JP2001502468A - イオン銃 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.低エネルギー荷電粒子ビーム発生用装置(3;103)であって、 プラズマチャンバ(5)と、 第1極性の粒子と第2極性の相対の荷電粒子とを備えるプラズマを前記プ ラズマチャンバ内で発生させる手段(12)と、 前記プラズマ室(5)に前記第1極性の粒子を抑制する手段(16)と、 第2極性の第1電位を付与するために第1電位源へ接続するように設けら れていて、プラズマと接触する第1マルチアパーチャー電極グリッド(29;1 27)と、 第2電位を付与するために第2電位源へ接続するように設けられた第2マ ルチアパーチャー電極グリッド(29a;128)であり、第2極性の荷電粒子 を当該第2グリッドに向けて通過加速させるための第1加速場を前記第1と第2 電極グリッド間に発生させるように第2電位が第1電位より小さい第2マルチア パーチャー電極グリッド(29a;128)と、 第3マルチアパーチャー電極グリッド(30;129)であって、 第1極性の第3電位を付与するために、かつ第2極性の荷電粒子を当該第3電極 グリッドに向かって通過加速させるための第2加速場を前記第2と第3電極グリ ッド間に発生させるために、第3電位源へ接続するように設けられた第3マルチ アパーチャー電極グリッド(30;129)とを備え、 前記第1と第2グリッド間のグリッド間隔は両グリッドの中央部でよりも 周辺部で広くなっており、前記第1、第2および第3グリッドのアパーチャーは 、前記第1グリッドのアパーチャーから抜け出た粒子 が、小ビームの状態で、前記第2グリッドの対応するアパーチャーを通り抜けて 続いて前記第3グリッドの対応するアパーチャーを通り抜け加速されるように整 列され、そして前記第3グリッドからの複数の小ビームが前記第3グリッドの下 流でビームを形成することを特徴とする装置。 2.請求項1に記載の装置において、前記第1極性の荷電粒子はイオンであり 、前記第2極性の荷電粒子が電子であることを特徴とする装置。 3.請求項1に記載の装置において、前記第1極性の荷電粒子は電子であり、 前記第2極性の荷電粒子がイオンであることを特徴とする装置。 4.端部に開口を有し導電性で非磁性の本体と、平坦または最小限に皿型の誘 電部材で塞がれている第1端と、この第1端に対向する第2端に電極(6)とを 含むプラズマチャンバ(5)と、 イオン銃の使用時に前記プラズマチャンバ内の壁付近に電子を閉じ込める ために前記本体の周囲に配列された第1磁石手段(16)と、 前記プラズマチャンバ内でプラズマを誘導的に発生させるために前記誘電 部材に隣接する基本的に平坦なコイル(12)を含む高周波誘導装置とを備える 、イオンビーム加工時に使用する低エネルギーイオン銃(3;103)であって 、 前記電極は、第1正電位源に接続するように設けられるとともに、前記プ ラズマチャンバ内でプラズマと接触するように配置された第1マルチアパーチャ ーグリッド(29;127)と、第2マルチアパーチャーグリッド(29a;1 28)であって、イオンを当該第2グリッドに向けて通過加速させるための第1 加速場を発生させるように前記第1電位源よりも低い電位の第2電位源に接続す るように設けられたものと、 第3マルチアパーチャーグリッド(30;129)であってイオンを当該第3グ リッドに向けて通過加速させるための第2加速場を発生させるように前記第2電 位源より低い電位の第3電位源に接続するように設けられたものとを含み、前記 第1と第2グリッド間のグリッド間隔は両グリッドの周辺部の方が中央部よりも 広くなっており、前記第1、第2および第3グリッドのアパーチャーは、前記第 1グリッドのアパーチャーから抜け出た粒子が、小ビームの状態で、前記第2グ リッドの対応するアパーチャーを通り抜けて続いて前記第3グリッドの対応する アパーチャーを通り抜け加速されるように整列され、前記第3グリッドからの複 数の小ビームが前記第3グリッドの下流でビームを形成することを特徴とするイ オン銃。 5.請求項4に記載のイオン銃(3;100)において、前記第3電位源は前 記第3グリッド(30;129)に負電位を付与するように設けられていること を特徴とするイオン銃。 6.請求項4に記載のイオン銃(3;100)において、前記第3電位源は前 記第3グリッド(30;129)をアースするように設けられていることを特徴 とするイオン銃。 7.請求項6に記載のイオン銃(3;100)において、第4グリッドが設置 され、アースと接続するように設けられていることを特徴とするイオン銃。 8.端部に開口を有し導電性で非磁性の本体と、平坦または最小限に皿型の誘 電部材で塞がれている第1端と、この第1端に対向する第2端 に電極(6)とを含むプラズマチャンバ(5)と、 イオン銃の使用時に前記プラズマチャンバの壁付近に電子を閉じ込めるた めに前記本体の周囲に配列された第1磁石手段(16)と、 前記プラズマチャンバ内でプラズマを誘導的に発生させるために前記誘電 部材に隣接する基本的に平坦なコイル(12)を含む高周波誘導装置とを備える 、イオンビーム加工時に使用する低エネルギーイオン銃(3;103)であって 、 前記電極は、第1正電位源に接続するように設けられるとともに、前記プ ラズマチャンバ内でプラズマと接触するように配置された第1マルチアパーチャ ーグリッド(29;127)と、第2マルチアパーチャーグリッド(29a;1 28)であってイオンを当該第2グリッドに向けて通過加速させるための第1加 速場を発生させるように前記第1電位源よりも低い電位の第2電位源に接続する ように設けられたものと、第3マルチアパーチャーグリッド(30;129)で あってイオンを当該第3グリッドに向けて通過加速させるための第2加速場を発 生させるように負電位源に接続するように設けられたものと、アースに接続する ように設けられた第4マルチアパーチャーグリッド(30a)とを含み、前記第 1、第2、第3および第4グリッドのアパーチャーは、前記第1グリッドのアパ ーチャーから抜け出た粒子が、小ビームの状態で、前記第2グリッドの対応する アパーチャーを通り抜けて、前記第3グリッドの対応するアパーチャーを通り抜 けて続いて前記第4グリッドの対応するアパーチャーを通り抜け加速されるよう に整列され、前記第4グリッドからの複数の小ビームが前記第4グリッドの下流 でビームを形成することを特徴とするイオン銃。 9.請求項8に記載のイオン銃において、前記第2および第3グリッ ド間の電位差は、前記第1および第2グリッド間の電位差より大きいので、前記 第1加速場は前記第2加速場より穏やかであることを特徴とするイオン銃。 10.請求項8または請求項9に記載のイオン銃(3;100)において、前記 第1および第2グリッド間のグリッド間隔は両グリッドの中央部でより周辺部で の方が広いことを特徴とするイオン銃。 11.請求項10に記載のイオン銃(3;100)において、前記グリッドの周 辺部でのグリッド間隔が、前記グリッドの中央部でのグリッド間隔よりもおよそ 30%広いことを特徴とするイオン銃。 12.請求項16に記載のイオン銃(3;100)において、前記第1および第 2グリッドの少なくとも片方は、両グリッドの周辺部に比較してその中央部方向 に狭くなるグリッド間隔を持つような輪郭に形成されていることを特徴とするイ オン銃。 13.請求項8から12の何れか一つに記載のイオン銃(3;100)において 、前記各グリッドは、直径2mmから6mmの等間隔に配列されたアパーチャー を備えることを特徴とするイオン銃。 14.請求項13に記載のイオン銃(3;100)において、各アパーチャーの 直径が4mmであることを特徴とするイオン銃。 15.請求項8から14の何れか一つに記載のイオン銃(3;100)において 、前記グリッドは隣接するグリッドの中央部における隣接する アパーチャーの間のグリッド間隔が0.5mmから3.0mmであることを特徴 とするイオン銃。 16.請求項15に記載のイオン銃(3;100)において、前記グリッドは隣 接するグリッドの中央部における隣接するアパーチャーの間のグリッド間隔が略 1mmであることを特徴とするイオン銃。 17.請求項8から16の何れか一つに記載のイオン銃(3;100)において 、前記各グリッドは硬質材料製であることを特徴とするイオン銃。 18.請求項8から17の何れか一つに記載のイオン銃(3;100)において 、前記誘電部材(10:104)が平坦であることを特徴とするイオン銃。 19.請求項8から18の何れか一つに記載のイオン銃(3;100)において 、前記コイル(12;105)は、前記誘電部材(10;104)の外側に隣接 して設置されているか、または前記誘電部材(10;104)内に埋め込まれて いることを特徴とするイオン銃。 20.請求項8から19の何れか一つに記載のイオン銃(3;100)において 、前記コイル(12;105)が、およそ1MHzからおよそ40MHzの範囲 の周波数で作動するように設けられていることを特徴とするイオン銃。 21.請求項8から20の何れか一つに記載のイオン銃(3;100) において、前記第1磁石手段は、前記プラズマチャンバ(5)の複数の壁領域の 各部上にアーチを形成するように前記プラズマチャンバ(5)の壁からそこに戻 るカーブを描いて延びる磁束線を前記プラズマチャンバ(5)内に発生させるよ うに配置された複数の磁石(16;102)を含むことを特徴とするイオン銃。 22.請求項21に記載のイオン銃(3;100)において、前記壁領域が、前 記プラズマチャンバ(5)の壁の上下に、前記チャンバ(5)の一端から他端に 延びることを特徴とするイオン銃。 23.請求項8から22の何れか一つに記載のイオン銃(3;100)において 、前記第1磁石手段は、前記プラズマチャンバの周面に沿って延びる少なくとも 横1列を含む配列の偶数の数の磁石(16;102)を含み、前記配列の各磁石 (16;102)はその磁気軸が実質的に横平面に延びる状態で配置されるとと もに、前記プラズマチャンバ(5)に向かってその磁石と隣接する磁石(16; 102)の極とは反対の極性の極を有することを特徴とするイオン銃。 24.請求項23に記載のイオン銃(3;100)において、前記磁石(16; 102)の配列は前記プラズマチャンバの周面に沿って延びる磁石(16;10 2)の複数の横列を含み、当該横列の各磁石(16;102)は、前記プラズマ チャンバ(5)に向かって、それが隣接する横列のいずれの隣接する磁石(16 ;102)の極とは反対の極性の極を有することを特徴とするイオン銃。 25.請求項8から24の何れか一つに記載のイオン銃(3;100) において、前記高周波エミッターコイル(12)を貫通する磁気ダイポール場を 発生させるために前記高周波エミッターコイル(12)と結合された第2磁石手 段(13、14)をさらに含むことを特徴とするイオン銃。 26.(a)請求項8から25の何れか一つに記載のイオン銃を用意して、 (b)プラズマ形成気体を前記プラズマチャンバに供給して、 (c)前記プラズマチャンバ内でプラズマが発生するように前記高周波誘 導装置を励磁して、 (d)プラズマが前記第1グリッドのアウトレット面方向に前記第1グリ ッドを通過するようにそのインレット面にプラズマを供給して、 (e)プラズマが前記第2グリッドのアウトレット面方向に前記第2グリ ッドを通過するようにそのインレット面と前記第1グリッドのアウトレット面と の間でプラズマを加速させて、 (f)プラズマが前記第3グリッドのアウトレット方向に前記第3グリッ ドを通過するようにそのインレット面と前記第2正グリッドのアウトレット面と の間でプラズマをさらに加速させて、 (g)前記第3グリッドのアウトレット面からの複数のイオン小ビームを 回収することを特徴とする低エネルギーイオンビーム発生方法。 27.(1)減圧チャンバ(2)と、 (2)前記減圧チャンバ(2)内にイオンビームを投じるように配置され たイオン銃(3)と、 (3)イオンビーム内に電子を投じるためのイオンビーム中性化装置(7 )と、 (4)イオンビームの進路にあるターゲット(9)または基板用の支持部 とを備える低エネルギーイオンビーム加工装置(1)であって、 前記イオン銃(3)が請求項8から25の何れか一つに記載のイオン銃で あることを特徴とするイオンビーム加工装置。 28.請求項27に記載のイオンビーム加工装置において、前記イオンビーム中 性化装置(7)は高周波エネルギー源(38)によって作動させられることを特 徴とするイオンビーム加工装置。 29.請求項27または請求項28に記載のイオンビーム加工装置において、前 記イオンビーム中性化装置(7)は、端部に開口を有するプラズマ源チャンバ( 35)と、前記プラズマ源チャンバ(35)にプラズマ形成気体を入れる手段( 34)と、プラズマを誘導的に発生させる前記プラズマ源チャンバ(35)を囲 む高周波発生コイル(38)と、電位源に接続するように設けられた第1グリッ ド(36)および、第2グリッド(37)であって電子を抽出グリッド構造の当 該第2グリッド(37)に向かって通過加速させるための加速場を発生させるよ うに正電位源に接続するように設けられたものとを含んで、前記プラズマ源室( 35)の開口部に架かる抽出グリッド構造(36、37)とを含むことを特徴と するイオンビーム加工装置。
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