JPH03250538A - Control method for ion beam device - Google Patents

Control method for ion beam device

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JPH03250538A
JPH03250538A JP4690290A JP4690290A JPH03250538A JP H03250538 A JPH03250538 A JP H03250538A JP 4690290 A JP4690290 A JP 4690290A JP 4690290 A JP4690290 A JP 4690290A JP H03250538 A JPH03250538 A JP H03250538A
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JP
Japan
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voltage
arc
electrode
vacc
varc
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JP4690290A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Inami
宏 稲実
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Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To construct an accelerating and decelerating power supply in light weight and small size by boosting the accelerative voltage and arc voltage to the specified level while keeping the relationship that the current of the decelerating power supply minimizes after the two voltages are dropped to zero when electric discharge has occurred between drawout electrodes. CONSTITUTION:When electric discharge occurs between a pos. electrode 2 and a neg. electrode 3 of the drawout electrode line to cause flowing of a short- circuiting current, a VARC-VACC control device 10 nullifies the arc discharge VARC as well as the accelerative voltage VACC. After a certain while, the voltage VACC is raised again, when the voltage VARC is raised simultaneously. At this time, the control device 10 makes raising while keeping the relationship that IDEC minimizes. This causes drop of the plasma density to lessen secondary electrodes generated when pos. ions run against the decelerative electrode, and no excessive current flows through the accelerating and decelerating power supplies 8, 9 to permit both power supplies to manage with a minor output capacity. Thus the device as object can be embodied in small size and at a low cost.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

この発明はアーク放電によってプラズマを作り引出電極
によってイオンを引き出すイオン源に於いて引出電極間
の放電に伴う引出電圧降下後、引出電圧の再立ち上げ時
に引出電源に過大な電流が流れないようにしたイオンビ
ーム制御方法に関する。
This invention is designed to prevent excessive current from flowing into the extraction power supply when restarting the extraction voltage after the extraction voltage drops due to discharge between the extraction electrodes in an ion source that generates plasma by arc discharge and extracts ions using extraction electrodes. This invention relates to an ion beam control method.

【従来の技術】[Conventional technology]

アーク放電を利用したイオン源の概略構造を第3図に示
す。アークチャンバエは円筒形の真空容器である。この
中へイオン化すべきガスが流される。アークチャンバ1
の閉じられた方の端板にはカソードフィラメント5が設
けられる。これはフィラメント電源(Vr++) 6に
よって加熱され熱電子を発生する。これは陰極になるの
でカソードフィラメントという。陽極になるのはアーク
チャンバ1の壁自身である。チャンバ壁とフィラメント
の間にアーク放電が発生し、これが維持される。 アーク放電を起こさせるためにカソードフィラメント5
とアークチャンバの間にはアーク電源(VARC) 7
が設置されている。 アークチャンバ1の開口側には引出電極系が設けられる
。これは多孔金属板よりなる電極である3つの電位の異
なる電極板より構成されるが一括して引出電極系と呼ぶ
。アークチャンバ1に近い方から正電極2、負電極3、
接地電極4である。正電極2は加速電源(VACC) 
8によって正電圧が印加されている。その後の負電極3
には減速電源9によって負電圧(Vot。)が印加され
ている3枚目の電極は接地電極4で−あって、これはO
Vである。 さらに、アークチャンバ1の外周壁に沿って、多くの永
久磁石を磁化方向が半径方向に一致するように設け、カ
スブ磁場がチャンバ内に形成されるようにすることが多
い。カスブ磁場によりプラズマがチャンバ壁に接触しな
いように中央部に閉じ込められる。 プラズマは磁場の力と、電極の静電力によってチャンバ
内に閉じ込められる。一部のイオンが弓出電極系の作用
によって引き出される。 引出電極系の正電極2と負電極3の間にはVACC+v
DEoの電圧がかかっていることになる。正イオンはこ
れらの電極間でQ  (VACC+VDEC)たけのエ
ネルギーを得て加速される。 負電極3と接地電極4の間には−VDECの電圧がかか
っている。正イオンは、(IVDECたけ減速されるこ
とになり、接地電極4より先ではqVACoのエネルギ
ーを持つ。 正負電極2.3はこのようにイオンを加速する働きがあ
る。イオンは何らかのタープ・ント(図示せず)に当た
り、ここで二次電子が発生する。二次電子がイオン源の
中へ入ってはいけないので、接地電極4、負電極3の作
用で二次電子を押し戻すようになっている。
Figure 3 shows a schematic structure of an ion source that uses arc discharge. The arc chamber is a cylindrical vacuum container. The gas to be ionized is flowed into it. Arc chamber 1
A cathode filament 5 is provided on the closed end plate of. This is heated by a filament power source (Vr++) 6 and generates thermoelectrons. This becomes a cathode, so it is called a cathode filament. It is the wall of the arc chamber 1 itself that becomes the anode. An arc discharge is created and maintained between the chamber wall and the filament. Cathode filament 5 to cause arc discharge
There is an arc power supply (VARC) between the and the arc chamber 7
is installed. An extraction electrode system is provided on the opening side of the arc chamber 1. This is composed of three electrode plates with different potentials, which are electrodes made of porous metal plates, and is collectively called an extraction electrode system. From the side closest to the arc chamber 1, a positive electrode 2, a negative electrode 3,
This is the ground electrode 4. Positive electrode 2 is an acceleration power source (VACC)
A positive voltage is applied by 8. Subsequent negative electrode 3
The third electrode to which a negative voltage (Vot.) is applied by the deceleration power supply 9 is the ground electrode 4, which is O
It is V. Furthermore, a number of permanent magnets are often provided along the outer circumferential wall of the arc chamber 1 so that the magnetization directions coincide in the radial direction, so that a cusp magnetic field is created within the chamber. The Cusb magnetic field confines the plasma to the center so that it does not contact the chamber walls. The plasma is confined within the chamber by the force of the magnetic field and the electrostatic force of the electrodes. Some ions are extracted by the action of the protruding electrode system. VACC+v between the positive electrode 2 and negative electrode 3 of the extraction electrode system
This means that the voltage of DEo is applied. Positive ions gain energy of Q (VACC+VDEC) between these electrodes and are accelerated. A voltage of -VDEC is applied between the negative electrode 3 and the ground electrode 4. The positive ions are decelerated by (IVDEC) and have energy of qVACo beyond the ground electrode 4. The positive and negative electrodes 2.3 have the function of accelerating the ions in this way.The ions are decelerated by some kind of tarp ( (not shown), where secondary electrons are generated.Since the secondary electrons should not enter the ion source, the ground electrode 4 and the negative electrode 3 push back the secondary electrons. .

【発明が解決しようとする課題】[Problem to be solved by the invention]

イオン源が正常に動作している時は、アークチャンバ1
とカソードフィラメント5の間にのみアーク放電が起こ
り、一定量のイオンビームが安定して引き出される。ア
ーク電圧VARC1加速電圧vA。。が一定である。こ
れらの電源7.8.9に流れる電流は安定している。 3枚の引出電極系の内、正電極2と負電極3の間の電圧
(VACC+ vDEC)はかなり大きい。このため、
何らかの原因で正負電極2.3間で放電が起こる事があ
る。電子が負電極3から正電極2へ流れる。これは異常
な状態であり、長く持続すると電源8.9に過大な負担
がかかる。短絡電流が流れるからである。 第4図(a)はアーク電圧VARCN第4図(b)は加
速電圧vAccの電圧波形を示す。アーク電圧VARC
はこのような異常に拘らず一定に保たれる。これはアー
ク放電を決める電圧で、アークチャンバ1とフィラメン
ト5の間の電圧であるから、引出電極系とは無関係と考
えられるからである。 加速電圧VACCは正常時には一定値(イ〜ロ間)を取
るが、電極間放電が起きて短絡電流が流れる(0点)と
制御系の作用によりVACCを0に落とす(ハ点)。こ
れは通常の回路保護方式と同じである。t ” j o
でVACC= Oとなり電極間放電が消失する。電極間
放電が停止したので、一定時間(例えば1秒)後(t=
tI)、加速電圧VACCを再び徐々に立ち上がらせる
。VACCは時間とともにリニヤに立ち上がり(二→ホ
→へ)、t=t2で元の値に復帰する。へ点以降再び安
定な運転が持続する。 二点〜へ点に至る電圧回文ち上げ時に問題がある。この
時、アーク電圧VARC%フィラメント電圧V□いイオ
ン漂白ガス圧Pなどは一定である。 アーク電圧VARCは元のままで扁いから、アークチャ
ンバ1内に高密度のプラズマが発生し続けるところが加
速電圧VACCを0から立ち上げているので、VACC
が低く、正電極2による正イオンの閉じ込め力が減退し
ている。高密度プラズマから正イオンが正電極2の方へ
移動し、負電極3、正電極2に衝突する。特に負電極3
に大量に強く衝突する。このため大量の二次電子が発生
する。負電極3で生じた二次電子は正電極2の方へ移動
しこれに吸収される。 二次電子の電流により加速電源8、減速電源9に余分の
過剰電流が流れる。この時の電源電流は、正常運転時の
約2倍になる。 加速電源8、減速電源9はこのような事態にも対処でき
るように、正常運動時の2倍の電源に対しても安定なよ
うに出力容量が決められる。 つまり、正常運転に必要なものより約2倍の容量を持っ
た電源が必要だという事である。 電源は重量も大きく、価格も高いので小容量のもので済
ます事ができれば好都合である。 減速電源9に流れる電流を減速電流IDEeと書(これ
は加速電源8を流れる電流とほぼ同じであるので、これ
によって電源に流れる電流を論する。先述の電極間放電
が起こると、二次電子が負電極3から正電極2へ流れる
から、IDECが二次電子電流分だけ増加するわけであ
る。 電極間の放電は頻繁に起こるわけではないが、これに備
えて大容量の電源を用いなければならなかった。 引出電極間で放電が起こっても、電源電流IDECがあ
まり増える事がなく、より小さい容量の電源を用いる事
ができるようにするのが望ましい。 本発明の目的は、引出電極間で放電が発生しても電源電
流があまり増えないようにするイオン源の制御方法を提
供する事である。
When the ion source is operating normally, arc chamber 1
Arc discharge occurs only between the cathode filament 5 and the cathode filament 5, and a certain amount of ion beam is stably extracted. Arc voltage VARC1 acceleration voltage vA. . is constant. The current flowing through these power supplies 7.8.9 is stable. The voltage (VACC+vDEC) between the positive electrode 2 and the negative electrode 3 in the three-lead electrode system is quite large. For this reason,
For some reason, discharge may occur between the positive and negative electrodes 2 and 3. Electrons flow from the negative electrode 3 to the positive electrode 2. This is an abnormal condition, and if it continues for a long time, it will place an excessive burden on the power supply 8.9. This is because a short circuit current flows. FIG. 4(a) shows the voltage waveform of the arc voltage VARCN, and FIG. 4(b) shows the voltage waveform of the accelerating voltage vAcc. Arc voltage VARC
remains constant regardless of such abnormalities. This is because this is the voltage that determines arc discharge and is the voltage between the arc chamber 1 and the filament 5, so it is considered to be unrelated to the extraction electrode system. Accelerating voltage VACC takes a constant value (between A and B) under normal conditions, but when a discharge occurs between the electrodes and a short circuit current flows (point 0), VACC is reduced to 0 by the action of the control system (point C). This is the same as a normal circuit protection method. t ” j o
Then, VACC=0, and the interelectrode discharge disappears. Since the interelectrode discharge has stopped, after a certain period of time (for example, 1 second) (t =
tI), the acceleration voltage VACC is gradually raised again. VACC rises linearly with time (from 2 to HO to VACC) and returns to its original value at t=t2. After this point, stable operation continues again. There is a problem when the voltage palindrome starts up from point 2 to point. At this time, arc voltage VARC, filament voltage V□, ion bleaching gas pressure P, etc. are constant. Since the arc voltage VARC is flat as it is, the point where high-density plasma continues to be generated in the arc chamber 1 is where the accelerating voltage VACC is raised from 0, so VACC
is low, and the positive ion confinement force by the positive electrode 2 is reduced. Positive ions move from the high-density plasma toward the positive electrode 2 and collide with the negative electrode 3 and the positive electrode 2. Especially negative electrode 3
A large amount of strong collision occurs. Therefore, a large amount of secondary electrons are generated. Secondary electrons generated at the negative electrode 3 move toward the positive electrode 2 and are absorbed by it. An excess current flows through the acceleration power source 8 and the deceleration power source 9 due to the current of the secondary electrons. The power supply current at this time is approximately twice that of normal operation. In order to cope with such a situation, the output capacities of the acceleration power source 8 and the deceleration power source 9 are determined so as to be stable even when the power source is twice as large as that during normal motion. In other words, a power source with a capacity approximately twice that required for normal operation is required. Since power supplies are heavy and expensive, it would be convenient if it could be done with a small capacity one. The current flowing through the deceleration power source 9 is written as the deceleration current IDEe (this is almost the same as the current flowing through the acceleration power source 8, so we will discuss the current flowing through the power source based on this. When the aforementioned interelectrode discharge occurs, secondary electrons flows from the negative electrode 3 to the positive electrode 2, so IDEC increases by the amount of secondary electron current.Although discharge between the electrodes does not occur frequently, a large-capacity power source must be used in preparation for this. Even if a discharge occurs between the extraction electrodes, it is desirable that the power supply current IDEC does not increase so much, so that a power supply with a smaller capacity can be used.An object of the present invention is to An object of the present invention is to provide a control method for an ion source that prevents the power supply current from increasing too much even if discharge occurs between the two.

【課題を解決するための手段] 本発明の制御方法は、引出電極間に放電が起きたとき、
加速電圧VACCのみでなくアーク電圧V□。 もOに落とし、その後減速電源電流IDECが最小にな
る関係を保ちつつ加速電圧VACCとアーク電圧VAR
Cを0から規定の値へ上げてゆくようにしたものである
。 減速電源電流IDECが最小になるようなVACoとv
A、。の関係は電極の構造、寸法、アークチャンバの構
造、寸法、フィラメント電流、イオン化すべきガスの種
類、圧力などによるが、多くの条件は装置に固有のもの
である。フィラメント電流、圧力などを決めておけば、
IDECを最小にするVACCとvARcの関係はほぼ
一義的に決定する事ができる。 すなわち、減速電極電流IDECは IDEC= f (VACCI VARCI P+ V
rz)   (1)という関係式で与えられるものとす
る。Pはチャンバ内のガス圧である。Pとvrzをパラ
メータとする。IDECが最小という条件 f (VAtCI VARCF P) Vex) =t
ln1mum  ■から VAI?c= g  (VACC,P、  Vr++)
           (3)というようにVACCと
VARCの間の関係が決まる。実際にはPlVrzなど
のパラメータを固定しておき実験によってVARCとV
ACCの関係を求める。 正常運転時には、最適のイオン光学系が選ばれているの
で、第4図(a)、第4図(b)のVARCと、イロ間
又はヘト間のVACCは■、。を最小にする関係にある
。 この状態より少しVARCを増加したとする。アーク放
電がより盛んになりプラズマ密度が増える。すると正電
極2の電圧を上げて静電的な斥力を増やさなければプラ
ズマを閉じ込める事ができない。 つまりIDECを最小にするにはVACCを増やさなく
てはいけないという事である。つまりある程度の範囲で
VACCはVARCに関して単調増加関数であるという
事が分かる。 今度はN VACCが0になった極限を考える。この時
正電極2による正イオンに対する静電斥力が0になる。 IDFICを最小にするにはVAReを0にしてアーク
放電を停止する事が必要である。この思考実験から、V
ACC=OならVARC=Oだという事が分かる。 すると、VACCとVARCの関係は第5図に示すよう
なものになる。 VACC= O1VARC= Oの点(ヌ点)からVA
CCを上げてゆくと、ル、ヲ、ワという点を通って力点
に至る。この点でのVACCv VARCは正常運転時
のそれぞれの値である。 【作  用】 引出電極系の正電極と負電極の間に放電が起きた場合、
加速電圧VACCをOにするとともにアーク電圧VAR
CもOにする。 アーク放電が停止するので、プラズマ密度が低下する。 引出電極系の正電極2、負電極3の間に入ってくる正イ
オンの密度も少ない。従って負電極3に衝突して二次電
子を生ずるという事も少ない。 一定時間後に、加速電圧vAccを再び立ち上げるが、
vARcもOから立ち上げる。しかもIDECが最小に
なるような関係を保ちながらvAl?。とVACoとを
立ち上げる。IDECが最小であるようにするから、加
速電源8、減速電源8に流れる電流は少ない。正常運転
時の2倍という事はなく、正常運転時の程度である。こ
のため加速電源8や減速電源9として出力容量の小さい
ものを使用する事ができる。 小容量の電源を使えるので、スペース、重量の点で有利
であり、コストを削減することもできる。 特に本発明は、加速電圧VACC%加速電源電流IA。 。が大きい時に有効である。例えば vAcc  ≧ 5kV 1^cc  i:a  100tsA の場合に有効である。
[Means for Solving the Problems] The control method of the present invention provides that when a discharge occurs between the extraction electrodes,
Not only acceleration voltage VACC but also arc voltage V□. is dropped to O, and then the acceleration voltage VACC and arc voltage VAR are reduced while maintaining the relationship in which the deceleration power supply current IDEC is minimized.
C is increased from 0 to a specified value. VACo and v that minimize the deceleration power supply current IDEC
A. The relationship depends on the structure and dimensions of the electrodes, the structure and dimensions of the arc chamber, the filament current, the type of gas to be ionized, the pressure, etc., but many conditions are device specific. If you decide the filament current, pressure, etc.
The relationship between VACC and vARc that minimizes IDEC can be determined almost uniquely. That is, the deceleration electrode current IDEC is IDEC= f (VACCI VARCI P+ V
rz) (1). P is the gas pressure within the chamber. Let P and vrz be parameters. Condition that IDEC is minimum f (VAtCI VARCF P) Vex) = t
ln1mum ■ to VAI? c= g (VACC, P, Vr++)
The relationship between VACC and VARC is determined as shown in (3). In reality, parameters such as PlVrz are fixed and VARC and V
Find the ACC relationship. During normal operation, the optimum ion optical system is selected, so the VARC in FIGS. 4(a) and 4(b) and the VACC between iro and heto are ■. is in a relationship that minimizes Suppose that VARC is increased slightly from this state. Arc discharge becomes more active and plasma density increases. Then, the plasma cannot be confined unless the voltage of the positive electrode 2 is increased to increase the electrostatic repulsion. In other words, to minimize IDEC, VACC must be increased. In other words, it can be seen that VACC is a monotonically increasing function with respect to VARC within a certain range. Now consider the limit where NVACC becomes 0. At this time, the electrostatic repulsion against positive ions by the positive electrode 2 becomes zero. To minimize IDFIC, it is necessary to set VARe to 0 and stop arc discharge. From this thought experiment, V
It turns out that if ACC=O, then VARC=O. Then, the relationship between VACC and VARC becomes as shown in FIG. VACC= O1VARC= VA from point O (point N)
As you increase CC, you will reach the point of emphasis through the points ru, wo, and wa. VACCv VARC at this point are the respective values during normal operation. [Operation] If a discharge occurs between the positive and negative electrodes of the extraction electrode system,
While accelerating voltage VACC is set to O, arc voltage VAR is
Set C to O as well. Since the arc discharge stops, the plasma density decreases. The density of positive ions entering between the positive electrode 2 and negative electrode 3 of the extraction electrode system is also low. Therefore, it is less likely that secondary electrons will be generated by colliding with the negative electrode 3. After a certain period of time, the acceleration voltage vAcc is raised again,
vARc is also started from O. Moreover, while maintaining the relationship that minimizes IDEC, is vAl? . and launched VACo. Since IDEC is minimized, the current flowing through the acceleration power source 8 and the deceleration power source 8 is small. It is not twice as much as normal operation, but is about the same as normal operation. Therefore, it is possible to use a power source with a small output capacity as the acceleration power source 8 and the deceleration power source 9. Since a small-capacity power supply can be used, it is advantageous in terms of space and weight, and can also reduce costs. Particularly, in the present invention, the acceleration voltage VACC% acceleration power supply current IA. . is effective when is large. For example, this is effective when vAcc ≧ 5kV 1^cc i:a 100tsA.

【実施例】【Example】

第1図によって本発明の実施例に係るイオンビーム装置
を説明する。 アークチャンバ1は円筒形の真空容器である。 この中にイオン化すべきガスが導入される。アークチャ
ンバ1の一方は開口しており引出電極系が設けられる。 引出電極系は、多孔或は単孔の金属板よりなる電極を3
枚重ねたものである。正電極2、負電極3、接地電極4
よりなっている。 アークチャンバ1の他端には、カソードフィラメント5
が設けられる。これはフィラメント電源6によって加熱
される。カソードフィラメント5を陰極、アークチャン
バ1が陽極となるように、アーク電源7によってアーク
電圧VARCが印加される。 正電極2とアークチャンバ1は同電位であり、加速電源
8によって加速電圧VAC6が印加されている。負電極
3には減速電源9により減速電圧VDECが印加されて
いる。接地電極4は接地されているのでOvである。 以上の構成は第3図のものと異ならない。 本発明に於いてはさらにVARCvAcc制御器10を
設けて、VAReをVACoとともに増減させる。これ
は引出電極系の正電極2と負電極3の間に放電が生じ短
絡電流が流れた場合である。VARC”−VACC制御
器10は、放電が生じた時加速電圧VACCを0にする
が、アーク放電VARCもOにする。一定時間後に加速
電圧VACCを再び立ち上げるが、同時にアーク電圧V
ARCも立ち上げる。この時VARC−VACC制御器
10はIDECを最小にするという関係を保ちながらV
ACOlVARCを立ち上げるのである。第5図のヌ、
ル、ヲ、ワ、力という関係に従ってこれらの電圧を上げ
てゆく。 第2図にVAR(!s VACC!の時間的変化を示す
。第2図(b)のVACCは第4図(b)と同じである
。4〜口は正常運転である。四点て引出電極系間に放電
が生じたとすると、VACoをOにする。同時に第2図
(a)に示すようにVARCも0に落とす(ソ→ツ)。 これがt=toにおける保護動作である。一定時間後の
1=11でvACCを立ち上げる(二→ホ)が、同時に
VARCも立ち上げる(ネ→す)。さらにVACCを立
ち上げて正常運転値へ戻す(ホ→へ)。それと平行して
VARCも正常運転値へ戻す(す→う)。以後、正常運
転する(へ〜ト、う〜ム)。 二〜へ、ネ〜うの遷移過程に於いて、VACCとvA3
゜とは第5図の関係を満たすようにする。第5図の関係
は予めIDECが最小になるように、VACCに対する
VARCの値を求める事によって得られる。l1jEC
を最小にするVACCとVARCの関係は予め求めてお
くがこれはYARcVACC制御器10に記憶させてお
く。
An ion beam apparatus according to an embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG. Arc chamber 1 is a cylindrical vacuum vessel. The gas to be ionized is introduced into this. One side of the arc chamber 1 is open and provided with an extraction electrode system. The extraction electrode system consists of three electrodes made of porous or single-hole metal plates.
It is a stack of sheets. Positive electrode 2, negative electrode 3, ground electrode 4
It's getting better. At the other end of the arc chamber 1 is a cathode filament 5.
is provided. This is heated by the filament power supply 6. An arc voltage VARC is applied by an arc power supply 7 so that the cathode filament 5 serves as a cathode and the arc chamber 1 serves as an anode. The positive electrode 2 and the arc chamber 1 are at the same potential, and an accelerating voltage VAC6 is applied by an accelerating power source 8. A deceleration voltage VDEC is applied to the negative electrode 3 by a deceleration power supply 9. The ground electrode 4 is Ov because it is grounded. The above configuration is the same as that in FIG. In the present invention, a VARCvAcc controller 10 is further provided to increase or decrease VARe together with VACo. This is a case where discharge occurs between the positive electrode 2 and the negative electrode 3 of the extraction electrode system and a short circuit current flows. VARC''-VACC controller 10 sets the accelerating voltage VACC to 0 when discharge occurs, but also sets the arc discharge VARC to O.After a certain period of time, the accelerating voltage VACC is raised again, but at the same time the arc voltage V
ARC will also be launched. At this time, the VARC-VACC controller 10 maintains the relationship of minimizing IDEC while
We will launch ACOlVARC. Nu in Figure 5,
Raise these voltages according to the relationships of LE, WO, WA, and WAR. Figure 2 shows the temporal changes in VAR (!s VACC!).VACC in Figure 2 (b) is the same as Figure 4 (b). Assuming that a discharge occurs between the electrode system, VACo is set to 0. At the same time, VARC is also set to 0 (so → tsu) as shown in Figure 2 (a). This is the protective operation at t = to. For a certain period of time. Later, at 1=11, vACC is started (2 → E), but VARC is also started at the same time (N → S). Furthermore, VACC is started up and returned to the normal operating value (E → H). In parallel with that, VARC is started. is also returned to the normal operating value (S → U). After that, it will operate normally (He~t, U~M). In the transition process from 2 to 2, VACC and vA3
゜ should satisfy the relationship shown in Fig. 5. The relationship shown in FIG. 5 can be obtained by determining the value of VARC relative to VACC in advance so that IDEC is minimized. l1jEC
The relationship between VACC and VARC that minimizes is determined in advance and stored in the YARcVACC controller 10.

【発明の効果】【Effect of the invention】

引出電極系の正電極と負電極の間に放電が発生したとし
ても、本発明の方法によれば加速電圧vA。。を再び立
ち上げる時に加速電源、減速電源に過大な電流が流れな
い。プラズマ密度が低下しており正イオンが減速電極に
当たって二次電子の発生する事が少ないからである。 過大電流が流れないので加速電源、減速電源として出力
容量の小さいものを使う事ができる。電源を軽量、小型
化でき安価にすることができる。
Even if a discharge occurs between the positive electrode and the negative electrode of the extraction electrode system, according to the method of the present invention, the accelerating voltage vA. . Excessive current does not flow to the acceleration power supply and deceleration power supply when starting up again. This is because the plasma density is lower and positive ions hit the deceleration electrode, resulting in fewer secondary electrons being generated. Since no excessive current flows, a power source with a small output capacity can be used as an acceleration power source or a deceleration power source. The power source can be made lighter, smaller, and cheaper.

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

第1図は本発明の実施例に係るイオンビーム装置の構成
図。 第2図は本発明の制御法によるアーク電圧VARC1加
速電圧vACcの波形図。 第3図は従来例に係るイオンビーム装置の構成図。 第4図は従来例に係る制御法によるアーク電圧VARC
s加速電圧VACCの波形図。 第5図は減速電源を流れる電流IDECを最小にするよ
うな加速電圧VACCとアーク電圧VARCの関係を例
示するグラフ。 111.アークチャンバ、 2.、、正電極310.負
電極、 4. 、接地電極 501.カソードフィラメント、e、、、 フィラメン
ト電源、 7.、、アーク電源、 8゜加速電源、 9
01.減速電源、10.、、V□。 −VACC制御器 ’)IC’、− 第 図 (a) 時間t
FIG. 1 is a configuration diagram of an ion beam apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a waveform diagram of the arc voltage VARC1 acceleration voltage vACc according to the control method of the present invention. FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional ion beam device. Figure 4 shows the arc voltage VARC according to the conventional control method.
s Waveform diagram of acceleration voltage VACC. FIG. 5 is a graph illustrating the relationship between acceleration voltage VACC and arc voltage VARC that minimizes current IDEC flowing through the deceleration power source. 111. arc chamber, 2. ,, positive electrode 310. negative electrode, 4. , ground electrode 501. Cathode filament, e, filament power supply, 7. ,, arc power supply, 8° acceleration power supply, 9
01. Deceleration power supply, 10. ,,V□. - VACC controller') IC', - Figure (a) Time t

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 真空に引くことができ導入されたガスをプラズマにする
空間を与えるアークチャンバと、アークチャンバの中に
設けられ通電されて熱電子を生ずるカソードフィラメン
トとカソードフィラメントに電力を供給するフィラメン
ト電源と、カソードフィラメントを陰極、アークチャン
バを陽極となるよう両者の間にアーク電圧V_A_R_
Cを印加しアーク放電を起こさせるアーク電源と、アー
クチャンバの開口端の側に設けられイオンビームを通す
孔を穿った正電極、負電極、接地電極と、正電極及びア
ークチャンバに正の加速電圧V_A_C_Cを印加する
加速電源と、負電極に負電圧を印加する減速電源とより
なるイオンビーム装置において、減速電源に流れる電流
I_D_E_Cが最小になる加速電圧V_A_C_Cと
アーク電圧V_A_R_Cの関係を予め求めておき、正
電極と負電極との間で放電が発生した時は、加速電圧V
_A_C_Cとアーク電圧V_A_R_Cとをともに0
に落とし、一定時間後、I_D_E_Cが最小になる関
係を保ちつつV_A_C_CとV_A_R_Cとを立ち
上げてゆき正常運転時の値に復帰させる事を特徴とする
イオンビーム装置の制御方法。
An arc chamber that can be evacuated and provides a space to turn introduced gas into plasma, a cathode filament that is provided in the arc chamber and is energized to generate thermoelectrons, a filament power source that supplies power to the cathode filament, and a cathode. An arc voltage V_A_R_ is applied between the filament as a cathode and the arc chamber as an anode.
An arc power source that applies C to cause arc discharge, a positive electrode, a negative electrode, and a ground electrode that are provided on the open end side of the arc chamber and have a hole through which the ion beam passes, and a positive acceleration that is applied to the positive electrode and the arc chamber. In an ion beam device consisting of an acceleration power source that applies voltage V_A_C_C and a deceleration power source that applies a negative voltage to the negative electrode, the relationship between acceleration voltage V_A_C_C and arc voltage V_A_R_C that minimizes the current I_D_E_C flowing through the deceleration power source is determined in advance. When discharge occurs between the positive electrode and the negative electrode, the accelerating voltage V
Both _A_C_C and arc voltage V_A_R_C are 0.
1. A control method for an ion beam apparatus, characterized in that after a certain period of time, V_A_C_C and V_A_R_C are returned to normal operating values while maintaining a relationship in which I_D_E_C is minimized.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011134632A (en) * 2009-12-25 2011-07-07 Toshiba Corp Ion particle power source
WO2012054390A2 (en) 2010-10-18 2012-04-26 Veeco Instruments, Inc. Fault tolerant ion source power system

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