JP2005044604A - Plasma treatment device and its treatment method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ処理装置及びその処理方法に関し、特に基板上に成膜を行うプラズマ処理装置及びその処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
プラズマCVD装置、プラズマを用いたスパッタリング装置及びプラズマを用いたイオンプレーティング装置等のプラズマ処理装置において、RF放電やマイクロ波放電等の高周波放電により、あるいはDC(直流)放電によりプラズマを発生させ、プラズマ源に応じて配設される電極にプラズマを入射させることが行われている。この場合、発生するプラズマは、通常、略円柱状のプラズマ(以下、円柱プラズマという。)であり、生成した円柱プラズマは例えば円柱状に形成した電極に入射される。
【0003】
しかしながら、円柱プラズマを用いた場合、例えばイオンプレーティング装置において、プラズマ形成領域が、例えば最大で400〜600mm程度の径を有する円柱状のビームの範囲に限られるため、上記電極に配置されるハース等から蒸発した成膜材料粒子がプラズマに曝されて活性化される領域が制限され、大面積の基板等の被処理物に均一に成膜することが難しい。すなわち、チャンバ(真空容器)内空間のプラズマ濃度に分布があり、プラズマ濃度の大きな領域と小さな領域を通過する成膜材料粒子はイオン化の挙動さらにはイオン化した粒子の飛翔軌跡等が異なるため、成膜材料粒子が被成膜物に付着して形成される膜が均質ではなく、被成膜物の面内ばらつきを生じる(特許文献1参照。)。
【0004】
【特許文献1】
特開平8−100254号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、円柱プラズマを用いた装置の場合、プラズマ分布の制御、適正化を図ったとしても、プラズマ形成領域が大きく拡大するものではないため、大きな面積に均質に成膜することが困難であるという問題があった。また、プラズマ源を複数配列した場合には、装置構成が複雑となり装置費用も増大するとともに、均一なプラズマ濃度分布を得ることが困難であるという問題があった。
【0006】
そこで本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、広範囲で均一なプラズマ形成領域を形成して、被処理物上の成膜領域を拡大すると共に、均質な膜を成膜することができるプラズマ処理装置及びその処理方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るプラズマ処理装置は、真空容器と、該真空容器に接続されたプラズマを生成するプラズマ源と、該真空容器内に配設され、成膜材料が配設されると共に、前記プラズマが入射される電極部と、前記プラズマを前記真空容器内に導くためのステアリングコイルとを備え、該電極部と対向配置される被処理物に前記成膜材料を成膜するプラズマ処理装置において、前記プラズマ源からのプラズマ出射中心軸方向に対し、前記ステアリングコイルの実質的な方向を可変し、前記プラズマ源が発生するプラズマ領域を拡張するプラズマ領域拡張手段とを備えたことを特徴とする。
【0008】
また、この場合、前記電極部は、前記プラズマガンのプラズマ出射中心軸方向と直交する方向に配設され、前記被処理物は前記電極部に対向する位置に配置されており、かつ前記プラズマが前記プラズマ出射中心軸方向から曲げられて前記電極部に入射して、前記被処理物に成膜されるように構成されたことを特徴とする。
【0009】
本発明の上記の構成により、広範囲で均一なプラズマ形成領域を形成することができる。これにより、従来よりも広い成膜面積において均一な品質の膜を得ることができる。
【0010】
また、この場合、前記プラズマ領域拡張手段は、前記ステアリングコイルを構成すると共に、前記プラズマ出射中心軸方向に対し角度を異ならせた複数のコイル部と、該複数のコイル部の磁場を制御する制御手段とを設けた構成からなると、好適である。
【0011】
このような構成にすることにより、制御手段により複数のコイル部の磁場を制御して、真空容器内に広範囲で均一なプラズマ形成領域を形成することができる。
【0012】
また、この場合、前記プラズマ領域拡張手段は、前記プラズマ出射中心軸方向に対する前記ステアリングコイルの角度を変化させる駆動手段を設けた構成とすることにより、好適である。
【0013】
このような構成とすることにより、プラズマガンから出射されるプラズマの出射角度を広げて、真空容器内に広範囲で均一なプラズマ形成領域を形成することができる。
【0014】
また、この場合、前記被処理物が前記プラズマ出射中心軸方向と平行な方向に、言いかえれば、入射方向を変更する方向と直交する方向に搬送されるように構成してなると、被処理物の表面において、入射方向を変更する方向と直交する方向(搬送方向)についても均質な膜を得ることができて好適である。
【0015】
また、本発明に係るプラズマ処理方法は、プラズマ源から出射されるプラズマのプラズマ出射中心軸方向を可変して、前記プラズマ源が発生するプラズマ領域を拡張させて、プラズマ雰囲気下、真空容器内に配置された被処理物に成膜材料を成膜することを特徴とする。
【0016】
また、この場合、プラズマがプラズマ出射中心軸方向から曲げられて前記電極部に入射するとともに、前記入射の方向が、該電極部及び該電極部と対向して配置される前記被処理物とを結ぶ直線に直交する平面の延出方向に変更されることを特徴とする。
【0017】
本発明の上記の構成により、広範囲で均一なプラズマ形成領域を形成することができる。これにより、従来よりも広い成膜面積において均一な品質の膜を得ることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づいて本発明に係るプラズマ処理装置及びその処理方法について説明する。まず、図1を参照して、本実施の形態に係るイオンプレーティング装置の概略構成について説明する。なお、図1中に示したEは、プラズマ源から放出されるプラズマのプラズマ出射中心軸方向を示している。
【0019】
イオンプレーティング装置10は、大略すると成膜室である真空容器12と、真空容器12中にプラズマビーム(プラズマ)PBを供給するプラズマ源であるプラズマガン(プラズマビーム発生器)14と、真空容器12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(電極部)16と、搬送機構18とを備える。搬送機構18は、成膜の対象である基板(被成膜物)Wを保持する基板保持部材WHを陽極部材16の上方で適宜移動させるためのものである。真空容器12は、アースされている。なお、参照符号20b、20cは酸素等の雰囲気ガスを供給するための供給路を示し、参照符号20dはAr等の不活性ガスを後述するハース16aに供給するための供給路を示している。また、参照符号20eは排気系を示す。
【0020】
プラズマガン14は、圧力勾配型であり、その本体部分は真空容器12の側壁に備えられる。生成、放出されるプラズマビームPBは、プラズマガン14の陰極14a、中間電極14b、14c及び電磁石コイル14dによって強度や分布状態が制御され、収束される。収束したプラズマビームPBは、さらに、ステアリングコイル15によってプラズマ出射方向が制御され、真空容器12中に導入される。ステアリングコイル15については、詳細を後述する。なお、参照符号20aは、プラズマビームPBのもととなる、Ar等の不活性ガスからなるキャリアガスの導入路を示している。
【0021】
陽極部材16は、プラズマビームPBを下方に導く主陽極であるハース16aと、その周囲に配置された環状の補助陽極16bとからなる。請求項1に記載の電極部であるハース16aは、正電位を持ち、プラズマガン14から出射されたプラズマビームPBを図1中下方に吸引する。ハース16aは、プラズマビームPBが入射する中央部に貫通孔THが形成されており、貫通孔THに成膜材料22が装填される。成膜材料22は、柱状又は棒状に成形されたタブレットであり、プラズマビームPBからの電流によって加熱されて、蒸発物質を生成する。ハース16aは成膜材料22を徐々に上昇させる構造を有しており、成膜材料22の上端は、常に一定量だけハース16aの貫通孔THから突出している。
【0022】
補助陽極16bは、ハース16aの周囲に同心に配置された環状の容器で構成され、容器内には、永久磁石24aとコイル24bとが収容されている。これら永久磁石24a及びコイル24bは、磁場制御部材であり、これにより、ハース16aに入射するプラズマビームPBの向きが制御される。搬送機構18は、搬送路18a内に水平方向に等間隔で配列されて基板保持部材WHを支持する多数のコロ18bと、コロ18bを回転させて基板保持部材WHを所定の速度で水平方向に移動させる駆動装置とを有している。基板保持部材WHには、被処理物である基板Wが保持される。なお、この際、基板Wを搬送する搬送機構18を設けることなく、真空容器12の内部の上方に基板Wを真空チャックで固定してもよい。
【0023】
ここで、ステアリングコイル15の詳細及びステアリングコイル15によって制御されるプラズマのプラズマ出射方向を変更して、プラズマ形成領域を拡張するための手段、すなわち、請求項1に記載のプラズマ領域拡張手段について説明する。プラズマのプラズマ出射方向を変更する手段は、機械的な方式や電気的な方式等の適宜の方式を用いることができる。図2〜図4を参照して、機械的な方式を用いてプラズマのプラズマ出射方向を変更する場合について説明する。なお、機械的な方式のプラズマ領域拡張手段には、後述する駆動手段である駆動機構26が設けられている。
【0024】
図2は図1のステアリングコイル15に対応するステアリングコイル15aの平面図(図1中、S1方向から見た図。)であり、図3はステアリングコイル15aの正面図(図1中、S2方向から見た図。)であり、図4はステアリングコイル15aの側面図(図1中、紙面を貫通する方向から見た図。)である。なお、図2及び図3では、プラズマガン14の図示は省略する。また、図2乃至4中に示したEは、プラズマ源から放出されるプラズマのプラズマ出射中心軸方向を示している。
【0025】
通常の装置では、ステアリングコイル15aに相当する制御部材として、電磁コイル、あるいは永久磁石がプラズマビームPBの外周に環状に固設される。そして、制御部材によって制御されたプラズマビームPBは、真空容器12内に導入されて、プラズマ出射中心軸方向Eの延長線上に照射される。真空容器12内に照射されたプラズマビームPBは、前記のように陽極部材16の作用によって、進路をハース16aの方向に曲げられ、ハース16aに向けて収束される。
【0026】
このとき、図2に示すように、ハース16aを上から見た状態、言いかえれば、陽極部材16と基板Wとを結ぶ直線(この場合、鉛直線)に対して直交する平面(図1中、紙面を貫通する方向の平面)から見た場合、例えば制御部材の中心からの水平距離Lが500mmに位置するハース16aに入射されるプラズマビームPBは、ハース16aの中心(図1、図2中、矢印Cで示す。)から一定の幅(図1中、紙面貫通方向。図2中、左右方向)に放射、拡散された後、ハース16aに収束される。このプラズマビームPBが平面(この場合、水平面)上に広がる幅は例えばW1=400mm〜W2=600mm程度である。ハース16aの中心CからW1=400mmの幅内ではプラズマビームPBは均一、すなわち、ほぼ一定のプラズマ密度となるが、これに対して、その周辺にあたる両端それぞれ100mm程度の幅のプラズマビームPBは不均一となり、プラズマ密度が低くなり、あるいはプラズマ密度が変化し易い領域となっている。
【0027】
このため、ハース16aに配置された成膜材料22から蒸発する成膜材料粒子は、ハース16aの直上付近を上昇する際、プラズマビームPBによって良好な状態に活性化されて、イオン化し、基板Wに向けて飛翔する。これに対して、ハース16aの周辺を上昇するときは、プラズマビームPBの周辺部分によっては活性化が十分に行われず、イオン化状態や、基板Wに向けた飛翔状態が不安定となる。したがって、基板Wにおける実用的な成膜範囲は、W1=400mmの幅に対応する幅に制限されることになる。
【0028】
本実施の形態では、通常のものと同様の環状のコアに一定方向に巻き線した電磁コイルをステアリングコイル15aとして用い、このステアリングコイル15aの垂直支持軸24を駆動機構26のシリンダ26aにクランク機構28によって係合した構造を有する。そしてシリンダ26aの往復動によって垂直支持軸24を水平方向(図2中X1−X2方向)に回動させることで、プラズマ出射中心軸方向Eに対してのステアリングコイル15aの向きを所定の周期で幅方向(図2中、左右方向)に変位させる構造を有している。ステアリングコイル15aの水平面上での振り角θ1は、特に限定されるものではなく、成膜方式、装置の構造、装置の大きさ、あるいは、求められる成膜品質の程度等に応じて適宜の角度に設定することができる。
【0029】
また、ステアリングコイル15aを上記の振り角θ1に変化させる単位次間当たりの繰り返し回数(単位:回/min、周期の逆数)についても、所定の角度と同様に特に限定されるものではない。例えば、振り角θ1は、ハース16aの中心Cに向けた方向を挟んで、±10°程度とすることができ、単位次間当たりの繰り返し回数は、例えば30回/minとすることができる。これにより、プラズマビームPBのプラズマ密度が均一な幅を、W1=400mmから、W1の両側にそれぞれ50mm程度拡張することができ、これに応じて基板Wの実用的な成膜範囲を、基板Wの搬送方向に直交する幅方向に拡張することができる。
【0030】
このとき、本実施の形態では基板Wを上記幅方向に直交する方向に搬送しながら成膜するため、この方向における成膜品質の均一化を図ることができる。また、なお、上記機械的な方式を用いる場合、ステアリングコイルの代わりに環状永久磁石を用いても良い。
【0031】
次に、図5及び図6を参照して、電気的な方式を用いてプラズマの出射方向を変更する場合について説明する。ステアリングコイル15bは、プラズマの外周を囲う環状の巻き線である2つコイル部32a、32bが設けられている。このコイル部32a、32bは、巻き線方向を、例えば30°違えた構成とされている。電気的な方式を用いたプラズマ領域拡張手段には、制御手段30が設けられており、この制御手段30により2つコイル部32a、32bに対して交互に通電することで、プラズマビームPBが通過する空間(図5及び図6中、S)に生成する磁場の向きを変えることができ、その結果、プラズマビームPBのプラズマ出射方向を変更することができる。これにより、上記機械的な方式を用いた場合と同様の作用効果を得ることができる。
【0032】
このとき、プラズマ出射中心軸方向Eに対するステアリングコイル15bの振り角や振り角θ1に振る単位次間当たりの繰り返し回数は、上記機械的な方式を用いた場合と同様に特に限定うるものではないが、例えば、振り角を±10°、繰り返し回数を10〜50回/sec程度とする。なお、上記の電気的な方式と機械的な方式とを併用してもよく、このとき、例えば、振り角を±20°及び繰り返し回数を10〜50回/sec程度とすることで、プラズマ形成領域をさらに広げることができる。
【0033】
以上のように構成したイオンプレーティング装置を用いた本実施の形態に係るイオンプレーティング方法について説明する。まず、真空容器(成膜室)12の下部に配置されたハース16aの貫通孔THに成膜材料22を装着する。一方、ハース16aの上方の対向する位置に、例えばガラス製の基板Wを配置する。そして、アース電位にある真空容器12を挟んで、負電圧をプラズマガン14の陰極14aに、正電圧をハース16aに印加して放電を生じさせ、これにより、プラズマビームPBを生成する。
【0034】
放電が安定した状態でのハース16aの電圧は、真空容器12(真空容器12の壁)を基準として例えば+30〜+60Vの範囲内とする。このハース16aの電圧は、磁場、真空容器12の圧力、放電電流等の条件を変更することで調整することができる。プラズマビームPBは、ステアリングコイル15(15a、15b)と補助陽極16b内の永久磁石24a等とによって決定される磁界に案内されてハース16aに到達する。この際、成膜材料22の周囲にアルゴンガスが供給されるので、容易にプラズマビームPBがハース16aに引き寄せられる。
【0035】
このとき、前記した機械的あるいは電気的な方式を用いて、プラズマ出射中心軸方向Eに対するステアリングコイル15(15a、15b)の向きを変えて、プラズマビームPBの入射方向を変更することにより、ハース16aの上方のプラズマビームPBの領域(プラズマ雰囲気の範囲)が拡張される。プラズマビームPBに曝された成膜材料22は、徐々に加熱される。成膜材料22が十分に加熱されると、成膜材料22が昇華し、蒸発物質が蒸発(出射)する。蒸発物質は、ハース16a直上の高密度のプラズマビームPB中でイオン化される。
【0036】
プラズマビームPB内におけるハース16a直上での電位はハース16aの電位と略同程度であるため、正にイオン化された蒸発物質(蒸着材料の元素)は、ハース16aの電位と略等しい電位、すなわち、ポテンシャルエネルギを持つ。さらに、本実施の形態では、プラズマビームPBの幅がハース16a直上を中心として広がっているため、蒸発物質がハース16aの電位と略等しい電位、すなわち、ポテンシャルエネルギを持つ領域もハース16a直上を中心として拡張する。
【0037】
これにより、基板W上の広い範囲にわたって均一なポテンシャルエネルギを持つ蒸発物質が堆積し、均質な薄膜が形成される。なお、本実施の形態に係るイオンプレーティング方法において、ステアリングコイル15(15a、15b)の向きを変える代わりに、陽極部材16をステアリングコイル15(15a、15b)の場合と同様な手法により、回動あるいは揺動させて、プラズマビームPBのプラズマ出射中心軸方向Eに対してステアリングコイルを変位させてもよい。
【0038】
【実施例】
実施例及び比較例を挙げて、本発明をさらに説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。放電電流100A、真空容器の圧力0.3Pa、ガラス基板の保持温度80〜120℃の成膜条件で、ITOを約170nmの厚みに成膜した。このとき、プラズマ出射中心軸方向Eに対するステアリングコイルの振り角(θ1)を±3°とし、周期の逆数である回動の回数(回/min)を最大10まで変えて、プラズマビームの出射方向を変更した。
【0039】
得られたITO膜の成膜品質として、比抵抗(単位:×10−4Ω・cm)のITO膜の幅方向の分布を図7に、シート抵抗(単位:Ω/□)のITO膜の幅方向の分布を図8に、それぞれ示した。このITO膜の幅は、膜の幅中心とプラズマビームの幅中心、言いかえればハースの中心とを鉛直線上で一致させたうえで、プラズマビームの幅方向(W1、W2)に対応するものである。
【0040】
図7及び図8において、回動回数0は、ステアリングコイルが固定された状態にある従来の場合(比較例)を意味する。この比較例では、ITO膜の幅が中心から両側200mmの範囲内では、比抵抗及びシート抵抗はいずれもほぼ均一な値が得られている。そして、ITO膜の幅が中心から両側200mmの範囲を越えると、比抵抗及びシート抵抗はいずれも急激に大きくなっている。
【0041】
これに対して、ステアリングコイルを振る実施例では、ITO膜の幅が中心から両側200mmの範囲内では、回動回数の多寡に関わらず、比抵抗及びシート抵抗はいずれもほぼ均一な値が得られている。また、ITO膜の幅が中心から両側200mmの範囲を約50mm越える幅内、すなわち、両側250mmの幅内においても、比抵抗及びシート抵抗の上昇幅が抑えられている。なお、この実施例では、ITO膜の幅が中心から両側250mmを越える領域では、比抵抗及びシート抵抗はいずれもかなり上昇しており、顕著な改善効果は見られない。但し、振り角θ1をさらに大きくし、あるいは回動回数をさらに大きくする等によりプラズマビーム出射方向の最適化を図ることで、均一な成膜品質が得られる幅の範囲をさらに拡張することができることは明らかである。
【0042】
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。なお、請求項1に記載のステアリングコイルの実質的な方向を可変とは、機械的な方式と電気的な方式との両方を含んでおり、プラズマ出射中心軸方向Eに対してステアリングコイル15(15a、15b)の向きを変えるということを示している。
【0043】
【発明の効果】
本発明に係るプラズマ処理装置によれば、プラズマ源から放出されるプラズマを所定の角度内で周期的に出射方向を変更して、真空容器内に配設される電極部に入射させ、プラズマ雰囲気下、真空容器内に配置される被処理物の表面に成膜するため、広範囲で均一なプラズマ形成領域を形成することができ、従来よりも広い成膜面積において均一な品質の膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態に係るイオンプレーティング装置の概略構成を示す図である。
【図2】図1中、機械的なプラズマ領域拡張手段を備えたステアリングコイル部分を取り出して示した平面図である。
【図3】図1中、機械的なプラズマ領域拡張手段を備えたステアリングコイル部分を取り出して示した正面図である。
【図4】図1中、機械的なプラズマ領域拡張手段を備えたステアリングコイル部分を取り出して示した側面図である。
【図5】図1中、電気的なプラズマ領域拡張手段を備えたステアリングコイル部分を取り出して示した平面図である。
【図6】図1中、電気的なプラズマ領域拡張手段を備えたステアリングコイル部分を取り出して示した正面図である。
【図7】入射するプラズマビームの幅方向に対応する基板の幅方向に成膜されるITOの比抵抗分布を示す図である。
【図8】入射するプラズマビームの幅方向に対応する基板の幅方向に成膜されるITOのシート抵抗分布を示す図である。
【符号の説明】
10 イオンプレーティング装置
12 真空容器
14 プラズマガン
15、15a、15b ステアリングコイル
16 陽極部材
16a ハース
16b 補助陽極
18 搬送機構
22 成膜材料
24a 永久磁石
24b コイル
25 垂直支持軸
26 駆動機構
26a シリンダ
28 クランク機構
29a、29b 水平支持軸
30 制御手段
32a、32b コイル部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma processing apparatus and a processing method thereof, and more particularly to a plasma processing apparatus and a processing method thereof for forming a film on a substrate.
[0002]
[Prior art]
In a plasma processing apparatus such as a plasma CVD apparatus, a sputtering apparatus using plasma and an ion plating apparatus using plasma, plasma is generated by high frequency discharge such as RF discharge or microwave discharge, or by DC (direct current) discharge, Plasma is incident on an electrode arranged in accordance with a plasma source. In this case, the generated plasma is generally substantially cylindrical plasma (hereinafter referred to as cylindrical plasma), and the generated cylindrical plasma is incident on, for example, an electrode formed in a cylindrical shape.
[0003]
However, when cylindrical plasma is used, for example, in an ion plating apparatus, the plasma formation region is limited to a range of a cylindrical beam having a diameter of, for example, about 400 to 600 mm at the maximum. The region where the film-forming material particles evaporated from the substrate are exposed to plasma and activated is limited, and it is difficult to form a film uniformly on an object to be processed such as a large-area substrate. In other words, the plasma concentration in the space inside the chamber (vacuum vessel) is distributed, and the film-forming material particles that pass through the high plasma concentration region and the small plasma region have different ionization behavior and the flight trajectory of the ionized particles. The film formed by the film material particles adhering to the film formation object is not homogeneous and causes in-plane variation of the film formation object (see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 8-100254
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of an apparatus using cylindrical plasma, even if the plasma distribution is controlled and optimized, it is difficult to form a uniform film over a large area because the plasma formation region does not expand greatly. There was a problem. Further, when a plurality of plasma sources are arranged, there is a problem that the apparatus configuration becomes complicated and the apparatus cost increases, and it is difficult to obtain a uniform plasma concentration distribution.
[0006]
Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and forms a uniform plasma formation region over a wide range, enlarges the film formation region on the object to be processed, and forms a uniform film. An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus and a processing method thereof.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a plasma processing apparatus according to the present invention comprises a vacuum vessel, a plasma source that generates plasma connected to the vacuum vessel, and a film forming material disposed in the vacuum vessel. And an electrode portion to which the plasma is incident and a steering coil for guiding the plasma into the vacuum vessel, and the film forming material is formed on the object to be processed so as to face the electrode portion. In the plasma processing apparatus for forming a film, the plasma processing apparatus includes: a plasma region expanding means for expanding a plasma region generated by the plasma source by changing a substantial direction of the steering coil with respect to a central axis direction of the plasma emission from the plasma source. It is characterized by that.
[0008]
In this case, the electrode unit is disposed in a direction orthogonal to the plasma emission central axis direction of the plasma gun, the object to be processed is disposed at a position facing the electrode unit, and the plasma is It is configured to be bent from the direction of the plasma emission central axis and to be incident on the electrode portion to form a film on the object to be processed.
[0009]
With the above configuration of the present invention, a wide and uniform plasma formation region can be formed. Thereby, a film of uniform quality can be obtained in a wider film formation area than in the past.
[0010]
Further, in this case, the plasma region expanding means constitutes the steering coil, and controls a plurality of coil portions having different angles with respect to the plasma emission central axis direction and a magnetic field of the plurality of coil portions. It is preferable that the configuration is provided with means.
[0011]
With such a configuration, a uniform plasma forming region can be formed in a wide range in the vacuum vessel by controlling the magnetic fields of the plurality of coil portions by the control means.
[0012]
In this case, the plasma region expanding means is preferably provided with a drive means for changing the angle of the steering coil with respect to the plasma emission central axis direction.
[0013]
By adopting such a configuration, it is possible to widen the emission angle of the plasma emitted from the plasma gun and form a uniform plasma formation region in a wide range in the vacuum vessel.
[0014]
Further, in this case, if the workpiece is conveyed in a direction parallel to the plasma emission central axis direction, in other words, in a direction orthogonal to the direction of changing the incident direction, It is preferable that a uniform film can be obtained in the direction perpendicular to the direction in which the incident direction is changed (transport direction).
[0015]
Further, the plasma processing method according to the present invention varies the plasma emission central axis direction of the plasma emitted from the plasma source, expands the plasma region generated by the plasma source, and enters the vacuum vessel in a plasma atmosphere. A film forming material is formed on the disposed object to be processed.
[0016]
Further, in this case, the plasma is bent from the plasma emission central axis direction and enters the electrode part, and the incident direction is the electrode part and the workpiece to be disposed facing the electrode part. It is characterized by being changed to the extending direction of a plane orthogonal to the connecting straight line.
[0017]
With the above configuration of the present invention, a wide and uniform plasma formation region can be formed. Thereby, a film of uniform quality can be obtained in a wider film formation area than in the past.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, a plasma processing apparatus and a processing method thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings. First, a schematic configuration of the ion plating apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In addition, E shown in FIG. 1 has shown the plasma emission center-axis direction of the plasma discharge | released from a plasma source.
[0019]
In general, the
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
Here, the details of the
[0024]
2 is a plan view of the
[0025]
In a normal apparatus, an electromagnetic coil or a permanent magnet is annularly fixed to the outer periphery of the plasma beam PB as a control member corresponding to the
[0026]
At this time, as shown in FIG. 2, the
[0027]
For this reason, the film-forming material particles evaporated from the film-forming
[0028]
In the present embodiment, an electromagnetic coil wound around a circular core similar to a normal one in a fixed direction is used as a
[0029]
Further, the number of repetitions per unit order (unit: times / min, the reciprocal of the cycle) for changing the
[0030]
At this time, in this embodiment, since the film is formed while transporting the substrate W in the direction orthogonal to the width direction, the film formation quality in this direction can be made uniform. In addition, when using the mechanical method, an annular permanent magnet may be used instead of the steering coil.
[0031]
Next, with reference to FIG. 5 and FIG. 6, a case where the plasma emission direction is changed using an electrical method will be described. The
[0032]
At this time, the swing angle of the
[0033]
An ion plating method according to the present embodiment using the ion plating apparatus configured as described above will be described. First, the film-forming
[0034]
The voltage of the
[0035]
At this time, by using the mechanical or electrical method described above, the direction of the steering coil 15 (15a, 15b) with respect to the plasma emission central axis direction E is changed, and the incident direction of the plasma beam PB is changed. The region (plasma atmosphere range) of the plasma beam PB above 16a is expanded. The
[0036]
Since the potential immediately above the
[0037]
Thereby, an evaporating substance having a uniform potential energy is deposited over a wide range on the substrate W, and a uniform thin film is formed. In the ion plating method according to the present embodiment, instead of changing the direction of the steering coil 15 (15a, 15b), the
[0038]
【Example】
The present invention will be further described with reference to examples and comparative examples. In addition, this invention is not limited to the Example demonstrated below. ITO was deposited to a thickness of about 170 nm under the deposition conditions of a discharge current of 100 A, a vacuum vessel pressure of 0.3 Pa, and a glass substrate holding temperature of 80 to 120 ° C. At this time, the swing angle (θ1) of the steering coil with respect to the plasma emission central axis direction E is set to ± 3 °, and the number of rotations (times / min) that is the reciprocal of the period is changed to a maximum of 10 to Changed.
[0039]
As the film quality of the obtained ITO film, the distribution in the width direction of the specific resistance (unit: × 10 −4 Ω · cm) is shown in FIG. 7, and the ITO film with the sheet resistance (unit: Ω / □) is shown in FIG. The distribution in the width direction is shown in FIG. The width of the ITO film corresponds to the width direction (W1, W2) of the plasma beam after aligning the width center of the film and the width center of the plasma beam, in other words, the hearth center on the vertical line. is there.
[0040]
7 and 8, the number of
[0041]
On the other hand, in the embodiment in which the steering coil is shaken, the specific resistance and the sheet resistance are almost uniform values regardless of the number of rotations when the width of the ITO film is in the range of 200 mm on both sides from the center. It has been. In addition, the increase in specific resistance and sheet resistance is suppressed even when the width of the ITO film exceeds the range of about 200 mm on both sides from the center by about 50 mm, that is, within the width of 250 mm on both sides. In this embodiment, in the region where the width of the ITO film exceeds 250 mm on both sides from the center, both the specific resistance and the sheet resistance are considerably increased, and no remarkable improvement effect is observed. However, by optimizing the plasma beam emission direction by further increasing the swing angle θ1 or by further increasing the number of rotations, the range of the width where uniform film formation quality can be obtained can be further expanded. Is clear.
[0042]
The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Deformation / change is possible. In addition, changing the substantial direction of the steering coil according to claim 1 includes both a mechanical system and an electrical system, and the steering coil 15 ( 15a, 15b) is changed.
[0043]
【The invention's effect】
According to the plasma processing apparatus of the present invention, the plasma emitted from the plasma source is periodically changed in the emission direction within a predetermined angle, and is incident on the electrode portion disposed in the vacuum vessel, so that the plasma atmosphere Since the film is deposited on the surface of the workpiece placed in the vacuum vessel, it is possible to form a uniform plasma formation region over a wide range, and to obtain a film of uniform quality over a wider deposition area than before. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an ion plating apparatus according to the present embodiment.
FIG. 2 is a plan view showing a steering coil portion provided with mechanical plasma region expansion means in FIG.
FIG. 3 is a front view showing a steering coil portion provided with mechanical plasma region expansion means in FIG.
FIG. 4 is a side view showing a steering coil portion provided with a mechanical plasma region expanding means in FIG.
FIG. 5 is a plan view showing a steering coil portion provided with an electric plasma region expansion means in FIG.
FIG. 6 is a front view showing a steering coil portion provided with an electric plasma region expansion means in FIG.
FIG. 7 is a diagram showing a specific resistance distribution of ITO formed in the width direction of a substrate corresponding to the width direction of an incident plasma beam.
FIG. 8 is a diagram showing a sheet resistance distribution of ITO formed in the width direction of the substrate corresponding to the width direction of an incident plasma beam.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (7)
該真空容器に接続されたプラズマを生成するプラズマ源と、
該真空容器内に配設され、成膜材料が配設されると共に、前記プラズマが入射される電極部と、
前記プラズマを前記真空容器内に導くためのステアリングコイルとを備え、
該電極部と対向配置される被処理物に前記成膜材料を成膜するプラズマ処理装置において、
前記プラズマ源からのプラズマ出射中心軸方向に対し、前記ステアリングコイルの実質的な方向を可変し、前記プラズマ源が発生するプラズマ領域を拡張するプラズマ領域拡張手段を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。A vacuum vessel;
A plasma source for generating plasma connected to the vacuum vessel;
An electrode part disposed in the vacuum container, the film forming material is disposed, and the plasma is incident thereon;
A steering coil for guiding the plasma into the vacuum vessel,
In a plasma processing apparatus for forming the film forming material on an object to be processed that is disposed to face the electrode portion,
Plasma processing comprising plasma region expansion means for expanding a plasma region generated by the plasma source by changing a substantial direction of the steering coil with respect to a plasma emission central axis direction from the plasma source apparatus.
前記被処理物は前記電極部に対向する位置に配置されており、
かつ前記プラズマが前記プラズマ出射中心軸方向から曲げられて前記電極部に入射して、前記被処理物に成膜されるように構成されたことを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。The electrode portion is disposed in a direction orthogonal to the plasma emission central axis direction of the plasma gun,
The object to be processed is disposed at a position facing the electrode part,
2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma is bent from the plasma emission central axis direction and incident on the electrode portion to form a film on the object to be processed.
前記ステアリングコイルを構成すると共に、
前記プラズマ出射中心軸方向に対し角度を異ならせた複数のコイル部と、
該複数のコイル部の磁場を制御する制御手段とを有することを特徴とする請求項1または2記載のプラズマ処理装置。The plasma region expansion means includes
While constituting the steering coil,
A plurality of coil portions having different angles with respect to the plasma emission central axis direction;
The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising a control unit that controls magnetic fields of the plurality of coil units.
前記プラズマ出射中心軸方向に対する前記ステアリングコイルの角度を変化させる駆動手段を設けたことを特徴とする請求項1または2記載のプラズマ処理装置。The plasma region expansion means includes
The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising a driving unit that changes an angle of the steering coil with respect to the plasma emission central axis direction.
前記プラズマ源が発生するプラズマ領域を拡張させて、プラズマ雰囲気下、真空容器内に配置された被処理物に成膜材料を成膜することを特徴とするプラズマ処理方法。By changing the plasma emission central axis direction of the plasma emitted from the plasma source,
A plasma processing method, wherein a plasma region generated by the plasma source is expanded, and a film forming material is formed on an object to be processed disposed in a vacuum vessel in a plasma atmosphere.
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