KR20210006108A - Negative ion generation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
전압인가부(90)는, 성막 후의 성막대상물(대상물)(11)에 정의 전압을 인가 가능하다. 전압인가부(90)는, 바이어스회로(35)와, 트롤리선(18)을 구비한다.The
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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-가 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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
1
성막·부이온생성장치(부이온생성장치)
7
플라즈마건
10
진공챔버
11
성막대상물
50
제어부
90
전압인가부
110
전위측정부
P
플라즈마1 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)
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.
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.
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.
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.
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.
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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