JPS636977B2 - - Google Patents

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JPS636977B2
JPS636977B2 JP56166549A JP16654981A JPS636977B2 JP S636977 B2 JPS636977 B2 JP S636977B2 JP 56166549 A JP56166549 A JP 56166549A JP 16654981 A JP16654981 A JP 16654981A JP S636977 B2 JPS636977 B2 JP S636977B2
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JP
Japan
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ion
deflection
ion plasma
ions
plasma
Prior art date
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Expired
Application number
JP56166549A
Other languages
English (en)
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JPS57113548A (en
Inventor
Jon Kuomo Jeroomu
Matsukeru Edoin Haapaa Jeemuzu
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.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
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Publication date
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Publication of JPS57113548A publication Critical patent/JPS57113548A/ja
Publication of JPS636977B2 publication Critical patent/JPS636977B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/305Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching
    • H01J37/3053Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching for evaporating or etching

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置及び薄膜装置の製造及び具
体的には幅広いイオン・プラズマ・ビームの偏向
及び結像に関する。
大直径、例えば10cmもしくはそれ以上の直径の
イオン・プラズマ・ビームは、イオン・プレーテ
イング、ウエハ清浄化及び平坦化などの処理に需
要がましている。これ等の処理の多くにおいて
は、容易に幅広いイオン・ビームを偏向もしくは
結像させ得る様にする事によつて更に適用の柔軟
性が高まる。1つの例として、イオン・プレーテ
イングの前のイオン研摩による基板の予備清浄化
がある。また、他の例として、イオン研摩装置を
高電流密度イオン・プレーテイング装置へ容易に
変換し得るということがある。
ビームは主に正に帯電された粒子より成るので
従来技術法は帯電表面もしくは磁石によつて偏向
される帯電粒子ビームを開示している。これに比
較して、イオン・プラズマ・ビームはイオン及び
電子の両方より成る比較的幅広いビームで純粋に
帯電された正のイオンではない。従つて、この様
な幅広いビームは、この様な電子の存在のために
従来の技法によつては首尾よく偏向することがで
きない。
本発明の目的は、精密な電子制御手段を要する
ことなく、大直径のイオン・プラズマ・ビームを
偏向及び収束させる簡単な技法を与える事にあ
る。本発明の他の目的は自動調節的方法で幅広い
イオン・プラズマ・ビームを偏向及び収束させる
技法を与える事にある。
上述の目的は、予定の制御電圧に保持され、あ
るいはイオン・ビームによつて帯電される表面を
もつ偏向手段によつてイオン・ビームが偏向され
るような装置を与える本発明によつて達成され
る。偏向手段の表面は電気的に浮遊している帯電
表面であるので、ビーム電位によつて決定される
電圧に自己帯電される。1つの実施例において、
その表面はイオン源からのビームの送出方向に対
して45度の角度で置かれる。
これ以外に、ビームは、電場を偏向表面の領域
に限定する目的で偏向表面に平行に、接地された
メツシユ・スクリーン格子を位置付ける事によつ
て制御される。接地された格子は格子を介して偏
向表面にイオンを通過させる大きさの開孔を有す
るが、負の電位にあるため電子は通過させない。
第1図は本発明に従うイオン・ビーム装置の概
略図である。一般的に本発明のシステムは真空室
17内に含まれるターゲツト材料15を処理する
ためのイオン源1を含む。イオン源1は米国特許
第3913320号に開示された“Kaufman源”の如き
通常の源でよい。特にイオン源1は室17内に存
在する電源3によつて電力を受ける熱イオン陰極
2及びイオン源壁に隣接し、ステンレス鋼の如き
非磁気的材料から形成される陽極4を含む。陽極
の電圧供給源5は電源Vaを与える。同様に放電
電力供給源6は放電電圧Vdを与える。加速器格
子電力供給源8は電圧Vgを単一もしくは多重抽
出格子7に与える。
アルゴン気体がイオン源1に気体導入口18か
ら与えられる。気体は陽極4へ加速される陰極2
からの電子によつて電離される。多重開孔加速器
格子7はイオン源の下方端に示されている。プラ
ズマ19はイオン源室中のイオン及び電子によつ
て形成され、イオン・ビームのためのイオン源を
与える。これ等のイオンはプラズマ19から抽出
され、イオン・ビーム加速用格子7中の開孔へ指
向されて第1図に示されたイオン軌道直線11に
よつて示されたビームが形成される。
電子が中和器9からビーム11へ加えられ、タ
ーゲツト15の帯電を防止する。中和器9は電圧
Vnの供給源10から電力が供給される。この様
なビームは直径10cm以上である。しかしながら、
本発明のビーム11の経路中に45゜の角度で置か
れた表面をもつ偏向装置12によつて偏向が達成
される。その表面は正の電荷に帯電される。これ
は絶縁層例えばガラスもしくは接地されていない
金属表面によつて達成されている。十分な正の電
荷が蓄積された時、イオン・ビーム11はもは
や、偏向装置12に衝突し得ず、従つて偏向され
る。角度45゜の場合、イオンのエネルギーをEeV
(エレクトロン・ボルト)とすると、偏向装置1
2の表面が約E/2ボルトまで帯電されている
と、図示のようにビーム線14が90゜偏向される。
ビーム偏向のより良い制御は偏向装置12の表面
に平行に接地された負の電位にある格子13を置
く事によつて達成される。格子13はイオン・ビ
ーム・プラズマ11中の電子のデバイ長以下であ
る開孔を有する高度に透過性の金属メツシユ・ス
クリーンである。例えば、アルゴン・プラズマ・
ビームの場合、デバイ長は典型的には0.1mmであ
り、従つて、メツシユ格子開孔は0.1mm以下であ
る。従つて、要するに電子はメツシユ格子13の
負の電位のためメツシユ格子13を通過せず、イ
オンのみが通過し、偏向装置12の表面によつて
偏向される。これにより偏向用電界がその表面の
領域に限定され、偏向の前もしくは後のイオンの
軌道を乱す事はない。同様に格子13の存在はビ
ーム11及び14によつて示された領域において
追加の電子によつて中性化されるのを可能とし、
空間電荷の反発によつてビームが拡がるのが防止
される。
上述のように、イオンが絶縁表面12に向う
時、この様な表面はビーム11中のイオンの電位
に帯電される。この時点で導入イオンはもはや帯
電表面に衝突せず、表面の角度に従つて偏向され
る。1つの実施例に従えば、偏向装置12の表面
は電気的に浮遊している。他の実施例に従えば、
偏向装置12の表面は制御装置16によつて決定
される電位を有する。制御装置16は第2.1,
2.2及び2.3図に示された3つの形式のどれ
かを取り得る。従つて、制御装置は第2.1図に
示された如く可変値のコンデンサ及び可変値の抵
抗値21より成り得る。もしくは制御装置16は
第2.2図に示された如く電力供給源22′より
成り制御電圧装置によつてビーム偏向を可能にし
ている。制御装置16は同様に第2.3図に示さ
れた如くスパツタ付着のためにスイツチ23を含
みアースに直接接続されるのを可能としている。
イオン・ビームの収束は第3図に示されたよう
な適切な湾曲表面24によつて達成することがで
きる。偏向部材25上の湾曲表面24は湾曲反射
鏡と同様にイオンを共通の焦点26に指向する。
このビーム偏向技法の利点は、 (1) 簡単であること、すなわち表面12の角度が
偏向の角度を決定する。
(2) 自動調節的であること、すなわち表面12上
の電荷はイオンを反発するために適切なレベル
に調節される。従つて自動調節的である。
(3) 本発明の技法はイオン研摩のために使用され
るイオン・ビーム装置などにおいて容易に使用
することができる。
本発明の技法に対する1つの応用は薄膜付着の
前に基板を予じめ清浄にする事にある。ターゲツ
ト15の位置に存在する基板は偏向されたイオ
ン・ビームによつてスパツタで清浄にされ得る。
第2.3図に示された制御装置のスイツチ23を
オンにして使用する事により偏向装置12の表面
が接地され、イオン・ビームがその表面にスパツ
タされ、ビームはもはや偏向されなくなる。ここ
で基板はスパツタ付着によつて偏向装置12の表
面から除去される材料で被覆される。
本発明の技法は同様にイオン研摩装置を高電流
密度イオン・プレーテイング装置に変換するため
に使用される。通常のウエハ保持器を第4図に示
された如く湾曲した凹反射表面24によつて置換
する事によつて、イオン・ビームは偏向され、点
26に収束される。ターゲツト27は焦点の位置
に置かれ、収束ビーム中の高電流密度によつて高
率でスパツタされる。この様にターゲツト27か
らのスパツタ材料がウエハ28上に付着される。
本発明の技法は同様に高強度イオン研摩装置を
与える。第3及び第4図の収束イオン・ビームは
焦点近くに高い除去速度のイオン研摩を与える。
第4図に示された構造体によつて、ビームはタ
ーゲツト表面を横切つてビームをラスタさせる事
が出来、多層材料の場合には、ビームは容易に1
つのターゲツトから他のターゲツトに移動され
る。この事は偏向されたイオン・ビームの方向を
変更する偏向表面の角度を変更する事によつて達
成される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に従うイオン・ビーム装置の概
略図である。第2.1図、第2.2図及び第2.
3図はイオン・ビーム偏向表面に対する制御装置
の3つの互換形を示す。第3図はイオン・ビーム
の収束のための湾曲偏向表面を示す。第4図は本
発明の偏向技法を使用する高電流密度イオン・プ
レーテイング装置を示す。 1……イオン源、2……熱イオン陰極、4……
陽極、7……多重開孔加速器格子、9……中和
器、11……イオン・ビーム軌道、12……偏向
装置、13……スクリーン格子、15……ターゲ
ツト、16……制御装置、17……真空室、18
……気体導入口、19……プラズマ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 (a) 正に荷電されたイオンを含むイオン・プ
    ラズマを形成するためのイオン源1と、 (b) 上記イオン源中の上記イオン・プラズマから
    幅広いイオン・プラズマ・ビームを抽出するた
    めの抽出手段7と、 (c) 上記イオン・プラズマ・ビームの経路中にあ
    つて、上記イオン・プラズマ・ビームをターゲ
    ツト材料に向つて偏向させるように、正の電位
    の表面をもち該表面が上記イオン・プラズマ・
    ビームの上記イオン源からの抽出方向に対して
    傾斜して位置付けられている偏向手段12と、 (d) 上記イオン・プラズマの経路中で上記偏向手
    段の上記表面付近に位置付けられ、上記イオ
    ン・プラズマ中のイオンを通過させる開口を有
    し、上記イオン・プラズマ中の電子の通過を阻
    止するように負の電位に接続されたスクリーン
    格子13、 とを具備する幅広いイオン・プラズマ・ビームを
    偏向させるための装置。 2 上記偏向手段が上記イオン・プラズマ・ビー
    ムを焦点に向けて収束させるための凹反射表面を
    有することを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の装置。
JP56166549A 1980-12-31 1981-10-20 Device for deflecting wide ion plasma beam Granted JPS57113548A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/221,661 US4381453A (en) 1980-12-31 1980-12-31 System and method for deflecting and focusing a broad ion beam

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS57113548A JPS57113548A (en) 1982-07-15
JPS636977B2 true JPS636977B2 (ja) 1988-02-15

Family

ID=22828769

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP56166549A Granted JPS57113548A (en) 1980-12-31 1981-10-20 Device for deflecting wide ion plasma beam

Country Status (4)

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US (1) US4381453A (ja)
EP (1) EP0055326B1 (ja)
JP (1) JPS57113548A (ja)
DE (1) DE3171316D1 (ja)

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