CN103205718A - 成膜装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种成膜装置，其提高成膜处理的稳定性。本发明的成膜装置（1）通过等离子体束（P）加热成膜材料（Ma），使从成膜材料（Ma）气化后的成膜材料粒子（Mb）附着在基板（11）上来成膜，其具备：真空容器（10），形成真空环境；主阳极（3），配置于真空容器（10）内，保持成膜材料，并且进行等离子体束（P）的引导；辅助阳极（4），以包围主阳极（3）的方式配置，且辅助由主阳极（3）进行的等离子体束（P）的引导，所述成膜装置中,辅助阳极（4）与真空容器（10）电性短路。由此，即使在成膜处理中产生导电性附着物的掉落等，也能够防止辅助阳极的电位的变化。其结果，能够防止成膜条件的变化，并能够提高成膜处理的稳定性。

Description

成膜装置

技术领域

本发明涉及一种成膜装置。

背景技术

作为在被处理物的表面将成膜材料成膜的方法，例如有离子镀法。该离子镀法中，通过在真空容器内对成膜材料照射等离子体束来使成膜材料离子化并扩散，在被处理物的表面附着已离子化的成膜材料来成膜。例如专利文献1中公开有使用这种离子镀法的等离子体处理装置。

专利文献1：日本特开平8-232060号公报

专利文献1中记载的等离子体处理装置具有辅助炉床的电位不同于主炉床的电位及真空装置的电位的结构。这种等离子体处理装置中，在成膜处理中，由于导电性附着物在辅助炉床与真空容器之间掉落而与辅助炉床和真空容器接触，有可能辅助炉床与真空容器电性短路且辅助炉床的电位变化。如此，若在成膜处理中辅助炉床的电位发生变化，则有可能辅助炉床的放电状态发生变化导致成膜条件发生变化。因此，希望更进一步提高成膜处理的稳定性。

发明内容

因此，本发明是为了解决这种问题点而完成的，其目的在于提供一种具有能够提高成膜处理的稳定性的结构的成膜装置。

为了解决上述课题，本发明所涉及的成膜装置为通过等离子体束加热成膜材料，使从成膜材料气化后的粒子附着在被成膜物上来成膜的成膜装置，其具备：真空容器，形成真空环境；主阳极，配置于真空容器内，保持成膜材料，并且进行等离子体束的引导；及辅助阳极，以包围主阳极的方式配置，且辅助由主阳极进行的等离子体束的引导，所述成膜装置中,辅助阳极与真空容器电性短路。

在该成膜装置中，辅助阳极与真空容器电性短路。因此，即使在成膜处理中产生导电性附着物的掉落，也能够防止辅助阳极的电位的变化。其结果，能够防止成膜条件的变化，且能够提高成膜处理的稳定性。

辅助阳极可具有用于辅助等离子体束的引导的电磁铁及容纳电磁铁的导电性容器，容器可与真空容器电性短路。在这种情况下，通过使辅助阳极的容器与真空容器电性短路，在通过电磁铁辅助等离子体束的引导的辅助阳极中，能够防止在成膜处理中的辅助阳极的电位的变化。其结果，能够防止成膜条件的变化，也能够提高成膜处理的稳定性。

可进一步具备支承辅助阳极的导电性支承部件，辅助阳极也可以经支承部件与真空容器电性短路。此时，能够通过仅将辅助阳极直接固定于支承部件的简单的结构使辅助阳极与真空容器电性短路。

主阳极可具有主炉床。并且,主炉床可由导电性材料构成,并且具有向朝向被成膜物的方向延伸的圆筒状的外侧壁及设置于所述外侧壁的远离所述被成膜物的一侧的端部且向圆筒的径向伸出的板状部件。并且，可进一步具备设置于板状部件与支承部件之间的绝缘部件。此时，由于主阳极与辅助阳极（及支承辅助阳极的支承部件）通过绝缘部件绝缘，因此即使辅助阳极（及支承辅助阳极的支承部件）与真空容器电性短路，也能够防止对主阳极的影响，并能够防止成膜条件发生变化。

支承部件可具有开口部，该开口部由以包围主阳极的外侧壁的方式设置的绝缘体构成。此时，即使导电性附着物在主阳极与支承部件之间掉落，主阳极与支承部件通过由绝缘体构成的开口部绝缘，因此能够防止对主阳极的影响，并能够防止成膜条件发生变化。

主阳极可具有主炉床。并且,主炉床可由导电性材料构成,并且具有向朝向被成膜物的方向延伸的圆筒状的外侧壁及设置于所述外侧壁的远离所述被成膜物的一侧的端部且向圆筒的径向伸出的板状部件。并且，在板状部件与支承部件之间可设置有间隙。此时，由于主阳极与辅助阳极（及支承辅助阳极的支承部件）通过在它们之间设置间隙而被绝缘，因此即使辅助阳极（及支承辅助阳极的支承部件）与真空容器电性短路，也能够防止对主阳极的影响，并能够防止成膜条件发生变化。

在支承部件与主阳极的外侧壁之间可设置有间隙。此时，由于主阳极的外侧壁与辅助阳极（及支承辅助阳极的支承部件）通过在它们之间设置间隙而被绝缘，因此即使辅助阳极（及支承辅助阳极的支承部件）与真空容器电性短路，也能够防止对主阳极的影响，并能够防止成膜条件发生变化。

可进一步具备设置于辅助阳极上的罩，罩可在主阳极上具有开口，并从辅助阳极延伸至真空容器的侧壁。此时，能够防止导电性附着物等侵入辅助阳极与真空容器之间，并能够简化维护操作。并且，能够防止等离子体束侵入辅助阳极与真空容器之间，并能够抑制异常放电等。

罩可具有导电性，并与辅助阳极电性短路。此时，能够通过仅将罩载置于辅助阳极上的简单的结构防止导电性附着物及等离子体束侵入辅助阳极与真空容器之间。

发明效果

根据本发明，能够提高成膜处理的稳定性。

附图说明

图1是表示本实施方式所涉及的成膜装置的结构的概要截面图。

图2是用于说明图1的成膜装置的电性连接关系的图。

图3是表示图1的成膜装置的变形例的结构的概要截面图。

图中：1-成膜装置，3-主阳极，4-辅助阳极，4a-容器，4b-线圈（电磁铁），5-支承部件，10-真空容器，10d-侧壁，11-基板（被成膜物），13-罩，Ma-成膜材料，Mb-成膜材料粒子，P-等离子体束。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，在以下说明中对相同要件附加相同符号，并省略重复说明。

图1是表示基于本实施方式所涉及的成膜装置的结构的概要截面图。本实施方式的成膜装置1为用于所谓离子镀法的离子镀装置。另外，为了便于说明，在图面上还示出XYZ正交坐标系。

如图1所示，成膜装置1具备等离子体源2、主阳极3、辅助阳极4、支承部件5、传送机构7及真空容器10。

真空容器10为通过未图示的真空泵形成真空环境的容器，通过导电性材料（例如铜、不锈钢等）构成。真空容器10具有：传送室10a，用于传送成膜对象即作为被处理物的基板11（被成膜物）；成膜室10b，使成膜材料Ma扩散；及等离子体口10c，其将从等离子体源2照射的等离子体束P收容于真空容器10内。。传送室10a、成膜室10b及等离子体口10c相互连通。传送室10a向预定传送方向（图中的箭头A）延伸且配置于成膜室10b上。在本实施方式中传送方向A沿X轴设定。

等离子体源2为压力梯度型等离子体源，并且其主体部分设置于成膜室10b的侧壁（等离子体口10c）。在等离子体源2中生成的等离子体束P从等离子体口10c向成膜室10b内射出。等离子体束P的射出方向通过设置于等离子体口10c的未图示的转向线圈控制。

主阳极3为用于保持成膜材料Ma，并且进行等离子体束P的引导的部分。主阳极3设置于成膜室10b内，并且从传送机构7观察时配置于Z轴方向的负方向。主阳极3具有主炉床31。主炉床31为由导电性材料（例如铜、不锈钢等）构成的圆筒状部件，在该主炉床31的中央部形成有用于填充成膜材料Ma的开口。而且成膜材料Ma的前端部分从该开口露出。主炉床31向主炉床31本身或成膜材料Ma引导从等离子体源2射出的等离子体束P。另外，在主炉床31上设置有向朝向基板11的方向（Z方向）延伸的圆筒状外侧壁31a，及设置于外侧壁31a的端部（远离基板11侧的端部）的板状部件31b。板状部件31b呈比外侧壁31a更向径向（外侧壁31的圆筒形状的径向）伸出的形状。板状部件31b由导电性材料（例如铜、不锈钢等）构成。板状部件31b与后述的支承部件5的底板5a之间设置有绝缘部件5c。主炉床31的板状部件31b的上表面经绝缘部件5c连接于支承部件5的底板5a的下表面，且主炉床31与底板5a电性绝缘。主炉床31（主阳极3）与底板5a（辅助阳极4）通过绝缘部件5c绝缘，因此即使底板5a（辅助阳极4）与真空容器10电性短路，也能够防止对主炉床31(主阳极3)的影响，并能够防止成膜条件发生变化。

辅助阳极4为用于辅助由主阳极3进行的等离子体束P的引导的部分。辅助阳极4配置于保持成膜材料Ma的主炉床31的周围，且具有环状容器4a、容纳于容器4a内的线圈4b（电磁铁）及永久磁铁4c。容器4a由导电性材料（例如铜、不锈钢等）构成。线圈4b及永久磁铁4c根据流向线圈4b的电流量控制射入主炉床31的等离子体束P的方向或射入成膜材料Ma的等离子体束P的方向。

支承部件5为支承主阳极3及辅助阳极4的部件。支承部件5具有底板5a、支柱5b及绝缘部件5c。底板5a为在其上表面固定辅助阳极4的导电性板状部件。底板5a具有以包围主阳极3的外侧壁31a的方式而设置的开口部5d，且开口部5d由绝缘体构成。即使导电性附着物掉落在主阳极3的外侧壁31a与底板5a之间，也由于通过由绝缘体构成的开口部5d使外侧壁31a与底板5a绝缘，因此能够防止对主阳极3的影响，并能够防止成膜条件发生变化。支柱5b为支承底板5a的导电性部件，设置于成膜室10b的底面。底板5a及支柱5b例如由不锈钢等构成。绝缘部件5c为支承主炉床31的绝缘性部件，设置于底板5a与主炉床31之间。绝缘部件5c例如设置于底板5a的下表面，并连接于设置在主炉床31的底部的板状部件31b的上表面。

传送机构7由设置于传送室10a内的多个传送辊71构成。传送机构7在与成膜材料Ma对置的状态下向传送方向A传送保持基板11的托盘72。传送辊71沿传送方向A以等间隔排列，能够在支承托盘72的同时向传送方向A传送托盘72。另外，基板11例如为玻璃基板、塑料基板及半导体基板等板状部件。

作为成膜材料Ma，例示了ITO及ZnO等透明导电材料、SiON等绝缘密封材料。当成膜材料Ma由绝缘性物质构成时，若对主炉床31照射等离子体束P，则主炉床31被来自等离子体束P的电流加热，成膜材料Ma的前端部分蒸发（气化），被等离子体束P离子化后的成膜材料粒子Mb向成膜室10b内扩散。并且，当成膜材料Ma由导电性物质构成时，若向主炉床31照射等离子体束P，则等离子体束P直接射入成膜材料Ma，成膜材料Ma的前端部分被加热而蒸发，被等离子体束P离子化后的成膜材料粒子Mb向成膜室10b内扩散。向成膜室10b内扩散的成膜材料粒子Mb向成膜室10b的上方（Z轴正方向）移动，在传送室10a内附着于基板11的表面。

另外，成膜材料Ma成形为预定长度的圆柱状固体，且多个成膜材料Ma一次性设置于主阳极3上。而且，根据成膜材料Ma的消耗通过顶推装置6从主阳极3的下方依次挤出成膜材料Ma，以便最上部的成膜材料Ma的前端部分与主炉床31上端之间保持预定位置关系。

图2是用于说明成膜装置1的电性连接关系的图。如图2所示，真空容器10连接于接地电位GND。辅助阳极4的容器4a经底板5a及支柱5b与真空容器10电性短路。为此，辅助阳极4的容器4a的电位与真空容器10的电位相同，为接地电位GND。等离子体源2与主炉床31之间连接有电源PS，主炉床31与底板5a之间设置有绝缘部件5c。并且，主炉床31经电阻器R连接于真空容器10。因此，主炉床31相对真空容器10保持为正电位。

这样构成的成膜装置1中，辅助阳极4的容器4a与真空容器10电性短路。即，辅助阳极4的电位变成接地电位GND（0V）。因此，成膜处理中即使因导电性附着物的掉落导致辅助阳极4的容器4a与真空容器10电性连接，由于容器4a与真空容器10从最初就电性短路，因此不会产生辅助阳极4的容器4a的电位变化。因此，能够抑制放电状态的变化，并能够防止成膜条件的变化。其结果，能够抑制成膜于基板11的膜质的变化，并能够提高成膜处理的稳定性。

以往的成膜装置中，辅助阳极相对主阳极及真空容器电性绝缘，因此结构复杂。另一方面，在成膜装置1中，能够设成仅将辅助阳极4直接固定于底板5a的简单的结构。

图3是表示成膜装置1的变形例的结构的概要截面图。如图3所示，成膜装置1相对于图1的结构进一步具备粒子捕获板12及罩13。在此，进行粒子捕获板12及罩13的说明，关于其他构成要件，与上述实施方式相同，因此省略其说明。

粒子捕获板12为捕获并保持成膜材料粒子Mb的部件。粒子捕获板12沿侧壁10d的内表面配置。粒子捕获板12的表面设置有多个凹部和多个凸部，有效地捕获成膜材料粒子Mb。粒子捕获板12具有导电性，例如由铜构成。粒子捕获板12的厚度例如为4mm左右。粒子捕获板12通过螺栓等导电性固定部件固定于真空容器10的侧壁10d。因此，粒子捕获板12与真空容器10电性短路，粒子捕获板12的电位为接地电位GND。

罩13为从辅助阳极4及辅助阳极4的外周边覆盖至真空容器10的侧壁10d的内表面的板状部件。罩13设置于辅助阳极4上方。罩13在主阳极3上具有开口，其外缘沿着真空容器10的侧壁10d的内表面。罩13具有导电性，例如由不锈钢构成。罩13的厚度例如为3mm左右。罩13通过载置于辅助阳极4上来安装。因此，与辅助阳极4的容器4a电性短路，罩13的电位为接地电位GND。另外，当粒子捕获板12延伸至比辅助阳极4的上表面更靠下方时，罩13的外缘呈沿着粒子捕获板12的形状。

在该变形例中，以从辅助阳极4及辅助阳极4的外周边覆盖至真空容器10的侧壁10d的内表面的方式设置有罩13。因此，能够防止导电性附着物等侵入辅助阳极4与真空容器10之间，并能够简化维护操作。另外，能够防止等离子体束P侵入辅助阳极4与真空容器10之间，并能够抑制异常放电等。

另外，由于辅助阳极4与真空容器10电性短路，因此能够设成仅将与真空容器10电性短路的罩13载置于辅助阳极4上的简单的结构。并且，当进一步设置粒子捕获板12时，能够一体地覆盖辅助阳极4与真空容器10的侧壁10d的内表面。因此，能够更可靠地防止导电性附着物等侵入辅助阳极4与真空容器10之间，并能够更加简化维护操作。另外，能够更可靠地防止等离子体束P侵入辅助阳极4与真空容器10之间，并能够进一步抑制异常放电等。

另外，本发明所涉及的成膜装置不限定于本实施方式所记载的成膜装置。可在板状部件31b与支承部件5的底板5a之间不设置绝缘部件5c，而设置间隙。由于主阳极3（的板状部件31b）与辅助阳极4（及支承辅助阳极4的支承部件5）通过在它们之间设置间隙而被绝缘，因此即使辅助阳极4（及支承辅助阳极4的支承部件5）与真空容器10电性短路，也能够防止对主阳极3的影响，并能够防止成膜条件发生变化。另外，可在底板5a上不设置由绝缘体构成的开口部5d，而在底板5a与主阳极3的外侧壁31a之间设置间隙。由于主阳极3的外侧壁31a与辅助阳极4（及支承辅助阳极4的支承部件5）因在它们之间设置间隙而被绝缘，因此即使辅助阳极4（及支承辅助阳极4的支承部件5）与真空容器10电性短路，也能够防止对主阳极3的影响，并能够防止成膜条件发生变化。

Claims (9)

1.一种成膜装置，其通过等离子体束加热成膜材料，使从所述成膜材料气化后的粒子附着在被成膜物上来成膜，其特征在于，

所述成膜装置具备：

真空容器，形成真空环境；

主阳极，配置于所述真空容器内，保持所述成膜材料，并且进行所述等离子体束的引导；及

辅助阳极，以包围所述主阳极的方式配置，且辅助由所述主阳极进行的所述等离子体束的引导，

所述辅助阳极与所述真空容器电性短路。

2.如权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，

所述辅助阳极具有：

电磁铁，用于辅助所述等离子体束的引导；及

导电性容器，容纳所述电磁铁，

所述容器与所述真空容器电性短路。

3.如权利要求1或2所述的成膜装置，其特征在于，

所述成膜装置还具备导电性的支承部件，且该导电性的支承部件支承所述辅助阳极，

所述辅助阳极经所述支承部件与所述真空容器电性短路。

4.如权利要求3所述的成膜装置，其特征在于，

所述主阳极具有主炉床，

所述主炉床由导电性材料构成，并且具有：圆筒状的外侧壁，向朝向所述被成膜物的方向延伸；及板状部件，设置于所述外侧壁的远离所述被成膜物的一侧的端部，并且向圆筒的径向伸出，

该成膜装置还具备设置于所述板状部件与所述支承部件之间的绝缘部件。

5.如权利要求4所述的成膜装置，其特征在于，

所述支承部件具有开口部，该开口部由以包围所述主阳极的所述外侧壁的方式设置的绝缘体构成。

6.如权利要求3所述的成膜装置，其特征在于，

所述主阳极具有主炉床，

所述主炉床由导电性材料构成,并且具有：圆筒状的外侧壁，向朝向所述被成膜物的方向延伸；及板状部件，设置于所述外侧壁的远离所述被成膜物的一侧的端部，并且向圆筒的径向伸出，

所述板状部件与所述支承部件之间设置有间隙。

7.如权利要求6所述的成膜装置，其特征在于，

在所述支承部件与所述主阳极的所述外侧壁之间设置有间隙。

8.如权利要求1或2中所述的成膜装置，其特征在于，

所述成膜装置还具备设置于所述辅助阳极上的罩，

所述罩在所述主阳极上具有开口，并且从所述辅助阳极延伸至所述真空容器的侧壁。

9.如权利要求8所述的成膜装置，其特征在于，

所述罩具有导电性，

所述罩与所述辅助阳极电性短路。

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