JP2011124215A - Ion beam generator, and cleaning method thereof - Google Patents

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保志 神谷
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康之 種田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique which can remove an adhesion film adhered to a third electrode without damaging the same in an ion beam generator having an extraction electrode composed of three porous-plate electrodes. <P>SOLUTION: In the ion beam generator, a first electrode 7a is set at a positive potential, a second electrode 7b is set at a negative potential, and a third electrode 7c is set at a grounding potential. When a current value flowing in the third electrode 7c measured with an ammeter 9 exceeds the set value during the measurement, an absolute value of voltage applied to the second electrode 7b is increased by a feedback control section 10. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、イオンビームエッチングやイオンミリング等を行うイオンビーム処理装置に用いられるイオンビーム発生装置とそのクリーニング方法に関する。   The present invention relates to an ion beam generator used in an ion beam processing apparatus that performs ion beam etching, ion milling, and the like, and a cleaning method thereof.

イオンビームエッチング装置やイオンミリング装置といった、イオンビームを用いて基板を処理するイオンビーム処理装置は、放電室内に生成されたプラズマから正イオンを引き出してイオンビームを生成するイオンビーム発生装置を備えている。係るイオンビーム発生装置は、正イオンをプラズマから引き出すために、放電室の一端に3枚の多孔板電極で構成された引き出し電極を配置している。引き出し電極は、それぞれ所望の間隔で配置され、それぞれプラズマ室側から第1電極(スクリーングリッド)、第2電極(アクセルグリッド)、第3電極(デクセルグリッド)と呼ばれる。特許文献1には、このような3枚の多孔板電極で構成された引き出し電極を備えたイオンビーム発生装置が開示されている。   An ion beam processing apparatus that processes a substrate using an ion beam, such as an ion beam etching apparatus or an ion milling apparatus, includes an ion beam generation apparatus that generates an ion beam by extracting positive ions from plasma generated in a discharge chamber. Yes. In such an ion beam generator, in order to extract positive ions from plasma, an extraction electrode composed of three porous plate electrodes is disposed at one end of the discharge chamber. The extraction electrodes are arranged at desired intervals, respectively, and are referred to as a first electrode (screen grid), a second electrode (accelerator grid), and a third electrode (dexel grid) from the plasma chamber side. Patent Document 1 discloses an ion beam generator provided with an extraction electrode composed of such three perforated plate electrodes.

イオンビームは、各電極に電圧を印加して電極間の静電界によりプラズマ中の正イオンを加速させて生成される。よって、第1電極は正電位、第2電極は負電位、第3電位は接地電位に設定され、印加される電圧はイオンビームの特性が好適になるように各々調整される。また、電極の形状等(板厚、孔径、孔ピッチ、電極間隔)は所望の条件でイオンビームの特性が好適になるようにそれぞれ設計されている。尚、ここで言うイオンビームの特性とは、プラズマから引き出されるイオンビームの発散角(引き出されるビームの直進性)であり、電極の孔の中心線に対する引き出されたイオンビームの偏向角のことを言う。   The ion beam is generated by applying a voltage to each electrode and accelerating positive ions in the plasma by an electrostatic field between the electrodes. Therefore, the first electrode is set to a positive potential, the second electrode is set to a negative potential, the third potential is set to a ground potential, and the applied voltage is adjusted so that the characteristics of the ion beam are suitable. In addition, the electrode shape and the like (plate thickness, hole diameter, hole pitch, and electrode interval) are designed so that the characteristics of the ion beam are suitable under desired conditions. The characteristic of the ion beam referred to here is the divergence angle of the ion beam extracted from the plasma (the straightness of the extracted beam) and the deflection angle of the extracted ion beam with respect to the center line of the electrode hole. To tell.

引き出されたイオンビームは被処理基板に照射され、基板表面をエッチングする。その際、イオンビームの発散角が重要であり、該発散角は一般的に4°以下と小さいことが求められる。発散角が大きい場合、エッチングの均一性の悪化や、基板表面にフォトレジスト等の構造体がある場合には、エッチング後の基板表面の形状が所望する形状と異なる等の問題が生じる。   The extracted ion beam is applied to the substrate to be processed, and the substrate surface is etched. At that time, the divergence angle of the ion beam is important, and the divergence angle is generally required to be as small as 4 ° or less. When the divergence angle is large, problems such as poor etching uniformity and a structure such as a photoresist on the substrate surface cause the substrate surface shape after etching to be different from the desired shape.

また、第1電極と第3電極の第2電極側には、第2電極がスパッタされることにより、電極材料が付着することが知られている。これは、引き出されたイオンとの電荷交換反応により電極間に浮遊する中性ガスがイオン化し、この加速されていない低速のイオンが第2電極の電界で加速され、第2電極をスパッタすることによって生じる現象である。イオンビームの引き出しを長時間続けると、第1電極と第3電極に付着した付着膜が厚くなり、膜剥がれを発生し、電極間でのショートを引き起こしてイオンの引き出しができなくなる恐れがある。   Further, it is known that the electrode material adheres to the second electrode side of the first electrode and the third electrode by sputtering the second electrode. This is because the neutral gas floating between the electrodes is ionized by a charge exchange reaction with the extracted ions, and the unaccelerated low-speed ions are accelerated by the electric field of the second electrode to sputter the second electrode. It is a phenomenon caused by If extraction of the ion beam is continued for a long time, the attached film attached to the first electrode and the third electrode becomes thick, and film peeling occurs, which may cause a short circuit between the electrodes, thereby making it impossible to extract ions.

このような付着膜による問題を解決するため、第2電極の電位を調整することにより、イオンビームの発散角を大きくして第3電極にイオンビームを照射し、第3電極に付着した付着膜を除去(クリーニング)する方法が講じられている。   In order to solve such a problem caused by the adhesion film, the adhesion film adhered to the third electrode by adjusting the potential of the second electrode to increase the divergence angle of the ion beam and irradiate the third electrode with the ion beam. A method of removing (cleaning) is taken.

特表2001−502468号公報Special table 2001-502468 gazette

しかしながら、第3電極に過剰にイオンビームを入射させてしまうと、スパッタにより第3電極の消耗と熱変形を引き起こし、エッチング速度や分布の変動を引き起こす恐れがあった。   However, if the ion beam is excessively incident on the third electrode, the third electrode may be consumed and thermally deformed by sputtering, which may cause variation in etching rate and distribution.

本発明の課題は、3枚の多孔板電極からなる引き出し電極を備えたイオンビーム発生装置において、第3電極を損傷することなく、第3電極に付着した付着膜を除去する技術を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a technique for removing an adhesion film adhering to a third electrode without damaging the third electrode in an ion beam generator having an extraction electrode composed of three porous plate electrodes. It is in.

本発明の第1は、プラズマ発生源と、
前記プラズマ発生源の側から順に配置された、それぞれ多孔板電極である、第1電極、第2電極、及び第3電極からなり、前記プラズマ発生源で発生したイオンを引き出す引き出し電極と、
前記第1及び第2電極の電位をそれぞれ独立に制御する制御手段と、
前記第3電極に流れる電流を測定する電流測定手段と、
前記電流測定手段による測定値に基づいて、前記第2電極の電位をフィードバック制御するフィードバック制御部とを備え、
前記第3電極は接地電位になっており、
前記制御手段は、前記第1電極を正電位に、前記第2電極を負電位に制御して、イオンビームを前記第3電極に入射させて、前記第3電極のクリーニングを行うイオンビーム発生装置であって、
前記フィードバック制御部は、前記電流測定手段によって測定された前記第3電極の電流値が閾値を超えた場合に、前記第2電極の電圧の絶対値を上げるように制御することを特徴とする。
The first of the present invention is a plasma generation source,
A first electrode, a second electrode, and a third electrode, which are arranged in order from the plasma generation source side, each of which is a perforated plate electrode, and an extraction electrode for extracting ions generated in the plasma generation source;
Control means for independently controlling the potentials of the first and second electrodes;
Current measuring means for measuring a current flowing through the third electrode;
A feedback control unit that feedback-controls the potential of the second electrode based on a measurement value by the current measurement unit;
The third electrode is at ground potential;
The control means controls the first electrode to a positive potential, the second electrode to a negative potential, causes an ion beam to enter the third electrode, and performs cleaning of the third electrode. Because
The feedback control unit controls to increase the absolute value of the voltage of the second electrode when the current value of the third electrode measured by the current measuring unit exceeds a threshold value.

本発明の第2は、プラズマ発生源と、
前記プラズマ発生源の側から順に配置された、それぞれ多孔板電極である、第1電極、第2電極、及び第3電極からなり、前記プラズマ発生源で発生したイオンを引き出す引き出し電極と、
前記第1及び第2電極の電位をそれぞれ独立に制御する制御手段と、
前記第3電極に流れる電流を測定する電流測定手段と、
前記電流測定手段による測定値に基づいて、前記第2電極の電位をフィードバック制御するフィードバック制御部とを備え、
前記第3電極は接地電位になっており、
前記制御手段は、前記第1電極を正電位に、前記第2電極を負電位に制御して、イオンビームを前記第3電極に入射させて、前記第3電極のクリーニングを行うイオンビーム発生装置のクリーニング方法であって、
前記フィードバック制御部は、前記電流測定手段によって測定された前記第3電極の電流値が閾値を超えた場合に、前記第2電極の電圧の絶対値を上げるように制御することを特徴とする。
The second of the present invention is a plasma generation source,
A first electrode, a second electrode, and a third electrode, which are arranged in order from the plasma generation source side, each of which is a perforated plate electrode, and an extraction electrode for extracting ions generated in the plasma generation source;
Control means for independently controlling the potentials of the first and second electrodes;
Current measuring means for measuring a current flowing through the third electrode;
A feedback control unit that feedback-controls the potential of the second electrode based on a measurement value by the current measurement unit;
The third electrode is at ground potential;
The control means controls the first electrode to a positive potential, the second electrode to a negative potential, causes an ion beam to enter the third electrode, and performs cleaning of the third electrode. Cleaning method,
The feedback control unit controls to increase the absolute value of the voltage of the second electrode when the current value of the third electrode measured by the current measuring unit exceeds a threshold value.

本発明においては、第3電極に流れる電流を常時モニターしながらクリーニングを行うことで、第3電極に入射するビーム量を定量化でき、クリーニング時に過剰なビーム入射による第3電極の消耗や熱変形を防止することができる。また、第3電極に流れる電流を常時モニターすることで、イオンビームの発散角を類推することができ、従来は実験的に求めていた発散角の測定を簡略化することができる。   In the present invention, the amount of beam incident on the third electrode can be quantified by performing cleaning while constantly monitoring the current flowing through the third electrode, and the consumption of the third electrode and thermal deformation due to excessive beam incidence during cleaning. Can be prevented. Further, by constantly monitoring the current flowing through the third electrode, the divergence angle of the ion beam can be estimated, and the measurement of the divergence angle that has been experimentally obtained conventionally can be simplified.

本発明のイオンビーム発生装置の全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of the ion beam generator of this invention. 本発明のイオンビーム発生装置の一実施形態における引き出し電極の詳細を説明する概略図である。It is the schematic explaining the detail of the extraction electrode in one Embodiment of the ion beam generator of this invention. イオンビーム発生装置の動作原理を説明する概略図である。It is the schematic explaining the principle of operation of an ion beam generator. 第1電極及び第3電極に付着膜が堆積する原理を説明する概略図である。It is the schematic explaining the principle which an adhesion film deposits on the 1st electrode and the 3rd electrode. 第3電極のクリーニングの原理を説明する概略図である。It is the schematic explaining the principle of the cleaning of the 3rd electrode. 本発明のイオンビーム発生装置において、フィードバック制御の手順を説明するフロー図である。It is a flowchart explaining the procedure of feedback control in the ion beam generator of this invention. 本発明のクリーニング方法において、第2電極の電圧による第3電極の電流の変動を示す図である。In the cleaning method of this invention, it is a figure which shows the fluctuation | variation of the electric current of the 3rd electrode by the voltage of a 2nd electrode. イオンビーム発生装置の参考実施形態における引き出し電極の詳細を説明する概略図である。It is the schematic explaining the detail of the extraction electrode in the reference embodiment of an ion beam generator. 図8のイオンビーム発生装置において、アラーム表示によって装置の動作を自動停止する手順を説明するフロー図である。FIG. 9 is a flowchart illustrating a procedure for automatically stopping the operation of the apparatus by an alarm display in the ion beam generator of FIG. 8. 図8のイオンビーム発生装置において、アラーム表示によって装置の動作を手動停止する手順を説明するフロー図である。FIG. 9 is a flowchart for explaining a procedure for manually stopping the operation of the apparatus by an alarm display in the ion beam generator of FIG. 8. イオンビームを利用した磁気読み取りヘッド用センサのTMRスタックのパターニング工程を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the patterning process of the TMR stack | stuck of the sensor for magnetic read heads using an ion beam. イオンビーム処理装置を用いたハードバイアス膜成膜装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the hard bias film | membrane film-forming apparatus using an ion beam processing apparatus.

(実施形態)
図1を参照して、本発明のイオンビーム発生装置の全体構成を説明する。イオンビーム発生装置1は、プラズマを閉じ込めるためのメタル放電室5、壁面でのプラズマ損失を防ぐためのカスプマグネット(永久磁石)6、誘導結合プラズマ(ICP)を発生させるためのRFコイル3(プラズマ発生源)を有している。さらに、高周波電磁界を真空に導入するための誘電体窓4、生成されたプラズマの分布を制御するための電磁石2、プラズマ中のイオンを引き出すための引き出し電極7を備えている。また、図示していないが、プラズマ発生源から引き出されたイオンビーム(正電位のイオン)によって生じる空間電位を中和するための電子源(ニュートラライザ)が設けられている。
(Embodiment)
With reference to FIG. 1, the whole structure of the ion beam generator of this invention is demonstrated. The ion beam generator 1 includes a metal discharge chamber 5 for confining plasma, a cusp magnet (permanent magnet) 6 for preventing plasma loss on a wall surface, and an RF coil 3 (plasma) for generating inductively coupled plasma (ICP). Source). Furthermore, a dielectric window 4 for introducing a high-frequency electromagnetic field into the vacuum, an electromagnet 2 for controlling the distribution of the generated plasma, and an extraction electrode 7 for extracting ions in the plasma are provided. Although not shown, an electron source (neutralizer) is provided for neutralizing a space potential generated by an ion beam (positive potential ions) extracted from the plasma generation source.

不図示のガス導入手段から放電室5に不活性ガス(アルゴン、キセノン、クリプトンなど)が導入され、RFコイル3に高周波電力が印加されると、放電室5内にプラズマが発生する。このプラズマ中からイオンは、所定の電圧が印加された引き出し電極7により引き出され、イオンビームとなって被処理部材(基板)に照射される。引き出し電極7は、放電室5側から順に、第1電極7a、第2電極7b、及び第3電極7cを有している。第1電極7a、第2電極7b、及び第3電極7cは、複数の孔を有するグリッド構造を有した多孔板電極である。長寿命化や耐久性の観点から、構成部材(グリッド材)としてはスパッタリング率が低いモリブデンやカーボンが用いられる。   When an inert gas (argon, xenon, krypton, etc.) is introduced into the discharge chamber 5 from a gas introduction means (not shown) and high frequency power is applied to the RF coil 3, plasma is generated in the discharge chamber 5. Ions are extracted from the plasma by the extraction electrode 7 to which a predetermined voltage is applied, and the target member (substrate) is irradiated as an ion beam. The extraction electrode 7 includes a first electrode 7a, a second electrode 7b, and a third electrode 7c in order from the discharge chamber 5 side. The first electrode 7a, the second electrode 7b, and the third electrode 7c are perforated plate electrodes having a grid structure having a plurality of holes. From the viewpoint of extending the life and durability, molybdenum or carbon having a low sputtering rate is used as the constituent member (grid material).

尚、イオンビーム処理装置は、本発明のイオンビーム発生装置1と、該装置の第3電極7c側に真空室(不図示)を備え、該真空室内にイオンエッチング等のイオンビーム処理を施す被処理基板を載置する基板ホルダーを備えている。   The ion beam processing apparatus includes an ion beam generating apparatus 1 according to the present invention and a vacuum chamber (not shown) on the third electrode 7c side of the apparatus, and an ion beam process such as ion etching is performed in the vacuum chamber. A substrate holder for mounting the processing substrate is provided.

図2は、第3電極7cのクリーニング時の引き出し電極7の詳細構成を説明するための概略図である。図2に示すように、第1電極7aは、第1電源11と接続されて正電位に維持され、第2電極7bは第2電源12と接続されて負電位に維持され、第3電極7cはローパスフィルタ8、電流計9を介して、アースと接続されている。このように、第1乃至第3電極7a乃至7cの各電位はそれぞれ独立して制御されている。また、第3電極7cからアースに向かって流れる電流は、電流測定手段である電流計9によって測定され、フィードバック制御部10に送信され、フィードバック制御部10は、当該電流値に基づき、第2電源12を制御することができる。   FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a detailed configuration of the extraction electrode 7 at the time of cleaning the third electrode 7c. As shown in FIG. 2, the first electrode 7a is connected to the first power source 11 and maintained at a positive potential, the second electrode 7b is connected to the second power source 12 and maintained at a negative potential, and the third electrode 7c. Is connected to ground via a low-pass filter 8 and an ammeter 9. In this way, the potentials of the first to third electrodes 7a to 7c are controlled independently. The current flowing from the third electrode 7c toward the ground is measured by an ammeter 9 as current measuring means and transmitted to the feedback control unit 10. The feedback control unit 10 uses the second power supply based on the current value. 12 can be controlled.

本例においては、第1電極7aは正電位(例えば、100乃至1000V)に第1電源11が設定され、第2電極7bは負電位(例えば、−1000乃至−3000V)に第2電源12が設定され、第3電極7cは接地電位になるように維持されている。   In this example, the first power source 11 is set to a positive potential (for example, 100 to 1000V) for the first electrode 7a, and the second power source 12 is set to a negative potential (for example, −1000 to −3000V) for the second electrode 7b. Thus, the third electrode 7c is maintained at the ground potential.

図3を参照して、イオンビーム発生装置1の動作原理を説明する。図3に示すように、放電室5内にプラズマを発生させ、第1電極7aに正電圧、第2電極7bに負電圧をそれぞれ印加すると、第1電極7aと第2電極7bの電位差によってプラズマ中のイオン23のみが静電加速によって引き出される。プラズマから引き出されたイオン23は、第2電極7aと第3電極7cの電位差によって逆に減速されるため、第3電極7cを通過するイオン23は第1電極7aの電位分のエネルギーを持ったイオンビーム24として噴射される。第3電極7cから引き出されるイオンビーム24は、各電極の電圧による静電界(不図示)によって偏向されている。第3電極7cから引き出されたイオンビーム24の孔の中心軸に対する偏向角度をビームの発散角θという。   The operation principle of the ion beam generator 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, when plasma is generated in the discharge chamber 5 and a positive voltage is applied to the first electrode 7a and a negative voltage is applied to the second electrode 7b, the plasma is generated by the potential difference between the first electrode 7a and the second electrode 7b. Only the ions 23 inside are extracted by electrostatic acceleration. Since the ions 23 extracted from the plasma are decelerated on the contrary by the potential difference between the second electrode 7a and the third electrode 7c, the ions 23 passing through the third electrode 7c have energy corresponding to the potential of the first electrode 7a. It is ejected as an ion beam 24. The ion beam 24 extracted from the third electrode 7c is deflected by an electrostatic field (not shown) due to the voltage of each electrode. The deflection angle of the ion beam 24 extracted from the third electrode 7c with respect to the central axis of the hole is referred to as a beam divergence angle θ.

図4を参照して、電極に付着膜が堆積する原理を説明する。第1電極7aと第3電極7cの第2電極7bに面する側には、第2電極7bの電極材料がスパッタされ、付着膜21a,21bとして付着する。具体的には、放電室5に導入された中性ガスの中には、電極間において引き出されるイオン23との電荷交換反応によりイオン化し、低速イオン(+L)になるものがある。電荷交換反応とは、それぞれの粒子の運動量を保存したまま電荷だけが交換される現象である。区別するために前記したイオンビーム24を高速イオン(+H)と呼ぶが、高速イオンは各電極の電圧による静電界(不図示)によって加速・偏向され、電極に衝突せずに第3電極7cから噴射される。一方、加速されていない低速イオンは第2電極7bの負電位によって加速され第2電極7bに衝突し、スパッタリングを起こす。スパッタされた第2電極7bの材料は、粒子となって第1電極7aと第3電極7cに付着し、付着膜21a,21bを形成する。図4中の「n」は中性ガスを示す。   With reference to FIG. 4, the principle of depositing an adhesion film on the electrode will be described. On the side of the first electrode 7a and the third electrode 7c facing the second electrode 7b, the electrode material of the second electrode 7b is sputtered and adheres as adhesion films 21a and 21b. Specifically, some of the neutral gases introduced into the discharge chamber 5 are ionized by charge exchange reaction with the ions 23 drawn between the electrodes to become low-speed ions (+ L). The charge exchange reaction is a phenomenon in which only charges are exchanged while preserving the momentum of each particle. The ion beam 24 is referred to as fast ions (+ H) for distinction, and the fast ions are accelerated and deflected by an electrostatic field (not shown) due to the voltage of each electrode, and do not collide with the electrode, and the third beam 7c. Be injected. On the other hand, unaccelerated low-speed ions are accelerated by the negative potential of the second electrode 7b, collide with the second electrode 7b, and cause sputtering. The material of the sputtered second electrode 7b becomes particles and adheres to the first electrode 7a and the third electrode 7c, thereby forming adhesion films 21a and 21b. “N” in FIG. 4 indicates a neutral gas.

第3電極7cに付着した付着膜21bは、多量に堆積されると、第2電極7bとの間でショートしてしまうことがある。そのため、定期的に第3電極7cに付着した膜を除去(クリーニング)する必要がある。   If the adhesion film 21b adhering to the third electrode 7c is deposited in a large amount, it may be short-circuited with the second electrode 7b. Therefore, it is necessary to periodically remove (clean) the film attached to the third electrode 7c.

図5を参照して、第3電極7cのクリーニングの原理を説明する。引き出されるイオンビームは、各電極の電圧による静電界によって加速・偏向され、所定の発散角θを有している。第1電極7aと第2電極7bの間の静電界は、電界の形状によって引き出されるイオンを収束する。反対に第2電極7bと第3電極7cの間の静電界は、イオンを発散させる。第1電極7aの電圧は通常、引き出されるイオンビームのエネルギーを決めるために用いるため、所定の値に設定して使う。第2電極7bの電圧は、所定の第1電極7aの電圧でビームの発散角が最小となるように調整される。また、意図的に第2電極7bの電圧を、イオンビームの発散角が最小となる電圧値より低く設定することで発散角を大きくし、第3電極7cにイオンビームを入射させることも出来る。   The principle of cleaning the third electrode 7c will be described with reference to FIG. The extracted ion beam is accelerated and deflected by an electrostatic field generated by the voltage of each electrode, and has a predetermined divergence angle θ. The electrostatic field between the first electrode 7a and the second electrode 7b converges ions that are extracted by the shape of the electric field. Conversely, the electrostatic field between the second electrode 7b and the third electrode 7c causes ions to diverge. Since the voltage of the first electrode 7a is usually used to determine the energy of the extracted ion beam, the voltage is set to a predetermined value. The voltage of the second electrode 7b is adjusted so that the beam divergence angle is minimized by the predetermined voltage of the first electrode 7a. In addition, the divergence angle can be increased by intentionally setting the voltage of the second electrode 7b lower than the voltage value at which the divergence angle of the ion beam is minimized, and the ion beam can be incident on the third electrode 7c.

このように、第2電極7bの電圧を通常よりも低く設定することにより、第3電極7cにイオンビームが直接入射すると、前記の第3電極7c表面の付着膜21bがスパッタされ、該付着膜21bを除去(クリーニング)することができる。   Thus, when the ion beam is directly incident on the third electrode 7c by setting the voltage of the second electrode 7b lower than usual, the adhesion film 21b on the surface of the third electrode 7c is sputtered, and the adhesion film 21b can be removed (cleaned).

但し、第2電極7bの電圧を必要以上に小さくすると、過剰に第3電極7cにイオンビームが入射し、スパッタによる第3電極7cの消耗と熱変形を引き起こす。クリーニング時間も同様で、必要以上に長時間のクリーニングを実施すると第3電極7cの消耗を引き起こすため、クリーニングに用いるイオンビームの量とクリーニング時間の両方を管理することが重要である。   However, if the voltage of the second electrode 7b is made smaller than necessary, the ion beam is excessively incident on the third electrode 7c, causing the third electrode 7c to be consumed and thermally deformed by sputtering. The same applies to the cleaning time, and if the cleaning is performed for a longer time than necessary, the third electrode 7c is consumed, so it is important to manage both the amount of ion beam used for cleaning and the cleaning time.

本発明の第1の実施形態においては、クリーニング工程において、第3電極7cに流れる電流値を測定し、その測定値に基づいて、第2電極7bをフィードバック制御する。   In the first embodiment of the present invention, in the cleaning process, the value of the current flowing through the third electrode 7c is measured, and the second electrode 7b is feedback-controlled based on the measured value.

図6を参照して、具体的に処理手順を説明する。ステップS1においては、前述したように、第2電極7bの電圧をイオンビームの発散角が最小となる電圧値より低く設定することにより、発散角を大きくし、第3電極7cにイオンビームを照射してクリーニング処理を開始する。   A specific processing procedure will be described with reference to FIG. In step S1, as described above, the voltage of the second electrode 7b is set lower than the voltage value at which the divergence angle of the ion beam is minimized, thereby increasing the divergence angle and irradiating the third electrode 7c with the ion beam. The cleaning process is started.

ステップS2においては、図2に示す電流計9により、第3電極7cに流れる電流を測定し、測定値を常時フィードバック制御部10へ送信する。   In step S <b> 2, the ammeter 9 shown in FIG. 2 measures the current flowing through the third electrode 7 c and transmits the measured value to the constant feedback control unit 10.

尚、第3電極7cに流れる電流を測定する際には、ニュートラライザの動作を停止させる必要がある。なぜなら、本ニュートラライザ動作中は、ニュートラライザから供給された電子が第3電極7cに流入するためクリーニングのために第3電極7cに入射させた正イオンによる電流の計測が困難になるからである。   When measuring the current flowing through the third electrode 7c, it is necessary to stop the operation of the neutralizer. This is because during the operation of the neutralizer, electrons supplied from the neutralizer flow into the third electrode 7c, making it difficult to measure current due to positive ions incident on the third electrode 7c for cleaning. .

ステップS3において、フィードバック制御部10は、電流計9から送信される電流値が、設定値(閾値)と等しいか否かを判定する。電流値が設定値と等しい時(Yes)は、ステップS5のタイマー処理に進む。他方、電流値が設定値と等しくない時(No)は、ステップS4の第2電極電圧制御処理に進む。   In step S3, the feedback control unit 10 determines whether or not the current value transmitted from the ammeter 9 is equal to a set value (threshold value). When the current value is equal to the set value (Yes), the process proceeds to the timer process in step S5. On the other hand, when the current value is not equal to the set value (No), the process proceeds to the second electrode voltage control process in step S4.

ステップS4の第2電極電圧制御処理に関して、電流計9で測定された電流値が設定値より大きい場合と、小さい場合とに分けて、後述する実施例を例に、図7を参照して詳細に説明する。   With respect to the second electrode voltage control process in step S4, the current value measured by the ammeter 9 is divided into a case where the current value is larger than a set value and a case where the current value is smaller than the set value. Explained.

図7に、第1電極7aの電圧を+100V、電流を325mAに設定して、第2電極7bの電圧を変化させた時の第2電極7bの電流値、及び第3電極7cの電流値の変化を示した。通常用いるビーム条件(Normal)である第2電極電圧(−2400V)では、図7に示すように第2電極7b、第3電極7cの電流値(60mA)は極小値に近い。このことから第3電極7cへのイオンビームの入射が少ない、つまりイオンビームの発散角が小さいと判断できる。尚、図7において、第2電極電圧は絶対値で示す。   FIG. 7 shows the current value of the second electrode 7b and the current value of the third electrode 7c when the voltage of the first electrode 7a is set to +100 V, the current is set to 325 mA, and the voltage of the second electrode 7b is changed. Showed changes. In the second electrode voltage (−2400 V) which is a beam condition (Normal) used normally, the current values (60 mA) of the second electrode 7 b and the third electrode 7 c are close to the minimum value as shown in FIG. From this, it can be determined that the incidence of the ion beam on the third electrode 7c is small, that is, the divergence angle of the ion beam is small. In FIG. 7, the second electrode voltage is shown as an absolute value.

通常のビーム条件から第2電極7bの電圧を下げると、図7に示すように第3電極7cの電流値が増加し、このことから、第3電極7cへのイオンビームの入射が増大する、つまりイオンビームの発散角が大きくなっていることがわかる。適正なクリーニングに使用する条件(Defocus)としては第3電極7cの電流(110mA)が、通常の条件の約2倍になる第2電極7bの電圧(−1900V)を用いる。この条件において通常30分間のイオンビームの使用に対して3%に相当する1分間のクリーニングで第3電極7cの付着膜が除去されることが確認されている。   When the voltage of the second electrode 7b is lowered from the normal beam condition, the current value of the third electrode 7c increases as shown in FIG. 7, and from this, the incidence of the ion beam on the third electrode 7c increases. That is, it can be seen that the divergence angle of the ion beam is increased. As a condition (Defocus) used for proper cleaning, a voltage (−1900 V) of the second electrode 7b is used in which the current (110 mA) of the third electrode 7c is about twice the normal condition. Under these conditions, it has been confirmed that the attached film of the third electrode 7c is removed by cleaning for 1 minute corresponding to 3% for the use of an ion beam for 30 minutes.

また、適正なクリーニング条件よりさらに第2電極7bの電圧を小さくした場合、第3電極7cの電流はさらに大きくなる。しかし、第3電極7cの電流値の上昇が急峻なためクリーニングに使用するには第3電極7cが消耗しないようにクリーニング時間に注意しなければならない。   Further, when the voltage of the second electrode 7b is further reduced from the proper cleaning conditions, the current of the third electrode 7c is further increased. However, since the increase in the current value of the third electrode 7c is steep, in order to use it for cleaning, care must be taken in the cleaning time so that the third electrode 7c is not consumed.

さらに第2電極7bの電圧を小さくした場合、図7に示したように第2電極7bに流れる電流値が増加する。第1電極7aの電圧を100Vに維持したまま、第2電極7bの電圧を−1900Vから−1200Vへ低減させると、第3電極7cの電流値は110mAから300mAに増加する。同時に、第2電極7bの電流値も60mAから70mAまで増加する。このように第2電極7bの電流が増加する条件(−1400V以上)では、減速されていない高速イオンが第2電極7bに入射しているため、スパッタによる第2電極7bの消耗が激しい。よって、第2電極7bの電流が増加する条件(−1400V以上)をクリーニングに使用することは望ましくない。   Further, when the voltage of the second electrode 7b is reduced, the value of the current flowing through the second electrode 7b increases as shown in FIG. If the voltage of the second electrode 7b is reduced from -1900V to -1200V while the voltage of the first electrode 7a is maintained at 100V, the current value of the third electrode 7c increases from 110mA to 300mA. At the same time, the current value of the second electrode 7b increases from 60 mA to 70 mA. In this way, under the condition that the current of the second electrode 7b increases (−1400 V or more), fast ions that are not decelerated are incident on the second electrode 7b, so that the second electrode 7b is consumed greatly by sputtering. Therefore, it is not desirable to use the condition (−1400 V or more) in which the current of the second electrode 7b increases for cleaning.

上記の条件をまとめると以下の通りである。   The above conditions are summarized as follows.

Figure 2011124215
Figure 2011124215

以上より、本例においては、フィードバック制御部10は、電流計9がクリーニング条件で使用する設定値(110mA)より低い場合は、第2電極7bの電圧を適宜低下させるように制御する。一方、電流計9がクリーニング条件で使用する設定値(110mA)より高い場合は、第2電極7bの電圧の絶対値を適宜増加させるように制御する。   As described above, in this example, when the ammeter 9 is lower than the set value (110 mA) used in the cleaning condition, the feedback control unit 10 performs control so that the voltage of the second electrode 7b is appropriately reduced. On the other hand, when the ammeter 9 is higher than the set value (110 mA) used in the cleaning condition, the absolute value of the voltage of the second electrode 7b is controlled to be appropriately increased.

ステップS4の第2電極電圧制御処理が完了すると、再びステップS2及びステップS3の処理が、第3電極7aの電流が設定値(110mA)と一致するまで繰り返される。   When the second electrode voltage control process of step S4 is completed, the processes of step S2 and step S3 are repeated again until the current of the third electrode 7a matches the set value (110 mA).

ステップS5においては、ステップS4で電流値が設定値(110mA)と等しいと判断された時から、タイマー処理が開始される。そして、タイマー処理において所定時間(例えば、1分)が経過すると、ステップS6に進み、クリーニング処理が停止される。   In step S5, timer processing is started when it is determined in step S4 that the current value is equal to the set value (110 mA). When a predetermined time (for example, 1 minute) elapses in the timer process, the process proceeds to step S6 and the cleaning process is stopped.

(参考実施形態)
図8、図9、及び図10を参照して、参考実施形態について説明する。
(Reference embodiment)
The reference embodiment will be described with reference to FIGS. 8, 9, and 10.

本例は、図2に示した実施形態とは異なり、図8に示すように、電流計9で測定された値を表示する表示手段15と、電流計9の測定値に基づいて、第1電源11及び第2電源12を自動停止する電源停止手段16が追加されている。それ以外の構成は基本的に図2で示した構成と同一である。   This embodiment differs from the embodiment shown in FIG. 2 in that, as shown in FIG. 8, the display means 15 for displaying the value measured by the ammeter 9 and the first value based on the measured value of the ammeter 9 are used. Power supply stopping means 16 for automatically stopping the power supply 11 and the second power supply 12 is added. The other configuration is basically the same as the configuration shown in FIG.

図9を参照して、クリーニング工程においてアラーム表示を行う動作手順を説明する。ステップS1において、第1の実施形態と同様の第3電極7cのクリーニング処理が行われる。第1電極7aの電圧、第2電極7bの電圧の条件は、前述したように、それぞれ+100V、−1900Vとなるように設定する。   With reference to FIG. 9, the operation | movement procedure which performs an alarm display in a cleaning process is demonstrated. In step S1, a cleaning process for the third electrode 7c similar to that of the first embodiment is performed. As described above, the conditions of the voltage of the first electrode 7a and the voltage of the second electrode 7b are set to be + 100V and −1900V, respectively.

ステップS2において、電流計9により、第3電極7cに流れる電流が測定される。測定された電流値は制御部14に送信される。   In step S2, the current flowing through the third electrode 7c is measured by the ammeter 9. The measured current value is transmitted to the control unit 14.

ステップS3において、制御部14は、測定された電流値が設定値より大きいか否かを判断する。ステップS3で電流値が設定値より大きい(Yes)場合、イオンビームの発散角が増大し、第3電極7cにイオンビームが多く入射しているため、ステップS4に進み、表示手段15がアラームを表示する。そして、ステップS5に進み、電源停止手段16が、第1電源11、第2電源12を自動停止することで、クリーニング処理を停止する。ステップS3で電流値が設定値より小さい(No)場合には、そのままクリーニング処理を続行する。   In step S3, the control unit 14 determines whether or not the measured current value is larger than the set value. If the current value is larger than the set value in step S3 (Yes), the divergence angle of the ion beam is increased, and a large amount of ion beam is incident on the third electrode 7c. indicate. In step S5, the power supply stopping unit 16 automatically stops the first power supply 11 and the second power supply 12 to stop the cleaning process. If the current value is smaller than the set value in step S3 (No), the cleaning process is continued.

図10は、図9と異なり、ステップS4(アラーム表示)の後に、ステップS6(停止操作アラーム)が追加されており、表示装置使用者によって、手動で第1電源11、第2電源12を停止して、クリーニング処理を停止する(S7)例である。   FIG. 10 differs from FIG. 9 in that step S6 (stop operation alarm) is added after step S4 (alarm display), and the first power supply 11 and the second power supply 12 are manually stopped by the display device user. In this example, the cleaning process is stopped (S7).

上記のように、第3電極に流れる電流が閾値に達した際にアラームを表示したり、動作を自動停止する手段を設けることによって、電極の熱変形や組立上の不具合によりビームの発散角が大きくなった場合でも、イオンビーム処理への影響を防止することができる。   As described above, when the current flowing through the third electrode reaches the threshold value, an alarm is displayed, or a means for automatically stopping the operation is provided, so that the beam divergence angle is reduced due to thermal deformation of the electrode or an assembly failure. Even when it becomes larger, the influence on the ion beam processing can be prevented.

上記したように、第3電極7cに流れる電流を測定しながら、所定の設定値を超えた場合には第2電極7bに印加する電圧を制御する、或いは、処理を停止することによって、第3電極7cへの過剰なイオンビームの入射を防止することができる。係る作用は、イオンビームの発散角θを制御することによって得られるものであるから、同様の手法によって、エッチング等の通常のイオンビーム処理においても、イオンビームの発散角θの制御を行い、適正な処理を行うことができる。即ち、イオンビーム処理においては、第1電極7aの電圧を+100V、電流を325mAに設定し、第2電極7bの電圧を通常用いるビーム条件(Normal)である第2電極電圧(−2400V)とする。この条件下でイオンビーム処理を行い、同時に第3電極7cに流れる電流を測定し、測定値が設定値(60mA)を超えた場合には第2電極電圧を制御する、或いは、アラームを表示し、自動又は手動で処理を停止することとする。   As described above, while measuring the current flowing through the third electrode 7c, if a predetermined set value is exceeded, the voltage applied to the second electrode 7b is controlled, or the process is stopped to stop the third. It is possible to prevent an excessive ion beam from entering the electrode 7c. Since such an effect can be obtained by controlling the divergence angle θ of the ion beam, the divergence angle θ of the ion beam can be controlled appropriately by using the same method even in normal ion beam processing such as etching. Can be processed. That is, in the ion beam processing, the voltage of the first electrode 7a is set to + 100V, the current is set to 325mA, and the voltage of the second electrode 7b is set to the second electrode voltage (-2400V) which is a beam condition (Normal) that is normally used. . Ion beam treatment is performed under these conditions, and the current flowing through the third electrode 7c is measured at the same time. If the measured value exceeds the set value (60 mA), the second electrode voltage is controlled or an alarm is displayed. The processing will be stopped automatically or manually.

本発明のイオンビーム発生装置はイオンビームエッチングやイオンミリングを行うイオンビーム処理装置に用いられる。本発明に係る第3電極のクリーニング処理は、係るイオンビーム処理装置において、複数枚の被処理基板を連続してイオンビーム処理する工程中に、適宜、実施することができるが、クリーニング処理中は被処理基板への影響を避ける必要がある。そのため、クリーニング処理を実施する際には、被処理基板を真空室から退避させるか、或いは、予め基板ホルダーと引き出し電極との間に開閉自在なシャッターを備えておき、該シャッターを閉状態として、クリーニング処理を行う。   The ion beam generator of the present invention is used in an ion beam processing apparatus that performs ion beam etching and ion milling. The cleaning process of the third electrode according to the present invention can be appropriately performed during the ion beam processing of a plurality of substrates to be processed in such an ion beam processing apparatus. It is necessary to avoid the influence on the substrate to be processed. Therefore, when performing the cleaning process, the substrate to be processed is retracted from the vacuum chamber, or a shutter that can be opened and closed is provided in advance between the substrate holder and the extraction electrode, and the shutter is closed. Perform a cleaning process.

本発明に係るイオンビーム処理装置は、例えば、磁気ヘッドや磁気読み取りヘッド用センサのTMR(Tunnel Magneto−Resistance:トンネル磁気抵抗)スタックのパターニングに好適に用いられる。以下に、係るパターニング工程について説明する。   The ion beam processing apparatus according to the present invention is suitably used, for example, for patterning a TMR (Tunnel Magneto-Resistance) stack of a sensor for a magnetic head or a magnetic reading head. Below, the patterning process which concerns is demonstrated.

図11は、TMRスタックのパターニング工程を示す断面模式図である。図11(a)に示すように、ウエハ30上にTMRスタック31を成膜後、このスタック31上にフォトレジスト32を形成し、現像、パターン化する。例示したフォトレジスト32は下部に凹部32aを有しており、1層または2層の場合がある。2層のフォトレジストの場合は、通常下位層の方が薄く、凹部32aを形成するためにオーバーエッチされている。これにより、フォトレジストのリフトオフ・プロセスが促進される。   FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the patterning process of the TMR stack. As shown in FIG. 11A, after a TMR stack 31 is formed on the wafer 30, a photoresist 32 is formed on the stack 31, and is developed and patterned. The illustrated photoresist 32 has a recess 32a at the bottom, and may be one or two layers. In the case of a two-layer photoresist, the lower layer is usually thinner and overetched to form the recess 32a. This facilitates the photoresist lift-off process.

次に、図11(b)に示すように、イオンビームによって、TMRスタック31のレジスト32で覆われていない部分をエッチングする。ビームの入射角を変えることにより、接合部33の側壁形状を制御できる。ほぼ垂直の入射を行った場合、接合部33はスカートのように、上部が狭く下部層に近づくにつれて広くなる。イオンビームの照準をさらに鋭角に合わせることにより、接合部33をより垂直にして下部の広がりを減少でき、ほぼ垂直な接合部側壁が得られる。図11中、34はフリー層である。   Next, as shown in FIG. 11B, the portion of the TMR stack 31 that is not covered with the resist 32 is etched by an ion beam. By changing the incident angle of the beam, the side wall shape of the joint portion 33 can be controlled. When the incidence is almost normal, the joint 33 is narrow like the skirt and becomes wider as it approaches the lower layer. By further aligning the aim of the ion beam to an acute angle, the joint 33 can be made more vertical and the spread of the lower portion can be reduced, and a substantially vertical joint sidewall can be obtained. In FIG. 11, 34 is a free layer.

様々な角度でのイオンビームミリング(IBE)によりセンサがパターン化され、所望の側壁を有する接合部33のプロファイルを得る。ミリングによって、フォトレジスト32及び接合部側壁にも再付着するため、側壁をきれいにして接合部33で電気ショートが起きないように、通常、別途鋭角でミリングを行う。   The sensor is patterned by ion beam milling (IBE) at various angles to obtain a profile of the junction 33 with the desired sidewalls. Milling causes redeposition on the photoresist 32 and the side wall of the junction. Therefore, milling is usually performed at a separate acute angle so that the side wall is cleaned and an electrical short circuit does not occur at the junction 33.

次に、図11(c)に示すように、例えば、Al23、SiO2、Si−N、HfO2またはこれらの組み合わせから選択される絶縁体層35を成膜して、側壁を電気的に絶縁する。 Next, as shown in FIG. 11C, for example, an insulating layer 35 selected from Al 2 O 3 , SiO 2 , Si—N, HfO 2, or a combination thereof is formed, and the sidewalls are electrically connected. Insulate.

絶縁体層35の成膜は物理的気相成膜(PVD)で行うことができる。しかし、側壁の厚み制御は極めて重要であるため、例えば、イオンビーム成膜(IBD)や原子層成膜(ALD)などのより適合する成膜技術が好ましい。原子層成膜は蒸着率が非常に低いが、共形なカバレッジが得られる。中間入射角(45°以下)のイオンビーム成膜では、センサ側壁のカバレッジが大きくなる。このカバレッジは薄いため、インボードとアウトボードの問題はさほど重要ではない。   The insulator layer 35 can be formed by physical vapor deposition (PVD). However, since control of the thickness of the sidewall is extremely important, a more suitable film formation technique such as ion beam film formation (IBD) or atomic layer film formation (ALD) is preferable. Atomic layer deposition has a very low deposition rate, but can provide conformal coverage. In ion beam film formation at an intermediate incident angle (45 ° or less), the sensor side wall coverage is increased. Because this coverage is thin, the inboarding and outboarding issues are less important.

次に、図12に、本発明に係るイオンビーム処理装置とハードバイアス膜の成膜装置とを組み込んだ磁気ヘッドの製造装置の概略図を示す。   Next, FIG. 12 shows a schematic diagram of a magnetic head manufacturing apparatus in which an ion beam processing apparatus and a hard bias film forming apparatus according to the present invention are incorporated.

図12に示すように、本例の製造装置40は、PVDチャンバ41、イオンビームエッチング(IBE)チャンバ45及び絶縁体成膜チャンバ46、ロードロック(LL)チャンバ44、アンロードロック(ULL)チャンバ42を備えている。即ち、本例の製造装置40は、中央に配置したロボットチャンバ43に、PVDチャンバ41、IBEチャンバ45、絶縁体成膜チャンバ46、LLチャンバ44、ULLチャンバ42を接続配置している。従って、ウエハ処理ユニット42、PVDチャンバ41、IBEチャンバ45、絶縁体成膜チャンバ46、LLチャンバ44、ULLチャンバ42のそれぞれの装置へのウエハの受け渡しは、ロボットチャンバ43内のハンドリングロボットの操作により行われる。尚、IBEチャンバ45は、本発明のイオンビーム発生装置を備えたイオンビーム処理装置である。   As shown in FIG. 12, the manufacturing apparatus 40 of this example includes a PVD chamber 41, an ion beam etching (IBE) chamber 45, an insulator film forming chamber 46, a load lock (LL) chamber 44, and an unload lock (ULL) chamber. 42 is provided. That is, in the manufacturing apparatus 40 of this example, the PVD chamber 41, the IBE chamber 45, the insulator film forming chamber 46, the LL chamber 44, and the UL chamber 42 are connected to the robot chamber 43 disposed in the center. Accordingly, the wafer is transferred to the wafer processing unit 42, the PVD chamber 41, the IBE chamber 45, the insulator film forming chamber 46, the LL chamber 44, and the UL chamber 42 by operating the handling robot in the robot chamber 43. Done. The IBE chamber 45 is an ion beam processing apparatus provided with the ion beam generator of the present invention.

次に、図12の製造装置40を用い、図11の工程及びハードバイアス膜の成膜工程を続けて行う場合について説明する。本例の成膜方法は、先ず、ロボットチャンバ43内のハンドリングロボットがLLチャンバ44のカセットからウエハを取り出し、IBEチャンバ45へ搬送する。このウエハには、図11(a)に示すTMRスタック31とパターン化フォトレジスト32が形成されている。   Next, the case where the manufacturing apparatus 40 of FIG. 12 is used and the process of FIG. 11 and the film forming process of the hard bias film are performed successively will be described. In the film forming method of this example, first, the handling robot in the robot chamber 43 takes out the wafer from the cassette in the LL chamber 44 and transfers it to the IBE chamber 45. A TMR stack 31 and a patterned photoresist 32 shown in FIG. 11A are formed on this wafer.

IBEチャンバでは、TMRスタック31をエッチング処理してセンサの接合部33が形成される(図11(b))。センサの接合部33の形成後、ウエハはロボットによって絶縁体成膜チャンバ46へ搬送される。   In the IBE chamber, the TMR stack 31 is etched to form a sensor joint 33 (FIG. 11B). After the formation of the sensor joint 33, the wafer is transferred to the insulator film forming chamber 46 by a robot.

絶縁体成膜チャンバ46では、電気的絶縁性を有する薄い非反応性層を成膜して表面安定化処理が行われる(図11(c)参照)。   In the insulator film forming chamber 46, a thin non-reactive layer having electrical insulation is formed and surface stabilization is performed (see FIG. 11C).

次に、表面安定化処理が施されたセンサは、3層のハードバイアス膜(下地層/永久磁石層/キャップ層)の成膜を行うために、ロボットによってPVDチャンバ41へ搬送される。PVDチャンバ41では、3基のマグネトロン・カソードユニットの各ターゲット(Cr、Co−Pt、Taなど)を用いて、ハードバイアス膜(下地層/永久磁石層/キャップ層)が成膜される。当該ハードバイアス膜の成膜後、完成ウエハはULLチャンバ42に格納される。   Next, the sensor subjected to the surface stabilization treatment is transported to the PVD chamber 41 by the robot in order to form a three-layer hard bias film (underlayer / permanent magnet layer / cap layer). In the PVD chamber 41, a hard bias film (underlayer / permanent magnet layer / cap layer) is formed using each target (Cr, Co—Pt, Ta, etc.) of the three magnetron / cathode units. After the hard bias film is formed, the completed wafer is stored in the UL chamber 42.

本例の製造装置40によれば、ロボットチャンバ43に、IBEチャンバ45及び絶縁体成膜チャンバ46を接続しているので、センサの接合部33の形成、絶縁体層35の成膜、ハードバイアス膜の成膜の一連の工程を連続的に行うことができる。   According to the manufacturing apparatus 40 of the present example, since the IBE chamber 45 and the insulator film forming chamber 46 are connected to the robot chamber 43, the formation of the joint portion 33 of the sensor, the film formation of the insulator layer 35, and the hard bias A series of steps of film formation can be performed continuously.

本例の製造装置40においては、IBEチャンバ45で、所定枚数のウエハをエッチングした後、IBEチャンバ45からウエハを退避させ、図5を用いて前述したクリーニング処理を行うようにしてもよい。或いは、IBEチャンバ45において、基板ホルダーと引き出し電極の間に開閉自在なシャッター機構を設け、シャッターを閉状態として、前述したクリーニング処理を行うようにしてもよい。   In the manufacturing apparatus 40 of this example, after a predetermined number of wafers are etched in the IBE chamber 45, the wafers may be retracted from the IBE chamber 45 and the cleaning process described above with reference to FIG. 5 may be performed. Alternatively, the IBE chamber 45 may be provided with a freely openable / closable shutter mechanism between the substrate holder and the extraction electrode, and the above-described cleaning process may be performed with the shutter closed.

尚、クリーニング処理は基板を連続して複数枚処理する際に、基板毎にシャッター閉状態で実施したり、一定枚数処理する毎に実施したり、装置が稼動していない待機時に実施しても良く、クリーニングを実施するタイミングは限定しない。   The cleaning process may be performed when a plurality of substrates are processed in succession with the shutter closed for each substrate, each time a certain number of substrates are processed, or when the apparatus is not in operation. Well, the timing for performing cleaning is not limited.

1:イオンビーム発生装置、7:引き出し電極、7a:第1電極、7b:第2電極、7c:第3電極、9:電流計、10:フィードバック制御部、24:イオンビーム   1: ion beam generator, 7: extraction electrode, 7a: first electrode, 7b: second electrode, 7c: third electrode, 9: ammeter, 10: feedback control unit, 24: ion beam

Claims (4)

プラズマ発生源と、
前記プラズマ発生源の側から順に配置された、それぞれ多孔板電極である、第1電極、第2電極、及び第3電極からなり、前記プラズマ発生源で発生したイオンを引き出す引き出し電極と、
前記第1及び第2電極の電位をそれぞれ独立に制御する制御手段と、
前記第3電極に流れる電流を測定する電流測定手段と、
前記電流測定手段による測定値に基づいて、前記第2電極の電位をフィードバック制御するフィードバック制御部とを備え、
前記第3電極は接地電位になっており、
前記制御手段は、前記第1電極を正電位に、前記第2電極を負電位に制御して、イオンビームを前記第3電極に入射させて、前記第3電極のクリーニングを行うイオンビーム発生装置であって、
前記フィードバック制御部は、前記電流測定手段によって測定された前記第3電極の電流値が閾値を超えた場合に、前記第2電極の電圧の絶対値を上げるように制御することを特徴とするイオンビーム発生装置。
A plasma source;
A first electrode, a second electrode, and a third electrode, which are arranged in order from the plasma generation source side, each of which is a perforated plate electrode, and an extraction electrode for extracting ions generated in the plasma generation source;
Control means for independently controlling the potentials of the first and second electrodes;
Current measuring means for measuring a current flowing through the third electrode;
A feedback control unit that feedback-controls the potential of the second electrode based on a measured value by the current measuring unit;
The third electrode is at ground potential;
The control means controls the first electrode to a positive potential, the second electrode to a negative potential, causes an ion beam to enter the third electrode, and performs cleaning of the third electrode. Because
The feedback control unit performs control to increase the absolute value of the voltage of the second electrode when the current value of the third electrode measured by the current measuring unit exceeds a threshold value. Beam generator.
さらに、該イオンビームを中和するために電子を供給するニュートラライザを備え、
前記ニュートラライザは、前記クリーニング中には、電子を供給しないように電源をオフにすることを特徴とする請求項1に記載のイオンビーム発生装置。
And a neutralizer for supplying electrons to neutralize the ion beam,
The ion beam generator according to claim 1, wherein the neutralizer is turned off so as not to supply electrons during the cleaning.
プラズマ発生源と、
前記プラズマ発生源の側から順に配置された、それぞれ多孔板電極である、第1電極、第2電極、及び第3電極からなり、前記プラズマ発生源で発生したイオンを引き出す引き出し電極と、
前記第1及び第2電極の電位をそれぞれ独立に制御する制御手段と、
前記第3電極に流れる電流を測定する電流測定手段と、
前記電流測定手段による測定値に基づいて、前記第2電極の電位をフィードバック制御するフィードバック制御部とを備え、
前記第3電極は接地電位になっており、
前記制御手段は、前記第1電極を正電位に、前記第2電極を負電位に制御して、イオンビームを前記第3電極に入射させて、前記第3電極のクリーニングを行うイオンビーム発生装置のクリーニング方法であって、
前記フィードバック制御部は、前記電流測定手段によって測定された前記第3電極の電流値が閾値を超えた場合に、前記第2電極の電圧の絶対値を上げるように制御することを特徴とするイオンビーム発生装置のクリーニング方法。
A plasma source;
A first electrode, a second electrode, and a third electrode, which are arranged in order from the plasma generation source side, each of which is a perforated plate electrode, and an extraction electrode for extracting ions generated in the plasma generation source;
Control means for independently controlling the potentials of the first and second electrodes;
Current measuring means for measuring a current flowing through the third electrode;
A feedback control unit that feedback-controls the potential of the second electrode based on a measurement value by the current measurement unit;
The third electrode is at ground potential;
The control means controls the first electrode to a positive potential, the second electrode to a negative potential, causes an ion beam to enter the third electrode, and performs cleaning of the third electrode. Cleaning method,
The feedback control unit performs control to increase the absolute value of the voltage of the second electrode when the current value of the third electrode measured by the current measuring unit exceeds a threshold value. Cleaning method for beam generator.
前記イオンビーム発生装置は、さらに、該イオンビームを中和するために電子を供給するニュートラライザを備え、
前記クリーニング中には、電子を供給しないように前記ニュートラライザの電源をオフにすることを特徴とする請求項3に記載のイオンビーム発生装置のクリーニング方法。
The ion beam generator further includes a neutralizer that supplies electrons to neutralize the ion beam,
4. The method of cleaning an ion beam generator according to claim 3, wherein the neutralizer is turned off so that electrons are not supplied during the cleaning.
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