JPH0624111B2 - イオンミリング装置 - Google Patents
イオンミリング装置Info
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- JPH0624111B2 JPH0624111B2 JP59158254A JP15825484A JPH0624111B2 JP H0624111 B2 JPH0624111 B2 JP H0624111B2 JP 59158254 A JP59158254 A JP 59158254A JP 15825484 A JP15825484 A JP 15825484A JP H0624111 B2 JPH0624111 B2 JP H0624111B2
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- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims description 21
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- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 14
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- 239000007789 gas Substances 0.000 description 16
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
- H01J37/08—Ion sources; Ion guns
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はイオンミリング装置に係り、特に、イオン源か
ら引き出されたイオンビームをターゲットに照射してタ
ーゲット表面を微細加工するに好適なイオンミリング装
置に関するものである。
ら引き出されたイオンビームをターゲットに照射してタ
ーゲット表面を微細加工するに好適なイオンミリング装
置に関するものである。
プラズマ生成室から引き出される２００〜５０００Ｖ程
度のエネルギーを持つ幅広のイオンビームをターゲット
に照射し、ターゲットをスパッタすることでターゲット
表面の微細加工を行うイオンミリング装置は、従来第４
図に示す構成のものが使用されている。このイオンミリ
ング装置の構成は、幅広のイオンビームを引き出すイオ
ン源１と、表面の微細加工に供されるターゲット２と、
このターゲット２の保持及び冷却を行うターゲットホル
ダー３と、ターゲット２及びターゲットホルダー３を収
納する真空容器４と、この真空容器４内を真空にする真
空ポンプ５と、イオンビームを電気的に中和するための
熱電子を供給する中性化用フィラメント６とからなって
いる。
度のエネルギーを持つ幅広のイオンビームをターゲット
に照射し、ターゲットをスパッタすることでターゲット
表面の微細加工を行うイオンミリング装置は、従来第４
図に示す構成のものが使用されている。このイオンミリ
ング装置の構成は、幅広のイオンビームを引き出すイオ
ン源１と、表面の微細加工に供されるターゲット２と、
このターゲット２の保持及び冷却を行うターゲットホル
ダー３と、ターゲット２及びターゲットホルダー３を収
納する真空容器４と、この真空容器４内を真空にする真
空ポンプ５と、イオンビームを電気的に中和するための
熱電子を供給する中性化用フィラメント６とからなって
いる。
イオンミリング装置の構成を更に詳しく説明する。イオ
ン源１を構成する容器１１に設けられているガス導入口
９から導入されるアルゴンガス等の中性ガス１０は、容
器１１の壁面で形成されるアノード８とカソード７との
間に直流電圧を印加することによって電離してプラズマ
を容器１１内に形成し、多数のアパチャー（イオンビー
ムを引き出すための小孔）を設けた引き出し電極１２，
１３（第５図参照）によってプラズマをイオンビームと
して引き出し、真空容器４内に導く。真空容器４内に導
かれたイオンビームは、中性化用フィラメント６により
電気的に中和するための熱電子が供給され、回転してい
るターゲットホルダー３に固定したターゲット２に照射
され、ターゲット２を微細加工する。
ン源１を構成する容器１１に設けられているガス導入口
９から導入されるアルゴンガス等の中性ガス１０は、容
器１１の壁面で形成されるアノード８とカソード７との
間に直流電圧を印加することによって電離してプラズマ
を容器１１内に形成し、多数のアパチャー（イオンビー
ムを引き出すための小孔）を設けた引き出し電極１２，
１３（第５図参照）によってプラズマをイオンビームと
して引き出し、真空容器４内に導く。真空容器４内に導
かれたイオンビームは、中性化用フィラメント６により
電気的に中和するための熱電子が供給され、回転してい
るターゲットホルダー３に固定したターゲット２に照射
され、ターゲット２を微細加工する。
ところで、多数のターゲット２を処理するミリング装置
では、イオン源の均一なビームを利用するために、ター
ゲットホルダー３に同心円状にターゲット２を配置す
る。このときの前記イオンミリング装置では、ターゲッ
ト２の加工に使用する周辺部のイオンが本来必要としな
い中心部分を走るイオンのクーロン反発力（これを空間
電荷効果という）により曲げられ、ターゲット２に入射
する時点では、外径方向に大きく曲ったビームとなる。
このため、加工精度を著しく低下させる欠点があり、し
かも、上記の空間電荷効果は、イオン源のビーム径が大
きくなる程、顕著になる特性がある（ＩＯＮＩＣＳ１９
７８年１１月号、ｐ２７，２８参照）。
では、イオン源の均一なビームを利用するために、ター
ゲットホルダー３に同心円状にターゲット２を配置す
る。このときの前記イオンミリング装置では、ターゲッ
ト２の加工に使用する周辺部のイオンが本来必要としな
い中心部分を走るイオンのクーロン反発力（これを空間
電荷効果という）により曲げられ、ターゲット２に入射
する時点では、外径方向に大きく曲ったビームとなる。
このため、加工精度を著しく低下させる欠点があり、し
かも、上記の空間電荷効果は、イオン源のビーム径が大
きくなる程、顕著になる特性がある（ＩＯＮＩＣＳ１９
７８年１１月号、ｐ２７，２８参照）。
本発明は、上述の点に鑑み成されたものでその目的とす
るところは、空間電荷効果を低下せしめてイオンビーム
の発散を抑制し、多数のターゲットがターゲットホルダ
ーに配置されている場合であっても、加工精度の良好な
イオンミリング装置を提供することにある。
るところは、空間電荷効果を低下せしめてイオンビーム
の発散を抑制し、多数のターゲットがターゲットホルダ
ーに配置されている場合であっても、加工精度の良好な
イオンミリング装置を提供することにある。
本発明は、前記目的を達成するために、その特徴とする
ところは、前述のイオンミリング装置において、プラズ
マ発生容器が内部中央部を凹形とし底部を有する二重円
筒状を成し、該二重円筒状容器の中央有底部が位置する
前記引き出し電極の中央部がほぼ円形のビームシールド
を形成すると共に、該引き出し電極の外周部にはイオン
ビームを前記真空容器内に引き出すイオン引き出し孔が
複数個設けられていることにある。
ところは、前述のイオンミリング装置において、プラズ
マ発生容器が内部中央部を凹形とし底部を有する二重円
筒状を成し、該二重円筒状容器の中央有底部が位置する
前記引き出し電極の中央部がほぼ円形のビームシールド
を形成すると共に、該引き出し電極の外周部にはイオン
ビームを前記真空容器内に引き出すイオン引き出し孔が
複数個設けられていることにある。
以下、図示した実施例に基づいて本発明のイオンミリン
グ装置を詳細に説明する。
グ装置を詳細に説明する。
第１図及び第２図は本発明のイオンミリング装置の一実
施例を示したもので、前記第３図中のターゲット２、タ
ーゲットホルダー３、真空容器４、真空ポンプ５、中性
化用フィラメント６は、従来のイオンミリング装置と同
一の構成で使用できるので説明から省略する。
施例を示したもので、前記第３図中のターゲット２、タ
ーゲットホルダー３、真空容器４、真空ポンプ５、中性
化用フィラメント６は、従来のイオンミリング装置と同
一の構成で使用できるので説明から省略する。
第１図に示す如く、中性ガス１９をアーク放電によって
電離させるカソード１５は、ヘアピン状のタングステン
フィラメントで作られている。プラズマ発生容器１６
は、カソード１５との間でアーク放電を行わせるアノー
ド電極を兼ねている。このプラズマ発生容器１６は、内
部中央部を凹形とし底部を有する二重円筒状を成し、容
器背面に設置した永久磁石１７の磁力線が内部にできる
ようにステンレス鋼等の非磁性材で作ると共に、多数の
カスプ磁界でプラズマを効率良く生成するＮ極とＳ極を
交互に変えたバケット構造である。そして、カソード１
５とプラズマ発生容器１６の間に直流電圧を印加し、ガ
ス導入口１８から導入されるアルゴンガス等の中性ガス
１９を、アーク放電によって電離してプラズマ発生容器
１６内にプラズマを作る。プラズマ発生容器１６内に発
生したプラズマからイオンをイオンビーム３０として引
き出す引き出し電極は、真空容器４内に収納されている
ターゲット２だけにイオンビーム３０が照射される範囲
にイオンビーム３０を引き出すように、第２図に示す如
く外周部に複数個のアパチャー２８を設けられ、かつ二
重円筒状容器の中央有底部が位置する中央部にほぼ円形
のビームシールド２０を設けられているプラズマ電極２
１、加速電極２２、減速電極２３から構成されている。
電離させるカソード１５は、ヘアピン状のタングステン
フィラメントで作られている。プラズマ発生容器１６
は、カソード１５との間でアーク放電を行わせるアノー
ド電極を兼ねている。このプラズマ発生容器１６は、内
部中央部を凹形とし底部を有する二重円筒状を成し、容
器背面に設置した永久磁石１７の磁力線が内部にできる
ようにステンレス鋼等の非磁性材で作ると共に、多数の
カスプ磁界でプラズマを効率良く生成するＮ極とＳ極を
交互に変えたバケット構造である。そして、カソード１
５とプラズマ発生容器１６の間に直流電圧を印加し、ガ
ス導入口１８から導入されるアルゴンガス等の中性ガス
１９を、アーク放電によって電離してプラズマ発生容器
１６内にプラズマを作る。プラズマ発生容器１６内に発
生したプラズマからイオンをイオンビーム３０として引
き出す引き出し電極は、真空容器４内に収納されている
ターゲット２だけにイオンビーム３０が照射される範囲
にイオンビーム３０を引き出すように、第２図に示す如
く外周部に複数個のアパチャー２８を設けられ、かつ二
重円筒状容器の中央有底部が位置する中央部にほぼ円形
のビームシールド２０を設けられているプラズマ電極２
１、加速電極２２、減速電極２３から構成されている。
本実施例による効果は次の通りである。
（１）プラズマ生成室を形成するプラズマ発生容器１６
を二重円筒形にすることによって、プラズマ生成室に導
入されるアルゴン等の中性ガスを減らすことができるた
め、中性ガスを電離するアーク電源を小容量化できる。
を二重円筒形にすることによって、プラズマ生成室に導
入されるアルゴン等の中性ガスを減らすことができるた
め、中性ガスを電離するアーク電源を小容量化できる。
（２）引き出し電極の中央部にビームシールド２０が形
成されていること、あるいはプラズマ発生容器１６を二
重円筒形にすることによって、プラズマ生成室に導入さ
れるアルゴン等の中性ガスを減らすことができるため、
真空容器内を真空にする真空ポンプを小容量化できる。
成されていること、あるいはプラズマ発生容器１６を二
重円筒形にすることによって、プラズマ生成室に導入さ
れるアルゴン等の中性ガスを減らすことができるため、
真空容器内を真空にする真空ポンプを小容量化できる。
（３）アルゴンガス等の中性ガスを電離してできるプラ
ズマからイオンビーム３０を引き出す引き出し電極のア
パチャー２８の範囲を、ターゲットに照射する電極の周
縁部分（外周部）のみとすることによって、ターゲット
ホルダーのイオンビームを照射する面積が小さくなるた
め、ターゲットにスパッタする不要物の量を減らすこと
ができる。
ズマからイオンビーム３０を引き出す引き出し電極のア
パチャー２８の範囲を、ターゲットに照射する電極の周
縁部分（外周部）のみとすることによって、ターゲット
ホルダーのイオンビームを照射する面積が小さくなるた
め、ターゲットにスパッタする不要物の量を減らすこと
ができる。
（４）アルゴンガス等の中性ガスを電離してできるプラ
ズマからイオンビーム３０を引き出す引き出し電極のア
パチャーの範囲を、イオンビームがターゲット付近に照
射されるようにすることによって、ターゲットホルダー
のイオンビームを照射する面積が小さくなるため、ター
ゲットホルダーの冷却装置を小容量化することができ
る。
ズマからイオンビーム３０を引き出す引き出し電極のア
パチャーの範囲を、イオンビームがターゲット付近に照
射されるようにすることによって、ターゲットホルダー
のイオンビームを照射する面積が小さくなるため、ター
ゲットホルダーの冷却装置を小容量化することができ
る。
（５）Ｎ極とＳ極を交互に設置した永久磁石１７でプラ
ズマを閉じ込めているため、ターゲットにもれる磁界が
小さく、磁界によるイオンビームの発散が小さく、ター
ゲットでの加工精度が向上する。
ズマを閉じ込めているため、ターゲットにもれる磁界が
小さく、磁界によるイオンビームの発散が小さく、ター
ゲットでの加工精度が向上する。
また、第３図は他の実施例を示すもので、第１図の永久
磁石１７の代わりに、対称軸上での磁界が小さくなるよ
うに、逆方向に電流を流すソレノイドコイル２５，２６
を設置したもので、第１図の実施例に比較し、構造が簡
単となる効果がある。
磁石１７の代わりに、対称軸上での磁界が小さくなるよ
うに、逆方向に電流を流すソレノイドコイル２５，２６
を設置したもので、第１図の実施例に比較し、構造が簡
単となる効果がある。
本発明によれば、ビームの発散に最も影響の大きい中央
部分のイオンビームを除き得るので、イオン相互の発撥
力を低下させ、ビームの発散を極めて小さくでき、した
がって、加工精度が顕著に向上できるものであり、また
特にターゲットを広い面積に多数配置した場合でも、各
ターゲットとも同様の効果にて加工できる等々、その奏
する効果は非常に大きいものである。
部分のイオンビームを除き得るので、イオン相互の発撥
力を低下させ、ビームの発散を極めて小さくでき、した
がって、加工精度が顕著に向上できるものであり、また
特にターゲットを広い面積に多数配置した場合でも、各
ターゲットとも同様の効果にて加工できる等々、その奏
する効果は非常に大きいものである。
第１図は本発明の一実施例に係るイオン源を示す断面
図、第２図は本発明の実施例に係る引き出し電極の正面
図、第３図は本発明の他の実施例に係るイオン源を示す
断面図、第４図は従来のイオンミリング装置の断面図、
第５図は従来の引き出し電極の正面図である。 １……イオン源、２……ターゲット、３……ターゲット
ホルダー、４……真空容器、５……真空ポンプ、６……
中性化用フィラメント、７，１５……カソード、８……
アノード、９，１８……ガス導入口、１０，１９……中
性ガス、１１……容器、１２，１３……引き出し電極、
１４，２５，２６……ソレノイドコイル、１６……プラ
ズマ発生容器、１７……永久磁石、２０……ビームシー
ルド、２１……プラズマ電極、２２……加速電極、２３
……減速電極、２４……接地電極フランジ
図、第２図は本発明の実施例に係る引き出し電極の正面
図、第３図は本発明の他の実施例に係るイオン源を示す
断面図、第４図は従来のイオンミリング装置の断面図、
第５図は従来の引き出し電極の正面図である。 １……イオン源、２……ターゲット、３……ターゲット
ホルダー、４……真空容器、５……真空ポンプ、６……
中性化用フィラメント、７，１５……カソード、８……
アノード、９，１８……ガス導入口、１０，１９……中
性ガス、１１……容器、１２，１３……引き出し電極、
１４，２５，２６……ソレノイドコイル、１６……プラ
ズマ発生容器、１７……永久磁石、２０……ビームシー
ルド、２１……プラズマ電極、２２……加速電極、２３
……減速電極、２４……接地電極フランジ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桧垣 勝 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 橋本 勲 茨城県日立市国分町１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 昭59−121747（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−95055（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】プラズマ生成室を形成しているプラズマ発
生容器、前記プラズマ生成室内に導入した中性ガスをア
ーク放電により電離させてプラズマ化するフィラメン
ト、前記プラズマ生成室内のイオンをイオンビームとし
て引き出す引き出し電極で構成されるイオン源と、この
イオン源に隣接して設けた真空容器と、この真空容器内
にターゲットを保持し、冷却するターゲットホルダーと
を備えたイオンミリング装置において、 前記プラズマ発生容器が内部中央部を凹形とし底部を有
する二重円筒状を成し、該二重円筒状容器の中央有底部
が位置する前記引き出し電極の中央部がほぼ円形のビー
ムシールドを形成すると共に、該引き出し電極の外周部
にはイオンビームを前記真空容器内に引き出すイオン引
き出し孔が複数個設けられていることを特徴とするイオ
ンミリング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59158254A JPH0624111B2 (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | イオンミリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59158254A JPH0624111B2 (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | イオンミリング装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5060826A Division JPH0734360B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | イオンミリング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6134843A JPS6134843A (ja) | 1986-02-19 |
| JPH0624111B2 true JPH0624111B2 (ja) | 1994-03-30 |
Family
ID=15667605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59158254A Expired - Lifetime JPH0624111B2 (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | イオンミリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0624111B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0724205B2 (ja) * | 1986-10-08 | 1995-03-15 | 株式会社日立製作所 | イオンビ−ムの加工装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5795055A (en) * | 1980-12-02 | 1982-06-12 | Citizen Watch Co Ltd | Ion beam generating device |
| JPS59121747A (ja) * | 1982-12-28 | 1984-07-13 | Fujitsu Ltd | イオンミリング方法 |
-
1984
- 1984-07-27 JP JP59158254A patent/JPH0624111B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6134843A (ja) | 1986-02-19 |
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