CN103732788A

CN103732788A - 等离子体处理装置

Info

Publication number: CN103732788A
Application number: CN201380002694.6A
Authority: CN
Inventors: 赤野真也
Original assignee: Chugai Ro Co Ltd
Current assignee: Chugai Ro Co Ltd
Priority date: 2012-08-15
Filing date: 2013-06-20
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2033-06-20
Also published as: CN103732788B

Abstract

本发明提供一种等离子体处理装置，即使等离子体与被处理品接近，也能使等离子体与被处理品隔离。本发明的等离子体处理装置1包括腔室（2），该腔室（2）内部具有对被处理品（5）进行保持的保持空间（2a）、以及要形成等离子体的等离子体空间（2b）；向等离子体空间内（2b）放出电子来形成等离子体的等离子体枪（3）；以及在保持空间（2a）与等离子体空间（2b）之间形成横穿腔室（2）的磁通的至少一对位置可调节的对置磁铁（4）。

Description

等离子体处理装置

技术领域

本发明涉及一种等离子体处理装置。

背景技术

例如，已知有如专利文献1所记载的那样、采用形成等离子体来促进蒸镀这一等离子体辅助法的蒸镀装置。虽然等离子体能促进形成蒸镀覆膜的蒸镀材料的化学反应，但会引起被称为轰击效应（bombardment effect）的现象，即，若与要在背面形成蒸镀覆膜的被蒸镀体接触，则会使被蒸镀体表面的物质弹出。为了对被蒸镀体（被处理品）的表面进行清洁，有时也会积极地利用等离子体的轰击效应。

将电子与等离子气体一同释放来形成等离子体的等离子体枪通常具有形成用于将释放出的电子向轴向引导的磁通的收束线圈。收束线圈所形成的磁通在从收束线圈的出口侧向轴向延伸后，在外侧折返，并返回到收束线圈的入口侧。在外侧折返的一部分磁通能贯穿被蒸镀体或通过被蒸镀体的附近。由于等离子体会顺着磁通移动，因此在现有的蒸镀装置中，会将少许等离子体引导到被蒸镀体的附近。因此，现有的蒸镀装置难以使被蒸镀体与等离子体完全隔离，等离子体的轰击效应可能会对被蒸镀体的表面造成损伤。

专利文献2中记载了如下发明：在利用因等离子气体而弹出的物质对被处理品进行涂敷的离子溅射装置中，设置一对形成夹着被处理品相互排斥的磁通的线圈，通过调节两线圈的磁通相抵消的CUSP面（cusp surface）与被处理品的位置关系进行调节从而控制离子溅射（轰击）的速度。由于本发明基本上将等离子体向被处理品引导，因此即使能调节溅射的强度，也无法使被处理品与等离子体隔离来完全防止溅射。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4074370号公报

专利文献2：日本专利特开平4-329637号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

鉴于上述问题，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种等离子体处理装置，即使使等离子体与被处理品接近或接触，也能将等离子体与被处理品隔离。

解决技术问题所采用的技术方案

为了解决上述问题，本发明的等离子体处理装置包括：腔室，该腔室内部具有对被处理品进行保持的保持空间、以及要形成等离子体的等离子体空间；等离子体枪，该等离子体枪向所述等离子体空间内放出电子来形成等离子体；以及在所述保持空间与所述等离子体空间之间形成横穿所述腔室的磁通的至少一对对置磁铁。

若采用该结构，上述对置磁铁的磁场会捕捉上述等离子体枪的磁通，从而防止上述等离子体枪的磁通靠近上述被处理品。即，上述对置磁铁所形成直线磁场会捕捉试图从上述等离子体空间进入到上述保持空间的离子及带电粒子，因此能防止等离子体与被处理品接触从而造成损伤。此外，由于等离子体泄漏到保持空间的量取决于上述对置磁铁的捕捉能力，因此也能利用上述对置磁铁的捕捉能力来调节轰击效应的程度。

此外，在本发明的等离子体处理装置中，所述对置磁铁的位置可调节。

若采用该结构，则能变更实质性封锁等离子体的等离子体空间的边界位置。特别是通过个别地变更上述对置磁铁的高度，从而能配合上述等离子体枪、上述腔室的非对称性来调节等离子体的屏蔽能力，能使进入上述保持空间的中性粒子的量、泄漏的等离子体的量均匀。

此外，本发明的等离子体处理装置在包围所述腔室的所述保持空间的部分具有对磁通进行屏蔽的电磁屏蔽件。

若采用该结构，则上述电磁屏蔽件对上述对置磁铁所形成的与直线磁场相反方向的磁通进行引导，从而能防止磁通通过保持区域。

此外，在本发明的等离子体处理装置中，所述对置磁铁由电磁铁构成，能对励磁电流进行调节。

若采用该结构，则能容易地控制等离子体泄漏到上述保持空间的量。

此外，在本发明的等离子体处理装置中，所述对置磁铁为多对磁铁。

根据该结构，俯视时，上述对置磁铁在侧方排列，从而形成横穿上述腔室的直线磁场，因此能在面上封锁等离子体。

发明效果

如上所述，根据本发明，在被处理品与等离子体之间形成直线磁场，从而能控制到达被处理品的等离子体的量，还能防止轰击。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的等离子体蒸镀装置的简要结构图。

图2是图1的对置磁铁的立体图。

图3是图2的对置磁铁的替代方案的立体图。

具体实施方式

图1表示本发明所涉及的等离子体处理装置的一个实施方式的等离子体蒸镀装置1的结构。等离子体蒸镀装置1具有腔室2、等离子体枪3、以及对置磁铁4。

腔室2的内部形成有对被处理品即玻璃基板5进行保持的保持空间2a、以及要利用等离子体枪3形成等离子体的等离子体空间2b。等离子体空间2b的底部设有坩锅6，该坩锅6包括用于使蒸镀材料熔融的电加热器6a。此外，腔室2的外侧设有由强磁性体构成的电磁屏蔽件7，并使其包围保持空间2a的外周。另外，腔室2还与未图示的真空泵相连，从而能对内部进行真空排气。

等离子体枪3被设置成从设置于腔室2侧壁的开口伸向等离子体空间2b。该等离子体枪3包括：放出电子的阴极8；沿着电子轨道形成电位梯度的第1电极9和第2电极10；回收阴极8所放出的电子的回收电极11；以及形成对阴极8所放出的电子进行引导的单点划线所示的磁通的收束线圈12。另外，等离子体枪3还具有用于对阴极8、第1电极9、第2电极10以及回收电极11施加放电电压的驱动电路13。等离子体枪3使例如氩气这样的经电离而形成为等离子体的放电气体通过阴极8、第1电极9、第2电极10、回收电极11、以及收束线圈12的中心而喷射出。

对置磁铁4与腔室2的外侧相对而配置，并由励磁电路14施加有使相对的磁极的磁性相反的励磁电流。由此，对置磁铁4如图中双点划线所示那样，形成如下那样的直线磁场，该直线磁场的磁通在保持空间2a与等离子体空间2b之间直线延伸并横穿腔室2。此外，对置磁铁4由位置调节机构15支承，能分别在图1的上下方向以及纸面纵深方向上独立地调节位置。

此外，本实施方式的对置磁铁4如图2所示，分别由在圆柱形的铁心4a上卷绕电线4b而形成的电磁铁构成，并在大致水平方向上排列配置有多对。由此，对置磁铁4能在腔室2的大致水平方向的整个剖面上形成大致均匀的直线磁场。此外，通过利用位置调节机构15对各个对置磁铁4的位置进行调节，从而也能使直线磁场倾斜或弯曲。

此外，虽然对置磁铁4分别如图中双点划线所示，也会从位于外侧的磁极产生磁通，但该磁通中朝向保持空间2a的磁通会被由强磁性体构成的电磁屏蔽件7捕捉，并在电磁屏蔽件7中迂回并延伸，因此不会通过腔室2内的保持空间2a。因此，为电磁屏蔽件7选择不会因对置磁铁4所形成的磁通而达到磁饱和的材质和形状。此外，除了腔室2的外周，也可以在上部也由电磁屏蔽件7覆盖。

在等离子体蒸镀装置1中，若不对对置磁体4施加励磁电流，由等离子体3在等离子体空间2b内形成等离子体，则等离子体进入保持空间2并与玻璃基板5接触。因此，能利用等离子体的接触所带来的轰击效应来去除（清洁）玻璃基板5表面的异物。

接着，若对对置磁铁4施加励磁电流，则形成从一侧的对置磁铁4向相对的对置磁铁4直线延伸的磁通。此外，一侧的对置磁铁4对未施加励磁电流时通过保持空间2a的收束线圈12的磁通进行引导并捕捉。

存在于等离子体空间2b中的、由等离子体枪3放出的电子、或等离子体中的离子以及带电粒子必须横穿对置磁铁4所形成的直线磁场才能进入保持空间2a。然而，电荷、磁化粒子会被对置磁铁4所形成的直线磁场吸引从而向腔室2的侧壁移动。由此，等离子体不会进入保持空间2a，也不会在保持空间2a中形成新的等离子体。

通过在该状态下使坩锅6的蒸镀材料蒸发，从而使以对电磁呈中性的粒子为主的蒸镀材料进入到保持空间2a内，在经清洁后的玻璃基板5的表面上形成蒸镀覆膜。由此，在利用对置磁场4所形成的直线磁场将等离子体封锁在等离子体空间2b内的状态下使玻璃基板5表面的蒸镀覆膜生长，因此不会发生等离子体与蒸镀覆膜接触从而因轰击效应而对蒸镀覆膜造成损伤的情况。

当然，在等离子体蒸镀装置1中可以在蒸镀期间的任意时刻，切断或降低对置磁铁4的励磁电流来有意地利用轰击效果进行清洁。

此外，在等离子体蒸镀装置1中，能够通过利用位置调节机构15调节对置磁铁4的位置来使直线磁场倾斜以及弯曲，或者通过使等离子体枪3的中心轴上与侧方的直线磁场的磁通密度不同，从而对因等离子体枪3的收束线圈12所形成的磁场的分布以及放电气体、电子的流动等而产生的等离子体的不对称性进行补偿，蒸镀覆膜的均匀性得以提高。

另外，本发明也可以利用图3所示那样在一对平板状的铁芯4c的周围卷绕电线4d而形成的对置磁铁4来形成直线磁场。此外，也可以利用永磁体来构成对置磁铁4。另外，本发明中，对置磁铁4所形成的直线磁场的朝向也可以不与等离子体枪3的轴平行。而且，由于等离子体枪3能在其中心轴附近产生高密度的等离子体，因此也可以仅在等离子体枪3的中心轴上方或其附近配置一对或少数对的对置磁铁4。

另外，在图1所示的实施方式中，利用电加热器6a使坩锅6内的蒸镀材料蒸发，但也可以利用等离子体枪3所产生的等离子体来使蒸镀材料蒸发。

标号说明

1 等离子体蒸镀装置（等离子体处理装置）

2 腔室

2a 保持空间

2b 等离子体空间

3 等离子体枪

4 对置磁铁

5 玻璃基板（被处理品）

6 坩锅

7 电磁屏蔽件

8 阴极

9 第1电极

10 第2电极

11 回收电极

12 收束线圈

13 驱动电路

14 励磁电路

15 位置调节机构

Claims

1.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：腔室，该腔室内部具有对被处理品进行保持的保持空间、以及要形成等离子体的等离子体空间；

等离子体枪，该等离子体枪向所述等离子体空间内放出电子来形成等离子体；以及

在所述保持空间与所述等离子体空间之间形成横穿所述腔室的磁通的至少一对对置磁铁。

2.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述对置磁铁的位置可调节。

3.如权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其特征在于，在包围所述腔室的所述保持空间的部分具有对磁通进行屏蔽的电磁屏蔽件。

4.如权利要求1至3的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述对置磁铁由电磁铁构成，能对励磁电流进行调节。

5.如权利要求1至4的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述对置磁铁为多对磁铁。