JPS62296358A - イオンビ−ム装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、イオンビームをターゲットに当て、ターゲ
ットを加工したり、薄膜を作るのに利用するイオンビー
ム装置に関する。

（従来の技術） 周知のようにこの種イオンビーム装置は、アークチャン
バ内において中性ガスをＮ、離してプラズマを発生させ
、このプラズマよりイオンをイオンビームとして引き出
し、ターゲットを照射するように構成されである。

第２図は従来のイオンビーム装置を用いた薄膜製造装置
を示し、通常１０−３〜１Ｑ””　Ｔｏｒｒ程度の真空
に維持されたアークチャンバ１内においてアノード２と
フィラメント６との間でアーク放電させる。このアーク
放電匡よりガス導入口４から導入されている中性ガス、
例えばアルゴンガスを電離してプラズマを発生させ、こ
のプラズマ中のＡｒ”イオンをイオンビームとして正電
極５１と負電極５２からなる引き出し電極５により１０
−４〜１Ｏ−６Ｔｏｒｒ程度の真空に維持された真空容
器６側に引き出し、例えば鉄ニッケル（ＦｅＮｉ　）な
どのターゲット７に照射する。この照射によりターゲッ
ト７からスパッタされた粒子を基板８上に堆積させパー
マロイ簿膜を形成する。なお９は前記アーク放電を安定
化するためのコイル、１０はフィラメント電源、１１は
アーク電源、１２は加速電源、１６は減速電源、１４は
真空ポンプ、１５はターゲットホルダー、１６は基板ホ
ルダーである。

このような構成において、前記アーク放電にともなう損
失は熱となり、ステンレスなどの非磁性材からなるアノ
−ド２やアークチャンバ１を加熱し、これらが４００°
Ｃ以上に加熱されるとステンレスから酸素やチッ素など
の吸着ガスの放出が多くなり、このような不純物ガスは
ターゲット７そのものあるいは基板８に悪影響をおよぼ
し、特に高純度の薄膜形成には望ましくない。

（発明が解決しようとする問題魚） この対策として従来では、アークチャンバ１の外壁に水
冷バイブ１７を設け、これにより冷却を図っていたが、
アノード２からの熱放散は輻射によりアークチャンバ１
に伝達するのみで、その冷却効率が低く、自づとプラズ
マ投入電力（フィラメント投入道力士アーク投入電力）
も制約を受け、より大きなイオンビーム量を得ることが
できなかった。

（問題を解決するための手段） この発明は、アークチャンバ内に設置されであるアノー
ドを直接冷却する冷却機構を附設することを特徴とする
。

（作用） アノードが直接的に冷却されるので、その冷却効率は高
く、プラズマ投入電力の増大が図れ、より大きなイオン
ビーム量を得ることができるう（実施例） 以下この発明の一実施例を第１図にもとすいて説明する
。なお、第２図と同じ符号を附した部分は同一または対
応する部分を示す。この発明にしたがいアノード２を直
接冷却する冷却機構２０が附設されている。具体的には
、アノード２の外周を囲繞する冷却バイブ２１と、アー
クチャンバ１の外に設置されるクーラー２２と、冷却媒
体を強制循環せしめる循環用モーター２６およびこれら
を接続する配管用バイブ２４などから構成されている。

前記冷却バイブ２１としては、コイル９の磁界による影
響を受けないようにステンレスなどの非磁性材で形成す
るのが好ましい、冷却媒体としては、絶縁性の水、油、
フレオンガスなどを用いることができる。なお、アーク
チャンバ１は数百〜数千Ｖの電位に荷電されてあり、ク
ーラー２２や循環用モーター２６を大地電位部に設置す
る場合には、例えば配管用パイプ２４の少なくとも一部
を絶縁材とするなどして絶縁を図る必要がある。

以上の構成によれば、アノード２はその外周を囲繞する
冷却バイブ２１内を循環する冷却媒体により直接的に冷
却されるため、その冷却効率が高く、アーク投入電力の
増大が図れるう 上述の冷却効果を確認するために、第１図（本発明）お
よび第２図（従来例）に示す構成の供試品をそれぞれ製
作した。その測定結果並びに各構成条件および動作条件
を示すと次表の通りである。

本発明　　　従来例 アークチャンバ１　　　　　８０８　　　　ＳＵＳ外径
　　　１５０φＭ１５０φｎ 厚み　　　　５ｘｉ　　　５［ 巾　　　　　　　　　　　　１１００５ａ　　　　　１
００ｍ７ノード２　　　　　　　　　　ＳＯ２８Ｕ８外
径　　　１１０φｎ１１０φｎ 厚み　　　　２ｔｘ　　　２ｘｇ 巾　　　　　　　　　　　　　７０　ｔｍ　　　　　　
７０　ｘｘ引き出し電極５ 径　　　　　　　　　　　１００φＥｌ　　　１００φ
叩冷却パイプ内径　　　　　　　４φＲ１！４φ崩冷却
媒体　　　　　　　　　　氷　　　　　水５に分　　　
５２効 アーク［源１１　　　　　　５０ＶＸ６人５０ＶＸ２Ａ
アーク投入電力　　　　　３００Ｗ　　　　１００Ｗフ
イラメント電源１０　　１０ＶＸ２４Ａ　　１０ＶＸ８
人フィラメント投入電力　　　２４０Ｗ　　　　　８０
Ｗ引き出し電圧　　　−ｉ　ＫｅＶ　　　　１ＫｅＶビ
ーム電流　　　　　　　　９０艷　　　６０鮎アノード
の温度　　　　　１５０°Ｃ６５０°Ｃ上表より明らか
な通り、この発明による供試品は、従来例のものに比ベ
アーク投入電力およびフィラメント投入電力を６倍とし
てもアノードの温度は１５０’ｃと低い。したがって、
イオンビーム量の増大が図れるっ なお、冷却機構２０としては、上述した構成に限られる
ものではなく、種々の変形例とすることができ、例えば
フィンとヒートバイブなどをもって構成してもよい。ま
たアークチャンバ１の冷却を併用してもよいのは勿論で
ある。

（発明の効果） 以上詳述したようにこの発明によれば、効果的１ζアノ
ードの冷却を図ることができるので、不純物ガスの発生
は極めて少なく、しかもプラズマ投入電力を増し大きな
イオンビーム量を得ることができる。したがって、ター
ゲットの加工や薄膜の形成速度を早くすることができる
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略構成図、第２図は
従来例を示す概略構成図である。 １：アークチャンバ、２ニアノード、３：フィラメント
、５：引き出し電極、６：真空容器、７：ターゲット、
２０：冷却機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アークチャンバ内にフィラメントとアノードを設置し、
   中性ガスを電離してプラズマを発生させ、このプラズマ
   よりイオンをイオンビームとして引き出す引き出し電極
   および前記イオンビームが入射するターゲットを備えた
   真空容器よりなるイオンビーム装置において、前記アノ
   ードを直接冷却する冷却機構を附設したことを特徴とす
   るイオンビーム装置。