JP2008152941A - Ion generating device - Google Patents
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Description
本発明はイオン発生装置に関し、更に詳しくは電子顕微鏡用試料作成装置(SEM−CP,TEM−CP)に用いられるイオン発生装置のイオン発生動作を短時間で行なうことができるようにしたイオン発生装置に関する。 The present invention relates to an ion generator, and more particularly, an ion generator capable of performing an ion generation operation of an ion generator used in a sample preparation apparatus (SEM-CP, TEM-CP) for an electron microscope in a short time. About.
イオンビーム加工装置は、イオン源より発生したイオンを試料上に照射して試料表面を削ったりする何らかの加工を行なう装置である。この場合、イオンはイオン源より発生される。イオン源には、エミッタが設けられ、このエミッタにアルゴンガス等のガスを吹き付けることにより、ガスをイオン化し、更にこのイオンを引き出し電極により引き出すことにより、イオンとしてイオン源から外に取り出すことができる。取り出されたイオンは、光学系を介して試料上に照射され、イオン注入、エッチング等の加工が施される。 The ion beam processing apparatus is an apparatus for performing some processing such as irradiating a sample with ions generated from an ion source to scrape the surface of the sample. In this case, ions are generated from an ion source. The ion source is provided with an emitter, and a gas such as argon gas is blown onto the emitter to ionize the gas. Further, by extracting the ions with the extraction electrode, the ions can be taken out from the ion source. . The extracted ions are irradiated onto the sample through an optical system, and subjected to processing such as ion implantation and etching.
従来のこの種の装置としては、イオン源の中をプラズマ状態にし、引き出し電極に電圧を印加することにより、イオンを外に取り出し、イオンビームを発生させる技術が知られている(例えば特許文献1参照)。また、発生したイオンの一部を電流として検出し、検出した電流量が目標電流値になるようにイオン化室内へのガス供給量を調整するようにした技術が知られている(例えば特許文献2参照)。
従来のイオンビーム加工装置では、加工試料の交換等でその都度イオン源及びその近傍は大気にさらされる。このため、試料をセットした後、真空引きして安定した後、イオン源にガスを一定流量で送り込むようになっていた。この場合において、ニードル弁や、圧力/流量コントローラを使用して予め設定された一定流量で10分〜30分後、加工作業に入っていた。 In the conventional ion beam processing apparatus, the ion source and the vicinity thereof are exposed to the atmosphere each time the processed sample is exchanged. For this reason, after setting the sample, the gas was drawn into the ion source at a constant flow rate after being evacuated and stabilized. In this case, the machining operation was started after 10 to 30 minutes at a constant flow rate set in advance using a needle valve or a pressure / flow rate controller.
イオンビーム加工装置は、アルゴンガスをイオン源に注入し、通常、圧力を10-3Paオーダで使用している。しかしながら、アルゴンガスの注入量は微少であり、一度試料交換室で大気状態にした後は、再度真空引きした後ガスを注入し、ガス濃度が一定になるまで時間(10〜30分)をかけて置換していた。この場合において、ガス置換が不十分な場合は、適正なイオン源として機能しないばかりか、異常放電を引き起こすことになり、試料の研磨品質を著しく低下せしめ、加工の目的を達成できないのみならず、試料自体をだめにしてしまうおそれがある。 In an ion beam processing apparatus, argon gas is injected into an ion source, and the pressure is usually used at an order of 10 −3 Pa. However, the amount of argon gas injection is very small. Once the sample exchange chamber is in the atmospheric state, it is evacuated again and then the gas is injected, and it takes time (10 to 30 minutes) until the gas concentration becomes constant. Was replaced. In this case, if the gas replacement is insufficient, not only does not function as a proper ion source, it will cause an abnormal discharge, not only can significantly reduce the polishing quality of the sample, can not achieve the purpose of processing, There is a risk of ruining the sample itself.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、試料への良好な加工を行なうことができると共に、イオンビーム加工装置のウォームアップ時間を短縮することができるイオンビーム加工装置のイオン発生装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such problems, and is capable of performing excellent processing on a sample and reducing the warm-up time of the ion beam processing apparatus. The object is to provide a generator.
(1)請求項1記載の発明は、イオンビーム加工装置のイオン発生装置において、イオン源へガスを注入する操作をフラッシュ状に短時間で複数回行なうことを特徴とする。
(2)請求項2記載の発明は、前記イオン源へガスをフラッシュ状に注入する操作は、イオン源にガスを送り込むガス用電磁弁をオン/オフする動作で行なうことを特徴とする。
(3)請求項3記載の発明は、前記オン/オフ動作の周期は、1秒程度の電磁弁開閉動作を2から3回行なうものであることを特徴とする。
(4)請求項4記載の発明は、前記ガスはアルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガスの何れか1つであることを特徴とする。
(1) The invention described in claim 1 is characterized in that in the ion generator of the ion beam processing apparatus, the operation of injecting the gas into the ion source is performed a plurality of times in a flash manner in a short time.
(2) The invention described in
(3) The invention described in claim 3 is characterized in that the cycle of the on / off operation is that the electromagnetic valve opening / closing operation of about 1 second is performed two to three times.
(4) The invention according to claim 4 is characterized in that the gas is any one of argon gas, helium gas, and nitrogen gas.
(1)請求項1記載の発明によれば、イオン源内のガスの濃度を速く所定の濃度にすることができるので、安定なイオンを出力することができ、試料への良好な加工を行なうことができると共に、イオンビーム加工装置のウォームアップ時間を短縮することができる。
(2)請求項2記載の発明によれば、ガス用電磁弁をオン/オフすることにより、イオン源へのガスのフラッシュ状注入を行なうことができる。
(3)請求項3記載の発明によれば、1秒程度の電磁弁開閉動作を2から3回行なうことで、イオン源内のガスの濃度を速く所定の濃度に設定することができる。
(4)請求項4記載の発明によれば、イオン化するガスとしてアルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガスの何れか1つを用いることにより、良好なイオンビーム発生を行なうことができる。
(1) According to the first aspect of the present invention, since the concentration of the gas in the ion source can be quickly set to a predetermined concentration, stable ions can be output and good processing of the sample can be performed. In addition, the warm-up time of the ion beam processing apparatus can be shortened.
(2) According to the invention described in
(3) According to the third aspect of the present invention, the concentration of the gas in the ion source can be quickly set to a predetermined concentration by performing the electromagnetic valve opening / closing operation for about 1
(4) According to the invention described in claim 4, it is possible to generate a good ion beam by using any one of argon gas, helium gas, and nitrogen gas as the gas to be ionized.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明の一実施の形態を示す構成図である。図において、1はイオンを放出するイオン源、2はその内部で試料にイオンビームが照射されるチャンバ、3はチャンバ2内を大気圧に戻すためのチャンバリーク電磁弁、4はチャンバ2内を真空引きするための主ポンプ(TMP)、5はチャンバ排気用電磁弁、6はロータリポンプ用のリーク弁として使用するロータリポンプベント弁、7は真空引き用のロータリポンプ(RP)である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is an ion source that emits ions, 2 is a chamber in which the sample is irradiated with an ion beam, 3 is a chamber leak electromagnetic valve for returning the interior of the
8はイオン源1内に注入されるアルゴンガスの流量を調整する流量調整器、9はアルゴンガスをイオン源1に注入させるためのアルゴンガス用電磁弁、10は真空排気コントローラである。真空排気コントローラ10としては、例えばCPUが用いられる。該真空排気コントローラ10は、流量調整器8に制御信号を送ってアルゴンガスの流量を調整すると共に、真空引き用ポンプ4、アルゴンガス用電磁弁9、チャンバリーク電磁弁3、チャンバ排気用電磁弁5、ロータリポンプベント弁6及びロータリポンプ7の制御を行なう。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
8 is a flow rate regulator for adjusting the flow rate of argon gas injected into the ion source 1, 9 is an argon gas solenoid valve for injecting argon gas into the
アルゴンガスの経路として、ボンベ(図示せず)から供給されたガスは、アルゴンガス用電磁弁9を通り、ガス流量調整器8で最適流量に調整され、イオン源1に注入される。今、新しい加工試料を装填するために、チャンバ内2を大気圧にする。チャンバ2内を大気圧にするために、真空排気コントローラ10はチャンバリーク電磁弁3を開放にする。この結果、チャンバ2内は大気圧になる。チャンバ2内を大気圧にして、新しい加工試料を試料ステージ(図示せず)にセットしたら、真空排気コントローラ10の制御により、チャンバリーク電磁弁3を閉じる。
A gas supplied from a cylinder (not shown) as an argon gas path passes through an argon gas electromagnetic valve 9, is adjusted to an optimum flow rate by a gas flow rate regulator 8, and is injected into the ion source 1. Now, in order to load a new processed sample, the inside of the
更に、真空排気コントローラ10は、真空引き用主ポンプ4及びロータリポンプ7を動作させ、チャンバ排気用電磁弁5を開放し、真空引きする。この時、ロータリポンプベント弁6は閉じている。このようにして、チャンバ2内を真空排気する。
Further, the
チャンバ2内の真空度が10-4Paになったら、真空排気コントローラ10は、アルゴンガス用電磁弁9を開け、流量調整器8を制御しながら規定のガス量を流し始め、イオン源1内のガス置換が終わるまで時間を置き、その後、イオン源1に所定の高電圧を印加し、ミーリング(削り処理)を開始させる。
When the degree of vacuum in the
図2はイオン源の構成例を示す図である。図において、20はイオンを放出するアノード、21は発生したイオンを引き出すためのグリッド、22はグリッド21の周囲を取り囲むように構成されたカソード、2はイオン源1からのイオンが入射されるチャンバである。ここで、イオン源1内にアルゴンガスを充満させる。そして、アルゴンガスが十分に充満した状態で、チャンバ2内の真空度が10-4Pa程度になったら、アノード20に例えば8kV程度の電圧を印加し、グリッド21に7kV程度の電圧を印加し、アノード20とグリッド21間の電位差を1kV程度になるようにする。この結果、アノード20は、電圧による作用によりアノード20に接触したアルゴンガスをイオン化する。または、イオン源1内をプラズマ状態にしてアルゴンガスをイオン化し、アノード20からイオンを放出するような構成にしてもよい。このようして、アルゴンガスがイオン化され、イオン源1内に充満することとなる。充満されたイオンは、グリッド21により引き出され、グリッド21の開口、カソード22の開口を通過してチャンバ2内に出射される。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the ion source. In the figure, 20 is an anode for emitting ions, 21 is a grid for extracting generated ions, 22 is a cathode configured to surround the
従来の使用方法は、10〜30分程度かけてイオン源1内をガス置換するものであったため、10〜30分という時間がかかっていた。本発明はこれを解決するものである。具体的には、前記したガス置換を高速にするため、本発明を用いる。本発明では、真空排気コントローラ10が流量調整器8を最適流量の100倍程度とし、1秒程度のアルゴンガス用電磁弁9をオン/オフする動作(フラッシング)を複数回行なう。具体的には、2,3回程度が好ましい。このように、大量のアルゴンガスを瞬時にイオン源1に注入する動作(オン動作)とアルゴンガスの注入を全面的にストップする動作(オフ動作)を複数回繰り返すのである。このようにしてイオン源1からイオンが出射され、チャンバ2内に配置された試料を加工することができるようになる。
Since the conventional usage method is to replace the inside of the ion source 1 with gas over about 10 to 30 minutes, it takes 10 to 30 minutes. The present invention solves this. Specifically, the present invention is used in order to speed up the gas replacement described above. In the present invention, the
このような動作を行わせることにより、イオン源1内に大量のアルゴンガスを充満させることができ、イオン源内のガス濃度を所定の濃度にすることができるので、安定なイオンビームを出力することができ、試料への良好な加工を行なうことができる。また、イオンビームのウォームアップ時間を短縮することができる。 By performing such an operation, the ion source 1 can be filled with a large amount of argon gas, and the gas concentration in the ion source can be set to a predetermined concentration, so that a stable ion beam is output. And good processing of the sample can be performed. Also, the ion beam warm-up time can be shortened.
また、ガス用電磁弁をオン/オフすることにより、イオン源1へのガスのフラッシュ状注入を行なうことができる。また、1秒程度の電磁弁開閉動作を2,3回行なうことで、イオン源1内のガスの濃度を速く所定の濃度に設定することができ、イオンビームを速やかに出射できるようにすることが可能となる。 In addition, by turning on / off the gas solenoid valve, flush injection of gas into the ion source 1 can be performed. Further, by performing the electromagnetic valve opening / closing operation for about 1 second a few times, the concentration of the gas in the ion source 1 can be quickly set to a predetermined concentration, and the ion beam can be emitted quickly. Is possible.
上述の実施の形態では、イオン化するガスとしてアルゴンガスを用いた場合を例にとったが、本発明はこれに限るものではなく、その他のガス、例えばヘリウムガス又は窒素ガス等を用いることができ、良好なイオンビーム発生を行なうことができる。 In the above embodiment, the case where argon gas is used as the ionizing gas is taken as an example, but the present invention is not limited to this, and other gases such as helium gas or nitrogen gas can be used. A good ion beam can be generated.
1 イオン源
2 チャンバ
3 チャンバリーク電磁弁
4 真空引き用主ポンプ
5 チャンバ排気用電磁弁
6 ロータリポンプベント弁
7 ロータリポンプ
8 流量調節器
10 真空排気コントローラ
1
Claims (4)
イオン源へガスを注入する操作をフラッシュ状に短時間で複数回行なうことを特徴とするイオン発生装置。 In an ion generator of an ion beam processing apparatus,
An ion generator characterized in that an operation of injecting a gas into an ion source is performed a plurality of times in a short time in a flash form.
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Citations (1)
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JPS62213043A (en) * | 1986-03-14 | 1987-09-18 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Ion source unit |
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2006
- 2006-12-14 JP JP2006336788A patent/JP2008152941A/en active Pending
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