イオンミリング装置
【課題】熱による厚み方向への変形を防止する引き出し電極を備えたイオンミリング装置を提供する。
【解決手段】加速電極２０ａに形成され加速電極２０ａの取り付け位置を位置決めする基準穴２５ａと、加速電極２０ａに形成され加速電極２０ａの取り付け位置を案内する案内穴２６ａと、電極取り付け板に立設された基準穴２５ａと係合する加速電極保持軸４０と、電極取り付け板に立設された案内穴２６ａと係合する加速電極案内軸４１と、基準穴２５ａおよび案内穴２６ａの周囲を加速電極２０ａの厚み方向に押圧する圧縮コイルバネと、を有し、案内穴２６ａは基準穴２５ａの中心と加速電極２０ａの中心を結ぶ直線上に設けられ、直線に沿って長穴形状に形成されている。
【解決手段】加速電極２０ａに形成され加速電極２０ａの取り付け位置を位置決めする基準穴２５ａと、加速電極２０ａに形成され加速電極２０ａの取り付け位置を案内する案内穴２６ａと、電極取り付け板に立設された基準穴２５ａと係合する加速電極保持軸４０と、電極取り付け板に立設された案内穴２６ａと係合する加速電極案内軸４１と、基準穴２５ａおよび案内穴２６ａの周囲を加速電極２０ａの厚み方向に押圧する圧縮コイルバネと、を有し、案内穴２６ａは基準穴２５ａの中心と加速電極２０ａの中心を結ぶ直線上に設けられ、直線に沿って長穴形状に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物にイオンビームを照射して被加工物をミリング加工するイオンミリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ生成室でプラズマを生成させ、プラズマ生成室からイオンビームを引き出す引き出し電極を有する構造のイオンミリング装置が知られている。
プラズマの生成には高周波やフィラメントによる熱電子が利用され、プラズマに晒される引き出し電極には熱がかかり、引き出し電極が熱膨張する。このため、引き出し電極の変形や引き出し電極の保持部材の変形が生ずる。
このため、特許文献１では、電極板（引き出し電極）の周辺部にスリットを設け、このスリットに嵌合する突起を有する電極支持ブロック上で、この電極板を載置する電極板取り付け構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−３２９２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の構造において、電極板（引き出し電極）は電極支持ブロック上に載置されているだけであり、例えば引き出し電極を縦置きにした場合には押さえが必要となり、電極板の取り付け姿勢に制限がある。また、各電極板は精度よく位置決めされていないため、イオンビームが引き出される引き出し穴の位置ずれが生ずることがある。このため、イオンビーム密度にばらつきが生じている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかるイオンミリング装置は、プラズマを生成するプラズマ生成手段を有するプラズマ生成室と、前記プラズマ生成室に連通する処理室と、前記プラズマ生成室と前記処理室の間に設けられ、前記プラズマ生成室から前記処理室へイオンビームを引き出す引き出し電極と、前記引き出し電極が取り付けられる電極取り付け板と、を備えたイオンミリング装置であって、前記引き出し電極に設けられ、前記引き出し電極の取り付け位置を位置決めする基準穴と、前記引き出し電極に設けられ、前記引き出し電極の取り付け位置を案内する案内穴と、前記電極取り付け板に立設され、前記基準穴と係合する電極保持軸と、前記電極取り付け板に立設され、前記案内穴と係合する電極案内軸と、前記基準穴および前記案内穴の周りを前記引き出し電極の厚み方向に押圧する弾性部材と、を有し、前記案内穴は前記基準穴の中心と前記引き出し電極の中心を結ぶ直線上に設けられ、前記直線に沿って長穴形状に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、イオンビームを引き出す引き出し電極に基準穴と案内穴を有し、案内穴は基準穴の中心と引き出し電極の中心を結ぶ直線上に設けられ、直線に沿って長穴形状に形成されている。基準穴および案内穴には、電極取り付け板に立設した電極保持軸と電極案内軸が係合し、引き出し電極が保持される。そして、引き出し電極は引き出し電極の厚み方向に弾性部材により押圧されて電極取り付け板に引き出し電極が取り付けられる。
この構造では、引き出し電極は基準穴で固定され、案内穴で熱膨張などの変形（伸びおよび縮み）が生じた場合の逃げる方向が規制されている。そして、引き出し電極は厚み方向に押圧されているため、案内穴では、基準穴の中心と引き出し電極の中心を結ぶ直線方向（面方向）に変形が可能である。
例えば、引き出し電極がプラズマに晒されて温度が上昇した場合、引き出し電極は基準穴を中心に面方向の膨張が生ずる。案内穴では基準穴の中心と引き出し電極の中心を結ぶ直線方向に長穴が形成され、膨張も長穴の方向に伸びるため、膨張による歪が生ずることがない。また、温度が低下して引き出し電極が収縮した場合も上記と逆の変形をする。
このようにして、１点を固定して、１点を変形方向の規制する案内としても、引き出し電極の面方向に変形し、引き出し電極に歪が生ずることなく、引き出し電極の厚み方向への変形を防止することができる。
このことから、イオンビームの引き出し穴の位置ずれ、および電極板間の距離がばらつくことがなくなりイオンビームの均一性および安定性が向上し、加工精度の高いイオンミリング装置を提供できる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例にかかるイオンミリング装置において、前記引き出し電極は、前記プラズマ生成室に近い順に加速電極、減速電極を有し、前記加速電極と前記減速電極とが一定の間隔を保って配置され、前記加速電極と前記電極取り付け板との間に、前記加速電極と前記電極取り付け板の厚み方向の平面視において重なる面積よりも小さな面積で接触するスペーサー部材を有し、前記加速電極の厚み方向において、前記加速電極と前記電極取り付け板との間に隙間が形成されていることが望ましい。
【０００９】
この構成によれば、加速電極と電極取り付け板との間に接触面積の小さなスペーサー部材を有し、加速電極の厚み方向において、加速電極と電極取り付け板との間に隙間が形成されている。
加速電極はプラズマに晒されて高温となるため、本適用例では、加速電極と電極取り付け板との間に接触面積が小さくなるスペーサー部材を配置することで、加速電極から電極取り付け板へ伝達される熱を減少させている。このことから、加速電極がプラズマに晒されることで加速電極が昇温する時間を短縮させ、また加速電極を一定の温度に維持することができる。
これらのことから、加速電極の温度変化による変動（膨張および収縮）を抑制でき、また、加速電極と減速電極とのイオンビームが通過する引き出し穴の位置ずれおよび、電極間の距離のばらつきを少なくでき、安定したイオンビームを引き出すことができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例にかかるイオンミリング装置において、前記スペーサー部材は、リング状に形成され前記電極保持軸および前記電極案内軸に間挿されて配置されていることが望ましい。
【００１１】
この構成によれば、スペーサー部材は、リング状に形成され電極保持軸および電極案内軸に間挿されている。
このため、加速電極と電極取り付け板との間に、スペーサー部材の取り付けが容易である。また、引き出し電極の基準穴および案内穴の周囲は弾性部材により押圧されるが、この押圧される部分の下側にはリング状のスペーサー部材が配置されるため、この押圧による引き出し電極の変形を防ぐことができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例にかかるイオンミリング装置において、前記電極取り付け板の外周部に前記加速電極の厚み方向に立ち上がる立ち上がり部を有し、前記立ち上がり部は前記加速電極と前記電極取り付け板との間の前記隙間を、前記加速電極の外周方向から覆うように形成されていることが望ましい。
【００１３】
この構成によれば、電極取り付け板の外周部に加速電極の厚み方向に立ち上がる立ち上がり部を有し、加速電極と電極取り付け板との間の隙間を、加速電極の外周方向から覆うように形成している。
加速電極と電極取り付け板との間に隙間が形成されているため、この隙間からプラズマ生成室からのイオンが漏れるおそれがあるが、立ち上がり部を設けることでイオンの漏れを抑制することができる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例にかかるイオンミリング装置において、前記プラズマ生成手段は高周波放電を利用した高周波イオン源を有することが望ましい。
【００１５】
この構成によれば、プラズマ生成手段が高周波放電を利用した高周波イオン源である。
このため、大きな直径のプラズマを得ることができ、口径の大きいイオンガンを利用することができる。また、安定したプラズマを生成させることができ、加工精度の高いイオンミリング装置を提供できる。
【００１６】
［適用例６］上記適用例にかかるイオンミリング装置において、前記プラズマ生成手段はフィラメントを用い直流放電を利用したイオン源を有することが望ましい。
【００１７】
この構成によれば、プラズマ生成手段がフィラメントを用い直流放電を利用したイオン源である。
このため、容易にプラズマを生成させることができ、また装置の構成を簡略化でき、低コストのイオンミリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態のイオンミリング装置の構成を示す模式図。
【図２】第１実施形態における永久磁石の配置状態を示す断面図。
【図３】第１実施形態における加速電極の構成を示す平面図。
【図４】第１実施形態における減速電極の構成を示す平面図。
【図５】第１実施形態における接地電極の構成を示す平面図。
【図６】第１実施形態における加速電極の基準穴側の取り付け状態を説明する断面図。
【図７】第１実施形態における加速電極の案内穴側の取り付け状態を説明する断面図。
【図８】第１実施形態における減速電極の取り付け状態を説明する部分断面斜視図。
【図９】第１実施形態における接地電極の取り付け状態を説明する部分断面斜視図。
【図１０】第２実施形態におけるイオンミリング装置の構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の寸法の割合を適宜変更している。
（第１の実施形態）
【００２０】
＜イオンミリング装置の構成＞
図１は本実施形態のイオンミリング装置の構成を示す模式図である。図２は図１のＡ−Ａ断線に沿う断面図であり、永久磁石の配置状態を示す。
イオンミリング装置１は、プラズマを生成するプラズマ生成手段を有するプラズマ生成室１０と、プラズマ生成室１０からイオンビームを引き出す引き出し電極２０と、引き出されたイオンビームが導入される処理室５０と、を備えている。
プラズマ生成室１０は、高周波プラズマ室１１と、これに連結するプラズマ拡張室１４とから構成されている。
高周波プラズマ室１１は石英円筒管１２に高周波コイル１３が巻かれて形成され、ガス導入口１７から外部よりＡｒなどの放電ガスが供給できる構成となっている。
高周波コイル１３には高周波電源１６が接続され、高周波コイル１３に高周波電力が供給される。
【００２１】
そして、高周波プラズマ室１１に連結されたプラズマ拡張室１４は、高周波プラズマ室１１よりも大きな径を持って形成され、外周に多極の永久磁石１５ａ，１５ｂが配置されている。
永久磁石１５ａは、図２に示すように、プラズマ拡張室１４の外周に配置され、隣り合う永久磁石は反対の極となるように配置されている。永久磁石１５ｂも同様に、隣り合う永久磁石は反対の極となるように配置されている（図示せず）。
この永久磁石１５ａ，１５ｂは、磁力線によりプラズマをプラズマ拡張室１４に閉じ込めるとともに、放電領域に磁界をかけてイオンの飛程距離を長くしてイオン化率を増大させる機能を有する。
このように、本実施形態におけるイオンミリング装置１のプラズマ生成手段は高周波放電を利用した高周波イオン源が用いられている。
【００２２】
プラズマ拡張室１４の処理室５０との間には引き出し電極２０が配置されている。
引き出し電極２０は、加速電極２０ａ、減速電極２０ｂ、接地電極２０ｃの３枚の電極から構成され、電極取り付け板３０に取り付けられている。これらの引き出し電極２０は、プラズマの生成源に近い方から加速電極２０ａ、減速電極２０ｂ、接地電極２０ｃの順に配置されている。各電極は円板状に形成され、モリブデンなどの高融点材料が用いられている。そして、各電極の円板内にイオンビームが通過する多数の引き出し穴２８ａ，２８ｂ，２８ｃがそれぞれ設けられている。
【００２３】
加速電極２０ａには加速電源２１が接続され、減速電極２０ｂには減速電源２２が接続されている。加速電源２１からは５００Ｖから２０００Ｖの間の電圧が加速電極２０ａに印加され、減速電源２２からは−１００Ｖから−５００Ｖの間の電圧が減速電極２０ｂに印加される。また、接地電極２０ｃは接地、または接地に対して−１００Ｖ未満の電圧が印加されている。
これらの加速電極２０ａおよび減速電極２０ｂに印加する電圧を調整することによって、引き出し電極２０から引き出されるイオンビームのエネルギーを調整することができる。
なお、引き出し電極２０として、接地電極２０ｃを設けなくても、イオンビームの引き出しは可能である。
【００２４】
そして、処理室５０にはマイクロ波プラズマニュートライザー５１が配置されている。
マイクロ波プラズマニュートライザー５１は、引き出し電極２０の下流にマイクロ波放電によるプラズマを生成する。この、マイクロ波放電によるプラズマは、基板などの被加工物の表面にイオンビームが照射されて帯電するのを防止するための電子供給源として用いられる。
【００２５】
処理室５０には、排気装置（図示せず）が接続され、処理室５０およびそれに連結されるプラズマ拡張室１４、高周波プラズマ室１１を減圧状態に保つことが可能である。
そして、処理室５０には基板などの被加工物を保持する基板ホルダー５３が設置されている。基板ホルダー５３は円板状に形成され、基板ホルダー５３の中心部に軸が設けられて軸を中心に回転可能に形成されている。また、基板ホルダー５３は、被加工物の材質により所望の加工速度（ミリングレート）に合わせて、イオンビームに対して傾いて配置されている。
【００２６】
さらに、引き出し電極２０と基板ホルダー５３との間に、シャッター５２を設けても良い。
シャッター５２はシャッター駆動装置５２ａにより開閉し、基板ホルダー５３に保持された被加工物に対してイオンビームを照射するときにはシャッター５２を開き、イオンビームを照射しないときにはシャッター５２を閉じてイオンビームの照射を制御することができる。
なお、処理室５０はイオンビームの導入の安定性を確保するために電気的に接地された状態となっている。
【００２７】
＜イオンミリング装置の動作＞
次に、上記のイオンミリング装置１の動作について説明する。
排気装置により、処理室５０、プラズマ生成室１０、が排気され、その後、一定流量の放電ガスが各イオンガンの高周波プラズマ室１１に供給される。そして、高周波コイル１３に高周波電力を印加すると、放電ガスが放電しプラズマが高周波プラズマ室１１に生成する。生成されたプラズマはプラズマ拡張室１４に拡張する。プラズマ拡張室１４からイオンが引き出し電極２０を用いてイオンビームとして処理室５０に引き出される。
処理室５０に導入されたイオンビームは、シャッター５２を開いて回転する基板ホルダー５３に保持された被加工物に照射してイオンミリング加工が行われる。
このとき、引き出し電極２０はプラズマの熱で高温となる。特に、直接プラズマに晒される加速電極２０ａは、２００℃〜５００℃の温度に達することがある。
【００２８】
＜引き出し電極の構成＞
次に、本実施形態における引き出し電極の構成について説明する。
図３は加速電極の構成を示す平面図である。図４は減速電極の構成を示す平面図である。図５は接地電極の構成を示す平面図である。
【００２９】
図３に示すように、加速電極２０ａは円板状に形成され、中央部にイオンビームが通過する多数の引き出し穴２８ａが形成されている。
そして、加速電極２０ａの外周部に基準穴２５ａ、案内穴２６ａ、合わせ穴２７ａが設けられている。
基準穴２５ａは１つ設けられ、後述する基準穴２５ａと係合する加速電極保持軸４０が隙間なく挿入される寸法に形成されている。
【００３０】
案内穴２６ａは基準穴２５ａの中心と加速電極２０ａの中心を結ぶ直線上に１つ設けられている。そして、案内穴２６ａは基準穴と加速電極２０ａの中心を挟んで反対側の外周部に形成されている。さらに、案内穴２６ａは基準穴２５ａの中心と加速電極２０ａの中心を結ぶ直線に沿って長い、長穴形状に形成されている。
また、案内穴２６ａは、後述する案内穴２６ａと係合する加速電極案内軸４１が挿入されて長穴に沿って移動できる寸法に形成されている。
そして、加速電極２０ａの外周部には合わせ軸３６と係合する複数の合わせ穴２７ａが設けられている。この合わせ穴２７ａは引き出し電極２０の組み立ての際に各電極を容易に合わせられるように形成され、合わせ軸３６の径よりも大きな寸法で形成されている。
【００３１】
図４に示すように、減速電極２０ｂは加速電極２０ａと同じ大きさの円板状に形成され、中央部にイオンビームが通過する多数の引き出し穴２８ｂが形成されている。この引き出し穴２８ｂの形成位置は加速電極２０ａの引き出し穴２８ａと重なるように同じ位置に形成される。
そして、減速電極２０ｂの外周部に基準穴２５ｂ、案内穴２６ｂ、合わせ穴２７ｂが設けられている。なお、合わせ穴２７ｂは加速電極２０ａの合わせ穴２７ａと同じ位置に形成されている。
基準穴２５ｂは１つ設けられ、加速電極２０ａの複数の合わせ穴２７ａと減速電極２０ｂの合わせ穴２７ｂとを合わせたときに、加速電極２０ａの基準穴２５ａと重ならない場所で、かつ近傍に設置することで各電極板の熱による面膨張方向の穴ずれを抑える。そして、基準穴２５ｂは、後述する基準穴２５ｂと係合する減速電極保持軸４５が隙間なく挿入される寸法に形成されている。
【００３２】
案内穴２６ｂは基準穴２５ｂの中心と減速電極２０ｂの中心を結ぶ直線上に１つ設けられている。そして、案内穴２６ｂは基準穴２５ｂと減速電極２０ｂの中心を挟んで反対側の外周部に形成されている。さらに、案内穴２６ｂは基準穴２５ｂの中心と減速電極２０ｂの中心を結ぶ直線に沿って長い、長穴形状に形成されている。
また、案内穴２６ｂは、案内穴２６ｂと係合する減速電極案内軸４５Ｇが挿入されて長穴に沿って移動できる寸法に形成されている。
そして、減速電極２０ｂの外周部には合わせ軸３６と係合する複数の合わせ穴２７ｂが設けられている。この合わせ穴２７ｂは引き出し電極２０の組み立ての際に各電極を容易に合わせられるように形成され、合わせ軸３６の径よりも大きな寸法で形成されている。
【００３３】
図５に示すように、接地電極２０ｃは加速電極２０ａと同じ大きさの円板状に形成され、中央部にイオンビームが通過する多数の引き出し穴２８ｃが形成されている。この引き出し穴２８ｃの形成位置は加速電極２０ａの引き出し穴２８ａと重なるように同じ位置に形成される。
そして、接地電極２０ｃの外周部に基準穴２５ｃ、案内穴２６ｃ、合わせ穴２７ｃが設けられている。なお、合わせ穴２７ｃは加速電極２０ａの合わせ穴２７ａと同じ位置に形成されている。
基準穴２５ｃは１つ設けられ、加速電極２０ａの複数の合わせ穴２７ａと減速電極２０ｂの合わせ穴２７ｂと、接地電極２０ｃの合わせ穴２７ｃとを合わせたときに、それぞれの基準穴と重ならない場所に形成されている。そして、基準穴２５ｃは、後述する基準穴２５ｃと係合する接地電極保持軸４７が隙間なく挿入される寸法に形成されている。
【００３４】
案内穴２６ｃは基準穴２５ｃの中心と接地電極２０ｃの中心を結ぶ直線上に１つ設けられている。そして、案内穴２６ｃは基準穴２５ｃと接地電極２０ｃの中心を挟んで反対側の外周部に形成されている。さらに、案内穴２６ｃは基準穴２５ｃの中心と接地電極２０ｃの中心を結ぶ直線に沿って長い、長穴形状に形成されている。
また、案内穴２６ｃは、案内穴２６ｃと係合する接地電極案内軸４７Ｇが挿入されて長穴に沿って移動できる寸法に形成されている。
そして、接地電極２０ｃの外周部には合わせ軸３６と係合する複数の合わせ穴２７ｃが設けられている。この合わせ穴２７ｃは引き出し電極２０の組み立ての際に各電極を容易に合わせられるように形成され、合わせ軸３６の径よりも大きな寸法で形成されている。
【００３５】
なお、図３、図４、図５では、各電極を保持する電極保持軸や電極案内軸との重なりを、孔や切り欠きで避ける逃げ部は省略して図示していない。
また、本実施形態では引き出し電極を円板状としたが、矩形状の電極であっても良い。そのときは、対角を結ぶ線の交点を電極の中心とする。
【００３６】
＜引き出し電極の取り付け状態＞
次に、上記で説明した引き出し電極の取り付け状態について詳細に説明する。
図６は本実施形態における加速電極の基準穴側の取り付け状態を説明する断面図である。図７は本実施形態における加速電極の案内穴側の取り付け状態を説明する断面図である。
【００３７】
［加速電極の取り付け状態］
引き出し電極２０は電極取り付け板３０に取り付けられる。
まず、図６において加速電極の基準穴側の取り付け状態を説明する。
図６に示すように、電極取り付け板３０には加速電極保持軸４０が立設されている。加速電極保持軸４０は両端にネジ４０ａ，４０ｂが切られ、その一方のネジ４０ａが電極取り付け板３０のネジ穴３１にネジ止めされる。そして、加速電極保持軸４０に加速電極２０ａの基準穴２５ａが挿入され、加速電極保持軸４０と基準穴２５ａとの間には隙間がなく係合される。
【００３８】
また、加速電極保持軸４０における基準穴２５ａと係合した部分とネジ４０ｂとの間の外周に、弾性部材としての圧縮コイルバネ４２と、その圧縮コイルバネ４２を保持するバネ押さえ４３とが設けられる。
バネ押さえ４３は、袋状に圧縮コイルバネ４２を外周から覆い、圧縮コイルバネ４２の一方の端部と接触して圧縮コイルバネ４２の姿勢を保持できる構造となっている。そして、バネ押さえ４３は貫通穴４３ａを通して加速電極保持軸４０に挿入されている。
さらに、加速電極保持軸４０の他方のネジ４０ｂに止めナット４４が止められている。止めナット４４はバネ押さえ４３に接触し、バネ押さえ４３に内包した圧縮コイルバネ４２を押圧する。
【００３９】
上記の構造から、圧縮コイルバネ４２のばね力が加速電極２０ａの基準穴２５ａの周りを押圧して加速電極２０ａが電極取り付け板３０に取り付けられる。
本実施形態では、圧縮コイルバネ４２と加速電極２０ａの間にワッシャー３５が設けられ圧縮コイルバネ４２のばね力が基準穴２５ａの周りに均等にかかるように構成している。
【００４０】
さらに、本実施形態では、加速電極２０ａと電極取り付け板３０との間にスペーサー部材３４が設けられている。スペーサー部材３４は電極取り付け板３０のネジ穴３１の周りに凹部を形成したスペーサー取り付け部３２に配置されている。スペーサー部材３４はリング状の平板からなり、加速電極２０ａと電極取り付け板３０との間に隙間ｄが０．１ｍｍから０．３ｍｍに形成される厚みに設定されている。なお、この隙間ｄはイオンビームの漏れを防止するために０．３ｍｍ以下に設定することが好ましい。
なお、スペーサー部材３４は加速電極保持軸４０の外周に設けたが、加速電極２０ａと電極取り付け板３０との間であれば、他の部分に設けても実施が可能である。
【００４１】
また、電極取り付け板３０の外周部に加速電極２０ａの厚み方向に立ち上がる立ち上がり部３３が形成されている。この立ち上がり部３３は、加速電極２０ａと電極取り付け板３０との間の隙間ｄを加速電極２０ａの外周方向から覆うように形成されている。
【００４２】
なお、加速電極２０ａの厚み方向には減速電極２０ｂ、接地電極２０ｃが設けられ、これらの電極には加速電極保持軸４０、バネ押さえ４３を逃げる逃げ部２９ｂ，２９ｃが設けられる。
【００４３】
次に、図７において加速電極の案内穴側の取り付け状態を説明する。
加速電極２０ａの案内穴２６ａ側の取り付けは、基準穴２５ａ側の取り付けと同様である。
図７に示すように、電極取り付け板３０には加速電極案内軸４１が立設されている。加速電極案内軸４１は両端にネジ４１ａ，４１ｂが切られ、その一方のネジ４１ａが電極取り付け板３０のネジ穴３１にネジ止めされる。そして、加速電極案内軸４１に加速電極２０ａの案内穴２６ａが挿入され、加速電極案内軸４１が案内穴２６ａの長穴に沿って移動できる寸法に形成されている。
【００４４】
また、加速電極案内軸４１における案内穴２６ａと係合した部分とネジ４１ｂとの間の外周に、弾性部材としての圧縮コイルバネ４２と、その圧縮コイルバネ４２を保持するバネ押さえ４３とが設けられる。
バネ押さえ４３は、袋状に圧縮コイルバネ４２を外周から覆い、圧縮コイルバネ４２の一方の端部と接触して圧縮コイルバネ４２の姿勢を保持できる構造となっている。そして、バネ押さえ４３は貫通穴４３ａを通して加速電極案内軸４１に挿入されている。
さらに、加速電極案内軸４１の他方のネジ４１ｂに止めナット４４が止められている。止めナット４４はバネ押さえ４３に接触し、バネ押さえ４３に内包した圧縮コイルバネ４２を押圧する。
【００４５】
上記の構造から、圧縮コイルバネ４２のばね力が加速電極２０ａの案内穴２６ａの周りを押圧して加速電極２０ａが電極取り付け板３０に取り付けられる。
本実施形態では、圧縮コイルバネ４２と加速電極２０ａの間にワッシャー３５が設けられ圧縮コイルバネ４２のばね力が案内穴２６ａの周りに均等にかかるように構成している。
【００４６】
さらに、本実施形態では、加速電極２０ａと電極取り付け板３０との間にスペーサー部材３４が設けられている。スペーサー部材３４は電極取り付け板３０のネジ穴３１の周りに凹部を形成したスペーサー取り付け部３２に配置されている。スペーサー部材３４はリング状の平板からなり、加速電極２０ａと電極取り付け板３０との間に隙間ｄが０．１ｍｍから０．３ｍｍに形成される厚みに設定されている。なお、この隙間ｄはイオンビームの漏れを防止するために０．３ｍｍ以下に設定することが好ましい。そして、この隙間ｄは前述した基準穴２５ａの箇所の隙間ｄと同じ寸法に設定されている。
なお、スペーサー部材３４は加速電極案内軸４１の外周に設けたが、加速電極２０ａと電極取り付け板３０との間であれば、他の部分に設けても実施が可能である。
【００４７】
また、前述したが電極取り付け板３０の外周部に加速電極２０ａの厚み方向に立ち上がる立ち上がり部３３が形成されている。この立ち上がり部３３は、加速電極２０ａと電極取り付け板３０との間の隙間ｄを加速電極２０ａの外周方向から覆うように形成されている。
【００４８】
なお、加速電極２０ａの厚み方向には減速電極２０ｂ、接地電極２０ｃが設けられ、これらの電極には加速電極案内軸４１、バネ押さえ４３を逃げる逃げ部２９ｂ，２９ｃが設けられる。
【００４９】
このように、加速電極２０ａの電極取り付け板３０への取り付けは、加速電極２０ａと電極取り付け板３０との間に接触面積の小さなスペーサー部材３４を有し、加速電極２０ａの厚み方向において、加速電極２０ａと電極取り付け板３０との間に隙間ｄが形成されている。
加速電極２０ａはプラズマに晒されて高温となり、加速電極２０ａと電極取り付け板３０との間に接触面積が小さくなるスペーサー部材３４を配置することで、加速電極２０ａから電極取り付け板３０へ伝達される熱を減少させることができる。このことから、加速電極２０ａがプラズマに晒されることで加速電極２０ａが昇温する時間を短縮させ、加速電極２０ａを一定の温度に維持することができる。
【００５０】
また、スペーサー部材３４は、リング状に形成され加速電極保持軸４０および加速電極案内軸４１に間挿されているため、加速電極２０ａと電極取り付け板３０との間に、スペーサー部材３４の取り付けが容易である。さらに、加速電極２０ａの基準穴２５ａおよび案内穴２６ａの周囲は圧縮コイルバネ４２により押圧されるが、この押圧される部分の下側にはリング状のスペーサー部材３４が配置されるため、この押圧による加速電極２０ａの変形を防ぐことができる。
【００５１】
さらに、電極取り付け板３０の外周部に加速電極２０ａの厚み方向に立ち上がる立ち上がり部３３を有し、加速電極２０ａと電極取り付け板３０との間の隙間ｄを、加速電極２０ａの外周方向から覆うように形成している。
加速電極２０ａと電極取り付け板３０との間に隙間ｄが形成されているため、この隙間ｄからプラズマ生成室１０からのイオンが漏れるおそれがあるが、立ち上がり部３３を設けることでイオンが漏れるのを抑制することができる。
【００５２】
［減速電極の取り付け状態］
図８は本実施形態における減速電極の基準穴側の取り付け状態を説明する部分断面斜視図である。
図８に示すように、電極取り付け板３０には中心軸４６が立設されている。中心軸４６は両端にネジ４６ａ，４６ｂが切られ、その一方のネジ４６ａが電極取り付け板３０のネジ穴３１にネジ止めされる。中心軸４６は金属で形成され、中心軸４６の外側には中空軸状のセラミックスなどの絶縁材料で形成された減速電極保持軸４５が設けられている。この減速電極保持軸４５は減速電極２０ｂと電極取り付け板３０との電気的導通を防止するために絶縁材料で構成されている。このため、中心軸４６と減速電極保持軸４５とを絶縁材料で形成してもよいし、両者を一体にして絶縁材料で形成してもよい。
【００５３】
減速電極保持軸４５には軸の径寸法が大きく形成されて段付部を有し、この段付部のつばの部分が電極受け部４５ａを形成している。減速電極保持軸４５に減速電極２０ｂの基準穴２５ｂが挿入され、電極受け部４５ａにて係止され、減速電極２０ｂが保持される。この電極受け部４５ａにより、減速電極２０ｂが保持される電極取り付け板３０からの寸法が決まる。そして、減速電極保持軸４５は基準穴２５ｂとの間に隙間なく係合される。
【００５４】
また、減速電極保持軸４５の外周に、弾性部材としての圧縮コイルバネ４２と、その圧縮コイルバネ４２を保持するバネ押さえ４９とが設けられている。
バネ押さえ４９は、袋状に圧縮コイルバネ４２を外周から覆い、圧縮コイルバネ４２の一方の端部と接触して圧縮コイルバネ４２の姿勢を保持できる構造となっている。そして、バネ押さえ４９は貫通穴４９ａを通して中心軸４６に挿入されている。
さらに、中心軸４６の他方のネジ４６ｂに止めナット４４が止められている。止めナット４４はバネ押さえ４９に接触し、バネ押さえ４９に内包した圧縮コイルバネ４２を押圧する。
【００５５】
上記の構造から、圧縮コイルバネ４２のばね力が減速電極２０ｂの基準穴２５ｂの周りを押圧して減速電極２０ｂが電極取り付け板３０に取り付けられる。
本実施形態では、圧縮コイルバネ４２と減速電極２０ｂの間にワッシャー３５が設けられ圧縮コイルバネ４２のばね力が基準穴２５ｂの周りに均等にかかるように構成している。
なお、減速電極２０ｂの厚み方向には加速電極２０ａ、接地電極２０ｃが設けられ、これらの電極には、減速電極保持軸４５、バネ押さえ４９を逃げる逃げ部２９ａ，２９ｃが設けられる。
【００５６】
減速電極２０ｂの案内穴２６ｂ側の取り付け状態は、上記の基準穴側の取り付け状態と同様のため説明を省略する。
【００５７】
［接地電極の取り付け状態］
図９は本実施形態における接地電極の取り付け状態を説明する部分断面斜視図である。
図９に示すように、電極取り付け板３０には中心軸４８が立設されている。中心軸４８は両端にネジ４８ａ，４８ｂが切られ、その一方のネジ４８ａが電極取り付け板３０のネジ穴３１にネジ止めされる。中心軸４８は金属で形成され、中心軸４８の外側には中空軸状のセラミックスなどの絶縁材料で形成された接地電極保持軸４７が設けられている。この接地電極保持軸４７は接地電極２０ｃと電極取り付け板３０との電気的導通を防止するために絶縁材料で構成されている。このため、中心軸４８と接地電極保持軸４７とを絶縁材料で形成してもよいし、両者を一体にして絶縁材料で形成してもよい。
【００５８】
接地電極保持軸４７には軸の径寸法が大きく形成されて段付部を有し、この段付部のつばの部分が電極受け部４７ａを形成している。接地電極保持軸４７に接地電極２０ｃの基準穴２５ｃが挿入され、電極受け部４７ａにて係止され、接地電極２０ｃが保持される。この電極受け部４７ａにより、接地電極２０ｃが保持される電極取り付け板３０からの寸法が決まる。そして、接地電極保持軸４７は基準穴２５ｃとの間に隙間なく係合される。
【００５９】
また、接地電極保持軸４７の外周に、弾性部材としての圧縮コイルバネ４２と、その圧縮コイルバネ４２を保持するバネ押さえ４９とが設けられている。
バネ押さえ４９は、袋状に圧縮コイルバネ４２を外周から覆い、圧縮コイルバネ４２の一方の端部と接触して圧縮コイルバネ４２の姿勢を保持できる構造となっている。そして、バネ押さえ４９は貫通穴４９ａを通して中心軸４８に挿入されている。
さらに、中心軸４８の他方のネジ４８ｂに止めナット４４が止められている。止めナット４４はバネ押さえ４９に接触し、バネ押さえ４９に内包した圧縮コイルバネ４２を押圧する。
【００６０】
上記の構造から、圧縮コイルバネ４２のばね力が接地電極２０ｃの基準穴２５ｃの周りを押圧して接地電極２０ｃが電極取り付け板３０に取り付けられる。
本実施形態では、圧縮コイルバネ４２と接地電極２０ｃの間にワッシャー３５が設けられ圧縮コイルバネ４２のばね力が基準穴２５ｃの周りに均等にかかるように構成している。
なお、接地電極２０ｃの厚み方向には加速電極２０ａ、減速電極２０ｂが設けられ、これらの電極には、接地電極保持軸４７、バネ押さえ４９を逃げる逃げ部２９ａ，２９ｂが設けられる。
【００６１】
接地電極２０ｃの案内穴２６ｃ側の取り付け状態は、上記の基準穴２５ｃ側の取り付け状態と同様のため説明を省略する。
【００６２】
以上、本実施形態のイオンミリング装置１は、イオンビームを引き出す引き出し電極２０として加速電極２０ａ、減速電極２０ｂ、接地電極２０ｃを備えている。
加速電極２０ａは基準穴２５ａと案内穴２６ａを有し、案内穴２６ａは基準穴２５ａの中心と加速電極２０ａの中心を結ぶ直線上に設けられ、直線に沿って長穴形状に形成されている。基準穴２５ａおよび案内穴２６ａには、電極取り付け板３０に立設した加速電極保持軸４０と加速電極案内軸４１が係合し、加速電極２０ａが保持される。そして、加速電極２０ａは、加速電極２０ａの厚み方向に圧縮コイルバネ４２により押圧されて電極取り付け板３０に取り付けられる。
この構造では、加速電極２０ａは基準穴２５ａで固定され、案内穴２６ａで熱膨張などの変形（伸びおよび縮み）が生じた場合の逃げる方向が規制されている。そして、加速電極２０ａの厚み方向に押圧されているため、案内穴２６ａでは、基準穴２５ａの中心と加速電極２０ａの中心を結ぶ直線方向（面方向）に変形が可能である。
例えば、加速電極２０ａがプラズマに晒されて温度が上昇した場合、加速電極２０ａは基準穴２５ａを中心に面方向の膨張が生ずる。案内穴２６ａでは基準穴２５ａの中心と加速電極２０ａの中心を結ぶ直線方向に長穴が形成され、膨張も長穴の方向に伸びるため、膨張による歪が生ずることがない。また、温度が低下して加速電極２０ａが収縮した場合も上記と逆の変形をする。
このようにして、１点を固定して、１点を変形方向の規制する案内としても、加速電極２０ａの面方向に変形し、加速電極２０ａに歪が生ずることなく、加速電極２０ａの厚み方向への変形を防止することができる。
このことは、減速電極２０ｂ、接地電極２０ｃについても同様であり、温度の変動によって各電極に歪が生ずることがなく、電極の厚み方向への変形を防止することができる。
このことから、各電極のイオンビームの引き出し穴２８ａ，２８ｂ，２８ｃの位置ずれ、および電極板間の距離がばらつくことがなくなりイオンビームの均一性および安定性が向上し、加工精度の高いイオンミリング装置１を提供できる。
（第２の実施形態）
【００６３】
次にイオンミリング装置の他の実施形態について説明する。
図１０は第２実施形態のイオンミリング装置の構成を示す模式図である。
本実施形態はプラズマの生成手段のみが異なる。このため、第１実施形態と同様な構成については同符号を付し詳細な説明を省略する。
【００６４】
イオンミリング装置２は、プラズマを生成するプラズマ生成室としてのアークチャンバー６０と、アークチャンバー６０からイオンビームを引き出す引き出し電極２０と、引き出されたイオンビームが導入される処理室５０と、を備えている。
アークチャンバー６０は、処理室５０と連通している。アークチャンバー６０の内部には、イオン源としてフィラメント６１が設けられている。フィラメント６１は、例えばタングステンなどからなり、アークチャンバー６０内に熱電子を放出する。
そして、アークチャンバー６０の外周に多極の永久磁石６２ａ，６２ｂが配置されている。この永久磁石６２ａ，６２ｂは、磁力線によりプラズマをアークチャンバー６０に閉じ込めるとともに、放電領域に磁界をかけてイオンの飛程距離を長くしてイオン化率を増大させる機能を有する。
【００６５】
フィラメント６１はフィラメント電源６６ａに接続され、このフィラメント電源６６ａから所定の電圧が印加される。またアークチャンバー６０にはアーク電源６６ｂの正極側が接続され、負極側はフィラメント電源６６ａの正極側に接続されて、アーク電圧が印加される。
また、アークチャンバー６０は、外部よりＡｒなどの放電ガスが供給できる構成となっている。
このことから、フィラメント６１のマイナス端子とアークチャンバー６０のアノードとなる内壁との間の放電によって、供給されたＡｒなどの放電ガスがイオン化されるように構成されている。
このように、本実施形態のプラズマ生成手段はフィラメントを用い直流放電を利用したイオン源である。
【００６６】
アークチャンバー６０の処理室５０との間には引き出し電極２０が配置されている。
引き出し電極２０は、加速電極２０ａ、減速電極２０ｂ、接地電極２０ｃの３枚の電極から構成されている。プラズマの生成源に近い方から加速電極２０ａ、減速電極２０ｂ、接地電極２０ｃの順に配置されている。各電極は円板状に形成され、モリブデンなどの高融点材料が用いられている。そして、各電極の円板内にイオンビームが通過する多数の引き出し穴２８ａ，２８ｂ，２８ｃが設けられている。
この引き出し電極２０は、第１実施形態と同様に電極取り付け板３０に取り付けられ、同じ構造を有している。
【００６７】
加速電極２０ａには加速電源６５ａの正極が接続されて正電圧が印加される。また、加速電源６５ａの正極側は抵抗６７を介してアーク電源６６ｂの正極側に接続されており、負極側は接地されている。
減速電極２０ｂには減速電源６５ｂの負極が接続されて負電圧が印加され、減速電源６５ｂの正極側は接地されている。
接地電極２０ｃは接地、または接地に対して−１００Ｖ未満の電圧が印加されている。
これらの加速電極２０ａおよび減速電極２０ｂに印加する電圧を調整することによって、引き出し電極２０から照射されるイオンビームのエネルギーを調整することができる。
【００６８】
上記のフィラメント電源６６ａ、アーク電源６６ｂ、加速電源６５ａ、減速電源６５ｂは、駆動電源６４を構成している。
【００６９】
このように、プラズマ生成手段はフィラメントを用い直流放電を利用したイオン源であっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
そして、本実施形態のイオンビーム源のプラズマ生成手段はフィラメントを用い直流放電を利用したイオン源であるため、容易にプラズマを生成させることができ、また装置の構成を簡略化でき、低コストのイオンミリング装置２を提供することができる。
【００７０】
なお、第１、第２実施形態ではイオンミリング加工を行う実施形態を説明したが、このイオンミリング装置１，２を用いて基板表面の親水処理や撥水処理などの表面処理を行うことも可能である。
このように、第１、第２実施形態で説明したイオンミリング装置１，２は、具体的には基板をミリングして基板を平坦化する装置、表面処理装置、圧電素子の周波数調整装置などとして利用することができる。
【００７１】
本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更することができる。そして、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有するものにより可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１，２…イオンミリング装置、１０…プラズマ生成室、１１…高周波プラズマ室、１２…石英円筒管、１３…高周波コイル、１４…プラズマ拡張室、１５ａ，１５ｂ…永久磁石、１６…高周波電源、１７…ガス導入口、２０…引き出し電極、２０ａ…加速電極、２０ｂ…減速電極、２０ｃ…接地電極、２１…加速電源、２２…減速電源、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…基準穴、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ…案内穴、２７ａ，２７ｂ，２７ｃ…合わせ穴、２８ａ，２８ｂ，２８ｃ…引き出し穴、２９ａ，２９ｂ，２９ｃ…逃げ部、３０…電極取り付け板、３１…ネジ穴、３２…スペーサー取り付け部、３３…立ち上がり部、３４…スペーサー部材、３５…ワッシャー、３６…合わせ軸、４０…加速電極保持軸、４０ａ，４０ｂ…ネジ、４１…加速電極案内軸、４１ａ，４１ｂ…ネジ、４２…弾性部材としての圧縮コイルバネ、４３…バネ押さえ、４３ａ…貫通穴、４４…止めナット、４５…減速電極保持軸、４５ａ…電極受け部、４６…中心軸、４６ａ，４６ｂ…ネジ、４７…接地電極保持軸、４７ａ…電極受け部、４８…中心軸、４８ａ，４８ｂ…ネジ、４９…バネ押さえ、４９ａ…貫通穴、５０…処理室、５１…マイクロ波プラズマニュートライザー、５２…シャッター、５２ａ…シャッター駆動装置、５３…基板ホルダー、６０…プラズマ生成室としてのアークチャンバー、６１…フィラメント、６２ａ，６２ｂ…永久磁石、６４…駆動電源、６５ａ…加速電源、６５ｂ…減速電源、６６ａ…フィラメント電源、６６ｂ…アーク電源、６７…抵抗、ｄ…隙間。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物にイオンビームを照射して被加工物をミリング加工するイオンミリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ生成室でプラズマを生成させ、プラズマ生成室からイオンビームを引き出す引き出し電極を有する構造のイオンミリング装置が知られている。
プラズマの生成には高周波やフィラメントによる熱電子が利用され、プラズマに晒される引き出し電極には熱がかかり、引き出し電極が熱膨張する。このため、引き出し電極の変形や引き出し電極の保持部材の変形が生ずる。
このため、特許文献１では、電極板（引き出し電極）の周辺部にスリットを設け、このスリットに嵌合する突起を有する電極支持ブロック上で、この電極板を載置する電極板取り付け構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−３２９２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の構造において、電極板（引き出し電極）は電極支持ブロック上に載置されているだけであり、例えば引き出し電極を縦置きにした場合には押さえが必要となり、電極板の取り付け姿勢に制限がある。また、各電極板は精度よく位置決めされていないため、イオンビームが引き出される引き出し穴の位置ずれが生ずることがある。このため、イオンビーム密度にばらつきが生じている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかるイオンミリング装置は、プラズマを生成するプラズマ生成手段を有するプラズマ生成室と、前記プラズマ生成室に連通する処理室と、前記プラズマ生成室と前記処理室の間に設けられ、前記プラズマ生成室から前記処理室へイオンビームを引き出す引き出し電極と、前記引き出し電極が取り付けられる電極取り付け板と、を備えたイオンミリング装置であって、前記引き出し電極に設けられ、前記引き出し電極の取り付け位置を位置決めする基準穴と、前記引き出し電極に設けられ、前記引き出し電極の取り付け位置を案内する案内穴と、前記電極取り付け板に立設され、前記基準穴と係合する電極保持軸と、前記電極取り付け板に立設され、前記案内穴と係合する電極案内軸と、前記基準穴および前記案内穴の周りを前記引き出し電極の厚み方向に押圧する弾性部材と、を有し、前記案内穴は前記基準穴の中心と前記引き出し電極の中心を結ぶ直線上に設けられ、前記直線に沿って長穴形状に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、イオンビームを引き出す引き出し電極に基準穴と案内穴を有し、案内穴は基準穴の中心と引き出し電極の中心を結ぶ直線上に設けられ、直線に沿って長穴形状に形成されている。基準穴および案内穴には、電極取り付け板に立設した電極保持軸と電極案内軸が係合し、引き出し電極が保持される。そして、引き出し電極は引き出し電極の厚み方向に弾性部材により押圧されて電極取り付け板に引き出し電極が取り付けられる。
この構造では、引き出し電極は基準穴で固定され、案内穴で熱膨張などの変形（伸びおよび縮み）が生じた場合の逃げる方向が規制されている。そして、引き出し電極は厚み方向に押圧されているため、案内穴では、基準穴の中心と引き出し電極の中心を結ぶ直線方向（面方向）に変形が可能である。
例えば、引き出し電極がプラズマに晒されて温度が上昇した場合、引き出し電極は基準穴を中心に面方向の膨張が生ずる。案内穴では基準穴の中心と引き出し電極の中心を結ぶ直線方向に長穴が形成され、膨張も長穴の方向に伸びるため、膨張による歪が生ずることがない。また、温度が低下して引き出し電極が収縮した場合も上記と逆の変形をする。
このようにして、１点を固定して、１点を変形方向の規制する案内としても、引き出し電極の面方向に変形し、引き出し電極に歪が生ずることなく、引き出し電極の厚み方向への変形を防止することができる。
このことから、イオンビームの引き出し穴の位置ずれ、および電極板間の距離がばらつくことがなくなりイオンビームの均一性および安定性が向上し、加工精度の高いイオンミリング装置を提供できる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例にかかるイオンミリング装置において、前記引き出し電極は、前記プラズマ生成室に近い順に加速電極、減速電極を有し、前記加速電極と前記減速電極とが一定の間隔を保って配置され、前記加速電極と前記電極取り付け板との間に、前記加速電極と前記電極取り付け板の厚み方向の平面視において重なる面積よりも小さな面積で接触するスペーサー部材を有し、前記加速電極の厚み方向において、前記加速電極と前記電極取り付け板との間に隙間が形成されていることが望ましい。
【０００９】
この構成によれば、加速電極と電極取り付け板との間に接触面積の小さなスペーサー部材を有し、加速電極の厚み方向において、加速電極と電極取り付け板との間に隙間が形成されている。
加速電極はプラズマに晒されて高温となるため、本適用例では、加速電極と電極取り付け板との間に接触面積が小さくなるスペーサー部材を配置することで、加速電極から電極取り付け板へ伝達される熱を減少させている。このことから、加速電極がプラズマに晒されることで加速電極が昇温する時間を短縮させ、また加速電極を一定の温度に維持することができる。
これらのことから、加速電極の温度変化による変動（膨張および収縮）を抑制でき、また、加速電極と減速電極とのイオンビームが通過する引き出し穴の位置ずれおよび、電極間の距離のばらつきを少なくでき、安定したイオンビームを引き出すことができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例にかかるイオンミリング装置において、前記スペーサー部材は、リング状に形成され前記電極保持軸および前記電極案内軸に間挿されて配置されていることが望ましい。
【００１１】
この構成によれば、スペーサー部材は、リング状に形成され電極保持軸および電極案内軸に間挿されている。
このため、加速電極と電極取り付け板との間に、スペーサー部材の取り付けが容易である。また、引き出し電極の基準穴および案内穴の周囲は弾性部材により押圧されるが、この押圧される部分の下側にはリング状のスペーサー部材が配置されるため、この押圧による引き出し電極の変形を防ぐことができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例にかかるイオンミリング装置において、前記電極取り付け板の外周部に前記加速電極の厚み方向に立ち上がる立ち上がり部を有し、前記立ち上がり部は前記加速電極と前記電極取り付け板との間の前記隙間を、前記加速電極の外周方向から覆うように形成されていることが望ましい。
【００１３】
この構成によれば、電極取り付け板の外周部に加速電極の厚み方向に立ち上がる立ち上がり部を有し、加速電極と電極取り付け板との間の隙間を、加速電極の外周方向から覆うように形成している。
加速電極と電極取り付け板との間に隙間が形成されているため、この隙間からプラズマ生成室からのイオンが漏れるおそれがあるが、立ち上がり部を設けることでイオンの漏れを抑制することができる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例にかかるイオンミリング装置において、前記プラズマ生成手段は高周波放電を利用した高周波イオン源を有することが望ましい。
【００１５】
この構成によれば、プラズマ生成手段が高周波放電を利用した高周波イオン源である。
このため、大きな直径のプラズマを得ることができ、口径の大きいイオンガンを利用することができる。また、安定したプラズマを生成させることができ、加工精度の高いイオンミリング装置を提供できる。
【００１６】
［適用例６］上記適用例にかかるイオンミリング装置において、前記プラズマ生成手段はフィラメントを用い直流放電を利用したイオン源を有することが望ましい。
【００１７】
この構成によれば、プラズマ生成手段がフィラメントを用い直流放電を利用したイオン源である。
このため、容易にプラズマを生成させることができ、また装置の構成を簡略化でき、低コストのイオンミリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態のイオンミリング装置の構成を示す模式図。
【図２】第１実施形態における永久磁石の配置状態を示す断面図。
【図３】第１実施形態における加速電極の構成を示す平面図。
【図４】第１実施形態における減速電極の構成を示す平面図。
【図５】第１実施形態における接地電極の構成を示す平面図。
【図６】第１実施形態における加速電極の基準穴側の取り付け状態を説明する断面図。
【図７】第１実施形態における加速電極の案内穴側の取り付け状態を説明する断面図。
【図８】第１実施形態における減速電極の取り付け状態を説明する部分断面斜視図。
【図９】第１実施形態における接地電極の取り付け状態を説明する部分断面斜視図。
【図１０】第２実施形態におけるイオンミリング装置の構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の寸法の割合を適宜変更している。
（第１の実施形態）
【００２０】
＜イオンミリング装置の構成＞
図１は本実施形態のイオンミリング装置の構成を示す模式図である。図２は図１のＡ−Ａ断線に沿う断面図であり、永久磁石の配置状態を示す。
イオンミリング装置１は、プラズマを生成するプラズマ生成手段を有するプラズマ生成室１０と、プラズマ生成室１０からイオンビームを引き出す引き出し電極２０と、引き出されたイオンビームが導入される処理室５０と、を備えている。
プラズマ生成室１０は、高周波プラズマ室１１と、これに連結するプラズマ拡張室１４とから構成されている。
高周波プラズマ室１１は石英円筒管１２に高周波コイル１３が巻かれて形成され、ガス導入口１７から外部よりＡｒなどの放電ガスが供給できる構成となっている。
高周波コイル１３には高周波電源１６が接続され、高周波コイル１３に高周波電力が供給される。
【００２１】
そして、高周波プラズマ室１１に連結されたプラズマ拡張室１４は、高周波プラズマ室１１よりも大きな径を持って形成され、外周に多極の永久磁石１５ａ，１５ｂが配置されている。
永久磁石１５ａは、図２に示すように、プラズマ拡張室１４の外周に配置され、隣り合う永久磁石は反対の極となるように配置されている。永久磁石１５ｂも同様に、隣り合う永久磁石は反対の極となるように配置されている（図示せず）。
この永久磁石１５ａ，１５ｂは、磁力線によりプラズマをプラズマ拡張室１４に閉じ込めるとともに、放電領域に磁界をかけてイオンの飛程距離を長くしてイオン化率を増大させる機能を有する。
このように、本実施形態におけるイオンミリング装置１のプラズマ生成手段は高周波放電を利用した高周波イオン源が用いられている。
【００２２】
プラズマ拡張室１４の処理室５０との間には引き出し電極２０が配置されている。
引き出し電極２０は、加速電極２０ａ、減速電極２０ｂ、接地電極２０ｃの３枚の電極から構成され、電極取り付け板３０に取り付けられている。これらの引き出し電極２０は、プラズマの生成源に近い方から加速電極２０ａ、減速電極２０ｂ、接地電極２０ｃの順に配置されている。各電極は円板状に形成され、モリブデンなどの高融点材料が用いられている。そして、各電極の円板内にイオンビームが通過する多数の引き出し穴２８ａ，２８ｂ，２８ｃがそれぞれ設けられている。
【００２３】
加速電極２０ａには加速電源２１が接続され、減速電極２０ｂには減速電源２２が接続されている。加速電源２１からは５００Ｖから２０００Ｖの間の電圧が加速電極２０ａに印加され、減速電源２２からは−１００Ｖから−５００Ｖの間の電圧が減速電極２０ｂに印加される。また、接地電極２０ｃは接地、または接地に対して−１００Ｖ未満の電圧が印加されている。
これらの加速電極２０ａおよび減速電極２０ｂに印加する電圧を調整することによって、引き出し電極２０から引き出されるイオンビームのエネルギーを調整することができる。
なお、引き出し電極２０として、接地電極２０ｃを設けなくても、イオンビームの引き出しは可能である。
【００２４】
そして、処理室５０にはマイクロ波プラズマニュートライザー５１が配置されている。
マイクロ波プラズマニュートライザー５１は、引き出し電極２０の下流にマイクロ波放電によるプラズマを生成する。この、マイクロ波放電によるプラズマは、基板などの被加工物の表面にイオンビームが照射されて帯電するのを防止するための電子供給源として用いられる。
【００２５】
処理室５０には、排気装置（図示せず）が接続され、処理室５０およびそれに連結されるプラズマ拡張室１４、高周波プラズマ室１１を減圧状態に保つことが可能である。
そして、処理室５０には基板などの被加工物を保持する基板ホルダー５３が設置されている。基板ホルダー５３は円板状に形成され、基板ホルダー５３の中心部に軸が設けられて軸を中心に回転可能に形成されている。また、基板ホルダー５３は、被加工物の材質により所望の加工速度（ミリングレート）に合わせて、イオンビームに対して傾いて配置されている。
【００２６】
さらに、引き出し電極２０と基板ホルダー５３との間に、シャッター５２を設けても良い。
シャッター５２はシャッター駆動装置５２ａにより開閉し、基板ホルダー５３に保持された被加工物に対してイオンビームを照射するときにはシャッター５２を開き、イオンビームを照射しないときにはシャッター５２を閉じてイオンビームの照射を制御することができる。
なお、処理室５０はイオンビームの導入の安定性を確保するために電気的に接地された状態となっている。
【００２７】
＜イオンミリング装置の動作＞
次に、上記のイオンミリング装置１の動作について説明する。
排気装置により、処理室５０、プラズマ生成室１０、が排気され、その後、一定流量の放電ガスが各イオンガンの高周波プラズマ室１１に供給される。そして、高周波コイル１３に高周波電力を印加すると、放電ガスが放電しプラズマが高周波プラズマ室１１に生成する。生成されたプラズマはプラズマ拡張室１４に拡張する。プラズマ拡張室１４からイオンが引き出し電極２０を用いてイオンビームとして処理室５０に引き出される。
処理室５０に導入されたイオンビームは、シャッター５２を開いて回転する基板ホルダー５３に保持された被加工物に照射してイオンミリング加工が行われる。
このとき、引き出し電極２０はプラズマの熱で高温となる。特に、直接プラズマに晒される加速電極２０ａは、２００℃〜５００℃の温度に達することがある。
【００２８】
＜引き出し電極の構成＞
次に、本実施形態における引き出し電極の構成について説明する。
図３は加速電極の構成を示す平面図である。図４は減速電極の構成を示す平面図である。図５は接地電極の構成を示す平面図である。
【００２９】
図３に示すように、加速電極２０ａは円板状に形成され、中央部にイオンビームが通過する多数の引き出し穴２８ａが形成されている。
そして、加速電極２０ａの外周部に基準穴２５ａ、案内穴２６ａ、合わせ穴２７ａが設けられている。
基準穴２５ａは１つ設けられ、後述する基準穴２５ａと係合する加速電極保持軸４０が隙間なく挿入される寸法に形成されている。
【００３０】
案内穴２６ａは基準穴２５ａの中心と加速電極２０ａの中心を結ぶ直線上に１つ設けられている。そして、案内穴２６ａは基準穴と加速電極２０ａの中心を挟んで反対側の外周部に形成されている。さらに、案内穴２６ａは基準穴２５ａの中心と加速電極２０ａの中心を結ぶ直線に沿って長い、長穴形状に形成されている。
また、案内穴２６ａは、後述する案内穴２６ａと係合する加速電極案内軸４１が挿入されて長穴に沿って移動できる寸法に形成されている。
そして、加速電極２０ａの外周部には合わせ軸３６と係合する複数の合わせ穴２７ａが設けられている。この合わせ穴２７ａは引き出し電極２０の組み立ての際に各電極を容易に合わせられるように形成され、合わせ軸３６の径よりも大きな寸法で形成されている。
【００３１】
図４に示すように、減速電極２０ｂは加速電極２０ａと同じ大きさの円板状に形成され、中央部にイオンビームが通過する多数の引き出し穴２８ｂが形成されている。この引き出し穴２８ｂの形成位置は加速電極２０ａの引き出し穴２８ａと重なるように同じ位置に形成される。
そして、減速電極２０ｂの外周部に基準穴２５ｂ、案内穴２６ｂ、合わせ穴２７ｂが設けられている。なお、合わせ穴２７ｂは加速電極２０ａの合わせ穴２７ａと同じ位置に形成されている。
基準穴２５ｂは１つ設けられ、加速電極２０ａの複数の合わせ穴２７ａと減速電極２０ｂの合わせ穴２７ｂとを合わせたときに、加速電極２０ａの基準穴２５ａと重ならない場所で、かつ近傍に設置することで各電極板の熱による面膨張方向の穴ずれを抑える。そして、基準穴２５ｂは、後述する基準穴２５ｂと係合する減速電極保持軸４５が隙間なく挿入される寸法に形成されている。
【００３２】
案内穴２６ｂは基準穴２５ｂの中心と減速電極２０ｂの中心を結ぶ直線上に１つ設けられている。そして、案内穴２６ｂは基準穴２５ｂと減速電極２０ｂの中心を挟んで反対側の外周部に形成されている。さらに、案内穴２６ｂは基準穴２５ｂの中心と減速電極２０ｂの中心を結ぶ直線に沿って長い、長穴形状に形成されている。
また、案内穴２６ｂは、案内穴２６ｂと係合する減速電極案内軸４５Ｇが挿入されて長穴に沿って移動できる寸法に形成されている。
そして、減速電極２０ｂの外周部には合わせ軸３６と係合する複数の合わせ穴２７ｂが設けられている。この合わせ穴２７ｂは引き出し電極２０の組み立ての際に各電極を容易に合わせられるように形成され、合わせ軸３６の径よりも大きな寸法で形成されている。
【００３３】
図５に示すように、接地電極２０ｃは加速電極２０ａと同じ大きさの円板状に形成され、中央部にイオンビームが通過する多数の引き出し穴２８ｃが形成されている。この引き出し穴２８ｃの形成位置は加速電極２０ａの引き出し穴２８ａと重なるように同じ位置に形成される。
そして、接地電極２０ｃの外周部に基準穴２５ｃ、案内穴２６ｃ、合わせ穴２７ｃが設けられている。なお、合わせ穴２７ｃは加速電極２０ａの合わせ穴２７ａと同じ位置に形成されている。
基準穴２５ｃは１つ設けられ、加速電極２０ａの複数の合わせ穴２７ａと減速電極２０ｂの合わせ穴２７ｂと、接地電極２０ｃの合わせ穴２７ｃとを合わせたときに、それぞれの基準穴と重ならない場所に形成されている。そして、基準穴２５ｃは、後述する基準穴２５ｃと係合する接地電極保持軸４７が隙間なく挿入される寸法に形成されている。
【００３４】
案内穴２６ｃは基準穴２５ｃの中心と接地電極２０ｃの中心を結ぶ直線上に１つ設けられている。そして、案内穴２６ｃは基準穴２５ｃと接地電極２０ｃの中心を挟んで反対側の外周部に形成されている。さらに、案内穴２６ｃは基準穴２５ｃの中心と接地電極２０ｃの中心を結ぶ直線に沿って長い、長穴形状に形成されている。
また、案内穴２６ｃは、案内穴２６ｃと係合する接地電極案内軸４７Ｇが挿入されて長穴に沿って移動できる寸法に形成されている。
そして、接地電極２０ｃの外周部には合わせ軸３６と係合する複数の合わせ穴２７ｃが設けられている。この合わせ穴２７ｃは引き出し電極２０の組み立ての際に各電極を容易に合わせられるように形成され、合わせ軸３６の径よりも大きな寸法で形成されている。
【００３５】
なお、図３、図４、図５では、各電極を保持する電極保持軸や電極案内軸との重なりを、孔や切り欠きで避ける逃げ部は省略して図示していない。
また、本実施形態では引き出し電極を円板状としたが、矩形状の電極であっても良い。そのときは、対角を結ぶ線の交点を電極の中心とする。
【００３６】
＜引き出し電極の取り付け状態＞
次に、上記で説明した引き出し電極の取り付け状態について詳細に説明する。
図６は本実施形態における加速電極の基準穴側の取り付け状態を説明する断面図である。図７は本実施形態における加速電極の案内穴側の取り付け状態を説明する断面図である。
【００３７】
［加速電極の取り付け状態］
引き出し電極２０は電極取り付け板３０に取り付けられる。
まず、図６において加速電極の基準穴側の取り付け状態を説明する。
図６に示すように、電極取り付け板３０には加速電極保持軸４０が立設されている。加速電極保持軸４０は両端にネジ４０ａ，４０ｂが切られ、その一方のネジ４０ａが電極取り付け板３０のネジ穴３１にネジ止めされる。そして、加速電極保持軸４０に加速電極２０ａの基準穴２５ａが挿入され、加速電極保持軸４０と基準穴２５ａとの間には隙間がなく係合される。
【００３８】
また、加速電極保持軸４０における基準穴２５ａと係合した部分とネジ４０ｂとの間の外周に、弾性部材としての圧縮コイルバネ４２と、その圧縮コイルバネ４２を保持するバネ押さえ４３とが設けられる。
バネ押さえ４３は、袋状に圧縮コイルバネ４２を外周から覆い、圧縮コイルバネ４２の一方の端部と接触して圧縮コイルバネ４２の姿勢を保持できる構造となっている。そして、バネ押さえ４３は貫通穴４３ａを通して加速電極保持軸４０に挿入されている。
さらに、加速電極保持軸４０の他方のネジ４０ｂに止めナット４４が止められている。止めナット４４はバネ押さえ４３に接触し、バネ押さえ４３に内包した圧縮コイルバネ４２を押圧する。
【００３９】
上記の構造から、圧縮コイルバネ４２のばね力が加速電極２０ａの基準穴２５ａの周りを押圧して加速電極２０ａが電極取り付け板３０に取り付けられる。
本実施形態では、圧縮コイルバネ４２と加速電極２０ａの間にワッシャー３５が設けられ圧縮コイルバネ４２のばね力が基準穴２５ａの周りに均等にかかるように構成している。
【００４０】
さらに、本実施形態では、加速電極２０ａと電極取り付け板３０との間にスペーサー部材３４が設けられている。スペーサー部材３４は電極取り付け板３０のネジ穴３１の周りに凹部を形成したスペーサー取り付け部３２に配置されている。スペーサー部材３４はリング状の平板からなり、加速電極２０ａと電極取り付け板３０との間に隙間ｄが０．１ｍｍから０．３ｍｍに形成される厚みに設定されている。なお、この隙間ｄはイオンビームの漏れを防止するために０．３ｍｍ以下に設定することが好ましい。
なお、スペーサー部材３４は加速電極保持軸４０の外周に設けたが、加速電極２０ａと電極取り付け板３０との間であれば、他の部分に設けても実施が可能である。
【００４１】
また、電極取り付け板３０の外周部に加速電極２０ａの厚み方向に立ち上がる立ち上がり部３３が形成されている。この立ち上がり部３３は、加速電極２０ａと電極取り付け板３０との間の隙間ｄを加速電極２０ａの外周方向から覆うように形成されている。
【００４２】
なお、加速電極２０ａの厚み方向には減速電極２０ｂ、接地電極２０ｃが設けられ、これらの電極には加速電極保持軸４０、バネ押さえ４３を逃げる逃げ部２９ｂ，２９ｃが設けられる。
【００４３】
次に、図７において加速電極の案内穴側の取り付け状態を説明する。
加速電極２０ａの案内穴２６ａ側の取り付けは、基準穴２５ａ側の取り付けと同様である。
図７に示すように、電極取り付け板３０には加速電極案内軸４１が立設されている。加速電極案内軸４１は両端にネジ４１ａ，４１ｂが切られ、その一方のネジ４１ａが電極取り付け板３０のネジ穴３１にネジ止めされる。そして、加速電極案内軸４１に加速電極２０ａの案内穴２６ａが挿入され、加速電極案内軸４１が案内穴２６ａの長穴に沿って移動できる寸法に形成されている。
【００４４】
また、加速電極案内軸４１における案内穴２６ａと係合した部分とネジ４１ｂとの間の外周に、弾性部材としての圧縮コイルバネ４２と、その圧縮コイルバネ４２を保持するバネ押さえ４３とが設けられる。
バネ押さえ４３は、袋状に圧縮コイルバネ４２を外周から覆い、圧縮コイルバネ４２の一方の端部と接触して圧縮コイルバネ４２の姿勢を保持できる構造となっている。そして、バネ押さえ４３は貫通穴４３ａを通して加速電極案内軸４１に挿入されている。
さらに、加速電極案内軸４１の他方のネジ４１ｂに止めナット４４が止められている。止めナット４４はバネ押さえ４３に接触し、バネ押さえ４３に内包した圧縮コイルバネ４２を押圧する。
【００４５】
上記の構造から、圧縮コイルバネ４２のばね力が加速電極２０ａの案内穴２６ａの周りを押圧して加速電極２０ａが電極取り付け板３０に取り付けられる。
本実施形態では、圧縮コイルバネ４２と加速電極２０ａの間にワッシャー３５が設けられ圧縮コイルバネ４２のばね力が案内穴２６ａの周りに均等にかかるように構成している。
【００４６】
さらに、本実施形態では、加速電極２０ａと電極取り付け板３０との間にスペーサー部材３４が設けられている。スペーサー部材３４は電極取り付け板３０のネジ穴３１の周りに凹部を形成したスペーサー取り付け部３２に配置されている。スペーサー部材３４はリング状の平板からなり、加速電極２０ａと電極取り付け板３０との間に隙間ｄが０．１ｍｍから０．３ｍｍに形成される厚みに設定されている。なお、この隙間ｄはイオンビームの漏れを防止するために０．３ｍｍ以下に設定することが好ましい。そして、この隙間ｄは前述した基準穴２５ａの箇所の隙間ｄと同じ寸法に設定されている。
なお、スペーサー部材３４は加速電極案内軸４１の外周に設けたが、加速電極２０ａと電極取り付け板３０との間であれば、他の部分に設けても実施が可能である。
【００４７】
また、前述したが電極取り付け板３０の外周部に加速電極２０ａの厚み方向に立ち上がる立ち上がり部３３が形成されている。この立ち上がり部３３は、加速電極２０ａと電極取り付け板３０との間の隙間ｄを加速電極２０ａの外周方向から覆うように形成されている。
【００４８】
なお、加速電極２０ａの厚み方向には減速電極２０ｂ、接地電極２０ｃが設けられ、これらの電極には加速電極案内軸４１、バネ押さえ４３を逃げる逃げ部２９ｂ，２９ｃが設けられる。
【００４９】
このように、加速電極２０ａの電極取り付け板３０への取り付けは、加速電極２０ａと電極取り付け板３０との間に接触面積の小さなスペーサー部材３４を有し、加速電極２０ａの厚み方向において、加速電極２０ａと電極取り付け板３０との間に隙間ｄが形成されている。
加速電極２０ａはプラズマに晒されて高温となり、加速電極２０ａと電極取り付け板３０との間に接触面積が小さくなるスペーサー部材３４を配置することで、加速電極２０ａから電極取り付け板３０へ伝達される熱を減少させることができる。このことから、加速電極２０ａがプラズマに晒されることで加速電極２０ａが昇温する時間を短縮させ、加速電極２０ａを一定の温度に維持することができる。
【００５０】
また、スペーサー部材３４は、リング状に形成され加速電極保持軸４０および加速電極案内軸４１に間挿されているため、加速電極２０ａと電極取り付け板３０との間に、スペーサー部材３４の取り付けが容易である。さらに、加速電極２０ａの基準穴２５ａおよび案内穴２６ａの周囲は圧縮コイルバネ４２により押圧されるが、この押圧される部分の下側にはリング状のスペーサー部材３４が配置されるため、この押圧による加速電極２０ａの変形を防ぐことができる。
【００５１】
さらに、電極取り付け板３０の外周部に加速電極２０ａの厚み方向に立ち上がる立ち上がり部３３を有し、加速電極２０ａと電極取り付け板３０との間の隙間ｄを、加速電極２０ａの外周方向から覆うように形成している。
加速電極２０ａと電極取り付け板３０との間に隙間ｄが形成されているため、この隙間ｄからプラズマ生成室１０からのイオンが漏れるおそれがあるが、立ち上がり部３３を設けることでイオンが漏れるのを抑制することができる。
【００５２】
［減速電極の取り付け状態］
図８は本実施形態における減速電極の基準穴側の取り付け状態を説明する部分断面斜視図である。
図８に示すように、電極取り付け板３０には中心軸４６が立設されている。中心軸４６は両端にネジ４６ａ，４６ｂが切られ、その一方のネジ４６ａが電極取り付け板３０のネジ穴３１にネジ止めされる。中心軸４６は金属で形成され、中心軸４６の外側には中空軸状のセラミックスなどの絶縁材料で形成された減速電極保持軸４５が設けられている。この減速電極保持軸４５は減速電極２０ｂと電極取り付け板３０との電気的導通を防止するために絶縁材料で構成されている。このため、中心軸４６と減速電極保持軸４５とを絶縁材料で形成してもよいし、両者を一体にして絶縁材料で形成してもよい。
【００５３】
減速電極保持軸４５には軸の径寸法が大きく形成されて段付部を有し、この段付部のつばの部分が電極受け部４５ａを形成している。減速電極保持軸４５に減速電極２０ｂの基準穴２５ｂが挿入され、電極受け部４５ａにて係止され、減速電極２０ｂが保持される。この電極受け部４５ａにより、減速電極２０ｂが保持される電極取り付け板３０からの寸法が決まる。そして、減速電極保持軸４５は基準穴２５ｂとの間に隙間なく係合される。
【００５４】
また、減速電極保持軸４５の外周に、弾性部材としての圧縮コイルバネ４２と、その圧縮コイルバネ４２を保持するバネ押さえ４９とが設けられている。
バネ押さえ４９は、袋状に圧縮コイルバネ４２を外周から覆い、圧縮コイルバネ４２の一方の端部と接触して圧縮コイルバネ４２の姿勢を保持できる構造となっている。そして、バネ押さえ４９は貫通穴４９ａを通して中心軸４６に挿入されている。
さらに、中心軸４６の他方のネジ４６ｂに止めナット４４が止められている。止めナット４４はバネ押さえ４９に接触し、バネ押さえ４９に内包した圧縮コイルバネ４２を押圧する。
【００５５】
上記の構造から、圧縮コイルバネ４２のばね力が減速電極２０ｂの基準穴２５ｂの周りを押圧して減速電極２０ｂが電極取り付け板３０に取り付けられる。
本実施形態では、圧縮コイルバネ４２と減速電極２０ｂの間にワッシャー３５が設けられ圧縮コイルバネ４２のばね力が基準穴２５ｂの周りに均等にかかるように構成している。
なお、減速電極２０ｂの厚み方向には加速電極２０ａ、接地電極２０ｃが設けられ、これらの電極には、減速電極保持軸４５、バネ押さえ４９を逃げる逃げ部２９ａ，２９ｃが設けられる。
【００５６】
減速電極２０ｂの案内穴２６ｂ側の取り付け状態は、上記の基準穴側の取り付け状態と同様のため説明を省略する。
【００５７】
［接地電極の取り付け状態］
図９は本実施形態における接地電極の取り付け状態を説明する部分断面斜視図である。
図９に示すように、電極取り付け板３０には中心軸４８が立設されている。中心軸４８は両端にネジ４８ａ，４８ｂが切られ、その一方のネジ４８ａが電極取り付け板３０のネジ穴３１にネジ止めされる。中心軸４８は金属で形成され、中心軸４８の外側には中空軸状のセラミックスなどの絶縁材料で形成された接地電極保持軸４７が設けられている。この接地電極保持軸４７は接地電極２０ｃと電極取り付け板３０との電気的導通を防止するために絶縁材料で構成されている。このため、中心軸４８と接地電極保持軸４７とを絶縁材料で形成してもよいし、両者を一体にして絶縁材料で形成してもよい。
【００５８】
接地電極保持軸４７には軸の径寸法が大きく形成されて段付部を有し、この段付部のつばの部分が電極受け部４７ａを形成している。接地電極保持軸４７に接地電極２０ｃの基準穴２５ｃが挿入され、電極受け部４７ａにて係止され、接地電極２０ｃが保持される。この電極受け部４７ａにより、接地電極２０ｃが保持される電極取り付け板３０からの寸法が決まる。そして、接地電極保持軸４７は基準穴２５ｃとの間に隙間なく係合される。
【００５９】
また、接地電極保持軸４７の外周に、弾性部材としての圧縮コイルバネ４２と、その圧縮コイルバネ４２を保持するバネ押さえ４９とが設けられている。
バネ押さえ４９は、袋状に圧縮コイルバネ４２を外周から覆い、圧縮コイルバネ４２の一方の端部と接触して圧縮コイルバネ４２の姿勢を保持できる構造となっている。そして、バネ押さえ４９は貫通穴４９ａを通して中心軸４８に挿入されている。
さらに、中心軸４８の他方のネジ４８ｂに止めナット４４が止められている。止めナット４４はバネ押さえ４９に接触し、バネ押さえ４９に内包した圧縮コイルバネ４２を押圧する。
【００６０】
上記の構造から、圧縮コイルバネ４２のばね力が接地電極２０ｃの基準穴２５ｃの周りを押圧して接地電極２０ｃが電極取り付け板３０に取り付けられる。
本実施形態では、圧縮コイルバネ４２と接地電極２０ｃの間にワッシャー３５が設けられ圧縮コイルバネ４２のばね力が基準穴２５ｃの周りに均等にかかるように構成している。
なお、接地電極２０ｃの厚み方向には加速電極２０ａ、減速電極２０ｂが設けられ、これらの電極には、接地電極保持軸４７、バネ押さえ４９を逃げる逃げ部２９ａ，２９ｂが設けられる。
【００６１】
接地電極２０ｃの案内穴２６ｃ側の取り付け状態は、上記の基準穴２５ｃ側の取り付け状態と同様のため説明を省略する。
【００６２】
以上、本実施形態のイオンミリング装置１は、イオンビームを引き出す引き出し電極２０として加速電極２０ａ、減速電極２０ｂ、接地電極２０ｃを備えている。
加速電極２０ａは基準穴２５ａと案内穴２６ａを有し、案内穴２６ａは基準穴２５ａの中心と加速電極２０ａの中心を結ぶ直線上に設けられ、直線に沿って長穴形状に形成されている。基準穴２５ａおよび案内穴２６ａには、電極取り付け板３０に立設した加速電極保持軸４０と加速電極案内軸４１が係合し、加速電極２０ａが保持される。そして、加速電極２０ａは、加速電極２０ａの厚み方向に圧縮コイルバネ４２により押圧されて電極取り付け板３０に取り付けられる。
この構造では、加速電極２０ａは基準穴２５ａで固定され、案内穴２６ａで熱膨張などの変形（伸びおよび縮み）が生じた場合の逃げる方向が規制されている。そして、加速電極２０ａの厚み方向に押圧されているため、案内穴２６ａでは、基準穴２５ａの中心と加速電極２０ａの中心を結ぶ直線方向（面方向）に変形が可能である。
例えば、加速電極２０ａがプラズマに晒されて温度が上昇した場合、加速電極２０ａは基準穴２５ａを中心に面方向の膨張が生ずる。案内穴２６ａでは基準穴２５ａの中心と加速電極２０ａの中心を結ぶ直線方向に長穴が形成され、膨張も長穴の方向に伸びるため、膨張による歪が生ずることがない。また、温度が低下して加速電極２０ａが収縮した場合も上記と逆の変形をする。
このようにして、１点を固定して、１点を変形方向の規制する案内としても、加速電極２０ａの面方向に変形し、加速電極２０ａに歪が生ずることなく、加速電極２０ａの厚み方向への変形を防止することができる。
このことは、減速電極２０ｂ、接地電極２０ｃについても同様であり、温度の変動によって各電極に歪が生ずることがなく、電極の厚み方向への変形を防止することができる。
このことから、各電極のイオンビームの引き出し穴２８ａ，２８ｂ，２８ｃの位置ずれ、および電極板間の距離がばらつくことがなくなりイオンビームの均一性および安定性が向上し、加工精度の高いイオンミリング装置１を提供できる。
（第２の実施形態）
【００６３】
次にイオンミリング装置の他の実施形態について説明する。
図１０は第２実施形態のイオンミリング装置の構成を示す模式図である。
本実施形態はプラズマの生成手段のみが異なる。このため、第１実施形態と同様な構成については同符号を付し詳細な説明を省略する。
【００６４】
イオンミリング装置２は、プラズマを生成するプラズマ生成室としてのアークチャンバー６０と、アークチャンバー６０からイオンビームを引き出す引き出し電極２０と、引き出されたイオンビームが導入される処理室５０と、を備えている。
アークチャンバー６０は、処理室５０と連通している。アークチャンバー６０の内部には、イオン源としてフィラメント６１が設けられている。フィラメント６１は、例えばタングステンなどからなり、アークチャンバー６０内に熱電子を放出する。
そして、アークチャンバー６０の外周に多極の永久磁石６２ａ，６２ｂが配置されている。この永久磁石６２ａ，６２ｂは、磁力線によりプラズマをアークチャンバー６０に閉じ込めるとともに、放電領域に磁界をかけてイオンの飛程距離を長くしてイオン化率を増大させる機能を有する。
【００６５】
フィラメント６１はフィラメント電源６６ａに接続され、このフィラメント電源６６ａから所定の電圧が印加される。またアークチャンバー６０にはアーク電源６６ｂの正極側が接続され、負極側はフィラメント電源６６ａの正極側に接続されて、アーク電圧が印加される。
また、アークチャンバー６０は、外部よりＡｒなどの放電ガスが供給できる構成となっている。
このことから、フィラメント６１のマイナス端子とアークチャンバー６０のアノードとなる内壁との間の放電によって、供給されたＡｒなどの放電ガスがイオン化されるように構成されている。
このように、本実施形態のプラズマ生成手段はフィラメントを用い直流放電を利用したイオン源である。
【００６６】
アークチャンバー６０の処理室５０との間には引き出し電極２０が配置されている。
引き出し電極２０は、加速電極２０ａ、減速電極２０ｂ、接地電極２０ｃの３枚の電極から構成されている。プラズマの生成源に近い方から加速電極２０ａ、減速電極２０ｂ、接地電極２０ｃの順に配置されている。各電極は円板状に形成され、モリブデンなどの高融点材料が用いられている。そして、各電極の円板内にイオンビームが通過する多数の引き出し穴２８ａ，２８ｂ，２８ｃが設けられている。
この引き出し電極２０は、第１実施形態と同様に電極取り付け板３０に取り付けられ、同じ構造を有している。
【００６７】
加速電極２０ａには加速電源６５ａの正極が接続されて正電圧が印加される。また、加速電源６５ａの正極側は抵抗６７を介してアーク電源６６ｂの正極側に接続されており、負極側は接地されている。
減速電極２０ｂには減速電源６５ｂの負極が接続されて負電圧が印加され、減速電源６５ｂの正極側は接地されている。
接地電極２０ｃは接地、または接地に対して−１００Ｖ未満の電圧が印加されている。
これらの加速電極２０ａおよび減速電極２０ｂに印加する電圧を調整することによって、引き出し電極２０から照射されるイオンビームのエネルギーを調整することができる。
【００６８】
上記のフィラメント電源６６ａ、アーク電源６６ｂ、加速電源６５ａ、減速電源６５ｂは、駆動電源６４を構成している。
【００６９】
このように、プラズマ生成手段はフィラメントを用い直流放電を利用したイオン源であっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
そして、本実施形態のイオンビーム源のプラズマ生成手段はフィラメントを用い直流放電を利用したイオン源であるため、容易にプラズマを生成させることができ、また装置の構成を簡略化でき、低コストのイオンミリング装置２を提供することができる。
【００７０】
なお、第１、第２実施形態ではイオンミリング加工を行う実施形態を説明したが、このイオンミリング装置１，２を用いて基板表面の親水処理や撥水処理などの表面処理を行うことも可能である。
このように、第１、第２実施形態で説明したイオンミリング装置１，２は、具体的には基板をミリングして基板を平坦化する装置、表面処理装置、圧電素子の周波数調整装置などとして利用することができる。
【００７１】
本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更することができる。そして、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有するものにより可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１，２…イオンミリング装置、１０…プラズマ生成室、１１…高周波プラズマ室、１２…石英円筒管、１３…高周波コイル、１４…プラズマ拡張室、１５ａ，１５ｂ…永久磁石、１６…高周波電源、１７…ガス導入口、２０…引き出し電極、２０ａ…加速電極、２０ｂ…減速電極、２０ｃ…接地電極、２１…加速電源、２２…減速電源、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…基準穴、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ…案内穴、２７ａ，２７ｂ，２７ｃ…合わせ穴、２８ａ，２８ｂ，２８ｃ…引き出し穴、２９ａ，２９ｂ，２９ｃ…逃げ部、３０…電極取り付け板、３１…ネジ穴、３２…スペーサー取り付け部、３３…立ち上がり部、３４…スペーサー部材、３５…ワッシャー、３６…合わせ軸、４０…加速電極保持軸、４０ａ，４０ｂ…ネジ、４１…加速電極案内軸、４１ａ，４１ｂ…ネジ、４２…弾性部材としての圧縮コイルバネ、４３…バネ押さえ、４３ａ…貫通穴、４４…止めナット、４５…減速電極保持軸、４５ａ…電極受け部、４６…中心軸、４６ａ，４６ｂ…ネジ、４７…接地電極保持軸、４７ａ…電極受け部、４８…中心軸、４８ａ，４８ｂ…ネジ、４９…バネ押さえ、４９ａ…貫通穴、５０…処理室、５１…マイクロ波プラズマニュートライザー、５２…シャッター、５２ａ…シャッター駆動装置、５３…基板ホルダー、６０…プラズマ生成室としてのアークチャンバー、６１…フィラメント、６２ａ，６２ｂ…永久磁石、６４…駆動電源、６５ａ…加速電源、６５ｂ…減速電源、６６ａ…フィラメント電源、６６ｂ…アーク電源、６７…抵抗、ｄ…隙間。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを生成するプラズマ生成手段を有するプラズマ生成室と、
前記プラズマ生成室に連通する処理室と、
前記プラズマ生成室と前記処理室の間に設けられ、前記プラズマ生成室から前記処理室へイオンビームを引き出す引き出し電極と、
前記引き出し電極が取り付けられる電極取り付け板と、を備えたイオンミリング装置であって、
前記引き出し電極に設けられ、前記引き出し電極の取り付け位置を位置決めする基準穴と、
前記引き出し電極に設けられ、前記引き出し電極の取り付け位置を案内する案内穴と、
前記電極取り付け板に立設され、前記基準穴と係合する電極保持軸と、
前記電極取り付け板に立設され、前記案内穴と係合する電極案内軸と、
前記基準穴および前記案内穴の周りを前記引き出し電極の厚み方向に押圧する弾性部材と、を有し、
前記案内穴は前記基準穴の中心と前記引き出し電極の中心を結ぶ直線上に設けられ、前記直線に沿って長穴形状に形成されている
ことを特徴とするイオンミリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のイオンミリング装置において、
前記引き出し電極は、前記プラズマ生成室に近い順に加速電極、減速電極を有し、前記加速電極と前記減速電極とが一定の間隔を保って配置され、
前記加速電極と前記電極取り付け板との間に、前記加速電極と前記電極取り付け板の厚み方向の平面視において重なる面積よりも小さな面積で接触するスペーサー部材を有し、
前記加速電極の厚み方向において、前記加速電極と前記電極取り付け板との間に隙間が形成されている
ことを特徴とするイオンミリング装置。
【請求項３】
請求項２に記載のイオンミリング装置において、
前記スペーサー部材は、リング状に形成され前記電極保持軸および前記電極案内軸に間挿されて配置されている
ことを特徴とするイオンミリング装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載のイオンミリング装置において、
前記電極取り付け板の外周部に前記加速電極の厚み方向に立ち上がる立ち上がり部を有し、
前記立ち上がり部は前記加速電極と前記電極取り付け板との間の前記隙間を、前記加速電極の外周方向から覆うように形成されている
ことを特徴とするイオンミリング装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のイオンミリング装置において、
前記プラズマ生成手段は高周波放電を利用した高周波イオン源を有する
ことを特徴とするイオンミリング装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のイオンミリング装置において、
前記プラズマ生成手段はフィラメントを用い直流放電を利用したイオン源を有する
ことを特徴とするイオンミリング装置。
【請求項１】
プラズマを生成するプラズマ生成手段を有するプラズマ生成室と、
前記プラズマ生成室に連通する処理室と、
前記プラズマ生成室と前記処理室の間に設けられ、前記プラズマ生成室から前記処理室へイオンビームを引き出す引き出し電極と、
前記引き出し電極が取り付けられる電極取り付け板と、を備えたイオンミリング装置であって、
前記引き出し電極に設けられ、前記引き出し電極の取り付け位置を位置決めする基準穴と、
前記引き出し電極に設けられ、前記引き出し電極の取り付け位置を案内する案内穴と、
前記電極取り付け板に立設され、前記基準穴と係合する電極保持軸と、
前記電極取り付け板に立設され、前記案内穴と係合する電極案内軸と、
前記基準穴および前記案内穴の周りを前記引き出し電極の厚み方向に押圧する弾性部材と、を有し、
前記案内穴は前記基準穴の中心と前記引き出し電極の中心を結ぶ直線上に設けられ、前記直線に沿って長穴形状に形成されている
ことを特徴とするイオンミリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のイオンミリング装置において、
前記引き出し電極は、前記プラズマ生成室に近い順に加速電極、減速電極を有し、前記加速電極と前記減速電極とが一定の間隔を保って配置され、
前記加速電極と前記電極取り付け板との間に、前記加速電極と前記電極取り付け板の厚み方向の平面視において重なる面積よりも小さな面積で接触するスペーサー部材を有し、
前記加速電極の厚み方向において、前記加速電極と前記電極取り付け板との間に隙間が形成されている
ことを特徴とするイオンミリング装置。
【請求項３】
請求項２に記載のイオンミリング装置において、
前記スペーサー部材は、リング状に形成され前記電極保持軸および前記電極案内軸に間挿されて配置されている
ことを特徴とするイオンミリング装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載のイオンミリング装置において、
前記電極取り付け板の外周部に前記加速電極の厚み方向に立ち上がる立ち上がり部を有し、
前記立ち上がり部は前記加速電極と前記電極取り付け板との間の前記隙間を、前記加速電極の外周方向から覆うように形成されている
ことを特徴とするイオンミリング装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のイオンミリング装置において、
前記プラズマ生成手段は高周波放電を利用した高周波イオン源を有する
ことを特徴とするイオンミリング装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のイオンミリング装置において、
前記プラズマ生成手段はフィラメントを用い直流放電を利用したイオン源を有する
ことを特徴とするイオンミリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−１１４８９４（Ｐ２０１３−１１４８９４Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５９９１１（Ｐ２０１１−２５９９１１）
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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