具体实施方式

以下，参考附图对本发明的一实施方式所涉及的负离子生成装置进行说明。另外，在附图的说明中对相同的要件标注相同的符号，并省略重复说明。

首先，参考图1对本发明的实施方式所涉及的负离子生成装置的结构进行说明。图1是表示本实施方式所涉及的负离子生成装置的结构的概略剖视图。另外，为了便于说明，图1中示出XYZ坐标系。X轴方向为作为对象物的基板的厚度方向。Y轴方向及Z轴方向为与X轴方向正交并且彼此正交的方向。

如图1所示，本实施方式的负离子生成装置1具备腔室2、对象物配置部3、负离子生成部4、气体供给部6、电路部7、电压施加部8及控制部50。

腔室2为用于收纳基板11(对象物)并进行负离子的照射处理的部件。腔室2为在内部进行负离子的生成的部件。腔室2由导电性的材料构成，并且与接地电位连接。

腔室2具备在X轴方向上对置的一对壁部2a、2b、在Y轴方向上对置的一对壁部2c、2d及在Z轴方向上对置的一对壁部(未图示)。另外，在X轴方向的负侧配置有壁部2a，在正侧配置有壁部2b。在Y轴方向的负侧配置有壁部2c，在正侧配置有壁部2d。

对象物配置部3用于配置成为负离子的照射对象物的基板11。对象物配置部3设置于腔室2的壁部2a。对象物配置部3具备载置部件12和连接部件13。载置部件12及连接部件13由导电性的材料构成。载置部件12为用于在载置面12a上载置基板11的部件。载置部件12安装于壁部2a，且配置于腔室2的内部空间内。载置面12a为以与X轴方向正交的方式展开的平面。由此，基板11以与X轴方向正交的方式且以与ZY平面平行的方式，载置于载置面12a上。连接部件13为将载置部件12与电压施加部8电连接的部件。连接部件13贯穿壁部2a延伸至腔室2外。另外，连接部件13的位置关系只要是不干涉作为负离子生成部4的等离子枪14和阳极16的位置，可以采用任意位置关系。

作为成为负离子照射的对象的基板11，例如，采用在基材的表面上形成ITO、IWO、ZnO、Ga₂O₃、AlN、GaN、SiON等的膜的基板。作为基材，例如采用玻璃基板、塑料基板等板状部件。

接着，对负离子生成部4的结构进行详细说明。负离子生成部4在腔室2内生成等离子体及电子，由此生成负离子及自由基等。负离子生成部4具有等离子枪14和阳极16。

等离子枪14例如为压力梯度型的等离子枪，其主体部分设置于腔室2的壁部2c，与腔室2的内部空间连接。等离子枪14在腔室2内生成等离子体P。在等离子枪14中生成的等离子体P从等离子体口向腔室2的内部空间以射束状射出。由此，在腔室2的内部空间生成等离子体P。

阳极16为将来自等离子枪的等离子体P引导至所期望的位置的机构。阳极16为具有用于诱导等离子体P的电磁体或者磁铁的机构。阳极16设置于腔室的壁部2d，且配置于在Y轴方向上与等离子枪14相面对的位置。由此，等离子体P从等离子枪14射出，一边朝向Y轴方向的正侧一边在腔室2的内部空间扩散后，在收敛的同时被引导至阳极16。另外，等离子枪14与阳极16的位置关系并不限定于上述，只要能够生成负离子，则可以采用任意位置关系。

气体供给部6配置于腔室2的外部。气体供给部6通过形成于壁部2d的气体供给口26，向腔室2内供给气体。气体供给口26形成于负离子生成部4与对象物配置部3之间。在此，气体供给口26形成于壁部2d的X轴方向的负侧的端部与阳极16之间的位置。但是，气体供给口26的位置没有特别限定。气体供给部6供给成为负离子的原料的气体。作为气体，例如可以采用成为O^-等负离子的原料的O₂、成为NH^-等氮化物的负离子的原料的NH₂、NH₄，除此以外，成为C^-、Si^-等负离子的原料的C₂H₆、SiH₄等。即，可以说采用电子亲和力为正的原料。另外，气体也包含Ar等稀有气体作为使放电稳定的载气。

电路部7具有：可变电源30、第1配线31、第2配线32、电阻器R1～R3、及开关SW1。可变电源30夹着处于接地电位的腔室2，将负电压施加到等离子枪14的阴极21，将正电压施加到阳极16。由此，可变电源30在等离子枪14的阴极21与阳极16之间产生电位差。第1配线31将等离子枪14的阴极21与可变电源30的负电位侧电连接。第2配线32将阳极16与可变电源30的正电位侧电连接。电阻器R1在第1中间电极22与可变电源30之间串联连接。电阻器R2在第2中间电极23与可变电源30之间串联连接。电阻器R3在腔室2与可变电源30之间串联连接。开关SW1通过接收来自控制部50的指令信号，切换开启/关闭状态。开关SW1与电阻器R2并联连接。开关SW1在生成等离子体P时成为关闭状态。另一方面，开关SW1在停止等离子体P时成为开启状态。

电压施加部8对基板11施加偏置电压。电压施加部8具有：电源36，对基板11施加偏置电压；第3配线37，连接电源36与对象物配置部3；以及开关SW2，设置于第3配线37上。电源36施加正电压作为偏置电压。第3配线37的一端与电源36的正电位侧连接，并且另一端与连接部件13连接。由此，第3配线37经由连接部件13及载置部件12将电源36与基板11电连接。开关SW2通过控制部50切换其开启/关闭状态。开关SW2在生成负离子时，在规定的时刻成为开启状态。当开关SW2为开启状态时，连接部件13与电源36的正电位侧彼此电连接，向连接部件13施加偏置电压。另一方面，开关SW2在生成负离子时的规定的时刻成为关闭状态。当开关SW2为关闭状态时，连接部件13与电源36彼此电切断，连接部件13不被施加偏置电压，连接部件13成为浮游状态。当连接部件13成为浮游状态时，例如在等离子体ON时流入基板11的粒子的正负平衡而成为最小限度。

控制部50为控制负离子生成装置1整体的装置，具备集中管理装置整体的ECU[Electronic Control Unit：电子控制单元]。ECU为具有CPU[Central Processing Unit：中央处理单元]、ROM[Read Only Memory：只读存储器]、RAM[Random Access Memory：随机存储器]、CAN[Controller Area Network：控制器局域网]通信电路等的电子控制单元。在ECU中，例如将存储于ROM中的程序加载到RAM，并由CPU执行加载到RAM的程序，由此实现各种功能。ECU也可以由多个电子单元构成。

控制部50配置于腔室2的外部。并且，控制部50具备：气体供给控制部51，控制基于气体供给部6的气体供给；等离子体控制部52，控制基于负离子生成部4的等离子体P的生成；以及电压控制部53，控制基于电压施加部8的偏置电压的施加。控制部50进行控制，以进行重复等离子体P的生成和停止的间歇运转。

在通过等离子体控制部52的控制，开关SW1成为关闭状态时，来自等离子枪14的等离子体P向腔室2内射出，因此在腔室2内生成等离子体P。等离子体P将中性粒子、正离子、负离子(存在氧气等负性气体的情况下)及电子作为构成物质。在通过等离子体控制部52的控制，开关SW1成为开启状态时，来自等离子枪14的等离子体P不向腔室2内射出，因此腔室2内的等离子体P的电子温度急剧降低。因此，电子容易附着于供给至腔室2内的气体的粒子上。由此，在生成室10b内有效率地生成负离子。电压控制部53在等离子体P停止的时刻，控制电压施加部8对基板11施加正偏置电压。由此，腔室2内的负离子被引导至基板11，向基板11上照射负离子。

图2为表示等离子体P的开启/关闭的时刻和正离子及负离子向对象物的飞来状况的曲线图。图中，记载有“ON”的区域表示等离子体P的生成状态，记载有“OFF”的区域表示等离子体P的停止状态。在时间t1的时刻，等离子体P停止。在等离子体P的生成中，生成较多正离子。此时，在腔室2中也生成较多电子。而且，当等离子体P停止时，正离子急剧减少。此时，电子也减少。在等离子体P停止后，负离子从经过规定时间的时间t2起急剧增加，在时间t3成为峰。另外，正离子及电子从等离子体P停止后起逐渐减少，在时间t3附近，正离子与负离子成为相同量，电子几乎消失。

在此，负离子生成装置1还具备紫外光抑制机构60。紫外光抑制机构60为在负离子生成部4与对象物配置部3之间抑制对于对象物配置部3的紫外光UV、即对于基板11的紫外光UV的机构。在本实施方式中，紫外光抑制机构60具有在腔室2内配置于负离子生成部4与对象物配置部3之间的、抑制紫外光UV的穿过的开口率调整部件61A、61B(部件)。开口率调整部件61A、61B抑制紫外光UV的穿过且允许负离子、自由基(具有不成对电子的原子、分子)等供给物PM的穿过。另外，在本实施方式中，来自等离子体P的紫外光UV及供给物PM主要从X轴方向的正侧朝向负侧行进，并照射到基板11上。因此，有时将X轴方向称为“照射方向”。并且，有时将X轴方向的正侧称为“照射方向上的上游侧”，将X轴方向的负侧称为“照射方向上的下游侧”。

开口率调整部件61A、61B分别为具有贯穿部的板状部件。开口率调整部件61A、61B以与照射方向正交的方式、即以与YZ平面平行地展开的方式配置。并且，开口率调整部件61A、61B以在照射方向上彼此对置的方式配置。在此，开口率调整部件61A配置于照射方向上的上游侧，开口率调整部件61B配置于照射方向上的下游侧。并且，开口率调整部件61A、61B以从照射方向观察时使彼此的贯穿部错开的方式配置，由此能够事先调整开口率。

参考图3，对开口率调整部件61A、61B的一例进行说明。图3中(a)是从照射方向上的上游侧观察开口率调整部件61A与开口率调整部件61B重叠的情况的概略图。图3中(b)是除去开口率调整部件61A而从照射方向上的上游侧仅观察开口率调整部件61B的概略图。如图3中(a)所示，开口率调整部件61A具有以规定的图案分布的圆形的贯穿部62A。并且，如图3中(b)所示，开口率调整部件61B具有以规定的图案分布的圆形的贯穿部62B。从照射方向观察时，贯穿部62A与贯穿部62B以彼此错开的方式配置。因此，开口率调整部件61A的贯穿部62A成为被开口率调整部件61B的板部(除了贯穿部62B以外的部分)堵住的状态。

如上所述，开口率调整部件61A、61B成为在从照射方向观察时不存在开口部分的结构。因此，当从等离子体P射出的紫外光UV沿照射方向行进时，被开口率调整部件61A、61B的组合阻断。另一方面，开口率调整部件61A、61B在照射方向上彼此隔着微小的间隙而分离。因此，比开口率调整部件61A、61B更靠等离子体P侧的空间SP1(参考图1)与比开口率调整部件61A、61B更靠基板11侧的空间SP2(参考图1)，经由贯穿部62A、间隙及贯穿部62B而在空间上连通。因此，来自空间SP1的供给物PM通过重复进行部件之间的反射等，能够进入空间SP2。由此，允许供给物PM、尤其是负离子穿过开口率调整部件61A、61B，并照射到基板11上。另外，紫外光UV具有相对于照射方向倾斜的成分、在部件之间反射的成分，因此一部分也会进入空间SP2。然而，所进入的紫外光UV的量与供给物PM相比相当少。

在图3的(a)、(b)中，在从照射方向观察时，开口率调整部件61A、61B的组合结构不存在开口部。然而，为了增加供给物PM的穿过量，也可以形成有开口部。具体而言，可以如图3中(b)所示，通过使贯穿部62A(虚线)与贯穿部62B局部重叠，由此形成开口部OP(用阴影线表示的区域)。并且，开口部OP的大小能够通过调整开口率调整部件61A与开口率调整部件61B的偏离量来进行控制。如此，开口率调整部件61A、61B能够通过调整彼此的偏离量来调整开口率。

在此，对开口率调整部件61A、61B的开口率进行说明。该开口率为，当将从照射方向观察时的基准区域的面积设为100％时，在该基准区域内形成的开口部OP的面积的总计的比例。在此，基准区域可以是在图1中用“E1”表示的、与基板11重叠的部分的区域。或者，在未载置基板11的状态下，可以将与载置部件12重叠的部分的区域设为基准区域。在图3中(a)所示的例子中，开口率调整部件61A、61B的组合结构不具有开口部OP，因此开口率成为0％。通过调整开口率调整部件61A、61B的偏离量或调整贯穿部62A、62B的大小而增大开口部OP，由此开口率变大。另外，在开口率调整部件61A、61B的组合结构中，在使贯穿部62A、62B完全重叠时成为开口率的上限值。即，即便使贯穿部62A、62B完全重叠，基准区域E1也被开口率调整部件61A的除了贯穿部62A以外的部分的板部堵住。因此，开口率的上限值成为100％以下。但是，根据情况，也可以通过从基准区域E1除去开口率调整部件61A、61B本身，由此将开口率设为100％。并且，在将开口率设为0％时，在允许电子的照射的情况下，也可以无需进行图2所示那样的等离子体P的间歇控制，而连续地产生等离子体P。另外，在将开口率设为0％时，可以在设为紫外光UV不照射到基板11的状态的同时，利用电场吸引供给物PM。

另外，开口率调整部件的形状没有特别限定。例如，如图3中(c)、(d)所示，也可以采用具有梳齿状的贯穿部64A、64B的开口率调整部件63A、63B。通过调整开口率调整部件63A、63B的贯穿部64A、64B的偏离量，可以如图3中(c)所示，将开口率设为0％，也可以如图3中(d)所示，增大开口率。另外，也可以采用平板的嵌套结构。并且，除了图3所示的例子以外，也可以采用各种贯穿部的形状。并且，也可以进一步增加开口率调整部件的数量。通过采用各种组合，与开口率调整部件的组合相关的结构也能够将开口率调整为0％至100％。

并且，开口率调整部件的数量也可以为1个。此时，如图7中(a)所示，采用利用覆盖在基板11上部的一张板200来堵住的结构。在该结构中，使供给物PM从板200的外侧迂回进入而照射。在图7中(a)的结构中，将基准区域E1作为基准时的开口率成为0％。然而，在供给物PM迂回进入的开口部的大小较大，且假设将该开口部与基准区域E1对准的情况下，开口部的大小也可以成为相当于开口率100％的大小。在这样的结构中，调整开口部相对于腔室2的截面积的比例。在允许电子的照射的情况下，也可以无需进行图2所示那样的等离子体P的间歇控制，而连续地产生等离子体P。

例如，在图3所示的方式中，贯穿部的大小比基板11小。但是，开口率调整部件201、202的贯穿部也可以如图7中(b)所示那样形成得较大。例如，贯穿部的大小也可以成为“基板11的尺寸/2”的大小等。此时，通过调整开口率调整部件201、202的重叠方式，能够抑制分布不均匀。

接着，对本实施方式所涉及的负离子生成装置1的作用效果进行说明。

本实施方式所涉及的负离子生成装置1为，在负离子生成部4与对象物配置部3之间具备抑制对于对象物配置部3的紫外光UV的紫外光抑制机构60。在负离子生成部4为了生成负离子而生成等离子体P的情况下，包含紫外光UV的等离子体光朝向配置于对象物配置部3的基板11的方向。此时，通过紫外光抑制机构60抑制对于基板11的紫外光UV，能够减少或阻断照射到基板11上的紫外光UV。综上所述，能够抑制对基板11的损伤。

紫外光抑制机构60具有在腔室2内配置于负离子生成部4与对象物配置部3之间的、抑制紫外光UV的穿过的开口率调整部件61A、61B。此时，即使不变更腔室2整体的形状(例如，如图6那样)，仅通过对现有的腔室2追加开口率调整部件61A、61B，就能够抑制对于基板11的紫外光UV。

开口率调整部件61A、61B抑制紫外光UV的穿过且允许负离子的穿过。此时，即使不设置如图4所示那样的使部件移动的复杂的机构，也能够抑制对于基板11的紫外光UV。

本发明并不限定于上述实施方式。

例如，也可以采用图4所示的负离子生成装置1的结构。在图4所示的例子中，紫外光抑制机构60可以具有切换部67，该切换部67在由负离子生成部4生成等离子体P的时刻和停止等离子体P的时刻切换开闭部件66(部件)的位置。开闭部件66为在照射方向的下游侧与基板11及载置部件12对置的部件。开闭部件66为不具有如图3所示那样的贯穿部的平面状的板部件。切换部67通过对开闭部件66施加驱动力，由此能够使其旋转移动或往复移动。由此，切换部67能够切换利用开闭部件66覆盖基板11的状态和使开闭部件66退避而使基板11暴露的状态。

此时，在正在生成等离子体P的时刻(图2的“ON”的时刻)，切换部67将开闭部件66配置于负离子生成部4与基板11之间，能够阻断对于基板11的紫外光UV。另一方面，在等离子体P停止的时刻(图2的“OFF”的时刻)，切换部67通过除去开闭部件66，能够使由负离子生成部4生成的负离子照射到基板11上。根据图4所示的结构，在正在生成等离子体P时，与使用了图1所示的开口率调整部件的结构相比，不具有开口部的开闭部件66能够更可靠地阻断紫外光UV。并且，在等离子体P停止时，通过使基板11暴露，与使用了图1所示的开口率调整部件的结构相比，能够使更多的负离子照射到基板11上。

并且，也可以采用图5所示的负离子生成装置1的结构。在图5所示的例子中，相对于比开口率调整部件61A、61B更靠基板11侧的空间SP2设置有磁场形成部80。磁场形成部80具备以夹着腔室2的方式分别设置在Y轴方向的正侧和负侧的磁场产生装置81。磁场形成部80形成沿着载置部件12的载置面12a的方向的磁场。即，磁场形成部80形成沿着基板11的被照射面11a的方向的磁场。沿着载置面12a及被照射面11a的方向是指与这些面大致平行的方向。在图5所示的例子中，磁场产生装置81所产生的磁通B与Y轴方向大致平行地延伸。磁场形成部80能够通过在基板11附近形成磁场来捕获电子。由此，磁场形成部80能够减少照射到基板11上的电子的量。因此，通过采用图5所示的结构，可以无需进行如图2所示那样的等离子体P的间歇控制，而连续地产生等离子体P。

进而，与磁场形成部80、对象物配置部3及电压施加部8的组合相关的结构，能够作为进行磁控管放电的放电部90发挥作用。并且，负离子生成部4能够作为生成自由基的自由基供给源发挥作用。放电部90为能够使用从自由基供给源供给的自由基进行磁控管放电的机构。由此，放电部90也能够通过磁控管放电来生成照射到基板11上的负离子。

具体而言，磁场形成部80能够施加相对于基板11的被照射面11a大致平行的磁场。即，在被照射面11a(及载置面12a)的位置处，形成有与被照射面11a大致平行的磁场。并且，电压施加部8能够施加相对于基板11的被照射面11a垂直的偏置电压。这样一来，放电部90能够在被照射面11a附近的位置处进行“E×B”的磁控管放电。并且，负离子生成部4能够从高密度的等离子体P供给大量的自由基。由此，与基底状态的气体等不同，变得容易进行放电，能够进行基于等离子体照射的改质。另外，虽然通过磁控管放电新产生等离子体光，但与负离子生成部4的等离子体P相比容易进行放电，因此紫外光较少。因此，能够将对于基板11的损伤抑制到能够允许的范围内。通过这样的磁控管放电，对成为阳极的基板11照射新生成的负离子及电子。

另外，负离子及电子表现出围绕磁通B回转的举动。此时，电子以较小的直径围绕磁通B回转，而负离子以较大的直径围绕磁通B回转。因此，通过预先调整磁场形成部80的磁场，可以使较大地回转的负离子尽可能与基板11接触，而较小地回转的电子尽可能不与基板11接触。由此，与电子相比，负离子更容易照射到基板11上。

在上述实施方式及变形例中，通过在腔室2内设置新的部件，构成了紫外光抑制机构。取而代之，紫外光抑制机构也可以由在负离子生成部4与对象物配置部3之间利用壁部来阻断紫外光UV的腔室102构成。此时，无需追加如图1、图4所示那样的另外的部件，就能够抑制对于基板11的紫外光UV。具体而言，如图6所示，可以将对象物配置部3及基板11配置于来自等离子体P的紫外光UV不直接朝向的位置。

图6所示的腔室102具备用于生成等离子体P的等离子体室RM1和对基板11进行负离子的照射的照射室RM2。等离子体室RM1为与图1的腔室2的内部空间对应的空间，由壁部2a～2d所包围的空间形成。照射室RM2为，在等离子体室RM1的X轴方向的负侧的端部，由向Y轴方向的负侧延伸的空间形成。具体而言，照射室RM2具备：壁部2e，使壁部2a向Y轴方向的负侧延长；壁部2f，从壁部2c向Y轴方向的负侧延伸；以及壁部2g，连接壁部2e、2f的Y轴方向的负侧的端部彼此。在等离子体室RM1中，负离子生成部4的构成要件设置于与图1相同的位置。与此相对，对象物配置部3设置于照射室RM2的壁部2e。

将与基板11的被照射面11a正交的方向(X轴方向)定义为照射方向。此时，设置对象物配置部3的照射室RM2为，在与照射方向正交的方向(在此，为Y轴方向)上，配置于从等离子体室RM1偏离的位置。并且，照射室RM2配置于比等离子枪14及阳极16更靠照射方向的下游侧的位置，并且配置于比等离子体P的缘部Pa更靠照射方向的下游侧的位置。另外，等离子体P的缘部Pa表示在以最大输出生成等离子体P时、能够视觉确认到的发光范围的边界部分。另外，由于等离子体P的发光强度存在差异，因此其轮廓具有某种程度的宽度。

由于这样的位置关系，成为在从基板11观察时无法直接观察到等离子体P的结构。具体而言，在从基板11侧的基准位置观察负离子生成部4侧的情况下，成为观察不到等离子体P的全部或一部分的状态。例如，在将基板11的端部设为基准位置P1时，可以成为从基准位置P1无法观察到等离子体P的缘部Pa的配置，也可以成为从基准位置P1无法观察到阳极16的中心位置CP2的配置，也可以成为从基准位置P1无法观察到等离子体P的中心位置CP1(等离子枪14与阳极16之间的区域的中心位置)的配置，也可以成为从基准位置P1无法观察到等离子枪14的中心位置CP3的配置。另外，从基准位置P1无法观察到中心位置CP1的状态，是指连结基准位置P1与中心位置CP1的虚线VL与腔室102的壁部干涉的状态(参考图6)。另外，也可以将载置部件12的中心设为基板11侧的基准位置P2。通过使这些位置关系成立，由此从等离子体P朝向基板11的紫外光UV被腔室102的壁部2c阻断。通过以上所述，由腔室102构成紫外光抑制机构60。

另外，图6所示的负离子生成装置1也具有形成沿着基板11的被照射面11a及载置面12a的方向的磁场的磁场形成部80。由此，通过磁控管放电，负离子照射到基板11上。另外，也可以省略该磁场形成部80。

例如，在上述实施方式中，将等离子枪14设为压力梯度型等离子枪，但等离子枪14只要能够在腔室2内生成等离子体即可，并不限于压力梯度型等离子枪。

并且，在上述实施方式中，在腔室2内仅设置有一组等离子枪14和引导等离子体P的阳极16的组，但也可以设置多组。并且，也可以从多个等离子枪14向一个部位供给等离子体P。