特開 2023-120247 負イオン照射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023120247

(43)【公開日】2023-08-29

(54)【発明の名称】負イオン照射装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 27/14 20060101AFI20230822BHJP

   H01J 37/08 20060101ALI20230822BHJP

   H05H 1/26 20060101ALI20230822BHJP

   H05H 1/50 20060101ALI20230822BHJP

   C23C 16/50 20060101ALI20230822BHJP

【ＦＩ】

H01J27/14

H01J37/08

H05H1/26

H05H1/50

C23C16/50

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023094106

(22)【出願日】2023-06-07

(62)【分割の表示】P 2019063359の分割

【原出願日】2019-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162640

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 康樹

(72)【発明者】

【氏名】前原 誠

(72)【発明者】

【氏名】酒見 俊之

(72)【発明者】

【氏名】北見 尚久

(57)【要約】

【課題】プラズマを導くプラズマ誘導部を構成する部材を保護することができる負イオン生成装置を提供する。
【解決手段】負イオン生成装置１では、ガス供給部１２が負イオンの原料となるガスをチャンバ１０内に供給する。そして、プラズマ生成部１１は、チャンバ１０内にプラズマＰを生成し、プラズマ誘導部１３が当該プラズマＰを導く。これにより、チャンバ１０内でプラズマＰが広がる。プラズマ生成部１１がプラズマＰの生成を停止すると、チャンバ１０内では負イオンが生成される。ここで、プラズマ誘導部１３では、陽極３１の内部に磁石３２が配置されている。従って、磁石３２は、陽極３１によってチャンバ１０内の負イオンから保護される。また、陽極３１のプラズマ生成部１１側の表面には、めっき層３７が形成される。従って、陽極３１は、めっき層３７によってチャンバ１０内の負イオンから保護される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

負イオンを生成する負イオン生成装置であって、
内部で前記負イオンの生成が行われるチャンバと、
前記負イオンの原料となるガスを前記チャンバに供給するガス供給部と、
前記チャンバ内において、プラズマを生成するプラズマ生成部と、
陽極及び磁石を有し、前記プラズマを導くプラズマ誘導部と、を備え、
前記プラズマ誘導部では、
前記陽極の内部に前記磁石が配置され、前記陽極の前記プラズマ生成部側の表面には、めっき層が形成される、負イオン生成装置。

【請求項2】

前記プラズマ誘導部は、前記磁石に対して前記プラズマ生成部と反対側に配置されるヨークを有し、前記ヨークは前記磁石を囲むように配置されて前記プラズマ生成部側へ突出する突出部を有する、請求項１に記載の負イオン生成装置。

【請求項3】

前記磁石の前記プラズマ生成部側の端部には、前記プラズマ生成部側から見て前記磁石よりも大きい磁性体による蓋部材が設けられている、請求項１または２に記載の負イオン生成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、負イオン生成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、負イオン生成装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この負イオン生成装置は、チャンバ内へ負イオンの原料となるガスを供給するガス供給部と、チャンバ内において、プラズマを生成するプラズマ生成部と、を備えている。プラズマ生成部は、チャンバ内でプラズマを間欠的に生成することで負イオンを生成し、対象物へ照射している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－０２５４０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、上述のような負イオン生成装置においては、プラズマ生成部が生成したプラズマは、プラズマ誘導部に導かれる。ここで、このようなプラズマ誘導部を構成する部材がチャンバ内の負イオンによって影響を受ける場合があった。従って、プラズマ誘導部を構成する部材を保護することが求められていた。

【0005】

そこで本発明は、プラズマを導くプラズマ誘導部を構成する部材を保護することができる負イオン生成装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明に係る負イオン生成装置は、負イオンを生成する負イオン生成装置であって、内部で負イオンの生成が行われるチャンバと、負イオンの原料となるガスをチャンバに供給するガス供給部と、チャンバ内において、プラズマを生成するプラズマ生成部と、陽極及び磁石を有し、プラズマを導くプラズマ誘導部と、を備え、プラズマ誘導部では、陽極の内部に磁石が配置され、陽極のプラズマ生成部側の表面には、めっき層が形成される。

【0007】

本発明に係る負イオン生成装置では、ガス供給部が負イオンの原料となるガスをチャンバ内に供給する。そして、プラズマ生成部は、チャンバ内にプラズマを生成し、プラズマ誘導部が当該プラズマを導く。これにより、チャンバ内でプラズマが広がる。プラズマ生成部がプラズマの生成を停止すると、チャンバ内では負イオンが生成される。ここで、プラズマ誘導部では、陽極の内部に磁石が配置されている。従って、磁石は、陽極によってチャンバ内の負イオンから保護される。また、陽極のプラズマ生成部側の表面には、めっき層が形成される。従って、陽極は、めっき層によってチャンバ内の負イオンから保護される。以上より、プラズマを導くプラズマ誘導部を構成する部材を保護することができる。

【0008】

プラズマ誘導部は、磁石に対してプラズマ生成部と反対側に配置されるヨークを有し、ヨークは磁石を囲むように配置されてプラズマ生成部側へ突出する突出部を有してよい。この場合、ヨークの突出部が磁石による磁場をコントロールすることができるため、チャンバの外部への漏れ磁場を抑制することができる。

【0009】

磁石のプラズマ生成部側の端部には、プラズマ生成部側から見て磁石よりも大きい磁性体による蓋部材が設けられていてよい。この場合、蓋部材が、磁石からの磁束を広い範囲に放射させることができる。これにより、プラズマの入射ビームの径を広げることができ、ビーム集中による陽極の過熱を抑制できる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、プラズマを導くプラズマ誘導部を構成する部材を保護することができる負イオン生成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態に係る負イオン生成装置の構成について説明する。

【図2】プラズマ誘導部の拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態に係る負イオン生成装置について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0013】

まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る負イオン生成装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る負イオン生成装置の構成を示す概略断面図である。

【0014】

図１に示すように、本実施形態の負イオン生成装置１は、プラズマによって負イオンを生成すると共に、当該負イオンを基板Ｗに照射することができる装置である。

【0015】

負イオン生成装置１は、チャンバ１０、プラズマ生成部１１、ガス供給部１２、プラズマ誘導部１３、基板配置部１４及び制御部２０を備えている。

【0016】

負イオン照射の対称となる基板Ｗとして、例えば、基材の表面にＩＴＯ、ＩＷＯ、ＺｎＯ、Ｇａ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＳｉＯＮなどの膜を形成したものが採用される。基材として、例えばガラス基板やプラスチック基板などの板状部材が採用される。

【0017】

チャンバ１０は、基板Ｗを収納し成膜処理を行うための部材である。チャンバ１０は、導電性の材料からなり接地電位に接続されている。チャンバ１０の内部空間は真空に保たれる。

【0018】

チャンバ１０は、例えば六面体の箱型形状を有しており、互いに対向する壁部１０ａ，１０ｂと、互いに対向する壁部１０ｃ，１０ｄと、紙面前後方向に互いに対向する一対の壁部を有する。ただし、チャンバ１０の形状は特に限定されず、円筒形のチャンバが採用されてもよい。なお、以降の説明では、壁部１０ａ，１０ｂが対向する方向をＸ軸方向とし、紙面前後方向をＹ軸方向とし、壁部１０ｃ，１０ｄが対向する方向をＺ軸方向として説明を行う場合がある。壁部１０ａがＸ軸方向の正側であり、紙面前側がＹ軸方向の正側であり、壁部１０ｃ側がＺ軸方向の正側であるものとする。

【0019】

続いて、プラズマ生成部１１の構成について詳細に説明する。プラズマ生成部１１は、チャンバ１０内において、プラズマ及び電子を生成する。プラズマ生成部１１は、プラズマガン７を有している。このプラズマガン７は、Ｘ軸方向の正側の壁部１０ａに形成されている。

【0020】

プラズマガン７は、例えば圧力勾配型のプラズマガンであり、その本体部分が壁部１０ａのプラズマ口を介してチャンバ１０の内部空間に接続されている。プラズマガン７は、チャンバ１０内でプラズマＰを生成する。プラズマガン７において生成されたプラズマＰは、プラズマ口から内部空間へビーム状に出射される。これにより、チャンバ１０の内部空間にプラズマＰが生成される。

【0021】

プラズマガン７は、陰極６０により一端が閉塞されている。陰極６０とプラズマ口との間には、第１の中間電極６１（グリッド）と、第２の中間電極６２（グリッド）とが同心的に配置されている。第１の中間電極６１内にはプラズマＰを収束するための環状永久磁石が内蔵されている。第２の中間電極６２内にもプラズマＰを収束するため電磁石コイルが内蔵されている。

【0022】

プラズマガン７は、負イオンを生成するときは、チャンバ１０内において間欠的にプラズマＰを生成する。具体的には、プラズマガン７は、後述の制御部２０によって間欠的にプラズマＰを生成するように制御されている。この制御については、制御部２０の説明において詳述する。

【0023】

ガス供給部１２は、チャンバ１０の外部に配置されている。ガス供給部１２は、チャンバ１０のＸ軸方向の負側の壁部１０ｂに設けられたガス供給口２１を通し、チャンバ１０内へガスを供給する。ガス供給部１２は、負イオンの原料となるガスを供給する。ガスとして、例えば、Ｏ^－などの負イオンの原料となるＯ_２、ＮＨ_２ ^－などの窒化物の負イオンの原料となるＮＨ_３、その他、Ｃ^－やＳｉ^－などの負イオンの原料となるＣ_２Ｈ_６、ＳｉＨ_４などが採用される。なお、ガスは、Ａｒなどの希ガスも含む。

【0024】

プラズマ誘導部１３は、陽極３１及び磁石３２を有し、プラズマＰを導く部分である。プラズマ誘導部１３は、チャンバ１０のＸ軸方向の負側の壁部１０ｂに設けられている。プラズマ誘導部１３は、プラズマガン７とＸ軸方向において対向する位置に設けられている。従って、プラズマガン７で生成されたプラズマＰは、Ｘ軸方向の負側へ向かって進行し、プラズマ誘導部１３に導かれる。プラズマ誘導部１３の詳細な構成については後述する。

【0025】

基板配置部１４は、基板Ｗを配置するための部分である。基板配置部１４は、チャンバ１０のＺ軸方向の負側の壁部１０ｄに設けられている。すなわち、基板配置部１４は、プラズマガン７とプラズマ誘導部１３とが対向する方向に対して直交する方向に配置される。基板配置部１４は、プラズマＰを回避する位置に配置される。基板配置部１４は、基板Ｗをチャンバ１０の内部空間で載置させるための載置部２２と、載置部２２と連結されてチャンバ１０の外部まで延びる導体部２３と、を備える。

【0026】

導体部２３には、バイアス電圧印加部２４が接続されている。バイアス電圧印加部２４は、基板Ｗに正のバイアス電圧を印加するための機器である。バイアス電圧印加部２４は、基板Ｗに正のバイアス電圧（以下、単に「バイアス電圧」ともいう）を印加するための電源等を備えて構成される。バイアス電圧印加部２４は、バイアス電圧として、周期的に増減する矩形波である電圧信号（周期的電気信号）を印加する。バイアス電圧印加部２４は、印加するバイアス電圧の周波数を制御部２０の制御によって変更可能に構成されている。バイアス電圧印加部２４は、制御部２０によってバイアス電圧印加のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。バイアス電圧印加部２４が基板Ｗにバイアス電圧を印加したら、チャンバ１０の内部空間にて生成された負イオンが基板Ｗ側に導かれると共に、当該基板Ｗに照射される。

【0027】

制御部２０は、負イオン生成装置１全体を制御する装置であり、装置全体を統括的に管理するＥＣＵ[Electronic Control Unit]を備えている。ＥＣＵは、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]、ＣＡＮ［Controller Area Network］通信回路等を有する電子制御ユニットである。ＥＣＵでは、例えば、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能を実現する。ＥＣＵは、複数の電子ユニットから構成されていてもよい。

【0028】

制御部２０は、チャンバ１０の外部に配置されている。また、制御部２０は、プラズマ生成部１１、ガス供給部１２、及びバイアス電圧印加部２４と電気的に接続されている。制御部２０は、ガス供給部１２によるガス供給を制御し、プラズマ生成部１１によるプラズマＰの生成を制御し、バイアス電圧印加部２４によるバイアス電圧の印加を制御する。

【0029】

制御部２０は、ガス供給部１２を制御して、チャンバ１０内にガスを供給する。続いて、制御部２０は、プラズマガン７からのプラズマＰをチャンバ１０の内部空間で間欠的に生成するようにプラズマ生成部１１を制御する。例えば、制御部２０によって、スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態が所定間隔で切り替えられることにより、プラズマガン７からのプラズマＰがチャンバ１０の内部空間で間欠的に生成される。

【0030】

プラズマガン７からのプラズマＰがチャンバ１０内に出射される状態では、チャンバ１０の内部空間にプラズマＰが生成される。プラズマＰは、中性粒子、正イオン、負イオン（酸素ガスなどの負性気体が存在する場合）、及び電子を構成物質としている。従って、チャンバ１０の内部空間には、電子が生成されることとなる。プラズマガン７からのプラズマＰがチャンバ１０内に出射されない状態では、チャンバ１０の内部空間におけるプラズマＰの電子温度が急激に低下する。このため、チャンバ１０の内部空間に供給されたガスの粒子に、電子が付着し易くなる。これにより、チャンバ１０の内部空間では、負イオンが効率的に生成される。

【0031】

制御部２０は、バイアス電圧印加部２４によるバイアス電圧の印加を制御する。制御部２０は、所定のタイミングにて、バイアス電圧印加部２４によるバイアス電圧を印加する。なお、バイアス電圧印加部２４によるバイアス電圧の印加を開始するタイミングは、制御部２０にて予め設定される。バイアス電圧印加部２４によって基板Ｗに正のバイアス電圧が付与されることで、チャンバ１０内の負イオンが基板Ｗへ導かれる。これにより、負イオンが基板Ｗへ照射される。また、チャンバ１０内に電子が存在している場合は、電子も基板Ｗへ導かれる。

【0032】

次に、図２を参照して、プラズマ誘導部１３の詳細な構成について説明する。図２は、プラズマ誘導部１３の拡大断面図である。図２に示すように、プラズマ誘導部１３は、チャンバ１０の壁部１０ｂに形成された開口部１０ｅに設けられている。プラズマ誘導部１３は、陽極３１と、磁石３２と、ヨーク３３と、を主に備えている。なお、プラズマ誘導部１３は、流路等を除き、Ｘ軸方向に延びる中心軸線ＣＬを基準として回転対称な構成を有しているため、中心軸線ＣＬを基準として説明を行う場合がある。

【0033】

陽極３１は、プラズマＰを受けるための部材である。陽極３１は、端壁部３１ａと、側壁部３１ｂと、フランジ部３１ｃと、を備える。陽極３１は、例えば、無酸素銅、その他アルミニウム、ＳＵＳ３０４などの材料によって構成される。

【0034】

端壁部３１ａは、壁部１０ｂの開口部１０ｅに対応する位置に配置され、中心軸線ＣＬと直交する方向へ広がる円形の部材である。図２では、Ｘ軸方向において、端壁部３１ａ及び壁部１０ｂは、チャンバ１０の内部空間側の端面が略一致するような位置に配置されている。ただし、端壁部３１ａのＸ軸方向の位置は特に限定されず、チャンバ１０の内部空間まではみ出してよく、開口部１０ｅ内に収まっていてもよい。なお、チャンバ１０には、ＳＵＳ３０４などによって形成されるシールド板３９が設けられる。シールド板３９は、中心軸線ＣＬを中心とする円環状の板材であり、チャンバ１０の壁部１０ｂのＸ軸方向の正側に固定される。シールド板３９は、開口部１０ｅの内周面と端壁部３１ａの外周側の縁部との間に形成される空間を塞ぐ。

【0035】

側壁部３１ｂは、端壁部３１ａの外周縁からＸ軸方向の負側へ向かって延びる円筒状の部材である。側壁部３１ｂは、中心軸線ＣＬを中心としてチャンバ１０の外部まで延びる。フランジ部３１ｃは、側壁部３１ｂのＸ軸方向の負側の端部から外周側へ向かって広がる。フランジ部３１ｃは、中心軸線ＣＬを中心として、当該中心軸線ＣＬと直交する方向へ広がる円環状の部材である。

【0036】

陽極３１のフランジ部３１ｃのＸ軸方向の負側の面には、陽極ベース３６が固定される。陽極ベース３６は、中心軸線ＣＬを中心として、当該中心軸線ＣＬと直交する方向へ広がる円板状の部材である。陽極ベース３６は、側壁部３１ｂのＸ軸方向の負側に形成される開口部を塞ぐことができる。これにより、陽極３１には、端壁部３１ａ、側壁部３１ｂ、及び陽極ベース３６によって囲まれる領域に、内部空間が形成される。陽極ベース３６の材料として、ＳＵＳ３０４などの材料が採用される。

【0037】

陽極３１は、支持部材３４及び絶縁スペーサ３５を介して、壁部１０ｂの外部側の面に固定される。具体的には、壁部１０ｂのＸ軸方向の負側の面には、陽極３１を取り囲む支持部材３４が設けられる。また、支持部材３４のＸ軸方向の負側の面には、陽極３１を取り囲む絶縁スペーサ３５が設けられる。支持部材３４及び絶縁スペーサ３５は、中心軸線ＣＬを中心として、当該中心軸線ＣＬと直交する方向へ広がる円環状の部材である。陽極３１は、フランジ部３１ｃのＸ軸方向の正側の面において、絶縁スペーサ３５のＸ軸方向の負側の面に固定される。これにより、陽極３１は、絶縁スペーサ３５によってチャンバ１０との絶縁性が確保された状態にて、当該チャンバ１０に固定される。なお、絶縁スペーサ３５の材料として、ＰＴＦＥ、その他アルミナセラミックスなどの材料が採用される。

【0038】

プラズマ誘導部１３では、陽極３１のプラズマ誘導部１３側の表面には、めっき層３７が形成される。ここで、プラズマ誘導部１３側の表面とは、プラズマＰが存在するチャンバ１０の内部空間に面する方の表面である。ここでは、めっき層３７は、端壁部３１ａのＸ軸方向の正側の表面、側壁部３１ｂの外周側の表面に形成されている。なお、フランジ部３１ｃのＸ軸方向の正側の表面のうち、絶縁スペーサ３５で覆われていない部分にも、めっき層３７が形成される。めっき層３７として、イオン化傾向の小さい金めっき、白金めっきなどが採用される。なお、陽極３１のプラズマ誘導部１３と反対側の表面、すなわち陽極３１の内部空間に面する表面には、めっき層が形成されていなくてよい。

【0039】

磁石３２は、陽極３１の内部に配置される。磁石３２は、陽極３１の内部空間において、ヨーク３３を介して蓋部材３１ｄに固定される。磁石３２は、中心軸線ＣＬを中心とした円柱状の形状を有する。また、磁石３２のＸ軸方向の正側の端部は、端壁部３１ａからＸ軸方向の負側へ離間するように配置される。磁石３２は、プラズマ生成部１１側（Ｘ軸方向の正側）がＳ極であり、プラズマ生成部１１と反対側（Ｘ軸方向の負側）がＮ極となるように配置される。なお、磁石３２は、外周側において樹脂製のマグネットカバー４４に支持されている。

【0040】

磁石３２のプラズマ生成部１１側の端部３２ａには、磁石３２よりも径が大きい磁性体による蓋部材３８が設けられている。蓋部材３８は、中心軸線ＣＬを中心とする円板状の部材である。蓋部材３８の外周面は、磁石３２の端部３２ａからＸ軸方向の正側へ向かうに従って径が大きくなるように傾斜している。蓋部材３８は、磁石３２の端部３２ａよりも大きい径を有することで、当該端部３２ａよりも広範囲に磁束ＭＬを放射させることができる。これにより、蓋部材３８は、プラズマＰの入射ビームの径を広げることができる。

【0041】

ヨーク３３は、磁石３２による磁場分布を調整するための部材である。ヨーク３３は、磁石３２に対してプラズマ生成部１１と反対側、すなわちＸ軸方向の負側に配置される部材である。具体的には、ヨーク３３は、底部４１と、突出部４２と、を備えており、底部４１が、磁石３２に対してＸ軸方向の負側に配置される。底部４１は、陽極３１の内部空間において、陽極ベース３６のＸ軸方向の正側の面に対して固定されている。底部４１は、中心軸線ＣＬを中心として、当該中心軸線ＣＬと直交する方向へ広がる円板状の部材である。底部４１の外周面は、陽極３１の側壁部３１ｂの内周面と径方向に離間して対向するように配置される。また、底部４１のＸ軸方向の正側の面には磁石３２が固定される。

【0042】

突出部４２は、磁石３２を囲むように配置されてプラズマ生成部１１側（Ｘ軸方向の正側）へ突出する部材である。突出部４２は、底部４１の外周側の縁部から、Ｘ軸方向の正側へ向かって延びる。突出部４２は、中心軸線ＣＬを中心とする円筒状の形状を有しており、磁石３２の側面と径方向において互いに離間して対向するように配置され、側壁部３１ｂの内周面と径方向において互いに離間して対向するように配置される。突出部４２のＸ軸方向の正側の端部は、Ｘ軸方向において、端壁部３１ａから負側へ離間して対向するように配置される。

【0043】

突出部４２の突出量、すなわち突出部４２のＸ軸方向の正側の端部は、チャンバ１０の内部空間への磁場分布、及びチャンバ１０の外部への漏れ磁場を調整するように、適宜設定すればよい。例えば、突出部４２を設けなかった場合のチャンバ１０内への磁場分布を「中」とし、チャンバ１０の外部への漏れ磁場を「大」とする。また、磁束ＭＬが放射される面（すなわち、蓋部材３８のＸ軸方向の正側の面）の底部４１に対する高さを「Ｌ」とする。このとき、突出部４２の高さを０．５Ｌ～０．８Ｌ程度の範囲に設定すると、チャンバ１０内への磁場分布を「大」とし、チャンバ１０の外部への漏れ磁場を「小」とすることができる。勿論、突出部４２の突出量は当該範囲に限定されない。例えば、突出部４２の高さを上記範囲より大きくしてＬ程度の高さに設定すると、チャンバ１０内への磁場分布を「小」はとなるが、チャンバ１０の外部への漏れ磁場を「小」とすることができる。突出部４２の高さは上記範囲より小さくてよい。

【0044】

なお、陽極３１の内部空間で、冷却水が循環する。陽極ベース３６には、冷却水の流路４６ａ，４６ｂが形成される。冷却水は流路４６ａから供給されて、流路４６ｂから排出される。また、支持部材３４には、ガス供給部１２（図１参照）からのガスを通過させるガス供給口２１が形成される。

【0045】

次に、本実施形態に係る負イオン生成装置１の作用・効果について説明する。

【0046】

まず、比較例に係る負イオン生成装置について説明する。比較例に係る負イオン生成装置として、イオンプレーティング式の成膜装置の構成を負イオン生成装置として機能させたものが挙げられる。この場合、成膜装置における主ハース（銅部材）に成膜材料の代わりに耐熱材料であるタングステンの材料を配置して、プラズマを生成することで負イオンを生成する。当該装置において、例えば酸素負イオンの照射を行った場合、酸化力の強い酸素負イオンが、正電位である陽極としてのタングステン、主ハース及び輪ハースに引き込まれ、これらの部材が酸化して絶縁化する場合がある。このような酸化が生じると、放電が不安定となる。また、タングステンの酸化物は昇華しやすいため、冷却が十分で無いことにより昇華温度まで達すると、昇華したタングステン酸化物が、負イオン照射の対象物の中に不純物として入る可能性がある。また、成膜装置では、昇華した成膜材料がプラズマガン側に飛来することを防止するため、プラズマを９０°曲げているが、負イオン照射の際には当該機能は必要なく、放電効率を向上することが求められる。また、陽極には、効率よくビームを導くために磁石が用いられるが、チャンバの外部への漏れ磁場が大きくなる場合もある。

【0047】

これらに対し、本実施形態に係る負イオン生成装置１では、ガス供給部１２が負イオンの原料となるガスをチャンバ１０内に供給する。そして、プラズマ生成部１１は、チャンバ１０内にプラズマＰを生成し、プラズマ誘導部１３が当該プラズマＰを導く。これにより、チャンバ１０内でプラズマＰが広がる。プラズマ生成部１１がプラズマＰの生成を停止すると、チャンバ１０内では負イオンが生成される。ここで、プラズマ誘導部１３では、陽極３１の内部に磁石３２が配置されている。従って、磁石３２は、陽極３１によってチャンバ１０内の負イオンから保護される。また、陽極３１のプラズマ生成部１１側の表面には、めっき層３７が形成される。従って、陽極３１は、めっき層３７によってチャンバ１０内の負イオンから保護される。以上より、プラズマＰを導くプラズマ誘導部１３を構成する部材を保護することができる。

【0048】

なお、プラズマ誘導部１３は、プラズマガン７とＸ軸方向に対向する位置に設けられているため、プラズマガン７から出射されたプラズマＰは、チャンバ１０内で真っ直ぐに延びることができる。これにより、放電効率を向上することができる。

【0049】

プラズマ誘導部１３は、磁石３２に対してプラズマ生成部１１と反対側に配置されるヨーク３３を有し、ヨーク３３は磁石３２を囲むように配置されてプラズマ生成部１１側へ突出する突出部４２を有する。この場合、ヨーク３３の突出部４２が磁石３２による磁場をコントロールすることができるため、チャンバ１０の外部への漏れ磁場を抑制することができる。

【0050】

磁石３２のプラズマ生成部１１側の端部３２ａには、磁石３２よりも径が大きい磁性体による蓋部材３８が設けられている。この場合、蓋部材３８が、磁石３２からの磁束ＭＬを広い範囲に放射させることができる。これにより、プラズマＰの入射ビームの径を広げることができ、ビーム集中による陽極３１の過熱を抑制できる。

【0051】

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、プラズマ誘導部の構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更してもよい。例えば、プラズマ誘導部は、必ずしもプラズマ生成部１１と水平をなすように対向する位置に配置されていなくともよく、水平からずれた位置に配置されてもよい。

【0052】

また、ヨークの突出部や磁石の蓋部材は、適宜省略されてもよい。その他、陽極の固定のための構造も、適宜変更されてよい。

【符号の説明】

【0053】

１…負イオン生成装置、１０…チャンバ、１１…プラズマ生成部、１２…ガス供給部、１３…プラズマ誘導部、３１…陽極、３２…磁石、３３…ヨーク、３７…めっき層、４２…突出部。

【図1】

【図2】

【手続補正書】

【提出日】2023-06-28

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

負イオンを生成し、対象物へ照射する負イオン照射装置であって、
内部に対象物を配置可能なチャンバと、
前記負イオンの原料となるガスが供給された前記チャンバの内部で間欠的にプラズマを生成するプラズマ生成部と、
生成された前記プラズマを受ける陽極と、を備え、
前記陽極は、前記プラズマ生成部側の表面に前記陽極よりも酸化されにくい導電層が設けられる、負イオン照射装置。

【請求項2】

前記導電層は、金である、請求項１に記載の負イオン照射装置。

【請求項3】

前記チャンバの内部に磁場を生じさせる磁場発生部を有し、
前記陽極は、前記磁場発生部の前記プラズマ生成部側に設けられる、請求項１又は２に記載の負イオン照射装置。

【請求項4】

前記磁場発生部は磁石であり、
更に、前記磁石に対して前記プラズマ生成部と反対側に配置されるヨークを有し、
前記ヨークは、前記プラズマ生成部側と前記反対側との間において前記磁石の周囲、および前記磁石の前記プラズマ生成部側と反対側に配置される、請求項３に記載の負イオン照射装置。

【請求項5】

前記磁石の前記プラズマ生成部側の端部には、磁性体による蓋部材が設けられている、請求項４に記載の負イオン照射装置。

【請求項6】

前記蓋部材は、前記プラズマ生成部側から見て前記磁石よりも大きい、請求項５に記載の負イオン照射装置。

【請求項7】

前記プラズマ生成部は、前記陽極と対向する位置に配置される、請求項１～６のいずれか１項に記載の負イオン照射装置。

【請求項8】

前記チャンバは、対象物を配置可能な配置部を有し、
前記配置部は、前記プラズマ生成部と前記陽極とが対向する第１方向と交差する第２方向に配置される、請求項７に記載の負イオン照射装置。