イオンミリング装置
【課題】効率的にイオンミリング加工を行えるイオンミリング装置を提供する。
【解決手段】プラズマを生成するプラズマ生成室１０と、プラズマ生成室１０に連通する処理室４０と、プラズマ生成室１０から処理室４０へイオンビームを引き出す複数の引き出し電極２０，２１，２２と、複数の引き出し電極２０，２１，２２から選択された一つの引き出し電極をプラズマ生成室１０の開口部１８に移動させるスライドテーブル３０と、を備える。
【解決手段】プラズマを生成するプラズマ生成室１０と、プラズマ生成室１０に連通する処理室４０と、プラズマ生成室１０から処理室４０へイオンビームを引き出す複数の引き出し電極２０，２１，２２と、複数の引き出し電極２０，２１，２２から選択された一つの引き出し電極をプラズマ生成室１０の開口部１８に移動させるスライドテーブル３０と、を備える。
【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エッチング加工するイオンミリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオンミリング加工として、基板などの被加工物にイオンビームを照射して表面をミリング加工する技術が知られ、この加工にはイオンミリング装置が用いられている。
イオンミリング装置は、プラズマ生成室でプラズマを生成し、プラズマ生成室から引き出し電極を用いてイオンビームを被加工物が配置される処理室に引き出す構造を有している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１８２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のイオンミリング装置では、被加工物の材質、加工後の表面状態などに対応してイオンビーム強度を適正に制御して加工が行われる。一般に、イオンビーム強度の設定には引き出し電極のイオンビームを引き出す引き出し穴の開口率の調整などで行われている。
このように、イオンミリング加工では被加工物の加工に適した引き出し電極を採用する必要があり、加工状態に応じた引き出し電極に交換する必要がある。この場合、引き出し電極の交換に時間がかかり、装置の稼働率を低下させている。
また、複数種類のイオンミリング加工が１台の装置で連続して行えないという課題がある。
【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から前記処理室へイオンビームを引き出す複数の引き出し電極と、前記複数の引き出し電極から選択された一つの引き出し電極を前記プラズマ生成室の開口部に移動させる引き出し電極移動手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、プラズマ生成室から処理室へイオンビームを引き出す引き出し電極が複数備えられ、そのうちの一つの引き出し電極を選択してプラズマ生成室の開口部に移動させる引き出し電極移動手段を有している。
このため、引き出し電極移動手段により引き出し電極を切り替えることで、被加工物に応じた加工ができ、連続して効率的にイオンミリング装置を稼動することができる。
【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、前記複数の引き出し電極はイオンビームを引き出す引き出し穴が開口され、前記複数の引き出し電極のなかに、前記引き出し穴の開口率が異なる前記引き出し電極を有することが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、複数の引き出し電極のなかにイオンビームが引き出される引き出し穴の開口率が異なる引き出し電極を有する。
ここで、開口率とは引き出し電極の面積に対する引き出し穴の開口面積の割合をいう。例えば、引き出し電極の開口率が大きいと、引き出し穴から放出されるイオンビーム量が多くなり、被加工物に照射されるエネルギーが大きく、イオンミリングレートは向上する。
このように、複数の引き出し電極のなかに開口率の異なる引き出し電極を有することから、開口率の異なる引き出し電極を切り替えてイオンミリング加工を行うことで、１台のイオンミリング装置を用い、連続して数種類のイオンミリング加工をすることが可能となる。
【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、前記引き出し電極移動手段はスライド機構を有し、前記スライド機構のスライド動作に連動して前記複数の引き出し電極が移動することが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、引き出し電極移動手段としてスライド機構を有している。
このように、スライド機構は簡単な構造であり、大きなスペースを必要とせずに複数の引き出し電極を移動させることができる。
【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、前記引き出し電極移動手段は回転機構を有し、前記回転機構の回転動作に連動して前記複数の引き出し電極が移動することが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、引き出し電極移動手段として回転機構を有している。
このように、回転機構は簡単な構造であり、回転機構の円周上に多数の引き出し電極を配置でき、多数の引き出し電極を移動させるのに有利な構成である。
【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として高周波放電を利用した高周波イオン源を有することが好ましい。
【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ビームを利用することができる。また、安定したプラズマを発生させることができ、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として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好ましい。
【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、簡単な構成で容易にプラズマを発生させることができるため、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実施形態にかかるスライド機構と複数の引き出し電極の配置を示す平面図。
【図４】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。
【図５】第２実施形態にかかる回転機構と複数の引き出し電極の配置を示す平面図。
【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。図３は図１のＢ矢視でのスライド機構と複数の引き出し電極の配置を示す平面図である。
なお、以下の説明では直交座標を用い、装置の平面の一方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸に直交する平面方向をＺ軸方向、Ｘ軸およびＺ軸に直交する装置の高さ方向をＹ軸方向と呼び、位置関係を説明する。
イオンミリング装置１は、図１に示すように、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４０と、を備えている。
【００２１】
プラズマ生成室１０は、Ｘ軸方向に、高周波プラズマ室１１と、これに連通するプラズマ拡張室１４とが並んで構成され、プラズマ生成室１０の開口部１８が処理室４０に向けて開放されるように配置されている。
高周波プラズマ室１１は石英円筒管１２の外周に高周波コイル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。
【００２２】
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の外周を取り巻くように配置され、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）。
【００２３】
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。
【００２４】
プラズマ拡張室１４に並びＸ軸方向に引き出し電極２０が配置されている。この引き出し電極２０はプラズマ生成室１０の開口部１８に面して覆うように配置される。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。各電極は円板状に形成され、各電極の間の距離を保持し、また各電極間の絶縁を果たすために絶縁材料で形成された支柱２３により支持されている。これらの電極の材料としてはモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）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ように同位置に穿孔された多数の引き出し穴が設けられている。
【００２５】
ここで、本実施形態のイオンミリング装置１では、引き出し電極として３つの引き出し電極２０，２１，２２が用意されている（図３参照）。
３つの引き出し電極２０，２１，２２は引き出し電極移動手段としてのスライドテーブル３０に配置されている。
具体的には、引き出し電極２０，２１，２２は、スライド機構を有するスライドテーブル３０に固定された電極取り付け板３４ａ，３４ｂ，３４ｃに配置されている。
スライドテーブル３０は、イオンミリング装置１の処理室４０内に配置され、接続されたモーター（図示せず）によりＺ軸方向に移動できるように配置されている。
この、スライドテーブル３０には、Ｙ軸方向に延出する電極取り付け板３４ａ，３４ｂ，３４ｃが等間隔に固定されている。そして、Ｙ軸方向に延出する電極取り付け板３４ａ，３４ｂ，３４ｃの先端部に引き出し電極２０，２１，２２がそれぞれ配置されている。
このようにして、スライドテーブル３０のＺ軸方向の移動に連動して引き出し電極２０，２１，２２がＺ軸方向に移動できるように構成されている。
【００２６】
なお、図示しないが、引き出し電極２１，２２には、引き出し電極２０と同様に、加速電極、減速電極、接地電極の３枚の電極を備え、各電極は支柱により支持されている。
そして、引き出し電極２０，２１，２２にはイオンビームが直進して通過する引き出し穴２４，２５，２６がそれぞれ設けられている。
それぞれの引き出し穴２４，２５，２６の配置は同じであるが異なる穴径で形成され、引き出し電極の面積に対して引き出し穴の開口された面積の占める割合である開口率が異なるように構成されている。
【００２７】
本実施形態では、引き出し電極における開口率は、引き出し電極２０が一番大きく、次に引き出し電極２１、そして次に引き出し電極２２となり、引き出し電極２２が一番小さい開口率を有している。
一般に、引き出し電極の開口率が大きいと、引き出し穴から放出されるイオンビーム量が多くなり、被加工物に照射されるエネルギーが大きく、イオンミリングレートは向上する。また、加工された表面状態（表面粗さ）は粗くなる傾向にある。このような引き出し電極では粗加工に適している電極と言える。
これに対して、引き出し電極の開口率が小さいと、引き出し穴から放出されるイオンビーム量は小さく、被加工物に照射されるエネルギーは小さく、イオンミリングレートは低下する。また、加工された表面状態（表面粗さ）は細かくなる傾向にある。このような引き出し電極では仕上げ加工（精密加工）に適している電極と言える。
【００２８】
また、スライドテーブル３０は基台３２に固定され、基台３２はシリンダー３１と接続されている。シリンダー３１はＸ軸方向に往復運動が可能であり、シリンダー３１の作動によりスライドテーブル３０および引き出し電極２０，２１，２２をＸ軸方向に移動させることができる。
なお、引き出し電極２０，２１，２２が処理室４０内で移動できる構造であれば、スライドテーブル３０などのスライド機構およびシリンダー３１は処理室４０の外に配置してもよい。
【００２９】
また、プラズマ生成室１０の開口部１８に配置される引き出し電極２０のＹ軸方向には各電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃと接触可能なプローブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃが配置されている。
プローブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃは絶縁材料で形成されたプローブ取り付け板３６に固定され、プローブ取り付け板３６はシリンダー３７に接続されている。シリンダー３７は、Ｙ軸方向に往復運動が可能であり、シリンダー３７の作動によりプローブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃをＹ軸方向に移動させることができる。
【００３０】
プローブ３５ａには加速電源が接続され、プローブ３５ｂには減速電源が接続される。
加速電源からは５００Ｖから２０００Ｖの間の電圧が供給され、プローブ３５ａを介して加速電極２０ａに印加される。
減速電源からは−１００Ｖから−５００Ｖの間の電圧が供給され、プローブ３５ｂを介して減速電極２０ｂに印加される。
プローブ３５ｃは接地、または接地に対して−１００Ｖ未満の電圧が印加され、プローブ３５ｃを介して接地電極２０ｃに接続される。
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。また、引き出し電極と接触するプローブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃに変えて板バネを用いても良い。
【００３１】
処理室４０には、排気装置（図示せず）が接続され、処理室４０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４０には被加工物の基板などの被加工物４５を保持する基板ホルダー４１が設置されている。基板ホルダー４１は円板状に形成され、基板ホルダー４１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４１は、被処理物の材質により、最適なミリリング加工速度にするためにイオンビームの照射方向（Ｘ軸方向）に対して傾いて配置されている。
【００３２】
さらに、引き出し電極２０と基板ホルダー４１との間に、シャッター（図示せず）を設けても良い。
シャッターの開閉により、基板ホルダー４１に保持された被加工物４５に対し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４０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。
【００３３】
＜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における動作の一例について説明する。
排気装置により、処理室４０、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に発生する。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４０に引き出される。
処理室４０に導入されたイオンビームは、回転する基板ホルダー４１に保持された被加工物４５に照射してイオンミリング加工が行われ、所定時間の経過後、プラズマの発生を停止して加工が終了する。
【００３４】
続いて、シリンダー３７が作動してプローブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃをＹ軸方向に引き上げ、引き出し電極２０との接触を解除する。
次に、シリンダー３１が作動して、引き出し電極２０とプラズマ生成室１０の開口部１８との間に隙間が開く位置までＸ軸方向に移動する。
そして、スライドテーブル３０がＺ軸方向に移動し、引き出し電極２１がプラズマ生成室１０の開口部１８と並ぶ位置に停止する。
次に、シリンダー３１が作動してプラズマ生成室１０の開口部１８と引き出し電極２１とが接触する位置に位置決めされる。
続いて、シリンダー３７が作動してプローブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃがＹ軸方向に引き下げられ、引き出し電極２１と接触する。
【００３５】
この状態で、再度プラズマ生成室１０でプラズマを生成して、引き出し電極２１を用いて被加工物４５のイオンミリング加工が行われる。所定の加工が終了すると、次に引き出し電極２２が選択されて同様の動作が行われ、引き出し電極２２によるイオンミリング加工が行われる。
このように、イオンミリング装置１では引き出し穴の開口率の異なる引き出し電極を切り替えて利用することで、連続して被加工物４５をイオンミリング加工することができる。
【００３６】
本実施形態の例では、引き出し穴の開口率の大きい引き出し電極２０を用いて被加工物４５を粗加工を行い、次に引き出し穴の開口率が中間の引き出し電極２１を用いて被加工物４５を中間加工する。そして最後に引き出し穴の開口率の小さい引き出し電極２２を用いて仕上げ加工を行う。
このように、スライドテーブル３０により引き出し電極を容易に切り替えることができ、効率的にイオンミリング装置１を稼動することができる。
そして、開口率の異なる引き出し電極２０，２１，２２を有することから、開口率の異なる引き出し電極を切り替えてイオンミリング加工を行うことで、１台のイオンミリング装置１を用い、連続して数種類のイオンミリング加工をすることが可能となる。
（第２実施形態）
【００３７】
次に、第２実施形態のイオンミリング装置について説明する。
＜イオンミリング装置の構成＞
図４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。図５は図４のＣ矢視での回転機構と複数の引き出し電極の配置を示す平面図である。
イオンミリング装置２は、図４に示すように、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５０と、アークチャンバー５０からイオンビームを引き出す引き出し電極６０と、引き出されたイオンビームが導入される処理室４０と、を備えている。
アークチャンバー５０は、処理室４０と連通し、アークチャンバー５０の開口部５５が処理室４０に向けて開放されるように配置されている。
アークチャンバー５０の内部には、イオン源としてフィラメント５１が設けられている。フィラメント５１は、例えばタングステン（Ｗ）などからなり、アークチャンバー５０内に熱電子を放出する。
【００３８】
そして、アークチャンバー５０の外周に多極の永久磁石５２ａ，５２ｂが配置されている。この永久磁石５２ａ，５２ｂは、磁力線によりプラズマをアークチャンバー５０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、本実施形態のプラズマ生成手段はフィラメント５１を用い直流放電を利用したイオン源である。このため、容易にプラズマを発生させることができ、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。
【００３９】
フィラメント５１はフィラメント電源（図示せず）に接続され、このフィラメント電源から所定の電圧が印加される。またアークチャンバー５０にはアーク電源の正極側が接続され、負極側はフィラメント電源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５０は、ガス導入口５６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５１のマイナス端子とアークチャンバー５０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５１を用い直流放電を利用したイオン源である。このため、容易にプラズマを発生させることができ、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。
【００４０】
アークチャンバー５０に並びＸ軸方向に引き出し電極６０が配置されている。この引き出し電極６０はアークチャンバー５０の開口部５５に面して覆うように配置される。引き出し電極６０は、加速電極６０ａ、減速電極６０ｂ、接地電極６０ｃの３枚の電極から構成されている。各電極は円板状に形成され、各電極の間の距離を保持し、また各電極間の絶縁を果たすために絶縁材料で形成された支柱６４により支持されている。これらの電極の材料としてはモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）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ように穿孔された多数の引き出し穴が設けられている。
【００４１】
ここで、本実施形態のイオンミリング装置２では、引き出し電極として４つの引き出し電極６０，６１，６２，６３が用意されている（図５参照）。
４つの引き出し電極６０，６１，６２，６３は引き出し電極移動手段としての回転テーブル７０に配置されている。
具体的には、引き出し電極６０，６１，６２，６３は、回転機構を有する回転テーブル７０に固定された電極取り付け板７５ａ，７５ｂ，７５ｃ，７５ｄに配置されている。
回転テーブル７０は、回転軸７３にテーブル部７４が取り付けられ、位置決めモーターまたはカム機構（図示せず）などにより、回転軸７３を駆動してテーブル部７４が回転する。回転軸７３はＸ軸方向に延出し、軸心を中心に回転する。そして、回転テーブル７０はイオンミリング装置２の処理室４０内に配置されている。
【００４２】
図５に示すように、回転テーブル７０のテーブル部７４には、回転軸７３の中心から９０度間隔で延出する電極取り付け板７５ａ，７５ｂ，７５ｃ，７５ｄが固定されている。そして、電極取り付け板７５ａ，７５ｂ，７５ｃ，７５ｄの先端部に引き出し電極６０，６１，６２，６３がそれぞれ配置されている。つまりＹ軸とＺ軸で構成される平面上に引き出し電極６０，６１，６２，６３がそれぞれ配置される。
このようにして、回転テーブル７０の回転に連動して引き出し電極６０，６１，６２，６３がＹ軸とＺ軸で構成される平面上で移動できるように構成されている。
【００４３】
なお、引き出し電極６１，６２，６３には、引き出し電極６０と同様に、加速電極、減速電極、接地電極の３枚の電極を備え、各電極は支柱６４により支持されている。
そして、引き出し電極６０，６１，６２，６３にはイオンビームが直進して通過する引き出し穴６５，６６，６７，６８がそれぞれ設けられている。
それぞれの引き出し穴６５，６６，６７，６８は異なる穴径または異なる配置で形成され、引き出し電極の面積に対して引き出し穴の開口された面積の占める割合である開口率が異なるように構成されている。
本実施形態では、引き出し電極における開口率は、引き出し電極６０が一番大きく、引き出し電極６１、引き出し電極６２、引き出し電極６３の順に開口率は小さくなるように設定されている。
【００４４】
また、回転テーブル７０は基台７２に固定され、基台７２はシリンダー７１と接続されている。シリンダー７１はＸ軸方向に往復運動が可能であり、シリンダー７１の作動により回転テーブル７０および引き出し電極６０，６１，６２，６３をＸ軸方向に移動させることができる。
なお、引き出し電極６０，６１，６２，６３が処理室４０内で移動できる構造であれば、回転テーブル７０の一部やシリンダー７１は処理室４０の外に配置してもよい。
【００４５】
また、アークチャンバー５０の開口部５５に配置される引き出し電極６０のＹ軸方向には各電極６０ａ，６０ｂ，６０ｃと接触可能なプローブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃが配置されている。
プローブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃは絶縁材料で形成されたプローブ取り付け板３６に固定され、プローブ取り付け板３６はシリンダー３７に接続されている。シリンダー３７は、Ｙ軸方向に往復運動が可能であり、シリンダー３７の作動によりプローブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃをＹ軸方向に移動させることができる。
【００４６】
プローブ３５ａには加速電源が接続され、プローブ３５ｂには減速電源が接続される。
加速電源からは５００Ｖから２０００Ｖの間の電圧が供給され、プローブ３５ａを介して加速電極６０ａに印加される。
減速電源からは−１００Ｖから−５００Ｖの間の電圧が供給され、プローブ３５ｂを介して減速電極６０ｂに印加される。
プローブ３５ｃは接地、または接地に対して−１００Ｖ未満の電圧が印加され、プローブ３５ｃを介して接地電極６０ｃに接続される。
これらの加速電極６０ａおよび減速電極６０ｂに印加する電圧を調整することによって、引き出し電極６０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６０として、接地電極６０ｃを設けなくても、イオンビームの引き出しは可能である。また、引き出し電極と接触するプローブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃに変えて板バネを用いても良い。
【００４７】
処理室４０には、排気装置（図示せず）が接続され、処理室４０およびそれに連結されるアークチャンバー５０を減圧状態に保つことが可能である。
そして、処理室４０には被加工物の基板などの被加工物４５を保持する基板ホルダー４１が設置されている。基板ホルダー４１は円板状に形成され、基板ホルダー４１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４１は、被処理物の材質により、最適なミリリング加工速度にするためにイオンビームの照射方向（Ｘ軸方向）に対して傾いて配置されている。
【００４８】
さらに、引き出し電極６０と基板ホルダー４１との間に、シャッター（図示せず）を設けても良い。
シャッターの開閉により、基板ホルダー４１に保持された被加工物４５に対し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４０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。
【００４９】
＜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２における動作について説明する。
排気装置により、処理室４０、アークチャンバー５０、が排気され、その後、一定流量の放電ガスがアークチャンバー５０に供給される。フィラメント５１のマイナス端子とアークチャンバー５０のアノードとなる内壁との間の放電によって、プラズマが発生する。生成されたプラズマのイオンは、引き出し電極６０により、アークチャンバー５０から処理室４０に引き出される。
処理室４０に導入されたイオンビームは、回転する基板ホルダー４１に保持された被加工物４５に照射してイオンミリング加工が行われ、所定時間の経過後、プラズマの発生を停止して加工が終了する。
【００５０】
続いて、シリンダー３７が作動してプローブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃをＹ軸方向に引き上げ、引き出し電極６０との接触を解除する。
次に、シリンダー７１が作動して、引き出し電極６０とアークチャンバー５０の開口部５５との間に隙間があく位置までＸ軸方向に移動する。
そして、回転テーブル７０が回転し、引き出し電極６１がアークチャンバー５０の開口部５５と並ぶ位置に停止する。
次に、シリンダー７１が作動してアークチャンバー５０の開口部５５と引き出し電極６１とが接触する位置に位置決めされる。
続いて、シリンダー３７が作動してプローブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃがＹ軸方向に引き下げられ、引き出し電極６１と接触する。
【００５１】
この状態で、再度アークチャンバー５０でプラズマを生成して、引き出し電極６１を用いて被加工物４５のイオンミリング加工が行われる。所定の加工が終了すると、次に引き出し電極６２が選択されて同様の動作が行われ、引き出し電極６２によるイオンミリング加工が行われる。そして、最後に引き出し電極６３が選択されてイオンミリング加工が行われる。
このように、イオンミリング装置２では引き出し穴の開口率の異なる引き出し電極を切り替えて利用することで、連続して被加工物４５をイオンミリング加工することができる。
【００５２】
本実施形態の例では、引き出し穴の開口率の大きい引き出し電極６０を用いて被加工物４５を粗加工を行い、次に引き出し穴の開口率が中間の引き出し電極６１および引き出し電極６２を用いて被加工物４５を中間加工する。そして最後に引き出し穴の開口率の小さい引き出し電極６３を用いて仕上げ加工を行う。
このように、１台のイオンミリング装置２で効率的に被加工物４５のイオンミリング加工を行うことができる。
【００５３】
なお、上記イオンミリングの加工例では、設置された４つの引き出し電極をそれぞれ用いたが、この４つの引き出し電極のすべてを用いて加工する必要はなく、要求される加工に対して任意の引き出し電極を選択して利用すればよい。
また、本実施形態では回転テーブルに４つの引き出し電極を配置したが、さらに多数の引き出し電極を配置してもよい。
さらに、本実施形態ではプラズマ生成手段はフィラメント５１を用い直流放電を利用したイオン源であるが、第１実施形態で説明した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ってもよい。同様に、第１実施形態のプラズマ生成手段はフィラメント５１を用い直流放電を利用したイオン源でもよい。
【００５４】
このように、回転テーブル７０により引き出し電極を容易に切り替えることができ、効率的にイオンミリング装置２を稼動することができる。
そして、開口率の異なる引き出し電極６０，６１，６２，６３を有することから、開口率の異なる引き出し電極を切り替えてイオンミリング加工を行うことで、１台のイオンミリング装置２を用い、連続して数種類のイオンミリング加工をすることが可能となる。
【００５５】
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。このことから、イオンミリング加工と表面処理とを組み合わせた一連のプロセスを本実施形態のイオンミリング装置１，２を用いて実施することもできる。
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。
【００５６】
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】
【００５７】
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、１８…プラズマ生成室の開口部、２０…引き出し電極、２０ａ…加速電極、２０ｂ…減速電極、２０ｃ…接地電極、２１…引き出し電極、２２…引き出し電極、２３…支柱、２４，２５，２６…引き出し穴、３０…スライドテーブル、３１…シリンダー、３２…基台、３４ａ，３４ｂ，３４ｃ…電極取り付け板、３５ａ，３５ｂ，３５ｃ…プローブ、３６…プローブ取り付け板、３７…シリンダー、４０…処理室、４１…基板ホルダー、４５…被加工物、５０…プラズマ生成室としてのアークチャンバー、５１…フィラメント、５２ａ，５２ｂ…永久磁石、５５…開口部、５６…ガス導入口、６０…引き出し電極、６０ａ…加速電極、６０ｂ…減速電極、６０ｃ…接地電極、６１…引き出し電極、６２…引き出し電極、６３…引き出し電極、６４…支柱、６５，６６，６７，６８…引き出し穴、７０…回転機構としての回転テーブル、７１…シリンダー、７２…基台、７３…回転軸、７４…テーブル部、７５ａ，７５ｂ，７５ｃ，７５ｄ…電極取り付け板。
【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エッチング加工するイオンミリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオンミリング加工として、基板などの被加工物にイオンビームを照射して表面をミリング加工する技術が知られ、この加工にはイオンミリング装置が用いられている。
イオンミリング装置は、プラズマ生成室でプラズマを生成し、プラズマ生成室から引き出し電極を用いてイオンビームを被加工物が配置される処理室に引き出す構造を有している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１８２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のイオンミリング装置では、被加工物の材質、加工後の表面状態などに対応してイオンビーム強度を適正に制御して加工が行われる。一般に、イオンビーム強度の設定には引き出し電極のイオンビームを引き出す引き出し穴の開口率の調整などで行われている。
このように、イオンミリング加工では被加工物の加工に適した引き出し電極を採用する必要があり、加工状態に応じた引き出し電極に交換する必要がある。この場合、引き出し電極の交換に時間がかかり、装置の稼働率を低下させている。
また、複数種類のイオンミリング加工が１台の装置で連続して行えないという課題がある。
【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から前記処理室へイオンビームを引き出す複数の引き出し電極と、前記複数の引き出し電極から選択された一つの引き出し電極を前記プラズマ生成室の開口部に移動させる引き出し電極移動手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、プラズマ生成室から処理室へイオンビームを引き出す引き出し電極が複数備えられ、そのうちの一つの引き出し電極を選択してプラズマ生成室の開口部に移動させる引き出し電極移動手段を有している。
このため、引き出し電極移動手段により引き出し電極を切り替えることで、被加工物に応じた加工ができ、連続して効率的にイオンミリング装置を稼動することができる。
【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、前記複数の引き出し電極はイオンビームを引き出す引き出し穴が開口され、前記複数の引き出し電極のなかに、前記引き出し穴の開口率が異なる前記引き出し電極を有することが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、複数の引き出し電極のなかにイオンビームが引き出される引き出し穴の開口率が異なる引き出し電極を有する。
ここで、開口率とは引き出し電極の面積に対する引き出し穴の開口面積の割合をいう。例えば、引き出し電極の開口率が大きいと、引き出し穴から放出されるイオンビーム量が多くなり、被加工物に照射されるエネルギーが大きく、イオンミリングレートは向上する。
このように、複数の引き出し電極のなかに開口率の異なる引き出し電極を有することから、開口率の異なる引き出し電極を切り替えてイオンミリング加工を行うことで、１台のイオンミリング装置を用い、連続して数種類のイオンミリング加工をすることが可能となる。
【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、前記引き出し電極移動手段はスライド機構を有し、前記スライド機構のスライド動作に連動して前記複数の引き出し電極が移動することが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、引き出し電極移動手段としてスライド機構を有している。
このように、スライド機構は簡単な構造であり、大きなスペースを必要とせずに複数の引き出し電極を移動させることができる。
【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、前記引き出し電極移動手段は回転機構を有し、前記回転機構の回転動作に連動して前記複数の引き出し電極が移動することが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、引き出し電極移動手段として回転機構を有している。
このように、回転機構は簡単な構造であり、回転機構の円周上に多数の引き出し電極を配置でき、多数の引き出し電極を移動させるのに有利な構成である。
【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として高周波放電を利用した高周波イオン源を有することが好ましい。
【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ビームを利用することができる。また、安定したプラズマを発生させることができ、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として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好ましい。
【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、簡単な構成で容易にプラズマを発生させることができるため、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実施形態にかかるスライド機構と複数の引き出し電極の配置を示す平面図。
【図４】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。
【図５】第２実施形態にかかる回転機構と複数の引き出し電極の配置を示す平面図。
【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。図３は図１のＢ矢視でのスライド機構と複数の引き出し電極の配置を示す平面図である。
なお、以下の説明では直交座標を用い、装置の平面の一方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸に直交する平面方向をＺ軸方向、Ｘ軸およびＺ軸に直交する装置の高さ方向をＹ軸方向と呼び、位置関係を説明する。
イオンミリング装置１は、図１に示すように、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４０と、を備えている。
【００２１】
プラズマ生成室１０は、Ｘ軸方向に、高周波プラズマ室１１と、これに連通するプラズマ拡張室１４とが並んで構成され、プラズマ生成室１０の開口部１８が処理室４０に向けて開放されるように配置されている。
高周波プラズマ室１１は石英円筒管１２の外周に高周波コイル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。
【００２２】
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の外周を取り巻くように配置され、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）。
【００２３】
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。
【００２４】
プラズマ拡張室１４に並びＸ軸方向に引き出し電極２０が配置されている。この引き出し電極２０はプラズマ生成室１０の開口部１８に面して覆うように配置される。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。各電極は円板状に形成され、各電極の間の距離を保持し、また各電極間の絶縁を果たすために絶縁材料で形成された支柱２３により支持されている。これらの電極の材料としてはモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）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ように同位置に穿孔された多数の引き出し穴が設けられている。
【００２５】
ここで、本実施形態のイオンミリング装置１では、引き出し電極として３つの引き出し電極２０，２１，２２が用意されている（図３参照）。
３つの引き出し電極２０，２１，２２は引き出し電極移動手段としてのスライドテーブル３０に配置されている。
具体的には、引き出し電極２０，２１，２２は、スライド機構を有するスライドテーブル３０に固定された電極取り付け板３４ａ，３４ｂ，３４ｃに配置されている。
スライドテーブル３０は、イオンミリング装置１の処理室４０内に配置され、接続されたモーター（図示せず）によりＺ軸方向に移動できるように配置されている。
この、スライドテーブル３０には、Ｙ軸方向に延出する電極取り付け板３４ａ，３４ｂ，３４ｃが等間隔に固定されている。そして、Ｙ軸方向に延出する電極取り付け板３４ａ，３４ｂ，３４ｃの先端部に引き出し電極２０，２１，２２がそれぞれ配置されている。
このようにして、スライドテーブル３０のＺ軸方向の移動に連動して引き出し電極２０，２１，２２がＺ軸方向に移動できるように構成されている。
【００２６】
なお、図示しないが、引き出し電極２１，２２には、引き出し電極２０と同様に、加速電極、減速電極、接地電極の３枚の電極を備え、各電極は支柱により支持されている。
そして、引き出し電極２０，２１，２２にはイオンビームが直進して通過する引き出し穴２４，２５，２６がそれぞれ設けられている。
それぞれの引き出し穴２４，２５，２６の配置は同じであるが異なる穴径で形成され、引き出し電極の面積に対して引き出し穴の開口された面積の占める割合である開口率が異なるように構成されている。
【００２７】
本実施形態では、引き出し電極における開口率は、引き出し電極２０が一番大きく、次に引き出し電極２１、そして次に引き出し電極２２となり、引き出し電極２２が一番小さい開口率を有している。
一般に、引き出し電極の開口率が大きいと、引き出し穴から放出されるイオンビーム量が多くなり、被加工物に照射されるエネルギーが大きく、イオンミリングレートは向上する。また、加工された表面状態（表面粗さ）は粗くなる傾向にある。このような引き出し電極では粗加工に適している電極と言える。
これに対して、引き出し電極の開口率が小さいと、引き出し穴から放出されるイオンビーム量は小さく、被加工物に照射されるエネルギーは小さく、イオンミリングレートは低下する。また、加工された表面状態（表面粗さ）は細かくなる傾向にある。このような引き出し電極では仕上げ加工（精密加工）に適している電極と言える。
【００２８】
また、スライドテーブル３０は基台３２に固定され、基台３２はシリンダー３１と接続されている。シリンダー３１はＸ軸方向に往復運動が可能であり、シリンダー３１の作動によりスライドテーブル３０および引き出し電極２０，２１，２２をＸ軸方向に移動させることができる。
なお、引き出し電極２０，２１，２２が処理室４０内で移動できる構造であれば、スライドテーブル３０などのスライド機構およびシリンダー３１は処理室４０の外に配置してもよい。
【００２９】
また、プラズマ生成室１０の開口部１８に配置される引き出し電極２０のＹ軸方向には各電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃと接触可能なプローブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃが配置されている。
プローブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃは絶縁材料で形成されたプローブ取り付け板３６に固定され、プローブ取り付け板３６はシリンダー３７に接続されている。シリンダー３７は、Ｙ軸方向に往復運動が可能であり、シリンダー３７の作動によりプローブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃをＹ軸方向に移動させることができる。
【００３０】
プローブ３５ａには加速電源が接続され、プローブ３５ｂには減速電源が接続される。
加速電源からは５００Ｖから２０００Ｖの間の電圧が供給され、プローブ３５ａを介して加速電極２０ａに印加される。
減速電源からは−１００Ｖから−５００Ｖの間の電圧が供給され、プローブ３５ｂを介して減速電極２０ｂに印加される。
プローブ３５ｃは接地、または接地に対して−１００Ｖ未満の電圧が印加され、プローブ３５ｃを介して接地電極２０ｃに接続される。
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。また、引き出し電極と接触するプローブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃに変えて板バネを用いても良い。
【００３１】
処理室４０には、排気装置（図示せず）が接続され、処理室４０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４０には被加工物の基板などの被加工物４５を保持する基板ホルダー４１が設置されている。基板ホルダー４１は円板状に形成され、基板ホルダー４１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４１は、被処理物の材質により、最適なミリリング加工速度にするためにイオンビームの照射方向（Ｘ軸方向）に対して傾いて配置されている。
【００３２】
さらに、引き出し電極２０と基板ホルダー４１との間に、シャッター（図示せず）を設けても良い。
シャッターの開閉により、基板ホルダー４１に保持された被加工物４５に対し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４０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。
【００３３】
＜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における動作の一例について説明する。
排気装置により、処理室４０、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に発生する。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４０に引き出される。
処理室４０に導入されたイオンビームは、回転する基板ホルダー４１に保持された被加工物４５に照射してイオンミリング加工が行われ、所定時間の経過後、プラズマの発生を停止して加工が終了する。
【００３４】
続いて、シリンダー３７が作動してプローブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃをＹ軸方向に引き上げ、引き出し電極２０との接触を解除する。
次に、シリンダー３１が作動して、引き出し電極２０とプラズマ生成室１０の開口部１８との間に隙間が開く位置までＸ軸方向に移動する。
そして、スライドテーブル３０がＺ軸方向に移動し、引き出し電極２１がプラズマ生成室１０の開口部１８と並ぶ位置に停止する。
次に、シリンダー３１が作動してプラズマ生成室１０の開口部１８と引き出し電極２１とが接触する位置に位置決めされる。
続いて、シリンダー３７が作動してプローブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃがＹ軸方向に引き下げられ、引き出し電極２１と接触する。
【００３５】
この状態で、再度プラズマ生成室１０でプラズマを生成して、引き出し電極２１を用いて被加工物４５のイオンミリング加工が行われる。所定の加工が終了すると、次に引き出し電極２２が選択されて同様の動作が行われ、引き出し電極２２によるイオンミリング加工が行われる。
このように、イオンミリング装置１では引き出し穴の開口率の異なる引き出し電極を切り替えて利用することで、連続して被加工物４５をイオンミリング加工することができる。
【００３６】
本実施形態の例では、引き出し穴の開口率の大きい引き出し電極２０を用いて被加工物４５を粗加工を行い、次に引き出し穴の開口率が中間の引き出し電極２１を用いて被加工物４５を中間加工する。そして最後に引き出し穴の開口率の小さい引き出し電極２２を用いて仕上げ加工を行う。
このように、スライドテーブル３０により引き出し電極を容易に切り替えることができ、効率的にイオンミリング装置１を稼動することができる。
そして、開口率の異なる引き出し電極２０，２１，２２を有することから、開口率の異なる引き出し電極を切り替えてイオンミリング加工を行うことで、１台のイオンミリング装置１を用い、連続して数種類のイオンミリング加工をすることが可能となる。
（第２実施形態）
【００３７】
次に、第２実施形態のイオンミリング装置について説明する。
＜イオンミリング装置の構成＞
図４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。図５は図４のＣ矢視での回転機構と複数の引き出し電極の配置を示す平面図である。
イオンミリング装置２は、図４に示すように、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５０と、アークチャンバー５０からイオンビームを引き出す引き出し電極６０と、引き出されたイオンビームが導入される処理室４０と、を備えている。
アークチャンバー５０は、処理室４０と連通し、アークチャンバー５０の開口部５５が処理室４０に向けて開放されるように配置されている。
アークチャンバー５０の内部には、イオン源としてフィラメント５１が設けられている。フィラメント５１は、例えばタングステン（Ｗ）などからなり、アークチャンバー５０内に熱電子を放出する。
【００３８】
そして、アークチャンバー５０の外周に多極の永久磁石５２ａ，５２ｂが配置されている。この永久磁石５２ａ，５２ｂは、磁力線によりプラズマをアークチャンバー５０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、本実施形態のプラズマ生成手段はフィラメント５１を用い直流放電を利用したイオン源である。このため、容易にプラズマを発生させることができ、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。
【００３９】
フィラメント５１はフィラメント電源（図示せず）に接続され、このフィラメント電源から所定の電圧が印加される。またアークチャンバー５０にはアーク電源の正極側が接続され、負極側はフィラメント電源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５０は、ガス導入口５６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５１のマイナス端子とアークチャンバー５０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５１を用い直流放電を利用したイオン源である。このため、容易にプラズマを発生させることができ、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。
【００４０】
アークチャンバー５０に並びＸ軸方向に引き出し電極６０が配置されている。この引き出し電極６０はアークチャンバー５０の開口部５５に面して覆うように配置される。引き出し電極６０は、加速電極６０ａ、減速電極６０ｂ、接地電極６０ｃの３枚の電極から構成されている。各電極は円板状に形成され、各電極の間の距離を保持し、また各電極間の絶縁を果たすために絶縁材料で形成された支柱６４により支持されている。これらの電極の材料としてはモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）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ように穿孔された多数の引き出し穴が設けられている。
【００４１】
ここで、本実施形態のイオンミリング装置２では、引き出し電極として４つの引き出し電極６０，６１，６２，６３が用意されている（図５参照）。
４つの引き出し電極６０，６１，６２，６３は引き出し電極移動手段としての回転テーブル７０に配置されている。
具体的には、引き出し電極６０，６１，６２，６３は、回転機構を有する回転テーブル７０に固定された電極取り付け板７５ａ，７５ｂ，７５ｃ，７５ｄに配置されている。
回転テーブル７０は、回転軸７３にテーブル部７４が取り付けられ、位置決めモーターまたはカム機構（図示せず）などにより、回転軸７３を駆動してテーブル部７４が回転する。回転軸７３はＸ軸方向に延出し、軸心を中心に回転する。そして、回転テーブル７０はイオンミリング装置２の処理室４０内に配置されている。
【００４２】
図５に示すように、回転テーブル７０のテーブル部７４には、回転軸７３の中心から９０度間隔で延出する電極取り付け板７５ａ，７５ｂ，７５ｃ，７５ｄが固定されている。そして、電極取り付け板７５ａ，７５ｂ，７５ｃ，７５ｄの先端部に引き出し電極６０，６１，６２，６３がそれぞれ配置されている。つまりＹ軸とＺ軸で構成される平面上に引き出し電極６０，６１，６２，６３がそれぞれ配置される。
このようにして、回転テーブル７０の回転に連動して引き出し電極６０，６１，６２，６３がＹ軸とＺ軸で構成される平面上で移動できるように構成されている。
【００４３】
なお、引き出し電極６１，６２，６３には、引き出し電極６０と同様に、加速電極、減速電極、接地電極の３枚の電極を備え、各電極は支柱６４により支持されている。
そして、引き出し電極６０，６１，６２，６３にはイオンビームが直進して通過する引き出し穴６５，６６，６７，６８がそれぞれ設けられている。
それぞれの引き出し穴６５，６６，６７，６８は異なる穴径または異なる配置で形成され、引き出し電極の面積に対して引き出し穴の開口された面積の占める割合である開口率が異なるように構成されている。
本実施形態では、引き出し電極における開口率は、引き出し電極６０が一番大きく、引き出し電極６１、引き出し電極６２、引き出し電極６３の順に開口率は小さくなるように設定されている。
【００４４】
また、回転テーブル７０は基台７２に固定され、基台７２はシリンダー７１と接続されている。シリンダー７１はＸ軸方向に往復運動が可能であり、シリンダー７１の作動により回転テーブル７０および引き出し電極６０，６１，６２，６３をＸ軸方向に移動させることができる。
なお、引き出し電極６０，６１，６２，６３が処理室４０内で移動できる構造であれば、回転テーブル７０の一部やシリンダー７１は処理室４０の外に配置してもよい。
【００４５】
また、アークチャンバー５０の開口部５５に配置される引き出し電極６０のＹ軸方向には各電極６０ａ，６０ｂ，６０ｃと接触可能なプローブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃが配置されている。
プローブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃは絶縁材料で形成されたプローブ取り付け板３６に固定され、プローブ取り付け板３６はシリンダー３７に接続されている。シリンダー３７は、Ｙ軸方向に往復運動が可能であり、シリンダー３７の作動によりプローブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃをＹ軸方向に移動させることができる。
【００４６】
プローブ３５ａには加速電源が接続され、プローブ３５ｂには減速電源が接続される。
加速電源からは５００Ｖから２０００Ｖの間の電圧が供給され、プローブ３５ａを介して加速電極６０ａに印加される。
減速電源からは−１００Ｖから−５００Ｖの間の電圧が供給され、プローブ３５ｂを介して減速電極６０ｂに印加される。
プローブ３５ｃは接地、または接地に対して−１００Ｖ未満の電圧が印加され、プローブ３５ｃを介して接地電極６０ｃに接続される。
これらの加速電極６０ａおよび減速電極６０ｂに印加する電圧を調整することによって、引き出し電極６０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６０として、接地電極６０ｃを設けなくても、イオンビームの引き出しは可能である。また、引き出し電極と接触するプローブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃに変えて板バネを用いても良い。
【００４７】
処理室４０には、排気装置（図示せず）が接続され、処理室４０およびそれに連結されるアークチャンバー５０を減圧状態に保つことが可能である。
そして、処理室４０には被加工物の基板などの被加工物４５を保持する基板ホルダー４１が設置されている。基板ホルダー４１は円板状に形成され、基板ホルダー４１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４１は、被処理物の材質により、最適なミリリング加工速度にするためにイオンビームの照射方向（Ｘ軸方向）に対して傾いて配置されている。
【００４８】
さらに、引き出し電極６０と基板ホルダー４１との間に、シャッター（図示せず）を設けても良い。
シャッターの開閉により、基板ホルダー４１に保持された被加工物４５に対し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４０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。
【００４９】
＜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２における動作について説明する。
排気装置により、処理室４０、アークチャンバー５０、が排気され、その後、一定流量の放電ガスがアークチャンバー５０に供給される。フィラメント５１のマイナス端子とアークチャンバー５０のアノードとなる内壁との間の放電によって、プラズマが発生する。生成されたプラズマのイオンは、引き出し電極６０により、アークチャンバー５０から処理室４０に引き出される。
処理室４０に導入されたイオンビームは、回転する基板ホルダー４１に保持された被加工物４５に照射してイオンミリング加工が行われ、所定時間の経過後、プラズマの発生を停止して加工が終了する。
【００５０】
続いて、シリンダー３７が作動してプローブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃをＹ軸方向に引き上げ、引き出し電極６０との接触を解除する。
次に、シリンダー７１が作動して、引き出し電極６０とアークチャンバー５０の開口部５５との間に隙間があく位置までＸ軸方向に移動する。
そして、回転テーブル７０が回転し、引き出し電極６１がアークチャンバー５０の開口部５５と並ぶ位置に停止する。
次に、シリンダー７１が作動してアークチャンバー５０の開口部５５と引き出し電極６１とが接触する位置に位置決めされる。
続いて、シリンダー３７が作動してプローブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃがＹ軸方向に引き下げられ、引き出し電極６１と接触する。
【００５１】
この状態で、再度アークチャンバー５０でプラズマを生成して、引き出し電極６１を用いて被加工物４５のイオンミリング加工が行われる。所定の加工が終了すると、次に引き出し電極６２が選択されて同様の動作が行われ、引き出し電極６２によるイオンミリング加工が行われる。そして、最後に引き出し電極６３が選択されてイオンミリング加工が行われる。
このように、イオンミリング装置２では引き出し穴の開口率の異なる引き出し電極を切り替えて利用することで、連続して被加工物４５をイオンミリング加工することができる。
【００５２】
本実施形態の例では、引き出し穴の開口率の大きい引き出し電極６０を用いて被加工物４５を粗加工を行い、次に引き出し穴の開口率が中間の引き出し電極６１および引き出し電極６２を用いて被加工物４５を中間加工する。そして最後に引き出し穴の開口率の小さい引き出し電極６３を用いて仕上げ加工を行う。
このように、１台のイオンミリング装置２で効率的に被加工物４５のイオンミリング加工を行うことができる。
【００５３】
なお、上記イオンミリングの加工例では、設置された４つの引き出し電極をそれぞれ用いたが、この４つの引き出し電極のすべてを用いて加工する必要はなく、要求される加工に対して任意の引き出し電極を選択して利用すればよい。
また、本実施形態では回転テーブルに４つの引き出し電極を配置したが、さらに多数の引き出し電極を配置してもよい。
さらに、本実施形態ではプラズマ生成手段はフィラメント５１を用い直流放電を利用したイオン源であるが、第１実施形態で説明した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ってもよい。同様に、第１実施形態のプラズマ生成手段はフィラメント５１を用い直流放電を利用したイオン源でもよい。
【００５４】
このように、回転テーブル７０により引き出し電極を容易に切り替えることができ、効率的にイオンミリング装置２を稼動することができる。
そして、開口率の異なる引き出し電極６０，６１，６２，６３を有することから、開口率の異なる引き出し電極を切り替えてイオンミリング加工を行うことで、１台のイオンミリング装置２を用い、連続して数種類のイオンミリング加工をすることが可能となる。
【００５５】
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。このことから、イオンミリング加工と表面処理とを組み合わせた一連のプロセスを本実施形態のイオンミリング装置１，２を用いて実施することもできる。
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。
【００５６】
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】
【００５７】
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、１８…プラズマ生成室の開口部、２０…引き出し電極、２０ａ…加速電極、２０ｂ…減速電極、２０ｃ…接地電極、２１…引き出し電極、２２…引き出し電極、２３…支柱、２４，２５，２６…引き出し穴、３０…スライドテーブル、３１…シリンダー、３２…基台、３４ａ，３４ｂ，３４ｃ…電極取り付け板、３５ａ，３５ｂ，３５ｃ…プローブ、３６…プローブ取り付け板、３７…シリンダー、４０…処理室、４１…基板ホルダー、４５…被加工物、５０…プラズマ生成室としてのアークチャンバー、５１…フィラメント、５２ａ，５２ｂ…永久磁石、５５…開口部、５６…ガス導入口、６０…引き出し電極、６０ａ…加速電極、６０ｂ…減速電極、６０ｃ…接地電極、６１…引き出し電極、６２…引き出し電極、６３…引き出し電極、６４…支柱、６５，６６，６７，６８…引き出し穴、７０…回転機構としての回転テーブル、７１…シリンダー、７２…基台、７３…回転軸、７４…テーブル部、７５ａ，７５ｂ，７５ｃ，７５ｄ…電極取り付け板。
【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から前記処理室へイオンビームを引き出す複数の引き出し電極と、
前記複数の引き出し電極から選択された一つの引き出し電極を前記プラズマ生成室の開口部に移動させる引き出し電極移動手段と、
を備えた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、
前記複数の引き出し電極はイオンビームを引き出す引き出し穴が開口され、
前記複数の引き出し電極のなかに、前記引き出し穴の開口率が異なる前記引き出し電極を有す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１または２に記載のイオンミリング装置において、
前記引き出し電極移動手段はスライド機構を有し、
前記スライド機構のスライド動作に連動して前記複数の引き出し電極が移動する
ことを特徴とするイオンミリング装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載のイオンミリング装置において、
前記引き出し電極移動手段は回転機構を有し、
前記回転機構の回転動作に連動して前記複数の引き出し電極が移動する
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として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として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から前記処理室へイオンビームを引き出す複数の引き出し電極と、
前記複数の引き出し電極から選択された一つの引き出し電極を前記プラズマ生成室の開口部に移動させる引き出し電極移動手段と、
を備えた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、
前記複数の引き出し電極はイオンビームを引き出す引き出し穴が開口され、
前記複数の引き出し電極のなかに、前記引き出し穴の開口率が異なる前記引き出し電極を有す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１または２に記載のイオンミリング装置において、
前記引き出し電極移動手段はスライド機構を有し、
前記スライド機構のスライド動作に連動して前記複数の引き出し電極が移動する
ことを特徴とするイオンミリング装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載のイオンミリング装置において、
前記引き出し電極移動手段は回転機構を有し、
前記回転機構の回転動作に連動して前記複数の引き出し電極が移動する
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として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として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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１１４８９５（Ｐ２０１３−１１４８９５Ａ）
【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２０１１−２５９９２０（Ｐ２０１１−２５９９２０）
【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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