(57)【要約】      （修正有）【課題】被処理物に入射するイオンビームの発散角を小さくして被処理物の加工精度を高めることができるイオンミリング装置を提供する。【解決手段】イオン源２の引出し電極系１０内に処理室２２から電子を引き込むことによって、引出し電極系内におけるイオンビームの空間電荷を緩和してイオンビーム１８の発散を抑制し、被処理物２０に入射させる。そのために、処理室内に下流部プラズマ３６を発生させるプラズマ発生装置２６を設けるとともに、引出し電極系内に下流部プラズマ中の電子３８を引き込めるように第１〜第４電極１１〜１４の電位Ｖ1〜Ｖ4を設定する。下流部プラズマは導入された不活性ガス３４を高周波電極２８，２９で高周波放電により電離させて発生させる。Ｖ1を正電位に、Ｖ2を下流部プラズマの電位よりも絶対値が大きい負電位に、Ｖ3をソースプラズマの電位より低く下流部プラズマの電位より高い正電位に、Ｖ4を接地電位にする。【選択図】図１
2014186883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン源から不活性ガスイオンのイオンビームを引き出して、それを処理室内で被処理物に照射して当該被処理物に加工を施すイオンミリング装置であって、
前記イオン源は、不活性ガスのプラズマであるソースプラズマを生成するプラズマ生成部と、当該プラズマ生成部内のソースプラズマから電界の作用で前記イオンビームを引き出す引出し電極系であって、前記プラズマ生成部側からイオンビーム引出し方向に向けて配置された第１電極、第２電極、第３電極および第４電極を有している引出し電極系とを備えており、
当該イオンミリング装置は、更に、
前記処理室内において前記イオン源の下流部に、不活性ガスのプラズマである下流部プラズマを発生させるプラズマ発生装置と、
前記引出し電極系を構成する前記第１電極の接地電位に対する電位を正電位にし、前記第２電極の接地電位に対する電位を、前記下流部プラズマの電位よりも絶対値が大きい負電位にし、かつ前記第３電極の接地電位に対する電位を、前記ソースプラズマの電位よりも低く、かつ前記下流部プラズマの電位よりも高い正電位にする電源装置とを備えており、
かつ前記引出し電極系を構成する前記第４電極は実質的に接地電位にされており、
それによって前記下流部プラズマ中の電子を前記引出し電極系内に引き込んで、当該引き込んだ電子によって前記引出し電極系内における前記イオンビームの空間電荷を緩和して、前記引出し電極系内における前記イオンビームの発散を抑制するようにしていることを特徴とするイオンミリング装置。
【請求項２】
イオン源から不活性ガスイオンのイオンビームを引き出して、それを処理室内で被処理物に照射して当該被処理物に加工を施すイオンミリング装置であって、
前記イオン源は、不活性ガスのプラズマであるソースプラズマを生成するプラズマ生成部と、当該プラズマ生成部内のソースプラズマから電界の作用で前記イオンビームを引き出す引出し電極系であって、前記プラズマ生成部側からイオンビーム引出し方向に向けて配置された第１電極、第２電極、第３電極および第４電極を有している引出し電極系とを備えており、
当該イオンミリング装置は、更に、
前記処理室内において前記イオン源の下流部に電子を供給する電子源と、
前記引出し電極系を構成する前記第１電極の接地電位に対する電位を正電位にし、前記第２電極の接地電位に対する電位を、前記電子源からの電子のエネルギーに相当する電圧よりも絶対値が大きい負電位にし、かつ前記第３電極の接地電位に対する電位を、前記ソースプラズマの電位よりも低い正電位にする電源装置とを備えており、
かつ前記引出し電極系を構成する前記第４電極は実質的に接地電位にされており、
それによって前記電子源からの電子を前記引出し電極系内に引き込んで、当該引き込んだ電子によって前記引出し電極系内における前記イオンビームの空間電荷を緩和して、前記引出し電極系内における前記イオンビームの発散を抑制するようにしていることを特徴とするイオンミリング装置。
【請求項３】
前記電子源を前記イオン源の前記引出し電極系に向けて配置して、前記電子源から電子を前記引出し電極系に向けて発生させるようにしている請求項２記載のイオンミリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、イオン源から不活性ガスイオンのイオンビームを引き出して、それを処理室内で被処理物に照射して当該被処理物にエッチング、スパッタリング等の加工を施すイオンミリング装置（イオンビームミリング装置とも呼ばれる）に関する。なお、本出願において、イオンは正イオンを指す。
【背景技術】
【０００２】
イオン源から不活性ガスイオン（例えばアルゴンイオン）のイオンビームを引き出して、それを処理室内で被処理物に照射して当該被処理物にエッチング、スパッタリング等の加工を施すイオンミリング装置は良く知られている。不活性ガスイオンを用いるのは、イオンビーム中のイオンと被処理物との間の化学反応を避けるためである。
【０００３】
このようなイオンミリング装置によって、例えば、被処理物としての半導体デバイス、メモリ、ハードディスク用の磁気ヘッド等に微細加工を施すことが従来から行われているが、近年は、半導体デバイス、メモリの微細化、磁気ヘッドの微細化・薄膜化等が急速に進んでいる。
【０００４】
このような微細化等が進むと、イオンビームの発散が問題になる。これは、イオンビームの発散が大きくなると、被処理物に入射するイオンビームの入射角が大きくなって、イオンビームが被処理物表面に斜めに入射するようになり、しかも入射角が被処理物表面上の位置によって異なるので（簡単に言えば、被処理物の周縁部の方が大きくなる）、被処理物に対する加工精度を低下させるからである。
【０００５】
イオンビームが発散する原因の一つに、イオンビームの正の空間電荷による発散がある。この発散は、イオンビームのエネルギーが低いほど、かつイオンビームの電流密度が大きいほど、またイオンの質量が大きいほど、顕著になる。これは、低エネルギーだとイオンの速度が小さくて単位時間当たりのイオンの密度が濃くなり、電流密度が大きいとイオンの密度が濃くなり、質量が大きいとエネルギーが同じ場合にイオンの速度が小さくなり、いずれもイオン同士の空間電荷による反発力を大きくするからである。
【０００６】
特に、イオンミリング装置においては、イオンビームのエネルギーは、例えば２００ｅＶ〜１ｋｅＶ程度と低い場合が多く、また加工速度（スループット）を高めるために大きな電流密度を用いる場合が多く、更に加工速度を高めるために質量の大きなイオン（例えばアルゴンイオン）を用いる場合が多いので、イオンビームが空間電荷によって発散する傾向が高い。
【０００７】
イオン注入装置において、イオン源からターゲットまでのイオンビーム経路の途中で、イオンビームに電子またはプラズマ中の電子を供給して、イオンビームの空間電荷を緩和し、それによってイオンビームの発散を抑制する技術は従来から提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００８】
しかし、そのような技術は、イオン注入装置のようにイオンビーム経路の長い（即ち、イオン源からターゲットまでの距離が長い）装置においては効果が大きいけれども、イオンミリング装置のようにイオン源から被処理物までの距離がイオン注入装置ほど長くない装置においては、あまり効果はない。それよりも、イオンミリング装置においては、イオンビームの初期発散、即ちイオン源の引出し電極系内における発散を抑制することが重要である。
【０００９】
また、特許文献２には、プラズマによる膜形成にイオンビーム照射を併用する成膜装置において、成膜用のプラズマ中の正イオンが引出し電極系内に入り込んで引出し電極系中の電極間で異常放電が発生するという課題を解決するために、４枚の電極を有する引出し電極系を用いて、その第３電極を成膜用プラズマよりも高電位にしてプラズマ中の正イオンの流入を抑制する等の技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第３３９９１１７号公報（段落００１３、図１）
【特許文献２】特許第２９７６９６５号公報（段落００１７、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したように、特許文献１に記載のような、イオン源からターゲットまでのイオンビーム経路の途中でイオンビームの空間電荷を緩和する技術は、イオン注入装置のようにイオンビーム経路の長い（即ち、イオン源からターゲットまでの距離が長い）装置においては効果が大きいけれども、イオンミリング装置のようにイオン源から被処理物までの距離がイオン注入装置ほど長くない装置においては、あまり効果はない。それよりも、イオンミリング装置においては、イオンビームの初期発散、即ちイオン源の引出し電極系内における発散を抑制することが重要である。
【００１２】
また、上記特許文献２に記載の技術は、プラズマによる成膜にイオンビーム照射を併用する成膜装置において、イオン源の引出し電極系内における異常放電を防止する技術であり、イオンミリング装置を構成しているイオン源の引出し電極系内におけるイオンビームの空間電荷による発散を抑制する技術ではない。
【００１３】
そこでこの発明は、イオンミリング装置を構成しているイオン源の引出し電極系内におけるイオンビームの空間電荷による発散を抑制することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明に係る第１のイオンミリング装置は、イオン源から不活性ガスイオンのイオンビームを引き出して、それを処理室内で被処理物に照射して当該被処理物に加工を施すイオンミリング装置であって、前記イオン源は、不活性ガスのプラズマであるソースプラズマを生成するプラズマ生成部と、当該プラズマ生成部内のソースプラズマから電界の作用で前記イオンビームを引き出す引出し電極系であって、前記プラズマ生成部側からイオンビーム引出し方向に向けて配置された第１電極、第２電極、第３電極および第４電極を有している引出し電極系とを備えており、当該イオンミリング装置は、更に、前記処理室内において前記イオン源の下流部に、不活性ガスのプラズマである下流部プラズマを発生させるプラズマ発生装置と、前記引出し電極系を構成する前記第１電極の接地電位に対する電位を正電位にし、前記第２電極の接地電位に対する電位を、前記下流部プラズマの電位よりも絶対値が大きい負電位にし、かつ前記第３電極の接地電位に対する電位を、前記ソースプラズマの電位よりも低く、かつ前記下流部プラズマの電位よりも高い正電位にする電源装置とを備えており、かつ前記引出し電極系を構成する前記第４電極は実質的に接地電位にされており、それによって前記下流部プラズマ中の電子を前記引出し電極系内に引き込んで、当該引き込んだ電子によって前記引出し電極系内における前記イオンビームの空間電荷を緩和して、前記引出し電極系内における前記イオンビームの発散を抑制するようにしていることを特徴としている。
【００１５】
この第１のイオンミリング装置によれば、第３電極の電位を上記のような正電位にしているので、下流部プラズマ中の電子を引出し電極系内に引き込むことができ、当該引き込んだ電子によって引出し電極系内におけるイオンビームの空間電荷を緩和して、引出し電極系内におけるイオンビームの発散を抑制することができる。また、下流部プラズマ中のイオンが第３電極よりも上流側へ引き込まれることを抑制することができる。更に、ソースプラズマから引き出されたイオンビームが第３電極を通過して外に引き出されることを妨げない。
【００１６】
更に、第２電極の電位を上記のような負電位にしているので、引出し電極系内に引き込まれた前記電子が第２電極よりも上流側へ引き込まれてプラズマ生成部内に流入することを抑制することができる。
【００１７】
この発明に係る第２のイオンミリング装置は、イオン源から不活性ガスイオンのイオンビームを引き出して、それを処理室内で被処理物に照射して当該被処理物に加工を施すイオンミリング装置であって、前記イオン源は、不活性ガスのプラズマであるソースプラズマを生成するプラズマ生成部と、当該プラズマ生成部内のソースプラズマから電界の作用で前記イオンビームを引き出す引出し電極系であって、前記プラズマ生成部側からイオンビーム引出し方向に向けて配置された第１電極、第２電極、第３電極および第４電極を有している引出し電極系とを備えており、当該イオンミリング装置は、更に、前記処理室内において前記イオン源の下流部に電子を供給する電子源と、前記引出し電極系を構成する前記第１電極の接地電位に対する電位を正電位にし、前記第２電極の接地電位に対する電位を、前記電子源からの電子のエネルギーに相当する電圧よりも絶対値が大きい負電位にし、かつ前記第３電極の接地電位に対する電位を、前記ソースプラズマの電位よりも低い正電位にする電源装置とを備えており、かつ前記引出し電極系を構成する前記第４電極は実質的に接地電位にされており、それによって前記電子源からの電子を前記引出し電極系内に引き込んで、当該引き込んだ電子によって前記引出し電極系内における前記イオンビームの空間電荷を緩和して、前記引出し電極系内における前記イオンビームの発散を抑制するようにしていることを特徴としている。
【００１８】
この第２のイオンミリング装置によれば、第３電極の電位を上記のような正電位にしているので、電子源からの電子を引出し電極系内に引き込むことができ、当該引き込んだ電子によって引出し電極系内におけるイオンビームの空間電荷を緩和して、引出し電極系内におけるイオンビームの発散を抑制することができる。また、下流部プラズマ中のイオンが第３電極よりも上流側へ引き込まれることを抑制することができる。また、ソースプラズマから引き出されたイオンビームが第３電極を通過して外に引き出されることを妨げない。
【００１９】
更に、第２電極の電位を上記のような負電位にしているので、引出し電極系内に引き込まれた前記電子が第２電極よりも上流側へ引き込まれてプラズマ生成部内に流入することを抑制することができる。
【００２０】
前記電子源を前記イオン源の前記引出し電極系に向けて配置して、前記電子源から電子を前記引出し電極系に向けて発生させるようにしても良い。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に記載の発明によれば、第３電極の電位を上記のような正電位にしているので、下流部プラズマ中の電子を引出し電極系内に引き込むことができ、当該引き込んだ電子によって引出し電極系内におけるイオンビームの空間電荷を緩和して、引出し電極系内におけるイオンビームの発散を抑制することができる。即ち、イオンビームの初期発散を抑制することができる。その結果、被処理物に入射するイオンビームの発散角を小さくして、被処理物に対する加工精度を高めることが可能になる。
【００２２】
また、第３電極の電位を上記のような正電位にしているので、下流部プラズマ中のイオンが第３電極よりも上流側へ引き込まれることを抑制することができる。その結果、前記イオンによって引出し電極系内において異常放電が惹き起こされることを抑制することができる。更に、第３電極の電位を上記のような正電位にしているので、ソースプラズマから引き出されたイオンビームが第３電極を通過して外に引き出されることを妨げない。
【００２３】
更に、第２電極の電位を上記のような負電位にしているので、引出し電極系内に引き込まれた前記電子が第２電極よりも上流側へ引き込まれてプラズマ生成部内に流入することを抑制することができる。その結果、前記電子がプラズマ生成部内に流入することによってイオンビーム電流の測定に誤差が生じることや、無用な電流が流れることによってイオンビーム引出し用の電源容量が大きくなることを抑制することができると共に、第１電極と第２電極間の電界を強くして、引き出すイオンビーム量を大きくすることが可能になる。
【００２４】
請求項２に記載の発明によれば、第３電極の電位を上記のような正電位にしているので、電子源からの電子を引出し電極系内に引き込むことができ、当該引き込んだ電子によって引出し電極系内におけるイオンビームの空間電荷を緩和して、引出し電極系内におけるイオンビームの発散を抑制することができる。即ち、イオンビームの初期発散を抑制することができる。その結果、被処理物に入射するイオンビームの発散角を小さくして、被処理物に対する加工精度を高めることが可能になる。
【００２５】
また、第３電極の電位を上記のような正電位にしているので、ソースプラズマから引き出されたイオンビームが第３電極を通過して外に引き出されることを妨げない。
【００２６】
更に、第２電極の電位を上記のような負電位にしているので、引出し電極系内に引き込まれた前記電子が第２電極よりも上流側へ引き込まれてプラズマ生成部内に流入することを抑制することができる。その結果、前記電子がプラズマ生成部内に流入することによってイオンビーム電流の測定に誤差が生じることや、無用な電流が流れることによってイオンビーム引出し用の電源容量が大きくなることを抑制することができると共に、第１電極と第２電極間の電界を強くして、引き出すイオンビーム量を大きくすることが可能になる。
【００２７】
請求項３に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、前記電子源を前記イオン源の前記引出し電極系に向けて配置して、前記電子源から電子を前記引出し電極系に向けて発生させるようにしているので、電子源からの電子を引出し電極系内に引き込みやすくなる。その結果、当該引き込んだ電子によって引出し電極系内におけるイオンビームの空間電荷を緩和して、引出し電極系内におけるイオンビームの発散を抑制することがより容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明に係るイオンミリング装置の一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】この発明に係るイオンミリング装置の他の実施形態を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１に、この発明に係るイオンミリング装置の一実施形態を示す。このイオンミリング装置は、イオン源２から不活性ガスイオンのイオンビーム１８を引き出して、それを処理室２２内で被処理物２０に照射して当該被処理物２０にエッチング、スパッタリング等の加工を施すものである。図示しない真空排気装置によって真空排気される真空容器２４内が上記処理室２２である。
【００３０】
イオンビーム１８を構成する不活性ガスイオンは、換言すれば希ガスイオンであり、より具体的には例えばアルゴン（Ａr ) イオン、クリプトン( Ｋr ）イオン、キセノン（Ｘe ）イオン等である。
【００３１】
被処理物２０は、例えば、半導体デバイス、メモリ等を製造するための基板、ハードディスク用の磁気ヘッド等を製造するための基体等であるが、特定のものに限定されない。
【００３２】
イオン源２は、上記のような不活性ガス（例えばＡr 、Ｋr 、Ｘe 等）のプラズマであるソースプラズマ８を生成するプラズマ生成部４と、当該プラズマ生成部４内のソースプラズマ８から電界の作用でイオンビーム１８を引き出す引出し電極系であって、プラズマ生成部４側からイオンビーム引出し方向に向けて配置された第１電極１１、第２電極１２、第３電極１３および第４電極１４を有している引出し電極系１０とを備えている。符号１５は絶縁物である。
【００３３】
なお、各電極１１〜１４間の間隔は、説明を分りやすくするために拡大して図示している。図２に示す実施形態においても同様である。
【００３４】
プラズマ生成部４は、ガス導入口５からの上記のような不活性ガス６が導入され、それを例えばアーク放電、高周波放電等によって電離させてソースプラズマ８を生成するものであるが、特定のタイプに限定されない。
【００３５】
引出し電極系１０を構成する各電極１１〜１４は、例えば多孔電極であるが、それに限定されるものではない。
【００３６】
このイオンミリング装置は、更に、処理室２２内においてイオン源２の下流部に、不活性ガスのプラズマである下流部プラズマ３６を発生させるプラズマ発生装置２６を備えている。
【００３７】
プラズマ発生装置２６は、この例では、処理室２２内であって引出し電極系１０の下流部に、イオンビーム１８の経路を挟んで相対向するように配置された二つの高周波電極２８、２９と、それらの間に高周波電力を供給する高周波電源３０とを備えており、処理室２２内に例えばガス導入口３２から導入された不活性ガス３４を高周波放電によって電離させて下流部プラズマ３６を発生させるものである。
【００３８】
下流部プラズマ３６発生のための高周波電極２８、２９間のガス圧は、例えば、１×１０-2Ｐａ〜１Ｐａ程度である。このガス圧をあまり高くすると、下流部プラズマ３６中でイオンビーム１８の電荷交換が発生する確率が高くなるので、上限は１Ｐａ程度にするのが好ましい。
【００３９】
不活性ガス３４は、例えば上記不活性ガス６と同様のガスである。両不活性ガス６、３４は、互いに同種のガスでも良いし、異種のガスでも良い。また、ガス導入口３２から不活性ガス３４を導入する代わりに、イオン源２から引出し電極系１０を通して処理室２２内に流入して来る不活性ガス６を用いて上記下流部プラズマ３６を発生させるようにしても良い。
【００４０】
プラズマ発生装置２６は、上記例以外の構造のもの、例えば、処理室２２内にマイクロ波を導入して不活性ガス３４（または６）を電離させて下流部プラズマ３６を発生させるマイクロ波放電型のプラズマ発生装置等でも良い。
【００４１】
このイオンミリング装置は、更に、引出し電極系１０を構成する第１電極１１の接地電位に対する電位Ｖ1 を正電位にし、第２電極１２の接地電位に対する電位Ｖ2 を、前記下流部プラズマ３６の電位Ｖdpよりも絶対値が大きい（即ち｜Ｖ2 ｜＞Ｖdpの）負電位にし、かつ第３電極１３の接地電位に対する電位Ｖ3 を、前記ソースプラズマ８の電位Ｖspよりも低く、かつ前記下流部プラズマ３６の電位Ｖdpよりも高い（即ちＶdp＜Ｖ3 ＜Ｖspの）正電位にする電源装置４０とを備えている。
【００４２】
より具体的には、電源装置４０はこの例では、プラズマ生成部４に電圧Ｖ0 を印加すると共に抵抗器４４を経由して第１電極１１に上記電位Ｖ1 を与える第１直流電源４１と、第２電極１２に上記電位Ｖ2 を与える第２直流電源４２と、第３電極１３に上記電位Ｖ3 を与える第３直流電源４３とを有している。ソースプラズマ８の生成時に抵抗器４４に電流が流れ、そのときの抵抗器４４における電圧降下をΔＶとすると、Ｖ1 ＝Ｖ0 −ΔＶの関係がある。但し、抵抗器４４を設けずにプラズマ生成部４と第１電極１１とを直結しても良く、その場合はＶ1 ＝Ｖ0 である。
【００４３】
引出し電極系１０を構成する第４電極１４は実質的に接地電位にされている。実質的に接地電位というのは、通常はこの例のように接地電位（即ち０Ｖ）であるが、後述する電子３８（図２の実施形態の場合は電子５２）の流入を妨げなければ、多少の正電位または負電位でも構わないという意味である。
【００４４】
上記各電位の具体例を示すと、Ｖ0 ＝＋５００Ｖ、Ｖ1 ＝＋５００Ｖ−ΔＶ（ΔＶは例えば数十Ｖ）、Ｖ2 ＝−７００Ｖ、Ｖ3 ＝＋２５０Ｖ、Ｖ4 ＝０Ｖ、Ｖsp＝Ｖ0 ＋α（αは例えば２０Ｖ〜３０Ｖ程度）、Ｖdp＝２０Ｖ〜３０Ｖである。
【００４５】
このイオンミリング装置によれば、第３電極１３の電位Ｖ3 を上記のような正電位（即ちＶdp＜Ｖ3 ＜Ｖspを満たす正電位）にしているので、当該正電位によって、下流部プラズマ３６中の電子３８を引出し電極系１０内に引き込むことができ、当該引き込んだ電子３８によって引出し電極系１０内におけるイオンビーム１８の空間電荷を緩和して、引出し電極系１０内におけるイオンビーム１８の発散を抑制することができる。即ち、イオンビーム１８の初期発散を抑制することができる。その結果、被処理物２０に入射するイオンビーム１８の発散角を小さくして、被処理物２０に対する加工精度を高めることが可能になる。
【００４６】
なお、図１に示す電子３８の軌道は、多数の軌道の内の二つを例に取り上げて模式的に示したものであり、実際は、引出し電極系１０の面内のほぼ全域において電子３８が引き込まれる。図２に示す実施形態における電子５２についても同様である。
【００４７】
また、下流部プラズマ３６中のイオン３７は下流部プラズマ３６の電位Ｖdp相当程度のエネルギーを有しているけれども、第３電極１３の電位Ｖ3 を上記のような正電位にしているので、即ちＶ3 ＞Ｖdpを満たす正電位にしているので、下流部プラズマ３６中からのイオン３７を第３電極１３の部分で押し戻して、当該イオン３７が第３電極１３よりも上流側へ引き込まれることを抑制することができる。その結果、前記イオン３７によって引出し電極系１０内において異常放電が惹き起こされることを抑制することができる。
【００４８】
なお、図１に示すイオン３７の軌道も、多数の軌道の内の二つを例に取り上げて模式的に示したものであり、実際は、引出し電極系１０の面内のほぼ全域においてイオン３７が押し戻される。
【００４９】
第３電極１３の電位Ｖ3 は、下流部プラズマ３６の電位Ｖdpよりも十分に大きい（即ちＶ3 ≫Ｖdpの）正電位にするのが好ましく、そのようにすれば、上記電子３８の引き込みおよびイオン３７の押し戻しをより確実に行うことができる。前述したＶ3 ＝＋２５０Ｖはその場合の例を示す。
【００５０】
更に、第３電極１３の電位Ｖ3 を上記のような正電位にしているので、即ちＶ3 ＜Ｖspを満たす正電位にしているので、ソースプラズマ８から引き出されたイオンビーム１８が第３電極１３を通過して外に引き出されることを妨げない。
【００５１】
更に、下流部プラズマ３６中の電子３８も下流部プラズマ３６の電位Ｖdp相当程度のエネルギーを有しているけれども、第２電極１２の電位Ｖ2 を上記のような負電位にしているので、即ち｜Ｖ2 ｜＞Ｖdpを満たす負電位にしているので、引出し電極系１０内に引き込まれた前記電子３８を第２電極１２の部分で押し戻して、当該電子３８が第２電極１２よりも上流側へ引き込まれてプラズマ生成部４内に流入することを抑制することができる。その結果、前記電子３８がプラズマ生成部４内に流入することによってイオンビーム電流の測定に誤差が生じることや、無用な電流が流れることによってイオンビーム引出し用の電源（この例の場合は第１直流電源４１）の容量が大きくなることを抑制することができると共に、第１電極１１と第２電極１２間の電界を強くして、引き出すイオンビーム１８の量を大きくすることが可能になる。
【００５２】
第２電極１２の電位Ｖ2 は、下流部プラズマ３６の電位Ｖdpよりも絶対値が十分に大きい（即ち｜Ｖ2 ｜≫Ｖdpの）負電位にするのが好ましく、そのようにすれば、上記電子３８の押し戻しをより確実に行うことができる。前述したＶ2 ＝−７００Ｖはその場合の例を示す。
【００５３】
また、上記プラズマ発生装置２６は、イオン源２から引き出されたイオンビーム１８の経路に下流部プラズマ３６を発生させることにもなるので、当該下流部プラズマ３６中の電子によって、イオン源２と被処理物２０との間においても、イオンビーム１８の空間電荷を緩和してイオンビーム１８の発散を抑制することができる。従ってこの観点からも、被処理物２０に入射するイオンビーム１８の発散角を小さくして、被処理物２０に対する加工精度を高めることが可能になる。
【００５４】
図２に、この発明に係るイオンミリング装置の他の実施形態を示す。この実施形態について、以下において、図１に示した実施形態との相違点を主体に説明する。
【００５５】
この図２に示すイオンミリング装置は、図１に示したプラズマ発生装置２６の代わりに、処理室２２内において引出し電極系１０の下流部に電子５２を供給する電子源５０を備えている。図１に示したガス導入口３２および不活性ガス３４は、この実施形態では必要はない。
【００５６】
電子源５０は、例えば、フィラメントから熱電子を発生させるタイプのものでも良いし、多数の微小なエミッタの先端から電界放出によって電子を発生させる電界放出型電子源でも良いし、その他のタイプのものでも良い。必要に応じて複数の電子源５０を設けても良い。
【００５７】
電源装置４０は、この実施形態では、引出し電極系１０を構成する第１電極１１の接地電位に対する電位Ｖ1 を正電位にし、第２電極１２の接地電位に対する電位Ｖ2 を、電子源５０からの電子５２のエネルギーＥe に相当する電圧Ｖe よりも絶対値が大きい（即ち｜Ｖ2 ｜＞Ｖe の）負電位にし、かつ第３電極１３の接地電位に対する電位Ｖ3 を、前記ソースプラズマ８の電位Ｖspよりも低い（即ちＶ3 ＜Ｖspの）正電位にするものである。
【００５８】
より具体的には、電源装置４０はこの例では、プラズマ生成部４に電圧Ｖ0 を印加すると共に抵抗器４４を経由して第１電極１１に上記電位Ｖ1 を与える第１直流電源４１と、第２電極１２に上記電位Ｖ2 を与える第２直流電源４２と、第３電極１３に上記電位Ｖ3 を与える第３直流電源４３とを有している。電圧Ｖ0 と電位Ｖ1 との関係、および抵抗器４４を設けずに直結しても良いことは、前述したとおりである。
【００５９】
引出し電極系１０を構成する第４電極１４は、この実施形態においても実質的に接地電位にされている。
【００６０】
この実施形態における上記各電位の具体例を示すと、Ｖ0 ＝＋５００Ｖ、Ｖ1 ＝＋５００Ｖ−ΔＶ（ΔＶは例えば数十Ｖ）、Ｖ2 ＝−７００Ｖ、Ｖ3 ＝＋３５０Ｖ、Ｖ4 ＝０Ｖ、Ｖsp＝Ｖ0 ＋α（αは例えば２０Ｖ〜３０Ｖ程度）、Ｅe ＝２０ｅＶ〜１５０ｅＶ（即ちＶe ＝２０Ｖ〜１５０Ｖ）である。
【００６１】
このイオンミリング装置によれば、第３電極１３の電位Ｖ3 を上記のような正電位（即ちＶ3 ＜Ｖspを満たす正電位）にしているので、当該正電位によって、電子源５０からの電子５２を引出し電極系１０内に引き込むことができ、当該引き込んだ電子５２によって引出し電極系１０内におけるイオンビーム１８の空間電荷を緩和して、引出し電極系１０内におけるイオンビーム１８の発散を抑制することができる。即ち、イオンビーム１８の初期発散を抑制することができる。その結果、被処理物２０に入射するイオンビーム１８の発散角を小さくして、被処理物２０に対する加工精度を高めることが可能になる。
【００６２】
また、第３電極１３の電位Ｖ3 を上記のような正電位にしているので、即ちＶ3 ＜Ｖspを満たす正電位にしているので、ソースプラズマ８から引き出されたイオンビーム１８が第３電極１３を通過して外に引き出されることを妨げない。
【００６３】
第３電極１３の電位Ｖ3 は、上記条件Ｖ3 ＜Ｖspを満たす範囲である程度大きくするのが好ましく、そのようにすれば、上記電子５２の引き込みをより確実に行うことができる。前述したＶ3 ＝＋３５０Ｖはその場合の例を示す。
【００６４】
更に、第２電極１２の電位Ｖ2 を上記のような負電位にしているので、即ち｜Ｖ2 ｜＞Ｖe を満たす負電位にしているので、引出し電極系１０内に引き込まれた前記電子５２を第２電極１２の部分で押し戻して、当該電子５２が第２電極１２よりも上流側へ引き込まれてプラズマ生成部４内に流入することを抑制することができる。その結果、前記電子５２がプラズマ生成部４内に流入することによってイオンビーム電流の測定に誤差が生じることや、無用な電流が流れることによってイオンビーム引出し用の電源（この例の場合は第１直流電源４１）の容量が大きくなることを抑制することができると共に、第１電極１１と第２電極１２間の電界を強くして、引き出すイオンビーム１８の量を大きくすることが可能になる。
【００６５】
第２電極１２の電位Ｖ2 は、電子源５０からの電子５２のエネルギーＥe に相当する電圧Ｖe よりも絶対値が十分に大きい（即ち｜Ｖ2 ｜≫Ｖe の）負電位にするのが好ましく、そのようにすれば、上記電子５２の押し戻しをより確実に行うことができる。前述したＶ2 ＝−７００Ｖはその場合の例を示す。
【００６６】
また、上記電子源５０は、イオン源２から引き出されたイオンビーム１８の経路に電子５２を供給することにもなるので、当該電子５２によって、イオン源２と被処理物２０との間においても、イオンビーム１８の空間電荷を緩和してイオンビーム１８の発散を抑制することができる。従ってこの観点からも、被処理物２０に入射するイオンビーム１８の発散角を小さくして、被処理物２０に対する加工精度を高めることが可能になる。
【００６７】
この実施形態のように、電子源５０をイオン源２の引出し電極系１０に向けて（より具体的には、斜めに対面させて）配置して、電子源５０から電子５２を引出し電極系１０に向けて発生させるようにしても良く、そのようにすれば、電子源５０からの電子５２を引出し電極系１０内に引き込みやすくなる。その結果、当該引き込んだ電子５２によって引出し電極系１０内におけるイオンビーム１８の空間電荷を緩和して、引出し電極系１０内におけるイオンビーム１８の発散を抑制することがより容易になる。
【符号の説明】
【００６８】
２  イオン源
４  プラズマ生成部
８  ソースプラズマ
１０  引出し電極系
１１  第１電極
１２  第２電極
１３  第３電極
１４  第４電極
１８  イオンビーム
２０  被処理物
２２  処理室
２６  プラズマ発生装置
３６  下流部プラズマ
３７  イオン
３８  電子
４０  電源装置
５０  電子源
５２  電子
【図１】
2014186883.tif 000003
【図２】
2014186883.tif 000004