JP2002030425A - System and method for film deposition - Google Patents

System and method for film deposition

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JP2002030425A
JP2002030425A JP2000211648A JP2000211648A JP2002030425A JP 2002030425 A JP2002030425 A JP 2002030425A JP 2000211648 A JP2000211648 A JP 2000211648A JP 2000211648 A JP2000211648 A JP 2000211648A JP 2002030425 A JP2002030425 A JP 2002030425A
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film
hearth
film forming
gas
forming apparatus
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JP2000211648A
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Japanese (ja)
Inventor
Ryoji Chikugo
了治 筑後
Toshiyuki Sakami
俊之 酒見
Yukio Furuyabu
幸夫 古薮
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film deposition system and a film deposition method by which electric discharge to a hearth can be stabilized and film deposition can also stabilized over a long period of time. SOLUTION: At film deposition, a gaseous mixture of oxygen and argon is discharged toward a wafer through an annular opening 51c formed in a guide member 251 for guiding a material tablet 53. Owing to the gaseous mixture discharged through the opening 51c, a plasma beam PB can stably be formed, and a homogeneous film can be deposited on the wafer W with superior reproducibility. Moreover, the film stress of the ITO film deposited on the wafer can be reduced, and resistivity can be decreased. Further, formation of a deposit around the guide member 251 by the flow of the gaseous mixture discharged through the opening 51c can be prevented, and stable film deposition can be carried out over a long period of time.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術の分野】本発明は、プラズマビーム
を用いて基板上に透明導電膜等を形成するための成膜装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a film forming apparatus for forming a transparent conductive film on a substrate using a plasma beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】プラズマビームを用いる成膜装置とし
て、例えば特開平9−194232号公報に開示のイオ
ンプレーティング装置がある。このイオンプレーティン
グ装置では、圧力勾配型のプラズマガンからのプラズマ
ビームをハースに導き、ハースに設けた中空コーン状の
ガイド部材に通した材料タブレットの上端を昇華させつ
つこれを徐々に押し上げる。材料タブレットは、インジ
ウム及び錫の酸化物(ITO)からなり、その上端から
出射した蒸発物質は、プラズマビーム中でイオン化さ
れ、イオン化した材料粒子がハースと対向して搬送され
る基板の表面に付着し、ここにITO膜が形成される。
2. Description of the Related Art As an example of a film forming apparatus using a plasma beam, there is an ion plating apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-194232. In this ion plating apparatus, a plasma beam from a pressure gradient type plasma gun is guided to a hearth, and the material tablet passed through a hollow cone-shaped guide member provided in the hearth is sublimated at the upper end while sublimating the upper end thereof. The material tablet is made of oxides of indium and tin (ITO), and the evaporating substance emitted from its upper end is ionized in the plasma beam, and the ionized material particles adhere to the surface of the substrate that is conveyed in opposition to the hearth. Then, an ITO film is formed here.

【0003】イオンプレーティング装置によるITO等
の成膜では、スパッタリング装置に比較して高速成膜が
可能となり、比抵抗の低い導電膜を得ることができる。
また、スパッタリング装置のように長時間運転によって
蒸発源であるターゲットにノジュールが発生するといっ
た問題もない。
[0003] In film formation of ITO or the like by an ion plating apparatus, high-speed film formation is possible as compared with a sputtering apparatus, and a conductive film having a low specific resistance can be obtained.
Further, there is no problem that nodules are generated in a target which is an evaporation source due to long-time operation unlike a sputtering apparatus.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような成膜装置では、ハースへの放電を安定化させてさ
らに安定した成膜を行うことが望まれている。
However, in the above-described film forming apparatus, it is desired to stabilize the discharge to the hearth to form a more stable film.

【0005】また、上記成膜装置では、スパッタリング
装置でも同様であるが、ITO等を高速で形成する際
に、下地であるカラーフィルタにプラズマダメージを生
じさせたり、膜応力によってITO膜等に割れが発生す
る場合があった。
In the above-described film forming apparatus, the same applies to a sputtering apparatus. However, when forming ITO or the like at a high speed, plasma damage occurs to a color filter as a base, or cracks occur in an ITO film or the like due to film stress. May occur.

【0006】また、上記成膜装置で長時間の成膜を行う
と、成膜中に発生した余剰の膜材料がハースの回りに付
着・堆積し、安定した成膜を妨げていた。
Further, when a long-time film formation is performed by the above-described film forming apparatus, excess film material generated during the film formation adheres and deposits around the hearth, thereby hindering stable film formation.

【0007】そこで、本発明は、ハースへの放電を安定
化させることができ、膜応力によって割れが発生しにく
い成膜装置及び成膜方法を提供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a film forming apparatus and a film forming method capable of stabilizing discharge to a hearth and hardly causing cracks due to film stress.

【0008】また、本発明は、長時間の成膜を行う際に
もハースの回りに堆積物が付着することを防止でき、長
時間に亘って成膜を安定化させることができる成膜装置
及び成膜方法を提供することを目的とする。
The present invention also provides a film forming apparatus capable of preventing deposition of deposits around a hearth even when performing film formation for a long time and stabilizing film formation for a long time. And a film forming method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の成膜装置は、プラズマビームを成膜室中に
供給するプラズマ源と、成膜室中に配置されプラズマビ
ームを導くとともに膜材料を保持するハースとを備える
成膜装置であって、ハースが、膜材料の周囲において、
ハースに対向して配置される基板側にガスを吐出させる
ガス吐出部を有することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, a film forming apparatus according to the present invention comprises a plasma source for supplying a plasma beam into a film forming chamber, a plasma source arranged in the film forming chamber, and a plasma beam. A hearth for holding the film material, wherein the hearth is around the film material,
It is characterized by having a gas discharge part for discharging a gas to the substrate side arranged opposite to the hearth.

【0010】この場合、ハースが膜材料の周囲において
基板側にガスを吐出させるガス吐出部を有するので、ガ
ス吐出部から吐出されたガスに導かれて安定したプラズ
マビームが形成されることになり、均質な膜を再現性よ
く形成することができる。また、プラズマビームの安定
化によってITO等の成膜においては膜応力が低減する
傾向がある。理由は明確ではないがハース電位が低下す
ることと関連していると思われる。さらに、ガスの流れ
によって膜材料がハースの周囲に飛散することを防止で
きるので、堆積物の形成を防止して長時間安定した成膜
が可能になるとともに成膜速度が増加する場合もある。
In this case, since the hearth has a gas discharge portion for discharging gas to the substrate side around the film material, a stable plasma beam is formed by being guided by the gas discharged from the gas discharge portion. A uniform film can be formed with good reproducibility. In addition, film stress tends to be reduced in film formation of ITO or the like due to stabilization of the plasma beam. The reason is not clear, but seems to be related to the decrease in Haas potential. Further, since the film material can be prevented from being scattered around the hearth by the flow of the gas, the formation of deposits can be prevented, and stable film formation can be performed for a long time, and the film formation speed may be increased.

【0011】なお、膜材料の周囲に吐出させるガスは、
アルゴン等の不活性ガスとすることもできるが、膜材料
に含まれる酸素ガス等の材料ガスとして膜質を調整する
こともできる。
The gas discharged around the film material is as follows:
Inert gas such as argon can be used, but film quality can be adjusted as a material gas such as oxygen gas contained in the film material.

【0012】上記装置の好ましい態様では、ハースがタ
ブレット状の膜材料を基板側に送り出すための貫通孔を
有する環状のガイド部材を備え、ガス吐出部がガイド部
材において貫通孔の周囲に形成されている。この場合、
膜材料をタブレット状にして連続供給するタイプの成膜
装置において、材料タブレットを繰り出すためのガイド
部材を利用して簡易に膜材料の周囲から吐出するガス流
を形成することができる。
In a preferred embodiment of the above apparatus, the hearth includes an annular guide member having a through hole for sending out the tablet-like film material to the substrate side, and a gas discharge portion is formed around the through hole in the guide member. I have. in this case,
In a film forming apparatus of a type in which a film material is continuously supplied in the form of a tablet, a gas flow discharged from the periphery of the film material can be easily formed by using a guide member for feeding out a material tablet.

【0013】また、上記装置の好ましい態様では、ガス
吐出部が膜材料の周囲に形成された環状のガス吐出口で
ある。この場合、膜材料の周囲に均一にガスを吐出する
ことができる。
In a preferred embodiment of the above-mentioned apparatus, the gas discharge portion is an annular gas discharge port formed around the film material. In this case, the gas can be uniformly discharged around the film material.

【0014】また、上記装置の好ましい態様では、膜材
料がインジウム及び錫の酸化物を固めた材料タブレット
である。この場合、比抵抗が小さく、下地のカラーフィ
ルタ等に与えるダメージの少ないITO膜を得ることが
できる。
In a preferred embodiment of the above apparatus, the film material is a material tablet in which oxides of indium and tin are solidified. In this case, it is possible to obtain an ITO film having a small specific resistance and little damage to a base color filter or the like.

【0015】また、上記装置の好ましい態様では、ハー
スの周囲に環状に配置された磁石、又は磁石及びコイル
からなりハースの近接した上方の磁界を制御する磁場制
御部材をさらに備え、プラズマ源がアーク放電を利用し
た圧力勾配型のプラズマガンである。この場合、磁場制
御部材によってハースに入射するプラズマビームをカス
プ状磁場で修正してより均一な厚みの膜を形成すること
ができる。
In a preferred embodiment of the above apparatus, the apparatus further comprises a magnet disposed annularly around the hearth, or a magnetic field control member comprising a magnet and a coil for controlling a magnetic field above and close to the hearth, wherein the plasma source is an arc source. This is a pressure gradient type plasma gun using discharge. In this case, the magnetic field control member corrects the plasma beam incident on the hearth with a cusp-shaped magnetic field, so that a film having a more uniform thickness can be formed.

【0016】また、本発明の成膜方法は、成膜室中に配
置されたハースに向けてプラズマビームを供給すること
によって、ハースに保持した膜材料を蒸発させ、ハース
に対向して配置される基板の表面に付着させる成膜方法
であって、膜材料の周囲においてガスを基板側に吐出さ
せることを特徴とする。
Further, according to the film forming method of the present invention, the film material held in the hearth is evaporated by supplying a plasma beam to the hearth disposed in the film forming chamber, and the film material is disposed to face the hearth. A film deposition method for adhering to a surface of a substrate, wherein a gas is discharged to the substrate side around the film material.

【0017】この場合、ハースが膜材料の周囲において
基板側にガスを吐出させるガス吐出部を有するので、安
定したプラズマビームによって均質な膜を再現性よく形
成することができる。また、プラズマビームの安定化に
よって、基板上に形成された膜の膜応力が低減される。
さらに、ハースに膜材料の堆積物が形成されることを防
止して長時間安定した成膜が可能になるとともに成膜速
度が増加する場合もある。
In this case, since the hearth has a gas discharge portion for discharging gas toward the substrate around the film material, a uniform film can be formed with a stable plasma beam with good reproducibility. Further, the film stress of the film formed on the substrate is reduced by stabilizing the plasma beam.
Further, the deposition of the film material is prevented from being formed on the hearth, thereby enabling stable film formation for a long time and increasing the film formation rate in some cases.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】〔第1実施形態〕図1は、第1実
施形態の成膜装置の全体構造を概略的に説明する図であ
る。この成膜装置は、成膜室である真空容器10と、真
空容器10中にプラズマビームPBを供給するプラズマ
源であるプラズマガン30と、真空容器10内の底部に
配置されてプラズマビームPBが入射する陽極部材50
と、成膜の対象である液晶ガラス板等の基板Wを保持す
る基板保持部材WHを陽極部材50の上方で適宜移動さ
せる搬送機構60とを備える。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] FIG. 1 is a view schematically illustrating the entire structure of a film forming apparatus according to a first embodiment. The film forming apparatus includes a vacuum chamber 10 serving as a film forming chamber, a plasma gun 30 serving as a plasma source for supplying a plasma beam PB into the vacuum chamber 10, and a plasma beam PB disposed at the bottom in the vacuum chamber 10. Incident anode member 50
And a transport mechanism 60 that appropriately moves a substrate holding member WH that holds a substrate W such as a liquid crystal glass plate on which a film is to be formed, above the anode member 50.

【0019】プラズマガン30は、特開平7−1387
43号公報等に開示の圧力勾配型のプラズマガンであ
り、その本体部分は、真空容器10の側壁に設けられた
筒状部12に装着されている。この本体部分は、陰極3
1によって一端が閉塞されたガラス管32からなる。ガ
ラス管32内には、モリブデンMoで形成された円筒3
3が陰極31に固定されて同心に配置されており、この
円筒33内には、LaB 6で形成された円盤34とタン
タルTaで形成されたパイプ35とが内蔵されている。
ガラス管32の両端部のうち陰極31とは反対側の端部
と、真空容器10に設けた筒状部12の端部との間に
は、第1及び第2中間電極41、42が同心で直列に配
置されている。一方の第1中間電極41内には、プラズ
マビームPBを収束するための環状永久磁石44が内蔵
されている。第2中間電極42内にも、プラズマビーム
PBを収束するための電磁石コイル45が内蔵されてい
る。なお、筒状部12の周囲には、陰極31側で発生し
て第1及び第2中間電極41、42まで引き出されたプ
ラズマビームPBを真空容器10内に導くステアリング
コイル47が設けられている。
The plasma gun 30 is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-1387.
No. 43, etc.
The main body is provided on the side wall of the vacuum vessel 10.
It is mounted on the tubular part 12. This body part is the cathode 3
1 comprises a glass tube 32 one end of which is closed. Moth
In the lath tube 32, a cylinder 3 made of molybdenum Mo is provided.
3 are fixed to the cathode 31 and are arranged concentrically.
LaB inside the cylinder 33 6Disk 34 and tongue formed by
And a pipe 35 formed of a barrel Ta.
End of glass tube 32 opposite to cathode 31
And an end of the cylindrical portion 12 provided in the vacuum container 10.
Means that the first and second intermediate electrodes 41 and 42 are concentrically arranged in series.
Is placed. One of the first intermediate electrodes 41 has a plasma
Built-in annular permanent magnet 44 for converging beam PB
Have been. The plasma beam is also provided in the second intermediate electrode 42.
Electromagnetic coil 45 for converging PB is built in
You. In addition, around the cylindrical portion 12, the gas generated on the cathode 31 side is formed.
From the first and second intermediate electrodes 41 and 42
Steering for guiding plasma beam PB into vacuum vessel 10
A coil 47 is provided.

【0020】プラズマガン30の動作は、図示を省略す
るガン駆動装置によって制御されている。これにより、
陰極31への給電をオン・オフしたりこれへの供給電流
等を調整することができ、さらに第1及び第2中間電極
41、42、電磁石コイル45、及びステアリングコイ
ル47への給電を調整することができる。つまり、真空
容器10中に供給されるプラズマビームPBの強度や分
布状態を制御することができる。
The operation of the plasma gun 30 is controlled by a gun driving device (not shown). This allows
The power supply to the cathode 31 can be turned on / off, the supply current to the cathode 31 can be adjusted, and the power supply to the first and second intermediate electrodes 41 and 42, the electromagnet coil 45, and the steering coil 47 can be adjusted. be able to. That is, the intensity and distribution of the plasma beam PB supplied into the vacuum chamber 10 can be controlled.

【0021】なお、プラズマガン30の最も内心側に配
置されるパイプ35は、プラズマビームPBのもととな
るAr等のキャリアガスをプラズマガン30ひいては真
空容器10中に導入するためものであり、流量計93及
び流量調節弁94を介してキャリアガス源90に接続さ
れている。
The pipe 35 disposed at the innermost side of the plasma gun 30 is for introducing a carrier gas such as Ar, which is a source of the plasma beam PB, into the plasma gun 30 and eventually into the vacuum vessel 10. It is connected to a carrier gas source 90 via a flow meter 93 and a flow control valve 94.

【0022】真空容器10中の下部に配置された陽極部
材50は、プラズマビームPBを下方に導く主陽極であ
るハース51と、その周囲に配置された環状の補助陽極
52とからなる。
The anode member 50 disposed in the lower portion of the vacuum vessel 10 comprises a hearth 51 which is a main anode for guiding the plasma beam PB downward, and an annular auxiliary anode 52 disposed around the hearth 51.

【0023】前者のハース51は、導電材料で形成され
るとともに、接地された真空容器10に図示を省略する
絶縁物を介して支持されている。このハース51は、適
当な正電位に制御されており、プラズマガン30から出
射したプラズマビームPBを下方に吸引する。なお、ハ
ース51は、プラズマガン30からのプラズマビームP
Bが入射する中央部に、材料蒸発源である棒状の材料タ
ブレット53が装填される貫通孔51aを有している。
この材料タブレット53は、膜材料である酸化インジウ
ムの粉末と酸化錫との粉末とを焼結して固めたものであ
り、プラズマビームPBからの電流によって加熱されて
昇華し、基板W上にITO膜を形成するための材料蒸気
を発生する。真空容器10下部に設けた材料供給装置5
8は、材料タブレット53を次々にハース51の貫通孔
51aに装填するとともに、装填した材料タブレット5
3を徐々に上昇させる構造となっており、材料タブレッ
ト53の上端が蒸発して消耗しても、この上端をハース
51の凹部から常に一定量だけ突出させることができ
る。
The former hearth 51 is formed of a conductive material and is supported by a grounded vacuum vessel 10 via an insulator (not shown). The hearth 51 is controlled to an appropriate positive potential, and sucks the plasma beam PB emitted from the plasma gun 30 downward. The hearth 51 is provided with a plasma beam P from the plasma gun 30.
At the center where B is incident, there is a through hole 51a into which a rod-shaped material tablet 53 as a material evaporation source is loaded.
The material tablet 53 is obtained by sintering and solidifying indium oxide powder and tin oxide powder, which are film materials, and is heated and sublimated by an electric current from the plasma beam PB. A material vapor for forming a film is generated. Material supply device 5 provided below vacuum vessel 10
8, the material tablets 53 are loaded one after another into the through holes 51a of the hearth 51, and the loaded material tablets 5
3 is gradually raised, and even if the upper end of the material tablet 53 evaporates and is consumed, the upper end can always be protruded from the concave portion of the hearth 51 by a fixed amount.

【0024】後者の補助陽極52は、ハース51の周囲
にこれと同心に配置された環状の容器により構成されて
いる。この環状容器内には、フェライト等で形成された
環状の永久磁石55と、これと同心に積層されたコイル
56とが収納されている。これら永久磁石55及びコイ
ル56は、磁場制御部材であり、ハース51の直上方に
カスプ状磁場を形成する。これにより、ハース51に入
射するプラズマビームPBの向き等を修正することがで
きる。
The latter auxiliary anode 52 is constituted by an annular container arranged around the hearth 51 concentrically therewith. The annular container accommodates an annular permanent magnet 55 made of ferrite or the like and a coil 56 concentrically laminated therewith. The permanent magnet 55 and the coil 56 are magnetic field control members, and form a cusp-shaped magnetic field immediately above the hearth 51. Thereby, the direction and the like of the plasma beam PB incident on the hearth 51 can be corrected.

【0025】補助陽極52内のコイル56は電磁石を構
成し、図示を省略する陽極電源装置から給電されて、永
久磁石55により発生する中心側の磁界と同じ向きにな
るような付加的磁界を形成する。これにより、コイル5
6に供給する電流を変化させることができ、ハース51
に入射するプラズマビームPBの向きの微調整が可能に
なる。
The coil 56 in the auxiliary anode 52 constitutes an electromagnet, and is supplied with power from an anode power supply (not shown) to form an additional magnetic field having the same direction as the central magnetic field generated by the permanent magnet 55. I do. Thereby, the coil 5
6, the current supplied to the hearth 51 can be changed.
Fine adjustment of the direction of the plasma beam PB incident on the substrate becomes possible.

【0026】補助陽極52の容器も、ハース51と同様
に導電性材料で形成される。この補助陽極52は、ハー
ス51に対して図示を省略する絶縁物を介して取り付け
られている。補助陽極52に印加する電圧変化させるこ
とによってハース51の上方の電界を補的に制御でき
る。すなわち、補助陽極52の電位をハース51と同等
にすると、プラズマビームPBもこれに引き寄せられて
ハース51へのプラズマビームPBの供給が減少する。
一方、補助陽極52の電位を真空容器10に近い電位に
下げると、プラズマビームPBがハース51に引き寄せ
られて材料タブレット53が加熱される。
The container of the auxiliary anode 52 is formed of a conductive material similarly to the hearth 51. The auxiliary anode 52 is attached to the hearth 51 via an insulator not shown. By changing the voltage applied to the auxiliary anode 52, the electric field above the hearth 51 can be complementarily controlled. That is, when the potential of the auxiliary anode 52 is made equal to that of the hearth 51, the plasma beam PB is also attracted to this, and the supply of the plasma beam PB to the hearth 51 decreases.
On the other hand, when the potential of the auxiliary anode 52 is reduced to a potential close to the vacuum vessel 10, the plasma beam PB is drawn to the hearth 51 and the material tablet 53 is heated.

【0027】搬送機構60は、搬送路61内に水平方向
に等間隔で配列されて基板保持部材WHの紙面に平行な
横方向に延びるエッジ部を両側から支持する複数のコロ
62と、これらのコロ62を適当な速度で回転させて基
板保持部材WHを一定速度で移動させる駆動装置(図示
を省略)とを備える。
The transport mechanism 60 includes a plurality of rollers 62 that are arranged in the transport path 61 at equal intervals in the horizontal direction and support laterally extending edges parallel to the paper surface of the substrate holding member WH from both sides. A driving device (not shown) that rotates the roller 62 at an appropriate speed to move the substrate holding member WH at a constant speed.

【0028】酸素ガス供給装置71及びキャリアガス供
給装置72は、真空容器10中にハース51を介して、
適当なタイミングで適当量の酸素ガス及びキャリアガス
の混合ガスを供給する。酸素ガス源71aからの酸素ガ
スの供給量は、流量調節弁71b及び流量計71cによ
って調節され、キャリアガス源90からのキャリアガス
の供給量は、流量調節弁72b及び流量計72cによっ
て調節される。両供給装置71、72を経て流量調節さ
れた酸素ガス及びキャリアガスは混合され、ハース51
に設けたガス吐出部(図示を省略)に供給される。な
お、排気装置76は、排気ポンプ76bにより、真空ゲ
ート76aを介して真空容器10内のガスを適宜排気
し、真空容器10内を適当な真空度に設定できる。
The oxygen gas supply device 71 and the carrier gas supply device 72 are placed in the vacuum vessel 10 via the hearth 51.
An appropriate amount of a mixed gas of an oxygen gas and a carrier gas is supplied at an appropriate timing. The supply amount of oxygen gas from the oxygen gas source 71a is adjusted by a flow control valve 71b and a flow meter 71c, and the supply amount of carrier gas from the carrier gas source 90 is adjusted by a flow control valve 72b and a flow meter 72c. . The oxygen gas and the carrier gas whose flow rates have been adjusted through both the supply devices 71 and 72 are mixed, and
The gas is supplied to a gas discharge unit (not shown) provided in the apparatus. In addition, the exhaust device 76 can appropriately exhaust the gas in the vacuum vessel 10 through the vacuum gate 76a by the exhaust pump 76b, and can set the inside of the vacuum vessel 10 to an appropriate degree of vacuum.

【0029】図2は、ハース51のより詳細な構造を説
明する側方断面図である。ハース51は、冷却用のキャ
ビティCCを備えるベース部材151と、ベース部材1
51上に固定されるコーン状のガイド部材251とを備
える。ベース部材151とガイド部材251とは、それ
ぞれに設けた孔151a、251aの中心を一致させて
固定されている。これにより、ハース51の中心に材料
タブレット53を上方に繰り出すための円筒状の貫通孔
51aが形成される。
FIG. 2 is a side sectional view for explaining a more detailed structure of the hearth 51. As shown in FIG. The hearth 51 includes a base member 151 having a cavity CC for cooling, and a base member 1.
And a cone-shaped guide member 251 fixed on the upper surface 51. The base member 151 and the guide member 251 are fixed so that the centers of the holes 151a and 251a provided respectively are aligned. As a result, a cylindrical through hole 51a for feeding the material tablet 53 upward is formed at the center of the hearth 51.

【0030】ベース部材151は、銅製で、高い熱伝導
度と導電性を有し、キャビティCに供給される冷却水に
よって冷却される。ガイド部材251も、銅製で、ベー
ス部材151と電気的及び機械的に接続されて適当な電
位及び温度に維持される。
The base member 151 is made of copper, has high thermal conductivity and conductivity, and is cooled by cooling water supplied to the cavity C. The guide member 251 is also made of copper, is electrically and mechanically connected to the base member 151, and is maintained at an appropriate potential and temperature.

【0031】ガイド部材251の内部には、リング状の
ガスキャビティGCが形成されており、配管59を介し
て酸素ガス供給装置71及びキャリアガス供給装置72
からの混合ガスが供給される。ガスキャビティGCは、
上部に形成した環状の通路RPを介して真空容器10内
に連通する。これらガスキャビティGC及び通路RP
は、ガス吐出部を構成する。ガスキャビティGCに供給
された混合ガスは、通路RPを経て開口51cからほぼ
垂直方向に吐出される。ここで、混合ガスを吐出する開
口51cは、材料タブレット53の周囲に環状に形成さ
れており、開口51cから吐出される混合ガスは、成膜
の対象である基板Wの方向に向かって環状に出射する。
この結果、開口51cから吐出される混合ガスに導かれ
て安定したプラズマビームPBが形成されることにな
り、基板W上に均質な膜を再現性よく形成することがで
きる。また、プラズマビームの安定化によって、基板W
上に形成されたITO膜の膜応力が低減される。さら
に、混合ガスのガス流がシールドとなって膜材料が周囲
に飛散することを防止できるので、ガイド部材251の
周りに堆積物が形成されることを防止し、長時間安定し
た成膜が可能になる。
A ring-shaped gas cavity GC is formed inside the guide member 251, and an oxygen gas supply device 71 and a carrier gas supply device 72 are provided through a pipe 59.
Is supplied. The gas cavity GC is
It communicates with the inside of the vacuum vessel 10 via an annular passage RP formed at the top. These gas cavities GC and passages RP
Constitutes a gas discharge unit. The mixed gas supplied to the gas cavity GC is discharged from the opening 51c through the passage RP in a substantially vertical direction. Here, the opening 51c for discharging the mixed gas is formed in an annular shape around the material tablet 53, and the mixed gas discharged from the opening 51c is formed in an annular shape toward the substrate W on which the film is to be formed. Emit.
As a result, a stable plasma beam PB is formed by being guided by the mixed gas discharged from the opening 51c, and a uniform film can be formed on the substrate W with good reproducibility. Further, by stabilizing the plasma beam, the substrate W
The film stress of the ITO film formed thereon is reduced. Furthermore, since the gas flow of the mixed gas serves as a shield to prevent the film material from scattering around, it is possible to prevent the formation of deposits around the guide member 251 and to form a stable film for a long time. become.

【0032】以下、図1に示す成膜装置の動作について
説明する。この成膜装置による成膜時には、プラズマガ
ン30の陰極31と真空容器10内のハース51との間
で放電を生じさせ、これによりプラズマビームPBを生
成する。このプラズマビームPBは、ステアリングコイ
ル47と補助陽極52内の永久磁石55等とにより決定
される磁界に案内されてハース51に到達する。ハース
51に供給した材料タブレット53は、プラズマビーム
PBからの電流により加熱され、材料タブレット53の
先端が昇華してここから膜材料の蒸気が安定して出射す
る。この蒸気は、プラズマビームPBによりイオン化さ
れ、例えば負電圧が印加された基板の表面に付着して被
膜を形成する。
The operation of the film forming apparatus shown in FIG. 1 will be described below. During film formation by this film forming apparatus, a discharge is generated between the cathode 31 of the plasma gun 30 and the hearth 51 in the vacuum vessel 10, thereby generating a plasma beam PB. The plasma beam PB reaches the hearth 51 while being guided by a magnetic field determined by the steering coil 47 and the permanent magnet 55 in the auxiliary anode 52. The material tablet 53 supplied to the hearth 51 is heated by the current from the plasma beam PB, and the tip of the material tablet 53 sublimates, from which the vapor of the film material is stably emitted. The vapor is ionized by the plasma beam PB, and adheres to, for example, the surface of the substrate to which a negative voltage is applied to form a coating.

【0033】上記成膜装置では、成膜に際して、材料タ
ブレット53を案内するガイド部材251に形成した環
状の開口51cから基板Wに向けて酸素とアルゴンの混
合ガスを吐出させる。開口51cから吐出される混合ガ
スにより、プラズマビームPBを安定して形成すること
ができ、基板W上に均質な膜を再現性よく形成すること
ができる。また、基板W上に形成されたITO膜の膜応
力が低減される。さらに、開口51cから吐出される混
合ガスのガス流によってガイド部材251の周りに堆積
物が形成されることを防止し、長時間安定した成膜が可
能になる。また、開口51cから吐出されるガス流によ
って蒸発粒子を基板W上に導くので、成膜速度を増加さ
せることにもなる。
In the film forming apparatus, a mixed gas of oxygen and argon is discharged toward the substrate W from the annular opening 51c formed in the guide member 251 for guiding the material tablet 53 during film formation. The plasma gas PB can be stably formed by the mixed gas discharged from the opening 51c, and a uniform film can be formed on the substrate W with good reproducibility. Further, the film stress of the ITO film formed on the substrate W is reduced. Further, it is possible to prevent a deposit from being formed around the guide member 251 due to the gas flow of the mixed gas discharged from the opening 51c, and it is possible to perform stable film formation for a long time. In addition, since the vaporized particles are guided onto the substrate W by the gas flow discharged from the opening 51c, the film forming speed can be increased.

【0034】〔第2実施形態〕図3は、第2実施形態に
係る成膜装置の要部を説明する図である。なお、第2実
施形態の成膜装置は、第1実施形態の成膜装置の変形例
であり、同一部分には同一の符号を付して重複説明を省
略する。
[Second Embodiment] FIG. 3 is a view for explaining a main part of a film forming apparatus according to a second embodiment. The film forming apparatus according to the second embodiment is a modification of the film forming apparatus according to the first embodiment, and the same portions are denoted by the same reference numerals and the description thereof will not be repeated.

【0035】この場合、ハース51は、ベース部材15
1上に固定されるガイド部材551の孔551aの内面
から材料タブレット53の周囲に混合ガスを吐出させ
る。
In this case, the hearth 51 is connected to the base member 15.
The mixed gas is discharged from the inner surface of the hole 551a of the guide member 551 fixed on the periphery of the material tablet 53.

【0036】ガイド部材551の内部には、ガス吐出部
を構成するリング状のガスポートGPが形成されてお
り、配管59を介して酸素ガス供給装置71及びキャリ
アガス供給装置72からの混合ガスが供給される。ガス
ポートGPに供給された混合ガスは、孔551aの内面
に形成されたガス吐出孔である開口551cから吐出さ
れ、孔551aの内面と材料タブレット53の外周との
隙間を通過してガイド部材551の上端から真空容器1
0内に吐出される。この際、ガイド部材551の上端か
ら吐出される混合ガスは、材料タブレット53を包むよ
うに基板Wの方向に向かって環状に出射する。この結
果、第1実施形態の場合と同様に、安定したプラズマビ
ームPBが形成され、基板W上に均質な膜を再現性よく
形成することができる。また、基板W上に形成されたI
TO膜の膜応力が低減される。さらに、ガイド部材55
1の周りに堆積物が形成されることを防止し、長時間安
定した成膜が可能になる。
A ring-shaped gas port GP constituting a gas discharge portion is formed inside the guide member 551, and mixed gas from the oxygen gas supply device 71 and the carrier gas supply device 72 is supplied through a pipe 59. Supplied. The mixed gas supplied to the gas port GP is discharged from an opening 551c, which is a gas discharge hole formed on the inner surface of the hole 551a, and passes through a gap between the inner surface of the hole 551a and the outer periphery of the material tablet 53 to guide the member 551. Vacuum container 1 from the top of
Discharged within 0. At this time, the mixed gas discharged from the upper end of the guide member 551 is annularly emitted toward the substrate W so as to surround the material tablet 53. As a result, similarly to the first embodiment, a stable plasma beam PB is formed, and a uniform film can be formed on the substrate W with good reproducibility. In addition, the I formed on the substrate W
The film stress of the TO film is reduced. Further, the guide member 55
1 can be prevented from forming a deposit, and stable film formation can be performed for a long time.

【0037】以上、実施形態に即して本発明を説明した
が、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、他の膜材料として、SiO2、MgO等の酸化
物を用いて成膜を行う場合にも、ガイド部材251に設
けた開口51cからガスを吐出させ、或いはガイド部材
551に設けた開口551cからガスを吐出させること
により、高品質の膜を安定して形成することができる。
As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments.
For example, when a film is formed using an oxide such as SiO 2 or MgO as another film material, a gas is discharged from the opening 51 c provided in the guide member 251 or the opening 551 c provided in the guide member 551. By discharging a gas from the substrate, a high-quality film can be stably formed.

【0038】また、ハース51から吐出させるガスもア
ルゴンや酸素に限るものではなく、例えばNe等の他の
不活性ガスとすることができ、窒素等の他のガスを混入
させることができる。
The gas discharged from the hearth 51 is not limited to argon or oxygen. For example, another inert gas such as Ne can be used, and another gas such as nitrogen can be mixed.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の成膜装置によれば、ハースが膜材料の周囲において基
板側にガスを吐出させるガス吐出部を有するので、ガス
吐出部から吐出されたガスに導かれて安定したプラズマ
ビームが形成されることになり、均質な膜を再現性よく
形成することができる。また、プラズマビームの安定化
によって、基板上に形成された膜の膜応力が低減され
る。さらに、ガスの流れによって膜材料がハースの周囲
に飛散することを防止できるので、堆積物の形成を防止
して長時間安定した成膜が可能になるとともに成膜速度
が増加する場合もある。
As is clear from the above description, according to the film forming apparatus of the present invention, since the hearth has the gas discharge portion for discharging the gas to the substrate side around the film material, the gas is discharged from the gas discharge portion. A stable plasma beam is formed by the guided gas, and a uniform film can be formed with good reproducibility. Further, the film stress of the film formed on the substrate is reduced by stabilizing the plasma beam. Further, since the film material can be prevented from being scattered around the hearth by the flow of the gas, the formation of deposits can be prevented, and stable film formation can be performed for a long time, and the film formation speed may be increased.

【0040】また、本発明の成膜方法によれば、ハース
が膜材料の周囲において基板側にガスを吐出させるガス
吐出部を有するので、安定したプラズマビームによって
均質な膜を再現性よく形成することができる。また、プ
ラズマビームの安定化によって、基板上に形成された膜
の膜応力が低減し、導電膜にあっては比抵抗が減少す
る。さらに、ハースに膜材料の堆積物が形成されること
を防止して長時間安定した成膜が可能になる。
Further, according to the film forming method of the present invention, since the hearth has the gas discharge portion for discharging the gas to the substrate side around the film material, a uniform film is formed with a stable plasma beam with good reproducibility. be able to. Further, by stabilizing the plasma beam, the film stress of the film formed on the substrate is reduced, and the specific resistance of the conductive film is reduced. Further, it is possible to prevent a deposit of a film material from being formed on the hearth, thereby enabling stable film formation for a long time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1実施形態の成膜装置の全体構造を説明する
図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall structure of a film forming apparatus according to a first embodiment.

【図2】図1の成膜装置に組み込まれるハースの構造を
説明する側方断面図である。
FIG. 2 is a side sectional view illustrating a structure of a hearth incorporated in the film forming apparatus of FIG.

【図3】第2実施形態の成膜装置に組み込まれるハース
の構造を説明する側方断面図である。
FIG. 3 is a side sectional view illustrating a structure of a hearth incorporated in a film forming apparatus according to a second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 真空容器 30 プラズマガン 47 ステアリングコイル 50 陽極部材 51 ハース 51a 貫通孔 51c 開口 52 補助陽極 53 材料タブレット 58 材料供給装置 60 搬送機構 71 酸素ガス供給装置 71a 酸素ガス源 72 キャリアガス供給装置 76 排気装置 90 キャリアガス源 151 ベース部材 251,551 ガイド部材 PB プラズマビーム W 基板 WH 基板保持部材 Reference Signs List 10 vacuum container 30 plasma gun 47 steering coil 50 anode member 51 hearth 51a through hole 51c opening 52 auxiliary anode 53 material tablet 58 material supply device 60 transport mechanism 71 oxygen gas supply device 71a oxygen gas source 72 carrier gas supply device 76 exhaust device 90 Carrier gas source 151 Base member 251 551 Guide member PB Plasma beam W Substrate WH Substrate holding member

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古薮 幸夫 愛媛県新居浜市惣開町5番2号 住友重機 械工業株式会社新居浜製造所内 Fターム(参考) 4K029 BA50 BC09 CA03 DA05 DA06 DB05 DB12 DB15 DD06  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Yukio Kobuya 5-2 Sokai-cho, Niihama-shi, Ehime Prefecture Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Niihama Works F-term (reference) 4K029 BA50 BC09 CA03 DA05 DA06 DB05 DB12 DB15 DD06

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プラズマビームを成膜室中に供給するプ
ラズマ源と、前記成膜室中に配置され前記プラズマビー
ムを導くとともに膜材料を保持するハースとを備える成
膜装置であって、 前記ハースは、前記膜材料の周囲において、前記ハース
に対向して配置される基板側にガスを吐出させるガス吐
出部を有することを特徴とする成膜装置。
1. A film forming apparatus comprising: a plasma source that supplies a plasma beam into a film forming chamber; and a hearth that is disposed in the film forming chamber and guides the plasma beam and holds a film material. A film forming apparatus, wherein the hearth has a gas discharge part for discharging a gas to a substrate side arranged opposite to the hearth around the film material.
【請求項2】 前記ハースは、タブレット状の前記膜材
料を前記基板側に送り出すための貫通孔を有する環状の
ガイド部材を備え、前記ガス吐出部は、前記ガイド部材
において前記貫通孔の周囲に形成されていることを特徴
とする請求項1記載の成膜装置。
2. The hearth includes an annular guide member having a through hole for sending out the tablet-like film material to the substrate side, and the gas discharge unit is provided around the through hole in the guide member. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the film forming apparatus is formed.
【請求項3】 前記ガス吐出部は、前記膜材料の周囲に
形成された環状のガス吐出口であることを特徴とする請
求項1及び2のいずれか記載の成膜装置。
3. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the gas discharge unit is an annular gas discharge port formed around the film material.
【請求項4】 前記膜材料は、インジウム及び錫の酸化
物を固めた材料タブレットであることを特徴とする請求
項1から3のいずれか記載の成膜装置。
4. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the film material is a material tablet obtained by solidifying an oxide of indium and tin.
【請求項5】 前記ハースの周囲に環状に配置された磁
石、又は磁石及びコイルからなり前記ハースの近接した
上方の磁界を制御する磁場制御部材をさらに備え、前記
プラズマ源は、アーク放電を利用した圧力勾配型のプラ
ズマガンであることを特徴とする請求項1から4のいず
れか記載の成膜装置。
5. A magnetic field control member, comprising a magnet or a magnet and a coil arranged in an annular shape around the hearth, for controlling a magnetic field above and close to the hearth, wherein the plasma source uses an arc discharge. 5. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the film forming apparatus is a pressure gradient type plasma gun.
【請求項6】 成膜室中に配置されたハースに向けてプ
ラズマビームを供給することによって、前記ハースに保
持した前記膜材料を蒸発させ、前記ハースに対向して配
置される基板の表面に付着させる成膜方法であって、前
記膜材料の周囲においてガスを前記基板側に吐出させる
ことを特徴とする成膜方法。
6. A plasma beam is supplied to a hearth disposed in a film forming chamber, thereby evaporating the film material held on the hearth and forming a film on a surface of a substrate disposed opposite to the hearth. A film forming method for attaching, wherein a gas is discharged to the substrate side around the film material.
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