JP3402166B2 - イオンビーム処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大口径イオンビー
ムを被処理物に対して照射し、イオンビームエッチング
等のイオンビーム処理を施すイオンビーム処理装置に係
り、特に前記大口径イオンビームを電気的に中和するた
めにマイクロ波プラズマ中の電子を使用するイオンビー
ム処理装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のイオンビーム処理装置の従来技
術は、特開平8−296069 号公報に開示されている。ここ
に開示されたイオンビーム処理装置は、内部にプラズマ
を生成し、該プラズマからイオンを引出すイオン引出し
電極を有するイオン源と、該イオン源に接続され、引出
されたイオンビームによって被処理物を処理する処理室
と、処理室内のイオンビームを電気的に中和する中和手
段とを有し、該中和手段は、イオン源と処理室との間に
軸方向に沿って介設され、イオン引出し電極によって引
出されたイオンビームを取り囲む空間室を形成する帯状
電極と、該帯状電極の空間室にマイクロ波プラズマを発
生させる手段と、処理室に対し帯状電極を負電位にする
手段とを有している。

【０００３】より好適には、前記マイクロ波プラズマを
発生させる手段として、帯状電極の空間室にマイクロ波
を導入するマイクロ波導入部と、マルチリングカスプ磁
場を形成し、かつマイクロ波導入部からのマイクロ波の
周波数に対応する電子サイクロトロン共鳴磁場を発生さ
せる静磁場発生部とを有している。

【０００４】従来技術では、上述の如く、内部にプラズ
マを生成し、該プラズマからイオンを引出すイオン引出
し電極を有するイオン源と、該イオン源に接続され、引
出されたイオンビームによって被処理物を処理する処理
室と、処理室内のイオンビームを電気的に中和する中和
手段とを有しているので、処理室に対し、イオン源が直
流電源の＋極に接続されることにより正電位に設定さ
れ、しかもイオン引出し電極が負電位に設定されると、
イオン引出し電極により、プラズマ生成室で生成された
プラズマからイオンがイオンビームとして中和手段及び
処理室側へ引出される。

【０００５】そして、イオンビームが引出されると、こ
れを中和手段により電気的に中和し、中和されたイオン
ビームが被処理物に照射されることにより、所望の処理
を行う。

【０００６】前記中和手段により中和プラズマが生成さ
れると、帯状電極が処理室に対し負電位に設定されてい
るので、中和プラズマ中のイオンを帯状電極に捕集する
ことができる。そして、捕集したイオン電荷と同量の電
子をイオンビームに向かって均一に供給することができ
る。このように、電子をイオンビームに供給するので、
イオンビーム電流値で３００ｍＡ以上、イオンビーム径
でφ２００mm以上の大電流、大口径イオンビームを電気
的に中和し、発散の小さいイオンビームを得ることがで
きる。そして、この大口径イオンビームを照射すること
により、被処理物に対して大面積に均一なイオンビーム
処理を行うことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の従来
技術では、材質が絶縁物である被処理物に対してイオン
ビームエッチング処理を施した場合、処理室内に保持さ
れた被処理物から、エッチングされた絶縁物が帯状電極
に向かって飛来し、帯状電極表面に付着することが生じ
得る。すると帯状電極表面の電気抵抗が増大し、中和プ
ラズマ中から捕集できるイオン電荷の量が減少する。そ
れと同時にイオンビームに供給される電子の量が減少す
るので、中和性能が劣化することになる。この問題につ
いて従来技術では考慮されていなかった。

【０００８】また、イオン源と中和手段のそれぞれが磁
場発生部を有している場合、それぞれの磁場発生部が発
生する磁場が干渉し、イオン源内に発生させるプラズマ
の分布に影響を与えるため、引出されるイオンビームの
均一性が劣化する問題が生じ得る。この問題についても
従来技術では考慮されていなかった。

【０００９】更に、帯状電極の空間室内にマイクロ波プ
ラズマを発生させる手段として、帯状電極の空間室にマ
イクロ波を導入するマイクロ波導入部と、マルチリング
カスプ磁場を形成し、かつマイクロ波導入部からのマイ
クロ波の周波数に対応する電子サイクロトロン共鳴磁場
を発生させる静磁場発生部とを有している場合につい
て、従来技術では、前記マイクロ波プラズマの発生を容
易に開始するための技術検討がなされていなかった。

【００１０】本発明の目的は、前記従来技術の問題点に
鑑み、処理室から飛来した絶縁物が帯状電極表面に堆積
して中和性能が劣化するのを抑制し、長時間安定に動作
するイオンビーム処理装置を提供することにある。

【００１１】また他の１つの目的は、イオン源の有する
静磁場発生部と中和手段の有する静磁場発生部のそれぞ
れが発生する磁場の相互干渉を適正化することにより、
大口径に均一なイオンビームを実現し、均一な処理を実
現するイオンビーム処理装置を提供することにある。

【００１２】更に他の１つの目的は、中和手段における
マイクロ波プラズマの発生を容易に開始できるイオンビ
ーム処理装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では帯状電極の処理室側に、帯状電極よりも
開口断面積の小さな部材を設置している。より好適には
前記部材を導電性材料で構成し、かつ、その形状をイオ
ンビームが照射される形状としている。または前記部材
を導電性材料で構成し、かつ、帯状電極と同電位として
いる。

【００１４】また他の１つの目的を達成するために、イ
オン源の有する静磁場発生部が発生するリングカスプ磁
場と中和手段の有する静磁場発生部が発生するリングカ
スプ磁場との相互に隣接する磁極が同極性となるよう
に、各々の静磁場発生部を構成している。

【００１５】更に他の１つの目的を達成するために、マ
ルチリングカスプ磁場を形成し、かつ使用マイクロ波の
周波数に対応する電子サイクロトロン共鳴磁場を発生さ
せる複数組みの永久磁石列と、該複数組みの永久磁石列
の隣合う永久磁石列の間から帯状電極の空間室にマイク
ロ波を導入するマイクロ波導入部とから構成されるマイ
クロ波プラズマを発生させる手段において、前記マイク
ロ波導入部を空間室に向かってテーパ状に拡大してい
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１乃至
図７により説明する。図１は本発明によるイオンビーム
処理装置の実施例を示す全体構成の縦断面図、図２は図
１のＩ−Ｉ線断面図、図３は図１のII−II線断面図、図
４は図１の要部の断面図、図５はイオン引出し電極位置
での磁場強度分布図、図６は従来技術の要部の断面図、
図７は従来技術代案の要部の断面図である。

【００１７】図１に示す実施例のイオンビーム処理装置
は、マイクロ波放電によってプラズマを生成するイオン
源（符示せず）を有している。該イオン源は、プラズマ
生成室１が生成室壁２によって画成され、該生成室壁２
に導波管４及びガス導入管２１が夫々接続されている。
プラズマ生成室１は、図１において横方向である内径が
φ４００mm、高さ方向である奥行きが２００mmの大きさ
をなしており、例えばステンレスのような非磁性材の生
成室壁２によりその下端が開口されている。導波管４
は、プラズマ生成室１の上部中央に接続され、周波数
２.４５ＧＨｚ のマイクロ波をプラズマ生成室１に供給
する。導波管４には気密を保つためマイクロ波導入窓２
０が取付けられている。ガス導入管２１はプラズマ生成
に必要な特定のガス、例えば四フッ化炭素などを室１に
供給するものである。

【００１８】また、前記生成室壁２の上面において、導
波管４を取り囲み、かつ、本実施例では生成室壁２にＳ
極を向けて永久磁石列５ａが配設されており、また、該
永久磁石列５ａを取り囲むように、かつ、これとは極性
を違えて生成室壁２にＮ極を向けて永久磁石列５ｂが配
設されている。これら永久磁石列５ａ，５ｂは各々プラ
ズマ生成室１内にリングカスプ磁場を発生させている。

【００１９】一方、生成質壁２の側部周面においては、
周方向に交互に極性を変えて永久磁石列３０が均等間隔
で配設されていて、プラズマ生成室１内にラインカスプ
磁場を発生させている。前記永久磁石列により、プラズ
マ生成室１内に電子サイクロトロン共鳴磁場をもつ静磁
場を発生し得るようにしている。

【００２０】さらに、前記生成室壁２の開口部には互い
に所定の間隔をもつと共に所定の大きさで形成された複
数の孔を有するスクリーン電極３が取付けられ、しかも
スクリーン電極３の下方位置に該電極３と同様の孔を有
するイオン引出し電極６が取付けられ、該引出し電極６
が、プラズマ生成室１で生成されたプラズマからイオン
のみを下方に引出すようにしている。なお、イオン引出
し電極６及びスクリーン電極３の複数の孔が分布してい
る領域はφ３００mmの大きさをなしている。

【００２１】そして、プラズマ生成室１の下方には、後
述する中和手段を介し処理室２９が接続されている。該
処理室２９は、イオンビームによって被処理物１７を処
理するための空間であり、ステンレスのような非磁性材
からなる処理室壁１５によって画成される。被処理物１
７は支持台１６上に支持されている。

【００２２】一方、前記中和手段は、生成室壁２と処理
室壁１５との間に接続された帯状電極８と、帯状電極８
の外周部に対し軸方向と直交する方向に取付けられた導
波管１２とを有している。

【００２３】帯状電極８は、例えば内径が４００mm、奥
行き（高さ）が１００mm程度からなる非磁性ステンレス
製の筒体であり、軸方向の一端に形成されたフランジ部
８ａが、生成室壁２の下端のフランジ部２ａに絶縁スペ
ーサ７を介して接続されると共に、軸方向の他端に形成
されたフランジ部８ｂが、絶縁スペーサ１４を介して処
理室壁１５に接続されている。

【００２４】この帯状電極８は、プラズマ生成室１内の
プラズマからイオン引出し電極６によって引出されたイ
オンビームを取り囲むものであり、その外周部には軸方
向（上下方向）に沿って二組の永久磁石列９ａ，９ｂが
配設されている。

【００２５】これら二組の永久磁石列のうち、イオン源
側に近い永久磁石列９ａは、帯状電極８にＮ極を向けて
配設されていて、一方の永久磁石列９ｂは前記永久磁石
列９ａとは極性を反対にして帯状電極８にＳ極を向けて
配設されている。これら永久磁石列９ａ，９ｂは、帯状
電極８としての真空容器内に電子サイクロトロン共鳴磁
場を有するマルチリングカプス磁場１０を形成するため
のものである。

【００２６】この永久磁石列９ａ，９ｂの各々は、例え
ばサマリウムコバルト（残留磁束密度約１１０００Ｇ）
製で、厚み幅が６mm、磁化方向長さが２０mm、周方向長
さが３０mmの永久磁石を多数、同じ極を帯状電極８に向
けて、周方向に密に配置して構成されている。

【００２７】また帯状電極８の外周部には軸方向と直交
する方向に導波管１２が取付けられている。該導波管１
２は、帯状電極８の外周部において二組の永久磁石列９
ａ，９ｂの間に配置され、帯状電極８内において前記マ
ルチリングカプス磁場１０の隣合う磁極間から周波数
２.４５ＧＨｚのマイクロ波を導入するようにしてお
り、途中から帯状電極の空間室に向かって断面が漸次拡
大するテーパ状拡大部12aを有している。

【００２８】永久磁石列９ａ，９ｂはマルチカプス磁場
１０を形成すると共に、図４に示すように、マイクロ波
の周波数に対応する電子サイクロトロン共鳴磁場１１を
発生させている。導波管１２には、前記導波管４と同
様、マイクロ波を導入すると共に気密を保持するため、
石英やアルミナなどからなるマイクロ波導入窓１３が設
けられている。

【００２９】さらに、帯状電極８には直流電源１８の−
極が接続されると共に、その＋極が処理室壁１５に接続
され、従って、処理室２９に対し帯状電極８が負電位と
なっている。

【００３０】帯状電極８の処理室側の一端に形成された
フランジ部８ｂに、イオンビームが通過する開口を有し
たドーナツ板形状の部材２８が取付けられている。該部
材２８の開口断面積は帯状電極８のそれよりも小さくな
っている。また、本実施例においては前記部材２８はモ
リブデン製で導電性を有しており、開口形状は円形で、
イオン引出し電極６の複数の孔が分布している領域と同
程度の大きさであり、イオンビームの一部が照射される
程度となっている。更に前記部材２８は帯状電極のフラ
ンジ部８ｂに直接取付けられていて帯状電極８と同電位
となっている。

【００３１】なお、直流電源１９の−極が処理室壁１５
に接続されると共に、その＋極が生成室壁２に接続され
ている。

【００３２】実施例のイオンビーム処理装置は、上記の
如き構成よりなるので、次にその基本動作について述べ
る。まず、処理室２９に対しては図示していない真空ポ
ンプを用い、矢印の如く排気することにより、１×１０
^-6Torr以下にする。次いで、プラズマ生成室１内にガス
導入管２１から、四フッ化炭素等の特定ガスを供給し、
プラズマ生成室１の圧力を５×１０^-5〜５×１０^-4Torr
としたところで、導波管４により２.４５ＧＨｚ のマイ
クロ波を導入する。

【００３３】これにより、プラズマ生成室１では供給さ
れたガスがマイクロ波によりプラズマ化されるが、プラ
ズマ中の電子のサイクロトロン共鳴周波数とマイクロ波
の周波数が一致する磁場強度、本例では約８７５Ｇの場
所において、マイクロ波が効率的にプラズマ中の電子に
吸収されることとなり、そのために生じた高エネルギー
電子がガスを電離することにより、高密度のプラズマを
生成することができる。

【００３４】この場合、処理室２９に対し、イオン源の
生成室壁２が直流電源１９の＋極に接続されることによ
り正電位に設定され、しかもイオン引出し電極６が負電
位に設定されると、イオン引出し電極６により、プラズ
マ生成室１内の高密度プラズマからイオンのみがイオン
ビームとして中和手段及び処理室２９側へ引出される。

【００３５】そして、イオンビームが引出されると、こ
れを、帯状電極８，導入管１２，永久磁石列９ａ，９
ｂ，直流電源１８を有する中和手段により電気的に中和
し、中和されたイオンビームが被処理物１７に照射され
ることにより、所望の処理を行う。

【００３６】次に、前記中和手段の基本動作について説
明する。イオンビームがイオン引出し電極６により引出
されたとき、導波管１２により周波数２.４５ＧＨｚ の
マイクロ波が導入されているので、また永久磁石列９
ａ，９ｂによってマルチリングカプス磁場１０が形成さ
れ、かつ電子サイクロトロン共鳴磁場１１が形成されて
いるので、帯状電極８の内側である該共鳴磁場１１の、
特に１１ａの位置において、マイクロ波が電子に共鳴し
て吸収されてしまうことにより、高エネルギー電子が帯
状電極８の周囲に発生する。

【００３７】そして、この高エネルギー電子は、帯状電
極８の空間室内でガスを電離するが、その場合、マルチ
リングカスプ磁場１０の隣合う磁極間を磁力線に沿って
往復しつつ、磁場勾配ドリフト作用により帯状電極８の
周囲に沿って符号４０の示す周方向紙面奥向きに旋回し
ながら、ガスを電離するので、帯状電極８の周囲に沿っ
た均一な中和プラズマを生成することができる。

【００３８】このように、中和プラズマが生成される
と、直流電源１８により帯状電極８が処理室２９に対し
負電位に設定されているので、中和プラズマ中のイオン
２３を帯状電極８に捕集することができる。そして、捕
集したイオン電荷と同量の電子２４をイオンビーム２５
に向かって均一に供給することができる。その結果、イ
オンビームの空間電荷による発散を防止しつつ、イオン
ビームを電気的に確実に中和することができる。

【００３９】以上、実施例のイオンビーム処理装置の基
本動作について説明した。以下、実施例のイオンビーム
処理装置の本発明にかかる作用について説明する。先
ず、図１に示した被処理物１７が絶縁物であって、これ
に対してイオンビームを照射してイオンビームエッチン
グ処理を施す場合について説明する。この場合、処理室
２９内に保持された被処理物１７から削り取られた絶縁
物の一部が、図４に示す絶縁物２６として帯状電極８に
向かって飛来してくる。仮に部材２８がなかったとする
と、前記絶縁物２６は容易に帯状電極８の表面に到達し
付着する。すると帯状電極８の表面の電気抵抗が増大
し、中和プラズマ中から捕集できるイオン電荷の量が減
少する。それと同時にイオンビームに供給される電子の
量が減少するので、中和性能が劣化することになる。

【００４０】一方、実施例のイオンビーム処理装置で
は、帯状電極８の処理室側に該帯状電極よりも開口断面
積の小さな部材２８が配設されているので、処理室２９
から飛来した絶縁物２６の大部分を遮蔽し、帯状電極８
の表面に到達することを抑止できる。

【００４１】また、本実施例においては前記部材２８は
モリブデン製で導電性を有しており、その開口部はイオ
ン引出し電極６の複数の孔が分布している領域と同程度
の大きさの円形で、イオン引出し電極によって引出され
たイオンビーム２５の一部２５ａが照射される程度の大
きさにしてある。

【００４２】このため前記部材２８の、イオンビーム２
５ａに照射された部分がエッチングされて、そこから発
生した導電性粒子が帯状電極８に向かって飛来すること
になるので、絶縁物２６の一部が部材２８に遮蔽されず
に帯状電極８の表面に飛来することがあっても、前記導
電性粒子と混合して付着することが生じ、長時間に渡っ
て実用上問題ない程度に帯状電極８の表面の電気抵抗を
小さく維持することができる。

【００４３】本実施例においては部材２８の材質をモリ
ブデンとしたが、部材２８の材質は、使用ガスに応じ
て、該使用ガスと反応しないものか、反応したとしても
反応生成物が導電性を有するものを選択すれば良い。

【００４４】更に、本実施例においては前記部材２８は
モリブデン製で導電性を有しており、帯状電極８に直接
取付けられていて、該帯状電極８と同電位となってい
る。それゆえ帯状電極のイオン捕集面積が増加したのと
同じ効果が生じ、中和プラズマからより多くのイオン２
３ａを捕集できるようになるので、それに合わせてイオ
ンビームに供給できる電子の量が増加し、中和性能が向
上するという効果を有している。

【００４５】本実施例のイオンビーム処理装置は前述の
如く、被処理物１７が絶縁物であって、これに対してイ
オンビームを照射してイオンビームエッチング処理を施
す場合であっても、長時間に渡って帯状電極８の表面の
電気抵抗を小さく維持することができ、中和性能が劣化
することなくイオンビーム処理を施すことができる。次
に、イオン源及び中和手段の磁場発生部が発生する磁場
の相互干渉に関して、実施例のイオンビーム処理装置が
有している本発明にかかる作用について説明する。前述
の如く、実施例のイオンビーム処理装置はイオン源の磁
場発生部として、生成室壁２の上面においては、導波管
４を取り囲み、かつ、本実施例では生成室壁２にＳ極を
向けて配列された永久磁石列５ａと、この永久磁石列５
ａを取り囲むように、かつ、これとは極性を違えて生成
室壁２にＮ極を向けて配設された永久磁石列５ｂとを有
し、生成質壁２の側部周面においては、周方向に交互に
極性を変えて均等間隔で配設された永久磁石列３０を有
している。これら永久磁石列５ａ，５ｂ，３０の内、永
久磁石列５ａ，５ｂは各々真空容器としてのプラズマ生
成室１内にリングカスプ磁場を発生させている。これに
対し、永久磁石列３０は真空容器としてのプラズマ生成
室１内にラインカスプ磁場を発生させている。

【００４６】一方、実施例のイオンビーム処理装置は中
和手段の磁場発生部として、帯状電極８の外周部に配設
された二組の永久磁石列９ａ，９ｂを有している。該永
久磁石列９ａ，９ｂのうち、イオン源側に近い永久磁石
列９ａはＮ極を真空容器としての帯状電極８に向けて配
設されている。永久磁石列９ｂは前記永久磁石列９ａと
極性を反対にして帯状電極８にＳ極を向けて配設されて
いる。これら永久磁石列９ａ，９ｂは、真空容器として
の帯状電極８内にマルチリングカプス磁場を発生させて
いる。

【００４７】前述の如く構成されたイオン源及び中和手
段の有する磁場発生部が総体として発生する磁場の、イ
オン引出し電極６の位置での磁場強度分布は概略、図５
に実線で示したものとなる。

【００４８】これに対して、仮に本実施例とイオン源の
有する磁場発生部は同一とし、中和手段の有する磁場発
生部の極性を反対にした場合、即ち、イオン源側に近い
永久磁石列９ａを帯状電極８にＳ極を向けて配設し、永
久磁石列９ｂを帯状電極８にＮ極を向けて配設した場合
に、イオン源及び中和手段の有する磁場発生部が総体と
して発生する磁場の、イオン引出し電極位置６での磁場
強度分布は概略、図５に点線で示したものとなる。

【００４９】図５に示す如く、イオン引出し電極位置で
の磁場強度は実線で示した実施例の方が広い範囲に渡っ
て小さくなっている。この様に、イオン引出し電極位置
での磁場強度が広い範囲に渡って小さいので、実施例の
イオンビーム処理装置においては、プラズマ生成室１内
のプラズマがイオン引出し電極付近で均一になり、均一
性の優れたイオンビームを引出すことができる。このイ
オンビームによって被処理物に対して均一なイオンビー
ム処理を施すことができる。

【００５０】前述の如く、実施例と、実施例とは中和手
段の極性を異とした場合とでイオン引出し電極位置での
磁場強度に差が生じる理由は次の通りである。イオン源
の静磁場発生部のうち、ラインカスプ磁場を発生させて
いる永久磁石列３０については、これを構成する各永久
磁石からイオン引出し電極６までの距離が等しく、隣接
する異極性の磁極の影響の大きさが同一で、磁場が相殺
しあうのでイオン引出し電極位置で磁場がほとんど発生
しない。

【００５１】これに対して、リングカスプ磁場を発生す
る複数組の永久磁石列については、各永久磁石列からイ
オン引出し電極までの距離に差があるため、最もイオン
引出し電極に近い永久磁石列の発生する磁場の影響が顕
著となる。本実施例においてはイオン源については永久
磁石列５ｂの発生する磁場が、中和手段については永久
磁石列９ａの発生する磁場がこれにあたる。前記二組の
永久磁石列５ｂ，９ａはイオン引出し電極を挟んで概略
対向しているので、実施例の如く両者が真空容器内に発
生させる磁極を同極性とすることで、イオン引出し電極
位置で夫々の永久磁石が発生させる磁場は打消しあい、
その位置での磁場強度を減少させることができる。

【００５２】最後に、中和プラズマの発生開始に関し
て、実施例のイオンビーム処理装置が有している本発明
にかかる作用について説明する。図６及び図７のそれぞ
れに、実施例の比較対象となる従来技術及びその代案技
術の要部を示してある。

【００５３】図４，図６及び図７のそれぞれに示した実
施例，従来技術及び代案技術はいずれも、マルチリング
カスプ磁場１０を形成し、かつ使用マイクロ波の周波数
に対応する電子サイクロトロン共鳴磁場１１を発生させ
る二組の永久磁石列９ａ，９ｂを有し、該永久磁石列９
ａ，９ｂの間から帯状電極８の空間室にマイクロ波を導
入する導波管１２を有している。ところで図４に示す実
施例において実際に中和プラズマを発生させると、図の
陰影を施した領域で濃いものとなることから、中和プラ
ズマの発生に大きく寄与するのは前記電子サイクロトロ
ン共鳴磁場１１のうちの符号１１ａで示した部分と言え
る。

【００５４】以下、実施例の有する発明の効果を、従来
技術，代案技術との対比によって説明する。図６に示し
た従来技術においては、導波管１２から帯状電極８内に
放射されたマイクロ波が、所望の電子サイクロトロン共
鳴磁場１１ａに達するためには大きく回折することを要
するため、マイクロ波の強度は低下してしまう。

【００５５】また、図７に示した如き、永久磁石９ａ，
９ｂの直近まで導波管１２の幅を広くとっている代案技
術においては、マイクロ波が所望の電子サイクロトロン
共鳴磁場１１ａに達する前に、導波管内に発生している
電子サイクロトロン共鳴磁場１１ｂで吸収され、導波管
１２内でプラズマが発生する問題が生じ、帯状電極８の
形成する空間室内での中和プラズマの生成が実現できな
い。

【００５６】前述の従来技術，代案技術に対し、図４に
示した実施例のイオンビーム処理装置においては、導波
管１２は途中から帯状電極８の形成する空間室に向かっ
て断面が漸次拡大するテーパ状拡大部１２ａを有してい
る。これによりマイクロ波導入時のマイクロ波の伝播経
路は実線の矢印で示す如くなり、マイクロ波が前述した
所望の電子サイクロトロン共鳴磁場１１ａに容易に達す
ることができる。したがって中和プラズマの発生開始が
容易となっている。しかも、導波管内に発生する電子サ
イクロトロン共鳴磁場が存在しないので、導波管１２内
でプラズマが発生する問題が生じない。

【００５７】

【発明の効果】以上実施例により示してきた如く、本発
明のイオンビーム処理装置においては、帯状電極の処理
室側に該帯状電極よりも開口断面積の小さな部材を設置
していて、処理室から飛来した絶縁物が帯状電極の表面
に堆積することを抑制するので、処理室内に保持された
被処理物に対して、長時間安定にイオンビーム処理を施
すことができる。

【００５８】また、イオン源の有するリングカスプ磁場
発生部と中和手段の有するリングカスプ磁場発生部との
相互に近接する磁極同士を同極性としているので、イオ
ン引出し電極位置での磁場が広い範囲に渡って小さくな
り、大口径に均一なイオンビームを引出すことができ
る。このイオンビームにより、処理室内に保持された被
処理物に対して、大口径に均一なイオンビーム処理を施
すことができる。

【００５９】更に、帯状電極の空間室にマルチリングカ
スプ磁場を形成し、かつ使用マイクロ波の周波数に対応
する電子サイクロトロン共鳴磁場を発生させている複数
組みの永久磁石列の間から、前記帯状電極の空間室にマ
イクロ波を導入しているマイクロ波導入部が、空間室に
向かって断面が漸次拡大するテーパ状拡大部を有してい
るので、中和プラズマの発生に寄与する電子サイクロト
ロン共鳴磁場まで容易にマイクロ波を伝送することがで
きる。このため中和プラズマの発生開始が容易なイオン
ビーム処理装置となっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例であるイオンビーム処理装置を
示す縦断面図。

【図２】図１のＩ−Ｉ横断面図。

【図３】図１のII−II横断面図。

【図４】図１の要部の拡大図。

【図５】図１中のイオン引出し電極６の位置での磁場強
度分布線図。

【図６】従来技術の要部を示す縦断面図。

【図７】従来技術の要部を示す縦断面図。

【符号の説明】

１…プラズマ生成室、２…プラズマ生成室壁、３…スク
リーン電極、５ａ，５ｂ…プラズマ生成室内にリングカ
スプ磁場を発生させる永久磁石列、６…イオン引出し電
極、８…帯状電極、９ａ，９ｂ…帯状電極内にリングカ
スプ磁場を発生させる永久磁石列、１２…導波管、１２
ａ…導波管のテーパ状拡大部、１５…処理室壁、１７…
被処理物、１８，１９…直流電源、２８…部材、２９…
処理室。

フロントページの続き (72)発明者 木村 嘉宏 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株 式会社 日立製作所 国分工場内 (72)発明者 田中 滋 茨城県日立市国分町一丁目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 平４−121934（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−7330（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−296069（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−102279（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−217535（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−237583（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−276853（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−80250（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 37/317 B23K 15/00 508 H01J 27/16 H01L 21/3065 H05H 1/46

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部にプラズマを生成し、該プラズマから
   イオンを引出すイオン引出し電極を有するイオン源と、
   該イオン源に接続され、引出されたイオンビームによっ
   て被処理物を処理する処理室と、処理室内のイオンビー
   ムを電気的に中和する中和手段とを有し、該中和手段
   は、イオン源と処理室との間に軸方向に沿って介設さ
   れ、イオン引出し電極によって引出されたイオンビーム
   を取り囲む空間室を形成する帯状電極と、該帯状電極の
   空間室にマイクロ波プラズマを発生させる手段と、処理
   室に対し帯状電極を負電位にする手段とを有しているイ
   オンビーム処理装置において、 前記帯状電極の処理室側に、帯状電極よりもイオンビー
   ムが通過する開口が小さな部材を設置したことを特徴と
   するイオンビーム処理装置。
2. 【請求項２】帯状電極よりもイオンビームが通過する開
   口が小さな部材を導電性材料で構成し、かつ、該部材の
   形状をイオンビームが照射される形状としたことを特徴
   とする請求項１記載のイオンビーム処理装置。
3. 【請求項３】帯状電極よりもイオンビームが通過する開
   口が小さな部材を導電性材料で構成し、かつ、帯状電極
   と同電位にしたことを特徴とする請求項１，２のいずれ
   か一項に記載のイオンビーム処理装置。