JPS62227086A - 金属イオンビ−ム照射装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は金属イオンビーム偏向制御装置に係り、特にプ
リント配線基板等に配線パターンを形成するのに好適な
金属イオンビーム照射装置に関する。

〔発明の背景〕

金属イオンビームを真空に近い所定の空間内において偏
向制御後、目標物（例えばプリント配線基板）の所定位
置に向けて照射する場合に、金属イオンビームの照射径
路内に気体分子が残留すると、金属イオン粒子が気体分
子と衝突し金属イオンビームが拡散してしまう。

第５図及び第６図では従来の金属イオンビーム照射装置
の金属イオンビームのモデル化された拡散状況が示され
ている。第５図は銀イオンビームの中和された銀原子が
窒素雰囲気中のＮ２分子と衝突して外力を受け、目的照
射面Ｐの中心線Ｘより１．Ｏｎ外れた位置に、第６図は
ヘリウム雰囲気中のＨｅ分子と衝突して０．５３ｍ５外
れた位置にそれぞれ到達する状況を示す。図中において
一点鎖線は実際の銀原子の照射径路を、実線は理想的な
照射径路をそれぞれ示し、銀原子は雨雲囲気中で理想的
な照射径路より大きく外方に外れてプリント配線基板８
上に照射されることが判る。

特にプリント配線基板等について電磁力によって偏向制
御された金属イオンビームによるスパッタにより特に高
密度のプリント配線パターン等を形成する場合には加工
精度が要求される。

そこで、従来の金属イオンビーム照射装置にあっては金
属イオンビームの拡散を防止するのに、金属イオンビー
ム照射装置が収納された系内の真空度を高めて気体粒子
を可能な限り排出し、金属イオン粒子の気体粒子との衝
突頻度の低減を図・っていた。

しかしながら、前記方法では系内の真空度を高めるのに
比例して、金属イオンビーム照射装置が収納された真空
容器及び該真空容器に接続された真空ポンプ等を含む装
置全体の価格が高くなり、更に装置全体の作動上におい
て常に高真空度が要求されるため不安定要因が増加する
欠点があったまた従来の金属イオンビーム照射装置にあ
っては、金属イオンビームを超高速に加速して残留する
気体粒子との衝突による影響を小さくする方法も考えら
れる。

しかしながら、この方法は金属イオン粒子の運動エネル
ギーが過大となり、金属イオン粒子が目標物（被加工物
）に衝突した際に発生する熱エネルギーの吸収処理、す
なわち冷却が困難となる。

従って金属イオン粒子の数、換言すれば電流密度を小さ
くしなければならず、それ故、例えばプリント配線基板
上に配線パターンを形成するための加工に要する時間が
前記電流密度に逆比例して長くなるという欠点があった
。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、照射
される金属イオンビームの拡散の防止を図った金属イオ
ンビーム照射装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は前記目的を達成する為に金属イオンビームを発
生する金属イオンビーム発生手段と、該金属イオンビー
ムを偏向させる偏向手段と、該偏向手段により偏向され
た金属イオンビームを照射すべき目標物表面の所定位置
に収束させる焦点制御手段と、前記偏向手段により偏向
された金属イオンビームに対して該金属イオンビームの
電荷密度にほぼ等しい電荷密度の電子ビームを合流させ
る電子ビーム供給手段とを有する金属イオンビーム照射
装置において、前記電子ビームと合流した金属イオンビ
ームの周囲に、電子ビームよりも速い電子速度を有する
電子シースを形成する電子シース形成手段を設けたこと
を特徴とする。

〔実施例〕

以下、添付図面に従って本発明に係る金属イオンビーム
照射装置の好ましい実施例を説明する。

第１図には本実施例に係る金属イオンビーム照射装置の
概略構成が示されている。同図において１０はアルゴン
イオン（Ａｒ゛）を銀板で形成された電極１２に射出す
るアルゴン銃であり、１４は電極１２より発生した銀イ
オン（Ａｇ”）を収束するための制御電極である。更に
１６は銀イオン粒子が電極１２から発生する際の初速度
のばらつきを補正するためのイオンビーム速度調整部、
１８は銀イオンビーム２０を偏向制御するための偏向電
極、１９は銀イオンビーム２０をプリント配線基板２２
の表面上の点Ｐに集束させるようにビーム２０の焦点距
離を制御する為の焦点制御電極である。２４は銀イオン
ビーム２０に該銀イオンビーム２０の電荷密度とほぼ等
しい電荷密度の電子ビーム２１を合流させる電子ビーム
供給部であり、２６は電子ビーム２１を発生する電子銃
である。更に、２８は電子ビーム２１と合流した金属イ
オンビーム２０Ａの周囲に、電子ビーム２１よりも速い
電子速度を有する電子シース３０を形成する電子シース
形成部であり、３２は電子ビーム２１を出射する電子銃
である。

上記構成からなる金属イオンビーム照射装置は図示しな
い真空系と接続された真空容器に収納されている。

以上の如く構成された金属イオンビーム照射装置の作用
を説明する。

さて、前記金属イオンビーム照射装置はアルゴン銃１０
より、アルゴンイオンが射出され、アルゴンイオンは電
極１２表面に衝突する。この結果、電極１２表面からは
銀イオンが発生し、該恨イオンは制御電極１４により形
成された電界によりビーム状に集束される。

恨イオンビーム２０はイオンビーム速度別Ｗ部１６によ
り銀イオン発生時における各銀イオン粒子の初速度のば
らつきを補正された状態で偏向電極１８へと向う。

さて恨イオンビーム２０は偏向電極１８により偏向され
、更に焦点制御電極１９によりプリント配線基板２２の
表面上の点、例えば点Ｐに集束させるように焦点制御が
行われる。偏向電極１８による偏向制御はプリント配線
基板２２の表面上に形成すべき配線パターンに従って、
２次元において行われ、これに伴い、焦点制御電極６に
よる焦点制御も同時に行われる。

次に、第２図は本実施例に係る金属イオンビーム照射装
置の作用を説明する為の図である。偏向制御及び焦点制
御が行われた銀イオンビーム２゜は電子ビーム供給部２
４に導かれ、電子銃２６により射出された恨イオンビー
ム２ｏとほぼ等りい電荷密度の電子ビーム２１と合流し
、電気的に打ち消された状態となり銀イオン粒子相互の
反発力が低下させられる。更に、電子ビーム２１と合流
した銀イオンビーム２ｏは、電子シース形成部２８に導
かれ、第２図に示すように電子ビーム２１より速い電子
速度を有する電子シース３ｏに周囲が包囲された状態で
プリント配線基板２２の表面に照射される。

即ち、電子シース形成部２８の電子銃３２がら出射され
た高速の電子ビームが図示しない偏向電極によって銀イ
オンビーム２ｏの外周に沿うように偏向され、銀イオン
ビーム２ｏの周囲に電子シース３０を形成する。

従って、ｉ艮イオンビーム２ｏは、１艮イオンビー　゛
ム２０中の銀イオンが既に電子ビーム２１により中和さ
れているが、系内残留ガスとの衝突により、電子シース
３０外に跳ねとばされた銀イオンは、電子シース３０の
発生する求心方向の電界により、電子シース３０に向け
て、引き寄せられ、軌道修正されプリント基板上の所定
位置に到着することとなる。

尚、恨イオンの中和と銀イオンビーム２０の外側に求心
方向の電界発生を電子ビームのみで行うとすると、電界
発生のための余剰電子密度による電子自体の反Ｉ合力に
よる拡散を避けるに必要な速度を電子に持たせることと
なる。

一方、電子ビームの電荷密度は電子速度に逆比例するの
で、銀イオンの電荷密度を中和するためには電子速度に
比例して電子数を多く流す必要があり、この結果プリン
ト基板２２に衝突する電子エネルギーは加速度的に大き
くなり、プリント基板２２の冷却が困難となる。

本実施例に係る金属イオンビーム照射装置は、以上の欠
点に対応させるため、電子ビームは銀イオン２０の電荷
を中和させ、電子シースは銀イオンビーム２０の外側に
求心方向の電界を発生させる機能を分離することが本考
案のポイントである第３図、第４図では本実施例に係る
金属イオンビーム照射装置の銀イオンビーム２ｏのモデ
ル化された拡散状況が示され、図中鎖線は電子シース３
０、一点鎖線は実際の銀イオンビームの照射径路、実線
は理想的な銀イオンビームの照射径路である。第３図は
窒素雰囲気中で銀イオンビーム２０の銀原子が目的照射
面Ｐの中心線Ｘより０．　３４１１外方に外れてプリン
ト配線基板に到達することを示す。第４図からはヘリウ
ム雰囲気中において根分子が中心線Ｘより０．２ｍｍ外
れてプリント配線基板２２に到達し、この数値は恨イオ
ンビーム２０の半径と一致し銀イオンビーム２ｏが拡散
しないことを示す。

尚、ヘリウム分子は窒素分子より分子量が小さいので衝
突エネルギーが小さく、金属イオンビーム照射装置にお
いてヘリウム雰囲気中の方が金属イオンビーム２０の拡
散が小さい。

従って、第３図及び第４図より本実施例に係る金属イオ
ンビーム照射装置は、前記第５図及び第６図に示す従来
の金属イオンビーム照射装置の銀イオンビーム２０の拡
散状況と比較して恨イオンビーム２０の拡散が極めて小
さいことが判る。

〔発明の効果〕

以上に説明したように本発明に係る金属イオンビーム照
射装置は、電子ビームと合流して電気的に中和された金
属イオンビームの周囲に、電子ビームよりも速い電子速
度を有する電子シースを形成する電子シース形成手段を
設けたので、金属イオンビームを拡散せずに被照射体に
照射することが出来、例えば金属イオンビームをプリン
ト配線基板上に照射して高密度のプリント配線パターン
を有するプリント配線板を高精度に形成することが出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る金属イオンビーム照射装
置の概略構成図、第２図乃至第４図は同金属イオンビー
ム照射装置の作用を説明するための説明図、第５図及び
第６図は従来の金属イオンビーム照射装置の金属イオン
ビームの拡散状況を示す説明図である。 １０・・・ア′ルゴン銃、　　１２・・・銀電極、　　
１６・・・イオンビーム速度調整部、　　１９・・・焦
点制御電極、　２２・・・プリント配線基板、　２４・
・・電子ビーム供給部、　２６．３２・・・電子銃、　
２８・・・電子シース形成部、　　３０・・・電子シー
ス。 出願人　　日立プラント建設株式会社 第２図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　金属イオンビームを発生する金属イオンビーム発生手
   段と、該金属イオンビームを偏向させる偏向手段と、該
   偏向手段により偏向された金属イオンビームを照射すべ
   き目標物表面の所定位置に収束させる焦点制御手段と、
   前記偏向手段により偏向された金属イオンビームに対し
   て該金属イオンビームの電荷密度にほぼ等しい電荷密度
   の電子ビームを合流させる電子ビーム供給手段を有する
   金属イオンビーム照射装置において、 前記電子ビームと合流した金属イオンビームの周囲に、
   電子ビームよりも速い電子速度を有する電子シースを形
   成する電子シース形成手段を設けたことを特徴とする金
   属イオンビーム照射装置。