JPH03110741A - Processing method for single sheet type grid for ion gun - Google Patents
Processing method for single sheet type grid for ion gunInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、半導体の製造等に使用されるイオンビームス
パッタ装置またはイオンビームエツチング装置等に用い
られるイオンガンの一枚型グリッドの加工方法に関する
ものである。Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method for processing a single-piece grid of an ion gun used in an ion beam sputtering device or an ion beam etching device used in semiconductor manufacturing, etc. It is.
(従来の技術)
微細パタンの形状や磁性膜を作製するに際して、近年盛
んに用いられるようになったイオンビームスパッタ装置
やイオンエツチング装置においては、不活性ガスイオン
を発生させ、これを加速し、ターゲットや被エツチング
物に衝突させるイオンビームを作るためのイオンガンを
必要とする。さらに、最近では被エツチング物の損傷を
避け、磁性膜の作製では特にアモルファス材料の特性の
向上に著しい効果のある低エネルギーイオンガンが開発
され使用されている。しかし、通常イオンガン用として
使用される二枚型グリッドでは低エネルギーすなわち低
加速電圧でのイオン電流密度を十分に取ることができず
、被エツチング物の加工に長時間かかり、またスパッタ
においては膜の析出速度を上げることができず膜形成に
時間がかかっていた。(Prior art) Ion beam sputtering equipment and ion etching equipment, which have become widely used in recent years to create fine pattern shapes and magnetic films, generate inert gas ions and accelerate them. An ion gun is required to create an ion beam that collides with the target or object to be etched. Furthermore, recently, low energy ion guns have been developed and used which are extremely effective in avoiding damage to the object to be etched and improving the properties of amorphous materials, especially in the production of magnetic films. However, the two-piece grid normally used for ion guns cannot obtain a sufficient ion current density at low energy, that is, low acceleration voltage, and it takes a long time to process the object to be etched. It was not possible to increase the deposition rate and it took a long time to form a film.
これを避けるため、先に特開昭63−124343号公
報で開示したごとく、孔径が0.21ないし0.4s+
mの細孔が多数設けられた一枚のグリッドを用いること
により、二枚型グリッドを用いた場合よりも、多大のイ
オン電流密度を得ることができ、被エッチング時間及び
膜形成時間の短縮を図ることかできた。In order to avoid this, as previously disclosed in JP-A-63-124343, the hole diameter is 0.21 to 0.4s+.
By using a single grid with many m pores, it is possible to obtain a greater ion current density than when using a two-plate grid, reducing the etching time and film formation time. I was able to figure it out.
二のようなイオンガンの典型的な例としてカウフマン型
のイオンガンで詳細を説明する。第2図は、通常のイオ
ンエツチング装置を示すものであり、図において、1は
カウフマン型イオンガンであり、イオンガン1はエツチ
ング室2の右側に設置されている。エツチング室2には
、図示省略の排気系に接続される排気口3が設けられ、
イオンガン1の内部は十分に排気後、ケース部4に設け
られたガス導入口5から不活性ガス例えばアルゴンガス
を導入し、ガス圧が0.111mTOrr程度の希薄ガ
ス状態とする。イオンガス1には、熱電子放出用のカソ
ード6及びこのカソード6に対応したアノード7が配設
されている。また、ケース部4の外側部には、カソード
6から放出される熱電子に螺旋運動を生じさせるための
電磁石8が配設されている。上記のカソード6及びアノ
ード7で放電手段が構成され、さらにこの放電手段及び
電磁石8でアルゴンの希薄ガス状態でプラズマを生じ、
イオンが生成される。The details will be explained using a Kaufmann type ion gun as a typical example of the type 2 ion gun. FIG. 2 shows a conventional ion etching apparatus. In the figure, 1 is a Kauffman type ion gun, and the ion gun 1 is installed on the right side of the etching chamber 2. As shown in FIG. The etching chamber 2 is provided with an exhaust port 3 connected to an exhaust system (not shown).
After the inside of the ion gun 1 is sufficiently evacuated, an inert gas such as argon gas is introduced from the gas inlet 5 provided in the case portion 4 to create a dilute gas state with a gas pressure of about 0.111 mTOrr. The ion gas 1 is provided with a cathode 6 for emitting thermionic electrons and an anode 7 corresponding to the cathode 6. Further, an electromagnet 8 is disposed on the outer side of the case portion 4 for causing the thermoelectrons emitted from the cathode 6 to spirally move. The cathode 6 and the anode 7 constitute a discharge means, and the discharge means and the electromagnet 8 generate plasma in a dilute argon gas state.
ions are generated.
イオンガン1の前面部、すなわちエツチング室2の側に
は、−枚のイオン引出し用のエクストラクタグリッド9
が配設される。この−枚型グリッド9にはカソード6に
対し電源12により負電位が与えられて、発生したプラ
ズマ中の正イオンを加速してエツチング室2にイオンを
引き出す機能を有している。また、10はカソード電源
、11はアノード電源、12は加速電源、13はエクス
トラクタ電源である。なお゛、電磁石8を駆動するため
の電源はここには図示されていない。On the front side of the ion gun 1, that is, on the etching chamber 2 side, - extractor grids 9 for extracting ions are provided.
will be placed. A negative potential is applied to the cathode 6 by a power source 12 to this half-shaped grid 9, which has the function of accelerating positive ions in the generated plasma and drawing the ions into the etching chamber 2. Further, 10 is a cathode power supply, 11 is an anode power supply, 12 is an acceleration power supply, and 13 is an extractor power supply. Note that a power source for driving the electromagnet 8 is not shown here.
以上ようなイオンガンの構成で、引き出されたアルゴン
イオンは、被エツチング物14をたたき、これを物理的
にエツチングする。イオンビームスパッタの場合、14
はターゲットとなり、ここでスパッタされた粒子が基板
15に堆積する構造となっている。With the configuration of the ion gun as described above, the extracted argon ions strike the object to be etched 14 and physically etch it. In the case of ion beam sputtering, 14
serves as a target, and particles sputtered here are deposited on the substrate 15.
(発明が解決しようとする課題)
一枚型グリッドは、通常厚さ1請−以下のステンレス鋼
、例えば5US304やモリブデン板を用い、これに0
.2m+gないし0.4mmの径の細孔を、開口率50
%以上になるように多数個作製できるようなマスクを両
面に形成し、両面に化学エツチング液を噴射し、両面か
ら細孔を穿つことよりて作製されている。この細孔は板
の両側から板面に垂直に反対側まで貫通していることが
必要であるが、エツチングの特性から、板の中央部で孔
径が若干小さくなることは避けられない。このエツチン
グの際、細孔の縁では500倍程度の顕微鏡下でやっと
確認できるような微細なパリができており、このパリが
イオンビーム引出しの際、ビームの直線的な進行を妨げ
、被エツチング部14において、正常は電流密度の半分
以下のビームしか得ることができなかった。また、この
ような−枚型グリッドは、−回、プラズマ側でイオンに
叩かれることによりパリが取り除かれ、これを裏返して
配置することにより本来の電流密度を得ることができる
ことも分かった。また、数多くのグリッド中には化学エ
ツチングの条件がたまたまパリのできにくいものである
場合に本来の電流密度の得られるものもあることが分か
った。しかし、工業的には常にパリのない正常な電流密
度を保証した一枚型グリッドを提供する必要がある。(Problem to be Solved by the Invention) A one-piece grid is usually made of stainless steel, such as 5US304 or molybdenum plate, with a thickness of 1 cm or less.
.. Pores with a diameter of 2m+g to 0.4mm with an aperture ratio of 50
% or more, a mask is formed on both sides, a chemical etching solution is sprayed on both sides, and pores are bored from both sides. These pores must penetrate from both sides of the plate to the opposite side perpendicular to the plate surface, but due to the characteristics of etching, it is inevitable that the pore diameter will be slightly smaller in the center of the plate. During this etching, minute paris are formed at the edges of the pores, which can barely be seen under a microscope with a magnification of approximately 500 times.These paris prevent the beam from moving in a straight line when the ion beam is extracted. In section 14, a beam of less than half the current density could normally be obtained. It has also been found that the particles of such a sheet-shaped grid are removed by being hit by ions on the plasma side several times, and that the original current density can be obtained by turning the grid upside down. It has also been found that among many grids, original current densities can be obtained if the chemical etching conditions happen to be such that Paris is difficult to form. However, from an industrial perspective, it is necessary to always provide a single-piece grid that guarantees a normal current density without sparks.
本発明は上記の欠点を改善するために提案されたもので
、低加速電圧で、高い電流密度を得ることのできる一枚
型グリッドの加工方法を提供することを目的とする。The present invention was proposed in order to improve the above-mentioned drawbacks, and an object of the present invention is to provide a method for processing a single-piece grid that can obtain a high current density at a low accelerating voltage.
(課題を解決するための手段)
上記の目的を達成するため、本発明は希薄ガス状態にお
いてプラズマを発生させ、これから希薄ガスイオンを引
き出す形式のイオンガンに用い、主な2つのイオン加速
用とイオン引出し用に用いる一枚型グリッドであって、
前記グリッドの両面を電解研磨、イオン照射、サンドブ
ラスト、レーザービーム照射等により表面の仕上げ加工
をすることを特徴とするイオンガン用一枚型グリッドの
加工方法を発明の要旨とするものである。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention generates plasma in a diluted gas state and is used in an ion gun that extracts diluted gas ions from it, and is used for two main ion acceleration and ion gun applications. A one-piece grid used for drawers,
The gist of the invention is a method of processing a single-piece grid for an ion gun, which comprises finishing the surfaces of both sides of the grid by electrolytic polishing, ion irradiation, sandblasting, laser beam irradiation, etc.
(作用)
本発明においては、−枚型グリッドの製造最終工程にお
いて、グリッドの両面を電解研磨、イオン照射、サンド
ブラスト、レーザービーム照射等により表面の仕上げ加
工をすることによって、パリを除くことができるので、
従来のこのような表面の仕上げ加工を行わなかった一枚
型グリッドをイオンガンに使用した場合に比べて、被エ
ツチング物面で得られるイオン電流密度を高めることが
できる。(Function) In the present invention, - In the final manufacturing process of the sheet-shaped grid, pars can be removed by finishing the surfaces of both sides of the grid by electrolytic polishing, ion irradiation, sandblasting, laser beam irradiation, etc. So,
The ion current density obtained at the surface of the object to be etched can be increased compared to the case where a conventional one-piece grid without surface finishing is used in an ion gun.
(実施例)
次に本発明の実施例について説明する。なお実施例は一
つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲で、
種々の変更があるいは改良を行いうることは言うまでも
ない。(Example) Next, an example of the present invention will be described. It should be noted that the examples are merely illustrative, and within the scope of the spirit of the present invention,
It goes without saying that various changes and improvements can be made.
以下、本発明の実施例をカウフマン型イオンガンのグリ
ッド口径10cmの場合について説明する。Examples of the present invention will be described below with reference to a Kaufmann type ion gun with a grid diameter of 10 cm.
第1図の工程に示すように、まず1枚のグリッドを次の
ようにして調製した。As shown in the steps in FIG. 1, one grid was first prepared as follows.
グリッド用の基板材料としてステンレス(SUS 30
4)の板厚0.2+*mのものを用い、これに脱脂。Stainless steel (SUS 30) is used as the substrate material for the grid.
4) Using a plate with a thickness of 0.2+*m, degrease it.
酸洗い等の前処理を施した後、水洗、乾燥し、板面の両
側からレジストマスクパターンニングすなわちレジスト
の塗布、現像、水洗、乾燥し、次にエツチング液を両面
に吹き付け、水洗、乾燥して、孔ピッチ0.35+*m
、孔径0.3+*m、開ロ率57%のグリッドを作製し
た。これは従来のグリッドである。After pre-treatment such as pickling, washing with water, drying, resist mask patterning from both sides of the plate, i.e. applying resist, developing, washing with water and drying, then spraying etching solution on both sides, washing with water and drying. Hole pitch 0.35+*m
A grid with a pore diameter of 0.3+*m and an open area ratio of 57% was prepared. This is a traditional grid.
この未仕上げのグリッドをAとし、これに本発明の特徴
である各仕上げ加工を施した。This unfinished grid was designated as A, and was subjected to various finishing processes that are the characteristics of the present invention.
先ず、りん酸56m1.水44鴎1を電解液とし、ステ
ンレス板(SUS304)を陰極とし、温度20°C1
電圧2V、電流密度10mA/cm”で未仕上げグリッ
ドAを陽極として20秒電解研磨したものをグリッドB
とした0次に、未仕上げのグリッドAに、#120の金
剛砂と水とを混合した加工液を3気圧の圧力で、50c
mの距離から30秒吹きつけてサンドブラストしたもの
をグリッドCとする。さらに、第1表のイオンエツチン
グ条件で、被エツチング物として未仕上げグリッドAを
配置し、1分間イオン照射しエツチングしたものをグリ
ッドDとする。First, 56 ml of phosphoric acid. The electrolyte is 44 parts water and 1 part water is used, a stainless steel plate (SUS304) is used as the cathode, and the temperature is 20°C1.
Grid B was electrolytically polished for 20 seconds using unfinished grid A as an anode at a voltage of 2 V and a current density of 10 mA/cm".
Next, the unfinished grid A was heated with a machining fluid of #120 diamond sand and water at a pressure of 3 atm for 50 cm.
Grid C is the result of sandblasting by spraying from a distance of m for 30 seconds. Further, under the ion etching conditions shown in Table 1, unfinished grid A was placed as an object to be etched, and grid D was etched by ion irradiation for 1 minute.
このようにして作製した各グリッドを第2図の一枚型グ
リッドとして用い、第1表のエツチング条件でエツチン
グした際の被エツチング部での電流密度をもとめたのが
第2表である。Table 2 shows the current density at the etched portion when each of the grids thus produced was used as a one-piece grid in FIG. 2 and etched under the etching conditions shown in Table 1.
1 イオンビームエ チング
グリッドから被エツチング物までの距離 25cmア
ルゴンガス圧 0.2m+■↑
orr加速電圧 200
vアノード電源電圧 60Vエ
クストラクタ電源電圧 −40V被エツ
チング物でのイオン電流密度を
求めるための電流測定面積 80m−φ(50cm
1g)被エツチング物面とイオンビームのなす角 45
゜イオン電流密度を求める場合のアノード電流300■
A2 グ ド いた へのイオングリッドA(
従来品)0.9■^/cs+”グリッドB(電解研磨)
2.1mA/cm”グリッドC(サンドブラ
スト) 2.3mA/CI8グリッドD(イオン照射
) 2.2mA/cm”第2表の結果から明らか
なように、未仕上げの従来品(グリッドA)と比較し、
本発明のように、グリッドAに電解研摩、サンドブラス
ト、イオン照射を施したグリッドB、C,Dの電流密度
は従来品に比べ、2倍以上向上していることが認められ
る。1 Distance from ion beam etching grid to object to be etched: 25cm Argon gas pressure: 0.2m+■↑
orr acceleration voltage 200
v Anode power supply voltage 60V Extractor power supply voltage -40V Current measurement area for determining the ion current density on the object to be etched 80m-φ (50cm
1g) Angle between the surface of the object to be etched and the ion beam 45
゜Anode current 300■ when determining ion current density
A2 Ion grid A (
Conventional product) 0.9■^/cs+” Grid B (electrolytic polishing)
2.1mA/cm" Grid C (sandblasting) 2.3mA/CI8 Grid D (ion irradiation) 2.2mA/cm" As is clear from the results in Table 2, compared with the unfinished conventional product (Grid A) death,
It is recognized that the current density of grids B, C, and D, in which grid A is subjected to electrolytic polishing, sandblasting, and ion irradiation as in the present invention, is more than twice as high as that of the conventional product.
これはグリッド面に本発明の加工処理を施すことにより
「バリ」を除去することができ、その結果、ビームの方
向性が揃ったためと考えられる。This is considered to be because "burrs" can be removed by applying the processing of the present invention to the grid surface, and as a result, the directionality of the beam becomes uniform.
尚、上記加工処理の他にレーザービームを照射しても同
様の効果を生ずる。Incidentally, in addition to the processing described above, the same effect can be produced by irradiating with a laser beam.
(発明の効果)
畝上のように本発明によれば、−紋型グリッドの製造の
最終工程において、グリッドの両面を電解研磨、イオン
照射、サンドブラスト、レーザービーム照射等により表
面の仕上げ加工をすることにより、低エネルギーのイオ
ンビーム引出し用の一枚型グリッドとして、従来の未仕
上げのグリッドを用いた場合に比較し、2倍以上のイオ
ン電流密度を得ることができ、したがって、エツチング
の効率が著しく改善される効果がある。(Effects of the Invention) According to the present invention as described above, - In the final step of manufacturing the patterned grid, the surfaces of both surfaces of the grid are subjected to electropolishing, ion irradiation, sandblasting, laser beam irradiation, etc. As a result, it is possible to obtain an ion current density that is more than twice as high as when using a conventional unfinished grid as a single-piece grid for low-energy ion beam extraction, and therefore, the etching efficiency is improved. It has a significant improvement effect.
第1図は本発明によるグリッドの加工方法の工程図、第
2図は従来のイオンビームエツチング装置を示す。
1・・・・・イオンガン
2・・・・・エツチング室
3・・・・・排気口
4・・・・・ケース部
5・・・・・ガス導入口
6・・・・・カソード
7・・・・・アノード
8・・・・・電磁石
9・・・・・グリッド
10・・・・・カソード電源
11・・・・・アノード電源
12・・・・・加速電源
13・・・・・エクストラクタ電源
14・・・・・被エツチング物
15・・・・・基板FIG. 1 is a process diagram of a grid processing method according to the present invention, and FIG. 2 shows a conventional ion beam etching apparatus. 1... Ion gun 2... Etching chamber 3... Exhaust port 4... Case part 5... Gas inlet 6... Cathode 7... ... Anode 8 ... Electromagnet 9 ... Grid 10 ... Cathode power supply 11 ... Anode power supply 12 ... Acceleration power supply 13 ... Extractor Power supply 14...Object to be etched 15...Substrate
Claims (1)
薄ガスイオンを引き出す形式のイオンガンに用い、主な
2つのイオン加速用とイオン引出し用に用いる一枚型グ
リッドであって、前記グリッドの両面を電解研磨、イオ
ン照射、サンドブラスト、レーザービーム照射等により
表面の仕上げ加工をすることを特徴とするイオンガン用
一枚型グリッドの加工方法。This is a one-piece grid used in an ion gun that generates plasma in a diluted gas state and extracts diluted gas ions from it, and is used for two main purposes: ion acceleration and ion extraction, and both sides of the grid are electrolytically polished. A method for processing a single-piece grid for an ion gun, characterized by finishing the surface by ion irradiation, sandblasting, laser beam irradiation, etc.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP24861189A JPH03110741A (en) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | Processing method for single sheet type grid for ion gun |
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Publications (1)
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JPH03110741A true JPH03110741A (en) | 1991-05-10 |
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Country Status (1)
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JP (1) | JPH03110741A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013062118A (en) * | 2011-09-13 | 2013-04-04 | Ihi Corp | Plasma light source manufacturing methold |
-
1989
- 1989-09-25 JP JP24861189A patent/JPH03110741A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2013062118A (en) * | 2011-09-13 | 2013-04-04 | Ihi Corp | Plasma light source manufacturing methold |
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