(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工物の面の少なくとも一部分が、イオン衝撃によるエッチングを含めてエッチングされる、加工物の製造方法であって、
駆動力によって回転台軸のまわりで回転可能な回転台基部を設けるステップと、
前記回転台基部の周辺に沿って、また前記回転台基部上に、それぞれが駆動力によって前記回転台軸と平行な遊星軸のまわりで回転可能な少なくとも２つの遊星運搬台を設けるステップと、
前記回転台軸および前記遊星軸に対して垂直な断面で考えたとき、最大イオン密度領域の中心に中心軸を有するイオン含有雲を生成するステップと、
前記中心軸を、前記断面で考えたとき前記回転台軸と交差するように向けるステップと、
エッチングされる少なくとも１つの加工物を前記遊星運搬台のそれぞれの上に与えるステップであって、前記遊星運搬台のそれぞれが、その遊星軸のまわりで回転することによってそのような遊星軸に対して直径を定義する、ステップとを含み、
前記イオン含有雲が、前記断面で考えたとき、前記中心軸から前記遊星軸の移動経路の軌跡における前記直径のせいぜい５０％の距離で、前記ビームの最大イオン密度の５０％へ低下するイオン密度を有し、当該製造方法が、
前記回転台基部および前記遊星運搬台を前記それぞれの軸のまわりで回転させるステップと、
前記加工物が前記雲の中を通って移動するとき、これをエッチングするステップとを含む製造方法。
【請求項２】
前記雲が、前記遊星軸と平行な方向において直線的に延長されて生成される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記加工物を、前記それぞれの遊星軸に対して偏心的に与えるステップを含む請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記加工物を加工物軸のまわりで回転させるステップをさらに含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記加工物から一時的にエッチングされている材料が前記加工物の他のものへ再堆積するのを防止するために、隣接した前記加工物の間にシールドを提供するステップをさらに含む請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
一時的にエッチングされている１つのまたは複数の加工物に対して、一時的にエッチングされていない加工物に印加するものより大きいマイナスのバイアス電圧を選択的に印加することにより、前記エッチングを、前記一時的にエッチングされている加工物側にさらに増大させるステップをさらに含む請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記生成するステップが、金属ダイヤフラムを電気的にフローティングすること、誘電体のダイヤフラム、または陽極ダイヤフラムのうち１つのやり方で、ダイヤフラムによって前記雲を成形するステップを含む請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記生成するステップが、前記遊星軸に平行な方向に沿って磁界を印加するステップを含む請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記生成するステップが、前記雲をプラズマとして生成するステップを含む請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記距離が前記直径のせいぜい４分の１である請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
イオンエッチング装置であって、
真空チャンバ内で、駆動力によって回転台軸のまわりで回転可能な回転台基部と、
前記回転台基部の周辺に隣接して、またその基部上に、駆動式に実装され、前記回転台軸と平行なそれぞれの遊星軸のまわりで駆動力によって回転可能な少なくとも２つの遊星運搬台とを備え、
前記遊星運搬台のそれぞれが、前記それぞれの遊星軸に対して直径を定義し、当該イオンエッチング装置が、
前記回転台軸および前記遊星軸に対して垂直な断面で考えたとき、前記回転台軸と交差する中心軸を有するイオン含有雲の発生源と、
前記少なくとも２つの遊星運搬台のそれぞれにおける、加工物用の少なくとも１つの加工物支持体とを備え、
前記イオン含有雲が、前記断面で考えたとき、前記中心軸から前記遊星軸の移動経路の軌跡における前記直径のせいぜい５０％離れたところで、前記ビームの最大イオン密度の５０％へ低下するイオン密度を有するイオンエッチング装置。
【請求項１２】
前記雲が、前記遊星軸と平行な方向において直線的に延長しているイオンを含む請求項１１に記載のエッチング装置。
【請求項１３】
前記遊星運搬台のそれぞれが、前記遊星運搬台のそれぞれの周辺に隣接した加工物支持体を備えている請求項１１または１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記支持体が、駆動力によってそれぞれの支持体軸のまわりで回転可能である請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
隣接した遊星運搬台の間にシールドをさらに備え、前記シールドが、前記回転台基部に対して固定されており、かつ前記回転台軸に対して半径方向に広がっている請求項１１から１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
前記遊星運搬台のそれぞれの上に実装された隣接する前記加工物支持体の間に、前記遊星軸のそれぞれに対して半径方向に広がるシールドをさらに備える請求項１３または１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記シールドが、金属製であり電気的フローティングで作動される、または誘電材料である請求項１５または１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記回転台基部上に実装され、前記回転台軸に対して半径方向外側に開口を有するシールド部材を、前記遊星運搬台のそれぞれのまわりにさらに備える請求項１１から１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
前記遊星運搬台上に実装され、それぞれが、それぞれの遊星軸に対して半径方向外側に開口を有するシールド部材を、前記加工物支持体のまわりにさらに備える請求項１３、１４及び１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
前記シールド部材が、金属製であり電気的フローティングで作動される、または誘電材料である請求項１８または１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記ビームのイオンを引きつけるように前記加工物支持体にバイアスをかけるための電源をさらに備える請求項１１から２０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２２】
前記バイアスを、前記支持体のそれぞれが前記雲に浸漬されるときは常に、前記加工物が前記雲に浸漬されないときより大きくするように制御するバイアス制御ユニットをさらに備える請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記ビームに沿って、電気的フローティングである金属製ダイヤフラム、もしくは誘導体ダイヤフラム、または陽極として働くダイヤフラムを備える請求項１１から２２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２４】
前記雲に沿って集束磁界を生成するコイル機構をさらに備える請求項１１から２３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２５】
前記供給源がプラズマ源であり、前記雲がプラズマである請求項１１から２４のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、加工物の面をイオン衝撃でエッチングすること、それに関して、そのような面からエッチング除去され、加工物のロットの他の加工物上またはエッチングされている同一加工物の他の面領域上に再堆積されることになる材料の量を少なくとも低減させることを対象とする。
【背景技術】
【０００２】
定義
「イオン衝撃によるエッチング」は、面の材料を衝撃で除去するように、エッチングされる面上にイオンが衝突する真空エッチングプロセスと理解される。
【０００３】
それに関して、そのようなエッチングは、事実上イオン衝撃だけによって実現され得るが、エッチングされる加工物の面に隣接する反応性ガスを付加的に活性化することによっても実行することができ、その結果、そのような活性化されたガスはエッチングプロセスに寄与する。
【０００４】
次に、「イオン含有雲」を定義する。
【０００５】
イオン含有雲は、周囲の真空よりプラスイオンの密度が高い真空中の限定された空間領域と理解される。それに関して、本発明者らは、そのようなイオン雲の境界は、イオン密度が雲の中の最大イオン密度の５０％に低下する軌跡と定義する。
【０００６】
エッチングされる加工物に対して適切に配置されるべきイオン雲の境界（後に例示される）を確立するために、１つまたは複数のダミー加工物が、それぞれのエッチング装置内に導入されてイオン含有雲の中へ浸漬され得る。所定期間の後、ダミーを除去して、ダミーの加工物上で最大エッチング効果の５０％のエッチング効果に達しているところを調べる。それによって、雲の境界の軌跡が見いだされる。その結果に照らして、雲を生成するための供給源および／またはそのような供給源に対する加工物の位置が、雲の境界を所望のところに配置するように調整される。
【０００７】
前述の境界がどこにあるかをその場（ｉｎ  ｓｉｔｕ）で調べるために他に考えられることは、ラングミュアプローブによる測定のような測定を実行することである。
【０００８】
イオンの移動分布はランダムであり得る。これは電極から遠方のプラズマ放電の場合である。イオンは、陰極として働く電極の付近で、すなわちしばしば陰極暗部とも呼ばれる陰極シースを通って、プラズマ電位と陰極電位との電位差により陰極の方へ引きつけられる。固体表面がプラズマの中へ浸される場合、シースも境界面のところにもたらされ、面は、フローティング電位で作動されたとしてもエッチングのイオン衝撃に暴露される。そのような面に、プラズマ電位に対して、すなわち陰極電位に対してマイナス電位のバイアスをかけることにより、エッチング速度を向上させることができる。バイアスをかける場合には、イオンの移動分布は前述の面への優先方向を有し、そのようなバイアスがないと移動分布はランダムである。
【０００９】
例えば遠方のプラズマからグリッドを用いてイオンを抽出し、そのようなイオンをエッチングされる面の方へ加速することによって生成され得る、事実上イオンだけからなるイオンビームとして雲が存在する場合、イオン含有雲の中のイオンの移動分布は顕著な方向を有する。この種の雲の中での、イオンの前述の優勢な移動方向は、プラズマからターゲット面へ向かうイオンのそれぞれの抽出および加速によって確立される。
【００１０】
本説明および特許請求の範囲におけるイオン含有雲で理解されるべきことをさらに例示するために、図１は、事実上イオンからなる、イオンを含むビーム状の雲を生成する機構を概略的に示す。当業者には周知のように、例えば、熱陰極７および陽極として運用されるチャンバ５の壁を用いて、アルゴンのような希ガスを注入することにより、プラズマチャンバ５内にプラズマ放電ＰＬが生成される。プラズマＰＬは、電子ならびに希ガスのプラスイオンを含む。プラズマチャンバ５の壁に対する大きなマイナス電位の加速格子またはダイヤフラム９の機構によって、プラズマからプラスイオンが抽出され、優勢な方向Ｄで加速される。事実上イオンＩだけからなるビームＢＩがもたらされ、このビームは、例えば静電的に引きつけかつはね返すグリッドにより、湾曲した軌線に沿って遠方のターゲット１５の方へ導かれ得る。ここで、イオン含有雲は明白なビーム形状を有し、イオンは優勢な移動方向を有する。
【００１１】
図２に、電子ならびにプラスイオンを含むプラズマビームであるイオン含有雲の生成が概略的に示されている。それに関して、一実施例として、プラズマチャンバ内に再び熱陰極１１が設けられる。プラズマチャンバ９は、それによって電気的フローティング電位で作動され得る。陽極１３は、プラズマビームＢＰＬを生成するのに陰極１１と協働する。プラズマ中のイオンの優勢な移動方向Ｄは、プラズマＰＬからイオンを引きつけてターゲットのエッチングに寄与しないプラズマの電子をはね返すように、ターゲット１５に、陰極電位すなわちマイナスのバイアス電圧ＵＢに対してバイアスをかけることによって確立される。しかし、ビームＢＰＬ中には、ターゲット１５の近くでさえ電子が残る。したがって、ここで、イオン含有雲はイオンが優勢な移動方向を有するプラズマビームである。
【００１２】
イオン含有雲を生成する第３の方法が、図１４に示されている。陽極は、遠方の陰極６５である電子の供給源と協働する。電子は、陽極６９および電子源６５に対してフローティング電位で作動される囲い７１の中の陽極６９の目先で作用ガスをイオン化する。囲いは、囲いから出て来るプラズマＰＬを成形する。プラズマの中で、イオンには優勢な移動方向がない。固体材料の面が、フローティング電位でプラズマに浸される場合、プラズマ／固体境界面にもたらされるシースは、固体表面へ向けてイオンを加速し、これは既に面エッチングに十分である。しかし、この場合、イオン含有雲自体にはイオン移動の優勢な方向はない。固体表面上のエッチング効果は、そこへプラズマＰＬのプラズマ電位に対してマイナスのバイアス電位を印加することにより向上され得る。
【００１３】
エッチングについてはイオンの衝撃が原因となり、ターゲット面は、図１のＢＩおよび図２のＢＰＬおよび図１４のプラズマＰＬの雲の３つのカテゴリすべてによってエッチングされることが理解され得る。
【００１４】
図３から図６は、イオン含有雲の境界を定義する様子を例示するものである。図３は、雲を通る断面で、例えば図２の面Ｅに沿って考えたイオン含有雲ＣＬのイオン密度分布ρを概略的に示す。この場合、雲は、最大イオン密度ρｍａｘの中央領域の中心のあるｚ方向の軸ＡＣＬに対して実質的に対称である。イオン密度は、所定の円形の軌跡に実質的に沿って、例えば最大イオン密度ρｍａｘの７５％および５０％などへ低下する。本発明者らは、ρｍａｘの５０％の軌跡を雲の境界または限界と見なす。
【００１５】
図４は、もたらされる定性的イオン密度ρ（ｙ）の分布を示す。
【００１６】
図５に、雲を通る断面で考えた方向ｘに直線的に延びる雲ＣＬのイオン密度分布が、図３に類似して単に定性的に示されている。図６に、面ｚ／ｙにおける密度分布が示されている。ｘ／ｚ面と一致する中央断面は、最大イオン密度ρｍａｘの領域の中心軌跡である。
【００１７】
イオンが材料面上へ十分に高いエネルギーで衝突するとき、材料は、衝撃により、そのような面からいわゆる「余弦則」による空間的確率分布で周囲の真空雰囲気の中へ解放されることが周知である。図７に概略的に示されるように、材料が周囲の真空雰囲気中へ解放される確率は、分布Ｗによる空間的方向θ次第である。したがって、やはり図７を念頭に置いて、材料が加工物の面１からイオンエッチングされ、図７に概略的に示されるように面３がある場合、面１からエッチングされた一定量の材料が面３上に再び堆積することになる。面３もエッチングされることになっている場合、あるいはより包括的には、エッチングされた材料が面３上に堆積してはならない場合、これは特に不利である。面３もエッチングされるべき面である場合、１つの面領域から一時的にエッチングされている材料の一部分が、別の、既にエッチングされている、もしくはこれからエッチングする必要がある面領域上に再び堆積されることにより、総合的エッチング効率が著しく低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】欧州特許出願第２００６／０６７８６９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、スパッタエッチングされる加工物のロットに対して、この問題に包括的に対処する。そのような場合、１つの加工物からエッチングされた材料がロットの他の加工物上に再び堆積すると、総合的なエッチング効率が著しく低下する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
加工物の面の少なくとも一部分が、イオン衝撃によるエッチングを含めてエッチングされる、加工物製造方法が提案される。回転台（ｃａｒｏｕｓｅｌ）基部は、駆動力によって回転台軸のまわりで回転可能である。この回転台基部の周辺に沿って、また前述の回転台基部上で、少なくとも２つの遊星運搬台（ｐｌａｎｅｔａｒｙ  ｃａｒｒｉｅｒ）が設けられ、それぞれが駆動力によって回転台軸と平行な遊星軸のまわりで回転可能である。イオン含有雲が生成され、これは、回転台軸および遊星軸に垂直な断面で考えると最大イオン密度の中央領域の中心軸を有する。
【００２１】
中心軸は、依然として回転台軸および遊星軸に対して垂直な断面で考えると、回転台軸と交差するように向けられる。エッチングされる少なくとも１つの加工物が遊星運搬台のそれぞれの上に与えられ、それによって、依然として前述の断面で考えたとき、遊星運搬台のそれぞれが、その遊星軸のまわりで回転することによってそのような遊星軸に対して直径を定義する。さらに、イオン含有雲のイオン密度は、中心軸から、遊星軸の移動経路の軌跡における前記直径のせいぜい半分離れたところで、ビームの最大イオン密度の５０％へ低下する。回転台基部ならびに遊星運搬台は、駆動力によってそれぞれの軸のまわりを回転され、それぞれの加工物が、前述の雲の中を通って移動するときエッチングされる。
【００２２】
例えば切断ツールとして、あるいは、特にタペット、ニードル弁、コントロールピストン、リストピン、フィンガフォロア、プランジャ、ローラおよびシューなど、真空処理用に回転台／遊星運搬台機構上に支持された自動車産業向けの加工物として、ロットの加工物を供給することが広く知られている。前述の方法によって、１つの遊星運搬台上の加工物から一時的にエッチングされている材料が別の遊星運搬台上の加工物上に再び堆積することは、実質的に防止される。
【００２３】
さらに、複雑に成形された加工物面、例えば陥凹面のエッチングが著しく改善される。
【００２４】
遊星運搬台がそれらの軸の方向に延びる前述の方法の一実施形態では、雲は、遊星軸と平行な方向で実質的に直線状に延びて生成される。したがって、回転台軸を含む中心面を画定するシート状の雲が生成される。
【００２５】
さらなる実施形態では、加工物は、それぞれの遊星軸に対して偏心的に与えられ、好ましくはそれぞれが加工物軸のまわりで回転する。後者は、エッチングされる加工物面が、加工物のまわりへ全体的に広がる場合に実行される。
【００２６】
さらなる実施形態では、加工物から一時的にエッチングされている材料の他の加工物への再堆積は、加工物を互いにシールドすることによってさらに防止される。
【００２７】
さらなる実施形態では、加工物上への前述のエッチングの集束または集中は、一時的にエッチングされている加工物に印加するマイナスのバイアス電圧を、一時的にエッチングされていない加工物に印加するものより、選択的により大きくすることによってさらに向上する。
【００２８】
さらなる実施形態では、雲の生成は、ダイヤフラムによって雲を成形するステップを含む。これは、金属ダイヤフラムを電気的にフローティングすること、誘電体のダイヤフラム、またはそのようなダイヤフラムを陽極として作動させることのうちの１つによって行われる。
【００２９】
金属ダイヤフラムがフローティング電位で作動される場合、これは雲の電位に対するものである。雲がプラズマである場合、したがって、プラズマ生成のための陽極または陰極の電位を、基準電位、例えばアース電位に選択することによってプラズマ電位を基準電位に設定し、またダイヤフラムの電位をフローティングにする、あるいは、ダイヤフラムを基準電位で作動させ、陰極と陽極のどちらもプラズマ生成のために基準電位で作動させることなく、それによってプラズマ電位をフローティングにする、のいずれかである。
【００３０】
ダイヤフラムは、陽極として、したがってプラスの電位で作動され、電気的にプラスである雲のイオンに対して雲の集束部材として働く。
【００３１】
さらなる実施形態では、雲を生成するステップは、雲に沿って磁界を印加するステップを含む。
【００３２】
一実施形態では、雲はプラズマとして生成され、したがって前述のエッチングイオンならびに電子を含む。特にこの場合は、エッチングされている加工物にマイナスのバイアス電位を印加するのがかなり有利であり、というのは、そうすることによって、一方ではプラスのエッチングイオンが引きつけられて、電子がはね返され、それによって電子流による加工物の加熱が避けられるからである。
【００３３】
さらに、一実施形態では、雲のイオン密度は、イオン密度がρｍａｘの５０％に低下する前述の距離を、前述の直径のせいぜい４分の１に選択することにより、特定の小面積にさらに限定される。
【００３４】
駆動力によって回転台軸のまわりで回転可能な回転台基部を備えるイオン雲エッチング装置がさらに提案される。この装置は、回転台基部の周辺に隣接して、またその基部上に駆動式に実装された、回転台軸と平行なそれぞれの遊星軸のまわりで駆動力によって回転可能な少なくとも２つの遊星運搬台をさらに備える。
【００３５】
遊星運搬台のそれぞれが、その遊星軸に対して直径を定義する。
【００３６】
回転台軸および遊星軸に対して垂直な断面で考えたとき、依然として前述の面で回転台軸と交差する中心軸を有するイオン含有雲の発生源がさらに提供される。雲の軸は、前述の面で考えたとき最大イオン密度領域の中心に定義される。
【００３７】
少なくとも２つの遊星運搬台のそれぞれが、加工物用の少なくとも１つの加工物支持体を備える。イオン含有雲のイオン密度は、前述の断面で考えたとき、回転台軸のまわりの遊星軸の移動経路の軌跡において、ビーム軸から遊星運搬台の直径のせいぜい５０％の距離で雲の最大イオン密度の５０％へ低下する。
【００３８】
前述の装置の一実施形態では、イオン含有雲は、遊星軸と平行な方向で実質的に直線状に延びる。
【００３９】
この装置のさらなる実施形態では、遊星運搬台のそれぞれが、その周辺に隣接して加工物支持体を備え、同支持体は、好ましくは駆動力によってそれぞれの支持体軸のまわりで回転可能である。
【００４０】
本発明によるさらなる実施形態では、この装置は、隣接した遊星運搬台間にシールドを備え、これは回転台基部に対して静止しており、回転台軸に対して半径方向に広がる。そのようなシールドによって、１つの遊星運搬台上の加工物から一時的にエッチングされている材料の、さらなる遊星運搬台、特に隣接の遊星運搬台上の加工物への再堆積がさらに低減される。
【００４１】
遊星運搬台が、それらの周辺に隣接して、好ましくはそれ自体が回転可能な加工物支持体を常に備えるさらなる実施形態では、遊星運搬台のそれぞれの上に実装された隣接する前述の加工物支持体の間にシールドが設けられ、遊星軸のそれぞれに対して半径方向に広がる。このシールドによって、加工物から一時的にエッチングされている材料の、同一遊星運搬台上に支持された諸加工物上への再堆積が防止される。
【００４２】
隣接した遊星運搬台間および／または遊星運搬台上の加工物支持体間の前述のシールドは、一実施形態では、金属製で電気的フローティングのやり方で作動される、あるいは誘電材料で作製される。
【００４３】
ここまでに言及された前述のシールドは、むしろ、エッチング除去された材料がある加工物から別の加工物へ転移するのを防止する態様の下で設けられるが、さらなる実施形態では、他の加工物からエッチング除去された材料による汚染から加工物を保護する手法に取り組む。これは、それぞれの遊星運搬台のまわりにシールド部材を設けることにより達成され、このシールド部材は、回転台基部上に実装され、回転台軸に対して半径方向外側に開口を有する。
【００４４】
上記で言及された加工物支持体が遊星運搬台に設けられる場合、さらなる一実施形態では、加工物支持体のそれぞれのまわりにシールド部材が設けられ、前記シールド部材のそれぞれが、それぞれの遊星軸に対して半径方向外側に開口を有する。
【００４５】
遊星運搬台および／または加工物支持体のまわりの今しがた言及されたシールド部材は、一実施形態では、金属製で電気的フローティングのやり方で作動される、あるいは誘電材料で作製される。
【００４６】
さらなる実施形態では、ビームのイオンを引きつけるように加工物支持体にバイアスをかけるための電源が設けられる。
【００４７】
さらなる実施形態では、バイアス制御ユニットが設けられ、これが、今しがた言及されたように、加工物支持体のそれぞれが雲の中に浸漬されるときには、そのような支持体が雲の中に浸漬されないときよりバイアスを大きくするように制御する。
【００４８】
さらなる実施形態では、雲に沿ってダイヤフラムが設けられ、電気的フローティングの金属ダイヤフラムまたは誘電材料ダイヤフラムのいずれかであり、あるいは陽極として作動される。フローティング電位にあるそのようなダイヤフラムの作動に関して、上記に示されたこの問題に対する説明を参照する。
【００４９】
さらなる実施形態では、集束磁界を雲に沿って生成させるコイル機構が設けられる。
【００５０】
さらなる実施形態では、イオン含有雲の発生源はプラズマ源であり、雲はプラズマである。
【００５１】
本発明により、例えば上記で言及されたタイプの加工物のロットが、回転台／遊星運搬台の機構上でエッチングされるときは常に、再堆積が回避される、もしくは少なくとも実質的に低減される。
【００５２】
次に、本発明を、図面を活用してさらに例示する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】イオン含有雲の１つのタイプとして、実質的にイオンからなるイオン含有雲の発生源の簡易化された純然たる概略図である。
【図２】イオン含有雲のさらなるタイプとしてのプラズマビームの発生源を表す、図１に類似の図である。
【図３】中心に対して対称なイオン含有雲のイオン密度分布の定性的概略図である。
【図４】前述のイオン密度分布を、その雲を通る断面の方向に沿って表す図である。
【図５】直線的に延びる雲のイオン密度分布を表す、図３に類似の図である。
【図６】図５による雲のイオン密度分布を表す、図４に類似の図である
【図７】余弦則スパッタリングの影響に起因する再堆積問題を示す概略図である。
【図８】本発明による第１の実施形態の簡易化された概略図である。
【図９】図８による実施形態の、これも簡易化された概略側面図である。
【図１０】図８による実施形態の、図８の回転台／遊星機構の隣接した遊星運搬体上へのエッチングの再堆積を最小化するための追加対策を表す図である。
【図１１】図１０の実施形態と組み合わせることもできる図８に示された実施形態から出発して、加工物にかけるバイアスを制御することによって再堆積をさらに防止するための追加対策を伴うさらなる実施形態の図である。
【図１２】これも図８による実施形態から出発して、図１０および／または図１１の実施形態と組み合わせられ得る、保護シールドによって再堆積を防ぐための追加対策を伴う実施形態の図である。
【図１３】別個に、もしくは組み合わせて適用され得る再堆積低減策を伴って、駆動力によって回転可能な加工物支持体がそれぞれの遊星運搬台に設けられる機構を表す、図８に類似の図である。
【図１４】本発明を実施するために今日適用される、ＰＣＴ出願の欧州特許出願第２００６／０６７８６９号に開示されているプラズマ源に基づくプラズマ源、およびそれによって生成されたさらなるタイプのイオン含有雲であるプラズマを表す純然たる概略図である。
【図１５】複雑な面を有する加工物をエッチングするための図１４による機構の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
本発明によって加工物を一括エッチングするための装置の第１の実施形態が、図８に概略的に示されている。回転台基部２０を有する回転台１９が真空チャンバ（図示せず）内に設けられる。回転台基部２０は、駆動力によって回転台軸Ａ２０のまわりで回転可能である。回転台基部２０の周辺に隣接して、図８による回転台１９の、少なくとも２つの、例えば８つの遊星運搬台２２が設けられ、それぞれが、駆動力によって、回転台基部２０上に実装された遊星軸Ａ  ２２のまわりで回転可能である。回転台１９の外部に、イオン含有雲ＣＬを生成する供給源２４が設けられる。「イオン含有雲」と解釈されるものの考察に基づき、また図１および図２および図１４の文脈において定義されたように、そのような雲のためのいかなる供給源も供給源２４として使用することができ、例えば中空陰極供給源、熱放出イオン源、アーク蒸発源または例えばＦａ．Ｖｅｅｃｏ．社から市販されているイオン源がある。
【００５５】
本発明を実現するために今日適用されるような供給源２４は、後に図１４の文脈でより詳細に説明されることになる。
【００５６】
供給源２４が雲ＣＬを生成し、雲ＣＬは、図８による断面、したがって回転台軸Ａ２０ならびに遊星軸Ａ２２に対して垂直な面で考えたとき、中心軸ＡＣＬを有し、中心軸ＡＣＬは、遊星軸Ａ２２と交差し、したがって、依然として前述の面で考えたとき、前述の軸と半径方向に整列する。
【００５７】
遊星運搬台２２のそれぞれが、その遊星軸Ａ２２に対する回転によって直径Φを定義する。供給源２４によって生成された雲ＣＬの、遊星軸Ａ２２の移動経路Ｔの軌跡でのイオン密度プロファイルは、中心軸ＡＣＬからせいぜいΦ／２、好ましくはΦ／４の距離でさえ最大イオン密度ρｍａｘの５０％に低下する。したがって、遊星運搬体２２のうちの１つが、前述の断面で考えたとき雲ＣＬの中心軸ＡＣＬと整列するようになる場合は常に、軸Ａ２２に対してその最も外側の、中心軸ＡＣＬに対して垂直な領域は、雲ＣＬの最大イオン密度ρｍａｘのせいぜい５０％であるイオン密度にさらされる。それによって、主なエッチングは、中心軸ＡＣＬに垂直な遊星運搬体の面領域に当たる雲ＣＬのイオンによって行われる。その領域からエッチング除去される材料は、隣接した遊星運搬体上には再堆積されず、むしろ真空チャンバ（図示せず）の壁の方へ放出される。雲から出て、中心軸ＡＣＬから水平方向に離れた遊星運搬体２２に当たるイオンは、エッチング効率がより低く、また密度ρが低下し、その結果、図７の余弦分布Ｗをさらに考えると、隣接した遊星運搬体２２上に再堆積することになるエッチング除去された材料は、ほんの小量である。
【００５８】
図９に、図８の機構が概略側面図で示されている。ここまでに論じられたエッチングおよび再堆積に関する考察は、図９の２４で概略的に示された実質的に円筒状の加工物が遊星運搬体２２上に設けられる場合、または多数の加工物が遊星運搬体２２上の円筒表面に沿ってグループ化され、軸Ａ２２に対して半径方向外側の面領域だけがエッチングされることになっている場合、特に有効である。
【００５９】
図１０による実施形態によって、エッチング除去された材料がロットの加工物上に再堆積することの防止に関するさらなる改善が達成される。図８から、遊星運搬体２２が、回転台基部２０の周辺に沿って互いにより近く配置されると、残存する再堆積がより悪化することになるのが明白である。したがって、図８の実施形態では、図８に概略的に示されるように、隣接する遊星運搬体２２の間に少なくとも直径Φと一致する間隔を保つべきである。図１０によれば、再堆積を増加させずにそのような間隔を縮小することができるように、一実施形態では、隣接した遊星運搬体が互いにシールドされる。そのようなシールドは、回転台基部２０の回転台軸Ａ２０に対して半径方向に実装されるシールドプレート２６によって行われる。図９にも破線で示されているこれらのシールド部材２６は、その上に材料の所定量が再堆積したとき容易に置換されるように、回転台基部２０上に置換可能に固定されてよい。
【００６０】
イオン含有雲がプラズマによって実現され得ると説明してきたが、加工物にマイナスのバイアスをかけることにより、そこから、エッチングされることになる面へエッチングイオンが引きつけられる。加工物にマイナスのバイアスをかけると、それにもかかわらず光線のイオンエネルギーを包括的に増すことができるが、そのようなバイアスは、特にプラズマを利用するとき行われるべきである。例えば、図８を念頭において、雲ＣＬが遊星運搬体２２上に衝突するように、より束ねられると、もしくはより集束されると、エッチング除去された材料が、隣接した遊星運搬体２２上で運ばれている加工物上に再堆積されるのがより少量になる。さらに、さらなる対策なしで図８を念頭において既に言及されたように、隣接した遊星運搬体２２間の互いの方位角距離は、遊星駆動装置の直径Φと一致する距離より小さくするべきではない。これは、雲ＣＬが２つの隣接した遊星運搬台の間を通過する場合は常に、遊星運搬台上に支持された加工物が実質的に同時にエッチングされるようになって、エッチングされた材料が交差するように再び堆積されるのを回避するためである。したがって、さらなる実施形態で、特にプラズマとして雲を実現するとき、遊星運搬台上の加工物には、遊星運搬台がちょうどプラズマの前に位置するときにエッチングイオンを引きつけるように、マイナス電位でのみバイアスがかけられる。したがって、加工物用に制御されたバイアス電源が設けられ、これによって雲ＣＬ内に浸漬された加工物だけがバイアス電圧を供給される。そのような実施形態が、図１１に簡易化した概略図で示されている。バイアス電源３０は、供給源２４と向かい合った位置に静止している接点３２を有する。遊星運搬台２２のそれぞれが、回転台基部２０に対して静止している遊星接点３４を有する。遊星接点３４から、例えば遊星軸Ａ２２を介して、遊星運搬台２２上に設けられた加工物支持体への電気的接続（図示せず）が確立される。遊星接点３４は、それぞれの遊星運搬台２２がプラズマＰＬに沿って整列したときに限って、静止したバイアス電源の接点３２と電気的に接触する。それに関して、図１１の３２’に破線で示されるように、接点３４および３２のどちらかまたは両方の方位角の範囲を適切に測定することにより、加工物にバイアス電圧を供給するべき、遊星運搬台２２の移動角度の範囲を制御することができる。図１１で、それぞれの遊星運搬台２２にバイアス電源３０のバイアス電圧が供給される回転台基部２０のそのような回転角は、αによって言及される。
【００６１】
したがって、図１１のように、一方では接点３２により、他方では接点３４によって確立されるスイッチが、遊星運搬台２２上に運ばれた加工物のための制御されたバイアス電源を確立する。
【００６２】
図１０、図１２を用いて例示されたシールド技法へ戻って、さらなる実施形態を示す。図１０のシールドプレート２６は、むしろ材料を捕らえるシールドとして設けられるが、図１２に例示されたシールドは、むしろ加工物または遊星運搬台の保護シールドと見なすことができる。回転台基部２０上に、各遊星運搬台２２のために各遊星運搬台２２を取り囲む保護シールド３６が実装され、保護シールド３６は、回転台２０から回転台軸Ａ２０に対して半径方向外側へスリット開口３８を有する。したがって、遊星運搬台２２は、保護シールド３６に取り囲まれて、それらの軸Ａ２２のまわりで回転可能に駆動される。これらのシールドも、交換部品として働くように、回転台基部２０上で容易に交換可能であり得る。さらに、これらの保護シールド３６は、それらの開口３８により、イオン含有雲（図１２には示されていない）に対してダイヤフラムとして働くことができ、雲と所定の面領域上の遊星運搬台２２上の加工物とのイオン相互作用を集中させる。
【００６３】
シールド３６は、金属製で電気的フローティングのやり方で作動される、または誘電材料で作製される。さらに、シールド３６のダイヤフラム形成開口３８のゆえに、特にプラズマをイオン含有雲として用いるとき、前述の保護シールド３６は、プラス電位で、すなわち開口３８によるイオン集束を改善するように陽極として作動させることも可能である。それに関して、図１２に４０で示されるように、前述の開口３８の境界領域は、その集束効果がさらに向上する形状に調整され得る。前述の保護シールド３６にバイアスをかけることが、バイアス電源４２によって図１２に概略的に示されている。
【００６４】
保護シールド３６を設けると、図１０のシールド技法の文脈で言及したのと同様に、隣接した遊星運搬台２２の間隔を、図８の実施形態の文脈で言及した距離Φよりはるかに小さく縮小することが可能になる。
【００６５】
ここまで、それぞれの遊星運搬台２２上にそれぞれの遊星軸Ａ２２に対して実質的に同軸に支持される円筒状の単一加工物、あるいは遊星軸Ａ２２に対して円筒表面に沿って配置され、それぞれの遊星軸Ａ２２に対して半径方向外側の面だけがエッチングされることになる多数の加工物が、常に与えられる本発明について論じてきた。
【００６６】
加工物の全周をエッチングしなければならないことがしばしばあり、したがって当業者に周知のように、加工物がそれぞれの遊星運搬台上に自己回転可能に懸垂される。
【００６７】
この目的のための遊星運搬台２２ａが、図１３に概略的に示されている。駆動力によってそれぞれの遊星軸Ａ２２ａのまわりで回転可能な諸遊星運搬台２２ａには、遊星運搬台２２ａに隣接してその周辺に沿ってグループ化された加工物支持体４４が備わっている。例えば切断ツールのような加工物を運ぶために設けられた加工物支持体４４のそれぞれは、駆動力によって加工物支持体軸Ａ４４のまわりで回転可能である。
【００６８】
隣接する遊星運搬体（図１３には示されていない）上に支持された加工物上に、イオン含有雲ＣＬによってエッチングされた材料が再堆積するのを防止するために、図８〜図１２の文脈でここまでに論じられたすべての対策を、そのような実施形態に対して適用することもできる。さらに、加工物支持体４４上の１つの加工物からエッチングされた材料が、同一の遊星運搬体２２ａで隣接した支持体４４の加工物上へ再堆積するのを防止するために、雲ＣＬのイオン密度分布は、図３〜図６ならびに図８の文脈で例示されたように、加工物支持体４４またはその上に支持された加工物のそれぞれの直径Φ４４と同じくらい小さな距離で密度５０％の限度にさらに制限してよい。さらに、図８〜図１２の文脈で論じられた、回転台基部２０に適用されたような対策でなく、あるいは同対策に加えて、ここまでに論じられたシールドおよびバイアス制御の対策を遊星運搬体２２ａに適用することができる。したがって、図１０のシールドプレート２６と類似の収集シールドプレート４６、および／または図１１を用いて例示された制御されたバイアスと類似の制御されたバイアス５０、および／または図１２を用いて例示されたシールド３６などに類似の保護シールド５６の適用が図１３に示されている。
【００６９】
図８で、ここまでに例示された他の実施形態のうちの任意のものと組み合わせることができるさらなる実施形態においてさらに示されたように、イオン含有雲ＣＬに沿って集束磁界Ｈを生成するコイル機構５８が、中心軸ＡＣＬに沿って設けられる。
【００７０】
本発明を実行するのに今日使用される供給源の基になるイオン雲供給源は、２００６年１０月２７日出願の、本出願人のＰＣＴ出願である欧州特許出願第２００６／０６７８６９号に詳細に開示されており、これは、本出願が最初に出願されたとき公開されておらず、２００７年１０月１０日出願の米国特許出願第１１／８７０，１１９号と一致するものであり、参照によって本説明に組み込まれる。次に、前述の雲供給源がどのように理解されるかということの要約が、図１４を用いて示される。それに関して、ＰＣＴ米国出願による供給源の、本発明を実施するのに適用されるイオン雲供給源との基本的差異は、本発明を実施するための囲いが、前述のＰＣＴの米国出願に開示された囲いと反対に、生成したプラズマを制限するダイヤフラムまたはオリフィスを有することであることを述べておかなければならない。
【００７１】
図１４によれば、ポンプ機構６３によって真空になる真空チャンバ６０内に、電子源陰極６５および陽極機構６７が設けられる。陽極機構６７は、陽極電極６９および囲い７１を備える。囲いは、本発明を作動させるために、真空チャンバ６０内の反応空間Ｒに向けられたオリフィスまたはダイヤフラムの７２を有する。囲い７１は内部空間を画定する。囲い７１の内部空間に陽極６９が設けられ、ダイヤフラム７２は囲い７１から電気的に絶縁される。囲い７１は、金属および／または誘電材料で作製され、それによって、一実施形態では少なくとも囲い７１の内面は金属である。前述のように、囲い７１は、プラズマＰＬのプラズマ電位に対してフローティング電位で作動される。いくつかの追加の可制御性のために、囲い７１は、真空チャンバ１の壁に対して所定の電位または可調整電位で作動されてよい。電子源陰極６５および陽極電極６９は、ＤＣ成分を含む、もしくは図１４に示される極性を有するＤＣ成分からなる信号を生成する供給源７９によって給電される。電子源陰極６５によって生成された電子は、電子源陰極６５の放射面からの電界によって陽極電極６９の方へ推進される。いかなる場合も陽極電極６９の電位とは異なる電位で作動される囲い７１により、囲い７１の中で、またそのダイヤフラム７２に隣接して電子密度が増加する。例えばアルゴン、クリプトンもしくはキセノン、またはそれらの混合物である作用ガスが真空チャンバ６０内に注入され、電子衝撃によってイオン化される。囲い７１の中で、またそのダイヤフラム７２に隣接して電子密度が増加することによって、前述の領域内で、作用ガスのイオン化率および（適用される場合）反応性ガスの活性化が向上する。回転台基部２０上の遊星運搬台２２または２２ａ上に支持された加工物は、ダイヤフラム７２の付近を通り、ここまでに論じられたようにダイヤフラム７２を用いて限定された領域に凝縮された高密度プラズマＰＬに対して、エッチングされるように露出される。ここまでに論じられたすべての対策は、本発明を実施するために今日用いられるプラズマ源を開示しているだけである図１４の機構に、別個にもしくは組み合わせて適用することができる。それに関して、電子供給源陰極６５は、例えば熱電子放出陰極またはアーク放電陰極であり得る。
【００７２】
図１５は、加工物２３、例えばいわゆるシューの複雑な面、特に陥凹面をエッチングするために、図１４を用いて例示された雲供給源を利用する本発明による機構を概略的に示す。
【００７３】
本発明によって、加工物に対して、エッチングするイオン含有雲をそれぞれ制限し、シールド部材を適用し、かつ／またはバイアスを選択することにより、イオン衝撃によって加工物面からエッチングされた材料の、加工物面、とりわけ、清潔に保つべき加工物面または同じくエッチングするべき加工物面上への望ましくない再堆積が防止される。それによって、正味のエッチング効率がかなり向上する。
【符号の説明】
【００７４】
１  真空チャンバ
３  面
５  プラズマチャンバ
７  熱陰極
９  ダイヤフラム
１１  熱陰極
１３  陽極
１５  対象
１９  回転台
２０  回転台基部
２２  遊星運搬台
２２ａ  遊星運搬台
２４  供給源
２６  シールドプレート
３０  バイアス電源
３２  接点
３２’  方位角の範囲
３４  遊星接点
３６  保護シールド
３８  スリット開口
４０  境界領域
４２  バイアス電源
４４  加工物支持体
４６  収集シールドプレート
５０  バイアス
５６  保護シールド
５８  コイル機構
６０  真空チャンバ
６３  ポンプ機構
６５  陰極
６７  陽極機構
６９  陽極
７１  囲い
７２  ダイヤフラム
７９  供給源
Ａ２０  回転台軸
Ａ２２  遊星軸
Ａ２２ａ  遊星軸
Ａ４４  加工物支持体軸
ＡＣＬ  中心軸
ＢＩ  ビーム
ＢＰＬ  プラズマビーム
ＣＬ  イオン含有雲
Ｄ  優勢な方向
Ｅ  面
Ｈ  集束磁界
Ｉ  イオン
ＰＬ  プラズマ
Ｒ  反応空間
Ｔ  移動経路
ＵＢ  マイナスのバイアス電圧
Ｗ  分布
α  回転角
θ  空間的方向
ρ  イオン密度分布
ρｍａｘ  最大イオン密度
ρ（ｙ）  定性的イオン密度
Φ  直径
Φ４４  直径
【図１】
0005490098.tif 000002
【図２】
0005490098.tif 000003
【図３−４】
0005490098.tif 000004
【図５−６】
0005490098.tif 000005
【図７】
0005490098.tif 000006
【図８】
0005490098.tif 000007
【図９】
0005490098.tif 000008
【図１０】
0005490098.tif 000009
【図１１】
0005490098.tif 000010
【図１２】
0005490098.tif 000011
【図１３】
0005490098.tif 000012
【図１４】
0005490098.tif 000013
【図１５】
0005490098.tif 000014