JPH01294335A - イオンビーム加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はイオンビーム加工装置に係り、特にイオン源の
フィラメント保護に関する。

［従来の技術］ イオンビームを利用した従来の微細加工装置はガス圧制
御によって加工Ｍ度を維持しているが。

真空容器内の圧力はスパッタされてできた薄膜のポンプ
作用や反応性ガスの化学反応等で変動しやすく、高精密
加工精度を得ることは困難である。

このため、特開昭６２−１０８４４０号公報に記載され
た発明は、一定の加速電圧が与えられたイオン加速電極
に流れる電流が一定値になるように、イオン源のフィラ
メント出力をＭ御する制御法を提案している。すなわち
このイオンビーム加工装置は、第４図に示すように、真
空容器１に設けられたフィラメント２をフィラメント電
源３から給電して加熱し、該フィラメント２と真空容器
１の間にアーク電源４により電圧を印加して放電させる
ことによってプラズマを発生し、加速電源５から一定の
加速電圧が与えられたイオン加速な極６によってイオン
を引出して加速することによってイオンビーム７を発生
し、該イオンビーム７を被加工物８に照射して該被加工
物８を加工するように構成され、更に、イオン加速電極
６に流れるイオン加速電流を電流検出器９で検出し、イ
オン加速電流検出信号Ｉ□を設定値工、と比較器１０で
比較して得た制御信号で前記イオン加速電流が所定値と
なるようにフィラメント電源３の出力を制御するように
制御系が構成されている。なお。

電子抑制電極１１は電子抑制電源１２に接続されてイオ
ンビーム７に逆流する電子を抑制する。

ところでこのイオンビーム加工装置の加速電源５は、イ
オン加速電流検出信号１ｂｄを監視しイオン加速電極６
に異常放電が発生した場合には加速電源５からイオン加
速電極６に供給する加速電圧を遮断して該加速電源５を
過負荷から保護するように構成されるが、加速電圧を遮
断するとイオン加速電流が零になるためにフィラメント
電源３は最大出力状態に制御されてフィラメント２の寿
命が短くなる問題がある。

［発明が解決しようとする課題］ 以上のように従来の改良されたイオンビーム加工装置は
、イオン加速電極に異常放電が発生したときに加速電圧
を遮断すると、フィラメント電流が大きくなってフィラ
メントの寿命が短くなる問題があり、従って本発明の目
的は、このようなフィラメントの寿命低下を防止するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、フィラメントを備えたイオン源と、前記フィ
ラメントに電力を供給するフィラメント電源と、前記イ
オン源で発生したイオンを加速して被加工物に照射する
加速電極と、該加速電極に一定の加速電圧を供給する加
速電源と、加速電極に流れるイオン加速電流を検出する
手段と、イオン加速電流検出信号に基づいてイオン加速
電流が所定の一定値となるように前記フィラメント出力
を制御する定加速電流制御系とを備えたイオンビーム加
工装置において、フィラメント出力を所定の一定値とす
るように該フィラメント出力を制御する定フィラメント
出力制御系と、加速電極異常時に前記フィラメント出力
制御系を前記定加速電流制御系から定フィラメント出力
制御系に切換える制御系切換手段を設けたことを特徴と
する。　　　　゛［作用］ 通常時には定加速電流制御系によってイオン加速電流が
一定となるようにフィラメント出力が制御されるので従
来のイオンビーム加工装置と同様に高精度なイオンビー
ム加工が可能となり、加速電極異常時には定フィラメン
ト出力制御系によってフィラメント出力が所定の一定値
となるよ′うに制御されるので加速電圧が遮断されても
フィラメント電流が大きくなることがなく、フィラメン
トの寿命低下が防止される。

［実施例］ 以下本発明の一実施例を第１図〜第３図を参照して説明
する。なお、前述した従来のイオンビーム加工装置と等
価物には同一参照符号を付して詳細説明を省略する。

比較器１３は電流検出器１４でフィラメント電流を検出
して得たフィラメント電流検出信号Ｉｆ４を設定値Ｉｆ
ｒと比較して前記フィラメント電流が一定値となるよう
に前記フィラメント電源３を制御する制御信号を出力す
る。前記第１の比較器１０及び第２の比較器１３とフィ
ラメント電源３の間には切換制御器１５によって制御さ
れる切換リレー１６が接続される。切換制御器１５は前
記電流検出器９から出力されるイオン加速電流検出信号
Ｉｂｄに応じて切換リレー１６のコイル１６ａの励磁電
流を制御し、イオン加速電流が零のときは可動接点１６
ｂを固定接点１６ｃに接続したオフ状態として第２の比
較器１３から出力される制御信号をフィラメント電源３
に供給し、イオン加速電流が零以外のときは可動接点１
６ｂを固定接点１６ｄに接続したオン状態として第１の
比較器ｌＯから出力される制御信号をフィラメント電源
３に供給する。

以上の構成において、第２図に示すように、タイミング
Ｔ工において該イオンビーム加工装置を始動するために
フィラメント電源３がオンされるとフィラメント電流が
立上がる。このときアーク電源４、加速電源５及び電子
抑制電源１２はオフしておりイオン加速電流が零である
ので切換制御器１５は切換リレー１６をオフして可動接
点１６ｂを固定接点１６ｃに接続している。従って、フ
ィラメント電源３はフィラメント電流検出信号Ｉｆｄが
設定値工２．．と等しくなるように定フィラメント電流
制御される。その後Ｔ２において加速電源５と電子抑制
電源１２がオンされ、更にＴ３においてアーク電源４が
オンされるとイオンが加速されてイオンビーム７が発生
する。これによりイオン加速電極６にイオン加速電流が
流れるので、電流検出器９からイオン加速電流検出信号
Ｉｂａが発生する。切換制御器１５は制御移行遅れ時間
Ｔ。後のＴ４において切換リレー１６をオンにして可動
接点１６ｂを固定接点１６ｄに接続し第１の比較器１０
から出力される制御信号をフィラメントな源３に供給す
る。従って、フィラメント電源３はイオン加速電流検出
信号■、が設定値Ｉｂｒと等しくなるように定加速電流
制御される。

イオン加速電流はイオンビーム７の量に比例するので、
この定加速電流制御状態では真空容器１内の圧力が変動
してもイオンビーム７の量は変動せず、従って、被加工
物８を高精度に加工することができる。

ところでＴ、において、何らかの原因でイオン加速電極
６に異常放電が発生すると、加速電源５は該イオン加速
電極６への加速電圧の供給を遮断する。このとき、同時
に、アーク電源４と電子抑制層ｒＡ１２も電圧供給を遮
断する。これによりイオン加速電流がなくなって電流検
出器９から出力されるイオン加速電流検出信号１ｈａが
零になるが、切換制御器１５はイオン加速電流検出信号
Ｉｂｄが零になると切換リレー１６をオフにして可動接
点１６ｂを固定接点１６’ｃに接続して定フイラメンｉ
電流制御に移るので、フィラメントｆｉＨＩ’Ｘ３から
フィラメント２に大きな電流が供給されることがない。

Ｔ６において異常放電保護動作が終了すれば、再び、加
速電源５と電子抑制電源１２がオンされ、更にＴ７にお
いてアーク電源４がオンされ、更に制御移行遅れ時間Ｔ
。後のＴＩｌにおいて切換リレー１６が切換えられて定
加速電流制御に移る。

なお、制御移行遅れ時間Ｔ０はアーク電源４をオンした
直後のプラズマ発生の不安定時間内における制御の安定
性を確保する時間である。

定フィラメント電流制御系の設定値Ｉｆｒは、フィラメ
ント保護のためには、アーク電源４、加速電源５及び電
子抑制電源１２をオンしたときに発生するイオンビーム
７によりイオン加速電極６に流れるイオン加速電流に応
じたイオン加速電藻検出信号Ｔｏａを切換制御器１５が
感知できる最小値とするのがよいが、定フィラメント電
流制御から定加速電流制御へ移行するときの安定性のた
めには通常の定加速電流制御時のフィラメント電流に近
い値になるようにするのがよい。

以上に述べた実施例は、フィラメント電源３、加速電源
５と電子抑制電源１２、アーク電源４の順に電源をオン
するものであるが、フィラメント電源３とアーク電源４
を同時にオンする方法等のように電源オン順序を変えて
もよく、異常放電保護時の電源オフに関しても変形する
ことができる。

また、フィラメント２は抵抗体でありフィラメント電流
はフィラメント２の端子電圧に比例するので、フィラメ
ント出力制御は、電圧検出による定フィラメント電圧制
御系とすることもできる。

また、イオン加速電極６の異常放電は加速電Ｅｔ５の出
力電圧を監視することによっても検出できるので、切換
制御器１５は加速電源５の出力電圧に応動するように変
形することもできる。この場合には、定フィラメント電
流制御系の設定値Ｌｒを零にすることもできる。

更にまた、フィラメント電源として第３図に示すような
定電流電源１８を用いる場合には比較器１８ａと電流検
出器１８ｂが内蔵されているので、これを前述した第２
の比較器１３と電流検出器１４として利用することがで
き、これに第１の比較器１０、切換制御器１５及び切換
リレー１６を追加すれば２つの制御系を構成できる。

〔発明の効果コ 以上のように本発明は、イオンを加速する加速電極に異
常が発生して加速電圧を遮断するときにはイオン源のフ
ィラメントを定フィラメント出力制御するようにしたの
で、フィラメント電流を抑制してフィラメントの寿命の
低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になるイオンビーム加工装置のブロック
図、第２図は動作タイミングチャート。 第３図は定電流電源のブロック図、第４図は従来のイオ
ンビーム加工装置のブロック図である・１・・・・・・
真空容器、２・・・・・・フィラメント、３・・・・・
・フィラメント電源、５・・・・・・加速電源、６・・
・・・・イオン加速電極、７・・・・・・イオンビーム
、８・・・・・・被加工物、９，１４・・・・・・電流
検出器、１０，１３・・・・・・比較器、１５・・・・
・・切換制御器、１６・・・・・・切換リレー。 第１図 ｔｄ 第２図 第３図 第　４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、フィラメントを備えたイオン源と、前記フィラメン
   トに電力を供給するフィラメント電源と、前記イオン源
   で発生したイオンを加速して被加工物に照射する加速電
   極と、該加速電極に一定の加速電圧を供給する加速電源
   と、加速電極に流れるイオン加速電流を検出する手段と
   、イオン加速電流検出信号に基づいてイオン加速電流が
   所定の一定値となるように前記フィラメント出力を制御
   する定加速電流制御系とを備えたイオンビーム加工装置
   において、フィラメント出力を所定の一定値とするよう
   に該フィラメント出力を制御する定フィラメント出力制
   御系と、加速電極異常時に前記定フィラメント出力制御
   系を前記定加速電流制御系から定フィラメント出力制御
   系に切換える制御系切換手段を設けたことを特徴とする
   イオンビーム加工装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記加速電源は前
   記加速電極異常時に該加速電極に供給する加速電圧を遮
   断することを特徴とするイオンビーム加工装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記定フィラメン
   ト出力制御系はフィラメントに供給する電力を該フィラ
   メントの加熱状態維持に必要な値に制御することを特徴
   とするイオンビーム加工装置。 ４、フィラメントを備えたイオン源と、前記フィラメン
   トに電力を供給するフィラメント電源と、前記イオン源
   で発生したイオンを加速して被加工物に照射する加速電
   極と、該加速電極に一定の加速電圧を供給すると共に加
   速電極異常時には該加速電圧の供給を停止する加速電源
   と、前記加速電極に流れるイオン加速電流を検出する手
   段と、イオン加速電流検出信号を第１の設定値と比較し
   、イオン加速電流が所定値となるように前記フィラメン
   ト電源の出力を制御する制御信号を出力する第１の比較
   器とを備えたイオンビーム加工装置において、前記フィ
   ラメントに供給する電力を所定の値に固定するように前
   記フィラメント電源に制御信号を与えるフイラメント出
   力固定制御手段と、加速電極異常時には前記フィラメン
   ト電源に入力する制御信号を前記第１の比較器の出力か
   らフィラメント出力固定制御手段の出力に切換える切換
   手段とを設けたことを特徴とするイオンビーム加工装置
   。 ５、特許請求の範囲第４項において、前記フイラメント
   出力固定制御手段は、前記フィラメントに供給されるフ
   ィラメント電流を検出する手段と、フィラメント電流検
   出信号を第２の設定値と比較し、フィラメント電流が所
   定値となるように前記フィラメント電源の出力を制御す
   る制御信号を出力する第２の比較器を有することを特徴
   とするイオンビーム加工装置。