(57)【要約】【課題】表面が任意の初期形状の被加工物でも表面を平坦に加工できるイオンミリング装置を提供する。【解決手段】イオンビーム源１０として第１イオンガン１１と、第２イオンガン１２と、を備え、第１イオンガン１１を制御する第１制御部２９ａと、第２イオンガン１２を制御する第２制御部２９ｂと、イオンビームが照射される位置に基板１４を搭載し回転する基板ホルダー３５と、を備え第１イオンガン１１は、第１イオンガン１１の中心軸Ｃ１が基板ホルダー３５の中心を通る位置に配置され、第２イオンガン１２は、第１イオンガン１１と同じ方向にイオンビームが出射され、かつ第２イオンガン１２の中心軸Ｃ２が基板ホルダー３５の中心から偏心した位置に配置されている。【選択図】図１
2013101851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビームを発生させるイオンガンを複数備えたイオンビーム源と、
前記イオンガンをそれぞれ制御する制御部と、
前記イオンビームが照射される領域に被加工物を搭載し回転する被加工物ホルダーと、を備え、
前記イオンガンの一つは前記被加工物ホルダーの中心を含む部分にイオンビームを照射できる位置に配置され、
前記イオンガンの少なくとも一つは前記被加工物ホルダーの中心から偏心した部分にイオンビームを照射できる位置に配置されている
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、
前記イオンビーム源は、第１イオンガンおよび第２イオンガンを備え、
前記制御部は、前記第１イオンガンを制御する第１制御部および前記第２イオンガンを制御する第２制御部を備え、
前記第１イオンガンは、前記第１イオンガンから出射されるイオンビームが前記被加工物ホルダーの中心を照射するように配置され、
前記第２イオンガンは、前記第１イオンガンから出射されるイオンビームと同じ方向へイオンビームが出射され、かつ前記被加工物ホルダーの中心から偏心した位置を照射するように配置されている
ことを特徴とするイオンミリング装置。
【請求項３】
請求項２に記載のイオンミリング装置において、
前記イオンビーム源は前記第１イオンガンと前記第２イオンガンと第３イオンガンとを有し、
前記制御部は前記第１制御部と前記第２制御部とに加えて前記第３イオンガンを制御する第３制御部を備え、
前記第３イオンガンは前記第１イオンガンから出射されるイオンビームと同じ方向へイオンビームが出射され、かつ前記被加工物ホルダーの中心から偏心した位置を照射するように配置されている
ことを特徴とするイオンミリング装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載のイオンミリング装置において、
前記被加工物ホルダーの回転軸と、前記第１イオンガンから出射されるイオンビームの方向とが交差するように前記被加工物ホルダーが配置されている
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、
前記イオンビーム源のプラズマ発生手段が高周波放電を利用した高周波イオン源である
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、
前記イオンビーム源のプラズマ発生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
ことを特徴とするイオンミリング装置。
【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ミリ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ている。
特許文献１では、被加工物の大型化などにも対応し均一な加工を得るために、基板を回転させる回転装置と、イオンビームと垂直な方向に往復運動させる駆動装置を設けたイオンビームミリング装置（イオンミリング装置）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１３４６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、均一な加工量を確保して基板表面の平坦性を維持している。
しかしながら、スピンコーターで形成した膜などは、基板の外周部が厚くなる形状であり、この膜の表面を平坦に加工することは上記特許文献１の技術を利用しても困難である。
このため、表面が任意の初期形状の被加工物でも表面を平坦に加工できるイオンミリング装置が要求されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記課題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、イオンビームを発生させるイオンガンを複数備えたイオンビーム源と、前記イオンガンをそれぞれ制御する制御部と、前記イオンビームが照射される領域に被加工物を搭載し回転する被加工物ホルダーと、を備え、前記イオンガンの一つは前記被加工物ホルダーの中心を含む部分にイオンビームを照射できる位置に配置され、前記イオンガンの少なくとも一つは前記被加工物ホルダーの中心から偏心した部分にイオンビームを照射できる位置に配置されていることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、イオンビーム源の一つのイオンガンが被加工物ホルダーの中心を含む部分にイオンビームを照射できる位置に配置され、少なくとも一つのイオンガンは被加工物ホルダーの中心から偏心した部分にイオンビームを照射できる位置に配置されている。そして、被加工物を搭載する被加工物ホルダーは回転できるように構成され、各イオンガンはそれぞれ制御部により制御されている。
このように、イオンミリング装置は被加工物ホルダーの中央と、その周辺にイオンビームを照射できるイオンガンを有し、それぞれのイオンガンが独立して制御することができることから、各イオンガンが任意の加工量でイオンミリング加工が可能である。
このため、例えば、外周部が厚い形状の基板においても、各イオンガンでの加工量を調整することで、基板の表面を平坦に加工することができる。
【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、前記イオンビーム源は、第１イオンガンおよび第２イオンガンを備え、前記制御部は、前記第１イオンガンを制御する第１制御部および前記第２イオンガンを制御する第２制御部を備え、前記第１イオンガンは、前記第１イオンガンから出射されるイオンビームが前記被加工物ホルダーの中心を照射するように配置され、前記第２イオンガンは、前記第１イオンガンから出射されるイオンビームと同じ方向へイオンビームが出射され、かつ前記被加工物ホルダーの中心から偏心した位置を照射するように配置されていることが望ましい。
【０００９】
この構成によれば、イオンビーム源として、第１イオンガンが被加工物ホルダーの中心を含む部分にイオンビームを照射できる位置に配置され、第２イオンガンは被加工物ホルダーの中心から偏心した部分にイオンビームを照射できる位置に配置されている。そして、各イオンガンはそれぞれ制御部により制御されている。
このように、イオンミリング装置は被加工物ホルダーの中央を照射する第１イオンガンと、その周辺にイオンビームを照射できる第２イオンガンを有している。そして第１イオンガンおよび第２イオンガンが、それぞれ第１制御部、第２制御部にて独立して制御することができることから、各イオンガンが任意の加工量でイオンミリング加工が可能である。
このため、例えば、外周部が厚い形状の基板においても、各イオンガンでの加工量を調整することで、基板の表面を平坦に加工することができる。このように、任意の基板の初期形状においても、その表面を平坦に加工することができる。
【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、前記イオンビーム源は前記第１イオンガンと前記第２イオンガンと第３イオンガンとを有し、前記制御部は前記第１制御部と前記第２制御部とに加えて前記第３イオンガンを制御する第３制御部を備え、前記第３イオンガンは前記第１イオンガンから出射されるイオンビームと同じ方向へイオンビームが出射され、かつ前記被加工物ホルダーの中心から偏心した位置を照射するように配置されていることが望ましい。
【００１１】
この構成によれば、適用例２の構成に加えて第３イオンガンと第３イオンガンを制御する第３制御部を備えている。
このように、イオンミリング装置は被加工物ホルダーの中央を照射する第１イオンガンと、その周辺にイオンビームを照射できる第２イオンガンおよび第３イオンガンを有し、第１、第２、第３イオンガンが独立して制御することができることから、各イオンガンが任意の加工量でイオンミリング加工が可能である。
このことから、加工精度のよいイオンミリング装置を提供できる。
【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、前記被加工物ホルダーの回転軸と、前記第１イオンガンから出射されるイオンビームの方向とが交差するように前記被加工物ホルダーが配置されていることが望ましい。
【００１３】
この構成によれば、被加工物ホルダーが各イオンガンに対して傾いて配置されている。
また被加工物ホルダーが回転することから、各イオンガンから被加工物へのイオンビームの照射量を均一にすることができ、加工精度を向上させることができる。
【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、前記イオンビーム源のプラズマ発生手段が高周波放電を利用した高周波イオン源であることが望ましい。
【００１５】
この構成によれば、イオンビーム源のプラズマ発生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ガン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、前記イオンビーム源のプラズマ発生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とが望ましい。
【００１７】
この構成によれば、イオンビーム源のプラズマ発生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、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】イオンガンにおけるイオンビーム位置とミリングレートの関係の一例を示すグラフ。
【図３】第１実施形態の各イオンガンにおける基板の加工状態を示す模式断面図。
【図４】第１実施形態のイオンミリング装置を用いた基板の加工状況を示す模式断面図。
【図５】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６】第３実施形態のイオンミリング装置の構成を示す模式図。
【図７】第３実施形態に係るイオンガンの配置について説明する模式図。
【図８】イオンガンから基板までの距離とミリングレートの関係と、イオンビームの中心からの距離とミリングレートの関係を示すグラフ。
【図９】実験データを最大のミリングレート、平均のミリングレート、ミリングの均一性についてまとめた表。
【図１０】第３実施形態のイオンミリング装置を用いたときの加工例を説明する表。
【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１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。
イオンミリング装置１は、イオンビームを生成するイオンビーム源１０と、イオンビームが照射される基板などの被加工物を配置する基板ホルダー３５と、基板ホルダー３５を収容する処理室３１を備えている。
【００２１】
イオンビーム源１０は第１イオンガン１１と第２イオンガン１２とから構成されている。本実施形態では第１イオンガン１１と第２イオンガン１２とは同じ構成であり、第１イオンガン１１について説明をし、第２イオンガン１２については説明を省略する。
第１イオンガン１１はプラズマを発生させるプラズマ室と、プラズマの発生とイオンビームの制御を行う駆動電源２８Ａを備えている。
第１イオンガン１１のプラズマ室は高周波プラズマ室２１と、これに連通するプラズマ拡張室２４から構成されている。
【００２２】
高周波プラズマ室２１は石英円筒管２２に高周波コイル２３が巻かれて形成され、外部より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２３には第１高周波電源２８ａが接続され、高周波コイル２３に高周波電力が供給される。
そして、高周波プラズマ室２１に連通されたプラズマ拡張室２４は、高周波プラズマ室２１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２５が配置されている。この永久磁石２５は、磁力線によりプラズマをプラズマ拡張室２４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、本実施形態のイオンビーム源１０のプラズマ発生手段は高周波放電を利用した高周波イオン源である。
【００２３】
プラズマ拡張室２４の処理室３１との連結部には引き出し電極２６が配置されている。
引き出し電極２６は、加速電極２６ａ、減速電極２６ｂ、接地電極２６ｃの３枚の電極から構成されている。これらの引き出し電極２６は、プラズマの発生源に近い方から加速電極２６ａ、減速電極２６ｂ、接地電極２６ｃの順に配置されている。各電極は円板状に形成され、モリブデン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多数の穴が設けられている。
【００２４】
加速電極２６ａには加速電源２７ａが接続され、減速電極２６ｂには減速電源２７ｂが接続されている。加速電源２７ａからは５００Ｖから２０００Ｖの間の電圧が加速電極２６ａに印加され、減速電源２７ｂからは−１００Ｖから−５００Ｖの間の電圧が減速電極２６ｂに印加される。また、接地電極２６ｃは接地、または接地に対して−１００Ｖ未満の電圧が印加されている。
これらの加速電極２６ａおよび減速電極２６ｂに印加する電圧を調整することによって、第１イオンガン１１から照射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。
【００２５】
上記の第１高周波電源２８ａ、加速電源２７ａ、減速電源２７ｂは、第１イオンガン１１の駆動電源２８Ａを構成している。
そして、この駆動電源２８Ａにイオンビームの照射を制御する第１制御部２９ａが接続されている。
【００２６】
なお、第２イオンガン１２の高周波コイル２３には第２高周波電源２８ｂが接続され、高周波コイル２３に高周波電力が供給される。
第２高周波電源２８ｂ、加速電源２７ａ、減速電源２７ｂは、第２イオンガン１２の駆動電源２８Ｂを構成している。
そして、この駆動電源２８Ｂにイオンビームの照射を制御する第２制御部２９ｂが接続されている。
【００２７】
処理室３１には、排気装置（図示せず）が接続され、処理室３１およびそれに連通される第１イオンガン１１および第２イオンガン１２のプラズマ拡張室２４、高周波プラズマ室２１を減圧状態に保つことが可能である。
そして、処理室３１には被加工物の基板１４を保持する基板ホルダー３５が設置されている。基板ホルダー３５は基板１４が載置されて保持される。基板ホルダー３５は、中心をＯとする円板状で、基板ホルダー３５の中心部に軸３７が設けられて回転軸Ｌの周りに回転可能に形成されている。なお、処理室３１はイオンビームの導入を安定して確保するために電気的に接地された状態となっている。
【００２８】
第１イオンガン１１と第２イオンガン１２とはイオンビームが同じ方向に出射されるように、第１イオンガン１１の中心軸Ｃ１と第２イオンガン１２の中心軸Ｃ２とが平行となるように配置されている。ここでイオンガンの中心軸とは、イオンガンの引き出し電極から出射されるイオンビームの中心と、そこからイオンビームが放出される方向に引いた軸線である。
【００２９】
また、イオンガン１１，１２と基板ホルダー３５の位置関係は、第１イオンガン１１および第２イオンガン１２の中心軸Ｃ１，Ｃ２と、基板ホルダー３５の回転軸Ｌと、が交差するように配置されている。つまり、基板ホルダー３５が第１イオンガン１１、第２イオンガン１２に対して傾いて配置されている。本実施形態では、中心軸Ｃ１，Ｃ２に対して傾き角θが概ね−４０度に設定されている。
このように、基板ホルダー３５が傾いて配置され、また回転することから、各イオンガンから被加工物へのイオンビームの照射量を均一にすることができ、加工精度を向上させることができる。
【００３０】
そして、第１イオンガン１１は中心軸Ｃ１が基板ホルダー３５の中心Ｏを通る位置に配置され、第２イオンガン１２は中心軸Ｃ２が基板ホルダー３５の中心Ｏから偏心して配置されている。
【００３１】
＜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の動作について説明する。
第１イオンガン１１および第２イオンガン１２において、排気装置により、処理室３１、高周波プラズマ室２１、プラズマ拡張室２４、が排気され一定流量の放電ガスが各イオンガンの高周波プラズマ室２１に供給される。そして、高周波コイル２３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２１に発生する。生成されたプラズマはプラズマ拡張室２４に拡張する。プラズマ拡張室２４からイオンが引き出し電極２６を用いてイオンビームとして処理室３１に引き出される。
【００３２】
第１イオンガン１１から処理室３１に導入されたイオンビームは回転する基板ホルダー３５に保持された基板１４の中央部に照射されてイオンミリング加工が行われる。
また、第２イオンガン１２から処理室３１に導入されたイオンビームは回転する基板ホルダー３５に保持された基板１４の外周部に照射されてイオンミリング加工が行われる。
ここで、第１イオンガン１１と第２イオンガン１２はそれぞれ第１制御部２９ａと第２制御部２９ｂに制御され、目的の加工に合った加工レートのイオンビームを出射できるように出力が保たれる。
このように、２つのイオンガンが作動して１つの基板１４の加工が行われる。
【００３３】
＜イオンガンの加工特性＞
次に、イオンガンのイオンビームによる加工特性について説明する。
図２は、イオンガンにおけるイオンビーム位置とミリングレートの関係の一例を示すグラフである。横軸にイオンビームの中央からの距離を示し、縦軸にミリングレートを示している。
グラフから分かるように、イオンガンの加工では、イオンビームの中央部でミリングレートが大きく、中央部から外側に行くに従いミリングレートが低下する傾向がある。
このため、１つのイオンガンのみを加工に用いた場合、加工の要求精度により利用するイオンビームのビーム径を設定する必要がある。精度が要求される場合には、例えば中心領域のビーム径として約６０％の部分を利用するなどの設定がなされる。
【００３４】
＜イオンミリング装置１を用いた加工例＞
次に、本実施形態の加工例について説明する。
図３は本実施形態の各イオンガンにおける基板の加工状態を示す模式断面図である。図４は本実施形態のイオンミリング装置を用いた基板の加工状況を示す模式断面図である。
図３（ａ）は加工前の基板の断面形状を示している。基板１４は基材１５の表面に金属膜１６が形成され、その上にイオンミリング加工がなされる加工層１７が形成されている。加工層１７の表面は平坦に形成されている。
図３（ｂ）は図３（ａ）の基板を本実施形態におけるイオンミリング装置１の第１イオンガン１１のみで加工した基板の断面形状である。第１イオンガン１１は基板の中央を照射するため、基板の外周部にいくほどミリング量が少なく、加工された加工層１７は外周部が厚い凹形状となる。
図３（ｃ）は図３（ａ）の基板を本実施形態におけるイオンミリング装置１の第２イオンガン１２のみで加工した基板の断面形状である。第２イオンガン１２は基板の外周部を照射するため、基板の外周が大きくミリングされ、中央部はほとんどミリングされず、加工された加工層１７は外周部が薄い凸形状となる。
【００３５】
図４（ａ）は、基材１５の表面に金属膜１６を形成し、その上にスピンコーターで形成したスピンコート膜１８が形成された基板１４である。
このスピンコート膜１８は、外周の膜厚が厚くなる傾向があり、基板１４の表面は凹形状となっている。
イオンミリング加工を行う前に、前もって基板１４の形状（平坦性）を計測しておき、その計測データに基づき、第１イオンガンと第２イオンガンから照射するイオンビームのパワーを第１制御部２９ａおよび第２制御部２９ｂで調整する。
そして、イオンミリング装置１にて第１イオンガンと第２イオンガンを用いて加工することで、図３（ｂ）と図３（ｃ）の加工を合わせた加工となり、図４（ｂ）のように、スピンコート膜１８をミリングして、金属膜１６が露出する基板１４の表面を平坦にすることができる。
【００３６】
以上、本実施形態のイオンミリング装置１は、基板ホルダー３５の中央にイオンビームを照射する第１イオンガン１１と、基板ホルダー３５の外周にイオンビームを照射する第２イオンガン１２を有している。そして第１イオンガン１１および第２イオンガン１２が、それぞれ第１制御部２９ａ、第２制御部２９ｂにて独立して制御することができることから、イオンビームの照射時間や強度を調整して、各イオンガンが任意の加工量でイオンミリング加工が可能である。
このため、例えば、外周部が厚い形状の基板においても、各イオンガンの加工量を調整することで、基板の表面を平坦に加工することができる。このように、任意の基板の初期形状においても、その表面を平坦に加工することができる。
また、本実施形態のイオンミリング装置１は、表面を平坦に加工するだけでなく、凹形状、凸形状など任意の形状に加工をすることが可能である。
【００３７】
さらに、本実施形態のイオンミリング装置１は、基板の大型化に対してイオンガンの個数を増やすことで対応でき、イオンガンを大型化する必要がない。
また、同一ロットにおける加工において、初期の加工量と終期の加工量が変化する場合、各イオンビームの照射時間、強度などを変更することでロット内の加工の均一性を図ることができる。
（第２実施形態）
【００３８】
＜イオンミリング装置２の構成＞
次にイオンミリング装置の他の実施形態について説明する。
図５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。
本実施形態はイオンガンの構成およびイオンガンの駆動・制御が第１実施形態と異なる。このため、第１実施形態と同様な構成については同符号を付し詳細な説明を省略する。
【００３９】
イオンミリング装置２は、イオンビームを生成するイオンビーム源４０と、イオンビームが照射される基板などの被加工物を配置する基板ホルダー３５と、基板ホルダー３５を収容する処理室３１を備えている。
【００４０】
イオンビーム源４０は第１イオンガン４１と第２イオンガン４２とから構成されている。本実施形態では第１イオンガン４１と第２イオンガン４２とは同じ構成であり、主に第１イオンガン４１について説明する。
第１イオンガン４１にはアークチャンバー５１を有し、処理室３１と連通している。アークチャンバー５１の内部には、イオン源としてフィラメント５２が設けられている。フィラメント５２は、例えばタングステンなどからなり、アークチャンバー５１内に熱電子を放出する。
そして、アークチャンバー５１の外周に多極の永久磁石５５が配置されている。この永久磁石５５は、磁力線によりプラズマをアークチャンバー５１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。
【００４１】
フィラメント５２はフィラメント電源５８ａに接続され、このフィラメント電源５８ａから所定の電圧が印加される。またアークチャンバー５１にはアーク電源５８ｂの正極側が接続され、負極側はフィラメント電源５８ａ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５１は、外部より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５２のマイナス端子とアークチャンバー５１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、本実施形態のイオンビーム源のプラズマ発生手段は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。
【００４２】
アークチャンバー５１の処理室３１との連結部には引き出し電極５６が配置されている。
引き出し電極５６は、加速電極５６ａ、減速電極５６ｂ、接地電極５６ｃの３枚の電極から構成されている。これらの引き出し電極５６は、プラズマの発生源に近い方から加速電極５６ａ、減速電極５６ｂ、接地電極５６ｃの順に配置されている。各電極は円板状に形成され、モリブデン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多数の穴が設けられている。
【００４３】
加速電極５６ａには加速電源５７ａの正極が接続されて正電圧が印加される。また、加速電源５７ａの正極側は抵抗５８ｃを介してアーク電源５８ｂの正極側に接続されており、負極側は接地されている。
減速電極５６ｂには減速電源５７ｂの負極が接続されて負電圧が印加され、減速電源５７ｂの正極側は接地されている。
接地電極５６ｃは接地、または接地に対して−１００Ｖ未満の電圧が印加されている。
これらの加速電極５６ａおよび減速電極５６ｂに印加する電圧を調整することによって、第１イオンガン４１から照射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。
【００４４】
上記のフィラメント電源５８ａ、アーク電源５８ｂ、加速電源５７ａ、減速電源５７ｂは、第１イオンガン４１の駆動電源５８Ａを構成している。
そして、この駆動電源５８Ａにイオンビームの照射を制御する第１制御部５９ａが接続されている。
なお、第２イオンガン４２には駆動電源５８Ｂが接続され、この駆動電源５８Ｂにイオンビームの照射を制御する第２制御部５９ｂが接続されている。
【００４５】
このように、第１イオンガン４１、第２イオンガン４２のイオン源が異なっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施形態のイオンビーム源のプラズマ発生手段は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。
（第３実施形態）
【００４６】
＜イオンミリング装置３の構成＞
次にイオンミリング装置の他の実施形態について説明する。
図６は第３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。
本実施形態は第１実施形態のイオンミリング装置にもう一つのイオンガンを追加した構成である。このため、第１実施形態と同様な構成については同符号を付し詳細な説明を省略する。
【００４７】
イオンミリング装置３は、イオンビームを生成するイオンビーム源６０と、イオンビームが照射される基板などの被加工物を配置する基板ホルダー３５と、基板ホルダー３５を収容する処理室３１を備えている。
【００４８】
イオンビーム源６０は第１イオンガン１１と第２イオンガン１２と第３イオンガン１３とから構成されている。本実施形態では第１イオンガン１１、第２イオンガン１２、第３イオンガン１３は同じ構成である。すでに第１実施形態においてイオンガンの構成については説明したためこれらの説明は省略する。
なお、第３イオンガン１３の高周波コイル２３には第３高周波電源２８ｃが接続されている。また、第３高周波電源２８ｃと、引き出し電極２６に接続される加速電源（図示せず）、減速電源（図示せず）とで駆動電源２８Ｃを構成している。
【００４９】
第１イオンガン１１と第２イオンガン１２と第３イオンガン１３とはイオンビームが同じ方向に出射されるように、第１イオンガン１１の中心軸Ｃ１と第２イオンガン１２の中心軸Ｃ２と第３イオンガン１３の中心軸Ｃ３とが平行となるように配置されている。ここでイオンガンの中心軸とは、イオンガンの引き出し電極から出射されるイオンビームの中心と、そこからイオンビームが放出される方向に引いた軸線である。
【００５０】
また、イオンガン１１，１２，１３と基板ホルダー３５の位置関係は、第１イオンガン１１、第２イオンガン１２および第３イオンガン１３の中心軸Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３と、基板ホルダー３５の回転軸Ｌと、が交差するように配置されている。つまり、基板ホルダー３５が第１イオンガン１１、第２イオンガン１２、第３イオンガン１３に対して傾いて配置されている。本実施形態では、中心軸Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に対して傾き角θが概ね−４０度に設定されている。
このように、基板ホルダー３５が傾いて配置され、また回転することから、各イオンガンから被加工物へのイオンビームの照射量を均一にすることができ、加工精度を向上させることができる。
【００５１】
そして、第１イオンガン１１は中心軸Ｃ１が基板ホルダー３５の中心Ｏを通る位置に配置され、第２イオンガン１２および第３イオンガン１３はそれぞれの中心軸Ｃ２，Ｃ３が基板ホルダー３５の中心Ｏから偏心して配置されている。
【００５２】
図７はイオンガンの配置について説明する模式図である。これらの模式図は、基板ホルダーをイオンガンの方から見た概略の配置を示している。
図７（ａ）は図６の各イオンガン１１，１２，１３と基板ホルダー３５との位置関係を示す模式図で、各イオンガン１１，１２，１３が縦一列に並んで配置されている。
このイオンガンの配置では、基板ホルダー３５が傾いているため、第２イオンガン１２は被加工物との距離が近い位置で加工が可能であり、第３イオンガン１３は被加工物との距離が遠い位置で加工が可能である。イオンガンと被加工物との距離は被加工物のミリングレートに影響するため、このミリングレートの差を利用して精度よくイオンミリング加工を行うことができる。
【００５３】
また、図７（ｂ）に示すように、第３イオンガン１３を第２イオンガン１２の位置から９０度回転した位置に配置しても良い。この状態では、被加工物との距離を第１イオンガン１１と同じ距離にて加工ができる。そして、加工時間の短縮が可能である。
【００５４】
さらに、図７（ｃ）に示すように、第１イオンガン１１と第３イオンガン１３との間に第２イオンガン１２を配置しても良い。この状態では、被加工物との距離を第１イオンガン１１から順に近くなる位置での加工が可能であり、微細なイオンミリング加工の制御が可能となる。
【００５５】
＜イオンミリング装置の実験データ＞
次に、イオンミリング加工における基板のミリング実験データの一例を説明する。
図８は、イオンガンの先端（引き出し電極）から基板までの距離とミリングレートの関係と、イオンビームの中心からの距離とミリングレートの関係を示すグラフである。図９は実験データを最大のミリングレート、平均のミリングレート、ミリングの均一性についてまとめた表である。
【００５６】
図８では、引き出し電極と基板との距離Ｈを２２２．５ｍｍと２７５．５ｍｍとし、イオンビーム中心からの距離ごとにイオンビームの中心のデータを１点と、中心から各距離（−９５ｍｍ、−５０ｍｍ、−５ｍｍ、５ｍｍ、５０ｍｍ、９５ｍｍ）ごとに９点ずつのデータを取得し、平均値を表示している。
また、図９の最大ミリングレートおよび平均ミリングレートは上記の測定データの中の全部のデータからの値である。
この実験データから、イオンガンが同一条件では引き出し電極と基板間の距離が短くなるとミリングレートは高くなるが、ミリングの均一性は低下する傾向にあることがわかる。
このように、イオンガンによるイオンミリング加工は上記のような加工特性があり、これらを利用して様々な加工が可能となる。
【００５７】
＜イオンミリング装置３を用いた加工例＞
図１０は本実施形態のイオンミリング装置３を利用してミリング加工する場合の概略の加工例を示す表である。基板の初期形状が平坦でない状態から加工をする例であり、各イオンガンを制御（照射時間、イオンビーム強度）することで加工を行う。これらのミリング加工では、あらかじめ基板の形状を測定しておき、その基板の初期形状に合わせて加工を行う。
図１０（ａ）に示すような凹形状の基板を平坦に加工する場合には、第１イオンガン１１と第２イオンガン１２とを動作させ、第３イオンガン１３を停止して加工すればよい。
この例では、基板の外周を速くミリングできるように第２イオンガン１２を作動させている。また、第１イオンガン１１を停止させて、イオンビームの出力を調整して第３イオンガン１３を作動させてもよい。
【００５８】
図１０（ｂ）に示すような凸形状の基板を平坦に加工する場合には、第１イオンガン１１と第３イオンガン１３を動作させ、第２イオンガン１２を停止して加工すればよい。
この例では、基板の中央部を多く加工させるために第１イオンガン１１を作動させ、基板の外周部は少ない加工でよいため、基板までの距離が遠い第３イオンガン１３を作動させ、基板までの距離が近い第２イオンガン１２を停止させる。
【００５９】
図１０（ｃ）に示すような凹形状の深い基板を、中央部はほとんどミリングせず、外周をミリングして平坦に加工する場合には、第２イオンガン１２と第３イオンガン１３を動作させ、第１イオンガン１１を停止して加工すればよい。
この加工では、中央部は加工量を少なくしたいために、第１イオンガン１１を停止させ、第２イオンガン１２と第３イオンガン１３を作動させて基板の外周部のミリング量を増やしている。
【００６０】
図１０（ｄ）に示すような凹形状の深い基板を、中央部および外周をミリングして平坦に加工する場合には、第１イオンガン１１と第２イオンガン１２および第３イオンガン１３を動作させて加工すればよい。
この加工では、加工量の多い外周部を第２イオンガン１２および第３イオンガン１３を動作させて外周部のミリング量を増やしている。
【００６１】
本実施形態の説明では、初期の基板形状に係わらず、基板表面を平坦に加工する例を説明したが、平坦に限らず、３つのイオンガンを用いて基板を凹形状、凸形状などの任意の形状に加工することが可能である。そして、これらの加工は基板の初期形状によらず、任意形状に形成することができる。
【００６２】
このように、本実施形態のイオンミリング装置３は基板ホルダー３５の中央を照射する第１イオンガン１１と、その周辺にイオンビームを照射できる第２イオンガン１２および第３イオンガン１３を有し、第１、第２、第３イオンガンが独立して制御することができることから、各イオンガンが任意の加工量でイオンミリング加工が可能である。
このことから、加工精度のよいイオンミリング装置３を提供できる。
【００６３】
なお、実施形態１、２、３では同じ仕様のイオンガンを複数配置したが、それぞれのイオンビームの照射時間、強度などを変えて設定してもよい。さらに、同じ仕様のイオンガンではなく、異なる仕様のイオンガンを配置してもよい。
また、実施形態１，２，３では基板側が固定されたイオンガンに対して動く形態であるが、基板側を固定し、イオンガン側が動く形態のイオンミリング装置であってもよい。
【００６４】
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】
【００６５】
１，２，３…イオンミリング装置、１０…イオンビーム源、１１…第１イオンガン、１２…第２イオンガン、１３…第３イオンガン、１４…基板、１５…基材、１６…金属膜、１７…加工層、１８…スピンコート膜、２１…高周波プラズマ室、２２…円筒石英管、２３…高周波コイル、２４…プラズマ拡張室、２５…永久磁石、２６…引き出し電極、２６ａ…加速電極、２６ｂ…減速電極、２６ｃ…接地電極、２７ａ…加速電源、２７ｂ…減速電源、２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ…駆動電源、２８ａ…第１高周波電源、２８ｂ…第２高周波電源、２８ｃ…第３高周波電源、２９ａ…第１制御部、２９ｂ…第２制御部、３１…処理室、３５…被加工物ホルダーとしての基板ホルダー、３７…軸、４０…イオンビーム源、４１…第１イオンガン、４２…第２イオンガン、５１…アークチャンバー、５２…フィラメント、５５…永久磁石、５６…引き出し電極、５６ａ…加速電極、５６ｂ…減速電極、５６ｃ…接地電極、５７ａ…加速電源、５７ｂ…減速電源、５８Ａ，５８Ｂ…駆動電源、５８ａ…フィラメント電源、５８ｂ…アーク電源、５８ｃ…抵抗、５９ａ…第１制御部、５９ｂ…第２制御部、６０…イオンビーム源、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…イオンガンの中心軸、Ｌ…回転軸、Ｏ…基板ホルダーの中心、θ…傾き角。
【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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