DE19960314A1 - Ionenstrahl-Bearbeitungsvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Ionenquelle für diese - Google Patents

Abstract

Es werden eine Ionenstrahl-Bearbeitungsvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Ionenquelle für diese angegeben, die so beschaffen sind, dass sie die Häufigkeit von Spannungseinbrüchen wegen Teilchen verringern, und die eine Verlängerung der Nutzungszeit der Vorrichtung durch stabilen Betrieb der Vorrichtung für lange Zeit und durch Minimieren von Wartungsvorgängen, wie Reinigungsvorgängen für die Vorrichtung ermöglichen. In eine Vakuumkammer aus einer Bearbeitungskammer und einer an dieser angebrachten Ionenquelle zum Erzeugen eines Plasmas wird ein Plasma erzeugendes Gas abgeleitet, und innerhalb der Vakuumkammer wird ein elektrisches Feld angelegt, um Ionen innerhalb des Plasmas als Ionenstrahl zu entnehmen. Die Ionenquelle (1) verfügt über eine Bogenspannungsversorgung (7), eine Beschleunigungsspannungsversorgung (8) zum Anlegen einer positiven Spannung an eine Beschleunigungselektrode (2) zum Entnehmen des Ionenstrahls und eine Verzögerungsspannungsversorgung (9) zum Anlegen einer negativen Spannung an eine Verzögerungselektrode (3), um zu verhindern, dass Ionen in die Ionenquelle fliegen. Wenn die Ionenquelle betrieben wird, wird als Erstes die positive Spannung an die Beschleunigungselektrode angelegt, und dann wird die negative Spannung an die Verzögerungselektrode angelegt.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine Ionenstrahl-Bearbei­ tungsvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Ionenquelle für diese, und spezieller betrifft sie ein Ver­ fahren zum Betreiben einer Ionenquelle zum Entnehmen, als Ionenstrahl, von Ionen innerhalb eines in der Ionenquelle erzeugten Plasmas zur Verwendung in einer Ionenstrahl-Bear­ beitungsvorrichtung zum Ausführen von Ionenstrahlfräsen, Ionenstrahlsputtern usw., und sie betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer die Ionenquelle verwendenden Ionenstrahl- Bearbeitungsvorrichtung.

Eine Ionenstrahl-Bearbeitungsvorrichtung verwendet Ionen, die, wenn sie abgestrahlt werden, um auf ein Werkstück zu treffen, für eine Ansammlung einer positiven Ladung auf der Oberfläche des Werkstücks sorgen, so dass die Ionenstrahl- Bearbeitungsvorrichtung nicht auf kontinuierliche Weise da­ für sorgen kann, dass ein Ionenstrahl auf einen bearbeiteten Ort des Werkstücks trifft. Aus diesem Grund wurde herkömmli­ cherweise eine Neutralisiereinrichtung angebracht, um die Oberfläche eines-Werkstücks mit Elektronen zu bestrahlen, um diese Oberfläche in elektrisch neutralem Zustand zu halten.

Die Neutralisiereinrichtung wird so betrieben, dass eine das Werkstück enthaltende Bearbeitungskammer vor der Bearbeitung des Werkstücks mit Elektronen gefüllt wird, so dass die Neu­ tralisierung der Oberfläche des Werkstücks gleichzeitig mit der Einstrahlung eines Ionenstrahls auf das Werkstück ge­ startet werden kann.

Herkömmlicherweise erzeugt ein Ionengenerator typischerweise ein Plasma zum Erzeugen von Ionen, wenn die Ionenquelle ge­ startet wird, während die Neutralisiereinrichtung-Elektronen innerhalb der Bearbeitungskammer erzeugt. Daher ist es er­ forderlich, eine Abschirmungseinrichtung zum Verhindern, dass Elektronen von der Bearbeitungskammer in den Ionengene­ rator fliegen, anzubringen. Eine derartige Abschirmungsein­ richtung wird dadurch realisiert, dass anfänglich eine Ver­ zögerungsspannungsversorgung in einer Ionenquelle aktiviert wird, um eine Verzögerungselektrode mit negativer Spannung zu versehen, wobei anschließend eine Beschleunigungsspan­ nungsversorgung aktiviert wird, um eine positive Spannung an eine Beschleunigungselektrode zu legen.

Wenn jedoch ein Ionenquellen-Betriebsverfahren wie das oben genannte bei einer Ionenstrahl-Bearbeitungsvorrichtung ange­ wandt wird, haften möglicherweise Teilchen auf den Elektro­ den der Ionenquelle an, um zwischen der Beschleunigungselek­ trode und der Verzögerungselektrode einen Kurzschluss zu verursachen, was wiederholte Einbrüche der als Erstes akti­ vierten Verzögerungsspannungsversorgung hervorruft.

Das Einbrechen der Ionenquelle-Spannungsversorgung rührt hauptsächlich vom Kurzschluss zwischen den Elektroden der Ionenquelle aufgrund daran anhaftender Teilchen her. Derar­ tige Teilchen sind in den meisten Fällen elektrisch leitende Materialien, die Sputterabscheidungen sind, die einmal an der Wandfläche innerhalb der Bearbeitungskammer anhaften und sich wieder von dieser lösen. Wenn die Beschleunigungselek­ trode und die Verzögerungselektrode der Ionenquelle mit je­ weiligen Spannungen versorgt werden, wobei derartige Teil­ chen an Abschnitten dieser Elektroden anhaften, werden die zwei Elektroden kurzgeschlossen, was eine Abfolge wiederhol­ ter Betriebsvorgänge verursacht, bei denen ein Kurzschluss­ strom durch die Ionenquelle-Spannungsversorgung fließt, wo­ durch diese auf einen erfassten Überstrom hin abgeschaltet wird und die Spannung nach einer vorbestimmten Zeitperiode wieder angelegt wird. Diese Abfolge von Betriebsabläufen wird wiederholt, bis die Teilchen, die den Kurzschluss ver­ ursachen, abgebrannt oder durch den Kurzschlussstrom von den Elektroden beseitigt sind.

Typischerweise ist in Ionenquelle-Spannungsversorgungen die Beschleunigungsspannungsversorgung so konzipiert, dass sie größere Stromliefervermögen als die Verzögerungsspannungs­ versorgung aufweist. Zum Beispiel kann eine Ionenquelle­ -Spannungsversorgung eine Kombination aus einer Beschleuni­ gungsspannungsversorgung mit einem Maximalausgang von 1,3 kV, 3 A und einer Verzögerungsspannungsversorgung mit einem Maximalausgang von 500 V, 0,2 A sein. Dies, da die Be­ schleunigungs- und die Verzögerungsspannungsversorgungen an­ gesichts der Optimierung für die Konfiguration der gesamten Ionenquelle-Spannungsversorgungen nicht dasselbe Stromlie­ fervermögen aufweisen müssen. Genauer gesagt, muss die Be­ schleunigungsspannungsversorgung einen Ionenstrahlstrom lie­ fern, wenn ein Ionenstrahl entnommen wird, wohingegen die Verzögerungsspannungsversorgung kaum Strom für den Ionen­ strahl liefern muss.

Außerdem werden Werte zum Erfassen von Überströmen der je­ weiligen Spannungsversorgungen typischerweise proportional zu den maximalen Nennstromstärken der jeweiligen Spannungs­ versorgungen eingestellt, so dass die Überstromerkennung für eine Spannungsversorgung mit kleinerem Stromliefervermögen bei einem kleineren Überstrom arbeitet. Demgemäß fließt, wenn Teilchen an Abschnitten der Elektroden der Ionenquelle anhaften, ein Kurzschlussstrom durch Teilchen, wenn die Ver­ zögerungsspannung angelegt wird, und es wird die Überstrom­ erkennung in der Verzögerungsspannungsversorgung aktiviert, um diese abzuschalten. Dann wird die Verzögerungsspannung in einer vorbestimmten Zeitperiode erneut angelegt. Diese Ab­ folge von Vorgängen wird wiederholt, wodurch die Beschleuni­ gungsspannungsversorgung unendlich lange daran gehindert wird, aktiv zu werden.

Ferner führt bei Teilchen kleiner Größe ein durch derartige Teilchen fließender Kurzschlussstrom zu einem Verbrennen und schließlichem Beseitigen der Teilchen von den Elektroden. Wenn Teilchen jedoch eine bestimmte große Abmessung aufwei­ sen, reicht ein in der Verzögerungsspannungsquelle mit klei­ nem Stromliefervermögen fließender Kurzschlussstrom nicht dazu aus, die Teilchen abzubrennen, die daher auf den Elek­ troden verbleiben, wodurch die Ionenquelle dazu gezwungen wird, eine Abfolge von Vorgängen zu wiederholen, zu denen Überstromerkennung, Abschalten und Reaktivierung gehören.

Für den Benutzer dieser Vorrichtung ist es wichtig, die Vor­ richtung für eine lange Periode in stabilem Zustand zu be­ treiben, Wartungsvorgänge wie Reinigungsvorgange für die Vorrichtung zu minimieren und die Arbeitszeit der Vorrich­ tung zu erhöhen, die sich aus minimierten Wartungsvorgängen ergibt. Um diese Ziele zu erreichen, ist es kritisch, die Häufigkeit des Auftretens von Spannungseinbrüchen zu mini­ mieren, die Vorrichtung so früh wie möglich in stabilem Zu­ stand zu aktivieren und einen stabilen Betriebszustand auf­ rechtzuerhalten.

Im Allgemeinen tritt ein Spannungseinbruch in der Ionenquel­ le häufig aufgrund von an den Elektroden der Elektrodenquel­ le anhaftender Teilchen beim Einschalten der Vorrichtung nach einem Reinigen des Inneren derselben oder nach dem Rei­ nigen der Elektroden der Ionenquelle auf. Herkömmliche Ver­ fahren zum Betreiben einer Ionenquelle leiden jedoch unter Schwierigkeiten beim Beseitigen von Teilchen, die zu Span­ nungseinbrüchen führen, von den Elektroden der Ionenquelle, wodurch sich wiederholte Spannungseinbrüche ergeben. Um ei­ nen stabilen Betriebszustand zu erreichen, der im Wesentli­ chen frei von Spannungseinbrüchen ist, ist viel Zeit erfor­ derlich. In einigen Fällen müssen die Elektroden der Ionen­ quelle häufig gereinigt werden, um derartige Situationen zu verbessern, wodurch sich Schwierigkeiten beim Verbessern der Nutzungszeit der Vorrichtung ergeben.

Angesichts der oben genannten Probleme beim Stand der Tech­ nik ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Ionenstrahl-Be­ arbeitungsvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Ionenquelle für diese zu schaffen, die dazu in der Lage sind, die Häufigkeit auftretender Spannungseinbrüche zu ver­ ringern, wobei die Ionenquelle gleichmäßig aktiviert wird, und auch Wartungserfordernisse zu verringern, wie beim Rei­ nigen der Elektroden der Ionenquelle usw., um höhere Zuver­ lässigkeit der Vorrichtung und verbesserten Betriebswir­ kungsgrad derselben zu erzielen.

Diese Aufgabe ist hinsichtlich der Vorrichtung durch die Lehre des beigefügten Anspruchs 8 und hinsichtlich des Ver­ fahrens durch die Lehren der beigefügten unabhängigen An­ sprüche 1 bis 4 gelöst.

Bei der Erfindung ist eine Ionenquelle an einer Bearbei­ tungskammer angebracht, um eine Vakuumkammer zu bilden, in die ein Gas zum Erzeugen eines Plasmas eingeleitet wird, und ein elektrisches Feld wird innerhalb der Vakuumkammer ange­ legt, um Ionen innerhalb des Plasmas als Ionenstrahl zu ent­ nehmen. Die Ionenquelle verfügt über eine Bogenspannungsver­ sorgung, eine Beschleunigungsspannungsversorgung zum Anlegen eines positiven Potenzials an eine Beschleunigungselektrode zum Entnehmen des Ionenstrahls sowie eine Verzögerungsspan­ nungsversorgung zum Anlegen eines negativen Potenzials an eine Verzögerungselektrode, um zu verhindern, dass Ionen in die Ionenquelle fliegen. Wenn die Ionenquelle betrieben wird, wird als Erstes ein positives Potenzial an die Be­ schleunigungselektrode angelegt, und an die Verzögerungs­ elektrode wird nach dem Anlegen des positiven Potenzials an die Beschleunigungselektrode, oder gleichzeitig damit, ein negatives Potenzial angelegt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von durch Figuren ver­ anschaulichten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm, das die Konfiguration einer Ionenstrahl-Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aus­ führungsbeispiel der Erfindung zeigt;

Fig. 2 ist ein zeitbezogenes Diagramm zum Veranschaulichen eines Betriebsablaufs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 3 ist ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen verschie­ dener Schritte beim Betriebsablauf gemäß dem Ausführungsbei­ spiel der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 verfügt eine Ionenquelle 1 über eine Beschleu­ nigungselektrode 2, an die ein positives Potenzial angelegt wird; eine Verzögerungselektrode 3, an die ein negatives Po­ tenzial angelegt wird; und eine Ionenquellenkammer 4 und ei­ ne Wendel 5 zum Emittieren thermischer Elektronen. Die dar­ gestellte Ionenstrahl-Bearbeitungsvorrichtung verfügt ferner über eine Wendelspannungsversorgung 6 zum Erhitzen der Wen­ del 5; eine Bogenspannungsversorgung 7 zum Erzeugen eines Plasmas innerhalb der Ionenquellenkammer 4; eine Beschleuni­ gungsspannungsversorgung 8 zum Anlegen einer Beschleuni­ gungsspannung an die Beschleunigungselektrode 2 zum Entneh­ men einer Ionenstrahls; eine Verzögerungsspannungsversorgung 9 zum Anlegen einer Verzögerungsspannung an die Verzöge­ rungselektrode 3, um zu verhindern, dass Elektronen von ei­ ner Bearbeitungskammer 11 in die Ionenquellenkammer 4 flie­ gen; eine Steuerung 10 zum Betreiben der jeweiligen Span­ nungsversorgungen 6, 7, 8, 9; und die Bearbeitungskammer 11.

Die Bearbeitungskammer 11 enthält einen Halter 13 zum Halten von Werkstücken 12; eine Neutralisiereinrichtung 14 zum Er­ zeugen von Elektronen; und einen Verschluss 15, um zu ver­ hindern, dass Ionenstrahlen auf die Werkstücke 12 gestrahlt werden. Die Bearbeitungskammer 11 ist außerhalb mit einer Spannungsversorgung 16 für die Neutralisiereinrichtung 14 und mit einem Verschlussantrieb 17 versehen. Die Spannungs­ versorgung 16 und der Verschlussantrieb 17 werden durch die Steuerung 10 gesteuert.

Die Ionenquelle 1 ist an der Bearbeitungskammer 11 ange­ bracht, und sie wird in Form einer Vakuumkammer verwendet. Die Steuerung 10 steuert Spannungen, Ströme und Betriebs­ zeitpunkte für die Wendelspannungsversorgung 6, die Bogen­ spannungsversorgung 7, die Beschleunigungsspannungsversor­ gung 8, die Verzögerungsspannungsversorgung 9, die Neutrali­ siereinrichtung-Spannungsversorgung 16 und den Verschlussan­ trieb 17.

Ein herkömmlicher Betriebsablauf umfasst Folgendes: Einlei­ ten eines Plasma erzeugenden Gases in die Ionenquelle 1; Hindurchleiten von Strom durch die Wendel 5, nachdem ein vorbestimmter Druck innerhalb der Ionenquelle 1 erreicht wurde; und Aktivieren der Verzögerungsspannungsversorgung 9 zum Anlegen einer Verzögerungsspannung an die Verzögerungs­ elektrode 3. Anschließend geht der Betriebsablauf zur Akti­ vierung der Beschleunigungsspannungsversorgung 8 über, um eine Beschleunigungsspannung an die Beschleunigungselektrode 2 anzulegen, und schließlich wird eine Bogenspannung von der Bogenspannungsversorgung 7 angelegt, um ein Plasma zu erzeu­ gen, aus dem ein Ionenstrahl gezogen wird. Wie bereits be­ schrieben, entsteht bei diesem Betriebsablauf oder -verfah­ ren, wenn die Verzögerungselektrode 3 mit der Verzögerungs­ spannung versorgt wird, wobei Teilchen an Abschnitten der Beschleunigungselektrode 2 und der Verzögerungselektrode 3 der Ionenquelle anhaften, zwischen der Beschleunigungselek­ trode 2 und der Verzögerungselektrode 3 ein Kurzschlusszu­ stand ausgebildet, der bewirkt, dass durch die Verzögerungs­ spannungsversorgung 9 ein Kurzschlussstrom fließt, der als Überstrom erkannt wird, woraufhin die Verzögerungsspannungs­ versorgung 9 abgeschaltet wird. Dann wird die Verzögerungs­ spannungsversorgung 9, nachdem eine vorbestimmte Zeit ver­ strichen ist, erneut hochgefahren, um die Verzögerungselek­ trode 3 mit der Verzögerungsspannung zu versorgen. Diese Be­ triebsabfolge wird wiederholt.

Fig. 2 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Betriebsablaufs bei einer erfindungsgemäßen Ionenquelle.

Wie durch Pfeile dargestellt, beinhaltet dieser Betriebsab­ lauf das Folgende: Einleiten eines Plasma erzeugenden Gases in die Ionenquelle 1; Hindurchleiten von Strom durch die Wendel 5, nachdem in der Ionenquelle 1 ein vorbestimmter Druck erreicht ist; Aktivieren der Beschleunigungsspannungs­ versorgung 8 als Nächstes, um eine Beschleunigungsspannung an die Beschleunigungselektrode 2 anzulegen; anschließendes Aktivieren der Verzögerungsspannungsversorgung 9 zum Anlegen einer Verzögerungsspannung an die Verzögerungselektrode 3; und abschließendes Anlegen einer Bogenspannung von der Bo­ genspannungsversorgung 7, um einen Ionenstrahl zu entnehmen.

Das Vorstehende entspricht den Grundprinzipien und Grundbe­ triebsabläufen bei der Erfindung, wie unter Bezugnahme auf das in Fig. 2 dargestellte Zeitdiagramm beschrieben. Nach­ folgend wird ein bevorzugter Betriebsablauf eines Ausfüh­ rungsbeispiels der Erfindung allgemein unter Bezugnahme auf das in Fig. 3 dargestellte Flussdiagramm beschrieben.

Fig. 3 ist ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen des Be­ triebs der Steuerung 10 bei der Erfindung. Wenn die Steue­ rung 10 ihren Betrieb beginnt, wird als Erstes, in einem Schritt 30, der Verschlussantrieb 17 betätigt, um den Ver­ schluss 15 zu schließen, um die Werkstücke 12 vor einer Be­ strahlung durch Ionen oder Elektronen von der Ionenquelle zu schützen. Als Nächstes wird, in einem Schritt 31, ein Plasma erzeugendes Gas in die Ionenquelle 4 eingeleitet, und dann wird die Wendelspannungsversorgung 6 betrieben, um Strom durch die Wendel 5 zu leiten, und die Bogenspannungsversor­ gung 7 wird aktiviert, um eine Bogenspannung zu liefern. Dann wird, in einem Schritt 32, die Beschleunigungsspan­ nungsversorgung 8 betrieben, um die Beschleunigungselektrode 2 mit einer Beschleunigungsspannung zu versorgen. Als Nächs­ tes wird, in einem Schritt 33, die Verzögerungsspannungsver­ sorgung 9 betrieben, um die Verzögerungselektrode 3 mit ei­ ner Verzögerungsspannung zu versorgen. Ferner wird, in einem Schritt 34, die Neutralisiereinrichtung-Spannungsversorgung 16 betrieben, um Strom durch die Neutralisiereinrichtung 14 zu leiten, um Elektronen zum Neutralisieren der Oberfläche der Werkstücke 12 zu erzeugen.

Durch die Abfolge der vorstehenden Betriebsabläufe ist die Ionenquelle nun zur Aktivierung bereit. Anschließend wird, in einem Schritt 35, der Verschlussantrieb 17 betrieben, um den Verschluss 15 zu öffnen, gefolgt von einem Schritt 36, in dem die Werkstücke 12 bearbeitet werden.

Gemäß dem vorstehenden Betriebsablauf legt die Beschleuni­ gungsspannungsversorgung 8 mit großem Stromliefervermögen, während Teilchen an Abschnitten der Beschleunigungselektrode 2 und der Verzögerungselektrode 3 anhaften, als Erstes eine Beschleunigungsspannung an, um zwischen der Beschleunigungs­ elektrode 2 und der Verzögerungselektrode 3 über die Teil­ chen einen Kurzschlusszustand zu errichten, um dafür zu sor­ gen, dass ein Kurzschlussstrom durch die Beschleunigungs­ spannungsversorgung 8 fließt. Dieser Kurzschlussstrom fließt dauernd durch die Teilchen auf den Elektroden 2, 3, bis die Beschleunigungsspannungsversorgung 8 auf die Erkennung eines Überstroms hin die Beschleunigungsspannung nicht mehr aus­ gibt. Da die Beschleunigungsspannungsversorgung 8 einen ma­ ximalen Nennstrom von einigen Ampere aufweist, schaltet sie erst ab, wenn der Kurzschlussstrom einen Überstrom erreicht, dessen Wert geringfügig höher als der maximale Nennstrom ist, z. B. bei 120% der maximalen Nennstromstärke.

Auf diese Weise kann beim Verfahren zum Betreiben einer Ionenquelle gemäß dem Ausführungsbeispiel, da nämlich die Beschleunigungsspannungsversorgung größeres Stromlieferver­ mögen als die Verzögerungsspannungsversorgung aufweist, ein größerer Kurzschlussstrom erzeugt werden, und demgemäß kann die Zeitspanne bis zum Erkennen eines Überstroms länger als beim herkömmlichen Verfahren zum Betreiben einer Ionenquelle gemacht werden. Demgemäß können die Teilchen, die den Kurz­ schluss zwischen den Elektroden 2, 3 verursachen, für länge­ re Zeit von einem größeren Kurzschlussstrom durchflossen werden als beim herkömmlichen Betriebsverfahren. Durch den Kurzschlussstrom erzeugte Wärme bewirkt, dass die Teilchen heiß werden und abbrennen oder sie durch elektrische Stöße, wie Entladungsstöße, von den Elektroden entfernt werden oder sie durch die Vakuumumgebung abdampfen, so dass der Kurz­ schlusszustand zwischen den Elektroden 2, 3 wirkungsvoll be­ seitigt wird.

Ferner ist es gemäß diesem Ausführungsbeispiel möglich, da durch die Beschleunigungsspannungsversorgung 8 mit größerem Stromverliefervermögen ein größerer Kurzschlussstrom für längere Zeit geliefert werden kann, Teilchen in kürzerer Zeit zu entfernen, wenn die Teilchen dieselbe Größe wie im bekannten Fall aufweisen, und auch Teilchen mit großen Ab­ messungen zu beseitigen, die beim Stand der Technik wegen unzureichendem Strom nicht entfernt werden können. Im Ergeb­ nis kann ein Spannungseinbruch, selbst wenn er auftritt, in kürzerer Zeit überwunden werden. Es ist auch möglich, die Häufigkeit von Wartungsvorgängen, wie zum Reinigen der Elek­ troden der Ionenquelle, um den Spannungseinbruch zu beheben, zu verringern.

Beim vorstehenden Ausführungsbeispiel wird die Verzögerungs­ spannungsquelle 9 zum Versorgen der Verzögerungselektrode 3 mit einer Verzögerungsspannung aktiviert, nachdem die Be­ schleunigungsspannungsversorgung 8 zum Anlegen einer Be­ schleunigungsspannung an die Beschleunigungselektrode 2 ak­ tiviert wurde. Alternativ können die Beschleunigungsspan­ nungsversorgung 8 und die Verzögerungsspannungsversorgung 9 gleichzeitig aktiviert werden, um die Beschleunigungselek­ trode 2 und die Verzögerungselektrode 3 mit der Beschleuni­ gungsspannung bzw. der Verzögerungsspannung zu versorgen. In diesem Fall kann, da die Summe aus den durch die Beschleuni­ gungsspannungsversorgungsspannung 8 und die Verzögerungs­ spannungsversorgung 9 erzeugten Spannungen zwischen die Be­ schleunigungselektrode 2 und die Verzögerungselektrode 3 ge­ legt wird, ein größerer Kurzschlussstrom erzeugt werden, was es ermöglicht, Teilchen in kürzerer Zeit zu entfernen.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, da die Spannungen der Ionenquelle-Spannungsversorgungen in solcher Reihenfolge an­ gelegt werden, dass die Verzögerungsspannung nach der Be­ schleunigungsspannung oder gleichzeitig mit dieser angelegt wird, die Häufigkeit von Spannungseinbrüchen in der Ionen­ quelle zu verringern, was bei bekannten Ionenstrahl-Bearbei­ tungsvorrichtungen oder dergleichen ein Problem darstellt, wobei der Spannungseinbruch aufgrund von Teilchen auftritt, die an den in der Ionenquelle vorhandenen Elektroden anhaf­ ten. Dadurch kann die Ionenquelle gleichmäßig aktiviert wer­ den, und es kann ein stabiler Betrieb der Vorrichtung reali­ siert werden, mit verringerten Erfordernissen für Wartungs­ vorgänge, wie einem Reinigen der Elektroden der Ionenquelle oder dergleichen. Ferner können u. a. eine höhere Zuverläs­ sigkeit der Vorrichtung und ein verbesserter Betriebswir­ kungsgrad derselben erzielt werden.

Claims (8)

1. Verfahren zum Betreiben einer Ionenquelle (1) für eine Ionenstrahl-Bearbeitungsvorrichtung, wobei die Ionenquelle Folgendes aufweist: eine Bogenspannungsversorgung (7), eine Beschleunigungsspannungsversorgung (8) zum Anlegen einer po­ sitiven Spannung an eine Beschleunigungselektrode (2) zum Entnehmen eines Ionenstrahls sowie eine Verzögerungsspan­ nungsquelle 9 zum Anlegen einer negativen Spannung an eine Verzögerungselektrode (3) , um zu verhindern, dass Elektronen in die Ionenquelle fliegen, wobei ein Gas in die Ionenquelle eingeleitet wird, um aus diesem ein Plasma zu erzeugen, und wobei ein elektrisches Feld erzeugt wird, um Ionen innerhalb des Plasmas als Ionenstrahl zu entnehmen;
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

• - Anlegen einer positiven Spannung an die Beschleunigungs­ elektrode durch die Beschleunigungsspannungsversorgung und
• - anschließendes Anlegen einer negativen Spannung an die Verzögerungselektrode durch die Verzögerungsspannungsversor­ gung.

2. Verfahren zum Betreiben einer Ionenquelle (1) für eine Ionenstrahl-Bearbeitungsvorrichtung, wobei die Ionenquelle Folgendes aufweist: eine Bogenspannungsversorgung (7) , eine Beschleunigungsspannungsversorgung (8) zum Anlegen einer po­ sitiven Spannung an eine Beschleunigungselektrode (2) zum Entnehmen eines Ionenstrahls sowie eine Verzögerungsspan­ nungsquelle 9 zum Anlegen einer negativen Spannung an eine Verzögerungselektrode (3) , um zu verhindern, dass Elektronen in die Ionenquelle fliegen, wobei ein Gas in die Ionenquelle eingeleitet wird, um aus diesem ein Plasma zu erzeugen, und wobei ein elektrisches Feld erzeugt wird, um Ionen innerhalb des Plasmas als Ionenstrahl zu entnehmen;
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

• - Anlegen einer negativen Spannung an die Verzögerungselek­ trode durch die Verzögerungsspannungsversorgung gleichzeitig mit dem Anlegen einer positiven Spannung an die Beschleuni­ gungselektrode durch die Beschleunigungsspannungsversorgung.

3. Verfahren zum Betreiben einer Ionenquelle (1) für eine Ionenstrahl-Bearbeitungsvorrichtung, wobei die Ionenquelle Folgendes aufweist: eine Bogenspannungsversorgung (7), eine Beschleunigungsspannungsversorgung (8) zum Anlegen einer po­ sitiven Spannung an eine Beschleunigungselektrode (2) zum Entnehmen eines Ionenstrahls sowie eine Verzögerungsspan­ nungsquelle 9 zum Anlegen einer negativen Spannung an eine Verzögerungselektrode (3), um zu verhindern, dass Elektronen in die Ionenquelle fliegen, wobei ein Gas in die Ionenquelle eingeleitet wird, um aus diesem ein Plasma zu erzeugen, und wobei-ein elektrisches Feld erzeugt wird, um Ionen innerhalb des Plasmas als Ionenstrahl zu entnehmen;
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

• - einen ersten Schritt des Anlegens einer negativen Spannung an die Verzögerungselektrode durch die Verzögerungsspan­ nungsversorgung, nachdem durch die Beschleunigungsspannungs­ versorgung eine positive Spannung an die Beschleunigungs­ elektrode angelegt wurde; und
• - einen zweiten Schritt des Anlegens einer negativen Span­ nung an die Verzögerungselektrode durch die Verzögerungs­ spannungsversorgung gleichzeitig mit einem Anlegen einer po­ sitiven Spannung an die Beschleunigungselektrode durch die Beschleunigungsspannungsversorgung;
• - wobei der erste Schritt und der zweite Schritt selektiv ausgeführt werden.

4. Verfahren zum Betreiben einer Ionenstrahl-Bearbeitungs­ vorrichtung, die eine Ionenquelle (1) und eine Verarbei­ tungskammer (11) aufweist, wobei die Ionenquelle Folgendes aufweist: eine Bogenspannungsversorgung (7), eine Beschleu­ nigungsspannungsversorgung (8) zum Anlegen einer positiven Spannung an eine Beschleunigungselektrode (2) zum Entnehmen eines Ionenstrahls sowie eine Verzögerungsspannungsquelle 9 zum Anlegen einer negativen Spannung an eine Verzögerungs­ elektrode (3), um zu verhindern, dass Elektronen in die Io­ nenquelle fliegen, wobei ein Gas in die Ionenquelle einge­ leitet wird, um aus diesem ein Plasma zu erzeugen, und wobei ein elektrisches Feld erzeugt wird, um Ionen innerhalb des Plasmas als Ionenstrahl zu entnehmen;

• - wobei die Bearbeitungskammer einen Halter (13) zum Halten eines Werkstücks (12), einen Verschluss (15) zum Schützen des Werkstücks vor einer Bestrahlung durch Ionen und Elek­ tronen sowie eine Neutralisiereinrichtung (14) zum Erzeugen von Elektronen zum elektrischen Neutralisieren der Oberflä­ che des Werkstücks aufweist;
  gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
• - einen ersten Schritt des Anlegens einer positiven Spannung an die Beschleunigungselektrode durch die Beschleunigungs­ spannungsversorgung;
• - einen zweiten Schritt des Anlegens einer negativen Span­ nung an die Verzögerungselektrode durch die Verzögerungs­ spannungsversorgung nach dem Ausführen des ersten Schritts; und
• - einen dritten Schritt des Startens der Neutralisierein­ richtung nach dem Ausführen des zweiten Schritts.

5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch den Schritt des Einsetzens des Verschlusses (15) zum Schützen des Werkstücks (12) vor Bestrahlung mit Ionen vor dem Aus­ führen des ersten Schritts.

6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch den Schritt des Herausnehmens des Verschlusses (15) nach dem Ausführen des dritten Schritts.

7. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch den Schritt des Bearbeitens des Werkstücks (12) nach dem Ausfüh­ ren des dritten Schritts.

8. Ionenstrahl-Bearbeitungsvorrichtung mit

• - einer Beschleunigungsspannungsversorgung (8) zum Anlegen einer Beschleunigungsspannung an eine Beschleunigungselek­ trode (2);
• - einer Verzögerungsspannungsversorgung (9) zum Anlegen ei­ ner Verzögerungsspannung an eine Verzögerungselektrode (3) und
• - einer Steuerung (10) zum Aktivieren dieser Spannungsver­ sorgungen;
  dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (10) so ausgebil­ det ist, dass sie ein Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche ausführt.