JP2001312992A - イオンビーム装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中性化フィラメントを断線することなく巻き
取れる中性化フィラメント供給装置を備えたイオンミリ
ング装置などのイオンビーム装置を得ること。 【解決手段】 本発明のイオンビーム装置の一つである
イオンミリング装置１Ａは、イオン発生源１０からのイ
オンを中性化するフィラメントを連続的に供給する中性
化フィラメント供給装置の巻き取りドラム４３に巻き取
りモータ４４を設ける他、送り出しドラム４２側にも、
これを回転させる送り出しモータ４５を取り付け、巻き
取りモータ４４を作動させて巻き取りドラム４３に中性
化フィラメントＦを巻き取ると同時に、送り出しモータ
４５も回転させて送り出しドラム４２から中性化フィラ
メントＦを繰り出すように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イオンミリング装
置、イオンビームスパッタ装置などのイオンビーム装置
に関し、特にイオンビームを中性化するためのフィラメ
ントを供給するための中性化フィラメント供給装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】先ず、図３及び図４を参照しながら従来
技術のイオンビーム装置を説明する。なお、以下の説明
においては、イオンビーム装置としてイオンミリング装
置を採り上げて説明する。

【０００３】図３は従来技術のイオンミリング装置の構
成を示す略線図、そして図４は図３に示したイオンミリ
ング装置に組み込まれている中性化フィラメント供給装
置の構成を示す略線図である。

【０００４】図３において、符号１は全体として従来技
術のイオンミリング装置を指す。このイオンミリング装
置１は、メタルの付いた半導体ウエハに露光されたパタ
ーンをイオンミリングし、パターンを形成する装置であ
って、大別してイオン発生源１０、処理室２０及び仕込
室３０から構成されている。

【０００５】イオン発生源１０は、イオンビームを発生
させる電源部分であって、反応ガス導入管１１、熱電子
を発生させるためのフィラメント１２、このフィラメン
ト１２を加熱するための電源１３Ａ、１３Ｂ、プラズマ
を閉じ込めるための多極磁場を起こすための磁石１４、
イオンを加速するための電極板１５などから構成されて
いる。

【０００６】処理室２０は、イオン発生源１０で発生し
たイオンビームＢを引き出して、被処理物である半導体
ウエハＷの表面をイオンミリングする部屋であって、こ
の処理室２０は真空チャンバー２１からなり、この真空
チャンバー２１内に、半導体ウエハを保持するためのホ
ルダー２２、イオンを中性化するフィラメントを供給す
るための中性化フィラメント供給装置４０などが配設さ
れている。仕込室３０は被処理物である半導体ウエハを
処理室２０に搬入し、処理後、処理室２０から搬出する
ために一時収納する部屋であって、ローダカセット３
１、搬送アーム３２などから構成されている。

【０００７】このような構成のイオンミリング装置１を
用いて被処理物の半導体ウエハをイオンミリングする場
合には、仕込室３０のローダカセット３１に半導体ウエ
ハＷをセットし、スタートさせる。そして、仕込室３０
内をロータリポンプ(不図示)で真空引きし、常時、高真
空である真空チャンバー２１と同等の真空状態になった
とき、両者間に配設されているゲートバルブ２３を開
き、搬送アーム３２で半導体ウエハＷを搬入して、処理
室２０のホルダー２２にセットする。一方、反応ガス導
入管１１から反応ガス、例えば、Ａｒガスを供給し、フ
ィラメント１２に電圧を印加することで、そのＡｒガス
がイオン化し、電極板１５でＡｒイオンを矢印Ｘの方向
に加速することにより、セットされた半導体ウエハＷが
イオンミリングされる。所定のイオンミリングを施され
ると、搬送アーム３２で処理室２０に搬出され、その中
で待機中のアンローダカセットへ収納される。

【０００８】ミリング処理中、半導体ウエハＷにイオン
ビームＢを照射すると、イオンビームＢの電荷によって
半導体ウエハＷの表面が帯電し、その半導体ウエハＷの
表面にイオンビームＢが当たらなくなってしまう。これ
を防止するために、イオンビームＢの範囲内に中性化フ
ィラメントＦが設けられている訳であるが、中性化フィ
ラメントＦは反応ガスの影響で数時間で切れてしまう。
このため、この従来技術のイオンミリング装置１では、
中性化フィラメントＦが図４に示したような中性化フィ
ラメント供給装置４０が配設されている。

【０００９】この中性化フィラメント供給装置４０は、
シャシー４１に回転自在に取り付けられた送り出しドラ
ム４２と、この送り出しドラム４２と所定の間隔を開け
てシャシー４１に回転自在に取り付けられ、巻き取りモ
ータ４４で回転駆動される巻き取りドラム４３とから構
成されており、初めの内は中性化フィラメントＦが送り
出しドラム４２に巻き込まれ、その先端部が巻き取りド
ラム４３に取り付けられて、一定のテンションの下に掛
け渡されている。

【００１０】中性化フィラメントＦは、通常、タンタル
線が用いられている。タンタル線はタングステン線に比
較して展延性に富み、フィラメントを点火しても硬化す
ることなく、強度、巻き取り性などに優れているからで
ある。

【００１１】前記のように半導体ウエハＷの表面に所定
のミリングが施されて、その半導体ウエハＷを交換する
時に、この中性化フィラメント供給装置４０は作動し、
半導体ウエハＷの交換作業毎に、巻き取りモータ４４が
作動し、使用済み中性化フィラメントＦが巻き取りドラ
ム４３に巻き取られ、送り出しドラム４２から所定の長
さの新しい中性化フィラメントＦが供給される。このよ
うな技術は、特開平４−１６０７４７「イオンビーム装
置」で開示されている。

【００１２】ウエハＷを交換する時に、この中性化フィ
ラメント供給装置４０は作動し、半導体ウエハＷの交換
作業毎に、巻き取りモータ４４が作動し、使用済み中性
化フィラメントＦが巻き取りドラム４３に巻き取られ、
送り出しドラム４２から所定の長さの新しい中性化フィ
ラメントＦが供給される。このような技術は、特開平４
−１６０７４７「イオンビーム装置」で開示されてい
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この使用済み
中性化フィラメントＦを巻き取る時、その中性化フィラ
メントＦは劣化しているために巻き取りモータ４４が回
転した時に掛かるテンションで切断されてしまい、エラ
ーが発生してしまいう。このように中性化フィラメント
Ｆが切断した場合には、処理室２０を開口し、大気に戻
して中性化フィラメントＦの切断部分を接続しなければ
ならない。

【００１４】真空チャンバー２１を開口すると、真空チ
ャンバー２１内に大気中の水分が入り込み、その水分が
真空チャンバー２１の内壁に付着、堆積するために、イ
オンビーム加工した時のプロセス条件が変化してしまう
という問題が生じる。

【００１５】従って、本発明はこのような課題を解決し
ようとするものであって、中性化フィラメントを断線す
ることなく巻き取れる中性化フィラメント供給装置を備
えたイオンミリング装置などのイオンビーム装置を得る
ことを目的とするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】それ故、請求項１に記載
の発明では、イオン発生源と、該イオン発生源からのイ
オンを中性化するフィラメントを連続的に供給する中性
化フィラメント供給装置と、前記イオンを引き出して被
処理物を微細加工を施す真空チャンバーとを備えたイオ
ンビーム装置において、前記中性化フィラメント供給装
置が送り出しドラムと、該送り出しドラムと所定の間隔
を開けて配設された巻き取りドラムと、前記送り出しド
ラムを回転させる送り出しモータと、前記巻き取りドラ
ムを回転させる巻き取りモータとからなり、前記送り出
しドラムと前記巻き取りドラムとに一定のテンションの
下に掛け渡されている中性化フィラメントを前記巻き取
りモータを回転させて前記巻き取りドラムに巻き取る場
合に、同時に送り出しモータをも回転させて送り出しド
ラムから前記中性化フィラメントを繰り出すように構成
して、前記課題を解決している。

【００１７】そして、請求項２に記載の発明では、請求
項１に記載のイオンビーム装置における前記巻き取りモ
ータにトルクセンサが取り付けられていることを特徴と
する。

【００１８】それ故、請求項１に記載のイオンビーム装
置によれば、中性化フィラメントの巻き取り時に、その
中性化フィラメントを切断することなく巻き取ることが
できる。

【００１９】また、請求項２に記載のイオンビーム装置
によれば、請求項１に記載のイオンビーム装置の作用効
果に加えて、中性化フィラメントのテンションを所定の
値に保って弛むことなく巻き取ることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図１及び図２を用いて、本
発明の実施形態のイオンビーム装置を説明する。

【００２１】なお、本発明の説明においても、従来技術
の説明の場合と同様に、被処理物としては半導体ウエハ
を採り上げ、そしてイオンビーム装置としては、その半
導体ウエハをイオンミリングするイオンミリング装置を
採り上げて説明する。

【００２２】図１は本発明の一実施形態のイオンミリン
グ装置の構成を示す略線図、そして図２は図１に示した
イオンミリング装置に組み込まれている本発明の特徴部
分である中性化フィラメント供給装置の構成を示す略線
図である。

【００２３】図１において、符号１Ａは本発明のイオン
ミリング装置を指す。このイオンミリング装置１Ａの構
成は、従来技術のイオンミリング装置１の構成部分とほ
ぼ同一であるので、その構成部分と同一の構成部分には
同一の符号を付し、それらの説明は省略する。異なる構
成部分は中性化フィラメント供給装置４０Ａである。

【００２４】この中性化フィラメント供給装置４０Ａ
は、シャシー４１に回転自在に取り付けられ、送り出し
モータ４５で回転駆動される送り出しドラム４２と、こ
の送り出しドラム４２と所定の間隔を開けてシャシー４
１に回転自在に取り付けられ、トルクセンサ４６付き巻
き取りモータ４４で回転駆動される巻き取りドラム４３
とから構成されており、初めは中性化フィラメントＦが
送り出しドラム４２に巻き込まれ、その先端部が巻き取
りドラム４３に取り付けられ、一定のテンションの下に
掛け渡されている。

【００２５】次に、この中性化フィラメント供給装置４
０Ａの動作を説明する。イオンミリングが完了した処理
済みの半導体ウエハＷが交換される時、巻き取りモータ
４４と送り出しモータ４５とが同時に、同一の回転方向
に同一の回転速度で回転し始める。巻き取りドラム４３
は巻き取りモータ４４に連結されており、送り出しドラ
ム４２は送り出しモータ４５に連結されているので、巻
き取りモータ４４及び送り出しモータ４５が回転すると
同時に巻き取りドラム４３及び送り出しドラム４２も同
時に、同一の回転方向に同一の回転速度で回転する。従
って、中性化フィラメントＦに掛かる負荷が少なくな
り、断線を防止することができる。

【００２６】なお、前記の説明では、中性化フィラメン
トＦの送りを半導体ウエハＷの交換毎に行うように記し
たが、この中性化フィラメントＦの送りは、半導体ウエ
ハＷの交換の度毎に行う必要はなく、被処理物及び加工
内容によっても処理時間が異なるため、中性化フィラメ
ントＦの劣化も異なり、従って、中性化フィラメントＦ
の送りはデータに基づき、随時、設定するとよい。

【００２７】また、巻き取りモータ４４にトルクセンサ
４６を取り付けてあるので、巻き取りモータ４４の時々
刻々のトルクを検出でき、その出力を基に生成した制御
信号で巻き取りモータ４４を制御し、中性化フィラメン
トＦのテンションを一定に保つことができ、弛みやテン
ションが過度に加わることを防止できる。

【００２８】以上の説明では、イオンビーム装置とし
て、イオンミリング装置を採り上げたが、本発明はイオ
ンミリング装置のみに限定されるものではなく、イオン
ビームスパッタ装置にも適用できることは容易に理解さ
れよう。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のイオンビ
ーム装置によれば、中性化フィラメントの断線を防止で
き、従って、従来技術のように断線した中性化フィラメ
ントの接続のために処理室を開放する必要がない。ま
た、中性化フィラメントを所定のテンションの下に、弛
ませることなく巻き取ることができるなど、数々の優れ
た効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態のイオンミリング装置の
構成を示す略線図である。

【図２】 図１に示したイオンミリング装置に組み込ま
れている本発明の特徴部分である中性化フィラメント供
給装置の構成を示す略線図である。

【図３】 従来技術のイオンミリング装置の構成を示す
略線図である。

【図４】 図３に示したイオンミリング装置に組み込ま
れている中性化フィラメント供給装置の構成を示す略線
図である。

【符号の説明】

１Ａ…本発明の一実施形態のイオンミリング装置、１０
…イオン発生源、１１…反応ガス導入管、１２…フィラ
メント、１３Ａ，１３Ｂ…電源、１４…磁石、２０…処
理室、２１…真空チャンバー、２２…ホルダー、２３…
ゲートバルブ、３０…仕込室、３１…ローダカセット、
３２…搬送アーム、４０Ａ…本発明のイオンビーム装置
に組み込んで好適な中性化フィラメント供給装置、４２
…送り出しドラム、４３…巻き取りドラム、４４…巻き
取りモータ、４５…送り出しモータ、４６…トルクセン
サ、Ｆ…中性化フィラメント、Ｂ…イオンビーム、Ｗ…
被処理物（半導体ウエハ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオン発生源と、 該イオン発生源からのイオンを中性化するフィラメント
   を連続的に供給する中性化フィラメント供給装置と、 前記イオンを引き出して被処理物を微細加工を施す真空
   チャンバーとを備えたイオンビーム装置において、 前記中性化フィラメント供給装置が、 送り出しドラムと、 該送り出しドラムと所定の間隔を開けて配設された巻き
   取りドラムと、 前記送り出しドラムを回転させる送り出しモータと、 前記巻き取りドラムを回転させる巻き取りモータとから
   なり、 前記送り出しドラムと前記巻き取りドラムとに一定のテ
   ンションの下に掛け渡されている中性化フィラメントを
   前記巻き取りモータを回転させて前記巻き取りドラムに
   巻き取る場合に、同時に送り出しモータをも回転させて
   送り出しドラムから前記中性化フィラメントを繰り出す
   ように構成されていることを特徴とするイオンビーム装
   置。
2. 【請求項２】 前記巻き取りモータにトルクセンサが取
   り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のイ
   オンビーム装置。