JP3355869B2 - Ion source control device - Google Patents

Ion source control device

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JP3355869B2
JP3355869B2 JP12957995A JP12957995A JP3355869B2 JP 3355869 B2 JP3355869 B2 JP 3355869B2 JP 12957995 A JP12957995 A JP 12957995A JP 12957995 A JP12957995 A JP 12957995A JP 3355869 B2 JP3355869 B2 JP 3355869B2
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ion beam
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control
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修 宮崎
隆司 三上
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Nissin Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、イオンビームのパルス
照射に好適なイオン源制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion source control apparatus suitable for ion beam pulse irradiation.

【0002】[0002]

【従来の技術】 従来、イオンビームス
パッタリング(IBS)装置,イオン蒸着(IVD)装
置等の薄膜製造装置,表面改質装置としてのイオン照射
装置には、薄膜の制御等を行うため、イオン源から引出
されたイオンビームを基板等にパルス照射するようにし
たものがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, thin film manufacturing apparatuses such as an ion beam sputtering (IBS) apparatus and an ion vapor deposition (IVD) apparatus and an ion irradiation apparatus as a surface reforming apparatus use an ion source to control a thin film. In some cases, the extracted ion beam is pulse-irradiated on a substrate or the like.

【0003】このパルス照射は、従来、シャッタ機構に
よりイオンビームを間欠的に遮断し、イオンビームを機
械的にオン,オフして行われる。
Conventionally, this pulse irradiation is performed by intermittently blocking an ion beam by a shutter mechanism and mechanically turning the ion beam on and off.

【0004】一方、イオンビームを基板に連続照射する
従来装置にあっては、イオン源の自動運転により、その
加速電流,アーク電流(放電電流),ターゲット電流等
のフィードバック制御に基づいてイオンビーム電流を一
定に制御することが行われている。
On the other hand, in a conventional apparatus for continuously irradiating an ion beam onto a substrate, the ion beam is automatically operated based on feedback control of an acceleration current, an arc current (discharge current), a target current, and the like. Is controlled to be constant.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前記従来のようにイオ
ンビームのパルス照射を機械的な手法で行う場合、複
雑,高価な機械的シャッタ機構等が必要になる問題点が
ある。
When the pulse irradiation of the ion beam is performed by a mechanical method as in the prior art, there is a problem that a complicated and expensive mechanical shutter mechanism is required.

【0006】また、この従来制御の場合、イオン源は連
続的に運転され、イオンビームが不要になるそのオフ期
間にもイオンビームを生成し続けるため、電力浪費が多
く、しかも、イオン源がフィラメント(熱陰極)を使用
して電子を得る最も一般的な構成であれば、そのフィラ
メントの長寿命化が図れない問題点もある。
In the case of this conventional control, the ion source is operated continuously, and the ion beam is continuously generated even during the off period when the ion beam is not required. With the most common configuration for obtaining electrons using a (hot cathode), there is a problem that the life of the filament cannot be extended.

【0007】本発明は、イオン源をパルス運転し、イオ
ンビームのパルス照射を電気的にオン,オフする方法で
実現し、さらに、イオンビームの電気的なオン,オフと
フィードバック制御とを組合せてイオンビームを制御す
るとともに、この制御中のフィードバック制御のいわゆ
る行過ぎ量を抑制し、制御の著しい向上を図ることを目
的とする。
The present invention is realized by a method in which an ion source is pulse-operated, and pulse irradiation of an ion beam is electrically turned on and off, and furthermore, a combination of electric on / off of the ion beam and feedback control is combined. It is an object of the present invention to control an ion beam and to suppress a so-called excessive amount of feedback control during the control, thereby achieving remarkable improvement in control.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明のイオン源制御装置においては、請求項1の
場合、フィラメントの熱電子放出又はマイクロ波の利用
により電子を発生し、直流放電によりプラズマを生成
し、該プラズマからイオンビームを引出して基板等に照
射するイオン源の各種電源が設けられた電源部と、前記
電源部の全部又は一部の電源の出力を自動制御によりオ
ン,オフしてイオン源をパルス運転し、イオンビームを
パルス化する電源オンオフ手段と、電源部にフィードバ
ック制御ループを形成し,イオンビームをフィードバッ
ク制御するフィードバック制御手段と、前記自動制御に
連動してフィードバック制御ループを開放,閉成する機
能を有し、前記自動制御により電源部の全部又は一部の
電源の出力がオンするときに電源部の電源の立上りが完
了してイオンビームが定常状態に達するまでの時間が経
過した後、前記フィードバック制御ループを開放から閉
成に制御するループ開閉手段とを備える。
To achieve the above object, the present invention provides an ion source control apparatus according to the present invention .
In the case, use of thermionic emission of the filament or microwave
Generates electrons and generates plasma by DC discharge
Then, an ion beam is extracted from the plasma to illuminate a substrate or the like.
A power supply unit provided with various power supplies for the ion source to be irradiated;
Automatically controls the output of all or some of the power supplies
Turn the ion source on and off to pulse the ion source
Power on / off means for pulsing and feedback
Form a feedback control loop to feedback the ion beam.
Feedback control means for controlling the
A machine that opens and closes the feedback control loop in conjunction with it
The whole or part of the power supply by the automatic control.
When the power supply output turns on, the power supply of the power supply
Time until the ion beam reaches steady state
The feedback control loop from open to closed
Loop opening / closing means for controlling the operation .

【0009】また、請求項2の場合は、電源オンオフ手
段により、電源部の直流放電発生用のアーク電源の出力
を自動制御によりオン,オフしてイオン源をパルス運転
し、ループ制御手段により、アーク電源の立上りが完了
してイオンビームが定常状態に達するまでの時間の経過
後、電源部のフィラメント電源又はマイクロ波電源のフ
ィードバック制御ループを開放から閉成に制御するよう
にしたものである。
In the case of claim 2, the power on / off operation is performed.
The output of the arc power supply for generating DC discharge in the power supply section
ON / OFF by automatic control and pulse operation of ion source
And the loop control means completes the rise of the arc power supply.
Of time until the ion beam reaches steady state
Then, turn on the filament power supply or microwave power supply in the power supply section.
Control feedback loop from open to closed
It was made.

【0010】[0010]

【作用】前記のように構成された本発明のイオン源制御
装置は、請求項1の場合、電源オンオフ手段により電源
部に設けられたイオン源の全部又は一部の電源の出力が
タイマ制御,シーケンス制御等の自動制御でオン,オフ
され、このオン,オフによりイオン源がパルス運転され
てイオンビームがパルス化され、このビームのオン,オ
フに基づくパルス照射がシャッタ機構等を用いることな
く電気的制御で行われる。
According to the ion source control device of the present invention, the output of all or a part of the power source of the ion source provided in the power supply unit is controlled by a timer by power on / off means. on the automatic control of the sequence control, etc., it is turned off, the on, are ion source pulse operation the ion beam by off is pulse of, without on the beam, the pulse irradiation based on off using the shutter mechanism, etc. It is performed by electrical control.

【0011】また、フィードバック制御手段により、イ
オン源はパルス運転されると同時にフィードバック制御
運転され、パルス化されたイオンビームが一定量に安定
化される。
Further, the feedback control means, the ion source is feedback controlled operation simultaneously being pulsed operation, the pulsed ion beam is stabilized to a certain amount.

【0012】しかも、ループ開閉手段により、イオンビ
ームのオン,オフに連動してフィードバック制御がオ
ン,オフするとともに、イオンビームがオンしたときに
は電源部の電源の立上りが完了してイオンビームが定常
状態に移行した後にフィードバック制御がオンすること
により、イオンビームがオンするときのフィードバック
制御の過渡的な行過ぎが抑制され、ビーム電流のオーバ
シュートが抑えられて制御の安定化が図られる。また、
請求項2の場合は、プラズマを生成する直流放電発生用
のアーク電源の出力をオン,オフし、プラズマの生成そ
のものをパルス化してイオンビームがパルス化され、し
かも、ループ開閉手段により、アーク電源の立上りが完
了してイオンビームが定常状態に達した後に、フィラメ
ント電源又はマイクロ波電源がフィードバック制御さ
れ、電源部のアーク電源に着目して請求項1の効果を得
ることができる。
In addition, the feedback control is turned on and off in conjunction with the on / off operation of the ion beam by the loop opening / closing means. When the ion beam is turned on, the power supply of the power supply section is completed and the ion beam is in a steady state. When the feedback control is turned on after shifting to the above, the transient overrun of the feedback control when the ion beam is turned on is suppressed, the overshoot of the beam current is suppressed, and the control is stabilized. Also,
In the case of claim 2, for generating a DC discharge for generating plasma.
Turns the output of the arc power supply on and off to generate plasma
The ion beam is pulsed,
The start of the arc power supply is completed by the loop opening / closing means.
After the ion beam reaches steady state,
Power supply or microwave power supply is feedback controlled.
The effect of claim 1 is obtained by focusing on the arc power supply of the power supply unit.
Can be

【0013】[0013]

【実施例】1実施例について、図1及び図2を参照して
説明する。図1はカソードにフィラメントを使用したバ
ケット形イオン源構成のイオン照射装置を示し、1はバ
ケット形イオン源、2はイオン源1の筐体、3は筐体2
の右側に取り付けられた蓋板、4は筐体2の内部空間が
形成する放電室、5は放電室4に設けられたカソードの
フィラメントであり、両端が蓋板3を介して外部に導出
されている。6は蓋板3に取付けられたガス導入口であ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows an ion irradiation apparatus of a bucket type ion source configuration using a filament for a cathode, 1 is a bucket type ion source, 2 is a casing of the ion source 1, 3 is a casing 2
Is a discharge chamber formed by the internal space of the housing 2, 5 is a cathode filament provided in the discharge chamber 4, and both ends are led out through the cover plate 3 to the outside. ing. Reference numeral 6 denotes a gas inlet attached to the cover plate 3.

【0014】7は筐体2の外周に設けられた磁場発生手
段であり、永久磁石又は電磁石からなり、カスプ磁場を
発生させる。
Numeral 7 denotes a magnetic field generating means provided on the outer periphery of the housing 2, which is made of a permanent magnet or an electromagnet and generates a cusp magnetic field.

【0015】8は筐体2の左側開口を塞ぐように設けら
れたイオン源1のイオンビーム引出電極であり、フィラ
メント5に近い右側から順の加速電極9,減速電極1
0,接地電極11からなり、接地電極11はアースされ
ている。
Reference numeral 8 denotes an ion beam extraction electrode of the ion source 1 provided so as to close the left opening of the housing 2. The acceleration electrode 9 and the deceleration electrode 1 are arranged in order from the right side near the filament 5.
0, a ground electrode 11, which is grounded.

【0016】12はイオン源1の後段の照射室13を形
成する筐体、14は筐体12の右端開口とイオン源1の
間に介在した絶縁体である。15は照射室13に設けら
れた照射対象の基板であり、引出電極8から引出された
イオンビーム16が照射される。
Reference numeral 12 denotes a casing that forms the irradiation chamber 13 at the subsequent stage of the ion source 1, and 14 denotes an insulator interposed between the right end opening of the casing 12 and the ion source 1. Reference numeral 15 denotes an irradiation target substrate provided in the irradiation chamber 13, which is irradiated with the ion beam 16 extracted from the extraction electrode 8.

【0017】17はイオン源1の電源部、18は電源部
17に設けられたカソード電源としてのフィラメント電
源であり、陽,陰両極にフィラメント5の両端が接続さ
れている。19は陽極が筐体2に接続されたアーク(放
電)電源である。
Reference numeral 17 denotes a power supply unit of the ion source 1, and reference numeral 18 denotes a filament power supply serving as a cathode power supply provided in the power supply unit 17. Both ends of the filament 5 are connected to the positive and negative electrodes. Reference numeral 19 denotes an arc (discharge) power supply having an anode connected to the housing 2.

【0018】20はアーク電源19とアースとの間に設
けられた加速電源であり、陽極が電流計21を介して加
速電極9及びフィラメント電源18とアーク電源19の
陰極に接続され、陰極がアースされている。22は陰極
が減速電極10に接続された減速電源であり、陽極がア
ースされている。
Reference numeral 20 denotes an accelerating power source provided between the arc power source 19 and the earth. The anode is connected to the accelerating electrode 9 and the filament power source 18 and the cathode of the arc power source 19 via an ammeter 21. Have been. Reference numeral 22 denotes a deceleration power source whose cathode is connected to the deceleration electrode 10, and the anode is grounded.

【0019】24はタイマ回路23を有するタイミング
制御部であり、電源オンオフ手段を形成するとともに、
後述のフィードバック制御ループを開閉するループ開閉
手段を形成する。25はフィードバック制御手段を形成
するフィードバック制御部であり、電流計21のアナロ
グ又はデジタルの加速電流計測値と設定端子26のアナ
ログ又はデジタルの加速電流設定値との差を内部のPI
D制御器27により処理してイオンビーム自動制御用の
フィードバック制御信号を形成し、この信号によりフィ
ラメント電源18の出力を制御する。
Reference numeral 24 denotes a timing control unit having a timer circuit 23, which forms a power on / off means.
A loop opening / closing means for opening / closing a feedback control loop described later is formed. Reference numeral 25 denotes a feedback control unit which forms feedback control means, and calculates a difference between an analog or digital acceleration current measured value of the ammeter 21 and an analog or digital acceleration current set value of the setting terminal 26 by an internal PI.
The signal is processed by the D controller 27 to form a feedback control signal for automatic ion beam control, and the output of the filament power supply 18 is controlled by this signal.

【0020】なお、筐体2,12等は非磁性体金属材料
により形成されている。また、放電室4,照射室13は
図示省略された真空ポンプ装置により、真空排気され
る。そして、フィラメント電源18によりフィラメント
5が通電加熱され、このフィラメント5の熱電子放出に
より電子が発生する。
The housings 2, 12 and the like are formed of a non-magnetic metal material. The discharge chamber 4 and the irradiation chamber 13 are evacuated by a vacuum pump (not shown). Then, the filament 5 is energized and heated by the filament power supply 18, and electrons are generated by thermionic emission of the filament 5.

【0021】このとき、ガス導入口6から放電室4内に
希ガス等が導入され、タイミング制御部24のタイマ動
作による電源オンオフ制御(自動制御)により電源オン
に設定され、アーク電源19に設定電圧の出力が発生し
ていると、直流放電が発生し、導入ガスが電離され、プ
ラズマ28が生成される。
At this time, a rare gas or the like is introduced into the discharge chamber 4 from the gas inlet 6, the power is turned on by power on / off control (automatic control) by a timer operation of the timing control unit 24, and the arc power supply 19 is set. When a voltage output is generated, a DC discharge is generated, the introduced gas is ionized, and a plasma 28 is generated.

【0022】そして、このプラズマ28は磁場発生手段
7が形成するカスプ磁場により効率よく放電室4に閉じ
込められる。さらに、引出電極8の作用によりプラズマ
28からイオンビーム16が引出され、このビーム16
が基板15に照射される。
The plasma 28 is efficiently confined in the discharge chamber 4 by the cusp magnetic field generated by the magnetic field generating means 7. Further, the ion beam 16 is extracted from the plasma 28 by the action of the extraction electrode 8,
Is irradiated on the substrate 15.

【0023】つぎに、この実施例では電源部17のアー
ク電源19をオン,オフしてパルス運転し、イオンビー
ムをパルス照射する。すなわち、タイミング制御部24
のタイマ回路23に図2の(a)に示すアーク電源19
のオン期間Ton,オフ期間Toffが設定され、タイ
マ回路24が両期間Ton,Toffを交互に計時す
る。
Next, in this embodiment, the arc power supply 19 of the power supply section 17 is turned on and off to perform a pulse operation, and the ion beam is irradiated with a pulse. That is, the timing control unit 24
The arc power supply 19 shown in FIG.
, The ON period Ton and the OFF period Toff are set, and the timer circuit 24 alternately measures both the periods Ton and Toff.

【0024】さらに、タイミング制御部24はオン期間
Tonにオン制御信号によりアーク電源19を規定出力
に制御し、オフ期間Toffにオフ制御信号によりアー
ク電源19の出力をOVに可変してオフする。
Further, the timing control unit 24 controls the arc power supply 19 to a specified output by an ON control signal during the ON period Ton, and changes the output of the arc power supply 19 to OV by the OFF control signal during the OFF period Toff to turn off.

【0025】そして、アーク電源19がオフすると、プ
ラズマ28が消失し、イオンビーム16がオフし、アー
ク電源19の出力のオン,オフによりイオン源1がパル
ス運転される。
When the arc power supply 19 is turned off, the plasma 28 disappears, the ion beam 16 is turned off, and the ion source 1 is pulsed by turning on and off the output of the arc power supply 19.

【0026】このパルス運転により、イオンビーム16
は、機械的なシャッタ機構等を使用することなく、電気
的にオン,オフされてビーム照射される。
By this pulse operation, the ion beam 16
Is electrically turned on and off without using a mechanical shutter mechanism or the like, and is irradiated with a beam.

【0027】さらに、この実施例ではイオンビーム16
の電流(イオンビーム電流)が加速電流に比例すること
を利用してフィードバック制御運転も行うため、電流計
21により加速電源20に基づく加速電流をイオンビー
ム電流として検出する。
Further, in this embodiment, the ion beam 16
Since the feedback control operation is also performed utilizing the fact that the current (ion beam current) is proportional to the acceleration current, the acceleration current based on the acceleration power supply 20 is detected by the ammeter 21 as the ion beam current.

【0028】この電流計21はパルス運転による計測変
動を防止するため、例えば時々刻々の検出値を積分等し
て平滑し、平均化された測定値を出力する。
The ammeter 21 smoothes, for example, by integrating, for example, a detected value every moment, and outputs an averaged measured value in order to prevent measurement fluctuation due to pulse operation.

【0029】そして、電流計21の加速電流測定値がフ
ィードバック制御部25に供給され、この制御部25の
いわゆるPID制御のフィードバック制御処理により、
測定値を設定端子26の加速電流設定値に引込むフィー
ドバック制御信号が形成される。
Then, the measured value of the acceleration current of the ammeter 21 is supplied to the feedback control unit 25, and the feedback control processing of the so-called PID control of the control unit 25 performs
A feedback control signal is generated which pulls the measured value into the acceleration current set value at the setting terminal 26.

【0030】さらに、このフィードバック制御信号によ
りフィラメント電源18の出力が制御され、フィラメン
ト5の給電が調整されてイオンビーム電流が制御され
る。
Further, the output of the filament power supply 18 is controlled by the feedback control signal, the power supply of the filament 5 is adjusted, and the ion beam current is controlled.

【0031】すなわち、フィラメント電源18,フィラ
メント5,電流計21及びフィードバック制御部25に
より、電源部17のフィードバック制御ループが形成さ
れ、この制御ループに基づくフィードバック制御運転に
より、イオンビーム電流が設定値に基づく定電流に制御
される。
That is, a feedback control loop of the power supply unit 17 is formed by the filament power supply 18, the filament 5, the ammeter 21 and the feedback control unit 25, and the feedback control operation based on this control loop causes the ion beam current to reach the set value. It is controlled to a constant current based on the current.

【0032】ところで、このフィードバック制御運転と
前記のパルス運転とを同時に行うと、パルス運転のオフ
期間Toffからオン期間Tonに移行したときに、ア
ーク電源19の出力の立上り変化にしたがって加速電流
が0から増加して定常値に達するまでの過渡期間、フィ
ードバック制御信号のいわゆる行過ぎ量の制御に基づ
き、フィラメント電源18の出力が過大になり、この過
大な出力によりイオンビーム電流がいわゆるオーバーシ
ュート状態になる。
When the feedback control operation and the pulse operation are performed at the same time, when the pulse operation shifts from the off-period Toff to the on-period Ton, the acceleration current becomes 0 in accordance with a rise in the output of the arc power supply 19. The output of the filament power supply 18 becomes excessive based on the control of the so-called overshoot amount of the feedback control signal during a transition period from the increase to the steady-state value. Become.

【0033】そして、このようなイオンビームのオーバ
ーシュートがくり返し発生するため、イオンビーム16
が不安定になり、良好なイオン照射が行えなくなる。
Since such overshoot of the ion beam occurs repeatedly, the ion beam 16
Becomes unstable, and good ion irradiation cannot be performed.

【0034】そこで、この実施例ではタイミング制御部
24のループ開閉手段により、アーク電源19のオン,
オフのタイマ制御に連動してPID制御器27にフィー
ドバック制御ループの閉成,開放の制御信号を供給し、
オフ期間Toffにフィードバック制御ループを開放す
るとともに、オフ期間Toffからオン期間Tonに移
行するときに、設定された遅延時間t(sec)だけ遅
れてフィードバック制御ループを閉じる。
Therefore, in this embodiment, the arc power supply 19 is turned on and off by the loop opening / closing means of the timing control section 24.
A control signal for closing and opening the feedback control loop is supplied to the PID controller 27 in conjunction with the OFF timer control,
The feedback control loop is opened during the off-period Toff, and at the time of transition from the off-period Toff to the on-period Ton, the feedback control loop is closed with a delay of a set delay time t (sec).

【0035】そして、遅延時間tはアーク電源19の立
上りが完了する(イオンビーム電流が安定する)までの
期間に設定され、この設定に基づき、アーク電源19が
オンしても、PID制御器27のPID制御が図2の
(c)に示すように、アーク電源19の立上りが完了す
るまでの間オフしてフィードバック制御ループが開放さ
れ続け、アーク電源19の立上りが完了した後にPID
制御器27の制御がオンしてフィードバック制御ループ
が閉成される。
The delay time t is set to a period until the rising of the arc power supply 19 is completed (the ion beam current is stabilized). Based on this setting, even if the arc power supply 19 is turned on, the PID controller 27 is turned on. As shown in FIG. 2 (c), the PID control is turned off until the rise of the arc power supply 19 is completed, and the feedback control loop is kept open.
The control of the controller 27 is turned on, and the feedback control loop is closed.

【0036】したがって、フィードバック制御がオン期
間Tonにのみ行われるとともに、その開始タイミング
がアーク電源19の立上り完了後,すなわち加速電流が
定常値に達した後になり、オン期間Tonの始めにフィ
ラメント電源18の出力が過大にならず、イオンビーム
電流のオーバーシュートが抑制される。なお、図2の
(b)はアーク電圧の波形図である。
Therefore, the feedback control is performed only during the on-period Ton, and its start timing is after the completion of the rise of the arc power supply 19, that is, after the acceleration current reaches a steady value. Does not become excessive, and the overshoot of the ion beam current is suppressed. FIG. 2B is a waveform diagram of the arc voltage.

【0037】そのため、パルス運転とフィードバック制
御運転とを組合せた運転により、イオンビーム16がパ
ス化されるとともにオーバーシュート等なく一定に安
定化され、イオンビームの極めて良好なパルス照射が行
える。
[0037] Therefore, by operating a combination of a pulse operation and the feedback controlling operation is stabilized to a constant overshoot, etc. without while being ion beam 16 Gapa <br/> Le gasification, very good pulse of the ion beam Irradiation can be performed.

【0038】そして、前記実施例では電源部17のアー
ク電源19の出力のみをオン,オフしてイオンビーム1
6をパルス化したが、電源部17の全ての電源18,1
9,21,23又は加速電源20と減速電源22のよう
な一部の電源の出力をオン,オフしてイオンビーム16
をパルス化してもよい。
In the above embodiment, only the output of the arc power supply 19 of the power supply unit 17 is turned on and off to turn on the ion beam 1.
6 has been pulse of, all power 18,1 of the power supply unit 17
9, 21 or 23 or the output of some power supplies such as the acceleration power supply 20 and the deceleration power supply 22 are turned on and off,
The may be pulse of.

【0039】また、前記実施例では加速電流に基づいて
フィードバック制御運転を行うようにしたが、従来の自
動運転制御と同様、プロセス等に応じて、アーク電流,
ターゲット電流等に基づいてフィードバック制御運転を
行うようにしてもよい。
In the above embodiment, the feedback control operation is performed based on the acceleration current. However, as in the conventional automatic operation control, the arc current, the arc current,
The feedback control operation may be performed based on the target current or the like.

【0040】そして、IBS装置,IVD装置等の種々
の薄膜製造装置及び種々の表面改質装置に適用できるの
は勿論である。
[0040] Then, IBS device, Ru course Dare can be applied to a variety of thin-film deposition apparatus and the various surface modification device, such as IVD device.

【0041】また、フィラメント5の代わりにマイクロ
波を用いてプラズマ28を生成する装置に適用する場合
は、フィラメント電源18の代わりにカソード電源(マ
イクロ波電源)が設けられるため、この電源をフィード
バック制御すればよい。
When the present invention is applied to an apparatus for generating a plasma 28 using microwaves instead of the filament 5, a cathode power supply (microwave power supply) is provided instead of the filament power supply 18, so that this power supply is controlled by feedback. do it.

【0042】なお、電源部17及び制御部24,25の
構成は実施例に限定されるものではなく、例えば、両制
御部24,25を1台のコンピュータ装置により形成し
てもよい。
The configurations of the power supply unit 17 and the control units 24 and 25 are not limited to those in the embodiment. For example, both the control units 24 and 25 may be formed by one computer device.

【0043】また、タイミング制御部24の自動制御と
してシーケンス制御等を行ってもよく、さらに、フィー
ドバック制御部25にPID制御器27と異なる伝達関
数形式の制御器を設け、実施例と異なるフィードバック
制御を行う場合にも適用できるのは勿論である。
Sequence control or the like may be performed as automatic control of the timing control unit 24. Further, a feedback control unit 25 is provided with a controller having a transfer function type different from that of the PID controller 27, and feedback control different from that of the embodiment is performed. It goes without saying that the present invention can be applied to the case where

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、以下に記載する効果を奏する。まず、請求
項1の場合は、電源オンオフ手段により電源部に設けら
れたイオン源の全部又は一部の電源の出力が自動制御で
オン,オフされ、このオン,オフによりイオン源がパル
ス運転され、イオンビームのオン,オフをシャッタ機構
等を用いることなく行って、イオンビームをパルス化す
ることができ、簡素,安価な構成でイオン源のパルス運
転を実現することができる。
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained. First, billing
In the case of item 1, the output of all or a part of the power source of the ion source provided in the power supply unit is automatically turned on and off by the power on / off means. Is turned on and off without using a shutter mechanism, etc., to pulse the ion beam .
Pulse operation of the ion source with a simple and inexpensive configuration.
Can be realized.

【0045】このとき、電源部の全部又は一部の電源を
オン,オフしてパルス運転を行うため、消費電力の低減
を図ることができるとともに、カソードにフィラメント
を使用し、その熱電子放出により電子を放出する場合
は、このフィラメントの通電時間を短くしてその長寿命
化を図ること等もできる。
At this time, all or a part of the power supply
Reduces power consumption by performing on / off pulse operation
As well as a filament on the cathode
And emit electrons by thermionic emission
Is the conduction time of the filaments short to also like to achieve its long life.

【0046】また、フィードバック制御手段によるフィ
ードバック制御運転により、パルス化されたイオンビー
ムが一定量に安定化され、しかも、ループ開閉手段によ
り、イオンビームのオン,オフに連動して電源部のフィ
ードバック制御がオン,オフされ、とくに、イオンビー
ムがオンするときは、電源部の電源の立上りが完了して
イオンビームが定常状態に達した後にフィードバック制
御がオンし、フィードバック制御の過渡的な行過ぎが抑
制され、イオンビーム電流のオーバシュートが抑えられ
て制御の安定化が図られる。 そのためため、イオンビー
ムをパルス化して安定に一定に制御することができ、こ
のとき、イオンビーム電流が一定になるため、例えば、
イオンビームスパッタリンダ装置に適用したときは安定
した成膜速度が得られて均一な膜を形成することがで
き、イオンビームをパルス照射する種々の薄膜製造装
置,膜質改質装置に適用して著しい効果を奏する。ま
た、請求項2の場合は、プラズマを生成する直流放電発
生用のアーク電源の出力をオン,オフし、プラズマの生
成そのものをパルス化してイオンビームがパルス化さ
れ、しかも、ループ開閉手段により、アーク電源の立上
りが完了してイオンビームが定常状態に達した後に、フ
ィラメント電源又はマイクロ波電源がフィードバック制
御され、電源部のアーク電源に着目して請求項1の効果
を得ることができる。
[0046] Further, the feedback control operation by the feedback control means, pulsed ion beam is regulated to a fixed amount, moreover, the loop closing means, the ion beam on, Fi of the power supply unit in conjunction with the off < br /> readback control is turned on, turned off, in particular, when the ion beam is turned on, the ion beam is feedback control is turned on after reaching a steady state rise of the power supply unit is completed, the feedback control transient specific overshoot is suppressed, Ru been attempted stabilization control is suppressed overshoot of the ion beam current. Therefore, Ionbee
The pulse can be controlled stably and stably.
At the time, since the ion beam current becomes constant, for example,
Stable when applied to ion beam sputter cylinder
To achieve a uniform film formation rate.
Various thin-film manufacturing equipment that pulse ion beam
It has a remarkable effect when applied to an apparatus for improving the quality of a membrane. Ma
In the case of claim 2, a direct current discharge generating plasma is generated.
Turns the output of the raw arc power supply on and off to generate plasma
The ion beam is pulsed
In addition, the startup of the arc power supply
After the ion beam has reached the steady state
The filament or microwave power supply is feedback controlled
2. The effect of claim 1 focusing on the arc power supply of the power supply unit.
Can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の1実施例の構成説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】図1の動作説明用のタイミングチャートであ
る。
FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 イオン源 16 イオンビーム 18 フィラメント電源 19 アーク電源 20 加速電源 22 減速電源 23 タイミング制御部 24 タイマ回路 25 フィードバック制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ion source 16 Ion beam 18 Filament power supply 19 Arc power supply 20 Acceleration power supply 22 Deceleration power supply 23 Timing control unit 24 Timer circuit 25 Feedback control unit

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−208842(JP,A) 特開 平5−314944(JP,A) 特開 平6−150861(JP,A) 実開 平1−160653(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 37/30 - 37/317 Continuation of the front page (56) References JP-A-6-208842 (JP, A) JP-A-5-314944 (JP, A) JP-A-6-150861 (JP, A) , U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01J 37/30-37/317

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 フィラメントの熱電子放出又はマイクロ
波の利用により電子を発生し、直流放電によりプラズマ
を生成し、該プラズマからイオンビームを引出して基板
等に照射するイオン源の各種電源が設けられた電源部
と、 前記電源部の全部又は一部の電源の出力を自動制御によ
りオン,オフして前記イオン源をパルス運転し、前記イ
オンビームをパルス化する電源オンオフ手段と、前記電源部にフィードバック制御ループを形成し,イオ
ンビームをフィードバック制御するフィードバック制御
手段と、 前記自動制御に連動して前記フィードバック制御ループ
を開放,閉成する機能を有し、前記自動制御により前記
電源部の全部又は一部の電源の出力がオンするときに前
記電源部の電源の立上りが完了して前記イオンビームが
定常状態に達するまでの時間が経過した後、前記フィー
ドバック制御ループを開放から閉成に制御するループ開
閉手段と を備えたことを特徴とするイオン源制御装置。
1. Thermionic emission of a filament or micro
Generates electrons by using waves and plasma by DC discharge
And an ion beam is extracted from the plasma to produce a substrate.
A power supply unit provided with various power supplies of an ion source for irradiating the ion source and the like; and turning on and off the output of all or a part of the power supply of the power supply unit by automatic control to perform a pulse operation of the ion source.
Power on / off means for pulsing the on-beam, and a feedback control loop formed in the power supply section,
Feedback control for feedback control of the beam
Means and the feedback control loop in conjunction with the automatic control
Has the function of opening and closing the
Before the output of all or part of the power supply is turned on
When the power supply of the power supply section has completed the rise, the ion beam is
After the time to reach steady state elapses,
Open the loop to control the feedback control loop from open to closed
An ion source control device comprising: closing means .
【請求項2】 電源オンオフ手段により、電源部の直流
放電発生用のアーク電源の出力を自動制御によりオン,
オフしてイオン源をパルス運転し、ループ制御手段によ
り、前記アーク電源の立上りが完了してイオンビームが
定常状態に達するまでの時間の経過後、前記電源部のフ
ィラメント電源又はマイクロ波電源のフィードバック制
御ループを開放から閉成に制御するようにしたことを特
徴とする請求項1記載のイオン源制御装置。
2. The method according to claim 1, further comprising the step of:
The output of the arc power supply for generating discharge is turned on by automatic control.
Off and pulse operation of the ion source.
When the start of the arc power supply is completed, the ion beam is
After the elapse of the time to reach the steady state, the power supply
Feedback control of filament power supply or microwave power supply
2. The ion source control device according to claim 1 , wherein the control loop is controlled from open to closed .
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