(57)【要約】【課題】移動可能な部材（例えば、プラグ）を備えるイオンビーム発生装置において、グリッドアセンブリが有する電極がスパッタされても、上記部材の側壁への付着膜の形成を低減可能なイオンビーム発生装置、およびイオンビームプラズマ処理装置を提供すること。【解決手段】本発明の一実施形態に係るイオンビーム発生装置２００は、上壁２０１と対向して設けられたグリッドアセンブリ２０３と、矢印方向２１２（上壁２０１からグリッドアセンブリ２０３に向かう第１の方向、およびグリッドアセンブリ２０３から上壁２０１に向かう第２の方向）に沿って移動可能なプラグ２０５と、プラグ２０５の側壁２０５ｂを遮蔽するシールド２０１ｃとを備える。【選択図】図４
2014209406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバと、
前記チャンバ内にプラズマを発生させるための手段と、
前記チャンバの所定の壁と対向して設けられ、該プラズマからイオンを引き出すための引出し手段と、
前記チャンバ内のプラズマ密度を調整するための部材であって、前記チャンバ内で、前記壁から前記引出し手段に向かう第１の方向、および前記引出し手段から前記壁に向かう第２の方向に沿って移動可能な部材と、
前記壁と前記部材の側壁との間をシールするためのシール部材であって、前記部材と摺動関係にあるシール部材と、
前記部材の移動によって前記部材の側壁と前記シール部材とが摺動する部分の少なくとも一部を覆うシールドであって、前記壁から前記引出し手段に向かって延在する部分を少なくとも有するシールドと
を備えることを特徴とするイオンビーム発生装置。
【請求項２】
前記チャンバ内のプラズマ密度を調整するための第２の部材であって、前記部材と隣接して設けられ、前記チャンバ内で、前記第１の方向および前記第２の方向に沿って、前記部材と独立して移動可能な第２の部材をさらに備えることを特徴とするイオンビーム発生装置。
【請求項３】
前記部材は、円筒状の部材であり、
前記第２の部材は、前記円筒状の部材を囲むように設けられた環状の部材であり、
前記部材と前記第２の部材とは同心で設けられていることを特徴とする請求項２に記載のイオンビーム発生装置。
【請求項４】
前記部材と前記第２の部材の内部にはそれぞれ電磁石が設けられており、
前記部材の内部に設けられた電磁石に流れる電流の方向と前記第２の部材の内部に設けられた電磁石に流れる電流の方向とは反対方向に設定されていることを特徴とする請求項３に記載のイオンビーム発生装置。
【請求項５】
前記部材は、前記側壁と底面とを有し、
前記底面の一部は前記側壁から突き出ていることを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム発生装置。
【請求項６】
前記部材の内部に設けられ、該部材の側壁側および底面側にカスプ磁場を形成するように構成された磁場印加手段をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載のイオンビーム発生装置。
【請求項７】
請求項１に記載のイオンビーム発生装置を備えることを特徴とするイオンビームプラズマ処理装置。
【請求項８】
チャンバと、
前記チャンバ内にプラズマを発生させるための手段と、
前記チャンバの所定の壁と対向して設けられ、該プラズマからイオンを引き出すための引出し手段と、
前記チャンバ内のプラズマ密度を調整するための部材であって、前記チャンバ内で、前記壁から前記引出し手段に向かう第１の方向、および前記引出し手段から前記壁に向かう第２の方向に沿って移動可能な部材と、
前記壁と前記部材の側壁との間をシールするための伸縮部材であって、前記第１および第２の方向に沿って伸縮可能な伸縮部材と
を備えることを特徴とするイオンビーム発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンビーム発生装置、およびそれを用いたイオンビームプラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
イオンビームエッチングは、例えば、ディスクドライブデータストレージ用の磁気リードセンサ、磁気ライタ、およびスライダ等のエッチング、ならびに成膜用のターゲットのスパッタリング等、様々な応用に用いられている。
【０００３】
エッチングの均一性を良好にするためには、均一なブロードイオンビームが必要である。例えば、イオン引き出しのための多孔付電極（グリッド）近くのプラズマ密度プロファイルを制御することにより、またグリッドをゾーニング（ｚｏｎｉｎｇ）することにより上記均一なブロードイオンビームを達成することができる。ここで、プラズマ密度プロファイルとは、プラズマチャンバ（例えば、イオンビーム源など）の底壁近傍における該プラズマチャンバを横切る、プラズマの電荷密度の変化を指す。円筒状プラズマチャンバの場合、プラズマ密度プロファイルは、上記底壁の近くでありかつ該底壁上の直径に沿って測定される。ゾーニングとは、プラズマの不均一性を補償するために、グリッドの個々の穴（アパーチャとも呼ばれる）の直径を調節することを指す。このゾーニングは有効ではあるが、その効果は特定のグリッドに限られている。
【０００４】
要求されるエッチングの均一性と同等の均一性をプラズマ密度プロファイルに持たせることが好ましい。プラズマチャンバ内のプラズマ密度を改善または制御するために、イオンビーム源チャンバと同心の電磁石を用いることができる。一般的に、電磁石の中心で発生した磁場は、典型的な円筒状のプラズマチャンバの軸方向に沿って形成される。電磁石を、プラズマチャンバの上壁または側壁の周囲に配置しても良い（特許文献１参照）。
【０００５】
プラズマ密度プロファイルを制御する他の方法は、上記上壁に移動可能な、プラグまたは凹状の容器を用いることである。一般に、プラズマ密度は、チャンバの中間で最も高く、上壁の中央付近からプラズマチャンバ内へとプラグを配置することによりプラズマ部は変位し、プラズマ密度プロファイルがより均一になる。上記プラグを移動させることは、様々なプロセス条件について、プラズマ密度プロファイルを制御するのに有用である。プラグの下方のプラズマ密度プロファイルを制御するため、またはプラグ周囲のプラズマをプラグの底面の縁の近くに制限するために、電磁石または永久磁石をプラグの内部にさらに配置しても良い。上述のプラズマシェイピングの方法は、構成部品の公差や、長時間の使用や、クリーニングのための再生処理後のグリッドにおけるわずかな変動を補償するのに効果的である。補償のために複数のツールやプロセスが必要なワークピースについて、プラズマ密度プロファイルを制御する能力は、例えば以前のプロセスによる不均一性を校正する特定のエッチングプロファイルを得るのに非常に役立つことができる。
【０００６】
一方、特許文献２に開示されたプラズマ密度プロファイルを制御するため、移動可能なプラグでイオンビームチャンバ中のプラズマを変位させることができる。  
図１は、特許文献２に開示された従来のイオンビーム源の断面図である。図１において、円筒状のプラズマチャンバ１の上壁に形成された開口から該プラズマチャンバ１内にプラグ２が挿入されている。プラズマチャンバ１の底部にはグリッドアセンブリ４が設けられており、プラズマチャンバ１の側壁の周囲にはＲＦコイル５が設けられており、プラズマチャンバ１の上壁にはガス導入口６が設けられている。また、プラズマチャンバ１の上壁に形成された開口の壁面と該開口に挿入されたプラグ２との間にはＯリング３が設けられており、プラグ２は図２内の矢印方向に沿って移動可能に構成されている。さらには、プラグ２の底面２ａには、プラズマ分布の細かい調整を行うための所定形状の拡張部７が設けられている。
【０００７】
図１において、ガス導入口６からプラズマチャンバ１内に不活性ガス（アルゴン、キセノン、クリプトンなど）が導入され、ＲＦコイル５に高周波電力が印加されると、プラズマチャンバ１内にプラズマが発生する。このプラズマ中からイオンは、所定の電圧が印加された引き出し電極としてのグリッドアセンブリ４により引き出され、イオンビームとなって被処理部材（基板）に照射される。
【０００８】
グリッドアセンブリ４は、プラズマチャンバ１の内側から順に、第１の電極（スクリーングリッド）４ａ、第２の電極（アクセルグリッド）４ｂ、及び第３の電極（デクセルグリッド）４ｃを有している。第１の電極４ａ、第２の電極４ｂ、及び第３の電極４ｃは、複数の孔を有するグリッド構造を有した多孔板電極である。長寿命化や耐久性の観点から、構成部材（グリッド材）としてはスパッタリング率が低いモリブデンやカーボンが用いられる。図に示すように、第１の電極４ａは、第１電源（不図示）と接続されて正電位に維持され、第２の電極４ｂは第２電源（不図示）と接続されて負電位に維持され、第３の電極４ｃはアースに接続されている。
【０００９】
このような構成により、プラズマチャンバ１内にプラズマを発生させ、第１の電極４ａに正電圧、第２の電極４ｂに負電圧をそれぞれ印加すると、第１の電極４ａと第２の電極４ｂの電位差によってプラズマチャンバ１内のプラズマ中のイオンのみがグリッドアセンブリ４の静電加速によって引き出され、イオンビーム源から図２におけるイオンビーム２４が放出される。なお、第３の電極４ｃから引き出されたイオンビーム２４の孔の中心軸に対する偏向角度をビームの発散角θという。このとき、特許文献２に開示された技術では、プラグ２を図１中の矢印方向に移動させて、プラズマ密度プロファイルを調節している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特表２０１０−５１９７１０号公報
【特許文献２】米国特許第７、１８３、７１６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
さて、特許文献２のように、移動可能に設けられたプラグおよびグリッドアセンブリを備えるプラズマチャンバからイオンを引き出してイオンビームを形成する技術では、上記グリッドアセンブリが有する所定の電極（第１の電極４ａおよび第３の電極４ｃ）に付着物が堆積することがある。  
以下で、第１の電極４ａおよび第３の電極４ｃに付着膜が堆積する原理を図２にて説明する。  
第２の電極４ｂには負の電圧が印加されているので、プラスの電荷を有するイオンが第２の電極４ｂに引き寄せられることがあり、これにより第２の電極４ｂの電極材料がスパッタされることがある。このようにスパッタされた第２の電極４ｂの電極材料は、第１の電極４ａと第３の電極４ｃの第２の電極４ｂに面する側に付着膜２１ａ，２１ｂとして付着する。具体的には、プラズマチャンバ１に導入された中性ガス（図２では、「ｎ」と表記）の中には、電極間において、引き出されるイオン２３との電荷交換反応によりイオン化し、低速イオン（＋Ｌ）になるものがある。電荷交換反応とは、それぞれの粒子の運動量を保存したまま電荷だけが交換される現象である。区別するために上述のイオンビーム２４を高速イオン（＋Ｈ）と呼ぶが、高速イオンは各電極の電圧による静電界（不図示）によって加速・偏向され、電極に衝突せずに第３の電極４ｃから噴射される。一方、加速されていない低速イオン（＋Ｌ）は第２の電極４ｂの負電位によって加速され第２の電極４ｂに衝突し、スパッタリングを起こす。スパッタされた第２の電極４ｂの材料は、スパッタ粒子２５となる。該スパッタ粒子２５の一部は、第１の電極４ａと第３の電極４ｃに付着し、付着膜２１ａ，２１ｂを形成する。
【００１２】
一方、上記スパッタ粒子２５の中には、プラズマチャンバ１内に飛来するものもある。このように、プラズマチャンバ１内に到達してしまった第２の電極４ｂ起因のスパッタ粒子２５がプラグ２の可動領域であるプラグ２の側壁部２ｂに付着すると、該側壁部２ｂに第２の電極４ｂの材料を含む付着膜２６が形成されてしまう。図１からも分かるように、従来では、プラグ２の可動領域である側壁部２ｂとＯリング３とを摺動させることによって、プラグ２の移動が実現される。従って、上述のようにプラグ２の可動領域である側壁部２ｂに形成された付着膜２６が、側壁部２ｂとＯリング３との良好な摺動を阻害する恐れがある。また、上記スパッタ粒子２５がさらに側壁部に付着するとそれに応じて付着膜２６が大きくなり、最悪の場合、該大きくなった付着膜２６によりプラグ２が動けなくなってしまう。
【００１３】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、移動可能な部材（例えば、プラグ）を備えるイオンビーム発生装置において、グリッドアセンブリが有する電極がスパッタされても、上記部材の側壁への付着膜の形成を低減可能なイオンビーム発生装置、およびイオンビームプラズマ処理装置を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の他の目的は、グリッドアセンブリが有する電極がスパッタされ該スパッタにより該電極起因のスパッタ粒子が発生しても、上記移動可能な部材を良好に移動させることができるイオンビーム発生装置、およびイオンビームプラズマ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このような目的を達成するために、本発明の第１の態様は、イオンビーム発生装置であって、チャンバと、前記チャンバ内にプラズマを発生させるための手段と、前記チャンバの所定の壁と対向して設けられ、該プラズマからイオンを引き出すための引出し手段と、前記チャンバ内のプラズマ密度を調整するための部材であって、前記チャンバ内で、前記壁から前記引出し手段に向かう第１の方向、および前記引出し手段から前記壁に向かう第２の方向に沿って移動可能な部材と、前記壁と前記部材の側壁との間をシールするためのシール部材であって、前記部材と摺動関係にあるシール部材と、前記部材の移動によって前記部材の側壁と前記シール部材とが摺動する部分の少なくとも一部を覆うシールドであって、前記壁から前記引出し手段に向かって延在する部分を少なくとも有するシールドとを備えることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の第２の態様は、イオンビームプラズマ処理装置であって、上記第１の態様に係るイオンビーム発生装置を備えることを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明の第３の態様は、イオンビーム発生装置であって、チャンバと、前記チャンバ内にプラズマを発生させるための手段と、前記チャンバの所定の壁と対向して設けられ、該プラズマからイオンを引出すための引出し手段と、前記チャンバ内のプラズマ密度を調整するための部材であって、前記チャンバ内で、前記壁から前記引出し手段に向かう第１の方向、および前記引出し手段から前記壁に向かう第２の方向に沿って移動可能な部材と、前記壁と前記部材の側壁との間をシールするための伸縮部材であって、前記第１および第２の方向に沿って伸縮可能な伸縮部材とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、移動可能な部材（例えば、プラグ）を備えるイオンビーム発生装置において、グリッドアセンブリが有する電極がスパッタされても、移動可能な部材を良好に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来のイオンビーム源の断面図である。
【図２】従来のグリッドアセンブリが有する電極に付着膜が形成される原理を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るイオンビームエッチング装置の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るイオンビーム発生装置の断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るイオンビームエッチング装置の断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るイオンビーム発生装置の断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るイオンビーム発生装置内で移動可能に設けられる部材の一例を説明するための図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るイオンビーム発生装置内で移動可能に設けられる部材の上面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るイオンビーム発生装置の断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るイオンビーム発生装置の断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係るイオンビーム発生装置の断面図である。
【図１２】図６、９〜１１に示す２つのプラグの上面図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係るイオンビーム発生装置の断面図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係る、永久磁石アセンブリの上面から見た断面図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係るイオンビーム発生装置の断面図である。
【図１６】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る、内側プラグの底面近くに配置された永久磁石アセンブリの断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す永久磁石アセンブリを下から見た図である。
【図１７】本発明の一実施形態に係るイオンビーム発生装置の断面図である。
【図１８】本発明の一実施形態に係るイオンビーム発生装置の断面図である。
【図１９】本発明の一実施形態に係るイオンビーム発生装置の断面図である。
【図２０】本発明の一実施形態に係るイオンビーム発生装置の断面図である。
【図２１】本発明の一実施形態に係るイオンビーム発生装置の断面図である。
【図２２】本発明の一実施形態に係る、シールドの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。なお、以下で説明する図面で、同機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略することもある。  
【００２１】
（第１の実施形態）  
図３は、本実施形態に係るイオンビームプラズマ処理装置としてのイオンビームエッチング（ＩＢＥ）装置５００ａを説明するための図である。ＩＢＥ装置５００ａは、空間５１３を有する処理チャンバ５０１、処理チャンバ５０１内のガスを排気するポンプ５０２、イオンビーム源（イオンビーム発生装置）２００、および基板ホルダ５０４を備えている。なお、空間５１３はイオンビーム源２００にとっては外部空間と言え、本明細書ではイオンビーム源内の空間を内部空間（本実施形態では、符号２０９）と称することから、以下では、空間５１３を便宜上「外部空間５１３」と呼ぶ。
【００２２】
イオンビーム源２００は、高周波誘導結合プラズマ（ＲＦ  ＩＣＰ）放電チャンバを有しており、該ＲＦ  ＩＣＰ放電チャンバの一方側にはイオンを引き出すための引出し手段としてのグリッドアセンブリ２０３が設けられている。イオンビーム源２００に設けられた導入管２０８を通してイオンビーム源２００にガスを導入する。マッチングネットワーク２０７に接続され、高周波（ＲＦ）場を生成するためのアンテナ２０６を、内部空間２０９にプラズマ放電を生成するようにイオンビーム源２００の周囲に配置する。イオンは、内部空間２０９内にて生成されたプラズマ放電からグリッドアセンブリ２０３によって引き出され、外部空間５１３においてイオンビームレット（ビーム流）５０９となる。イオンビームレット５０９は、基板ホルダ５０４上のステージ５０４ｂに載置されたワークピース５１１に向かうブロードイオンビーム５０９ａを形成する。
【００２３】
ワークピース５１１は、処理チャンバ５０１の壁の１つに形成されたスリット５１２を介して処理チャンバ５０１内に挿入される。基板ホルダ５０４を傾斜（チルトもしくはパン）してワークピース５１１に対するイオンビーム５０９ａの角度を変えることができる。また、基板ホルダ５０４を傾斜させない水平位置で処理チャンバ５０１にワークピース５１１をロードすることができ、処理チャンバ５０１から該ワークピース５１１をアンロードすることができる。ワークピース５１１を、ステージ５０４ｂに保持されたワークピース５１１の表面（すなわち、ステージ５０４ｂの表面）と直角である軸５０４ａの周りを回転するようにしても良い。この場合は、例えば、軸５０４ａを中心にステージ５０４ｂを回転可能に構成すれば良い。ワークピース５１１の帯電を防止ないしは該帯電を低減するために、ブロードイオンビーム５０９ａ内の電圧を低減するように電子を生成する中和器５１０が設けられている。
【００２４】
図４は、本実施形態に係るイオンビーム源を示す図である。以下では、既存のイオンビーム源における問題を解決する構成要素に主に焦点を当てて説明する。イオンビーム源２００は、放電チャンバの内壁の１つ（放電チャンバの所定の壁）である上壁２０１、円筒状の側壁２０２、およびイオンビーム源２００の底壁としても機能するグリッドアセンブリ２０３を含む放電チャンバを備える。上壁２０１は、平坦であり固定された円板２０１ａを有している。該円板２０１ａの開口部には、矢印方向２１２に沿って移動可能な部材（イオンビーム源２００の放電チャンバ内でグリッドアセンブリ２０３のイオン放出面の法線方向に移動可能に設けられた部材）としてのプラグ２０５が挿入されている。円筒状のプラグ２０５は、円状の底面２０５ａと側壁２０５ｂとを有し、イオン引き出し面として機能するグリッドアセンブリ２０３の面（イオン放出面）に対して直角方向である矢印方向２１２に沿って移動することができる。すなわち、プラグ２０５は、上壁２０１からグリッドアセンブリ２０３に向かう第１の方向、およびグリッドアセンブリ２０３から上壁２０１に向かう第２の方向に沿って移動することができる。プラグ２０５はアクチュエータ等であるプラグ駆動機構２２０に接続されており、不図示の制御装置からの駆動コマンドによりプラグ駆動機構２２０が駆動することにより、プラグ２０５は、矢印方向２１２に沿って適宜移動する。このようにプラグ２０５を移動させることにより、プラズマ密度プロファイルを制御することができる。すなわち、プラグ２０５は、放電チャンバ内のプラズマ密度を調整するための部材として機能する。なお、プラグ２０５の形状は、円筒状に限定されるものではなく、例えば、正多角形状や矩形状であってもよい。
【００２５】
放電チャンバの上壁２０１と反対側（対向する側）には、電極載置用リング２０４を介して、グリッドアセンブリ２０３が設けられている。該グリッドアセンブリ２０３は、第１の電極２０３ａ、第２の電極２０３ｂ、および第３の電極２０３ｃを有している。第１の電極２０３ａ、第２の電極２０３ｂ、第３の電極２０３ｃは、複数の孔を有するグリッド構造を有した多孔板電極であり、長寿命化や耐久性の観点から、構成部材（グリッド材）としてはスパッタリング率が低いモリブデンやカーボンを用いることが好ましい。本実施形態では、第１の電極２０３ａは、第１電源（不図示）と接続されて正電位に維持され、第２の電極７ｂは第２電源（不図示）と接続されて負電位に維持され、第３の電極２０３ｃはアースと接続されている。このように、第１〜第３の電極２０３ａ〜２０３ｃの各電位はそれぞれ独立して制御されている。本例においては、第１の電極２０３ａは正電位（例えば、１００〜１０００Ｖ）となり、第２の電極２０３ｂは負電位（例えば、−１０００〜−３０００Ｖ）となり、第３の電極２０３ｃは接地電位になるように維持されている。
【００２６】
イオンビーム源２００内にプラズマを発生させ、第１の電極２０３ａに正電圧、第２の電極２０３ｂに負電圧をそれぞれ印加すると、第１の電極２０３ａと第２の電極２０３ｂの電位差によってプラズマ中のイオンのみが静電加速によって引き出される。プラズマから引き出されたイオン（正電位のイオン）は、第２の電極２０３ａと第３の電極２０３ｃの電位差によって逆に減速されるため、第３の電極２０３ｃを通過するイオンは第１の電極２０３ａの電位分のエネルギーを持ったイオンビームとして噴射される。第３の電極２０３ｃから引き出されるイオンビームは、各電極の電圧による静電界（不図示）によって偏向されている。
【００２７】
円板２０１ａとプラグ２０５の側壁２０５ｂとの間には、該側壁２０５ｂと摺動関係にあり、該円板２０１ａとプラグ２０５との間をシールするためのＯリング２１１が設けられている。環状板２０１ａの内周側の側壁２０１ｄには溝（不図示）が形成されており、Ｏリング２１１は該溝に固定されている。Ｏリング２１１は、プラグ２０５が矢印方向２１２に移動できるように構成されている。例えば、環状板２０１ａに固定されたＯリング２１１が、プラグ２０５の可動域である側壁２０５ｂと摺動できるように、Ｏリング２１１と側壁２０５ｂとは構成されている。本実施形態では、Ｏリング２１１を設けることにより、移動可能なプラグ２０５を設け、該プラグ２０５を移動させる場合であっても、イオンビーム源２００の放電空間でもある内部空間２０９からイオンビーム源２００および処理チャンバ５０１の外部領域２１０へのガスの漏洩を低減することができ、また外部領域２１０から内部空間２０９への不純物の混入を低減することができる。
【００２８】
本実施形態では、環状板２０１ａ、およびプラグ２０５は、好ましくはアルミニウムまたはステンレス鋼によって形成しても良く、第１の電極２０３ａと同一の電位に設定される。
【００２９】
なお、本実施形態では、側壁２０２に冷却手段２０２ａを設け、円板２０１ａに冷却手段２０１ｂを設けることにより、イオンビーム源２００を冷却する構成を用いても良い。冷却手段２０２ａを、プラグ２０５の内部に設けても良い。
【００３０】
また、円板２０１ａの内縁の内部空間２０９側に、該内縁からグリッドアセンブリ２０３側に延在するシールド２０１ｃであって、プラグ２０５の側壁２０５ｂの少なくとも一部を囲むように設けられたシールド２０１ｃが形成されている。本実施形態では、シールド２０１ｃは、プラグ２０５を囲むように構成された円筒であり、該円筒の一方端が円板２０１ａの内部空間２０９側に接続されている。
【００３１】
本実施形態では、該シールド２０１ｃにより、グリッドアセンブリ２０３や処理中のワークピース５１１（例えば、ウエハ）からプラグ２０５の側壁２０５ｂへの膜の蓄積を防止ないしは低減することができる。特に、図２において説明したように、第２の電極２０３ｂの材料からなるスパッタ粒子が第２の電極２０３ｂから発生し、イオンビーム源２００の放電チャンバ内に進入しても、上記シールド２０１ｃにより上記スパッタ粒子の側壁２０５ｂへの付着を低減することができる。従って、グリッドアセンブリ２０３の第２の電極２０３ｂ起因のスパッタ粒子が発生しても、プラグ２０５を滑らかに動かすことができる。
【００３２】
また、シールド２０１ｃは、円板２０１ａの内縁（開口部の縁）からプラグ２０５の側壁２０５ｂに沿ってグリッドアセンブリ２０３側に延在しているので、シールド２０１ｃと側壁２０５ｂとの間の間隔を小さくすることができ、この領域のコンダクタンスを小さくすることができる。すなわち、上記内縁部にシールドが位置しているので、シールド２０１ａと側壁２０５ｂとの間の間隔をＯリング２１１のサイズ分にすることができ、上記コンダクタンスを極力小さくすることができる。従って、シールド２０１ｃと側壁２０５ｂとの間に上記スパッタ粒子が流れ込みにくくすることができ、側壁２０５ｂへの付着膜の形成をさらに低減することができる。このように、本実施形態では、シールド２１０ｃと側壁２０５ｂとの間の領域のコンダクタンスを小さくすることにより、側壁２０５ｂへの、第２の電極２０３ｂ起因のスパッタ粒子の付着を低減できる効果を奏することができる。よって、上記コンダクタンスを極力小さくすることができるのであれば、シールド２０１ｃの配置位置は、環状板２０１ｃの内縁部に限らず、例えば、該内縁部から所定の距離だけ離れた位置であっても良い。すなわち、上記環状板２０１ａの内縁部または該内縁部の近傍であれば、上記コンダクタンスを極力小さくすることができるので、シールド２０１ｃの配置位置として好ましい位置である。シールド２０１ｃと側壁２０５ｂとの間にプラズマが入りこまないように、シールド２０１ｃと側壁２０５ｂとの間の間隔は、デバイ長以下とするのがよい。
【００３３】
また、プラグ２０５の移動によりプラズマ密度プロファイルを均一にすることを考慮すると、イオンビーム源２００の中央側よりも側壁２０２側に広い空間を確保することが好ましい。この点を考慮すると、グリッドアセンブリ２０３と対向する上壁２０１からグリッドアセンブリ２０３側に、プラグ２０５の側壁２０５ｂに沿って延在するように、シールド２０１ｃを上記上壁２０１に設けることが好ましい。何故ならば、このような配置により、シールド２０１ｃが、側壁２０２側における上壁２０１側へのプラズマの拡がりを遮ることが無いからである。このように、シールド２０１ｃを上壁２０１からグリッドアセンブリ２０３側に伸びるように上壁２０１に設けているので、第２の電極２０３ｂ起因のスパッタ粒子のプラグ２０５の側壁２０５ｂへの付着を低減することと、イオンビーム源２００の放電チャンバ内において側壁２０２側に広い空間を確保することとを同時に実現することができる。なお、本実施形態では、シールド２０１ｃの上壁２０１からグリッドアセンブリ２０３へと向かう方向と、側壁２０５ｂの上壁２０１からグリッドアセンブリ２０３へと向かう方向とは平行であるが、これらは平行ではなくても良い。すなわち、上壁２０１から電極格子アセンブリ２０３側に延在するシールド２０１ｃにより、上記スパッタ粒子の側壁２０５ｂへの付着の低減、および上記広い空間の確保を同時に実現できるのであれば、上記２つの方向が平行であるか否かは問題では無く、シールド２０１ｃの形状は、上壁２０１からグリッドアセンブリ２０３に向かって拡がる形状、または先細りとなる形状であっても良い。
【００３４】
また、シールド２０１ｃは、内部空間２０９内にプラズマが安定に形成されるように、第１の電極２０３ａと同電位、またはフローティング電位とすることが好ましい。シールド２０１ｃを第１の電極２０３ａと同電位にする場合には、シールド２０１ｃの材質としては、Ｍｏ、Ｔｉ、ＳｉＯ２などの熱膨張率が低い物質が好適である。
また、シールド２０１ｃをフローティング電位とする場合には、シールド２０１ｃの材質としては、石英、アルミナなどの絶縁物とする。この場合、図２２に示すように、シールド２０１ｃの、放電チャンバの上壁２０１との間の部分に、切り欠き１７を入れることが望ましい。こうすることで、グリッドからＭｏ等の付着物がシールド２０１ｃに付着しても、この付着物とチャンバの上壁とが完全に接続されてしまうことを防止することができ、安定したプラズマを維持することができる。  
さらに、シールド２０１ｃの長さＬは、シールド２０１ｃが内部空間２０９内におけるプラズマ密度プロファイルの形成に干渉しないような長さであることが好ましい。すなわち、シールド２０１ｃの長さは、プラグ２０５が最大可動域に達した長さ以下とすることが好ましい。
【００３５】
（第２の実施形態）  
従来では、円筒状イオンビーム源を可能な限り物理的に対称となるように設けることが一般的である。しかしながら、イオンビーム源には、例えばＲＦアンテナのような、対称を壊す構成要素が設けられる。このようなＲＦアンテナにおいては、複数の旋回により、非対称は減少するが、アンテナのコイルインダクタンスは増加する。従って、チャンバの直径に沿ったプラズマ密度プロファイルは、入念に設計されたイオンビーム源に対してさえわずかに非対称になる傾向がある。プラズマ密度プロファイルは、プラズマチャンバの径方向の中央で平らでありかつ側壁近くで対称となるプロファイルではなく、上記径方向の中央で傾き側壁近くで平らではないようなプロファイルになるかもしれない。非対称は一般的に、ある特定の直径において最も言われるものであり、他の方向については、プラズマ密度プロファイルはより対称的である。ガス圧力やＲＦアンテナパワーのようなプロセス条件を幾つか変えると、非対称が最も大きくなる方向は変わることもある。プラズマ密度プロファイルの非対称は、ワークピースを該ワークピースの処理面の法線を中心に回転して行うエッチング処理にとって重大な問題では無いかもしれない。しかしながら、静的な条件（例えば、上記ワークピースの回転を行わない場合など）に対しては、特により大きなワークピースやウエハ（８インチ以上）について、良好な一様性を達成するのは困難である。ワークピース上でこのようなプロファイルの非対称を減少させるために、イオンビームチャンバをより大きくすることが挙げられるが、これはコスト増に繋がる。
【００３６】
一方、特許文献２に開示された技術では、移動可能なプラグでイオンビームチャンバ中のプラズマを変位させてイオンビームチャンバの中心領域の空間を狭めることにより、プラズマ密度プロファイルを制御している。しかしながら、その制御性は、プラグのサイズ（直径）や形状によって制限される。
【００３７】
さらに、特許文献２に開示されたような従来のプラグを用いてプラズマ密度を制御する技術においては、プラグ領域の外側（プラグの底面直下の空間に対して外側）のプラズマ密度プロファイルは、プラグを動作させることにより直ちに変更されるが、プラグの下の空間のプラズマ密度プロファイルはほとんど変更されない。そこで、図１に示すように、従来では、プラグ２に拡大部７を設けるなどの様々な方法が利用される。しかしながら、このような方法では、条件が変わる都度、該条件に応じた拡大部を設ける必要があり、異なる処理条件に柔軟に対処することができない。
【００３８】
本実施形態では、条件を変更してもそれに簡単に対応でき、より広い範囲に亘ってプラズマ密度プロファイルを変更できるイオンビーム源を実現することを目的の１つとしている。
【００３９】
図５は、本実施形態に係るＩＢＥ装置５００ｂを説明するための図である。ＩＢＥ装置５００ｂは、空間５１３を有する処理チャンバ５０１、処理チャンバ５０１内のガスを排気するポンプ５０２、イオンビーム源３００、および基板ホルダ５０４を備えている。
【００４０】
イオンビーム源３００は、ＲＦ  ＩＣＰ放電チャンバを有しており、該ＲＦ  ＩＣＰ放電チャンバの一方側にはイオンを引き出すためのグリッドアセンブリ３０３が設けられている。イオンビーム源３００に設けられたオリフィス３０８を介してイオンビーム源３００にガスを導入する。マッチングネットワーク３０７に接続され、高周波（ＲＦ）場を生成するためのアンテナ３０６を、内部空間３０９にプラズマ放電を生成するようにイオンビーム源３００の周囲に配置する。イオンは、内部空間３０９内にて生成されたプラズマ放電からグリッドアセンブリ３０３によって引き出され、外部空間５１３においてイオンビームレット５０９となる。
【００４１】
図６は、本実施形態に係るイオンビーム源を示す図である。イオンビーム源３００は、上壁３０１、円筒状の側壁３０２、およびイオンビーム源３００の底壁としても機能するグリッドアセンブリ３０３を含む放電チャンバを備える。なお、グリッドアセンブリ３０３は第１の電極３０３ａ、第２の電極３０３ｂ、および第３の電極３０３ｃを有しており、第１の電極３０３ａ、第２の電極３０３ｂ、および第３の電極３０３ｃはそれぞれ、図４にて説明した第１の電極２０３ａ、第２の電極２０３ｂ、および第３の電極２０３ｃに対応する。上壁３０１は、平坦であり固定された環状板３０１ａを有している。該環状板３０１ａの開口部には、少なくとも２つの、独立して移動可能な部材（プラグ）、すなわち本実施形態では、内側プラグ（第１のプラグ）３０５および外側プラグ（第２のプラグ）３１３が挿入されている。これら、内側プラグ３０５および外側プラグ３１３は、側壁３０２の間の中心部において同心で設けられても良い。内側プラグ３０５は、底面３０５ａと側壁３０５ｂとを有し、イオン引き出し面としても機能するグリッドアセンブリ３０３の面に対して直角方向である矢印方向３１２に沿って移動することができる。すなわち、内側プラグ３０５は、上壁３０１からグリッドアセンブリ３０３に向かう第１の方向、およびグリッドアセンブリ３０３から上壁３０１に向かう第２の方向に沿って移動することができる。内側プラグ３０５はアクチュエータ等である内側プラグ駆動機構３２０に接続されており、不図示の制御装置からの駆動コマンドにより内側プラグ駆動機構３２０が駆動することにより、内側プラグ３０５は、矢印方向３１２に沿って適宜移動する。
【００４２】
一方、内側プラグ３０５の外側に設けられた第２の部材としての外側プラグ３１３は、環状の底面３１３ａと外側側壁３１３ｂと内側側壁３１３ｃとを有し、上記矢印方向３１２と平行である矢印方向３１４に沿って移動することができる。すなわち、外側プラグ３１３は、上壁３０１からグリッドアセンブリ３０３に向かう第１の方向、およびグリッドアセンブリ３０３から上壁３０１に向かう第２の方向に沿って移動することができる。外側プラグ３１３はアクチュエータ等である外側プラグ駆動機構３２１に接続されており、不図示の制御装置からの駆動コマンドにより外側プラグ駆動機構３２１が駆動することにより、外側プラグ３１３は、矢印方向３１４に沿って適宜移動する。
【００４３】
環状板３０１ａと外側側壁３１３ｂとの間にはＯリング３１１が設けられており、２つのプラグ間、すなわち、内側プラグ３０５の側壁３０５ｂと外側プラグ３１３の内側側壁３１３ｃとの間にはＯリング３１５が設けられている。環状板３０１ａの内周側の側壁３０１ｄには溝（不図示）が形成されており、Ｏリング３１１は該溝に固定されている。また、好ましくは内側プラグ３０５の側壁３０５ｂに円周方向に沿って溝（不図示）が形成されており、Ｏリング３１５は該溝に固定されている。なお、Ｏリング３１５を固定するための溝は、外側プラグ３１３の内側側壁３１３ｃに形成されても良いことは言うまでも無い。Ｏリング３１１、３１５は、プラグが動作できるように構成されている。例えば、環状板３０１ａに固定されたＯリング３１１が外側側壁３１３ｂと摺動できるように、Ｏリング３１１と外側側壁３１３ｂとは構成されている。同様に、側壁３０５ｂに固定されたＯリング３１５が内側側壁３１３ｃと摺動できるように、Ｏリング３１５と内側側壁３１３ｃとは構成されている。本実施形態では、Ｏリング３１１、３１５を設けることにより、独立して移動可能な２つのプラグを設け、該２つのプラグの少なくとも一方を移動させる場合であっても、イオンビーム源３００の放電空間でもある内部空間３０９からイオンビーム源３００および処理チャンバ５０１の外部領域３１０へのガスの漏洩を低減することができ、また外部領域３１０から内部空間３０９への不純物の混入を低減することができる。
【００４４】
本実施形態では、環状板３０１ａ、内側プラグ３０５、および外側プラグ３１３は、好ましくはアルミニウムまたはステンレス鋼によって形成しても良く、グリッド３０３ａと同一の電位に設定される。
【００４５】
なお、本実施形態では、側壁３０２に冷却手段３０２ａを設け、環状板３０１ａに冷却手段３０１ｂを設けることにより、イオンビーム源３００を冷却する構成を用いても良い。冷却手段３０２ａを、内側プラグ３０５および外側プラグ３１３の少なくとも一方の内部に設けても良い。
【００４６】
このような構成において、内側プラグ３０５および外側プラグ３１３を独立に移動させることにより、プラズマシェイピングの作用をより広い範囲に拡大する、すなわちプラズマシェイピングをより広い範囲で行うことができる。例えば、底面３０５ａと底面３１３ａとを同じレベルに位置させることにより、外側プラグ３１３の外側の領域のプラズマ密度を直ちに変更することができる。また、底面３１３ａを底面３０５ａよりも相対的に上方に位置させることにより、底面３１３ａの下のプラズマ密度を変更する（上昇させる）ことができる。底面３０５ａを底面３１３ａよりも相対的に上方に位置させることにより、底面３０５の下でかつグリッド近傍のプラズマ密度を変えることができる。なお、内側プラグ３０５と外側プラグ３１３の相対的な位置決めを、最適なイオンビームエッチングプロファイルを得るための動作中に動的に変更しても良い。
【００４７】
また、本実施形態では、イオンビームチャンバを排気する事無しに、内側プラグ３０５と外側プラグ３１３の相対的な位置決めを行うことができる。図１に示す従来のイオンビームチャンバでは、各条件を変えると拡張部７を取り替える必要があり、各条件に適合した拡張部７の取替え時において、イオンビームチャンバを排気する必要があった。さらには、上記拡張部７をイオンビームチャンバ内に入れるための開口部を該イオンビームチャンバに別途設ける必要があった。しかしながら、本実施形態では、拡張部７を設けなくても内側プラグ３０５および外側プラグ３１３の相対位置を変化させるだけで、プラズマ密度プロファイルを制御することができる。従って、プラズマ密度プロファイルを制御する際に放電チャンバを排気する必要が無く、所望のイオンビームエッチングプロファイルを得るためのプラズマの最適化を著しく速めることができる。また、プラズマ密度プロファイルを制御するための部材（例えば、拡張部７）を放電チャンバ内に導入するための開口部を該放電チャンバに設ける必要が無いので、装置を簡略化することができる。
【００４８】
このように、本実施形態では、内側プラグ３０５および外側プラグ３１３の２つのプラグを用い、該２つのプラグの底面の相対的な位置関係を制御することによって、プラズマ密度プロファイルを制御することができる。
【００４９】
従来では、プラグの下のプラズマ密度を変更することは困難であった。すなわち、従来のようにプラグを１つ設ける形態は、放電チャンバの中心領域の空間を狭めることで、グリッドアセンブリから放出されるイオン量を均一にしようとするものであるが、依然として、放電チャンバの中心領域のプラズマ密度が高い。すなわち、プラグの下側ではプラズマの体積が小さくなるため、該プラグの下側ではプラズマ密度が高くなる。よって、プラグの下側に生じたプラズマは、放電チャンバの側壁側に発散してしまうことがある。その結果、プラグの下側のプラズマ密度を調整することが困難となるのである。すなわち、プラグは、該プラグの下側の空間から外の空間に対してはプラズマ密度の変更作用を有するが、自身の下側の空間においてはプラズマ密度の変更作用をほとんど持っていないと言えるのである。
【００５０】
これに対して、本実施形態では、プラグの下側のプラズマの発散量を調節するために、移動可能な１つのプラグに隣接して別の移動可能なプラグを設けている。よって、一方のプラグによるプラズマ密度の変更効果を他方のプラグの下の領域に作用させることができる。よって、一方のプラグに着目すると該一方のプラグのプラズマ密度変更効果を自身の下の領域に作用させることができないが、他方のプラグのプラズマ密度変更効果が上記一方のプラグの下の領域に及んでいる。その結果、イオンビーム源が備えるプラグの各々について、その下側の空間のプラズマ発散量を調節することができる。従って、ある直径方向に沿って、プラズマ密度プロファイルをより良好に調節することができ、該プラズマ密度プロファイルの微調整を行うことができる。
【００５１】
また、本実施形態では、内側プラグ３０５を円筒状にし、外側プラグ３１３を環状にし、イオンビーム源３００の上面の中央部において内側プラグ３０５および外側プラグ３１３が同心となるように、かつ環状の外側プラグ３１３により円筒状の内側プラグ３０５を囲むように配置している。従って、イオンビーム源３００のどの直径方向に対しても、内側プラグ３０５および外側プラグ３１３の相対的な位置関係により生じるプラズマ密度の補償効果を同様に反映させることができる。
【００５２】
なお、本実施形態では、内側プラグ３０５および外側プラグ３１３の２つのプラグを用いる形態について説明したが、プラグの数は２つに限らず、３つ以上であっても良い。例えば、外側プラグ３１３の外側に、該外側プラグ３１３を囲むように構成されたプラグをさらに設けても良い。
【００５３】
また、本実施形態では、隣接する２つのプラグとして、円筒状の内側プラグ３０５と、該内側プラグ３０５を囲むように構成された環状の外側プラグ３１３を用いているが、これらに限定されない。本実施形態では、独立に移動可能な２つのプラグを隣接して配置することが重要であり、このような構成を採るものであればプラグの形状はいずれの形状であっても良い。  
なお、本実施形態では、外側プラグ３１３が、内側プラグ３０５ｂの側壁への付着膜を防止ないしは低減するシールドとして機能する。
【００５４】
図７は、本実施形態に係るイオンビーム源３００内で移動可能に設けられるプラグの一例を示す図である。  
図７において、開口部３５１ａおよび開口部３５１ｂが形成された環状板３５０が、開口部３５１ａ、３５１ｂと環状板３０１ａに形成された開口部とが重なるように、環状板３０１ａの外側に設けられている。開口部３５１ａには支柱３５６が挿入されており、該支柱３５６の一方端にはプラグ３５４が接続されており、他方端にはプラグ駆動機構３５８に接続されている。開口部３５１ａの内壁と支柱３５６との間にはＯリング３５２が設けられており、該Ｏリング３５２と支柱３５６とは摺動可能である。なお、Ｏリング３５２は開口部３５１ａの内壁に形成された溝に固定されている。同様に、開口部３５１ｂには支柱３５７が挿入されており、該支柱３５７の一方端にはプラグ３５５が接続されており、他方端にはプラグ駆動機構３５９に接続されている。開口部３５１ｂの内壁と支柱３５７との間にはＯリング３５３が設けられており、該Ｏリング３５３と支柱３５７とは摺動可能である。なお、Ｏリング３５３は開口部３５１ｂの内壁に形成された溝に固定されている。
【００５５】
プラグ３５４、３５５はそれぞれ直方体であり、イオンビーム源３００の放電チャンバ内（内部空間３０９内）に設けられている。また、プラグ３５４とプラグ３５５との間は、プラズマが入り込まない程度に狭く、デバイ長以下（例えば１ｍｍ以下）になるように設定されている。また、プラグ３５４とチャンバ壁３１及びプラグ３５５とチャンバ壁３１との間も、プラズマが入り込まない程度に狭く、デバイ長以下（例えば１ｍｍ以下）になるように設定されている。よって、不図示の制御装置からの駆動コマンドによりプラグ駆動機構３５８、３５９が駆動することにより、プラグ３５４、３５５はそれぞれ、矢印方向３６０、３６１に沿って互いに独立して適宜移動することができる。図７に示すイオンビーム源３００では、非対称なプラズマを形成することができる。
【００５６】
なお、プラグ３５４、３５５の形状は直方体に限らず、円柱であっても良いし、半円筒状であっても良い。図８は、プラグ３５４、３５５を半円筒状のプラグにした場合の上面図である。
【００５７】
（第３の実施形態）  
第１の実施形態では、プラグの側壁部へのスパッタ粒子の付着を低減するためのシールドを設ける形態を説明し、第２の実施形態では、プラズマ密度プロファイルをより広範囲で制御するために複数のプラグを用いる形態について説明したが、これら実施形態で開示した技術思想を組み合わせても良いことは言うまでも無い。本実施形態では、上記シールドを設ける形態に対して、２つのプラグを用いることを適用する場合について説明する。
【００５８】
図９は、本実施形態に係るイオンビーム源３００を示す図である。
本実施形態では、環状の底面３１３ａの直径が、外側プラグ３１３の外側側壁３１３ｂの直径よりもわずかに大きい。すなわち、外側プラグ３１３の底面３１３ａが外側側壁３１３ｂから突き出るように外側プラグ３１３を構成している。また、環状板３０１ａの内縁の内部空間３０９側に、該内縁からグリッドアセンブリ３０３側に延在するシールド３０１ｃであって、外側プラグ３１３の外側側壁３１３ｂの外周に沿って該外側側壁３１３ｂを囲むように設けられたシールド３０１ｃが形成されている。すなわち、シールド３０１ｃは、外側プラグ３１３を囲むように構成された円筒であり、該円筒の一方端が環状板３０１ａの内部空間３０９側に接続されている。本実施形態では、該シールド３０１ｃにより、グリッドアセンブリ３０３や処理中のウエハから外側プラグ３１３の外側側壁３１３ｂへの膜の蓄積を防止ないしは低減することができる。さらに、本実施形態では、底面３１３ａが外側側壁３１３ｂから突き出ているので、上記外側側壁３１３ｂへの膜の蓄積をさらに低減することができる。これにより、外側プラグ３１３を滑らかに動作させることができる。
【００５９】
内側プラグ３０５の底面３０５ａの直径は、内側プラグ３０５の円筒部分の直径よりもわずかに大きい。すなわち、内側プラグ３０５の底面３０５ａが側壁３０５ｂから突き出るように内側プラグ３０５を構成している。また、外側プラグ３１３の内側側壁３１３ｃには段差が形成されている。従って、上記底面３０５ａの直径が内側プラグ３０５の円筒部分の直径よりも大きくても、内側側壁３１３ｃの、底面３０５ａが通過する領域には段差が形成されているので、該底面３０５ａは内側側壁３１３ｃに引っかかることなく、内側プラグ３０５を良好に移動させることができる。ここで、Ｏリング３１５は、外側プラグ３１３の内側側壁３１３ｃに形成された溝に固定されている。本実施形態では、上記段差が形成された内側側壁３１３ｃと、より大きな底面３０５ａとにより、内側プラグ３０５の側壁３０５ｂへの膜の蓄積を防止ないしは低減する効果と、内側プラグ３０５を滑らかに移動可能にする効果とを同時に奏することができる。
【００６０】
図１０は、本実施形態に係るイオンビーム源３００の他の例を示す図である。図１０に示すイオンビーム源３００は図９に示す構成と基本的には同一であるので異なる点のみ説明する。図１０に示す構成では、Ｏリングではなく伸縮部材（例えば、ベローズ）を用いてイオンビーム源３００の密閉性を確保している。
【００６１】
図１０において、内側プラグ３０５の上壁３０５ｃの直径は、内側プラグ３０５の円筒部分の直径よりもわずかに大きく、上壁３０５ｃと外側プラグ３１３の内側側壁３１３ｃの上端との間には円筒状のベローズ３１５ｄが設けられている。すなわち、ベローズ３１５ｄの一方端は上壁３０５ｃの側壁３０５から突出した部分に接続され、ベローズ３１５ｄの他方端は内側側壁３１３ｃの上端に接続されている。従って、内側プラグ３０５を矢印方向３１２に沿って移動させても、ベローズ３１５ｄの伸縮性により内側プラグ３０５の矢印方向３１２における可動範囲が確保され、かつ上壁３０５ｃと内側側壁３１３ｄの上端との間における円筒状のベローズ３１５ｄの存在により密閉性を確保することができる。
【００６２】
同様に、外側プラグ３１３の環状の上壁３１３ｅの直径は、外側プラグ３１３の外側側壁３１３ｂの直径よりもわずかに大きく、かつ上壁３１３ｅは、環状板３０１ａに対してグリッドアセンブリ３０３と反対側に設けられている。このような構成において、上壁３１３ｅと環状板３０１ａとの間にベローズ３１３ｄが設けられている。すなわち、ベローズ３１３ｄの一方端は上壁３１３ｅに接続され、ベローズ３１５ｄの他方端は環状板３０１ａに接続されている。従って、外側プラグ３１３を矢印方向３１４に沿って移動させても、ベローズ３１３ｄおよびベローズ３１５ｄの伸縮性により外側プラグ３１３の矢印方向３１４における可動範囲が確保され、かつ上壁３１３ｅと環状板３０１ａとの間における円筒状のベローズ３１３ｄの存在により密閉性を確保することができる。
【００６３】
このように、ベローズ３１５ｄにより放電チャンバの上壁３０１と外側プラグ３１３とを接続し、かつベローズ３１５ｄにより外側プラグ３１３と内側プラグ３０５とを接続しているので、内側プラグ３０５と外側プラグ３１３とを相対的に移動させつつ、放電チャンバと内側プラグ３０５と外側プラグ３１３との間の領域を密閉することができる。さらに、内側プラグ３０５や外側プラグ３１３の移動の際には、Ｏリングといった密閉用の部材とプラグの側壁との摺動が無いので、プラグの移動の際に生じるプラグの側壁からのパーティクルの発生を抑制することができる。
【００６４】
図１１は、本実施形態に係るイオンビーム源３００のさらに他の例を示す図である。  
図１１において、内側プラグ３０５の底面３０５ａの直径は、内側プラグ３０５の円筒部分の直径よりもわずかに大きく、外側プラグ３１３の内側側壁３１３ｃには段差が形成されている。また、環状板３０１ａの内縁の内部空間３０９側に、シールド３０１ｃが設けられている。
【００６５】
図１２は、本実施形態に係る内側プラグ３０５と外側プラグ３１３とをグリッドアセンブリ３０３側から見た模式図である。図１２に示されるように、円筒状の内側プラグ３０５の周りに、環状の外側プラグ３１３が設けられている。
【００６６】
（第４の実施形態）  
永久磁石や電磁石は、プラズマチャンバにてプラズマ密度プロファイルを制御する点で有効であり、さらに、電磁石をわずかに傾けたりオフセットすることにより、プラズマ密度プロファイルの非対称を減少することができる。しかしながら、電磁石および散在的に分布した永久磁石からの磁場は、イオンビーム源の外およびイオンビームチャンバ内へと簡単に広がる。この磁場漏洩は、ビーム中和に悪影響を及ぼす傾向にある。グリッドと基板との間の領域は、好ましくは磁場が無い領域である。本実施形態の目的の１つは、イオンビーム源の外側への磁場漏洩が低減されるようなイオンビーム源を提供することである。
【００６７】
図１３は、本実施形態に係るイオンビーム源を示す図である。  
図１３において、イオンビーム源３００Ｂは、第２の実施形態に係るイオンビーム源３００に対してさらに、外側プラグ３１３の内部に設けられた第１の環状電磁石３１６ａと、内側プラグ３０５の内部に設けられた第２の環状電磁石３１６ｂと、側壁３０２の、電極載置用リング３０４の上方、すなわちグリッドアセンブリ３０３とアンテナ３０６との間に設けられた環状の永久磁石アセンブリ３１７とを備えている。電磁石３１６ａ、３１６ｂは好ましくは、環状板３０１ａに略平行な円形の配線（不図示）と、電磁石冷却手段（不図示）とを有している。電磁石３１６ａを外側プラグ３１３に取り付け、矢印方向３１４に沿って外側プラグ３１３と一緒に移動させても良い。電磁石３１６ｂも内側プラグ３０５に取り付け、矢印方向３１２に沿って内側プラグ３０５と一緒に移動させても良い。一方、電磁石３１６ａおよび電磁石３１６ｂの少なくとも一方を、環状板３０１ａに対して固定した位置に設置しても良い。
【００６８】
また、電磁石３１６ａおよび電磁石３１６ｂの一方の電磁石に流れる電流の方向を、他方の電磁石に流れる電流の方向と反対方向に設定することが好ましい。このように電磁石３１６ａおよび電磁石３１６ｂに流れる電流の方向を設定することにより、外部空間５１３、特に第３の電極３０３ｃの中央付近への磁場の漏洩を低減することができる。
【００６９】
永久磁石アセンブリ３１７は、電磁石３１６ａ、３１６ｂからの磁力線が永久磁石アセンブリ３１７に至り、外部空間５１３への磁場の漏洩が最小となるように構成されている。磁石アセンブリ３１７は永久磁石を備えているので、電磁石３１６ａ、３１６ｂの双方に流れる電流の好ましい方向を固定することができる。  
電磁石３１６ａ、３１６ｂは、側壁３０２と同心で配置されているが、プラズマの非対称性を補正するために中心位置からオフセットしても良い。これに代えて、あるいはこれに加えて、電磁石３１６ａ、３１６ｂを、上壁３０１に対して傾けても良い。
【００７０】
図１４は、本実施形態に係る、永久磁石アセンブリ３１７を説明するための上面から見た断面図である。本実施形態では、図１３に示すように、イオンビーム源３００Ｂに、電磁石３１６ａ、３１６ｂと共に永久磁石アセンブリ３１７を設けている。永久磁石アセンブリ３１７は、イオンビーム源３００Ｂの側壁３０２（図１４では、説明のために示している）の周囲に配列された複数の永久磁石３１７ａを有している。各永久磁石３１７ａの一方の極３１７ｂは側壁３０２（内部空間３０９側）の方に向いており、他方の極３１７ｃは側壁３０２から離れる方（外部領域３１０側）に向いている。全ての永久磁石３１７ａについて、同じ極が側壁３０２の方に向いていることが好ましい。第１の透過性リング３１７ｄと第２の透過性リング３１７ｅとを、内部空間３０９内の磁場をより均一にさせるために、かつ永久磁石３１７ａを機械的に支持するために設けても良い。本実施形態では、永久磁石３１７ａの極の方向を固定しているので、電磁石を１つの電流極性のみで動作させて、外部空間５１３への大きな磁場の漏洩を防止、ないしは低減することができる。
【００７１】
なお、本実施形態では、シールド３０１ｃを設けても良いことは言うまでも無い。
【００７２】
（第５の実施形態）  
図１５は、本実施形態に係るイオンビーム源を示す図である。  
図１５において、イオンビーム源３００Ｃは、第２の実施形態に係るイオンビーム源３００に対してさらに、外側プラグ３１３内に設けられ、磁場印加手段としての第１の永久磁石アセンブリ３３０と、内側プラグ３０５内に設けられ、磁場印加手段としての第２の永久磁石アセンブリ３４０とを備えている。
【００７３】
第１の永久磁石アセンブリ３３０は、内部空間３０９において、外側プラグ３１３の外側側壁３１３ｂの外側に接するようなマルチカスプ磁場パターンを形成するように構成されている。該第１の永久磁石アセンブリ３３０により、外側側壁３１３ｂにおけるプラズマロスを低減することができる。  
第２の永久磁石アセンブリ３４０は、内部空間３０９において、内側プラグ３０５の底面３０５ａの外側に接するようなマルチカスプ磁場パターンを形成するように構成されている。該第２の永久磁石アセンブリ３４０により、底面３０５ａにおけるプラズマロスを低減することができる。マルチカスプ磁場は、第１および第２の永久磁石アセンブリ３３０、３４０からの距離で急速に減衰するので、外部空間５１３への磁場の漏洩を非常に小さくすることができる。
【００７４】
図１６は、本実施形態に係る、内側プラグの底面近くに配置された第２の永久磁石アセンブリ３４０の断面図であり、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）に示す第２の永久磁石アセンブリ３４０を下から見た図である。図１６（ａ）、１６（ｂ）において、中央に配置された円柱状の第１の磁石３４１ａと、該第１の磁石３４１ａを囲むように設けられた環状の第２の磁石３４１ｂと、第２の磁石３４１ｂを囲むように設けられた環状の第３の磁石３４１ｃとが、円形板３４２上に同心に設けられている。
【００７５】
図１６（ａ）において、グリッドアセンブリ３０３側に現れる磁石の極性（図１６（ａ）では、シンボルＳ、Ｎにて表示）は、隣の磁石間で変わるように、第１の磁石３４１ａ〜第３の磁石３４１ｃが配置される。上記第２の磁石３４１ｂおよび第３の磁石３４１ｃは、環状の磁石を形成するように複数の磁石を用いても良い。なお、第２の永久磁石アセンブリ３４０が備える磁石は３つに限らず、内側プラグ３０５のサイズに応じて、マルチカスプ磁場パターンを形成するのに必要な数（例えば、３つ以上）の磁石を用いれば良い。さらに、マルチカスプ磁場パターンは均一でなくでも良い。また、内側プラグ３０５内における第２の永久磁石アセンブリ３４０の位置決めのためにロッド３４３が円形板３４２に接続されている。また、底面３０５ａからの放射または伝導により第１の磁石３４１ａ〜第３の磁石３４１ｃが過度に加熱されないようにするために、冷却手段３４４を第２の永久磁石アセンブリ３４０に設けても良い。
【００７６】
本実施形態では、第２の永久磁石アセンブリ３４０が有する第１の磁石３４１ａ〜第３の磁石３４１ｃを同心に配置しているので、軸３４５を中心に第２の永久磁石アセンブリ３４０を回転する必要が無い。ただし、プラズマ密度プロファイルの非対称を補償するために、軸３４５を内側プラグ３０５の底面３０５ａの中心からわずかに離して配置しても良い。さらに、第２の永久磁石アセンブリ３４０を、底面３０５ａに対して上昇又は下降させても良い。これにより、底面３０５ａの下のプラズマ密度をさらに良好に調節することができる。
【００７７】
通常、プラズマは該プラズマに面するチャンバの側壁などではプラズマ損失が大きくなる。本実施形態では、内側プラグ３０５および外側プラグ３１３を設けているので、放電チャンバの側壁に加えて、外側プラグ３１３の外側側壁３１３ｂおよび内側側壁３１３ｃ、ならびに内側プラグの底面３０５ａも、放電チャンバ内においてプラズマと面することになる。よって、プラズマに面する側壁部が増加するので、該側壁でのプラズマ損失が増加するかもしれない。しかしながら、本実施形態では、外側プラグ３１３の側壁表面にカスプ磁場を形成するように構成された第１の永久磁石アセンブリ３３０を設け、かつ内側プラグ３０５の底面３０５ａ表面にカスプ磁場を形成するように構成された第２の永久磁石アセンブリ３４０を設けているので、増加された側壁部でのプラズマ損失を低減することができる。
【００７８】
なお、本実施形態では、内部空間３０９においてプラズマと接するプラグの領域の少なくとも一部（側壁や底面）にカスプ磁場を形成することができれば、上述した増加された側壁部のプラズマ損失を低減することができる。よって、プラグの側壁側および底面側の少なくとも一方にカスプ磁場が形成されるように第１の永久磁石アセンブリ３３０および第２の永久磁石アセンブリ３４０を構成することが好ましい。
【００７９】
また、本実施形態では、シールド３０１ｃを設けても良いことは言うまでも無い。
【００８０】
（第６の実施形態）  
図１７は、本実施形態に係るイオンビーム源を示す図である。  
図１７に示すイオンビーム源３００は図１０に示す構成と基本的には同一であるので異なる点のみ説明する。環状板３０１ａの内側（内部空間３０９側）から円筒状のベローズ３１５ｄがグリッドアセンブリ３０３に向かって設けられている。さらに、円筒状のベローズ３１５ｄの環状先端部には、円筒状プラグ３０５がグリッドアセンブリ３０３に向かって設けられている。すなわち、上壁３０１と、円筒状プラグ３０５の円筒状の側壁３０５ｂの、底面３０５ａと反対側の端部との間をシールし、プラグ３０５の移動方向である矢印方向１２に沿って伸縮可能にべローズ３１５ｄが設けられている。このように設けられたベローズ３１５ｄは、内部空間３０９の密閉性を確保する機能と、プラグ３０５を矢印方向３１２に沿って可動させるための機能とを有している。よって、内部空間３０９の密閉性のためのＯリングを用いなくても、内部空間３０９の密閉性を確保しつつ、プラグ３０５を移動させることができる。  
【００８１】
本実施形態では、プラグ３０５を移動させる際に該プラグ３０５の側壁３０５ｂと摺動する部材が無いので、該側壁３０５ｂに付着物が形成されても、該付着物によりプラグ３０５の矢印方向３１２に沿った移動は阻害されない。従って、グリッドアセンブリ３０３起因のスパッタ粒子が発生しても、プラグ３０５を良好に動かすことができる。、また、ベローズ３１５ｄに膜が付着しても、プラグ３０５を可動し続けることができる。さらに、シール部材としてＯリングを用いる場合に生じるパーティクルの発生を防止ないしは低減することもできる。
【００８２】
図１８は、本実施形態に係る、他のイオンビーム源を示す図である。図１８に示すイオンビーム源３００は図１７に示す構成と基本的には同一であるので異なる点のみ説明する。本例では、円筒状のベローズ３１５ｄの周囲に、ベローズ３１５ｄへの膜付着を防止ないしは低減するシールド３０１ｃが設けられている。これにより、ベローズ３１５ｄへ膜が付着して、パーティクルが発生してしまうことを防止ないしは低減することができる。
【００８３】
図１９は、本実施形態に係る、さらに他のイオンビーム源を示す図である。図１９に示すイオンビーム源３００は図１７に示す構成と基本的には同一であるので異なる点のみ説明する。本例では、環状板３０１ａの外側から円筒状のベローズ３１５ｄがグリッドアセンブリ３０３とは反対側に向かって設けられている。さらに、円筒状のベローズ３１５ｄの環状先端部には、円盤部材３０５ｄが設けられている。該円盤部材３０５ｄの内側から、円筒状のベローズ３１５ｄより径の小さい円筒状プラグ３０５ａがグリッドアセンブリ３０３に向かって設けられている。  
このような構成であれば、ベローズ３１５ｄへ直接膜が付着することを防止ないしは低減でき、パーティクルが発生することも防止ないしは低減することができる。
【００８４】
図２０は、本実施形態に係る、さらに他のイオンビーム源を示す図である。図２０に示すイオンビーム源３００は図１０に示す構成と基本的には同一であるので異なる点のみ説明する。図２０に示す構成では、外側プラグ３１３を用いていない。またシールド３０１ｃの内側側壁には、段差が形成されている。したがって、プラグ３０５の底面３０５ａの直径が内側プラグ３０５の円筒部分の直径よりも大きくても、シールド３０１ｃの内側側壁の、底面より通過する領域には段差が形成されているので、該底面３０５ａがシールド３０１ｃの内側側壁に引っかかることなく、内側プラグ３０５を良好に移動させることができる。この構成により、上記段差が形成されたシールド３０１ｃの内側側壁と、より大きな底面３０５ａとにより、内側プラグ３０５の側壁３０５ｂへの膜の蓄積を防止ないしは低減する効果と、内側プラグ３０５を滑らかに移動可能にする効果とを同時に奏することができる。
【００８５】
（第７の実施形態）  
図２１は、本実施形態に係る、さらに他のイオンビーム源を示す図である。図２１に示すイオンビーム源３００は図１７に示す構成と基本的には同一であるので異なる点のみ説明する。図２１に示す構成では、シールド３０１ｃは、放電チャンバの側壁３０２からプラグ３０５に向かって延び、さらに該プラグ３０５ａに沿ってグリッドアセンブリ２０３に向かって屈曲している。
【００８６】
本発明においては、グリッドアセンブリから飛来したグリッドアセンブリ起因のスパッタ粒子がプラグの側壁に付着することを低減するようにシールド３０１ｃを構成することが重要であり、そのために、シールドは、図４や図２１に示すように、グリッドアセンブリ（２０３、３０３）と対向する上壁（２０１、３０１）から該グリッドアセンブリ（２０３、３０３）に向かって（グリッド２０５、３０５が移動する方向に沿って）延在する部分を少なくとも有するように構成されている。例えば、図４に示す構成では、シールド２０１ｃにより、プラグ２０５の矢印方向２１２に沿った移動によって側壁２０５ｂとＯリング２１１とが摺動する部分の少なくとも一部を覆うことが出来れば良く、そのために、シールド２０１ｃが、上壁２０１からグリッドアセンブリ２０３に向かって延在する部分を少なくとも有することが必要となる。
【００８７】
本発明では、シールドによってグリッドアセンブリ起因のスパッタ粒子から遮蔽する対象はプラグの側壁であるが、該側壁は、プラグの、該プラグの移動方向に沿った壁である。従って、該移動方向に沿って伸びる領域をシールドが少なくとも有していれば、該領域により、上記グリッドアセンブリ起因のスパッタ粒子が側壁に付着することを低減できるのである。  
なお、本発明では、上記上壁から該上壁に対向するグリッドアセンブリに向かう第１の方向およびそれとは逆方向である第２の方向にプラグは移動するので、プラグの移動方向と、上記上壁からグリッドアセンブリに向かう方向とは一致する。
【００８８】
本発明のイオンビーム発生装置は、各実施形態で述べられたいかなる特徴をも組み合わせることによって構成することができる。
【符号の説明】
【００８９】
２００、３００    イオンビーム発生装置
２０１ｃ、３０１ｃ  シールド
２０３    グリッドアセンブリ（引出し手段）
２０５    プラグ
３０５    内側プラグ
３１３    外側プラグ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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