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KR20230042086A - 이온 건 및 진공 처리 장치 - Google Patents

이온 건 및 진공 처리 장치 Download PDF

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KR20230042086A
KR20230042086A KR1020237006099A KR20237006099A KR20230042086A KR 20230042086 A KR20230042086 A KR 20230042086A KR 1020237006099 A KR1020237006099 A KR 1020237006099A KR 20237006099 A KR20237006099 A KR 20237006099A KR 20230042086 A KR20230042086 A KR 20230042086A
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KR
South Korea
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yoke
magnetic
anode
ion gun
magnet
Prior art date
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KR1020237006099A
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English (en)
Inventor
츠토무 히로이시
레이지 사카모토
히로시 야쿠시지
Original Assignee
캐논 아네르바 가부시키가이샤
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Publication date
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Application filed by 캐논 아네르바 가부시키가이샤 filed Critical 캐논 아네르바 가부시키가이샤
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Abstract

이온 건은, 애노드와, 애노드에 대향하는 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 캐소드와, 제1 부분과 제2 부분 사이에 공간 자장을 형성하는 자석을 갖는다. 캐소드의 제1 부분과 제2 부분 사이에는, 곡선부를 포함하는 환상 간극이 형성되어 있다. 자석은, 곡선부의 제1 부분과 제2 부분 사이에, 간극의 단면 중심선보다도 내측에 보텀을 갖는 자력선을 형성한다.

Description

이온 건 및 진공 처리 장치
본 발명은 이온 건 및 진공 처리 장치에 관한 것이다.
이온 건은, 생성한 이온을 이온 빔으로서 사출(射出)하는 장치로서, 반도체 장치의 제조에 사용되는 진공 처리 장치 등에 이용되고 있다. 그 중에서도, 클로즈드 드리프트 이온 소스라고 불리는 타입의 이온 건은, 이온 빔의 사출구(射出口)가 문자 그대로 닫힌 루프를 형성하고 있어 대면적화가 용이하다는 특징을 살려, 다양한 분야에서 이용되고 있다.
클로즈드 드리프트형의 이온 건은, 플라스마 생성과 이온의 가속을 동시에 행할 수 있다는 이점을 가지는 반면, 그 구조상, 가속한 이온의 일부가 사출구를 구성하는 자극(磁極)에 충돌하는 것을 피할 수 없다. 그 때문에, 자극은 시간의 경과와 함께 깎여 가고, 서서히 방전 안정성이 저하되어, 최종적으로는 방전을 유지할 수 없게 된다. 또한, 자극이 깎이는 것 이외에도, 깎인 자극재에 의한 처리물의 오염, 자극의 발열, 빔 로스(loss)에 의한 에칭 레이트의 저하라는 문제도 일으킨다.
이와 같은 과제를 해소하는 방법으로서, 특허문헌 1에는, 사출구 근방의 미러(mirror)비(比)를 높인 이온 건이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 내스퍼터성이 높은 부재에 의해 자극을 코팅한 이온 건이 개시되어 있다.
미국 특허출원공개 제2005/0247885호 명세서 미국 특허출원공개 제2004/0016640호 명세서
클로즈드 드리프트형의 이온 건으로서, 직선부와 곡선부의 형상을 조합한 환상(環狀) 사출구를 갖는 것이 알려져 있다. 그러나, 이와 같은 이온 건에 있어서 직선부와 곡선부를 동일하게 설계하면, 자극에 충돌하는 이온의 양이 직선부에서는 적지만 곡선부에서 매우 많아지는 것이, 본 발명자 등의 검토에 의해 처음으로 밝혀졌다. 특허문헌 1 및 특허문헌 2에서는, 사출구의 형상에 대하여 특별한 고려는 이루어지지 않았다.
본 발명의 목적은, 이온 빔의 사출 효율 및 균일성을 향상할 수 있음과 동시에, 장기간에 걸쳐 안정적으로 가동할 수 있는 이온 건 및 이를 이용한 진공 처리 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 애노드와, 상기 애노드에 대향하는 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 캐소드와, 상기 제1 부분과 제2 부분 사이에 공간 자장을 형성하는 자석을 가지며, 상기 캐소드의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에, 곡선부를 포함하는 환상 간극이 형성되어 있고, 상기 자석은, 상기 곡선부의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에, 상기 간극의 단면 중심선보다도 내측에 보텀(bottom)을 갖는 자력선을 형성하는 이온 건이 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 일 관점에 의하면, 애노드와, 상기 애노드에 대향하는 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 캐소드와, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 공간 자장을 형성하는 자석을 갖고, 상기 캐소드의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에, 곡선부를 포함하는 환상 간극이 형성되어 있고, 상기 제1 부분은 상기 간극에 대하여 내측에 배치되고, 상기 제2 부분은 상기 간극에 대하여 외측에 배치되며, 상기 자석은, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분과 상기 애노드 사이의 공간에, 상기 제2 부분으로부터 제1 부분의 방향으로 향하는 자력선을 형성하고, 상기 곡선부에 있어서, 상기 자력선과 상기 간극의 단면 중심선이 교차하는 점의 자장 벡터는, 상기 단면 중심선과 직교하는 면에 대하여, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 측으로 1.5도보다도 작고, 상기 애노드 측으로 0도보다도 큰 제1 각도로 경사져 있는 이온 건이 제공된다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 관점에 의하면, 애노드와, 상기 애노드에 대향하는 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 캐소드와, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 공간 자장을 형성하는 자석을 갖고, 상기 캐소드의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 곡선부를 포함하는 환상 간극이 형성된 이온 건에 있어서, 상기 간극으로부터 사출되는 이온 빔을 조정하는 이온 빔의 조정 방법으로서, 상기 곡선부의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 형성되는 자력선의 보텀의 위치를 상기 간극의 단면 중심선보다도 내측 방향으로 시프트함으로써, 상기 간극으로부터 사출되는 이온 빔의 중심 위치를 조정하는 이온 빔의 조정 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 관점에 의하면, 애노드와, 상기 애노드에 대향하는 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 캐소드와, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 공간 자장을 형성하는 자석을 갖고, 상기 캐소드의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 곡선부를 포함하는 환상 간극이 형성되어 있고, 상기 제1 부분이 상기 간극에 대하여 내측에 배치되고, 상기 제2 부분이 상기 간극에 대하여 외측에 배치되며, 상기 자석이 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분과 상기 애노드 사이의 공간에 상기 제2 부분으로부터 상기 제1 부분의 방향으로 향하는 자력선을 형성하는 이온 건에 있어서, 상기 간극으로부터 사출되는 이온 빔을 조정하는 이온 빔의 조정 방법으로서, 상기 곡선부에 있어서, 상기 자력선과 상기 간극의 단면 중심선이 교차하는 점의 자장 벡터를, 상기 단면 중심선과 직교 면에 대하여 애노드의 측으로 경사시킴으로써, 상기 간극으로부터 사출되는 이온 빔의 중심 위치를 조정하는 이온 빔의 조정 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 이온 빔의 사출 효율 및 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 자극에 대한 이온 빔의 충돌을 억제할 수 있고, 경시(經時) 변화의 저감, 메인터넌스 주기의 개선, 런닝 코스트의 저감이라는 우수한 효과를 실현할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 이온 건의 구조를 나타내는 사시도.
도 2는, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 이온 건의 구조를 나타내는 평면도.
도 3a는, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 이온 건의 구조를 나타내는 개략 단면도(그 1).
도 3b는, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 이온 건의 구조를 나타내는 개략 단면도(그 2).
도 4는, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 이온 건의 사출구 근방의 구조를 나타내는 확대 개략 단면도.
도 5a는, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 이온 건의 동작을 설명하는 도면(그 1).
도 5b는, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 이온 건의 동작을 설명하는 도면(그 2).
도 6은, 미러 자장에 의해 발생하는 자기 미러력을 설명하는 모식도.
도 7a는, 참고예에 따른 이온 건의 구조 및 동작을 나타내는 도면(그 1).
도 7b는, 참고예에 따른 이온 건의 구조 및 동작을 나타내는 도면(그 2).
도 8은, 사출구의 곡선부에 발생하는 자기 미러력을 설명하는 모식도.
도 9는, 사출구의 곡선부에 있어서의 플라스마와 애노드 및 자극판의 전기적인 관계를 나타내는 모식도.
도 10은, 사출구의 단면 중심선 상에서의 자장 벡터의 방향을 설명하는 모식도.
도 11은, 자극판과 애노드 사이의 공간에서의 전자의 움직임을 설명하는 모식도.
도 12는, 자력선의 보텀의 위치를 바꿨을 때의 자극판의 깎임량에 대하여 시뮬레이션을 행한 결과를 나타내는 그래프.
도 13은, 자석 아래의 거리와 자력선의 보텀 위치의 관계를 시뮬레이션에 의해 구한 결과를 나타내는 그래프.
도 14는, 사출구의 단면 중심선 상에서의 애노드로부터의 거리와 자력선의 경사 각도의 관계를 시뮬레이션에 의해 구한 결과를 나타내는 그래프.
도 15는, 본 발명의 제2 실시형태의 구조를 나타내는 사시도.
도 16은, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 이온 건의 동작을 설명하는 도면.
도 17은, 제1 요크의 단면적의 변화에 의한 자극판의 깎임량에 대하여 시뮬레이션을 행한 결과를 나타내는 그래프.
도 18은, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 이온 건의 동작을 설명하는 도면.
도 19는, 제1 자극 커버에 의해 덮인 자극판 근방의 확대도.
도 20은, 제2 자극 커버에 의해 덮인 자극판 근방의 확대도.
도 21은, 제3 자극 커버에 의해 덮인 자극판 근방의 확대도.
도 22는, 본 발명의 제4 실시형태에 따른 진공 처리 장치를 나타내는 개략도.
도 23은, 환상 개구부가 완전 원 형상을 갖는 이온 건의 구조를 나타내는 사시도.
[제1 실시형태]
본 발명의 제1 실시형태에 의한 이온 건의 구조에 대하여, 도 1 내지 도 3b를 이용하여 설명한다. 도 1은, 본 실시형태에 따른 이온 건의 구조를 나타내는 사시도이다. 도 2는, 본 실시형태에 따른 이온 건의 구조를 나타내는 평면도이다. 도 3a 및 도 3b는, 본 실시형태에 따른 이온 건의 구조를 나타내는 개략 단면도이다. 도 3a는 도 2의 A-A'선 단면도이고, 도 3b는 도 2의 B-B'선 단면도이다.
본 실시형태에 따른 이온 건(10)은, 도 1 내지 도 3b에 나타내는 바와 같이, 자극판(20A, 20B)과, 자석(32)과, 요크(34)와, 애노드(40)를 포함하고, 대략 직방체 형상의 외관을 이루고 있다. 이온 건(10)의 일 주면에는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 이온 빔을 사출하기 위한 사출구(22)가 형성되어 있다.
자극판(20A) 및 자극판(20B)은, 도전성을 가진 고투자율의 자성 재료로 이루어지는 판상체이다. 자극판(20B)은, 자극판(20A)의 외주 형상에 따른 개구부를 가진 환상 판상체이다. 자극판(20A)은, 자극판(20B)과의 사이에 소정의 간극(갭)을 확보하도록, 자극판(20B)의 개구부의 내측에 배치된다. 자극판(20A) 및 자극판(20B)은, 소정의 간극을 두고 배치함으로써 공간 자장을 형성하는 자극으로서의 기능을 구비할 수 있다. 또한, 자극판(20A) 및 자극판(20B)은, 애노드(40)에 대향하는 캐소드(음극)로서의 기능도 구비한다. 자극판(20A)은 캐소드의 제1 부분을 구성하고, 자극판(20B)은 캐소드의 제2 부분을 구성한다.
자극판(20A)과 자극판(20B) 사이의 간극은, 자극판(20A)의 외주 및 자극판(20B)의 내주를 따른 환상 개구부를 형성하고 있다. 이와 같이 형성되는 환상 개구부가, 이온 빔의 사출구(22)를 구성하고 있다. 사출구(22)는, 예를 들어 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 직선 형상의 직선부(22a)와, 반원 형상의 곡선부(22b)를 포함할 수 있다. 또한, 사출구(22)는, 방전을 유지하기 위하여 환상인 것이 바람직하지만, 그 형상은 특히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 곡선부(22b)에는, 완전한 원 형상의 일부나 타원 형상의 일부 등의 임의의 형상을 적용 가능하다. 곡선 형상의 곡률은 일정하여도 되고, 변동하여도 된다.
평면시에 있어서 사출구(22)를 중심으로 보면, 도 2에 나타내는 바와 같이, 자극판(20A)은 환상 사출구(22)의 내측에 위치하고, 자극판(20B)은 환상 사출구(22)의 외측에 위치하고 있다. 본 명세서에 있어서, 사출구(22)의 「내측」으로 표현할 때는 사출구(22)에 대하여 자극판(20A)의 측인 것을 나타내며, 사출구(22)의 「외측」이라고 표현할 때는 사출구(22)에 대하여, 자극판(20B)의 측인 것을 나타내는 것으로 한다.
자극판(20A) 및 자극판(20B)은, 도전성을 갖는 고투자율의 자성 재료이면 특히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, SUS430 등의 강자성 스테인리스강, SmCo 합금, NdFe 합금 등으로 구성될 수 있다.
자석(32) 및 요크(34)는, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 환상 오목부(36)를 갖는 구조체(30)를 구성하고 있다. 자극판(20A) 및 자극판(20B)은, 오목부(36)에 따라 사출구(22)가 그 위에 위치하도록, 구조체(30)의 오목부(36)가 형성된 면 상에 접합되어 있다. 요크(34)는, 자석(32) 및 자극판(20A, 20B)에 자기적으로 결합하여, 자석(32)으로부터 발생되는 자속을 자극판(20A, 20B)으로 유도하는 자기 도체로서의 역할을 갖는다. 자석(32) 및 요크 (34)는, 자극판(20A, 20B), 자석(32) 및 요크(34)로 구성되는 자기회로(자로)의 내측에 오목부(36)가 위치하도록 배치된다. 자석(32)은, 요크(34)를 통해 자극판(20A)과 자극판(20B) 사이에 공간 자장을 형성한다. 요크(34) 및 자석(32)은, 자극판(20A, 20B)에 전기적으로 접속될 수 있다.
요크(34)는, 도전성을 갖는 고투자율의 자성 재료이면 특히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, SUS430 등의 강자성 스테인리스강, SmCo 합금, NdFe 합금 등으로 구성될 수 있다. 자석(32)은, 영구 자석이어도 되고, 전자석이어도 된다. 자석(32)에 의해 자극판(20A)과 자극판(20B) 사이에 형성되는 자장에 있어서의 최대 자속 밀도는, 1000[Gauss] 정도인 것이 바람직하다.
요크(34)에는, 구조체(30)의 외부로부터 오목부(36) 내로 연통(連通)하는 가스 도입 구멍(38)이 형성되어 있다. 또한, 도 3a 및 도 3b에는 구조체(30)의 저부(底部)에 형성된 복수의 가스 도입 구멍(38)을 나타내고 있지만, 가스 도입 구멍(38)의 수나 배치 장소는, 특히 한정되는 것은 아니다.
자석(32)은, 사출구(22)의 직선부(22a)에 있어서는, 도 3a에 나타내는 바와 같이, 사출구(22)의 단면 중심선(24) 상에 위치하고 있다. 환언하면, 자석(32)과 자극판(20B) 사이의 거리는, 자석(32)과 자극판(20A) 사이의 거리와 거의 등등하게 되어 있다. 혹은, 자석(32)과 자극판(20B) 사이의 자로(磁路)의 길이는, 자석(32)과 자극판(20A) 사이의 자로의 길이와 거의 등등하게 되어 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 사출구(22)의 단면 중심선(24)이란, 사출구(22)의 폭방향의 중심을 통과하는 이온 빔의 사출 방향(Z방향)에 평행한 직선을 말하는 것으로 한다.
또한, 자석(32)은, 사출구(22)의 곡선부(22b)에 있어서는, 도 3b에 나타내는 바와 같이, 사출구(22)의 단면 중심선(24)보다도 외측에 위치하고 있다. 환언하면, 자석(32)과 자극판(20B) 사이의 거리는, 자석(32)과 자극판(20A) 사이의 거리보다도 가까워지고 있다. 혹은, 자석(32)과 자극판(20B) 사이의 자로의 길이는, 자석(32)과 자극판(20A) 사이의 자로의 길이보다도 짧아지고 있다.
애노드(양극)(40)는, 오목부(36)의 형상에 따른 환상 구조체이며, 자극 판(20A, 20B), 자석(32) 및 요크(34)로부터 이간(離間)하여 오목부(36) 안에 수용된다. 애노드(40)는, 캐소드로서의 자극판(20A, 20B)과 대향하고, 자극판(20A, 20B)과 함께, 자극판(20A, 20B)과 애노드(40) 사이의 공간에 생긴 플라스마 중의 이온을 가속하는 가속 전극으로서의 기능을 구비한다. 애노드(40)는, 특히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 도시하지 않은 절연체로 이루어지는 스페이서 등에 의해, 구조체(30)에 고정될 수 있다. 애노드(40)는, 도전성을 가지고 있으면 되고, 자기적인 고려는 불필요하고, 예를 들어 비(非)자성의 스테인리스강 등으로 구성될 수 있다.
다음으로, 자극판(20A, 20B)과 애노드(40)가 대향하는 부분에 있어서의 구체적인 형상에 대하여, 도 4를 이용하여 설명한다. 도 4는, 자극판(20A, 20B)과 애노드(40)가 대향하는 부분의 형상을 개념적으로 나타낸 단면도이다.
사출구(22)로부터 사출되는 이온 빔의 특성은, 자극판(20A, 20B)의 선단부의 형상이나 자극판(20A, 20B)과 애노드(40) 사이의 위치 관계 등에 의해 크게 변화한다. 그 때문에, 자극판(20A, 20B)의 선단부의 형상이나 자극판(20A, 20B)과 애노드(40)의 위치 관계 등은, 필요로 되는 이온 빔의 특성에 따라 적의 설정되지만, 전형적으로는, 예를 들어 도 4에 나타내는 바와 같은 관계로 설정될 수 있다.
자극판(20A, 20B)의 선단부는, 예를 들어 도 4에 나타내는 바와 같이, 애노드(40)에 대향하는 면측의 각부(角部)가 모따기된 테이퍼 형상으로 성형될 수 있다. 사출구(22)의 폭을 G, 자극판(20A, 20B)의 최박부의 두께를 T1, 테이퍼부의 두께를 T2, 자극판(20A, 20B)과 애노드(40)의 간격을 S로 하면, 이들은 모두 수㎜ 정도의 사이즈로 설정될 수 있다. 또한, 테이퍼 각도(θ)는 45도 정도로 설정될 수 있다. 또한, 자극판(20A, 20B)의 선단부의 형상이나 각부의 사이즈는 일례이며, 특히 한정되는 것은 아니다. 또한, 이온 건에 따라서는, 자극판(20A, 20B)의 애노드(40)와는 반대의 면측의 각부가 모따기될 수도 있다.
다음으로, 본 실시형태에 따른 이온 건의 동작에 대하여, 도 5a 및 도 5b를 이용하여 설명한다. 도 5a 및 도 5b는, 본 실시형태에 따른 이온 건의 동작을 설명하는 도면이다. 도 5a는 도 2의 A-A'선 단면도에 대응하고, 도 5b는 도 2의 B-B'선 단면도에 대응하고 있다. 또한, 도 5a 및 도 5b에 나타내는 단면은, 사출구(22)의 폭이 최소가 되는 방향으로 이온 건(10)을 절단했을 때에 나타나는 면인 것으로 한다. 또한, 본원에 있어서의 이온 건의 단면은 사출구(22)의 폭이 최소가 되는 방향으로 이온 건(10)을 절단했을 때 나타나는 면인 것으로 한다.
우선, 가스 도입 구멍(38)을 통해 오목부(36)에 아르곤(Ar) 등의 방전용 가스를 공급하고, 이온 건(10)의 내부 압력이 0.1Pa 정도가 되도록 조정한다. 사용 환경의 압력(예를 들어, 이온 건(10)이 설치되는 진공 처리 장치의 챔버 내의 압력)이 이미 0.1Pa 정도이며 그 상태에서 방전이 가능한 경우에는, 가스의 공급 동작은 생략해도 된다.
다음으로, 캐소드로서의 자극판(20A, 20B) 및 요크(34)를 접지 전위(0V)로 하고, 애노드(40)에 도시하지 않은 전원으로부터 예를 들어 1000V~4000V 정도의 전압을 인가한다. 이것에 의해, 애노드(40)와 자극판(20A, 20B) 사이에 전계가 발생하고, 그 전계에 의해 이온 건(10) 내부에 도입한 가스가 여기, 해리, 전리(電離)되어, 플라스마(50)가 생성된다.
한편, 자석(32)의 N극으로부터 나온 자속(자력선(60))은, 요크(34) 및 자극판(20B)을 통과하여, 자극판(20B)의 선단으로부터 방출된다. 자극판(20B)의 선단으로부터 방출된 자력선(60)은, 척력으로 퍼진 후, 자극판(20A)으로 빨려 들어간다. 그 결과, 자극판(20A)과 자극판(20B) 사이의 갭 공간에서는, 도 5a 및 도 5b에 나타내는 바와 같이, 자력선(60)이 상하로 볼록 형상이 된다. 이와 같은 형상의 자장 공간은, 미러 자장이라 호칭된다. 미러 자장은, 그 안에 하전 입자를 가두도록 작용한다.
도 6은, 미러 자장에 의해 발생하는 자기 미러력을 설명하는 모식도이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 자력선(60)에 밀(密) 부분과 소(疎) 부분이 있으면, 미러 자장 내의 하전 입자는 자력선(60)이 밀 부분으로부터 자력선이 소 부분으로 향하는 방향으로 자기 미러력(64)을 받는다. 이것에 의해, 하전 입자는 미러 자장에 갖히게 된다. 또한, 미러 자장 안에서 플라스마(50)를 생성하면, 자장이 없을 때와 비교하여 높은 밀도의 플라스마(50)가 된다.
플라스마(50) 중의 전자는, 자극판(20A, 20B)과 애노드(40) 사이의 전계에 의해 애노드(40)로 인입된다. 또한, 플라스마(50) 중의 양 이온은, 자극판(20A, 20B)과 애노드 (40) 사이의 전위차에 의해 가속되어, 이온 빔(52)이 된다.
본 실시형태에 따른 이온 건(10)은, 전술한 바와 같이, 사출구(22)의 곡선부(22b)에 있어서, 자석(32)을 사출구(22)의 단면 중심선(24)보다도 외측에 배치하고 있는 것을 하나의 특징으로 하고 있다. 본 실시형태의 이온 건(10)을 이와 같이 구성하고 있는 이유에 대하여, 참고예에 의한 이온 건과의 비교를 섞어가며, 이하에 설명한다.
도 7a 및 7b는, 참고예에 따른 이온 건의 구조 및 동작을 나타내는 개략 단면도이다. 도 7a는 도 1의 A-A'선 단면도에 대응하고, 도 7b는 도 1의 B-B'선 단면도에 대응하고 있다. 도 7a 및 도 7b에 나타내는 참고예에 따른 이온 건은, 자석(32)의 배치가 서로 다른 것을 제외하고는, 본 실시형태에 따른 이온 건 (10)과 마찬가지이다. 즉, 참고예에 따른 이온 건에 있어서, 자석(32)은, 애노드(40)를 사이에 두고 사출구(22)와 대향하는 위치에 배치되어 있다. 즉, 자석(32)은, 사출구(22)의 직선부(22a) 및 곡선부(22b)의 양쪽에 있어서, 사출구(22)의 단면 중심선(24) 상에 위치하고 있다.
일반적인 이온 건에서는, 사출구(22)의 단면 중심선(24)에 대하여 자장이 대칭이 되도록 자장 설계가 이루어진다. 이와 같이 자장 설계를 함으로써, 생성된 플라스마(50)의 중심이 사출구(22)의 단면 중심선(24) 상에 위치하게 되고, 자극판(20A, 20B)으로의 이온 빔(52)의 충돌을 최소화하고, 나아가서는 이온 빔(52)을 효율적으로 사출할 수 있다. 이 목적 하에서 자석(32)에 대해서는, 예를 들어 도 7a 및 도 7b에 나타내는 참고예에 따른 이온 건과 같이, 애노드(40)를 사이에 두고 사출구(22)와 대향하는 위치에 배치하는 경우가 많다.
그러나, 사출구(22)의 곡선부(22b)에 있어서 직선부(22a)와 마찬가지의 자장 설계를 행하면, 도 7b에 나타내는 바와 같이, 생성한 플라스마(50)의 중심이 사출구(22)의 단면 중심선(24)보다도 외측으로 시프트하며, 자극판(20B)에 충돌하는 이온 빔(52)이 증가한다. 이것에 의해, 사출구(22)로부터 이온 빔(52)을 효율적으로 사출할 수 없게 된다.
또한, 자극판(20A, 20B)은 충돌하는 이온 빔(52)에 의한 스퍼터링 작용에 의해 시간과 함께 깎여져 가고, 서서히 방전 안정성이 저하되어, 최종적으로는 방전을 유지할 수 없게 된다. 그 때문에, 자극판(20A, 20B)은 정기적으로 교환할 필요가 있지만, 충돌하는 이온 빔(52)이 증가하면 자극판(20A, 20B)이 깎이는 양도 많아지며, 메인터넌스 주기가 짧아진다. 또한, 자극판(20A, 20B)이 스퍼터링됨으로써 발생하는 파티클은 장치 오염의 원인이 되므로, 자극판(20A, 20B)에 충돌하는 이온 빔(52)은 가능한 한 적게 하는 것이 바람직하다.
사출구(22)의 곡선부(22b)에 있어서 플라스마(50)의 중심이 사출구(22)의 단면 중심보다도 외측으로 시프트하는 원인에 대하여, 도 8 및 도 9를 이용하여 설명한다. 도 8은, 사출구(22)의 곡선부(22b)에 발생하는 자기 미러력을 설명하는 모식도이다. 도 9는, 사출구(22)의 곡선부(22b)에 있어서의 플라스마(50)와 애노드(40) 및 자극판(20A, 20B)의 전기적인 관계를 나타내는 도면이다.
자극판(20A, 20B)에 평행한 면(XY 평면)에 있어서의 곡선부(22b)의 자력선(60)의 간격은, 도 8에 나타내는 바와 같이, 자극판(20A)으로부터 자극판(20B)의 방향을 향하여 서서히 넓어진다. 즉, 자력선(60)은, 자극판(20A)의 측(사출구(22)보다도 내측)에서 밀로, 자극판(20B)의 측(사출구(22)보다도 외측)에서 소로 된다. 이 결과, 플라스마(50)는, 도 7b에 나타내는 바와 같이, 자기 미러 효과에 의해 외측을 향한 자기 미러력(64)을 받아, 자극판(20B)의 측 (사출구(22)의 단면 중심선(24)보다도 외측)으로 시프트하게 된다.
또한, 곡선부(22b)에 있어서 자극판(20A, 20B)이 플라스마(50)에 접하는 면적을 비교하면, 자극판(20A)이 플라스마(50)에 접하는 면적(전극 면적)보다도, 자극판(20B)이 플라스마(50)에 접하는 면적(전극 면적) 쪽이 커지게 된다. 따라서, 플라스마(50)와 자극판(20A) 사이의 저항 RA와 플라스마(50)와 자극판(20B) 사이의 저항 RB를 비교하면, 자극판(20A)보다도 전극 면적이 큰 자극판(20B)이 플라스마 (50) 사이의 저항이 작아진다(RA>RB). 즉, 자극판(20A)보다도 자극판(20B) 쪽이 캐소드로서 강하게 작용한다. 그 결과, 보다 많은 전류가 자극판(20B) 측으로 흐르고, 플라스마(50)의 생성도 자극판(20B) 측에서 많아진다.
이들 2개의 작용에 의해, 사출구(22)의 곡선부(22b)에서는, 플라스마(50)의 중심이 사출구(22)의 단면 중심선(24)보다도 외측으로 시프트하게 된다.
이와 같은 관점에서, 본 실시형태에 따른 이온 건(10)에서는, 사출구(22)의 곡선부(22b)에 있어서 자력선(60)의 보텀(62)이 사출구(22)의 단면 중심선(24)보다도 자극판(20A) 측에 위치하도록 자장 설계를 행하고 있다(도 5b 참조). 즉, 곡선부(22b)의 자극판(20A)과 자극판(20B) 사이에 형성되는 자력선(60)의 보텀(62)의 위치를 사출구(22)의 단면 중심선(24)보다도 내측 방향으로 시프트하도록 사출구(22)로부터 사출되는 이온 빔(52)의 중심 위치를 조정한다. 여기에서, 본 명세서에 있어서 자력선(60)의 보텀(62)이란, 자극판(20A, 20B)과 애노드(40) 사이의 공간에서의 자력선(60) 위의 점으로서, 자력선(60)에 대한 접선의 방향이 사출구(22)에 대향하는 애노드(40) 면과 평행하게 되는 점을 의미하는 것으로 한다.
다른 관점에서 보면, 곡선부(22b)의 자극판(20A, 20B)과 애노드(40) 사이의 공간에서 자극판(20B)으로부터 자극판(20A)으로 향하는 자력선(60)의 방향(자장 벡터)이, 사출구(22)의 단면 중심선(24)과 자력선(60)이 교차하는 점에 있어서, 단면 중심선(24)과 직교하는 면(66)에 대하여 애노드(40) 측으로 경사지고 있다(도 10 참조). 즉, 곡선부(22b)에 있어서, 자력선(60)과 사출구(22)의 단면 중심선(24)이 교차하는 점의 자장 벡터가, 단면 중심선(24)과 직교하는 면에 대하여 애노드(40) 측으로 경사지도록, 사출구(22)로부터 사출되는 이온 빔(52)의 중심 위치를 조정한다.
도 11은, 자극판(20A, 20B)과 애노드(40) 사이의 공간에서의 전자의 움직임을 설명하는 모식도이다. 플라스마 내에서는, 전리에 의해 끊임없이 전자와 이온이 생성되고 있다. 생성된 전자(e)는, 자극판(20A, 20B)과 애노드(40) 사이의 전위차에 의해 애노드(40)로 끌어당겨지지만, 자계의 힘(로렌츠 힘)도 받기 때문에, 자력선(60)에 얽히도록 자력선(60)에 따라 이동하고, 보텀(62)을 중심으로 하여 왕복 운동한다. 왕복 운동하는 전자(e)는, 가스와의 충돌에 의해 서서히 에너지를 잃게 되어, 최종적으로 애노드(40)에 포집된다. 왕복 운동하는 동안에 전자(e)의 운동 에너지가 가장 높아지는 것은, 전자(e)가 자력선(60)의 보텀(62)에 위치할 때이다. 그 때문에, 전리의 발생 빈도, 즉 플라스마(50)의 밀도도, 자력선(60)의 보텀(62) 근방이 가장 높아진다. 따라서, 자력선(60)의 보텀(62)의 위치를 사출구(22)의 단면 중심선(24)으로부터 어긋나도록 자장 설계를 행하면, 그에 따라 플라스마(50)나 이온 빔(52)의 중심도 사출구(22)의 단면 중심선(24)으로부터 어긋나게 하는 것이 가능해진다.
따라서, 자기 미러 효과에 의한 외측 방향으로의 플라스마(50)의 이동을 상쇄하도록 자력선(60)의 보텀(62)의 위치를 사출구(22)의 단면 중심선(24)보다도 내측 방향으로 어긋나게 함으로써, 플라스마(50)의 중심을 사출구(22)의 단면 중심선(24) 근방으로 시프트할 수 있다. 이것에 의해, 사출구(22)의 곡선부(22b)에 있어서도 직선부(22a)와 마찬가지로, 이온 빔(52)의 자극판(20A, 20B)으로 충돌을 최소화하고, 이온 빔(52)을 효율적으로 사출할 수 있다.
또한, 자력선(60)은 무수히 존재하므로, 자력선(60)의 보텀(62)도 무수히 존재한다. 본 발명에서 중요한 것은, 그 메카니즘으로부터 알 수 있듯이, 플라스마(50)가 생성되는 높이에 있어서의 자력선(60)의 보텀(62)의 위치이다. 많은 경우에, 플라스마(50)가 생성되는 것은 애노드(40)의 표면으로부터 1㎜ 정도의 높이 부근이다. 따라서, 일례에서는, 자력선(60)의 보텀(62)의 위치는, 애노드(40)의 표면으로부터 1㎜의 높이에 있어서의 자력선(60)의 보텀(62)의 위치로서 정의할 수 있다.
다음으로, 자력선(60)의 보텀(62)의 위치를 사출구(22)의 단면 중심선(24)으로부터 내측으로 시프트하는 양에 대하여 설명한다. 또한, 보텀(62)의 시프트량에 관한 검토는, 범용의 자장 해석 소프트웨어인 ELF/MAGIC와, 범용의 플라스마 해석 소프트웨어인 PEGASUS를 이용하여, 시뮬레이션에 의해 행했다. 시뮬레이션의 조건은, 플라스마 생성용 가스를 Ar, 챔버 내 압력을 0.07Pa, 애노드(40)로의 인가 전압을 3000V로 했다.
도 12는, 자력선(60)의 보텀(62)의 위치를 바꿨을 때의 자극판(20A, 20B)의 깎임량에 대하여 시뮬레이션을 행한 결과를 나타내는 그래프이다. 종축은, 자극판(20A)의 깎임량과 자극판(20B)의 깎임량의 비(깎임의 내외비)를 나타내고 있다. 종축의 값은, 자극판(20A)의 깎임량 및 자극판(20B)의 깎임양 중, 큰 쪽의 값을 작은 쪽의 값으로 나눈 것이다. 종축의 값은, 자극판(20B)의 깎임량이 자극판(20A)의 깎임량보다도 큰 경우에 정(正)의 값을 나타내고, 자극판(20A)의 깎임량이 자극판(20B)의 깎임량보다도 큰 경우에 부(負)의 값을 나타내는 것으로 한다. 횡축은, 사출구(22)의 단면 중심선으로부터 자력선(60)의 보텀(62)까지의 거리(자력선의 보텀의 위치)를 나타내고 있다. 횡축의 값은, 보텀(62)의 위치가 사출구(22)의 단면 중심선(24)에 대하여 외측 방향으로 시프트하고 있을 때의 시프트량을 정의 값, 보텀(62)의 위치가 사출구(22)의 단면 중심에 대하여 내측 방향으로 시프트하고 있을 때의 시프트량을 부의 값으로 나타내고 있다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 자극판(20A, 20B)의 깎임의 내외비는, 자력선(60)의 보텀(62)의 위치에 대하여 대체로 비례 관계에 있다. 깎임의 내외비는, 자력선(60)의 보텀(62)의 위치가 외측 방향으로 시프트할수록 정방향으로 커지게 되고, 자력선(60)의 보텀(62)의 위치가 내측 방향으로 시프트할수록 부방향으로 커지게 된다.
예를 들어, 사출구(22)의 곡선부(22b)에 있어서의 자력선(60)의 보텀(62)이 사출구(22)의 단면 중심선(24) 상에 위치하고 있는 경우(시프트량=0mm), 전술한 바와 같이, 플라스마(50) 및 이온 빔(52)의 중심은 사출구(22)의 단면 중심선(24)보다도 외측 방향으로 시프트한다. 이 경우, 자극판(20B)의 깎임량은, 자극판(20A)의 깎임량의 2.1배 정도였다.
자극판(20A, 20B)의 깎임량을 균등하게, 즉 플라스마(50) 및 이온 빔(52)의 중심을 사출구(22)의 단면 중심선(24) 부근으로 시프트하기 위해서는, 자력선(60)의 보텀(62)을 사출구(22)의 단면 중심선(24)보다도 내측 방향으로 시프트하면 된다. 도 12의 예에서는, 자력선(60)의 보텀(62)의 위치를, 사출구(22)의 단면 중심보다도 0.1㎜∼0.4㎜ 정도, 내측 방향으로 시프트하는 것이 바람직하고, 사출구(22)의 단면 중심보다도 0.25mm 내측 방향으로 시프트하는 것이 최적인 것을 알 수 있었다.
깎임의 내외비가 균등한 위치에서는, 자극판(20A, 20B)의 깎임의 절대량도 작아지는 경향이 있다. 발명자 등의 검토에서는, 보텀(62)의 시프트량을 0.1㎜∼0.4㎜로 설정함으로써, 보텀(62)의 시프트량을 0㎜로 설정한 경우보다도, 자극판(20A, 20B)의 깎임량을 최대 20% 정도 저감할 수 있었다. 이는, 자극판(20A, 20B)의 발열, 처리물에 대한 오염, 빔 로스 등에 대해서도 최대 20% 정도 저감할 수 있는 것을 의미하고 있다.
또한, 본 발명자 등의 검토에서는, 보텀(62)의 시프트량을 0.1㎜∼0.4㎜로 설정함으로써, 보텀(62)의 시프트량을 0㎜로 설정한 경우보다도, 깎임 레이트의 피크값을 1.3분의 1에서 1.8분의 1 정도까지 저감할 수 있었다. 이는, 부품의 수명이나 메인터넌스 주기가 1.3배∼1.8배 정도 길어지는 것에 상당한다.
또한, 자력선(60)의 보텀(62)의 위치의 적절한 시프트량은, 이온 건(10)의 구조나 방전 조건 등에 의해 변화한다. 예를 들어, 이온 건(10)의 사이즈나 사출구(22)의 곡선부(22b)의 곡률이 커지게 된 경우는, 최적의 시프트량은 상기의 값보다 커지게 되는 것으로 생각된다. 자력선(60)의 보텀(62)의 위치의 시프트량은, 이온 건(10)의 구조나 방전 조건 등에 따라 적의 설정하는 것이 바람직하다.
사출구(22)의 곡선부(22b)에 있어서 자력선(60)의 보텀(62)의 위치를 시프트하는 방법은 특히 한정되는 것은 아니지만, 일례에서는 본 실시형태에서 설명한 바와 같이, 자석(32)의 위치를 바꾸는 방법을 들 수 있다. 자력선(60)의 보텀(62)의 위치를 시프트하는 것은 사출구(22)의 단면 중심선(24)에 대한 자장의 대칭성을 무너뜨리는 것이고, 자석(32)의 위치를 이동하는 것이 가장 직접적인 방법이라고 할 수 있다.
도 13은, 자석 아래의 거리와 자력선의 보텀 위치의 관계를 시뮬레이션에 의해 구한 결과를 나타내는 그래프이다. 종축의 「자석 아래의 거리」는, 구조체(30)의 하면으로부터 자석(32)의 하면까지의 거리 x(도 5b 참조)를 나타내고 있다. 횡축의 「자력선의 보텀의 위치」는, 보텀(62)이 사출구(22)의 단면 중심선(24) 상에 위치하고 있을 때를 0으로 하고, 단면 중심선(24)보다도 내측의 위치를 마이너스의 부호로 나타내고, 단면 중심선(24)보다도 외측의 위치를 플러스의 부호로 나타내고 있다. 시뮬레이션에서는, 자석(32)의 크기는 바꾸지 않고 자석 아래의 거리 x를 변화시키고 있다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 자석 아래의 거리 x와 자력선(60)의 보텀(62)의 위치는 대체로 비례 관계에 있다. 자석 아래의 거리 x를 변화시킴으로써, 자극 근방에 있어서의 자장의 내외 밸런스가 변화하고, 자력선(60)의 보텀(62)의 위치가 변화한다. 자석 아래의 거리 x를 증가시킴으로써, 자력선(60)의 보텀(62)의 위치를 사출구(22)의 내측 방향으로 시프트할 수 있다. 이 시뮬레이션 결과에 의하면, 자석 아래의 거리 x를 Y로 함으로써, 자력선(60)의 보텀(62)의 위치를 0.25mm 내측으로 시프트할 수 있다. Y는 수십mm 정도의 사이즈로 설정될 수 있다.
도 14는, 사출구(22)의 단면 중심선(24) 상에서의 애노드(40)로부터의 거리와 자력선(60)의 경사 각도의 관계를 시뮬레이션에 의해 구한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 14에는, 자력선(60)의 보텀(62)의 위치를 -0.1mm, -0.4mm 및 -0.56mm로 설정한 경우의 시뮬레이션 결과를 각각 나타내고 있다. 자력선(60)의 보텀(62)의 위치는, 사출구(22)의 단면 중심선(24)보다도 내측의 위치를 마이너스의 부호로, 사출구(22)의 단면 중심선(24)보다도 외측의 위치를 플러스의 부호로 나타내고 있다. 자력선(60)의 경사 각도는, 사출구(22)의 단면 중심선(24)과 직교하는 면(66)(도 10)에 평행한 경우를 0도로 하고, 애노드(40) 측으로 경사져 있는 경우를 마이너스의 부호로 나타내고, 자극판(20A, 20B)의 방향으로 경사져 있는 경우를 플러스의 부호로 나타내고 있다.
도 14에 나타내는 바와 같이, 애노드(40)에 가까운 자력선(60)일수록, 사출구(22)의 단면 중심선(24)과 교차하는 점에 있어서의 자력선(60)의 애노드(40) 방향으로의 경사 각도는 커지게 된다. 또한, 자력선(60)의 보텀(62)의 위치의 시프트량이 내측 방향으로 커질수록, 사출구(22)의 단면 중심선(24)과 교차하는 점에 있어서의 애노드(40) 방향으로의 경사 각도는 커지게 된다. 이 시뮬레이션 결과에 의하면, 자극판(20A, 20B)의 깎임의 절대량이나 깎임 레이트의 피크값에 개선이 나타난 시프트량 -0.1mm 내지 -0.4mm의 범위에 있어서의 자력선(60)의 경사 각도는, 1.5도 내지 -3.5도의 범위인 것을 알 수 있었다.
즉, 곡선부(22b)에 있어서, 자력선(60)과 사출구(22)의 단면 중심선(24)이 교차하는 점의 자장 벡터는, 단면 중심선(24)과 직교하는 면(66)에 대하여 자극판(20A, 20B) 측으로 0도 내지 1.5도의 범위, 애노드(40) 측으로 0도 내지 3.5도의 범위의 제1 각도로 경사져 있는 것이 바람직하다. 또한, 직선부(22a)에 있어서, 자력선(60)과 사출구(22)의 단면 중심선(24)이 교차하는 점의 자장 벡터는, 단면 중심선(24)과 직교하는 면(66)에 대하여 제1 각도보다도 작은 제2 각도를 이루고 있는 것이 바람직하다. 제2 각도의 최적값은, 자장 벡터가 면(66)에 평행이 되는 0도이다.
자장의 대칭성을 무너뜨려 자력선(60)의 보텀(62)의 위치를 시프트하는 방법은, 자석(32)의 위치를 이동하는 방법에 한정되는 것은 아니다. 그 밖의 방법으로서는, 예를 들어, 자석(32)으로서 전자석을 이용하는 경우에 있어서는 인가 전류를 제어하는 방법 등을 들 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 이온 빔의 사출 효율 및 균일성을 향상할 수 있다. 또한, 자극으로의 이온 빔의 충돌을 억제하고, 경시(經時) 변화의 저감, 메인터넌스 주기의 개선, 런닝 코스트의 저감이라는 우수한 효과를 실현할 수 있다.
[제2 실시형태]
본 발명의 제2 실시형태에 따른 이온 건에 대하여, 도 15 및 도 16을 이용하여 설명한다. 도 15는, 본 실시형태에 따른 이온 건의 구조를 나타내는 사시도이다. 도 16은 도 15의 C-C'선 단면에 있어서의 이온 건의 동작을 나타내고 있다. 제1 실시형태에 따른 이온 건과 동일한 구성 요소에는 동일 부호를 부여하고, 설명을 생략하거나 혹은 간결하게 한다.
본 실시형태에 따른 이온 건(10)은, 도 15 및 도 16에 나타내는 바와 같이, 자극판(20A, 20B)과, 자석(32)과, 제1 요크(34A)와, 제2 요크(34B)와, 조정 요크(34C)와, 애노드(40)를 포함한다. 이온 건(10)의 일 주면에는, 도 15에 나타내는 바와 같이, 이온 빔을 사출하기 위한 사출구(22)가 형성되어 있다.
자극판(20A)은, 도 16에 나타내는 바와 같이, 제1 요크(34A)를 통해 자석(32)과 자기적으로 결합되어 있다. 또한, 자극판(20B)은, 제2 요크(34B)를 통해 자석(32)과 자기적으로 결합되어 있다. 조정 요크(34C)는, 제1 요크(34A), 제2 요크(34B) 및/또는 자석(32)과 접촉하도록 설치된다. 본 실시형태에서는, 도 15 및 도 16에 나타내는 바와 같이, 조정 요크(34C)를 제1 요크 (34A)의 외주면의 일부에 배치하고 있다. 단, 조정 요크(34C)의 배치는 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 조정 요크(34C)는, 제2 요크(34B)의 외주면의 일부에 설치해도 되고, 제1 요크(34A) 및 자석(32)의 외주면의 일부에 설치해도 되고, 제2 요크(34B)의 외주면 전체에 걸쳐서 설치해도 되고, 제1 요크(34A)에 간접적으로 설치해도 된다. 혹은, 조정 요크(34C)는, 구조체(30)의 내부, 예를 들어 오목부(36)의 내벽이나 내부를 공동(空洞)으로 한 제1 요크(34A)의 내부에 설치하는 것도 가능하다. 또한, 두께가 서로 다른 조정 요크(34C)나 같은 두께의 조정 요크(34C)를 복수 이용함으로써, 조정 요크(34C)와 접촉하는 요크의 자기 저항을 조정할 수 있도록 구성해도 된다.
제1 실시형태에서는, 도 5b, 도 13에 나타내는 바와 같이, 자석(32)을 사출구(22)의 단면 중심선(24)보다도 외측에 배치하고, 자석 아래의 거리(x)를 조정함으로써 자력선(60)의 보텀(62)의 위치를 제어했다. 즉, 자석 하의 거리(x)를 변경함으로써, 자극판(20A, 20B)의 깎임의 내외비를 조정했다. 그러나, 이온 건의 구조에 따라서는, 이온 건 또는 진공 처리 장치를 조립한 후에 자석 아래의 거리(x)를 변경하는 것이 곤란한 경우가 있다.
그래서, 본 실시형태에서는, 조정 요크(34C)를 이용함으로써, 자석 아래의 거리(x)를 변경하지 않고 자력선(60)의 보텀(62)의 위치를 조정하는 것을 가능하게 하고 있다. 자력선(60)의 보텀(62)의 위치는, 자극판(20A, 20B)의 선단부로부터 자석까지의 각 자기 저항의 비율에 의해 변화할 수 있다. 구체적으로는, 자력선의 보텀은, 자기 저항이 큰 쪽으로 시프트하는 경향이 있다. 여기에서, 자기 저항은, 자성체인 자극판이나 요크의 단면적E투자율에 반비례하고, 길이에 비례한다.
본 실시형태에서는, 상기 특성을 이용하여, 자력선(60)의 보텀(62)의 위치를 조정한다. 도 16에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 이온 건(10)은, 자석(32)의 상하에 두께가 동등한 제1 요크(34A)와 제2 요크(34B)를 배치하여 구성되어 있다. 자극판(20A, 20B)의 선단부로부터 자석(32)까지의 자기 저항의 비율을 조정하기 위하여, 본 실시형태에서는, 조정 요크(34C)를 구조체(30)에 배치하고 있다. 제1 요크(34A) 및 제2 요크(34B)의 실질적인 두께 및 단면적은, 접하고 있는 조정 요크(34C)의 두께 및 단면적을 포함한 것으로 된다. 따라서, 조정 요크(34C)를 이용함으로써 자기 저항의 비율을 조정하고, 자석 아래의 거리(x)를 변경하지 않고 자력선(60)의 보텀(62)의 위치를 조정할 수 있다.
도 17은, 제1 요크의 단면적을 바꿨을 때의 자극판의 깎임량에 대하여 시뮬레이션을 행한 결과를 나타내는 그래프이다. 횡축은 제1 요크의 단면적 변화율을 나타내고, 종축은 깎임의 내외비를 나타내고 있다. 본 실시형태에서는, 제1 요크의 단면적 변화율은, 제2 요크(34B)의 단면적에 대한 제1 요크(34A) 및 조정 요크(34C)의 단면적의 비(比)에 상당한다.
도 17에 나타내는 바와 같이, 깎임의 내외비는, 제1 요크(34A)의 단면적 변화율이 커질수록 플러스 측으로 시프트한다. 따라서, 제1 요크(34A)의 단면적을 적절하게 조정함으로써, 자극판(20A, 20B)의 깎임의 내외비를 ±1로 최적화할 수 있다.
예를 들어, 이온 건 또는 진공 처리 장치의 조립 후에 있어서 자극판(20A, 20B)의 깎임의 내외비가 ±1보다도 마이너스 측으로 시프트하고 있는 경우, 자력선의 보텀 위치는 내측 방향으로 시프트하고 있다. 따라서, 이와 같은 경우에는, 조정 요크(34C)의 두께를 크게 하여 제1 요크(34A)의 단면적 변화율을 크게 하여, 자력선의 보텀 위치가 외측 방향으로 시프트하도록 한다. 반대로, 이온 건 또는 진공 처리 장치의 조립 후에 있어서 자극판(20A, 20B)의 깎임의 내외비가 ±1보다도 플러스 측으로 시프트하고 있는 경우, 자력선의 보텀 위치는 외측 방향으로 시프트하고 있다. 따라서, 이와 같은 경우에는, 조정 요크(34C)의 두께를 작게 하여 제1 요크(34A)의 단면적 변화율을 작게 하여, 자력선의 보텀 위치가 내측 방향으로 시프트하도록 한다. 이와 같이 하여 조정 요크(34C)의 두께를 적절하게 증감함으로써, 자극판(20A, 20B)의 깎임의 내외비를 최적값인 ±1 근방으로 조정할 수 있다.
또한, 자력선의 보텀 위치는, 조정 요크(34C)에 의해 제1 요크(34A)의 단면적을 변경함으로써 조정해도 되고, 조정 요크(34C)에 의해 제1 요크(34A) 및 제2 요크(34B)의 양쪽의 단면적을 변경함으로써 조정해도 된다.
이와 같이 본 실시형태에서는, 조정 요크(34C)를 이용하여 자력선(60)의 보텀(62)의 위치를 제어하는 것이 가능하다. 따라서, 본 실시형태에 따르면, 이온 건 또는 진공 처리 장치를 조립한 후에도 자력선의 보텀의 위치를 조정하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시형태에서는, 이온 건 또는 진공 처리 장치를 조립한 후에 자극판(20A, 20B)의 깎임의 내외비를 조정하는 경우를 예로 설명했다. 그러나, 본 실시형태에 따른 조정은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 이온 건의 설계 단계에 있어서 자력선(60)의 보텀(62)의 위치를 제어하여, 자극판(20A, 20B)의 깎임의 내외비를 조정하는 것도 가능하다. 즉, 이온 건의 설계 단계에 있어서, 단면적, 길이, 투자율에 대하여 자극판(20A, 20B)이나 제1 요크(34A) 및 제2 요크(34B)를 별개로 설계함으로써, 자극판(20A, 20B)의 깎임의 내외비를 조정할 수 있다. 예를 들어, 제1 요크(34A) 및 제2 요크(34B)가 대략 동일한 투자율을 갖도록 설계해도 되고, 제1 요크(34A) 및 제2 요크(34B)가 서로 다른 투자율을 갖도록 설계 해도 된다.
[제3 실시형태]
본 발명의 제3 실시형태에 따른 이온 건을 도 18 내지 도 21을 이용하여 설명한다. 도 18은 사출구(22)의 곡선부(22b)(도 2의 B-B'선 단면에 상당)에 있어서의 이온 건의 동작을 나타내고 있다. 도 19는, 도 18에 나타내는 자극판(20A, 20B) 근방의 확대도이다. 제1 실시형태에 따른 이온 건과 동일한 구성 요소에는 동일 부호를 부여하고, 설명을 생략하거나 혹은 간략하게 한다.
본 실시형태에 따른 이온 건은, 제1 자극 커버(70A, 70B)를 더 갖는다. 제1 자극 커버(70A, 70B)는, 자극판(20A) 및 자극판(20B)의 표면 전체를 덮고 있다. 즉, 자극판(20A, 20B)과 제1 자극 커버(70A, 70B)가 일체로 되어 본 실시형태에 따른 이온 건의 캐소드를 구성하고 있다. 자극판(20A, 20B)의 표면 전체를 덮도록 제1 자극 커버(70A, 70B)가 설치되기 때문에, 자극판(20A, 20B)이 직접적으로 플라스마나 이온과 접촉하지 않는다. 따라서, 스퍼터링에 의한 자극판(20A, 20B)의 깎임을 저감시켜, 자극판(20A, 20B) 및 이온 빔 특성의 경시 변화를 억제할 수 있다. 또한, 이온 건의 외부로부터의 영향에 의한 자극판(20A, 20B)의 오염을 억제할 수 있다. 또한, 제1 자극 커버(70A, 70B)를 구성하는 재료의 선택을 최적화함으로써, 피(被)처리물(피처리 기판(132))로의 원하지 않는 재료의 부착을 회피할 수 있다. 또한, 스퍼터율이 낮은 자극 커버 재료를 선택함으로써, 이온 빔에 의해 깎이는 자극 커버의 재료의 애노드로의 부착을 저감할 수 있어, 애노드의 메인터넌스 주기의 개선 및 런닝 코스트의 저감이 가능해진다.
본 실시형태에 이용되는 자극 커버는, 도 18, 도 19에 나타낸 제1 자극 커버(70A, 70B)의 형상 등에 한정되지 않고, 예를 들어 도 20, 도 21에 나타내는 바와 같은 여러 가지 변경이 가능하다. 도 20은, 제2 자극 커버(71A, 71B)에 의해 덮인 자극판(20A, 20B) 근방의 확대도이다. 제2 자극 커버(71A, 71B)는, 제1 자극 커버(70A, 70B)와 마찬가지로 자극판(20A, 20B)의 표면 전체를 덮고 있다. 제2 자극 커버(71A, 71B)는, 자극판(20A)과 자극판(20B)이 대향하는 표면을 덮는 부분에 있어서, 애노드(40)와는 반대의 면측(본 실시형태에서는 피처리물(피처리 기판(132)의 면측)의 각부가 모따기되어, 경사면을 갖고 있다. 이온 빔은, 이온 건으로부터 발산각을 수반하여 방사된다.
그 때문에, 대면부의 당해 피처리물 측의 각부에 모따기를 행하지 않은 경우에, 이온 빔이 자극 커버에 충돌하여, 효율적으로 이온 빔을 사출할 수 없는 경우가 있다. 그래서, 자극 커버의 사출구(22) 부분의 이온 건의 외표면(애노드(40)와는 반대의 면)의 각부의 모따기를 행함으로써, 자극 커버로의 이온 빔의 충돌을 방지하고, 효율적으로 이온 빔을 사출할 수 있다.
도 21은, 제3 자극 커버(72A, 72B, 73A, 73B)에 의해 덮인 자극판(20A, 20B) 근방의 확대도이다. 제3 자극 커버(72A, 72B)는, 자극판(20A, 20B)의, 애노드(40)와는 반대의 면측(피처리물(피처리 기판(132)과 대향하는 면측)의 외표면을 덮고 있다. 또한, 제3 자극 커버(73A, 73B)는, 자극판(20A)과 자극판(20B)이 대향하는 면측의 표면을 각각 덮고 있다. 도 18~도 20에 나타낸 자극 커버와 달리, 제3 자극 커버(72A, 72B, 73A, 73B)는, 자극판(20A, 20B)의 표면 중, 애노드(40)와는 반대의 면측(피처리물(피처리 기판(132)과 대향하는 면측)의 외표면 및 자극판(20A)과 자극판(20B)이 대향하는 면측의 표면만을 덮고 있다. 자극 커버(72A, 72B)에 의해 덮인 자극판(20A, 20B)의 외표면은, 스퍼터링에 의해 깎인 피처리물의 재료가 부착하기 쉬운 부분이다. 또한, 자극 커버(73A, 73B)에 의해 덮인 자극판(20A, 20B)의 표면은, 이온 빔에 의해 깎히기 쉬운 개소(箇所)이다. 그래서, 자극 커버에 의해 덮인 부분을 이와 같이 깎히기 쉬운 개소로 한정함으로써, 자극 커버를 설치함에 의한 자력선에의 영향을 저감할 수 있다. 또한, 메인터넌스 시에 자극판(20A, 20B)을 빼낼 필요가 없어지고, 자극 커버의 설치에 필요한 부품 수가 줄어들기 때문에, 작업성이 향상된다. 또한, 자극 커버 자체의 구조가 간이화되기 때문에, 자극 커버를 설치할 때의 부착 오차를 작게 할 수 있어, 자극 커버의 제조 시의 허용 공차를 크게 할 수 있다.
또한, 도 21에 나타내는 구성예에서는, 제3 자극 커버(72A)와 제3 자극 커버(73A)는 독립한 부품으로 구성하고, 또한 제3 자극 커버(72B)와 제3 자극 커버(73B)는 독립한 부품으로 구성하고 있다. 그러나, 제3 자극 커버(72A, 73A) 및 제3 자극 커버(72B, 73B)를 각각 일체의 부품으로서 구성해도 된다. 또한, 도 21에 나타내는 구성예에서는 제3 자극 커버(73A, 73B)에 대해서만 모따기가 되어 있지만, 이온 빔의 발산각에 맞춰 제3 자극 커버(72A, 72B)의 사출구(22) 측의 각부를 모따기하여, 경사면을 갖도록 하고 있어도 된다.
자극 커버는, 자력선에의 영향을 고려하여, 비자성의 재료로 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 이온 빔에 의해 깎이는 자극 커버의 재료가 애노드에 재 부착되는 것을 억제하기 위하여, 자극 커버를 스퍼터율이 낮은 재료로 구성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 티타늄, 탄탈, 텅스텐, 탄소의 단체 또는 이들을 포함하는 화합물을 이용하여 자극 커버를 구성할 수 있다. 또한, 자극 커버를 용사막(溶射膜)이나 판 형상의 벌크를 이용하여 구성할 수도 있다. 판 형상의 벌크를 이용하여 자극 커버를 구성하는 경우에는, 메인터넌스 주기를 길게 설정할 수 있고, 자극 커버를 용이하게 교환할 수 있다. 또한, 자극 커버로서 판 형상의 벌크를 이용함으로써, 체결 부재를 이용하여 자극 커버와 자극판을 고정할 수 있고, 혹은, 체결 부재를 이용하지 않고 더브테일 테논(dovetail tenon)과 더브테일 홈(dovetail groove)에 의해 자극 커버와 자극판을 고정할 수도 있다.
[제4 실시 형태]
본 발명의 제4 실시형태에 따른 진공 처리 장치에 대하여, 도 22를 이용하여 설명한다. 도 22는, 본 실시형태에 따른 진공 처리 장치의 개략도이다. 제1 실시형태에 따른 이온 건과 동일한 구성 요소에는 동일 부호를 부여하고, 설명을 생략하거나 혹은 간략하게 한다.
본 실시형태에서는, 제1~제3 실시형태에 따른 이온 건(10)을 적용한 장치의 일례로서, 반도체 장치의 제조 등에 이용되는 진공 처리 장치의 하나인 이온 빔 에칭 장치에 대하여 설명한다. 또한, 제1~제3 실시형태에 따른 이온 건의 적용예는, 이온 빔 에칭 장치에 한정되는 것은 아니며, 이온 빔 스퍼터링 장치 등의 성막 장치이어도 된다. 또한, 제1~제3 실시형태에 따른 이온 건의 적용예는, 진공 처리 장치에 한정되는 것도 아니며, 이온 건을 구비한 그 밖의 장치이어도 된다.
본 실시형태에 따른 진공 처리 장치(100)는, 도 22에 나타내는 바와 같이, 진공 챔버(110)와, 진공 펌프(120)와, 피처리 기판(132)을 유지하는 홀더(130)와, 이온 건(140)을 주요 구성 요소로서 구비할 수 있다. 진공 펌프(120)는, 진공 챔버(110)에 접속되어 있다. 홀더(130) 및 이온 건(140)은, 진공 챔버(110) 내에 설치되어 있다.
진공 챔버(110)는, 내부를 진공 상태로 유지할 수 있는 처리실로서, 그 내부에서 에칭, 표면 개질, 표면 청정 등의 여러 가지 처리를 행하는 것이 가능하다.
진공 펌프(120)는, 진공 챔버(110) 내의 기체를 배출하여, 진공 챔버(110) 내를 진공 상태로 하기 위한 배기 장치이다. 진공 펌프(120)에 의해 진공 챔버(110) 내의 기체를 배출함으로써, 진공 챔버의 내부를 10-3~10-6Pa 정도의 고(高)진공 상태로 하는 것이 가능하다.
홀더(130)는, 예를 들어 Si, Ga, 탄소 등으로 이루어지는 피처리물(피처리 기판(132))을 유지하기 위한 부재이다. 홀더(130)는, 요동 기구를 구비하고 있어도 된다. 홀더(130)가 요동 기구를 구비함으로써, 피처리 기판(132)에 대하여 면내 균일성이 높은 처리를 실시하는 것이 가능하다. 홀더(130)는, 그 밖의 기능, 예를 들어, 피처리 기판(132)을 가열하는 가열 기능 등을 더 구비하고 있어도 된다.
이온 건(140)은, 제1 실시형태에서 설명한 이온 건으로서, 홀더(130)에 유지된 피처리 기판(132)과 대향하는 위치에 설치된다. 이온 건(140)은, 양 이온의 이온 빔(52)을 피처리 기판(132)을 향하여 조사한다. 이온 건(140)으로부터 방출된 이온 빔(52)은, 높은 운동 에너지를 가진 채 피처리 기판(132)에 충돌한다. 이것에 의해, 피처리 기판(132)의 표면에 대하여 에칭 등의 소정의 처리를 실시할 수 있다.
제1~제3 실시형태에 따른 이온 건(10)을 이용하여 진공 처리 장치(100)를 구성함으로써, 균일성이 높은 이온 빔(52)을 피처리 기판(132)에 조사하는 것이 가능해져, 처리 품질을 높일 수 있다. 또한, 자극판(20A, 20B)으로의 이온 빔(52)의 충돌을 저감할 수 있는 것에 의해, 메인터넌스 주기를 늘릴 수 있다. 이것에 의해, 생산 코스트를 개선하고, 피처리 기판(132)의 처리 능력을 향상할 수 있다. 또한, 이온 빔(52)에 의해 자극판(20A, 20B)이 스퍼터링됨으로써 발생하는 파티클에 의해 진공 챔버(110)의 내부나 피처리 기판(132)이 오염되는 것을 억제할 수 있다.
[변형 실시형태]
본 발명은, 상기 실시형태에 한정되지 않고 여러 가지 변형이 가능하다.
예를 들어, 어느 실시형태의 일부의 구성을 다른 실시형태에 추가한 예나, 다른 실시형태의 일부의 구성과 치환한 예도, 본 발명의 실시형태이다. 또한, 실시형태에서 특별한 설명이나 도시하지 않은 부분에 관해서는, 당해 기술 분야의 주지 기술이나 공지 기술을 적의 적용 가능하다.
또한, 상기 실시형태에서는, 사출구(22)의 직선부(22a)에 있어서 자석(32)을 사출구(22)의 단면 중심선(24) 상에 배치하고 있지만, 사출구(22)의 단면 중심선(24)에 대하여 자장이 대칭이 되는 위치이면, 반드시 단면 중심선(24) 상에 배치할 필요는 없다.
또한, 상기 실시형태에서는, 방전용 가스로서 아르곤 가스를 예시했지만, 방전용 가스는 아르곤 등의 희(希)가스에 한정되는 것은 아니며, 산소 가스나 질소 가스로 대표되는 반응성 가스이어도 된다. 방전용 가스는, 이온 건(10)의 사용 목적 등에 따라 적의 선택할 수 있다.
10…이온 건
20A, 20B…자극판
22…사출구
22a…직선부
22b…곡선부
24…단면 중심선
30…구조체
32…자석
34…요크
34A…제1 요크
34B…제2 요크
34C…조정 요크
36…오목부
38…가스 도입 구멍
40…애노드
42…자성판
50…플라스마
52…이온 빔
60…자력선
62…보텀
64…자기 미러력
66…단면 중심선과 직교하는 면
70A, 70B, 71A, 71B, 72A, 72B, 73A, 73B…자극 커버
100…진공 처리 장치
110…진공 챔버
120…진공 펌프
130…홀더 기판
132…피처리 기판
140…이온 건

Claims (38)

  1. 애노드와,
    상기 애노드에 대향하는 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 캐소드와,
    상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 공간 자장을 형성하는 자석을 갖고,
    상기 캐소드의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에, 곡선부를 포함하는 환상(環狀) 간극이 형성되어 있고,
    상기 자석은, 상기 곡선부의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에, 상기 간극의 단면 중심선보다도 내측에 보텀을 갖는 자력선을 형성하는
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 인가하는 전계에 의해, 상기 보텀의 위치에 플라스마가 생성되는
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보텀은, 상기 애노드의 표면으로부터 1mm의 높이인
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단면 중심선과 상기 보텀 사이의 거리는, 0.1mm 내지 0.4mm의 범위인
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  5. 애노드와,
    상기 애노드에 대향하는 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 캐소드와,
    상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 공간 자장을 형성하는 자석을 가지며,
    상기 캐소드의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에, 곡선부를 포함하는 환상 간극이 형성되어 있고,
    상기 제1 부분은 상기 간극에 대하여 내측에 배치되고, 상기 제2 부분은 상기 간극에 대하여 외측에 배치되며,
    상기 자석은, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분과 상기 애노드 사이의 공간에, 상기 제2 부분으로부터 상기 제1 부분의 방향으로 향하는 자력선을 형성하고,
    상기 곡선부에 있어서, 상기 자력선과 상기 간극의 단면 중심선이 교차하는 점의 자장 벡터는, 상기 단면 중심선과 직교하는 면에 대하여, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 측으로 1.5도보다도 작고, 상기 애노드 측으로 0도보다 큰 제1 각도로 경사져 있는
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 각도는, 상기 애노드 측으로 0도 내지 3.5도의 범위인
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 곡선부에 있어서, 상기 자력선의 자장 벡터가 상기 단면 중심선과 직교하는 면과 평행이 되는 점은, 상기 단면 중심선보다도 상기 제2 부분 측에 위치하고 있고, 상기 단면 중심선으로부터의 거리가 0.1mm 내지 0.4mm의 범위인
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석은, 상기 곡선부에 있어서, 상기 간극의 상기 단면 중심선보다도 외측에 배치되어 있는
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 부분과 상기 자석 사이의 자로(磁路)의 길이는, 상기 제1 부분과 상기 자석 사이의 자로의 길이보다도 짧은
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 간극은, 이온 빔을 사출하기 위한 사출구인
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석은, 상기 자석과 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분을 자기적으로 결합하는 요크와 함께, 상기 애노드를 수용하는 환상 오목부가 형성된 구조체를 구성하고,
    상기 캐소드의 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은, 상기 환상 오목부에 따라서 상기 간극이 그 위에 위치하도록, 상기 구조체의 상기 환상 오목부가 형성된 면 상에 접합되어 있는
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  12. 애노드와,
    상기 애노드에 대향하는 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 캐소드와,
    상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 공간 자장을 형성하는 자석과,
    상기 제1 부분과 상기 자석을 자기적으로 결합하는 제1 요크와,
    상기 제2 부분과 상기 자석을 자기적으로 결합하는 제2 요크를 가지며,
    상기 캐소드의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에, 환상 간극이 형성되어 있고,
    상기 제1 요크의 자기 저항과 상기 제2 요크의 자기 저항이 서로 다른
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 요크 또는 상기 제2 요크의 상기 자기 저항은 조정 가능한
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  14. 애노드와,
    상기 애노드에 대향하는 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 캐소드와,
    상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 공간 자장을 형성하는 자석과,
    상기 제1 부분과 상기 자석을 자기적으로 결합하는 제1 요크와,
    상기 제2 부분과 상기 자석을 자기적으로 결합하는 제2 요크를 가지며,
    상기 캐소드의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분의 사이에, 간극이 형성되어 있고,
    상기 제1 요크의 자기 저항 또는 상기 제2 요크의 자기 저항이 조정 가능한
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 요크 또는 상기 제2 요크의 외측에 조정 요크를 갖는
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  16. 애노드와,
    상기 애노드에 대향하는 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 캐소드와,
    상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 공간 자장을 형성하는 자석과,
    상기 제1 부분과 상기 자석을 자기적으로 결합하는 제1 요크와,
    상기 제2 부분과 상기 자석을 자기적으로 결합하는 제2 요크를 가지며,
    상기 캐소드의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분의 사이에, 환상 간극이 형성되어 있고,
    상기 제1 요크의 두께와 상기 제2 요크의 두께가 서로 다른
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 요크의 두께는, 상기 자석을 통해 상기 제2 요크와 대향하는 부분의 두께인
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제1 요크의 두께 또는 상기 제2 요크의 두께는, 조정 요크의 두께를 포함하는
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 요크의 두께 또는 상기 제2 요크의 두께가 조정 가능한
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  20. 애노드와,
    상기 애노드에 대향하는 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 캐소드와,
    상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 공간 자장을 형성하는 자석과,
    상기 제1 부분과 상기 자석을 자기적으로 결합하는 제1 요크와,
    상기 제2 부분과 상기 자석을 자기적으로 결합하는 제2 요크를 가지며,
    상기 캐소드의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분의 사이에, 환상 간극이 형성되어 있고,
    상기 제1 요크의 단면적과 상기 제2 요크의 단면적이 서로 다른
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제1 요크 또는 상기 제2 요크의 단면적은 조정 요크의 단면적을 포함하 는
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    상기 제1 요크의 단면적 또는 상기 제2 요크의 단면적이 조정 가능한
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  23. 애노드와,
    상기 애노드에 대향하는 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 캐소드와,
    상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 공간 자장을 형성하는 자석과,
    상기 제1 부분과 상기 자석을 자기적으로 결합하는 제1 요크와,
    상기 제2 부분과 상기 자석을 자기적으로 결합하는 제2 요크를 가지며,
    상기 캐소드의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분의 사이에, 환상 간극이 형성되어 있고,
    상기 제1 요크의 투자율과 상기 제2 요크의 투자율이 서로 다른
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐소드는, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분이 대향하는 표면을 덮는 제1 커버를 가진
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 제1 커버는, 상기 애노드와는 반대의 면인 외표면 측으로 경사면을 갖는
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐소드는 상기 애노드와는 반대의 면인 외표면을 덮는 제2 커버를 가진
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 제2 커버는, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분이 대향하는 표면 측에 경사면을 갖는
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  28. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐소드는, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분의 표면 전체를 덮는 제3 커버를 가진
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 제3 커버는, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분이 대향하는 표면 측 또는 상기 애노드와는 반대의 면인 외표면 측에 경사면을 갖는
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  30. 제24항 또는 제25항에 있어서,
    상기 제1 커버는, 비자성 재료로 형성되어 있는
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  31. 제26항 또는 제27항에 있어서,
    상기 제2 커버는, 비자성 재료로 형성되어 있는
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  32. 제28항 또는 제29항에 있어서,
    상기 제3 커버는, 비자성 재료로 형성되어 있는
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  33. 제30항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비자성 재료는, 티타늄, 탄탈, 텅스텐, 탄소 중 적어도 하나를 포함하는 재료로 형성되어 있는
    것을 특징으로 하는 이온 건.
  34. 진공 상태를 유지하는 것이 가능한 처리실과,
    상기 처리실 안에 배치되고, 피처리물을 유지하는 홀더와,
    상기 처리실 안에 배치되고, 이온 빔을 이용하여 상기 피처리물에 대하여 소정의 처리를 실시하기 위한 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항에 기재된 이온 건
    을 갖는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
  35. 애노드와, 상기 애노드에 대향하는 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 캐소드와, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 공간 자장을 형성하는 자석을 가지며, 상기 캐소드의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 곡선부를 포함하는 환상 간극이 형성된 이온 건에 있어서, 상기 간극으로부터 사출되는 이온 빔을 조정하는 이온 빔의 조정 방법으로서,
    상기 곡선부의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 형성되는 자력선의 보텀의 위치를 상기 간극의 단면 중심선보다도 내측 방향으로 시프트함으로써, 상기 간극으로부터 사출되는 이온 빔의 중심 위치를 조정하는
    것을 특징으로 하는 이온 빔의 조정 방법.
  36. 애노드와, 상기 애노드에 대향하는 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 캐소드와, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 공간 자장을 형성하는 자석을 가지며, 상기 캐소드의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 곡선부를 포함하는 환상 간극이 형성되어 있고, 상기 제1 부분이 상기 간극에 대하여 내측에 배치되고, 상기 제2 부분이 상기 간극에 대하여 외측에 배치되며, 상기 자석이 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분과 상기 애노드 사이의 공간에 상기 제2 부분으로부터 상기 제1 부분의 방향으로 향하는 자력선을 형성하는 이온 건에 있어서, 상기 간극으로부터 사출되는 이온 빔을 조정하는 이온 빔의 조정 방법으로서,
    상기 곡선부에 있어서, 상기 자력선과 상기 간극의 단면 중심선이 교차하는 점의 자장 벡터를, 상기 단면 중심선과 직교하는 면에 대하여 상기 애노드 측으로 경사시킴으로써, 상기 간극으로부터 사출되는 이온 빔의 중심 위치를 조정하는
    것을 특징으로 하는 이온 빔의 조정 방법.
  37. 애노드와, 상기 애노드에 대향하는 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 캐소드와, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 공간 자장을 형성하는 자석과, 상기 제1 부분과 상기 자석을 자기적으로 결합하는 제1 요크와, 상기 제2 부분과 상기 자석을 자기적으로 결합하는 제2 요크를 가지며, 상기 캐소드의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 환상 간극이 형성된 이온 건에 있어서, 상기 간극으로부터 사출되는 이온 빔을 조정하는 이온 빔의 조정 방법으로서,
    상기 제1 요크와 상기 제2 요크의 자기 저항이 서로 다른
    것을 특징으로 하는 이온 빔의 조정 방법.
  38. 애노드와, 상기 애노드에 대향하는 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 캐소드와, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 공간 자장을 형성하는 자석과, 상기 제1 부분과 상기 자석을 자기적으로 결합하는 제1 요크와, 상기 제2 부분과 상기 자석을 자기적으로 결합하는 제2 요크를 가지며, 상기 캐소드의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 환상 간극이 형성된 이온 건에 있어서, 상기 간극으로부터 사출되는 이온 빔을 조정하는 이온 빔의 조정 방법으로서,
    상기 제1 요크 또는 상기 제2 요크의 자기 저항이 조정 가능한
    것을 특징으로 하는 이온빔의 조정 방법.
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