JPH07220672A - Ion beam device - Google Patents

Ion beam device

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JPH07220672A
JPH07220672A JP32198394A JP32198394A JPH07220672A JP H07220672 A JPH07220672 A JP H07220672A JP 32198394 A JP32198394 A JP 32198394A JP 32198394 A JP32198394 A JP 32198394A JP H07220672 A JPH07220672 A JP H07220672A
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plasma
ion beam
container
target
permanent magnet
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Tadashi Sato
忠 佐藤
Tomoe Kurosawa
巴 黒沢
Shigetaka Fujiwara
重隆 藤原
Masaru Higaki
勝 桧垣
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Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To generate a large diameter and uniform ion beam, and easily per form highly accurate work by arranging a target in a vacuum vessel so that a distance to an end part of a permanent magnet on an outside surface of a plasma generator is situated in a position of specific intensity of a magnetic field created by the permanent magnet. CONSTITUTION:A target 41 and a substrate 42 are installed in a vacuum vessel 43 respectively through support means 71 and 82, and in that case, the target 41 and the substrate 42 installed in the vacuum vessel 43 are arranged so that a distance (Z) to an end part of a permanent magnet 33 arranged on an outside surface of a plasma generator 32 is situated in a position where intensity of a magnetic field by the permanent magnet 33 is one gauss or less, or in a position in the same degree with the earth magnetism, or that the distance (Z) to the end part of the permanent magnet is separated 60mm or more. The support means 71 rotatably supports the target 41, and enables an ion beam to irradiate the target 41 while rotating it in order to uniformly perform work of the targer 41.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はイオンビーム装置に係
り、特に、イオンビームをターゲットに当て、このター
ゲットを加工したり薄膜を作るもの、例えば、大規模な
磁性薄膜や半導体の製造、及び加工に好適なイオンビー
ム装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion beam apparatus, and more particularly, to an ion beam applied to a target to process the target or make a thin film, for example, production and processing of a large-scale magnetic thin film or semiconductor. The present invention relates to a suitable ion beam device.

【0002】[0002]

【従来の技術】200〜5000eV程度のエネルギー
を持ったイオンビームをターゲットに照射し、ターゲッ
トを物理的にスパッタしたり、化学的にエッチングする
ことで、ターゲット表面を加工したり、或いはターゲッ
トに対向する基板に薄膜を作る装置が知られている。
2. Description of the Related Art The target surface is processed by irradiating the target with an ion beam having an energy of about 200 to 5000 eV to physically sputter or chemically etch the target or to face the target. There is known a device for forming a thin film on a substrate to be heated.

【0003】このような装置として、従来、図4に示す
構成のものがある。即ち、該図に示す装置は、円筒状プ
ラズマ発生容器1にガス導入口2より中性ガスを導入
し、フィラメント3とアノード4でアーク放電をさせ、
できたプラズマから引出し電極5,6の電界を利用して
イオンビームを引出し、ターゲット7に照射してスパッ
タしたりエッチングすることで、ターゲット7の加工、
或いはターゲット7に対向する基板8に薄膜を作る。タ
ーゲット7と基板8は、真空容器9内に格納されてお
り、この真空容器9内に真空ポンプ11により真空排気
されている。円筒状プラズマ発生容器1の外周に設けら
れているソレノイドコイル10は、プラズマを作る効率
を良くし、かつ、低ガス量で動作させる重要な働きをし
ている。
As such an apparatus, there is a conventional one having a structure shown in FIG. That is, in the apparatus shown in the figure, a neutral gas is introduced into the cylindrical plasma generation container 1 through the gas introduction port 2, and arc discharge is caused by the filament 3 and the anode 4.
Processing of the target 7 is performed by extracting an ion beam from the resulting plasma using the electric fields of the extraction electrodes 5 and 6 and irradiating the target 7 with sputtering to perform etching.
Alternatively, a thin film is formed on the substrate 8 facing the target 7. The target 7 and the substrate 8 are housed in a vacuum container 9 and the inside of the vacuum container 9 is evacuated by a vacuum pump 11. The solenoid coil 10 provided on the outer circumference of the cylindrical plasma generation container 1 has an important function of improving the efficiency of plasma generation and operating with a low gas amount.

【0004】しかし、薄膜の製造、及び加工が大規模化
し、イオンビーム径が大きくなるに従い、円筒状プラズ
マ発生容器1も大口径となるため、ソレノイドコイル1
0が大型のものとなり、ターゲット7、或いは基板8へ
のソレノイドコイル10の作る漏れ磁界が大きいものと
なってしまう。漏れ磁界が大きいと、磁性膜の磁気異方
性等の制御が困難となり、性能が低下する。また、漏れ
磁界により引出されたイオンビームが曲げられ、イオン
ビームの平行度が悪化し、加工精度が低下する。
However, as the manufacturing and processing of the thin film becomes large in scale and the ion beam diameter becomes large, the cylindrical plasma generating container 1 also becomes large in diameter, so that the solenoid coil 1
0 becomes large, and the leakage magnetic field generated by the solenoid coil 10 to the target 7 or the substrate 8 becomes large. When the leakage magnetic field is large, it becomes difficult to control the magnetic anisotropy and the like of the magnetic film, and the performance deteriorates. Further, the ion beam extracted by the leakage magnetic field is bent, the parallelism of the ion beam is deteriorated, and the processing accuracy is reduced.

【0005】イオンビームを用いた薄膜の製造、及び加
工において、高い加工精度を得るためには、イオンビー
ムの均一性が高いこと、イオンビームの発散角が小さい
こと、及び上述のイオンビームの平行度が良いことが必
要である。
In manufacturing and processing a thin film using an ion beam, in order to obtain high processing accuracy, the uniformity of the ion beam is high, the divergence angle of the ion beam is small, and You need to be good.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たイオンビーム装置においては、円筒状プラズマ発生容
器1の内壁の近傍のプラズマが、円筒状プラズマ発生容
器1の壁で冷されてプラズマ損失が発生する結果、プラ
ズマ密度分布は、円筒状プラズマ発生容器1の開口部の
中心部において高く、開口部の端部に近づくにつれて低
い分布となる。
However, in the above-described ion beam apparatus, the plasma in the vicinity of the inner wall of the cylindrical plasma generation container 1 is cooled by the wall of the cylindrical plasma generation container 1 to generate plasma loss. As a result, the plasma density distribution is high at the center of the opening of the cylindrical plasma generation container 1 and is low as it approaches the end of the opening.

【0007】従って、引出し電極5の表面上のプラズマ
圧力に影響を与えるが、このプラズマ圧力は引出し電極
上の開口部に形成される電場も引出し電極の中央部にお
いて高くなり、周辺部において低くなる。このため、引
出し電極5,6上の開口部に形成された電場も中央部に
位置する開口部と周辺部とで異なったものとなる。
Therefore, the plasma pressure on the surface of the extraction electrode 5 is affected, but the plasma pressure also increases the electric field formed in the opening on the extraction electrode in the central portion of the extraction electrode and in the peripheral portion thereof. . Therefore, the electric field formed in the openings on the extraction electrodes 5 and 6 is different between the openings located in the central part and the peripheral parts.

【0008】このようなプラズマ密度分布、及び電場の
不均一により、均一なイオンビームが得られにくく、従
って、従来のようなイオンビーム装置による高精度の加
工は難しいものになっていた。
Due to the non-uniformity of the plasma density distribution and the electric field, it is difficult to obtain a uniform ion beam, and therefore, it has been difficult to perform high-precision machining by the conventional ion beam apparatus.

【0009】本発明は上述の点に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、径が大きく、かつ、均一なイ
オンビームの発生が可能となり、高精度の加工が容易に
行えるイオンビーム装置を提供するにある。
The present invention has been made in view of the above points,
It is an object of the present invention to provide an ion beam apparatus having a large diameter and capable of generating a uniform ion beam and easily performing highly accurate processing.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、中性ガスを電
離してプラズマを発生するプラズマ発生容器,該プラズ
マ発生容器の外面上に交互に異なる極性の磁極が配置さ
れるように設けた永久磁石,前記プラズマ発生容器内の
プラズマよりイオンをイオンビームとして引出す引出し
電極を有するイオン源と、前記引出し電極により引出さ
れたイオンビームによりスパッタ、又はエッチングされ
るターゲット、又はターゲットと対向配置されて成膜さ
れる基板を収納支持する真空容器とを備え、前記真空容
器内に収納されているターゲット、又はターゲットと基
板が、前記プラズマ発生容器の外面上に配置されている
永久磁石端部との距離が、該永久磁石の作る磁界の強さ
が1ガウス以下である位置、或いは地磁気と同程度であ
る位置、或いは永久磁石端部との距離が60mm以上離れ
て配置されているイオンビーム装置とすることを特徴と
する。
According to the present invention, a plasma generating container for ionizing a neutral gas to generate plasma, and magnetic poles having different polarities are alternately arranged on the outer surface of the plasma generating container. A permanent magnet, an ion source having an extraction electrode for extracting ions from the plasma in the plasma generation container as an ion beam, and a target that is sputtered or etched by the ion beam extracted by the extraction electrode, or is placed opposite to the target A vacuum container for accommodating and supporting a substrate on which a film is to be formed, and a target housed in the vacuum container, or a target and a substrate, and a permanent magnet end portion arranged on an outer surface of the plasma generating container. The distance is such that the strength of the magnetic field generated by the permanent magnet is 1 gauss or less, or the position that is approximately the same as the earth's magnetism, or the The distance between the magnet end, characterized in that an ion beam apparatus which is arranged closer than 60 mm.

【0011】[0011]

【作用】即ち、プラズマを効率良く発生し所定空間に閉
じ込めて径が大きく、かつ、均一なイオンビームを引出
すためには、引出し電極近傍においては磁界が十分弱
く、プラズマ発生容器表面近傍においては磁界が十分強
く、発生したプラズマがプラズマ発生容器壁面に触れる
ことなく閉じ込められなくてはならない。
In other words, in order to efficiently generate plasma and confine it in a predetermined space to have a large diameter and to extract a uniform ion beam, the magnetic field is sufficiently weak near the extraction electrode and the magnetic field near the plasma generation container surface. Is sufficiently strong that the generated plasma must be confined without touching the wall surface of the plasma generation container.

【0012】本発明者らは、永久磁石のN極とS極を交
互に配置した磁界で、プラズマを閉じ込める方式を利用
すると、永久磁石近傍の磁界は、ソレノイドコイルの磁
界よりはるかに大きいにも係らず、永久磁石列から数cm
離れると急激に磁界が低下し、容易に地磁気程度になる
ことを磁界分布の解析結果から見出すと共に、イオンビ
ームの動きに影響を与える磁界の強度が地磁気程度に低
下するためイオンビームの平行度が良いことを実験によ
り確認し、この位置にターゲット、或いはターゲットと
基板を配置すれば上記目的が達成され、磁性薄膜や半導
体等の微細加工、及び製造装置に好適である。
When the present inventors use the method of confining the plasma with the magnetic field in which the N pole and the S pole of the permanent magnet are alternately arranged, the magnetic field in the vicinity of the permanent magnet is much larger than the magnetic field of the solenoid coil. Regardless, a few cm from the permanent magnet row
It is found from the analysis result of the magnetic field distribution that the magnetic field rapidly decreases when it is separated, and it easily becomes the geomagnetic level. If the goodness is confirmed by an experiment and the target, or the target and the substrate are placed at this position, the above-mentioned object is achieved, and it is suitable for the microfabrication of magnetic thin films, semiconductors, and the manufacturing apparatus.

【0013】[0013]

【実施例】以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳
細に説明する。
The present invention will be described in detail below with reference to the illustrated embodiments.

【0014】図1、及び図2に本発明のイオンビーム加
工装置の一実施例を示す。図1において、カソード31
はヘアピン状のタングステンフィラメントで作られ、熱
電子を放出する。プラズマ発生室を形成する円筒状のプ
ラズマ発生容器32は、非磁性材で形成され、カソード
31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。
1 and 2 show an embodiment of the ion beam processing apparatus of the present invention. In FIG. 1, the cathode 31
Is made of a hairpin-shaped tungsten filament, which emits thermoelectrons. The cylindrical plasma generation container 32 forming the plasma generation chamber is made of a non-magnetic material and also serves as an anode electrode for causing arc discharge with the cathode 31.

【0015】プラズマ発生容器32の外周には、図2に
示すごとく、多数の永久磁石33を、プラズマ発生容器
32の外面上で円周方向に沿って磁極の極性が交互に変
わるように設けている。プラズマ発生容器32は、例え
ば、内径150mm,外形156mm,深さ150mmのステン
レス製で、幅8mm,高さ25mm,長さ150mmで高さ方
向に磁化した永久磁石33を16列円筒上に設け、フィ
ラメント31を保持している側の側面には、幅と高さは
同じで、長さ120mmの永久磁石と40mmの永久磁石を
各2個設けている。永久磁石33の残留磁化は、いずれ
も8500ガウスのコバルトサマリウム磁石を使用し
た。従って、プラズマ発生容器32は永久磁石33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
でできている。
As shown in FIG. 2, a large number of permanent magnets 33 are provided on the outer periphery of the plasma generating container 32 so that the polarities of the magnetic poles are alternately changed along the circumferential direction on the outer surface of the plasma generating container 32. There is. The plasma generation container 32 is, for example, made of stainless steel having an inner diameter of 150 mm, an outer diameter of 156 mm, and a depth of 150 mm, and is provided with permanent magnets 33 having a width of 8 mm, a height of 25 mm, and a length of 150 mm magnetized in the height direction on a 16-row cylinder. Two permanent magnets each having a width of 120 mm and a length of 120 mm and having a length of 40 mm are provided on the side surface on the side where the filament 31 is held. For the residual magnetization of the permanent magnet 33, a cobalt samarium magnet of 8500 gauss was used. Therefore, the plasma generating container 32 is made of a non-magnetic material such as stainless steel so that the magnetic lines of force of the permanent magnet 33 can be formed inside.

【0016】カソード31とプラズマ発生容器32の間
に直流電圧を印加し、低気圧でのアーク放電によりプラ
ズマを作り、このプラズマからイオンをイオンビームと
して引出す引出し電極は、各々に多数のアパチャ45
(図2に示す)を設けたプラズマ電極,加速電極からな
る引出し電極36,37より構成されている。このよう
にして、イオン源30が構成されている。
A direct current voltage is applied between the cathode 31 and the plasma generation container 32, plasma is generated by arc discharge at low pressure, and extraction electrodes for extracting ions from this plasma as an ion beam have a large number of apertures 45 in each.
It is composed of extraction electrodes 36 and 37 composed of a plasma electrode (shown in FIG. 2) and an acceleration electrode. In this way, the ion source 30 is configured.

【0017】一方、ターゲット41,基板42は、それ
ぞれ支持手段71,81を介して真空容器43内に取り
付けられており、その際、真空容器43内に取り付けら
れているターゲット41と基板42は、プラズマ発生容
器32の外面上に配置されている永久磁石33端部との
距離(Z)が、永久磁石33の作る磁界の強さが1ガウ
ス以下である位置、或いは地磁気と同程度である位置、
或いは永久磁石端部との距離(Z)が60mm以上離れて
配置されている。
On the other hand, the target 41 and the substrate 42 are mounted in the vacuum container 43 via the supporting means 71 and 81, respectively. At that time, the target 41 and the substrate 42 mounted in the vacuum container 43 are The distance (Z) from the end of the permanent magnet 33 arranged on the outer surface of the plasma generation container 32 is such that the strength of the magnetic field generated by the permanent magnet 33 is 1 gauss or less, or at the same level as the earth magnetism. ,
Alternatively, the distance (Z) from the end of the permanent magnet is 60 mm or more.

【0018】また、真空容器43内は真空ポンプ44で
排気され、更に、真空容器43の引出し電極36,37
側には、引出し電極36,37により引出されたイオン
ビームを真空容器43内に導く開口部43Aが設けられ
ている。支持手段71は、ターゲット41を回転可能に
支持し、ターゲット41の加工を均一に行うため、回転
させながらイオンビームをターゲット41に照射させる
ようにしている。このようにして、真空容器43が構成
されている。
The inside of the vacuum container 43 is evacuated by a vacuum pump 44, and the extraction electrodes 36 and 37 of the vacuum container 43 are further exhausted.
An opening 43A for guiding the ion beam extracted by the extraction electrodes 36 and 37 into the vacuum container 43 is provided on the side. The supporting means 71 rotatably supports the target 41 and irradiates the target 41 with an ion beam while rotating the target 41 in order to uniformly process the target 41. In this way, the vacuum container 43 is configured.

【0019】そして、本実施例では、上記構成のイオン
源30と真空容器43とを接続してイオンビーム加工装
置を構成している。その接続に際しては、イオン源30
の引出し電極36,37側端部(通常は、電極を支持し
ている絶縁フランジ)と真空容器43の開口部43A側
端部とを接続し、引出し電極36,37で引出されたイ
オンビームを真空容器43内に導入して照射するように
している。
Further, in this embodiment, the ion source 30 having the above-mentioned structure and the vacuum container 43 are connected to each other to form an ion beam processing apparatus. Upon connection, the ion source 30
The extraction electrode 36, 37 side end (usually an insulating flange supporting the electrode) and the opening 43A side end of the vacuum container 43 are connected to each other to extract the ion beam extracted by the extraction electrode 36, 37. It is adapted to be introduced into the vacuum container 43 for irradiation.

【0020】尚、基板42上に薄膜を形成する場合は、
支持手段81上に基板42を置き、支持手段71上に、
例えばパーマロイの板をおいてイオンビームをパーマロ
イの板に照射しスパッタリングを行うことにより、飛散
した粒子が基板42に付着し薄膜が形成される。
When a thin film is formed on the substrate 42,
The substrate 42 is placed on the supporting means 81, and on the supporting means 71,
For example, when a permalloy plate is placed and an ion beam is applied to the permalloy plate to perform sputtering, the scattered particles adhere to the substrate 42 to form a thin film.

【0021】上記した本実施例の構成において、中性ガ
ス35としてアルゴンガスを導入し(導入口は34)、
アルゴンイオンのプラズマに対して、永久磁石33を除
いた時のプラズマを作る効率と、永久磁石33を設けた
時のプラズマを作る効率を、必要なアーク電力で比較し
たところ、永久磁石33により、アーク電力が1/4〜
1/5以下にできる効果があることがわかった。
In the structure of this embodiment described above, argon gas is introduced as the neutral gas 35 (the inlet is 34),
Comparing the efficiency of creating plasma when the permanent magnet 33 is removed and the efficiency of creating plasma when the permanent magnet 33 is provided with respect to argon ion plasma, when the required arc power is compared, Arc power is 1/4 ~
It was found that there is an effect that can be reduced to 1/5 or less.

【0022】従って、アルゴンガスに対しても、非磁性
のプラズマ発生容器32を通して、永久磁石33を使用
したプラズマ生成が効率良くできることが判明した。
Therefore, it was found that even with respect to argon gas, the plasma generation using the permanent magnet 33 can be efficiently performed through the nonmagnetic plasma generation container 32.

【0023】図3は、図1の永久磁石33の作る磁界分
布を示す。ターゲット41や基板42の設置されている
永久磁石33の端部から距離(Z)が60mm以上のとこ
ろでは、ほぼ1ガウス以下と、地磁気と同程度であるこ
とがわかる。又、距離(Z)が約15mmで、ビームの中心
からの距離(R)がほぼ35mmの範囲においても、磁界
がほぼ地磁気程度となっていることがわかる。
FIG. 3 shows the magnetic field distribution created by the permanent magnet 33 of FIG. It can be seen that when the distance (Z) is 60 mm or more from the end of the permanent magnet 33 on which the target 41 and the substrate 42 are installed, it is approximately 1 Gauss or less, which is about the same as the geomagnetism. It can also be seen that the magnetic field is approximately the level of geomagnetism even when the distance (Z) is about 15 mm and the distance (R) from the center of the beam is about 35 mm.

【0024】このように引出し電極36,37部の十分
広い範囲において磁界が十分小さくなっているため、径
が大きく、かつ、均一なイオンビームが得られる。プラ
ズマを閉じ込めるための強力な磁界48が図2に示すご
とく、プラズマ発生容器32の壁面に沿って発生し、プ
ラズマをプラズマ発生容器32の壁面に直接接触するこ
とを防止し、十分閉じ込めることが可能となり、均一な
プラズマ密度分布が得られることも、このような均一、
かつ、径の大きいイオンビームを得ることに貢献してい
る。
As described above, since the magnetic field is sufficiently small in the sufficiently wide range of the extraction electrodes 36 and 37, an ion beam having a large diameter and a uniform diameter can be obtained. As shown in FIG. 2, a strong magnetic field 48 for confining the plasma is generated along the wall surface of the plasma generation container 32, and the plasma is prevented from directly contacting the wall surface of the plasma generation container 32, so that the plasma can be sufficiently confined. And a uniform plasma density distribution can be obtained.
Moreover, it contributes to obtaining an ion beam having a large diameter.

【0025】又、強力な磁界48がプラズマを十分閉じ
込める一方、フィラメント31から放出された電子は、
アルゴンガス等の分子への衝突を繰返した後、そのエネ
ルギーを失い、磁界48に沿って進みアノードを形成す
るプラズマ発生容器32の壁面に到達することが可能で
ある。
While the strong magnetic field 48 sufficiently confines the plasma, the electrons emitted from the filament 31 are
After repeated collisions with molecules such as argon gas, it is possible to lose its energy and reach the wall surface of the plasma generating container 32 that travels along the magnetic field 48 and forms the anode.

【0026】更に、図1から明らかなように、プラズマ
発生容器32内にはフィラメント31が設置されている
のみであり、従って、本実施例の装置の分解は簡単でク
リーニングは容易であり、保守性が良い。
Further, as is apparent from FIG. 1, only the filament 31 is installed in the plasma generating container 32. Therefore, the apparatus of this embodiment is easy to disassemble, easy to clean, and easy to maintain. Good nature.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明した本発明のイオンビーム装置
によれば、中性ガスを電離してプラズマを発生するプラ
ズマ発生容器,該プラズマ発生容器の外面上に交互に異
なる極性の磁極が配置されるように設けた永久磁石,前
記プラズマ発生容器内のプラズマよりイオンをイオンビ
ームとして引出す引出し電極を有するイオン源と,前記
引出し電極により引出されたイオンビームによりスパッ
タ、又はエッチングされるターゲット、又はターゲット
と対向配置されて成膜される基板を収納支持する真空容
器とを備え、前記真空容器内に収納されているターゲッ
ト、又はターゲットと基板が、前記プラズマ発生容器の
外面上に配置されている永久磁石端部との距離が、該永
久磁石の作る磁界の強さが1ガウス以下である位置、或
いは地磁気と同程度である位置、或いは永久磁石端部と
の距離が60mm以上離れて配置されているものであるか
ら、漏れ磁界が地磁気と同程度と大幅に減少され、イオ
ンビームの平行度が従来の装置の場合に比し大幅に改善
され、この位置にターゲット、或いはターゲットと基板
が配置されているので、高精度な微細加工を磁性薄膜や
半導体に行うことが可能になると共に、正確な磁気異方
性を磁性薄膜に与えることが可能となり、より高性能な
磁性薄膜を作成できる。更に、イオンビーム径が大き
く、かつ、均一なイオンビームの発生が可能なので、特
に、大規模な磁性薄膜や半導体の高精度な製造、及び加
工に好適なイオンビーム装置が得られる。
According to the ion beam apparatus of the present invention described above, a plasma generating container for ionizing a neutral gas to generate plasma, and magnetic poles having different polarities are alternately arranged on the outer surface of the plasma generating container. So provided, an ion source having an extraction electrode for extracting ions from the plasma in the plasma generation container as an ion beam, and a target or a target that is sputtered or etched by the ion beam extracted by the extraction electrode. And a vacuum container for accommodating and supporting a substrate on which a film is to be formed, the target being accommodated in the vacuum container, or the target and the substrate being permanently disposed on the outer surface of the plasma generating container. The distance from the magnet end is at a position where the strength of the magnetic field created by the permanent magnet is 1 gauss or less, or as much as the geomagnetism. In this case, the leakage magnetic field is greatly reduced to the same level as the earth's magnetism, and the parallelism of the ion beam is smaller than that of the conventional device. The target, or target and substrate, is placed at this position, which makes it possible to perform high-precision microfabrication on magnetic thin films and semiconductors, as well as accurate magnetic anisotropy. Since it can be applied to a magnetic thin film, a higher performance magnetic thin film can be produced. Furthermore, since the ion beam diameter is large and a uniform ion beam can be generated, it is possible to obtain an ion beam apparatus suitable for high-precision manufacture and processing of large-scale magnetic thin films and semiconductors.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のイオンビーム利用薄膜製造、及び加工
装置の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an ion beam thin film manufacturing and processing apparatus of the present invention.

【図2】図1のA−A断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図3】本発明の装置における磁界分布を示す特性図で
ある。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a magnetic field distribution in the device of the present invention.

【図4】従来のイオンビーム利用薄膜製造、及び加工装
置の構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional thin film manufacturing and processing apparatus using an ion beam.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,32…プラズマ発生容器、5,6,36,37…引
出し電極、7,41…ターゲット、8,42…基板、
9,43…真空容器、30…イオン源、33…永久磁
石、43A…開口部、71,81…支持手段。
1, 32 ... Plasma generating container, 5, 6, 36, 37 ... Extraction electrode, 7, 41 ... Target, 8, 42 ... Substrate,
9, 43 ... Vacuum container, 30 ... Ion source, 33 ... Permanent magnet, 43A ... Opening portion, 71, 81 ... Supporting means.

───────────────────────────────────────────────────── 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masaru Higaki 3-1-1, Saiwaicho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Ltd. Hitachi Research Laboratory

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】中性ガスを電離してプラズマを発生するプ
ラズマ発生容器,該プラズマ発生容器の外面上に交互に
異なる極性の磁極が配置されるように設けた永久磁石,
前記プラズマ発生容器内のプラズマよりイオンをイオン
ビームとして引出す引出し電極を有するイオン源と,前
記引出し電極により引出されたイオンビームにより加工
されるターゲットを収納支持する真空容器とを備え、 前記真空容器内に収納されているターゲットは、前記プ
ラズマ発生容器の外面上に配置されている永久磁石端部
との距離が、該永久磁石の作る磁界の強さが1ガウス以
下である位置に配置されていることを特徴とするイオン
ビーム装置。
1. A plasma generating container for generating plasma by ionizing a neutral gas, and permanent magnets provided so that magnetic poles of different polarities are alternately arranged on the outer surface of the plasma generating container.
An ion source having an extraction electrode for extracting ions as an ion beam from plasma in the plasma generation container, and a vacuum container for accommodating and supporting a target processed by the ion beam extracted by the extraction electrode. The target housed in is located at a position where the distance from the end of the permanent magnet arranged on the outer surface of the plasma generation container is such that the strength of the magnetic field generated by the permanent magnet is 1 gauss or less. An ion beam device characterized in that
【請求項2】中性ガスを電離してプラズマを発生するプ
ラズマ発生容器,該プラズマ発生容器の外面上に交互に
異なる極性の磁極が配置されるように設けた永久磁石,
前記プラズマ発生容器内のプラズマよりイオンをイオン
ビームとして引出す引出し電極を有するイオン源と,前
記引出し電極により引出されたイオンビームにより加工
されるターゲットを収納支持する真空容器とを備え、 前記真空容器内に収納されているターゲットは、前記プ
ラズマ発生容器の外面上に配置されている永久磁石端部
との距離が、該永久磁石の作る磁界の強さが地磁気と同
程度である位置に配置されていることを特徴とするイオ
ンビーム装置。
2. A plasma generating container for generating plasma by ionizing a neutral gas, and permanent magnets provided so that magnetic poles of different polarities are alternately arranged on the outer surface of the plasma generating container.
An ion source having an extraction electrode for extracting ions as an ion beam from plasma in the plasma generation container, and a vacuum container for accommodating and supporting a target processed by the ion beam extracted by the extraction electrode. The target housed in is located at a position where the distance from the end of the permanent magnet arranged on the outer surface of the plasma generation container is such that the strength of the magnetic field produced by the permanent magnet is approximately the same as the earth's magnetism. An ion beam device characterized in that
【請求項3】中性ガスを電離してプラズマを発生するプ
ラズマ発生容器,該プラズマ発生容器の外面上に交互に
異なる極性の磁極が配置されるように設けた永久磁石,
前記プラズマ発生容器内のプラズマよりイオンをイオン
ビームとして引出す引出し電極を有するイオン源と,前
記引出し電極により引出されたイオンビームにより加工
されるターゲットを収納支持する真空容器とを備え、 前記真空容器内に収納されているターゲットは、前記プ
ラズマ発生容器の外面上に配置されている永久磁石端部
との距離が60mm以上離れて配置されていることを特徴
とするイオンビーム装置。
3. A plasma generating container for ionizing a neutral gas to generate plasma, permanent magnets provided so that magnetic poles of different polarities are alternately arranged on the outer surface of the plasma generating container,
An ion source having an extraction electrode for extracting ions as an ion beam from plasma in the plasma generation container, and a vacuum container for accommodating and supporting a target processed by the ion beam extracted by the extraction electrode. 2. The ion beam device, wherein the target housed in is located 60 mm or more away from the end of the permanent magnet arranged on the outer surface of the plasma generating container.
【請求項4】中性ガスを電離してプラズマを発生するプ
ラズマ発生容器,該プラズマ発生容器の外面上に交互に
異なる極性の磁極が配置されるように設けた永久磁石,
前記プラズマ発生容器内のプラズマよりイオンをイオン
ビームとして引出す引出し電極を有するイオン源と,前
記引出し電極により引出されたイオンビームによりスパ
ッタされるターゲット,該ターゲットがスパッタされる
ことにより飛散する粒子が付着し成膜される基板を収納
支持する真空容器とを備え、 前記真空容器内に収納されているターゲットと基板は、
前記プラズマ発生容器の外面上に配置されている永久磁
石端部との距離が、該永久磁石の作る磁界の強さが1ガ
ウス以下である位置に配置されていることを特徴とする
イオンビーム装置。
4. A plasma generating container for generating plasma by ionizing a neutral gas, and permanent magnets provided so that magnetic poles of different polarities are alternately arranged on the outer surface of the plasma generating container.
An ion source having an extraction electrode that extracts ions as an ion beam from the plasma in the plasma generation container, a target that is sputtered by the ion beam that is extracted by the extraction electrode, and particles that are scattered by the sputtering of the target are attached. A vacuum container for accommodating and supporting the substrate to be deposited, wherein the target and the substrate accommodated in the vacuum container are
An ion beam device characterized in that the distance from the end of the permanent magnet arranged on the outer surface of the plasma generating container is such that the strength of the magnetic field produced by the permanent magnet is 1 gauss or less. .
【請求項5】中性ガスを電離してプラズマを発生するプ
ラズマ発生容器,該プラズマ発生容器の外面上に交互に
異なる極性の磁極が配置されるように設けた永久磁石,
前記プラズマ発生容器内のプラズマよりイオンをイオン
ビームとして引出す引出し電極を有するイオン源と,前
記引出し電極により引出されたイオンビームによりスパ
ッタされるターゲット,該ターゲットがスパッタされる
ことにより飛散する粒子が付着し成膜される基板を収納
支持する真空容器とを備え、 前記真空容器内に収納されているターゲットと基板は、
前記プラズマ発生容器の外面上に配置されている永久磁
石端部との距離が、該永久磁石の作る磁界の強さが地磁
気と同程度である位置に配置されていることを特徴とす
るイオンビーム装置。
5. A plasma generating container for ionizing a neutral gas to generate plasma, permanent magnets provided so that magnetic poles of different polarities are alternately arranged on the outer surface of the plasma generating container.
An ion source having an extraction electrode that extracts ions as an ion beam from the plasma in the plasma generation container, a target that is sputtered by the ion beam that is extracted by the extraction electrode, and particles that are scattered by the sputtering of the target are attached. A vacuum container for accommodating and supporting the substrate to be deposited, wherein the target and the substrate accommodated in the vacuum container are
An ion beam, characterized in that the distance from the end of the permanent magnet disposed on the outer surface of the plasma generating container is such that the strength of the magnetic field produced by the permanent magnet is approximately the same as the earth's magnetism. apparatus.
【請求項6】中性ガスを電離してプラズマを発生するプ
ラズマ発生容器,該プラズマ発生容器の外面上に交互に
異なる極性の磁極が配置されるように設けた永久磁石,
前記プラズマ発生容器内のプラズマよりイオンをイオン
ビームとして引出す引出し電極を有するイオン源と,前
記引出し電極により引出されたイオンビームによりスパ
ッタされるターゲット,該ターゲットがスパッタされる
ことにより飛散する粒子が付着し成膜される基板を収納
支持する真空容器とを備え、 前記真空容器内に収納されているターゲットと基板は、
前記プラズマ発生容器の外面上に配置されている永久磁
石端部との距離が60mm以上離れて配置されていること
を特徴とするイオンビーム装置。
6. A plasma generating container for ionizing a neutral gas to generate plasma, and permanent magnets provided so that magnetic poles having different polarities are alternately arranged on the outer surface of the plasma generating container.
An ion source having an extraction electrode for extracting ions as an ion beam from the plasma in the plasma generation container, a target sputtered by the ion beam extracted by the extraction electrode, and particles scattered by the sputtering of the target are attached. A vacuum container for accommodating and supporting the substrate to be deposited, wherein the target and the substrate accommodated in the vacuum container are
An ion beam device characterized in that the distance from the end of the permanent magnet disposed on the outer surface of the plasma generating container is 60 mm or more.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52140480A (en) * 1976-05-20 1977-11-24 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Sputtering evaporation apparatus by ion beam
JPS57185653A (en) * 1981-05-11 1982-11-15 Toshiba Corp Ion-source device
JPS58125820A (en) * 1982-01-22 1983-07-27 Toshiba Corp Electronic cyclotron resonance type discharger

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