JPH10188834A - イオンガン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周波数調整を容易にし、形状の小さいイオン
ガンを得る。 【解決手段】 ２極放電管１０のカソード１３に電極貫
通口１３ａを設け、パイプ１４より放電管１０に送り込
んだアルゴンガスを図示しない電離装置で電離させ、電
離させたアルゴンガス分子をカソード１３に引き付け
る。カソード１３には電極貫通口１３ａが設けられてい
るので、そこを通過したアルゴンガス分子が水晶振動子
２０の電極２１に衝突して、電極２１のエッチングを行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エッチングとデポ
ジットの双方が可能なイオンガンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アルゴン等の不活性ガスをイオン
化し、３００Ｖ〜５ＫＶ程度の電圧で加速し、試料表面
に衝突させることにより試料表面分子をはじき飛ばすス
パッタリング現象を利用したイオンエッチングが行われ
ている。図４はこのような装置の例であり、イオン発生
部１でプラズマ放電等の方法によってイオンを発生さ
せ、そこで発生したイオンをイオン引き出し電極２によ
り外部に引き出し、加速電極３によって引き出されたイ
オンを加速する。これらの制御は制御部４によって行わ
れ、加速されたイオンは試料５に衝突し、試料５のスパ
ッタリングが行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】然し乍らこのような従
来の方法は、発生したイオンをイオン引き出し電極によ
って装置外部に引き出す必要があるので、イオンの運動
方向を変えていることから引き出されたイオンを更に加
速電極によって加速してから試料に衝突させる必要があ
るので、構造が複雑で且つ形状が大きくなるという課題
を有していた。本発明はこのような状況に鑑みてなされ
たもので、形状を小さくしながら効率を向上させるよう
にしたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明は、２極放電管で加速されたガス粒子の
一部を直接対象物に衝突させることによって対象物の加
工を行うイオンガンを対象とする。このようなイオンガ
ンにおいて、ガス分子が引きつけられる電極の一部にガ
ス分子が通過できる電極貫通口を設けたものである。ま
たこのようなイオンガンにおいて、電極貫通口よりも大
きな第１の開口部と、開口部中心が前記第１の開口部中
心と同一軸上にあるその電極貫通口より小さな第２の開
口部の設けられた金属筒を、第１の開口部が電極貫通口
を収容する状態とし、電極貫通口と平行な状態で移動自
在に放電管外部へ設けたものである。

【０００５】このように構成したイオンガンは２極放電
管に送り込まれたガスが電極に印加された電圧によって
加速され、電極の方向に高速で移動する。そのガス分子
の大部分は電極に衝突するが、電極貫通口に達したガス
分子はその部分に衝突する電極がないので、電極貫通口
を貫通して外部に放出される。そのガスの放出先に試料
を置いておけば、その試料と加速されたガス分子が衝突
するので、試料は表面の分子がはじき飛ばされてスパッ
タリングが行われる。

【０００６】また、電極貫通口を通過したガス分子が電
極貫通口の外側に設けられた金属筒の内壁に衝突し、金
属筒の衝突部分における分子がはじき飛ばされ、そのは
じき飛ばされた分子が試料に到達し、デポジットが行わ
れる。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態を示
し、要部である２極放電管付近の断面図である。この例
では２極冷陰極の放電管１０を用いている。放電管１０
はケース１１の一端にアノード１２、他端にカソード１
３を有し、ケース１１の一部にパイプ１４を設け放電管
１０の内部に例えばアルゴンのような不活性ガスが送り
込まれるようになっている。

【０００８】放電管１０の外部で、カソード１３の近傍
には試料となる水晶振動子２０が配置され、その水晶振
動子２０には電極２１，２２が設けられている。また、
放電管１０のカソード１３の略中心部分には水晶振動子
２０の電極２１と同じ大きさの電極貫通口１３ａが設け
られており、試料としての水晶振動子２０はその電極貫
通口１３ａの直径よりも若干離れた位置、この実施の形
態では電極貫通口１３ａの直径とほぼ同一距離離した位
置に置かれている。

【０００９】そして、放電管１０のアノード１２、カソ
ード１３間には、直流の高電圧が印加され、放電管１０
内に送り込まれたアルゴンガス分子が正に電離される。

【００１０】このように構成された装置において、先ず
アルゴンガスが放電管１０の内部に送られ正に電離され
る。放電管１０はアノード１２が正となる極性で電圧が
印加されているので、正に帯電したアルゴンガス分子は
カソード１３に向かって加速される。加速されたアルゴ
ンガス分子はカソード１３に衝突するが、電極貫通口１
３ａの部分に到達したアルゴンガス分子は、その部分の
カソード電極が除去されているので、加速された速度に
近い状態で電極貫通口１３ａを通過して放電管１０の外
部に放出される。

【００１１】カソード１３の先には水晶振動子２０が配
置されているので、放電管１０の外部に放出されたアル
ゴンガス分子は水晶振動子２０の電極２１に衝突する。
この衝突はアルゴンガスが加速された速度に近い状態で
行われるので、電極２１表面の金属分子がはじき出さ
れ、エッチングが行われる。エッチングが行われると水
晶振動子２０の発振周波数は高い方に移行するので、水
晶振動子２０に図示しない発振回路を接続しておき、そ
の発振回路で発信する周波数を測定しながらエッチング
を行えば、水晶振動子２０の発振周波数を所望の値に調
整できる。

【００１２】この実施の形態の場合、水晶振動子２０は
周波数を高い方に移行させる調整を行うことはできる
が、周波数が高くなりすぎた場合、即ち周波数が規定値
よりは高くなりすぎた場合は規格はずれとして不良品に
なってしまう。

【００１３】図２はこのような状態になったものも、周
波数を低い方にも調整できるようにしたものであり、図
１と同一記号は同一部分を表している。この装置は図１
のカソード１３の外側の、カソード１３に近接した位置
に金属筒３０を設けたものである。この金属筒３０は図
２（ａ）に示すように、電極貫通口１３ａよりも大きな
第１の開口部３０ａと、電極貫通口１３ａより小さな第
２の開口部３０ｂを有し、電極貫通口１３ａの中心と、
第２の開口部３０ｂの中心は同一軸上に位置するように
配置されている。例えば図２（ｂ）に示すように、金属
筒３０の上方に腕３０ｃが延びており、その腕３０ｃは
支点３０ｄで回動自在に支持されている。そして、腕３
０ｃから直角に延びた爪３０ｅにバネ３０ｆ及びソレノ
イド３０ｇが設けられ、ソレノイド３０ｇが付勢されて
いないとき、開口部３０ａはその内部に電極貫通口１３
ａを収容する位置となるように構成されている。

【００１４】このため、ソレノイド３０ｇを付勢した
り、消勢したりすることによって金属筒３０はカソード
１３の面と平行な方向に回動するので、この実施の形態
ではソレノイド３０ｇを消勢したとき、金属筒３０の開
口部３０ａが電極貫通口１３ａを完全に覆う位置とな
り、ソレノイド３０ｇを付勢したとき金属筒３０が電極
貫通口１３ａを外れる位置となるように設定されてい
る。尚、金属筒３０は銀、金等のスパッタ率の高い金属
あるいは水晶振動子２０の電極２１と同一材料が用いら
れる。

【００１５】このように構成された装置において、ソレ
ノイド３０ｇが付勢されたとき、金属筒３０は電極貫通
口１３ａを外れるので、図１の状態となり、そのときの
動作は図１で説明したものと同様になり、水晶振動子２
０の電極２１がエッチングされ、周波数が高くなる方に
調整される。

【００１６】ソレノイド３０ｇを消勢すると、金属筒３
０は支点３０ｄを中心に回動して元の位置に戻り、金属
筒３０の開口部３０ａはカソード１３の電極貫通口１３
ａを完全に覆う位置にくる。金属筒３０はカソード１３
側の開口部３０ａの方が開口部３０ｂよりも直径が大き
くなるように構成されているので、その側壁は傾斜して
いる。

【００１７】この結果、電極貫通口１３ａを通過したア
ルゴンガスは金属筒３０の側壁に衝突して、側壁表面の
分子をはじき出す。そのはじき出された分子は開口部３
０ｂを通過して、金属筒３０の近くに配置されている水
晶振動子２０に到達し、電極２１上にデポジット（積
着）されるので、水晶振動子２０の発振周波数は低い方
に移行する。

【００１８】従って図２（ａ），（ｂ）の装置は周波数
を高い方にも低い方にも自在に調整でき、正確な周波数
調整が行える。

【００１９】図２（ａ），（ｂ）の装置において、金属
筒３０を設けてあるので、大部分のアルゴン分子は金属
筒３０に衝突するが、開口部３０ａの中心付近を通過す
るアルゴン分子もあり、金属筒ではじき飛ばされた金属
分子が互いに衝突し合って全体的には周波数は低い方に
調整される。

【００２０】以上の実施の形態は放電管に冷陰極放電管
を用い、水晶振動子の周波数調整の例で説明したが、本
発明はこれに限られず、熱陰極放電管でもよく、また、
エッチング及びデポジットの厚みを任意に調整できる用
途に応用可能であり、乾式メッキ全般に使用できる。

【００２１】図３は図２（ａ），（ｂ）の装置で水晶振
動子の周波数調整をした具体例を示すグラフであって、
数秒のエッチングを行ったものである。この実施の形態
では約２秒で３００Ｈｚ程度で発振周波数が高くなるよ
うに調整し、その後は約３秒で発振周波数が１００Ｈｚ
程度低くなるように調整されている。このため、周波数
調整が多少高めとなっても、後で修正して正確な周波数
とすることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るイオ
ンガンによれば、２極放電管に送り込まれたガス分子を
加速して対象物に衝突させることによって対象物の加工
を行うイオンガンにおいて、前記ガス分子が引きつけら
れる電極の一部に前記ガス分子が通過できる貫通口を設
けたので、試料のエッチング及びデポジットが任意に行
え、圧電振動子のようなものの周波数調整に使用すれ
ば、正確な周波数に調整することができるという効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るイオンガンの実施の形態を示す部
分断面図。

【図２】本発明に係るイオンガンの他の実施の形態を示
すもので、（ａ）は部分断面図、（ｂ）は側面図。

【図３】図２の装置によって周波数調整したときの具体
例を示すグラフ。

【図４】従来のイオンガンの説明図。

【符号の説明】 １ イオン発生部 ２ 引き出し電極 ３ 加速電極 ４ 制御部 ５ 試料 １０ 放電管 １１ ケース １２ アノード １３ カソード １３ａ 電極貫通口 １４ パイプ ２０ 水晶振動子 ２１ 電極 ２２ 電極 ３０ 金属筒 ３０ａ 開口部 ３０ｂ 開口部 ３０ｃ 腕 ３０ｄ 支点 ３０ｅ 爪 ３０ｆ スプリング ３０ｇ ソレノイド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２極放電管に送り込まれたガス分子を加
   速して対象物に衝突させることによって対象物の加工を
   行うイオンガンにおいて、 前記ガス分子が引きつけられる電極の一部に前記ガス分
   子が通過できる貫通口を設けたことを特徴とするイオン
   ガン。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のイオンガンにおいて、 前記電極の貫通口よりも大きな第１の開口部と、開口部
   中心が前記第１の開口部中心と同一軸上にある前記電極
   貫通口より小さな第２の開口部の設けられた金属筒を、
   前記第１の開口部が前記電極貫通口を収容し前記電極貫
   通口と平行な状態で移動自在に放電管外部へ設けたこと
   を特徴とするイオンガン。