KR20220014820A

KR20220014820A - Plasma gun, film forming apparatus, and apparatus for producing negative ion

Info

Publication number: KR20220014820A
Application number: KR1020210093950A
Authority: KR
Inventors: 마사히토 이스시키; 마코토 마에하라
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2020-07-29
Filing date: 2021-07-19
Publication date: 2022-02-07
Also published as: CN114071852A; TWI826807B; JP2022025333A; TW202204651A

Abstract

Provided are a plasma gun, a film forming device, and an anion generation device capable of stabilizing a discharge while suppressing an adhesion of a foreign matter to an electrode. The plasma gun related to one embodiment is equipped with: an outer cylinder (83) with one end open; a main cathode (84) provided inside the outer cylinder (83); and a cathode tube (80) having a cover body (87) mounted on one end side of the outer cylinder (83) and having an opening (871) smaller than the size of the cross section at one end of the outer cylinder (83), wherein a material of the cover body (87) comprises the same material as the material of the main cathode (84).

Description

Plasma gun, film forming device, and negative ion generating device

본 출원은 2020년 07월 29일에 출원된 일본 특허출원 제2020-128098호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2020-128098 filed on July 29, 2020. The entire contents of the application are incorporated herein by reference.

본 개시는, 플라즈마건, 성막장치, 및 음이온생성장치에 관한 것이다.The present disclosure relates to a plasma gun, a film forming apparatus, and an anion generating apparatus.

특허문헌 1에는, 성막장치에 조립되어 있는 플라즈마건이 기재되어 있다. 플라즈마건은, 제1 중간전극 및 제2 중간전극을 포함하는 중간전극과, 음극관이 고정된 캐소드플랜지를 구비한다. 음극관은, 외측의 Mo통과, 내측의 Ta파이프를 포함한다. Mo통 및 Ta파이프는 모두 캐소드플랜지에 고정되어 있다. 음극관의 내부에 아르곤가스가 공급되면, 가속된 전자와 아르곤가스의 충돌에 의하여 플라즈마빔이 생성된다. 플라즈마빔은, 제1 중간전극 및 제2 중간전극의 중앙에 형성된 오리피스통로를 통과하여, 성막실 내에 방사된다.Patent Document 1 describes a plasma gun incorporated in a film forming apparatus. The plasma gun includes an intermediate electrode including a first intermediate electrode and a second intermediate electrode, and a cathode flange to which a cathode tube is fixed. The cathode tube includes an outer Mo passage and an inner Ta pipe. Both the Mo tube and the Ta pipe are fixed to the cathode flange. When argon gas is supplied to the inside of the cathode tube, a plasma beam is generated by collision of accelerated electrons with the argon gas. The plasma beam passes through an orifice passage formed at the center of the first intermediate electrode and the second intermediate electrode, and is radiated into the deposition chamber.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2008-305724호Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-305724

그런데, 상술한 음극관의 커버의 재료로서는, 텅스텐(W) 또는 몰리브데넘(Mo) 등, 전극의 재료와는 다른 고융점재료가 이용된다. 상술한 플라즈마빔의 발생 시에는, 전극으로부터 방출되는 전자에 의하여 이온화된 가스가 고전압에 의하여 가속되어, 음극관의 내부에 있어서 음극관의 커버에 충돌한다. 이때, 음극관의 커버의 재료가 스퍼터링되어 전극에 부착되는 경우가 있다. 전극에 전극과는 다른 커버의 재료가 부착되면, 당해 재료가 승화(昇華) 또는 성막되어 이물로서 막중에 혼입되어 제품의 트러블을 유발할 가능성이 있다. 또, 전극에 이물이 부착되면, 당해 이물의 부착에 의하여 방전이 불안정해질 가능성이 있어, 이물의 관리를 위하여 점검정비작업을 짧은 간격으로 행하지 않으면 안 될 가능성도 있다.Incidentally, as the material for the cover of the cathode tube, a material having a high melting point different from that of the electrode, such as tungsten (W) or molybdenum (Mo), is used. When the above-described plasma beam is generated, the gas ionized by electrons emitted from the electrode is accelerated by a high voltage and collides with the cover of the cathode tube inside the cathode tube. At this time, the material of the cover of the cathode tube may be sputtered and adhered to the electrode. When a material for a cover different from that of the electrode is adhered to the electrode, the material may sublimate or form a film, and the material may be mixed into the film as a foreign material to cause product trouble. In addition, if a foreign material adheres to the electrode, the discharge may become unstable due to the foreign material adhesion, and there is a possibility that inspection and maintenance work must be performed at short intervals to manage the foreign material.

본 개시는, 전극으로의 이물의 부착을 억제하면서 방전을 안정시킬 수 있는 플라즈마건, 성막장치, 및 음이온생성장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present disclosure is to provide a plasma gun, a film forming apparatus, and an anion generating apparatus capable of stabilizing discharge while suppressing adhesion of foreign matter to an electrode.

본 개시의 일 측면에 관한 플라즈마건은, 일단(一端)이 개방된 외통과, 외통의 내부에 마련된 전극과, 외통의 일단측에 장착되고, 외통의 일단에 있어서의 단면(斷面)의 크기보다 작은 개구를 갖는 덮개체를 갖는 음극관을 구비하며, 덮개체의 재료는, 전극의 재료와 동일한 재료를 포함하고 있다.A plasma gun according to an aspect of the present disclosure includes an outer cylinder having an open end, an electrode provided inside the outer cylinder, and mounted on one end of the outer cylinder, the size of a cross section at one end of the outer cylinder A cathode tube having a cover body having a smaller opening is provided, wherein a material of the cover body includes the same material as that of the electrode.

이 플라즈마건에서는, 일단이 개방된 외통의 내부에 전극이 마련되고, 외통의 당해 일단에는 개구가 있는 덮개체가 장착된다. 덮개체의 개구의 직경은 외통의 개구의 직경보다 작고, 덮개체의 재료는 전극의 재료와 동일한 재료를 포함하고 있다. 따라서, 음극관의 덮개체의 재료가 전극에 부착되어도, 덮개체의 재료가 전극의 재료를 포함함으로써 전극에 부착되는 이물의 양을 저감시킬 수 있다. 따라서, 막중으로의 이물의 혼입, 및 제품의 트러블의 발생을 억제할 수 있다. 또, 전극의 재료를 포함하는 덮개체의 재료가 전극에 부착되어도, 방전을 불안정하게 되기 어렵게 할 수 있다. 또한, 덮개체의 재료가 전극의 재료를 포함함으로써, 덮개체를 전극으로서 기능시킬 수 있다. 따라서, 전극으로서 기능하는 부분의 표면적을 늘릴 수 있으므로, 방전파워를 높일 수 있다. 따라서, 종래보다 큰 전류를 흐르게 할 수 있다.In this plasma gun, an electrode is provided inside an outer cylinder whose one end is open, and the cover body with an opening is attached to the said end of the outer cylinder. The diameter of the opening of the cover body is smaller than the diameter of the opening of the outer cylinder, and the material of the cover body contains the same material as that of the electrode. Therefore, even if the material of the cover body of the cathode tube adheres to the electrode, the amount of foreign matter adhering to the electrode can be reduced because the material of the cover body includes the material of the electrode. Accordingly, it is possible to suppress the mixing of foreign substances into the film and the occurrence of troubles in the product. Moreover, even if the material of the cover body containing the material of an electrode adheres to an electrode, discharge can be made difficult to become unstable. In addition, when the material of the cover includes the material of the electrode, the cover can function as an electrode. Accordingly, since the surface area of the portion functioning as the electrode can be increased, the discharge power can be increased. Therefore, it is possible to flow a larger current than before.

덮개체는, 전극의 재료와 동일한 재료에 의하여 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 덮개체의 재료가 전극재료에 의하여 구성되기 때문에, 전극으로의 이물의 부착을 회피하면서, 방전을 안정시킬 수 있다. 또한, 방전파워를 보다 높여 보다 큰 전류를 흐르게 할 수 있다.The cover may be made of the same material as that of the electrode. In this case, since the material of the cover is constituted by the electrode material, it is possible to stabilize the discharge while avoiding adhesion of foreign matter to the electrode. In addition, the discharge power can be increased to allow a larger current to flow.

덮개체는, 6붕화란타넘(LaB₆)에 의하여 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 덮개체가 LaB₆에 의하여 구성되므로, 한층 많은 전자를 방출시킬 수 있다. 따라서, 덮개체를 고열전자발생원으로서 이용할 수 있으므로, 더 큰 전류를 흐르게 할 수 있다.The cover may be made of lanthanum hexaboride (LaB ₆ ). In this case, since the lid body is composed of LaB ₆ , it is possible to emit more electrons. Therefore, since the cover body can be used as a high heat electron generating source, a larger current can be flowed.

본 개시의 일 측면에 관한 성막장치는, 일단이 개방된 외통, 외통의 내부에 마련된 전극, 및, 외통의 일단측에 장착되고, 외통의 일단에 있어서의 단면의 크기보다 작은 개구를 갖는 덮개체를 포함하는 음극관을 갖는 플라즈마건을 구비한 성막장치로서, 덮개체의 재료는, 전극의 재료와 동일한 재료를 포함하고 있다.A film forming apparatus according to an aspect of the present disclosure includes an outer cylinder having an open end, an electrode provided inside the outer cylinder, and a cover body mounted on one end side of the outer cylinder and having an opening smaller than the size of the cross section at one end of the outer cylinder A film forming apparatus including a plasma gun having a cathode tube containing

이 성막장치에서는, 플라즈마건은, 일단이 개방된 외통의 내부에 전극이 마련되고, 외통의 당해 일단에는 개구가 있는 덮개체가 장착되며, 덮개체의 재료는 전극의 재료와 동일한 재료를 포함하고 있다. 따라서, 상술한 플라즈마건과 동일하게, 음극관의 덮개체의 재료가 전극에 부착되어도, 덮개체의 재료가 전극의 재료를 포함함으로써 전극에 부착되는 이물의 양을 저감시킬 수 있다. 그 결과, 상술한 플라즈마건과 동일한 효과가 얻어진다.In this film forming apparatus, in the plasma gun, an electrode is provided inside an outer cylinder with one end open, and a cover body with an opening is attached to the one end of the outer cylinder, and the material of the cover body contains the same material as that of the electrode. . Accordingly, similarly to the plasma gun described above, even if the material of the cathode tube cover body adheres to the electrode, the amount of foreign matter adhering to the electrode can be reduced because the cover material includes the electrode material. As a result, the same effect as the plasma gun described above is obtained.

본 개시의 일 측면에 관한 음이온생성장치는, 대상물에 음이온을 조사하기 위한 음이온생성장치로서, 진공챔버 내에 플라즈마를 공급하는 플라즈마원을 구비하고, 플라즈마원은, 일단이 개방된 외통과, 외통의 내부에 마련된 전극과, 외통의 일단측에 장착되며, 외통의 일단에 있어서의 단면의 크기보다 작은 개구를 갖는 덮개체를 갖고, 덮개체의 재료는, 전극의 재료와 동일한 재료를 포함하고 있다.Anion generating device according to an aspect of the present disclosure is an anion generating device for irradiating negative ions to an object, and includes a plasma source for supplying plasma in a vacuum chamber, and the plasma source includes an outer tube having an open end, and an outer tube. It has an electrode provided inside, and the cover body which is attached to the one end side of an outer cylinder and has an opening smaller than the size of the cross section at one end of the outer cylinder, The material of the cover body contains the same material as the material of an electrode.

이 음이온생성장치에서는, 플라즈마원은, 일단이 개방된 외통의 내부에 전극이 마련되고, 외통의 당해 일단에는 개구가 있는 덮개체가 장착되며, 덮개체의 재료는 전극의 재료와 동일한 재료를 포함하고 있다. 따라서, 상술한 플라즈마건과 동일하게, 덮개체의 재료가 전극에 부착되어도, 덮개체의 재료가 전극의 재료를 포함함으로써 전극에 부착되는 이물의 양을 저감시킬 수 있다. 그 결과, 상술한 플라즈마건과 동일한 효과가 얻어진다.In this negative ion generating device, the plasma source is provided with an electrode inside an outer cylinder with one open end, and a cover body with an opening is attached to the one end of the outer cylinder, and the material of the cover body contains the same material as that of the electrode. have. Therefore, similarly to the plasma gun described above, even if the material of the cover is attached to the electrode, the amount of foreign matter adhering to the electrode can be reduced because the material of the cover includes the material of the electrode. As a result, the same effect as the plasma gun described above is obtained.

상술한 음이온생성장치는, 플라즈마원이 간헐적으로 플라즈마를 생성하도록 상기 플라즈마원을 제어하는 제어부를 구비해도 된다. 이 경우, 플라즈마원에 간헐적으로 플라즈마를 생성시킬 수 있다.The above-described negative ion generating device may include a control unit that controls the plasma source so that the plasma source intermittently generates plasma. In this case, plasma can be generated intermittently in the plasma source.

본 개시에 의하면, 전극으로의 이물의 부착을 억제하면서 방전을 안정시킬 수 있다.According to the present disclosure, it is possible to stabilize the discharge while suppressing adhesion of the foreign material to the electrode.

도 1은 일 실시형태에 관한 성막장치의 개략구성도이다.
도 2는 플라즈마건의 구성을 설명하는 단면도이다.
도 3은 음극관의 구성을 설명하는 단면도이다.
도 4는 온도와 전류밀도의 관계의 예를 나타내는 그래프이다.
도 5는 융점, 전류밀도 및 일함수(work function)를 재질마다 나타내는 도표이다.
도 6은 일 실시형태에 관한 음이온생성장치를 구비한 성막장치의 개략구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a film forming apparatus according to an embodiment.
2 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a plasma gun.
3 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a cathode tube.
4 is a graph showing an example of the relationship between temperature and current density.
5 is a chart showing melting point, current density, and work function for each material.
6 is a schematic configuration diagram of a film forming apparatus provided with an anion generating apparatus according to an embodiment.

이하에서는, 도면을 참조하면서 본 개시에 관한 플라즈마건, 성막장치, 및 음이온생성장치의 실시형태에 대하여 설명한다. 도면의 설명에 있어서 동일 또는 상당하는 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 적절히 생략한다. 또, 도면은, 이해의 용이를 위하여, 일부를 간략화 또는 과장하고 있는 경우가 있고, 치수비율 등은 도면에 기재된 것에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a plasma gun, a film forming apparatus, and an anion generating apparatus according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are appropriately omitted. In addition, for the ease of understanding, a part of drawing may be simplified or exaggerated, and a dimensional ratio etc. are not limited to what was described in drawing.

도 1은, 본 실시형태에 관한 성막장치를 나타내는 측단면도이다. 본 실시형태에 관한 성막장치(1)는, 이온플레이팅법에 이용되는 이온플레이팅장치이다. 먼저, 본 실시형태에 관한 플라즈마건이 적용될 수 있는 예시적인 성막장치(1)에 대하여 설명한다. 이하에서는, 편의상, 도 1에 나타나는 바와 같이 XYZ좌표계를 이용하여 설명한다. X축방향은, 성막장치(1)가 성막하는 대상이 되는 피성막물이 후술하는 하스기구(2)에 대향하는 방향이다. Y축방향은, 피성막물이 반송되는 반송방향이다. Z축방향은, X축방향 및 Y축방향의 쌍방에 직교하는 방향이다.1 is a side cross-sectional view showing a film forming apparatus according to the present embodiment. The film forming apparatus 1 according to the present embodiment is an ion plating apparatus used for an ion plating method. First, an exemplary film forming apparatus 1 to which the plasma gun according to the present embodiment can be applied will be described. Hereinafter, for convenience, as shown in FIG. 1, the XYZ coordinate system is used for description. The X-axis direction is a direction in which the film-forming object to be formed by the film-forming apparatus 1 opposes the hearth mechanism 2 described later. The Y-axis direction is a conveying direction in which the film-formed object is conveyed. The Z-axis direction is a direction orthogonal to both the X-axis direction and the Y-axis direction.

성막장치(1)는, 하스기구(2)와, 반송기구(3)와, 링하스(6)와, 플라즈마건(7)과, 압력조정장치(8)와, 챔버(10)를 구비한다. 챔버(10)는, 성막재료(Ma)의 막이 형성되는 피성막물(11)을 반송하는 반송부(10a)와, 성막재료(Ma)를 확산하는 성막부(10b)와, 플라즈마건(7)으로부터 조사되는 플라즈마빔(P)을 챔버(10)에 수용하는 플라즈마구(10c)를 갖는다. 반송부(10a)는, 소정의 반송방향(도면 중 화살표 A 방향, Y축 정방향)을 따라 설정되어 있다. 반송부(10a)는, 도전성의 재료로 구성되어 있다. 반송부(10a)는, 접지전위에 접속되어 있다.The film forming apparatus 1 includes a hearth mechanism 2 , a conveying mechanism 3 , a ring hearth 6 , a plasma gun 7 , a pressure adjusting device 8 , and a chamber 10 . . The chamber 10 includes a transfer unit 10a for conveying a film-forming object 11 on which a film of a film-forming material Ma is formed, a film-forming unit 10b for diffusing a film-forming material Ma, and a plasma gun 7 . ) has a plasma sphere (10c) for receiving the plasma beam (P) irradiated from the chamber (10). The conveyance part 10a is set along the predetermined conveyance direction (arrow A direction in the figure, Y-axis positive direction). The carrying unit 10a is made of a conductive material. The carrying unit 10a is connected to the ground potential.

반송기구(3)는, 성막재료(Ma)와 대향한 상태에서 피성막물(11)을 지지하는 피성막물지지부(16)를 반송방향(A)으로 반송한다. 반송기구(3)는, 반송부(10a)의 내부에 설치된 복수의 반송롤러(15)에 의하여 구성되어 있다. 반송롤러(15)는, 예를 들면, 반송방향(A)을 따라 등간격으로 배치되고, 피성막물지지부(16)를 지지하면서 반송방향(A)으로 반송한다. 다만, 피성막물(11)은, 예를 들면, 유리기판 또는 플라스틱기판 등의 판상부재가 이용된다.The conveyance mechanism 3 conveys the to-be-film-formed object support part 16 which supports the to-be-film-formed object 11 in the conveyance direction A in the state opposing the film-forming material Ma. The conveyance mechanism 3 is comprised by the some conveyance roller 15 provided inside the conveyance part 10a. The conveyance rollers 15 are arranged at equal intervals along the conveyance direction A, for example, and convey in the conveyance direction A, supporting the to-be-film-formed object support part 16. As shown in FIG. However, as the film-forming object 11, for example, a plate-like member such as a glass substrate or a plastic substrate is used.

플라즈마건(7)은, 챔버(10)의 내부에 있어서 플라즈마빔(P)을 생성한다. 플라즈마건(7)은, 압력구배(勾配)형이다. 플라즈마건(7)은 성막부(10b)의 측벽에 마련된 플라즈마구(10c)를 통하여 성막부(10b)에 접속되어 있다. 플라즈마건(7)에 있어서 생성된 플라즈마빔(P)은, 플라즈마구(10c)로부터 성막부(10b)의 내부로 출사된다. 플라즈마빔(P)은, 플라즈마구(10c)에 마련된 스티어링코일(12)에 의하여 출사방향이 제어된다. 다만, 플라즈마건(7)에 대해서는 이후에 상세하게 설명한다.The plasma gun 7 generates a plasma beam P inside the chamber 10 . The plasma gun 7 is of a pressure gradient type. The plasma gun 7 is connected to the film-forming part 10b via the plasma sphere 10c provided on the side wall of the film-forming part 10b. The plasma beam P generated by the plasma gun 7 is emitted from the plasma ball 10c to the inside of the film forming unit 10b. The plasma beam P has an emission direction controlled by a steering coil 12 provided in the plasma sphere 10c. However, the plasma gun 7 will be described in detail later.

압력조정장치(8)는, 챔버(10)에 접속되어, 챔버(10)의 내부의 압력을 조정한다. 압력조정장치(8)는, 예를 들면, 터보분자펌프 또는 크라이오펌프 등의 감압부와, 챔버(10)의 내부의 압력을 측정하는 압력측정부를 갖는다.The pressure adjusting device 8 is connected to the chamber 10 and adjusts the pressure inside the chamber 10 . The pressure adjusting device 8 includes, for example, a pressure reducing unit such as a turbo molecular pump or a cryopump, and a pressure measuring unit for measuring the pressure inside the chamber 10 .

하스기구(2)는, 성막재료(Ma)를 지지하기 위한 기구이다. 하스기구(2)는, 챔버(10)의 성막부(10b)의 내부에 마련되고, 반송기구(3)에서 보아 X축 부방향측에 배치되어 있다. 하스기구(2)는, 플라즈마건(7)으로부터 출사된 플라즈마빔(P)을 성막재료(Ma)로 유도하는 주양극, 또는 플라즈마건(7)으로부터 출사된 플라즈마빔(P)이 유도되는 주양극인 메인하스(21)를 갖는다. 메인하스(21)에는, 성막재료(Ma)가 충전된다. 메인하스(21)는, 챔버(10)가 갖는 접지전위에 대하여 양전위로 유지되어 있기 때문에, 음전위인 플라즈마빔(P)을 흡인한다. 다만, 메인하스(21)는, 도시하지 않은 주전원에 접속되어 있다.The hearth mechanism 2 is a mechanism for supporting the film-forming material Ma. The Haas mechanism 2 is provided inside the film-forming part 10b of the chamber 10, and is arrange|positioned on the X-axis negative direction side as seen from the conveyance mechanism 3 . The Haas mechanism 2 is a main anode for guiding the plasma beam P emitted from the plasma gun 7 to the film forming material Ma, or a main anode from which the plasma beam P emitted from the plasma gun 7 is guided. It has a main hearth 21 that is an anode. The main hearth 21 is filled with the film-forming material Ma. Since the main hearth 21 is maintained at a positive potential with respect to the ground potential of the chamber 10, it attracts the plasma beam P having a negative potential. However, the main hearth 21 is connected to a main power source (not shown).

링하스(6)는, 플라즈마빔(P)을 유도하기 위한 전자석을 갖는 보조양극이다. 링하스(6)는, 성막재료(Ma)를 지지하는 메인하스(21)의 주위에 배치되어 있다. 링하스(6)는, 코일(6a) 및 영구자석(6b)을 갖는다. 링하스(6)는, 코일(6a)에 흐르는 전류의 크기에 따라, 성막재료(Ma)에 입사되는 플라즈마빔(P)의 방향, 또는, 메인하스(21)에 입사되는 플라즈마빔(P)의 방향을 제어한다.The ringhas 6 is an auxiliary anode having an electromagnet for guiding the plasma beam P. The ring hearth 6 is arrange|positioned around the main hearth 21 which supports the film-forming material Ma. The ring hearth 6 has a coil 6a and a permanent magnet 6b. The ring hearth 6 is, depending on the magnitude of the current flowing through the coil 6a, the direction of the plasma beam P incident on the film forming material Ma, or the plasma beam P incident on the main hearth 21 . control the direction of

성막재료(Ma)로서는, ITO 혹은 ZnO 등의 도전성 물질, 또는, SiON 등의 절연성(絶緣性) 물질이 예시된다. 성막재료(Ma)가 절연성 물질에 의하여 구성되는 경우, 메인하스(21)에 플라즈마빔(P)이 조사되면, 플라즈마빔(P)으로부터의 전류에 의하여 메인하스(21)가 가열된다. 메인하스(21)를 통하여 가열된 성막재료(Ma)의 선단부분은 증발(기화)되어, 플라즈마빔(P)에 의하여 이온화된 성막재료입자(Mb)가 성막부(10b)의 내부로 확산된다.Examples of the film-forming material Ma include a conductive material such as ITO or ZnO, or an insulating material such as SiON. When the film-forming material Ma is made of an insulating material, when the plasma beam P is irradiated to the main hearth 21, the main hearth 21 is heated by the current from the plasma beam P. The tip portion of the film forming material Ma heated through the main hearth 21 is evaporated (vaporized), and the film forming material particles Mb ionized by the plasma beam P are diffused into the film forming portion 10b. .

성막재료(Ma)가 도전성 물질에 의하여 구성되는 경우, 메인하스(21)에 플라즈마빔(P)이 조사되면, 플라즈마빔(P)이 성막재료(Ma)에 직접 입사된다. 그 결과, 성막재료(Ma)의 선단부분이 가열되어 증발(기화)되어, 플라즈마빔(P)에 의하여 이온화된 성막재료입자(Mb)는, 성막부(10b)의 X축 정방향으로 이동하고, 반송부(10a)의 내부에 있어서 피성막물(11)의 표면에 부착된다.When the film-forming material Ma is made of a conductive material, when the plasma beam P is irradiated to the main hearth 21 , the plasma beam P is directly incident on the film-forming material Ma. As a result, the tip portion of the film-forming material Ma is heated and evaporated (vaporized), and the film-forming material particles Mb ionized by the plasma beam P move in the positive X-axis direction of the film-forming part 10b, It adheres to the surface of the to-be-film-formed object 11 in the inside of the conveyance part 10a.

다만, 성막재료(Ma)는, 원기둥형상으로 성형된 고체물이며, 한 번에 복수의 성막재료(Ma)가 하스기구(2)에 충전된다. 그리고, 성막재료(Ma)의 선단부분이 메인하스(21)의 상단에 대하여 소정의 위치관계를 유지하도록, 성막재료(Ma)의 소비에 따라 성막재료(Ma)가 하스기구(2)의 X축 부방향측으로부터 순차 압출된다.However, the film-forming material Ma is a solid thing shape|molded in the cylindrical shape, and the several film-forming material Ma is filled in the hearth mechanism 2 at once. Then, in accordance with the consumption of the film forming material Ma, the film forming material Ma is transferred to the X of the hearth mechanism 2 so that the tip portion of the film forming material Ma maintains a predetermined positional relationship with respect to the upper end of the main hearth 21 . They are sequentially extruded from the axial negative direction side.

다음으로, 도 2를 참조하면서 플라즈마건(7)에 대하여 설명한다. 도 2는, 플라즈마건(7)의 예시적인 단면도이다. 플라즈마건(7)은, 제1 중간전극(71) 및 제2 중간전극(72)을 포함하는 중간전극(70)과, 음극관(80)이 고정된 캐소드플랜지(90)를 구비한다. 중간전극(70)과 캐소드플랜지(90)의 사이에는, 음극관(80)을 수용하는 유리관(절연관)(92)이 배치되어 있다.Next, the plasma gun 7 will be described with reference to FIG. 2 . 2 is an exemplary cross-sectional view of the plasma gun 7 . The plasma gun 7 includes an intermediate electrode 70 including a first intermediate electrode 71 and a second intermediate electrode 72 , and a cathode flange 90 to which the cathode tube 80 is fixed. Between the intermediate electrode 70 and the cathode flange 90 , a glass tube (insulating tube) 92 accommodating the cathode tube 80 is disposed.

중간전극(70)에 마련된 오리피스통로(R)에 의하여, 유리관(92)의 분위기압력은 챔버(10)보다 높게 유지되어 있다. 유리관(92)의 압력과 챔버(10)의 압력의 압력차에 의하여 산소 등의 반응가스가 유리관(92)의 내부에 혼입되는 것을 억제한다. 그 결과, 방전 시의 산소의 영향을 배제하여 장시간의 연속사용을 가능하게 하고 있다. 다만, 중간전극(70)은, 도시하지 않은 주전원에 접속되어 있다.By the orifice passage R provided in the intermediate electrode 70 , the atmospheric pressure of the glass tube 92 is maintained higher than that of the chamber 10 . The reaction gas such as oxygen is suppressed from being mixed into the inside of the glass tube 92 by the pressure difference between the pressure of the glass tube 92 and the pressure of the chamber 10 . As a result, the effect of oxygen during discharge is excluded, enabling continuous use for a long time. However, the intermediate electrode 70 is connected to a main power source (not shown).

제2 중간전극(72)은 환상을 나타낸다. 제2 중간전극(72)은, 챔버(10)에 대하여 시일컬러(73)를 통하여 고정되어 있다. 제2 중간전극(72)의 챔버(10)와의 반대측(캐소드플랜지(90)측)에는, 시일컬러(73)를 통하여 환상의 제1 중간전극(71)이 동심(同心)상으로 겹쳐 고정되어 있다. 제2 중간전극(72)에는, 공심(空芯)코일(74)이 내장되어 있다. 제1 중간전극(71)에는, 자극(磁極)축이 음극관(80)의 중심선에 평행이 되도록 영구자석(75)이 내장되어 있다. 제1 중간전극(71)의 캐소드플랜지(90)측에는, 유리관(92)이 장착된다.The second intermediate electrode 72 has an annular shape. The second intermediate electrode 72 is fixed to the chamber 10 through a seal collar 73 . On the opposite side (cathode flange 90 side) of the second intermediate electrode 72 to the chamber 10, an annular first intermediate electrode 71 is concentrically overlapped and fixed through a seal collar 73. have. An air-core coil 74 is incorporated in the second intermediate electrode 72 . A permanent magnet 75 is incorporated in the first intermediate electrode 71 so that the magnetic pole axis is parallel to the center line of the cathode tube 80 . A glass tube 92 is mounted on the cathode flange 90 side of the first intermediate electrode 71 .

캐소드플랜지(90)의 중앙에는, 음극관(80)이 고정되어 있다. 음극관(80)에 대하여, 도 3을 참조하면서 설명한다. 도 3은, 음극관(80)의 단면도이다. 음극관(80)은, 중앙의 관상의 보조전극(81)과, 캐소드플랜지(90)에 고정된 상태에서 보조전극(81)을 지지하는 파이프마운트(82)와, 보조전극(81)을 둘러쌈과 함께 파이프마운트(82)의 외주(外周)로부터 보조전극(81)의 축선방향(연장방향)으로 돌출되는 외통(83)과, 외통(83)의 내부에 있어서 보조전극(81)의 선단부를 둘러싸도록 배치된 환상의 주음극(84)(전극)을 갖는다.A cathode tube 80 is fixed to the center of the cathode flange 90 . The cathode tube 80 will be described with reference to FIG. 3 . 3 is a cross-sectional view of the cathode tube 80 . The cathode tube 80 surrounds the central tubular auxiliary electrode 81 , the pipe mount 82 supporting the auxiliary electrode 81 while being fixed to the cathode flange 90 , and the auxiliary electrode 81 . together with the outer cylinder 83 protruding from the outer periphery of the pipe mount 82 in the axial direction (extension direction) of the auxiliary electrode 81, and the tip of the auxiliary electrode 81 inside the outer cylinder 83 It has an annular main cathode 84 (electrode) disposed so as to surround it.

보조전극(81)은 파이프마운트(82)의 오목부(821)에 삽입된 상태에서 고정되어 있다. 오목부(821)에는 관통구멍(822)이 연통되어 있다. 보조전극(81)이 오목부(821)의 내부에 고정된 상태에 있어서 보조전극(81)의 내부와 관통구멍(822)이 서로 연통한다. 파이프마운트(82)의 관통구멍(822)은, 캐소드플랜지(90)(도 2 참조)에 마련된 관통구멍(도시하지 않음)과 연통하여, 아르곤(Ar)가스 등의 방전용의 불활성 가스가 공급되는 공급유로가 된다. 따라서, 보조전극(81)은, 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스공급관으로서 기능한다. 보조전극(81)은, 일례로서, 텅스텐(W)에 의하여 구성되어 있다.The auxiliary electrode 81 is fixed while being inserted into the concave portion 821 of the pipe mount 82 . A through hole 822 communicates with the concave portion 821 . In a state in which the auxiliary electrode 81 is fixed inside the concave portion 821 , the inside of the auxiliary electrode 81 and the through hole 822 communicate with each other. The through hole 822 of the pipe mount 82 communicates with a through hole (not shown) provided in the cathode flange 90 (refer to FIG. 2 ), and an inert gas for discharge such as argon (Ar) gas is supplied. become a supply channel. Accordingly, the auxiliary electrode 81 functions as an inert gas supply pipe for supplying the inert gas. The auxiliary electrode 81 is made of, for example, tungsten (W).

외통(83)은, 보조전극(81)을 둘러싸도록 마련되는 통상의 부재이다. 외통(83)은, 보조전극(81)의 선단측(파이프마운트(82)와는 반대측)의 일단측을 개방하고 있다. 주음극(84)은, 예를 들면, 6붕화란타넘(LaB₆)에 의하여 구성되어 있다. 이 경우, 저에너지로 보다 많은 전자를 방출하는 것이 가능해진다. 그러나, 주음극(84)의 재료는, 6붕화란타넘(Lab₆) 이외의 것이어도 되고, 6붕화란타넘(Lab₆) 이외의 것을 포함하고 있어도 된다. 주음극(84) 등, 음극관(80)에 이용되는 전극의 재료에 대해서는 이후에 상세하게 설명한다.The outer cylinder 83 is a normal member provided to surround the auxiliary electrode 81 . The outer cylinder 83 has an open end on the tip side (opposite to the pipe mount 82 ) of the auxiliary electrode 81 . The main cathode 84 is made of, for example, lanthanum hexaboride (LaB ₆ ). In this case, it becomes possible to emit more electrons with low energy. However, the material of the main cathode 84 may be anything other than lanthanum hexaboride (Lab ₆ ), and may contain things other than lanthanum hexaboride (Lab ₆ ). The material of the electrode used for the cathode tube 80, such as the main cathode 84, is demonstrated in detail later.

보조전극(81)과 주음극(84)에 의하여 캐소드가 구성된다. 주음극(84)는, 예를 들면, 외통(83)의 내벽에 접하도록 고정된 원환상의 제1 지지부재(85) 및 제2 지지부재(86)(심(shim))에 협지됨으로써 외통(83)에 지지된다. 단, 외통(83)의 내부에 있어서의 주음극(84)의 지지방법은, 상기의 예에 한정되지 않는다. 다만, 주음극(84) 및 보조전극(81)에 의하여 구성되는 캐소드는, 도시하지 않은 주전원에 접속되어 있다.A cathode is constituted by the auxiliary electrode 81 and the main cathode 84 . The main cathode 84 is, for example, by being sandwiched by the annular first support member 85 and the second support member 86 (shim) fixed to be in contact with the inner wall of the outer cylinder 83 . (83) is supported. However, the support method of the main cathode 84 in the inside of the outer cylinder 83 is not limited to the said example. However, the cathode constituted by the main cathode 84 and the auxiliary electrode 81 is connected to a main power source (not shown).

외통(83)의 선단(파이프마운트(82)와는 반대측의 단부)에는, 원환상의 덮개체(87)가 마련되어 있다. 덮개체(87)는 개구(871)를 갖는다. 개구(871)의 직경(내경)은, 외통(83)의 개구의 직경보다 작고, 또한 보조전극(81)의 내경보다 크다. 덮개체(87)는, 개구(871)보다 큰 개구를 갖는 제3 지지부재(88)를 통하여 외통(83)에 고정된다. 다만, 덮개체(87)의 고정방법에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 덮개체(87)와 외통(83)에 의하여, 주음극(84) 및 보조전극(81)이 보호된다.An annular cover body 87 is provided at the tip (end opposite to the pipe mount 82 ) of the outer cylinder 83 . The lid body 87 has an opening 871 . The diameter (inner diameter) of the opening 871 is smaller than the diameter of the opening of the outer cylinder 83 and larger than the inner diameter of the auxiliary electrode 81 . The cover body 87 is fixed to the outer cylinder 83 via a third support member 88 having an opening larger than the opening 871 . However, the fixing method of the cover body 87 is not particularly limited. The main cathode 84 and the auxiliary electrode 81 are protected by the cover body 87 and the outer cylinder 83 .

이상과 같이 구성된 음극관(80)을 포함하는 플라즈마건(7)에서는, 가스 탱크(도시하지 않음)로부터 공급되는 불활성 가스가 파이프마운트(82)의 관통구멍(822), 및 보조전극(81)의 내부를 통과한다. 그리고, 당해 불활성 가스는, 보조전극(81)의 선단으로부터 방출되어 유리관(92)의 내부공간에 공급된다. 이로써, 플라즈마건(7)의 내부에서는, 캐소드(주음극(84) 및 보조전극(81))측의 압력이 높아지는 압력구배가 발생한다.In the plasma gun 7 including the cathode tube 80 configured as described above, the inert gas supplied from a gas tank (not shown) is supplied through the through hole 822 of the pipe mount 82 and the auxiliary electrode 81 . go through the inside Then, the inert gas is discharged from the tip of the auxiliary electrode 81 and supplied to the inner space of the glass tube 92 . Accordingly, inside the plasma gun 7, a pressure gradient is generated in which the pressure on the side of the cathode (the main cathode 84 and the auxiliary electrode 81) increases.

도시하지 않은 주전원에 의하여 애노드가 되는 메인하스(21)와, 캐소드가 되는 주음극(84) 및 보조전극(81)의 사이에 전압을 인가하면, 보조전극(81)에 있어서 글로방전이 행해진다. 이 글로방전에 의하여, 보조전극(81)의 선단부분의 온도가 상승하고, 이 열로 주음극(84)이 가열되어 고온이 된다. 그 결과, 보조전극(81) 및 주음극(84)에 있어서 아크방전(직류아크방전)이 행해지고, 캐소드(보조전극(81) 및 주음극(84))로부터 고열의 전자가 방출되어 플라즈마가 발생한다. 발생한 플라즈마는, 제1 중간전극(71) 및 제2 중간전극(72)의 중앙에 형성된 오리피스통로(R)를 통과하여, 플라즈마구(10c)로부터 챔버(10)의 내부에 방사된다. 챔버(10)의 내부에 방출된 플라즈마는, 플라즈마빔(P)으로서 챔버(10)의 내부에 있어서 스티어링코일(12) 등에 의하여 가이드되면서 메인하스(21)에 도달하고, 메인하스(21)에 수납된 성막재료(Ma)를 가열한다. 증발한 금속입자는 플라즈마 중에서 이온화하여, 부전압에 인가된 피성막물(11)에 부착되고, 피성막물(11) 상에 막이 형성된다.When a voltage is applied between the main hearth 21 serving as the anode, the main cathode 84 serving as the cathode, and the auxiliary electrode 81 by a main power source (not shown), a glow discharge is performed at the auxiliary electrode 81. . Due to this glow discharge, the temperature of the tip portion of the auxiliary electrode 81 rises, and the main cathode 84 is heated by this heat to high temperature. As a result, arc discharge (direct arc discharge) is performed in the auxiliary electrode 81 and the main cathode 84, and high-heat electrons are emitted from the cathode (the auxiliary electrode 81 and the main cathode 84) to generate plasma. do. The generated plasma passes through the orifice passage R formed at the center of the first intermediate electrode 71 and the second intermediate electrode 72 , and is radiated from the plasma sphere 10c into the chamber 10 . The plasma emitted into the chamber 10 is guided by the steering coil 12 in the inside of the chamber 10 as a plasma beam P, reaching the main hearth 21, and reaching the main hearth 21 The housed film-forming material Ma is heated. The evaporated metal particles are ionized in plasma and adhere to the object 11 applied to the negative voltage, and a film is formed on the object 11 .

음극관(80)의 외통(83), 제1 지지부재(85), 제2 지지부재(86) 및 제3 지지부재(88)는, 예를 들면, 몰리브데넘(Mo)에 의하여 구성되어 있다. 한편, 덮개체(87)의 재료는, 주음극(84)의 재료와 동일한 재료를 포함하고 있다. 상술한 바와 같이, 주음극(84)의 재료는, 예를 들면 6붕화란타넘(LaB₆)이기 때문에, 덮개체(87)의 재료는 6붕화란타넘(Lab₆)을 포함하고 있다.The outer cylinder 83, the first support member 85, the second support member 86, and the third support member 88 of the cathode tube 80 are made of, for example, molybdenum (Mo). . On the other hand, the material of the cover body 87 contains the same material as the material of the main cathode 84 . As described above, since the material of the main cathode 84 is, for example, lanthanum hexaboride (LaB ₆ ), the material of the cover body 87 contains lanthanum hexaboride (Lab ₆ ).

도 4는 음극관(80)의 전극으로서 이용되는 재료의 온도와 전류밀도의 관계를 나타내는 그래프이며, 도 5는 음극관(80)의 전극으로서 이용되는 재료의 특성을 나타내는 표이다. 도 4 및 도 5에 나타나는 바와 같이, 음극관(80)의 전극은, 6붕화란타넘(LaB₆), W/Th(토륨분산텅스텐), Nb(나이오븀), Ta(탄탈럼), Zr(지르코늄), Mo(몰리브데넘), W(텅스텐) 및 Re(레늄) 중 적어도 어느 하나를 포함하고 있어도 된다. 그러나, 음극관(80)의 전극의 재료로서는, 일함수 φw가 작은, 즉, 저온 시이더라도 높은 전류밀도가 얻어지는 것이 바람직하고, 그 관점에서는, 6붕화란타넘 및 토륨분산텅스텐이 바람직하다. 단, 6붕화란타넘은, 토륨분산텅스텐과 비교하여, 입수용이성이 높고 또한 다양한 동작환경에서 사용 가능하기 때문에, 비용이 절감됨과 함께 취급성이 양호하다고 하는 이점이 있다. 따라서, 본 실시형태에서는, 음극관(80)의 전극(주음극(84))의 재료로서 6붕화란타넘이 이용된다.4 is a graph showing the relationship between the temperature and current density of a material used as an electrode of the cathode tube 80 , and FIG. 5 is a table showing characteristics of a material used as an electrode of the cathode tube 80 . As shown in FIGS. 4 and 5 , the electrodes of the cathode tube 80 are lanthanum hexaboride (LaB ₆ ), W/Th (tungsten dispersed thorium), Nb (niobium), Ta (tantalum), and Zr ( zirconium), Mo (molybdenum), W (tungsten), and Re (rhenium) may be included. However, as the material of the electrode of the cathode tube 80, it is preferable that the work function ?w is small, that is, a high current density can be obtained even at low temperatures. From this point of view, lanthanum hexaboride and thorium-dispersed tungsten are preferable. However, compared with thorium-dispersed tungsten, lanthanum hexaboride has advantages in that it is easy to obtain and can be used in various operating environments, so that the cost is reduced and handling is good. Accordingly, in the present embodiment, lanthanum hexaboride is used as a material for the electrode (main cathode 84) of the cathode tube 80 .

상술한 바와 같이, 덮개체(87)의 재료는, 음극관(80)의 전극의 재료와 동일한 재료를 포함한다. 따라서, 덮개체(87)는, 6붕화란타넘(LaB₆), W/Th(토륨분산텅스텐), Nb(나이오븀), Ta(탄탈럼), Zr(지르코늄), Mo(몰리브데넘), W(텅스텐) 및 Re(레늄) 중 적어도 어느 하나를 포함하고 있어도 된다. 또, 덮개체(87)의 재료로서는, 6붕화란타넘 및 토륨분산텅스텐이 바람직하고, 6붕화란타넘이 더 바람직하다. 이 경우, 덮개체(87)를 음극관(80)의 전극(주음극(84))과 동일하게 기능시킬 수 있다. 다만, 외통(83), 제1 지지부재(85), 제2 지지부재(86) 및 제3 지지부재(88)의 재료가 덮개체(87)의 재료와 동일해도 된다.As described above, the material of the cover body 87 includes the same material as the material of the electrode of the cathode tube 80 . Accordingly, the cover body 87 is formed of lanthanum hexaboride (LaB ₆ ), W/Th (thorium-dispersed tungsten), Nb (niobium), Ta (tantalum), Zr (zirconium), and Mo (molybdenum). , W (tungsten) and Re (rhenium) may be included. In addition, as a material of the cover body 87, lanthanum hexaboride and thorium-dispersed tungsten are preferable, and lanthanum hexaboride is more preferable. In this case, the lid body 87 can function in the same way as the electrode (the main cathode 84 ) of the cathode tube 80 . However, the material of the outer cylinder 83 , the first support member 85 , the second support member 86 , and the third support member 88 may be the same as the material of the cover body 87 .

다음으로, 본 실시형태에 관한 플라즈마건(7)의 작용효과에 대하여 설명한다. 도 3에 나타나는 바와 같이, 플라즈마건(7)에서는, 일단이 개방된 외통(83)의 내부에 주음극(84)이 마련되고, 외통(83)의 일단에는 개구(871)가 구비된 덮개체(87)가 장착된다. 덮개체(87)의 개구(871)의 직경은 외통(83)의 개구의 직경보다 작고, 덮개체(87)의 재료는 주음극(84)의 재료와 동일한 재료를 포함하고 있다. 따라서, 음극관(80)의 덮개체(87)의 재료가 주음극(84)에 부착되어도, 덮개체(87)의 재료가 주음극(84)의 재료를 포함함으로써 주음극(84)에 부착되는 이물의 양을 저감시킬 수 있다.Next, the operation and effect of the plasma gun 7 according to the present embodiment will be described. As shown in FIG. 3 , in the plasma gun 7 , a main cathode 84 is provided inside an outer cylinder 83 with one open end, and an opening 871 is provided at one end of the outer cylinder 83 . (87) is fitted. The diameter of the opening 871 of the cover body 87 is smaller than the diameter of the opening of the outer cylinder 83 , and the material of the cover body 87 contains the same material as that of the main cathode 84 . Therefore, even if the material of the cover body 87 of the cathode tube 80 adheres to the main cathode 84 , the material of the cover body 87 contains the material of the main cathode 84 and thus adheres to the main cathode 84 . The amount of foreign matter can be reduced.

따라서, 막중(성막재료(Ma) 중)으로의 이물의 혼입, 및 제품(피성막물(11))의 트러블의 발생을 억제할 수 있다. 또, 주음극(84)의 재료를 포함하는 덮개체(87)의 재료가 주음극(84)에 부착되어도, 방전을 불안정하게 되기 어렵게 할 수 있다. 또한, 덮개체(87)의 재료가 주음극(84)의 재료를 포함함으로써, 덮개체(87)를 전극으로서 기능시킬 수 있다. 따라서, 전극으로서 기능하는 부분의 표면적을 늘릴 수 있으므로, 방전파워를 높일 수 있다. 따라서, 종래보다 큰 전류를 흐르게 할 수 있다.Therefore, mixing of the foreign material into the film|membrane (in the film-forming material Ma), and generation|occurrence|production of the trouble of the product (film-forming object 11) can be suppressed. Moreover, even if the material of the cover body 87 containing the material of the main cathode 84 adheres to the main cathode 84, discharge can be made difficult to become unstable. In addition, since the material of the cover body 87 contains the material of the main cathode 84, the cover body 87 can function as an electrode. Accordingly, since the surface area of the portion functioning as the electrode can be increased, the discharge power can be increased. Therefore, it is possible to flow a larger current than before.

상술한 바와 같이, 덮개체(87)는, 주음극(84)의 재료와 동일한 재료에 의하여 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 덮개체(87)의 재료가 전극재료에 의하여 구성되기 때문에, 주음극(84)으로의 이물의 부착을 회피하면서, 방전을 안정시킬 수 있다. 또한, 방전파워를 높여 보다 큰 전류를 흐르게 할 수 있다.As described above, the cover body 87 may be made of the same material as the material of the main cathode 84 . In this case, since the material of the cover body 87 is made of the electrode material, it is possible to stabilize the discharge while avoiding the adhesion of foreign matter to the main cathode 84 . In addition, it is possible to increase the discharge power to allow a larger current to flow.

상술한 바와 같이, 덮개체(87)는, 6붕화란타넘(LaB₆)에 의하여 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 덮개체(87)가 Lab₆에 의하여 구성되므로, 한층 많은 전자를 방출시킬 수 있다. 따라서, 덮개체(87)를 고열전자발생원으로서 이용할 수 있으므로, 더 큰 전류를 흐르게 할 수 있다.As described above, the cover body 87 may be made of lanthanum hexaboride (LaB ₆ ). In this case, since the cover body 87 is constituted by Lab ₆ , it is possible to emit even more electrons. Therefore, since the cover body 87 can be used as a high heat electron generating source, a larger current can be flowed.

이상, 성막장치(1)에 대하여 설명했다. 그러나, 성막장치의 구성은, 상술한 각 예에 한정되지 않는다. 성막장치에는, 반도체막에 음이온을 조사하는 음이온생성장치가 도입되어 있어도 된다. 이하에서는, 도 6을 참조하면서, 음이온생성장치(124)가 도입된 성막장치(101)에 대하여 설명한다.As mentioned above, the film-forming apparatus 1 was demonstrated. However, the configuration of the film forming apparatus is not limited to each of the above-described examples. An anion generator for irradiating the semiconductor film with negative ions may be introduced into the film forming apparatus. Hereinafter, the film forming apparatus 101 to which the negative ion generating apparatus 124 is introduced will be described with reference to FIG. 6 .

성막장치(101)에 있어서 이용되는 음이온은, 전자친화력이 양인 물질이며, 산소의 음이온이 이용되어도 된다. 음이온으로서, 원자에서는, H, C, O, F, Si, S, Cl, Br, 또는 I 등, 분자에서는, O₂, Cl₂, Br₂, I₂, CH, OH, CN, HCl, HBr, NH₂, N₂O, NO₂, CCl₄, 또는 SF₆ 등이 이용된다. 음이온생성장치(124)가 반도체막에 대하여 어느 정도의 음이온을 조사할지는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 피조사막에 대하여 1Х10¹⁹cm^-3 이상의 음이온을 조사해도 된다. 음이온의 조사량은, 표면석출 또는 입계(粒界)석출할 정도의 양이어도 된다. 이 경우, 조사된 음이온은, 반도체막에 대하여 확산되어, 유효한 도펀트로서 기능한다.The anion used in the film forming apparatus 101 is a substance having positive electron affinity, and an anion of oxygen may be used. As anions, in atoms, H, C, O, F, Si, S, Cl, Br, or I, etc., in molecules, O ₂ , Cl ₂ , Br ₂ , I ₂ , CH, OH, CN, HCl, HBr , NH ₂ , N ₂ O, NO ₂ , CCl ₄ , or SF ₆ and the like are used. The amount of negative ions to be irradiated to the semiconductor film by the negative ion generating device 124 is not particularly limited, and for example, the irradiated film may be irradiated with negative ions of 1Х10 ¹⁹ cm ^-3 or more. The irradiation amount of anions may be an amount sufficient to cause surface precipitation or grain boundary precipitation. In this case, the irradiated anions diffuse into the semiconductor film and function as an effective dopant.

성막장치(101)는, 이른바 이온플레이팅법에 이용되는 이온플레이팅장치이다. 다만, 설명의 편의상, 도 6에는, XYZ좌표계를 나타낸다. Y축방향은, 후술하는 비(非)단결정기판(103)이 반송되는 방향이다. X축방향은, 비단결정기판(103)과 후술하는 하스기구가 대향하는 방향이다. Z축방향은, Y축방향과 X축방향에 직교하는 방향이다.The film forming apparatus 101 is an ion plating apparatus used for the so-called ion plating method. However, for convenience of explanation, the XYZ coordinate system is shown in FIG. 6 . The Y-axis direction is a direction in which a non-single crystal substrate 103, which will be described later, is conveyed. The X-axis direction is a direction in which the non-single-crystal substrate 103 and a Haas mechanism to be described later face each other. The Z-axis direction is a direction orthogonal to the Y-axis direction and the X-axis direction.

성막장치(101)는, 비단결정기판(103)의 판두께방향이 수평방향(도 6에서는 X축방향)이 되도록, 비단결정기판(103)을 직립, 또는 직립시킨 상태로부터 경사진 상태로, 비단결정기판(103)이 진공챔버(110) 내에 배치되어 반송되는, 이른바 세로형의 성막장치이다. 성막장치(101)는, 진공챔버(110), 반송기구(113), 성막부(114), 음이온생성장치(124), 및 자장발생코일(130)을 구비하고 있다.The film forming apparatus 101 sets the non-single-crystal substrate 103 upright or inclined from the upright state so that the thickness direction of the non-single-crystal substrate 103 becomes the horizontal direction (X-axis direction in FIG. 6); It is a so-called vertical type film forming apparatus in which the non-single crystal substrate 103 is disposed and transported in the vacuum chamber 110 . The film forming apparatus 101 includes a vacuum chamber 110 , a conveying mechanism 113 , a film forming unit 114 , an anion generating device 124 , and a magnetic field generating coil 130 .

진공챔버(110)는, 비단결정기판(103)을 수납하여 성막처리를 행한다. 진공챔버(110)는, 성막재료(Ma)의 막이 형성되는 비단결정기판(103)을 반송하기 위한 반송실(110a)과, 성막재료(Ma)를 확산시키는 성막실(110b)과, 플라즈마원(107)으로부터 빔상으로 조사되는 플라즈마(P)를 진공챔버(110)에 수용하는 플라즈마구(110c)를 갖는다.The vacuum chamber 110 accommodates the non-single crystal substrate 103 and performs a film forming process. The vacuum chamber 110 includes a transfer chamber 110a for transferring a non-single crystal substrate 103 on which a film of a film-forming material Ma is formed, a film-forming chamber 110b for diffusing a film-forming material Ma, and a plasma source. It has a plasma sphere 110c which accommodates in the vacuum chamber 110 the plasma P irradiated in the beam form from (107).

성막실(110b)은, 예를 들면, 음이온의 원료에 플라즈마(P)를 공급함으로써 원료에 전자를 부착시키는 음이온생성실이다. 성막실(110b)은, 벽부(110w)로서, 반송방향(화살표 A)을 따른 한 쌍의 측벽과, 반송방향(화살표 A)과 교차하는 방향(Z축방향)을 따른 한 쌍의 측벽(110h, 110i)과, X축방향과 교차하여 배치된 바닥면벽(110j)을 갖는다. 반송기구(113)는, 성막재료(Ma)와 대향한 상태에서 비단결정기판(103)을 지지하는 비단결정기판지지부재(116)를 반송방향(화살표 A)으로 반송한다. 예를 들면 비단결정기판지지부재(116)는, 비단결정기판(103)의 바깥둘레 가장자리를 지지하는 프레임체이다. 반송기구(113)는, 반송실(110a) 내에 설치된 복수의 반송롤러(115)에 의하여 구성되어 있다. 반송롤러(115)는, 반송방향(화살표 A)을 따라 등간격으로 배치되고, 비단결정기판지지부재(116)를 지지하면서 반송방향(화살표 A)으로 반송한다. 다만, 비단결정기판(103)은, 예를 들면 비단결정기판이나 플라스틱기판 등의 판상부재가 이용된다.The film forming chamber 110b is, for example, an anion generating chamber in which electrons are attached to the raw material by supplying plasma P to the raw material of the anion. The deposition chamber 110b is a wall portion 110w, a pair of sidewalls along the conveyance direction (arrow A), and a pair of sidewalls 110h along a direction (Z-axis direction) intersecting the conveyance direction (arrow A). , 110i) and a bottom wall 110j disposed to cross the X-axis direction. The conveying mechanism 113 conveys the non-single-crystal substrate supporting member 116 which supports the non-single-crystal substrate 103 in a state facing the film-forming material Ma in the conveying direction (arrow A). For example, the non-single-crystal substrate supporting member 116 is a frame body that supports the outer periphery of the non-single-crystal substrate 103 . The conveyance mechanism 113 is comprised by the some conveyance roller 115 provided in the conveyance chamber 110a. The conveying rollers 115 are arranged at equal intervals along the conveying direction (arrow A), and convey in the conveying direction (arrow A) while supporting the non-single-crystal substrate support member 116 . However, for the non-single-crystal substrate 103, a plate-like member such as a non-single-crystal substrate or a plastic substrate is used.

계속해서, 성막부(114)의 구성에 대하여 상세하게 설명한다. 성막부(114)는, 이온플레이팅법에 의하여 성막재료(Ma)의 입자를 비단결정기판(103)에 부착시킨다. 성막부(114)는, 플라즈마원(107)과, 스티어링코일(125)과, 하스기구(122)와, 링하스(106)를 갖는다. 플라즈마원(107)은, 예를 들면 압력구배형의 플라즈마건이며, 그 본체 부분이 성막실(110b)의 측벽에 마련된 플라즈마구(110c)를 통하여 성막실(110b)에 접속되어 있다. 플라즈마원(107)은, 진공챔버(110) 내에서 플라즈마(P)를 생성한다. 플라즈마원(107)에 있어서 생성된 플라즈마(P)는, 플라즈마구(110c)로부터 성막실(110b) 내로 빔상으로 출사된다.Next, the structure of the film-forming part 114 is demonstrated in detail. The film forming unit 114 attaches the particles of the film forming material Ma to the non-single crystal substrate 103 by the ion plating method. The film forming unit 114 includes a plasma source 107 , a steering coil 125 , a hearth mechanism 122 , and a ring hearth 106 . The plasma source 107 is, for example, a pressure gradient type plasma gun, and its main body is connected to the deposition chamber 110b via a plasma sphere 110c provided on the sidewall of the deposition chamber 110b. The plasma source 107 generates plasma P in the vacuum chamber 110 . The plasma P generated in the plasma source 107 is emitted in the form of a beam from the plasma sphere 110c into the deposition chamber 110b.

플라즈마원(107)은, 전극(160)에 의하여 일단이 폐색되어 있다. 플라즈마원(107)은, 상술한 플라즈마건(7)과 동일하게, 도 3에 예시되는 바와 같이, 일단이 개방된 외통(83)의 내부에 전극(160)이 마련되고, 외통(83)의 일단에는 개구(871)가 구비된 덮개체(87)가 장착된다. 덮개체(87)의 개구(871)의 직경은 외통(83)의 개구의 직경보다 작고, 덮개체(87)의 재료는 전극(160)의 재료와 동일한 재료를 포함하고 있다. 덮개체(87)는, 예를 들면, 전극(160)의 재료와 동일한 재료에 의하여 구성되어 있다.One end of the plasma source 107 is blocked by an electrode 160 . The plasma source 107 is, similarly to the plasma gun 7 described above, as illustrated in FIG. 3 , an electrode 160 is provided inside the outer cylinder 83 with one open end, and the At one end, a cover body 87 having an opening 871 is mounted. The diameter of the opening 871 of the cover body 87 is smaller than the diameter of the opening of the outer cylinder 83 , and the material of the cover body 87 contains the same material as that of the electrode 160 . The cover body 87 is made of, for example, the same material as that of the electrode 160 .

도 6에 나타나는 바와 같이, 전극(160)과 플라즈마구(110c)의 사이에는, 제1 중간전극(그리드)(161)과, 제2 중간전극(그리드)(162)이 동심적으로 배치되어 있다. 제1 중간전극(161) 내에는 플라즈마(P)를 수렴하기 위한 환상 영구자석(161a)가 내장되어 있다. 제2 중간전극(162) 내에도 플라즈마(P)를 수렴하기 위한 전자석코일(162a)이 내장되어 있다.6 , a first intermediate electrode (grid) 161 and a second intermediate electrode (grid) 162 are arranged concentrically between the electrode 160 and the plasma sphere 110c. . An annular permanent magnet 161a for converging the plasma P is built in the first intermediate electrode 161 . An electromagnet coil 162a for converging the plasma P is also built in the second intermediate electrode 162 .

스티어링코일(125)은, 플라즈마원(107)이 장착된 플라즈마구(110c)의 주위에 마련되어 있다. 스티어링코일(125)은, 플라즈마(P)를 성막실(110b) 내로 유도한다. 스티어링코일(125)은, 스티어링 코일용의 전원(도시생략)에 의하여 여자(勵磁)된다. 하스기구(122)는, 성막재료(Ma)를 지지한다. 하스기구(122)는, 진공챔버(110)의 성막실(110b) 내에 마련되고, 반송기구(113)에서 보아 X축방향의 부방향으로 배치되어 있다. 하스기구(122)는, 플라즈마원(107)으로부터 출사된 플라즈마(P)를 성막재료(Ma)로 유도하는 주양극 또는 플라즈마원(107)으로부터 출사된 플라즈마(P)가 유도되는 주양극인 메인하스(117)를 갖는다.The steering coil 125 is provided around the plasma sphere 110c to which the plasma source 107 is mounted. The steering coil 125 induces the plasma P into the deposition chamber 110b. The steering coil 125 is excited by a power supply (not shown) for the steering coil. The hearth mechanism 122 supports the film-forming material Ma. The Haas mechanism 122 is provided in the film-forming chamber 110b of the vacuum chamber 110, and is arrange|positioned in the negative direction of the X-axis direction as seen from the conveyance mechanism 113. As shown in FIG. The Haas mechanism 122 is a main anode for guiding the plasma P emitted from the plasma source 107 to the film forming material Ma or a main anode from which the plasma P emitted from the plasma source 107 is induced. Has a hearth (117).

메인하스(117)는, 성막재료(Ma)가 충전된 X축방향의 정방향으로 뻗은 통상의 충전부(117a)와, 충전부(117a)로부터 돌출된 플랜지부(117b)를 갖는다. 플라즈마(P)가 입사되는 메인하스(117)의 충전부(117a)에는, 성막재료(Ma)를 충전하기 위한 관통구멍(117c)이 형성되어 있다. 그리고, 성막재료(Ma)의 선단부분이, 이 관통구멍(117c)의 일단에 있어서 성막실(110b)에 노출되어 있다. 성막재료(Ma)가 절연성 물질로 이루어지는 경우, 메인하스(117)에 플라즈마(P)가 조사되면, 플라즈마(P)로부터의 전류에 의하여 메인하스(117)가 가열되어, 성막재료(Ma)의 선단부분이 증발 또는 승화되고, 플라즈마(P)에 의하여 이온화된 성막재료입자(증발입자)(Mb)가 성막실(110b) 내로 확산된다. 또, 성막재료(Ma)가 도전성 물질로 이루어지는 경우, 메인하스(117)에 플라즈마(P)가 조사되면, 플라즈마(P)가 성막재료(Ma)에 직접 입사되어, 성막재료(Ma)의 선단부분이 가열되어 증발 또는 승화되고, 플라즈마(P)에 의하여 이온화된 성막재료입자(Mb)가 성막실(110b) 내로 확산된다. 성막실(110b) 내로 확산된 성막재료입자(Mb)는, 성막실(110b)의 X축 정방향으로 이동하고, 반송실(110a) 내에 있어서 비단결정기판(103)의 표면에 부착된다.The main hearth 117 has a normal filling part 117a extending in the positive direction of the X-axis direction filled with the film-forming material Ma, and the flange part 117b protruding from the filling part 117a. A through hole 117c for filling the film forming material Ma is formed in the charging portion 117a of the main hearth 117 to which the plasma P is incident. And the front-end|tip part of the film-forming material Ma is exposed in the film-forming chamber 110b in one end of this through-hole 117c. When the film-forming material Ma is made of an insulating material, when the plasma P is irradiated to the main hearth 117, the main hearth 117 is heated by the current from the plasma P, and the film-forming material Ma The tip portion is evaporated or sublimed, and the film-forming material particles (evaporated particles) Mb ionized by the plasma P are diffused into the film-forming chamber 110b. In the case where the film-forming material Ma is made of a conductive material, when the plasma P is irradiated to the main hearth 117, the plasma P is directly incident on the film-forming material Ma, and the tip of the film-forming material Ma is irradiated. The portion is heated to evaporate or sublimate, and the film-forming material particles Mb ionized by the plasma P are diffused into the film-forming chamber 110b. The film-forming material particles Mb diffused into the film-forming chamber 110b move in the X-axis positive direction of the film-forming chamber 110b, and adhere to the surface of the non-single-crystal substrate 103 in the conveyance chamber 110a.

링하스(106)는, 플라즈마(P)를 유도하기 위한 전자석을 갖는 보조양극이다. 링하스(106)는, 성막재료(Ma)를 지지하는 메인하스(117)의 충전부(117a)의 주위에 배치되어 있다. 링하스(106)는, 환상의 코일(109)과 환상의 영구자석부(120)와 환상의 용기(112)를 갖고, 코일(109) 및 영구자석부(120)는 용기(112)에 수용되어 있다. 링하스(106)는, 코일(109)에 흐르는 전류의 크기에 따라, 성막재료(Ma)에 입사되는 플라즈마(P)의 방향, 또는, 메인하스(117)에 입사되는 플라즈마(P)의 방향을 제어한다.Ringhas 106 is an auxiliary anode having an electromagnet for inducing plasma P. The ring hearth 106 is arrange|positioned around the filling part 117a of the main hearth 117 which supports the film-forming material Ma. The ringhas 106 has an annular coil 109 , an annular permanent magnet part 120 , and an annular container 112 , and the coil 109 and the permanent magnet part 120 are accommodated in the container 112 . has been In the ring hearth 106 , depending on the magnitude of the current flowing through the coil 109 , the direction of plasma P incident on the film-forming material Ma or the direction of plasma P incident on the main hearth 117 . to control

계속해서, 음이온생성장치(124)의 구성에 대하여 상세하게 설명한다. 음이온생성장치(124)는, 플라즈마원(107)과, 원료가스공급부(140)와, 제어부(150)와, 회로부(134)를 갖는다. 플라즈마원(107)은, 성막실(110b) 내에 있어서 간헐적으로 플라즈마(P)를 생성한다. 구체적으로는, 플라즈마원(107)은, 제어부(150)에 의하여 성막실(110b) 내에 있어서 간헐적으로 플라즈마(P)를 생성하도록 제어된다.Subsequently, the configuration of the negative ion generating device 124 will be described in detail. The negative ion generator 124 includes a plasma source 107 , a source gas supply unit 140 , a control unit 150 , and a circuit unit 134 . The plasma source 107 intermittently generates the plasma P in the deposition chamber 110b. Specifically, the plasma source 107 is controlled by the control unit 150 to intermittently generate the plasma P in the deposition chamber 110b.

제어부(150)는, 예를 들면, 진공챔버(110) 내에 있어서의 플라즈마(P)의 생성상태를 제어한다. 제어부(150)는, 진공챔버(110) 내에 있어서의 플라즈마(P)의 전자온도를 저하시킨다. 원료가스공급부(140)는, 진공챔버(110)의 외부에 배치되어 있다. 원료가스공급부(140)는, 성막실(110b)의 측벽(예를 들면, 측벽(110h))에 마련된 가스공급구(141)를 통과시켜, 진공챔버(110) 내로 산소음이온의 원료가스인 산소가스를 공급한다. 원료가스공급부(140)는, 예를 들면 성막처리모드로부터 산소음이온생성모드로 전환되면, 산소가스의 공급을 개시한다. 또, 원료가스공급부(140)는, 성막처리모드 및 산소음이온생성모드의 양방에 있어서 산소가스의 공급을 계속 행해도 된다.The control unit 150 controls the generation state of the plasma P in the vacuum chamber 110 , for example. The control unit 150 lowers the electron temperature of the plasma P in the vacuum chamber 110 . The source gas supply unit 140 is disposed outside the vacuum chamber 110 . The source gas supply unit 140 passes through the gas supply port 141 provided on the sidewall (eg, the sidewall 110h) of the film formation chamber 110b, and enters the vacuum chamber 110. Oxygen, which is a source gas of oxygen anions supply gas. The source gas supply unit 140 starts supplying oxygen gas, for example, when the mode is switched from the film forming processing mode to the oxygen anion generation mode. In addition, the source gas supply unit 140 may continue to supply oxygen gas in both the film forming mode and the oxygen anion generating mode.

가스공급구(141)의 위치는, 성막실(110b)과 반송실(110a)의 경계부근의 위치여도 된다. 이 경우, 원료가스공급부(140)로부터의 산소가스를, 성막실(110b)과 반송실(110a)의 경계부근에 공급할 수 있으므로, 당해 경계부근에 있어서 후술하는 산소음이온의 생성이 행해진다. 따라서, 생성한 산소음이온을, 반송실(110a)에 있어서의 비단결정기판(103)에 적합하게 부착시킬 수 있다.The position of the gas supply port 141 may be a position near the boundary between the film formation chamber 110b and the transfer chamber 110a. In this case, the oxygen gas from the source gas supply unit 140 can be supplied to the vicinity of the boundary between the deposition chamber 110b and the transfer chamber 110a, so that oxygen anions, which will be described later, are generated in the vicinity of the boundary. Accordingly, the generated oxygen anions can be suitably attached to the non-single crystal substrate 103 in the transfer chamber 110a.

제어부(150)는, 진공챔버(110)의 외부에 배치되어 있다. 제어부(150)는, 회로부(134)가 갖는 전환부를 전환한다. 제어부(150)에 의한 전환부의 전환에 대해서는, 이하, 회로부(134)의 설명과 함께 상세하게 설명한다. 회로부(134)는, 가변전원(180)과, 제1 배선(171)과, 제2 배선(172)과, 저항기(R1~R4)와, 단락스위치(SW1, SW2)를 갖는다. 가변전원(180)은, 접지전위에 있는 진공챔버(110)를 사이에 두고, 부전압을 플라즈마원(107)의 전극(160)에, 정전압을 하스기구(122)의 메인하스(117)에 인가한다. 이로써, 가변전원(180)은, 플라즈마원(107)의 전극(160)과 하스기구(122)의 메인하스(117)의 사이에 전위차를 발생시킨다.The control unit 150 is disposed outside the vacuum chamber 110 . The control unit 150 switches the switching unit included in the circuit unit 134 . The switching of the switching unit by the control unit 150 will be described in detail below along with the description of the circuit unit 134 . The circuit unit 134 includes a variable power supply 180 , a first wiring 171 , a second wiring 172 , resistors R1 to R4 , and short-circuit switches SW1 and SW2 . The variable power source 180 has a negative voltage applied to the electrode 160 of the plasma source 107 and a positive voltage to the main heart 117 of the Haas mechanism 122 with the vacuum chamber 110 at the ground potential interposed therebetween. approve As a result, the variable power supply 180 generates a potential difference between the electrode 160 of the plasma source 107 and the main heart 117 of the Haas mechanism 122 .

제1 배선(171)은, 플라즈마원(107)의 전극(160)을, 가변전원(180)의 음전위측과 전기적으로 접속한다. 제2 배선(172)은, 하스기구(122)의 메인하스(117)(양극)를, 가변전원(180)의 양전위측과 전기적으로 접속하고 있다. 저항기(R1)는, 일단이 플라즈마원(107)의 제1 중간전극(161)과 전기적으로 접속되어 있음과 함께, 타단이 제2 배선(172)을 통하여 가변전원(180)과 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 저항기(R1)는, 제1 중간전극(161)과 가변전원(180)의 사이에 있어서 직렬접속되어 있다.The first wiring 171 electrically connects the electrode 160 of the plasma source 107 to the negative potential side of the variable power supply 180 . The second wiring 172 electrically connects the main hearth 117 (positive electrode) of the hearth mechanism 122 to the positive potential side of the variable power supply 180 . The resistor R1 has one end electrically connected to the first intermediate electrode 161 of the plasma source 107 , and the other end electrically connected to the variable power supply 180 through the second wiring 172 , have. That is, the resistor R1 is connected in series between the first intermediate electrode 161 and the variable power supply 180 .

저항기(R2)는, 일단이 플라즈마원(107)의 제2 중간전극(162)과 전기적으로 접속되어 있음과 함께, 타단이 제2 배선(172)을 통하여 가변전원(180)과 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 저항기(R2)는, 제2 중간전극(162)과 가변전원(180)의 사이에 있어서 직렬접속되어 있다. 저항기(R3)는, 일단이 성막실(110b)의 벽부(110w)와 전기적으로 접속되어 있음과 함께, 타단이 제2 배선(172)을 통하여 가변전원(180)과 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 저항기(R3)는, 성막실(110b)의 벽부(110w)와 가변전원(180)의 사이에 있어서 직렬접속되어 있다.One end of the resistor R2 is electrically connected to the second intermediate electrode 162 of the plasma source 107 , and the other end is electrically connected to the variable power supply 180 through the second wiring 172 , have. That is, the resistor R2 is connected in series between the second intermediate electrode 162 and the variable power supply 180 . One end of the resistor R3 is electrically connected to the wall portion 110w of the deposition chamber 110b, and the other end is electrically connected to the variable power supply 180 via the second wiring 172 . That is, the resistor R3 is connected in series between the wall portion 110w of the deposition chamber 110b and the variable power supply 180 .

저항기(R4)는, 일단이 링하스(106)와 전기적으로 접속되어 있음과 함께, 타단이 제2 배선(172)을 통하여 가변전원(180)과 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 저항기(R4)는, 링하스(106)와 가변전원(180)의 사이에 있어서 직렬접속되어 있다. 단락스위치(SW1, SW2)는, 각각 상술한 제어부(150)로부터 지령신호를 수신함으로써, ON/OFF상태로 전환되는 전환부이다. 이 전환부에 의하여, 전극(제2 중간전극(162))으로의 전류의 흐름용이성이 전환된다.One end of the resistor R4 is electrically connected to the Ringhas 106 , and the other end is electrically connected to the variable power supply 180 through the second wiring 172 . That is, the resistor R4 is connected in series between the Ringhas 106 and the variable power supply 180 . The short-circuit switches SW1 and SW2 are switching units that are switched to ON/OFF state by receiving a command signal from the above-described control unit 150, respectively. The ease of flow of current to the electrode (second intermediate electrode 162) is switched by this switching unit.

단락스위치(SW1)는, 저항기(R2)에 병렬접속되어 있다. 단락스위치(SW1)는, 성막처리모드인지 산소음이온모드인지에 따라, 제어부(150)에 의하여 ON/OFF상태가 전환된다. 단락스위치(SW1)는, 성막처리모드에 있어서는 OFF상태가 된다. 이로써, 성막처리모드에 있어서는, 제2 중간전극(162)과 가변전원(180)이 저항기(R2)를 통하여 서로 전기적으로 접속되므로, 제2 중간전극(162)과 가변전원(180)의 사이에는 전류가 흐르기 어렵다. 그 결과, 플라즈마원(107)으로부터의 플라즈마(P)가 진공챔버(110) 내에 출사되어, 성막재료(Ma)에 입사된다.The short-circuit switch SW1 is connected in parallel to the resistor R2. The short-circuit switch SW1 is switched ON/OFF by the control unit 150 depending on whether it is a film forming mode or an oxygen anion mode. The short-circuit switch SW1 is in an OFF state in the film forming processing mode. Accordingly, in the film forming processing mode, since the second intermediate electrode 162 and the variable power supply 180 are electrically connected to each other through the resistor R2 , there is a gap between the second intermediate electrode 162 and the variable power supply 180 . It is difficult for current to flow. As a result, the plasma P from the plasma source 107 is emitted into the vacuum chamber 110 and is incident on the film-forming material Ma.

한편, 단락스위치(SW1)는, 산소음이온생성모드에 있어서는, 플라즈마원(107)으로부터의 플라즈마(P)를 진공챔버(110) 내에서 간헐적으로 생성하기 때문에, 제어부(150)에 의하여 ON/OFF상태가 소정 간격으로 전환된다. 단락스위치(SW1)가 ON상태로 전환되면, 제2 중간전극(162)과 가변전원(180)의 사이의 전기적인 접속이 단락되므로, 제2 중간전극(162)과 가변전원(180)의 사이에 전류가 흐른다. 즉, 플라즈마원(107)에 단락전류가 흐른다. 그 결과, 플라즈마원(107)으로부터의 플라즈마(P)가 진공챔버(110) 내에 출사되지 않게 된다.On the other hand, since the short-circuit switch SW1 intermittently generates the plasma P from the plasma source 107 in the vacuum chamber 110 in the oxygen anion generation mode, the control unit 150 turns ON/OFF. 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 162 and the variable power supply 180 is short-circuited, so that between the second intermediate electrode 162 and the variable power supply 180 is short-circuited. current flows in That is, a short-circuit current flows through the plasma source 107 . As a result, the plasma P from the plasma source 107 is not emitted into the vacuum chamber 110 .

단락스위치(SW1)가 OFF상태로 전환되면, 제2 중간전극(162)과 가변전원(180)이 저항기(R2)를 통하여 서로 전기적으로 접속되므로, 제2 중간전극(162)과 가변전원(180)의 사이에는 전류가 흐르기 어렵다. 그 결과, 플라즈마원(107)으로부터의 플라즈마(P)가 진공챔버(110) 내에 출사된다. 이와 같이, 단락스위치(SW1)의 ON/OFF상태가 제어부(150)에 의하여 소정 간격으로 전환됨으로써, 플라즈마원(107)으로부터의 플라즈마(P)가 진공챔버(110) 내에 있어서 간헐적으로 생성된다. 즉, 단락스위치(SW1)는, 진공챔버(110) 내로의 플라즈마(P)의 공급과 차단을 전환하는 전환부이다.When the short-circuit switch SW1 is turned OFF, the second intermediate electrode 162 and the variable power supply 180 are electrically connected to each other through the resistor R2, so the second intermediate electrode 162 and the variable power supply 180 are electrically connected to each other. ), it is difficult for current to flow between them. As a result, the plasma P from the plasma source 107 is emitted into the vacuum chamber 110 . As described above, the ON/OFF state of the short-circuit switch SW1 is switched at predetermined intervals by the control unit 150 , so that the plasma P from the plasma source 107 is intermittently generated in the vacuum chamber 110 . That is, the short-circuit switch SW1 is a switching unit for switching the supply and cut-off of the plasma P into the vacuum chamber 110 .

단락스위치(SW2)는, 저항기(R4)에 병렬접속되어 있다. 단락스위치(SW2)는, 예를 들면 성막처리모드가 되기 전의 비단결정기판(103)의 반송 전의 상태인 스탠바이모드인지 성막처리모드인지에 따라, 제어부(150)에 의하여 ON/OFF상태가 전환된다. 단락스위치(SW2)는, 스탠바이모드에서는 ON상태가 된다. 이로써, 링하스(106)와 가변전원(180)의 사이의 전기적인 접속이 단락되므로, 메인하스(117)보다 링하스(106)에 전류를 흐르게 하기 쉬워져, 성막재료(Ma)의 불필요한 소비를 방지할 수 있다.The short-circuit switch SW2 is connected in parallel to the resistor R4. The short-circuit switch SW2 is switched ON/OFF by the control unit 150 depending on whether it is in the standby mode or the film-forming processing mode, which is the state before the transfer of the non-single crystal substrate 103 before the film-forming processing mode, for example. . The short-circuit switch SW2 is turned on in the standby mode. Thereby, since the electrical connection between the ring hearth 106 and the variable power supply 180 is short-circuited, it becomes easier to flow a current through the ring hearth 106 rather than the main hearth 117, and unnecessary consumption of the film forming material Ma. can prevent

한편, 단락스위치(SW2)는, 성막처리모드에서는 OFF상태가 된다. 이로써, 링하스(106)와 가변전원(180)이 저항기(R4)를 통하여 전기적으로 접속되므로, 링하스(106)보다 메인하스(117)에 전류를 흐르게 하기 쉬워져, 플라즈마(P)의 출사방향을 적합하게 성막재료(Ma)를 향하게 할 수 있다. 다만, 단락스위치(SW2)는, 산소음이온생성모드에서는 ON상태 또는 OFF상태 중 어느 상태가 되어도 된다.On the other hand, the short-circuit switch SW2 is turned OFF in the film forming processing mode. As a result, since the Ringhas 106 and the variable power supply 180 are electrically connected through the resistor R4, it is easier to flow a current through the main hearth 117 than the Ringhas 106, and the plasma P is emitted. The direction can be suitably directed toward the film-forming material Ma. However, the short-circuit switch SW2 may be in either an ON state or an OFF state in the oxygen anion generation mode.

자장발생코일(130)은, 음이온생성실인 성막실(110b)에서의 음이온생성 중, 성막실(110b) 내의 전자가 반송실(110a)로 유입하는 것을 억제한다. 자장발생코일(130)은, 진공챔버(110) 내이며, 성막실(110b)과 반송실(110a)의 사이에 마련되어 있다. 자장발생코일(130)은, 예를 들면 하스기구(122)와 반송기구(113)의 사이에 배치되어 있다. 보다 구체적으로는, 자장발생코일(130)은, 성막실(110b)의 반송실(110a)측의 단부와, 반송실(110a)의 성막실(110b)측의 단부에 개재되도록 위치하고 있다. 자장발생코일(130)은, 서로 대향하는 한 쌍의 코일(130a, 130b)을 갖는다. 각 코일(130a, 130b)은, 예를 들면 성막실(110b)로부터 반송실(110a)을 향하는 방향(하스기구(122)로부터 반송기구(113)를 향하는 방향)에 교차하는 방향으로 서로 대향하고 있다. 자장발생코일(130)은, 예를 들면, 성막실(110b)로부터 반송실(110a)을 향하는 방향과 교차하는 방향으로 뻗는 자력선을 갖는 밀봉자장을 진공챔버(110) 내에 형성한다.The magnetic field generating coil 130 suppresses electrons in the film forming chamber 110b from flowing into the transfer chamber 110a while generating negative ions in the film forming chamber 110b, which is an anion generating chamber. The magnetic field generating coil 130 is in the vacuum chamber 110 and is provided between the deposition chamber 110b and the transfer chamber 110a. The magnetic field generating coil 130 is arranged between the Haas mechanism 122 and the conveying mechanism 113, for example. More specifically, the magnetic field generating coil 130 is positioned so as to be interposed between an end of the film formation chamber 110b on the transfer chamber 110a side and an end portion of the transfer chamber 110a on the film formation chamber 110b side. The magnetic field generating coil 130 has a pair of coils 130a and 130b facing each other. Each coil 130a, 130b is opposite to each other in a direction crossing, for example, a direction from the film formation chamber 110b to the transfer chamber 110a (a direction from the Haas mechanism 122 to the transfer mechanism 113). have. The magnetic field generating coil 130 forms, in the vacuum chamber 110 , a sealing magnetic field having lines of magnetic force extending in a direction crossing the direction from the deposition chamber 110b to the transfer chamber 110a, for example.

자장발생코일(130)은, 성막처리모드에 있어서는 여자되지 않고, 산소음이온생성모드에 있어서 자장발생코일(130)용의 전원(도시생략)에 의하여 여자된다. 여기에서, 성막처리모드란, 진공챔버(110) 내에서 비단결정기판(103)에 대하여 성막처리를 행하는 모드이다. 산소음이온생성모드는, 진공챔버(110) 내에서 비단결정기판(103)에 형성된 막의 표면에 부착시키기 위한 산소음이온의 생성을 행하는 모드이다.The magnetic field generating coil 130 is not excited in the film forming processing mode, but is excited by a power supply (not shown) for the magnetic field generating coil 130 in the oxygen anion generating mode. Here, the film forming processing mode is a mode in which a film forming process is performed on the non-single crystal substrate 103 in the vacuum chamber 110 . The oxygen anion generation mode is a mode in which oxygen anions are generated to adhere to the surface of the film formed on the non-single crystal substrate 103 in the vacuum chamber 110 .

이상, 음이온생성장치(124)를 구비한 성막장치(101)에서는, 도 3에 예시되는 바와 같이, 플라즈마원(107)에 있어서, 일단이 개방된 외통(83)의 내부에 전극(160)이 마련되고, 외통(83)의 일단에는 개구(871)가 구비된 덮개체(87)가 장착된다. 덮개체(87)의 개구(871)의 직경은 외통(83)의 개구의 직경보다 작고, 덮개체(87)의 재료는 전극(160)의 재료와 동일한 재료를 포함하고 있다. 따라서, 덮개체(87)의 재료가 전극(160)에 부착되어도, 덮개체(87)의 재료가 전극(160)의 재료를 포함함으로써 전극(160)에 부착되는 이물의 양을 저감시킬 수 있다.As described above, in the film forming apparatus 101 having the negative ion generating apparatus 124 , as illustrated in FIG. 3 , in the plasma source 107 , the electrode 160 is disposed inside the outer cylinder 83 with one open end. A cover body 87 having an opening 871 is mounted on one end of the outer cylinder 83 . The diameter of the opening 871 of the cover body 87 is smaller than the diameter of the opening of the outer cylinder 83 , and the material of the cover body 87 contains the same material as that of the electrode 160 . Therefore, even if the material of the cover body 87 is attached to the electrode 160 , the amount of foreign matter adhering to the electrode 160 can be reduced because the material of the cover body 87 includes the material of the electrode 160 . .

구체예로서, 전극(160)이 LaB₆에 의하여 구성되어 있고, 덮개체(87)가 텅스텐에 의하여 구성되어 있는 경우, 음이온생성장치(124)의 사용에서는, 전극(160)에 텅스텐이 부착되고, 추가로 부착된 텅스텐이 박리되지 않는 경우가 있으므로, 장치정지 후의 재방전이 안정되지 않는 것이 상정된다. 이에 대하여, 본 실시형태에서는, 덮개체(87)의 재료가 전극(160)의 재료를 포함함으로써 전극(160)에 부착되는 텅스텐의 양을 저감할 수 있으므로, 전극(160)의 안정화에 기여한다. 따라서, 음이온생성장치(124)를 구비한 성막장치(101)로부터는 상술한 성막장치(1)와 동일한 효과가 얻어진다.As a specific example, when the electrode 160 is made of LaB ₆ and the cover body 87 is made of tungsten, when the negative ion generating device 124 is used, tungsten is attached to the electrode 160 and , it is assumed that the re-discharge after stopping the device is not stable because there are cases in which the tungsten deposited additionally does not peel off. In contrast, in the present embodiment, since the material of the cover body 87 includes the material of the electrode 160 , the amount of tungsten adhering to the electrode 160 can be reduced, thereby contributing to the stabilization of the electrode 160 . . Therefore, from the film forming apparatus 101 provided with the negative ion generating apparatus 124, the same effect as the above-mentioned film forming apparatus 1 is obtained.

이상, 본 개시에 관한 플라즈마건, 성막장치, 및 음이온생성장치의 실시형태에 대하여 설명했다. 그러나, 본 개시는, 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 각 청구항에 기재된 요지를 변경하지 않는 범위에 있어서 변형해도 된다. 본 개시에 관한 플라즈마건, 성막장치, 및 음이온생성장치의 각부(各部)의 구성, 기능, 형상, 크기, 수, 재료 및 배치양태는, 상기의 요지를 벗어나지 않는 범위에 있어서 적절히 변경 가능하다. 즉, 상술한 성막장치(1), 플라즈마건(7), 음극관(80) 및 음이온생성장치(124)의 구성은 일례에 지나지 않고, 성막장치, 플라즈마건, 음극관 및 음이온생성장치의 형상 및 구성 등은 적절히 변경되어도 된다.In the above, embodiments of the plasma gun, the film forming apparatus, and the negative ion generating apparatus according to the present disclosure have been described. However, this indication is not limited to embodiment mentioned above, You may modify in the range which does not change the summary of each claim. The configuration, function, shape, size, number, material, and arrangement of each part of the plasma gun, the film forming apparatus, and the negative ion generating apparatus according to the present disclosure can be appropriately changed within the scope not departing from the above gist. That is, the configuration of the film forming apparatus 1, the plasma gun 7, the cathode tube 80, and the anion generating device 124 described above is only an example, and the shape and configuration of the film forming device, the plasma gun, the cathode tube and the anion generating device are only examples. etc. may be changed suitably.

1, 101…성막장치
2…하스기구
3…반송기구
6, 106…링하스
6a…코일
6b…영구자석
7…플라즈마건
8…압력조정장치
10…챔버
10a…반송부
10b…성막부
10c, 110c…플라즈마구
11…피성막물
12…스티어링코일
15, 115…반송롤러
16…피성막물지지부
21…메인하스
70…중간전극
71…제1 중간전극
72…제2 중간전극
73…시일컬러
74…공심코일
75…영구자석
80…음극관
81…보조전극
82…파이프마운트
83…외통
84…주음극(전극)
85…제1 지지부재
86…제2 지지부재
87…덮개체
88…제3 지지부재
90…캐소드플랜지
92…유리관
103…비단결정기판
107…플라즈마원
109…코일
110…진공챔버
110a…반송실
110b…성막실
110h…측벽
110i…측벽
110j…바닥면벽
110w…벽부
112…용기
113…반송기구
114…성막부
116…비단결정기판지지부재
117…메인하스
117a…충전부
117b…플랜지부
117c…관통구멍
120…영구자석부
122…하스기구
124…음이온생성장치
125…스티어링코일
130…자장발생코일
130a, 130b…코일
134…회로부
140…원료가스공급부
141…가스공급구
150…제어부
160…전극
161, 162…중간전극
161a…환상영구자석
162a…전자석코일
171, 172…배선
180…가변전원
821…오목부
822…관통구멍
871…개구
Ma…성막재료
Mb…성막재료입자
P…플라즈마빔(플라즈마)
R…오리피스통로
R1, R2, R3, R4…저항기
SW1, SW2…단락스위치1, 101… film forming device
2… hearth mechanism
3… conveyance mechanism
6, 106... Ringhas
6a… coil
6b… permanent magnet
7… plasma gun
8… pressure regulator
10… chamber
10a… transport unit
10b… the tabernacle
10c, 110c... plasma ball
11… film to be filmed
12… steering coil
15, 115… conveying roller
16… film-forming material support part
21… main heart
70… intermediate electrode
71… first intermediate electrode
72… second intermediate electrode
73... seal color
74… air core coil
75… permanent magnet
80… cathode tube
81… auxiliary electrode
82… pipe mount
83… outer box
84… Main cathode (electrode)
85… first support member
86… second support member
87… cover body
88… third support member
90… cathode flange
92… glass tube
103… Non-Single Crystal Substrate
107... plasma source
109... coil
110… vacuum chamber
110a… return room
110b... tabernacle room
110h… side wall
110i… side wall
110j… floor wall
110w… wall
112… courage
113… conveyance mechanism
114... the tabernacle
116... Non-single-crystal substrate support member
117... main heart
117a... live part
117b... flange part
117c... through hole
120… permanent magnet
122… hearth mechanism
124… Anion generator
125… steering coil
130… magnetic field generating coil
130a, 130b... coil
134… circuit part
140… Raw material gas supply unit
141… gas supply port
150… control
160… electrode
161, 162… intermediate electrode
161a… illusion permanent magnet
162a... electromagnet coil
171, 172… Wiring
180… variable power
821… recess
822… through hole
871… opening
Ma… film forming material
Mb... film-forming material particles
P… Plasma Beam (Plasma)
R… orifice passage
R1, R2, R3, R4... resistor
SW1, SW2… short circuit switch

Claims

One end of the open outer tube,
An electrode provided on the inside of the outer cylinder, and
and a cathode tube mounted on the one end side of the outer cylinder and having a cover body having an opening smaller than the size of the cross section at the one end of the outer cylinder;
The material of the cover body contains the same material as the material of the electrode.

According to claim 1,
wherein the cover body is made of the same material as that of the electrode.

3. The method of claim 1 or 2,
The cover body is composed of lanthanum hexaboride (LaB ₆ ), the plasma gun.

A cathode tube comprising an outer cylinder having an open end, an electrode provided inside the outer cylinder, and a cover body mounted on the one end side of the outer cylinder and having an opening smaller than the size of the cross section at the one end of the outer cylinder. A film forming apparatus having a plasma gun, comprising:
The film forming apparatus in which the material of the said cover contains the same material as the material of the said electrode.

As an anion generating device for irradiating negative ions to an object,
A plasma source for supplying plasma in the vacuum chamber,
The plasma source is
One end of the open outer tube,
An electrode provided on the inside of the outer cylinder, and
It is attached to the one end side of the outer cylinder, and has a cover body provided with an opening smaller than the size of the cross section at the one end of the outer cylinder,
and the material of the cover includes the same material as that of the electrode.

6. The method of claim 5,
and a control unit controlling the plasma source so that the plasma source intermittently generates plasma.