JPS6379957A - Ion source - Google Patents

Ion source

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Publication number
JPS6379957A
JPS6379957A JP22418586A JP22418586A JPS6379957A JP S6379957 A JPS6379957 A JP S6379957A JP 22418586 A JP22418586 A JP 22418586A JP 22418586 A JP22418586 A JP 22418586A JP S6379957 A JPS6379957 A JP S6379957A
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JP
Japan
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electrode
electrodes
ion source
ion
ion beam
Prior art date
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Pending
Application number
JP22418586A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshitaka Sasamura
義孝 笹村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nissin Electric Co Ltd filed Critical Nissin Electric Co Ltd
Priority to JP22418586A priority Critical patent/JPS6379957A/en
Publication of JPS6379957A publication Critical patent/JPS6379957A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/221Ion beam deposition

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

PURPOSE:To simply clean plural electrodes for extracting ion beams without detaching an ion source by moving the electrodes having many small holes in a plane perpendicular to the direction in which the ion beams are extracted with an electrode moving device. CONSTITUTION:Gas G is introduced into an arc chamber 2 provided with a magnet 8 for confining plasma from the gas introducing hole 4, plasma is generated with a filament 6 and ion beams 20 are extracted from the plasma with an extracting electrode system consisting of an acceleration electrode 12, a deceleration electrode 13 and an earthing electrode 14 each having many small holes all over. An electrode moving device 24 or 26 is fitted to at least one electrode in the electrode system 10 so that the electrode can be moved in the directions of arrows A or B in a plane perpendicular to the direction in which the ion beams 20 are extracted. Thus, deposits on the electrodes 12-14 are sputtered with ion beams 20 to clean the electrodes.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば真空薄着とイオンビーム照射を併用
するイオン蒸着薄膜形成装置やイオンビームエツチング
装置等に用いられるイオン源に関し、特にそのイオンビ
ーム引出し用電極のクリーニング手段に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to an ion source used in, for example, an ion evaporation thin film forming apparatus or an ion beam etching apparatus that uses both vacuum thin deposition and ion beam irradiation, and particularly relates to an ion source that uses the ion beam irradiation. The present invention relates to cleaning means for extraction electrodes.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

この種のイオン源の一例として第2図に示すようなもの
がある。このイオン源は、いわゆるハケソト型イオン源
と呼ばれるものであり、アークチャンバー2内にガス導
入口4からガスGを導入して、アノード兼用のアークチ
ャンバー2とフィラメント6間でアーク放電を起こさせ
てアークチャンバー2内にプラズマ(図示省略)を生成
させ、そしてこのプラズマから引出し電極系10によっ
て電界の作用でイオンビーム20を引き出ずようにして
いる。8は、上記プラズマ閉じ込め用の磁界を発生させ
るための磁石である。
An example of this type of ion source is shown in FIG. This ion source is a so-called brush type ion source, and gas G is introduced into the arc chamber 2 from the gas inlet 4 to cause arc discharge between the arc chamber 2, which also serves as an anode, and the filament 6. Plasma (not shown) is generated in the arc chamber 2, and the ion beam 20 is prevented from being extracted from this plasma by the action of an electric field using the extraction electrode system 10. 8 is a magnet for generating the magnetic field for plasma confinement.

引出し電極系10は、この例では、それぞれが多数の小
孔く第3図の12a、13a、]、4a参照)を−面に
有する互いに平行に配置された3枚の電極、即ち加速電
極12、減速電極13および接地電極14から構成され
ている。加速電極12には加速電源16から正の電圧が
印加され、減速電極13には減速電源18から負の電圧
が印加され、接地電極14は接地される。
In this example, the extraction electrode system 10 includes three electrodes arranged parallel to each other, each having a large number of small holes (see 12a, 13a, ], 4a in FIG. 3) on the negative side, that is, acceleration electrodes 12. , a deceleration electrode 13 and a ground electrode 14. A positive voltage is applied to the accelerating electrode 12 from an accelerating power source 16, a negative voltage is applied to the decelerating electrode 13 from a decelerating power source 18, and the grounding electrode 14 is grounded.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記のようなイオン源においては、それを長時開動作さ
せると、例えば第3図に模式的に示すように、減速電極
13および接地電極14のイオンビーム20に向かう側
の面には、イオンビーム20の発散、衝突等によって、
イオンビーム20を形成する物質から成る付着物質22
が付着してくる。例えばイオンビーム20がシリコンイ
オンビームの場合は、シリコンが付着物質22として付
着する。
In the above-described ion source, when the ion source is kept open for a long time, ions are deposited on the surfaces of the deceleration electrode 13 and the ground electrode 14 facing the ion beam 20, as schematically shown in FIG. Due to divergence, collision, etc. of the beam 20,
Adhesive substance 22 made of a substance forming the ion beam 20
will be attached. For example, when the ion beam 20 is a silicon ion beam, silicon is deposited as the deposited substance 22 .

その結果、付着物質22がシリコンや金属等の導電性物
質の場合、各電極12〜14間の電界の状態が初期のも
のと変わり、イオンビーム20の均一性に次第に影響を
与えてイオンビーム20の初動の特性が得られなくなる
ことがある。更に、このような付着物質22から成る薄
膜層は一般的に付着力が弱いため剥離し易く、剥離する
と電極12〜14間のブレークダウンの原因につながる
こともある。これらのトラブルは、電極12〜14間の
間隔が狭い場合に特に生じ易い。
As a result, if the attached substance 22 is a conductive substance such as silicon or metal, the state of the electric field between each electrode 12 to 14 changes from the initial state, gradually affecting the uniformity of the ion beam 20, and Initial characteristics may not be obtained. Furthermore, the thin film layer made of such an attached substance 22 generally has a weak adhesion force and is easily peeled off, which may lead to breakdown between the electrodes 12 to 14. These troubles are particularly likely to occur when the spacing between the electrodes 12 to 14 is narrow.

また、付着物質22が導電性物質であると否とに拘らず
、剥離した薄膜層がウェハ等の被処理物に対する汚染物
質となる場合もある。
Further, regardless of whether the adhered substance 22 is a conductive substance or not, the peeled thin film layer may become a contaminant for the object to be processed, such as a wafer.

これに対しては、イオン源を相手側の真空容器(図示省
略)から取り外して電極13.14のクリーニング(洗
浄)を行う考えもあるが、その場合は真空容器を一旦大
気圧状態に戻す必要があるため、多くの時間と手間とが
かかる。
To deal with this, there is an idea to remove the ion source from the other vacuum container (not shown) and clean the electrodes 13 and 14, but in that case, it is necessary to return the vacuum container to atmospheric pressure. Therefore, it takes a lot of time and effort.

そこでこの発明は、イオン源を相手側機器から取り外す
ことな(その電極のクリーニングを可能にしたイオン源
を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide an ion source whose electrodes can be cleaned without removing the ion source from a counterpart device.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明のイオン源は、引出し電極系内の少なくとも一
つの電極に電極移動装置を設け、それによって当該電極
をイオンビーム引出し方向に垂直な面内で移動可能にし
ていることを特徴とする。
The ion source of the present invention is characterized in that at least one electrode in the extraction electrode system is provided with an electrode moving device, thereby making the electrode movable in a plane perpendicular to the ion beam extraction direction.

〔作用〕[Effect]

引出し電極系内の電極を上記のように移動させることに
よって、イオンビームを電極面に積極的に当てることが
でき、それによって電極面に付着している物質をイオン
ビームによるスパッタリング作用によって除去して電極
のクリーニングを行うことができる。
By moving the electrodes in the extraction electrode system as described above, the ion beam can be actively applied to the electrode surface, thereby removing substances adhering to the electrode surface by the sputtering action of the ion beam. Electrodes can be cleaned.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は、この発明の一実施例に係るイオン源を示す断
面図である。第2図と同一または対応する部分には同一
符号を付し、以下においては従来例との相違点を主に説
明する。尚ここでは、前述した電源16.18の図示は
省略している。
FIG. 1 is a sectional view showing an ion source according to an embodiment of the present invention. The same reference numerals are given to the same or corresponding parts as in FIG. 2, and the differences from the conventional example will be mainly explained below. Note that illustration of the power supplies 16 and 18 described above is omitted here.

この実施例のイオン源においては、減速電極13および
接地電極14に対して電極移動装置24および26をそ
れぞれ設け、それらによって減速電極13および接地電
極14をイオンビーム20の引出し方向に垂直な面内で
、例えば矢印A、B(第3図も参照)のようにそれぞれ
移動可能にしている。
In the ion source of this embodiment, electrode moving devices 24 and 26 are provided for the deceleration electrode 13 and the ground electrode 14, respectively. For example, they are made movable as shown by arrows A and B (see also FIG. 3).

電極移動装置24.26の駆動方法としては、手動式、
モータ駆動式のいずれもが採り得る。またそれらは、真
空雰囲気中に、即ち相手側の真空容器内に位置するよう
にしても良いし、大気中に位置するようにしても良い。
The electrode moving devices 24 and 26 can be driven by manual,
Any motor-driven type can be used. Further, they may be located in a vacuum atmosphere, that is, in a vacuum container on the other side, or may be located in the atmosphere.

真空雰囲気中に位置させる場合でも、真空中で使用でき
るステンピングモータ等で駆動することにより、電極1
3.14を正確に位置決めすることができる。
Even when placed in a vacuum atmosphere, the electrode 1 can be moved by a stamping motor that can be used in a vacuum.
3.14 can be positioned accurately.

上記イオン源においては、減速電極13あるいは接地電
極14を適当にスライドさせることによって、加速電極
12から引き出されたイオンビーム20を減速電極13
あるいは接地電極14の表面に積極的に当てることがで
き、それによって両電極13.14の表面に付着してい
る付着物質22をイオンビーム20によるスパッタリン
グ作用によってそれぞれ除去して両電極13.14のク
リーニングを行うことができる。
In the above ion source, the ion beam 20 extracted from the accelerating electrode 12 is transferred to the decelerating electrode 13 by appropriately sliding the decelerating electrode 13 or the ground electrode 14.
Alternatively, the surface of the ground electrode 14 can be actively applied, whereby the adhered substances 22 adhering to the surfaces of both electrodes 13.14 are removed by the sputtering action of the ion beam 20, and the ground electrodes 13.14 are Can be cleaned.

例えば、電極移動装置24によって減速電極13を矢印
Aのように若干移動させて、その小孔13aの位置と加
速電極12の小孔12aの位置を互いにずらせることに
より、加速電極12から引き出されたイオンビーム20
は減速電極13の表面に当たるようになる。その結果、
イオンによるスパッター効果で減速電極13の表面に付
着している付着物質22が除去される。その後減速電極
13を正規の位置に戻す。接地電極14のクリーニング
の場合も、上記と同様の方法で行うことができる。
For example, by slightly moving the decelerating electrode 13 in the direction of arrow A using the electrode moving device 24 and shifting the position of the small hole 13a of the decelerating electrode 13 and the position of the small hole 12a of the accelerating electrode 12, the ion beam 20
comes to hit the surface of the deceleration electrode 13. the result,
The adhering substance 22 adhering to the surface of the deceleration electrode 13 is removed by the sputtering effect of the ions. Thereafter, the deceleration electrode 13 is returned to its normal position. Cleaning of the ground electrode 14 can also be performed in the same manner as described above.

従って、上記イオン源によれば、電極13.14のクリ
ーニングに際して当該イオン源を従来のように相手側の
真空容器から取り外す必要は無(なるため、真空容器内
を大気にさらすことなく常に真空状態に保つことができ
る。その結果、当該イオン源を用いた装置の休止時間が
短縮され、ひいては当該装置のスループット向とにもつ
ながる。
Therefore, according to the above-mentioned ion source, when cleaning the electrodes 13 and 14, there is no need to remove the ion source from the other vacuum container as in the conventional case. As a result, the downtime of the apparatus using the ion source is shortened, which in turn leads to an increase in the throughput of the apparatus.

上記の場合、クリーニング時のイオンビーム20のイオ
ン種としては、スパッタ率の良好なアルゴン等の不活性
ガスイオンを用いるのが好ましい。
In the above case, as the ion species of the ion beam 20 during cleaning, it is preferable to use inert gas ions such as argon, which have a good sputtering rate.

また、クリーニング時のイオンビーム20のエネルギー
は、クリーニングする電極13.14における熱負荷を
できるだけ小さくする観点から、通常動作時のエネルギ
ー(例えば数十KeV程度)よりもかなり低い値にする
方が好ましい。
Further, the energy of the ion beam 20 during cleaning is preferably set to a value considerably lower than the energy during normal operation (for example, about several tens of KeV) from the viewpoint of minimizing the thermal load on the electrodes 13, 14 to be cleaned. .

例えば、イオンビーム20のエネルギーが20KeVの
場合とIKeVの場合とで比較すると、ビーム電流を一
定とすればイオンビーム20のパワーば、即ち電極13
.14に対する熱負荷は後者の場合は前者の1/20に
減少する。これに対して、付着物質22がシリコンでイ
オン種をアルゴンとした場合のスパッタ率は、イオンビ
ーム20のエネルギーが20KeVとIKeVの場合は
それぞれ2と0.8であり、スパフタリングによる付着
物質22の除去速度は後者の場合は前者の1/2.5に
しか減少しない。従って、クリーニング時のイオンビー
ム20のエネルギーは、例えばIKeV程度以下にする
のが好ましい。
For example, when comparing the case where the energy of the ion beam 20 is 20 KeV and the case where the energy is IKeV, if the beam current is constant, the power of the ion beam 20 is
.. In the latter case, the heat load on 14 is reduced to 1/20 of the former. On the other hand, when the deposited material 22 is silicon and the ion species is argon, the sputtering rate is 2 and 0.8 when the energy of the ion beam 20 is 20 KeV and IKeV, respectively. In the latter case, the removal rate of No. 22 is reduced to only 1/2.5 of the former. Therefore, the energy of the ion beam 20 during cleaning is preferably about IKeV or less, for example.

減速電極13や接地電極14に付着している付着物質2
2のクリーニングの終了判定は、例えば質量分析法ある
いは発光分光法等によってクリーニング中における雰囲
気中の特定物質(例えば付着物質22を構成する物質)
の時間的変化を検出することによって行っても良いが、
この場合はあまり厳密さは要求されないので、単にクリ
ーニングの時間管理をするだけでも十分に目的を達成す
ることができる。
Adhesive substances 2 adhering to the deceleration electrode 13 and the ground electrode 14
2, the completion of cleaning is determined by, for example, mass spectrometry or emission spectroscopy, etc., to determine the specific substance (for example, the substance constituting the adhered substance 22) in the atmosphere during cleaning.
This can also be done by detecting temporal changes in
In this case, since very strictness is not required, simply managing the cleaning time can suffice to achieve the purpose.

尚、上記実施例においては、電気絶縁が楽であるという
観点から、減速電極13および接地電極14をスライド
させるようにしているが、要はイオンビーム20の引出
し方向に垂直な方向での加速電極12に対する減速電極
13および接地電極14の相対的な位置関係(アライメ
ント)をすらせるようにすれば良く、従って加速電極1
2と減速電極13あるいは接地電極14とをそれぞれス
ライドさせるようにしても良いのは勿論である。
In the above embodiment, the deceleration electrode 13 and the ground electrode 14 are slid from the viewpoint of easy electrical insulation, but the point is that the acceleration electrode 13 and the ground electrode 14 are slid in the direction perpendicular to the direction in which the ion beam 20 is extracted. The relative positional relationship (alignment) of the decelerating electrode 13 and the grounding electrode 14 with respect to the accelerating electrode 12 may be smoothed.
Of course, the deceleration electrode 13 or the ground electrode 14 may be slid.

また、引出し電極系10が加速電極12と減速電極13
 (または接地電極14)の2枚の電極から構成されて
いる場合は、上記と同様の考えで、減速電極13 (ま
たは接地電極14)をスライドさせれば良く、あるいは
加速電極12をスライドさせても良い。
Further, the extraction electrode system 10 includes an acceleration electrode 12 and a deceleration electrode 13.
(or ground electrode 14), the deceleration electrode 13 (or ground electrode 14) should be slid, or the acceleration electrode 12 should be slid, using the same idea as above. Also good.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のようにこの発明のイオン源によれば、それを相手
側機器から取り外すことなくその電極のクリーニングを
行うことができる。
As described above, according to the ion source of the present invention, the electrode can be cleaned without removing it from the other device.

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

第1図は、この発明は一実施例に係るイオン源を示す断
面図である。第2図は、従来のイオン源の一例を示す断
面図である。第3図は、第2図の引出し電極系を拡大し
て部分的に示す断面図である。 10・・・引出し電極系、12・・・加速電極、13・
・・減速電極、14・・・接地電極、12a、13a、
14a・・・小孔、2o・・・イオンビーム、22・・
・付着物質、24.26・・・電極移動装置。
FIG. 1 is a sectional view showing an ion source according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view showing an example of a conventional ion source. FIG. 3 is an enlarged and partially sectional view of the extraction electrode system shown in FIG. 2. FIG. 10... Extraction electrode system, 12... Acceleration electrode, 13.
... Deceleration electrode, 14... Ground electrode, 12a, 13a,
14a...Small hole, 2o...Ion beam, 22...
- Adhesive substance, 24.26...electrode moving device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)それぞれが多数の小孔を一面に有する複数の電極
を互いに平行に配置してイオンビーム引出しのための引
出し電極系を構成しているイオン源において、引出し電
極系内の少なくとも一つの電極に電極移動装置を設け、
それによって当該電極をイオンビーム引出し方向に垂直
な面内で移動可能にしていることを特徴とするイオン源
(1) In an ion source in which a plurality of electrodes each having a large number of small holes on one side are arranged in parallel to each other to constitute an extraction electrode system for extracting an ion beam, at least one electrode in the extraction electrode system An electrode moving device is installed in the
An ion source characterized in that the electrode is thereby movable in a plane perpendicular to the ion beam extraction direction.
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