CN103094028B - 离子源电极的清洁装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种离子源电极的清洁装置，可以沿构成离子源的引出电极系统的电极的宽广区域高速去除沉积物。该清洁装置包括：清洁气体源（42）等构件，向引出电极系统（10）的相互面对的两个电极（11、12）之间提供清洁气体（48），使两个电极之间的气体压力保持在发生辉光放电的气体压力；辉光放电电源（60），向两个电极（11、12）之间施加直流电压，发生辉光放电（80）。该清洁装置还包括：异常放电测量器（84），测量在规定时间内电极（11、12）之间发生异常放电的次数（N）；电源控制器（86），使用测量到的发生异常放电的次数（N）进行控制，使辉光放电电源（60）的输出电流（Ig）增减规定幅度。

Description

离子源电极的清洁装置
技术领域
本发明涉及在未从离子源引出离子束时，对构成离子源的引出电极系统的多个电极中相互面对的两个电极进行清洁的清洁装置。此外，在本说明书中，简称为离子时是指正离子。
背景技术
如果从离子源引出离子束的运转持续进行，则在构成引出电极系统的电极上沉积(附着)沉积物。如果放任这种情况，则会引起电极之间异常放电等问题。
因此，作为清洁离子源电极的技术的一个例子，以往提出了如下的清洁技术：取代向离子源的等离子体室内提供可电离气体，而是提供稀有气体，并把该稀有气体的离子束引出，而且通过调整气体流量和/或引出电压，来调整离子束的束径，由此，使离子束冲击电极表面上所沉积的沉积物，利用溅射去除沉积物(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本专利公报特许第4374487号(段落0024－0028，图1)
在上述以往的清洁技术中，通过使稀有气体的离子束冲击电极表面的沉积物，从而去除沉积物，但是无论如何调整提供至离子源的等离子体室内的稀有气体的气体流量或施加于引出电极系统的引出电压，去除沉积物的区域都限定在电极的孔(离子引出孔)周围，所以不能去除其他区域上所沉积的沉积物。因此，可以去除沉积物的区域狭窄。
此外，由于从离子源的等离子体室内的等离子体引出离子束，对各电极照射的离子束电流的上限值在原理上是其离子源的最大离子束电流程度，所以最多只能达到数百mA左右，因而难以高速去除沉积物。
发明内容
因此，本发明主要的目的在于提供一种离子源电极的清洁装置，可以在构成离子源的引出电极系统的电极的宽广区域高速去除沉积物。
本发明的离子源电极的清洁装置在未从离子源引出离子束时，对构成离子源的引出电极系统的多个电极中相互面对的两个电极进行清洁，所述离子源电极的清洁装置的特征在于包括：放电气氛形成构件，在清洁时至少向相互面对的两个所述电极之间提供清洁气体，使两个所述电极之间的气体压力保持在发生辉光放电的气体压力；辉光放电电源，在清洁时向相互面对的两个所述电极之间施加直流电压，使所述清洁气体在两个所述电极之间发生辉光放电；异常放电测量构件，测量清洁时的所述辉光放电电源的输出电流或输出电压的大小，检测相互面对的两个所述电极之间的异常放电，并且测量在规定时间内发生所述异常放电的次数；以及电源控制构件，利用由所述异常放电测量构件测量到的所述规定时间内发生异常放电的次数，控制所述辉光放电电源的输出电流，并进行如下控制：(a)在开始清洁时把所述辉光放电电源的输出电流控制为规定的初始值；(b)当发生所述异常放电的次数小于规定的第一下限值时，使所述辉光放电电源的输出电流以规定的达成目标值为上限，增加规定的第一增幅；(c)当发生所述异常放电的次数大于规定的上限值时，使所述辉光放电电源的输出电流以所述初始值为下限，减少规定的减幅；(d)当发生所述异常放电的次数在所述第一下限值以上且在所述上限值以下时，保持所述辉光放电电源的输出电流。
按照该清洁装置，在清洁时，可以在构成引出电极系统的相互面对的两个电极之间发生辉光放电。利用该辉光放电可以生成清洁气体的等离子体，利用该等离子体中的离子的溅射以及与该等离子体中的活性粒子的化学反应等，可以去除沉积在相互面对的两个所述电极表面上的沉积物。即，可以对两个电极进行清洁。
而且利用所述异常放电测量构件和电源控制构件的作用，可以防止在两个所述电极之间频繁发生异常放电，同时能够以大的电流发生辉光放电，所以与没有设置所述异常放电测量构件和电源控制构件的情况相比，可以更稳定更强力地进行清洁。
当发生所述异常放电的次数小于比所述第一下限值小的第二下限值时，所述电源控制构件还用于进行控制，使所述辉光放电电源的输出电流以所述达成目标值为上限，增加比所述第一增幅大的第二增幅，优先于所述第一增幅。
所述电源控制构件还用于在将所述辉光放电电源的输出电流控制成增加所述第二增幅、使得所述辉光放电电源的输出电流到达了所述达成目标值时，输出表示清洁结束的清洁结束信号。
根据方式1所述的发明，在清洁时，在构成引出电极系统的相互面对的两个电极之间发生辉光放电，可以利用该辉光放电对两个电极进行清洁。
而且，由于在施加有电压的两个电极之间大致整体发生上述辉光放电，所以因辉光放电产生等离子体侧的大体整个电极面暴露在等离子体中。因此，不限于在离子引出孔周围去除沉积物，而是可以沿两个电极的宽广区域去除沉积物。
此外，由于容易使上述辉光放电的放电电流成为远大于离子源的最大离子束电流的值，所以与现有的清洁技术相比可以高速去除沉积物。
此外，由于利用异常放电测量构件和电源控制构件的作用，可以防止在两个所述电极之间频繁发生异常放电，同时以大的电流发生辉光放电，所以与没有设置异常放电测量构件和电源控制构件的情况相比，可以更稳定更强力地进行清洁。
根据方式2所述的发明，进一步具有以下效果。即，在发生异常放电的次数少时，可以大幅度增加辉光放电电源的输出电流，所以可以防止频繁发生异常放电，同时可以使辉光放电电源的输出电流更快地到达达成目标值。其结果，由于可以快速进行清洁，所以可以缩短清洁时间。
根据方式3所述的发明，进一步具有以下效果。即，即使不依赖计量清洁时间的计时器等，也可以判断清洁结束。而且在发生异常放电的次数少时，由于辉光放电电源的输出电流可以快速到达达成目标值，快速输出清洁结束信号，所以在电极的污垢少而发生异常放电的次数少时，通过使用该信号，不会进行徒劳的清洁，可以快速结束清洁。因此，可以缩短清洁所需要的时间。
附图说明
图1是表示具备本发明一个例子的清洁装置的离子源装置的例子的简图，表示引出离子束时的状态。
图2是表示具备本发明一个例子的清洁装置的离子源装置的例子的简图，表示清洁时的状态。
图3是表示图2等所示的异常放电测量器和电源控制器动作的一个例子的流程图。
图4是表示图2等所示的异常放电测量器和电源控制器动作的另一例的流程图。
图5是表示图2等所示的异常放电测量器和电源控制器动作的再一例的流程图。
图6是表示进行图3所示控制时的辉光放电电源的输出电流变化的测量结果一个例子的图。
图7是表示具备本发明另一例子的清洁装置的离子源装置的例子的简图，表示清洁时的状态。
图8是表示清洁气体导入部位的其他例子的简图。
附图标记说明
2  离子源
10 引出电极系统
11 第一电极
12 第二电极
13 第三电极
14 第四电极
20 离子束
30 真空排气装置
42 清洁气体源
48 清洁气体
60 辉光放电电源
80 辉光放电
84 异常放电测量器
86 电源控制器
具体实施方式
图1、图2表示具备本发明一个例子的清洁装置的离子源装置的例子。图1表示引出离子束时的状态，图2表示清洁时的状态。
构成该离子源装置的离子源2包括：等离子体生成部4，用于导入可电离气体38并使该可电离气体38电离从而生成等离子体6；以及引出电极系统10，利用电场的作用从该等离子体生成部4内的等离子体6引出离子束20。
在该例子中，等离子体生成部4从设置在等离子体生成容器5内的灯丝8释放出热电子，在该灯丝8和兼作为阳极的等离子体生成容器5之间产生放电(电弧放电)，使可电离气体38电离，从而生成等离子体6。灯丝8上连接有对其进行加热用的灯丝电源50，在灯丝8的一端与等离子体生成容器5之间连接有电弧电源52，所述电弧电源52用于使灯丝8的一端为负极侧以发生电弧放电。
但是，等离子体生成部4并不限于所述类型。灯丝8的数量也不限于图示例子中的一个。例如，也可以设置多个灯丝8。另外，也可以是利用高频放电使可电离气体38电离从而生成等离子体6的类型等。
在该例子中，可电离气体38从可电离气体源32经由流量调节器34、阀36和气体导入口7，被导入等离子体生成容器5内。
可电离气体38是包含所需的掺杂剂的气体，所述掺杂剂例如是硼(B)、磷(P)或砷(As)。可电离气体38例如为氟化硼气体(BF3)、氢气稀释的乙硼烷气体(B2H6/H2)、氢气稀释的磷化氢气体(PH3/H2)或氢气稀释的砷化氢气体(AsH3/H2)等。
在该例子中，引出电极系统10包括从离子束引出方向的最上游侧(换句话说最靠近等离子体侧)向下游侧配置的四个电极，即第一电极(也称为等离子体电极)11、第二电极(也称为引出电极)12、第三电极(也称为抑制电极)13和第四电极(也称为接地电极)14。附图标记16表示绝缘件，其他绝缘件省略了图示。电极不限于四个，也可以是两个、三个等。第一电极11～第四电极14分别具有离子引出孔15。离子引出孔15例如可以是多个(大量的)孔，也可以是一个以上的狭缝。
此外，为了方便图示，对构成引出电极系统10的第一电极11～第四电极14之间的间隔进行了扩大图示。在其他的图中也作了相同的处理。
等离子体生成部4(更具体地说是所述等离子体生成容器5)的前部安装有离子源室22、23，所述离子源室22、23通过真空排气装置30并借助阀28进行真空排气，引出电极系统10收纳在所述离子源室22、23内。在离子源室22与离子源室23之间用绝缘件24绝缘，使得对相当于加速电源58输出电压的电压进行绝缘。为了便于离子源2的保养检查作业等，在离子源室23中的比引出电极系统10和上述阀28靠向下游侧的位置上，设置有分隔用的阀(闸阀)26。
在该例子中，引出电极系统10的第一电极11连接在上述电弧电源52的负极侧。在等离子体生成容器5和接地电位部之间连接有加速电源58，该加速电源58使等离子体生成容器5为正极侧，主要用于决定离子束20的能量。在第二电极12与等离子体生成容器5之间连接有引出电源54，该引出电源54使第二电极12为负极侧，并且借助后面叙述的切换开关71，主要用于从等离子体6引出离子。在第三电极13和接地电位部之间连接有抑制电源56，该抑制电源56使第三电极13为负极侧，并且借助后面叙述的切换开关72，主要用于抑制来自下游侧的反流电子。第四电极14接地。
该离子源装置具有清洁装置，在未从离子源2引出离子束20时，对构成引出电极系统10的多个电极11～14中的相互面对的两个电极(在图1、图2的例子中为第一电极11和第二电极12)进行清洁，并且该离子源装置可以对从离子源2引出离子束20以及上述第一、第二电极11、12的清洁进行切换。
清洁装置包括：放电气氛形成构件，在清洁时至少向所述相互面对的两个电极11、12之间提供清洁气体48(参照图2)，把该电极11、12之间的气体压力保持在发生辉光放电的气体压力；以及辉光放电电源60，向该电极11、12之间施加直流电压，使该电极11、12之间发生清洁气体48的辉光放电80(直流辉光放电，参照图2)。
首先详细叙述上述放电气氛形成构件，在本实施方式中，设置具有清洁气体源42、流量调节器44和阀46的清洁气体供给构件，在该例子中，可以经由上述气体导入口7向等离子体生成容器5内提供清洁气体48。而且也借助于设置在上述位置上的真空排气装置30进行的真空排气，使所述清洁气体48流经第一电极11等的离子引出孔15，在引出电极系统10的各电极之间扩散，向各电极之间提供。当然，也提供到上述电极11、12之间。
优选的是，清洁气体48使用在发生辉光放电80时难以在电极表面生成沉积物的气体。例如，清洁气体48是氢气、氩气等惰性气体(也称为稀有气体)或它们的混合气体。惰性气体也可以是Ar以外的He、Ne、Kr、Xe。清洁气体48使用氢气时具有下述优点，即从电极表面去除的沉积物与氢结合形成氢化物等，容易通过真空排气装置30排出到外部。
优选的是在清洁时，利用真空排气装置30对收纳有引出电极系统10的离子源室22、23内以比引出离子束时低的排气速度进行排气，因此在本实施方式中，与上述阀28并排设置有比该阀28开口面积小、传导率小的阀29。利用该真空排气装置30和阀29，可以把上述电极11、12之间的气体压力保持在便于发生辉光放电80的气体压力。
可以用接地电位部的离子源室23上所连接的真空计31测量电极11、12之间的气体压力。即，在清洁时，由于关闭阀28并经由传导率小的阀29对离子源室22、23内进行排气，所以收纳有引出电极系统10的离子源室22、23内成为大体相同的压力，因此可以用上述真空计31测量引出电极系统10的各电极之间的气体压力。
具体而言，在清洁时调整导入等离子体生成容器5内的清洁气体48的流量、真空排气装置30的排气速度等，把第一电极11和第二电极12之间的气体压力保持成比引出离子束时的气体压力(例如小于1Pa)高。更具体地说，保持在便于清洁气体48发生辉光放电80的气体压力。例如保持在1Pa～1000Pa左右。
此外，为了使第一电极11和第二电极12之间的气体压力保持在上述气体压力，并不是必须进行上述排气，例如预先关闭阀26、28、29，通过使清洁气体48流出一定量后停止，也可以保持上述气体压力。但从排出因清洁而产生的反应气体的角度考虑，优选的是如本实施方式那样同时使用进行上述排气的构件(包括真空排气装置30和阀29的排气构件)。后面叙述的其他实施方式也相同。
下面对辉光放电电源60进行说明。设置直流的辉光放电电源60，该辉光放电电源60在上述第一电极11和第二电极12之间施加直流电压，使作为离子束引出方向侧电极的第二电极12为负极侧，并使清洁气体48在两个电极11、12之间发生辉光放电80。该辉光放电电源60的输出电压例如为数百V～数kV，更具体地说为100V～1kV左右。
此外，在该例子中设置有开关70～73，以便对离子束20的引出和电极的清洁进行切换。切换开关71可以把第二电极12在引出电源54侧和隔着电阻器64的辉光放电电源60侧进行切换。切换开关72可以把第三电极13在抑制电源56侧和隔着电阻器66的接地侧进行切换。开关70、73用于使等离子体生成容器5、第一电极11等为接地电位。另外，当关闭开关70、73时，当然要预先使电源52、58的输出电压为0。
图1表示引出离子束20时的状态。此时，打开阀26。然后关闭阀29并打开阀28，利用真空排气装置30对离子源室22、23内进行真空排气。关闭阀46并打开阀36，把可电离气体38导入等离子体生成容器5内。打开开关70、73，将切换开关71切换到引出电源54侧，将切换开关72切换到抑制电源56侧。
由此，在等离子体生成部4(更具体地说是所述等离子体生成容器5)内使可电离气体38电离并生成等离子体6，可以利用引出电极系统10从该等离子体6引出离子束20。
图2表示对电极进行清洁时的状态。此时，关闭阀26。然后关闭阀28并打开阀29，利用真空排气装置30以小的排气速度对离子源室22、23内进行排气。此外，取代关闭阀36而是打开阀46，取代可电离气体38而是把清洁气体48导入等离子体生成容器5内。由此，如前所述，导入等离子体生成容器5内的清洁气体48至少被提供到第一电极11和第二电极12之间。此时，调整导入等离子体生成容器5内的清洁气体48的流量、真空排气装置30的排气速度等，如前所述，使第一电极11和第二电极12之间的气体压力保持在便于清洁气体48发生辉光放电80的气体压力。
此外，把切换开关71切换到辉光放电电源60侧(具体说是电阻器64侧)，而且关闭开关70，在第一电极11和第二电极12之间以第二电极12为负极侧的方式从辉光放电电源60施加直流电压，使清洁气体48在两个电极11、12之间发生辉光放电80。此外，将切换开关72切换到电阻器66侧，并关闭开关73。
利用上述第一电极11和第二电极12之间发生的辉光放电80，生成清洁气体48的等离子体，并且利用该等离子体中的离子的溅射以及与该等离子体中的自由基等活性粒子的化学反应等，去除沉积在两个电极11、12表面上的沉积物。即，可以对两个电极11、12进行清洁。
而且由于在施加有电压的第一电极11和第二电极12之间大致整体发生上述辉光放电80，所以因辉光放电80产生等离子体侧的大体整个电极面(即第一电极11的背面11b和第二电极12的正面12a)暴露在等离子体中。因此，不限定于在离子引出孔15的周围去除沉积物，可以沿两个电极11、12的宽广区域去除沉积物。
此外，上述辉光放电80的放电电流(即辉光放电时的辉光放电电源60的输出电流Ig。以下相同)可以容易地成为远大于离子源2的最大离子束电流的值，所以可以比现有的清洁技术高速地去除沉积物。
对此进行更详细的说明，由于辉光放电等离子体的密度越高，该等离子体中的离子和活性粒子的密度越高，所以去除沉积物的速度变快。因此，作为等离子体密度指标的辉光放电电流越大，去除沉积物的速度越快。例如，按照采用了制造平板显示器(FPD)的离子掺杂装置用的离子源装置的实验，在用相当于前述现有清洁技术的方法使离子束冲击第二电极12的情况下，此时的离子束电流的极限为200mA左右。而在本清洁装置的情况下，例如可以实现辉光放电电流为2～4A左右这样较大的值。
另外，对于沉积物向电极11、12的沉积量，作为离子束碰撞侧表面的正面12a远多于与其面对的电极11的背面11b。所以如图2所示的例子那样，如果使发生辉光放电80的电压为直流电压，该直流电压使作为离子束引出方向侧电极的第二电极12为负极侧，则因辉光放电80产生的等离子体中的离子主要入射并冲击负极侧的电极亦即第二电极12的正面12a，所以可以优先对沉积了较多沉积物的该正面12a进行沉积物去除。因此，可以更有效地进行清洁。
如图1、图2所示的例子那样提供清洁气体48，具有与可电离气体38共用气体导入口7的优点，但例如也可以如图8所示的例子那样，为了向第一电极11和第二电极12之间提供清洁气体48，从离子源室22(或23)的壁面向其内部导入清洁气体48。图7所示例子的情况也相同。
如图2所示的例子那样，为了把第一电极11和第二电极12之间的气体压力调整成便于发生辉光放电80的气体压力，实际上优选的是关闭阀26、28，利用真空排气装置30经由阀29以小的排气速度排气，当然也可以利用除此以外的方式调整第一电极11和第二电极12之间的气体压力。
如果第三电极13借助于切换开关72接地，则也从辉光放电电源60向第二电极12和第三电极13之间施加电压。所以如图2所示的例子那样，为了优先在电极11、12之间发生辉光放电80，优选的是使第三电极13借助于高电阻值的电阻器66接地。这样，假设在第二电极12和第三电极13之间产生等离子体，则该等离子体中比离子移动性强的电子大量入射到第三电极13，使第三电极13带负电，其结果，使第二电极12和第三电极13之间的电位差降低，所以可以抑制在两个电极12、13之间产生等离子体。
清洁后通过返回到图1所示的状态，可以从离子源2引出离子束20。例如可以由操作人员进行操作对引出上述离子束20的状态和进行电极清洁的状态进行切换，也可以使用后面叙述的控制装置90内的控制器88等。
下面对检测上述电极11、12之间的异常放电并控制辉光放电电源60的输出电流Ig的构件进行说明。
清洁时发生的辉光放电80的稳定性受到电极11、12脏污的影响，在污垢明显的情况下，电极11、12之间频繁发生异常放电(具体说是电弧放电。以下相同)。为了保护辉光放电电源60不受异常放电的损伤，通常如图1、图2等所示的例子那样，在辉光放电电源60上串联插入电阻器64，起到限流电阻的作用。可是如果该电阻器64的电阻值大，则难以引起辉光放电80，而且电阻器64中的发热量增加，效率变差，并且电阻器64需要冷却，存在需要保护电阻器64等不利情况，所以不能具有大的电阻值，仅仅用电阻器64对辉光放电电源60进行保护是不够的。所以为了保护辉光放电电源60不受电弧放电的损伤，有时在辉光放电电源60上具有如下机构，即，该机构检测过电流，当过度地产生电弧放电时在一定期间内切断电源输出，以便不会连续产生电弧放电。
可是从缩短清洁时间的角度考虑，由于在发生电弧放电时切断电源输出的期间为无助于清洁的期间，所以不希望增加切断期间。所以必须尽可能以抑制成不产生电弧放电的输出电流Ig进行清洁，但如果使清洁时的辉光放电电源60的输出电流Ig变小，则清洁作用变弱。如果为了强化清洁作用而使清洁时的输出电流Ig变大，则即使少量的污垢也会产生电弧放电，不能稳定地进行清洁。这是因为，如果使清洁时的输出电流Ig亦即辉光放电80的放电电流增加，则电极11、12之间的电压升高，由此增加了产生电弧放电的可能性。
所以为了解决上述课题，本清洁装置包括：异常放电测量器84(异常放电测量构件)，测量清洁时的辉光放电电源60的输出电流Ig的大小，检测上述电极11、12之间的异常放电，并且测量在规定时间内发生该异常放电的次数N；以及电源控制器86(电源控制构件)，利用该异常放电测量器84测量到的规定时间内发生异常放电的次数N，控制辉光放电电源60的输出电流Ig。
在该例子中，异常放电测量器84和电源控制器86组装在控制装置90内。在该例子中，控制装置90还具有进行其他控制的控制器88。但是把异常放电测量器84和电源控制器86组装在控制装置90内以及具有控制器88并不是本发明所必需的内容。
在该例子中，用电流检测器82检测清洁时的辉光放电电源60的输出电流Ig，并提供至异常放电测量器84。但是也可以取代设置该电流检测器82，而是从辉光放电电源60取出表示其输出电流Ig的信号，并提供至异常放电测量器84。
电源控制器86把指令值Ic提供至辉光放电电源60，并控制成使辉光放电电源60的输出电流Ig为该指令值Ic。具体说，该电源控制器86进行如下控制：(a)在开始清洁时把辉光放电电源60的输出电流Ig控制成规定的初始值，(b)在用异常放电测量器84测量到的发生异常放电的次数N小于规定的第一下限值时，使辉光放电电源60的输出电流Ig以规定的达成目标值为上限，增加规定的第一增幅，(c)在发生异常放电的次数N大于规定的上限值时，使辉光放电电源60的输出电流Ig以所述初始值为下限，减少规定的减幅，(d)当发生异常放电的次数N在所述第一下限值以上且在所述上限值以下时，保持辉光放电电源60的输出电流Ig。
参照图3对清洁时的异常放电测量器84和电源控制器86动作的具体例子进行说明。步骤101～106是异常放电测量器84中的动作，步骤100、108～110是电源控制器86中的动作。
在清洁时，首先把辉光放电电源60的输出电流Ig控制成规定的初始值Ii(也参照图6)(步骤100)。与此同时，也进行辉光放电电源60的输出电流Ig的测量(步骤101)。上述初始值Ii例如为0.2A，但不限于此。
然后使异常放电测量器84内的统计异常放电发生次数的计数器为0(步骤102)，启动计量上述规定时间的计时器(步骤103)。用该计时器计量的时间例如为5秒，但不限于此。
然后判断测量到的输出电流Ig是否大于此时辉光放电电源60的指令值Ic的规定倍(在该例子中为1.1倍)(步骤104)。在大于指令值Ic的规定倍时判断为异常放电，使上述计数器的异常放电发生次数增加1(步骤105)。在不大于指令值Ic的规定倍时进入到步骤106。上述规定倍不限于1.1倍，也可以是除此以外的值。
在步骤106中，判断是否经过了上述计时器的时间(5秒)，如果没有经过该时间则返回到步骤104，如果经过了该时间则进入步骤107。
异常放电测量器84可以利用上述步骤101～106检测上述电极11、12之间的异常放电，并且测量规定时间(5秒)内发生异常放电的次数N。并且如下述那样，将该发生异常放电的次数N用于控制辉光放电电源60的输出电流Ig。由于发生异常放电与不确定因素有关，所以并不是仅判断有无异常放电发生，而是如上述那样通过判断规定时间内发生异常放电的次数N，可以慎重地对异常放电的发生进行判断。
在步骤107中，判断上述判断出的发生异常放电的次数N是否小于第一下限值。该第一下限值例如是五次，但不限于此。在小于该第一下限值时进入到步骤108，使辉光放电电源60的输出电流Ig增加规定的第一增幅。该第一增幅例如是0.1A，但不限于此。但是辉光放电电源60的输出电流Ig的上限是规定的达成目标值It(也参照图6)，不能超过该规定的达成目标值It。达成目标值It例如作为菜单的一部分被从外部提供至电源控制器86。达成目标值It例如是3.4A，但不限于此。
如果在步骤107中判断为“否”，即发生异常放电的次数N不小于第一下限值，则进入到步骤109，判断发生异常放电的次数N是否大于规定的上限值。该上限值例如是十次，但不限于此。在大于规定的上限值时进入到步骤110，使辉光放电电源60的输出电流Ig减少规定的减幅。该减幅例如与上述第一增幅相同，为0.1A，但也可以采用与其不同的值。但是辉光放电电源60的输出电流Ig的下限是上述初始值Ii，不能低于该初始值Ii。
如果在步骤109中判断为“否”，发生异常放电的次数N在第一下限值以上且在上限值以下(在该例子中为五次以上、十次以下)，在这种情况下，不改变辉光放电电源60的输出电流Ig，保持此时的输出电流Ig不变，返回到步骤101，此后反复进行与上述相同的动作，直到在步骤111中判断清洁结束。
在步骤111中判断清洁结束例如是用计时器从开始清洁是否经过了规定时间(例如20分钟)来进行判断。用于该步骤111的判断的计时器例如可以设置在电源控制器86内，也可以设置在控制装置90内的其他部位，例如设置在控制器88内。此外在步骤111中，也可以用经过清洁时间以外的方法判断清洁结束。例如也可以由操作人员的判断结束清洁。
图6表示在进行图3所示的控制时，辉光放电电源60的输出电流Ig变化的测量结果的一个例子。该例子的清洁时间为20分钟(1200秒)。
辉光放电电源60的输出电流Ig从初始值Ii(0.2A)开始。清洁的初期由于电极脏污，所以频繁发生异常放电(如用附图标记A表示的那样，输出电流Ig从基础值以脉冲状增加，表示了发生异常放电，且异常放电频繁发生)。
随着清洁时间的增加，进行清洁使电极的污垢减少，所以发生异常放电的次数减少，随之输出电流Ig逐渐升高(这是由于图3中的步骤107、108等的动作)。
可是，如果输出电流Ig过度增加，有时会出现发生异常放电的次数增加，其结果在该例子中，输出电流Ig在图6中的时间t1、t2附近暂时减少(这是由于图3中的步骤109、110等的动作)。
此后与上述相同，进行清洁使电极的污垢减少，所以发生异常放电的次数减少，随之输出电流Ig再次逐渐升高。
然后，输出电流Ig在接近清洁结束时到达了达成目标值It(3.4A)，并保持该值。此时发生异常放电的次数也减少。然后从开始清洁经过20分钟(1200秒)后结束清洁。
另外，如图6中附图标记B所示，输出电流Ig以脉冲状频繁减少到0附近，如前所述，这是由于在该实验中使用的辉光放电电源60具有保护电路，一旦频繁发生电弧放电则该保护电路将输出切断一定时间(例如100毫秒)，而并不是由于上述电源控制器86的控制。辉光放电电源60具有这样的保护电路并不是本发明的清洁装置所必须的。此外，辉光放电电源60即使具有这样的保护电路，在没有设置上述异常放电测量器84和电源控制器86的情况下，如前所述，用辉光放电电源60内的保护电路切断输出的频率也比该图6的例子增加，使切断输出的期间变长。
如上所述，通过装备异常放电测量器84和电源控制器86，检测电极11、12之间的异常放电，并控制辉光放电电源60的输出电流Ig，所以可以防止在两个电极11、12之间频繁发生异常放电，同时使清洁时的辉光放电电源60的输出电流Ig增加，以大的电流发生辉光放电80，因而与没有设置异常放电测量器84和电源控制器86的情况相比，可以更稳定更强力地进行清洁。
另外，如果在相互面对的两个电极之间(在上述例子中为电极11、12之间)发生异常放电，则也产生辉光放电电源60的输出电压降低的现象，所以取代上述例子那样的利用辉光放电电源60的输出电流Ig大小检测异常放电，而是通过测量辉光放电电源60的输出电压大小，具体说是通过测量辉光放电电源60的输出电压并检测该输出电压降低规定比例，也可以检测相互面对的两个电极之间的异常放电。具体说也可以在上述步骤104中进行该输出电压降低的判断。在后面叙述的其他实施方式中也相同。例如在图4、图5的步骤114中，也可以进行上述输出电压降低的判断。
下面对其他实施方式进行说明，主要说明与上述实施方式的不同点。
在用异常放电测量器84测量到的发生异常放电的次数N小于比所述第一下限值小的第二下限值时，电源控制器86还可以具有以下功能，即进行控制，使辉光放电电源60的输出电流Ig以所述达成目标值It为上限，且以比所述第一增幅大的第二增幅增加，优先于所述第一增幅。
图4表示在电源控制器86具有上述功能的情况下，异常放电测量器84和电源控制器86动作的例子。除了图3所示的步骤以外，还具有步骤112～118。
步骤112～116是与图3所示的步骤102～106相同内容的处理，所以参照上述说明，在此省略了重复的说明。此外，也可以省略步骤112～116，使步骤117接在图3所示的步骤106的“是”的判断后(即测量规定时间内发生异常放电的次数N后)。在后面叙述的图5中也相同。
在步骤117中，判断上述测量到的异常放电发生次数N是否小于比上述第一下限值(例如五次)小的第二下限值(例如两次)。在小于第二下限值时进入到步骤118，使辉光放电电源60的输出电流Ig以比第一增幅大的第二增幅(例如0.5A)增加，优先于上述第一增幅(例如0.2A)。即，虽然也将要在图3的步骤108中使辉光放电电源60的输出电流Ig增加第一增幅，但该步骤118的处理优先，使输出电流Ig增加第二增幅。但是在这种情况下，辉光放电电源60的输出电流Ig的上限为规定的达成目标值It，不能超过该达成目标值It。
在步骤117中判断为“否”的情况下，进入到步骤111。此后与图3所示的动作相同。
在本实施方式的情况下，当发生异常放电的次数N少时，可以大幅度增加辉光放电电源60的输出电流Ig，所以可以防止频繁发生异常放电，同时使辉光放电电源60的输出电流Ig更快地到达达成目标值。其结果可以快速进行清洁，所以可以缩短清洁时间。例如刚把离子源2(具体说是其引出电极系统10)分解并清扫后等时，在电极11、12的污垢减少而洁净的情况下，由于发生异常放电的次数少，所以可以使辉光放电电源60的输出电流Ig快速到达达成目标值。
另外，在因长时间使用离子源2而导致电极11、12的污垢增加等情况下，按图4中左半边的流程，即参照图3说明的动作进行清洁。
电源控制器86还可以具有以下功能，即在把辉光放电电源60的输出电流Ig控制成增加上述第二增幅，结果在辉光放电电源60的输出电流Ig到达了达成目标值It时，输出表示清洁结束的清洁结束信号。
图5表示在电源控制器86具有上述功能的情况下，异常放电测量器84和电源控制器86动作的例子。除了图4所示的步骤以外，还具有步骤119、120。
在步骤118中进行使辉光放电电源60的输出电流Ig增加第二增幅(但是以达成目标值It为上限)的控制后，判断该输出电流Ig是否到达了达成目标值It(步骤119)。如果到达了达成目标值It，则输出表示清洁结束的清洁结束信号(步骤120)。可以利用该清洁结束信号使清洁结束。如果没有到达达成目标值It，则进入到步骤111，参照图3、图4说明的动作进行清洁。
在本实施方式的情况下，即使不依靠计量清洁时间的计时器等，也可以判断清洁的结束。而且在发生异常放电的次数少时，使辉光放电电源60的输出电流Ig快速到达达成目标值It，快速输出清洁结束信号，所以可以通过使用该信号，在电极污垢少而发生异常放电的次数少时，不会进行徒劳的清洁，可以使清洁快速结束。因此，可以缩短清洁所需要的时间。
另外，由于上述第三电极13位于第二电极12的下游侧，所以伴随引出离子束，沉积物向第三电极13沉积，该沉积量比向第二电极12的沉积量少，但是也可以将第二电极12和第三电极13作为前述的相互面对的两个电极，采用与上述相同的方式，在两个电极12、13之间发生辉光放电80，对两个电极12、13进行清洁。
图7表示这种情况下的例子。主要对与图2所示例子的不同点进行说明，把上述辉光放电电源60和电阻器64连接在切换开关72侧，清洁时把切换开关72切换到辉光放电电源60侧(具体说为电阻器64侧)。此外，设置使第二电极12为接地电位的开关74，在清洁时关闭开关74。此时，当然要预先使引出电源54的输出电压为0。
清洁时与图2的实施方式的情况相同，至少向两个电极12、13之间提供清洁气体48，把两个电极12、13之间的气体压力保持在发生辉光放电80的气体压力。
辉光放电电源60的输出电流Ig的测量、控制等与图2的实施方式的情况相同，利用异常放电测量器84和电源控制器86来进行。它们的动作与前述的动作相同。
在该图7的实施方式的情况下，两个电极12、13的清洁可以具有与图2的实施方式的情况下相同的作用效果。从辉光放电电源60施加直流电压，使离子束引出方向的第三电极13为负极侧，这样的效果也如前所述。
由于沉积物向第四电极14的沉积量通常比较少，所以清洁第四电极14的必要性不大，但是也可以根据需要，将第三电极13和第四电极14作为前述的相互面对的两个电极，采用与上述相同的方式，在两个电极13、14之间发生辉光放电80，对两个电极13、14进行清洁。

Claims (5)

1.一种离子源电极的清洁装置，在未从离子源引出离子束时，对构成离子源的引出电极系统的多个电极中相互面对的两个电极进行清洁，所述离子源电极的清洁装置的特征在于包括：
放电气氛形成构件，在清洁时至少向相互面对的两个所述电极之间提供清洁气体，使两个所述电极之间的气体压力保持在发生辉光放电的气体压力；
辉光放电电源，在清洁时向相互面对的两个所述电极之间施加直流电压，使所述清洁气体在两个所述电极之间发生辉光放电；
异常放电测量构件，测量清洁时的所述辉光放电电源的输出电流或输出电压的大小，检测相互面对的两个所述电极之间的异常放电，并且测量在规定时间内发生所述异常放电的次数；以及
电源控制构件，利用由所述异常放电测量构件测量到的所述规定时间内发生异常放电的次数，控制所述辉光放电电源的输出电流，并进行如下控制：(a)在开始清洁时把所述辉光放电电源的输出电流控制为规定的初始值；(b)当发生所述异常放电的次数小于规定的第一下限值时，使所述辉光放电电源的输出电流以规定的达成目标值为上限，增加规定的第一增幅；(c)当发生所述异常放电的次数大于规定的上限值时，使所述辉光放电电源的输出电流以所述初始值为下限，减少规定的减幅；(d)当发生所述异常放电的次数在所述第一下限值以上且在所述上限值以下时，保持所述辉光放电电源的输出电流。
2.根据权利要求1所述的离子源电极的清洁装置，其特征在于，当发生所述异常放电的次数小于比所述第一下限值小的第二下限值时，所述电源控制构件还用于进行控制，使所述辉光放电电源的输出电流以所述达成目标值为上限，增加比所述第一增幅大的第二增幅，优先于所述第一增幅。
3.根据权利要求2所述的离子源电极的清洁装置，其特征在于，所述电源控制构件还用于在将所述辉光放电电源的输出电流控制成增加所述第二增幅、使得所述辉光放电电源的输出电流到达了所述达成目标值时，输出表示清洁结束的清洁结束信号。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的离子源电极的清洁装置，其特征在于，
所述引出电极系统至少具有从离子束引出方向的最上游侧向下游侧配置的第一电极和第二电极，
相互面对的两个所述电极是所述第一电极和第二电极。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述的离子源电极的清洁装置，其特征在于，
所述引出电极系统至少具有从离子束引出方向的最上游侧向下游侧配置的第一电极、第二电极和第三电极，
相互面对的两个所述电极是所述第二电极和第三电极。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9570271B2 (en) * 2014-03-03 2017-02-14 Praxair Technology, Inc. Boron-containing dopant compositions, systems and methods of use thereof for improving ion beam current and performance during boron ion implantation
CN107924795B (zh) * 2015-08-20 2019-10-18 株式会社日立高新技术 离子束装置以及气体场致发射离子源的清洗方法
CN106206230B (zh) * 2016-08-31 2018-07-06 北京埃德万斯离子束技术研究所股份有限公司 一种离子源的电源系统及离子源
CN106783497B (zh) * 2016-12-22 2018-07-17 信利（惠州）智能显示有限公司 一种离子注入设备的运转方法
CN106929814B (zh) * 2017-02-24 2019-04-05 信利（惠州）智能显示有限公司 一种离子注入设备的清洗方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01128337A (ja) * 1987-11-11 1989-05-22 Hitachi Ltd 電子銃の放電洗浄装置
JPH02207442A (ja) * 1989-02-07 1990-08-17 Fuji Electric Co Ltd 荷電粒子装置
JPH02213039A (ja) * 1989-02-14 1990-08-24 Hitachi Ltd イオンビーム加工装置およびその放電洗浄方法
JPH02230641A (ja) * 1989-03-03 1990-09-13 Nec Corp イオンビーム発生装置
JPH10208653A (ja) * 1997-01-27 1998-08-07 Hitachi Ltd イオン源装置及びこれを用いた集束イオンビーム装置
JP5141732B2 (ja) * 2010-08-11 2013-02-13 日新イオン機器株式会社 イオン源電極のクリーニング方法

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