JPH088084B2 - イオンビ−ム蒸着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、半導体集積回路等の薄膜を形成するイオ
ンビーム蒸着装置に関し、さらに詳しくは、２種類のイ
オンビームを低エネルギーで同時に試料に照射する方法
を可能にする装置に関する。

従来の技術 イオンビーム蒸着法のために数eVから数100eVの低エ
ネルギーイオンビームを得る１つの手法として、高電圧
で引き出されたイオンビームを減速する方法がある。

従来のこの種のイオンビーム蒸着装置は、例えば、J.
H.Freeman,et al.:Nucl.Instr.and Meth.,Vol.135（197
6）P.1.に示されている。第４図にFreemanらが設計した
イオンビームの減速系を示す。

第４図において、１は真空室、この真空室１の内部に
は真空室１とは電気的に絶縁された試料台２、試料台の
手前にはアース電位減速電極３、減速電極３の手前には
アース電位のビーム制限電極４が取り付けられている。
またそれぞれの電極にはイオンビーム５が通過できる穴
が開けてある。

以上のように構成されたイオンビーム蒸着装置につい
て、以下その動作について説明する。例えば、12KeVの
エネルギーを持つイオンビーム５が試料台２に入射して
きた時、減速電源６により、試料台２電位を11.95KVに
すると、試料台２のリング部７と減速電極３との間で形
成される電界によってイオンビーム５は減速され、試料
台２上では50eVのエネルギーになる。また、イオンビー
ム５の空間電荷による発散を抑えるために、第５図に示
したように、試料台２のリング部８の形状を変えること
により、減速電極３とリング部８が形成する電界によ
り、イオンビーム５は試料台２上で集束する。ま、第６
図に示したように試料台２と減速電極３とをイオンビー
ム５の入射方向に対して傾ける事により、イオンビーム
５を試料台２上で曲げる事ができる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、減速電極と試料
台とを一組として動かしてイオンビーム軌道を変化させ
るので、一方向のビームに対してだけ減速電界を自由に
変えることしかできないので、２方向から入射してくる
２種類のイオンビームを同時に減速して、試料上でスポ
ットを合わせることは困難であった。

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決する技術的な手段として、
高電圧減速電極が２本のイオンビームが成す角度の２等
分線上で折れ曲がるとともにアース電位減速電極に対す
る角度が上記２等分線を中心として左右同じだけ連続的
に変化するようにしたものである。

作用 この技術的手段による作用は次のようになる。

すなわち、高電圧減速電極のアース電位減速電極に対
する角度を変えることにより、ビームに対する減速電界
の均一性が変化するために、２方向から入射してくるビ
ームを偏向させることができ、試料台上でビームスポッ
トを合わせることができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明
する。

第１図において９は真空室、この真空室９内部には真
空室９とは電気的に絶縁された試料台10、試料台10のイ
オンビーム入射側には試料台と同じ電位の高電圧減速電
極11、高電圧減速電極11のイオンビーム入射側にはアー
ス電位減速電極12、アース電位減速電極12の手前にはア
ース電位のビーム制限電極13が取り付けられている。

また、それぞれの電極は試料台上で出合うようにイオ
ンビームA14及びイオンビームB15が通過できる２個の穴
が開けてあり、それぞれのイオンビームの入射方向に垂
直になるように、くの字型に曲げてある。

また、高電圧減速電極11はイオンビームA14とイオン
ビームB15の入射方向の成す角度の２等分線の方向のＸ
線上で２枚に分かれており、蝶番16で連結されている。
高電圧減速電極11を構成する２枚の板の一方は、真空室
９に真空を保つように取り付けられた直線導入機17に絶
縁棒18を介して連結されており、もう一方の板は試料台
10に装着してあるレール19の上を自由に動けるように取
り付けてある。また、蝶番16の部分は、Ｘ線上を動くよ
うに、アース電位減速電極12に取り付けられた絶縁物ガ
イド棒20にて移動可能に案内されている。すなわち、高
電圧減速電極11は直線導入機17をＹ方向に動かすことに
より、アース電位減速電極12の２個の穴に対してＸ軸を
中心に対称にかつ等しい角度を形成するように、ガイド
棒20に添って折れ曲がる。また、試料台10及び高電圧減
速電極11は電源21によって、イオンビームの最終エネル
ギーを決める電位に制御される。

以上のように構成されたイオンビーム蒸着装置につい
て、第１図，第２図及び第３図を用いてその動作を説明
する。まず第２図はタンタルイオンビーム22及び酸素イ
オンビーム23の最終エネルギーが50eV（12KeVのイオン
ビームに対して試料台10の電位を＋11.95KVにしてあ
る）、電流量がそれぞれ20μA,50μＡの時のビーム軌道
のシミュレーション結果である。高電圧減速電極11とア
ース電位減速電極12が平行の時は高電圧減速電極11の両
方の穴にはいり込んだ電界24の傾斜のためビームが試料
台10の手前で曲げられる。

第３図は第２図でのビームの曲がりを補正するために
高電圧減速電極11をアース電位減速電極12に対して傾け
た時のシミュレーション結果であり、高電圧減速電極11
の角度を変えることにより、タンタルイオンビーム22と
酸素イオンビーム23が、試料台10上で出合わせることが
できる。すなわち、高電圧減速電極11とアース電位減速
電極12の間にかかる電界を不均一にすることにより、ビ
ーム軌道を補正することができる。

また、第１図において真空室９の外部から直線導入機
17を使って高電位減速電極11の角度を連続的に変えられ
るようにすることにより、イオンビームA14とイオンビ
ームB15の電流量やエネルギーをそれぞれ独立に変化さ
せても両方のビームが試料台10上で出合う所を見つける
ことができる。

発明の効果 以上のように本発明は、２方向から入射して来るイオ
ンビームを同時に減速して試料に堆積させる時に、高電
圧減速電極のアース電位減速電極に対する角度を真空室
外側から２本のビームに対して相対的に変化させること
により、試料台上でのイオンビームのスポットを合わせ
ることができる。これによりイオンビームによる２元物
質の合成が可能になる。また、例えば組成比はビーム量
を変えることによりコントロールできるので、高品質の
２元物質膜を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例におけるイオンビーム蒸着装置
の断面図、第２図及び第３図は第１図の動作説明図、第
４図は従来のイオンビーム蒸着装置の断面図、第５図及
び第６図は第４図の動作説明図である。 ９……真空室、10……試料台、11……高電圧減速電極、
12……アース電位減速電極、14……イオンビームＡ、15
……イオンビームＢ、17……直線導入機。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空室と、真空室の内部に取り付けられた
   真空室とは電気的に絶縁された試料台と、２方向から試
   料台上で出合うように入射される２本の正イオンビーム
   と、前記試料台のイオンビーム入射側にあって前記２本
   のイオンビームが通過できるように２個の穴が開けられ
   た高電圧減速電極と、前記高電圧減速電極のイオンビー
   ム入射側にあって前記２本のビームが通過できるように
   ２個の穴が開けられたくの字型のアース電位減速電極
   と、イオンビームの最終エネルギーを決めるために試料
   台と高電圧減速電極にイオンビームを減速する電位を印
   加する手段と、高電圧減速電極とアース電位減速電極と
   の間で減速電界が印加できる手段とを備え、上記高電圧
   減速電極は前記２本のイオンビームが成す角度の２等分
   線上で折れ曲がるとともにアース電位減速電極に対する
   角度が前記２等分線を中心として左右同じだけ連続的に
   変化するように構成したイオンビーム蒸着装置。
2. 【請求項２】高電圧減速電極は、真空室外部に設けられ
   た直線導入機にてアース電位減速電極に対する角度が変
   わるように構成されている特許請求の範囲第１項記載の
   イオンビーム蒸着装置。