JP5956612B2 - グリッドアセンブリおよびイオンビームエッチング装置 - Google Patents
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Description
このような問題は処理基板の大口径化に伴い、より一層顕著になることが考えられる。基板の大口径化に伴い、グリッドアセンブリも大型化する必要があり、その結果、各グリッド間の位置ずれも大きくなるためである。
図1は、本実施形態に係るイオンビームエッチング装置1の概略構成図である。イオンビームエッチング装置1は、処理室101と、該処理室101内にイオンビームを照射するように設けられたイオンビーム発生装置100とを備える。すなわち、イオンビーム発生装置100と処理室101とは連結されており、イオンビーム発生装置100から発生されたイオンビームは処理室101内に導入される。
図4A〜Cは、グリッド118、119、120の法線方向から見た位置決め孔117の例示的な形状を示す平面図である。図4A〜Cに示す位置決め孔117は、それぞれX軸方向(短手方向ともいう)に沿った幅より、X軸に直交するY軸方向(長手方向ともいう)に沿った幅の方が大きい形状を有する。具体的には、図4Aに示す位置決め孔117の平面形状は、短手方向に対向する2辺は互いに平行な直線状であり、該2辺を曲線で結んだ形状である。また、図4Bに示す位置決め孔117の平面形状は、短手方向に対向する2辺は互いに平行な直線状であり、該2辺を直線で結んだ形状である。また、図4Cに示す位置決め孔117の平面形状は、短手方向に対向する2辺は互いに平行な弧状であり、該2辺を曲線で結んだ形状である。図4Cに示す位置決め孔117では、短手方向である第1の方向および第1の方向に直交する第2の方向が、位置決め孔117の各点において連続的に変化している。位置決め孔117は、図4A〜Cに示す平面形状によってグリッド118、119、120を厚さ方向にくり抜いたものである。
なお、図5Bや図5Cに示す位置決めピン126を位置決め孔117に貫通させた場合、位置決め孔117の長手方向に対する位置決めピン126の相対的な傾きにより位置決めピン126の位置決め孔117の内壁に対する接触状態が変化する。しかし、実際のグリッドアセンブリ109の製造において、位置決め孔117の位置ズレおよび位置決めピン126に対する角度のズレは微小である。従って、位置決め孔117の長手方向に対する位置決めピン126との相対的な傾きはグリッドアセンブリ109の組立てにおいてほとんど変化しないので、図5Bや図5Cに示す位置決めピン126を用いた場合にも、本発明における効果を得ることができる。
なお、実際の位置決めピン126と位置決め孔117とを、位置決めピン126が位置決め117に対して第1の方向に全く移動できないように製造すると、各部材の公差によりグリッドアセンブリ109の組立てが困難となってしまう。従って、グリッドアセンブリ109を組み立てるために、位置決めピン126と位置決め孔117との間には、少なくとも位置決めピン126と位置決め孔117とのはめあい公差に相当する間隙が設けられることが望ましい。本発明において、位置決めピン126が位置決め孔117に対して第1の方向に移動できない、とはグリッドアセンブリ109の組立てのための位置決めピン126と位置決め孔117とのはめあい公差の影響を除いた場合に、実質的に位置決めピン126が位置決め孔117に対して移動できない状態を指すものである。
本実施形態に係るグリッドアセンブリ109においては、図7A、Bに示すように、位置決め孔117は円Rの中心点Oに対して点対称に配置されている。IBE処理を行う際には、RF放電によってプラズマ発生室内の温度が上昇し、グリッドアセンブリ109に熱膨張が発生する。熱膨張(および温度が低下した際の収縮)は、中心点Oに関して等方的に発生するため、各位置決め孔117の中心と円Rの中心点Oとを結ぶ方向に沿ってグリッドアセンブリ109の変位が発生する。このとき、図7A、Bに示すように、位置決めピン126が位置決め孔117の一方向に摺動可能であり、かつ該方向が位置決め孔117の中心と円Rの中心点Oとを結ぶ方向に対して垂直でないように構成しているため、位置決めピン126は中心点Oに関して円Rの径方向に変位することができる。位置決めピン126の移動方向が一方向に限定されているため、熱膨張および収縮を繰り返しても各グリッドは元の位置に再現性よく戻ることができる。また、固定孔116は、ボルト123の寸法に対してグリッドの面内の全方向に余裕があるように構成されているため、ボルト123は固定孔116内で自由に変位することができる。したがって、熱膨張によるグリッドの変位が多少発生した場合にも、位置決めピン126およびボルト123がグリッドに応力を与えない、または与える応力を低減することができるため、熱膨張による歪みや反りを低減させることができる。
図9Cに係る実験で用いたグリッドアセンブリは8点で固定されており、各貫通孔内でボルトが自由な方向に変位可能であるため、熱膨張およびその後の収縮の方向が一定でない。その結果、毎回異なる方向に熱膨張および収縮を繰り返すため、処理ごとに異なる反り量になっていると考えられる。このように反り量が処理ごとに異なってしまうと、基板処理の再現性が低下し、処理品質の悪化につながる。
それに対して、図9A、Bに係る実験で用いた本実施形態に係るグリッドアセンブリでは、各位置決めピンが各位置決め孔内で一方向に摺動可能に構成されているため、熱膨張およびその後の収縮により発生する変位が一定の方向に限定される。その結果、処理ごとに安定した反り量となり、処理の再現性が向上しているものと考えられる。
第1の実施形態では、2つのリング121、122でグリッド118、119、120を挟持するように構成しているため、該グリッドにカーボン等の割れやすい素材を用いる場合であっても破損するおそれを低減することができる。位置決めを行うための位置決めピン126は、第1のリング121上に固定されている。しかしながら、該グリッドにモリブデン等の硬い素材を用いる場合には、リングは必ずしも必要でなく、省略されても構わない。本実施形態は、第1の実施形態においてリングが省略された場合のグリッドアセンブリ109であり、それ以外については第1の実施形態と同様である。
第1の実施形態では、図7A、Bに示すように、位置決めピン126が位置決め孔117の一方向に摺動可能であり、かつ該方向が位置決め孔117の中心と円Rの中心点Oとを結ぶ方向に対して垂直でないように構成している。そのため、位置決めピン126は中心点Oに関して円Rの径方向に変位することができ、熱膨張時の変位により位置決めピン126が位置決め孔117の内壁を押してグリッドを歪ませることを抑制することができる。しかしながら、熱膨張を考慮しないでよい場合には、摺動方向が位置決め孔117の中心と円Rの中心点Oとを結ぶ方向に対して垂直であってもよい。本実施形態は、第1の実施形態とは位置決め孔117の配置が異なるグリッドアセンブリ109であり、それ以外については第1の実施形態と同様である。
第1の実施形態では、ボルト123がグリッド118、119、120およびリング121、122を一体に固定している。そのような構成において、熱膨張によるグリッドの変位が発生した場合に、各グリッドではそれぞれ変位の量が異なるため、グリッド間にはたらく摩擦力によって各グリッドに歪みや反りが起こる場合がある。本実施形態では、貫通部材としてのボルト123に追加のばねを設けることによって、熱膨張時の歪みや反りをさらに低減する。本実施形態は、第1の実施形態とはボルト123の締結構造が異なるグリッドアセンブリ109であり、それ以外については第1の実施形態と同様である。
Claims (10)
- グリッドアセンブリであって、
表面上の所定の仮想円の円周に沿って等間隔に設けられている3つの位置決め孔と、第1の固定孔とを有するグリッドと、
2つ以上重ねられた前記グリッドの前記位置決め孔を貫通するように構成された突起部と、第2の固定孔とを有する固定部材と、
前記2つ以上重ねられた前記グリッドと前記固定部材とを、前記第1の固定孔と前記第2の固定孔とを貫通して固定するように構成された貫通部材と、
を備え、
前記位置決め孔は、前記グリッドの表面上において第1の方向に沿って所定の幅を有し、前記グリッドの表面上において該第1の方向に直交する第2の方向に沿って該所定の幅より長い幅を有しており、
前記突起部が前記位置決め孔を貫通しており、
前記貫通部材が前記第1の固定孔と前記第2の固定孔とを貫通している
ことを特徴とするグリッドアセンブリ。 - 前記突起部が、前記第1の方向に沿った対向する2つの領域において、前記位置決め孔の内壁に点接触または線接触するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のグリッドアセンブリ。
- 前記突起部は3つ重ねられた前記グリッドを貫通することを特徴とする請求項1に記載のグリッドアセンブリ。
- 前記第1の方向と、前記位置決め孔の中心と前記所定の仮想円の中心とを結ぶ方向とのなす角度が、0度より大きく90度以下の所定の角度であることを特徴とする請求項1に記載のグリッドアセンブリ。
- 前記突起部が、前記位置決め孔に対して、前記グリッドの表面上において第1の方向には移動できず、前記グリッドの表面上において該第1の方向に直交する第2の方向に沿って摺動できるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のグリッドアセンブリ。
- 前記グリッドは、多数のイオン通過孔をさらに備え、
前記2つ以上重ねられた前記グリッドと前記固定部材とが固定される状態において、前記2つ以上重ねられた前記グリッドのうち一のグリッドの前記多数のイオン通過孔のそれぞれが、別のグリッドの前記多数のイオン通過孔のそれぞれに重なるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のグリッドアセンブリ。 - 前記固定部材は、リング状部材であり、
前記グリッドの前記多数のイオン通過孔の外周部において前記グリッドと重なるように構成されていることを特徴とする請求項6に記載のグリッドアセンブリ。 - 前記固定部材は、多数のイオン通過孔をさらに備え、
前記2つ以上重ねられた前記グリッドと前記固定部材とが固定される状態において、前記固定部材の前記多数のイオン通過孔のそれぞれが、前記2つ以上重ねられた前記グリッドの前記多数のイオン通過孔のそれぞれに重なるように構成されていることを特徴とする請求項6に記載のグリッドアセンブリ。 - 第2の固定孔を有する第2の固定部材をさらに備え、
前記貫通部材は、前記固定部材および前記第2の固定部材に挟まれた前記2つ以上重ねられた前記グリッドを、前記第1の固定孔、前記固定部材の前記第2の固定孔および前記第2の固定部材の前記第2の固定孔を貫通して固定し、
前記2つ以上重ねられた前記グリッドに対して厚さ方向に力を加えるように、前記貫通部材と前記第2の固定部材との間にばねが設けられていることを特徴とする請求項1に記載のグリッドアセンブリ。 - プラズマ発生室と、
前記プラズマ発生室内にプラズマを発生させるためのプラズマ発生手段と、
前記プラズマ発生室に連結した処理室と、
前記プラズマ発生室から前記処理室へ、前記プラズマからイオンを引き出すための請求項1に記載のグリッドアセンブリと、
前記処理室の中に設けられ、基板を保持可能な基板ホルダーであって、前記グリッドアセンブリから引き出されたイオンが入射するように設けられた基板ホルダーと、
を備えることを特徴とするイオンビームエッチング装置。
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