JP2501221B2 - イオンビ―ム加工装置 - Google Patents

イオンビ―ム加工装置

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JP2501221B2 JP63003802A JP380288A JP2501221B2 JP 2501221 B2 JP2501221 B2 JP 2501221B2 JP 63003802 A JP63003802 A JP 63003802A JP 380288 A JP380288 A JP 380288A JP 2501221 B2 JP2501221 B2 JP 2501221B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、イオンビーム加工装置の試料ホルダ構造に
係り、特に、構造簡単、清掃等の保守が容易な試料ホル
ダを備え、かつ、真空排気特性が良好で生産性の高いイ
オンビーム加工装置に関する。
〔従来の技術〕
イオンビーム加工装置、例えば、プラズマエツチング
装置に関する従来技術として、例えば、特開昭53-23843
号公報、特開昭61-18132号公報等に記載された技術が知
られている。
この種従来技術による装置は、被加工物に対するエツ
チングによる加工の均一化を図るため、試料ホルダに駆
動機構を設け、該試料ホルダが回転できるように構成さ
れている。これらの従来技術による装置において、試料
ホルダの駆動機構部は、真空チヤンバ内に露出している
ため、飛散したエツチング被処理物が付着し汚損され
る。このため、この従来技術は、汚損部の清掃頻度が高
く、かつ、駆動機構部の表面積が大きいため、駆動機構
部からの放出ガス量が多く、真空排気性能のよくない構
造となつている。
〔発明が解決しようとする課題〕
前記従来技術による装置は、試料ホルダの駆動機構部
が真空チヤンバ内に露出して設置されて構成されてお
り、このため、被加工物のイオンビーム加工により、前
記駆動機構部に被処理物が付着し、駆動機構部の清掃、
保守点検を高い頻度で行わなければならない。しかし、
前記従来技術は、これらの点について配慮されておら
ず、装置のスルーブツトの向上のための清掃のしやす
さ、構造の複雑さによる信頼性の低下、放出ガス量増加
に伴う真空排気性能の低下等といつた問題点を有してい
る。
本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決し、試
料ホルダの駆動機構の構造を簡単にして、保守点検を容
易にし、真空排気性能を向上させた信頼性、生産性の高
いイオンビーム加工装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明によれば、前記目的は、試料ホルダの駆動機構
を一体構造とし、これらを収納容器内に密閉し、真空チ
ヤンバとは隔離した構造とすることにより達成される。
そして、駆動機構部より試料ホルダに供給する冷却水、
ガス等の導入のため、固定軸側にそのポートを設け、中
心部の回転継手に冷却水、ガス等を供給することによ
り、冷却や加熱の条件を満足させることができる。
〔作用〕
被加工物となる試料は、イオンビームを照射すること
により、目的とする加工が施される。その際、試料ホル
ダは、試料を均一に効率よく加工するために、駆動機構
により自転、公転等の回転及び傾斜動作可能に構成され
る。このための駆動機構は、歯車、軸受、モータ、固定
軸、回転軸より構成され、これら全体が収納容器で密閉
されて真空チヤンバ内に設置される。イオンビーム加工
により被加工物である試料を加工した際に飛散した試料
の被処理物等の粒子は、試料ホルダの駆動機構収納容器
や真空チヤンバ内壁に付着堆積する。この付着堆積物
(スパツタ物)は、早い場合2〜3日ではがれ落ちるた
め、付着堆積物が試料上に落下しないように頻繁に清掃
される。
本発明は、試料ホルダの駆動機構が収納容器内に密閉
格納されているので、前述の付着堆積物により駆動機構
の機能を喪失させたり、誤動作させることがなく、収納
容器面のみの清掃を行えばよいので清掃が容易となり、
密閉された収納容器内の駆動機構が、大気雰囲気中にあ
るので、その機構を単純なものにでき、機構部が真空チ
ヤンバ内に露出されていないので、その表面積を容器の
表面積だけの小さなものとできるので、ガスの放出量を
少なくすることができる。
〔実施例〕
以下、本発明によるイオンビーム加工装置の一実施例
を図面により詳細に説明する。
第1図は本発明の一実施例の構成を示す横断面図、第
2図は第1図におけるII-II断面図である。第1図、第
2図において、1はイオン源アーク室、2はイオン源電
極、3はフイラメント電極、4はフイラメント、5はシ
ヤツタ、6は真空チヤンバ、7は真空チヤンバ扉、8は
主ゲート弁、9は真空ポンプ、10は試料ホルダ、11は駆
動用電動機、12は収納容器、13は傾斜駆動機構、20は試
料、21は試料固定金具、23は試料回転軸(回転継手)、
24は軸受フランジ、25はカサ歯車、28は真空チヤンバ側
板、29は軸受フランジ、30はウオームホイール、31はウ
オーム、32は冷却水給水口、33は冷却水排水口、34はO
リングである。
本発明によるイオンビーム加工装置の一実施例は、第
1図に示すように、フイラメント電極4に接続されたフ
イラメント4を有するイオン源アーク室1と、真空チヤ
ンバ6と、真空チヤンバ6の内部を真空に引くための主
ゲート弁8を介して設けられた真空ポンプ9と、真空チ
ヤンバ6内に設けられた試料ホルダ10と、該試料ホルダ
10を駆動するための収納容器12内に収められた駆動用電
動機11を含む駆動機構と、試料ホルダ10を傾斜駆動する
ための傾斜駆動機構13と、イオン源アーク室1と真空チ
ヤンバ6との間に設けられたイオン源電極2と、シヤツ
タ5とにより構成される。
この実施例は、イオン源アーク室1内でプラズマを発
生させるための熱電子放出形イオン源(バケツト型イオ
ン源)を備えており、プラズマを発生させるため、ま
ず、フイラメント電極3からフイラメント4に電力を供
給し、フイラメント4を点灯させ、熱電子を放出させ
る。イオン源アーク室1のアーク室壁とフイラメント電
極3との間に公知の方法により電圧を印加すると、イオ
ン源アーク室1の外周部に図示しない磁石が配置されて
いるので、アーク室壁とフイラメント電極3との間でア
ーク放電が発生し、放出された熱電子は、磁石の磁界に
よりらせん運動を行う。このような状態のイオン源アー
ク室1にガスを導入すると、導入されたガスは、そのガ
ス分子と熱電子とが衝突し、プラズマ化される。このプ
ラズマイオンは、イオン源アーク室1の真空チヤンバ6
側に配置されている2枚のイオン源電極2間に印加され
ている電圧により、真空チヤンバ6の内部に引出され
る。引出されたイオンは、試料ホルダ10の前面に配置さ
れたシヤツタ5により電気的に調製設定され、このシヤ
ツタ5が開口したとき、試料ホルダ10に保持された試料
上にイオンビームとして照射され、試料の加工を開始す
る。試料ホルダ10は、イオンビームによる試料の加工の
均一性を保ち、効率を向上させるため、公転、自転ある
いは両者を組合せた自公転を行う回転機構や傾斜機構を
備えており、これらの機構は、収納容器12で密閉され、
あるいは真空チヤンバ6の外部に、真空チヤンバ6内の
圧力とは隔離して大気圧内に設けられている。
傾斜駆動機構13は、試料の取出口となる真空チヤンバ
扉7を介して真空チヤンバ6の外部に設けられ、この傾
斜駆動機構13に連接して試料ホルダ10の駆動用電動機11
を含む回転駆動機構を収納する収納容器12が、真空チヤ
ンバ6内部に備えられる。この回転駆動機構に対する電
源の供給及び試料ホルダ10に対する冷却水あるいはガス
の供給は、傾斜駆動機構部13を介して行われる。
試料ホルダ10及び試料ホルダ10の回転駆動機構の詳細
が第2図に示されており、次にこれについて説明する。
試料ホルダ10の回転駆動機構は、試料ホルダ10を固定
保持する回転継手による試料回転軸23と、軸受フランジ
24と、カサ歯車25と、駆動用電動機11とにより構成され
る。試料20は、試料ホルダ10の試料固定金具21により固
定保持され、この試料20の試料面の温度上昇防止のた
め、試料回転軸23には、軸受フランジ24の外周側に設け
た給水口32及び排水口33を経由して冷却水が循環供給さ
れる。試料20の加工の均一性確保のための試料ホルダ10
の回転は、駆動用電動機11により、カサ歯車25、軸受フ
ランジ24、試料回転軸23を介して行われる。また、試料
ホルダ10及び前述の回転駆動機構を収納する収納容器12
全体は、軸受フランジ29を介して、真空チヤンバ側板28
に取付られ、かつ、ウオ−ムホイール30及びウオーム31
より成る傾斜駆動機構13により傾斜駆動されるように傾
斜駆動機構と接続されており、これにより、試料20に対
するイオンビームの照射角が調整でき、さらに試料20の
加工効率を高くすることができる。
前述した回転駆動機構及び試料ホルダ10の構成と動作
において、冷却水配管及び駆動用電動機11に対する配線
は、これらの駆動機構部を真空チヤンバより隔離してい
る収納容器12内を通して供給される。そして、試料回転
軸23と軸受フランジ24の真空シール及び冷却水シール
は、例えばOリング34を用い、回転軸と固定軸との間を
シールすることにより行われる。
このような本発明の実施例は、試料ホルダ10を除く、
軸受フランジ24、カサ歯車25、駆動用電動機11等の回転
駆動機構が収納容器12により真空チヤンバと隔離され大
気圧下にあり、また、ウオームホイール30、ウオーム31
等による傾斜駆動機構が、真空チヤンバ側板28と軸受フ
ランジ29を介して真空チヤンバとは隔離され大気圧下に
あるので、これらの機構は、真空中で動作可能な特殊な
機構部品で構成する必要がなく、汎用機器を用いて構成
することができる。このため、これらの駆動機構は、構
造が単純で安価かつ高信頼度に構成することができる。
また、真空チヤンバ内に露出する部分が収納容器12の外
壁のみとなり、その露出形状が単純で、かつ露出面積も
小さくガス放出量も小さくなるので、清掃等の保守点検
が容易で、真空排気特性が良好となり、生産性の向上を
図ることが可能となる。
以上本発明をイオンビーム加工装置の実施例として説
明したが、本発明は、イオンビーム加工装置だけでな
く、スパツタリング装置等にも用いることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、試料ホルダの
駆動機構を単純な構造で真空チヤンバと隔離することが
できるので、以下に示すような効果を得ることができ
る。
(1) 各部の保守点検周期を、従来技術による場合と
比較して2〜3倍程度長くすることができる。
(2) 付着堆積物の清掃除去時間を従来技術の場合の
1/2〜1/5程度に短縮することが可能となる。
(3) 真空チヤンバ内の機器露出面積が従来技術の場
合の1/5以下となり、放出ガス量も1/5以下となる。これ
により真空排気速度が従来技術による場合の20%〜50%
早くなり、早く所定の真空度に到達できる。
(4) 各駆動機構部に特殊な部品を使用する必要がな
く、標準品で調達可能となり、かつ、トラブル時の調
査、検証部位が明確となり、従来技術の場合の1/2以下
の時間で調査、検証等の試験を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成を示す横断面図、第2
図は第1図におけるII-II断面図である。 1……イオン源アーク室、2……イオン源電極、3……
フイラメント電極、4……フイラメント、5……シヤツ
タ、6……真空チヤンバ、7……真空チヤンバ扉、8…
…主ゲート弁、9……真空ポンプ、10……試料ホルダ、
11……駆動用電動機、12……収納容器、13……傾斜駆動
機構、20……試料、21……試料固定金具、23……試料回
転軸(回転継手)、24,29……軸受フランジ、25……カ
サ歯車、28……真空チヤンバ側板、30……ウオームホイ
ール、31……ウオーム、32……冷却水給水口、33……冷
却水排水口、34……Oリング。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 緒方 義明 茨城県日立市国分町1丁目1番1号 株 式会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 橋本 勲 茨城県日立市国分町1丁目1番1号 株 式会社日立製作所国分工場内 (56)参考文献 特開 昭63−162867(JP,A) 特開 昭64−42577(JP,A) 実開 昭60−29167(JP,U) 実公 昭56−598(JP,Y2)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導入したガスをプラズマ化しイオンを生成
    させるイオン源と、このイオンを照射する試料を保持す
    る試料ホルダと、試料ホルダを駆動する駆動機構と、真
    空チヤンバとを備えるイオンビーム加工装置において、
    前記駆動機構が、真空チヤンバに対して気密構造を有
    し、容器内部が大気圧とされている真空チヤンバ内に設
    置した密閉容器内に収納されたことを特徴とするイオン
    ビーム加工装置。
  2. 【請求項2】前記駆動機構は、公転機構、自転機構のい
    ずれか1つ、または、これらの組合せ機構により構成さ
    れていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    イオンビーム加工装置。
  3. 【請求項3】前記駆動機構は、試料ホルダ上に保持され
    る試料の冷却のため、冷却水、ガス等を供給可能な回転
    継手を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項または第2項記載のイオンビーム加工装置。
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JPS579116Y2 (ja) * 1979-06-16 1982-02-22
JPS6029167U (ja) * 1983-08-04 1985-02-27 日本電子株式会社 エッチング装置等用試料駆動装置
JPS63162867A (ja) * 1986-12-26 1988-07-06 Nissin Electric Co Ltd イオン処理装置
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