案はこのような従来の欠点を除去するもの
であり、簡単な構造によつて、２次電子をしやへ
いすることができ、しかもイオンビーム発生部を
真空容器内の任意の位置に容易に変えることが可
能なイオンビーム装置を提供するものである。

考案の構成 本考案は真空状態の維持が可能な真空容器と真
空容器内に設けられ、真空容器外から導入された
ガス粒子をイオン粒子に変換するためのイオン発
生室と、上記イオン粒子をイオンビームとして、
真空容器内に配置された被加工物に照射するため
に、イオン発生室と被加工物との間に設けられた
イオン引出し電極と、イオン発生室およびイオン
引出し電極に真空容器の外部から、電力や冷却水
を供給するための電力供給部品および冷却水供給
部品およびガス供給部品と、イオン発生室および
イオン引出し電極および電力供給部品および冷却
水供給部品およびガス供給部品の少なくとも正電
位を有する部分付近に位置し、電位的にフロート
した状態のカバーとから構成されており、電力供
給部品および冷却水供給部品およびガス供給部品
等の電位を有する部分を電位別に上記カバーで覆
うことによつて、イオンビーム照射時に、発生す
る２次電子が、それらの表面に飛来するのを防止
して、上記電位を有する部分にスパークや異常放
電が生じないようにし、かつ、カバーで被覆され
た内部の真空度変化に起因したカバー内部での冷
陰極放電の発生を防止し、イオンビームを安定に
発生させることを可能にし、さらに、イオンビー
ム発生部を真空容器内の任意の位置に容易に変え
ることが可能になるという特有の効果を有する。

実施例の説明 以下本考案の一実施例について図面を参照しな
がら説明する。

第２図は本考案の第１の実施例におけるイオン
ビーム装置を示すものである。第２図において、
１１は真空状態を維持することが可能な真空容
器、１２は真空容器１１内に設けられ、真空容器
１１の外部から導入されたガス粒子をイオン粒子
に変換するためのイオン発生室、１３はイオン粒
子をイオンビームとして、真空容器１１内に配置
された被加工物に照射するために、イオン発生室
１２と被加工物の間に設けられた材質がモリブデ
ンのイオン引出し電極、１４はイオン発生室１２
およびイオン引出し電極１３等に、電力を供給す
るための電力供給部品、１５はイオン発生室１２
およびイオン引出し電極１３等に冷却水を供給す
るための冷却水供給部品、１６はイオン発生室１
２にガスを供給するためのガス供給部品、１７は
イオン発生室１２およびイオン引出し電極１３お
よび電力供給部品１４および冷却水供給部品１５
およびガス供給部品の少なくとも正電位を有する
部分付近に位置し、それらの電位を有する部分を
電位的にフロートした状態で、かつ、電位別に独
立して覆うようにしたところのカバー、１８は被
加工物、１９は試料台、２０はイオンビームであ
る。

以上のように構成されたイオンビーム装置につ
いて、以下その動作を説明する。

まず、真空ポンプによつて真空容器１１内の真
空度が、２×10^-5Torr以下に到達するまで、真
空容器１１内を排気した後、ガス供給部品１６を
通し、真空容器１１の外部よりイオン発生室１２
へ、アルゴン（以下Arと略す）ガスを6.0ないし
8.0SCCMの流量で導入して、真空容器１１内の
真空度が1.8×10^-4Torr程度になるようにする。
また、冷却水供給部品１５を通し、冷却水をイオ
ン発生室１２および被加工物１８を保持する試料
台１９に導入する。次に、イオン発生室１２およ
びイオン引出し電極１３に、電力供給部品１４を
通し、真空容器１１の外部より、電力を導入し
て、イオン発生室１２内にプラズマを発生させ発
生室１２内のArガス粒子を励起によつて、Arイ
オン粒子に変換する。また同時に、Arイオン粒
子はイオン引出し電極１３の電位によつて、加速
状態で被加工物１８の方向にイオンビーム２０と
して照射される。イオンビーム２０の発生中に
は、真空容器１１の内壁、被加工物１８、真空容
器１１の内部に位置するその他の構成部品表面よ
り２次電子が発生するが、カバー１７によつて、
イオン発生室１２、イオン引出し電極１３、電力
供給部品１４、冷却水供給部品１５、ガス供給部
品１６等の電位を有する部分への上記２次電子の
飛来をしやへいし、上記２次電子に起因したスパ
ークや異常放電の発生を防止することが可能であ
る。さらに電位を有する部分の真空度が変化した
場合においても、カバー１７は電位的にフロート
した状態であり、かつ、電位を有する部分を電位
別に独立して覆つているために、電位を有する部
分で冷陰極放電が生じない。また、カバー１１は
電位的にフロートしているので、カバー１７は電
位を有する部分に接近させて配置する必要がな
く、イオンビーム装置の構造を簡素化することが
可能であり、カバー１７の一部をテフロン製のフ
レキシブルチユーブを利用し、さらに、冷却水供
給部品１５およびガス供給部品１６の一部をテフ
ロン製のフレキシブリチユーブを利用することに
よつてイオンビーム装置におけるイオンビーム２
０の発生部を真空容器１１内で、任意の位置に配
置することが可能となる。

以上のように、本実施例によれば電位的にフロ
ートした状態であり、かつ、電位を有する部分を
電位別に独立して覆うカバー１７を設けることに
よつて、イオンビーム装置の電位を有する部分で
のスパークおよび異常放電および冷陰極放電等を
防止し、イオンビーム２０を安定して発生するこ
とが可能になる。さらにカバー１７の一部に絶縁
性材質のフレキシブルチユーブを利用すれば、イ
オンビーム装置におけるイオンビーム２０の発生
部を真空容器１１内の任意の位置に容易に配置す
ることが可能となる。

考案の効果 以上のように本考案は電位的にフロートした状
態であり、かつ、イオンビーム装置の正電位を有
する部分を電位別に独立して覆うカバーを設ける
ことにより、イオンビームの発生を安定化するこ
とができ、かつ、イオンビーム発生部を真空容器
内の任意の位置に容易に設置することができ、そ
の実用的効果は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のイオンビーム装置の正面断面
図、第２図は本考案の一実施例におけるイオンビ
ーム装置の正面断面図である。 １１……真空容器、１２……イオン発生室、１
３……イオン引出し電極、１４……電力供給部
品、１５……冷却水供給部品、１６……ガス供給
部品、１７……カバー。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 真空状態の維持が可能な真空容器と、前記真
   空容器内に設けられ、真空容器の外部から導入
   されたガス粒子をイオン粒子に変換するための
   イオン発生室と、前記イオン粒子をイオンビー
   ムとして、真空容器内に配置された被加工物に
   照射するよう、イオン発生室と被加工物の間に
   設けられたイオン引出し電極と、イオン発生室
   およびイオン引出し電極に真空容器の外部か
   ら、電力を供給する電力供給部品と、冷却水を
   供給する冷却水供給部品と、イオン発生室にガ
   スを供給するガス供給部品と、イオン発生室お
   よびイオン引出し電極および電力供給部品およ
   び冷却水供給部品およびガス供給部品の少なく
   とも正電位を有する部分付近に位置し、電位的
   にフロートした状態のカバーとを備えたイオン
   ビーム装置。 (2) 前記カバーが、電位を有する部分を電位別に
   独立して覆うよう設けられた実用新案登録請求
   の範囲第(1)項記載のイオンビーム装置。 (3) 前記イオン粒子が、アルゴンイオン粒子であ
   る実用新案登録請求の範囲第(1)項記載のイオン
   ビーム装置。 (4) 前記ガス供給部品および冷却水供給部品の一
   部が、テフロン製のフレキシブルチユーブであ
   る実用新案登録請求の範囲第(1)項記載のイオン
   ビーム装置。 (5) 前記電力供給部品の一部のカバーが、テフロ
   ン製のフレキシブルチユーブである実用新案登
   録請求の範囲第(1)項記載のイオンビーム装置。