WO2013080543A1 - イオンビーム発生装置 - Google Patents

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WO2013080543A1
WO2013080543A1 PCT/JP2012/007646 JP2012007646W WO2013080543A1 WO 2013080543 A1 WO2013080543 A1 WO 2013080543A1 JP 2012007646 W JP2012007646 W JP 2012007646W WO 2013080543 A1 WO2013080543 A1 WO 2013080543A1
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WO
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inclined surface
ion beam
block
extraction electrode
plasma
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PCT/JP2012/007646
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English (en)
French (fr)
Inventor
洋 赤坂
保志 神谷
公志 辻山
Original Assignee
キヤノンアネルバ株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J27/00—Ion beam tubes
    • H01J27/02—Ion sources; Ion guns
    • H01J27/16—Ion sources; Ion guns using high-frequency excitation, e.g. microwave excitation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/08—Ion sources; Ion guns

Definitions

  • the present invention relates to an ion beam generator.
  • the ion beam apparatus is applied in various fields such as etching of a magnetic read sensor for disk drive data storage, a magnetic writer, and a slider.
  • ICP inductively coupled plasma
  • the antenna shape and the positional relationship between the antenna and the bell jar affect the plasma density distribution, and the plasma is biased.
  • the plasma density is higher in the middle part of the discharge vessel than on the inner wall side of the discharge vessel. Therefore, it is difficult to form completely uniform plasma.
  • Patent Document 1 discloses that a movable plug is provided in a discharge tank of an ion beam generator to control a plasma density profile, and a plasma distribution is adjusted on the surface of the plug. It is disclosed that an extension is provided.
  • the plasma distribution must be examined, and extensions must be placed on the surface of the plug in accordance with the uneven distribution. Further, if the plug is moved or the voltage to the extraction electrode is changed, the plasma density distribution may also change. Therefore, the position of this extension needs to be changed accordingly.
  • the discharge tank every time an operation for changing the position of the extension is performed, the discharge tank must be opened to the atmosphere and then evacuated again, which is very troublesome.
  • an object of the present invention is to provide an ion beam generator capable of generating uniform plasma with a completely different configuration from the conventional one and improving the processing distribution.
  • an ion beam generator is directed to a discharge vessel, plasma generation means for generating plasma in the discharge vessel, and a predetermined wall of the discharge vessel.
  • An extraction electrode for extracting an ion beam from the plasma a member provided in the discharge chamber and rotatable, and the member about a rotation axis perpendicular to the surface of the extraction electrode
  • Driving means for rotating the member the surface of the member on the side of the extraction electrode is an inclined surface, and a part of the outer peripheral portion of the inclined surface is a region closest to the extraction electrode, The other part of the outer peripheral portion is a region farthest from the extraction electrode, and the closest region and the farthest region are located opposite to a portion where the rotating shaft and the inclined surface intersect.
  • the inclined surface from the inclined surface such that the distance becomes farther tendency to the extraction electrode is characterized by being formed.
  • an ion beam generator capable of generating highly uniform plasma and capable of more uniform processing.
  • FIG. 1 is an overall schematic diagram of an ion beam generator according to an embodiment of the present invention. It is the schematic of the upper surface of the ion beam generator shown to FIG. 1A. It is a figure which shows the shape of the antenna which concerns on one Embodiment of this invention.
  • 1 is an overall schematic diagram of an ion beam generator according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows the relationship between the magnetic force line which generate
  • 1A and 1B are overall schematic views of an ion beam generator 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the ion beam generator 1 includes a discharge tank 3 for confining plasma.
  • the discharge vessel 3 is a columnar casing, and includes a circular rear wall 3a and a circular front wall 3c, and a cylindrical quartz bell jar 2 and a side wall 3b provided therebetween.
  • the discharge tank 3 can maintain its internal pressure in the range of about 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa to about 1 ⁇ 10 ⁇ 2 Pa by an exhaust unit (not shown).
  • An RF antenna 5 that generates plasma by applying a high voltage to gas is provided as a plasma generation unit that generates dielectric coupled plasma outside the discharge tank 3.
  • the RF antenna 5 is connected to a high frequency power supply 50.
  • An inert gas (such as argon) is introduced into the discharge tank 3 through a gas inlet 16 from a gas inlet (not shown).
  • a high frequency electromagnetic field is introduced into the inert gas in the discharge tank 3 through the quartz bell jar (dielectric window) 2, and plasma is generated in the discharge tank 3.
  • generation part for generating a plasma in the discharge tank which concerns on this embodiment has the antenna 5, the high frequency power supply 50, and the quartz bell jar 2, it is not limited to these, In the discharge tank 3 Any material may be used as long as it can generate plasma.
  • FIG. 2 shows the shape of the antenna 5 in this example.
  • the antenna 5 is not a perfect circle but has an input end and an output end for connection to the high frequency power supply 50 via the matching unit 15, and thus has an asymmetric shape.
  • the control unit 70 includes a CPU (not shown) that executes processing operations such as various operations, control, and discrimination, a non-volatile memory unit (not shown) that stores a control program executed by the CPU, and processing of the CPU.
  • a volatile memory unit (not shown) that temporarily stores data during operation, input data, and the like is included.
  • control unit 70 the CPU controls each component (high-frequency power source, exhaust unit, gas introduction unit, rotation drive unit 11, etc.) of the ion beam generator 1 in accordance with various control programs stored in the nonvolatile memory unit. To do.
  • the ion beam generator 1 is mounted in a vacuum chamber provided with a substrate holder so that the substrate placed on the substrate holder can be etched.
  • the front wall 3c of the discharge vessel 3 has a circular opening 3d, and ions are extracted from the plasma formed in the discharge vessel 3 into the opening 3d to form an ion beam.
  • the extraction electrode 7 for accelerating the ions coming out of the discharge tank 3 is arranged.
  • the extraction electrode 7 is usually a first electrode to which a positive voltage (for example, 100 to 1000 V) is applied and a second electrode to which a negative voltage (for example, ⁇ 1000 to ⁇ 3000) is applied from the discharge tank 3 side. , And a third electrode maintained at ground potential.
  • the extraction electrode 7 has a grid structure in which a large number of fine holes irradiated with an ion beam are formed.
  • the ion beam extracted by the extraction electrode 7 is irradiated toward the substrate and can be etched.
  • a block (member) 4 for making the density of the plasma generated in the discharge tank 3 uniform is disposed opposite to the extraction electrode 7 in the discharge tank 3. Yes.
  • the block 4 is pivotally supported by a shaft (rotating shaft) 8 provided so as to penetrate the rear wall 3a of the discharge tank 3 facing the extraction electrode 7.
  • the rotation axis of the shaft 8 is arranged perpendicular to the rear wall 3a and the surface (grid surface) of the extraction electrode 7. Therefore, the rotation axis of the shaft 8 is perpendicular to the surface of the extraction electrode 7.
  • a rotation seal mechanism 9 is provided in a portion of the rear wall 3a through which the shaft 8 passes, and the rotation seal mechanism 9 maintains the sealing performance of the portion of the rear wall 3a through which the shaft 8 passes.
  • the shaft 8 is connected to the rotation drive unit 11 and is configured to be rotatable together with the block 4.
  • the rotation drive unit 9 is connected to the control unit 70 and rotates the shaft 8 according to a command from the control unit 70 to rotate the block 4 around the rotation axis.
  • the block 4 as viewed from above is a circle concentric with the rotation axis of the shaft 8.
  • the block 4 has a structure having an asymmetric shape with respect to the shaft 8. That is, as shown in FIG. 1A, the block 4 has a structure having at least an asymmetric cross-sectional shape with respect to the shaft 8, and has an inclined surface 4 a that is not parallel to the grid surface of the extraction electrode 7. Therefore, the block 4 is a columnar member formed so that the inclined surface 4a is surfaced. In the present embodiment, the inclined surface 4a is planar.
  • the block 4 includes a material having heat resistance and plasma resistance, and is a metal, an insulator, a resin, or the like.
  • a metal Al, Ti, SUS, or Mo
  • the insulator SiO 2 or Al 2 O 3
  • polyimide such as Vespel (registered trademark) is used. Or you may use what performed the thermal spraying process on the surface of the block 4 containing these materials.
  • Al, Ti, Y 2 O 3 , Al 2 O 3 or the like is used as a material for the sprayed film that forms on the surface of the block 4.
  • the potential of the block 4 may be either a ground potential or a floating potential.
  • the surface on the extraction electrode 7 side is an inclined surface 4 a that is not parallel to the grid surface of the extraction electrode 7, and a part of the outer peripheral portion (edge) of the inclined surface 4 a is the most to the extraction electrode 7.
  • the other part of the outer peripheral portion of the inclined surface 4a (part on the side facing the nearest part 4b and the rotation shaft (shaft 8)) is the part 4c farthest from the extraction electrode 7. is there.
  • the positional relationship in which the rotation center 4d of the inclined surface 4a (the portion where the rotation axis of the shaft 8 and the inclined surface 4a intersect) is located on a line segment connecting the nearest region 4b and the farthest region 4c is preferable.
  • the distance from the inclined surface 4a to the extraction electrode 7 gradually increases from the nearest region 4b to the farthest region 4c, and in the circumferential direction from the nearest region 4b in the outer peripheral portion of the inclined surface 4a.
  • the inclined surface 4a is formed so that the distance from the inclined surface 4a to the extraction electrode 7 gradually increases toward the farthest region 4c along the line. That is, the inclined surface 4a is formed so that the distance from the inclined surface 4a to the extraction electrode 7 continuously and uniformly increases from the nearest region 4b to the farthest region 4c. Therefore, the block 4 has a sectional structure as shown in FIG. 1A in a certain section.
  • the density of plasma generated between the block 4 and the extraction electrode 7 is increased from the nearest region 4b side to the farthest region 4c side when the block 4 is stationary. It can be distributed so as to gradually increase. That is, in a state where the block 4 is stationary, the plasma can be intentionally distributed asymmetrically along the direction from the nearest region 4b to the farthest region 4c with respect to the rotation axis of the shaft 8. Further, in the present embodiment, the block 4 is rotated for a predetermined time so as to rotate at least once around the rotation axis of the shaft 8.
  • the action of gradually increasing (decreasing) the plasma density along a certain direction of the block 4 as described above is the farthest from the nearest region 4b where the block 4 is stationary.
  • the direction toward the region 4c is used as a reference, the direction can be similarly extended in all directions with respect to the reference direction. Therefore, the time-averaged plasma density distribution can be made uniform by rotating the block 4 for a predetermined time.
  • control unit 70 operates an exhaust unit (not shown) to reduce the pressure inside the discharge tank 3 to a range of about 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa to about 1 ⁇ 10 ⁇ 2 Pa.
  • control unit 70 operates the gas introduction unit to supply argon gas into the discharge tank 3.
  • control unit 70 operates the rotation driving unit 11 to rotate the block 4 at a predetermined rotation speed (about 80 to 200 rpm).
  • the control unit 70 applies a voltage to the extraction electrode 7 as described above, whereby an ion beam is extracted from the plasma in the discharge chamber 3.
  • asymmetric block 4 when high frequency power is applied to the RF antenna 5 while the block 4 is stationary, asymmetric plasma is generated inside the discharge chamber 3. Subsequently, by rotating the block 4 at a predetermined rotational speed (about 80 to 200 rpm) for a predetermined time by the rotation drive unit 11, the time-averaged plasma density distribution in a predetermined time (for example, 30 seconds) is made uniform. Can do. As a result, a uniform ion beam can be generated, and a highly uniform process can be realized for the substrate. Depending on the conditions such as the volume of the discharge tank and the pressure in the discharge tank, the plasma density distribution may be uniform in 30 seconds or more. In this case, an arbitrary time of 30 to 700 seconds may be employed. it can. Note that this embodiment is particularly effective in a substrate processing apparatus that cannot include a mechanism that can rotate a substrate.
  • a cylindrical shield 6 extending along the side wall of the block 4 is provided on the rear wall 3 a of the discharge vessel 3.
  • the shield 6 includes an insulator such as quartz or alumina.
  • the shield 6 is also preferably a cylindrical shape coaxial with the rotating shaft 8.
  • the shield 6 is for preventing or reducing the generated electrode 7 from being hit by the ion beam and adhering the generated particles to the shaft 8 or the like.
  • the interval between the block 4 and the shield 6 is desirably set to a Debye length or less (eg, 1 mm or less).
  • FIGS. 1A and 1B are schematic views for explaining the ion beam generator 1 of the present embodiment.
  • the ion beam generator 1 of the present embodiment has basically the same configuration as that of the ion beam generator 1 shown in FIGS. 1A and 1B, and the same components are denoted by the same reference numerals. Detailed description is omitted.
  • the ion beam generator 1 of this embodiment differs from the ion beam generator 1 shown in FIG. 1 in that the shaft 8 can be expanded and contracted toward the extraction electrode 7, and the block 4 can be moved back and forth in the direction of the rotation axis. By doing so, the plasma density in the discharge vessel 3 can be adjusted.
  • the block 4 may be moved back and forth in the direction of the rotation axis by moving the rotation drive unit 11 itself in the extending direction of the shaft 8. That is, any configuration may be used as long as the block 4 can move along the extending direction of the shaft 8.
  • the ion beam generator 1 includes an electromagnet 12 provided near the rear wall 3a of the discharge vessel 3 and on the atmosphere side, and a permanent magnet provided near the side wall 3b of the discharge vessel 3 and on the atmosphere side.
  • the electromagnet 12 is a circular coil concentric with the rotation axis of the shaft 8 and has a diameter larger than the diameter of the block 4. That is, the electromagnet 12 is provided between the outside of the block 4 and the side wall 3 b of the discharge tank 3.
  • the DC power source 80 can supply current to the electromagnet 12. Further, the control unit 70 can control ON / OFF of the DC power supply 80.
  • the magnetic lines of force 12 a emitted from the electromagnet 12 are closed toward the permanent magnet 10. Further, the magnetic field lines 12 b emitted from the electromagnet 12 and the magnetic force lines 10 a emitted from the permanent magnet 10 have zero magnetic field at an arbitrary position 13. By adjusting the current flowing through the electromagnet 12, the position 13 where the zero magnetic field is generated can be moved, and the plasma density near the side wall of the discharge vessel 3 can be adjusted.
  • FIG. 4A to 4D are diagrams schematically showing a difference in plasma density distribution as viewed from the grid side when an ion beam generator according to an embodiment of the present invention is compared with an ion beam generator according to a comparative example.
  • the plasma density can be estimated based on the ion etching distribution in the substrate, but may be measured by inserting a probe directly into the discharge tank.
  • FIG. 4A as a comparative example, a normal ion beam generator in which no block 4 or the like is provided in the discharge tank 3 is used. In this case, as shown on the right side of FIG. 4A, the plasma density in the discharge vessel tends to be higher at the center of the discharge vessel.
  • FIG. 4A a normal ion beam generator in which no block 4 or the like is provided in the discharge tank 3 is used. In this case, as shown on the right side of FIG. 4A, the plasma density in the discharge vessel tends to be higher at the center of the discharge vessel.
  • FIG. 4A a normal ion
  • a symmetrical cylindrical block 41 is disposed in the center of the discharge chamber 3, and an electromagnet 12 for plasma adjustment is disposed in the block 41. Even if the electromagnet 12 provided inside the block 41 is used to make the plasma density uniform, there is a portion where the plasma density is locally increased as shown on the right side of FIG. May end up. Moreover, in the center part of the bottom face 42 of the block 41, plasma may diverge outside and the plasma density may be lowered. Therefore, in the comparative example, the plasma density can be made uniform only to some extent.
  • FIG. 4C the ion beam generator of the second embodiment shown in FIG. 3 is used.
  • a plasma density distribution inclined along the inclined surface 4a of the block 4 can be forcibly formed as shown on the right side of FIG. 4C.
  • FIG. 4D by rotating the block 4 around the rotation axis of the shaft 8 for a predetermined time, the inclined plasma density distribution is averaged over a predetermined time, and as shown on the right side of FIG. 4D, Uniform plasma can be formed.
  • FIG. 5 shows a modification of the block 4.
  • a substantially hemispherical body 4e is additionally provided at the center of the block 4 shown in FIG.
  • ICP inductively coupled plasma
  • a convex portion such as a substantially hemispherical body 4e may be provided toward the extraction electrode 7 in accordance with the rotation axis of the block 4 (rotation axis of the shaft 8). That is, the convex portion may be provided in the vicinity of the point where the rotation axis of the shaft 8 and the inclined surface intersect.
  • the plasma density is actually measured by the method of estimating from the etching distribution or the method of inserting the probe directly into the discharge chamber.
  • a convex portion such as a hemisphere 4e may be added to a part of 4 as appropriate.
  • the convex portion may be provided integrally with the block 4 or may be added as a separate body.
  • a recess may be appropriately formed in a part of the block 4 corresponding to a portion having a low plasma density distribution.
  • the shape of the asymmetric block can be changed as appropriate according to the specifications of the apparatus.
  • the plasma density distribution is increased (or decreased) along a predetermined direction in the in-plane direction of the grid surface of the extraction electrode 7 by the block 4 while the block 4 is stationary. It is important to intentionally form a state that changes with a tendency (for example, the state as shown on the right side of FIG. 4C) and rotate the block 4 so that the block 4 rotates at least once.
  • the plasma density distribution is non-uniform as opposed to uniform as described above.
  • the plasma density distribution is averaged, and as a result, the plasma density distribution can be made uniform. That is, by rotating the block 4 that forms the intentionally formed plasma density distribution characteristic of the present invention, the plasma density distribution can be made uniform at least while the block 4 is rotating. .
  • the inclined surface 4a which is the surface of the block 4 on the side of the extraction electrode 7 (the surface facing the extraction electrode 7) is planar, but is not limited to this shape.
  • the block 4 in a state where the rotatable block 4 is stationary, the block 4 is configured so that the plasma density increases (decreases) as a whole in a certain direction in the in-plane direction of the grid surface of the extraction electrode 7. That is the essence.
  • the inclined surface 4a may not be planar as long as a distribution in which the plasma density increases as a whole from the nearest region 4b to the farthest region 4c can be formed.
  • the inclined surface 4 a may include a region parallel to the grid surface of the extraction electrode 7.
  • the inclined surface 4a may be configured to have a saw-shaped cross section, and as illustrated in FIG. 6C, the inclined surface 4a is configured to have a stepped cross section. May be. That is, in the present invention, the inclined surface 4a may be formed such that the distance from the inclined surface 4a to the extraction electrode 7 increases discontinuously from the nearest region 4b to the farthest region.
  • the inclined surface 4a may be formed so that the distance tends to increase. That is, the inclined surface 4a has a tendency that the distance from the inclined surface 4a to the extraction electrode 7 becomes distant from the nearest region 4b toward the farthest region 4c in the cross section (whether continuous or discontinuous). It only has to change).
  • FIG. 7A and 7B show another modification example of the block 4.
  • the volume of the discharge tank 3 in which the block 4 rotates increases or decreases according to the area of the substrate to be processed.
  • the block 4 also increases in size and increases in weight, so that a large force is required to rotate the block 4. Since the rotation control of the block 4 becomes difficult if the weight of the block 4 becomes too large, it is desirable that the block 4 is lightweight.
  • the inside of the block 4 is formed to be hollow. It is possible to reduce the weight of the block 4 by making the inside of the block 4 hollow in a range in which sufficient strength against the generation of plasma in the discharge tank 3 and the rotational operation of the block 4 can be obtained.
  • the member 402 that is not directly exposed to the plasma of the block 4 is made of a light material such as resin, and the member 401 that is exposed to the plasma is made of a material having heat resistance and plasma resistance.
  • the member 402 preferably contains a material having heat resistance. According to the configuration of FIG. 7B, the weight is easily increased as compared with FIG. 7A, but the necessary strength is easily obtained.
  • the weight of the block 4 described above is different at each point in the direction in which the block 4 rotates.
  • the region 4b closest to the extraction electrode 7 of the block 4 is the heaviest and the region 4c farthest from the extraction electrode 7 of the block 4 is the lightest.
  • an excessive load may be applied to the shaft 8 when the block 4 is rotated.
  • the rotation axis of the block 4 is in the horizontal direction (the rotation direction of the block 4 is parallel to the gravity direction), it is necessary to lift the region 4b against the gravity direction and to lower the region 4b following the weight direction.
  • the power is different. For this reason, especially when the block 4 is rotated at a low speed, the influence of the weight difference between the region 4b and the region 4c is likely to occur.
  • the inclined surface 4f including the region 4g opposite to the region 4b and the region 4h opposite to the region 4c in the rotation axis direction of the block 4 has the same inclination as the inclined surface 4a.
  • the load on the shaft 8 due to the deviation of the center of gravity is reduced when the block 4 is rotated in the horizontal direction. Further, the torque when rotating the block 4 in the direction of gravity is constant regardless of the positional relationship between the regions 4b and 4c.
  • the inclined surface 4f is provided, since the distance between the region 4g and the wall surface of the discharge tank 3 increases, abnormal discharge may occur when plasma enters. For this reason, as shown in FIG. 8A, it is desirable to provide the shield 6 so that the distance from the block 4 is equal to or shorter than the Debye length, and to suppress the wraparound of the plasma to the back surface of the block 4.
  • a block 4 ′ is additionally provided on the shaft 8 outside the discharge tank 3.
  • the block 4 ′ is arranged symmetrically with the block 4.
  • the region 4 b ′ corresponding to the region 4 b closest to the extraction electrode 7 is located farthest from the extraction electrode 7, and the region 4 c ′ corresponding to the region 4 c farthest from the extraction electrode 7 is extracted from the extraction electrode 7.
  • the inclined surface 4a ′ is parallel to the inclined surface 4a. As shown in FIG.
  • a block 4 'symmetrical to the block 4 is provided on the shaft 8 (along the rotation axis of the block 4), and both blocks are rotated, whereby the weight difference between the region 4b and the region 4c in the block 4 is obtained. Is canceled by the weight difference between the region 4b ′ and the region 4c ′ in the block 4 ′.
  • FIG. 8B since the wall surface of the discharge tank 3 and the back surface of the block 4 can be brought close, abnormal discharge can be suppressed.
  • FIG. 9 shows still another modification of the block 4.
  • the block 4 shown in FIG. 9 is configured such that at least a region exposed to plasma is a conductor, and the conductor is connected to a potential control unit so that the potential of the conductor can be controlled.
  • a potential control unit as shown in FIG. 9, a power source and a variable resistor that can switch between a positive voltage, a negative voltage, and a ground are provided, and a desired voltage can be applied to the conductor. Is done.
  • the plasma density distribution inside the discharge vessel 3 can be more uniformly controlled.
  • the region exposed to the plasma of the block 4 is formed of a conductive portion, and the density distribution of the plasma can be adjusted by controlling the potential of the conductive portion. Therefore, it is desirable that the entire surface of the inclined surface 4a be a conductor.

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Abstract

本発明の一実施形態に係るイオンビーム発生装置（１）は、放電槽（３）内にプラズマを発生させるプラズマ発生部と、放電槽（３）の所定の壁と対向して設けられ、プラズマからイオンビームを引き出すための引出し電極（７）と、放電槽（３）内に設けられ、かつ回転可能である部材（４）と、部材（４）を、引出し電極（７）の表面と垂直な回転軸（８）を中心に回転させる駆動手段（１１）とを備える。上記部材（４）の、引出し電極（７）側の面は傾斜面（４ａ）であり、傾斜面の外周部の一部は引出し電極（７）に最も近い領域（４ｂ）であり、傾斜面の外周部の他の一部は引出し電極（７）に最も遠い領域（４ｃ）であり、最も近い領域（４ｂ）と最も遠い領域（４ｃ）とは、回転軸（８）と傾斜面（４ａ）との交わる部分に対して対向して位置しており、最も近い領域から最も遠い領域に向かって、傾斜面から引出し電極までの距離が遠くなる傾向にあるように前記傾斜面は形成されている。

Description

イオンビーム発生装置
　本発明は、イオンビーム発生装置に関する。
　イオンビーム装置は、例えば、ディスクドライブデータストレージ用の磁気リードセンサ、磁気ライタ、およびスライダ等のエッチング等、様々な分野で応用されている。このイオンビーム装置で用いられるＩＣＰ(誘導結合プラズマ)方式では、アンテナ形状や、アンテナとベルジャーとの位置関係が、プラズマ密度分布に影響し、プラズマに偏りが生じてしまう。また、放電槽の中間部は、放電槽の内壁側に比べ、プラズマ密度が高くなる。そのため、完全に均一なプラズマを形成することは難しい。
　こうした問題を解決するため、特許文献１には、イオンビーム発生装置の放電槽内に、プラズマ密度プロファイルを制御するために、移動可能なプラグを設け、該プラグの表面にプラズマ分布の調整を行うためのエクステンションを設けることが開示されている。
米国特許７１８３７１６号明細書
　しかしながら、従来のイオンビーム発生装置では、プラズマの分布を調べ、その分布の偏りに合わせて、プラグの表面にエクステンションを配置しなければならない。また、プラグを移動したり、引出し電極への電圧を変化させたりした場合、プラズマ密度分布も変化してしまう恐れがあるので、それに合わせて、このエクステンションの位置も変える必要がある。真空処理装置においては、エクステンションの位置を変更する作業を行う度に、放電槽を大気開放した後、再度排気しなおさなければならず、大変な手間がかかってしまう。
　そこで、本発明の目的は、従来とは全く異なる構成で、均一なプラズマを生成可能で、処理分布を改善したイオンビーム発生装置を提供するものである。
　上述した課題を解決するため、本発明の一態様に係るイオンビーム発生装置は、放電槽と、前記放電槽内にプラズマを発生させるためのプラズマ発生手段と、前記放電槽の所定の壁と対向して設けられ、前記プラズマからイオンビームを引き出すための引出し電極と、前記放電槽内に設けられ、かつ回転可能である部材と、前記部材を、前記引出し電極の表面と垂直な回転軸を中心に回転させる駆動手段と、を備え、前記部材の、前記引出し電極側の面は傾斜面であり、前記傾斜面の外周部の一部は前記引出し電極に最も近い領域であり、前記傾斜面の外周部の他の一部は前記引出し電極に最も遠い領域であり、前記最も近い領域と前記最も遠い領域とは、前記回転軸と前記傾斜面との交わる部分に対して対向して位置しており、前記最も近い領域から前記最も遠い領域に向かって、前記傾斜面から前記引出し電極までの距離が遠くなる傾向にあるように前記傾斜面は形成されていることを特徴とする。
　本発明によれば、均一性の高いプラズマを生成可能で、より均一な処理が可能なイオンビーム発生装置を提供することができる。
本発明の一実施形態に係るイオンビーム発生装置の全体概略図である。 図１Ａに示すイオンビーム発生装置の上面の概略図である。 本発明の一実施形態に係るアンテナの形状を示す図である。 本発明の一の実施形態に係るイオンビーム発生装置の全体概略図である。 図３Ａに示すイオンビーム発生装置の、電磁石から発生する磁力線と、永久磁石から発生する磁力線との関係を示す図である。 本発明の比較例に係るイオンビーム発生装置による、グリッド側からみたプラズマ密度分布を説明するための図である。 本発明の比較例に係るイオンビーム発生装置による、グリッド側からみたプラズマ密度分布を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るイオンビーム発生装置による、グリッド側からみたプラズマ密度分布を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るイオンビーム発生装置による、グリッド側からみたプラズマ密度分布を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る、プラズマ密度分布を調整するためのブロックの例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る、プラズマ密度分布を調整するためのブロックの例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る、プラズマ密度分布を調整するためのブロックの例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る、プラズマ密度分布を調整するためのブロックの例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る、プラズマ密度分布を調整するためのブロックの例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る、プラズマ密度分布を調整するためのブロックの例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る、プラズマ密度分布を調整するためのブロックの例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る、プラズマ密度分布を調整するためのブロックの例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る、プラズマ密度分布を調整するためのブロックの例を示す図である。
　以下に、本発明の代表的な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
　図１Ａ、１Ｂは、本発明の一実施形態に係るイオンビーム発生装置１の全体概略図である。
（第１実施形態）
　図１Ａ、１Ｂに示すように、イオンビーム発生装置１は、プラズマを閉じ込める放電槽３を備えている。放電槽３は、円柱状の筐体であり、円状後壁３ａおよび円状前壁３ｃと、それらの間に設けられた円筒状の石英ベルジャー２及び側壁３ｂとを有している。放電槽３は、不図示の排気部により、その内部圧力を、通常、約１×１０‐４Ｐａから約１×１０‐２Ｐａの範囲に維持することができる。放電槽３の外部には、誘電結合プラズマを発生させるプラズマ発生部として、気体に高電圧をかけることによってプラズマを発生させるＲＦアンテナ５が設けられている。ＲＦアンテナ５は、高周波電源５０に接続されている。不図示のガス導入部からガス導入口１６を介して放電槽３内に、不活性ガス（アルゴンなど）が導入される。高周波電源５０がＲＦアンテナ５に高周波電力を供給すると、石英ベルジャー（誘電体窓）２を介して放電槽３内の不活性ガスに、高周波電磁界が導入され、放電槽３内にプラズマが生成する。なお、本実施形態に係る、放電槽内にプラズマを発生させるためのプラズマ生成部は、アンテナ５、高周波電源５０、石英ベルジャー２を有しているが、これらに限定されず、放電槽３内にプラズマを発生させることができればいずれのものを用いても良い。
　図２に本例におけるアンテナ５の形状を示す。図２に示すように、アンテナ５は、完全な円形ではなく、整合器１５を介して高周波電源５０と接続するための入力端部と出力端部を有するため、非対称形状となっている。
　制御部７０は、種々の演算、制御、判別などの処理動作を実行するＣＰＵ（不図示）、このＣＰＵによって実行される制御プログラムなどを格納する不揮発性メモリ部（不図示）、およびＣＰＵの処理動作中のデータや入力データなどを一時的に格納する揮発性メモリ部（不図示）などを有する。上記制御部７０は、ＣＰＵが不揮発性メモリ部に格納されている各種制御プログラムに従って、イオンビーム発生装置１の各構成要素（高周波電源、排気部、ガス導入部、回転駆動部１１など）を制御する。なお、図示していないが、イオンビーム発生装置１は、基板ホルダーを備えた真空用チャンバに装着され、基板ホルダーに載せられた基板をエッチング処理可能になっている。
　図１Ａに示すように、放電槽３の前壁３ｃは円状の開口部３ｄを有し、該開口部３ｄには、放電槽３内に形成されたプラズマからイオンを引出し、イオンビームの形で放電槽３から出てくるイオンを加速する引出し電極７が配置されている。引出し電極７は、通常、放電槽３側から、正電圧（例えば、１００～１０００Ｖ）が印加された第１の電極、負電圧（例えば、－１０００～－３０００）が印加された第２の電極、及び接地電位に維持された第３の電極を有している。引出し電極７は、イオンビームが照射される多数の微細孔が形成されたグリッド構造を備えている。引出し電極７によって引き出されたイオンビームは、基板に向かって照射され、エッチング処理を施すことができる。
　次に本発明の特徴部分であるブロックについて説明する。
　図１Ａに示すように、放電槽３の内部には、該放電槽３内に生成されたプラズマの密度を均一にするためのブロック（部材）４が、引き出し電極７に対向して配置されている。ブロック４は、引出し電極７に対向した放電槽３の後壁３ａを貫通して設けられたシャフト（回転軸）８により軸支されている。シャフト８の回転軸は、後壁３ａ及び引出し電極７の表面（グリッド面）に対して、垂直に配置されている。よって、シャフト８の回転軸は、引出し電極７の表面に対して垂直になる。後壁３ａの、シャフト８が貫通している部分には回転シール機構９が設けられており、該回転シール機構９により、後壁３ａにおけるシャフト８の貫通部分の密閉性が保たれている。シャフト８は、回転駆動部１１に接続され、ブロック４とともに回転可能に構成されている。回転駆動部９は、制御部７０に接続されており、制御部７０からのコマンドに従って、シャフト８を回転させ、ブロック４を回転軸を中心に回転させる。
　図１Ｂに示すように、上面から見たブロック４は、シャフト８の回転軸と同軸同心の円形である。しかしながら、図１Ａの断面図に示すように、ブロック４は、シャフト８に対して非対称な形状を有している構造である。即ち、ブロック４は、図１Ａに示すように、シャフト８に対して非対称な断面形状を少なくとも有する構造であり、引出し電極７のグリッド面に対して、非平行な傾斜面４ａを有する。よって、ブロック４は、傾斜面４ａが面出しされるように形成された円柱状の部材である。なお、本実施形態では、傾斜面４ａは平面状である。ブロック４は、耐熱性・耐プラズマ性のある材質を含み、金属や絶縁体、樹脂などである。金属としてはＡｌやＴｉ、ＳＵＳ、Ｍｏなど、絶縁体としてはＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３、樹脂としてはベスペル（登録商標）などのポリイミドが用いられる。もしくは、これらの材質を含むブロック４の表面に溶射処理を施したものを用いてもよい。ブロック４の表面に形勢する溶射膜の材料としてはＡｌやＴｉ、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３などが用いられる。ブロック４の電位は接地電位およびフローティング電位のどちらでも良い。
　上記ブロック４では、引出し電極７側の面が引出し電極７のグリッド面に対して非平行な傾斜面４ａであり、該傾斜面４ａの外周部（縁）の一部は、引出し電極７に最も近い領域４ｂであり、傾斜面４ａの外周部の他の一部（最も近い領域４ｂと回転軸（シャフト８）に対して対向する側の一部）は、引出し電極７に最も遠い領域４ｃである。最も近い領域４ｂと最も遠い領域４ｃとを結ぶ線分上に、傾斜面４ａの回転中心４ｄ（シャフト８の回転軸と傾斜面４ａとが交わる部分）が位置する位置関係が好ましい。本実施形態では、最も近い領域４ｂから最も遠い領域４ｃに向かって傾斜面４ａから引出し電極７までの距離が徐々に遠くなり、かつ傾斜面４ａの外周部において、最も近い領域４ｂから円周方向に沿って最も遠い領域４ｃに向かって傾斜面４ａから引出し電極７までの距離が徐々に遠くなるように傾斜面４ａが形成されている。すなわち、最も近い領域４ｂから最も遠い領域４ｃに向かって、傾斜面４ａから引出し電極７までの距離が連続的に一様に増加するように傾斜面４ａが形成されている。よって、ブロック４は、ある断面においては図１Ａに示すような、断面構造を有することになる。
　このような構造のブロック４により、ブロック４を静止した状態において、上記最も近い領域４ｂ側から最も遠い領域４ｃ側に向かって、ブロック４と引出し電極７との間に生成されたプラズマの密度が徐々に大きくなるように分布させることができる。すなわち、ブロック４が静止した状態において、シャフト８の回転軸に対してプラズマを、最も近い領域４ｂから最も遠い領域４ｃに向かう方向に沿って意図的に非対称に分布させることができる。さらに、本実施形態では、上記ブロック４をシャフト８の回転軸を中心に、少なくとも１回以上回転するように所定時間回転させている。よって、上記所定時間においては、上述のようにブロック４の、ある方向に沿ってプラズマ密度を徐々に増加させる（減少させる）作用を、上記ブロック４を静止した状態の最も近い領域４ｂから最も遠い領域４ｃに向かう方向を基準とすると、該基準方向に対して全方位に同様に及ばせることができる。従って、上記ブロック４を所定時間回転させることにより時間平均したプラズマ密度分布を、均一にすることができる。
　本実施形態の動作原理を説明する。まず、制御部７０は、排気部（不図示）を作動させて、放電槽３内部の圧力を約１×１０‐４Ｐａから約１×１０‐２Ｐａの範囲までに減圧する。次に、制御部７０は、ガス導入部を作動させて、放電槽３内にアルゴンガスを供給する。続いて、制御部７０は、回転駆動部１１を作動させて、ブロック４を所定の回転速度（約８０～２００ｒｐｍ）で回転させる。こうした状態で、制御部７０は、引出し電極７に前述したように電圧を印加することで、放電槽３内のプラズマからイオンビームが引き出される。
　詳細は後述するが、このような非対称なブロック４を用いることで、ブロック４を静止した状態で、ＲＦアンテナ５に高周波電力を印加すると、放電槽３の内部に非対称なプラズマが発生する。続いて、回転駆動部１１によりブロック４を所定の回転速度（約８０～２００ｒｐｍ）で所定時間回転することで、所定時間（例えば、３０秒）における時間平均化したプラズマ密度分布を均一化することができる。結果的に、均一なイオンビームを生成することができ、基板に対して、均一性の高い処理を実現することができる。なお、放電槽の容積、放電槽内の圧力などの条件によっては、３０秒以上でプラズマ密度分布が均一化することもあり、その場合は、３０～７００秒間の任意の時間を採用することができる。なお、本実施形態は、基板を回転できる機構を備えることができない基板処理装置において、特に有効である。
　放電槽３の後壁３ａには、ブロック４の側壁に沿って延設された円筒状のシールド６が設けられている。シールド６は、石英やアルミナなどの絶縁体を含んで構成されている。また、放電槽３内のプラズマ密度を均一化するために、シールド６も、回転軸８と同軸同心の円筒形状であることが好ましい。このシールド６は、イオンビームによって引出し電極７が叩かれて、発生したパーティクルがシャフト８等に付着するのを防止、ないしは低減するためのものである。ブロック４とシールド６の間隔は、デバイ長以下（例えば、１ｍｍ以下）とすることが望ましい。
（第２実施形態）
　図３Ａ、３Ｂは本実施形態のイオンビーム発生装置１を説明するための概略図である。　
　本実施形態のイオンビーム発生装置１は、図１Ａ、１Ｂに示したイオンビーム発生装置１と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
　図３Ａに示すように、本実施形態のイオンビーム発生装置１は、図１に示したイオンビーム発生装置１とは異なり、シャフト８が引出し電極７に向かって、伸縮可能になっており、ブロック４を回転軸方向に前後移動することができる。こうすることで、放電槽３内のプラズマ密度を調整することができる。なお、本実施形態では、回転駆動部１１自体をシャフト８の延在方向において移動させることにより、ブロック４を上記回転軸方向に前後移動させても良い。すなわち、ブロック４がシャフト８の延在方向に沿って移動できれば、いずれの構成を用いても良い。
　さらに、イオンビーム発生装置１は、放電槽３の後壁３ａの近傍で、かつ大気側に設けられた電磁石１２と、放電槽３の側壁３ｂの近傍で、かつ大気側に設けられた永久磁石１０とを備えている。電磁石１２は、シャフト８の回転軸と同軸同心の円形のコイルであり、ブロック４の径より大きな径を有する。つまり、ブロック４の外側と放電槽３の側壁３ｂとの間に、電磁石１２が設けられている。ＤＣ電源８０は、電磁石１２へ電流を供給することができる。さらに、制御部７０は、ＤＣ電源８０のＯＮとＯＦＦを制御することができる。
　図３Ｂに示すように、電磁石１２から出た磁力線１２ａは、永久磁石１０に向かって閉じている。また、電磁石１２から出た磁力線１２ｂと、永久磁石１０から出た磁力線１０ａは任意の位置１３で磁場がゼロとなる。電磁石１２に流れる電流を調整する事で、ゼロ磁場が発生する位置１３を移動させる事ができ、放電槽３の側壁付近のプラズマ密度を調整することができる。
　図４Ａ～４Ｄは、本発明の一実施形態のイオンビーム発生装置と比較例のイオンビーム発生装置を比較した場合の、グリッド側からみたプラズマ密度分布の違いを模式的に示した図である。なお、プラズマ密度は、基板におけるイオンエッチング分布に基づいて、放電槽内のプラズマ密度分布を推定することもできるが、放電槽内に直接、プローブを挿入して測定してもよい。
　図４Ａでは、比較例として、放電槽３内にブロック４などを何も設けていない、通常のイオンビーム発生装置を用いる。この場合、図４Ａの右側に示すように、放電槽内のプラズマ密度は、放電槽の中央部で高くなる傾向がある。
　図４Ｂでは、比較例として、放電槽３の内部に中央に、対称な円柱状ブロック４１を配置し、さらにブロック４１の内部にプラズマ調整用の電磁石１２を配置する。このようにブロック４１内部に設けた電磁石１２を用いて、プラズマ密度を均一にしようとしても、磁力線の形成により、図４Ｂの右側に示すように、プラズマ密度が局所的に高くなる部分が存在してしまうことがある。また、ブロック４１の底面４２中央部では、プラズマが外側に発散してしまい、プラズマ密度が低くなってしまうことがある。そのため、比較例では、ある程度までしかプラズマ密度を均一化できない。
　一方、図４Ｃでは、図３で示した第２実施形態のイオンビーム発生装置を用いる。傾斜面４ａを有するブロック４を放電槽３の内部に配置することで、図４Ｃの右側に示すように、ブロック４の傾斜面４ａに沿って傾斜されたプラズマ密度分布を強制的に形成できる。さらに、図４Ｄに示すように、シャフト８の回転軸を中心にブロック４を所定時間回転することで、傾斜されたプラズマ密度分布が所定時間において平均化され、図４Ｄの右側に示すように、均一なプラズマを形成できる。
（変形例）
　図５に、ブロック４の変形例を示す。
　図５に示す変形例では、図１に示したブロック４の中央部に、略半球体４ｅが追加して設けられている。放電槽３の容積、放電槽内の圧力、ガスの種類などの条件によっては、図１Ａ、１Ｂで前述した傾斜ブロック４だけでは、中央部分に偏在する高いプラズマ密度を、フラットに傾斜したプラズマ密度にすることは困難な場合がある。具体的には誘電結合プラズマ（ＩＣＰ）装置では、放電槽内の圧力が低圧（１Ｐａ以下）のとき、電子が放電槽の中央部に向かって、加速し集中する傾向があり、放電槽の中央部においてプラズマが高くなることがある。この場合に、本変形例のように、ブロック４の回転軸（シャフト８の回転軸）に合わせて、引出し電極７に向けて、略半球体４ｅなどの凸部を設けるようにすればよい。すなわち、シャフト８の回転軸と傾斜面との交わる点付近に、上記凸部を設ければ良い。こうすることで、放電槽３の中央部において、プラズマが発生する空間を減らすことにより、中央部分のプラズマ密度を低減し、プラズマを均一化することができる。なお、半球体４ｅの材質については、ブロック４と同じものを用いることができる。
　以上のように、実際に、エッチング分布から推定する方法や、放電槽内に直接、プローブを挿入する方法などによってプラズマ密度を測定し、その結果、プラズマ密度分布が高い部分に対応して、ブロック４の一部に適宜、半球体４ｅといった凸部を追加してもよい。凸部は、ブロック４と一体で設けてもよいし、別体として付加してもよい。また、逆にプラズマ密度分布が低い部分に対応して、ブロック４の一部に適宜凹部を形成したりしてもよい。以上のように、非対称のブロックは、装置の仕様に応じて、その形状を適宜変更することができる。
　上述のように、本発明では、ブロック４を静止した状態で、ブロック４により、引出し電極７のグリッド面の面内方向における所定の方向に沿って、プラズマ密度分布が増加（または、減少）の傾向で変化する状態（例えば、図４Ｃの右側の図のような状態）を意図的に形成し、上記ブロック４が少なくとも１回以上回転するようにブロック４を回転させることが重要である。これにより、ブロック４を静止した状態では、上述のようにプラズマ密度分布は均一とは逆に不均一であるが、ブロック４を所定の回転時間において少なくとも１回以上回転させることにより、該所定の回転時間という期間でみると、プラズマ密度分布が平均化されて、その結果、プラズマ密度分布の均一化を実現することができる。すなわち、上記本発明に特徴的な意図的に形成されたプラズマ密度分布を形成するブロック４を回転させることにより、少なくともブロック４が回転している間においてはプラズマ密度分布を均一にすることができる。
　上述の実施形態では、ブロック４の引出し電極７側の面（引出し電極７に対向する面）である傾斜面４ａを平面状としているが、この形状に限定されない。本発明では、回転可能なブロック４が静止した状態において、引出し電極７のグリッド面の面内方向におけるある方向において、全体としてプラズマ密度が増加（減少）する分布となるようにブロック４を構成することが本質である。
　よって、最も近い領域４ｂから最も遠い領域４ｃに向かって全体としてプラズマ密度が増加する分布を形成できれば、傾斜面４ａは平面状で無くても良い。例えば、図６Ａに示すように、傾斜面４ａが、引出し電極７のグリッド面と平行な領域を含んでも良い。また例えば、図６Ｂに示すように、傾斜面４ａが鋸状の断面を有するように構成されても良いし、図６Ｃに示すように、傾斜面４ａが階段状の断面を有するように構成されても良い。すなわち、本発明では、最も近い領域４ｂから最も遠い領域に向かって、傾斜面４ａから引出し電極７までの距離が不連続的に増加するように傾斜面４ａを形成しても良いのである。
　このように、本発明では、ブロック４を最も近い領域４ｂから最も遠い領域４ｃに沿って切断した断面において、最も近い領域４ｂから最も遠い領域４ｃに向かって、傾斜面４ａから引出し電極７までの距離が遠くなる傾向にあるように傾斜面４ａを形成すれば良い。すなわち、傾斜面４ａは、上記断面において、傾斜面４ａから引出し電極７までの距離が、最も近い領域４ｂから最も遠い領域４ｃに向かって遠くなる傾向で（連続的であろうと、不連続的であろうと）変化していれば良いのである。
　図７Ａ、７Ｂに、ブロック４の他の変形例を示す。
　ブロック４が回転する放電槽３の体積は、処理する基板の面積に応じて増減する。大口径基板を処理する場合、ブロック４もそれに併せて大きくなり重量が増すため、ブロック４の回転には大きな力を要する。ブロック４の重量が大きくなりすぎるとブロック４の回転制御が困難となるため、ブロック４は軽量であることが望ましい。
　図７Ａはブロック４の内部が中空に形成されている。放電槽３におけるプラズマの生成や、ブロック４の回転動作に対する十分な強度が得られる範囲で、ブロック４の内部を中空とすることでブロック４を軽量化することが可能となる。
　図７Ｂはブロック４のプラズマに直接晒されない部材４０２を樹脂等の軽量な材質で構成し、プラズマに晒される部材４０１を耐熱性・耐プラズマ性を有する材質で構成している。部材４０２は耐熱性を有する物質を含むことが望ましい。図７Ｂの構成によれば、図７Ａに比べて重量が増加し易いが、必要な強度を得易い。
　図８Ａ、８Ｂに、ブロック４のさらに他の変形例を示す。
　上述したブロック４の重量は、ブロック４が回転する方向において各点で異なる。例えば、ブロック４が回転する方向の各点において、ブロック４の引出し電極７に最も近い領域４ｂは最も重く、ブロック４の引出し電極７に最も遠い領域４ｃは最も軽い。このため、ブロック４を回転させる際にシャフト８に過度の負荷が掛かることがある。またブロック４の回転軸が水平方向（ブロック４の回転方向が重力方向と平行）である場合、領域４ｂを重力方向に逆らって持ち上げる場合と、領域４ｂを重量方向に倣って下げる場合とでは要する力が異なる。このため、特に低速度でブロック４を回転させる場合、領域４ｂと領域４ｃとの重量差の影響が出易い。
　図８Ａに示すブロック４は、ブロック４の回転軸方向において、領域４ｂの反対側の領域４ｇと、領域４ｃの反対側の領域４ｈとを含む傾斜面４ｆが、傾斜面４ａと同様の傾斜を有している。ブロック４はその回転方向における各点での重量が等しくなるため、ブロック４を水平方向に回転させる際に、重心の偏りによるシャフト８への負荷が軽減される。またブロック４を重力方向に回転する際のトルクが領域４ｂおよび４ｃの位置関係によらず一定となる。ただし、傾斜面４ｆを設ける場合、領域４ｇと放電槽３の壁面との距離が広がるため、プラズマが入り込んだ際に異常放電を起こすことがある。このため図８Ａに示すように、シールド６をブロック４との距離がデバイ長以下の距離となるように設け、ブロック４の裏面へのプラズマの回り込みを抑制することが望ましい。
　図８Ｂは、放電槽３の外部において、シャフト８にブロック４´が追加で設けられる。ブロック４´はブロック４と対称に配置される。ブロック４´において、引出し電極７に最も近い領域４ｂに相当する領域４ｂ´は、引出し電極７から最も遠い位置となり、引出し電極７に最も遠い領域４ｃに相当する領域４ｃ´は、引出し電極７から最も近い位置となる。傾斜面４ａ´は傾斜面４ａと平行となる。図８Ｂのように、ブロック４と対称なブロック４´をシャフト８（ブロック４の回転軸に沿って）に設け、両ブロックを回転させることで、ブロック４における領域４ｂと領域４ｃとの重量差が、ブロック４´における領域４ｂ´と領域４ｃ´との重量差によってキャンセルされる。図８Ｂの形態によれば、放電槽３の壁面とブロック４との裏面を近づけることが出来るため、異常放電を抑制することができる。
　図９に、ブロック４のさらに他の変形例を示す。
　図９に示すブロック４は、少なくともプラズマに晒される領域が導電体であり、該導電体は電位制御部に接続され、該導電体の電位を制御可能に構成される。電位制御部の一例としては、図９に示すように、正の電圧、負の電圧、接地とを切り替え可能な電源と可変抵抗とを備えており、導電体に所望の電圧を印加可能に構成される。プラズマに面する領域の電位を制御することで、放電槽３の内部のプラズマ密度分布をより均一に制御することが可能となる。なお、ブロック４のプラズマに晒される領域の少なくとも一部が導電部で構成され、該導電部の電位が制御されることでプラズマの密度分布を調整することが可能であるが、制御性の観点から傾斜面４ａの全面が導電体であることが望ましい。

Claims (9)

  1. 　放電槽と、
    　前記放電槽内にプラズマを発生させるためのプラズマ発生手段と、
    　前記放電槽の所定の壁と対向して設けられ、前記プラズマからイオンビームを引き出すための引出し電極と、
    　前記放電槽内に設けられ、かつ回転可能である部材と、
    　前記部材を、前記引出し電極の表面と垂直な回転軸を中心に回転させる駆動手段と、を備え、
    　前記部材の、前記引出し電極側の面は傾斜面であり、
    　前記傾斜面の外周部の一部は前記引出し電極に最も近い領域であり、前記傾斜面の外周部の他の一部は前記引出し電極に最も遠い領域であり、
    　前記最も近い領域と前記最も遠い領域とは、前記回転軸と前記傾斜面との交わる部分に対して対向して位置しており、
    　前記最も近い領域から前記最も遠い領域に向かって、前記傾斜面から前記引出し電極までの距離が遠くなる傾向にあるように前記傾斜面は形成されていることを特徴とするイオンビーム発生装置。
  2. 　前記プラズマ発生手段および前記駆動手段を作動して、前記放電槽内にプラズマを発生させながら、前記部材を所定時間回転することにより、時間平均したプラズマ密度分布が均一化されることを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム発生装置。
  3. 　前記傾斜面は、前記引出し電極の表面と非平行な平面状の傾斜面であることを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム発生装置。
  4. 　前記傾斜面は、前記交わる部分の付近に設けられた凸部を有することを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム発生装置。
  5. 　前記部材の側壁を覆うためのシールドをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム発生装置。
  6. 　前記駆動手段は、前記部材を前記回転軸の延在方向に移動させることができることを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム発生装置。
  7. 　前記部材は内部が中空であることを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム発生装置。
  8. 　前記部材が回転する回転方向における前記部材の各点において、前記最も近い領域と前記最も遠い領域の重量が等しいことを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム発生装置。
  9. 　前記部材のプラズマに晒される領域の少なくとも一部は導電体であり、
    　前記導電体の電位を制御するための電位制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム発生装置。
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