JPH02213039A - Ion beam working device and its electric discharge washing method - Google Patents
Ion beam working device and its electric discharge washing methodInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はイオンビーム加工装置およびその放電洗浄方法
に係り、特に、真空容器の壁面に付着した物質を除去す
るに好適なイオンビーム加工装置およびその放電洗浄方
法に関する。Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to an ion beam processing device and a discharge cleaning method thereof, and particularly to an ion beam processing device and a discharge cleaning method suitable for removing substances attached to the wall surface of a vacuum container. The present invention relates to the discharge cleaning method.
従来、融合装置や加速器において真空容器を洗浄する場
合、テーラ型放電洗浄方法、電子サイクロトロン共鳴放
電洗浄方法、グロー放電洗浄方法が採用されている。こ
れらの洗浄方法のうち、グロー放電洗浄方法は、放電装
置が簡単であり、任意の形状の装置にも比較的容易に適
用できるところから小形の真空容器を洗浄する場合に多
く採用されている。さらに、グロー放電洗浄方法を採用
するに際して、放電開始電圧を低くすることができるグ
ローモードプラズマ源を用いたものが提案されている。Conventionally, when cleaning a vacuum container in a fusion device or an accelerator, a Taylor discharge cleaning method, an electron cyclotron resonance discharge cleaning method, and a glow discharge cleaning method are employed. Among these cleaning methods, the glow discharge cleaning method is often adopted for cleaning small vacuum containers because the discharge device is simple and it can be applied relatively easily to devices of any shape. Furthermore, when employing a glow discharge cleaning method, a method using a glow mode plasma source that can lower the discharge starting voltage has been proposed.
尚、この種の技術としては、雑誌「真空」第３０巻第５
号（１９８７年）に紹介されている。This type of technology is described in the magazine "Shinku" Vol. 30, No. 5.
No. (1987).
しかし上記従来技術においては、イオンビーム加工装置
自体で洗浄することについては配慮されておらず、イオ
ンビーム加工装置に洗浄用のグローモードプラズマ源を
別途取付け、このプラズマ源から発生するプラズマを基
に真空容器を洗浄しなければならない。このためイオン
ビーム加工装置の真空容器を洗浄するにも、グローモー
ドプラズマ源を設置するためのスペースが必要になると
ともに、真空容器の容量が大きくなるという不具合があ
る。However, in the above-mentioned conventional technology, no consideration is given to cleaning the ion beam processing equipment itself; instead, a glow mode plasma source for cleaning is separately attached to the ion beam processing equipment, and the plasma generated from this plasma source is Vacuum containers must be cleaned. Therefore, in order to clean the vacuum container of the ion beam processing apparatus, a space is required to install the glow mode plasma source, and the capacity of the vacuum container becomes large.
本発明の目的は、洗浄専用のプラズマ源を設けることな
く真空容器の壁面を洗浄することができるイオンビーム
加工装置およびその放電洗浄方法を提供することにある
。An object of the present invention is to provide an ion beam processing apparatus and a discharge cleaning method thereof that can clean the wall surface of a vacuum container without providing a plasma source exclusively for cleaning.
前記目的を達成するために、本発明は、放電ガスと被加
工物を収納する真空容器と、加熱により真空容器内へ電
子を放出する熱陰極と、熱陰極を加熱する加熱電源と、
電力の供給を受けてプラズマ中のイオンを加速する加速
電極と、加速電極へイオン加速用の電力を供給する加速
電源と、電力の供給を受け、供給電力の電圧レベルに応
じてイオンの速度を変える補助電極と、イオン減速用の
電力を出力する減速電源と、加速電源と減速電源のうち
一方の電源からの電力を選択して補助電極へ供給する切
換手段とを有するイオンビーム加工装置を構成したもの
である。In order to achieve the above object, the present invention provides a vacuum container that stores a discharge gas and a workpiece, a hot cathode that emits electrons into the vacuum container by heating, a heating power source that heats the hot cathode,
An acceleration electrode that receives power to accelerate ions in the plasma, an acceleration power supply that supplies power for ion acceleration to the acceleration electrode, and an acceleration power supply that receives power and adjusts the speed of the ions according to the voltage level of the supplied power. An ion beam processing device is configured that has an auxiliary electrode that can be changed, a deceleration power source that outputs power for ion deceleration, and a switching means that selects power from one of the acceleration power source and deceleration power source and supplies it to the auxiliary electrode. This is what I did.
第１の放電洗浄方法として、放電ガスと被加工物を収納
する真空容器内のイオンの速度を変えて被加工物側へ導
く電極群の電位をすべて同一電位に揃えて陽極群とし、
各陽極と真空容器内へ電子を放出する熱陰極との間にプ
ラズマを生成し、このプラズマにより真空容器内の壁面
を洗浄するようにしたイオンビーム加工装置の放電洗浄
方法を採用したものである。As a first discharge cleaning method, the potentials of the electrode groups that guide the discharge gas and the workpiece toward the workpiece are all set at the same potential by changing the speed of ions in the vacuum container that houses the discharge gas and the workpiece to form an anode group.
This method uses a discharge cleaning method for ion beam machining equipment, in which plasma is generated between each anode and a hot cathode that emits electrons into the vacuum chamber, and this plasma is used to clean the walls inside the vacuum chamber. .
第１の放電洗浄方法を含む第２の放電洗浄方法として、
陽極群と被加工物との間にニュートラライザを配置し、
ニュートラライザを熱陰極としてプラズマを生成するよ
うにしたイオンビーム加工装置の放電洗浄方法を採用し
たものである。As a second discharge cleaning method including the first discharge cleaning method,
A neutralizer is placed between the anode group and the workpiece,
This method employs a discharge cleaning method for ion beam machining equipment that uses a neutralizer as a hot cathode to generate plasma.
第１または第２の放電洗浄方法を含む第３の放電洗浄方
法として、真空容器内壁面の汚れの度合を検出し、この
検出値が設定値に達したときに洗浄を停止するようにし
たイオンビーム加工装置の放電洗浄方法を採用したもの
である。As a third discharge cleaning method that includes the first or second discharge cleaning method, the degree of contamination on the inner wall surface of the vacuum container is detected, and cleaning is stopped when this detected value reaches a set value. This method employs a discharge cleaning method for beam processing equipment.
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.
第１図において、真空容器としてのチャンバ１０内には
被加工物１２が収納されており、チャンバ１０のほぼ中
央部にはグローモードプラズマ源１４が設置され、チャ
ンバ１０の端部にはチャンバ１０内を真空に引くととも
に、加工に伴う物質をチャンバ１０外へ排出する排気袋
！！１６が設置されている。さらにグローモードプラズ
マ源１４と被加工物１２との間には加速電極１８と補助
電極としての減速電極２０が設置されている。In FIG. 1, a workpiece 12 is housed in a chamber 10 serving as a vacuum container, a glow mode plasma source 14 is installed approximately in the center of the chamber 10, and a chamber 10 is installed at an end of the chamber 10. An exhaust bag that evacuates the inside and discharges substances from processing to the outside of the chamber 10! ! 16 have been installed. Furthermore, an acceleration electrode 18 and a deceleration electrode 20 as an auxiliary electrode are installed between the glow mode plasma source 14 and the workpiece 12.
グローモードプラズマ源１４はバイブ２２、バルブ２４
を介Ｑて放電ガスｇ２Ｇに接続されており、バルブ２４
を開くと放電ガス源２６からアルゴンガス等が供給され
るようになっている。またグローモードプラズマ源１４
内には、熱陰極としてフィラメント２８が設けられてお
り、このフィラメント２８は加熱電源としてのフィラメ
ント電源３０に接続されている。このフィラメント２８
はフィラメント電源３０からの電力によって加熱され、
グローモードプラズマ源１４内に電子を放出するように
なっている。さらにフィラメント電源３０はカソード電
源としてのアーク電源３２と加速電源（アノード電源）
３４に接続されている。The glow mode plasma source 14 includes a vibrator 22 and a valve 24.
is connected to the discharge gas g2G via Q, and the valve 24
When opened, argon gas or the like is supplied from the discharge gas source 26. Also, the glow mode plasma source 14
A filament 28 is provided therein as a hot cathode, and this filament 28 is connected to a filament power source 30 as a heating power source. This filament 28
is heated by electric power from the filament power supply 30,
Electrons are emitted into the glow mode plasma source 14. Furthermore, the filament power supply 30 includes an arc power supply 32 as a cathode power supply and an acceleration power supply (anode power supply).
34.
加速電源３４はグローモードプラズマｉ！！１４に接続
されているとともに、保護抵抗３６を介して加速電極１
８と切換手段としての切換スイッチ３８の接点３８Ｂに
接続されている。減速電極２０は接点３８Ｃ１３８Ａを
介して減速電源４０に接続されている。切換スイッチ３
８は手動操作により加速電源３４と減速電源４０のうち
いずれか一方の電源からの電力を選択し、選択した電力
を減速電極２０へ供給するようになっている。The acceleration power source 34 is a glow mode plasma i! ! 14 and is connected to the accelerating electrode 1 via a protective resistor 36.
8 and a contact 38B of a changeover switch 38 as a switching means. The deceleration electrode 20 is connected to the deceleration power source 40 via the contact 38C138A. Changeover switch 3
8 selects power from either one of the acceleration power source 34 and the deceleration power source 40 by manual operation, and supplies the selected power to the deceleration electrode 20.
以上の構成において、切換スイッチ３８の接点３８Ｇを
接点３８Ａに接続した状態でフィラメント２８、加速！
他１８．減速亀使２０へ各電源からの電力を供Ｍ′９る
と、フィラメント２８から放出される電子を基にフィラ
メント２８と加ａ電悔１８との間でクロー放電かおこり
、フィラメント２８と加速電極１８との間にプラズマか
生成される。そして、このプラズマ中のイオンは加速電
極１８によって加速されるとともに減速電極２０によっ
て減速され、試料としての被加工物１２側へイオンビー
ムとして照射される。そしてイオンビームにより被加工
物１２に対する加工がおこなわれると、被加工物１２が
銅などで構成されていた場合には銅などの物質が廃棄物
としてチャンバ１０内へ排出され、一部は排気装置１６
より排出され、一部はチャンバ１０の内壁面に付着する
。In the above configuration, when the contact 38G of the changeover switch 38 is connected to the contact 38A, the filament 28 accelerates!
Others 18. When power M'9 is supplied from each power source to the deceleration turtle 20, a claw discharge occurs between the filament 28 and the accelerating electrode 18 based on the electrons emitted from the filament 28, and the filament 28 and the accelerating electrode Plasma is generated between 18 and 18. The ions in this plasma are accelerated by the accelerating electrode 18 and decelerated by the decelerating electrode 20, and are irradiated as an ion beam onto the workpiece 12 as a sample. When the workpiece 12 is processed by the ion beam, if the workpiece 12 is made of copper or the like, materials such as copper are discharged into the chamber 10 as waste, and some of the material is discharged into the chamber 10 using an exhaust system. 16
A portion of the gas is discharged and a portion of the gas adheres to the inner wall surface of the chamber 10.
次に、チャンバ１０の壁面に付着した物質の洗浄をおこ
なうに際しては、切換スイッチ３８を操作して接点３８
Ｃを接点３８Ｂに接続する。すなわち加速電極１８と減
速電極２０の電位を同一電位とする操作をおこなう、こ
の操作の後フィラメント２８にフィラメント電源３０か
らの電力を供給し、加速電極１８、減速電極２０へアー
ク電源３２、加速型ｉ！Ｉ３４からの電力を供給すると
、フィラメント２８から電子が放出され、フィラメント
２８と加速電極１８、減速電極２０との間にグロー放電
がおこり、フィラメント２８と加速電極１８、減速電極
２０との間にプラズマが生成される。すなわち加速電極
１８と減速電極２０がともに陽極として機能し、この陽
極とフィラメント２８との間にプラズマが生成されるこ
とになる。Next, when cleaning the substance adhering to the wall surface of the chamber 10, operate the changeover switch 38 to change the contact point 38.
Connect C to contact 38B. That is, an operation is performed to make the potentials of the accelerating electrode 18 and the decelerating electrode 20 the same. After this operation, electric power is supplied to the filament 28 from the filament power source 30, and the arc power source 32 and the accelerating type i! When power is supplied from I34, electrons are emitted from the filament 28, a glow discharge occurs between the filament 28, the acceleration electrode 18, and the deceleration electrode 20, and plasma is generated between the filament 28, the acceleration electrode 18, and the deceleration electrode 20. is generated. That is, the accelerating electrode 18 and the decelerating electrode 20 both function as an anode, and plasma is generated between the anode and the filament 28.
そしてチャンバｌｏ内にプラズマが充満するとプラズマ
中のイオンがチャンバの内壁面に当たり、チャンバ１０
の内壁面に付着した銅などの物質が洗浄される。このと
き排気装置１６を作動すれば。When the chamber 10 is filled with plasma, ions in the plasma hit the inner wall surface of the chamber 10.
Substances such as copper adhering to the inner wall surface of the tank are cleaned. If the exhaust device 16 is operated at this time.
洗浄によりプラズマ１０内に残留した廃棄物がチャンバ
１０外へ排出される。By cleaning, waste remaining in the plasma 10 is discharged to the outside of the chamber 10.
このように本実施例においては、イオンビーム加工装置
にグローモードプラズマ［１４を別途設けることなく、
イオンビーム加工装置のイオン源として用いられるグロ
ーモードプラズマ源１４を用いてチャンバ１０内を洗浄
することができるため、装置の小形化およびコストの低
減に寄与することができる。In this way, in this embodiment, the ion beam processing apparatus does not require a separate glow mode plasma [14].
Since the inside of the chamber 10 can be cleaned using the glow mode plasma source 14 used as an ion source of the ion beam processing apparatus, it is possible to contribute to miniaturization of the apparatus and cost reduction.
また、グローモードプラズマ源１４がチャンバ１０のほ
ぼ中央部に設置されているため、グローモードプラズマ
ｉ［１４から発生するプラズマがチャンバ１０の広［１
１にわたって充満し、プラズマの陰となる部分がチャン
バ１０内に生じるのを少なくすることができる。Furthermore, since the glow mode plasma source 14 is installed approximately in the center of the chamber 10, the plasma generated from the glow mode plasma i[14 is spread across the wide area [1] of the chamber 10.
It is possible to reduce the occurrence of a portion in the chamber 10 that is filled with plasma over the entire length of the chamber 10 and becomes a shadow of the plasma.
また、第２図に示されるように、保護抵抗両端にスイッ
チ４２を設け、スイッチ４２により保護抵抗３６を短絡
すれば、加速電極１８．減速電極２０へ供給される電力
のロスを少なくすることができる。Further, as shown in FIG. 2, if a switch 42 is provided at both ends of the protective resistor and the protective resistor 36 is short-circuited by the switch 42, the accelerating electrode 18. Loss of power supplied to the deceleration electrode 20 can be reduced.
また、減速電極２０と被加工物１２との間に、被加工物
１２に照射されるイオンビームを中性化して、被加工物
１２が正にチャージアップするのを防止するニュートラ
ライザを配置し、このニュートラライザを熱陰極として
用いれば、ニュートラライザから発生するプラズマによ
り被加工物１２近傍のチャンバ１０内壁面を集中的に洗
浄することができる。Further, a neutralizer is arranged between the deceleration electrode 20 and the workpiece 12 to neutralize the ion beam irradiated to the workpiece 12 and prevent the workpiece 12 from being positively charged. If this neutralizer is used as a hot cathode, the inner wall surface of the chamber 10 near the workpiece 12 can be intensively cleaned by plasma generated from the neutralizer.
またチャンバ１０の側壁に光透過孔を設け、この光透過
孔からチャンバ１０の内壁面に光を照射し、この光の反
射光をスペクトル分析して壁面の汚れの度合を検出し、
この検出値が設定値に達したときに、廃棄物がすべてチ
ャンバ１０の内壁面から除去されたとして洗浄を停止す
れば、放電洗浄の自動化を図ることも可能である。Further, a light transmission hole is provided in the side wall of the chamber 10, light is irradiated from the light transmission hole to the inner wall surface of the chamber 10, and the reflected light of this light is analyzed in spectrum to detect the degree of dirt on the wall surface,
When this detected value reaches a set value, it is possible to automate the discharge cleaning by stopping the cleaning with the assumption that all the waste has been removed from the inner wall surface of the chamber 10.
以上説明したように、本発明によれば、洗浄専用のイオ
ン源を別途膜けなくても装置自体で真空容器の内壁面を
洗浄することができるため、装置の小形化およびコスト
の低減に寄与することができる。またニュートラライザ
を用いて洗浄をおこなえば、より効果的に洗浄をおこな
うことができる。さらに真空容器内壁面の汚れの度合を
検出し、この検出値を基に洗浄を停止するようにすれば
。As explained above, according to the present invention, the inner wall surface of the vacuum container can be cleaned with the device itself without the need for a separate ion source for cleaning, which contributes to miniaturization of the device and cost reduction. can do. Further, if cleaning is performed using a neutralizer, cleaning can be performed more effectively. Furthermore, the degree of contamination on the inner wall surface of the vacuum container can be detected, and cleaning can be stopped based on this detected value.
放電洗浄の自動化が可能となる。Automation of discharge cleaning becomes possible.
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は保護
抵抗短絡用スイッチの構成図である。
１０・・・チャンバ、１２・・・被加工物、１４・・・
グローモードプラズマ源、
１６・・・排気装置、１８・・・加速電極、２０・・・
減速電極、２８・・・フィラメント、３０・・・フィラ
メント電源、３２・・・アーク電源、３４・・・加速電
源、３６・・・保護抵抗、３８・・・切換スイッチ、４
０・・・減速電源。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a protective resistor short-circuit switch. 10...Chamber, 12...Workpiece, 14...
glow mode plasma source, 16...exhaust device, 18...acceleration electrode, 20...
Deceleration electrode, 28... Filament, 30... Filament power supply, 32... Arc power supply, 34... Acceleration power supply, 36... Protection resistor, 38... Changeover switch, 4
0...Deceleration power supply.
Claims (1)
より真空容器内へ電子を放出する熱陰極と、熱陰極を加
熱する加熱電源と、電力の供給を受けてプラズマ中のイ
オンを加速する加速電極と、加速電極へイオン加速用の
電力を供給する加速電源と、電力の供給を受け、供給電
力の電圧レベルに応じてイオンの速度を変える補助電極
と、イオン減速用の電力を出力する減速電源と、加速電
源と減速電源のうち一方の電源からの電力を選択して補
助電極へ供給する切換手段とを有するイオンビーム加工
装置。 ２、放電ガスと被加工物を収納する真空容器内のイオン
の速度を変えて被加工物側へ導く電極群の電位をすべて
同一電位に揃えて陽極群とし、各陽極と真空容器内へ電
子を放出する熱陰極との間にプラズマを生成し、このプ
ラズマにより真空容器内の壁面を洗浄するイオンビーム
加工装置の放電洗浄方法。 ３、陽極群と被加工物との間にニュートラライザを配置
し、ニュートラライザを熱陰極としてプラズマを生成す
る請求項２記載のイオンビーム加工装置の放電洗浄方法
。 ４、真空容器内壁面の汚れの度合を検出し、この検出値
が設定値に達したときに洗浄を停止する請求項２または
３記載のイオンビーム加工装置の放電洗浄方法。[Scope of Claims] 1. A vacuum container that stores a discharge gas and a workpiece, a hot cathode that emits electrons into the vacuum container by heating, a heating power source that heats the hot cathode, and a device that receives electric power. An accelerating electrode that accelerates ions in the plasma, an accelerating power source that supplies power for ion acceleration to the accelerating electrode, an auxiliary electrode that receives power and changes the speed of ions according to the voltage level of the supplied power, and an ion An ion beam processing device that has a deceleration power source that outputs deceleration power, and a switching device that selects power from one of the acceleration power source and the deceleration power source and supplies it to an auxiliary electrode. 2. Change the speed of the ions in the vacuum container that stores the discharge gas and the workpiece, and align the potentials of the electrode groups that lead them to the workpiece side to the same potential to form an anode group, and transfer electrons to each anode and the vacuum container. A discharge cleaning method for ion beam machining equipment that generates plasma between the hot cathode and the hot cathode that emits ion beams, and uses this plasma to clean the wall inside the vacuum chamber. 3. A discharge cleaning method for an ion beam processing apparatus according to claim 2, wherein a neutralizer is disposed between the anode group and the workpiece, and the neutralizer is used as a hot cathode to generate plasma. 4. The electrical discharge cleaning method for an ion beam processing apparatus according to claim 2 or 3, wherein the degree of contamination on the inner wall surface of the vacuum chamber is detected, and cleaning is stopped when the detected value reaches a set value.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1034094A JPH02213039A (en) | 1989-02-14 | 1989-02-14 | Ion beam working device and its electric discharge washing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1034094A JPH02213039A (en) | 1989-02-14 | 1989-02-14 | Ion beam working device and its electric discharge washing method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02213039A true JPH02213039A (en) | 1990-08-24 |
Family
ID=12404687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1034094A Pending JPH02213039A (en) | 1989-02-14 | 1989-02-14 | Ion beam working device and its electric discharge washing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02213039A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013012495A (en) * | 2012-09-12 | 2013-01-17 | Nissin Ion Equipment Co Ltd | Cleaning method of ion source electrode |
| JP2013098143A (en) * | 2011-11-07 | 2013-05-20 | Nissin Ion Equipment Co Ltd | Cleaning device of ion source electrode |
| JP2018517263A (en) * | 2015-06-12 | 2018-06-28 | ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド | In situ plasma cleaning of process chamber components |
-
1989
- 1989-02-14 JP JP1034094A patent/JPH02213039A/en active Pending
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