KR20210006108A - Negative ion generation apparatus - Google Patents

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KR20210006108A
KR20210006108A KR1020190081964A KR20190081964A KR20210006108A KR 20210006108 A KR20210006108 A KR 20210006108A KR 1020190081964 A KR1020190081964 A KR 1020190081964A KR 20190081964 A KR20190081964 A KR 20190081964A KR 20210006108 A KR20210006108 A KR 20210006108A
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히사시 키타미
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스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
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Abstract

Provided is a negative ion generating device capable of irradiating a negative ion to an object at an appropriate timing. A control unit (50) controls the application of a voltage by a voltage application unit (90) based on a measurement result of a potential measurement unit (110) after stopping the generation of plasma (P) by a plasma gun (7). Therefore, the control unit (50) can irradiate the negative ion to a film forming object (11) at the timing where a large amount of electrons can avoid being irradiated to the object.

Description

부이온생성장치{Negative ion generation apparatus}Negative ion generation apparatus

본 발명은, 부(負)이온생성장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for generating negative ions.

플라즈마를 이용하여 부이온을 생성하는 부이온생성장치로서 특허문헌 1에 기재된 것이 알려져 있다. 이 부이온생성장치는, 챔버 내에서 플라즈마를 생성하고, 챔버 내에 부이온의 원료를 공급함으로써, 챔버 내에서 부이온을 생성하고 있다.The one described in Patent Document 1 is known as a negative ion generating device that generates negative ions using plasma. This negative ion generating device generates a plasma in a chamber and supplies a raw material of the negative ions into the chamber to generate negative ions in the chamber.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2017-025407호Patent Document 1: Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2017-025407

여기에서, 챔버 내에서 플라즈마를 생성하면, 부이온뿐만 아니라 전자도 챔버 내에서 생성된다. 예를 들면, 챔버 내에서, 부이온의 생성이 진행되고 있지 않고, 대량의 전자가 존재하고 있는 상태에서는, 대상물에 대하여 부이온을 조사할 때에, 전자도 함께 대상물에 조사되어 버린다. 대상물에 대하여 대량의 전자가 조사되면, 대상물이 고온이 될 가능성이 있다. 따라서, 대상물에 대하여 부이온을 조사할 때는, 대량의 전자가 대상물에 조사되는 것을 회피할 수 있는 적절한 타이밍에서 부이온을 조사하는 것이 요구되고 있다.Here, when plasma is generated in the chamber, electrons as well as negative ions are generated in the chamber. For example, in a state in which negative ions are not generated in the chamber and a large amount of electrons are present, when negative ions are irradiated to the object, electrons are also irradiated to the object. When a large amount of electrons is irradiated to the object, there is a possibility that the object becomes high temperature. Therefore, when irradiating negative ions to an object, it is required to irradiate negative ions at an appropriate timing to avoid irradiation of a large amount of electrons onto the object.

따라서 본 발명은, 적절한 타이밍에 부이온을 대상물에 조사할 수 있는 부이온생성장치를 제공하는 것을 과제로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a negative ion generating apparatus capable of irradiating negative ions onto an object at an appropriate timing.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 관한 부이온생성장치는, 플라즈마를 이용하여 부이온을 생성하고 대상물에 조사하는 부이온생성장치이며, 대상물을 수납하고 내부에서 부이온의 생성이 행해지는 챔버와, 챔버 내에 있어서, 플라즈마를 생성하는 플라즈마건과, 챔버 내의 전위를 측정하는 전위측정부와, 대상물에 정(正)의 전압을 인가 가능한 전압인가부와, 부이온생성장치의 제어를 행하는 제어부를 구비하고, 제어부는, 플라즈마건의 플라즈마의 생성을 정지한 후, 전위측정부의 측정결과에 근거하여, 전압인가부에 의한 전압의 인가를 제어한다.In order to solve the above problems, the negative ion generating apparatus according to the present invention is a negative ion generating apparatus that generates negative ions using plasma and irradiates the target, and a chamber that houses the object and generates negative ions inside. Wow, in the chamber, a plasma gun that generates plasma, a potential measurement unit that measures a potential in the chamber, a voltage application unit capable of applying a positive voltage to an object, and a control unit that controls a negative ion generating device. And the control unit controls application of the voltage by the voltage application unit based on the measurement result of the electric potential measurement unit after stopping plasma generation of the plasma gun.

본 발명에 관한 부이온생성장치에서는, 플라즈마건이 챔버의 내부에서 플라즈마를 생성함으로써, 챔버의 내부에서 부이온을 생성할 수 있다. 또, 전압인가부가 대상물에 정의 전압을 인가하고, 챔버 내의 부이온이 대상물 측으로 유도됨으로써, 부이온이 대상물에 조사된다. 여기에서, 플라즈마건의 플라즈마의 생성이 정지된 후는, 전자가 부이온의 원료에 부착되기 쉬워짐으로써, 부이온의 생성이 진행된다. 따라서, 챔버 내에서 부이온 및 전자가 증감하기 때문에, 챔버의 내부의 전위가 변동한다. 이 때문에, 챔버 내의 전위를 측정하는 전위측정부의 측정결과에 의하여, 부이온을 대상물에 조사하는 적절한 타이밍을 파악할 수 있다. 따라서, 제어부는, 플라즈마건의 플라즈마의 생성을 정지한 후, 전위측정부의 측정결과에 근거하여, 전압인가부에 의한 전압의 인가를 제어한다. 이로써, 제어부는, 대량의 전자가 대상물에 조사되는 것을 회피할 수 있는 타이밍에서, 부이온을 대상물에 조사할 수 있다. 이상에 의하여, 적절한 타이밍에 부이온을 대상물에 조사할 수 있다.In the negative ion generating apparatus according to the present invention, the plasma gun generates plasma inside the chamber, thereby generating negative ions inside the chamber. Further, the voltage application unit applies a positive voltage to the object, and the negative ions in the chamber are guided toward the object, so that the negative ions are irradiated to the object. Here, after the plasma generation of the plasma gun is stopped, the electrons tend to adhere to the raw material of the negative ions, so that the generation of negative ions proceeds. Therefore, since negative ions and electrons increase or decrease in the chamber, the potential inside the chamber fluctuates. For this reason, it is possible to grasp an appropriate timing for irradiating negative ions onto the object based on the measurement result of the potential measuring unit that measures the potential in the chamber. Accordingly, the control unit controls the application of the voltage by the voltage application unit based on the measurement result of the electric potential measurement unit after the plasma gun stops generating plasma. Thereby, the control unit can irradiate the object with negative ions at a timing capable of avoiding irradiation of a large amount of electrons onto the object. As described above, negative ions can be irradiated onto the object at an appropriate timing.

제어부는, 전위측정부의 측정결과에 근거하여, 전위가 상승하여 하강한 타이밍에서, 전압인가부에 의한 전압의 인가를 개시해도 된다. 전위가 상승하여 하강한 타이밍은, 플라즈마의 생성을 정지한 후, 어느 정도 부이온의 생성이 진행된 타이밍이다. 따라서, 제어부는, 당해 타이밍에 전압의 인가를 개시함으로써, 부이온의 생성이 진행된 타이밍에 부이온을 대상물에 조사할 수 있다.The control unit may start application of the voltage by the voltage application unit at a timing when the potential rises and falls based on the measurement result of the potential measurement unit. The timing at which the potential rises and falls is the timing at which generation of negative ions proceeds to some extent after the generation of plasma is stopped. Accordingly, the control unit can irradiate the object with the negative ions at the timing at which the generation of the negative ions proceeds by starting the application of the voltage at this timing.

제어부는, 전위측정부의 측정결과에 근거하여, 전위가 하강하고, 당해 하강의 피크를 맞이한 타이밍에서, 전압인가부에 의한 전압의 인가를 개시해도 된다. 전위의 하강의 피크를 맞이한 타이밍은, 플라즈마의 생성을 정지한 후, 생성된 부이온의 양이 피크가 되는 타이밍에 가깝다. 따라서, 제어부는, 당해 타이밍에 전압의 인가를 개시함으로써, 많은 부이온이 존재하는 타이밍에 부이온을 대상물에 조사할 수 있다.The control unit may start application of the voltage by the voltage application unit at a timing when the potential falls and the peak of the fall is reached based on the measurement result of the potential measurement unit. The timing at which the peak of the potential drop is reached is close to the timing at which the amount of generated negative ions becomes a peak after the generation of plasma is stopped. Therefore, the control unit can irradiate the target object with negative ions at the timing when many negative ions exist by starting the application of the voltage at this timing.

제어부는, 전위측정부의 측정결과에 근거하여, 전위가 상승한 타이밍에서, 전압인가부에 의한 전압의 인가를 개시해도 된다. 이 경우, 전위가 상승하여 하강한 타이밍, 전위가 하강하여 하강의 피크를 맞이한 타이밍에 인가를 개시하는 경우에 비교하여, 보다 많은 부이온을 대상물에 조사하는 것이 가능하다. 단, 전위가 상승하여 하강한 타이밍, 전위가 하강하여 하강의 피크를 맞이한 타이밍에 인가를 개시하는 경우에 비하면, 많은 전자가 혼재된 조사가 될 가능성이 있기 때문에, 전자 조사를 허용할 수 있는 대상물인 것이 바람직하다.The control unit may start application of the voltage by the voltage application unit at a timing when the potential increases based on the measurement result of the electric potential measurement unit. In this case, it is possible to irradiate the object with more negative ions than when the application is started at the timing when the potential rises and falls, and the timing when the potential falls and reaches the peak of falling. However, compared to the case where application is initiated at the timing when the potential rises and falls, and the timing when the potential falls and reaches the peak of falling, there is a possibility of irradiation with a large number of electrons, so an object that allows electron irradiation It is preferable to be.

전위측정부는, 대상물의 주변의 공간의 전위를 측정해도 된다. 이 경우, 부이온의 조사대상인 대상물 부근의 상황에 근거한 제어를 행하는 것이 가능해진다.The electric potential measuring unit may measure the electric potential of the space around the object. In this case, it becomes possible to perform control based on the situation in the vicinity of the object to be irradiated with negative ions.

제어부는, 플라즈마건의 플라즈마의 생성, 및 당해 플라즈마의 생성의 정지에 의한 부이온의 생성을 반복하여 행하고, 매회의 부이온의 생성에 있어서, 전위측정부는 전위의 측정을 행하며, 또한 제어부는 전위측정부의 측정결과에 근거하여, 전압인가부에 의한 전압의 인가를 제어해도 된다. 전압인가부에 의한 전압의 인가를 행하면, 챔버 내의 플라즈마의 상태에 영향이 미친다. 예를 들면, 1회째의 부이온의 생성과, 2회째의 부이온의 생성과의 운전조건이 동일했다고 해도, 양자 간에서는, 플라즈마의 생성의 정지 후에 부이온이 생성되는 타이밍이 변화하는 경우가 있다. 따라서, 매회의 부이온의 생성에 있어서, 전위측정부에 의한 측정, 및 측정결과에 근거하는 전압의 인가의 제어가 행해짐으로써, 적절한 타이밍에 부이온을 대상물에 조사할 수 있다.The control unit repeats the generation of the plasma by the plasma gun and the generation of negative ions by stopping the generation of the plasma. For each generation of negative ions, the potential measurement unit measures the electric potential, and the control unit measures the electric potential. The voltage application by the voltage application unit may be controlled based on the negative measurement result. Application of the voltage by the voltage application unit affects the state of the plasma in the chamber. For example, even if the operating conditions for the first generation of negative ions and the second generation of negative ions are the same, the timing at which negative ions are generated after the plasma generation is stopped may change between the two. have. Therefore, in each generation of negative ions, measurement by the potential measuring unit and control of application of voltage based on the measurement result are performed, so that the negative ions can be irradiated to the object at an appropriate timing.

본 발명에 의하면, 적절한 타이밍에 부이온을 대상물에 조사할 수 있는 부이온생성장치를 제공할 수 있다.Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to provide a negative ion generating device capable of irradiating negative ions onto an object at an appropriate timing.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 성막·부이온생성장치의 구성을 나타내는 개략 단면도이며, 성막처리모드에 있어서의 동작상태를 나타내는 도이다.
도 2는 도 1의 성막·부이온생성장치의 구성을 나타내는 개략 단면도이며, 부이온생성모드에 있어서의 동작상태를 나타내는 도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 관한 성막·부이온생성장치에 있어서의 제어부의 제어내용을 나타내는 플로차트이다.
도 4에 있어서, 도 4의 (a)는, 부이온생성 시에 있어서의 진공챔버의 공간 내의 소정 개소에 있어서의 부유전위를 나타내는 그래프이며, 도 4의 (b)는, 진공챔버의 공간 내의 소정 개소에 있어서의 부이온의 단위평방면적당의 수를 나타낸다.
도 5는 플라즈마의 생성이 정지된 직후의 부유전위의 모습을 나타내는 그래프이다.
도 6은 전위측정부의 전극부의 변형예를 나타내는 도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태에 관한 성막·부이온생성장치에 있어서의 제어부의 제어내용을 나타내는 플로차트이다.
1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a film forming/negative ion generating apparatus according to an embodiment of the present invention, and is a diagram showing an operating state in a film forming processing mode.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the film forming/negative ion generating device of FIG. 1, and is a diagram showing an operating state in a negative ion generating mode.
3 is a flowchart showing the control contents of the control unit in the film forming/negative ion generating apparatus according to the embodiment of the present invention.
In Fig. 4, Fig. 4(a) is a graph showing the floating potential at a predetermined location in the space of the vacuum chamber during generation of negative ions, and Fig. 4(b) is a graph showing the floating potential in the space of the vacuum chamber. The number of negative ions per unit square area at a predetermined location is shown.
5 is a graph showing a state of a floating potential immediately after plasma generation is stopped.
6 is a diagram showing a modified example of the electrode portion of the potential measuring unit.
7 is a flowchart showing control contents of a control unit in the film forming/negative ion generating apparatus according to the embodiment of the present invention.

이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시형태에 관한 성막장치에 대하여 설명한다. 다만 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다.Hereinafter, a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, in the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and duplicate descriptions are omitted.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시형태에 관한 성막·부이온생성장치의 구성에 대하여 설명한다. 도 1 및 도 2는, 본 실시형태에 관한 성막·부이온생성장치의 구성을 나타내는 개략 단면도이다. 도 1은, 성막처리모드에 있어서의 동작상태를 나타내고, 도 2는 부이온생성모드에 있어서의 동작상태를 나타내고 있다. 다만, 성막처리모드 및 부이온생성모드의 상세에 대해서는 후술한다.First, a configuration of a film forming/negative ion generating apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. 1 and 2 are schematic cross-sectional views showing the configuration of a film forming/negative ion generating apparatus according to the present embodiment. Fig. 1 shows an operation state in a film forming processing mode, and Fig. 2 shows an operation state in a negative ion generation mode. However, details of the film formation processing mode and the negative ion generation mode will be described later.

도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 성막·부이온생성장치(1)는, 이른바 이온플레이팅법에서 이용되는 이온플레이팅장치이다. 다만, 설명의 편의상, 도 1 및 도 2에는, XYZ좌표계를 나타낸다. Y축방향은, 후술하는 성막대상물이 반송되는 방향이다. X축방향은, 성막대상물과 후술하는 하스기구가 대향하는 위치이다. Z축방향은, Y축방향과 X축방향에 직교하는 방향이다.As shown in Figs. 1 and 2, the film forming/negative ion generating apparatus 1 of the present embodiment is an ion plating apparatus used in a so-called ion plating method. However, for convenience of explanation, FIGS. 1 and 2 show the XYZ coordinate system. The Y-axis direction is a direction in which a film-forming object described later is conveyed. The X-axis direction is a position where the film-forming object and the Haas mechanism described later face each other. The Z-axis direction is a direction orthogonal to the Y-axis direction and the X-axis direction.

성막·부이온생성장치(1)는, 성막대상물(11)의 판두께방향이 대략 연직방향이 되도록 성막대상물(11)이 진공챔버(10) 내에 배치되어 반송되는 이른바 가로형 성막·부이온생성장치여도 된다. 이 경우에는, Z축 및 Y축방향은 수평방향이며, X축방향은 연직방향 또한 판두께방향이 된다. 다만, 성막·부이온생성장치(1)는, 성막대상물(11)의 판두께방향이 수평방향(도 1 및 도 2에서는 X축방향)이 되도록, 성막대상물(11)을 직립 또는 직립시킨 상태로부터 경사진 상태로, 성막대상물(11)이 진공챔버(10) 내에 배치되어 반송되는, 이른바 세로형 성막·부이온생성장치여도 된다. 이 경우에는, X축방향은 수평방향 또한 성막대상물(11)의 판두께방향이고, Y축방향은 수평방향이며, Z축방향은 연직방향이 된다. 본 발명의 일 실시형태에 관한 성막·부이온생성장치는, 이하, 가로형 성막·부이온생성장치를 예로서 설명한다.The film-forming/negative ion generating device 1 is a so-called horizontal film-forming/negative ion generating device in which the film-forming object 11 is arranged and conveyed in the vacuum chamber 10 so that the plate thickness direction of the film-forming object 11 is substantially vertical. You can open it. In this case, the Z-axis and Y-axis directions are horizontal, and the X-axis direction is a vertical direction and a plate thickness direction. However, in the film-forming/negative ion generating device 1, the film-forming object 11 is upright or upright so that the plate thickness direction of the film-forming object 11 is in the horizontal direction (X-axis direction in Figs. 1 and 2). It may be a so-called vertical film formation/negative ion generating device in which the film-forming object 11 is disposed in and conveyed in the vacuum chamber 10 in a state inclined from. In this case, the X-axis direction is the horizontal direction and the plate thickness direction of the film-forming object 11, the Y-axis direction is the horizontal direction, and the Z-axis direction is the vertical direction. A film formation/negative ion generation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below by taking a horizontal film formation/negative ion generation apparatus as an example.

성막·부이온생성장치(1)는, 진공챔버(10), 반송기구(3), 성막부(14), 부이온생성부(24), 전압인가부(90), 전위측정부(110), 및 제어부(50)를 구비하고 있다.The film forming/negative ion generating device 1 includes a vacuum chamber 10, a conveying mechanism 3, a film forming unit 14, a negative ion generating unit 24, a voltage applying unit 90, and a potential measuring unit 110. , And a control unit 50.

진공챔버(10)는, 성막대상물(11)을 수납하고 성막처리를 행하기 위한 부재이다. 진공챔버(10)는, 성막재료(Ma)의 막이 형성되는 성막대상물(11)을 반송하기 위한 반송실(10a)과, 성막재료(Ma)를 확산시키는 성막실(10b)과, 플라즈마건(7)으로부터 빔상으로 조사되는 플라즈마(P)를 진공챔버(10)에 수용하는 플라즈마구(10c)를 갖고 있다. 반송실(10a), 성막실(10b), 및 플라즈마구(10c)는 서로 연통하고 있다. 반송실(10a)은, 소정의 반송방향(도 중의 화살표 A)을(Y축을) 따라 설정되어 있다. 또, 진공챔버(10)는, 도전성의 재료로 이루어지고 접지전위에 접속되어 있다.The vacuum chamber 10 is a member for accommodating the film-forming object 11 and performing film-forming processing. The vacuum chamber 10 includes a transfer chamber 10a for conveying a film-forming object 11 on which a film of a film-forming material Ma is formed, a film-forming chamber 10b for diffusing the film-forming material Ma, and a plasma gun ( It has a plasma sphere 10c for accommodating the plasma P irradiated from 7) in the form of a beam in the vacuum chamber 10. The transfer chamber 10a, the film formation chamber 10b, and the plasma sphere 10c are in communication with each other. The transfer chamber 10a is set along a predetermined transfer direction (arrow A in the figure) (along the Y axis). Further, the vacuum chamber 10 is made of a conductive material and is connected to a ground potential.

성막실(10b)은, 벽부(10W)로서, 반송방향(화살표 A)을 따른 한 쌍의 측벽과, 반송방향(화살표 A)과 교차하는 방향(Z축방향)을 따른 한 쌍의 측벽(10h, 10i)과, X축방향과 교차하여 배치된 바닥면벽(10j)을 갖는다.The film forming chamber 10b is a wall portion 10W, a pair of side walls along the conveying direction (arrow A), and a pair of side walls 10h along the direction intersecting with the conveying direction (arrow A) (Z-axis direction). , 10i), and a bottom wall 10j disposed to intersect with the X-axis direction.

반송기구(3)는, 성막재료(Ma)와 대향한 상태로 성막대상물(11)을 지지하는 성막대상물지지부재(16)를 반송방향(화살표 A)으로 반송한다. 예를 들면 성막대상물지지부재(16)는, 성막대상물(11)의 외주가장자리를 지지하는 프레임체이다. 반송기구(3)는, 반송실(10a) 내에 설치된 복수의 반송롤러(15)에 의하여 구성되어 있다. 반송롤러(15)는, 반송방향(화살표 A)을 따라 등간격으로 배치되고, 성막대상물지지부재(16)를 지지하면서 반송방향(화살표 A)으로 반송한다. 다만, 성막대상물(11)은, 예를 들면 유리기판이나 플라스틱기판 등의 판상부재가 이용된다.The conveying mechanism 3 conveys the film-forming object supporting member 16 that supports the film-forming object 11 in a state opposite to the film-forming material Ma in a transport direction (arrow A). For example, the film-forming object supporting member 16 is a frame body that supports the outer circumferential edge of the film-forming object 11. The conveying mechanism 3 is constituted by a plurality of conveying rollers 15 provided in the conveying chamber 10a. The conveying rollers 15 are arranged at equal intervals along the conveying direction (arrow A), and conveyed in the conveying direction (arrow A) while supporting the film-forming object supporting member 16. However, as the film-forming object 11, for example, a plate-like member such as a glass substrate or a plastic substrate is used.

계속해서, 성막부(14)의 구성에 대하여 상세하게 설명한다. 성막부(14)는, 이온플레이팅법에 의하여 성막재료(Ma)의 입자를 성막대상물(11)에 부착시킨다. 성막부(14)는, 플라즈마건(7)과, 스티어링코일(5)과, 하스기구(2)와, 링하스(6)를 갖고 있다.Subsequently, the configuration of the film forming portion 14 will be described in detail. The film-forming part 14 adheres particles of the film-forming material Ma to the film-forming object 11 by an ion plating method. The film forming section 14 includes a plasma gun 7, a steering coil 5, a hearth mechanism 2, and a ring hearth 6.

플라즈마건(7)은, 예를 들면 압력구배형 플라즈마건이며, 그 본체 부분이 성막실(10b)의 측벽에 마련된 플라즈마구(10c)를 통하여 성막실(10b)에 접속되어 있다. 플라즈마건(7)은, 진공챔버(10) 내에서 플라즈마(P)를 생성한다. 플라즈마건(7)에 있어서 생성된 플라즈마(P)는, 플라즈마구(10c)로부터 성막실(10b) 내에 빔상으로 출사된다. 이로써, 성막실(10b) 내에 플라즈마(P)가 생성된다.The plasma gun 7 is, for example, a pressure gradient type plasma gun, and its body portion is connected to the film formation chamber 10b through a plasma port 10c provided on the side wall of the film formation chamber 10b. The plasma gun 7 generates plasma P in the vacuum chamber 10. The plasma P generated by the plasma gun 7 is emitted in the form of a beam from the plasma sphere 10c into the film formation chamber 10b. As a result, plasma P is generated in the film formation chamber 10b.

플라즈마건(7)은, 음극(60)에 의하여 일단(一端)이 폐색되어 있다. 음극(60)과 플라즈마구(10c)의 사이에는, 제1 중간전극(그리드)(61)과, 제2 중간전극(그리드)(62)이 동심적으로 배치되어 있다. 제1 중간전극(61) 내에는 플라즈마(P)를 수렴하기 위한 환상 영구자석(61a)이 내장되어 있다. 제2 중간전극(62) 내에도 플라즈마(P)를 수렴하기 위하여 전자석 코일(62a)이 내장되어 있다. 다만, 플라즈마건(7)은, 후술하는 부이온생성부(24)로서의 기능도 갖는다. 이 상세에 대해서는, 부이온생성부(24)의 설명에 있어서 후술한다.One end of the plasma gun 7 is closed by a cathode 60. Between the cathode 60 and the plasma sphere 10c, a first intermediate electrode (grid) 61 and a second intermediate electrode (grid) 62 are concentrically disposed. An annular permanent magnet 61a for converging the plasma P is embedded in the first intermediate electrode 61. An electromagnet coil 62a is also embedded in the second intermediate electrode 62 to converge the plasma P. However, the plasma gun 7 also has a function as a negative ion generating unit 24 to be described later. This detail will be described later in the description of the negative ion generation unit 24.

스티어링코일(5)은, 플라즈마건이 장착된 플라즈마구(10c)의 주위에 마련되어 있다. 스티어링코일(5)은, 플라즈마(P)를 성막실(10b) 내로 유도한다. 스티어링코일(5)은, 스티어링코일용 전원(도시생략)에 의하여 여자(勵磁)된다.The steering coil 5 is provided around a plasma sphere 10c equipped with a plasma gun. The steering coil 5 guides the plasma P into the film forming chamber 10b. The steering coil 5 is excited by a power supply for a steering coil (not shown).

하스기구(2)는, 성막재료(Ma)를 지지한다. 하스기구(2)는, 진공챔버(10)의 성막실(10b) 내에 마련되고, 반송기구(3)에서 보아 X축방향의 부방향으로 배치되어 있다. 하스기구(2)는, 플라즈마건(7)으로부터 출사된 플라즈마(P)를 성막재료(Ma)로 유도하는 주양극(主陽極) 또는 플라즈마건(7)으로부터 출사된 플라즈마(P)가 유도되는 주양극인 메인하스(17)를 갖고 있다.The hearth mechanism 2 supports the film forming material Ma. The Haas mechanism 2 is provided in the film formation chamber 10b of the vacuum chamber 10 and is arranged in the negative direction of the X-axis direction as viewed from the conveyance mechanism 3. The Haas mechanism 2 is a main anode that guides the plasma P emitted from the plasma gun 7 to the film forming material Ma, or the plasma P emitted from the plasma gun 7 is guided. It has a main anode, the main heart (17).

메인하스(17)는, 성막재료(Ma)가 충전된 X축방향의 정방향으로 뻗은 통상의 충전부(17a)와, 충전부(17a)로부터 돌출한 플랜지부(17b)를 갖고 있다. 메인하스(17)는, 진공챔버(10)가 갖는 접지전위에 대하여 정전위로 유지되고 있기 때문에, 부전위의 플라즈마(P)를 흡인한다. 이 플라즈마(P)가 입사하는 메인하스(17)의 충전부(17a)에는, 성막재료(Ma)를 충전하기 위한 관통구멍(17c)이 형성되어 있다. 그리고, 성막재료(Ma)의 선단 부분이, 이 관통구멍(17c)의 일단에 있어서 성막실(10b)에 노출되어 있다.The main hearth 17 has a normal filling portion 17a extending in the positive direction in the X-axis direction filled with the film-forming material Ma, and a flange portion 17b protruding from the filling portion 17a. Since the main hearth 17 is maintained at a positive potential with respect to the ground potential of the vacuum chamber 10, it sucks the plasma P of the negative potential. A through hole 17c for filling the film-forming material Ma is formed in the charging portion 17a of the main hearth 17 to which the plasma P is incident. Then, the tip portion of the film formation material Ma is exposed to the film formation chamber 10b at one end of the through hole 17c.

성막재료(Ma)에는, ITO나 ZnO 등의 투명도전재료나, SiON 등의 절연밀봉재료가 예시된다. 성막재료(Ma)가 절연성 물질로 이루어지는 경우, 메인하스(17)에 플라즈마(P)가 조사되면, 플라즈마(P)로부터의 전류에 의하여 메인하스(17)가 가열되어, 성막재료(Ma)의 선단 부분이 증발 또는 승화하여, 플라즈마(P)에 의하여 이온화된 성막재료입자(증발입자)(Mb)가 성막실(10b) 내에 확산한다. 또, 성막재료(Ma)가 도전성 물질로 이루어지는 경우, 메인하스(17)에 플라즈마(P)가 조사되면, 플라즈마(P)가 성막재료(Ma)에 직접 입사하여, 성막재료(Ma)의 선단 부분이 가열되어 증발 또는 승화하여, 플라즈마(P)에 의하여 이온화된 성막재료입자(Mb)가 성막실(10b) 내에 확산한다. 성막실(10b) 내에 확산한 성막재료입자(Mb)는, 성막실(10b)의 X축 정방향으로 이동하여, 반송실(10a) 내에 있어서 성막대상물(11)의 표면에 부착한다. 다만, 성막재료(Ma)는, 소정 길이의 원주형상으로 성형된 고체물이며, 한 번에 복수의 성막재료(Ma)가 하스기구(2)에 충전된다. 그리고, 최선단측의 성막재료(Ma)의 선단 부분이 메인하스(17)의 상단과의 소정의 위치관계를 유지하도록, 성막재료(Ma)의 소비에 따라, 성막재료(Ma)가 하스기구(2)의 X축부방향측으로부터 순차 압출된다.Examples of the film forming material Ma include transparent conductive materials such as ITO and ZnO, and insulating sealing materials such as SiON. When the film forming material Ma is made of an insulating material, when the plasma P is irradiated to the main hearth 17, the main hearth 17 is heated by the current from the plasma P, so that the film forming material Ma is The tip portion evaporates or sublimates, and the film-forming material particles (evaporation particles) Mb ionized by the plasma P diffuse into the film-forming chamber 10b. In addition, when the film-forming material Ma is made of a conductive material, when the plasma P is irradiated to the main hearth 17, the plasma P directly enters the film-forming material Ma, and the tip of the film-forming material Ma The portion is heated to evaporate or sublimate, and the film-forming material particles Mb ionized by the plasma P diffuse into the film-forming chamber 10b. The film-forming material particles Mb diffused into the film-forming chamber 10b move in the positive X-axis direction of the film-forming chamber 10b, and adhere to the surface of the film-forming object 11 in the transfer chamber 10a. However, the film-forming material Ma is a solid material molded into a cylindrical shape of a predetermined length, and a plurality of film-forming materials Ma are filled into the Haas mechanism 2 at once. Then, in accordance with the consumption of the film-forming material Ma, the film-forming material Ma is added to the hearth mechanism so that the tip portion of the film-forming material Ma at the foremost end maintains a predetermined positional relationship with the upper end of the main hearth 17. It is extruded sequentially from the X-axis direction side of 2)

링하스(6)는, 플라즈마(P)를 유도하기 위한 전자석을 갖는 보조양극이다. 링하스(6)는, 성막재료(Ma)를 지지하는 메인하스(17)의 충전부(17a)의 주위에 배치되어 있다. 링하스(6)는, 환상의 코일(9)과 환상의 영구자석부(20)와 환상의 용기(12)를 갖고, 코일(9) 및 영구자석부(20)는 용기(12)에 수용되어 있다. 본 실시형태에서는, 반송기구(3)에서 보아 X축부방향으로 코일(9), 영구자석부(20)의 순서로 설치되어 있지만, X축부방향으로 영구자석부(20), 코일(9)의 순서로 설치되어 있어도 된다. 링하스(6)는, 코일(9)에 흐르는 전류의 크기에 따라, 성막재료(Ma)에 입사하는 플라즈마(P)의 방향, 또는 메인하스(17)에 입사하는 플라즈마(P)의 방향을 제어한다.The ringhas 6 is an auxiliary anode having an electromagnet for inducing plasma P. The ring hearth 6 is disposed around the charging portion 17a of the main hearth 17 that supports the film forming material Ma. The ringhas (6) has an annular coil (9), an annular permanent magnet portion (20) and an annular vessel (12), and the coil (9) and permanent magnet portion (20) are accommodated in the vessel (12). Has been. In this embodiment, as viewed from the conveying mechanism 3, the coil 9 and the permanent magnet portion 20 are arranged in the order of the X-axis portion, but the permanent magnet portion 20 and the coil 9 They may be installed in order. Depending on the magnitude of the current flowing through the coil 9, the ringhas 6 determines the direction of the plasma P incident on the film forming material Ma or the direction of the plasma P incident on the main heart 17. Control.

계속해서, 부이온생성부(24)의 구성에 대하여 상세하게 설명한다. 부이온생성부(24)는, 플라즈마건(7)과, 원료가스공급부(40)와, 회로부(34)를 갖고 있다. 또, 제어부(50)의 일부의 구성요소도 부이온생성부(24)로서 기능한다. 다만, 제어부(50) 및 회로부(34)에 포함되는 일부의 기능은, 상술한 성막부(14)에도 속한다.Subsequently, the configuration of the negative ion generation unit 24 will be described in detail. The negative ion generation unit 24 includes a plasma gun 7, a source gas supply unit 40, and a circuit unit 34. In addition, some of the components of the control unit 50 also function as the negative ion generation unit 24. However, some functions included in the control unit 50 and the circuit unit 34 also belong to the film forming unit 14 described above.

플라즈마건(7)은, 상술한 성막부(14)가 갖는 플라즈마건(7)과 동일한 것이 이용된다. 즉, 본 실시형태에 있어서, 성막부(14)의 플라즈마건(7)은, 부이온생성부(24)의 플라즈마건(7)과 겸용되고 있다. 플라즈마건(7)은, 성막부(14)로서 기능함과 함께, 부이온생성부(24)로서도 기능한다. 다만, 성막부(14)와 부이온생성부(24)에서, 서로 다른 별개의 플라즈마건을 갖고 있어도 된다.The plasma gun 7 is the same as the plasma gun 7 included in the film forming section 14 described above. That is, in the present embodiment, the plasma gun 7 of the film forming portion 14 is used both with the plasma gun 7 of the negative ion generating portion 24. The plasma gun 7 functions not only as the film-forming part 14 but also as the negative ion generating part 24. However, in the film-forming part 14 and the negative ion generating part 24, you may have different and separate plasma guns.

플라즈마건(7)은, 성막실(10b) 내에 있어서 간헐적으로 플라즈마(P)를 생성한다. 구체적으로는, 플라즈마건(7)은, 후술의 제어부(50)에 의하여 성막실(10b) 내에 있어서 간헐적으로 플라즈마(P)를 생성하도록 제어되고 있다. 이 제어에 대해서는, 후술의 제어부(50)의 설명에 있어서 상세하게 설명한다.The plasma gun 7 generates plasma P intermittently in the film formation chamber 10b. Specifically, the plasma gun 7 is controlled to generate the plasma P intermittently in the film formation chamber 10b by the control unit 50 described later. This control will be described in detail in the description of the control unit 50 described later.

원료가스공급부(40)는, 진공챔버(10)의 외부에 배치되어 있다. 원료가스공급부(40)는, 성막실(10b)의 측벽(예를 들면, 측벽(10h))에 마련된 가스공급구(41)를 통하여, 진공챔버(10) 내에 원료가스를 공급한다. 원료가스로서, 예를 들면 산소부이온의 원료가스인 산소가스 등을 채용해도 된다. 원료가스공급부(40)는, 예를 들면 성막처리모드로부터 부이온생성모드로 전환되면, 산소가스의 공급을 개시한다. 또, 원료가스공급부(40)는, 성막처리모드 및 부이온생성모드의 양쪽 모두에 있어서 산소가스의 공급을 계속 행해도 된다.The source gas supply unit 40 is disposed outside the vacuum chamber 10. The source gas supply unit 40 supplies source gas into the vacuum chamber 10 through a gas supply port 41 provided in a side wall (for example, the side wall 10h) of the film forming chamber 10b. As the raw material gas, for example, oxygen gas, which is a raw material gas of oxygen negative ions, may be employed. The source gas supply unit 40 starts supply of oxygen gas when it is switched from the film forming processing mode to the negative ion generation mode, for example. Further, the source gas supply unit 40 may continue to supply oxygen gas in both the film forming processing mode and the negative ion generation mode.

가스공급구(41)의 위치는, 성막실(10b)과 반송실(10a)과의 경계 부근의 위치가 바람직하다. 이 경우, 원료가스공급부(40)로부터의 산소가스를, 성막실(10b)과 반송실(10a)과의 경계 부근에 공급할 수 있으므로, 당해 경계 부근에 있어서 후술하는 부이온의 생성이 행해진다. 따라서, 생성한 부이온을, 반송실(10a)에 있어서의 성막대상물(11)에 적합하게 부착시킬 수 있다. 다만, 가스공급구(41)의 위치는, 성막실(10b)과 반송실(10a)과의 경계 부근에 한정되지 않는다.The position of the gas supply port 41 is preferably a position near the boundary between the film formation chamber 10b and the transfer chamber 10a. In this case, since the oxygen gas from the source gas supply unit 40 can be supplied near the boundary between the film formation chamber 10b and the transfer chamber 10a, negative ions described later are generated near the boundary. Therefore, the generated negative ions can be suitably attached to the film-forming object 11 in the transfer chamber 10a. However, the position of the gas supply port 41 is not limited to the vicinity of the boundary between the film formation chamber 10b and the transfer chamber 10a.

회로부(34)는, 가변전원(80)과, 제1 배선(71)과, 제2 배선(72)과, 저항기(R1~R4)와, 단락스위치(SW1, SW2)를 갖고 있다.The circuit unit 34 has a variable power supply 80, a first wiring 71, a second wiring 72, resistors R1 to R4, and short circuit switches SW1 and SW2.

가변전원(80)은, 접지전위에 있는 진공챔버(10)를 사이에 두고, 부전압을 플라즈마건(7)의 음극(60)에, 정전압을 하스기구(2)의 메인하스(17)에 인가한다. 이로써, 가변전원(80)은, 플라즈마건(7)의 음극(60)과 하스기구(2)의 메인하스(17)의 사이에 전위차를 발생시킨다.The variable power supply 80 interposes the vacuum chamber 10 at the ground potential, and applies a negative voltage to the cathode 60 of the plasma gun 7 and a constant voltage to the main hearth 17 of the hash mechanism 2. Approved. Thereby, the variable power supply 80 generates a potential difference between the cathode 60 of the plasma gun 7 and the main hearth 17 of the hearth mechanism 2.

제1 배선(71)은, 플라즈마건(7)의 음극(60)을, 가변전원(80)의 부전위측과 전기적으로 접속하고 있다. 제2 배선(72)은, 하스기구(2)의 메인하스(17)(양극)를, 가변전원(80)의 정전위측과 전기적으로 접속하고 있다.The first wiring 71 electrically connects the cathode 60 of the plasma gun 7 to the negative potential side of the variable power supply 80. The second wiring 72 electrically connects the main hearth 17 (positive electrode) of the hearth mechanism 2 to the positive potential side of the variable power source 80.

저항기(R1)는, 일단이 플라즈마건(7)의 제1 중간전극(61)과 전기적으로 접속되어 있음과 함께, 타단이 제2 배선(72)을 통하여 가변전원(80)과 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 저항기(R1)는, 제1 중간전극(61)과 가변전원(80)의 사이에 있어서 직렬접속되어 있다.The resistor R1 has one end electrically connected to the first intermediate electrode 61 of the plasma gun 7 and the other end electrically connected to the variable power source 80 through the second wiring 72. have. That is, the resistor R1 is connected in series between the first intermediate electrode 61 and the variable power supply 80.

저항기(R2)는, 일단이 플라즈마건(7)의 제2 중간전극(62)과 전기적으로 접속되어 있음과 함께, 타단이 제2 배선(72)을 통하여 가변전원(80)과 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 저항기(R2)는, 제2 중간전극(62)과 가변전원(80)의 사이에 있어서 직렬접속되어 있다.The resistor R2 has one end electrically connected to the second intermediate electrode 62 of the plasma gun 7 and the other end electrically connected to the variable power supply 80 through the second wiring 72. have. That is, the resistor R2 is connected in series between the second intermediate electrode 62 and the variable power supply 80.

저항기(R3)는, 일단이 성막실(10b)의 벽부(10W)와 전기적으로 접속되어 있음과 함께, 타단이 제2 배선(72)을 통하여 가변전원(80)과 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 저항기(R3)는, 성막실(10b)의 벽부(10W)와 가변전원(80)의 사이에 있어서 직렬접속되어 있다.The resistor R3 has one end electrically connected to the wall portion 10W of the film forming chamber 10b, and the other end electrically connected to the variable power source 80 via the second wiring 72. That is, the resistor R3 is connected in series between the wall portion 10W of the film forming chamber 10b and the variable power supply 80.

저항기(R4)는, 일단이 링하스(6)와 전기적으로 접속되어 있음과 함께, 타단이 제2 배선(72)을 통하여 가변전원(80)과 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 저항기(R4)는, 링하스(6)와 가변전원(80)의 사이에 있어서 직렬접속되어 있다.The resistor R4 has one end electrically connected to the ringhas 6 and the other end electrically connected to the variable power supply 80 via a second wiring 72. That is, the resistor R4 is connected in series between the ringhas 6 and the variable power supply 80.

단락스위치(SW1, SW2)는, 각각 상술한 제어부(50)로부터의 지령신호를 수신함으로써, ON/OFF 상태로 전환되는 전환부이다.The shorting switches SW1 and SW2 are switching units that are switched to ON/OFF states by receiving command signals from the control unit 50 described above, respectively.

단락스위치(SW1)는, 저항기(R2)에 병렬접속되어 있다. 단락스위치(SW1)는, 성막처리모드인지 부이온모드인지 여부에 따라, 제어부(50)에 의하여 ON/OFF 상태가 전환된다. 여기에서, 성막처리모드란, 진공챔버(10) 내에서 성막대상물(11)에 대하여 성막처리를 행하는 모드이다. 부이온생성모드는, 진공챔버(10) 내에서 성막대상물(11)에 형성된 막의 표면에 부착시키기 위한 부이온의 생성을 행하는 모드이다. 단락스위치(SW1)는, 성막처리모드에 있어서는 OFF 상태로 된다. 이로써, 성막처리모드에 있어서는, 제2 중간전극(62)과 가변전원(80)이 저항기(R2)를 통하여 서로 전기적으로 접속되므로, 제2 중간전극(62)과 가변전원(80)의 사이에는 전류가 흐르기 어렵다. 그 결과, 플라즈마건(7)으로부터의 플라즈마(P)가 진공챔버(10) 내에 출사되어, 성막재료(Ma)에 입사한다(도 1 참조). 다만, 플라즈마건(7)으로부터의 플라즈마(P)를 진공챔버(10) 내에 출사하는 경우, 제2 중간전극(62)으로의 전류를 흐르기 어렵게 하는 것 대신에, 제1 중간전극(61)으로의 전류를 흐르기 어렵게 해도 된다. 이 경우, 단락스위치(SW1)는, 제2 중간전극(62)측 대신에, 제1 중간전극(61)측에 접속된다.The shorting switch SW1 is connected in parallel to the resistor R2. The short-circuit switch SW1 switches the ON/OFF state by the control unit 50 depending on whether it is in the film forming processing mode or the negative ion mode. Here, the film-forming processing mode is a mode in which a film-forming process is performed on the film-forming object 11 in the vacuum chamber 10. The negative ion generation mode is a mode in which negative ions are generated to adhere to the surface of the film formed on the film-forming object 11 in the vacuum chamber 10. The shorting switch SW1 is turned off in the film forming processing mode. Accordingly, in the film forming processing mode, since the second intermediate electrode 62 and the variable power supply 80 are electrically connected to each other through the resistor R2, the second intermediate electrode 62 and the variable power supply 80 are It is difficult for current to flow. As a result, the plasma P from the plasma gun 7 is emitted into the vacuum chamber 10 and enters the film forming material Ma (see Fig. 1). However, when the plasma P from the plasma gun 7 is emitted into the vacuum chamber 10, instead of making it difficult to flow current to the second intermediate electrode 62, it is transferred to the first intermediate electrode 61. You may make it difficult to flow the current of. In this case, the shorting switch SW1 is connected to the first intermediate electrode 61 side instead of the second intermediate electrode 62 side.

한편, 단락스위치(SW1)는, 부이온생성모드에 있어서는, 플라즈마건(7)으로부터의 플라즈마(P)를 진공챔버(10) 내에서 간헐적으로 생성하기 위하여, 제어부(50)에 의하여 ON/OFF 상태가 소정간격으로 전환된다. 단락스위치(SW1)가 ON 상태로 전환되면, 제2 중간전극(62)과 가변전원(80)의 사이의 전기적인 접속이 단락되므로, 제2 중간전극(62)과 가변전원(80)의 사이에 전류가 흐른다. 즉, 플라즈마건(7)에 단락전류가 흐른다. 그 결과, 플라즈마건(7)으로부터의 플라즈마(P)가 진공챔버(10) 내에 출사되지 않게 된다.On the other hand, in the negative ion generation mode, the shorting switch SW1 is turned on/off by the control unit 50 to intermittently generate the plasma P from the plasma gun 7 in the vacuum chamber 10. The state is switched at predetermined intervals. When the short-circuit switch SW1 is switched to the ON state, the electrical connection between the second intermediate electrode 62 and the variable power supply 80 is short-circuited, so that between the second intermediate electrode 62 and the variable power supply 80 Current flows in. That is, a short-circuit current flows through the plasma gun 7. As a result, the plasma P from the plasma gun 7 is not emitted into the vacuum chamber 10.

단락스위치(SW1)가 OFF 상태로 전환되면, 제2 중간전극(62)과 가변전원(80)이 저항기(R2)를 통하여 서로 전기적으로 접속되므로, 제2 중간전극(62)과 가변전원(80)의 사이에는 전류가 흐르기 어렵다. 그 결과, 플라즈마건(7)으로부터의 플라즈마(P)가 진공챔버(10) 내에 출사된다. 이와 같이, 단락스위치(SW1)의 ON/OFF 상태가 제어부(50)에 의하여 소정간격으로 전환됨으로써, 플라즈마건(7)으로부터의 플라즈마(P)가 진공챔버(10) 내에 있어서 간헐적으로 생성된다. 즉, 단락스위치(SW1)는, 진공챔버(10) 내로의 플라즈마(P)의 공급과 차단을 전환하는 전환부이다.When the short-circuit switch SW1 is switched to the OFF state, the second intermediate electrode 62 and the variable power supply 80 are electrically connected to each other through the resistor R2, so that the second intermediate electrode 62 and the variable power supply 80 It is difficult for current to flow between ). As a result, the plasma P from the plasma gun 7 is emitted into the vacuum chamber 10. In this way, the ON/OFF state of the shorting switch SW1 is switched by the control unit 50 at predetermined intervals, so that the plasma P from the plasma gun 7 is intermittently generated in the vacuum chamber 10. That is, the short-circuit switch SW1 is a switching unit that switches between supplying and cutting off the plasma P into the vacuum chamber 10.

단락스위치(SW2)는, 저항기(R4)에 병렬접속되어 있다. 단락스위치(SW2)는, 예를 들면 성막처리모드가 되기 전의 성막대상물(11)의 반송 전 상태인 스탠바이모드인지 성막처리모드인지 여부에 따라, 제어부(50)에 의하여 ON/OFF 상태가 전환된다. 단락스위치(SW2)는, 스탠바이모드에서는 ON 상태로 된다. 이로써, 링하스(6)와 가변전원(80)의 사이의 전기적인 접속이 단락되므로, 메인하스(17)보다도 링하스(6)에 전류를 흘리기 쉬워져, 성막재료(Ma)의 쓸데없는 소비를 방지할 수 있다.The shorting switch SW2 is connected in parallel to the resistor R4. The short-circuit switch SW2 is switched ON/OFF by the control unit 50 according to whether the standby mode or the film forming processing mode is a state before transport of the film forming object 11 before entering the film forming processing mode. . The short-circuit switch SW2 is turned on in the standby mode. As a result, since the electrical connection between the ringhas 6 and the variable power supply 80 is short-circuited, it is easier to pass a current through the ringhas 6 than the main has 17, and wasteful consumption of the film-forming material (Ma). Can be prevented.

한편, 단락스위치(SW2)는, 성막처리모드에서는 OFF 상태로 된다. 이로써, 링하스(6)와 가변전원(80)이 저항기(R4)를 통하여 전기적으로 접속되므로, 링하스(6)보다 메인하스(17)에 전류를 흘리기 쉬워져, 플라즈마(P)의 출사방향을 적합하게 성막재료(Ma)로 향하게 할 수 있다. 다만, 단락스위치(SW2)는, 부이온생성모드에서는 ON 상태 또는 OFF 상태 중 어느 상태로 되어도 된다.On the other hand, the shorting switch SW2 is turned off in the film forming processing mode. As a result, since the ringhas 6 and the variable power supply 80 are electrically connected through the resistor R4, it is easier to pass current to the main hose 17 than the ringhas 6, and the emission direction of the plasma P Can be suitably directed to the film-forming material (Ma). However, in the negative ion generation mode, the short-circuit switch SW2 may be in either an ON state or an OFF state.

전압인가부(90)는, 성막 후의 성막대상물(대상물)(11)에 정의 전압을 인가 가능하다. 전압인가부(90)는, 바이어스회로(35)와, 트롤리선(18)을 구비한다.The voltage application unit 90 can apply a positive voltage to the film-forming object (object) 11 after film formation. The voltage application unit 90 includes a bias circuit 35 and a trolley line 18.

바이어스회로(35)는, 성막 후의 성막대상물(11)에 정의 바이어스전압을 인가하기 위한 회로이다. 바이어스회로(35)는, 성막대상물(11)에 정의 바이어스전압(이하, 간단히 "바이어스전압"이라고도 함)을 인가하는 바이어스전원(27)과, 바이어스전원(27)과 트롤리선(18)을 전기적으로 접속하는 제3 배선(73)과, 제3 배선(73)에 마련된 단락스위치(SW3)를 갖고 있다. 바이어스전원(27)은, 바이어스전압으로서, 주기적으로 증감하는 구형파(矩形波)인 전압신호(주기적 전기신호)를 인가한다. 바이어스전원(27)은, 인가하는 바이어스전압의 주파수를 제어부(50)의 제어에 의하여 변경 가능하게 구성되어 있다. 제3 배선(73)은, 일단이 바이어스전원(27)의 정전위측에 접속되어 있음과 함께, 타단이 트롤리선(18)에 접속되어 있다. 이로써, 제3 배선(73)은, 트롤리선(18)과 바이어스전원(27)을 전기적으로 접속한다.The bias circuit 35 is a circuit for applying a positive bias voltage to the object 11 after film formation. The bias circuit 35 electrically connects the bias power supply 27, which applies a positive bias voltage (hereinafter, simply referred to as “bias voltage”) to the film-forming object 11, and the bias power supply 27 and the trolley line 18. It has a 3rd wiring 73 to be connected by way, and a shorting switch SW3 provided in the 3rd wiring 73. The bias power supply 27 applies, as a bias voltage, a voltage signal (periodic electric signal) which is a square wave that periodically increases or decreases. The bias power supply 27 is configured so that the frequency of the applied bias voltage can be changed under the control of the control unit 50. The third wiring 73 has one end connected to the positive potential side of the bias power supply 27 and the other end connected to the trolley wire 18. Thereby, the 3rd wiring 73 electrically connects the trolley line 18 and the bias power supply 27.

단락스위치(SW3)는, 제3 배선(73)에 의하여, 트롤리선(18)과 바이어스전원(27)의 정전위측의 사이에 있어서 직렬로 접속되어 있다. 단락스위치(SW3)는, 트롤리선(18)으로의 바이어스전압의 인가의 유무를 전환하는 전환부이다. 단락스위치(SW3)는, 제어부(50)에 의하여 그 ON/OFF 상태가 전환된다. 단락스위치(SW3)는, 부이온생성모드에 있어서의 소정의 타이밍에 ON 상태로 된다. 단락스위치(SW3)가 ON 상태로 되면, 트롤리선(18)과 바이어스전원(27)의 정전위측이 서로 전기적으로 접속되어, 트롤리선(18)에 바이어스전압이 인가된다.The shorting switch SW3 is connected in series between the trolley line 18 and the positive potential side of the bias power supply 27 via a third wiring 73. The short-circuit switch SW3 is a switching unit that switches whether or not a bias voltage is applied to the trolley line 18. The short-circuit switch SW3 switches its ON/OFF state by the control unit 50. The shorting switch SW3 is turned on at a predetermined timing in the negative ion generation mode. When the short-circuit switch SW3 is turned on, the trolley line 18 and the positive potential side of the bias power supply 27 are electrically connected to each other, and a bias voltage is applied to the trolley line 18.

한편, 단락스위치(SW3)는, 성막처리모드 시, 및 부이온생성모드에 있어서의 소정의 타이밍에 있어서 OFF 상태로 된다. 단락스위치(SW3)가 OFF 상태로 되면, 트롤리선(18)과 바이어스전원(27)이 서로 전기적으로 절단되어, 트롤리선(18)에는 바이어스전압이 인가되지 않는다. 다만, 바이어스전압을 인가하는 타이밍의 상세는, 후술한다.On the other hand, the shorting switch SW3 is turned off at a predetermined timing in the film formation processing mode and in the negative ion generation mode. When the short-circuit switch SW3 is turned off, the trolley wire 18 and the bias power supply 27 are electrically cut off from each other, and the bias voltage is not applied to the trolley wire 18. However, details of the timing of applying the bias voltage will be described later.

트롤리선(18)은, 성막대상물지지부재(16)에 대한 급전을 행하는 가선(架線)이다. 트롤리선(18)은, 반송실(10a) 내에 반송방향(화살표 B)으로 연신하여 마련되어 있다. 트롤리선(18)은, 성막대상물지지부재(16)에 마련된 급전브러시(42)와 접촉함으로써, 급전브러시(42)를 통하여 성막대상물지지부재(16)로의 급전을 행한다. 트롤리선(18)은, 예를 들면 스테인리스제의 와이어 등에 의하여 구성되어 있다.The trolley wire 18 is a temporary wire for feeding power to the object supporting member 16 to be formed. The trolley wire 18 is provided in the conveyance chamber 10a by extending it in the conveyance direction (arrow B). The trolley line 18 makes power to the film-forming object support member 16 through the power supply brush 42 by contacting the power supply brush 42 provided on the film-forming object support member 16. The trolley wire 18 is made of, for example, a stainless steel wire.

전위측정부(110)는, 진공챔버(10) 내의 전위를 측정한다. 전위측정부(110)는, 성막대상물(11)의 주변의 공간의 전위를 측정한다. 전위측정부(110)는, 전위검출부(111)와, 전극부(112)를 구비하고 있다. 전위검출부(111)는, 전극부(112)와 전기적으로 접속되어 있다. 전위검출부(111)는, 전극부(112)의 전위에 근거하여, 전극부(112)가 설치되어 있는 위치에 있어서의 부유전위의 값을 검출한다. 전위검출부(111)는, 검출한 값을 측정값으로서 제어부(50)에 송신한다.The electric potential measuring unit 110 measures electric potential in the vacuum chamber 10. The electric potential measuring unit 110 measures electric potential of the space around the film-forming object 11. The electric potential measuring unit 110 includes an electric potential detecting unit 111 and an electrode unit 112. The potential detection unit 111 is electrically connected to the electrode unit 112. The potential detection unit 111 detects a value of the floating potential at the position where the electrode unit 112 is provided, based on the potential of the electrode unit 112. The potential detection unit 111 transmits the detected value to the control unit 50 as a measured value.

전극부(112)는, 진공챔버(10)의 외부로터 내부공간으로 들어가는 부재이다. 전극부(112)는, 이동하는 성막대상물지지부재(16)와 간섭하지 않는 위치에 배치되어 있다. 전극부(112)의 선단부(112a)는, 성막대상물(11)의 주변의 공간에 배치된다. 전극부(112)의 선단부(112a)는, 진공챔버(10)의 반송실(10a)에 배치된다. 또, 선단부(11a)는, 반송실(10a)과 성막실(10b)과의 연통부 부근이며, Z축방향에 있어서 성막대상물(11)과 대략 동 위치에 배치되어 있다.The electrode part 112 is a member that enters the inner space of the outer rotor of the vacuum chamber 10. The electrode portion 112 is disposed at a position that does not interfere with the moving film-forming object supporting member 16. The tip portion 112a of the electrode portion 112 is disposed in a space around the object 11. The tip portion 112a of the electrode portion 112 is disposed in the transfer chamber 10a of the vacuum chamber 10. In addition, the tip portion 11a is near a communication portion between the transfer chamber 10a and the film forming chamber 10b, and is disposed substantially at the same position as the film forming object 11 in the Z-axis direction.

다만, 전극부(112) 중, 선단부(112a) 이외의 부분은 절연부재로 덮여 있어도 된다. 예를 들면, 도 6에 나타내는 바와 같이, 전극부(112) 중, 진공챔버(10)의 벽부보다 내측의 영역이 절연부재(140)로 덮여 있어도 된다. 또, 선단부(112a)만이 절연부재(140)로부터 진공챔버(10)의 공간 내에 노출되어도 된다. 이 경우, 선단부(112a) 이외에서는 부유전위의 검출이 행해지지 않기 때문에, 원하는 개소의 전위를 집중적으로 측정할 수 있다.However, among the electrode portions 112, portions other than the tip portion 112a may be covered with an insulating member. For example, as shown in FIG. 6, a region inside the electrode portion 112 than the wall portion of the vacuum chamber 10 may be covered with the insulating member 140. Further, only the tip portion 112a may be exposed from the insulating member 140 into the space of the vacuum chamber 10. In this case, since the floating potential is not detected except for the tip portion 112a, the potential at a desired location can be intensively measured.

제어부(50)는, 성막·부이온생성장치(1) 전체를 제어하는 장치이며, CPU, RAM, ROM 및 입출력인터페이스 등으로 구성되어 있다. 제어부(50)는, 진공챔버(10)의 외부에 배치되어 있다. 또, 제어부(50)는, 성막처리모드와 부이온생성모드를 전환하는 모드전환부(51)와, 플라즈마건(7)에 의한 플라즈마(P)의 생성을 제어하는 플라즈마제어부(52)와, 전압인가부(90)에 의한 전압의 인가를 제어하는 전압제어부(53)를 구비하고 있다.The control unit 50 is a device that controls the entire film formation/negative ion generating device 1, and is composed of a CPU, RAM, ROM, input/output interface, and the like. The control unit 50 is disposed outside the vacuum chamber 10. Further, the control unit 50 includes a mode switching unit 51 for switching the film formation processing mode and the negative ion generation mode, a plasma control unit 52 for controlling the generation of plasma P by the plasma gun 7, and A voltage control unit 53 that controls application of a voltage by the voltage application unit 90 is provided.

제어부(50)의 모드전환부(51)가 부이온생성모드로 설정되어 있을 때, 제어부(50)는, 원료가스공급부(40)을 제어하여, 성막실(10b) 내에 산소가스를 공급한다. 계속해서, 제어부(50)의 플라즈마제어부(52)는, 플라즈마건(7)으로부터의 플라즈마(P)를 성막실(10b) 내에서 간헐적으로 생성하도록 플라즈마건(7)을 제어한다. 예를 들면, 제어부(50)에 의하여, 단락스위치(SW1)의 ON/OFF 상태가 소정간격으로 전환됨으로써, 플라즈마건(7)으로부터의 플라즈마(P)가 성막실(10b) 내에서 간헐적으로 생성된다.When the mode switching unit 51 of the control unit 50 is set to the negative ion generation mode, the control unit 50 controls the source gas supply unit 40 to supply oxygen gas into the film formation chamber 10b. Subsequently, the plasma control unit 52 of the control unit 50 controls the plasma gun 7 to intermittently generate the plasma P from the plasma gun 7 in the film formation chamber 10b. For example, by switching the ON/OFF state of the shorting switch SW1 at predetermined intervals by the control unit 50, the plasma P from the plasma gun 7 is intermittently generated in the film formation chamber 10b. do.

단락스위치(SW1)가 ON 상태로 되어 있을 때는, 플라즈마건(7)으로부터의 플라즈마(P)가 성막실(10b) 내에 출사되지 않기 때문에 성막실(10b) 내에 있어서의 플라즈마(P)의 전자온도가 급격하게 저하된다. 이 때문에, 상술한 원료가스공급공정 S21에 있어서 성막실(10b) 내에 공급된 산소가스의 입자에, 플라즈마(P)의 전자가 부착되기 쉬워진다. 이로써, 성막실(10b) 내에는, 부이온이 효율적으로 생성된다.When the short-circuit switch (SW1) is in the ON state, since the plasma P from the plasma gun 7 is not emitted into the film formation chamber 10b, the electron temperature of the plasma P in the film formation chamber 10b Falls sharply. For this reason, electrons of the plasma P are liable to adhere to the particles of the oxygen gas supplied into the film formation chamber 10b in the above-described source gas supply step S21. As a result, negative ions are efficiently generated in the film formation chamber 10b.

제어부(50)는, 플라즈마건(7)의 플라즈마(P)의 생성을 정지한 후, 전위측정부(110)의 측정결과에 근거하여, 전압인가부(90)에 의한 전압의 인가를 제어한다. 제어부(50)는, 전위측정부(110)의 측정결과에 근거하여, 소정의 타이밍에서, 전압인가부(90)에 의한 전압의 인가를 개시한다. 다만, 전압인가부(90)에 의한 전압의 인가를 개시하는 타이밍은, 제어부(50)에서 미리 설정된다.The control unit 50 controls the application of the voltage by the voltage application unit 90 based on the measurement result of the electric potential measurement unit 110 after stopping the generation of the plasma P by the plasma gun 7 . The control unit 50 starts application of the voltage by the voltage application unit 90 at a predetermined timing based on the measurement result of the electric potential measurement unit 110. However, the timing at which the voltage application by the voltage applying unit 90 starts is set in advance by the control unit 50.

여기에서, 도 4 및 도 5를 참조하여 플라즈마(P)의 생성과 부이온의 생성의 관계에 대하여 설명한다. 도 4의 (a)의 실선은 부이온생성 시에 있어서의 진공챔버(10)의 공간 내의 소정 개소에 있어서의 부유전위를 나타내는 그래프이다. 진공챔버(10) 내의 전자 또는 부이온이 증가하면 부유전위는 상승하고, 감소하면 하강한다. 도 4의 (b)는, 진공챔버(10)의 공간 내의 소정 개소에 있어서의 부이온의 단위평방면적당의 수를 나타낸다. 도 5는, 플라즈마의 생성이 정지된 직후의 부유전위의 모습을 나타내는 그래프이다. 도 4에서는, 시간이 "0"일 때에 플라즈마(P)의 생성이 개시되고, 시간이 "t1"일 때에 플라즈마의 생성이 정지된 것으로 한다. 다만, 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 플라즈마(P)를 정지한 순간은, 부유전위가 급격하게 상승하고 있다. 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 플라즈마(P)를 정지한 후, 부이온양이 신속하게 감소하고, 그 후, 시간 t3에서 크게 증가하여, 시간 t2에서 상승의 피크를 맞이하고 있다. 도 4의 (a)의 시간 t3에 대응하는 시간에서는, 부유전위가 상승의 피크를 맞이하고 있으며, 그 후 하강하고 있다.Here, the relationship between generation of plasma P and generation of negative ions will be described with reference to FIGS. 4 and 5. The solid line in Fig. 4A is a graph showing the floating potential at a predetermined location in the space of the vacuum chamber 10 during generation of negative ions. When electrons or negative ions in the vacuum chamber 10 increase, the floating potential rises, and when it decreases, it falls. 4B shows the number of negative ions per unit square area at a predetermined location in the space of the vacuum chamber 10. 5 is a graph showing a state of a floating potential immediately after plasma generation is stopped. In Fig. 4, it is assumed that when the time is "0", the generation of the plasma P starts, and when the time is "t1", the generation of the plasma is stopped. However, as shown in Fig. 4A, at the moment when the plasma P is stopped, the floating potential rapidly rises. As shown in Fig. 4B, after stopping the plasma P, the amount of negative ions rapidly decreases, and after that, it increases significantly at time t3, reaching a peak of rising at time t2. At a time corresponding to time t3 in Fig. 4A, the floating potential has reached a peak of rising and then falling.

도 5에 나타내는 바와 같이, 플라즈마(P)의 정지 후, 부유전위는 구간 E1에서는 급속히 상승하고, 구간 E2에서는 완만하게 상승한다. 부유전위는 시간 t3 부근에서 상승의 피크를 맞이한 후, 구간 E3에서 하강한다. 하강한 부유전위는, 시간 t2 부근에서 하강의 피크를 맞이하고, 그 후, 구간 E4 이후에서는 완만하게 부유전위가 상승한다. 구간 E3은 부이온의 양이 급격하게 증가하는 구간이기도 하다(도 4의 (b) 참조). 또, 구간 E3은, 부이온의 양이 증가하고 있는 한편, 부유전위는 하강하고 있기 때문에, 전자의 양이 감소하고 있는 구간이라고 생각된다.As shown in Fig. 5, after the plasma P is stopped, the floating potential rapidly rises in the section E1 and gradually rises in the section E2. The floating potential reaches a peak of rising around time t3 and then falls in the section E3. The falling floating potential reaches a peak of falling in the vicinity of time t2, and after that, the floating potential gradually rises after the section E4. The section E3 is also a section in which the amount of negative ions rapidly increases (see FIG. 4(b)). In addition, the section E3 is considered to be a section in which the amount of electrons is decreasing because the amount of negative ions is increasing while the floating potential is falling.

시간 t1로부터 시간 t3에 걸쳐, 진공챔버(10) 내에는 Ar플라즈마(Ar+, e-)의 잔류가 있다. 단락스위치(SW1)를 단락했음에도 불구하고, 메인하스(17)와 제2 중간전극(62)의 사이의 전압이 정인 점에서 그렇다고 할 수 있다. 예를 들면, Ar+ + e- → Ar로 소멸해감으로써 진공챔버(10) 및 전위측정부(110)에 흘러드는 e-의 양이 줄어들어 간다. 그에 대하여, 전자온도가 내려간 상황이면(O2*는 O2의 활성상태) From the time t1 through the time t3, in a vacuum chamber 10 is Ar plasma (Ar +, e -) is the residue of. Even though the short-circuit switch SW1 is short-circuited, it can be said that the voltage between the main hearth 17 and the second intermediate electrode 62 is positive. For example, Ar + + e - → e by extinction flowing in the vacuum chamber 10, and a potential measuring unit 110 by haegam Ar - by reducing the amount of go. On the other hand, if the electron temperature is lowered (O 2 * is the active state of O 2 )

O2* + e- → O- + O (괴리성 전자부착) O 2 * + e - → O - + O ( gap property electron attachment)

O + e- → O- (전자부착)O + e - → O - (E end)

등의 반응이 진행되어, 전자에 비하여 속도가 느린 O-가 생성된다. e-는 속도가 O-에 비하여 빠르기 때문에 진공챔버(10)에 흘러들어 버리지만, O-는 속도가 느리기 때문에 가스온도의 속도로 확산해 나간다. 시간 t3까지는 메인하스(17)와 제2 중간전극(62)의 사이에 전위차가 있기 때문에, e-와 O-는 진공챔버(10) 내에서 플라즈마(P)측으로 끌려가고, 시간 t3 이후는 끄는 힘이 없어지므로 e-와 O-는 확산한다. e-와 O-에서는 속도가 크게 다르기 때문에, 속도가 느린 O-가 남아, 그 O-로 부(負)에 대전해 나간다. O-의 생성과 Ar+ +e- → Ar, O+ + e- → O, O2 + + e- → O2 등의 e- 의 소멸이 동시에 진행함으로써, 도 4와 같은 부유전위의 거동을 나타낸다. 플라즈마의 생성·소멸의 밸런스를 생각하고, e-의 충돌을 생각하면, O-와 O2 -만이 부전하로 살아 남는 것이 된다. O-쪽이 9할 이상이기 때문에 대부분이 O-가 된다. 따라서, 플라즈마(P)의 OFF, 즉 전자공급이 없어졌음에도 불구하고, 부에 대전시키는 것은 상기의 것으로부터도 O- 된다.The reaction of the like proceeds, and O −, which is slower than the former, is produced. e - the speed of O - because of the fast than just discard flow into the vacuum chamber (10), O - is out diffused due to the slow speed with the speed of the gas temperature. Until time t3, since there is a potential difference between the main hearth 17 and the second intermediate electrode 62, e - and O - are attracted to the plasma (P) side in the vacuum chamber 10, and are turned off after time t3. Since the power is lost, e - and O - diffuse. Since the speed is greatly different between e - and O - , the slow O - remains, and the O - charges negative. O - the behavior of the floating potential, such as 4, also by destruction proceeds simultaneously - the creation and Ar + + e - → Ar, O + + e - → O, O 2 + + e - → O 2, such as the e Show. Considering the balance between plasma generation and extinction and the collision of e - , only O - and O 2 - survive under negative charges. Since the O - side is more than 90%, most are O - . Therefore, even though the plasma (P) is turned off, that is, the electron supply has disappeared, charging the negative is also O - from the above. do.

제어부(50)는, 전위측정부(110)의 측정결과에 근거하여, 전위가 상승하여 하강한 타이밍에서, 전압인가부(90)에 의한 전압의 인가를 개시한다. 도 5에 나타내는 예에서는, 전위가 상승하는 구간은 구간 E1 및 E2이다. 전위가 하강하는 구간은 구간 E3이다. 제어부(50)의 전압제어부(53)는, 구간 E3(하강의 피크가 되는 시간 t2를 포함함)의 어느 하나의 타이밍에서, 전압인가부(90)에 의한 전압의 인가를 개시한다. 제어부(50)의 전압제어부(53)는, 구간 E3 중, 어느 정도 부이온의 생성이 진행하는 후반측의 영역에서, 전압인가부(90)에 의한 전압의 인가를 개시해도 된다. 또, 제어부(50)의 전압제어부(53)는, 전위가 구간 E3 중의 소정의 임계값까지 도달하는 타이밍에서, 전압의 인가를 개시해도 된다.The control unit 50 starts application of the voltage by the voltage application unit 90 at the timing when the potential rises and falls based on the measurement result of the potential measurement unit 110. In the example shown in Fig. 5, the sections in which the potential rises are sections E1 and E2. The section in which the potential falls is section E3. The voltage control unit 53 of the control unit 50 starts the application of the voltage by the voltage application unit 90 at any one timing in the period E3 (including the time t2 at which the falling peak becomes). The voltage control unit 53 of the control unit 50 may start the application of the voltage by the voltage application unit 90 in a region on the second half side in which generation of negative ions proceeds to some extent in the period E3. Further, the voltage control unit 53 of the control unit 50 may start application of the voltage at a timing when the potential reaches a predetermined threshold value in the section E3.

또한, 제어부(50)는, 전위측정부(110)의 측정결과에 근거하여, 전위가 하강하고, 당해 하강의 피크를 맞이한 타이밍에서, 전압인가부(90)에 의한 전압의 인가를 개시해도 된다. 즉, 제어부(50)의 전압제어부(53)는, 부유전위의 하강의 피크(P1)에 도달하는 타이밍에서, 전압인가부(90)에 의한 전압의 인가를 개시한다. 제어부(50)는, 전위측정부(110)로부터의 측정결과에 근거하여 전위의 변화량을 감시함으로써, 전위가 하강의 피크(P1)를 맞이한 것을 파악한다. 다만, 전압의 인가개시의 타이밍은, 전위측정부(110)에서 측정된 전위가 피크(P1)가 되는 타이밍과 완전하게 일치하고 있을 필요는 없고, 피크(P1)가 되는 타이밍으로부터 전후로 어긋난 타이밍이어도 된다.Further, the control unit 50 may start the application of the voltage by the voltage application unit 90 at the timing when the electric potential falls and the peak of the fall is reached based on the measurement result of the electric potential measurement unit 110. . That is, the voltage control unit 53 of the control unit 50 starts application of the voltage by the voltage application unit 90 at the timing of reaching the falling peak P1 of the floating potential. The control unit 50 monitors the amount of change in the electric potential based on the measurement result from the electric potential measurement unit 110 to grasp that the electric potential has reached the falling peak P1. However, the timing at which the voltage starts to be applied does not have to be completely coincident with the timing at which the potential measured by the potential measuring unit 110 becomes the peak P1, even if it is shifted back and forth from the timing at which the peak P1 becomes. do.

또, 제어부(50)는, 전위측정부(110)의 측정결과에 근거하여, 전위가 상승한 타이밍에서, 전압인가부(90)에 의한 전압의 인가를 개시해도 된다. 제어부(50)의 전압제어부(53)는, 구간 E1 또는 구간 E2의 타이밍에서, 전압인가부(90)에 의한 전압의 인가를 개시한다. 제어부(50)의 전압제어부(53)는, 플라즈마(P)의 정지로부터 일정시간 경과 후의 구간 E2의 타이밍에서, 전압인가부(90)에 의한 전압의 인가를 개시해도 된다.Further, the control unit 50 may start application of the voltage by the voltage application unit 90 at a timing when the potential rises based on the measurement result of the electric potential measurement unit 110. The voltage control unit 53 of the control unit 50 starts application of the voltage by the voltage application unit 90 at the timing of the period E1 or the period E2. The voltage control unit 53 of the control unit 50 may start application of the voltage by the voltage application unit 90 at the timing of the section E2 after a certain period of time has elapsed from the stop of the plasma P.

다음으로, 도 3에 나타내는 플로도를 참조하여, 제어부(50)에 의한 부이온생성 시에 있어서의 제어내용의 일부에 대하여 설명한다. 다만, 제어부(50)의 처리는 도 3에 한정되는 것은 아니다.Next, with reference to the flow diagram shown in FIG. 3, a part of the control contents during the generation of negative ions by the control unit 50 will be described. However, the processing of the control unit 50 is not limited to FIG. 3.

도 3에 나타내는 바와 같이, 제어부(50)의 플라즈마제어부(52)는, 플라즈마건(7)에 의한 플라즈마(P)의 생성을 개시한다(스텝 S10). 일정시간 경과 후, 제어부(50)의 플라즈마제어부(52)는, 플라즈마건(7)에 의한 플라즈마(P)의 생성을 정지한다(스텝 S20). 이로써, 진공챔버(10) 내에서는, 도 5에 나타내는 바와 같은 부유전위의 변화가 발생한다. 제어부(50)의 전압제어부(53)는, 전위측정부(110)로부터의 측정결과를 취득한다(스텝 S30). 다음으로, 제어부(50)의 전압제어부(53)는, S30에서 취득한 전위에 근거하여, 전압인가부(90)에 의한 전압의 인가를 개시하는 타이밍인지 여부를 판정한다(스텝 S40).As shown in FIG. 3, the plasma control unit 52 of the control unit 50 starts generation of the plasma P by the plasma gun 7 (step S10). After a certain period of time, the plasma control unit 52 of the control unit 50 stops the generation of the plasma P by the plasma gun 7 (step S20). As a result, in the vacuum chamber 10, a change in the floating potential as shown in Fig. 5 occurs. The voltage control unit 53 of the control unit 50 acquires the measurement result from the electric potential measurement unit 110 (step S30). Next, the voltage control unit 53 of the control unit 50 determines whether or not it is the timing to start application of the voltage by the voltage application unit 90 based on the potential acquired in S30 (step S40).

S40에서, 전압인가의 타이밍이 아니라고 판정된 경우, S30으로부터 처리가 재차 반복된다. 한편, S40에서, 전압인가의 타이밍이라고 판정된 경우, 제어부(50)의 전압제어부(53)는, 전압의 인가를 개시한다. 이로써, 성막대상물(11)에 정의 바이어스전압이 부여됨으로써, 진공챔버(10) 내의 부이온이 성막대상물(11)로 유도된다.If it is determined in S40 that it is not the timing of voltage application, the process is repeated again from S30. On the other hand, in S40, when it is determined that the voltage is applied, the voltage control unit 53 of the control unit 50 starts application of the voltage. As a result, a positive bias voltage is applied to the film-forming object 11, so that negative ions in the vacuum chamber 10 are guided to the film-forming object 11.

도 3에서는, 부이온생성모드에 있어서의 1회분의 부이온생성, 즉, 플라즈마건(7)의 플라즈마(P)의 생성, 및 당해 플라즈마(P)의 생성의 정지의 1회분 중에서의 처리에 대하여 설명했다. 성막·부이온생성장치(1)는, 부이온생성을 복수 회 행한다. 즉, 제어부(50)는, 플라즈마건(7)의 플라즈마(P)의 생성, 및 당해 플라즈마(P)의 생성의 정지에 의한 부이온의 생성을 반복하여 행한다. 따라서, 도 7을 참조하여, 반복의 부이온생성 중에서의 제어부(50)의 제어내용에 대하여 설명한다. 이 경우, 매회의 부이온의 생성에 있어서, 전위측정부(110)는 전위의 측정을 행하며, 또한 제어부(50)는 전위측정부(110)의 측정결과에 근거하여, 전압인가부(90)에 의한 전압의 인가를 제어한다.In Fig. 3, the processing in one batch of the generation of negative ions in the negative ion generation mode, that is, the generation of the plasma P by the plasma gun 7 and the stop of the generation of the plasma P, is performed. Explained. The film-forming/negative ion generating device 1 generates negative ions a plurality of times. That is, the control unit 50 repeatedly generates the plasma P by the plasma gun 7 and generates negative ions by stopping the generation of the plasma P. Therefore, with reference to Fig. 7, the control contents of the control unit 50 during repeated generation of negative ions will be described. In this case, in each generation of negative ions, the potential measurement unit 110 measures the potential, and the control unit 50 performs the voltage application unit 90 based on the measurement result of the potential measurement unit 110 It controls the application of voltage by

도 7에 나타내는 바와 같이, S10~S50까지는, 도 3과 동일한 처리가 행해진다. S50의 후, 제어부(50)는, 소정의 시간이 경과한 후에, 전압인가부(90)에 의한 전압의 인가를 정지한다(스텝 S60). 다음으로, 제어부(50)는, 부이온조사가 종료되었는지 여부를 판정한다(스텝 S70). S70에 있어서, 부이온조사가 종료되었다고 판정된 경우, 도 7에 나타내는 처리가 종료한다. S70에 있어서, 부이온조사가 종료되어 있지 않다고 판정된 경우, S10으로부터 재차 처리가 반복된다. 즉, 제어부(50)는, 재차 플라즈마(P)를 생성하고(스텝 S10), 플라즈마(P)의 생성을 정지한다(스텝 S20). 이 때, 전위측정부(110)의 측정은 계속되고 있으며, 제어부(50)는, 전위측정부(110)로부터의 측정결과를 취득한다(스텝 S30). 또, 제어부(50)는, 전위측정부(110)의 측정결과에 근거하여, 전압인가부(90)에 의한 전압의 인가를 재차 개시한다(스텝 S40). 이와 같이, 부이온의 생성이 행해질 때는, 전위측정부(110)에 의한 측정 및 전압인가부(90)에 의한 전압의 인가가 매회, 반복하여 행해진다.As shown in FIG. 7, the same processing as in FIG. 3 is performed from S10 to S50. After S50, the control unit 50 stops application of the voltage by the voltage application unit 90 after a predetermined period of time has elapsed (step S60). Next, the control unit 50 determines whether the negative ion irradiation has ended (step S70). When it is determined in S70 that the negative ion irradiation has ended, the processing shown in Fig. 7 is ended. If it is determined in S70 that the negative ion irradiation has not been completed, the process is repeated again from S10. That is, the control unit 50 generates the plasma P again (step S10), and stops the generation of the plasma P (step S20). At this time, the measurement by the electric potential measurement unit 110 continues, and the control unit 50 acquires the measurement result from the electric potential measurement unit 110 (step S30). In addition, the control unit 50 restarts application of the voltage by the voltage application unit 90 based on the measurement result of the electric potential measurement unit 110 (step S40). In this way, when negative ions are generated, measurement by the potential measuring unit 110 and application of the voltage by the voltage applying unit 90 are repeatedly performed each time.

본 실시형태에 관한 성막·부이온생성장치(1)의 작용·효과에 대하여 설명한다.The action and effect of the film formation/negative ion generating device 1 according to the present embodiment will be described.

성막·부이온생성장치(1)에서는, 플라즈마건(7)이 진공챔버(10)의 내부에서 플라즈마(P)를 생성함으로써, 진공챔버(10)의 내부에서 부이온을 생성할 수 있다. 또, 전압인가부(90)가 성막대상물(11)에 정의 전압을 인가하여, 진공챔버(10) 내의 부이온이 성막대상물(11)측으로 유도됨으로써, 부이온이 성막대상물(11)에 조사된다. 여기에서, 플라즈마건(7)의 플라즈마(P)의 생성이 정지된 후는, 전자가 부이온의 원료에 부착되기 쉬워지기 때문에, 부이온의 생성이 진행된다. 따라서, 진공챔버(10) 내에서 부이온 및 전자가 증감하기 때문에, 진공챔버(10)의 내부의 전위가 변동한다. 이 때문에, 진공챔버(10) 내의 전위를 측정하는 전위측정부(110)의 측정결과에 의하여, 부이온을 성막대상물(11)에 조사하는 적절한 타이밍을 파악할 수 있다. 따라서, 제어부(50)는, 플라즈마건(7)의 플라즈마(P)의 생성을 정지한 후, 전위측정부(110)의 측정결과에 근거하여, 전압인가부(90)에 의한 전압의 인가를 제어한다. 이로써, 제어부(50)는, 대량의 전자가 대상물에 조사되는 것을 회피할 수 있는 타이밍에서, 부이온을 성막대상물(11)에 조사할 수 있다. 이상에 의하여, 적절한 타이밍에 부이온을 성막대상물(11)에 조사할 수 있다.In the film forming/negative ion generating apparatus 1, the plasma gun 7 generates the plasma P inside the vacuum chamber 10, so that negative ions can be generated inside the vacuum chamber 10. Further, the voltage application unit 90 applies a positive voltage to the film-forming object 11, and the negative ions in the vacuum chamber 10 are guided toward the film-forming object 11, so that the negative ions are irradiated to the film-forming object 11 . Here, after the plasma gun 7 stops generating the plasma P, since electrons tend to adhere to the raw material of the negative ions, generation of the negative ions proceeds. Accordingly, since negative ions and electrons increase or decrease in the vacuum chamber 10, the potential inside the vacuum chamber 10 fluctuates. For this reason, the appropriate timing for irradiating negative ions onto the film-forming object 11 can be grasped from the measurement result of the potential measuring unit 110 that measures the potential in the vacuum chamber 10. Therefore, the control unit 50 stops the generation of the plasma P by the plasma gun 7 and then applies the voltage by the voltage application unit 90 based on the measurement result of the potential measurement unit 110. Control. Thereby, the control unit 50 can irradiate the film-forming object 11 with negative ions at a timing capable of avoiding irradiation of a large amount of electrons onto the object. As described above, negative ions can be irradiated onto the film-forming object 11 at an appropriate timing.

제어부(50)는, 전위측정부(110)의 측정결과에 근거하여, 전위가 상승하여 하강한 타이밍에서, 전압인가부(90)에 의한 전압의 인가를 개시해도 된다. 전위가 상승하여 하강한 타이밍은, 플라즈마(P)의 생성을 정지한 후, 어느 정도 부이온의 생성이 진행된 타이밍이다. 따라서, 제어부(50)는, 당해 타이밍에 전압의 인가를 개시함으로써, 부이온의 생성이 진행된 타이밍에 부이온을 성막대상물(11)에 조사할 수 있다.The control unit 50 may start application of the voltage by the voltage application unit 90 at a timing when the potential rises and falls based on the measurement result of the potential measurement unit 110. The timing at which the potential rises and falls is the timing at which the generation of negative ions proceeds to some extent after the generation of the plasma P is stopped. Accordingly, the control unit 50 can irradiate the film-forming object 11 with the negative ions at the timing at which the generation of negative ions proceeds by starting the application of the voltage at the timing.

제어부(50)는, 전위측정부(110)의 측정결과에 근거하여, 전위가 하강하고, 당해 하강의 피크를 맞이한 타이밍에서, 전압인가부(90)에 의한 전압의 인가를 개시해도 된다. 전위의 하강의 피크를 맞이한 타이밍은, 플라즈마(P)의 생성을 정지한 후, 생성된 부이온의 양이 피크가 되는 타이밍에 가깝다. 따라서, 제어부는, 당해 타이밍에 전압의 인가를 개시함으로써, 많은 부이온이 존재하는 타이밍에 부이온을 성막대상물(11)에 조사할 수 있다.The control unit 50 may start application of the voltage by the voltage application unit 90 at a timing when the potential falls and the peak of the fall is reached based on the measurement result of the potential measurement unit 110. The timing at which the peak of the potential fall is reached is close to the timing at which the amount of generated negative ions becomes a peak after the generation of the plasma P is stopped. Accordingly, the control unit can irradiate the film-forming object 11 with the negative ions at the timing when many negative ions exist by starting the application of the voltage at this timing.

제어부(50)는, 전위측정부(110)의 측정결과에 근거하여, 전위가 상승한 타이밍에서, 전압인가부(90)에 의한 전압의 인가를 개시해도 된다. 이 경우, 전위가 상승하여 하강한 타이밍, 전위가 하강하여 하강의 피크를 맞이한 타이밍에 인가를 개시하는 경우에 비교하여, 보다 많은 부이온을 대상물에 조사하는 것이 가능하다. 단, 전위가 상승하여 하강한 타이밍, 전위가 하강하여 하강의 피크를 맞이한 타이밍에 인가를 개시하는 경우에 비하면, 많은 전자가 혼재된 조사가 될 가능성이 있기 때문에, 전자 조사를 허용할 수 있는 대상물인 것이 바람직하다.The control unit 50 may start application of the voltage by the voltage application unit 90 at a timing when the potential rises based on the measurement result of the electric potential measurement unit 110. In this case, it is possible to irradiate the object with more negative ions than when the application is started at the timing when the potential rises and falls, and the timing when the potential falls and reaches the peak of falling. However, compared to the case where application is initiated at the timing when the potential rises and falls, and the timing when the potential falls and reaches the peak of falling, there is a possibility of irradiation with a large number of electrons, so an object that allows electron irradiation It is preferable to be.

전위측정부(110)는, 성막대상물(11)의 주변의 공간의 전위를 측정해도 된다. 이 경우, 부이온의 조사대상인 성막대상물(11) 부근의 상황에 근거한 제어를 행하는 것이 가능해진다.The electric potential measurement unit 110 may measure the electric potential of the space around the film-forming object 11. In this case, it becomes possible to perform control based on the situation in the vicinity of the film-forming object 11 that is an irradiation target of negative ions.

제어부(50)는, 플라즈마건(7)의 플라즈마(P)의 생성, 및 당해 플라즈마(P)의 생성의 정지에 의한 부이온의 생성을 반복하여 행하고, 매회의 부이온의 생성에 있어서, 전위측정부(110)는 전위의 측정을 행하며, 또한 제어부(50)는 전위측정부(110)의 측정결과에 근거하여, 전압인가부(90)에 의한 전압의 인가를 제어한다. 전압인가부(90)에 의한 전압의 인가를 행하면, 진공챔버(10) 내의 플라즈마(P)의 상태에 영향이 미친다. 예를 들면, 1회째의 부이온의 생성과, 2회째의 부이온의 생성과의 운전조건이 동일했다고 해도, 양자 간에서는, 플라즈마(P)의 생성의 정지 후에 부이온이 생성되는 타이밍이 변화하는 경우가 있다. 예를 들면, 1회째보다 2회째 쪽이 전자가 줄어드는 경우가 있다. 1회째의 부이온생성 시에 전위측정부(110)에서의 측정결과에 근거하는 전압인가의 타이밍을 결정한 후, 동일한 타이밍에서 2회째 이후의 부이온생성 시에 전압인가를 행하는 경우, 적절한 타이밍에 부이온조사를 하지 않을 가능성이 있다(단, 이와 같은 제어 방법은, 청구항 1의 범위로부터 제외되는 것은 아니다). 따라서, 도 7에 나타내는 바와 같이, 매회의 부이온의 생성에 있어서, 전위측정부(110)에 의한 측정, 및 측정결과에 근거하는 전압의 인가의 제어가 행해짐으로써, 적절한 타이밍에 부이온을 대상물에 조사할 수 있다.The control unit 50 repeatedly performs generation of the plasma P by the plasma gun 7 and the generation of negative ions by stopping the generation of the plasma P. In each generation of negative ions, the potential The measurement unit 110 measures the potential, and the control unit 50 controls the application of the voltage by the voltage application unit 90 based on the measurement result of the potential measurement unit 110. When the voltage is applied by the voltage application unit 90, the state of the plasma P in the vacuum chamber 10 is affected. For example, even if the operating conditions for the first generation of negative ions and the second generation of negative ions are the same, the timing at which the negative ions are generated after the plasma P is stopped is changed between the two. There are cases. For example, there are cases where the number of electrons decreases in the second time rather than the first time. When the voltage application timing is determined based on the measurement result by the potential measuring unit 110 at the time of generating the first negative ions, and then applying the voltage at the time of generating the second and subsequent negative ions at the same timing, the appropriate timing is given. There is a possibility that negative ion irradiation is not performed (however, such a control method is not excluded from the scope of claim 1). Therefore, as shown in Fig. 7, in each generation of negative ions, measurement by the potential measuring unit 110 and control of application of voltage based on the measurement result are performed, so that the negative ions are transferred to the target object at an appropriate timing. You can check on.

여기에서, 부이온조사 중에 전압인가의 전압값을 변화시킨 경우, 플라즈마(P)의 상태가 변화하고, 전압값이 높은 경우는 전자가 증가한다. 매회의 부이온의 생성에 있어서, 전위측정부(110)가 전위의 측정을 행하는 경우, 이와 같은 전압인가의 전압값을 변화시킨 것에 의한 영향을 제어에 반영시킬 수 있다. 이로써, 부이온조사량 및 입사에너지를 프로세스 중에서 변경하는 것에 대응할 수 있다.Here, when the voltage value of voltage application is changed during negative ion irradiation, the state of the plasma P changes, and when the voltage value is high, electrons increase. In the case where the potential measurement unit 110 measures the potential in each generation of negative ions, the influence of changing the voltage value applied with such a voltage can be reflected in the control. Thereby, it is possible to respond to changing the negative ion irradiation amount and incident energy in the process.

이상, 본 실시형태의 일 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 각 청구항에 기재한 요지를 변경하지 않는 범위에서 변형하거나, 또는 다른 것에 적용한 것이어도 된다.As described above, one embodiment of the present embodiment has been described, but the present invention is not limited to the above embodiment, and may be modified or applied to others within the scope of not changing the subject matter described in each claim.

또, 상기 실시형태에서는, 이온플레이팅형의 성막장치와 부이온생성장치가 조합된 구성이었기 때문에, 플라즈마건으로부터 출사한 플라즈마(P)는, 메인하스측으로 유도되었다. 그러나, 부이온생성장치는, 성막장치와 조합되지 않아도 된다. 따라서, 플라즈마(P)는, 예를 들면 플라즈마건과 대향하는 벽부의 전극 등으로 유도되어도 된다.Further, in the above embodiment, since the ion plating type film forming apparatus and the negative ion generating apparatus were combined, the plasma P emitted from the plasma gun was guided to the main hearth side. However, the negative ion generating device need not be combined with the film forming device. Therefore, the plasma P may be guided to, for example, an electrode on the wall facing the plasma gun.

예를 들면, 상기 실시형태에서는, 플라즈마건(7)을 압력구배형 플라즈마건으로 했지만, 플라즈마건(7)은, 진공챔버(10) 내에 플라즈마를 생성할 수 있으면 되고, 압력구배형인 것에는 한정되지 않는다.For example, in the above embodiment, the plasma gun 7 is a pressure gradient type plasma gun, but the plasma gun 7 only needs to be able to generate plasma in the vacuum chamber 10, and is not limited to the pressure gradient type. Does not.

또, 상기 실시형태에서는, 플라즈마건(7)과 하스기구(2)의 세트가 진공챔버(10) 내에 1세트만 마련되어 있었지만, 복수 세트 마련해도 된다. 또, 1의 재료에 대하여 복수의 플라즈마건(7)으로부터 플라즈마(P)를 공급해도 된다. 상기 실시형태에서는, 링하스(6)가 마련되어 있었지만, 플라즈마건(7)의 방향과 하스기구(2)에 있어서의 재료의 위치나 방향을 고안함으로써, 링하스(6)를 생략해도 된다.Further, in the above embodiment, only one set of the plasma gun 7 and the hash mechanism 2 is provided in the vacuum chamber 10, but a plurality of sets may be provided. In addition, plasma P may be supplied from a plurality of plasma guns 7 for one material. In the above embodiment, the ring hearth 6 is provided, but the ring hearth 6 may be omitted by devising the direction of the plasma gun 7 and the position and direction of the material in the hearth mechanism 2.

1 성막·부이온생성장치(부이온생성장치)
7 플라즈마건
10 진공챔버
11 성막대상물
50 제어부
90 전압인가부
110 전위측정부
P 플라즈마
1 Film formation/negative ion generating device (negative ion generating device)
7 Plasma Gun
10 vacuum chamber
11 Object of the tabernacle
50 control unit
90 voltage application part
110 Potential measurement unit
P plasma

Claims (6)

플라즈마를 이용하여 부이온을 생성하고 대상물에 조사하는 부이온생성장치로서,
상기 대상물을 수납하고 내부에서 상기 부이온의 생성이 행해지는 챔버와,
상기 챔버 내에 있어서, 상기 플라즈마를 생성하는 플라즈마건과,
상기 챔버 내의 전위를 측정하는 전위측정부와,
상기 대상물에 정의 전압을 인가 가능한 전압인가부와,
상기 부이온생성장치의 제어를 행하는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 플라즈마건의 상기 플라즈마의 생성을 정지한 후, 상기 전위측정부의 측정결과에 근거하여, 상기 전압인가부에 의한 전압의 인가를 제어하는, 부이온생성장치.
As a negative ion generating device that generates negative ions using plasma and irradiates the target,
A chamber in which the object is accommodated and the negative ions are generated therein,
In the chamber, a plasma gun for generating the plasma,
An electric potential measuring unit for measuring electric potential in the chamber,
A voltage applying unit capable of applying a positive voltage to the object,
And a control unit for controlling the negative ion generating device,
The control unit, after stopping the generation of the plasma by the plasma gun, controls application of a voltage by the voltage applying unit based on a measurement result of the potential measuring unit.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 전위측정부의 측정결과에 근거하여, 상기 전위가 상승하여 하강한 타이밍에서, 상기 전압인가부에 의한 전압의 인가를 개시하는, 부이온생성장치.
The method of claim 1,
The control unit starts application of a voltage by the voltage applying unit at a timing when the potential rises and falls based on a measurement result of the potential measurement unit.
제2항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 전위측정부의 측정결과에 근거하여, 상기 전위가 하강하고, 당해 하강의 피크를 맞이한 타이밍에서, 상기 전압인가부에 의한 전압의 인가를 개시하는, 부이온생성장치.
The method of claim 2,
The control unit, based on a measurement result of the potential measuring unit, starts application of a voltage by the voltage applying unit at a timing when the potential falls and a peak of the fall is reached.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 전위측정부의 측정결과에 근거하여, 상기 전위가 상승한 타이밍에서, 상기 전압인가부에 의한 전압의 인가를 개시하는, 부이온생성장치.
The method of claim 1,
The control unit, based on a measurement result of the potential measuring unit, starts application of a voltage by the voltage applying unit at a timing when the potential is increased.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전위측정부는, 상기 대상물의 주변의 공간의 전위를 측정하는, 부이온생성장치.
The method according to any one of claims 1 to 4,
The potential measuring unit measures a potential of a space around the object.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 플라즈마건의 상기 플라즈마의 생성, 및 당해 플라즈마의 생성의 정지에 의한 상기 부이온의 생성을 반복하여 행하고,
매회의 상기 부이온의 생성에 있어서, 상기 전위측정부는 상기 전위의 측정을 행하며, 또한 상기 제어부는 상기 전위측정부의 측정결과에 근거하여, 상기 전압인가부에 의한 전압의 인가를 제어하는, 부이온생성장치.

The method according to any one of claims 1 to 4,
The control unit repeats the generation of the plasma by the plasma gun and the generation of the negative ions by stopping the generation of the plasma,
In each generation of the negative ions, the potential measurement unit measures the potential, and the control unit controls application of a voltage by the voltage applying unit based on the measurement result of the potential measurement unit. Generating device.

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