JPH04133251A - イオンガン用グリッド - Google Patents
イオンガン用グリッドInfo
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- JPH04133251A JPH04133251A JP2251924A JP25192490A JPH04133251A JP H04133251 A JPH04133251 A JP H04133251A JP 2251924 A JP2251924 A JP 2251924A JP 25192490 A JP25192490 A JP 25192490A JP H04133251 A JPH04133251 A JP H04133251A
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Links
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Landscapes
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
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イオン加速およびイオン引出しに用
いるイオンガン用グリッドに係り、特に、低加速電圧で
高い電流密度を得ることができ、しかも寿命の長いイオ
ンガン用グリッドに関する。
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イオン加速およびイオン引出しに用
いるイオンガン用グリッドに係り、特に、低加速電圧で
高い電流密度を得ることができ、しかも寿命の長いイオ
ンガン用グリッドに関する。
［従来の技術］
微細パタンの形成や磁性膜の作成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
させてこれを加速し、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形成す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１
避けるため、また、磁性膜の作成ではアモルファス材料
の特性向上に著しい効果がある、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を要し、また、スパッタリング
の場合には、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。
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
させてこれを加速し、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形成す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１
避けるため、また、磁性膜の作成ではアモルファス材料
の特性向上に著しい効果がある、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を要し、また、スパッタリング
の場合には、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。
このような欠点を解決する方法として、先に特開昭６３
−１２４３４３号で開示したように、孔径が０．２ｍｍ
乃至０ 、４ｍｍの細孔を多数設けた一枚のグリッドを
用いることによって、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、エツチング
時間および層形成時間の短縮を図ることができた。
−１２４３４３号で開示したように、孔径が０．２ｍｍ
乃至０ 、４ｍｍの細孔を多数設けた一枚のグリッドを
用いることによって、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、エツチング
時間および層形成時間の短縮を図ることができた。
［発明が解決しようとする課Ｍ］
上記のようなイオンガンの典型的な例として、以下、カ
ウフマン型のイオンガンについてやや詳細に説明する。
ウフマン型のイオンガンについてやや詳細に説明する。
第１図は通常のイオンエツチング装置の概略構成を示し
た図で、カウフマン型イオンガン１およびこれに接して
設けられたエツチング室２からなることを示す。ここで
、イオンガン１はケース部４、ガス導入口５、電子放出
用のカソード６、該カソードに対応して設けたアノード
７、電磁石８およびイオン引出用の一枚型グリッド（エ
クストラクタグリッド）９からなり、また、エツチング
室２には排気系（図示せず）に接続される排気口３が設
けられている。なお、図中で、１０．１１、Ｉ２、Ｉ３
はそれぞれカソード電源、アノード電源、加速電源、エ
クストラクタ電源を示す。
た図で、カウフマン型イオンガン１およびこれに接して
設けられたエツチング室２からなることを示す。ここで
、イオンガン１はケース部４、ガス導入口５、電子放出
用のカソード６、該カソードに対応して設けたアノード
７、電磁石８およびイオン引出用の一枚型グリッド（エ
クストラクタグリッド）９からなり、また、エツチング
室２には排気系（図示せず）に接続される排気口３が設
けられている。なお、図中で、１０．１１、Ｉ２、Ｉ３
はそれぞれカソード電源、アノード電源、加速電源、エ
クストラクタ電源を示す。
エツチング装置としての動作は次の通りである。
まず装置内を十分に排気した後、ガス導入口５から例え
ばアルゴンガスを導入してガス圧を０．１ｍｍＴｏｒｒ
程度の希薄ガス状態とし、カソード６およびアノード７
により構成される放電手段、および、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電磁石８を動作
させると、アルゴンの希薄ガス状態でプラズマが生じ、
イオンが形成される。ここで、グリッド９にカソード６
に対して負の電位を印加すると、上記で発生したプラズ
マ中の正イオンが加速され、エツチング室２内に引き出
されて該室２内に設けた被エツチング物１４をたたき、
これを柳理的にエツチングする。イオンビームスパッタ
リングに用いる場合には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に堆積される。
ばアルゴンガスを導入してガス圧を０．１ｍｍＴｏｒｒ
程度の希薄ガス状態とし、カソード６およびアノード７
により構成される放電手段、および、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電磁石８を動作
させると、アルゴンの希薄ガス状態でプラズマが生じ、
イオンが形成される。ここで、グリッド９にカソード６
に対して負の電位を印加すると、上記で発生したプラズ
マ中の正イオンが加速され、エツチング室２内に引き出
されて該室２内に設けた被エツチング物１４をたたき、
これを柳理的にエツチングする。イオンビームスパッタ
リングに用いる場合には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に堆積される。
この場合、一枚型グリッド９は、通常厚さＩｎｍ以下の
非磁性ステンレス鋼例えば５ＵＳ３０４やモリブデン板
を用い、これに０．２乃至０．４龍径の細孔を、開口率
５０％以上になるように多数個作成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によって作成される。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
孔径が板厚に応じてかなり小さくなることが避けられず
、これを避けるためには、グリッド板厚を薄くせざるを
えない。また、特開昭６３−１２４３４３号に開示した
ように、グリッド板厚は厚（なるほどイオンビームが通
過しにくくなることから、グリッド板厚はある程度薄く
、具体的には０．５ｍｍ以下でできるだけ薄くする必要
がある。ところが、グリッドのイオンガン側の面がイオ
ンによってエツチングされるため、厚さの薄いほどグリ
ッドの寿命が短くなるという欠点があった。
非磁性ステンレス鋼例えば５ＵＳ３０４やモリブデン板
を用い、これに０．２乃至０．４龍径の細孔を、開口率
５０％以上になるように多数個作成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によって作成される。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
孔径が板厚に応じてかなり小さくなることが避けられず
、これを避けるためには、グリッド板厚を薄くせざるを
えない。また、特開昭６３−１２４３４３号に開示した
ように、グリッド板厚は厚（なるほどイオンビームが通
過しにくくなることから、グリッド板厚はある程度薄く
、具体的には０．５ｍｍ以下でできるだけ薄くする必要
がある。ところが、グリッドのイオンガン側の面がイオ
ンによってエツチングされるため、厚さの薄いほどグリ
ッドの寿命が短くなるという欠点があった。
また、一枚型グリッドの長寿命化を目的として、フォト
リソグラフィ技術を用いて、薄い感光性セラミック材料
基板に微小な孔を開けた後、その片面に金属をめっきま
たは蒸着させて導電性を与える一枚型グリッドの作成方
法、または、感光性でないセラミック例えばアルミナ、
アルチック等の基板に機械工作で微小な孔を開けた後、
片面に金属をめっきまたは蒸着させる一枚型グリッドの
作成方法等もあったが、前者の場合には作業上基板厚さ
を厚くせざるを得ないこと、材料自体の耐性が少ないこ
と等の欠点があり、また、後者の場合には、基板自体の
耐性は強く、薄くしても作業上の問題点はないが、孔開
は加工が難しく時間がかかるという欠点があった。
リソグラフィ技術を用いて、薄い感光性セラミック材料
基板に微小な孔を開けた後、その片面に金属をめっきま
たは蒸着させて導電性を与える一枚型グリッドの作成方
法、または、感光性でないセラミック例えばアルミナ、
アルチック等の基板に機械工作で微小な孔を開けた後、
片面に金属をめっきまたは蒸着させる一枚型グリッドの
作成方法等もあったが、前者の場合には作業上基板厚さ
を厚くせざるを得ないこと、材料自体の耐性が少ないこ
と等の欠点があり、また、後者の場合には、基板自体の
耐性は強く、薄くしても作業上の問題点はないが、孔開
は加工が難しく時間がかかるという欠点があった。
本発明の目的は、上記従来技術の有していた課題を解決
して、低加速電圧で高い電流密度を得ることができ、し
かも寿命の長いイオンガン用グリッドを提供することに
ある。
して、低加速電圧で高い電流密度を得ることができ、し
かも寿命の長いイオンガン用グリッドを提供することに
ある。
［課題を解決するための手段］
上記目的は、希薄ガス状態でプラズマを発生させ、これ
から希薄ガスイオンを引き呂す形式のイオンガンに使用
し、イオン加速およびイオン引出しに用いる非磁性ステ
ンレス鋼製の一枚型グリッドにおいて、上記一枚型グリ
ッドを、その片面に窒素イオン、酸素イオン、ホウ素イ
オンの中から選ばれる何れか１種のイオンを注入して、
該表面を窒化、酸化あるいはホウ化させた一枚型グリッ
ドとすることによって達成することができる。
から希薄ガスイオンを引き呂す形式のイオンガンに使用
し、イオン加速およびイオン引出しに用いる非磁性ステ
ンレス鋼製の一枚型グリッドにおいて、上記一枚型グリ
ッドを、その片面に窒素イオン、酸素イオン、ホウ素イ
オンの中から選ばれる何れか１種のイオンを注入して、
該表面を窒化、酸化あるいはホウ化させた一枚型グリッ
ドとすることによって達成することができる。
［作用］
発明者等は、上記目的達成のために種々実験的に検討を
重ねた結果、例えば板厚０．２ｍｍの５ＵＳ３０４製グ
リツドを使用して第１表記載のイオンビームエツチング
条件でエツチング操作を行った場合、グリッドに亀裂が
生じる寿命が約１０時間であるのに対して、同一構成の
グリッドについて上記のイオン打ち込みを施し、イオン
打ち込みを施した側の面をイオンガン側に向けて、同様
のエツチング条件でエツチング操作を行った場合には、
グリッドに亀裂が生じる寿命が３０時間以上となり、寿
命が大幅に改善されることを見出した。
重ねた結果、例えば板厚０．２ｍｍの５ＵＳ３０４製グ
リツドを使用して第１表記載のイオンビームエツチング
条件でエツチング操作を行った場合、グリッドに亀裂が
生じる寿命が約１０時間であるのに対して、同一構成の
グリッドについて上記のイオン打ち込みを施し、イオン
打ち込みを施した側の面をイオンガン側に向けて、同様
のエツチング条件でエツチング操作を行った場合には、
グリッドに亀裂が生じる寿命が３０時間以上となり、寿
命が大幅に改善されることを見出した。
第１表 イオンビームエツチング条件
グリラドル被エツチング物間距離 ・・・２５ｃｍア
ルゴンガス圧 ・・ ０．２ｍｍＴｏｒ
ｒ加速電圧 ・・・２００Ｖア
ノード電源電圧 ・・・６０Ｖエ
クストラクタ電源電圧 ・・・−４０Ｖアノー
ド電流 ・・・３００ｍＡ［実施例
コ 以下、本発明イオンガン用グリッドについて実施例によ
って具体的に説明する。
ルゴンガス圧 ・・ ０．２ｍｍＴｏｒ
ｒ加速電圧 ・・・２００Ｖア
ノード電源電圧 ・・・６０Ｖエ
クストラクタ電源電圧 ・・・−４０Ｖアノー
ド電流 ・・・３００ｍＡ［実施例
コ 以下、本発明イオンガン用グリッドについて実施例によ
って具体的に説明する。
まず、イオンガン用一枚型グリッドを以下のようにして
作成した。グリッド材料として板厚０．２！１ｍの５Ｕ
Ｓ３０４を用い、板の両面から、マスクを用いて、化学
エツチングにより、孔ピッチ０．３５ｍｍ、孔径（１，
３ｍｍ、開口率５７％のグリッドを作成した。次に、こ
のグリッドを試料Ａとし、これに窒素イオン打ち込みを
施した試料を試料Ｂ１酸素イオン打ち込みを施した試料
を試料Ｃ、ホウ素イオン打ち込みを施した試料を試料り
として、各試料３枚ずつを準備し、イオン打ち込みを施
したグリッドの場合イオン打ち込みを施した側をイオン
ガン側に向けてイオンビームエツチング装置に設置して
、前記第１表記載の条件下でイオンビームを放出させ、
グリッドが消耗して使用不能になるまでの時間を比較測
定した。なお、上記試料作成の際、イオン打ち込みは、
加速電圧１００ＫｅＶ、ビーム電流５０μＡ／ｄ、イオ
ン注入（ドース）量ｉｏ’“１ｏｎｓ／ａｄで行った。
作成した。グリッド材料として板厚０．２！１ｍの５Ｕ
Ｓ３０４を用い、板の両面から、マスクを用いて、化学
エツチングにより、孔ピッチ０．３５ｍｍ、孔径（１，
３ｍｍ、開口率５７％のグリッドを作成した。次に、こ
のグリッドを試料Ａとし、これに窒素イオン打ち込みを
施した試料を試料Ｂ１酸素イオン打ち込みを施した試料
を試料Ｃ、ホウ素イオン打ち込みを施した試料を試料り
として、各試料３枚ずつを準備し、イオン打ち込みを施
したグリッドの場合イオン打ち込みを施した側をイオン
ガン側に向けてイオンビームエツチング装置に設置して
、前記第１表記載の条件下でイオンビームを放出させ、
グリッドが消耗して使用不能になるまでの時間を比較測
定した。なお、上記試料作成の際、イオン打ち込みは、
加速電圧１００ＫｅＶ、ビーム電流５０μＡ／ｄ、イオ
ン注入（ドース）量ｉｏ’“１ｏｎｓ／ａｄで行った。
比較測定結果は第２図に示す通りで、この結果から、イ
オン打ち込みを施さなかった従来仕様の試料Ａと比較し
て、本発明仕様のイオン打ち込みを行った試料の場合、
最も寿命の短い酸素イオン打ち込み試料Ｃの場合でも約
１．５倍、窒素イオンあるいはホウ素イオン打ち込み試
料ＢあるいはＤの場合には２倍以上の寿命を示している
ことがわかる。
オン打ち込みを施さなかった従来仕様の試料Ａと比較し
て、本発明仕様のイオン打ち込みを行った試料の場合、
最も寿命の短い酸素イオン打ち込み試料Ｃの場合でも約
１．５倍、窒素イオンあるいはホウ素イオン打ち込み試
料ＢあるいはＤの場合には２倍以上の寿命を示している
ことがわかる。
このことから、プラズマに直接さらされるイオンガン側
に窒素、酸素あるいはホウ素の中から選ばれる何れか１
種のイオンの打ち込みを行うことによって、プラズマ中
で各種の粒子の衝突でエツチングされることに対する耐
性が増し、寿命が大幅に改善されることが確認された。
に窒素、酸素あるいはホウ素の中から選ばれる何れか１
種のイオンの打ち込みを行うことによって、プラズマ中
で各種の粒子の衝突でエツチングされることに対する耐
性が増し、寿命が大幅に改善されることが確認された。
［発明の効果コ
以上述べてきたように、イオンガン用グリッドを本発明
構成のグリッドとすることによって、従来技術の有して
いた課題を解決して、低加速電圧で高い電流密度を得る
ことができ、しかも長寿命のイオンガン用グリッドを提
供することができた。
構成のグリッドとすることによって、従来技術の有して
いた課題を解決して、低加速電圧で高い電流密度を得る
ことができ、しかも長寿命のイオンガン用グリッドを提
供することができた。
第１図は本発明イオンガン用グリッドに関わるイオンビ
ームエツチング装置の概略構成を示す図、第２図は本発
明構成グリッドと従来仕様のグリッドとの寿命の比較を
示した図である。 １・・・イオンガン、 ２・・・エツチング室、
３・・・排気口、 ４・・・ケース、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、ＩＩ・・・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
。 ３−−一排気口 ４−−−ケース部 ５−−−ブス堺入口 ６−−一カソード ７−−−アノ−Ｖ ８−一一電羞石 一−アノードｔう牙、 一カロ遼電遼 −１７ストラ７り雪茅斧、 キ友工・汁〉デ鞠 幕オ斥、 第１ 図 盲穴 第２図
ームエツチング装置の概略構成を示す図、第２図は本発
明構成グリッドと従来仕様のグリッドとの寿命の比較を
示した図である。 １・・・イオンガン、 ２・・・エツチング室、
３・・・排気口、 ４・・・ケース、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、ＩＩ・・・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
。 ３−−一排気口 ４−−−ケース部 ５−−−ブス堺入口 ６−−一カソード ７−−−アノ−Ｖ ８−一一電羞石 一−アノードｔう牙、 一カロ遼電遼 −１７ストラ７り雪茅斧、 キ友工・汁〉デ鞠 幕オ斥、 第１ 図 盲穴 第２図
Claims (1)
- １．希薄ガス状態で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使用し、イオ
ン加速およびイオン引出しに用いる非磁性ステンレス鋼
製の一枚型グリッドにおいて、上記一枚型グリッドを、
その片面に窒素イオン、酸素イオン、ホウ素イオンの中
から選ばれるいずれか１種のイオンを注入して、該表面
を窒化、酸化あるいはホウ化させた一枚型グリッドとし
たことを特徴とするイオンガン用グリッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2251924A JPH04133251A (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | イオンガン用グリッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2251924A JPH04133251A (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | イオンガン用グリッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04133251A true JPH04133251A (ja) | 1992-05-07 |
Family
ID=17229999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2251924A Pending JPH04133251A (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | イオンガン用グリッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04133251A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6847043B2 (en) | 2001-12-31 | 2005-01-25 | Applied Materials, Inc. | Ion sources for ion implantation apparatus |
-
1990
- 1990-09-25 JP JP2251924A patent/JPH04133251A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6847043B2 (en) | 2001-12-31 | 2005-01-25 | Applied Materials, Inc. | Ion sources for ion implantation apparatus |
| US7586101B2 (en) | 2001-12-31 | 2009-09-08 | Applied Materials, Inc. | Ion sources for ion implantation apparatus |
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