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JP2007242368A - Neutralizer, and film forming device equipped with this - Google Patents

Neutralizer, and film forming device equipped with this Download PDF

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JP2007242368A
JP2007242368A JP2006061558A JP2006061558A JP2007242368A JP 2007242368 A JP2007242368 A JP 2007242368A JP 2006061558 A JP2006061558 A JP 2006061558A JP 2006061558 A JP2006061558 A JP 2006061558A JP 2007242368 A JP2007242368 A JP 2007242368A
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JP
Japan
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electrode
neutralizer
keeper
keeper electrode
capacitor
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006061558A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Susumu Kumakawa
進 熊川
Koichi Kishimoto
幸一 岸本
Yasumasa Kanetani
泰将 金谷
Takanori Murata
尊則 村田
Nozomi Sato
望 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shincron Co Ltd
Original Assignee
Shincron Co Ltd
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Publication date
Application filed by Shincron Co Ltd filed Critical Shincron Co Ltd
Priority to JP2006061558A priority Critical patent/JP2007242368A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a neutralizer capable of extracting much electron current and achieving a long lifetime. <P>SOLUTION: The neutralizer is provided with a discharge tube 4 which can extract electron current from one end part, a gas inlet tube 3 to introduce gas into the discharge tube 4, a high frequency induction coil 5 to generate plasma inside the discharge tube 4, a cathode electrode 6 arranged in the discharge tube 4, a first keeper electrode 7 arranged on the opening 4a side of the discharge tube 4, an extraction power source 13 to impress a voltage on the first keeper electrode 7 so as to become a positive potential more than the cathode electrode 6, a second keeper electrode 8 arranged separated from the first keeper electrode 7, and a capacitor 16 to impress a self bias voltage to become a positive potential more than the cathode electrode 6 on this second keeper electrode. Much electron current can be extracted by the self bias voltage of the second keeper electrode 8 and since the second keeper electrode 8 is hardly sputtered, a long lifetime can be achieved. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明はニュートラライザおよびこれを備えた成膜装置に係り、特に、半導体デバイスや光学素子の製造等に用いられるニュートラライザおよびこれを備えた成膜装置に関する。   The present invention relates to a neutralizer and a film forming apparatus including the same, and more particularly to a neutralizer used for manufacturing a semiconductor device or an optical element and a film forming apparatus including the same.

シリコンウェハなどの半導体デバイスや、光学レンズなどの光学素子を製造する技術として、プラズマイオンプレーティングやプラズマCVD、プラズマスパッタリング、プラズマエッチング、イオンビーム蒸着、イオンビームスパッタリングなどの様々な成膜技術が用いられる。
これらの技術では、基板や試料などに対して電子ビームを照射するニュートラライザが用いられている。
Various film forming technologies such as plasma ion plating, plasma CVD, plasma sputtering, plasma etching, ion beam evaporation, and ion beam sputtering are used to manufacture semiconductor devices such as silicon wafers and optical elements such as optical lenses. It is done.
In these techniques, a neutralizer that irradiates an electron beam onto a substrate or a sample is used.

例えば、光学薄膜の製造技術では、イオンアシスト蒸着装置により基体の表面に蒸着物質を蒸着させる方法が用いられている。イオンアシスト蒸着装置は、基体を保持する基体ドームと、蒸着物質源を蒸着させる蒸着源と、基体に正イオンのビームを照射するイオン銃を備えている。イオンアシスト蒸着による成膜方法では、蒸着源を用いて基体に蒸着物質を付着させるとともに、イオン銃からイオンビームを基体に照射する。イオンビーム中に含まれる正のイオンが基体へ衝突する際の衝突エネルギーにより、基体の表面に付着した蒸着物質を凝集させる。これにより、基体の表面に形成される薄膜の緻密性、結晶配向性、基体への付着強度などを向上させることができる。   For example, in an optical thin film manufacturing technique, a method is used in which a vapor deposition material is vapor-deposited on the surface of a substrate by an ion-assisted vapor deposition apparatus. The ion-assisted deposition apparatus includes a substrate dome that holds a substrate, a deposition source that deposits a deposition material source, and an ion gun that irradiates the substrate with a positive ion beam. In a film formation method using ion-assisted vapor deposition, a vapor deposition material is attached to a substrate using a vapor deposition source, and an ion beam is irradiated onto the substrate from an ion gun. The vapor deposition material adhering to the surface of the substrate is agglomerated by the collision energy when the positive ions contained in the ion beam collide with the substrate. Thereby, the denseness of the thin film formed on the surface of the substrate, the crystal orientation, the adhesion strength to the substrate, and the like can be improved.

イオンアシスト蒸着装置では、イオン銃から照射された正のイオンが基体に蓄積することにより、基体全体が正に帯電する現象(いわゆる、チャージアップ)が起こる。このチャージアップが発生すると、正に帯電した基体と他の部材との間で異常放電が起こり、放電による衝撃で基体表面に形成された絶縁膜が破壊される問題があった。また、基体が正に帯電することで、イオン銃から供給される正イオンによる衝突エネルギーが低下するため、薄膜の緻密性、付着強度などが減少する。このため、成膜される薄膜の物理的・光学的特定が低下するといった不都合が生じる。   In the ion-assisted deposition apparatus, positive ions irradiated from an ion gun accumulate on the substrate, so that a phenomenon that the entire substrate is positively charged (so-called charge-up) occurs. When this charge-up occurs, abnormal discharge occurs between the positively charged substrate and other members, and there is a problem that the insulating film formed on the surface of the substrate is destroyed by an impact caused by the discharge. In addition, since the base is positively charged, collision energy due to positive ions supplied from the ion gun is reduced, so that the density and adhesion strength of the thin film are reduced. For this reason, the inconvenience that the physical and optical specification of the thin film formed falls.

このようなチャージアップを防止するため、基体に蓄積した正の電荷を電気的に中和(ニュートラライズともいう)する目的でニュートラライザが用いられている。ニュートラライザは、内部にプラズマを発生させてこのプラズマから電子を引き出し、電子ビームとして対象物に照射する装置である。ニュートラライザから引き出された電子ビームを基体に向けて照射することで、正に帯電した基体の電荷を中和することができる。   In order to prevent such charge-up, a neutralizer is used for the purpose of electrically neutralizing (also referred to as neutralization) positive charges accumulated in the substrate. A neutralizer is a device that generates plasma inside, draws electrons from the plasma, and irradiates an object as an electron beam. By irradiating the electron beam extracted from the neutralizer toward the substrate, the charge of the positively charged substrate can be neutralized.

本発明の発明者らは、先に、従来のニュートラライザを改良して、比較的低温下で使用することが可能であって、かつコンタミネーションが少なく、エネルギー効率よく電子ビームを得ることが可能なニュートラライザを開発している(例えば、特許文献1)。   The inventors of the present invention can improve the conventional neutralizer and use it at a relatively low temperature, and can obtain an electron beam with low energy consumption and energy efficiency. A neutralizer has been developed (for example, Patent Document 1).

以下に、この従来のニュートラライザについて詳細に説明する。図6は、従来のニュートラライザの電気的配線を示す説明図である。
このニュートラライザ100は、各部品を収納する電子銃ボディ101と、一方の端部から電子ビームを引き出し可能な筒状の放電管102と、この放電管内にガスを導入するガス導入管103と、放電管102に巻装された高周波誘導コイル104と、放電管102の内部に収納されたカソード電極105と、放電管102の一方の端部側に設けられたアノード電極106(キーパ電極ともいう)と、カソード電極105よりも正電位となるようにアノード電極106に電圧を印加する引出し電源113と、を備えている。
ガス導入管103を通じて放電管102の内部にガスを導入した状態で、高周波電源111から高周波誘導コイル104に高周波電流を流すと、放電管102の内部に高周波誘導電界が生じてガスが放電し、プラズマが発生する。プラズマが発生した状態で、カソード電極105よりも正電位となるようにアノード電極106に電圧を印加すると、両電極間の電位差によりプラズマ中の電子はアノード電極106側へ引き寄せられる。引き寄せられた電子は、アノード電極106に形成された電子ビーム放出孔106aから電子ビームとして外部へ引き出される。引き出された電子ビームは、正に帯電した基板に向けて照射され、これを電気的に中和する。
The conventional neutralizer will be described in detail below. FIG. 6 is an explanatory diagram showing electrical wiring of a conventional neutralizer.
The neutralizer 100 includes an electron gun body 101 that houses each component, a cylindrical discharge tube 102 that can extract an electron beam from one end, a gas introduction tube 103 that introduces gas into the discharge tube, A high-frequency induction coil 104 wound around the discharge tube 102, a cathode electrode 105 housed inside the discharge tube 102, and an anode electrode 106 (also referred to as a keeper electrode) provided on one end side of the discharge tube 102 And an extraction power supply 113 for applying a voltage to the anode electrode 106 so as to have a positive potential with respect to the cathode electrode 105.
When a high frequency current is passed from the high frequency power supply 111 to the high frequency induction coil 104 in a state where the gas is introduced into the discharge tube 102 through the gas introduction tube 103, a high frequency induction electric field is generated inside the discharge tube 102, and the gas is discharged Plasma is generated. When a voltage is applied to the anode electrode 106 so that the potential is higher than that of the cathode electrode 105 in a state where plasma is generated, electrons in the plasma are attracted toward the anode electrode 106 due to a potential difference between the two electrodes. The attracted electrons are extracted to the outside as an electron beam from an electron beam emission hole 106 a formed in the anode electrode 106. The extracted electron beam is irradiated toward a positively charged substrate, and this is electrically neutralized.

特許第3606842号公報Japanese Patent No. 3606842

このような従来のニュートラライザでは、単一のキーパ電極(図6では、アノード電極106)しか備えていないため、プラズマ中から引き出される電子ビームの電子電流値が小さい。このため、イオンビームの照射量に対してニュートラライザからの電子ビームの照射量が追いつかず、中和が完全には行われず、正に帯電した基板と他の部材との間で異常放電が発生するといった不都合があった。
逆に、中和を追いつかせようとイオンビームの照射量を小さくした場合には、成膜レートが低下するため、製品の製造に要するタクトタイムの短縮を図ることが困難であった。
Since such a conventional neutralizer has only a single keeper electrode (the anode electrode 106 in FIG. 6), the electron current value of the electron beam extracted from the plasma is small. For this reason, the irradiation amount of the electron beam from the neutralizer cannot catch up with the irradiation amount of the ion beam, neutralization is not performed completely, and abnormal discharge occurs between the positively charged substrate and other members. There was an inconvenience of doing.
On the other hand, when the ion beam irradiation amount is reduced in order to catch up with neutralization, the film formation rate is lowered, and it is difficult to reduce the tact time required for manufacturing the product.

また、ニュートラライザのアノード電極(すなわち、キーパ電極)には負の電圧が印加されているため、イオン銃などから放出された正イオンがキーパ電極に引き寄せられて衝突することで、キーパ電極自体がスパッタされることがあった。このようなスパッタ現象のため、ニュートラライザを高い設定電子電流値で長期間使用すると、キーパ電極の劣化速度が上昇してニュートラライザの製品寿命が短くなるという不都合があった。   Also, since a negative voltage is applied to the neutralizer anode electrode (that is, the keeper electrode), positive ions emitted from an ion gun or the like are attracted to and collide with the keeper electrode, so that the keeper electrode itself is Sometimes sputtered. Due to such a sputtering phenomenon, when the neutralizer is used for a long time at a high set electronic current value, there is a disadvantage that the deterioration rate of the keeper electrode is increased and the product life of the neutralizer is shortened.

本発明の目的は、引き出される電子ビームの電子電流値を高くし、かつ長寿命化を図ることが可能なニュートラライザを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、ニュートラライザを用いて高い電子電流で長期間安定して成膜を行うことが可能な成膜装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a neutralizer capable of increasing the electron current value of an extracted electron beam and extending the lifetime.
Another object of the present invention is to provide a film forming apparatus capable of stably forming a film with a high electron current for a long period of time using a neutralizer.

上記課題は、本発明のニュートラライザによれば、電子ビームを引き出し可能な開口を一方の端部に有する放電管と、該放電管内にガスを導入するガス導入管と、前記放電管内で前記ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生電極と、前記放電管内に配設されたカソード電極と、前記放電管の前記開口側に配設された第一のキーパ電極と、前記カソード電極よりも正電位となるように前記第一のキーパ電極に電圧を印加する引出し電源と、前記放電管の前記開口側に前記第一のキーパ電極と離間して配設された第二のキーパ電極と、該第二のキーパ電極に前記カソード電極よりも正電位となる自己バイアス電圧を印加する自己バイアス手段と、を備えたことにより解決される。   According to the neutralizer of the present invention, the above-described problem is achieved by a discharge tube having an opening through which an electron beam can be drawn at one end, a gas introduction tube for introducing gas into the discharge tube, and the gas in the discharge tube. A plasma generating electrode for generating a plasma of the first electrode, a cathode electrode disposed in the discharge tube, a first keeper electrode disposed on the opening side of the discharge tube, and a positive potential than the cathode electrode. A drawing power source for applying a voltage to the first keeper electrode, a second keeper electrode spaced from the first keeper electrode on the opening side of the discharge tube, and the second keeper electrode This is solved by providing self-bias means for applying to the keeper electrode a self-bias voltage that is more positive than the cathode electrode.

このように、本発明のニュートラライザによれば、第一のキーパ電極のほかに第二のキーパ電極が設けられ、この第二のキーパ電極は自己バイアス手段が接続されている。第二のキーパ電極は、この自己バイアス手段の自己バイアス電圧によりカソード電極よりも正電位となっている。このため、この電位差により放電管内に発生したプラズマから電子ビームを引き出すことが可能となる。従って、単一のキーパ電極を備えた従来のニュートラライザと比較して、より電子電流値の高い電子ビームをプラズマから引き出すことが可能となる。
また、第二のキーパ電極に印加されている自己バイアス電圧は、プラズマから引き出される電子ビームからの電子電流の流れやすさによって変化する。すなわち、電子電流が流れやすいときは自己バイアス電圧が高いが、電子電流が流れにくいときは自己バイアス電圧が低い。自己バイアス電圧が低い場合には、イオンビームなどの正イオンが衝突しにくいため、スパッタされにくい。このため、引出し電源から定常的に電圧を印加している従来のニュートラライザと比較して、本発明のニュートラライザはスパッタによる電極の劣化を低減できる。従って、ニュートラライザを長寿命化することが可能となる。
Thus, according to the neutralizer of the present invention, the second keeper electrode is provided in addition to the first keeper electrode, and the second keeper electrode is connected to the self-biasing means. The second keeper electrode is more positive than the cathode electrode due to the self-bias voltage of the self-biasing means. For this reason, an electron beam can be extracted from the plasma generated in the discharge tube by this potential difference. Therefore, an electron beam having a higher electron current value can be extracted from the plasma as compared with a conventional neutralizer having a single keeper electrode.
Further, the self-bias voltage applied to the second keeper electrode changes depending on the ease of flow of the electron current from the electron beam extracted from the plasma. That is, the self-bias voltage is high when the electron current is likely to flow, but the self-bias voltage is low when the electron current is difficult to flow. When the self-bias voltage is low, positive ions such as an ion beam are unlikely to collide and thus are not easily sputtered. For this reason, the neutralizer of the present invention can reduce electrode deterioration due to sputtering, as compared with a conventional neutralizer in which a voltage is constantly applied from an extraction power supply. Therefore, it is possible to extend the life of the neutralizer.

また、前記自己バイアス手段は、一方の端子が前記第二のキーパ電極に接続され、他方の端子がアースに接続されたコンデンサであることが好ましい。
このように、本発明のニュートラライザは、コンデンサを介して第二のキーパ電極をアースに接続する構成を備えている。このため、コンデンサの電圧降下により第二のキーパ電極には自己バイアス電圧が印加されている。
すなわち、コンデンサをアースに接続するという簡単な構成により、第二のキーパ電極に自己バイアス電圧を印加することが可能になる。これにより電子電流値の高い電子ビームを引き出すことが可能となると共に、ニュートラライザの長寿命化を図ることが可能となる。
The self-biasing means is preferably a capacitor having one terminal connected to the second keeper electrode and the other terminal connected to ground.
Thus, the neutralizer of the present invention has a configuration in which the second keeper electrode is connected to the ground via the capacitor. For this reason, a self-bias voltage is applied to the second keeper electrode due to a voltage drop across the capacitor.
That is, a simple configuration in which the capacitor is connected to the ground makes it possible to apply a self-bias voltage to the second keeper electrode. As a result, an electron beam having a high electron current value can be extracted and the lifetime of the neutralizer can be extended.

また、前記コンデンサは、容量を変更可能に構成されていることが好適である。
この場合、前記コンデンサは、可変容量コンデンサからなることが好ましい。
あるいは、前記コンデンサは、容量の異なる複数のコンデンサと、該複数のコンデンサのいずれかを前記第二のキーパ電極に接続させるスイッチと、からなることが好ましい。
Further, it is preferable that the capacitor is configured to be capable of changing a capacity.
In this case, the capacitor is preferably a variable capacitor.
Alternatively, it is preferable that the capacitor includes a plurality of capacitors having different capacities and a switch for connecting any one of the plurality of capacitors to the second keeper electrode.

このように、コンデンサは容量を変更可能に構成されている。コンデンサには、充電されるまで電流を流さないこと、およびコンデンサの充電時間はコンデンサの容量に応じて異なるという特性がある。従って、ニュートラライザの作動中にコンデンサの容量を変更することで、ニュートラライザから引き出される電子ビームの電子電流値を即座に変更することが可能となる。   In this way, the capacitor is configured so that the capacitance can be changed. Capacitors have characteristics that current does not flow until they are charged, and that capacitor charging time varies depending on the capacitance of the capacitor. Therefore, it is possible to immediately change the electron current value of the electron beam drawn from the neutralizer by changing the capacitance of the capacitor during the operation of the neutralizer.

また、上記課題は、本発明の成膜装置によれば、内部を真空に維持可能な真空チャンバと、該真空チャンバ内に配設され基体を保持可能な基体保持手段と、前記基体に向けてイオンビームを照射するイオン銃と、プラズマ中から電子ビームを引き出して前記基体に照射するニュートラライザと、を備えた成膜装置であって、前記ニュートラライザは、請求項1ないし5のいずれか1つに記載のニュートラライザであることにより解決される。   In addition, according to the film forming apparatus of the present invention, the above-described problem is directed toward a vacuum chamber capable of maintaining the inside in a vacuum, a substrate holding means disposed in the vacuum chamber and capable of holding a substrate, and the substrate. 6. A film forming apparatus comprising: an ion gun that irradiates an ion beam; and a neutralizer that extracts an electron beam from plasma and irradiates the substrate, wherein the neutralizer is any one of claims 1 to 5. This is solved by the neutralizer described in the above.

本発明の成膜装置は、第一のキーパ電極のほかに第二のキーパ電極が設けられ、この第二のキーパ電極は自己バイアス手段が接続されている。上述したように、単一のキーパ電極を備えた従来のニュートラライザと比較して、より電子電流値の高い電子ビームを引き出すことが可能となると共に、ニュートラライザの長寿命化を図ることが可能となる。
このように、電子電流値の高い電子ビームを引き出すことが可能であるため、イオン銃からのイオンの照射量を増加して、成膜レートを向上させることができる。また、電子電流値の高い電子ビームを引き出すことが可能であるため、電子ビームの照射不足により基板に異常放電が発生することを防止できる。さらに、ニュートラライザの寿命が長いため、成膜中にニュートラライザの交換を行う頻度が低下し、製品製造にかかる時間を低減できる。
すなわち、このようなニュートラライザを備えた成膜装置では、従来のニュートラライザを用いた場合と比較して、異常放電の発生を防止しながら高い成膜レートで成膜を行うことができる。このため、製品製造のタクトタイムを向上させることが可能となる。
In the film forming apparatus of the present invention, a second keeper electrode is provided in addition to the first keeper electrode, and a self-biasing means is connected to the second keeper electrode. As described above, it is possible to extract an electron beam with a higher electron current value and extend the life of the neutralizer compared to a conventional neutralizer having a single keeper electrode. It becomes.
As described above, since an electron beam having a high electron current value can be extracted, the ion irradiation amount from the ion gun can be increased, and the film formation rate can be improved. Further, since it is possible to draw out an electron beam having a high electron current value, it is possible to prevent abnormal discharge from occurring on the substrate due to insufficient irradiation of the electron beam. Furthermore, since the lifetime of the neutralizer is long, the frequency of replacing the neutralizer during film formation decreases, and the time required for product manufacture can be reduced.
That is, in the film forming apparatus provided with such a neutralizer, film formation can be performed at a higher film formation rate while preventing the occurrence of abnormal discharge as compared with the case where a conventional neutralizer is used. For this reason, it becomes possible to improve the tact time of product manufacture.

本発明のニュートラライザは、第一のキーパ電極のほかに、第二のキーパ電極にカソード電極よりも正電位となる自己バイアス電圧を印加する自己バイアス手段を備えている。このため、第一のキーパ電極のみならず、第二のキーパ電極によってもプラズマから電子ビームを引き出すことができる。また、第二のキーパ電極の自己バイアス電圧は、電子電流値により変化する。そして、自己バイアス電圧が低い場合には、正イオンが衝突しにくくスパッタされにくい。
従って、単一のキーパ電極を備えた従来のニュートラライザと比較して、より電子電流値の高い電子ビームをプラズマから引き出すことが可能となると共に、ニュートラライザの長寿命化を図ることが可能となる。
また、本発明のニュートラライザを備えた成膜装置では、電子電流値の高い電子ビームを引き出すことが可能となると共に、ニュートラライザの長寿命化を図ることが可能となる。このため、電子ビームの照射不足による異常放電の発生を防止しつつ、イオンビームの照射量を増加させて成膜レートを向上させることができる。また、ニュートラライザの交換頻度が減少し、製品製造にかかる時間を低減できる。従って、製品製造のタクトタイムを向上させることが可能となる。
In addition to the first keeper electrode, the neutralizer of the present invention includes self-bias means for applying a self-bias voltage that is more positive than the cathode electrode to the second keeper electrode. For this reason, the electron beam can be extracted from the plasma not only by the first keeper electrode but also by the second keeper electrode. In addition, the self-bias voltage of the second keeper electrode varies depending on the electron current value. When the self-bias voltage is low, positive ions hardly collide and are not easily sputtered.
Therefore, it is possible to extract an electron beam having a higher electron current value from the plasma and to extend the lifetime of the neutralizer as compared with a conventional neutralizer having a single keeper electrode. Become.
In the film forming apparatus provided with the neutralizer of the present invention, an electron beam having a high electron current value can be extracted, and the life of the neutralizer can be extended. Therefore, it is possible to increase the ion beam irradiation amount and improve the film formation rate while preventing the occurrence of abnormal discharge due to insufficient electron beam irradiation. In addition, the neutralizer replacement frequency is reduced, and the time required for product manufacture can be reduced. Therefore, it is possible to improve the tact time of product manufacture.

以下に、本発明の第一の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。   Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that members, arrangements, and the like described below do not limit the present invention, and it goes without saying that various modifications can be made in accordance with the spirit of the present invention.

図1〜図3は本発明の第一の実施形態に係るニュートラライザおよびこれを備えた成膜装置の説明図であり、図1は第一の実施形態に係るニュートラライザの電気的配線を示す説明図、図2は第一の実施形態に係るニュートラライザの縦断面形状を示す説明図、図3は第一の実施形態のニュートラライザをイオンアシスト蒸着装置に用いた例を示す説明図である。   1 to 3 are explanatory views of a neutralizer according to a first embodiment of the present invention and a film forming apparatus having the neutralizer, and FIG. 1 shows electrical wiring of the neutralizer according to the first embodiment. FIG. 2 is an explanatory view showing a longitudinal cross-sectional shape of the neutralizer according to the first embodiment, and FIG. 3 is an explanatory view showing an example in which the neutralizer of the first embodiment is used in an ion-assisted deposition apparatus. .

図1および図2に示すように、本実施形態のニュートラライザ1は、ベース2と、ガス導入管3と、放電管4と、高周波誘導コイル5と、カソード電極6と、第一のキーパ電極7と、第二のキーパ電極8と、トリガ電極9と、引出し電源13と、コンデンサ16と、を主要な構成要素として備えている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the neutralizer 1 of the present embodiment includes a base 2, a gas introduction tube 3, a discharge tube 4, a high frequency induction coil 5, a cathode electrode 6, and a first keeper electrode. 7, a second keeper electrode 8, a trigger electrode 9, an extraction power source 13, and a capacitor 16 are provided as main components.

ベース2は、放電管4、高周波誘導コイル5、カソード電極6、トリガ電極9を収容するための容器である。ベース2は、ステンレススチール製の略円筒体であり、一方の端面にはガスを導入するためのガス導入管3がベース2の内部に貫通した状態で接続されている。また、もう一方の端面の中央部には、ベース内部から引き出された電子ビームを通過させるための円形の開口2aが形成されている。図2に示すように、開口2aは、ニュートラライザ1の外方(図1では上側)へ向けて拡径したテーパ状に形成されている。図1に示すように、ベース2の外周面にはアース線が接続されており、これにより、ベース2はアース電位に設定されている。このため、後述するカソード電極6の内部で発生したプラズマから電子ビームを引き出すことが可能となる。すなわち、ベース2は、アノード電極としての機能を有している。この開口2aの直径は、引き出される電子ビームの電子電流値に応じて、1〜50φ(すなわち、1〜50mm)の間で任意に決定することができる。特に、5〜20mmの間が好ましい。   The base 2 is a container for housing the discharge tube 4, the high frequency induction coil 5, the cathode electrode 6, and the trigger electrode 9. The base 2 is a substantially cylindrical body made of stainless steel, and a gas introduction pipe 3 for introducing gas is connected to one end face in a state of penetrating the inside of the base 2. In addition, a circular opening 2a for allowing the electron beam drawn from the inside of the base to pass through is formed at the center of the other end face. As shown in FIG. 2, the opening 2 a is formed in a tapered shape whose diameter increases toward the outside of the neutralizer 1 (upper side in FIG. 1). As shown in FIG. 1, a ground wire is connected to the outer peripheral surface of the base 2, whereby the base 2 is set to a ground potential. For this reason, it becomes possible to extract an electron beam from plasma generated inside the cathode electrode 6 described later. That is, the base 2 has a function as an anode electrode. The diameter of the opening 2a can be arbitrarily determined between 1 and 50φ (that is, 1 to 50 mm) according to the electron current value of the extracted electron beam. In particular, it is preferably between 5 and 20 mm.

放電管4は、内部にプラズマを発生させるための円筒状の容器である。放電管4は、耐スパッタ性を有するとともに高周波電界を透過可能な絶縁材料で形成されている。このような絶縁材料としては、例えばアルミナ(Al)、石英(SiO)、窒化ケイ素(Si)、窒化ホウ素(BN)などが挙げられる。
放電管4の一方の端面には、ガス導入管3が貫通した状態で接続されている。また、放電管4のもう一方の端面の中央部には、ベース内部から引き出された電子ビームを通過させるための円形の開口4aが形成されている。
The discharge tube 4 is a cylindrical container for generating plasma inside. The discharge tube 4 is formed of an insulating material that has resistance to sputtering and can transmit a high-frequency electric field. Examples of such an insulating material include alumina (Al 2 O 3 ), quartz (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), boron nitride (BN), and the like.
A gas introduction tube 3 is connected to one end face of the discharge tube 4 in a penetrating manner. In addition, a circular opening 4a for allowing an electron beam drawn from the inside of the base to pass through is formed at the center of the other end face of the discharge tube 4.

高周波誘導コイル5は、高周波電波の放射器であり、放電管4の内部にプラズマを発生させるための手段である。高周波誘導コイル5は、放電管4の長手方向と同軸になるように放電管4の側面外周にらせん状に巻回されている。図1に示すように、高周波誘導コイル5は高周波電源11に接続されている。この高周波電源11は、高周波電流を高周波誘導コイル5に流すための電源である。高周波誘導コイル5と高周波電源11の間にはマッチングボックス12が設けられている。マッチングボックス12は、高周波誘導コイル5に流れる電流値を調整するための電流調整手段である。高周波電源11からの電流は、マッチングボックス12で電流値が調整されて高周波誘導コイル5に流れる。   The high frequency induction coil 5 is a radiator for high frequency radio waves and is a means for generating plasma inside the discharge tube 4. The high frequency induction coil 5 is spirally wound around the outer periphery of the side surface of the discharge tube 4 so as to be coaxial with the longitudinal direction of the discharge tube 4. As shown in FIG. 1, the high frequency induction coil 5 is connected to a high frequency power source 11. The high frequency power source 11 is a power source for flowing a high frequency current through the high frequency induction coil 5. A matching box 12 is provided between the high frequency induction coil 5 and the high frequency power source 11. The matching box 12 is current adjusting means for adjusting the current value flowing through the high frequency induction coil 5. The current from the high frequency power supply 11 flows through the high frequency induction coil 5 with the current value adjusted by the matching box 12.

カソード電極6は、後述する第一のキーパ電極7との間の電位差によりプラズマから電子ビームを引き出すための電極である。カソード電極6は、一端が開放された断面形状がコ字状の円筒状部材であり、側面には複数のスリットが形成されている。カソード電極6は、放電管4の内部に収容されており、その開放端と逆の端面にはガス導入管3が貫通した状態で接続されている。   The cathode electrode 6 is an electrode for extracting an electron beam from plasma by a potential difference with a first keeper electrode 7 described later. The cathode electrode 6 is a cylindrical member having a U-shaped cross section with one end open, and a plurality of slits are formed on the side surface. The cathode electrode 6 is housed inside the discharge tube 4 and is connected to the end surface opposite to the open end in a state where the gas introduction tube 3 penetrates.

ガス導入管3は、絶縁材料で構成された管状部材であり、一方の端部は前述したようにカソード電極6の内部に挿通されている。また、他方の端部には、図示しないガスボンベが接続されている。カソード電極6の内部には、このガス導入管3を介してガスボンベからガスが導入される。カソード電極6の内部に導入されるガスとしては、アルゴンやヘリウムなどの希ガスが挙げられる。カソード電極6の内部にガス導入管3からガスが導入された状態で、高周波誘導コイル5に高周波電流が流れることで、高周波誘導コイル5に誘導起電力が生じ、誘導結合方式の高周波放電によって放電管4の内部にプラズマが発生する。   The gas introduction tube 3 is a tubular member made of an insulating material, and one end portion thereof is inserted into the cathode electrode 6 as described above. A gas cylinder (not shown) is connected to the other end. A gas is introduced into the cathode electrode 6 from a gas cylinder through the gas introduction pipe 3. Examples of the gas introduced into the cathode electrode 6 include rare gases such as argon and helium. When a gas is introduced from the gas introduction tube 3 into the cathode electrode 6, a high-frequency current flows through the high-frequency induction coil 5, so that an induced electromotive force is generated in the high-frequency induction coil 5. Plasma is generated inside the tube 4.

トリガ電極9は、カソード電極6の内部で高電圧を印加してプラズマを発生させる手段である。図1に示すように、トリガ電極9はトリガ電源17と電気的に接続されている。トリガ電源17は、トリガ電極9に500〜2000Vの矩形波または正弦波からなる高電圧を定期的に印加する電源である。トリガ電極9から印加される電圧を導入ガスに対して印加することで、導入ガスに初期放電を起こさせてプラズマを発生させる。
なお、このトリガ電極9とトリガ電源17は、初期放電を発生させることでより確実にプラズマを発生させるための手段であるが、本発明には必ずしも必要というわけではない。
The trigger electrode 9 is means for generating plasma by applying a high voltage inside the cathode electrode 6. As shown in FIG. 1, the trigger electrode 9 is electrically connected to the trigger power source 17. The trigger power source 17 is a power source that periodically applies a high voltage composed of a rectangular wave or a sine wave of 500 to 2000 V to the trigger electrode 9. By applying a voltage applied from the trigger electrode 9 to the introduced gas, an initial discharge is caused in the introduced gas to generate plasma.
The trigger electrode 9 and the trigger power source 17 are means for generating plasma more reliably by generating an initial discharge, but are not necessarily required for the present invention.

第一のキーパ電極7は、上述したカソード電極6との電位差により、放電管4の内部に発生したプラズマから電子ビームを引き出すための電極である。第一のキーパ電極7は、導電性材料で形成された円板状部材であり、その中央部には電子ビームを引き出して外部へ放出させるための電子ビーム放出孔7aが穿設されている。第一のキーパ電極7の直径は、約20〜100φ(すなわち、20〜100mm)の範囲で任意に設定することができる。
また、電子ビーム放出孔7aの直径は、引き出される電子ビームの電子電流値に応じて、1〜50φ(すなわち、1〜50mm)の間で任意に決定することができる。特に、5〜20mmの間が好ましい。図2に示すように、電子ビーム放出孔7aは、ニュートラライザ1の外方へ向けて拡径したテーパ状に形成されている。
第一のキーパ電極7の材料としては、例えばステンレススチール(SUS)、チタン(Ti)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、カーボン(C)などが挙げられる。このうち特に、耐スパッタ性の高いステンレススチール(SUS),タングステン(W)、モリブデン(Mo)などが好適である。
第一のキーパ電極7は、ベース2の開口2a側であって、かつベース2の外部に設けられている。そして、ベース2の開口2aと第一のキーパ電極7の電子ビーム放出孔7aが同軸上に並ぶように配置されている。
The first keeper electrode 7 is an electrode for extracting an electron beam from plasma generated inside the discharge tube 4 due to a potential difference with the cathode electrode 6 described above. The first keeper electrode 7 is a disk-like member made of a conductive material, and an electron beam emission hole 7a for extracting an electron beam and emitting it to the outside is formed in the center portion thereof. The diameter of the 1st keeper electrode 7 can be arbitrarily set in the range of about 20-100 (phi) (namely, 20-100 mm).
The diameter of the electron beam emission hole 7a can be arbitrarily determined between 1 and 50φ (that is, 1 to 50 mm) according to the electron current value of the extracted electron beam. In particular, it is preferably between 5 and 20 mm. As shown in FIG. 2, the electron beam emission hole 7 a is formed in a tapered shape whose diameter is increased toward the outside of the neutralizer 1.
Examples of the material of the first keeper electrode 7 include stainless steel (SUS), titanium (Ti), tungsten (W), molybdenum (Mo), and carbon (C). Of these, stainless steel (SUS), tungsten (W), molybdenum (Mo), etc., which have high sputtering resistance, are particularly suitable.
The first keeper electrode 7 is provided on the opening 2 a side of the base 2 and outside the base 2. The opening 2a of the base 2 and the electron beam emission hole 7a of the first keeper electrode 7 are arranged so as to be coaxially arranged.

次に、カソード電極6と第一のキーパ電極7との間に電位差を発生させるための引出し電源13について説明する。図1に示すように、本実施形態では、引出し電源13は、主としてキーパ電源14とカソード電源15で構成される。図1では、この引出し電源13を一点鎖線で囲んで示している。
キーパ電源14は、ニュートラライザ1の外部に設けられており、その負端子側には第一のキーパ電極7が接続されている。また、キーパ電源14の正端子側は、アースに接地されている。キーパ電源14は電圧値を変更可能な直流電源であり、10〜50Vの電圧を発生させることができる。このため、第一のキーパ電極7には、約−10〜−50Vの電位を掛けることができる。ここでは、キーパ電源14は、Vkボルト(Vk>0)の電圧を発生させることができるものとする。この場合、図1に示すように、第一のキーパ電極7に−Vkボルトの電位(図中では、第一のキーパ電位)を発生させることができる。
カソード電源15も同様に、ニュートラライザ1の外部に設けられている。カソード電源15の負端子側は、カソード電極6と電気的に接続されている。また、カソード電源15の正端子側は、第一のキーパ電極7とキーパ電源14を結ぶ配線に接続されている。カソード電源15もキーパ電源14と同様に電圧値を変更可能な直流電源であり、10〜50Vの電圧を発生させることができる。カソード電極6には、カソード電源15とキーパ電源14が直列に接続されているため、カソード電極6には−20〜−100Vの電位を掛けることができる。ここでは、カソード電源15は、Vcボルト(Vc>0)の電圧を印加することができるものとする。この場合、図1に示すように、カソード電極6には、−Vk−Vcボルトの電位(図中では、カソード電位)を発生させることができる。
Next, the extraction power supply 13 for generating a potential difference between the cathode electrode 6 and the first keeper electrode 7 will be described. As shown in FIG. 1, in this embodiment, the drawer power supply 13 is mainly composed of a keeper power supply 14 and a cathode power supply 15. In FIG. 1, this drawing power supply 13 is shown surrounded by a one-dot chain line.
The keeper power supply 14 is provided outside the neutralizer 1, and the first keeper electrode 7 is connected to the negative terminal side thereof. Further, the positive terminal side of the keeper power supply 14 is grounded. The keeper power supply 14 is a DC power supply whose voltage value can be changed, and can generate a voltage of 10 to 50V. For this reason, a potential of about −10 to −50 V can be applied to the first keeper electrode 7. Here, it is assumed that the keeper power supply 14 can generate a voltage of Vk volts (Vk> 0). In this case, as shown in FIG. 1, a potential of −V k volts (the first keeper potential in the figure) can be generated at the first keeper electrode 7.
Similarly, the cathode power supply 15 is also provided outside the neutralizer 1. The negative terminal side of the cathode power supply 15 is electrically connected to the cathode electrode 6. Further, the positive terminal side of the cathode power supply 15 is connected to a wiring connecting the first keeper electrode 7 and the keeper power supply 14. The cathode power supply 15 is also a DC power supply that can change the voltage value in the same manner as the keeper power supply 14, and can generate a voltage of 10 to 50V. Since the cathode power source 15 and the keeper power source 14 are connected in series to the cathode electrode 6, a potential of −20 to −100 V can be applied to the cathode electrode 6. Here, it is assumed that the cathode power supply 15 can apply a voltage of Vc volts (Vc> 0). In this case, as shown in FIG. 1, a potential of −Vk−Vc volts (the cathode potential in the drawing) can be generated at the cathode electrode 6.

このような回路構成となっているため、キーパ電源14およびカソード電源15から電圧が印加されると、第一のキーパ電極7には−Vkボルトの電位が発生し、カソード電極6には、−Vk−Vcボルトの電位が印加される。すなわち、第一のキーパ電極7とカソード電極6との間には固定バイアスがかかっており、第一のキーパ電極7はカソード電極6よりもVcボルトほど正電位となっている。この電位差により、カソード電極6の内部で発生したプラズマから電子が引き寄せられ、電子ビームとして放出される。   Due to such a circuit configuration, when a voltage is applied from the keeper power supply 14 and the cathode power supply 15, a potential of −Vk volts is generated in the first keeper electrode 7, and −− A potential of Vk-Vc volts is applied. That is, a fixed bias is applied between the first keeper electrode 7 and the cathode electrode 6, and the first keeper electrode 7 has a positive potential about Vc volts than the cathode electrode 6. Due to this potential difference, electrons are attracted from the plasma generated inside the cathode electrode 6 and emitted as an electron beam.

第一のキーパ電極7とキーパ電源14を接続する配線のうち、カソード電源15との接点よりも第一のキーパ電極7寄りには、電流計A1が設けられている。この電流計A1は、キーパ電源14から第一のキーパ電極7に入力される電流値を測定するための装置である。また、第一のキーパ電極7−キーパ電源14間の配線との接点とカソード電源15の正端子との間にも電流計A2が設けられている。この電流計A2は、キーパ電源14とカソード電源15の間に流れる電流値を測定するための装置である。さらに、キーパ電源14の正端子側とアースとの間にも電流計A3が設けられている。この電流計A3は、キーパ電源14とアースとの間の電流値を測定するための装置である。
成膜の過程でこれらの電流計A1〜A3の電流値を観測することで、カソード電極6と第一のキーパ電極7の間に安定した引き出し電圧が印加されているかを判断することができる。
Among the wires connecting the first keeper electrode 7 and the keeper power supply 14, an ammeter A <b> 1 is provided closer to the first keeper electrode 7 than the contact with the cathode power supply 15. The ammeter A1 is a device for measuring a current value input from the keeper power supply 14 to the first keeper electrode 7. An ammeter A2 is also provided between the contact between the first keeper electrode 7 and the keeper power supply 14 and the positive terminal of the cathode power supply 15. The ammeter A2 is a device for measuring the value of the current flowing between the keeper power supply 14 and the cathode power supply 15. Further, an ammeter A3 is also provided between the positive terminal side of the keeper power supply 14 and the ground. The ammeter A3 is a device for measuring a current value between the keeper power supply 14 and the ground.
By observing the current values of these ammeters A1 to A3 during the film formation process, it can be determined whether a stable extraction voltage is applied between the cathode electrode 6 and the first keeper electrode 7.

次に、本発明における特徴的な構成要素である第二のキーパ電極8およびコンデンサ16について説明する。
第二のキーパ電極8は、放電管4の開口4a側であって、かつ第一のキーパ電極7よりもカソード電極6と離れた位置に配設されている。この第二のキーパ電極8は、第一のキーパ電極7と同様に導電性材料で形成された円板状部材であり、その中央部には電子ビームを外部へ放出させるための電子ビーム放出孔8aが穿設されている。この電子ビーム放出孔8aは、引き出される電子ビームの電子電流値に応じて、1〜50φ(すなわち、1〜50mm)の間で任意に決定することができる。特に、5〜20mmの間が好ましい。図2に示すように、電子ビーム放出孔8aは、ニュートラライザ1の外方へ向けて拡径したテーパ状に形成されている。
第二のキーパ電極8も第一のキーパ電極7と同様に、導電性を有する金属材料で形成されることが好ましい。このような材料の例としては、ステンレススチール(SUS)、チタン(Ti)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、カーボン(C)などが挙げられる。このうち特に、耐スパッタ性の高いステンレススチール(SUS),タングステン(W)、モリブデン(Mo)などが好適である。
Next, the second keeper electrode 8 and the capacitor 16 which are characteristic components in the present invention will be described.
The second keeper electrode 8 is disposed on the opening 4 a side of the discharge tube 4 and at a position farther from the cathode electrode 6 than the first keeper electrode 7. The second keeper electrode 8 is a disk-like member made of a conductive material like the first keeper electrode 7 and has an electron beam emission hole for emitting an electron beam to the outside at the center. 8a is drilled. The electron beam emission hole 8a can be arbitrarily determined between 1 and 50φ (that is, 1 to 50 mm) according to the electron current value of the extracted electron beam. In particular, it is preferably between 5 and 20 mm. As shown in FIG. 2, the electron beam emission hole 8 a is formed in a tapered shape whose diameter is increased toward the outside of the neutralizer 1.
Similarly to the first keeper electrode 7, the second keeper electrode 8 is preferably formed of a conductive metal material. Examples of such materials include stainless steel (SUS), titanium (Ti), tungsten (W), molybdenum (Mo), carbon (C), and the like. Of these, stainless steel (SUS), tungsten (W), molybdenum (Mo), etc., which have high sputtering resistance, are particularly suitable.

図2に示すように、ベース2の開口2a側には、キーパシールド19が冠装されている。第一のキーパ電極7と第二のキーパ電極8は、キーパシールド19とベース2の端面との間に収納されている。
ベース2と第一のキーパ電極7との間、第一のキーパ電極7と第二のキーパ電極8、および第二のキーパ電極8とキーパシールド19との間には、いずれも碍子などの絶縁部材で形成されたスペーサ18が配置されている。これにより、ベース2と第一のキーパ電極7の間、第一のキーパ電極7と第二のキーパ電極8の間、および第二のキーパ電極8とキーパシールド19の間での絶縁性がそれぞれ維持される。第一のキーパ電極7と第二のキーパ電極8の間の距離は、0.1〜10mmの間で任意に設定することができる。特に、0.5〜3mmの間が好ましい。
As shown in FIG. 2, a keeper shield 19 is crowned on the opening 2 a side of the base 2. The first keeper electrode 7 and the second keeper electrode 8 are accommodated between the keeper shield 19 and the end surface of the base 2.
Between the base 2 and the first keeper electrode 7, between the first keeper electrode 7 and the second keeper electrode 8, and between the second keeper electrode 8 and the keeper shield 19, insulation such as an insulator is used. A spacer 18 formed of a member is disposed. Thereby, the insulation between the base 2 and the first keeper electrode 7, between the first keeper electrode 7 and the second keeper electrode 8, and between the second keeper electrode 8 and the keeper shield 19, respectively. Maintained. The distance between the first keeper electrode 7 and the second keeper electrode 8 can be arbitrarily set between 0.1 and 10 mm. In particular, it is preferably between 0.5 and 3 mm.

図1に示すように、第二のキーパ電極8は、コンデンサ16の一方の端子に接続されている。また、コンデンサ16の他方の端子はアースに接地されている。コンデンサ16とアースの間には、電流計A4が設けられている。
コンデンサ16の種類としては、アルミニウム電解チップコンデンサ、固定タンタルチップコンデンサ、セラミックコンデンサ、電気二重層コンデンサ、マイカコンデンサなどの公知のコンデンサを使用することができる。
また、コンデンサ16の容量としては、50pF〜10μF程度の間で任意に設定することができる。
As shown in FIG. 1, the second keeper electrode 8 is connected to one terminal of the capacitor 16. The other terminal of the capacitor 16 is grounded. An ammeter A4 is provided between the capacitor 16 and the ground.
As the type of the capacitor 16, a known capacitor such as an aluminum electrolytic chip capacitor, a fixed tantalum chip capacitor, a ceramic capacitor, an electric double layer capacitor, or a mica capacitor can be used.
Further, the capacitance of the capacitor 16 can be arbitrarily set between about 50 pF to 10 μF.

コンデンサ16は所定の容量の電荷を蓄積する素子である。このコンデンサ16は、第二のキーパ電極8に自己バイアス電圧を印加する役割を備えている。すなわち、コンデンサ16は本発明の自己バイアス手段に相当する。このコンデンサ16の一方の端子は第二のキーパ電極8に接続されており、他方の端子は接地されている。また、第二のキーパ電極8は、ベース2などの他の部材とは接続されておらず、電気的にフローティングした状態になっている。従って、放電管4の内部のプラズマから引き出された電子電流の一部は、第二のキーパ電極8を通じてコンデンサ16内に流れてこれを充電する。この充電時間は、コンデンサ16の容量に応じて異なる。例えば容量の大きいコンデンサの場合は、充電時間が長くなるが、容量の小さいコンデンサの場合は、充電時間が短い。   The capacitor 16 is an element that accumulates a predetermined amount of charge. The capacitor 16 has a role of applying a self-bias voltage to the second keeper electrode 8. That is, the capacitor 16 corresponds to the self-bias means of the present invention. One terminal of the capacitor 16 is connected to the second keeper electrode 8, and the other terminal is grounded. The second keeper electrode 8 is not connected to other members such as the base 2 and is in an electrically floating state. Accordingly, a part of the electron current drawn from the plasma inside the discharge tube 4 flows into the capacitor 16 through the second keeper electrode 8 and charges it. This charging time varies depending on the capacity of the capacitor 16. For example, in the case of a capacitor having a large capacity, the charging time becomes long, whereas in the case of a capacitor having a small capacity, the charging time is short.

このように、第二のキーパ電極8には、放電管4の内部のプラズマから引き出された電子電流が流れることで、コンデンサ16の電圧降下による自己バイアス電圧が掛かっている。この自己バイアス電圧は、引き出される電子ビームの電子電流値に応じて変動するが、通常の成膜条件ではおおむね0〜100Vである。この第二のキーパ電極8に印加される自己バイアス電圧をVmボルトとする。
この第二のキーパ電極8は、カソード電極6や第一のキーパ電極7よりも高い電位となっている。このため、放電管4の内部に発生したプラズマ中の電子がカソード電極6と第二のキーパ電極8との間の電位差、および第一のキーパ電極7と第二のキーパ電極8との間の電位差により引き出され、電子ビーム放出孔8aを通じてニュートラライザ1の外部に放出される。
As described above, the second keeper electrode 8 is applied with a self-bias voltage due to a voltage drop of the capacitor 16 due to an electron current drawn from the plasma inside the discharge tube 4 flowing. The self-bias voltage varies depending on the electron current value of the extracted electron beam, but is generally 0 to 100 V under normal film forming conditions. The self-bias voltage applied to the second keeper electrode 8 is Vm volts.
The second keeper electrode 8 has a higher potential than the cathode electrode 6 and the first keeper electrode 7. For this reason, electrons in the plasma generated inside the discharge tube 4 cause a potential difference between the cathode electrode 6 and the second keeper electrode 8 and between the first keeper electrode 7 and the second keeper electrode 8. It is extracted by the potential difference and emitted to the outside of the neutralizer 1 through the electron beam emission hole 8a.

このように、本発明のニュートラライザ1は、第一のキーパ電極7に加えて、自己バイアス電圧Vmが印加された第二のキーパ電極8を備えた点を特徴としている。すなわち、従来のような単一のキーパ電極により電子ビームを引き出すニュートラライザと比較して、本発明のニュートラライザ1は第一のキーパ電極7のほかに第二のキーパ電極8を備えることで、単一のキーパ電極を備えた場合に引き出される電子電流よりも、より電子電流値の高い電子ビームを引き出すことが可能となる。
従って、本発明のニュートラライザ1をイオンアシスト蒸着装置などに用いた場合には、基板に照射される電子ビームの総電子電流値を増加させることが可能となり、基板に帯電した正電荷の中和速度を増加させることができる。このため、成膜レートが上昇して、タクトタイムの向上を図ることが可能となる。
As described above, the neutralizer 1 of the present invention is characterized in that in addition to the first keeper electrode 7, the second keeper electrode 8 to which the self-bias voltage Vm is applied is provided. That is, as compared with a conventional neutralizer that extracts an electron beam with a single keeper electrode, the neutralizer 1 of the present invention includes the second keeper electrode 8 in addition to the first keeper electrode 7, It is possible to draw out an electron beam having a higher electron current value than the electron current drawn out when a single keeper electrode is provided.
Therefore, when the neutralizer 1 of the present invention is used for an ion-assisted deposition apparatus or the like, it is possible to increase the total electron current value of the electron beam irradiated on the substrate, and neutralize the positive charge charged on the substrate. Speed can be increased. For this reason, the film formation rate is increased, and the tact time can be improved.

ニュートラライザはイオンアシスト蒸着装置などの成膜装置で使用されることが多い。イオンアシスト蒸着装置では、ニュートラライザの近傍にイオン銃や電子銃が配置されているため、従来のニュートラライザは、イオン銃からの正イオンでキーパ電極がスパッタされて損傷したり、電子銃から放出される反射電子によりニュートラライザから引き出される電子ビームの電子電流値が低下したりするといった不都合があった。   Neutralizers are often used in film forming apparatuses such as ion-assisted vapor deposition apparatuses. Since ion guns and electron guns are placed near the neutralizer in the ion-assisted vapor deposition system, conventional neutralizers can be damaged by spattering the keeper electrode with positive ions from the ion gun or emitted from the electron gun. There is a disadvantage that the electron current value of the electron beam drawn from the neutralizer is lowered by the reflected electrons.

しかしながら、従来のニュートラライザでは、常に一定の電圧がキーパ電極に印加されていたため、正イオンが常時衝突する。このため、キーパ電極に電圧を印加している間は、正イオンの衝突により常にキーパ電極がスパッタされる状態となっていた。このため、キーパ電極の損傷速度が大きく、ニュートラライザの長寿命化を図ることが困難であった。   However, in the conventional neutralizer, since a constant voltage is always applied to the keeper electrode, positive ions always collide. For this reason, while the voltage was applied to the keeper electrode, the keeper electrode was always sputtered by the collision of positive ions. For this reason, the damage speed of the keeper electrode is large, and it has been difficult to extend the life of the neutralizer.

一方、本発明のニュートラライザ1は、第二のキーパ電極8がコンデンサ16を介して接地されているため、引き出される電子ビームの電子電流値に応じて第二のキーパ電極8の電位が変化する。すなわち、コンデンサ16がほとんど充電されておらず電子電流が流れやすい場合は、コンデンサ16による電圧降下が大きいため、第二のキーパ電極8に印加される自己バイアス電圧の値が大きくなる。すなわち、第二のキーパ電極8の電位はプラスに大きくシフトし、正のイオンの衝突頻度が少なくなる。
逆に、コンデンサ16が充電されて電子電流がほとんど流れなくなった場合は、コンデンサ16による電圧降下が小さいため、第二のキーパ電極8に印加される自己バイアス電圧はほとんどゼロとなる。図1の回路の場合は、第二のキーパ電極8の電位はアース電位とほぼ等しくなる。この場合、正のイオンによる衝突頻度は増加する。
On the other hand, in the neutralizer 1 of the present invention, since the second keeper electrode 8 is grounded via the capacitor 16, the potential of the second keeper electrode 8 changes according to the electron current value of the extracted electron beam. . That is, when the capacitor 16 is hardly charged and the electronic current easily flows, the voltage drop due to the capacitor 16 is large, and the value of the self-bias voltage applied to the second keeper electrode 8 becomes large. That is, the potential of the second keeper electrode 8 is greatly shifted to plus, and the collision frequency of positive ions is reduced.
On the contrary, when the capacitor 16 is charged and the electronic current hardly flows, the voltage drop due to the capacitor 16 is small, so that the self-bias voltage applied to the second keeper electrode 8 becomes almost zero. In the case of the circuit of FIG. 1, the potential of the second keeper electrode 8 is substantially equal to the ground potential. In this case, the frequency of collisions with positive ions increases.

このように、第一のキーパ電極8は、電子電流の流れやすさ(すなわち、充電の度合い)によって電位が変化するため、正のイオンの衝突頻度が変化する。そして、電子電流が流れている間は、コンデンサ16は充放電を繰り返すため、スパッタされやすい状態とスパッタされにくい状態が交互に繰り返されることになる。従って、従来のニュートラライザのように常にスパッタされる場合と比較して、スパッタによるキーパ電極の劣化の速度が減少して、ニュートラライザの長寿命化を図ることが可能となる。   Thus, since the potential of the first keeper electrode 8 changes depending on the ease of flow of the electron current (that is, the degree of charging), the collision frequency of positive ions changes. Since the capacitor 16 is repeatedly charged and discharged while the electronic current is flowing, the state where it is easily sputtered and the state where it is difficult to be sputtered are alternately repeated. Therefore, compared to the case where the sputtering is always performed as in the conventional neutralizer, the deterioration rate of the keeper electrode due to sputtering is reduced, and the lifetime of the neutralizer can be extended.

さらにまた、本発明のニュートラライザ1は、コンデンサ16を備えているため、電子銃からの反射電子をコンデンサ16にトラップすることができる。このため、反射電子の影響による電子電流値の変化を低減することができる。   Furthermore, since the neutralizer 1 of the present invention includes the capacitor 16, the reflected electrons from the electron gun can be trapped in the capacitor 16. For this reason, the change in the electron current value due to the influence of the reflected electrons can be reduced.

上記の実施形態では、自己バイアス手段としてコンデンサを用いた例について説明したが、自己バイアス手段としては、例えば抵抗などの他の素子を用いることも可能である。
例えば、図1のコンデンサ16の代わりに、抵抗を用いることで、抵抗の電圧降下により自己バイアス電圧が第二のキーパ電極8に印加される。
このような抵抗としては、公知の抵抗を用いることができる。また、その抵抗値も、25Ω〜20kΩ程度で任意に設定することができる。
なお、自己バイアス手段として抵抗を用いた場合は、電子ビームからの電子電流が流れることにより発熱する。このため、高い電子電流を流し続けると、焼け切れなどにより抵抗自身が損傷することがある。しかしながら、コンデンサを用いた場合はこのような発熱はほとんど生じない。このため、電子電流値の高い電子ビームを効率よく引き出すことが可能となる。
In the above-described embodiment, an example in which a capacitor is used as the self-bias means has been described. However, as the self-bias means, for example, other elements such as resistors can be used.
For example, by using a resistor instead of the capacitor 16 in FIG. 1, a self-bias voltage is applied to the second keeper electrode 8 due to a voltage drop of the resistor.
As such a resistance, a known resistance can be used. Also, the resistance value can be arbitrarily set in the range of about 25Ω to 20 kΩ.
When a resistor is used as the self-biasing means, heat is generated by the flow of an electron current from the electron beam. For this reason, if a high electron current continues to flow, the resistance itself may be damaged due to burnout. However, when a capacitor is used, such heat generation hardly occurs. For this reason, it is possible to efficiently draw out an electron beam having a high electron current value.

次に、本発明のニュートラライザを備えた成膜装置について説明する。以下の例では、成膜装置としてイオンアシスト蒸着装置に用いた例について説明する。
図3は本実施形態のニュートラライザをイオンアシスト蒸着装置に用いた例を示す説明図である。イオンアシスト蒸着装置20は、内部を真空状態で維持することができる真空チャンバ21と、基板Sを保持するドーム型の基板ドーム22と、この基板ドーム22を回転する回転モータ23と、蒸着物質源を蒸発させて基板Sに向けて放出する蒸発源24と、基板Sに向けてイオンビームを照射するイオン銃25と、ニュートラライザ1と、を主要な構成要素として備えている。
Next, a film forming apparatus provided with the neutralizer of the present invention will be described. In the following example, an example in which an ion-assisted deposition apparatus is used as a film forming apparatus will be described.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example in which the neutralizer of this embodiment is used in an ion-assisted deposition apparatus. The ion-assisted deposition apparatus 20 includes a vacuum chamber 21 that can maintain the inside in a vacuum state, a dome-shaped substrate dome 22 that holds the substrate S, a rotation motor 23 that rotates the substrate dome 22, and a deposition material source. The main component is an evaporation source 24 that evaporates and emits toward the substrate S, an ion gun 25 that irradiates an ion beam toward the substrate S, and the neutralizer 1.

真空チャンバ21は、内部で成膜を行う容器である。真空チャンバ21には、図示しない真空ポンプが接続されており、この真空ポンプが真空チャンバ21の内部を排気することで、真空チャンバ21の内部は10−2〜10−5Paの高真空状態となる。
基板ドーム22は、真空チャンバ21の内部に設けられ、基板Sを保持するための部材である。基板ドーム22は、所定の曲率を有するドーム状の部材で構成されており、その内周面に複数の基板Sがビスなどの止着部材により保持されている。
回転モータ23は基板ドーム22を回転するための装置である。回転モータ23は、真空チャンバ21の外部に設けられている。回転モータ23の出力軸は、基板ドーム22の中心に接続されており、回転モータ23の回転出力により基板ドーム22が回転する。
The vacuum chamber 21 is a container that forms a film inside. A vacuum pump (not shown) is connected to the vacuum chamber 21, and the vacuum pump exhausts the inside of the vacuum chamber 21 so that the inside of the vacuum chamber 21 is in a high vacuum state of 10 −2 to 10 −5 Pa. Become.
The substrate dome 22 is a member for holding the substrate S provided in the vacuum chamber 21. The substrate dome 22 is composed of a dome-shaped member having a predetermined curvature, and a plurality of substrates S are held on its inner peripheral surface by fastening members such as screws.
The rotation motor 23 is a device for rotating the substrate dome 22. The rotation motor 23 is provided outside the vacuum chamber 21. The output shaft of the rotation motor 23 is connected to the center of the substrate dome 22, and the substrate dome 22 is rotated by the rotation output of the rotation motor 23.

蒸発源24は、真空チャンバ21の内部に配設され、基板Sに蒸着物質を付着させるための装置である。蒸発源24は、蒸着物質源を載せるためのくぼみを上部に備えた蒸発ボート26と、蒸着物質源に電子線を照射して蒸発させる電子銃27と、蒸発ボート26から基板Sに向かう蒸着物質を遮断する位置に回転自在に設けられたシャッタ28と、を主たる構成要素として備えている。
蒸発ボート26に蒸着物質の原料となる蒸着物質源を載せた状態で、電子銃27から電子線を蒸着物質源に照射すると、蒸着物質源が加熱されて蒸発する。この状態でシャッタ28を開くと、蒸発ボート26から蒸発する蒸着物質は基板Sに向けて真空チャンバ21の内部を移動して、基板Sの表面に付着する。
The evaporation source 24 is an apparatus for attaching a vapor deposition material to the substrate S, which is disposed inside the vacuum chamber 21. The evaporation source 24 includes an evaporation boat 26 provided with a depression for placing a deposition material source thereon, an electron gun 27 that irradiates the deposition material source with an electron beam to evaporate, and a deposition material directed from the evaporation boat 26 toward the substrate S. And a shutter 28 which is rotatably provided at a position where the shutter is cut off as a main component.
When an evaporation source is irradiated with an electron beam from the electron gun 27 in a state where a vapor deposition material source as a raw material of the vapor deposition material is placed on the evaporation boat 26, the vapor deposition material source is heated and evaporated. When the shutter 28 is opened in this state, the vapor deposition material evaporated from the evaporation boat 26 moves toward the substrate S in the vacuum chamber 21 and adheres to the surface of the substrate S.

イオン銃25は正のイオンを基板Sに向けて照射する装置である。イオン銃としては、公知のイオン銃を用いることができる。
蒸発源24から基板Sに向けて移動する蒸着物質は、イオン銃25から照射される正イオンの衝突エネルギーにより、基板Sの表面に高い緻密性でかつ強固に付着する。このとき、基板Sはイオンビームに含まれる正イオンにより正に帯電する。
ニュートラライザ1は、イオンビームの照射中に使用する。このニュートラライザ1から照射される電子ビームにより、正に帯電した基板Sの電荷が中和される。
The ion gun 25 is a device that irradiates positive ions toward the substrate S. A known ion gun can be used as the ion gun.
The vapor deposition material moving from the evaporation source 24 toward the substrate S adheres to the surface of the substrate S with high density and strength due to the collision energy of positive ions irradiated from the ion gun 25. At this time, the substrate S is positively charged by positive ions contained in the ion beam.
The neutralizer 1 is used during ion beam irradiation. The charge of the positively charged substrate S is neutralized by the electron beam emitted from the neutralizer 1.

次に、ニュートラライザ1の動作について説明する。
ニュートラライザ1を動作させるために、まず図示しないガスボンベからガス導入管3を通じてアルゴンガスを放電管4の内部に導入する。導入するアルゴンガスの流量は、5〜20sccm程度である。
放電管4の内部が所定のガス圧力に達したら、高周波電源11をオンにして13.56MHzの高周波電流を高周波誘導コイル5に導通させる。この高周波電流により放電管4の内部に誘導電界が生じる。さらに、高周波電源11をオンにすると同時に、トリガ電極9にトリガ電源17から1200V、1秒間隔で矩形波高電圧を連続的に印加して、初期放電を行う。この初期放電を行うことにより、プラズマが発生する。
Next, the operation of the neutralizer 1 will be described.
In order to operate the neutralizer 1, first, argon gas is introduced into the discharge tube 4 through a gas introduction tube 3 from a gas cylinder (not shown). The flow rate of the introduced argon gas is about 5 to 20 sccm.
When the inside of the discharge tube 4 reaches a predetermined gas pressure, the high-frequency power supply 11 is turned on to conduct a high-frequency current of 13.56 MHz to the high-frequency induction coil 5. An induction electric field is generated inside the discharge tube 4 by this high-frequency current. Furthermore, simultaneously with turning on the high-frequency power supply 11, a rectangular wave high voltage is continuously applied to the trigger electrode 9 from the trigger power supply 17 at an interval of 1200 V at intervals of 1 second to perform initial discharge. By performing this initial discharge, plasma is generated.

高周波誘導コイル5による誘導電界は、カソード電極6に設けられたスリットを通じてカソード電極6の内部に導入される。この誘導電界に沿ってアルゴンガス中で電離した電子が移動して、他のアルゴン原子と衝突する。衝突されたアルゴン原子は電子とイオンに電離する。電離により生じた電子はさらに他のアルゴン原子と衝突してこれを電離させる。これを繰り返して、放電管4の内部の高密度のプラズマが生成される。   An induction electric field generated by the high frequency induction coil 5 is introduced into the cathode electrode 6 through a slit provided in the cathode electrode 6. Electrons ionized in the argon gas move along the induction electric field and collide with other argon atoms. The collided argon atoms are ionized into electrons and ions. Electrons generated by ionization collide with other argon atoms to ionize them. By repeating this, high-density plasma inside the discharge tube 4 is generated.

放電管4の内部にプラズマが発生した状態で、引出し電源13によりカソード電極6と第一のキーパ電極7との間に電位差を発生させると、プラズマ中の電子が第一のキーパ電極7に向けて引っ張られ、第一のキーパ電極7に形成された電子ビーム放出孔7aから真空チャンバ21の内部に向けて引き出される。
具体的には、引出し電源13を構成するキーパ電源14とカソード電源15にそれぞれVkボルト、Vcボルトの電圧を印加すると、カソード電極6に−Vk−Vcボルト、第一のキーパ電極7に−Vkボルトの電圧が印加され、両電極間にVcボルトの電位差が発生する。
また、第二のキーパ電極8は、コンデンサ16を介してアースに接地されているため、自己バイアス電圧が掛かっている。このため、カソード電極6と第二のキーパ電極8、第一のキーパ電極7と第二のキーパ電極8との間の電位差によっても、プラズマ中の電子が引き寄せられる。引き寄せられた電子は、第二のキーパ電極8に設けられた電子ビーム放出孔8aから電子ビームが引き出される。
When a potential difference is generated between the cathode electrode 6 and the first keeper electrode 7 by the extraction power supply 13 in a state where plasma is generated inside the discharge tube 4, electrons in the plasma are directed toward the first keeper electrode 7. And pulled out from the electron beam emission hole 7 a formed in the first keeper electrode 7 toward the inside of the vacuum chamber 21.
Specifically, when voltages of Vk volts and Vc volts are applied to the keeper power supply 14 and the cathode power supply 15 constituting the extraction power supply 13, respectively, -Vk-Vc volts are applied to the cathode electrode 6, and -Vk is applied to the first keeper electrode 7. A voltage of volts is applied, and a potential difference of Vc volts is generated between both electrodes.
Further, since the second keeper electrode 8 is grounded via the capacitor 16, a self-bias voltage is applied. For this reason, electrons in the plasma are also attracted by the potential difference between the cathode electrode 6 and the second keeper electrode 8 and between the first keeper electrode 7 and the second keeper electrode 8. The attracted electrons are extracted from an electron beam emission hole 8 a provided in the second keeper electrode 8.

引き出された電子ビームは、真空チャンバ21の内部で最も電位の高い部材、すなわち、正に帯電した基板Sに向かう軌道に沿って進んで、基板Sへ照射される。基板Sに電子ビームが照射されると、基板Sに蓄積している正電荷と電子ビームの電子とが結合して、正に帯電した基板Sが中和される。
成膜が完了した後は、真空チャンバ21の真空状態を解除して、内部の基板Sを取り出す。
The extracted electron beam travels along a trajectory toward the member having the highest potential in the vacuum chamber 21, that is, the positively charged substrate S, and is irradiated onto the substrate S. When the substrate S is irradiated with the electron beam, the positive charges accumulated on the substrate S and the electrons of the electron beam are combined to neutralize the positively charged substrate S.
After the film formation is completed, the vacuum state of the vacuum chamber 21 is released, and the internal substrate S is taken out.

上記実施形態では、コンデンサ16の容量は固定されているが、成膜過程でコンデンサ16の容量を変化させて、負荷変動に対して迅速に応答させるようにしてもよい。以下に、この第二の実施形態のニュートラライザについて説明する。
図4は第二の実施形態に係るニュートラライザの電気的配線を示す説明図である。この実施形態のニュートラライザ1は、第一の実施形態とは異なり、容量の異なる複数のコンデンサ16a〜16cが並列に設けられており、スイッチ30によりコンデンサを切り換えることができる点を特徴としている。
In the above embodiment, the capacitance of the capacitor 16 is fixed. However, the capacitance of the capacitor 16 may be changed during the film formation process so that the capacitor 16 can respond quickly to load fluctuations. The neutralizer of the second embodiment will be described below.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing electrical wiring of the neutralizer according to the second embodiment. Unlike the first embodiment, the neutralizer 1 of this embodiment is characterized in that a plurality of capacitors 16 a to 16 c having different capacities are provided in parallel, and the capacitors can be switched by the switch 30.

このように、容量の異なるコンデンサを切り換えるようにすることで、以下のような利点がある。
ニュートラライザ1は、上述したように、イオン銃などのイオンビーム照射装置により正に帯電した基板を中和する目的で使用されることが多い。従って、安定して中和処理を行うためには、イオン銃から放出される正イオンの量と釣り合った量の電子を基板に照射する必要がある。
しかしながら、イオンアシスト蒸着装置などでは、成膜が進むにつれて蒸着物質がイオン銃の内部に付着するなどの原因により、イオン銃から放出されるイオンビームの量が急激に減少することがある。このような場合に、ニュートラライザ1から引き出される電子ビームの電子電流値を即座に減少させなければ、基板全体が電子過剰な状態となり、負の電荷を帯びることがある。
このような電子過剰状態を回避するために、イオンビームの供給量が変動した場合に、その変動に合わせてニュートラライザ1から引き出される電子電流値を迅速に減少させる必要がある。
As described above, switching capacitors having different capacities has the following advantages.
As described above, the neutralizer 1 is often used for the purpose of neutralizing a positively charged substrate by an ion beam irradiation apparatus such as an ion gun. Therefore, in order to perform the neutralization process stably, it is necessary to irradiate the substrate with an amount of electrons commensurate with the amount of positive ions emitted from the ion gun.
However, in an ion-assisted deposition apparatus or the like, the amount of ion beam emitted from the ion gun may rapidly decrease due to a cause such as deposition material adhering to the inside of the ion gun as film formation progresses. In such a case, if the electron current value of the electron beam extracted from the neutralizer 1 is not immediately reduced, the entire substrate may be in an excessive electron state and may be negatively charged.
In order to avoid such an excessive electron state, when the supply amount of the ion beam fluctuates, it is necessary to quickly reduce the electron current value drawn from the neutralizer 1 in accordance with the fluctuation.

従来のニュートラライザでは、このような変動に対応するため、高周波電源から高周波誘導コイルに印加される高周波電圧を変更して、プラズマの発生量を低減させたり、引出し電源13により印加されるカソード電極とキーパ電極との間の電位差を減少させることで、引き出される電子電流値を減少させることが行われている。しかしながら、いずれの方法においても、引き出しされる電子電流値が変化するまでにはある程度の時間を要するため、ニュートラライザから基板に供給される電子電流が一時的に過剰となることがあった。   In the conventional neutralizer, in order to cope with such fluctuation, the high-frequency voltage applied to the high-frequency induction coil from the high-frequency power supply is changed to reduce the amount of plasma generated or the cathode electrode applied by the extraction power supply 13. The extracted electron current value is reduced by reducing the potential difference between the keeper electrode and the keeper electrode. However, in any of the methods, it takes a certain amount of time for the extracted electron current value to change, and thus the electron current supplied from the neutralizer to the substrate may temporarily become excessive.

このような場合に、本実施形態のように容量の異なる複数のコンデンサ16a〜16cを設けて、負荷変動があった場合にこれを切り換えることで、変動に対して迅速に対応することが可能となる。ここで、コンデンサの容量を、16a>16b>16cとする。
容量の大きいコンデンサは電子電流の充放電時間が長く、逆に容量の小さいコンデンサは電子電流の充放電時間が短い。
プラズマから引き出される電子電流の一部は第二のキーパ電極8を介してコンデンサに流れ込み、これを充電する。この充電の間、ニュートラライザ1の外部へ引き出される電子電流の値は減少する。すなわち、この充電時間の分だけニュートラライザ1の動作を遅延させることができる。この充電時間は、容量の大きいコンデンサほど長く、容量の小さいコンデンサほど短い。
In such a case, by providing a plurality of capacitors 16a to 16c having different capacities as in this embodiment and switching the load when there is a change, it is possible to quickly cope with the change. Become. Here, it is assumed that the capacitance of the capacitor is 16a>16b> 16c.
A capacitor with a large capacity has a long charge / discharge time for an electron current, and a capacitor with a small capacity has a short charge / discharge time for an electron current.
A part of the electron current drawn from the plasma flows into the capacitor via the second keeper electrode 8 and charges it. During this charging, the value of the electron current drawn out of the neutralizer 1 decreases. That is, the operation of the neutralizer 1 can be delayed by this charging time. This charging time is longer for a capacitor having a larger capacity and shorter for a capacitor having a smaller capacity.

従って、例えば急激な負荷変動でイオンビームの照射量が減少した場合に、容量の大きなコンデンサに変更する。具体的には、第二のキーパ電極8にコンデンサ16bを接続した状態で、急激な負荷変動により引き出される電子ビームの電子電流値を低減させたい場合は、より容量の大きなコンデンサ16aを接続することにより、ニュートラライザ1の動作の遅延時間を長くする。これにより、基板に供給される電子電流値が急激に減少することで、電子過剰な状態となることを防止することができる。
逆に、負荷変動が小さく安定動作している状態では、容量の小さいコンデンサ16cを接続することにより、ニュートラライザ1の動作遅延時間を短くして、安定的に電子電流を引き出すことが可能となる。
Therefore, for example, when the ion beam irradiation amount decreases due to a sudden load change, the capacitor is changed to a capacitor having a large capacity. Specifically, in the state where the capacitor 16b is connected to the second keeper electrode 8, in order to reduce the electron current value of the electron beam drawn out due to a sudden load change, the capacitor 16a having a larger capacity is connected. Thus, the delay time of the operation of the neutralizer 1 is lengthened. Thereby, it is possible to prevent the electron current value supplied to the substrate from rapidly decreasing, thereby preventing an excessive electron state.
On the contrary, in a state where the load fluctuation is small and the operation is stable, the operation delay time of the neutralizer 1 can be shortened and the electronic current can be stably extracted by connecting the capacitor 16c having a small capacity. .

スイッチ30によるコンデンサ16a〜16cの切り替えは、イオンアシスト蒸着装置を操作するオペレータが負荷変動を観察して、所定の変動が発生した場合に手動で切り替えてもよいが、コンピュータや自動切替回路などを用いて自動的に切り替えてもよい。
この場合、負荷変動を観察する方法としては、イオン銃からのイオンの量を測定するプローブを基板近傍に設けるなど、公知の手法で測定することができる。そして、例えば、イオン銃からのイオンの量が平常値の90%以下に低下した時に、スイッチ30を切り替えてコンデンサ16bから16aに切り替える。このようなフィードバック制御を行うことで、負荷変動に対して迅速に応答することが可能となると共に、成膜に要する労力を軽減することが可能となる。
Switching of the capacitors 16a to 16c by the switch 30 may be performed manually when an operator operating the ion assist vapor deposition apparatus observes a load fluctuation and a predetermined fluctuation occurs, but a computer, an automatic switching circuit, or the like may be used. May be used to switch automatically.
In this case, as a method of observing the load fluctuation, it can be measured by a known method such as providing a probe for measuring the amount of ions from the ion gun in the vicinity of the substrate. For example, when the amount of ions from the ion gun drops to 90% or less of the normal value, the switch 30 is switched to switch from the capacitors 16b to 16a. By performing such feedback control, it is possible to quickly respond to load fluctuations and to reduce the labor required for film formation.

上記第二の実施形態では、複数のコンデンサ16a〜16cを並列に接続して、スイッチ30で接続を切り替えることによりコンデンサの容量を変更していたが、例えば図5に示すように、可変容量コンデンサ16dにより容量を変更してもよい。図5は第三の実施形態に係るニュートラライザの電気的配線を示す説明図である。
可変容量コンデンサ16dの種類としては、バリアブルコンデンサを用いることができる。バリアブルコンデンサの種類としては、ポリバリコンやエアバリコンなどの公知のものを使用することができる。
In the second embodiment, a plurality of capacitors 16a to 16c are connected in parallel, and the capacitance of the capacitor is changed by switching the connection with the switch 30. For example, as shown in FIG. The capacity may be changed by 16d. FIG. 5 is an explanatory diagram showing electrical wiring of the neutralizer according to the third embodiment.
A variable capacitor can be used as the type of the variable capacitor 16d. As the type of the variable capacitor, a known one such as a polyvaricon or an air variable condenser can be used.

また、上記第二の実施形態では、複数のコンデンサ16a〜16cを予め並列に設けてスイッチ30によりコンデンサを切り替えるようにしているが、単一のコンデンサをクリップなどで接続しておいて、負荷変動に応じて容量の異なる他のコンデンサをオペレータが手作業で付け替えるようにしてもよい。   In the second embodiment, a plurality of capacitors 16a to 16c are provided in parallel and the capacitors are switched by the switch 30, but a single capacitor is connected by a clip or the like to change the load. Depending on the condition, another capacitor having a different capacity may be manually replaced by the operator.

なお、上記各実施形態では、高周波電源11と高周波誘導コイル5によりプラズマを発生させて、プラズマ中の電子を電子ビームとして引き出す方式を例として示しているが、電子を発生させる手段としては、このような高周波誘導方式に限定されない。例えば、コイル状の電極を用いて熱電子を発生させる熱電子放出型であってもよい。   In each of the above embodiments, a method is shown in which plasma is generated by the high-frequency power source 11 and the high-frequency induction coil 5 and electrons in the plasma are extracted as an electron beam. However, as means for generating electrons, It is not limited to such a high frequency induction system. For example, a thermoelectron emission type that generates thermoelectrons using a coiled electrode may be used.

また、上記各実施形態では、自己バイアス電圧が印加される電極として、単一のキーパ電極を備える構成としているが、電子ビームの軌道に沿って2以上のキーパ電極を配設し、それぞれに自己バイアス電圧を印加する構成としても良い。このような複数のキーパ電極を備えることにより、引き出される電子ビームの電子電流値が更に向上する。
この場合、電子ビームの照射軌道に沿って各キーパ電極に電位勾配を生じさせるように自己バイアス電圧を印加することが好ましい。このような電位勾配を設けることにより、対象物に向けて電子ビームがスムーズに照射される。
In each of the above embodiments, a single keeper electrode is provided as an electrode to which a self-bias voltage is applied. However, two or more keeper electrodes are arranged along the trajectory of the electron beam, A configuration in which a bias voltage is applied may be employed. By providing such a plurality of keeper electrodes, the electron current value of the extracted electron beam is further improved.
In this case, it is preferable to apply a self-bias voltage so as to generate a potential gradient in each keeper electrode along the irradiation trajectory of the electron beam. By providing such a potential gradient, the electron beam is smoothly irradiated toward the object.

第一の実施形態に係るニュートラライザの電気的配線を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the electrical wiring of the neutralizer which concerns on 1st embodiment. 第一の実施形態に係るニュートラライザの縦断面形状を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the longitudinal cross-sectional shape of the neutralizer which concerns on 1st embodiment. 第一の実施形態のニュートラライザをイオンアシスト蒸着装置に用いた例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example which used the neutralizer of 1st embodiment for the ion assist vapor deposition apparatus. 第二の実施形態に係るニュートラライザの電気的配線を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the electrical wiring of the neutralizer which concerns on 2nd embodiment. 第三の実施形態に係るニュートラライザの電気的配線を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the electrical wiring of the neutralizer which concerns on 3rd embodiment. 従来のニュートラライザの電気的配線を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the electrical wiring of the conventional neutralizer.

符号の説明Explanation of symbols

1 ニュートラライザ
2 ベース
2a 開口
3 ガス導入管
4 放電管
4a 開口
5 高周波誘導コイル
6 カソード電極
7 第一のキーパ電極
7a 電子ビーム放出孔
8 第二のキーパ電極
8a 電子ビーム放出孔
9 トリガ電極
11 高周波電源
12 マッチングボックス
13 引出し電極
14 キーパ電源
15 カソード電源
16 コンデンサ(自己バイアス手段)
16a〜16c コンデンサ(自己バイアス手段)
16d 可変容量コンデンサ(自己バイアス手段)
17 トリガ電源
18 スペーサ
19 キーパシールド
20 イオンアシスト蒸着装置
21 真空チャンバ
22 基板ドーム
23 回転モータ
24 蒸発源
25 イオン銃
26 蒸発ボート
27 電子銃
28 シャッタ
30 スイッチ
100 ニュートラライザ
101 電子銃ボディ
102 放電管
103 ガス導入管
104 高周波誘導コイル
105 カソード電極
106 アノード電極(キーパ電極)
106a 電子ビーム放出孔
111 高周波電源
113 引出し電源
A1〜A4 電流計
S 基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Neutralizer 2 Base 2a Opening 3 Gas introduction tube 4 Discharge tube 4a Opening 5 High frequency induction coil 6 Cathode electrode 7 First keeper electrode 7a Electron beam emission hole 8 Second keeper electrode 8a Electron beam emission hole 9 Trigger electrode 11 High frequency Power supply 12 Matching box 13 Lead electrode 14 Keeper power supply 15 Cathode power supply 16 Capacitor (self-biasing means)
16a to 16c capacitors (self-biasing means)
16d variable capacitor (self-biasing means)
Reference Signs List 17 Trigger Power Supply 18 Spacer 19 Keeper Shield 20 Ion Assist Deposition Device 21 Vacuum Chamber 22 Substrate Dome 23 Rotating Motor 24 Evaporation Source 25 Ion Gun 26 Evaporation Boat 27 Electron Gun 28 Shutter 30 Switch 100 Neutralizer 101 Electron Gun Body 102 Discharge Tube 103 Gas Introduction tube 104 High frequency induction coil 105 Cathode electrode 106 Anode electrode (keeper electrode)
106a Electron beam emission hole 111 High frequency power supply 113 Drawer power supply A1 to A4 Ammeter S Substrate

Claims (6)

電子ビームを引き出し可能な開口を一方の端部に有する放電管と、
該放電管内にガスを導入するガス導入管と、
前記放電管内で前記ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生電極と、
前記放電管内に配設されたカソード電極と、
前記放電管の前記開口側に配設された第一のキーパ電極と、
前記カソード電極よりも正電位となるように前記第一のキーパ電極に電圧を印加する引出し電源と、
前記放電管の前記開口側に前記第一のキーパ電極と離間して配設された第二のキーパ電極と、
該第二のキーパ電極に前記カソード電極よりも正電位となる自己バイアス電圧を印加する自己バイアス手段と、
を備えたことを特徴とするニュートラライザ。
A discharge tube having an opening at one end through which an electron beam can be drawn; and
A gas introduction tube for introducing gas into the discharge tube;
A plasma generating electrode for generating a plasma of the gas in the discharge tube;
A cathode electrode disposed in the discharge tube;
A first keeper electrode disposed on the opening side of the discharge tube;
An extraction power source for applying a voltage to the first keeper electrode so as to have a positive potential with respect to the cathode electrode;
A second keeper electrode disposed apart from the first keeper electrode on the opening side of the discharge tube;
A self-bias means for applying a self-bias voltage that is more positive than the cathode electrode to the second keeper electrode;
A neutralizer characterized by comprising
前記自己バイアス手段は、一方の端子が前記第二のキーパ電極に接続され、他方の端子がアースに接続されたコンデンサであることを特徴とする請求項1に記載のニュートラライザ。   The neutralizer according to claim 1, wherein the self-biasing means is a capacitor having one terminal connected to the second keeper electrode and the other terminal connected to ground. 前記コンデンサは、容量を変更可能に構成されていることを特徴とする請求項2に記載のニュートラライザ。   The neutralizer according to claim 2, wherein the capacitor is configured to be capable of changing a capacitance. 前記コンデンサは、可変容量コンデンサからなることを特徴とする請求項3に記載のニュートラライザ。   The neutralizer according to claim 3, wherein the capacitor is a variable capacitor. 前記コンデンサは、容量の異なる複数のコンデンサと、該複数のコンデンサのいずれかを前記第二のキーパ電極に接続させるスイッチと、からなることを特徴とする請求項3に記載のニュートラライザ。   4. The neutralizer according to claim 3, wherein the capacitor includes a plurality of capacitors having different capacities and a switch that connects any one of the plurality of capacitors to the second keeper electrode. 内部を真空に維持可能な真空チャンバと、
該真空チャンバ内に配設され基体を保持可能な基体保持手段と、
前記基体に向けてイオンビームを照射するイオン銃と、
プラズマ中から電子ビームを引き出して前記基体に照射するニュートラライザと、を備えた成膜装置であって、
前記ニュートラライザは、請求項1ないし5のいずれか1つに記載のニュートラライザであることを特徴とする成膜装置。
A vacuum chamber capable of maintaining a vacuum inside;
A substrate holding means disposed in the vacuum chamber and capable of holding the substrate;
An ion gun that irradiates an ion beam toward the substrate;
A neutralizer that draws an electron beam from the plasma and irradiates the substrate, and a film forming apparatus comprising:
The film forming apparatus according to claim 1, wherein the neutralizer is the neutralizer according to claim 1.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009085206A (en) * 2007-09-13 2009-04-23 Tokyo Metropolitan Univ Charged particle emission device and ion engine
JP2012128970A (en) * 2010-12-13 2012-07-05 Showa Shinku:Kk Electron beam irradiation device, electron beam irradiation processing apparatus using the same, and collector electrode for use in the same
JP2015097209A (en) * 2008-05-05 2015-05-21 アストリウム・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング Ion engine
JP2017106053A (en) * 2015-12-08 2017-06-15 東レ株式会社 Sheet charging adhesion apparatus, vacuum film deposition apparatus for sheet and manufacturing method of sheet with thin film
CN109087840A (en) * 2018-09-27 2018-12-25 中山市博顿光电科技有限公司 A kind of water-cooled radio frequency averager
CN109417012A (en) * 2016-04-20 2019-03-01 瓦里安半导体设备公司 Radio frequency extraction system for charging neutrality ion beam
CN112908817A (en) * 2021-01-22 2021-06-04 中山市博顿光电科技有限公司 Radio frequency cathode neutralizer
CN114302548A (en) * 2021-12-31 2022-04-08 中山市博顿光电科技有限公司 Radio frequency ionization device, radio frequency neutralizer and control method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01309241A (en) * 1988-06-08 1989-12-13 Mitsubishi Electric Corp hollow cathode
JPH0443543A (en) * 1990-06-07 1992-02-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd Thin film processing device
JP2003242917A (en) * 2002-02-20 2003-08-29 Shincron:Kk Electron gun and electron beam irradiation processing device
JP2004006109A (en) * 2002-05-31 2004-01-08 Hitachi High-Technologies Corp Ion beam processing equipment

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01309241A (en) * 1988-06-08 1989-12-13 Mitsubishi Electric Corp hollow cathode
JPH0443543A (en) * 1990-06-07 1992-02-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd Thin film processing device
JP2003242917A (en) * 2002-02-20 2003-08-29 Shincron:Kk Electron gun and electron beam irradiation processing device
JP2004006109A (en) * 2002-05-31 2004-01-08 Hitachi High-Technologies Corp Ion beam processing equipment

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009085206A (en) * 2007-09-13 2009-04-23 Tokyo Metropolitan Univ Charged particle emission device and ion engine
JP2015097209A (en) * 2008-05-05 2015-05-21 アストリウム・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング Ion engine
JP2012128970A (en) * 2010-12-13 2012-07-05 Showa Shinku:Kk Electron beam irradiation device, electron beam irradiation processing apparatus using the same, and collector electrode for use in the same
JP2017106053A (en) * 2015-12-08 2017-06-15 東レ株式会社 Sheet charging adhesion apparatus, vacuum film deposition apparatus for sheet and manufacturing method of sheet with thin film
CN109417012A (en) * 2016-04-20 2019-03-01 瓦里安半导体设备公司 Radio frequency extraction system for charging neutrality ion beam
CN109417012B (en) * 2016-04-20 2021-07-09 瓦里安半导体设备公司 Processing apparatus and method of processing substrates
TWI734755B (en) * 2016-04-20 2021-08-01 美商瓦里安半導體設備公司 Processing apparatus and method of processing a substrate
CN109087840A (en) * 2018-09-27 2018-12-25 中山市博顿光电科技有限公司 A kind of water-cooled radio frequency averager
CN109087840B (en) * 2018-09-27 2023-11-07 中山市博顿光电科技有限公司 Water-cooled radio frequency neutralizer
CN112908817A (en) * 2021-01-22 2021-06-04 中山市博顿光电科技有限公司 Radio frequency cathode neutralizer
CN112908817B (en) * 2021-01-22 2023-10-20 中山市博顿光电科技有限公司 Radio frequency cathode neutralizer
CN114302548A (en) * 2021-12-31 2022-04-08 中山市博顿光电科技有限公司 Radio frequency ionization device, radio frequency neutralizer and control method thereof

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