プラズマ浸漬イオンを用いた加工装置及び方法
【課題】加速イオンを用いた低温プラズマ浸漬イオンにより様々な試片を加工処理する装置と方法を提供する。
【解決手段】本発明によるプラズマ浸漬イオンを用いた加工装置は、チャンバ内部に円筒形加工物が載置されると共に円筒形加工物の周囲を低温プラズマが囲むようになり、多重スロットを有する抽出電極を含む加工物蓋が円筒形加工物の周囲を覆ってプラズマから分離させ、スパッタリングを誘発するに十分な負電位が円筒形加工物と加工物蓋の抽出電極に付加されることにより、プラズマから出てきたイオンが抽出電極とプラズマとの間に形成されたシース内で加速され、抽出電極のスロットを通過して円筒形加工物に衝突して円筒形加工物の表面粗さを減少させる方式で行われ、本発明による加工装置及び方法は、大面積の円筒形基板、特に、マイクロまたはナノパターン転写技術のための基板表面を数ｎｍの表面粗さにする効果があり、単一または多重チャンバ内でプラズマ洗浄、表面活性、表面研磨、乾式エッチング、蒸着、プラズマ浸漬イオンの注入及び蒸着などの工程を行うことを特徴とする。
【解決手段】本発明によるプラズマ浸漬イオンを用いた加工装置は、チャンバ内部に円筒形加工物が載置されると共に円筒形加工物の周囲を低温プラズマが囲むようになり、多重スロットを有する抽出電極を含む加工物蓋が円筒形加工物の周囲を覆ってプラズマから分離させ、スパッタリングを誘発するに十分な負電位が円筒形加工物と加工物蓋の抽出電極に付加されることにより、プラズマから出てきたイオンが抽出電極とプラズマとの間に形成されたシース内で加速され、抽出電極のスロットを通過して円筒形加工物に衝突して円筒形加工物の表面粗さを減少させる方式で行われ、本発明による加工装置及び方法は、大面積の円筒形基板、特に、マイクロまたはナノパターン転写技術のための基板表面を数ｎｍの表面粗さにする効果があり、単一または多重チャンバ内でプラズマ洗浄、表面活性、表面研磨、乾式エッチング、蒸着、プラズマ浸漬イオンの注入及び蒸着などの工程を行うことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ浸漬イオンを用いた加工装置及び方法に関するものであって、より詳細には、加速イオンを用いた低温プラズマ浸漬イオンにより様々な試片を加工処理する装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、エネルギを持っているイオンを用いた表面処理は、半導体工程、ＭＥＭＳ及びＭＥＭＳの量産、パターン転写技術、硬質コーティングなどの分野で必須である。
【０００３】
イオンの衝突は、洗浄、基板表面の活性化、濡れ性の変化、硬度向上、様々なフィルムの蒸着、イオン注入による半導体ドーピング工程などの多様な分野に用いられている。
【０００４】
通常、イオン加工は次のような２つの種類に分けられる。
【０００５】
第１に、イオンソースからイオンビームを抽出し、真空チャンバ内部に一定の距離を置いて載置されている基板側に送る方式がある。
【０００６】
この方式は、所望する結果を得るために、イオンビームと基板を別々にまたは同時に搬送させる。
【０００７】
この時、イオン電荷（Ｃｈａｒｇｅ）は、補助電子電極（Ｅｍｉｔｔｅｒ）により中和されることができる。
【０００８】
このような技術の例として、イオンビーム応用蒸着、イオンビームエッチングまたは加工（Ｍｉｌｌｉｎｇ）、イオンビーム注入などが挙げられる。
【０００９】
第２に、加工物がプラズマの雰囲気内にあり、一定の値の負電位（Ｎａｇａｔｉｖｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）のバイアス（Ｂｉａｓ）を電気的にかける装置がある。
【００１０】
イオンは、加工物の前に形成されたシース内部で加速されるが、このような加速を誘発するために、ＤＣ、ＲＦ、及びパルスに供給されるバイアスなどが用いられる。
【００１１】
ＰＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＰＩ３Ｄ、ＲＩＥなどがこの技術範疇に属する。
【００１２】
一方、イオンエッチングまたはイオン加工は重要なイオン加工の一分野である。
【００１３】
それはエネルギを有するイオンによる表面スパッタリングに基づく。
【００１４】
イオンスパッタリングの核心的な特徴は、イオンの入射角に対するスパッタリングの速度が図１に示すように非線形的に依存することである。
【００１５】
物理的または反応的（Ｒｅａｃｔｉｖｅ）な加工の両方ともに適用可能である。
【００１６】
イオン加工はたくさん適用されているが、その事例は、半導体工程、ナノ構造の形成、表面構造物の形成、表面粗度の改善などを含む。
【００１７】
イオンビーム加工は先端加工技術であるが、この技術は光学部品の量産において最後の段階に適用されてきた。
【００１８】
表面粗度を改善させるための適用は、光学部品及び高電力デバイス、またはＳＩＭＳとＴＥＭなどの試片準備のような重要な境界面におけるマイクロ表面粗度値の改善を含む。
【００１９】
通常、垂直なイオン入射角を用いたプラズマ加工は、基板に対して垂直方向に一定に加工が行われるため、パターンを形成するエッチング工程に適しているが、突出部分だけを選別的に除去して表面粗さを減少させる表面研磨工程には適していない。
【００２０】
この問題を解決するために、垂直なイオン入射角を用いたプラズマ工程では、基板の傾斜（Ｔｉｌｔｉｎｇ）または回転が主に用いられる（図２と図３）。
【００２１】
例えば、図２は円筒形加工物に対するイオンビームエッチング工程の概念図であって、線形イオンソースから出てきたリボン状のイオンビームは、回転する加工物１００の軸に沿って真空チャンバ内部に向かう。
【００２２】
図３は、平板型加工物のためのイオンビームエッチング工程の概念図である。
【００２３】
イオンソースから出てきた円形状のビームは、所定の角度だけ傾いたまま回転する加工物１００に対して真空チャンバ内部に向かう。
【００２４】
図面に示されている電子銃が、帯電されたイオンを中和させる。
【００２５】
製品化したイオン加工装置の例としては、Ｇａｔａｎ社のＭｏｄｌｅ ６９１、ＰＩＰＳ（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｉｏｎ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）社とＦｉｓｃｈｉｏｎｅ Ｉｎｓｔｒ．社のＭｏｄｌｅ １０１０ Ｉｏｎ Ｍｉｌｌ、及びＲｏｔｈ ＆ Ｒａｕ ＡＧ社のＩｏｎＳｃａｎ ８００ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ Ｆａｕｌｔ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍがある。
【００２６】
ｎｍ大きさのパターンを得るためには、数ｎｍまたはそれ以下の大きさを有する表面研磨工程が必要である。
【００２７】
半導体産業では、化学機械的研磨（ＣＭＰ）工程が平板型のシリコンウェハの研磨に主に活用される。
【００２８】
しかし、３次元形状を有する基板にはこのような化学機械的研磨工程を適用することができない。
【００２９】
３次元形状を有する基板が適用される分野としては、電気診断写真（Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ）装備に用いられる光受容体（Ｐｈｏｔｏｒｅｃｅｐｔｏｒ）ドラムが挙げられる。
【００３０】
ナノパターン転写のように、最近浮かび上がっている技術は、３次元基板、特に円筒形基板を有する場合に多くの利点がある。
【００３１】
このような基板を用いて製作される大面積の円筒形ナノスタンプは、次世代ディスプレイの核心部品として活用されることができる。
【００３２】
しかし、大面積の円筒形試片をその水準まで研磨できる装備はまだない。
【００３３】
線形イオンソースから出てきたリボン状のイオンビームは、大面積を有する加工物の表面研磨に適用されるが、この方法は生産性に限界がある。
【００３４】
２つ以上のイオンソースを同時に使用すると、システムが複雑になり、装備の価格が上昇し、また、イオンソース間の干渉のために各部品の信頼性が低下する問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３５】
本発明は、このような点を考慮して発明したものであって、プラズマ雰囲気のチャンバ手段、加工物とプラズマを分離させる加工物蓋手段、加工物と蓋に負電位を付与する手段、加工物を回転させる手段などを含み、加工物蓋の周辺に形成されたシース（Ｓｈｅａｔｈ）の内部で加速されたイオンを浸漬させて、回転する加工物に衝突させる加工方式を採択することにより、大面積の円筒形加工物の表面研磨工程を効率的に行うプラズマ浸漬イオン加工装置及び方法を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
前記目的を達成するために、本発明によるプラズマ浸漬イオンを用いた加工装置は、電気的に絶縁され、プラズマが満たされる真空チャンバと、加工物が載置される部分であって、真空チャンバ内部に設置されて回転可能な受け台及び回転装置と、少なくとも１面以上に、加工物の表面に沿って配置されるスロットが設けられ、伝導性をもって加工物を囲んで加工物をプラズマから分離させ、電気的に加工物に接続する蓋と、前記加工物と蓋に電源を供給する電源供給源と、を含むことを特徴とする。
【００３７】
また、加工方法は、電気的に絶縁されたチャンバ内部に加工物を配置するが、チャンバに電気的に絶縁され、回転が可能な受け台上に配置する段階と、加工物に電気的に接続し、スロットによりイオン抽出電極の役割をする蓋で加工物の周辺を覆う段階と、前記チャンバ内部にプラズマを提供する段階と、前記加工物と蓋に負のバイアスを付加し、前記加工物を回転させる段階と、前記抽出電極により蓋の周辺に形成されたシース内部で加速されたイオンが蓋と加工物との間の間隔の内部に引っ張られ、その内部の加工物に衝突することにより、加工物の表面を加工する段階と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によるプラズマ浸漬イオンを用いた加工装置及び工程は、大面積の円筒形基板、特にマイクロまたはナノパターン転写技術のための基板表面を数ｎｍの表面粗さにする効果がある。
【００３９】
また、単一または多重チャンバ内でプラズマ洗浄、表面活性、表面研磨、乾式エッチング、蒸着、プラズマ浸漬イオンの注入及び蒸着などの工程を効率的に行う効果がある。
【００４０】
また、本発明の加工装置及び方法は、パターン転写のためのマイクロ及びナノスタンパー、イメージ転写装備の光受容器ドラム、３次元半導体デバイスなどに有効に適用することができる。
【００４１】
したがって、本発明の加工装置及び方法は、簡単な設計と低維持費用で大面積の円筒形及び平板型基板表面が数ｎｍの表面粗さを持つようにする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】入射角による加速イオンによるスパッタリング速度の傾向を示すグラフである。
【図２】円筒形加工物に対するイオンビームエッチング工程を示す概念図である。
【図３】平板型加工物に対するイオンビームエッチング工程を示す概念図である。
【図４】本発明の概念図であって、鋭い先端を有する部品を加工する工程概念図である。
【図５】本発明の概念図であって、３次元の厚い絶縁体加工物を加工する工程概念図である。
【図６】本発明の概念図であって、円筒形加工物の表面研磨工程を示す概念図である。
【図７】本発明の概念図であって、角度をつけた状態で円筒形加工物の表面研磨工程を示す概念図である。
【図８】本発明の一例で、図６の構造を含むプラズマ浸漬イオン加工の概念図である。
【図９】本発明の他の例で、図６の構造を含み、２つの円筒形加工物を１バッチで処理する加工の概念図である。
【図１０】本発明のまた他の例で、格子化した電極が加工物蓋の片面にだけ付着された場合を示す概念図である。
【図１１】本発明のまた他の例で、三角形の加工物蓋を示す概念図である。
【図１２】本発明のまた他の例で、加工物蓋に設けられる電極の配置に対する他の例を示す概念図である。
【図１３】本発明のまた他の例で、平板型加工物の表面研磨工程を示す概念図である。
【図１４】本発明のまた他の例で、二重の加工物蓋を示す概念図である。
【図１５】本発明の工程を実際に実現した実験装備を示す写真である。
【図１６】図１５の実験装備を用いてプラズマ浸漬イオン加工を行う間のパルスバイアス電圧及び印加電流を示す写真である。
【図１７】ＩＣＰ放電のアルゴンと窒素プラズマによる電子エネルギの確率関数グラフである。
【図１８】図１５の実験装備を用いてガラス試片に対するプラズマ浸漬イオン加工を実施した結果を示す写真である。
【図１９】スロットの幅と位置設定によるイオンの衝突状態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、添付した図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【００４４】
本発明のプラズマ浸漬イオンを用いた加工装置は、大面積の加工物、例えば円筒形加工物の表面研磨工程のためのものであって、電気的に絶縁され、プラズマが蓋の周辺に均一に満たされる真空チャンバ１０と、円筒形や円盤形の加工物１１が載置される部分であって、真空チャンバ１０の内部に設置されて回転可能な受け台１２及び回転装置１３と、少なくとも１面以上に、加工物の表面に沿って配置されるスロット１４が設けられ、伝導性をもって加工物１１を囲んで加工物１１をプラズマから分離させ、電気的に加工物１１に接続する蓋１５と、前記加工物１１と蓋１５に電源を供給する電源供給源１６と、を含むように形成される。
【００４５】
前記蓋１５は、様々な断面形態、例えば四角断面や三角断面などの形態を有することができ、前記蓋１５と加工物１１に提供されるバイアスは、ＲＦ磁気バイアス、単極繰り返しパルスバイアス、蓄積された正電荷がパルス毎に負電荷を相殺できる双極繰り返しパルスバイアスなどが適用されることができ、前記真空チャンバ１０に満たされるプラズマは、内部アンテナを有するＩＣＰソース、アルゴンなどの不活性ガス、反応性ガスなどが適用されることができる。
【００４６】
また、前記加工物１１の載置のために設けられる受け台１２はベアリング手段を含み、また加工物１１の回転のための回転装置１３はモータなどを駆動源にする通常の回転装置が適用される。
【００４７】
また、前記真空チャンバ１０は、チャンバ内部を高真空にするポンプ１７と、蓋１５に沿って噴射するガスシャワー１８を含む。
【００４８】
したがって、電気的に絶縁された真空チャンバ１０の内部には円筒形加工物１１が受け台１２上に付着された状態に配置され、このように配置される円筒形加工物１１の周囲を円筒形軸に沿って均一に分布されている低温プラズマが囲むようになる。
【００４９】
前記円筒形加工物１１は蓋１５内に収容され、プラズマから隔離される。
【００５０】
前記蓋１５には、抽出電極（Ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）の役割をするスロット１４が形成されるが、スロット１４は円筒形加工物１１の表面に沿って配置され、加工物１１から一定の距離を置く。
【００５１】
また、スパッタリングを誘発するに十分な負電位が電気的に互いに接続している加工物１１と蓋１５に付加される。
【００５２】
これによって、プラズマから出てきたイオンは、抽出電極とプラズマとの間に形成されたシース（Ｓｈｅａｔｈ）内で加速され、スロット１４を通過して加工物１１と抽出電極との間の間隔の内部でリボン波形のビームを形成した後、加工物１１の表面粗さの減少を発生させるように、所定の傾斜角度範囲内で円筒形加工物１１に衝突する。
【００５３】
例えば、図１２に示すように、加工物１１の直径と同様にスロット１４の幅を設定せず、スロット１４の幅を狭く設定するが、この時のスロット１４の位置を加工物１１の外郭側に向かうように設定して加工物１１の一定部分だけにイオンが衝突するようにして円筒の任意の地点で円筒の表面に到達するイオンの入射角を制限することができる。
【００５４】
また、図１９に示すように、上述したスロット１４の幅と位置設定により加工物１１に衝突するイオンが加工物の垂直方向ではなく、加工物の側部方向に進行して衝突するようにして、加工物１１の突出部分を選択的に除去する効果がある。
【００５５】
前記電気的なバイアスは、直流（ＤＣ）、単極または双極のパルス、またはＲＦバイアスを用いることができる。
【００５６】
また、加工物１１と抽出電極の相対回転による一般的なプラズマ浸漬イオン加工により、円筒形加工物１１の表面を均一に処理することができる。
【００５７】
本発明では加工物が回転する構成を例に挙げたが、加工物を固定し、蓋を回転させる構成も可能である。
【００５８】
また、スパッタリングは、アルゴンのような不活性気体がプラズマを形成する時、または反応性ガスからプラズマが形成される時に物理的に行われる。
【００５９】
そして、伝導体または非伝導体円筒形加工物の両方ともに適用でき、この時の加工物は直径が１〜４０ｃｍ、長さは１０〜２００ｃｍまで加工が可能である。
【００６０】
以下、図面を参照して本発明の様々な実施例を説明する。
【００６１】
図４では、格子化した（Ｇｒｉｄｄｅｄ）プラズマ浸漬イオンの注入及び蒸着（ＰＩ３Ｄ）工程を用いて鋭い先端を有する加工物１１を加工する工程を示す。
【００６２】
例えば、図４と図５に示された加工物を加工する場合、スロットよりも格子形状がさらに効果的である。
【００６３】
図５では、３次元の厚い絶縁体加工物１１に対する格子化したプラズマ浸漬イオンの注入及び蒸着工程を示す。
【００６４】
図６では、プラズマ浸漬イオン加工による円筒形加工物１１の表面研磨工程を示す。
【００６５】
電気的に加工物１１に接続して加工物１１を囲む蓋１５は、四角断面を持っており、４つの面に多重スロット１４、すなわち抽出電極が付着されている。
【００６６】
この時、スロット１４の幅は、加工物１１の直径と同一であり、スロット１４の長さは加工物１１の長さと同一である。
【００６７】
図７では、図６に示されたプラズマ浸漬イオン加工方法とほぼ同様に円筒形加工物１１の表面を研磨する工程を示す。
【００６８】
この時、円筒形加工物１１の軸が加工物を囲む蓋１５に対して一定の角度をもって傾いている。
【００６９】
図８は、本発明の具体化された一実施例であって、図６に示された構造を含むプラズマ浸漬イオン加工の例を示す。
【００７０】
図９は、本発明の具体化された他の実施例であって、図６に示された構造を含み、平行に接続している２つの円筒形加工物１１を１バッチで処理できるプラズマ浸漬イオン加工の例を示す。
【００７１】
図１０は、本発明のまた他の実施例であって、加工物１１を囲んでいる蓋１５は四角形断面を有し、多重スロットの形態を有する抽出電極、すなわちスロット１４は蓋１５の４面のうち片面にだけ付着された場合で、スロット１４の幅は円筒形加工物１１の直径と同一である。
【００７２】
図１１は、本発明のまた他の実施例であって、加工物１１を囲んでいる蓋１５が三角形断面を有し、多重スロット１４が３面に設けられている場合で、スロット１４の幅は加工物１１の直径と同一である。
【００７３】
図１２は、本発明のまた他の実施例であって、加工物１１の蓋１５が四角形断面を有し、４面にそれぞれ２つずつの多重スロット１４を有する。
【００７４】
この時、スロット１４は、衝突するイオンが加工物１１の表面をかすめるように入射する角度を有するように設けられる。
【００７５】
図１３は、本発明のまた他の実施例であって、平板型加工物１１に適用するためのプラズマ浸漬イオン加工方法を示す。
【００７６】
この時、傾斜して入ってくる入射により全方向でのイオン衝突を発生させるように、蓋１５に設けられる抽出電極、すなわちスロット１４は傾斜した格子を有する。
【００７７】
図１４は、本発明のまた他の実施例であって、二重の加工物蓋１５を示す。
【００７８】
加工物１１を囲んでいる蓋１５は、互いに所定のギャップを維持する内側のインナー蓋１５ａと外側のアウター蓋１５ｂで構成され、内側の伝導性インナー蓋１５ａは加工物１１に接続し、アウター蓋１５ｂはフローティング（Ｆｌｏａｔｉｎｇ）または接地される。
【００７９】
本発明で実現しようとする加工装置をより効率的に活用するためには、アウター蓋はフローティング状態が好ましく、工程の特性上、フローティング状態を維持し難い場合は接地する方法を選択することがよい。
【００８０】
四角断面を有するインナー蓋１５ａとアウター蓋１５ｂの各面には２つずつのスロット１４が設けられ、この時の各スロット１４は加工物１１の中心ではなく、外郭側に向かって位置される。
【００８１】
このようにスロット１４が位置されることにより、加工物１１に衝突したイオンは、衝突した後に流れの向きが変更されて部分的に優れた研磨特性を示す。
【００８２】
この時、スロット１４の幅は加工物１１の一部の面積をカバーする狭い幅を有する。
【００８３】
図１５は、実際に実現された本発明の実験装備の写真を示している。
【００８４】
また、前面格子を分離させた状態を示している。
【００８５】
図１６は、図１５に示された実験装備を用いてプラズマ浸漬イオン加工を行う間のパルスバイアス電圧及び印加電流を示している。
【００８６】
図１７は、ＩＣＰ放電のアルゴンと窒素プラズマによる電子エネルギの確率関数グラフを示している。
【００８７】
図１８は、図１５に示された実験装備を用いてガラス試片に対してプラズマ浸漬イオン加工を実施した結果である。
【００８８】
（ａ）と（ｂ）は、それぞれイオン加工する前と、イオン加工した後の電子顕微鏡（ＡＦＭ）測定結果である（アルゴンプラズマ、パルスバイアス：２ｋＶ、２ｓ、２ｋＨｚ）。
【００８９】
一方、本発明によるプラズマ浸漬イオンを用いた加工方法に対して説明する。
【００９０】
前記プラズマ浸漬イオンを用いた加工方法は、加工物１１と蓋１５に接続している電源供給源１６により、加工物１１と蓋１５にプラズマ電位に比して相対的に負の値を有するバイアスが提供され、蓋１５の抽出電極により蓋の周辺に形成されたシース内部で加速されたイオンが蓋１５と加工物１１との間の間隔の内部に引っ張られるようになり、このように流入されたイオンは、回転する加工物１１に所定範囲の入射角をもって衝突し、これによって円筒形加工物１１の表面を研磨する工程が行われる。
【００９１】
詳細に説明すると、先ず、電気的に絶縁されたチャンバ内部に加工物を配置する段階であって、チャンバに電気的に絶縁され、回転が可能な受け台上に加工物を配置する段階を行う。
【００９２】
次に、加工物に電気的に絶縁された蓋を被せる段階を行う。
【００９３】
この時、蓋は、加工物に電気的に接続してスロットによりイオン抽出電極の役割をする。
【００９４】
次に、前記チャンバ内部にプラズマを提供する段階を行う。
【００９５】
すなわち、蓋の周辺に低温の高密度プラズマを提供し、この時のプラズマは加工物に応じて均一に提供されることが好ましい。
【００９６】
次に、前記加工物と蓋に負のバイアスを付加し、前記加工物を回転させる段階を行う。
【００９７】
この時のバイアスは、ＤＣ、単極または双極のパルスまたはＲＦを用いることができる。
【００９８】
次に、所定の値の入射角及びイオンエネルギを有するイオン衝突により、加工物の表面を研磨する段階を行う。
【００９９】
具体的には、抽出電極により蓋の周辺に形成されたシース内部で加速されたイオンが蓋と加工物との間の間隔の内部に引っ張られ、その内部の加工物に衝突するようになることで、加工物の表面を加工する段階を行う。
【０１００】
また、前記加工物の表面を加工する段階で、プラズマ工程は、表面洗浄、表面活性化、マイクロナノ及びナノパターン構造の乾式エッチング、薄膜蒸着、イオン化蒸着、繰り返しエッチング、イオン注入によるプラズマ工程、表面研磨、その他の応用工程に適用することができる。
【０１０１】
本発明は、様々な加工物に対するイオンビームまたはプラズマ加工する場合、表面研磨、洗浄、表面活性化、エッチング、薄膜蒸着、イオン注入及びその他の表面処理を行うことができ、マイクロ及びナノパターン転写技術、半導体デバイス、平板型ディスプレイなどの製品生産に適用することができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１０ 真空チャンバ
１１ 加工物
１２ 受け台
１３ 回転装置
１４ スロット
１５ 蓋
１６ 電源供給源
１７ ポンプ
１８ ガスシャワー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ浸漬イオンを用いた加工装置及び方法に関するものであって、より詳細には、加速イオンを用いた低温プラズマ浸漬イオンにより様々な試片を加工処理する装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、エネルギを持っているイオンを用いた表面処理は、半導体工程、ＭＥＭＳ及びＭＥＭＳの量産、パターン転写技術、硬質コーティングなどの分野で必須である。
【０００３】
イオンの衝突は、洗浄、基板表面の活性化、濡れ性の変化、硬度向上、様々なフィルムの蒸着、イオン注入による半導体ドーピング工程などの多様な分野に用いられている。
【０００４】
通常、イオン加工は次のような２つの種類に分けられる。
【０００５】
第１に、イオンソースからイオンビームを抽出し、真空チャンバ内部に一定の距離を置いて載置されている基板側に送る方式がある。
【０００６】
この方式は、所望する結果を得るために、イオンビームと基板を別々にまたは同時に搬送させる。
【０００７】
この時、イオン電荷（Ｃｈａｒｇｅ）は、補助電子電極（Ｅｍｉｔｔｅｒ）により中和されることができる。
【０００８】
このような技術の例として、イオンビーム応用蒸着、イオンビームエッチングまたは加工（Ｍｉｌｌｉｎｇ）、イオンビーム注入などが挙げられる。
【０００９】
第２に、加工物がプラズマの雰囲気内にあり、一定の値の負電位（Ｎａｇａｔｉｖｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）のバイアス（Ｂｉａｓ）を電気的にかける装置がある。
【００１０】
イオンは、加工物の前に形成されたシース内部で加速されるが、このような加速を誘発するために、ＤＣ、ＲＦ、及びパルスに供給されるバイアスなどが用いられる。
【００１１】
ＰＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＰＩ３Ｄ、ＲＩＥなどがこの技術範疇に属する。
【００１２】
一方、イオンエッチングまたはイオン加工は重要なイオン加工の一分野である。
【００１３】
それはエネルギを有するイオンによる表面スパッタリングに基づく。
【００１４】
イオンスパッタリングの核心的な特徴は、イオンの入射角に対するスパッタリングの速度が図１に示すように非線形的に依存することである。
【００１５】
物理的または反応的（Ｒｅａｃｔｉｖｅ）な加工の両方ともに適用可能である。
【００１６】
イオン加工はたくさん適用されているが、その事例は、半導体工程、ナノ構造の形成、表面構造物の形成、表面粗度の改善などを含む。
【００１７】
イオンビーム加工は先端加工技術であるが、この技術は光学部品の量産において最後の段階に適用されてきた。
【００１８】
表面粗度を改善させるための適用は、光学部品及び高電力デバイス、またはＳＩＭＳとＴＥＭなどの試片準備のような重要な境界面におけるマイクロ表面粗度値の改善を含む。
【００１９】
通常、垂直なイオン入射角を用いたプラズマ加工は、基板に対して垂直方向に一定に加工が行われるため、パターンを形成するエッチング工程に適しているが、突出部分だけを選別的に除去して表面粗さを減少させる表面研磨工程には適していない。
【００２０】
この問題を解決するために、垂直なイオン入射角を用いたプラズマ工程では、基板の傾斜（Ｔｉｌｔｉｎｇ）または回転が主に用いられる（図２と図３）。
【００２１】
例えば、図２は円筒形加工物に対するイオンビームエッチング工程の概念図であって、線形イオンソースから出てきたリボン状のイオンビームは、回転する加工物１００の軸に沿って真空チャンバ内部に向かう。
【００２２】
図３は、平板型加工物のためのイオンビームエッチング工程の概念図である。
【００２３】
イオンソースから出てきた円形状のビームは、所定の角度だけ傾いたまま回転する加工物１００に対して真空チャンバ内部に向かう。
【００２４】
図面に示されている電子銃が、帯電されたイオンを中和させる。
【００２５】
製品化したイオン加工装置の例としては、Ｇａｔａｎ社のＭｏｄｌｅ ６９１、ＰＩＰＳ（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｉｏｎ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）社とＦｉｓｃｈｉｏｎｅ Ｉｎｓｔｒ．社のＭｏｄｌｅ １０１０ Ｉｏｎ Ｍｉｌｌ、及びＲｏｔｈ ＆ Ｒａｕ ＡＧ社のＩｏｎＳｃａｎ ８００ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ Ｆａｕｌｔ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍがある。
【００２６】
ｎｍ大きさのパターンを得るためには、数ｎｍまたはそれ以下の大きさを有する表面研磨工程が必要である。
【００２７】
半導体産業では、化学機械的研磨（ＣＭＰ）工程が平板型のシリコンウェハの研磨に主に活用される。
【００２８】
しかし、３次元形状を有する基板にはこのような化学機械的研磨工程を適用することができない。
【００２９】
３次元形状を有する基板が適用される分野としては、電気診断写真（Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ）装備に用いられる光受容体（Ｐｈｏｔｏｒｅｃｅｐｔｏｒ）ドラムが挙げられる。
【００３０】
ナノパターン転写のように、最近浮かび上がっている技術は、３次元基板、特に円筒形基板を有する場合に多くの利点がある。
【００３１】
このような基板を用いて製作される大面積の円筒形ナノスタンプは、次世代ディスプレイの核心部品として活用されることができる。
【００３２】
しかし、大面積の円筒形試片をその水準まで研磨できる装備はまだない。
【００３３】
線形イオンソースから出てきたリボン状のイオンビームは、大面積を有する加工物の表面研磨に適用されるが、この方法は生産性に限界がある。
【００３４】
２つ以上のイオンソースを同時に使用すると、システムが複雑になり、装備の価格が上昇し、また、イオンソース間の干渉のために各部品の信頼性が低下する問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３５】
本発明は、このような点を考慮して発明したものであって、プラズマ雰囲気のチャンバ手段、加工物とプラズマを分離させる加工物蓋手段、加工物と蓋に負電位を付与する手段、加工物を回転させる手段などを含み、加工物蓋の周辺に形成されたシース（Ｓｈｅａｔｈ）の内部で加速されたイオンを浸漬させて、回転する加工物に衝突させる加工方式を採択することにより、大面積の円筒形加工物の表面研磨工程を効率的に行うプラズマ浸漬イオン加工装置及び方法を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
前記目的を達成するために、本発明によるプラズマ浸漬イオンを用いた加工装置は、電気的に絶縁され、プラズマが満たされる真空チャンバと、加工物が載置される部分であって、真空チャンバ内部に設置されて回転可能な受け台及び回転装置と、少なくとも１面以上に、加工物の表面に沿って配置されるスロットが設けられ、伝導性をもって加工物を囲んで加工物をプラズマから分離させ、電気的に加工物に接続する蓋と、前記加工物と蓋に電源を供給する電源供給源と、を含むことを特徴とする。
【００３７】
また、加工方法は、電気的に絶縁されたチャンバ内部に加工物を配置するが、チャンバに電気的に絶縁され、回転が可能な受け台上に配置する段階と、加工物に電気的に接続し、スロットによりイオン抽出電極の役割をする蓋で加工物の周辺を覆う段階と、前記チャンバ内部にプラズマを提供する段階と、前記加工物と蓋に負のバイアスを付加し、前記加工物を回転させる段階と、前記抽出電極により蓋の周辺に形成されたシース内部で加速されたイオンが蓋と加工物との間の間隔の内部に引っ張られ、その内部の加工物に衝突することにより、加工物の表面を加工する段階と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によるプラズマ浸漬イオンを用いた加工装置及び工程は、大面積の円筒形基板、特にマイクロまたはナノパターン転写技術のための基板表面を数ｎｍの表面粗さにする効果がある。
【００３９】
また、単一または多重チャンバ内でプラズマ洗浄、表面活性、表面研磨、乾式エッチング、蒸着、プラズマ浸漬イオンの注入及び蒸着などの工程を効率的に行う効果がある。
【００４０】
また、本発明の加工装置及び方法は、パターン転写のためのマイクロ及びナノスタンパー、イメージ転写装備の光受容器ドラム、３次元半導体デバイスなどに有効に適用することができる。
【００４１】
したがって、本発明の加工装置及び方法は、簡単な設計と低維持費用で大面積の円筒形及び平板型基板表面が数ｎｍの表面粗さを持つようにする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】入射角による加速イオンによるスパッタリング速度の傾向を示すグラフである。
【図２】円筒形加工物に対するイオンビームエッチング工程を示す概念図である。
【図３】平板型加工物に対するイオンビームエッチング工程を示す概念図である。
【図４】本発明の概念図であって、鋭い先端を有する部品を加工する工程概念図である。
【図５】本発明の概念図であって、３次元の厚い絶縁体加工物を加工する工程概念図である。
【図６】本発明の概念図であって、円筒形加工物の表面研磨工程を示す概念図である。
【図７】本発明の概念図であって、角度をつけた状態で円筒形加工物の表面研磨工程を示す概念図である。
【図８】本発明の一例で、図６の構造を含むプラズマ浸漬イオン加工の概念図である。
【図９】本発明の他の例で、図６の構造を含み、２つの円筒形加工物を１バッチで処理する加工の概念図である。
【図１０】本発明のまた他の例で、格子化した電極が加工物蓋の片面にだけ付着された場合を示す概念図である。
【図１１】本発明のまた他の例で、三角形の加工物蓋を示す概念図である。
【図１２】本発明のまた他の例で、加工物蓋に設けられる電極の配置に対する他の例を示す概念図である。
【図１３】本発明のまた他の例で、平板型加工物の表面研磨工程を示す概念図である。
【図１４】本発明のまた他の例で、二重の加工物蓋を示す概念図である。
【図１５】本発明の工程を実際に実現した実験装備を示す写真である。
【図１６】図１５の実験装備を用いてプラズマ浸漬イオン加工を行う間のパルスバイアス電圧及び印加電流を示す写真である。
【図１７】ＩＣＰ放電のアルゴンと窒素プラズマによる電子エネルギの確率関数グラフである。
【図１８】図１５の実験装備を用いてガラス試片に対するプラズマ浸漬イオン加工を実施した結果を示す写真である。
【図１９】スロットの幅と位置設定によるイオンの衝突状態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、添付した図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【００４４】
本発明のプラズマ浸漬イオンを用いた加工装置は、大面積の加工物、例えば円筒形加工物の表面研磨工程のためのものであって、電気的に絶縁され、プラズマが蓋の周辺に均一に満たされる真空チャンバ１０と、円筒形や円盤形の加工物１１が載置される部分であって、真空チャンバ１０の内部に設置されて回転可能な受け台１２及び回転装置１３と、少なくとも１面以上に、加工物の表面に沿って配置されるスロット１４が設けられ、伝導性をもって加工物１１を囲んで加工物１１をプラズマから分離させ、電気的に加工物１１に接続する蓋１５と、前記加工物１１と蓋１５に電源を供給する電源供給源１６と、を含むように形成される。
【００４５】
前記蓋１５は、様々な断面形態、例えば四角断面や三角断面などの形態を有することができ、前記蓋１５と加工物１１に提供されるバイアスは、ＲＦ磁気バイアス、単極繰り返しパルスバイアス、蓄積された正電荷がパルス毎に負電荷を相殺できる双極繰り返しパルスバイアスなどが適用されることができ、前記真空チャンバ１０に満たされるプラズマは、内部アンテナを有するＩＣＰソース、アルゴンなどの不活性ガス、反応性ガスなどが適用されることができる。
【００４６】
また、前記加工物１１の載置のために設けられる受け台１２はベアリング手段を含み、また加工物１１の回転のための回転装置１３はモータなどを駆動源にする通常の回転装置が適用される。
【００４７】
また、前記真空チャンバ１０は、チャンバ内部を高真空にするポンプ１７と、蓋１５に沿って噴射するガスシャワー１８を含む。
【００４８】
したがって、電気的に絶縁された真空チャンバ１０の内部には円筒形加工物１１が受け台１２上に付着された状態に配置され、このように配置される円筒形加工物１１の周囲を円筒形軸に沿って均一に分布されている低温プラズマが囲むようになる。
【００４９】
前記円筒形加工物１１は蓋１５内に収容され、プラズマから隔離される。
【００５０】
前記蓋１５には、抽出電極（Ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）の役割をするスロット１４が形成されるが、スロット１４は円筒形加工物１１の表面に沿って配置され、加工物１１から一定の距離を置く。
【００５１】
また、スパッタリングを誘発するに十分な負電位が電気的に互いに接続している加工物１１と蓋１５に付加される。
【００５２】
これによって、プラズマから出てきたイオンは、抽出電極とプラズマとの間に形成されたシース（Ｓｈｅａｔｈ）内で加速され、スロット１４を通過して加工物１１と抽出電極との間の間隔の内部でリボン波形のビームを形成した後、加工物１１の表面粗さの減少を発生させるように、所定の傾斜角度範囲内で円筒形加工物１１に衝突する。
【００５３】
例えば、図１２に示すように、加工物１１の直径と同様にスロット１４の幅を設定せず、スロット１４の幅を狭く設定するが、この時のスロット１４の位置を加工物１１の外郭側に向かうように設定して加工物１１の一定部分だけにイオンが衝突するようにして円筒の任意の地点で円筒の表面に到達するイオンの入射角を制限することができる。
【００５４】
また、図１９に示すように、上述したスロット１４の幅と位置設定により加工物１１に衝突するイオンが加工物の垂直方向ではなく、加工物の側部方向に進行して衝突するようにして、加工物１１の突出部分を選択的に除去する効果がある。
【００５５】
前記電気的なバイアスは、直流（ＤＣ）、単極または双極のパルス、またはＲＦバイアスを用いることができる。
【００５６】
また、加工物１１と抽出電極の相対回転による一般的なプラズマ浸漬イオン加工により、円筒形加工物１１の表面を均一に処理することができる。
【００５７】
本発明では加工物が回転する構成を例に挙げたが、加工物を固定し、蓋を回転させる構成も可能である。
【００５８】
また、スパッタリングは、アルゴンのような不活性気体がプラズマを形成する時、または反応性ガスからプラズマが形成される時に物理的に行われる。
【００５９】
そして、伝導体または非伝導体円筒形加工物の両方ともに適用でき、この時の加工物は直径が１〜４０ｃｍ、長さは１０〜２００ｃｍまで加工が可能である。
【００６０】
以下、図面を参照して本発明の様々な実施例を説明する。
【００６１】
図４では、格子化した（Ｇｒｉｄｄｅｄ）プラズマ浸漬イオンの注入及び蒸着（ＰＩ３Ｄ）工程を用いて鋭い先端を有する加工物１１を加工する工程を示す。
【００６２】
例えば、図４と図５に示された加工物を加工する場合、スロットよりも格子形状がさらに効果的である。
【００６３】
図５では、３次元の厚い絶縁体加工物１１に対する格子化したプラズマ浸漬イオンの注入及び蒸着工程を示す。
【００６４】
図６では、プラズマ浸漬イオン加工による円筒形加工物１１の表面研磨工程を示す。
【００６５】
電気的に加工物１１に接続して加工物１１を囲む蓋１５は、四角断面を持っており、４つの面に多重スロット１４、すなわち抽出電極が付着されている。
【００６６】
この時、スロット１４の幅は、加工物１１の直径と同一であり、スロット１４の長さは加工物１１の長さと同一である。
【００６７】
図７では、図６に示されたプラズマ浸漬イオン加工方法とほぼ同様に円筒形加工物１１の表面を研磨する工程を示す。
【００６８】
この時、円筒形加工物１１の軸が加工物を囲む蓋１５に対して一定の角度をもって傾いている。
【００６９】
図８は、本発明の具体化された一実施例であって、図６に示された構造を含むプラズマ浸漬イオン加工の例を示す。
【００７０】
図９は、本発明の具体化された他の実施例であって、図６に示された構造を含み、平行に接続している２つの円筒形加工物１１を１バッチで処理できるプラズマ浸漬イオン加工の例を示す。
【００７１】
図１０は、本発明のまた他の実施例であって、加工物１１を囲んでいる蓋１５は四角形断面を有し、多重スロットの形態を有する抽出電極、すなわちスロット１４は蓋１５の４面のうち片面にだけ付着された場合で、スロット１４の幅は円筒形加工物１１の直径と同一である。
【００７２】
図１１は、本発明のまた他の実施例であって、加工物１１を囲んでいる蓋１５が三角形断面を有し、多重スロット１４が３面に設けられている場合で、スロット１４の幅は加工物１１の直径と同一である。
【００７３】
図１２は、本発明のまた他の実施例であって、加工物１１の蓋１５が四角形断面を有し、４面にそれぞれ２つずつの多重スロット１４を有する。
【００７４】
この時、スロット１４は、衝突するイオンが加工物１１の表面をかすめるように入射する角度を有するように設けられる。
【００７５】
図１３は、本発明のまた他の実施例であって、平板型加工物１１に適用するためのプラズマ浸漬イオン加工方法を示す。
【００７６】
この時、傾斜して入ってくる入射により全方向でのイオン衝突を発生させるように、蓋１５に設けられる抽出電極、すなわちスロット１４は傾斜した格子を有する。
【００７７】
図１４は、本発明のまた他の実施例であって、二重の加工物蓋１５を示す。
【００７８】
加工物１１を囲んでいる蓋１５は、互いに所定のギャップを維持する内側のインナー蓋１５ａと外側のアウター蓋１５ｂで構成され、内側の伝導性インナー蓋１５ａは加工物１１に接続し、アウター蓋１５ｂはフローティング（Ｆｌｏａｔｉｎｇ）または接地される。
【００７９】
本発明で実現しようとする加工装置をより効率的に活用するためには、アウター蓋はフローティング状態が好ましく、工程の特性上、フローティング状態を維持し難い場合は接地する方法を選択することがよい。
【００８０】
四角断面を有するインナー蓋１５ａとアウター蓋１５ｂの各面には２つずつのスロット１４が設けられ、この時の各スロット１４は加工物１１の中心ではなく、外郭側に向かって位置される。
【００８１】
このようにスロット１４が位置されることにより、加工物１１に衝突したイオンは、衝突した後に流れの向きが変更されて部分的に優れた研磨特性を示す。
【００８２】
この時、スロット１４の幅は加工物１１の一部の面積をカバーする狭い幅を有する。
【００８３】
図１５は、実際に実現された本発明の実験装備の写真を示している。
【００８４】
また、前面格子を分離させた状態を示している。
【００８５】
図１６は、図１５に示された実験装備を用いてプラズマ浸漬イオン加工を行う間のパルスバイアス電圧及び印加電流を示している。
【００８６】
図１７は、ＩＣＰ放電のアルゴンと窒素プラズマによる電子エネルギの確率関数グラフを示している。
【００８７】
図１８は、図１５に示された実験装備を用いてガラス試片に対してプラズマ浸漬イオン加工を実施した結果である。
【００８８】
（ａ）と（ｂ）は、それぞれイオン加工する前と、イオン加工した後の電子顕微鏡（ＡＦＭ）測定結果である（アルゴンプラズマ、パルスバイアス：２ｋＶ、２ｓ、２ｋＨｚ）。
【００８９】
一方、本発明によるプラズマ浸漬イオンを用いた加工方法に対して説明する。
【００９０】
前記プラズマ浸漬イオンを用いた加工方法は、加工物１１と蓋１５に接続している電源供給源１６により、加工物１１と蓋１５にプラズマ電位に比して相対的に負の値を有するバイアスが提供され、蓋１５の抽出電極により蓋の周辺に形成されたシース内部で加速されたイオンが蓋１５と加工物１１との間の間隔の内部に引っ張られるようになり、このように流入されたイオンは、回転する加工物１１に所定範囲の入射角をもって衝突し、これによって円筒形加工物１１の表面を研磨する工程が行われる。
【００９１】
詳細に説明すると、先ず、電気的に絶縁されたチャンバ内部に加工物を配置する段階であって、チャンバに電気的に絶縁され、回転が可能な受け台上に加工物を配置する段階を行う。
【００９２】
次に、加工物に電気的に絶縁された蓋を被せる段階を行う。
【００９３】
この時、蓋は、加工物に電気的に接続してスロットによりイオン抽出電極の役割をする。
【００９４】
次に、前記チャンバ内部にプラズマを提供する段階を行う。
【００９５】
すなわち、蓋の周辺に低温の高密度プラズマを提供し、この時のプラズマは加工物に応じて均一に提供されることが好ましい。
【００９６】
次に、前記加工物と蓋に負のバイアスを付加し、前記加工物を回転させる段階を行う。
【００９７】
この時のバイアスは、ＤＣ、単極または双極のパルスまたはＲＦを用いることができる。
【００９８】
次に、所定の値の入射角及びイオンエネルギを有するイオン衝突により、加工物の表面を研磨する段階を行う。
【００９９】
具体的には、抽出電極により蓋の周辺に形成されたシース内部で加速されたイオンが蓋と加工物との間の間隔の内部に引っ張られ、その内部の加工物に衝突するようになることで、加工物の表面を加工する段階を行う。
【０１００】
また、前記加工物の表面を加工する段階で、プラズマ工程は、表面洗浄、表面活性化、マイクロナノ及びナノパターン構造の乾式エッチング、薄膜蒸着、イオン化蒸着、繰り返しエッチング、イオン注入によるプラズマ工程、表面研磨、その他の応用工程に適用することができる。
【０１０１】
本発明は、様々な加工物に対するイオンビームまたはプラズマ加工する場合、表面研磨、洗浄、表面活性化、エッチング、薄膜蒸着、イオン注入及びその他の表面処理を行うことができ、マイクロ及びナノパターン転写技術、半導体デバイス、平板型ディスプレイなどの製品生産に適用することができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１０ 真空チャンバ
１１ 加工物
１２ 受け台
１３ 回転装置
１４ スロット
１５ 蓋
１６ 電源供給源
１７ ポンプ
１８ ガスシャワー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的に絶縁され、プラズマが満たされる真空チャンバ１０と、
加工物１１が載置される部分であって、真空チャンバ１０の内部に設置されて回転可能な受け台１２及び回転装置１３と、
少なくとも１面以上に、加工物の表面に沿って配置されるスロット１４が設けられ、伝導性をもって加工物１１を囲んで加工物１１をプラズマから分離させ、電気的に加工物１１に接続する蓋１５と、
前記加工物１１と蓋１５に電源を供給する電源供給源１６と、
を含み、
前記加工物と蓋にプラズマ電位に比して相対的に負の値を有するバイアスが提供され、前記蓋はスロットを有する抽出電極の役割をし、前記抽出電極により蓋の周辺に形成されたシース内部で加速されたイオンが蓋と加工物との間の間隔の内部に引っ張られ、回転する加工物に衝突して加工物の表面を研磨することを特徴とするプラズマ浸漬イオンを用いた加工装置。
【請求項２】
前記加工物１１は、円筒形加工物または平板型加工物であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ浸漬イオンを用いた加工装置。
【請求項３】
前記加工物１１は、蓋１５に対して相対的に一定の角度傾いていることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ浸漬イオンを用いた加工装置。
【請求項４】
前記蓋１５のスロット１４は、衝突するイオンが加工物の表面をかすめるように入射させるために、四角断面の蓋の場合は４つの面にそれぞれ２つずつ設けられることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ浸漬イオンを用いた加工装置。
【請求項５】
前記蓋１５は四角断面の蓋であり、抽出電極の役割をするスロット１４は四角断面の各面に設けられることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ浸漬イオンを用いた加工装置。
【請求項６】
前記蓋１５は、互いに所定のギャップを維持する内側のインナー蓋１５ａと外側のアウター蓋１５ｂで構成され、内側の伝導性インナー蓋１５ａは加工物１１に接続し、アウター蓋１５ｂはフローティングまたは接地されることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ浸漬イオンを用いた加工装置。
【請求項７】
前記バイアスは、ＲＦ磁気バイアス、単極繰り返しパルスバイアス、双極繰り返しパルスバイアスのうち何れか１つであることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ浸漬イオンを用いた加工装置。
【請求項８】
前記プラズマは、内部アンテナを有するＩＣＰソース、不活性ガス、反応性ガスのうち何れか１つにより製造されることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ浸漬イオンを用いた加工装置。
【請求項９】
前記受け台１２及び回転装置１３と蓋１５は２セットが設けられ、１つの真空チャンバ１０内に並んで配置されることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ浸漬イオンを用いた加工装置。
【請求項１０】
電気的に絶縁され、プラズマが満たされる真空チャンバ１０と、
加工物１１が載置される部分であって、真空チャンバ１０の内部に設置される受け台１２と、
少なくとも１面以上に、加工物の表面に沿って配置されるスロット１４が設けられ、伝導性をもって加工物１１を囲んで加工物１１をプラズマから分離させ、電気的に加工物１１に接続すると共に回転可能な蓋１５及びこの蓋１５の回転のための回転装置１３と、
前記加工物１１と蓋１５に電源を供給する電源供給源１６と、
を含み、
前記加工物と蓋にプラズマ電位に比して相対的に負の値を有するバイアスが提供され、前記蓋はスロットを有する抽出電極の役割をして回転し、前記抽出電極により蓋の周辺に形成されたシース内部で加速されたイオンが蓋と加工物との間の間隔の内部に引っ張られ、その内部の加工物に衝突することにより、加工物の表面を研磨することを特徴とするプラズマ浸漬イオンを用いた加工装置。
【請求項１１】
電気的に絶縁されたチャンバ内部に加工物を配置するが、チャンバに電気的に絶縁され、回転が可能な受け台上に配置する段階と、
加工物に電気的に接続し、スロットによりイオン抽出電極の役割をする蓋で加工物の周辺を覆う段階と、
前記チャンバ内部にプラズマを提供する段階と、
前記加工物と蓋に負のバイアスを付加し、前記加工物を回転させる段階と、
前記抽出電極により蓋の周辺に形成されたシース内部で加速されたイオンが蓋と加工物との間の間隔の内部に引っ張られ、その内部の加工物に衝突することにより、加工物の表面を加工する段階と、
を含むことを特徴とするプラズマ浸漬イオンを用いた加工方法。
【請求項１２】
前記蓋１５は、互いに所定のギャップを維持する内側のインナー蓋１５ａと外側のアウター蓋１５ｂで構成され、内側の伝導性インナー蓋１５ａは加工物１１に接続し、アウター蓋１５ｂはフローティングまたは接地される形態のものを使用することを特徴とする請求項１１に記載のプラズマ浸漬イオンを用いた加工方法。
【請求項１３】
前記加工物の表面を加工する段階は、表面洗浄、表面活性化、マイクロナノ及びナノパターン構造の乾式エッチング、薄膜蒸着、イオン化蒸着、繰り返しエッチング、イオンの注入によるプラズマ工程、表面研磨から選択された何れか１つの加工を含むことを特徴とする請求項１１に記載のプラズマ浸漬イオンを用いた加工方法。
【請求項１】
電気的に絶縁され、プラズマが満たされる真空チャンバ１０と、
加工物１１が載置される部分であって、真空チャンバ１０の内部に設置されて回転可能な受け台１２及び回転装置１３と、
少なくとも１面以上に、加工物の表面に沿って配置されるスロット１４が設けられ、伝導性をもって加工物１１を囲んで加工物１１をプラズマから分離させ、電気的に加工物１１に接続する蓋１５と、
前記加工物１１と蓋１５に電源を供給する電源供給源１６と、
を含み、
前記加工物と蓋にプラズマ電位に比して相対的に負の値を有するバイアスが提供され、前記蓋はスロットを有する抽出電極の役割をし、前記抽出電極により蓋の周辺に形成されたシース内部で加速されたイオンが蓋と加工物との間の間隔の内部に引っ張られ、回転する加工物に衝突して加工物の表面を研磨することを特徴とするプラズマ浸漬イオンを用いた加工装置。
【請求項２】
前記加工物１１は、円筒形加工物または平板型加工物であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ浸漬イオンを用いた加工装置。
【請求項３】
前記加工物１１は、蓋１５に対して相対的に一定の角度傾いていることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ浸漬イオンを用いた加工装置。
【請求項４】
前記蓋１５のスロット１４は、衝突するイオンが加工物の表面をかすめるように入射させるために、四角断面の蓋の場合は４つの面にそれぞれ２つずつ設けられることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ浸漬イオンを用いた加工装置。
【請求項５】
前記蓋１５は四角断面の蓋であり、抽出電極の役割をするスロット１４は四角断面の各面に設けられることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ浸漬イオンを用いた加工装置。
【請求項６】
前記蓋１５は、互いに所定のギャップを維持する内側のインナー蓋１５ａと外側のアウター蓋１５ｂで構成され、内側の伝導性インナー蓋１５ａは加工物１１に接続し、アウター蓋１５ｂはフローティングまたは接地されることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ浸漬イオンを用いた加工装置。
【請求項７】
前記バイアスは、ＲＦ磁気バイアス、単極繰り返しパルスバイアス、双極繰り返しパルスバイアスのうち何れか１つであることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ浸漬イオンを用いた加工装置。
【請求項８】
前記プラズマは、内部アンテナを有するＩＣＰソース、不活性ガス、反応性ガスのうち何れか１つにより製造されることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ浸漬イオンを用いた加工装置。
【請求項９】
前記受け台１２及び回転装置１３と蓋１５は２セットが設けられ、１つの真空チャンバ１０内に並んで配置されることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ浸漬イオンを用いた加工装置。
【請求項１０】
電気的に絶縁され、プラズマが満たされる真空チャンバ１０と、
加工物１１が載置される部分であって、真空チャンバ１０の内部に設置される受け台１２と、
少なくとも１面以上に、加工物の表面に沿って配置されるスロット１４が設けられ、伝導性をもって加工物１１を囲んで加工物１１をプラズマから分離させ、電気的に加工物１１に接続すると共に回転可能な蓋１５及びこの蓋１５の回転のための回転装置１３と、
前記加工物１１と蓋１５に電源を供給する電源供給源１６と、
を含み、
前記加工物と蓋にプラズマ電位に比して相対的に負の値を有するバイアスが提供され、前記蓋はスロットを有する抽出電極の役割をして回転し、前記抽出電極により蓋の周辺に形成されたシース内部で加速されたイオンが蓋と加工物との間の間隔の内部に引っ張られ、その内部の加工物に衝突することにより、加工物の表面を研磨することを特徴とするプラズマ浸漬イオンを用いた加工装置。
【請求項１１】
電気的に絶縁されたチャンバ内部に加工物を配置するが、チャンバに電気的に絶縁され、回転が可能な受け台上に配置する段階と、
加工物に電気的に接続し、スロットによりイオン抽出電極の役割をする蓋で加工物の周辺を覆う段階と、
前記チャンバ内部にプラズマを提供する段階と、
前記加工物と蓋に負のバイアスを付加し、前記加工物を回転させる段階と、
前記抽出電極により蓋の周辺に形成されたシース内部で加速されたイオンが蓋と加工物との間の間隔の内部に引っ張られ、その内部の加工物に衝突することにより、加工物の表面を加工する段階と、
を含むことを特徴とするプラズマ浸漬イオンを用いた加工方法。
【請求項１２】
前記蓋１５は、互いに所定のギャップを維持する内側のインナー蓋１５ａと外側のアウター蓋１５ｂで構成され、内側の伝導性インナー蓋１５ａは加工物１１に接続し、アウター蓋１５ｂはフローティングまたは接地される形態のものを使用することを特徴とする請求項１１に記載のプラズマ浸漬イオンを用いた加工方法。
【請求項１３】
前記加工物の表面を加工する段階は、表面洗浄、表面活性化、マイクロナノ及びナノパターン構造の乾式エッチング、薄膜蒸着、イオン化蒸着、繰り返しエッチング、イオンの注入によるプラズマ工程、表面研磨から選択された何れか１つの加工を含むことを特徴とする請求項１１に記載のプラズマ浸漬イオンを用いた加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８（ａ）】
【図１８（ｂ）】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８（ａ）】
【図１８（ｂ）】
【図１９】
【公表番号】特表２０１３−５１１８１７（Ｐ２０１３−５１１８１７Ａ）
【公表日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５４１００４（Ｐ２０１２−５４１００４）
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２０１０／００７４１８
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０６５６６９
【国際公開日】平成２３年６月３日（２０１１．６．３）
【出願人】（５０７２９６７９１）コリア エレクトロテクノロジー リサーチ インスティテュート (24)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２０１０／００７４１８
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０６５６６９
【国際公開日】平成２３年６月３日（２０１１．６．３）
【出願人】（５０７２９６７９１）コリア エレクトロテクノロジー リサーチ インスティテュート (24)
【Ｆターム（参考）】
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