TWI757771B - 負離子照射裝置 - Google Patents

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Abstract

[課題]提供一種能夠容易進行退火處理之負離子照射裝置。 [解決手段]控制部(50)係控制電壓施加部(90)在電漿(P)產生期間開始向基板(11)施加偏壓電壓，並在電漿(P)停止之後亦持續向基板(11)施加偏壓電壓。如此，若在電漿(P)產生期間開始向基板(11)施加偏壓電壓，則存在於真空腔室(10)中之電子因施加之電壓的影響而照射於基板(11)。藉此，電子照射於基板(11)的表面，藉此基板(11)的表面藉由電子衝擊而被加熱。在電漿(P)停止之後亦持續向基板(11)施加電壓，因此產生之負離子照射於基板(11)的表面，並注入於該基板(11)。

Description

負離子照射裝置
本發明係有關一種負離子照射裝置。 本申請案係主張基於2019年06月26日申請之日本專利申請第2019-118676號的優先權。該日本申請案的全部內容係藉由參閱而援用於本說明書中。
以往，作為負離子照射裝置，專利文獻1中記載者是廣為人知的。該負離子照射裝置係具備向腔室內供給成為負離子的原料的氣體之氣體供給部和在腔室內產生電漿之電漿產生部。電漿產生部係藉由在腔室內間歇地產生電漿而產生負離子，並照射於對象物。 [先前技術文獻]
[專利文獻1]日本特開2017-025407號公報
[發明所欲解決之問題]
在此，在如上所述之負離子照射裝置中，有時會在向對象物注入離子之後加熱該對象物而進行退火處理。然而，退火處理係在不同於負離子照射裝置之另一裝置中進行。因此，存在退火處理有需要花費勞力、成本及時間之問題。
因此，本發明的目的在於，提供一種能夠容易進行退火處理之負離子照射裝置。 [解決問題之技術手段]
為了解決上述問題，本發明之負離子照射裝置係向對象物照射負離子，具備：腔室，係在內部產生負離子；氣體供給部，係供給成為負離子的原料之氣體；電漿產生部，係在腔室內產生電漿；電壓施加部，係向對象物施加電壓；配置部，係配置對象物；及控制部，係進行負離子照射裝置的控制，控制部係控制氣體供給部向腔室內供給氣體，控制電漿產生部在腔室內產生電漿，且藉由停止產生電漿而產生前述負離子，控制電壓施加部在電漿產生期間開始向對象物施加電壓，在電漿之產生停止之後亦持續向對象物施加電壓。
在本發明之負離子照射裝置中，控制部係控制氣體供給部向腔室內供給氣體。又，控制部係控制電漿產生部在腔室內產生電漿，且藉由停止產生電漿而由電子和氣體產生負離子，並向對象物照射該負離子。在此，控制部係控制電壓施加部在電漿產生期間開始向對象物施加電壓，在電漿停止之後亦持續向對象物施加電壓。如此，若在電漿產生期間開始向對象物施加電壓，則存在於腔室中之電子因施加之電壓的影響而照射於對象物。藉此，電子照射於對象物的表面，藉此對象物的表面藉由電子衝擊而被加熱。在電漿停止之後亦持續向對象物施加電壓，因此產生之負離子照射於對象物的表面，並注入於該對象物。此時，對象物的表面係被預先加熱，因此注入之負離子係藉由熱擴散而以濃度梯度的方式進入對象物內部。如此，藉由使用電子進行對象物的加熱，能夠省去照射負離子之後的由另一裝置進行之退火處理。綜上所述，能夠容易進行退火處理。
控制部亦可以控制電壓施加部在從開始產生電漿起經過既定時間之後開始向對象物施加電壓。藉此，能夠避免不少在剛產生電漿之後產生之電湧的影響。 [發明之效果]
依據本發明，能夠提供一種能夠容易進行退火處理之負離子照射裝置。
以下，參閱圖式並對本發明的一實施形態之負離子照射裝置進行說明。再者，在圖式說明中，對相同的要件賦予相同的元件符號，並省略重複說明。
首先，參閱圖1及圖2對本發明的實施形態之負離子照射裝置的構成進行說明。圖1及圖2係顯示出本實施形態之負離子照射裝置的構成之概略剖視圖。圖1係顯示出電漿產生時的動作狀態，圖2係顯示出電漿停止時的動作狀態。
如圖1及圖2所示，本實施形態的負離子照射裝置1係將用於所謂的離子鍍著法（Ion plating）之成膜技術運用於負離子照射中之裝置。除負離子照射模式以外，負離子照射裝置1還能夠藉由切換模式在對基板11進行成膜之成膜模式下動作。再者，為了便於說明，圖1及圖2中顯示出XYZ座標系統。Y軸方向為搬運後述之基板之方向。X軸方向為基板的厚度方向。Z軸方向為與Y軸方向及X軸方向正交之方向。
負離子照射裝置1可以為如下所謂的臥式負離子照射裝置：以基板11(對象物)的板厚方向成為大致垂直方向之方式將基板11配置於真空腔室10(腔室)內並搬運。在該情況下，Z軸及Y軸方向為水平方向，X軸方向成為垂直方向且成為板厚方向。再者，負離子照射裝置1亦可以為如下所謂的立式負離子照射裝置：以基板11的板厚方向成為水平方向(在圖1及圖2中為X軸方向)之方式使基板11直立或使其從直立之狀態傾斜之狀態下，將基板11配置於真空腔室10內並搬運。在該情況下，X軸方向為水平方向且為基板11的板厚方向，Y軸方向為水平方向，Z軸方向成為垂直方向。關於本發明的一實施形態之負離子照射裝置，以下，以臥式負離子照射裝置為例進行說明。
負離子照射裝置1係具備：真空腔室10、搬運機構3(配置部)、電漿產生部14、氣體供給部40、電路部34、電壓施加部90及控制部50。
真空腔室10為用以收納基板11並進行成膜處理之構件。真空腔室10係具有：用以搬運基板11之搬運室10a、用以產生負離子之產生室10b及接收從電漿槍7以射束狀照射之電漿P至真空腔室10之電漿口10c。搬運室10a、產生室10b及電漿口10c彼此連通。搬運室10a係沿既定的搬運方向(圖中的箭頭A)(沿Y軸)設定。又，真空腔室10係由導電性材料製成且與接地電位連接。搬運室10a中設置有用以加熱基板11之加熱部30。加熱部30係設置於搬運室10a中比與產生室10b的連通部更靠搬運方向上的上游側。因此，來自產生室10b的負離子係照射於被加熱之狀態的基板11。
作為壁部10W，產生室10b係具有：沿著搬運方向(箭頭A)之一對側壁、沿著與搬運方向(箭頭A)交叉之方向(Z軸方向)之一對側壁10h、10i及與X軸方向交叉配置之底面壁10j。
搬運機構3係向搬運方向(箭頭A)搬運在與產生室10b對置之狀態下保持基板11之基板保持構件16。搬運機構3係發揮配置基板11之配置部的功能。例如，基板保持構件16為保持基板11的外周緣之框體。搬運機構3係由設置於搬運室10a內之多個搬運輥15構成。搬運輥15係沿搬運方向(箭頭A)等間隔配置，在支撐基板保持構件16之同時沿搬運方向(箭頭A)搬運該基板保持構件16。作為成為負離子照射的對象的基板11，例如可採用在基材的表面上形成有ITO、IWO、ZnO、Ga2 O3 、AlN、GaN、SiON等膜者。再者，在成膜模式的情況下，作為基板11，例如可採用玻璃基板或塑膠基板等板狀構件。在這樣的基板11上形成如上所述之膜。
接著，對電漿產生部14的構成進行詳細說明。電漿產生部14係在真空腔室10內產生電漿及電子。電漿產生部14係具有：電漿槍7、轉向線圈5及爐缸機構2。
電漿槍7例如為壓力梯度式電漿槍，其本體部分經由設置於產生室10b的側壁之電漿口10c與產生室10b連接。電漿槍7係在真空腔室10內產生電漿P。在電漿槍7中產生之電漿P係從電漿口10c向產生室10b內以射束狀射出。藉此，在產生室10b內產生電漿P。
電漿槍7的一端被陰極60封閉。在陰極60與電漿口10c之間同心地配置有第1中間電極61(柵極)及第2中間電極62(柵極)。在第1中間電極61內內裝有用以收斂電漿P之環狀永久磁鐵61a。在第2中間電極62內亦內裝有用以收斂電漿P之電磁體線圈62a。
電漿槍7係在產生負離子時在產生室10b內間歇地產生電漿P。具體而言，電漿槍7係被後述的控制部50控制成在產生室10b內間歇地產生電漿P。在控制部50的說明中對該控制進行詳細說明。
轉向線圈5係設置於安裝有電漿槍之電漿口10c的周圍。轉向線圈5係將電漿P引導至產生室10b內。轉向線圈5係由轉向線圈用電源(未圖示)激勵。
爐缸機構2為將來自電漿槍的電漿P引導至所期望的位置之機構。爐缸機構2係具有主爐缸17及環爐缸6。在使用負離子照射裝置1進行成膜之情況下，主爐缸17係發揮保持成膜材料之陽極的功能。主爐缸17係如下進行成膜：藉由將電漿引導至成膜材料或成膜材料的周圍而使成膜材料蒸發並使其附著於基板11。但是，在產生負離子時，為了使電漿P不被引導至成膜材料，向環爐缸6誘導電漿。因此，在負離子照射裝置1不進行成膜而僅進行負離子照射的情況下，成膜材料亦可以不被主爐缸17保持。
環爐缸6為具有用以誘導電漿P之電磁體之陽極。環爐缸6係配置於主爐缸17的填充部17a的周圍。環爐缸6係具有：環狀的線圈9、環狀的永久磁鐵部20及環狀的容器12，線圈9及永久磁鐵部20係收納於容器12中。在本實施形態中，在從搬運機構3觀察時，沿X軸負方向以線圈9、永久磁鐵部20的順序設置，但亦可以沿X軸負方向以永久磁鐵部20、線圈9的順序設置。
氣體供給部40係配置於真空腔室10的外部。氣體供給部40係通過設置於產生室10b的側壁(例如側壁10h)之氣體供給口41，向真空腔室10內供給氣體。氣體供給部40係供給成為負離子的原料之氣體。作為氣體，例如可採用O- 等成為負離子的原料之O2 、NH- 等成為氮化物的負離子的原料之NH2 、NH4 、以及C- 或Si- 等成為負離子的原料之C2 H6 、SiH4 等。再者，氣體係包括Ar等稀有氣體。
氣體供給口41的位置為產生室10b與搬運室10a的邊界附近的位置為佳。在該情況下，能夠將來自氣體供給部40的氣體供給到產生室10b與搬運室10a的邊界附近，因此在該邊界附近產生後述之負離子。因此，能夠使產生之負離子適當地注入於搬運室10a內的基板11。再者，氣體供給口41的位置係並不限於產生室10b與搬運室10a的邊界附近。
電路部34係具有：可變電源80、第1配線71、第2配線72、電阻器R1～R4及短路開關SW1、SW2。
可變電源80係夾著位於接地電位之真空腔室10向電漿槍7的陰極60施加負電壓，且向爐缸機構2的主爐缸17施加正電壓。藉此，可變電源80係在電漿槍7的陰極60與爐缸機構2的主爐缸17之間產生電位差。
第1配線71係電連接電漿槍7的陰極60與可變電源80的負電位側。第2配線72係電連接爐缸機構2的主爐缸17(陽極)與可變電源80的正電位側。
電阻器R1的一端係與電漿槍7的第1中間電極61電連接，並且另一端經由第2配線72與可變電源80電連接。亦即，電阻器R1係在第1中間電極61與可變電源80之間串聯連接。
電阻器R2的一端係與電漿槍7的第2中間電極62電連接，並且另一端經由第2配線72與可變電源80電連接。亦即，電阻器R2係在第2中間電極62與可變電源80之間串聯連接。
電阻器R3的一端係與產生室10b的壁部10W電連接，並且另一端經由第2配線72與可變電源80電連接。亦即，電阻器R3係在產生室10b的壁部10W與可變電源80之間串聯連接。
電阻器R4的一端係與環爐缸6電連接，並且另一端經由第2配線72與可變電源80電連接。亦即，電阻器R4係在環爐缸6與可變電源80之間串聯連接。
短路開關SW1、SW2分別為藉由接收來自控制部50的指令訊號而切換成ON/OFF（接通/斷開）狀態之切換部。
短路開關SW1係與電阻器R2並聯連接。短路開關SW1係在產生電漿P時成為OFF狀態。藉此，第2中間電極62與可變電源80經由電阻器R2彼此電連接，因此電流難以在第2中間電極62與可變電源80之間流動。其結果，來自電漿槍7的電漿P射出到真空腔室10內。再者，在將來自電漿槍7的電漿P射出到真空腔室10內的情況下，亦可以使電流難以流向第1中間電極61來代替使電流難以流向第2中間電極62。在該情況下，短路開關SW1係與第1中間電極61側連接來代替與第2中間電極62側連接。
另一方面，短路開關SW1係在停止電漿P時成為ON狀態。藉此，第2中間電極62與可變電源80之間的電連接短路，因此電流在第2中間電極62與可變電源80之間流動。亦即，短路電流流向電漿槍7。其結果，來自電漿槍7的電漿P不被射出到真空腔室10內。
在產生負離子時，由控制部50以既定間隔切換短路開關SW1的ON/OFF狀態，藉此在真空腔室10內間歇地產生來自電漿槍7的電漿P。亦即，短路開關SW1為切換向真空腔室10內的電漿P的供給和阻斷之切換部。
短路開關SW2係與電阻器R4並聯連接。短路開關SW2係依據是將電漿P引導至主爐缸17側還是引導至環爐缸6側而藉由控制部50切換ON/OFF狀態。若短路開關SW2成為ON狀態，則環爐缸6與可變電源80之間的電連接短路，因此與主爐缸17相比，電流更容易流向環爐缸6。藉此，電漿P係容易被引導至環爐缸6。另一方面，若短路開關SW2成為OFF狀態，則環爐缸6與可變電源80經由電阻器R4電連接，因此與環爐缸6相比，電流更容易流向主爐缸17，電漿P容易被引導至主爐缸17側。再者，在產生負離子時，短路開關SW2係保持在ON狀態。在成膜時，短路開關SW2係保持在OFF狀態。
電壓施加部90係能夠向成膜後的基板11(對象物)施加正電壓。電壓施加部90係具備偏壓電路35和滑接線18。
偏壓電路35為用以向成膜後的基板11施加正偏壓電壓的電路。偏壓電路35係具有：向基板11施加正偏壓電壓(以下，簡稱為“偏壓電壓”)之偏壓電源27、電連接偏壓電源27與滑接線18之第3配線73及設置於第3配線73之短路開關SW3。偏壓電源27係施加週期性地增加或減少之矩形波亦即電壓訊號(週期性電訊號)作為偏壓電壓。偏壓電源27係構成為能夠藉由控制部50的控制來變更施加之偏壓電壓的頻率。第3配線73的一端係與偏壓電源27的正電位側連接，並且另一端與滑接線18連接。藉此，第3配線73係電連接滑接線18與偏壓電源27。
短路開關SW3係藉由第3配線73在滑接線18與偏壓電源27的正電位側之間串聯連接。短路開關SW3為切換是否向滑接線18施加偏壓電壓之切換部。短路開關SW3係由控制部50切換其ON/OFF狀態。短路開關SW3係在產生負離子時在既定的時序成為ON狀態。若短路開關SW3成為ON狀態，則滑接線18與偏壓電源27的正電位側彼此電連接，滑接線18被施加偏壓電壓。
另一方面，短路開關SW3係在產生負離子時的既定的時序成為OFF狀態。若短路開關SW3成為OFF狀態，則滑接線18與偏壓電源27彼此電斷開，滑接線18不被施加偏壓電壓。
滑接線18為向基板保持構件16供電之架線。滑接線18係以沿搬運方向(箭頭A)延伸之方式設置於搬運室10a內。滑接線18係藉由與設置於基板保持構件16之供電刷42接觸而通過供電刷42向基板保持構件16供電。滑接線18例如係由不銹鋼製金屬線等構成。
控制部50為控制整個負離子照射裝置1之裝置，具備統一管理整個裝置之ECU[Electronic Control Unit，電子控制單元]。ECU為具有CPU[Central Processing Unit，中央處理單元]、ROM[Read Only Memory，唯讀記憶體]、RAM[Random Access Memory，隨機存取記憶體]、CAN[Controller Area Network，控制器區域網路]通訊電路等之電子控制單元。在ECU中，例如，將儲存於ROM中之程式加載到RAM中，並由CPU執行加載到RAM中的程式，藉此實現各種功能。ECU亦可以由多個電子單元構成。
控制部50係配置於真空腔室10的外部。又，控制部50係具備：控制基於氣體供給部40之氣體供給之氣體供給控制部51、控制基於電漿產生部14之電漿P的產生之電漿控制部52及控制基於電壓施加部90之偏壓電壓的施加之電壓控制部53。
氣體供給控制部51係控制氣體供給部40向產生室10b內供給氣體。接著，控制部50的電漿控制部52係將電漿產生部14控制成在產生室10b內間歇地產生來自電漿槍7的電漿P。例如，由控制部50以既定間隔切換短路開關SW1的ON/OFF狀態，藉此在產生室10b內間歇地產生來自電漿槍7的電漿P。
在短路開關SW1成為OFF狀態時(圖1的狀態)，來自電漿槍7的電漿P射出至產生室10b內，因此在產生室10b內產生電漿P。電漿P係以中性粒子、正離子、負離子(存在氧氣等負性氣體之情況)及電子為構成物質。因此，在產生室10b內產生電子。在短路開關SW1成為ON狀態時(圖2的狀態)，來自電漿槍7的電漿P不會射出至產生室10b內，因此產生室10b內的電漿P的電子溫度會急劇下降。因此，電子容易附著於供給至產生室10b內之氣體的粒子。藉此，在產生室10b內有效地產生負離子。
圖4(a)係顯示出電漿P的ON/OFF的時序和正離子及負離子向對象物的飛行狀況之圖表。圖中，記載為“ON”之區域係顯示出電漿P的產生狀態，記載為“OFF”之區域係顯示出電漿P的停止狀態。電漿P在時間t1的時序停止。在電漿P產生期間，產生大量的正離子。此時，在真空腔室10中亦產生大量的電子。又，若電漿P停止，則正離子急劇減少。此時，電子亦減少。負離子係在電漿P停止之後經過既定時間之後的時間t2開始急劇增加，並在時間t3達到峰值。再者，正離子及電子係在電漿P停止之後開始減少，並在時間t3附近，正離子的量變得與負離子的量相同，電子則幾乎消失。因此，若在時間t3之後向對象物施加正偏壓，則照射時負離子將佔據支配地位。
控制部50係控制基於電壓施加部90之偏壓電壓的施加。控制部50係在既定時序施加基於電壓施加部90之偏壓電壓。另外，開始基於電壓施加部90的偏壓電壓的施加之時序係由控制部50預先設定。藉由由電壓施加部90向基板11賦予正偏壓電壓，真空腔室10內的負離子被引導至基板11。藉此，負離子照射於基板11。又，在真空腔室10內存在電子之情況下，電子亦被引導至基板11。
在此，參閱圖4對開始基於電壓施加部90之偏壓電壓的施加之時序進行說明。圖4(b)係顯示出偏壓電壓的ON/OFF的狀態。再者，圖4(b)中顯示出了照射於基板11之粒子的種類，在記載為“電子”之區域中電子照射於基板11，在記載為“負離子”之區域中負離子照射於基板11。又，關於記載為“電子”之區域與記載為“負離子”之區域之間的區域，電子及負離子照射於基板11。
控制部50係控制電壓施加部90在電漿P產生期間開始向基板11施加偏壓電壓。亦即，控制部50係在比電漿P停止之時間t1更靠前的階段開始施加偏壓電壓。控制部50係控制電壓施加部90在從開始產生電漿P起經過既定時間之後開始向基板11施加偏壓電壓。在圖4(b)中，在“時間=0”的時序開始產生電漿P，然後，在時間t4(＜時間t1)開始施加偏壓電壓。基板11開始施加偏壓電壓之時序只要至少在開始產生電漿P之時間(=0)之後，則可以任意設定，例如只要能夠避免剛產生電漿P之後的電湧即可，可以設定在從開始產生電漿P起20μms～2ms之間。
又，控制部50係在電漿P停止之後(時間t1之後)亦持續向基板11施加偏壓電壓。控制部50係在作為下一個開始產生電漿P之時序之時間t5停止施加偏壓電壓。但是，停止施加偏壓電壓之時序係並無特別限定，只要在真空腔室10中的負離子消失之時序停止即可。
接著，對照射於基板11之粒子的種類進行說明。如圖4(b)所示，藉由在時間t4開始施加偏壓電壓，產生室10b中的電子照射於基板11。藉此，基板11的表面被加熱。電子的照射係在時間t1停止產生電漿P之後亦持續。然後，在時間t2之後，產生室10b內產生負離子，因此電子及負離子照射於基板11。在時間t3之後，電子減少，因此負離子照射於基板11。
接著，參閱圖5及圖6對偏壓電壓與電流之間的關係進行說明。圖5係對偏壓電源27為大容量時的偏壓電壓與電流之間的關係進行說明之圖。圖6係對偏壓電源27為低容量時的偏壓電壓與電流之間的關係進行說明之圖。圖5(a)及圖6(a)係顯示出電漿P的ON/OFF的時序和正離子及負離子向對象物的飛行狀況之圖表。圖5(b)及圖6(b)係顯示出偏壓電壓的ON/OFF的狀態。圖5(c)及圖6(c)係顯示出偏壓電壓與電流之間的關係。再者，圖5(c)及圖6(c)所示之偏壓電壓及電流的測量位置為在圖2中負離子81照射於基板11之位置。再者，在圖5及圖6中，為了顯示出各狀況下的偏壓電壓及電流的狀態，偏壓電壓係設為始終為ON。
如圖5(c)所示，若在時間0開始產生電漿P，則在產生室10b內產生電子，該電子係因偏壓電壓的影響而照射於基板11。若照射於基板11之電子增加，則流經被施加偏壓電壓之電路構成中之電流亦增加。因此，在時間0之後，隨著照射於基板11之電子增加，電流增加。此時，偏壓電源27的容量較大，因此即使電力急劇增加，亦不會發生問題，因此偏壓電壓係保持恆定。若到時間t1，則隨著存在於產生室10b內之電子的量減少，電子的照射量減少且電流減小。
如圖6(c)所示，在時間0之後，隨著照射於基板11之電子增加，電流增加。在此，偏壓電源27為低容量，因此若電流增加至既定的大小，則偏壓電壓從額定值減小，以使電力不會過於增加。若到時間t2，則隨著存在於產生室10b內之電子的量減少，電子的照射量減少且電力減小，因此偏壓電壓增加對應量。然後，在時間t1附近，電子的照射量減少，因此電壓係返回到額定值，此後電流減小。
接著，參閱圖3對負離子照射裝置1的控制方法進行說明。圖3係顯示出本實施形態之負離子照射裝置1的控制方法之流程圖。再者，在此，以照射O- 負離子之情況為例進行說明。
如圖3所示，負離子照射裝置1的控制方法係包括氣體供給製程S10、電漿產生製程S20及電壓施加製程S30。各製程係由控制部50執行。
首先，控制部50的氣體供給控制部51係控制氣體供給部40向真空腔室10內供給氣體(氣體供給製程S10)。藉此，真空腔室10的產生室10b內成為存在O2 氣體之狀態。然後，執行電漿產生製程S20。
控制部50的電漿控制部52係控制電漿產生部14在真空腔室10內產生電漿P及電子，且藉由停止產生電漿P而由電子和氣體產生負離子(電漿產生製程S20)。再者，嚴格而言，在電漿產生期間亦產生負離子。若在真空腔室10的產生室10b內產生電漿P及電子，則由電漿P引起“O2 +e- →2O+e- ”之反應。然後，若停止產生電漿P，則在產生室10b內，因電子溫度急劇降低而引起“O+e- →O- ”之反應。在執行電漿產生製程S20之後，在既定的時序執行電壓施加製程S30。
控制部50的電壓控制部53係控制電壓施加部90向基板11施加偏壓電壓(電壓施加製程S30)。控制部50係在電漿P產生期間向基板11施加偏壓電壓。藉此，產生室10b中的電子照射於基板11的表面，對該表面附近進行加熱。控制部50係在電漿P停止之後亦持續向基板11施加偏壓電壓。藉此，產生室10b內的O- 負離子81朝向基板11側，並照射於該基板11(參閱圖2)。在剛停止電漿P之後，還存在電子，因此電子和負離子皆照射於基板11。然後，電子的照射量減少，幾乎僅負離子照射於基板11。
接著，對本實施形態之負離子照射裝置1的作用/效果進行說明。
在本實施形態之負離子照射裝置1中，控制部50係控制氣體供給部40向真空腔室10內供給氣體。又，控制部50係控制電漿產生部14在真空腔室10內產生電漿P，且藉由停止產生電漿P而由電子和氣體產生負離子，並向基板11照射該負離子。在此，控制部50係控制電壓施加部90在電漿P產生期間開始向基板11施加偏壓電壓，並在電漿P停止之後亦持續向基板11施加偏壓電壓。如此，若在電漿P產生期間開始向基板11施加偏壓電壓，則存在於真空腔室10中之電子因施加之電壓的影響而照射於基板11。藉此，電子照射於基板11的表面，藉此基板11的表面藉由電子衝擊而被加熱。在電漿P停止之後亦持續向基板11施加電壓，因此產生之負離子照射於基板11的表面，並注入於該基板11。此時，基板11的表面係被預先加熱，因此注入之負離子係藉由熱擴散而以濃度梯度的方式進入基板11內部。如此，藉由使用電子進行基板11的加熱，能夠省去照射負離子之後的由另一裝置進行之退火處理。綜上所述，能夠容易進行退火處理。
又，作為比較例，可舉出在用加熱器等對整個基板11進行加熱之基礎上進行負離子照射之方法。然而，這樣的方法係無法在基板11為樹脂基板或具有非晶層之基板等不耐熱者之情況下採用。相對於此，本實施形態的負離子照射裝置1係並非對整個基板11進行加熱者，能夠藉由照射電子而僅對基板11的表面進行加熱，因此即使針對如上所述之不耐熱基板11，亦能夠有效地注入負離子。
控制部50亦可以控制電壓施加部90在從開始產生電漿P起經過既定時間之後開始向基板11施加電壓。藉此，能夠避免不少在剛產生電漿之後產生之電湧的影響。
以上，對本發明的一實施形態進行了說明，但本發明係並不限定於上述實施形態，亦可以在不變更各申請專利範圍中記載之宗旨之範圍內進行修改或運用於其他實施形態中。
又，在上述實施形態中，對亦具備作為離子鍍著式成膜裝置之功能之負離子照射裝置進行了說明，但負離子照射裝置亦可以不具有成膜裝置的功能。因此，電漿P例如亦可以被引導至與電漿槍對置之壁部的電極等。
例如，在上述實施形態中，將電漿槍7設為壓力梯度式電漿槍，但電漿槍7只要能夠在真空腔室10內產生電漿即可，而並不限於壓力梯度式者。
又，在上述實施形態中，在真空腔室10內僅設置了一組電漿槍7和引導電漿P之位置(爐缸機構2)的組，但亦可設置多組。又，亦可以從多個電漿槍7針對一個位置供給電漿P。
1:負離子照射裝置 3:搬運機構(配置部) 7:電漿槍 10:真空腔室(腔室) 11:基板(對象物) 14:電漿產生部 40:氣體供給部 50:控制部 90:電壓施加部 P:電漿
[圖1]係顯示出本發明的實施形態之負離子照射裝置的構成之概略剖視圖，係顯示出電漿產生時的動作狀態之圖。 [圖2]係顯示出圖1的負離子照射裝置的構成之概略剖視圖，係顯示出電漿停止時的動作狀態之圖。 [圖3]係顯示出本實施形態之負離子照射裝置的控制方法之流程圖。 [圖4](a)係顯示出電漿的ON/OFF的時序和正離子及負離子向對象物的飛行狀況之圖表，圖4(b)係顯示出偏壓電壓的ON/OFF的狀態。 [圖5](a)係顯示出電漿的ON/OFF的時序和正離子及負離子向對象物的飛行狀況之圖表，圖5(b)係顯示出偏壓電壓的ON/OFF的狀態，圖5(c)係顯示出偏壓電壓與電流之間的關係。 [圖6](a)係顯示出電漿的ON/OFF的時序和正離子及負離子向對象物的飛行狀況之圖表，圖6(b)係顯示出偏壓電壓的ON/OFF的狀態，圖6(c)係顯示出偏壓電壓與電流之間的關係。
1:負離子照射裝置
2:爐缸機構
3:搬運機構
5:轉向線圈
6:環爐缸
7:電漿槍
9:線圈
10:真空腔室
10a:搬運室
10b:產生室
10c:電漿口
10h(10W):側壁(壁部)
10i(10W):側壁(壁部)
10j(10W):底面壁(壁部)
11:基板
12:容器
14:電漿產生部
15:搬運輥
16:基板保持構件
17:主爐缸
17a:填充部
18(90):滑接線(電壓施加部)
20:永久磁鐵部
27:偏壓電源
34:電路部
35(90):偏壓電路(電壓施加部)
40:氣體供給部
41:氣體供給口
42:供電刷
50:控制部
51:氣體供給控制部
52:電漿控制部
53:電壓控制部
60:陰極
61:第1中間電極
61a:環狀永久磁鐵
62:第2中間電極
62a:電磁體線圈
71:第1配線
72:第2配線
73:第3配線
80:可變電源
81:負離子
R1:電阻器
R2:電阻器
R3:電阻器
R4:電阻器
SW1:短路開關
SW2:短路開關
SW3:短路開關
X:軸
Y:軸
Z:軸

Claims (2)

  1. 一種負離子照射裝置，係向對象物照射負離子，具備：腔室，係在內部產生前述負離子；氣體供給部，係供給成為前述負離子的原料之氣體；電漿產生部，係在前述腔室內產生電漿；電壓施加部，係向前述對象物施加電壓；配置部，係配置前述對象物；及控制部，係進行前述負離子照射裝置的控制，前述控制部係控制前述氣體供給部向前述腔室內供給前述氣體，控制前述電漿產生部在前述腔室內產生前述電漿，且藉由停止產生前述電漿而產生前述負離子，控制前述電壓施加部在前述電漿產生期間開始向前述對象物施加電壓，並且即使在前述電漿之產生停止之後亦持續向前述對象物施加前述電壓。
  2. 如請求項1所述之負離子照射裝置，其中，前述控制部係控制前述電壓施加部在從開始產生前述電漿起經過既定時間之後開始向前述對象物施加電壓。
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