JP2011204369A - ニュートラライザ及びこれを備えたイオンビーム装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電子ビームを引出し可能な開口を一方の端部に有する放電管と、放電管内にガスを導入するガス導入管と、放電管内に配設されたカソード電極と、放電管の前記開口側に配設されたキーパ電極と、カソード電極よりも正電位となるようにキーパ電極に電圧を印加する引出し電源と、を備え、引出し電源に、カソード電極とキーパ電極の電圧極性を反転させる反転機構を設けたことを特徴とするニュートラライザ。
【選択図】図1
Description
また、請求項2記載の発明は、請求項1に記載のニュートラライザにおいて、反転機構が順方向リレーと逆方向リレーであることを特徴とする。
また、請求項3記載の発明は、請求項2に記載のニュートラライザにおいて、引出し電源が、カソード電源とキーパ電源とからなり、カソード電源の負極側を、順方向リレーの入力側と逆方向リレーの入力側へ接続し、カソード電源の正極側を、順方向リレーの入力側と逆方向リレーの入力側に接続し、カソード電極を、順方向リレーの出力側と逆方向リレーの出力側と接続し、キーパ電極を、順方向リレーの出力側と前記逆方向リレーの出力側に接続したことを特徴とする。
また、請求項4記載の発明は、内部を真空に維持可能な真空チャンバと、真空チャンバ内に配設され基体を保持可能な基体保持手段と、基体に向けてイオンビームを照射するイオン源と、プラズマ中から電子ビームを引出して前記基体に照射するニュートラライザと、を備えたイオンビーム装置であって、記ニュートラライザは、請求項1ないし3のいずれか1つに記載のニュートラライザであることを特徴とする。
カソード電源15はプラズマの着火と放電維持を担うため、比較的高い電圧が必要となる。本実施形態では定格電圧が600ボルトのものを使用した。電流に関しては電子ビームの最大値を考慮して定格電流が1アンペアのものを使用した。またカソード電源15は基本的に電流値で制御するため、電流制御が可能なものを用いている。
キーパ電源14は電子を引き出すために数十ボルトの電圧を維持できれば良い。本実施形態では、定格電圧が50ボルト、定格電流が1アンペアのものを使用した。キーパ電源14は電圧制御が可能なものを用いている。
始めに放電用のガス(例えば、Ar)を流し、放電管4内の圧力を所定の圧力(例えば、30Pa)にする。次にキーパ電源14によって、ガス導入管3、放電管4、カソード電極6、キーパ電極7、カソード電源15 (パワーはオフの状態) からなる系全体を負電位に下げておく。系全体の電位を下げておかないと、プラズマ31は発生するものの、電子ビーム32が生成されないためである。なお、本実施形態では径系全体の電位を−30ボルトに設定している。
実際の配線は図1のように行った。即ち、カソード電源15の負極側を、順方向リレー35の入力側と逆方向リレー37の入力側へ、またカソード電源15の正極側を、順方向リレー36の入力側と逆方向リレー38の入力側に繋いだ。一方カソード電極6を、順方向リレー35の出力側と逆方向リレー38の出力側へ、またキーパ電極7を、順方向リレー36の出力側と逆方向リレー37の出力側に繋いだ。
図2は本実施形態のニュートラライザ(プラズマ着火維持部品の有無は問わない)をイオンビームエッチング装置に用いた例を示す説明図である。イオンビームエッチング装置39は、内部を真空状態で維持することができる真空チャンバ21と、基板Sを保持する半球状のステージ40と、このステージを回転させる回転モータ23と、基板Sに向けてイオンを放出するイオンビームソース41と、基板S上の正電荷を中和するニュートララザ1と、ステージ上の電位を測定する電位センサ42と、を主要な構成要素として備えている。
10−3 〜 10−6 Pa の高真空状態となる。
ステージ40は、真空チャンバ21の内部に設けられ、基板Sを保持するための部材である。基板Sは、ステージ40の表面に設けられた拘束治具や、静電吸着などの方法によって、ステージ上に保持される。
回転モータ23は、ステージ40を傾けるための装置であり、真空チャンバ21の外部に設けられている。回転モータ23の出力軸は、ステージ38の側面に接続されており、回転モータ23が回転することよって、ステージ40が基板を軸として回転する。これによって、イオンビーム9と基板Sを任意の角度に設定し、エッチング処理を行うことが可能となっている。
ニュートララザ1は、イオンビーム33の照射中に使用する。このニュートラライザ1から照射される電子ビーム32より、正に帯電した基板Sの電荷が中和される。
電位センサ42は、ステージ40上の電位を測定するセンサである。このセンサの値を電子ビーム11にフィードバックさせることで、ステージ38上の電位を一定に保つことができる。例えば、電位センサ42の値が正の場合は、中和が足りないことを意味するため、電子ビーム11の量が増え、中和を強化する。
エッチング処理が完了した後は、イオンビーム33と電子ビーム32を止め、図示しない真空ロボットなどを用いて基板Sを取り出す。
2 ベース
3 ガス導入管
4 放電管
5 高周波誘導コイル
6 カソード電極
7 キーパ電極
7a 電子ビーム放出孔
8 第二のキーパ電極
8a 電子ビーム放出孔
9 トリガ電極
11 高周波電源
12 マッチングボックス
13 引出し電源
14 キーパ電源
15 カソード電源
16 コンデンサ(自己バイアス手段)
16a〜16c コンデンサ(自己バイアス手段)
17 トリガ電源
21 真空チャンバ
23 回転モータ
31 プラズマ
32 電子ビーム
33 イオンビーム
34 カソード材
35 順方向リレー
36 順方向リレー
37 逆方向リレー
38 逆方向リレー
39 イオンビームエッチング装置
40 ステージ
41 イオンビームソース
42 電位センサ
S 基板
Claims (4)
- 電子ビームを引出し可能な開口を一方の端部に有する放電管と、
前記放電管内にガスを導入するガス導入管と、
前記放電管内に配設されたカソード電極と、
前記放電管の前記開口側に配設されたキーパ電極と、
前記カソード電極よりも正電位となるように前記キーパ電極に電圧を印加する引出し電源と、
を備えたニュートラライザであって、
前記引出し電源に、前記カソード電極と前記キーパ電極の電圧極性を反転させる反転機構を設けたことを特徴とするニュートラライザ。 - 前記反転機構が順方向リレーと逆方向リレーであることを特徴とする請求項1に記載のニュートラライザ。
- 前記引出し電源が、カソード電源とキーパ電源とからなり、前記カソード電源の負極側を、前記順方向リレーの入力側と前記逆方向リレーの入力側へ接続し、前記カソード電源の正極側を、前記順方向リレーの入力側と前記逆方向リレーの入力側に接続し、前記カソード電極を、前記順方向リレーの出力側と前記逆方向リレーの出力側と接続し、前記キーパ電極を、前記順方向リレーの出力側と前記逆方向リレーの出力側に接続したことを特徴とする請求項2に記載のニュートラライザ。
- 内部を真空に維持可能な真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に配設され基体を保持可能な基体保持手段と、
前記基体に向けてイオンビームを照射するイオン源と、
プラズマ中から電子ビームを引出して前記基体に照射するニュートラライザと、を備えたイオンビーム装置であって、
前記ニュートラライザは、請求項1ないし3のいずれか1つに記載のニュートラライザであることを特徴とするイオンビーム装置。
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