JP5444006B2 - 装置 - Google Patents

Description

本発明は、荷電粒子のビーム、すなわち、イオンビームを発生する装置に関する。より具体的には、簡単に保守整備できるように構成されている装置に関する。

イオンビームはイオン加速器内で発生させることが可能である。比較的広い加工領域に十分行き渡る広範囲のイオンビームを作るイオン加速器が、現在、最新の薄膜製造プラントで通常のものとなっている。

イオンビームは、長年、マイクロエレクトロニクス産業における部品および記憶媒体産業における磁気薄膜デバイスの製造で使用されてきた。特に、ハードディスク駆動装置のための薄膜ヘッドの製造に使用されている。また、この技術は、半導体デバイスの組立てにおいて、および、ハードディスク駆動装置で使用する磁気媒体の製造方法において、重要になると予想されている。

イオンビームは、例えば、スパッタ堆積、スパッタエッチング、ミリングまたは表面平滑化など薄膜構造を変更するために多くの方法で使用することができる。このような状況下、有用な単色イオンビームフラックスを提供するためには無格子イオン源よりも格子付広範囲イオンビーム源の方が適切であると考えられる。

半導体、薄膜および素材産業においてイオン注入は周知の技術であり、これは、イオンを材料の結晶格子に埋め込むために使用され、材料の電気特性を変更する。多くの組立てミクロおよびナノデバイスは、薄膜界面のきめ細かい特質を利用して効率的な働きを高めている。従って、原子的に平滑な表面を作り出す性能が、デバイスおよび薄膜組立て技術で重要な役割を果たす。記憶媒体産業で使われる薄膜磁気センサーの組立てにおいては、層界面の特性が重要である。

スパッタリング用途においては、イオン源とターゲット材料とが相対的に近いことがある。同様にミリング用途では、イオン源と基体とが相対的に接近していることがある。これらの構造は、著しい材料フラックスがイオン源やその加速器に達してコーティングを形成することにつながる。加速器のコーティングや、イオン源本体の中への材料の通路のコーティングは、加速器およびプラズマ源の性能の劣化つながりうる。導電性および非導電性材料によるコーティングはいずれも前記材料フラックスを生じうる。従って、定期保守を計画し、洗浄できるようにすることが必要である。

装置のあらゆる休止時間は経済的な損失を意味するので、装置は、できるだけ速やかに保守を実行できるように構成されていることが望ましい。特に、スパッタリングおよびミリングのような工業用途においては、イオン源や加速器へのアクセスは、装置を良好な動作状態に維持するのに必要なステップを容易にするように設けられており、従って、修復するための平均時間、すなわち、修復の間に必要とする平均時間が減少する。これは特に、工業装置で関係がある。従って、アクセスが簡単で、取外しおよび再組立てが速いことは、全体設計で重要な属性である。

科学的な用途では、加速器にアクセスするためにプラズマ源を取り出すことは珍しいことではないが、工業上の利用では、アクセスドアに全体のプラズマ源を取り付けることがより一般的である。ドアを開いた状態で加速器が露出され、保守整備のために取り出すことができる。イオン源キャビティに注意を要する場合、イオン源内部にアクセスできるようにするために、まず加速器が取り外されなければならない。

イオン源は大きく、場合によって重量は典型的には１５〜５０ｋｇになりうる。従って、装置の設計はこのことを考慮しなければならない。また、保守整備の間にリフティング補助具を使用することが必要であり、よって、イオン源の設計は、リフティング補助具へのアクセスを可能とするための必要性も考慮しなければならない。

工業用途においては、イオン源をアクセスドアに取り付けることが一般的である。ドアを開き、加速器の前面（アース端子）にすぐにアクセスする。検査や保守整備のため、またはイオン源キャビティにアクセスするために加速器を取り外すことは、そのアセンブリの重さのために困難なことがある。加速器は、通常、イオン源の本体に直接固定され、その一部は同じ電位を担う。

本発明は、先行技術と関連する問題を克服しようとしており、プラズマチャンバと加速器との両方へのアクセスを容易にし、それらの取外しや再組立てを容易にすることができるシステムを提供する。

すなわち、本発明の第１の側面よれば、荷電粒子ビームの生成装置であって、ドアを有するイオン源プラズマチャンバと、前記ドアの表面に取り付けられ前記イオン源プラズマチャンバから離れている加速器とを備える装置が提供される。

すなわち、加速器が加速器に直接付いているのではなく、イオン源プラズマキャビティを閉じるドアに付いているので、この構成は従来の構成と異なっている。

好ましい構成では、取付具が、加速器とドア表面の間に間隔があくように、イオン源プラズマチャンバから離れてドアの表面に設けられている。より好ましい構成では、加速器がアース接続端子のところで取付具に取り付けられている。最も好ましい構成では、プラズマチャンバがそれ自体の浮遊電位を自由に探し出すように、加速器がイオン源の壁に接触していない。

ドアおよび加速器の第１格子は抵抗器を介して接続されていることが好ましい。これは安全予防措置である。この抵抗器は、１００Ωであることが好ましい。この加速器は、アース電位でフレーム内に組み立てることができる。

加速器を、プラズマチャンバの前記ドアにヒンジ止めにより取り付けることができる。支持フレームが存在する場合、それはヒンジ止めされてもよい。この構成により、イオン源プラズマキャビティの内部にアクセスすることが容易になる。

本発明の装置の概略図である。 図１の位置での構成を示している。 図２の構成を示す図であり、取付具および加速器がヒンジ止めされた位置に示されている。 本発明で採用するドアの詳細な概略図である。 図４の構成を示す図であり、加速器がヒンジ止めされた位置に示されている。

ここに、添付する図を参照して本発明を例示によって記載する。
図１に示すように、イオン源プラズマチャンバは、イオン源１０４とドア１０６とを備えている。ドア１０６には加速器１０２が取り付けられており、この加速器１０２は加速器取付具１１０ａ、１１０ｂ（これらは実質的に平行な配置で取付け部品１０６の横にチャンバから離れて位置している）を使ってドアから離されている。加速器１０２は、加速器のアース接続端子１０８ａ、１０８ｂに取り付けられている。加速器取付具１１０ａ、１１０ｂの一方または両方は、ヒンジ止めされた取付具であってもよい。

加速器は、第１のビーム形成電極１１２と、第２の引出電極１１４と、接地電極として公知の第３の電極１１６と、を備える三極電極であってもよい。イオン源は、プラズマキャビティのような任意の適切なものであってもよい。しかしながら、当業者であれば、代替の電極およびイオン源の配置が可能であることが理解できると考えられる。

加速器の電極または各々の電極は任意の適した形状であってもよいし、同時係属中の出願番号ＧＢ０６１２９１５．９およびＧＢ０６２２７８８．７公報に記載されている構造であってもよく、これらの公報は参照により本明細書に組み込まれる。

すなわち、第１の加速器電極１１２は、加速器取付具１１８ａ、１１８ｂによってドアから間隔があけられ、これにより、この第１の電極１１２はドア１０６と接触していない。

安全面の理由から、第１の電極とイオン源の本体は抵抗器１１８を介して外部接続されている。典型的には、この抵抗器は１００Ωの抵抗を有する。

図２に示すように、加速器１０２は反応チャンバ２０２内に組み立てられる。プラズマチャンバのドア１０６は、反応チャンバ２０２に着脱できるように取り付けられており、その開口部に位置するように配置され、チャンバの当該開口部を閉じる。加速器１０２が直接イオン源ではなくドア１０６に取り付けられているので、アース電位で組み立てることができる。動きを容易にするハンドル（図示せず）のようなリフティング補助具が設けられていてもよい。このような補助具は、組み立てられた装置の重量が例えば２５Ｋｇを超える場合に有用である。取付部品１０６は、その周辺部を囲んで延在するフランジ部品１１８ａ、１１８ｂを有していてもよく、このフランジ部品は、フレーム上の取付け部品１０６の位置を決めるのをより助ける。

図３は、開くときに様々なヒンジ装置で動くようになっている構成を示している。
ドア１０６は、反応チャンバ２０２に回転式に取り付けられており、これにより、カーブした矢印Ａで示すように、ドア１０６とチャンバ２０２の連結部によって定義される点の周りを平面内で自由に回転する。好ましくは、ドア１０６はヒンジ部品３０３によってチャンバ２０２に取り付けられている。ヒンジ部品３０３は、この取付け部品の回転移動と直線移動運動との両方を可能とするような構成であってもよい。また、加速器２０２は回転式にドア１０６から取り付けられており、これにより、矢印Ｂに示すように、ヒンジ止めされた加速器取付具１１０ａの周りを自由に回転する。ヒンジ止めされたその加速器取付具は、また、加速器１０２の直線移動運動も可能にする。

図４は、本発明の装置のさらに詳細な概略図を提供する。この例示された態様では、加速器１０２は三極電極の配置である。第１のビーム形成電極１１２は、加速器取付具１１０ａ、１１０ｂに直接取り付けられている。第２の引出電極１１４と第３の接地電極１１６は、補助的な加速器取付具１２０によって、加速器取付具１１０ａ、１１０ｂに取り付けられている。加速器はまた、イオン源１０４に接続するために接点１２２を含んでいる。

加速器取付具１１０ａは、図５に示すように、ヒンジ止めでドア１０６に取り付けられている。

１０２ 加速器
１０４ イオン源
１０６ ドア
１０８ａ、１０８ｂ 加速器のアース接続端子
１１０ａ、１１０ｂ 加速器取付具
１１２ 第１のビーム形成電極
１１４ 第２の引出電極
１１６ 第３の電極
１１８ 抵抗器
１１８ａ、１１８ｂ フランジ部品
１２０ 補助加速器取付具
１２２ 接点
２０２ 反応チャンバ
３０３ ヒンジ部品

Claims (10)

1. 電荷粒子ビームを生成する装置であって、
   ドアを有するイオン源プラズマチャンバと、
   前記ドアの表面に取り付けられ、前記イオン源プラズマチャンバから離れている加速器と、を備え、
   前記加速器が、前記ドアに対してヒンジ止めされている、電荷粒子ビーム生成装置。
2. 前記加速器と前記ドアの表面の間に間隔があくように、前記ドアの表面に取付具が前記イオン源プラズマチャンバから離れて設けられている、請求項１に記載の装置。
3. 前記加速器が、アース接続端子のところで前記取付具に取り付けられている、請求項２に記載の装置。
4. 前記加速器が前記ドアに接触していない、請求項１〜３のいずれか１つに記載の装置。
5. 前記プラズマチャンバと前記加速器の第１の電極とが、抵抗器を介して電気的に接続されている、請求項１〜３のいずれか１つに記載の装置。
6. 前記抵抗器が１００Ωの抵抗を有する、請求項５に記載の装置。
7. 前記加速器が、フレームに取り付けられている、請求項１〜６のいずれか１つに記載の装置。
8. 前記フレームに１つ以上のリフティング補助具が設けられている、請求項７に記載の装置。
9. さらに、１つ以上のリフティング補助具を含んでいる、請求項１〜７のいずれか１つに記載の装置。
10. 複数の前記リフティング補助具または各リフティング補助具がハンドルである、請求項８または９に記載の装置。

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