JP2008047535A6 - Method for ion beam treatment of dielectric surface and apparatus for performing the method - Google Patents

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Abstract

【課題】誘電面上に生じる電荷の中和効果を向上させ、平坦な面も曲線状の面もイオンビーム処理し得る、誘電面をイオンビーム処理する方法、および当該方法を実施するための装置を提供する。
【解決手段】カソード4の材料にグラファイトまたはボロンを使用し、かつ作動ガスとして酸素またはその混合物を使用することによって、スパッタリング生成物が被処理面1上に凝縮しなくなることで、被処理面1への汚染を最小限にする。また被処理面1へのイオン流の作用領域と、この面とトンネル状の磁界部分との交差領域とが、部分的重なるようにすることによって、被処理面1上の電荷の中和効果を向上させる。種々の形状のイオンビームを生成する加速器をイオン源2として使用することで、平坦な面も曲線状の面もイオンビーム処理できるようにする。
【選択図】図1
Disclosed is a method for ion beam processing of a dielectric surface, and an apparatus for performing the method, which can improve the neutralization effect of charges generated on the dielectric surface and can perform ion beam processing on both a flat surface and a curved surface. I will provide a.
By using graphite or boron as a material of a cathode 4 and using oxygen or a mixture thereof as a working gas, a sputtering product does not condense on the surface to be processed 1. Minimize contamination. Further, the effect of neutralizing the charge on the surface to be processed 1 can be obtained by partially overlapping the region where the ion flow is applied to the surface 1 to be processed and the intersecting region between this surface and the tunnel-like magnetic field portion. Improve. By using an accelerator that generates ion beams of various shapes as the ion source 2, it is possible to perform ion beam processing on both a flat surface and a curved surface.
[Selection] Figure 1

Description

ここに提案した本発明は、イオン流で、面を洗浄し、活性化し、変態を生じさせ、アシスト、打ち込みおよびエッチングを行うことを目的として、面を真空処理する分野に関する。本発明は、ディスプレイ、および構造化目的のガラスに薄膜を形成するときに、薄膜を施す前に誘電面上の電荷を中和させることを目的として使用し得る。   The proposed invention relates to the field of vacuum treatment of surfaces for the purpose of cleaning, activating, producing transformations, assisting, implanting and etching with ion flow. The present invention can be used for the purpose of neutralizing the charge on the dielectric surface prior to application of the thin film when the thin film is formed on the display and the glass for structuring purposes.

電荷を中和するイオン流で、素材面の処理を行うことを目的とする既知の装置が存在する。このような装置には、イオン源、電子源および基板の被処理面が含まれる。それらの全ては、電子源として白熱カソード(incandescent cathode)を使用することを特徴とする。   There are known devices intended to treat the surface of the material with an ion stream that neutralizes the charge. Such an apparatus includes an ion source, an electron source, and a substrate surface to be processed. All of them are characterized by using an incandescent cathode as the electron source.

前記解決方法の主な欠点は、カソードの耐用年数が短いことである。   The main drawback of this solution is the short service life of the cathode.

その上、このような解決方法において使用されるカソードは、強力な熱放射源であり、当該熱放射源は、被処理面に作用し加熱を行う。加熱が行われると、カソードの材料が、蒸発して、被処理面を汚染してしまう(特許文献1、2、3)。   Moreover, the cathode used in such a solution is a powerful heat radiation source, which acts on the surface to be treated and heats it. When heating is performed, the cathode material evaporates and contaminates the surface to be processed (Patent Documents 1, 2, and 3).

電荷を中和するために使用される電子源としての機能をアーク放電が果たす、イオンフラックスで基板を処理する方法および装置もまた、知られている(特許文献4)。   A method and apparatus for treating a substrate with an ion flux, in which arc discharge functions as an electron source used to neutralize charges, is also known (Patent Document 4).

しかしながら、この工学的解決方法には、以下の欠点がある。
−消費されるエネルギーと比較して電子源の作動効率が低いこと、
−白熱要素(incandescent element)を使用するので耐用年数が短いこと、
−装置の設計が複雑であり、面積が広い面の処理に当該装置を適用することが困難であること、
−直線状でない面の処理が複雑であること、
という欠点がある(特許文献4)。
However, this engineering solution has the following drawbacks.
The operating efficiency of the electron source is low compared to the energy consumed,
-Uses an incandescent element and has a short service life,
-The design of the device is complicated and it is difficult to apply the device to the processing of a large area;
-Complicated processing of non-linear surfaces;
(Patent Document 4).

イオンビームによって被処理面を処理しその上に生じた電荷を中和する方法および装置が知られており、これらの方法および装置は、電子源としてSHF放電装置を使用する。   Methods and apparatus are known for treating a surface to be treated with an ion beam and neutralizing the charge generated thereon, and these methods and apparatus use an SHF discharge device as an electron source.

しかしながら、前記工学的解決方法には、一連の本質的な欠点がある、すなわち、高価であること、設計が複雑であること、効率が低いこと、狭い面積の処理にしか適用できないこと、および低強度のイオンフラックスで作動するように設計されていること、という欠点がある(特許文献5)。   However, the engineering solution has a series of inherent drawbacks: it is expensive, it is complex in design, has low efficiency, can only be applied to small area processing, and low There is a drawback that it is designed to operate with a strong ion flux (Patent Document 5).

発明として特許請求の範囲に記載された本方法を実施するための方法および装置に最も類似するのは、マグネトロンと同時に作動するイオン源により基板面を処理する物体である。特許の本質は、マグネトロン放電装置が電子源である点にあって、当該電子源は、イオン源の作動と、基板の面上に生じる電位の調節とに必要であることにある(特許文献6)。   The most similar to the method and apparatus for carrying out the method as claimed in the invention is an object that treats a substrate surface with an ion source that operates simultaneously with a magnetron. The essence of the patent is that the magnetron discharge device is an electron source, which is necessary for the operation of the ion source and the adjustment of the potential generated on the surface of the substrate (Patent Document 6). ).

しかしながら、この解決方法は、ある程度制限を受ける。   However, this solution is somewhat limited.

第一に、本装置は、膜を施すプロセスを支援することのみを目的とし、すなわち、本装置では、基板を洗浄しエッチングするプロセスを効率的に行うことはできない。その理由は、処理面が、カソードのスパッタリング生成物でひどく汚染されてしまうからである。   First, the apparatus is only intended to support the process of applying the film, i.e., the apparatus cannot efficiently perform the process of cleaning and etching the substrate. The reason is that the treated surface is heavily contaminated with cathode sputtering products.

第二に、基板上の電荷の中和プロセスは、最善ではなく、カソードの放電をハイパワーにする必要がある。
米国特許第4731540号明細書 米国特許第5136171号明細書 米国特許第6724160号明細書 米国特許第6313428号明細書 米国特許第5576538号明細書 米国特許第6454910号明細書
Second, the process of neutralizing the charge on the substrate is not optimal and requires the cathode discharge to be high power.
U.S. Pat. No. 4,731,540 US Pat. No. 5,136,171 US Pat. No. 6,724,160 US Pat. No. 6,313,428 US Pat. No. 5,576,538 US Pat. No. 6,454,910

本発明の目的は、前記欠点の全てをなくすとともに、機器製造業において使用される狭い面から建築物を建造するときに使用する非常に広い面まで、かなり種々の寸法のタイプおよび形状の誘電面、並びに直線状また曲線状の形状を有する面がイオンビーム処理されることを保証することである。   The object of the present invention is to eliminate all of the above-mentioned drawbacks and to provide dielectric surfaces of considerably different size types and shapes, from the narrow surfaces used in the equipment manufacturing industry to the very wide surfaces used when building buildings. , As well as ensuring that surfaces having a linear or curved shape are ion beam treated.

所定の目的は、以下のことにより達成された。すなわち、指向性のあるイオン流および指向性のある電子流を生成し、これらの流れにより被処理誘電面へ作用を及ぼし、誘電面に生じる正の電荷を中和させることを含む、特許請求の範囲に記載の、誘電面をイオンビーム処理する方法において、電子流がプラズマカソード放電によりトンネル状の磁界とともに生成され、さらに、トンネル状の磁界の磁束の一部分がカソード面と被処理誘電面とを同時に横切り、カソードがグラファイトおよび/またはボロンから製造されることによって、所定の目的が達成された。   The predetermined objective was achieved by the following. That is, the method includes generating a directional ion flow and a directional electron flow, acting on the dielectric surface to be processed by these flows, and neutralizing positive charges generated on the dielectric surface. In the method of ion beam treatment of a dielectric surface as described in the range, an electron flow is generated together with a tunnel-like magnetic field by plasma cathode discharge, and a part of the magnetic flux of the tunnel-like magnetic field is formed between the cathode surface and the dielectric surface to be treated. At the same time, the desired purpose was achieved by making the cathode from graphite and / or boron.

ここに提案の本方法において、カソード面と被処理誘電面とを同時に横切るトンネル状の磁界の一部分は、全磁束の少なくとも20%であり、イオン流が被処理面に作用する領域と、この面とトンネル状の磁界部分とが相互に交差する領域とは、相互に部分的に重なる。   In this proposed method, a portion of the tunnel-like magnetic field that simultaneously traverses the cathode surface and the dielectric surface to be processed is at least 20% of the total magnetic flux, and a region where the ion current acts on the surface to be processed, and this surface And a region where the tunnel-like magnetic field part intersects with each other partially overlap each other.

その上、カソード面上のトンネル状の磁界の平行成分の強度は、20から100mTの範囲内に調節され、カソードには、電子の仕事関数が小さい材料、すなわち、一連のCs、Ba、Laなどの1つが0.1〜5.0%ドープされている。   In addition, the strength of the parallel component of the tunnel-like magnetic field on the cathode surface is adjusted within the range of 20 to 100 mT, and the cathode has a material with a low electron work function, ie a series of Cs, Ba, La, etc. One of which is 0.1-5.0% doped.

指向性を有するイオン流が、制御可能な、作動ガスイオンの発生器により生成される。閉じ込められた電子をドリフトさせる加速器が、前記発生器として使用され、作動ガスの組成には、酸素が含まれ、その含有量は、10〜100%である。   A directional ion stream is generated by a controllable generator of working gas ions. An accelerator for drifting trapped electrons is used as the generator, and the composition of the working gas contains oxygen, and its content is 10 to 100%.

特許請求の範囲に記載の方法を実施するための本装置はまた、上述の方法を行うことも目的とする。   The apparatus for carrying out the method according to the claims is also intended to carry out the method described above.

一発明として特許請求の範囲に記載のイオンビーム処理方法は、以下のように実施される。   As an invention, the ion beam processing method described in the scope of claims is performed as follows.

荷電粒子の、すなわちイオンおよび電子の、指向性を有する流れが、被処理面に作用するように、誘電体が真空チャンバ内に配置される。   A dielectric is placed in the vacuum chamber so that a directional flow of charged particles, ie ions and electrons, acts on the surface to be processed.

プロセス開始前に、真空チャンバが、5・10−4Paから10−3Paの圧力範囲まで排気される。次に、酸素、または他のガスとの混合物が、真空チャンバ内に給送され、さらに、混合物中の酸素の割合は、10%から100%である。 Before starting the process, the vacuum chamber is evacuated to a pressure range of 5 · 10 −4 Pa to 10 −3 Pa. Next, oxygen or a mixture with other gases is fed into the vacuum chamber, and the percentage of oxygen in the mixture is between 10% and 100%.

作動圧力が、5・10−2Paから10−1Paになると、指向性のあるイオン流および指向性のある電子流が、生成される。 When the operating pressure is changed from 5 · 10 −2 Pa to 10 −1 Pa, a directional ion flow and a directional electron flow are generated.

第1の流れが、作動ガスイオン発生器のアノードに正の電位をかけることにより生成され、第2の流れが、カソード放電装置のカソードに負の電位をかけることにより生成される。   The first stream is generated by applying a positive potential to the anode of the working gas ion generator, and the second stream is generated by applying a negative potential to the cathode of the cathode discharge device.

ここで、誘電面は、その面上に生じる電荷の中和を保証するイオンおよび電子流で同時に処理される。   Here, the dielectric surface is treated simultaneously with an ion and electron stream that ensures neutralization of the charge generated on the surface.

処理効率を向上させるために、カソード放電装置のカソードの近傍の面の領域に生じるトンネル状の磁界は、磁束の一部分がカソード面と被処理誘電面とを同時に横切ることになるような輪郭にされる。   In order to improve the processing efficiency, the tunnel-like magnetic field generated in the region of the surface near the cathode of the cathode discharge device is contoured so that a part of the magnetic flux crosses the cathode surface and the dielectric surface to be processed at the same time. The

ここで、カソード放電領域内にある電子は、速度ベクトルを導く磁界線に沿って移動する。   Here, the electrons in the cathode discharge region move along the magnetic field lines that lead to the velocity vector.

計算および実験に基づく研究により証明されたように、電子を誘電面へ放出させる全磁束の少なくとも20%が、カソード面と被処理誘電面とを同時に横切る必要がある。   As evidenced by computational and experimental studies, at least 20% of the total magnetic flux that emits electrons to the dielectric surface must traverse the cathode and treated dielectric surfaces simultaneously.

ここで、被処理面へのイオン流の作用領域と、この面とトンネル状の磁界部分との交差領域とが部分的に空間において重なることによって、中和効果がさらに一層高くなる。   Here, the effect of ion flow on the surface to be processed and the intersecting region between this surface and the tunnel-like magnetic field part partially overlap in space, so that the neutralization effect is further enhanced.

プラズマカソード放電の磁界は、20〜100mTの範囲内で、ベクトル空間内に投影されるだけでなく、カソード面上にも絶対値で表される。これが、減圧下で強度のカソード放電が存在する条件であり、イオン源との作動が適合する条件である。   The magnetic field of the plasma cathode discharge is not only projected into the vector space within the range of 20 to 100 mT, but also expressed as an absolute value on the cathode surface. This is a condition in which a strong cathode discharge exists under reduced pressure, and is a condition in which the operation with the ion source is suitable.

この場合、プラズマの濃度が高いことによって、多量の電子流が供給され得る。   In this case, a large amount of electron flow can be supplied due to the high plasma concentration.

種々の工業設備を、ここに提案した本方法に係るイオン源として使用し得るが、工学および技術の見地から最も好ましいのは、閉じ込められた電子をドリフトさせる加速器である。   Although various industrial facilities can be used as the ion source for the proposed method, the most preferred from an engineering and technical standpoint is an accelerator that drifts trapped electrons.

使用される加速器によって、種々の形状のイオンビームを生成できるようになるので、平坦な面および曲線状の面の両方をイオンビーム処理し得る。あるいは、この加速器によって、寸法が大きい面を処理し得る広範囲にわたる線形イオンビーム(extensive linear ion beam)を生成し得る。   Depending on the accelerator used, ion beams of various shapes can be generated so that both flat and curved surfaces can be ion beam processed. Alternatively, the accelerator can generate an extensive linear ion beam that can handle large dimension surfaces.

被処理誘電面への汚染を最小限にするために酸素を作動ガスの混合物中に導入する必要がある。   Oxygen must be introduced into the working gas mixture to minimize contamination to the dielectric surface being processed.

プラズマカソード放電を用いると、カソードの材料が蒸発して、このようにスパッタリング生成物で誘電面が汚染してしまう。   When plasma cathode discharge is used, the cathode material evaporates, thus contaminating the dielectric surface with the sputtering product.

しかしながら、カソード材料としてグラファイトまたはボロンを使用し、作動ガスとして酸素またはその混合物を使用すると、カソードがスパッタリングされることにより揮発性化合物(CO、CO、B、BO)が生成されても、これらの揮発性化合物は、被処理面上には凝縮せずに、真空ポンプによりチャンバから排出される。あるいは、これらの材料は、スパッタリング率が低いことを特徴とするので、ここに提案した解決法により、被処理誘電面の汚染は、ゼロに減少する。 However, when graphite or boron is used as the cathode material and oxygen or a mixture thereof is used as the working gas, volatile compounds (CO, CO 2 , B 2 O 3 , BO 2 ) are generated by sputtering the cathode. However, these volatile compounds are not condensed on the surface to be treated, but are exhausted from the chamber by a vacuum pump. Alternatively, these materials are characterized by low sputtering rates, so that the solution proposed here reduces the contamination of the treated dielectric surface to zero.

誘電面上への中和作用は、カソード材料の組成に、Cs、Ba、Laなど、電子の仕事関数が低い元素がドープされた場合、さらに一層強化される。   The neutralizing action on the dielectric surface is further enhanced when the cathode material composition is doped with an element having a low electron work function, such as Cs, Ba, or La.

この場合、電子流密度が著しく増加することによって、比較的少ないカソードの放電パワーで作動が行われ得る。ここで、このような添加物の量は0.1〜5.0%の範囲内であることが、実験に基づく調査により確認された。添加物の濃度がこの範囲を超えると、これらの材料は、酸素と揮発性化合物を生成しないので、被処理面への汚染が起こる。   In this case, the operation can be performed with a relatively low cathode discharge power due to a significant increase in electron current density. Here, it was confirmed by an investigation based on experiments that the amount of such an additive is in the range of 0.1 to 5.0%. When the concentration of the additive exceeds this range, these materials do not generate oxygen and volatile compounds, and contamination of the surface to be processed occurs.

誘電面をイオンビーム処理するプロセスが完了したことは、イオンおよび電子流による処理領域内に被処理製作物をとどめる総露出時間と、処理モードとにより、判断される。   Completion of the process of ion beam processing of the dielectric surface is determined by the total exposure time for which the workpiece to be processed remains in the processing region by the ion and electron flow and the processing mode.

貫通型装置内において処理プロセスを実行するとき、プロセスが完了すると、物品が次の位置に運ばれ、次のイオンビームにより処理される物品が、その位置に配置される。   When performing a processing process in a penetrating device, once the process is complete, the article is brought to the next position and the article to be processed by the next ion beam is placed at that position.

本プロセスが完了すると、真空チャンバは、空気で満たされ、圧力が大気圧になり、物品が再搬入される。   When the process is complete, the vacuum chamber is filled with air, the pressure is at atmospheric pressure, and the goods are re-introduced.

誘電面をイオンビーム処理する方法の特定の実施例
図1に、特許請求の範囲に記載の方法の実施を説明する装置を概略的に示し、当該装置では、1が被処理面で、2がイオン源であり、3が、カソード放電装置のカソード4と磁気システム5とからなる電子源で、6は、磁気システム5により生成されたトンネル状の磁束である。
Specific Example of Method for Ion Beam Treatment of Dielectric Surface FIG. 1 schematically shows an apparatus for explaining the implementation of the method as claimed in the claims, where 1 is the surface to be processed and 2 is An ion source 3 is an electron source including a cathode 4 of a cathode discharge device and a magnetic system 5, and 6 is a tunnel-like magnetic flux generated by the magnetic system 5.

被処理面1(例えば、大きさが1260×940mmのガラスプレートが輸送ホルダに配置された製作物が、イオンビーム処理の真空チャンバ内に給送され、当該チャンバにおいて、イオンおよび電子流を生成するための装置2および3が、それぞれ、被処理面1の前に配置される。   A surface 1 to be processed (for example, a product in which a glass plate having a size of 1260 × 940 mm is arranged in a transport holder is fed into a vacuum chamber for ion beam processing, and generates ions and electron currents in the chamber. Apparatuses 2 and 3 for each are arranged in front of the surface 1 to be processed.

5・10−4Pa〜10−3Paの制限圧力まで真空ポンプにより真空チャンバを排気し、次いで、70%:30%の酸素−アルゴンの混合物を真空チャンバ内に給送する。 The vacuum chamber is evacuated by a vacuum pump to a limiting pressure of 5 · 10 −4 Pa to 10 −3 Pa, and then a 70%: 30% oxygen-argon mixture is fed into the vacuum chamber.

4.2kVの正の電位をイオン源2のアノードにかける。   A positive potential of 4.2 kV is applied to the anode of the ion source 2.

放電が行われるとき、全電流が1.4Aのリボン形イオンビームが生成される。同時に、接地電位に対して負である550Vの電位が、電子源3のカソード4にかけられる。この電位により、5.5Aのプラズマ放電が生じる。ここで、磁気システム5が、カソード放電装置のトンネル状の磁界6を生成する。   When the discharge is performed, a ribbon ion beam with a total current of 1.4 A is generated. At the same time, a potential of 550 V, which is negative with respect to the ground potential, is applied to the cathode 4 of the electron source 3. This potential causes a 5.5 A plasma discharge. Here, the magnetic system 5 generates a tunnel-like magnetic field 6 of the cathode discharge device.

次に、面上に生じた正の電荷の中和を保証しながら、イオンおよび電子流と同時にガラスプレート1の面を処理する。   Next, the surface of the glass plate 1 is treated simultaneously with the ion and electron flow while ensuring the neutralization of the positive charge generated on the surface.

この場合、プレート1がガス放電装置2および3に対して移動する速度は、1.5m/分に設定する。   In this case, the speed at which the plate 1 moves relative to the gas discharge devices 2 and 3 is set to 1.5 m / min.

カソード放電装置のカソード4の面に生じるトンネル状の磁界6は、磁束の一部分(例えば、25%)が、カソード4の面と、ガラスプレートの被処理面1とを同時に横切るような輪郭にされる。ここで、カソード放電領域内に存在する電子は、速度ベクトルのガイドとしての役割をする磁界線に沿って移動する。   The tunnel-like magnetic field 6 generated on the surface of the cathode 4 of the cathode discharge device is contoured so that a part of the magnetic flux (for example, 25%) crosses the surface of the cathode 4 and the surface 1 to be processed of the glass plate at the same time. The Here, electrons existing in the cathode discharge region move along magnetic field lines that serve as a guide for the velocity vector.

実験により測定された、磁気システム5により生成される磁束6の割合(25%)によって、中和が効率よく行われ、それは、その割合によって、誘電体(この場合、ガラスプレート)の面1に電子が放出されることと、カソード4の面とガラスの被処理面1とを、前記磁束6の部分が同時に横切ることとが保証されるからである。   Neutralization is efficiently carried out by the proportion of magnetic flux 6 generated by the magnetic system 5 (25%), measured experimentally, which depends on the surface 1 of the dielectric (in this case the glass plate). This is because it is ensured that electrons are emitted and that the portion of the magnetic flux 6 simultaneously crosses the surface of the cathode 4 and the treated surface 1 of glass.

この場合、イオン流が被処理面1に作用する領域と、この面とトンネル状の磁束6の部分とが交差する領域とが部分的に重なることによって、中和の効果がより一層強化される。   In this case, the region where the ion flow acts on the surface 1 to be processed and the region where the surface intersects with the tunnel-like magnetic flux 6 partly overlap each other, thereby further enhancing the neutralization effect. .

プラズマカソード放電の磁界の強度は、ベクトル空間内に投影されるだけでなく、カソード4の面上においても絶対値で表され、この特定の例では40mTである。   The intensity of the magnetic field of the plasma cathode discharge is not only projected into the vector space, but is also expressed as an absolute value on the surface of the cathode 4, which in this particular example is 40 mT.

プラズマの濃度が高くなることによって、10mA/cmまでの電流密度で電子が流れ得る。この場合、閉じ込められた電子をドリフトさせる加速器が、イオン源2として使用され、当該イオン源2によって、平坦な誘電面および曲線状の面の両方を処理するための、種々の構成のイオンビームを生成し得るとともに、大きな物品を処理するための広範囲にわたる線形イオンビームを生成し得る。 By increasing the plasma concentration, electrons can flow at a current density of up to 10 mA / cm 2 . In this case, an accelerator that drifts the confined electrons is used as the ion source 2, which allows ion beams of various configurations to process both flat dielectric surfaces and curved surfaces. As well as a wide range of linear ion beams for processing large articles.

ガラスプレート1の面上にプラズマカソード放電を用いるとき、分解生成物が凝集(condensation)した結果生じて存在する汚染物質を最小限にするために、作動ガスの混合物中に酸素を導入する。この特定の場合、酸素の割合は、70%である。   When using a plasma cathode discharge on the surface of the glass plate 1, oxygen is introduced into the working gas mixture in order to minimize the contaminants present as a result of the condensation of condensation products. In this particular case, the proportion of oxygen is 70%.

カソード4をスパッタリングするプロセスにおいて、カソード4として使用する材料(この場合、グラファイト)と、作動ガスとして使用する酸素とは、揮発性化合物COを形成しても、当該COは、被処理面には凝集しないが、真空ポンプによりチャンバから除去される。 In the process of sputtering the cathode 4, the material used as the cathode 4 (in this case, graphite) and, the oxygen used as the working gas, also form a volatile compound CO 2, the CO 2 is treated surface Does not clump, but is removed from the chamber by a vacuum pump.

その上、この材料(グラファイト)は、スパッタリング率(sputtering coefficient)が低いことから、ガラスプレートの被処理面1の汚染が実際にゼロに減少することを特徴とする。   In addition, this material (graphite) is characterized in that the contamination of the treated surface 1 of the glass plate is actually reduced to zero because of its low sputtering coefficient.

ガラスの被処理面1上における中和の効果は、仕事関数が低いCsなどの元素がカソード材料にドープされる場合よりも一層強化される。   The effect of neutralization on the treated surface 1 of the glass is further strengthened than when the cathode material is doped with an element such as Cs having a low work function.

この場合、電子流密度が、2倍から3倍増加することにより、カソードの放電のパワーを低下させて作動が行われ得る。この場合、このような増加量は3%であることが、実験から確認された。   In this case, the electron flow density is increased by a factor of 2 to 3, so that the operation can be performed with the cathode discharge power reduced. In this case, it was confirmed from experiments that such an increase was 3%.

誘電面をイオンビーム処理するプロセスが完了したことは、イオンおよび電子流による処理領域内に被処理製作物をとどめる総露出時間(この特定の場合、2分30秒間)と、処理モードとにより判断される。   Completion of the process of ion beam treatment of the dielectric surface is determined by the total exposure time (2 minutes 30 seconds in this particular case) that keeps the workpiece to be treated in the ion and electron flow treatment area and the treatment mode. Is done.

貫通型装置内における処理プロセスを実施するとき、プロセスが完了すると、物品は次の位置に搬送され、イオンビームによりその次に処理される物品が、その位置に配置される。   When performing a processing process in a penetrating device, once the process is complete, the article is transported to the next position and the article to be subsequently processed by the ion beam is placed at that position.

プロセスが完了すると、真空チャンバは空気で満たされ、圧力は大気圧になり、物品が再搬入される。   When the process is complete, the vacuum chamber is filled with air, the pressure is at atmospheric pressure, and the article is reintroduced.

特許請求の範囲に記載の、誘電面のイオンビーム処理方法によって、以下のことが可能になる。
−機器製造業において使用される狭い面から、建築物を建造するときに使用される非常に広い面まで、種々の寸法のタイプおよび形状の誘電面が、イオンビーム処理されること、
−外形が直線状、曲線状の誘電面が、処理されること、
−イオンおよび電子流の作動効率が、消費電力と比較して高くなること、
−カソードの耐用年数が長くなること、
−面の洗浄効率をこのように保証する高強度のイオンおよび電子流で、作動が行われること、
−前記面へのスパッタリング生成物の堆積が実際にゼロになるので、面をイオンビーム処理するプロセスにおいて生じる誘電面の汚染が減少すること、
が可能になる。
The method of ion beam processing of a dielectric surface described in the claims makes it possible to:
-Dielectric surfaces of various dimensional types and shapes are ion beam treated, from the narrow surfaces used in the equipment manufacturing industry to the very wide surfaces used when building buildings.
-The outer surface is treated as a straight, curved dielectric surface;
The operational efficiency of the ion and electron flow is high compared to the power consumption,
-Prolonging the service life of the cathode,
The operation is carried out with high-intensity ion and electron flow, thus ensuring the cleaning efficiency of the surface,
Reducing the contamination of the dielectric surface that occurs in the process of ion beam treatment of the surface, since the deposition of the sputtering product on the surface is actually zero,
Is possible.

一発明としてここに提案する装置は、特許請求の範囲に記載の、誘電面のイオンビーム処理方法を実施することを目的としており、同じ目的の既知の装置とはかなり異なっている。   The apparatus proposed here as an invention is intended to carry out the method of ion beam treatment of dielectric surfaces as set out in the claims and is quite different from known apparatuses of the same purpose.

誘電面をイオンビーム処理する方法を実施するための、特許請求の範囲に記載の装置の目的は、同様の目的の上記装置について挙げたすべての欠点をなくすことにある(特許文献1、2、3、4、5、6)。   The purpose of the claimed device for carrying out the method of ion beam treatment of a dielectric surface is to eliminate all the disadvantages mentioned for the said device for similar purposes (Patent Documents 1, 2, 3, 4, 5, 6).

所定の目的は、誘電面をイオンビーム処理する方法を実施することを目的とする装置であって、内部に誘電面が配置される真空チャンバと、作動ガスイオン源と、電子源と、被処理誘電面に対して配置される磁束を生成することを目的とする磁気システムと、を含む装置において、グラファイトおよび/またはボロンからなるカソードを有するカソード放電装置が、電子源として使用され、また、カソード面上にトンネル状の磁束を生成するための磁気システムが、カソード面の下に装着され、さらに、カソード放電装置が、誘電面とイオン源の出力開口部とに対して相対的に配置され、この配置を、イオン流が被処理面に作用する領域と、この面と磁束とが交差する領域とが相互に部分的に重なる領域を形成するようなものにすることによって、達成される。   A predetermined object is an apparatus intended to carry out a method for ion beam processing of a dielectric surface, a vacuum chamber in which the dielectric surface is disposed, a working gas ion source, an electron source, and a target object A cathode discharge device having a cathode made of graphite and / or boron is used as an electron source in a device comprising a magnetic system intended to generate a magnetic flux arranged against a dielectric surface; A magnetic system for generating a tunnel-like magnetic flux on the surface is mounted below the cathode surface, and further, a cathode discharge device is disposed relative to the dielectric surface and the output opening of the ion source, This arrangement is such that a region where the ion flow acts on the surface to be processed and a region where this surface intersects with the magnetic flux partially form a region overlapping each other. Te, it is achieved.

この場合、相互に部分的に重なる領域は、磁気システムにより生成される磁束の少なくとも20%を含む。カソード面上のトンネル状の磁束の平行成分の強度は、20から100mTの範囲内である。   In this case, the regions that partially overlap each other include at least 20% of the magnetic flux generated by the magnetic system. The intensity of the parallel component of the tunnel-like magnetic flux on the cathode surface is in the range of 20 to 100 mT.

カソード放電装置のカソード材料には、重量で0.1から5.0%の量の、一連のCs、Ba、Laからの元素および/またはそれらの化合物がドープされ、閉じ込められた電子をドリフトさせる加速器が、作動ガスイオン源として使用される。   The cathode material of the cathode discharge device is doped with a series of elements from Cs, Ba, La and / or their compounds in an amount of 0.1 to 5.0% by weight to drift trapped electrons. An accelerator is used as the working gas ion source.

ここで、被処理誘電面の外形は、平坦または曲線状である。   Here, the outer shape of the dielectric surface to be processed is flat or curved.

イオンビーム源の出力開口部は、被処理誘電面に対して平行または角度をつけて配置され、イオンビーム源の出力開口部と被処理誘電面との間の角度は、0°と90°との間である。   The output aperture of the ion beam source is arranged parallel or at an angle to the dielectric surface to be processed, and the angle between the output aperture of the ion beam source and the dielectric surface to be processed is 0 ° and 90 °. Between.

また、カソード面は、被処理誘電面と平行にまたは角度をつけて配置される。この場合、カソード面と被処理誘電面との間の角度は、0°から90°である。   The cathode surface is arranged in parallel or at an angle to the dielectric surface to be processed. In this case, the angle between the cathode surface and the dielectric surface to be processed is 0 ° to 90 °.

誘電面をイオンビーム処理する方法を実施するための装置の概略図を図2に示し、当該図では、1が被処理誘電面を、2がイオン源を、3が、カソード放電装置のカソード4と磁気システム5とを含む電子源を、6がトンネル状の磁束を示す。   FIG. 2 shows a schematic diagram of an apparatus for carrying out a method for ion beam treatment of a dielectric surface, in which 1 is a dielectric surface to be treated, 2 is an ion source, and 3 is a cathode 4 of a cathode discharge device. And 6 represents a tunnel-like magnetic flux.

本方法を実施するための装置は、以下のように作動する。   The apparatus for carrying out the method operates as follows.

輸送部に配置される製作物(例えば、寸法が630mm×470mmのガラス基板)が、輸送ホルダに配置され、イオン源2と、カソード4および磁気システム5を含む電子源3との正面になるように、真空チャンバ内に配置される。この場合、電子源3のカソード4は、グラファイトおよび/またはボロンからなる。   A product (eg, a glass substrate with dimensions of 630 mm × 470 mm) placed in the transport section is placed in the transport holder and is in front of the ion source 2 and the electron source 3 including the cathode 4 and the magnetic system 5. In a vacuum chamber. In this case, the cathode 4 of the electron source 3 is made of graphite and / or boron.

電子源3の磁気システム5は、カソード4の面の下に装着され、トンネル状の磁束6をその面上に生成する。この場合、カソード放電装置は、誘電面1とイオン源2の出力開口部とに対して相対的に配置されており、この配置は、イオン流が被処理面1に作用する領域と、この面と磁束6とが交差する領域とが、相互に部分的に重なる領域を形成するようなものである。相互に重なる領域は、磁気システム5により生成されるトンネル状の磁束6の40%を占める。   The magnetic system 5 of the electron source 3 is mounted below the surface of the cathode 4 and generates a tunnel-like magnetic flux 6 on the surface. In this case, the cathode discharge device is disposed relative to the dielectric surface 1 and the output opening of the ion source 2, and this disposition includes a region where the ion flow acts on the surface 1 to be processed, and this surface. And the region where the magnetic flux 6 intersects form a region that partially overlaps each other. The overlapping regions occupy 40% of the tunnel-like magnetic flux 6 generated by the magnetic system 5.

カソード4の面上におけるトンネル状の磁束6の平行成分の強度は、65mTである。閉じ込められた電子をドリフトさせる加速器を、イオン源2として使用する。   The intensity of the parallel component of the tunnel-like magnetic flux 6 on the surface of the cathode 4 is 65 mT. An accelerator that drifts the confined electrons is used as the ion source 2.

イオンビーム処理のプロセスを実行するために、真空ポンプにより、真空チャンバを、残圧が5×10−4Paになるまで排気する。 In order to execute the ion beam treatment process, the vacuum chamber is evacuated by a vacuum pump until the residual pressure becomes 5 × 10 −4 Pa.

90%:10%の割合の酸素とアルゴンとの混合物をイオン源2内に給送し、チャンバ内の作動圧力を6.0×10−2Paにする。接地電位に対して正の4.0kVの電位を、イオン源2のアノードにかけ、全電流が0.9Aのイオンビームを生成する。 A mixture of oxygen and argon in a ratio of 90%: 10% is fed into the ion source 2 so that the operating pressure in the chamber is 6.0 × 10 −2 Pa. A positive 4.0 kV potential with respect to the ground potential is applied to the anode of the ion source 2 to generate an ion beam having a total current of 0.9 A.

同時に、1.8Aのプラズマ放電を起こす、接地電位に対して負の500Vの電位を、電子源3のカソード4にかける。   At the same time, a negative 500 V potential is applied to the cathode 4 of the electron source 3 to cause a 1.8 A plasma discharge.

よって、イオンおよび電子が流れると同時に、ガラス面が処理される。誘電面1上の電荷の中和レベルを、処理領域に配置されたプローブによりモニターする。   Thus, the glass surface is processed simultaneously with the flow of ions and electrons. The level of charge neutralization on the dielectric surface 1 is monitored by a probe located in the processing region.

ガス放電装置に対するガラス基板の移動速度は、1.5m/分であり、処理時間は、40秒である(図2)。   The moving speed of the glass substrate with respect to the gas discharge device is 1.5 m / min, and the processing time is 40 seconds (FIG. 2).

中和プロセスが完了して、真空チャンバが空気で満たされ、圧力が大気圧になると、物品が再搬入される。   When the neutralization process is complete and the vacuum chamber is filled with air and the pressure is at atmospheric pressure, the article is re-loaded.

図3〜図10に、被処理誘電面1と、イオン源2と、カソード放電装置のカソード4、およびトンネル状の磁束6を生成する磁気システム5を含む電子源3とを相互に配置した種々の配置図を示す。   3 to 10, various dielectric surfaces 1 to be processed, an ion source 2, a cathode 4 of a cathode discharge device, and an electron source 3 including a magnetic system 5 that generates a tunnel-like magnetic flux 6 are mutually arranged. The layout of is shown.

図3〜図6に、誘電体の平坦な面の処理を行う配置図を示す。   3 to 6 are layout diagrams for processing a flat surface of a dielectric.

よって、図3に、イオン源2が電子源3に囲まれてその内側に配置されて、イオン源2の出力開口部と、磁気システム5がトンネル状の磁束6を生成するカソード4の面とが、被処理誘電面1と平行に配置された配置図を示す。   Thus, in FIG. 3, the ion source 2 is surrounded by the electron source 3 and arranged inside the electron source 3, the output opening of the ion source 2, and the surface of the cathode 4 on which the magnetic system 5 generates the tunnel-like magnetic flux 6. Shows a layout view arranged in parallel with the dielectric surface 1 to be processed.

図4に、電子源3がイオン源2に囲まれてその内側に配置されて、イオン源開口部が、被処理誘電面1に角度をつけて配置され、この誘電面と平行に、磁気システム5を有するカソード4の面が配置された配置図を示す。   In FIG. 4, an electron source 3 is surrounded by an ion source 2 and arranged inside thereof, and an ion source opening is arranged at an angle with respect to the dielectric surface 1 to be processed. 5 shows a layout diagram in which the surface of the cathode 4 having 5 is disposed.

図5に、イオン源2が電子源3に囲まれてその内側に配置され、ここでは、イオン源2は、開口部が、被処理誘電面1に対して角度をつけられて配置され、電子源3の磁気システム5を有するカソード4の面は、被処理誘電面1に平行である配置図を示す。   In FIG. 5, the ion source 2 is surrounded by an electron source 3 and disposed inside the ion source 2. Here, the ion source 2 has an opening disposed at an angle with respect to the dielectric surface 1 to be processed. The face of the cathode 4 with the magnetic system 5 of the source 3 shows a layout that is parallel to the dielectric surface 1 to be processed.

図6に、カソード放電装置のカソード4と、トンネル状の磁束6を生成する磁気システム5とからなる電子源3の内側にかつそれよりも下方に、イオン源2が配置された配置図を示す。   FIG. 6 shows a layout view in which the ion source 2 is arranged inside and below the electron source 3 composed of the cathode 4 of the cathode discharge device and the magnetic system 5 that generates the tunnel-like magnetic flux 6. .

この図では、イオン源2の開口部は、被処理誘電面1と平行に配置され、カソード4の面と被処理誘電面1との間の角度は、90°である。   In this figure, the opening of the ion source 2 is arranged in parallel with the dielectric surface 1 to be processed, and the angle between the surface of the cathode 4 and the dielectric surface 1 to be processed is 90 °.

図7〜図10に、曲線状の面を有する誘電体の処理方法を示す。   7 to 10 show a method for processing a dielectric having a curved surface.

図7に、外側が円筒形の誘電体の面1が、イオン源2と電子源3とにより囲まれ、イオン源2の開口部と、電子源3を構成する磁気システム5を有するカソード4の面とが、被処理誘電面1と平行である配置図を示す。   In FIG. 7, an outer cylindrical dielectric surface 1 is surrounded by an ion source 2 and an electron source 3, and an opening of the ion source 2 and a cathode 4 having a magnetic system 5 constituting the electron source 3. The layout is shown in which the surface is parallel to the dielectric surface 1 to be processed.

図8に、外側が円筒形の誘電体の面1はまた、イオン源2と電子源3とにより囲まれているが、イオン源2は、開口部が被処理誘電面1に対して角度をつけられて配置され、磁気システム5を有するカソード4の面は、被処理誘電面1と平行に配置された配置図を示す。   In FIG. 8, the outer cylindrical surface 1 of the dielectric is also surrounded by an ion source 2 and an electron source 3, but the ion source 2 has an opening at an angle with respect to the dielectric surface 1 to be processed. The surface of the cathode 4 with the magnetic system 5 placed on it shows a layout view arranged parallel to the dielectric surface 1 to be processed.

図9に、誘電体の円筒形の内側の面の処理を行う配置図を示す。この図では、イオン源2および電子源3が、その内部に配置され、さらに、イオン源2の開口部と、磁気システム5を有するカソード4の面とは、被処理誘電面1と平行である。   FIG. 9 shows a layout diagram for processing the inner surface of the dielectric cylinder. In this figure, an ion source 2 and an electron source 3 are disposed therein, and the opening of the ion source 2 and the surface of the cathode 4 having the magnetic system 5 are parallel to the dielectric surface 1 to be processed. .

図10に、誘電体の円筒形の内側の面1はまた、内部に配置されたイオン源2および電子源3により処理されるが、イオン源2は、開口部が被処理誘電面1に対して角度をつけられて配置され、磁気システム5を有するカソード放電装置のカソード4の面は、被処理誘電面1と平行に配置された配置図を示す。   In FIG. 10, the cylindrical inner surface 1 of the dielectric is also processed by an ion source 2 and an electron source 3 disposed therein, but the ion source 2 has an opening with respect to the dielectric surface 1 to be processed. The surface of the cathode 4 of the cathode discharge device which is arranged at an angle and has the magnetic system 5 shows a layout view arranged parallel to the dielectric surface 1 to be processed.

本装置の配置図が図3〜図10に示されており、その作動原理は、図2に示した例では、上述の装置の作動原理と同様である。相違点は、実際の専門の設備における本装置の配置寸法と応用効率とに関連する。   The arrangement of the apparatus is shown in FIGS. 3 to 10, and the operation principle is the same as that of the above-described apparatus in the example shown in FIG. The difference relates to the layout size and application efficiency of the device in actual professional equipment.

処理設備の構成要素である、ここに提案した装置において、ディスプレイ製造に使用される、面積が2322cm(540×430mm)のガラス基板の面をイオンビーム処理した。 In the apparatus proposed here, which is a component of the processing equipment, the surface of a glass substrate having an area of 2322 cm 2 (540 × 430 mm) used for display manufacture was subjected to ion beam treatment.

セラミックのITOターゲットをマグネトロンスパッタリングする方法によって、透明誘電膜を施す直前にガラス面をイオンビーム処理した。   The glass surface was subjected to ion beam treatment immediately before the transparent dielectric film was applied by a method of magnetron sputtering a ceramic ITO target.

イオンビーム洗浄を行うときに、欠陥のないフィルムITO膜を得るのに必要な条件は、面上の電荷を完全に中和することである。   When performing ion beam cleaning, the necessary condition to obtain a defect-free film ITO film is to completely neutralize the charge on the surface.

もしそうしなければ、帯電した面は、逆の符号のプラズマから微粒子を引きつけることになる。大きさが0.1μmから10μmのこれらの微粒子は、ITO薄膜を施すときに、欠陥(細孔、孔、微小な凹凸など)の原因になる。   If not, the charged surface will attract particles from the plasma with the opposite sign. These fine particles having a size of 0.1 μm to 10 μm cause defects (pores, holes, minute irregularities, etc.) when an ITO thin film is applied.

上記の欠陥をなくすかまたは最小限にするために、続いて面の欠陥有無を分析することで本装置の作動モードの最適化を行う。   In order to eliminate or minimize the above defects, the operation mode of the apparatus is optimized by subsequently analyzing the presence or absence of surface defects.

本装置の特定の応用例
例1
ガラスプレートをイオンビーム処理するプロセスを行うために、極低温真空ポンプにより、残圧が5.5×10−4Paになるまで、真空チャンバを排気する。
Specific application example of this device Example 1
In order to perform the process of ion beam treatment of the glass plate, the vacuum chamber is evacuated by a cryogenic vacuum pump until the residual pressure becomes 5.5 × 10 −4 Pa.

純酸素をイオン源2内に給送し(図2)、次にチャンバ内の作動圧力を8.0×10−2Paにする。 Pure oxygen is fed into the ion source 2 (FIG. 2), and then the operating pressure in the chamber is set to 8.0 × 10 −2 Pa.

接地電位に対して正である4.2kVの電位をイオン源2のアノードにかけて、全電流が0.8Aのイオンビームが、生成される。   An ion beam having a total current of 0.8 A is generated by applying a 4.2 kV potential positive to the ground potential to the anode of the ion source 2.

カソード放電装置のカソード4と、トンネル状の磁束6を生成する磁気システム5とからなる電子源3の電源が切れると、プローブ電位は、正の値である390Vになる。   When the power source of the electron source 3 composed of the cathode 4 of the cathode discharge device and the magnetic system 5 that generates the tunnel-like magnetic flux 6 is turned off, the probe potential becomes a positive value of 390V.

接地電位に対して負である500Vの電位を電子源3のカソード4にかけると、総電力が1000Wかかり、2.0Aのプラズマ放電が生じる。次に、プローブ電位は、負になり、35Vになる。   When a potential of 500 V, which is negative with respect to the ground potential, is applied to the cathode 4 of the electron source 3, the total power is 1000 W, and a 2.0 A plasma discharge is generated. Next, the probe potential becomes negative and becomes 35V.

ガス放電装置2および3に対してガラスプレート1が移動する速度は、1.5m/分であり、処理時間は、30秒である。   The speed at which the glass plate 1 moves relative to the gas discharge devices 2 and 3 is 1.5 m / min, and the processing time is 30 seconds.

次に、プレートは、マグネトロンの位置に搬送され、その位置で、厚さが0.15μmのITO薄膜が施される。被処理面1を有する物品を真空チャンバから取り出した後、面1上の欠陥の大きさが、暗い場所で顕微鏡を使用して分析される。   Next, the plate is transported to the position of the magnetron where an ITO thin film having a thickness of 0.15 μm is applied. After removing the article having the surface 1 to be processed from the vacuum chamber, the size of the defect on the surface 1 is analyzed using a microscope in a dark place.

この特定の場合、欠陥の最大の大きさは、0.2〜0.3μmを超えない。(面上の電荷の中和をせずにイオンビームのみを使用して物品の処理をする場合、欠陥の大きさは、5〜10μmに達し、欠陥の数は、ここに提案の本装置を使用した場合の5倍になる)。   In this particular case, the maximum size of the defect does not exceed 0.2-0.3 μm. (When an article is processed using only an ion beam without neutralizing the charge on the surface, the size of the defect reaches 5 to 10 μm. 5 times more than if used).

例2
イオンビーム洗浄プロセスを実行するために、極低温真空ポンプにより、真空チャンバを、残圧が5.5×10−4Paになるまで排気する。
Example 2
In order to carry out the ion beam cleaning process, the vacuum chamber is evacuated by a cryogenic vacuum pump until the residual pressure is 5.5 × 10 −4 Pa.

純酸素をイオン源2内に給送し(図3)、次にチャンバ内の作動圧力を8.0×10−2Paにする。次いで、接地電位に対して正である4.2kVの電位が、イオン源2のアノードにかけられ、全電流が0.8Aのイオンビームが、生成される。 Pure oxygen is fed into the ion source 2 (FIG. 3), and then the operating pressure in the chamber is set to 8.0 × 10 −2 Pa. Next, a potential of 4.2 kV that is positive with respect to the ground potential is applied to the anode of the ion source 2, and an ion beam having a total current of 0.8 A is generated.

カソード放電装置のカソード4と、トンネル状の磁束6を生成する磁気システム5とからなる電子源3の電源が切れると、プローブ電位は、正の値である390Vになる。   When the power source of the electron source 3 composed of the cathode 4 of the cathode discharge device and the magnetic system 5 that generates the tunnel-like magnetic flux 6 is turned off, the probe potential becomes a positive value of 390V.

接地電位に対して負である500Vの電位を電子源3のカソード4にかけると、総電力500Wがかかって、1.0Aのプラズマ放電が生成される。次に、プローブ電位は、負になり、5Vになる。   When a potential of 500 V, which is negative with respect to the ground potential, is applied to the cathode 4 of the electron source 3, a total power of 500 W is applied and a 1.0 A plasma discharge is generated. Next, the probe potential becomes negative and becomes 5V.

ガス放電装置2および3に対するガラスプレート1の移動速度は、1.5m/分であり、処理時間は、30秒である。   The moving speed of the glass plate 1 relative to the gas discharge devices 2 and 3 is 1.5 m / min, and the processing time is 30 seconds.

次いで、プレートが、厚さが0.15μmのITO薄膜が上に施されるマグネトロンの位置に搬送される。真空チャンバから被処理面1を有する物品を取り出すと、暗い場所で顕微鏡を使用して、処理された物品の面の欠陥の有無および大きさを分析する。分析によれば、欠陥の最大の大きさは、0.1〜0.2μmを超えないことが分かった。   The plate is then transported to the position of the magnetron on which the 0.15 μm thick ITO thin film is applied. When the article having the surface 1 to be processed is taken out from the vacuum chamber, a microscope is used in a dark place to analyze the presence and the size of the surface of the processed article. Analysis revealed that the maximum size of the defects did not exceed 0.1-0.2 μm.

よって、本装置の作動の全般的な分析から、ITO膜を施すときにこの面をさらに処理するプロセスにおいて、誘電面上の電荷値を制御すると薄膜の欠陥が低減する、という観点から有効であることが分かった。   Therefore, from a general analysis of the operation of this device, it is effective from the viewpoint that controlling the charge value on the dielectric surface reduces thin film defects in the process of further processing this surface when applying the ITO film. I understood that.

選択された源に基づく本装置の構造は、本機構の種々の幾何学的変形を実施し得ることから、機能性の点で最適である。   The structure of the device based on the selected source is optimal in terms of functionality, as various geometric variations of the mechanism can be implemented.

一発明として提案する構造によって、このタイプの装置の設計を、大きな寸法の部分を処理し得る直線状の外形の設計にし得ることが重要である。   With the proposed structure as an invention, it is important that the design of this type of device can be a linear profile design that can handle large dimensions.

誘電面をイオンビーム処理する方法、および本方法を実施する装置は、独自のものであり、あらゆる目的に適うものである。本方法および装置によって、以下のことが可能になる。
−機器製造業において使用される狭い面から、建築物を建造するときに使用される非常に広い面まで、種々の寸法のタイプおよび形状の誘電面が、イオンビーム処理されること、
−面のイオンビーム処理の質が向上すること、
−外形が直線状、曲線状の面が、処理されること、
−被処理面上の欠陥の発生が、最小限になること、
−消費電力と比較してイオンおよび電子源の作動効率が高いままで、面が処理されること、
−耐用年数が長くなること、
−本方法を実施することを目的とする装置が、単純化されること、
−面を洗浄する効率をこのように保証する高強度のイオンおよび電子流で、作動が行われること、
−前記面上のスパッタリング生成物の濃度が実際にゼロになるので、誘電面をイオンビーム処理するプロセスにおいて生じる面の汚染が減少すること、
−被処理面の洗浄の質が高くなり、予備的に処理された面への薄膜成膜の質が高くなること、
が、保証される。
The method of ion beam treatment of the dielectric surface and the apparatus for carrying out the method are unique and suitable for all purposes. The method and apparatus enables the following:
-Dielectric surfaces of various dimensional types and shapes are ion beam treated, from the narrow surfaces used in the equipment manufacturing industry to the very wide surfaces used when building buildings.
-Improving the quality of ion beam treatment of the surface,
-The contour is straight, curved surfaces are processed,
-The occurrence of defects on the treated surface is minimized,
The surface is treated while the operating efficiency of the ion and electron source remains high compared to the power consumption;
-Long service life,
The device intended to carry out the method is simplified;
The operation is carried out with high-intensity ion and electron flow thus ensuring the efficiency of cleaning the surface,
The surface contamination that occurs in the process of ion beam treatment of the dielectric surface is reduced, since the concentration of the sputtered product on the surface is actually zero,
-The quality of the cleaning of the surface to be treated is high and the quality of the thin film deposition on the pre-treated surface is high,
Is guaranteed.

特許請求の範囲に記載の方法、および当該方法を実施するための装置は、誘電面の真空処理分野において、産業上利用可能であり、今日の技術レベルに適合しており、また、複数の製造条件下で取り入れられ、電荷中和プロセスを実施し、被処理誘電面の洗浄を行うことを容易にする。   The claimed method and apparatus for carrying out the method are industrially applicable in the field of dielectric surface vacuum processing, are compatible with today's state of the art, and are manufactured in multiple ways. Incorporated under conditions to facilitate the charge neutralization process and facilitate cleaning of the treated dielectric surface.

本発明に係る誘電面のイオンビーム処理方法を実施するための装置の概略図である。It is the schematic of the apparatus for enforcing the ion beam processing method of the dielectric surface which concerns on this invention. 本発明に係る誘電面のイオンビーム処理方法を実施するための装置の概略図である。It is the schematic of the apparatus for enforcing the ion beam processing method of the dielectric surface which concerns on this invention. イオン源が電子源に囲まれてその内側に配置されて、イオン源の出力開口部と、磁気システムがトンネル状の磁束を生成するカソードの面とが、被処理誘電面と平行に配置された配置図である。The ion source is surrounded by an electron source and placed inside it, and the output opening of the ion source and the face of the cathode where the magnetic system generates a tunnel-like magnetic flux are placed parallel to the dielectric surface to be processed. FIG. 電子源がイオン源に囲まれてその内側に配置されて、イオン源開口部が、被処理誘電面に角度をつけて配置され、磁気システムを有するカソードの面が、この面と平行に配置された配置図である。The electron source is surrounded and surrounded by the ion source, the ion source opening is disposed at an angle to the dielectric surface to be processed, and the surface of the cathode with the magnetic system is disposed parallel to this surface. FIG. イオン源が電子源に囲まれてその内側に配置され、ここでは、イオン源は、開口部が被処理誘電面に対して角度をつけられて、配置され、電子源の磁気システムを有するカソードの面は、被処理誘電面に平行である配置図である。An ion source is disposed within and surrounded by an electron source, wherein the ion source is disposed with the opening angled with respect to the dielectric surface to be processed and a cathode having a magnetic system of the electron source. The surface is a layout view parallel to the dielectric surface to be processed. イオン源が、カソード放電装置のカソードと、トンネル状の磁束を生成する磁気システムとからなる電子源の内側かつその下に配置された配置図である。FIG. 3 is a layout view in which an ion source is disposed inside and below an electron source including a cathode of a cathode discharge device and a magnetic system that generates a tunnel-like magnetic flux. 外側が円筒形の誘電体の面が、イオン源と電子源とにより囲まれ、イオン源の開口部と、電子源を構成する磁気システムを有するカソードの面とが、被処理誘電面と平行である配置図である。The outer surface of the cylindrical dielectric is surrounded by the ion source and the electron source, and the opening of the ion source and the surface of the cathode having the magnetic system constituting the electron source are parallel to the dielectric surface to be processed. FIG. 外側が円筒形の誘電体の面はまた、イオン源と電子源とにより囲まれているが、イオン源は、開口部が被処理誘電面に対して角度をつけられて、配置され、磁気システムを有するカソードの面は、被処理誘電面と平行に配置された配置図である。The outer cylindrical dielectric surface is also surrounded by an ion source and an electron source, but the ion source is positioned with the opening angled with respect to the dielectric surface to be processed, and the magnetic system The surface of the cathode having, is a layout diagram arranged parallel to the dielectric surface to be processed. イオン源および電子源が、円筒形の誘電体の内側に配置され、さらに、イオン源の開口部と、磁気システムを有するカソードの面とは、被処理誘電面と平行である配置図を示す。An ion source and an electron source are arranged inside a cylindrical dielectric, and the arrangement of the ion source opening and the cathode having the magnetic system is parallel to the dielectric surface to be processed. 誘電体の内側の円筒形の面もまた、内部に配置されたイオン源および電子源により処理されるが、イオン源は、開口部が被処理誘電面に対して角度をつけられて、配置され、磁気システムを有するカソード放電装置のカソードの面は、被処理誘電面と平行に配置された配置図である。The cylindrical surface inside the dielectric is also processed by the ion source and electron source located inside, but the ion source is positioned with the opening angled with respect to the processed dielectric surface. The cathode surface of the cathode discharge device having the magnetic system is a layout diagram arranged in parallel with the dielectric surface to be processed.

符号の説明Explanation of symbols

1:被処理面
2:イオン源
3:電子源
4:カソード
5:磁気システム
6:トンネル状の磁束
1: Surface to be treated 2: Ion source 3: Electron source 4: Cathode 5: Magnetic system 6: Tunnel-like magnetic flux

Claims (19)

指向性のあるイオン流および指向性のある電子流を、生成し、誘電体の面に作用させて、当該誘電面上に発生する正の電荷を中和することを含む、被処理誘電面をイオン処理する方法であって、
前記電子流が、プラズマカソード放電によりトンネル状の磁界とともに生成され、さらに、前記トンネル状の磁界の前記磁束の一部分は、前記カソード面と、前記被処理誘電面とを同時に横切り、前記カソードは、グラファイトおよび/またはボロンから製造されることを特徴とする方法。
A dielectric surface to be processed, comprising generating a directional ion stream and a directional electron stream and acting on the surface of the dielectric material to neutralize positive charges generated on the dielectric surface; A method of ion treatment,
The electron flow is generated together with a tunnel-like magnetic field by plasma cathode discharge, and a part of the magnetic flux of the tunnel-like magnetic field crosses the cathode surface and the dielectric surface to be processed at the same time. A process characterized in that it is produced from graphite and / or boron.
カソード面と前記被処理誘電面とを同時に横切る前記トンネル状の磁界部分は、全磁束の少なくとも20%であることを特徴とする請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the portion of the tunnel-like magnetic field that simultaneously traverses the cathode surface and the dielectric surface to be treated is at least 20% of the total magnetic flux. 前記イオン流が前記被処理面上に作用する領域と、この面と前記トンネル状の磁界とが交差する領域とは、相互に部分的に重なることを特徴とする請求項1、2のいずれかに記載の方法。   The region where the ion flow acts on the surface to be processed and the region where this surface intersects the tunnel-like magnetic field partially overlap each other. The method described in 1. 前記カソード面上における前記トンネル状の磁界の平行成分の強度は、20から100mTの範囲内で調節されることを特徴とする請求項1、2、3のいずれかに記載の方法。   4. The method according to claim 1, wherein the intensity of the parallel component of the tunnel-like magnetic field on the cathode surface is adjusted within a range of 20 to 100 mT. 前記カソードの組成には、電子の仕事関数が低い材料、一連のCs、Ba、Laなどの1つの材料が0.1から5.0%ドープされることを特徴とする請求項1、2、4のいずれかに記載の方法。   The cathode composition is doped with 0.1 to 5.0% of a material having a low electron work function, a series of materials such as Cs, Ba, La, etc. 5. The method according to any one of 4. 前記指向性のあるイオン流の生成が、前記作動ガスイオンを制御し得る発生器により行われることを特徴とする請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the generation of the directional ion stream is performed by a generator capable of controlling the working gas ions. 閉じ込められた電子をドリフトさせる前記加速器が、前記作動ガスイオンの発生器として使用されることを特徴とする請求項6に記載の方法。   The method according to claim 6, wherein the accelerator for drifting confined electrons is used as a generator of the working gas ions. 前記作動ガスの組成には、10から100%の含有量で酸素が含まれることを特徴とする請求項6、7のいずれかに記載の方法。   8. The method according to claim 6, wherein the composition of the working gas contains oxygen in a content of 10 to 100%. 真空チャンバを含み、当該真空チャンバ内に配置される誘電面と、前記作動ガスイオン源と、電子源と、前記被処理誘電面に対して配置される磁束を生成することを目的とした磁気システムとを有する誘電面イオン処理装置であって、
グラファイトおよび/またはボロンからなるカソードを有するカソード放電装置が、電子源として使用され、前記カソード面上にトンネル状の磁束を生成するための前記磁気システムが、前記カソード面の下に装着され、さらに、前記誘電面と前記イオン源の出力開口部とに対する前記カソード放電装置の配置は、イオン流が前記被処理面に作用する領域と、この面と前記磁束とが交差する領域とが、前記相互に部分的に重なる領域を形成するような配置にされることを特徴とする装置。
A magnetic system including a vacuum chamber, the dielectric system being disposed in the vacuum chamber, the working gas ion source, the electron source, and a magnetic system for generating magnetic flux disposed with respect to the dielectric surface to be processed A dielectric surface ion processing apparatus comprising:
A cathode discharge device having a cathode made of graphite and / or boron is used as an electron source, and the magnetic system for generating a tunnel-like magnetic flux on the cathode surface is mounted below the cathode surface; The arrangement of the cathode discharge device with respect to the dielectric surface and the output opening of the ion source is such that a region where an ion flow acts on the surface to be processed and a region where this surface and the magnetic flux intersect each other are A device characterized in that it is arranged so as to form a region that partially overlaps with the device.
前記相互に部分的に重なる領域は、前記磁気システムにより生成される前記磁束の少なくとも20%を含むことを特徴とする請求項9に記載の装置。   The apparatus of claim 9, wherein the mutually overlapping regions include at least 20% of the magnetic flux generated by the magnetic system. 前記カソード面上への前記トンネル状の磁束の平行成分の強度は、20から100mTの範囲内であることを特徴とする請求項9、10のいずれかに記載の装置。   11. The apparatus according to claim 9, wherein the intensity of the parallel component of the tunnel-shaped magnetic flux on the cathode surface is in the range of 20 to 100 mT. 前記カソードの材料には、重量で0.1から5.0%の量の、一連のCs、Ba、Laからの元素および/または化合物がドープされることを特徴とする請求項9に記載の装置。   The cathode material is doped with a series of elements and / or compounds from Cs, Ba, La in an amount of 0.1 to 5.0% by weight. apparatus. 閉じ込められた電子をドリフトさせる加速器が、前記作動ガスイオン源として使用されることを特徴とする請求項9に記載の装置。   The apparatus according to claim 9, wherein an accelerator for drifting confined electrons is used as the working gas ion source. 前記被処理誘電面の外形は、平坦であることを特徴とする請求項9に記載の装置。   The apparatus according to claim 9, wherein an outer shape of the dielectric surface to be processed is flat. 前記被処理誘電面の外形は、曲線状であることを特徴とする請求項9に記載の装置。   The apparatus according to claim 9, wherein an outer shape of the dielectric surface to be processed is curved. 前記イオン源の出力開口部は、前記被処理誘電面に対して平行にまたは角度をつけて配置されることを特徴とする請求項9、13のいずれかに記載の装置。   14. The apparatus according to claim 9, wherein the output opening of the ion source is arranged in parallel or at an angle to the dielectric surface to be processed. 前記イオン源の出力開口部と前記被処理誘電面との間の角度は、0°から90°までであることを特徴とする請求項16に記載の装置。   The apparatus according to claim 16, wherein an angle between an output opening of the ion source and the dielectric surface to be processed is from 0 ° to 90 °. 前記カソード面は、前記被処理誘電面に対して平行にまたは角度をつけて配置されることを特徴とする請求項9に記載の装置。   The apparatus according to claim 9, wherein the cathode surface is disposed in parallel or at an angle to the dielectric surface to be processed. 前記カソード面と前記被処理誘電面との間の角度は、0°から90°までであることを特徴とする請求項18に記載の装置。   The apparatus of claim 18, wherein the angle between the cathode surface and the dielectric surface to be treated is from 0 ° to 90 °.
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