JP2723062B2 - イオンビーム装置 - Google Patents
イオンビーム装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はイオンビーム装置に係
り、特に、イオンビームをターゲットに当て、このター
ゲットを加工したり薄膜を作るもの、例えば、大規模な
磁性薄膜や半導体の製造、及び加工に好適なイオンビー
ム装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】２００〜５０００ｅＶ程度のエネルギー
を持ったイオンビームをターゲットに照射し、ターゲッ
トを物理的にスパッタしたり、化学的にエッチングする
ことで、ターゲット表面を加工したり、或いはターゲッ
トに対向する基板に薄膜を作る装置が知られている。 【０００３】このような装置として、従来、図４に示す
構成のものがある。即ち、該図に示す装置は、円筒状プ
ラズマ発生容器１にガス導入口２より中性ガスを導入
し、フィラメント３とアノード４でアーク放電をさせ、
できたプラズマから引出し電極５，６の電界を利用して
イオンビームを引出し、ターゲット７に照射してスパッ
タしたりエッチングすることで、ターゲット７の加工、
或いはターゲット７に対向する基板８に薄膜を作る。タ
ーゲット７と基板８は、真空容器９内に格納されてお
り、この真空容器９内に真空ポンプ１１により真空排気
されている。円筒状プラズマ発生容器１の外周に設けら
れているソレノイドコイル１０は、プラズマを作る効率
を良くし、かつ、低ガス量で動作させる重要な働きをし
ている。 【０００４】しかし、薄膜の製造、及び加工が大規模化
し、イオンビーム径が大きくなるに従い、円筒状プラズ
マ発生容器１も大口径となるため、ソレノイドコイル１
０が大型のものとなり、ターゲット７、或いは基板８へ
のソレノイドコイル１０の作る漏れ磁界が大きいものと
なってしまう。漏れ磁界が大きいと、磁性膜の磁気異方
性等の制御が困難となり、性能が低下する。また、漏れ
磁界により引出されたイオンビームが曲げられ、イオン
ビームの平行度が悪化し、加工精度が低下する。 【０００５】イオンビームを用いた薄膜の製造、及び加
工において、高い加工精度を得るためには、イオンビー
ムの均一性が高いこと、イオンビームの発散角が小さい
こと、及び上述のイオンビームの平行度が良いことが必
要である。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たイオンビーム装置においては、円筒状プラズマ発生容
器１の内壁の近傍のプラズマが、円筒状プラズマ発生容
器１の壁で冷されてプラズマ損失が発生する結果、プラ
ズマ密度分布は、円筒状プラズマ発生容器１の開口部の
中心部において高く、開口部の端部に近づくにつれて低
い分布となる。 【０００７】従って、引出し電極５の表面上のプラズマ
圧力に影響を与えるが、このプラズマ圧力は引出し電極
上の開口部に形成される電場も引出し電極の中央部にお
いて高くなり、周辺部において低くなる。このため、引
出し電極５，６上の開口部に形成された電場も中央部に
位置する開口部と周辺部とで異なったものとなる。 【０００８】このようなプラズマ密度分布、及び電場の
不均一により、均一なイオンビームが得られにくく、従
って、従来のようなイオンビーム装置による高精度の加
工は難しいものになっていた。 【０００９】本発明は上述の点に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、径が大きく、かつ、均一なイ
オンビームの発生が可能となり、高精度の加工が容易に
行えるイオンビーム装置を提供するにある。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明は、内部にフィラ
メントを有し、かつ、中性ガスを導入すると共に、前記
フィラメントを加熱し発生した熱電子を直流電界で加速
してプラズマを発生させるプラズマ発生容器、該プラズ
マ発生容器の外面上に交互に異なる極性の磁極が配置さ
れるように設けた永久磁石、前記プラズマ発生容器内の
プラズマよりイオンをイオンビームとして引出す引出し
電極を有するイオン源と、前記引出し電極により引出さ
れたイオンビームによりスパッタ、又はエッチングされ
るターゲット、又はターゲットと対向配置されて成膜さ
れる基板を収納支持する真空容器とを備え、前記真空容
器内に収納されているターゲット、又はターゲットと基
板が、前記プラズマ発生容器の外面上に配置されている
永久磁石端部との距離が該永久磁石の作る磁界の強さが
１ガウス以下である位置、或いは地磁気と同程度である
位置に配置されているイオンビーム装置とすることを特
徴とする。 【００１１】 【作用】即ち、プラズマを効率良く発生し所定空間に閉
じ込めて径が大きく、かつ、均一なイオンビームを引出
すためには、引出し電極近傍においては磁界が十分弱
く、プラズマ発生容器表面近傍においては磁界が十分強
く、発生したプラズマがプラズマ発生容器壁面に触れる
ことなく閉じ込められなくてはならない。 【００１２】本発明者らは、永久磁石のＮ極とＳ極を交
互に配置した磁界で、プラズマを閉じ込める方式を利用
すると、永久磁石近傍の磁界は、ソレノイドコイルの磁
界よりはるかに大きいにも係らず、永久磁石列から数cm
離れると急激に磁界が低下し、容易に地磁気程度になる
ことを磁界分布の解析結果から見出すと共に、イオンビ
ームの動きに影響を与える磁界の強度が地磁気程度に低
下するためイオンビームの平行度が良いことを実験によ
り確認し、この位置にターゲット、或いはターゲットと
基板を配置すれば上記目的が達成され、磁性薄膜や半導
体等の微細加工、及び製造装置に好適である。 【００１３】 【実施例】以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳
細に説明する。 【００１４】図１、及び図２に本発明のイオンビーム加
工装置の一実施例を示す。図１において、カソード３１
はヘアピン状のタングステンフィラメントで作られ、熱
電子を放出する。プラズマ発生室を形成する円筒状のプ
ラズマ発生容器３２は、非磁性材で形成され、カソード
３１との間でアーク放電を行わせるアノード電極を兼ね
ている。 【００１５】プラズマ発生容器３２の外周には、図２に
示すごとく、多数の永久磁石３３を、プラズマ発生容器
３２の外面上で円周方向に沿って磁極の極性が交互に変
わるように設けている。プラズマ発生容器３２は、例え
ば、内径１５０mm，外形156mm，深さ１５０mmのステン
レス製で、幅８mm，高さ２５mm，長さ１５０mmで高さ方
向に磁化した永久磁石３３を１６列円筒上に設け、フィ
ラメント３１を保持している側の側面には、幅と高さは
同じで、長さ１２０mmの永久磁石と４０mmの永久磁石を
各２個設けている。永久磁石３３の残留磁化は、いずれ
も８５００ガウスのコバルトサマリウム磁石を使用し
た。従って、プラズマ発生容器３２は永久磁石３３の磁
力線が内部にできるように、ステンレス鋼等の非磁性材
でできている。 【００１６】カソード３１とプラズマ発生容器３２の間
に直流電圧を印加し、低気圧でのアーク放電によりプラ
ズマを作り、このプラズマからイオンをイオンビームと
して引出す引出し電極は、各々に多数のアパチャ４５
（図２に示す）を設けたプラズマ電極，加速電極からな
る引出し電極３６，３７より構成されている。このよう
にして、イオン源３０が構成されている。 【００１７】一方、ターゲット４１，基板４２は、それ
ぞれ支持手段７１，８１を介して真空容器４３内に取り
付けられており、その際、真空容器４３内に取り付けら
れているターゲット４１と基板４２は、プラズマ発生容
器３２の外面上に配置されている永久磁石３３端部との
距離（Ｚ）が、永久磁石３３の作る磁界の強さが１ガウ
ス以下である位置、或いは地磁気と同程度である位置、
或いは永久磁石端部との距離（Ｚ）が６０mm以上離れて
配置されている。 【００１８】また、真空容器４３内は真空ポンプ４４で
排気され、更に、真空容器４３の引出し電極３６，３７
側には、引出し電極３６，３７により引出されたイオン
ビームを真空容器４３内に導く開口部４３Ａが設けられ
ている。支持手段７１は、ターゲット４１を回転可能に
支持し、ターゲット４１の加工を均一に行うため、回転
させながらイオンビームをターゲット４１に照射させる
ようにしている。このようにして、真空容器４３が構成
されている。 【００１９】そして、本実施例では、上記構成のイオン
源３０と真空容器４３とを接続してイオンビーム加工装
置を構成している。その接続に際しては、イオン源３０
の引出し電極３６，３７側端部（通常は、電極を支持し
ている絶縁フランジ）と真空容器４３の開口部４３Ａ側
端部とを接続し、引出し電極３６，３７で引出されたイ
オンビームを真空容器４３内に導入して照射するように
している。 【００２０】尚、基板４２上に薄膜を形成する場合は、
支持手段８１上に基板４２を置き、支持手段７１上に、
例えばパーマロイの板をおいてイオンビームをパーマロ
イの板に照射しスパッタリングを行うことにより、飛散
した粒子が基板４２に付着し薄膜が形成される。 【００２１】上記した本実施例の構成において、中性ガ
ス３５としてアルゴンガスを導入し（導入口は３４）、
アルゴンイオンのプラズマに対して、永久磁石３３を除
いた時のプラズマを作る効率と、永久磁石３３を設けた
時のプラズマを作る効率を、必要なアーク電力で比較し
たところ、永久磁石３３により、アーク電力が１／４〜
１／５以下にできる効果があることがわかった。 【００２２】従って、アルゴンガスに対しても、非磁性
のプラズマ発生容器３２を通して、永久磁石３３を使用
したプラズマ生成が効率良くできることが判明した。 【００２３】図３は、図１の永久磁石３３の作る磁界分
布を示す。ターゲット４１や基板４２の設置されている
永久磁石３３の端部から距離（Ｚ）が６０mm以上のとこ
ろでは、ほぼ１ガウス以下と、地磁気と同程度であるこ
とがわかる。又、距離(Ｚ)が約１５mmで、ビームの中心
からの距離（Ｒ）がほぼ３５mmの範囲においても、磁界
がほぼ地磁気程度となっていることがわかる。 【００２４】このように引出し電極３６，３７部の十分
広い範囲において磁界が十分小さくなっているため、径
が大きく、かつ、均一なイオンビームが得られる。プラ
ズマを閉じ込めるための強力な磁界４８が図２に示すご
とく、プラズマ発生容器３２の壁面に沿って発生し、プ
ラズマをプラズマ発生容器３２の壁面に直接接触するこ
とを防止し、十分閉じ込めることが可能となり、均一な
プラズマ密度分布が得られることも、このような均一、
かつ、径の大きいイオンビームを得ることに貢献してい
る。 【００２５】又、強力な磁界４８がプラズマを十分閉じ
込める一方、フィラメント３１から放出された電子は、
アルゴンガス等の分子への衝突を繰返した後、そのエネ
ルギーを失い、磁界４８に沿って進みアノードを形成す
るプラズマ発生容器３２の壁面に到達することが可能で
ある。 【００２６】更に、図１から明らかなように、プラズマ
発生容器３２内にはフィラメント３１が設置されている
のみであり、従って、本実施例の装置の分解は簡単でク
リーニングは容易であり、保守性が良い。 【００２７】 【発明の効果】以上説明した本発明のイオンビーム装置
によれば、内部にフィラメントを有し、かつ、中性ガス
を導入すると共に、前記フィラメントを加熱し発生した
熱電子を直流電界で加速してプラズマを発生させるプラ
ズマ発生容器、該プラズマ発生容器の外面上に交互に異
なる極性の磁極が配置されるように設けた永久磁石、前
記プラズマ発生容器内のプラズマよりイオンをイオンビ
ームとして引出す引出し電極を有するイオン源と、前記
引出し電極により引出されたイオンビームによりスパッ
タ、又はエッチングされるターゲット、又はターゲット
と対向配置されて成膜される基板を収納支持する真空容
器とを備え、前記真空容器内に収納されているターゲッ
ト、又はターゲットと基板が、前記プラズマ発生容器の
外面上に配置されている永久磁石端部との距離が該永久
磁石の作る磁界の強さが１ガウス以下である位置、或い
は地磁気と同程度である位置に配置されているものであ
るから、漏れ磁界が地磁気と同程度と大幅に減少され、
イオンビームの平行度が従来の装置の場合に比し大幅に
改善され、この位置にターゲット、或いはターゲットと
基板が配置されているので、高精度な微細加工を磁性薄
膜や半導体に行うことが可能になると共に、正確な磁気
異方性を磁性薄膜に与えることが可能となり、より高性
能な磁性薄膜を作成できる。更に、イオンビーム径が大
きく、かつ、均一なイオンビームの発生が可能なので、
特に、大規模な磁性薄膜や半導体の高精度な製造、及び
加工に好適なイオンビーム装置が得られる。
り、特に、イオンビームをターゲットに当て、このター
ゲットを加工したり薄膜を作るもの、例えば、大規模な
磁性薄膜や半導体の製造、及び加工に好適なイオンビー
ム装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】２００〜５０００ｅＶ程度のエネルギー
を持ったイオンビームをターゲットに照射し、ターゲッ
トを物理的にスパッタしたり、化学的にエッチングする
ことで、ターゲット表面を加工したり、或いはターゲッ
トに対向する基板に薄膜を作る装置が知られている。 【０００３】このような装置として、従来、図４に示す
構成のものがある。即ち、該図に示す装置は、円筒状プ
ラズマ発生容器１にガス導入口２より中性ガスを導入
し、フィラメント３とアノード４でアーク放電をさせ、
できたプラズマから引出し電極５，６の電界を利用して
イオンビームを引出し、ターゲット７に照射してスパッ
タしたりエッチングすることで、ターゲット７の加工、
或いはターゲット７に対向する基板８に薄膜を作る。タ
ーゲット７と基板８は、真空容器９内に格納されてお
り、この真空容器９内に真空ポンプ１１により真空排気
されている。円筒状プラズマ発生容器１の外周に設けら
れているソレノイドコイル１０は、プラズマを作る効率
を良くし、かつ、低ガス量で動作させる重要な働きをし
ている。 【０００４】しかし、薄膜の製造、及び加工が大規模化
し、イオンビーム径が大きくなるに従い、円筒状プラズ
マ発生容器１も大口径となるため、ソレノイドコイル１
０が大型のものとなり、ターゲット７、或いは基板８へ
のソレノイドコイル１０の作る漏れ磁界が大きいものと
なってしまう。漏れ磁界が大きいと、磁性膜の磁気異方
性等の制御が困難となり、性能が低下する。また、漏れ
磁界により引出されたイオンビームが曲げられ、イオン
ビームの平行度が悪化し、加工精度が低下する。 【０００５】イオンビームを用いた薄膜の製造、及び加
工において、高い加工精度を得るためには、イオンビー
ムの均一性が高いこと、イオンビームの発散角が小さい
こと、及び上述のイオンビームの平行度が良いことが必
要である。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たイオンビーム装置においては、円筒状プラズマ発生容
器１の内壁の近傍のプラズマが、円筒状プラズマ発生容
器１の壁で冷されてプラズマ損失が発生する結果、プラ
ズマ密度分布は、円筒状プラズマ発生容器１の開口部の
中心部において高く、開口部の端部に近づくにつれて低
い分布となる。 【０００７】従って、引出し電極５の表面上のプラズマ
圧力に影響を与えるが、このプラズマ圧力は引出し電極
上の開口部に形成される電場も引出し電極の中央部にお
いて高くなり、周辺部において低くなる。このため、引
出し電極５，６上の開口部に形成された電場も中央部に
位置する開口部と周辺部とで異なったものとなる。 【０００８】このようなプラズマ密度分布、及び電場の
不均一により、均一なイオンビームが得られにくく、従
って、従来のようなイオンビーム装置による高精度の加
工は難しいものになっていた。 【０００９】本発明は上述の点に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、径が大きく、かつ、均一なイ
オンビームの発生が可能となり、高精度の加工が容易に
行えるイオンビーム装置を提供するにある。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明は、内部にフィラ
メントを有し、かつ、中性ガスを導入すると共に、前記
フィラメントを加熱し発生した熱電子を直流電界で加速
してプラズマを発生させるプラズマ発生容器、該プラズ
マ発生容器の外面上に交互に異なる極性の磁極が配置さ
れるように設けた永久磁石、前記プラズマ発生容器内の
プラズマよりイオンをイオンビームとして引出す引出し
電極を有するイオン源と、前記引出し電極により引出さ
れたイオンビームによりスパッタ、又はエッチングされ
るターゲット、又はターゲットと対向配置されて成膜さ
れる基板を収納支持する真空容器とを備え、前記真空容
器内に収納されているターゲット、又はターゲットと基
板が、前記プラズマ発生容器の外面上に配置されている
永久磁石端部との距離が該永久磁石の作る磁界の強さが
１ガウス以下である位置、或いは地磁気と同程度である
位置に配置されているイオンビーム装置とすることを特
徴とする。 【００１１】 【作用】即ち、プラズマを効率良く発生し所定空間に閉
じ込めて径が大きく、かつ、均一なイオンビームを引出
すためには、引出し電極近傍においては磁界が十分弱
く、プラズマ発生容器表面近傍においては磁界が十分強
く、発生したプラズマがプラズマ発生容器壁面に触れる
ことなく閉じ込められなくてはならない。 【００１２】本発明者らは、永久磁石のＮ極とＳ極を交
互に配置した磁界で、プラズマを閉じ込める方式を利用
すると、永久磁石近傍の磁界は、ソレノイドコイルの磁
界よりはるかに大きいにも係らず、永久磁石列から数cm
離れると急激に磁界が低下し、容易に地磁気程度になる
ことを磁界分布の解析結果から見出すと共に、イオンビ
ームの動きに影響を与える磁界の強度が地磁気程度に低
下するためイオンビームの平行度が良いことを実験によ
り確認し、この位置にターゲット、或いはターゲットと
基板を配置すれば上記目的が達成され、磁性薄膜や半導
体等の微細加工、及び製造装置に好適である。 【００１３】 【実施例】以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳
細に説明する。 【００１４】図１、及び図２に本発明のイオンビーム加
工装置の一実施例を示す。図１において、カソード３１
はヘアピン状のタングステンフィラメントで作られ、熱
電子を放出する。プラズマ発生室を形成する円筒状のプ
ラズマ発生容器３２は、非磁性材で形成され、カソード
３１との間でアーク放電を行わせるアノード電極を兼ね
ている。 【００１５】プラズマ発生容器３２の外周には、図２に
示すごとく、多数の永久磁石３３を、プラズマ発生容器
３２の外面上で円周方向に沿って磁極の極性が交互に変
わるように設けている。プラズマ発生容器３２は、例え
ば、内径１５０mm，外形156mm，深さ１５０mmのステン
レス製で、幅８mm，高さ２５mm，長さ１５０mmで高さ方
向に磁化した永久磁石３３を１６列円筒上に設け、フィ
ラメント３１を保持している側の側面には、幅と高さは
同じで、長さ１２０mmの永久磁石と４０mmの永久磁石を
各２個設けている。永久磁石３３の残留磁化は、いずれ
も８５００ガウスのコバルトサマリウム磁石を使用し
た。従って、プラズマ発生容器３２は永久磁石３３の磁
力線が内部にできるように、ステンレス鋼等の非磁性材
でできている。 【００１６】カソード３１とプラズマ発生容器３２の間
に直流電圧を印加し、低気圧でのアーク放電によりプラ
ズマを作り、このプラズマからイオンをイオンビームと
して引出す引出し電極は、各々に多数のアパチャ４５
（図２に示す）を設けたプラズマ電極，加速電極からな
る引出し電極３６，３７より構成されている。このよう
にして、イオン源３０が構成されている。 【００１７】一方、ターゲット４１，基板４２は、それ
ぞれ支持手段７１，８１を介して真空容器４３内に取り
付けられており、その際、真空容器４３内に取り付けら
れているターゲット４１と基板４２は、プラズマ発生容
器３２の外面上に配置されている永久磁石３３端部との
距離（Ｚ）が、永久磁石３３の作る磁界の強さが１ガウ
ス以下である位置、或いは地磁気と同程度である位置、
或いは永久磁石端部との距離（Ｚ）が６０mm以上離れて
配置されている。 【００１８】また、真空容器４３内は真空ポンプ４４で
排気され、更に、真空容器４３の引出し電極３６，３７
側には、引出し電極３６，３７により引出されたイオン
ビームを真空容器４３内に導く開口部４３Ａが設けられ
ている。支持手段７１は、ターゲット４１を回転可能に
支持し、ターゲット４１の加工を均一に行うため、回転
させながらイオンビームをターゲット４１に照射させる
ようにしている。このようにして、真空容器４３が構成
されている。 【００１９】そして、本実施例では、上記構成のイオン
源３０と真空容器４３とを接続してイオンビーム加工装
置を構成している。その接続に際しては、イオン源３０
の引出し電極３６，３７側端部（通常は、電極を支持し
ている絶縁フランジ）と真空容器４３の開口部４３Ａ側
端部とを接続し、引出し電極３６，３７で引出されたイ
オンビームを真空容器４３内に導入して照射するように
している。 【００２０】尚、基板４２上に薄膜を形成する場合は、
支持手段８１上に基板４２を置き、支持手段７１上に、
例えばパーマロイの板をおいてイオンビームをパーマロ
イの板に照射しスパッタリングを行うことにより、飛散
した粒子が基板４２に付着し薄膜が形成される。 【００２１】上記した本実施例の構成において、中性ガ
ス３５としてアルゴンガスを導入し（導入口は３４）、
アルゴンイオンのプラズマに対して、永久磁石３３を除
いた時のプラズマを作る効率と、永久磁石３３を設けた
時のプラズマを作る効率を、必要なアーク電力で比較し
たところ、永久磁石３３により、アーク電力が１／４〜
１／５以下にできる効果があることがわかった。 【００２２】従って、アルゴンガスに対しても、非磁性
のプラズマ発生容器３２を通して、永久磁石３３を使用
したプラズマ生成が効率良くできることが判明した。 【００２３】図３は、図１の永久磁石３３の作る磁界分
布を示す。ターゲット４１や基板４２の設置されている
永久磁石３３の端部から距離（Ｚ）が６０mm以上のとこ
ろでは、ほぼ１ガウス以下と、地磁気と同程度であるこ
とがわかる。又、距離(Ｚ)が約１５mmで、ビームの中心
からの距離（Ｒ）がほぼ３５mmの範囲においても、磁界
がほぼ地磁気程度となっていることがわかる。 【００２４】このように引出し電極３６，３７部の十分
広い範囲において磁界が十分小さくなっているため、径
が大きく、かつ、均一なイオンビームが得られる。プラ
ズマを閉じ込めるための強力な磁界４８が図２に示すご
とく、プラズマ発生容器３２の壁面に沿って発生し、プ
ラズマをプラズマ発生容器３２の壁面に直接接触するこ
とを防止し、十分閉じ込めることが可能となり、均一な
プラズマ密度分布が得られることも、このような均一、
かつ、径の大きいイオンビームを得ることに貢献してい
る。 【００２５】又、強力な磁界４８がプラズマを十分閉じ
込める一方、フィラメント３１から放出された電子は、
アルゴンガス等の分子への衝突を繰返した後、そのエネ
ルギーを失い、磁界４８に沿って進みアノードを形成す
るプラズマ発生容器３２の壁面に到達することが可能で
ある。 【００２６】更に、図１から明らかなように、プラズマ
発生容器３２内にはフィラメント３１が設置されている
のみであり、従って、本実施例の装置の分解は簡単でク
リーニングは容易であり、保守性が良い。 【００２７】 【発明の効果】以上説明した本発明のイオンビーム装置
によれば、内部にフィラメントを有し、かつ、中性ガス
を導入すると共に、前記フィラメントを加熱し発生した
熱電子を直流電界で加速してプラズマを発生させるプラ
ズマ発生容器、該プラズマ発生容器の外面上に交互に異
なる極性の磁極が配置されるように設けた永久磁石、前
記プラズマ発生容器内のプラズマよりイオンをイオンビ
ームとして引出す引出し電極を有するイオン源と、前記
引出し電極により引出されたイオンビームによりスパッ
タ、又はエッチングされるターゲット、又はターゲット
と対向配置されて成膜される基板を収納支持する真空容
器とを備え、前記真空容器内に収納されているターゲッ
ト、又はターゲットと基板が、前記プラズマ発生容器の
外面上に配置されている永久磁石端部との距離が該永久
磁石の作る磁界の強さが１ガウス以下である位置、或い
は地磁気と同程度である位置に配置されているものであ
るから、漏れ磁界が地磁気と同程度と大幅に減少され、
イオンビームの平行度が従来の装置の場合に比し大幅に
改善され、この位置にターゲット、或いはターゲットと
基板が配置されているので、高精度な微細加工を磁性薄
膜や半導体に行うことが可能になると共に、正確な磁気
異方性を磁性薄膜に与えることが可能となり、より高性
能な磁性薄膜を作成できる。更に、イオンビーム径が大
きく、かつ、均一なイオンビームの発生が可能なので、
特に、大規模な磁性薄膜や半導体の高精度な製造、及び
加工に好適なイオンビーム装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のイオンビーム利用薄膜製造、及び加工
装置の構成図である。 【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。 【図３】本発明の装置における磁界分布を示す特性図で
ある。 【図４】従来のイオンビーム利用薄膜製造、及び加工装
置の構成図である。 【符号の説明】 １，３２…プラズマ発生容器、５，６，３６，３７…引
出し電極、７，４１…ターゲット、８，４２…基板、
９，４３…真空容器、３０…イオン源、３３…永久磁
石、４３Ａ…開口部、７１，８１…支持手段。
装置の構成図である。 【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。 【図３】本発明の装置における磁界分布を示す特性図で
ある。 【図４】従来のイオンビーム利用薄膜製造、及び加工装
置の構成図である。 【符号の説明】 １，３２…プラズマ発生容器、５，６，３６，３７…引
出し電極、７，４１…ターゲット、８，４２…基板、
９，４３…真空容器、３０…イオン源、３３…永久磁
石、４３Ａ…開口部、７１，８１…支持手段。
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(72)発明者 桧垣 勝
茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式
会社 日立製作所 日立研究所内
(56)参考文献 特開 昭57−185653（ＪＰ，Ａ)
特開 昭52−140480（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−125820（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．内部にフィラメントを有し、かつ、中性ガスを導入
すると共に、前記フィラメントを加熱し発生した熱電子
を直流電界で加速してプラズマを発生させるプラズマ発
生容器、該プラズマ発生容器の外面上に交互に異なる極
性の磁極が配置されるように設けた永久磁石、前記プラ
ズマ発生容器内のプラズマよりイオンをイオンビームと
して引出す引出し電極を有するイオン源と、前記引出し
電極により引出されたイオンビームにより加工されるタ
ーゲットを収納支持する真空容器とを備え、 前記真空容器内に収納されているターゲットは、前記プ
ラズマ発生容器の外面上に配置されている永久磁石端部
との距離が、該永久磁石の作る磁界の強さが１ガウス以
下である位置に配置されていることを特徴とするイオン
ビーム装置。 ２．内部にフィラメントを有し、かつ、中性ガスを導入
すると共に、前記フィラメントを加熱し発生した熱電子
を直流電界で加速してプラズマを発生させるプラズマ発
生容器、該プラズマ発生容器の外面上に交互に異なる極
性の磁極が配置されるように設けた永久磁石、前記プラ
ズマ発生容器内のプラズマよりイオンをイオンビームと
して引出す引出し電極を有するイオン源と、前記引出し
電極により引出されたイオンビームにより加工されるタ
ーゲットを収納支持する真空容器とを備え、 前記真空容器内に収納されているターゲットは、前記プ
ラズマ発生容器の外面上に配置されている永久磁石端部
との距離が、該永久磁石の作る磁界の強さが地磁気と同
程度である位置に配置されていることを特徴とするイオ
ンビーム装置。 ３．内部にフィラメントを有し、かつ、中性ガスを導入
すると共に、前記フィラメントを加熱し発生した熱電子
を直流電界で加速してプラズマを発生させるプラズマ発
生容器、該プラズマ発生容器の外面上に交互に異なる極
性の磁極が配置されるように設けた永久磁石、前記プラ
ズマ発生容器内のプラズマよりイオンをイオンビームと
して引出す引出し電極を有するイオン源と、前記引出し
電極により引出されたイオンビームによりスパッタされ
るターゲット、該ターゲットがスパッタされることによ
り飛散する粒子が付着し成膜される基板を収納支持する
真空容器とを備え、 前記真空容器内に収納されているターゲットと基板は、
前記プラズマ発生容器の外面上に配置されている永久磁
石端部との距離が、該永久磁石の作る磁界の強さが１ガ
ウス以下である位置に配置されていることを特徴とする
イオンビーム装置。 ４．内部にフィラメントを有し、かつ、中性ガスを導入
すると共に、前記フィラメントを加熱し発生した熱電子
を直流電界で加速してプラズマを発生させるプラズマ発
生容器、該プラズマ発生容器の外面上に交互に異なる極
性の磁極が配置されるように設けた永久磁石、前記プラ
ズマ発生容器内のプラズマよりイオンをイオンビームと
して引出す引出し電極を有するイオン源と、前記引出し
電極により引出されたイオンビームによりスパッタされ
るターゲット、該ターゲットがスパッタされることによ
り飛散する粒子が付着し成膜される基板を収納支持する
真空容器とを備え、 前記真空容器内に収納されているターゲットと基板は、
前記プラズマ発生容器の外面上に配置されている永久磁
石端部との距離が、該永久磁石の作る磁界の強さが地磁
気と同程度である位置に配置されていることを特徴とす
るイオンビーム装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6321983A JP2723062B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | イオンビーム装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6321983A JP2723062B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | イオンビーム装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59114594A Division JPH0610970B2 (ja) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | イオンビーム装置、及びイオンビームを用いた処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07220672A JPH07220672A (ja) | 1995-08-18 |
| JP2723062B2 true JP2723062B2 (ja) | 1998-03-09 |
Family
ID=18138616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6321983A Expired - Lifetime JP2723062B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | イオンビーム装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2723062B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52140480A (en) * | 1976-05-20 | 1977-11-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Sputtering evaporation apparatus by ion beam |
| JPS57185653A (en) * | 1981-05-11 | 1982-11-15 | Toshiba Corp | Ion-source device |
| JPS58125820A (ja) * | 1982-01-22 | 1983-07-27 | Toshiba Corp | 電子サイクロトロン共鳴型放電装置 |
-
1994
- 1994-12-26 JP JP6321983A patent/JP2723062B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07220672A (ja) | 1995-08-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |