(57)【要約】【課題】  基板の全面にイオンビームを照射することができ、しかも基板をスキャンおよび回転させても基板処理に要する時間を短縮することができる装置を提供する。【解決手段】  このイオンビーム照射装置は、真空容器４内に収納されたホルダ８およびそれに保持された基板６をその中心部周りに回転させる回転機構１０と、ホルダ８、基板６および回転機構１０を機械的にスキャンするスキャン機構１４とを備えている。更に、ホルダ８上の基板６に対して、基板６の位置における寸法が、基板６および基板６がスキャンされる領域を包含する大きさよりも大きい寸法のイオンビーム２８を照射するイオンビーム供給部１８と、回転機構１０およびスキャン機構１４を制御して、イオンビーム２８の照射領域内で基板６を回転およびスキャンさせて、基板６の全面にイオンビーム２８を照射する機能を有している制御装置５０とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空雰囲気中で基板にイオンビームを照射する装置であって、
真空に排気される真空容器と、
前記真空容器内に収納されていて基板を保持するホルダと、
前記ホルダおよびそれに保持された基板を当該基板の中心部周りに回転させる回転機構と、
前記ホルダ、それに保持された基板および前記回転機構を機械的に往復でスキャンするスキャン機構と、
前記ホルダに保持された基板に対して、当該基板の位置における寸法が、当該基板および当該基板がスキャンされる領域を包含する大きさよりも大きい寸法のイオンビームを照射するイオンビーム供給部と、
前記回転機構および前記スキャン機構を制御して、前記イオンビームの照射領域内で前記基板を回転およびスキャンさせて、前記基板の全面にイオンビームを照射する機能を有している制御装置とを備えている、ことを特徴とするイオンビーム照射装置。
【請求項２】
前記スキャン機構による前記スキャンは直線状である請求項１記載のイオンビーム照射装置。
【請求項３】
前記イオンビーム供給部は、プラズマを生成するプラズマ生成部および当該プラズマから電界の作用でイオンビームを引き出す引出し電極系を有しているイオン源であり、しかも当該引出し電極系は、前記基板および前記基板がスキャンされる領域を包含する大きさよりも大きい寸法のイオンビーム引出し領域を有している請求項１または２記載のイオンビーム照射装置。
【請求項４】
前記イオン源からのイオンビーム引き出し方向は、重力方向と交差する方向である請求項３記載のイオンビーム照射装置。
【請求項５】
前記イオン源の引出し電極系を構成する電極の内の最もプラズマ側の電極をプラズマ電極と呼ぶと、少なくともこのプラズマ電極に、当該電極を冷却する冷却パイプを設けている請求項３または４記載のイオンビーム照射装置。
【請求項６】
真空雰囲気中で基板にイオンビームを照射する方法であって、
真空に排気される真空容器と、
前記真空容器内に収納されていて基板を保持するホルダと、
前記ホルダおよびそれに保持された基板を当該基板の中心部周りに回転させる回転機構と、
前記ホルダ、それに保持された基板および前記回転機構を機械的に往復でスキャンするスキャン機構と、
前記ホルダに保持された基板に対して、当該基板の位置における寸法が、当該基板および当該基板がスキャンされる領域を包含する大きさよりも大きい寸法のイオンビームを照射するイオンビーム供給部とを備えている構成のイオンビーム照射装置を用いて、
前記イオンビームの照射領域内で前記基板を回転およびスキャンさせて、前記基板の全面にイオンビームを照射することを特徴とするイオンビーム照射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばイオンミリング装置、イオン注入装置等のように、真空雰囲気中で基板にイオンビームを照射することによって基板に処理を施すイオンビーム照射装置およびイオンビーム照射方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
長辺の寸法が基板よりも大きく短辺の寸法が基板よりも小さい断面長方形のイオンビームを引き出すイオン源と、基板が上記イオンビームの照射領域の内外に位置するように、基板をイオンビームの短辺方向に並進させる並進機構と、基板がイオンビームの照射領域外にある時に基板をその中心部周りに回転させる回転機構とを備えていて、基板の全面にイオンビームを照射して基板に処理を施す処理装置および処理方法が、例えば特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１０−５３９６７４号公報（図１６Ｂ、図２０、段落００６４−００７５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の技術においては、基板の並進毎に、基板をイオンビームの照射領域外に移動させるので、基板の処理効率が低下し、基板処理に要する時間が長くなるという課題がある。
【０００５】
また、基板をイオンビームの照射領域外で回転させるために、基板を回転させる度に基板をイオンビームの照射領域外へ移動（並進）させる必要があり、それによって並進回数が多くなるので、この観点からも、基板処理に要する時間が長くなるという課題がある。基板を少しずつ幾度もステップ回転させる場合は、特に基板処理に要する時間が長くなる。
【０００６】
そこでこの発明は、基板の全面にイオンビームを照射することができ、しかも基板を機械的にスキャンおよび回転させても基板処理に要する時間を短縮することができるイオンビーム照射装置を提供することを一つの目的としている。
【０００７】
また、上記のような処理を行うことができるイオンビーム照射方法を提供することを他の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るイオンビーム照射装置は、真空雰囲気中で基板にイオンビームを照射する装置であって、真空に排気される真空容器と、前記真空容器内に収納されていて基板を保持するホルダと、前記ホルダおよびそれに保持された基板を当該基板の中心部周りに回転させる回転機構と、前記ホルダ、それに保持された基板および前記回転機構を機械的に往復でスキャンするスキャン機構と、前記ホルダに保持された基板に対して、当該基板の位置における寸法が、当該基板および当該基板がスキャンされる領域を包含する大きさよりも大きい寸法のイオンビームを照射するイオンビーム供給部と、前記回転機構および前記スキャン機構を制御して、前記イオンビームの照射領域内で前記基板を回転およびスキャンさせて、前記基板の全面にイオンビームを照射する機能を有している制御装置とを備えている、ことを特徴としている。
【０００９】
このイオンビーム照射装置は、前記ホルダに保持された基板に対して、当該基板の位置における寸法が、当該基板および当該基板がスキャンされる領域を包含する大きさよりも大きい寸法のイオンビームを照射するイオンビーム供給部と、前記回転機構および前記スキャン機構を制御して、前記イオンビームの照射領域内で前記基板を回転およびスキャンさせて、前記基板の全面にイオンビームを照射する機能を有している制御装置とを備えていて、イオンビームの照射領域内で基板をスキャンする構成であり、前記従来技術のように基板のスキャン毎に基板をイオンビームの照射領域外に移動させる必要はないので、基板処理に要する時間を短縮して基板の処理効率を向上させることができる。
【００１０】
また、基板の回転に関しても、イオンビームの照射領域内で基板を回転させる構成であり、前記従来技術のように基板を回転させる度に基板をイオンビームの照射領域外へ移動させる必要はないので、この観点からも、基板処理に要する時間を短縮して基板の処理効率を向上させることができる。
【００１１】
前記イオンビーム供給部は、プラズマを生成するプラズマ生成部および当該プラズマから電界の作用でイオンビームを引き出す引出し電極系を有しているイオン源であり、しかも当該引出し電極系は、前記基板および前記基板がスキャンされる領域を包含する大きさよりも大きい寸法のイオンビーム引出し領域を有している、という構成を採用しても良い。また、その他の変形例を採用しても良い。
【００１２】
この発明に係るイオンビーム照射方法は、真空雰囲気中で基板にイオンビームを照射する方法であって、真空に排気される真空容器と、前記真空容器内に収納されていて基板を保持するホルダと、前記ホルダおよびそれに保持された基板を当該基板の中心部周りに回転させる回転機構と、前記ホルダ、それに保持された基板および前記回転機構を機械的に往復でスキャンするスキャン機構と、前記ホルダに保持された基板に対して、当該基板の位置における寸法が、当該基板および当該基板がスキャンされる領域を包含する大きさよりも大きい寸法のイオンビームを照射するイオンビーム供給部とを備えている構成のイオンビーム照射装置を用いて、前記イオンビームの照射領域内で前記基板を回転およびスキャンさせて、前記基板の全面にイオンビームを照射することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、ホルダに保持された基板に対して、当該基板の位置における寸法が、当該基板および当該基板がスキャンされる領域を包含する大きさよりも大きい寸法のイオンビームを照射するイオンビーム供給部と、回転機構およびスキャン機構を制御して、前記イオンビームの照射領域内で前記基板を回転およびスキャンさせて、前記基板の全面にイオンビームを照射する機能を有している制御装置とを備えていて、イオンビームの照射領域内で基板をスキャンする構成であり、前記従来技術のように基板のスキャン毎に基板をイオンビームの照射領域外に移動させる必要はないので、基板処理に要する時間を短縮して基板の処理効率を向上させることができる。
【００１４】
また、基板の回転に関しても、イオンビームの照射領域内で基板を回転させる構成であり、前記従来技術のように基板を回転させる度に基板をイオンビームの照射領域外へ移動させる必要はないので、この観点からも、基板処理に要する時間を短縮して基板の処理効率を向上させることができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、前記スキャン機構による前記スキャンは直線状であるので、スキャンの制御が容易になる。
【００１６】
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、イオンビーム供給部は、プラズマを生成するプラズマ生成部および当該プラズマから電界の作用でイオンビームを引き出す引出し電極系を有しているイオン源であり、しかも当該引出し電極系は、基板および基板がスキャンされる領域を包含する大きさよりも大きい寸法のイオンビーム引出し領域を有しているので、比較的小さいイオン源から引き出した比較的小さいイオンビームを広げることによって基板および当該基板がスキャンされる領域を包含する大きさよりも大きい寸法のイオンビームを基板に照射する場合に比べて、基板に照射するイオンビームの電流密度を大きくすることができ、従って基板の処理速度を向上させることができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、イオン源からのイオンビーム引き出し方向は、重力方向と交差する方向であるので、イオン源の真下に基板を配置せずに済み、イオン源内部の堆積物の剥離片等の異物がイオン源から落下しても基板に混入しにくくなる。その結果、異物混入による基板の処理不良の発生を抑制することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、イオン源の引出し電極系を構成する電極の内の少なくともプラズマ電極に、当該電極を冷却する冷却パイプを設けており、プラズマ電極は電極の内でプラズマ生成部からの熱入力が最も大きいので、少なくともこのプラズマ電極に冷却パイプを設けることによって、プラズマ電極を含む引出し電極系を大面積化しても、プラズマ電極の熱歪を抑制することができる。その結果、電極の熱歪に起因するイオンビームの電流密度分布の悪化およびそれによる基板処理の均一性低下を抑制することができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明によれば、ホルダに保持された基板に対して、当該基板の位置における寸法が、当該基板および当該基板がスキャンされる領域を包含する大きさよりも大きい寸法のイオンビームを照射するイオンビーム供給部を備えている構成のイオンビーム照射装置を用いて、前記イオンビームの照射領域内で前記基板を回転およびスキャンさせて、前記基板の全面にイオンビームを照射するので、請求項１に記載のイオンビーム照射装置の場合と同様に、基板のスキャンおよび回転の両方に関して、基板の処理に要する時間を短縮して基板の処理効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明に係るイオンビーム照射装置の一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】基板の位置におけるイオンビームの寸法の一例を示す概略平面図である。
【図３】イオン源の一例を拡大して示す概略断面図である。
【図４】図３に示す引出し電極系を構成するプラズマ電極のイオンビーム引出し領域部分の一例を示す概略平面図である。
【図５】図３に示す引出し電極系を構成するプラズマ電極のイオンビーム引出し領域部分の他の例を示す概略平面図である。
【図６】基板の位置におけるイオンビームの電流密度分布の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に、この発明に係るイオンビーム照射装置の一実施形態を示す。方向の理解を容易にするために、各図中に、１点で互いに直交するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向を図示している。例えば、Ｙ方向およびＺ方向は水平方向であり、Ｘ方向は垂直方向である。イオンビーム２８は、この例ではＺ方向に進行する。
【００２２】
このイオンビーム照射装置は、真空雰囲気中で基板６にイオンビーム２８を照射する装置であって、図示しない真空排気装置によって真空に排気される真空容器４と、この真空容器４内に収納されていて処理しようとする基板６を保持するホルダ８と、このホルダ８およびそれに保持された基板６を当該基板６の中心部６ａ周りに回転させる回転機構１０とを備えている。その回転方向Ｃの一例を図中に示すが、これと逆方向でも良い。また、回転機構１０によるホルダ８および基板６の回転は、連続回転でも良いし、所定の角度ごとのステップ回転でも良い。
【００２３】
基板６は、例えばシリコンウェーハ等の半導体基板、半導体基板の表面に磁性体膜等の膜が形成された基板等であるが、これに限られるものではない。
【００２４】
基板６の形状は、例えば円形（円周の一部分にオリエンテーションフラットやノッチを有するものもこれに含むものとする）であるが、これに限られるものではない。
【００２５】
このイオンビーム照射装置は、更に、ホルダ８、それに保持された基板６等を傾けて、イオンビーム２８に対する基板６のチルト角（傾き角）φを変更するチルト機構１２を備えている。このチルト機構１２によるチルト角φの変更は、イオンビーム２８の照射領域内で行っても良いし、照射領域外で行っても良い。但し、このチルト機構１２は本発明に必須のものではない。
【００２６】
このイオンビーム照射装置は、更に、軸１６を介して、ホルダ８、それに保持された基板６、回転機構１０およびチルト機構１２を機械的に往復でスキャン（即ち、機械的往復走査）するスキャン機構１４を備えている。このスキャン機構１４による上記スキャンは、例えば直線状である。その場合のスキャン方向Ｄの一例を図中に示している。スキャン機構１４は、この例では真空容器４外に設けているが、これに限られるものではない。
【００２７】
このイオンビーム照射装置は、更に、ホルダ８に保持された基板６に対して、図２に示す例のように、当該基板６の位置における寸法が、基板６および当該基板６がスキャンされる領域を包含する大きさよりも大きい寸法のイオンビーム２８を照射するイオンビーム供給部１８を備えている。図２中に、基板６のスキャン方向Ｄおよびスキャン幅ＷS の例も示している。即ち、図２中に破線で示す基板６はスキャンの一方端に位置し、２点鎖線で示す基板６はスキャンの他方端に位置している場合の例を示している。
【００２８】
イオンビーム供給部１８は、この実施形態では、上記のようなイオンビーム２８を引き出すイオン源２０であるが、それに限られるものではない。例えば、イオンビーム供給部１８は、イオン源と、当該イオン源から引き出したイオンビームを電場および／または磁場で拡大し、更に必要に応じて平行化する構成のイオン光学要素とを備えるものでも良い。当該イオン光学要素は、例えば、特開平５−１６６４８３号公報に記載されているようなものでも良い。
【００２９】
イオン源２０は、その引出し電極系２４と共に、真空容器４の内部に配置しても良いし、真空容器４の外部に配置しても良い。なおイオン源２０については後で詳述する。
【００３０】
このイオンビーム照射装置は、更に、上記回転機構１０およびスキャン機構１４を制御して、上記イオンビーム２８の照射領域内で基板６を回転およびスキャンさせて、基板６の全面にイオンビーム２８を照射する機能を有している制御装置５０を備えている。上記チルト機構１２を備えている場合は、制御装置５０は、当該チルト機構１２を制御して上記チルト角φを制御する機能を更に有していても良い。
【００３１】
このイオンビーム照射装置によれば、基板６の全面にイオンビーム２８を照射して、当該基板６に処理を施すことができる。例えば、基板６にその表面を削る等のイオンミリング加工を施すことができる。また、基板６にイオン注入を行うこともできる。イオンビーム２８の種類は、基板６に施す処理内容に応じて選定すれば良い。例えば、イオンミリングを行う場合は、イオンビーム２８として、例えばアルゴンイオンビームのような不活性ガスイオンビーム等を用いれば良い。イオン注入を行う場合は、イオンビーム２８として、所望のドーパントを含むイオンビームを用いれば良い。
【００３２】
しかもこのイオンビーム照射装置は、ホルダ８に保持された基板６に対して、基板６の位置における寸法が、基板６および当該基板６がスキャンされる領域を包含する大きさよりも大きい寸法のイオンビーム２８を照射するイオンビーム供給部１８と、回転機構１０およびスキャン機構１４を制御して、前記イオンビーム２８の照射領域内で基板６を回転およびスキャンさせて、基板６の全面にイオンビーム２８を照射する機能を有している制御装置５０とを備えていて、イオンビーム２８の照射領域内で基板６をスキャンする構成であり、前記従来技術のように基板のスキャン毎に基板をイオンビームの照射領域外に移動させる必要はないので、基板６の処理に要する時間を短縮して基板６の処理効率を向上させることができる。
【００３３】
また、基板６の回転に関しても、イオンビーム２８の照射領域内で基板６を回転させる構成であり、前記従来技術のように基板を回転させる度に基板をイオンビームの照射領域外へ移動させる必要はないので、この観点からも、基板６の処理に要する時間を短縮して基板６の処理効率を向上させることができる。
【００３４】
スキャン機構１４による基板６等の上記スキャンは、この実施形態のように直線状でも良いし、直線状以外でも良い。直線状にすれば、スキャンの制御が容易になる。直線状以外では、例えば、特開平３−７４０４０号公報等に記載されているように、基板を保持するホルダをアームの一端部で支持し、当該アームの他端部に可逆転式の回転駆動源を連結して、当該アーム（スイングアームとも呼ばれる）を所定角度範囲内において往復で旋回させる（スイングさせる）方式によって基板６等をスキャンしても良い。
【００３５】
次に、上記イオンビーム供給部１８の一例としてのイオン源２０について説明する。イオン源２０は、図１に示す例では、プラズマ２３を生成するプラズマ生成部２２および当該プラズマ２３から電界の作用でイオンビーム２８を引き出す引出し電極系２４を有している。
【００３６】
イオン源２０の種類は特定のものに限定されない。例えば、イオン源２０は、（ａ）多極磁界（カスプ磁界）を用いてプラズマ２３の閉じ込め等を行う、いわゆるバケット型イオン源（多極磁界型イオン源とも呼ばれる）でも良いし、（ｂ）高周波放電によってプラズマ２３を生成する高周波イオン源でも良いし、（ｃ）陰極と反射電極とを対向させ、かつ両者を結ぶ軸に沿う方向に磁界を印加してプラズマ２３を生成する、いわゆるバーナス型イオン源でも良い。
【００３７】
上記（ａ）のバケット型イオン源の場合は、例えば、大面積で均一性の良いプラズマ２３を生成して、大面積で均一性の良いイオンビーム２８の引き出しが容易になるという利点を有している。上記（ｂ）の高周波イオン源は、例えば、引出し電極系２４を構成する電極への熱入力が小さいという利点を有している。
【００３８】
引出し電極系２４を構成する電極の数は、特定のものに限定されない。また、引出し電極系２４を構成する電極には、必要に応じて冷却パイプを設けても良いし、設けなくても良い。
【００３９】
イオン源２０は、比較的大きく発散するイオンビーム２８を引き出すことによって、基板６の位置における当該イオンビーム２８の寸法が、基板６および当該基板６がスキャンされる領域を包含する大きさよりも大きい寸法になるイオン源でも良い。そのようにすると、小型のイオン源２０で済む。
【００４０】
あるいはイオン源２０は、図１に示す例のように、その引出し電極系２４が、基板６および当該基板６がスキャンされる領域を包含する大きさよりも大きい寸法のイオンビーム引出し領域（図４、図５中のイオンビーム引出し領域２６参照）を有しているイオン源でも良い。このようなイオン源２０によれば、比較的小さいイオン源から引き出した比較的小さいイオンビームを広げることによって基板６および当該基板６がスキャンされる領域を包含する大きさよりも大きい寸法のイオンビーム２８を基板６に照射する場合に比べて、基板６に照射するイオンビーム２８の電流密度を大きくすることができるので、基板６の処理速度を向上させることができる。
【００４１】
図１に示す例のイオン源２０のより詳細例を、図３等を参照して更に説明する。プラズマ２３を生成するプラズマ生成部２２は、例えば、前述したバケット型イオン源、高周波イオン源、バーナス型イオン源等を構成する公知のプラズマ生成部であり、図３では簡略化して図示している。
【００４２】
図３に示す例のイオン源２０は、上記引出し電極系２４を構成するものとして複数枚（この例では３枚）の電極３１〜３３を有している。この出願では、当該３枚の電極の内、最もプラズマ２３側の電極をプラズマ電極３１と呼び、その下流側（イオンビーム２８の進行方向における下流側。以下同様）の電極を引出し電極３２と呼び、その下流側の電極を接地電極３３と呼ぶ。例えば、プラズマ電極３１には、図示しない直流電源から、正の加速電圧が印加される。引出し電極３２には、図示しない直流電源から、プラズマ電極３１の電位よりも低い正の引出し電圧が印加される。接地電極３３は電気的に接地される。
【００４３】
この引出し電極系２４は、より具体的にはその各電極３１〜３３は、前記基板６および当該基板６がスキャンされる領域を包含する大きさよりも大きい寸法のイオンビーム引出し領域２６（図４、図５参照）を有している。イオンビーム引出し領域２６は、イオンビーム２８を引き出す孔、スリット等の多数の開口（イオン引出し開口）を有している領域である。例えば、図５に示すイオンビーム引出し領域２６は、多数の孔３４を有しており、図６に示すイオンビーム引出し領域２６は、多数のスリット３７を有している。寸法の一例を挙げると、基板６の直径が３００ｍｍ、そのスキャン幅ＷS が８０ｍｍの場合、イオンビーム引出し領域２６の縦横の寸法は４００ｍｍ×４００ｍｍである。但しこれに限られるものではない。
【００４４】
上記３枚の電極３１〜３３は、この例では、冷却パイプ４０、４１の部分を除いて、ほぼ同様の構成をしているので、プラズマ電極３１で代表して、そのイオンビーム引出し領域２６部分の平面図を図４または図５に示している。
【００４５】
各電極３１〜３３は、図３、図４に示す例のように、イオンビーム２８引き出し用の多数の孔３４を有していても良いし、図５に示す例のように、イオンビーム２８引き出し用の多数のスリット３７を有していても良い。
【００４６】
また、この例のように、引出し電極系２４を構成する電極の内の少なくともプラズマ電極３１に、当該電極３１を冷却する冷却パイプ４０を設けておいても良い。冷却パイプ４０内には、例えば冷却水等の冷媒が流される。後述する冷却パイプ４１についても同様である。
【００４７】
プラズマ電極３１は電極の内でプラズマ生成部２２からの熱入力が最も大きいので、少なくともこのプラズマ電極３１に冷却パイプ４０を設けることによって、プラズマ電極３１を含む引出し電極系２４を大面積化しても、プラズマ電極３１の熱歪を抑制することができる。その結果、電極の熱歪に起因するイオンビーム２８の電流密度分布の悪化およびそれによる基板処理の均一性低下を抑制することができる。
【００４８】
この例では、プラズマ電極３１に複数の冷却パイプ４０をＸ方向に一定のピッチで配置している。冷却パイプ４０を設けた部分からイオンビーム２８は引き出されないので、図４、図５に示す例のように、引出し電極系２４は、複数の孔３４（図４参照）または複数のスリット３７（図５参照）を有していてイオンビーム２８が引き出される領域Ａ1 と、冷却パイプ４０が設けられていてイオンビーム２８が引き出されない領域Ｂ1 とが、所定方向（この例ではＸ方向）に所定の周期Ｐ1 で交互に配列された構造を有している。
【００４９】
プラズマ電極３１よりも下流側の電極にも、必要に応じて、当該電極を冷却する冷却パイプを設けても良い。図３に示す例では、引出し電極３２にも複数の冷却パイプ４１を設けている。各冷却パイプ４１は、各冷却パイプ４０の位置に対応させて配置している。
【００５０】
上記のような２種類の領域Ａ1 、Ｂ1 を有する引出し電極系２４を備えているイオン源２０から引き出されるイオンビーム２８の、基板６の位置における電流密度分布の一例を図６に示す。この電流密度分布は、一定の周期Ｐ2 で脈動している。山部分Ａ2 は引出し電極系２４のイオンビームが引き出される領域Ａ1 に対応する部分であり、谷部分Ｂ2 は引出し電極系２４のイオンビームが引き出されない領域Ｂ1 に対応する部分である。この周期Ｐ2 と引出し電極系２４の上記周期Ｐ1 との関係は、特別な場合（例えばイオンビーム２８の発散が大きい場合）を除いて、Ｐ1 ≒Ｐ2 と考えることができる場合が多い。
【００５１】
上記図６に示す電流密度分布はほんの一例であり、引出し電極系２４の上記二つの領域Ａ1 、Ｂ1 の幅の大小関係や、各領域Ａ1 の各孔やスリットから引き出されるイオンビームの発散角の大小等によって、より脈動の小さい電流密度分布、より脈動の大きい電流密度分布、更にはその他の電流密度分布を実現することもできる。
【００５２】
なお、引出し電極系２４に冷却パイプを設けることによってイオン源２０から引き出すイオンビーム２８が上記のように脈動する電流密度分布を有していても、このイオンビーム照射装置では、基板６を上記のように回転およびスキャンするので、それによって、基板６上におけるビーム電流密度を平均化して、基板６上でのビーム照射量を均一化することができる。
【００５３】
再び図１を参照して、イオン源２０からのイオンビーム２８の引き出し方向は、重力方向Ｇと交差する方向（例えば、図１に示す例のように実質的に直交する方向、または斜めの方向）にするのが好ましい。そのようにすると、イオン源２０の真下に基板６を配置せずに済み、イオン源２０内部の堆積物の剥離片等の異物（ゴミ）がイオン源２０から落下しても基板６に混入しにくくなる。その結果、異物混入による基板６の処理不良の発生を抑制することができる。
【００５４】
次に、この発明に係るイオンビーム照射方法の実施形態を説明すると、上記のようなイオンビーム照射装置を用いて（但し、この方法の場合は、上記制御装置５０を用いる必要はないので、それを備えている必要はない）、イオンビーム２８の上記照射領域内で基板６を上記のように回転およびスキャンさせて、基板６の全面にイオンビーム２８を照射する方法を採用しても良い。
【００５５】
このイオンビーム照射方法の場合も、ホルダ８に保持された基板６に対して、基板６の位置における寸法が、基板６および当該基板６がスキャンされる領域を包含する大きさよりも大きい寸法のイオンビーム２８を照射するイオンビーム供給部１８（例えばイオン源２０）を備えている構成のイオンビーム照射装置を用いて、当該イオンビーム２８の照射領域内で基板６を回転およびスキャンさせて、基板６の全面にイオンビームを照射するので、上記イオンビーム照射装置の場合と同様に、基板６のスキャンおよび回転の両方に関して、基板６の処理に要する時間を短縮して基板６の処理効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５６】
４  真空容器
６  基板
８  ホルダ
１０  回転機構
１４  スキャン機構
１８  イオンビーム供給部
２０  イオン源
２２  プラズマ生成部
２３  プラズマ
２４  引出し電極系
２６  イオンビーム引出し領域
２８  イオンビーム
３１  プラズマ電極
３２  引出し電極
３３  接地電極
４０、４１  冷却パイプ
５０  制御装置
【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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