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JP2009129817A - Ion beam processor - Google Patents

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JP2009129817A
JP2009129817A JP2007305816A JP2007305816A JP2009129817A JP 2009129817 A JP2009129817 A JP 2009129817A JP 2007305816 A JP2007305816 A JP 2007305816A JP 2007305816 A JP2007305816 A JP 2007305816A JP 2009129817 A JP2009129817 A JP 2009129817A
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dielectric
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智子 上野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ion beam processor capable of restraining abnormal discharge and stably making plasma oscillation. <P>SOLUTION: The ion beam processor includes a plasma chamber 10 for regulating a plasma generation space, an antenna coil 12 for inducing an induction field in order to generate plasma in the plasma generation space, a dielectric window 22 arranged as a pressure partition for the plasma chamber and the open air between the antenna coil 12 and the plasma generation space, a dielectric plate 24 arranged between the dielectric window 22 and the plasma generation space, and an ion beam source arranged at a position opposite to the antenna coil 12 by sandwiching the plasma generation space and including two or more of porous extraction electrodes 30 in order to accelerate ions in the plasma. The ion beam processor has a shield electrode 20 arranged between the dielectric window 22 and the dielectric plate 24 and having a plurality of first conductive wirings mutually isolated with each other and a second conductive wiring connected to the plurality of the whole first conductive wirings at one location. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、高周波誘導結合プラズマを用いるイオンビーム処理装置に関する。   The present invention relates to an ion beam processing apparatus using high frequency inductively coupled plasma.

高周波誘導結合プラズマを用いるイオンビーム処理装置においては、プラズマ室の外部に配置された平面コイル状のアンテナコイルに高周波(RF)電流を流してプラズマ室側に交番磁界を発生させる。発生した交番磁界を打ち消す方向に電流が流れようとするため、プラズマ室に設けられた誘電体板を介してプラズマ室側に誘導電界が誘起される。この誘導電界により電子が加速される、すなわち誘導結合することにより、加速された電子がプラズマ室内のガスを電離して放電が発生し、誘導結合プラズマが生成される。   In an ion beam processing apparatus using high frequency inductively coupled plasma, a high frequency (RF) current is passed through a planar coil antenna coil disposed outside the plasma chamber to generate an alternating magnetic field on the plasma chamber side. Since an electric current tends to flow in a direction that cancels the generated alternating magnetic field, an induced electric field is induced on the plasma chamber side through a dielectric plate provided in the plasma chamber. Electrons are accelerated by this induction electric field, that is, inductively coupled, whereby the accelerated electrons ionize the gas in the plasma chamber to generate a discharge, and inductively coupled plasma is generated.

プラズマ室内で生成された誘導結合プラズマ中の荷電粒子を利用し、試料室の被処理物にエッチング、スパッタリング、堆積等の処理を行うことが可能である。例えば、エッチング処理においては、引出電極に電圧を印加してプラズマ中のイオンを引き出して加速し、加速されたイオンを衝突させることにより被処理物をエッチングする。   Using charged particles in the inductively coupled plasma generated in the plasma chamber, it is possible to perform processing such as etching, sputtering, and deposition on an object to be processed in the sample chamber. For example, in the etching process, a voltage is applied to the extraction electrode to extract and accelerate ions in the plasma, and the object to be processed is etched by colliding the accelerated ions.

アンテナコイルとプラズマの誘導結合が低減しないように、アンテナコイルは、プラズマ室の圧力隔壁である誘電体窓の大気圧側において近傍に配置される。誘電体窓のプラズマ生成空間側の面を、プラズマによる汚染から保護するために、誘電体窓とプラズマ生成空間の間に誘電体板が設置される。   In order not to reduce the inductive coupling between the antenna coil and the plasma, the antenna coil is disposed in the vicinity on the atmospheric pressure side of the dielectric window that is the pressure partition of the plasma chamber. In order to protect the surface of the dielectric window on the plasma generation space side from contamination by plasma, a dielectric plate is installed between the dielectric window and the plasma generation space.

アンテナコイルとプラズマは、誘導結合成分のみではなく容量結合成分も同時に含む結合となっている。アンテナにRF電流を流すことにより生じるRF電圧は、プラズマ中の荷電粒子と容量結合し、荷電粒子はアンテナに向かって加速される。プラズマに曝された誘電体板表面が加速されたイオンによってスパッタリングされ、スパッタリングされた誘電体はプラズマ室内壁や引出電極表面に付着する。   The antenna coil and the plasma are coupled including not only the inductive coupling component but also the capacitive coupling component. The RF voltage generated by flowing an RF current through the antenna is capacitively coupled with charged particles in the plasma, and the charged particles are accelerated toward the antenna. The surface of the dielectric plate exposed to the plasma is sputtered by accelerated ions, and the sputtered dielectric adheres to the plasma chamber wall and the surface of the extraction electrode.

引出電極に付着した誘電体は絶縁材料である。そのため、引出電極に印加された直流電圧により付着した誘電体がチャージアップして静電破壊を起こし、引出電極近傍でアーク放電が発生する。   The dielectric attached to the extraction electrode is an insulating material. Therefore, the dielectric adhered by the DC voltage applied to the extraction electrode is charged up to cause electrostatic breakdown, and arc discharge occurs in the vicinity of the extraction electrode.

誘電体板のスパッタリングを抑制する手段として、アンテナコイルと誘電体窓の間にシールド電極を配置しているものがある(例えば、特許文献1参照。)。この従来技術においては、シールド電極は、中心ハブから放射状に延在する複数の細い導体からなり、電気的に浮動または接地することにより、アンテナコイルとプラズマとの容量結合成分を制御することができるとしている。
特表2004−500703号公報
As means for suppressing sputtering of the dielectric plate, there is one in which a shield electrode is disposed between the antenna coil and the dielectric window (for example, see Patent Document 1). In this prior art, the shield electrode is composed of a plurality of thin conductors extending radially from the central hub, and the capacitive coupling component between the antenna coil and the plasma can be controlled by electrically floating or grounding. It is said.
Special Table 2004-500703

従来技術においては、シールド電極の接地により誘電体板のスパッタリングが抑制される一方で、容量結合成分の低下により、放電が発生しにくくなることを課題として挙げている。先に述べたように、容量結合成分はプラズマの発生にも寄与しているため、誘導結合成分のみでは放電が発生しにくくなる場合がある。この場合、容量結合成分ありの場合と比較して、RF電流を増加させる必要が生じる。このため、放電開始時はシールド電極を電気的に浮動とすることで容量結合成分を残し、放電発生のし易さを維持している。放電開始後はシールド電極を接地することでアンテナコイルの電位を静電遮蔽し、容量結合成分を低減することにより、誘電体板のスパッタリングを抑制している。   In the prior art, while sputtering of the dielectric plate is suppressed by the grounding of the shield electrode, the problem is that discharge is less likely to occur due to a decrease in the capacitive coupling component. As described above, since the capacitive coupling component also contributes to the generation of plasma, there are cases where it is difficult to generate a discharge with only the inductive coupling component. In this case, it is necessary to increase the RF current as compared with the case where there is a capacitive coupling component. For this reason, at the start of discharge, the shield electrode is electrically floated to leave a capacitive coupling component and maintain the ease of occurrence of discharge. After the start of discharge, the shield electrode is grounded to electrostatically shield the potential of the antenna coil, and the capacitive coupling component is reduced to suppress sputtering of the dielectric plate.

ここで、シールド電極の電位制御を必要とする背景として、シールド電極の設置位置が挙げられる。従来技術においては、アンテナコイルと誘電体窓の間にシールド電極を設置しているため、アンテナコイルとシールド電極の接触を避け、かつ、アンテナコイルとシールド電極間での放電を回避するため、アンテナコイルとシールド電極間に間隙を設ける必要がある。間隙により、アンテナコイルとプラズマとの距離が離れ、誘導結合が弱まるため、アンテナコイルと誘電体窓が近接している場合と比較し、放電が発生しにくくなる。   Here, as a background requiring the potential control of the shield electrode, there is an installation position of the shield electrode. In the prior art, since the shield electrode is installed between the antenna coil and the dielectric window, in order to avoid contact between the antenna coil and the shield electrode and to avoid discharge between the antenna coil and the shield electrode, the antenna It is necessary to provide a gap between the coil and the shield electrode. The gap increases the distance between the antenna coil and the plasma and weakens the inductive coupling. Therefore, compared to the case where the antenna coil and the dielectric window are close to each other, discharge is less likely to occur.

上記問題点を鑑み、本発明は、簡便な構造で誘電体板のスパッタリングを抑制し、異常放電の抑制可能なイオンビーム処理装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an ion beam processing apparatus capable of suppressing sputtering of a dielectric plate with a simple structure and suppressing abnormal discharge.

上記目的を達成するために、本発明の態様は、(イ)プラズマ生成空間を規定するプラズマ室と、(ロ)プラズマ生成空間にプラズマを生成するための誘導電磁界を誘起するアンテナコイルと、(ハ)アンテナコイルとプラズマ生成空間との間に、プラズマ室と大気との圧力隔壁として設けられた誘電体窓と、(ニ)誘電体窓とプラズマ生成空間の間に配置される誘電体板と、(ホ)プラズマ生成空間を挟んでアンテナコイルに対向する位置に配置され、プラズマ中のイオンを加速するための2枚以上の多孔引出電極と、(ヘ)誘電体窓と誘電体板の間に配置され、互いに孤立した複数の第1導電配線と複数の第1導電配線の全てと一箇所で接続され、かつ、一端が接地された第2導電配線を有するシールド電極を備えるイオンビーム処理装置であることを要旨とする。   In order to achieve the above object, an aspect of the present invention includes (a) a plasma chamber that defines a plasma generation space, and (b) an antenna coil that induces an induction electromagnetic field for generating plasma in the plasma generation space; (C) a dielectric window provided as a pressure partition between the plasma chamber and the atmosphere between the antenna coil and the plasma generation space; and (d) a dielectric plate disposed between the dielectric window and the plasma generation space. And (e) two or more porous extraction electrodes for accelerating ions in the plasma disposed at a position facing the antenna coil across the plasma generation space, and (f) between the dielectric window and the dielectric plate. An ion beam processing apparatus comprising a shield electrode having a second conductive wiring arranged and connected to all of the plurality of first conductive wirings isolated from each other and all of the plurality of first conductive wirings at one point and having one end grounded And summary that is.

本発明においては、圧力隔壁である誘電体窓と誘電体板の間にシールド電極を設置することにより、アンテナコイルと誘電体窓間に間隙を設ける必要がない。アンテナコイルを誘電体窓に近接して設置することにより、アンテナコイルとプラズマが効率良く誘導結合し、シールド電極を接地して容量結合成分を低減した場合でも、RF電流を増加させることなく放電を発生させることが可能となる。シールド電極を接地した状態でもプラズマの発生のし易さが変わらないため、シールド電極の電位制御を行う必要がなく、より簡便な構造で誘電体板のスパッタリングを抑制できる。   In the present invention, it is not necessary to provide a gap between the antenna coil and the dielectric window by providing the shield electrode between the dielectric window which is a pressure partition and the dielectric plate. By installing the antenna coil close to the dielectric window, the antenna coil and the plasma are efficiently inductively coupled, and even when the shield electrode is grounded and the capacitive coupling component is reduced, the discharge can be performed without increasing the RF current. Can be generated. Since the ease of plasma generation does not change even when the shield electrode is grounded, it is not necessary to control the potential of the shield electrode, and sputtering of the dielectric plate can be suppressed with a simpler structure.

本発明によれば、簡便な構造で誘電体板のスパッタリングを抑制し、アーク放電の抑制可能なイオンビーム処理装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the ion beam processing apparatus which can suppress sputtering of a dielectric plate with a simple structure and can suppress arc discharge can be provided.

以下図面を参照して、本発明の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、装置やシステムの構成等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な構成は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの構成等が異なる部分が含まれていることは勿論である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic and the configuration of the apparatus and system is different from the actual one. Therefore, a specific configuration should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different structures and the like are included between the drawings.

又、以下に示す本発明の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。   The following embodiments of the present invention exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention. The technical idea of the present invention is based on the material and shape of component parts. The structure, arrangement, etc. are not specified below. The technical idea of the present invention can be variously modified within the technical scope described in the claims.

本発明の実施の形態に係るイオンビーム処理装置は、図1に示すように、プラズマ生成空間を規定するプラズマ室10、及びプラズマ室10で生成されたプラズマPLを用いて試料である基板50に処理を実施する試料室40等を備える。アンテナコイル12が、プラズマ室10の外部に配置される。アンテナコイル12で発生した交番磁界(誘導電界)から誘起されてプラズマPLが、プラズマ室10内に生成される。アンテナコイル12は、整合器を介して高周波(RF)電源16に接続される。   As shown in FIG. 1, an ion beam processing apparatus according to an embodiment of the present invention applies a plasma chamber 10 that defines a plasma generation space, and a substrate 50 that is a sample using plasma PL generated in the plasma chamber 10. A sample chamber 40 or the like for performing processing is provided. An antenna coil 12 is disposed outside the plasma chamber 10. Plasma PL is generated in the plasma chamber 10 by being induced from an alternating magnetic field (induction electric field) generated in the antenna coil 12. The antenna coil 12 is connected to a radio frequency (RF) power supply 16 through a matching unit.

プラズマ室10は、アンテナコイル12と対向する誘電体窓22と、誘電体窓22とプラズマPLの間に配置される誘電体板24と、誘電体窓22と誘電体板24の間に配置されるシールド電極20等を備える。更に、プラズマ室10には、プラズマPLの中からイオンビームIBを引き出す多孔引出電極30がプラズマPLと基板50の間に配置される。多孔引出電極30は、プラズマPL側から基板50側に向かって配置された第1グリッド32、第2グリッド34、及び第3グリッド36を備える。   The plasma chamber 10 is disposed between the dielectric window 22 facing the antenna coil 12, the dielectric plate 24 disposed between the dielectric window 22 and the plasma PL, and between the dielectric window 22 and the dielectric plate 24. The shield electrode 20 is provided. Further, in the plasma chamber 10, a porous extraction electrode 30 that extracts the ion beam IB from the plasma PL is disposed between the plasma PL and the substrate 50. The porous extraction electrode 30 includes a first grid 32, a second grid 34, and a third grid 36 arranged from the plasma PL side toward the substrate 50 side.

試料室40には、試料(被処理物)である半導体や誘電体等の基板50が基板ホルダ42上に載置される。試料室40及びプラズマ室10は、排気配管44に接続された真空ポンプ(図示省略)等により真空排気される。   In the sample chamber 40, a substrate 50 such as a semiconductor or a dielectric that is a sample (object to be processed) is placed on a substrate holder 42. The sample chamber 40 and the plasma chamber 10 are evacuated by a vacuum pump (not shown) connected to the exhaust pipe 44.

図2に示すように、アンテナコイル12の一端に、図1に示したRF電源16から整合器14を介してRF電流が供給される。アンテナコイル12の他端は、接地配線に接続される。シールド電極20は、接地配線に接続される。多孔引出電極30の第1グリッド32には、正電圧Vgaが印加される。第2グリッド34には、負電圧Vgbが印加される。第3グリッド36は、接地配線に接続される。また、プラズマ室10の本体も、接地配線に接続されている。なお、誘電体窓22は、Oリング等のガスケット46によりプラズマ室10を真空保持する。   As shown in FIG. 2, an RF current is supplied to one end of the antenna coil 12 from the RF power source 16 shown in FIG. The other end of the antenna coil 12 is connected to the ground wiring. The shield electrode 20 is connected to the ground wiring. A positive voltage Vga is applied to the first grid 32 of the porous extraction electrode 30. A negative voltage Vgb is applied to the second grid 34. The third grid 36 is connected to the ground wiring. The main body of the plasma chamber 10 is also connected to the ground wiring. The dielectric window 22 holds the plasma chamber 10 in a vacuum by a gasket 46 such as an O-ring.

図3及び図4に示すように、シールド電極20は、絶縁膜6の表面に設けられた複数の第1導電配線2、及び第2導電配線4を含む。複数の第1導電配線2のそれぞれは、略平行に配置されたストライプ状の互いに孤立した配線である。第2導電配線4は、複数の第1導電配線2の全てと一箇所で接続されたストライプ状の配線である。第2導電配線4の一端に接地配線に接続される接続端子3が設けられる。なお、図4では、シールド電極20と、誘電体窓22及び誘電体板24とを離間して示しているが、プラズマ室10に実装する場合は、互いに密着して配置される。   As shown in FIGS. 3 and 4, the shield electrode 20 includes a plurality of first conductive wires 2 and second conductive wires 4 provided on the surface of the insulating film 6. Each of the plurality of first conductive wirings 2 is a wiring that is isolated from each other in the form of stripes arranged substantially in parallel. The second conductive wiring 4 is a striped wiring connected to all of the plurality of first conductive wirings 2 at one place. A connection terminal 3 connected to the ground wiring is provided at one end of the second conductive wiring 4. In FIG. 4, the shield electrode 20, the dielectric window 22, and the dielectric plate 24 are shown separated from each other, but when mounted in the plasma chamber 10, they are arranged in close contact with each other.

第1及び第2導電配線2、4の配線パターンは、絶縁膜6の表面に平行な面においてアンテナコイル12と平行にならないように櫛状に形成される。そのため、第1及び第2導電配線2、4は、アンテナコイル12に印加される高周波電流により誘起される電界に対して平行でなく、且つ渦電流ループ回路を形成しない。その結果、第1及び第2導電配線2、4が加熱されて損傷することを防止することができる。   The wiring patterns of the first and second conductive wirings 2 and 4 are formed in a comb shape so as not to be parallel to the antenna coil 12 in a plane parallel to the surface of the insulating film 6. Therefore, the first and second conductive wirings 2 and 4 are not parallel to the electric field induced by the high frequency current applied to the antenna coil 12 and do not form an eddy current loop circuit. As a result, the first and second conductive wirings 2 and 4 can be prevented from being heated and damaged.

また、アンテナコイル12が、第1及び第2導電配線2、4の配線パターン内に含まれるように形成される。逆に言えば、第1及び第2導電配線2、4の配線パターンが占める領域は、アンテナコイル12がなす領域よりも広い。そのため、第1及び第2導電配線2、4により、アンテナコイル12の電界を静電遮蔽することができ、アンテナコイル12とプラズマPLとの容量結合成分を低減することが可能となる。なお、第1及び第2導電配線2、4は、直線ストライプ状で説明したが、限定されない。例えば、円弧状、蛇行形状、あるいは折れ線形状であってもよい。また、図4に示したように、第1及び第2導電配線2、4が誘電体板24と対向するようにシールド電極20を配置しているが、逆の配置であってもよい。   The antenna coil 12 is formed so as to be included in the wiring pattern of the first and second conductive wirings 2 and 4. In other words, the area occupied by the wiring patterns of the first and second conductive wirings 2 and 4 is wider than the area formed by the antenna coil 12. Therefore, the electric field of the antenna coil 12 can be electrostatically shielded by the first and second conductive wirings 2 and 4, and the capacitive coupling component between the antenna coil 12 and the plasma PL can be reduced. Although the first and second conductive wirings 2 and 4 have been described as linear stripes, they are not limited. For example, an arc shape, a meandering shape, or a polygonal line shape may be sufficient. Further, as shown in FIG. 4, the shield electrode 20 is arranged so that the first and second conductive wirings 2, 4 face the dielectric plate 24, but the arrangement may be reversed.

第1及び第2導電配線2、4として、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)、及び金(Au)等の金属等の導電性材料、これらの導電性材料の組み合わせからなる複合材料、又はこれらの導電性材料と他の材料との組み合わせからなる複合材料等の薄膜、あるいは箔が用いられる。絶縁膜6として、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系樹脂、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート(PET)、シリコン樹脂、及びエポキシ樹脂等の高分子フィルムが用いられる。絶縁膜6は、アンテナコイル12とプラズマPLとの誘導結合を弱めないように、例えば、約20μm〜約50μmと厚さは無視できるほど十分に薄くするのが望ましい。   The first and second conductive wirings 2 and 4 are made of a conductive material such as a metal such as aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), and gold (Au), or a combination of these conductive materials. A thin film such as a composite material or a composite material made of a combination of these conductive materials and other materials, or a foil is used. As the insulating film 6, a polymer film such as a fluorine resin such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyimide, polyethylene terephthalate (PET), silicon resin, and epoxy resin is used. The insulating film 6 is desirably thin enough to be negligible, for example, about 20 μm to about 50 μm so as not to weaken the inductive coupling between the antenna coil 12 and the plasma PL.

例えば、シールド電極20は、フォトリソグラフィ及びエッチング等により、絶縁膜6としての高分子フィルムの表面に形成された金属箔(導電性薄膜)をパターニングして作製することができる。又は、金属箔(導電性薄膜)を接着剤により、絶縁膜6としての高分子フィルム表面に貼り付けて作製してもよい。   For example, the shield electrode 20 can be produced by patterning a metal foil (conductive thin film) formed on the surface of the polymer film as the insulating film 6 by photolithography, etching, or the like. Alternatively, a metal foil (conductive thin film) may be attached to the surface of the polymer film as the insulating film 6 with an adhesive.

あるいは、Al、Ag、カーボン(C)、Cu等の導電体、又はこれらの複合材料の導電ペーストをシルク印刷等によりパターニングして焼成してシールド電極20を形成してもよい。例えば、導電ペーストとして、Ag、又は銀カーボン(Ag/C)をエポキシ等の溶剤と混ぜた材料が用いられ、約70℃〜約200℃の低温で焼成可能である。したがって、アンテナコイル12に印加する高周波電流の周波数の変更やアンテナコイル12の形状変更が生じた場合でも、シールド電極20の仕様の変更を容易に行うことができる。   Alternatively, the shield electrode 20 may be formed by patterning and baking a conductive paste of Al, Ag, carbon (C), Cu or the like or a composite paste of these materials by silk printing or the like. For example, as the conductive paste, a material in which Ag or silver carbon (Ag / C) is mixed with a solvent such as epoxy is used, and can be fired at a low temperature of about 70 ° C. to about 200 ° C. Therefore, even when the frequency of the high-frequency current applied to the antenna coil 12 is changed or the shape of the antenna coil 12 is changed, the specification of the shield electrode 20 can be easily changed.

誘電体窓22及び誘電体板24として、アルミナ(Al23)、石英、及び窒化ボロン(BN)等の誘電体が用いられる。誘電体窓22はプラズマ室10の圧力隔壁のため機械的強度が必要であり、アンテナコイル直径以上の径で、約10mm〜約20mmの厚さが必要となる。誘電体板24は、アンテナコイルとプラズマの誘導結合を弱めないよう、約1mm〜約2mmの厚さが望ましい。誘電体板24はプラズマPLからの誘電体窓22の汚染を防止するために用いられ、適度に取り外して洗浄される。メンテナンスに際しては、誘電体窓22及びシールド電極20は取り外す必要は無い。 As the dielectric window 22 and the dielectric plate 24, a dielectric such as alumina (Al 2 O 3 ), quartz, boron nitride (BN), or the like is used. Since the dielectric window 22 is a pressure partition wall of the plasma chamber 10, it needs mechanical strength, and has a diameter greater than the antenna coil diameter and a thickness of about 10 mm to about 20 mm. The dielectric plate 24 preferably has a thickness of about 1 mm to about 2 mm so as not to weaken the inductive coupling between the antenna coil and the plasma. The dielectric plate 24 is used to prevent contamination of the dielectric window 22 from the plasma PL, and is appropriately removed and cleaned. During maintenance, it is not necessary to remove the dielectric window 22 and the shield electrode 20.

シールド電極20は、アンテナコイル12に対して誘電体窓22を挟んで配置されるため、アンテナコイル12と誘電体窓22間では放電は発生しない。したがって、アンテナコイル12を誘電体窓22に接触させて配置しても差し支えない。   Since the shield electrode 20 is disposed with the dielectric window 22 sandwiched from the antenna coil 12, no discharge is generated between the antenna coil 12 and the dielectric window 22. Therefore, the antenna coil 12 may be disposed in contact with the dielectric window 22.

例えば、図5にシールド電極を使用しないイオンビーム処理装置を比較例として示す。プラズマ室10に導入配管(図示省略)から導入されたアルゴン(Ar)等のガスがプラズマPL中でイオン化される。プラズマPL中のイオンは、アンテナコイルとプラズマとの容量結合により、アンテナコイル電位Vcとプラズマ電位Vpとの電位差により加速され、誘電体板24をスパッタリングする。スパッタリングされた誘電体62はプラズマ室10の内壁や引出電極30、特にプラズマPLに面する第1グリッド32の表面に付着する。第1グリッド32表面に付着した誘電体膜64は絶縁材料であり、第1及び第2グリッド32、34間に印加された直流電圧Vga、Vgbによりチャージアップして静電破壊する。その結果、引出電極30の近傍でアーク放電が発生する。   For example, FIG. 5 shows an ion beam processing apparatus that does not use a shield electrode as a comparative example. A gas such as argon (Ar) introduced into the plasma chamber 10 from an introduction pipe (not shown) is ionized in the plasma PL. The ions in the plasma PL are accelerated by the potential difference between the antenna coil potential Vc and the plasma potential Vp due to capacitive coupling between the antenna coil and the plasma, and the dielectric plate 24 is sputtered. The sputtered dielectric 62 adheres to the inner wall of the plasma chamber 10 and the extraction electrode 30, particularly the surface of the first grid 32 facing the plasma PL. The dielectric film 64 attached to the surface of the first grid 32 is an insulating material, and is electrostatically broken by being charged up by the DC voltages Vga and Vgb applied between the first and second grids 32 and 34. As a result, arc discharge occurs in the vicinity of the extraction electrode 30.

一方、本発明の実施の形態では、図2に示したように、誘電体窓22と誘電体板24の間にシールド電極20が配置されている。シールド電極20は接地されている。そのため、アンテナコイル12の電界を静電遮蔽することができ、アンテナコイル12とプラズマPLとの容量結合成分を低減することが可能となる。その結果、プラズマPL中のイオンによる誘電体板24のスパッタリングを抑制することができる。スパッタリングされた誘電体62はプラズマ室10の内壁や引出電極30、特にプラズマPLに面する第1グリッド32の表面に付着するが、スパッタリング抑制により、第1グリッド32表面に付着する誘電体膜量が低減されるため、グリッドに印加される直流電圧により引出し電極30の近傍で発生するアーク放電を低減することが可能となる。   On the other hand, in the embodiment of the present invention, the shield electrode 20 is disposed between the dielectric window 22 and the dielectric plate 24 as shown in FIG. The shield electrode 20 is grounded. Therefore, the electric field of the antenna coil 12 can be electrostatically shielded, and the capacitive coupling component between the antenna coil 12 and the plasma PL can be reduced. As a result, sputtering of the dielectric plate 24 by ions in the plasma PL can be suppressed. The sputtered dielectric 62 adheres to the inner wall of the plasma chamber 10 and the extraction electrode 30, particularly the surface of the first grid 32 facing the plasma PL, but the amount of dielectric film adhering to the surface of the first grid 32 due to the suppression of sputtering. Therefore, arc discharge generated in the vicinity of the extraction electrode 30 due to the DC voltage applied to the grid can be reduced.

なお、図3及び図4に示すように絶縁膜6を用いないで、図6及び図7に示すように、第1導電配線2と、接続端子3を有する第2導電配線4とをパターニングして作製し、誘電体窓22に接着剤で直接貼り付ける等により固定してシールド電極20aとしてもよい。あるいは、導電ペーストをシルク印刷等によりパターニングして焼成してシールド電極20aを誘電体窓22に固定してもよい。シールド電極20aを誘電体窓22に直接的に固定することにより、誘電体板24のメンテナンス時にシールド電極20aが固定されたまま誘電体板24のメンテナンスができる。   3 and FIG. 4, the insulating film 6 is not used, and the first conductive wiring 2 and the second conductive wiring 4 having the connection terminals 3 are patterned as shown in FIG. 6 and FIG. Alternatively, the shield electrode 20a may be formed by fixing the dielectric window 22 by directly attaching it to the dielectric window 22 with an adhesive or the like. Alternatively, the shield electrode 20 a may be fixed to the dielectric window 22 by patterning and baking the conductive paste by silk printing or the like. By directly fixing the shield electrode 20a to the dielectric window 22, the maintenance of the dielectric plate 24 can be performed while the shield electrode 20a is fixed at the time of maintenance of the dielectric plate 24.

また、図8及び図9に示すように、第1導電配線2と、接続端子3を有する第2導電配線4とをパターニングして作製し、誘電体板24に接着剤で直接貼り付ける等により固定してシールド電極20bとしてもよい。あるいは、導電ペーストをシルク印刷等によりパターニングして焼成してシールド電極20bを誘電体板24に固定してもよい。シールド電極20bを誘電体板24に直接的に固定することにより、最適なパターンのシールド電極を得ることができる。例えば、アンテナコイル12に印加する高周波電流の周波数の変更やアンテナコイル12の形状変更が生じた場合でも、誘電体板24を交換することによりシールド電極20bの変更を行うことができる。   Further, as shown in FIGS. 8 and 9, the first conductive wiring 2 and the second conductive wiring 4 having the connection terminals 3 are formed by patterning, and directly adhered to the dielectric plate 24 with an adhesive or the like. The shield electrode 20b may be fixed. Alternatively, the shield electrode 20b may be fixed to the dielectric plate 24 by patterning and baking the conductive paste by silk printing or the like. By directly fixing the shield electrode 20b to the dielectric plate 24, an optimum pattern of shield electrode can be obtained. For example, even when the frequency of the high-frequency current applied to the antenna coil 12 is changed or the shape of the antenna coil 12 is changed, the shield electrode 20b can be changed by replacing the dielectric plate 24.

図3から図9に示す本発明による実施例においては、アンテナコイルと誘電体窓の間にシールド電極を設置する場合と比較し、シールド電極を変更する際にアンテナコイル12の着脱が不要となる。その結果、アンテナコイルの取付け位置ずれが生じることがなく、図1に示した、基板50に対する処理の均一性や処理速度等のイオンビーム処理装置の性能の安定化が実現できる。 In the embodiment according to the present invention shown in FIGS. 3 to 9, it is not necessary to attach or detach the antenna coil 12 when changing the shield electrode, as compared with the case where the shield electrode is installed between the antenna coil and the dielectric window. . As a result, the mounting position of the antenna coil does not shift, and the performance of the ion beam processing apparatus such as processing uniformity and processing speed for the substrate 50 shown in FIG. 1 can be stabilized.

(その他の実施の形態)
上記のように、本発明は本発明の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
(Other embodiments)
As mentioned above, although this invention was described by embodiment of this invention, it should not be understood that the statement and drawing which make a part of this indication limit this invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples, and operational techniques will be apparent to those skilled in the art. Accordingly, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.

本発明の実施の形態に係るイオンビーム処理装置の構成の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of a structure of the ion beam processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るイオンビーム処理装置のプラズマ室の構成の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of a structure of the plasma chamber of the ion beam processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るイオンビーム処理装置のシールド電極の一例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows an example of the shield electrode of the ion beam processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図3に示したシールド電極のA−A線に沿った断面を示す概略図である。It is the schematic which shows the cross section along the AA line of the shield electrode shown in FIG. 比較例によるイオンビーム装置のプラズマ室の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the plasma chamber of the ion beam apparatus by a comparative example. 本発明の実施の形態に係るイオンビーム装置のシールド電極の他の例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the other example of the shield electrode of the ion beam apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図6に示したシールド電極のB−B線に沿った断面を示す概略図である。It is the schematic which shows the cross section along the BB line of the shield electrode shown in FIG. 本発明の実施の形態に係るイオンビーム装置のシールド電極の更に他の例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the further another example of the shield electrode of the ion beam apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図8に示したシールド電極のC−C線に沿った断面を示す概略図である。It is the schematic which shows the cross section along CC line of the shield electrode shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

2…第1導電配線
4…第2導電配線
6…絶縁膜
10…プラズマ室
12…アンテナコイル
20…シールド電極
22…誘電体窓
24…誘電体板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... 1st conductive wiring 4 ... 2nd conductive wiring 6 ... Insulating film 10 ... Plasma chamber 12 ... Antenna coil 20 ... Shield electrode 22 ... Dielectric window 24 ... Dielectric board

Claims (9)

プラズマ生成空間を規定するプラズマ室と、
前記プラズマ生成空間にプラズマを生成するための誘導電磁界を誘起するアンテナコイルと、
前記アンテナコイルと前記プラズマ生成空間との間に、前記プラズマ室と大気との圧力隔壁として設けられた誘電体窓と、
前記誘電体窓と前記プラズマ生成空間の間に配置される誘電体板と、
前記プラズマ生成空間を挟んで前記アンテナコイルに対向する位置に配置され、前記プラズマ中のイオンを加速するための2枚以上の多孔引出電極と、
前記誘電体窓と前記誘電体板の間に配置され、互いに孤立した複数の第1導電配線と該複数の第1導電配線の全てと一箇所で接続され、かつ、一端が接地された第2導電配線を有するシールド電極配線と、
を備えることを特徴とするイオンビーム処理装置。
A plasma chamber defining a plasma generation space;
An antenna coil for inducing an induction electromagnetic field for generating plasma in the plasma generation space;
A dielectric window provided as a pressure partition between the plasma chamber and the atmosphere between the antenna coil and the plasma generation space;
A dielectric plate disposed between the dielectric window and the plasma generation space;
Two or more porous extraction electrodes for accelerating ions in the plasma, disposed at positions facing the antenna coil across the plasma generation space;
A plurality of first conductive wirings arranged between the dielectric window and the dielectric plate, connected to all of the plurality of first conductive wirings at one place, and one end grounded. Shield electrode wiring having
An ion beam processing apparatus comprising:
前記シールド電極配線が、前記誘電体窓の前記誘電体板に対向する表面に固定された導電性薄膜のパターンからなることを特徴とする請求項1に記載のイオンビーム処理装置。   2. The ion beam processing apparatus according to claim 1, wherein the shield electrode wiring is formed of a pattern of a conductive thin film fixed to a surface of the dielectric window facing the dielectric plate. 前記シールド電極配線が、前記誘電体板の前記誘電体窓に対向する表面に固定された導電性薄膜のパターンからなることを特徴とする請求項1に記載のイオンビーム処理装置。   2. The ion beam processing apparatus according to claim 1, wherein the shield electrode wiring comprises a pattern of a conductive thin film fixed to a surface of the dielectric plate facing the dielectric window. 前記シールド電極配線が、高分子フィルムと該高分子フィルム上の導電性薄膜のパターンからなることを特徴とする請求項1に記載のイオンビーム処理装置。   2. The ion beam processing apparatus according to claim 1, wherein the shield electrode wiring includes a polymer film and a pattern of a conductive thin film on the polymer film. 前記導電性薄膜のパターンが、接着剤で前記誘電体窓に貼り付けられたことを特徴とする請求項2に記載のイオンビーム処理装置。   The ion beam processing apparatus according to claim 2, wherein the pattern of the conductive thin film is attached to the dielectric window with an adhesive. 前記導電性薄膜のパターンが、接着剤で前記誘電体板に貼り付けられたことを特徴とする請求項3に記載のイオンビーム処理装置。   The ion beam processing apparatus according to claim 3, wherein the pattern of the conductive thin film is attached to the dielectric plate with an adhesive. 前記第1及び第2導電配線が、導電性ペーストの焼成物であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のイオンビーム処理装置。   The ion beam processing apparatus according to claim 1, wherein the first and second conductive wirings are a fired product of a conductive paste. 前記第1及び第2導電配線が、前記アンテナコイルから誘導される誘導電界に対して平行とならないパターンをなすことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のイオンビーム処理装置。   The ion beam processing apparatus according to claim 1, wherein the first and second conductive wires form a pattern that is not parallel to an induced electric field induced from the antenna coil. . 前記第1及び第2導電配線がなす配線パターンが占める領域は、前記アンテナコイルがなす領域よりも広いことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のイオンビーム処理装置。
9. The ion beam processing apparatus according to claim 1, wherein a region occupied by a wiring pattern formed by the first and second conductive wirings is wider than a region formed by the antenna coil.
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