JP2005256024A - Thin film deposition apparatus and thin film deposition method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin film deposition apparatus capable of performing film deposition by generating stable plasma at high efficiency. <P>SOLUTION: A sputtering apparatus 1 as a thin film deposition apparatus comprises a vacuum container 11 to maintain the inside in a vacuum state, and a plasma generating means 80 connected to the vacuum container 11 to generate plasma in the vacuum container 11. The plasma generating means 80 comprises a dielectric plate 83 formed of a dielectric material, antennas 85a, 85b installed adjacent to the dielectric plate 83, a case body 81 which forms an antenna storage chamber 80A to store the antennas 85a, 85b together with the dielectric plate 83, a pipe 15a to exhaust the antenna storage chamber 80A in a vacuum state, and a vacuum pump 15. The inside of the vacuum container 11 and the antenna storage chamber 80A are partitioned by the dielectric plate 83 to form an independent space. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は光学薄膜や光学デバイス、オプトエレクトロニクス用デバイス、半導体デバイス等に用いる薄膜を製造するための薄膜形成装置及び薄膜形成方法に係り、特にプラズマ発生手段を備える薄膜形成装置及び薄膜形成方法に関する。   The present invention relates to a thin film forming apparatus and a thin film forming method for manufacturing a thin film used for an optical thin film, an optical device, an optoelectronic device, a semiconductor device and the like, and more particularly to a thin film forming apparatus and a thin film forming method provided with plasma generating means.

従来から真空容器内でプラズマ化させた反応性ガスを用いて基板上への薄膜の形成、形成した薄膜の表面改質、エッチング等のプラズマ処理が行われている。例えば、スパッタ技術を用いて基板上に金属の不完全反応物からなる薄膜を形成し、この不完全反応物からなる薄膜にプラズマ化した反応性ガスを接触させ、金属化合物からなる薄膜を形成する技術が知られている(例えば、特許文献1)。   Conventionally, plasma processing such as formation of a thin film on a substrate, surface modification of the formed thin film, etching, and the like has been performed using a reactive gas that has been converted into plasma in a vacuum vessel. For example, a thin film made of an incomplete reaction product of metal is formed on a substrate using sputtering technology, and a reactive gas made into plasma is brought into contact with the thin film made of this incomplete reaction product to form a thin film made of a metal compound. A technique is known (for example, Patent Document 1).

この技術では、薄膜形成装置の真空容器内で反応性ガスをプラズマ化するためにプラズマ発生手段が用いられている。プラズマ発生手段でプラズマ化したガスには、イオン,電子,原子,分子や、活性種(ラジカル,励起状態のラジカル等)が含まれる。プラズマ化したガスに含まれる電子,イオンは薄膜へ損傷を与えるおそれがある一方で、電気的に中性な反応性ガスのラジカルは薄膜の形成に寄与する場合が多い。このため、この従来の技術では、電子,イオンが基板上の薄膜へ向かうのを阻止して、ラジカルを選択的に薄膜に接触させるためにグリッドが用いられていた。このように、グリッドを用いることで、薄膜の形成に寄与するラジカルのプラズマガス中における相対的な密度を向上させて、プラズマ処理の効率化が図られていた。   In this technique, a plasma generating means is used to turn reactive gas into plasma in a vacuum vessel of a thin film forming apparatus. The gas converted into plasma by the plasma generating means includes ions, electrons, atoms, molecules, and active species (radicals, excited radicals, etc.). Electrons and ions contained in the plasma gas may damage the thin film, while radicals of an electrically neutral reactive gas often contribute to the formation of the thin film. For this reason, in this conventional technique, a grid is used to prevent electrons and ions from moving toward the thin film on the substrate and to selectively bring radicals into contact with the thin film. As described above, by using the grid, the relative density in the plasma gas of radicals that contribute to the formation of the thin film is improved, thereby improving the efficiency of the plasma processing.

ところで、プラズマを発生させるためのプラズマ発生手段としては、従来から平行平板型,ECR型,誘導結合型等の装置が知られている。誘導結合型の装置としては、円筒型と平板型の装置が知られている(例えば、特許文献2)。
図7は、平板型の従来のプラズマ発生手段380を説明する図である。図7の(A)で示す図は、薄膜形成装置の一部を示した断面図である。図7の(A)に示すように、平板型の従来のプラズマ発生手段380は、真空容器311の一部を石英等の誘電体からなる誘電体板383で構成し、誘電体板383の大気側に位置する外壁に沿ってアンテナ385を配置する。すなわち、アンテナ385は真空容器311の外側、言い換えれば、大気中に設けられている。図7の(B)に、アンテナ385の形状を示す。アンテナ385は、同一平面内で渦状となっている。平板型の従来のプラズマ発生装置380では、アンテナ385にマッチング回路を備えたマッチングボックス387を介して高周波電源389によって100kHz〜50MHzの周波数の電力を印加して真空容器111内にプラズマを発生させるものである。アンテナ385に対する高周波電力の印加は、図7のマッチングボックス387で示すような、インピーダンスマッチングを行うためのマッチング回路を介して行なわれる。図7に示すように、アンテナ385と高周波電源389の間に接続されるマッチング回路は、可変コンデンサ387a,387bとマッチング用コイル387cとを備えている。
By the way, as a plasma generating means for generating plasma, devices of a parallel plate type, an ECR type, an inductive coupling type and the like have been conventionally known. Cylindrical and flat plate devices are known as inductive coupling devices (for example, Patent Document 2).
FIG. 7 is a view for explaining a conventional plasma generating means 380 of a flat plate type. FIG. 7A is a cross-sectional view showing a part of the thin film forming apparatus. As shown in FIG. 7A, the flat plate-type conventional plasma generating means 380 is configured such that a part of the vacuum vessel 311 is composed of a dielectric plate 383 made of a dielectric material such as quartz, and the atmosphere of the dielectric plate 383 is changed. The antenna 385 is disposed along the outer wall located on the side. That is, the antenna 385 is provided outside the vacuum vessel 311, in other words, in the atmosphere. FIG. 7B shows the shape of the antenna 385. The antenna 385 is spiral in the same plane. The flat plate type conventional plasma generator 380 generates plasma in the vacuum chamber 111 by applying power of a frequency of 100 kHz to 50 MHz by a high frequency power source 389 through a matching box 387 provided with a matching circuit in the antenna 385. It is. Application of high-frequency power to the antenna 385 is performed through a matching circuit for performing impedance matching, as indicated by a matching box 387 in FIG. As shown in FIG. 7, the matching circuit connected between the antenna 385 and the high frequency power supply 389 includes variable capacitors 387a and 387b and a matching coil 387c.

特開2001―234338号公報(第2,10,11頁、図1、図2)Japanese Patent Laid-Open No. 2001-234338 (pages 2, 10, 11 and FIGS. 1 and 2) 特開平8−83696号公報(第4−6頁、図1、図8)JP-A-8-83696 (page 4-6, FIGS. 1 and 8)

平板型の従来のプラズマ発生手段380を薄膜形成装置に用いて成膜する場合、薄膜を形成する空間を形成する真空容器311内の成膜中の圧力は、概ね10〜10−2Paに保持される。大気がおよそ10Paであるため、成膜中に真空容器311の外側と内側で大きな圧力差が生じる。したがって、誘電体板383の強度を、この圧力差に十分に耐えられるように設計する必要があった。例えば、気泡やクラックの少ない高品質の石英ガラスを用いる必要があった。高品質の石英ガラスは高価であり、コストがかかった。また、誘電体板383として石英ガラスを用いた場合、上述の圧力差に耐えるために数十mmの厚さが要求されていた。このように、誘電体板383を厚くすると、真空容器311内で必要な密度のプラズマを発生するためにアンテナ385に対して大きな電力を供給する必要があり、また、誘電体板383の厚みの分だけアンテナ385と真空容器311の内部との距離が広がり、プラズマの発生が非効率になるという問題があった。さらに、アンテナ385が大気中にさらされているために酸化されやすく、メンテナンスの手間がかかったり、アンテナの寿命が短くなったりするという問題もあった。 When forming a film using the flat plate type conventional plasma generating means 380 in a thin film forming apparatus, the pressure during the film formation in the vacuum vessel 311 forming the space for forming the thin film is approximately 10 1 to 10 −2 Pa. Retained. Since the atmosphere is approximately 10 5 Pa, a large pressure difference is generated between the outside and inside of the vacuum vessel 311 during film formation. Therefore, it is necessary to design the strength of the dielectric plate 383 so that it can sufficiently withstand this pressure difference. For example, it was necessary to use high-quality quartz glass with few bubbles and cracks. High quality quartz glass is expensive and expensive. Further, when quartz glass is used as the dielectric plate 383, a thickness of several tens of millimeters is required to withstand the pressure difference described above. As described above, when the dielectric plate 383 is made thick, it is necessary to supply a large electric power to the antenna 385 in order to generate plasma having a necessary density in the vacuum vessel 311, and the thickness of the dielectric plate 383 is increased. There is a problem that the distance between the antenna 385 and the inside of the vacuum vessel 311 increases by the amount, and the generation of plasma becomes inefficient. In addition, since the antenna 385 is exposed to the atmosphere, it is easily oxidized, and there is a problem that maintenance work is required and the life of the antenna is shortened.

アンテナを大気中ではなく、真空容器内の薄膜を形成する空間に配置する方式のプラズマ発生手段を用いた薄膜形成装置も用いられているが、薄膜を形成する空間にアンテナが配置されているため、アンテナの材料が薄膜に混入するという不都合や、アンテナの表面が汚染されてプラズマが不安定化するという不都合があった。   Although a thin film forming apparatus using a plasma generating means in which the antenna is placed in a space for forming a thin film in a vacuum vessel, not in the atmosphere, is also used, but the antenna is placed in a space for forming a thin film. The antenna material is mixed into the thin film, and the antenna surface is contaminated, resulting in instability of the plasma.

以上の問題点に鑑みて、本発明の目的は、安定したプラズマを高効率に発生させて成膜を行うことができる薄膜形成装置及び薄膜形成方法を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a thin film forming apparatus and a thin film forming method capable of forming a film by generating stable plasma with high efficiency.

上記課題を解決するために請求項1に記載の薄膜形成装置は、内部を真空に維持する真空容器と、該真空容器に接続され前記真空容器内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、を備える薄膜形成装置であって、前記プラズマ発生手段は、誘電体で形成された誘電体壁と、該誘電体壁に隣接して設置されたアンテナと、該アンテナを収容するアンテナ収容室を前記誘電体壁とともに形成する蓋体と、前記アンテナ収容室を真空状態に排気するための減圧手段とを有して構成され、前記真空容器の内部と前記アンテナ収容室の内部とが前記誘電体壁によって仕切られて独立した空間を形成していることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the thin film forming apparatus according to claim 1 includes a vacuum container that maintains a vacuum inside, and plasma generation means that is connected to the vacuum container and generates plasma in the vacuum container. In the thin film forming apparatus, the plasma generating means includes a dielectric wall formed of a dielectric, an antenna installed adjacent to the dielectric wall, and an antenna housing chamber for housing the antenna. A lid formed together with the wall; and a decompression means for evacuating the antenna housing chamber to a vacuum state. The interior of the vacuum container and the interior of the antenna housing chamber are partitioned by the dielectric wall. It is characterized by forming an independent space.

このような構成により、アンテナ収容室を減圧した状態で真空容器の内部にプラズマを発生させることが可能となる。このため、大気中にアンテナを設置した状態でプラズマを発生させる従来の場合に比べて、アンテナの酸化を抑制することが可能となる。また、真空容器の内部と真空容器の外部とを誘電体板で仕切る従来の場合に比べて、アンテナ収容室と真空容器の内部の圧力差を小さく保つことが可能となるため、誘電体壁の厚みを従来に比べて薄く設計することが可能となる。   With such a configuration, it is possible to generate plasma inside the vacuum vessel with the antenna housing chamber decompressed. For this reason, compared with the conventional case where plasma is generated in a state where the antenna is installed in the atmosphere, the oxidation of the antenna can be suppressed. In addition, the pressure difference between the antenna housing chamber and the vacuum vessel can be kept small compared to the conventional case where the inside of the vacuum vessel and the outside of the vacuum vessel are partitioned by a dielectric plate. It becomes possible to design the thickness thinner than the conventional one.

このとき、前記誘電体壁および前記アンテナは前記蓋体に固定され、前記誘電体壁および前記アンテナが固定された前記蓋体を前記真空容器に着脱することで前記プラズマ発生手段を真空容器に着脱可能であると好適である。
このように、構成することで、蓋体を、誘電体壁、アンテナを一体的にした状態で、蓋体と真空容器を固定してプラズマ発生手段を真空容器と接続できるため、プラズマ発生手段を真空容器に着脱するのが容易となる。
At this time, the dielectric wall and the antenna are fixed to the lid, and the plasma generating means is attached to and detached from the vacuum vessel by attaching and detaching the lid to which the dielectric wall and the antenna are fixed. Preferably it is possible.
By configuring in this way, the lid can be connected to the vacuum vessel by fixing the lid and the vacuum vessel in a state where the dielectric wall and the antenna are integrated. It becomes easy to attach to and detach from the vacuum container.

また、前記誘電体壁は前記真空容器に固定され、前記アンテナは前記蓋体に固定され、前記蓋体と前記真空容器とが着脱可能であると好適である。
このように、構成することで、蓋体を真空容器から取り外して、アンテナの着脱を容易に行うことができるため、アンテナのメンテナンスや、アンテナの形状の変更等を容易に行うことが可能となる。
Preferably, the dielectric wall is fixed to the vacuum vessel, the antenna is fixed to the lid, and the lid and the vacuum vessel are detachable.
With this configuration, the lid can be removed from the vacuum container and the antenna can be easily attached and detached, so that maintenance of the antenna, change of the shape of the antenna, and the like can be easily performed. .

上記課題を解決するために請求項4に記載の薄膜形成方法は、アンテナを収容するアンテナ収容室と真空容器とが誘電体壁によって仕切られた薄膜形成装置を用いて薄膜を形成する薄膜形成方法であって、前記真空容器の内部を真空状態にするとともに前記アンテナ収容室の内部を前記真空容器の内部よりも低い圧力に減圧する工程と、前記アンテナに高周波電圧を印加して前記真空容器の内部にプラズマを発生させて、前記真空容器内の薄膜をプラズマ処理する工程とにより薄膜を形成することを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the thin film forming method according to claim 4 is a thin film forming method for forming a thin film using a thin film forming apparatus in which an antenna accommodating chamber for accommodating an antenna and a vacuum vessel are partitioned by a dielectric wall. A step of evacuating the inside of the vacuum container and reducing the inside of the antenna housing chamber to a pressure lower than the inside of the vacuum container; and applying a high-frequency voltage to the antenna, A thin film is formed by a step of generating plasma inside and plasma processing the thin film in the vacuum vessel.

このような方法により、アンテナの酸化を防止するとともに、収容室にプラズマが発生することを抑制できる。また、真空容器の内部とアンテナ収容室を仕切る誘電体壁を比較的薄くすることができる。   By such a method, the oxidation of the antenna can be prevented and the generation of plasma in the accommodation chamber can be suppressed. In addition, the dielectric wall separating the inside of the vacuum container and the antenna housing chamber can be made relatively thin.

本発明の薄膜形成装置によれば、アンテナの酸化を抑制してアンテナの長寿命化を図ることが可能となり、メンテナンスの手間を縮減できる。また、アンテナ収容室と真空容器の内部の圧力差を小さく保つことができるため、誘電体壁の厚みを従来に比べて薄く設計することができ、アンテナと真空容器の内部との距離を短くして効率的にプラズマを発生させることが可能となるとともに、安価な誘電体壁を使用して低コスト化を図ることができる。
また、本発明の薄膜形成方法によれば、アンテナの酸化を防止するとともに、収容室にプラズマが発生することを抑制できるため、安定したプラズマを効率的に発生させることが可能となる。
According to the thin film forming apparatus of the present invention, it is possible to extend the life of the antenna by suppressing the oxidation of the antenna, and the maintenance labor can be reduced. In addition, since the pressure difference between the antenna chamber and the vacuum container can be kept small, the thickness of the dielectric wall can be designed thinner than before, and the distance between the antenna and the vacuum container can be shortened. As a result, plasma can be generated efficiently and cost can be reduced by using an inexpensive dielectric wall.
In addition, according to the thin film forming method of the present invention, it is possible to prevent the antenna from being oxidized and to suppress the generation of plasma in the accommodation chamber, so that stable plasma can be efficiently generated.

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。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なく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The members and arrangements described below do not limit the present invention and can be variously modified within the scope of the gist of the present invention.

図1乃至図4は、スパッタ装置1について説明する説明図である。図1が理解の容易のために一部断面をとったスパッタ装置1の上面の説明図、図2が、図1の線A−B−Cに沿って一部断面をとった側面の説明図である。図3は、本発明のプラズマ発生手段を説明する要部説明図である。図4は、図3のD−D断面図である。スパッタ装置1は本発明の薄膜形成装置の一例である。
本実施形態では、スパッタの一例であるマグネトロンスパッタを行うスパッタ装置1を用いているが、これに限定されるものでなく、マグネトロン放電を用いない2極スパッタ等、他の公知のスパッタを行うスパッタ装置を用いることもできる。
1 to 4 are explanatory diagrams for explaining the sputtering apparatus 1. FIG. 1 is an explanatory view of the upper surface of the sputtering apparatus 1 taking a partial cross-section for easy understanding, and FIG. 2 is an explanatory view of a side surface taking a partial cross-section along the line ABC in FIG. It is. FIG. 3 is a main part explanatory view for explaining the plasma generating means of the present invention. 4 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. The sputtering apparatus 1 is an example of a thin film forming apparatus of the present invention.
In the present embodiment, the sputtering apparatus 1 that performs magnetron sputtering, which is an example of sputtering, is used. However, the present invention is not limited to this, and sputtering that performs other known sputtering such as bipolar sputtering that does not use magnetron discharge is used. An apparatus can also be used.

本実施形態のスパッタ装置1によれば、目的の膜厚よりもかなり薄い薄膜をスパッタで作成し、プラズマ処理を行うことを繰り返すことで目的の膜厚の薄膜を基板上に形成できる。本実施形態では、スパッタとプラズマ処理によって平均0.01〜1.5nmの膜厚の薄膜を形成する工程を繰り返すことで、目的とする数nm〜数百nm程度の膜厚の薄膜を形成する。   According to the sputtering apparatus 1 of the present embodiment, a thin film having a target film thickness can be formed on a substrate by repeatedly forming a thin film that is considerably thinner than the target film thickness by sputtering and performing plasma treatment. In this embodiment, by repeating the process of forming a thin film having an average thickness of 0.01 to 1.5 nm by sputtering and plasma treatment, a target thin film having a thickness of about several nm to several hundred nm is formed. .

本実施形態のスパッタ装置1は、真空容器11と、薄膜を形成させる基板を真空容器11内で保持するための基板ホルダ13と、基板ホルダ13を駆動するためのモータ17と、仕切壁12,16と、マグネトロンスパッタ電極21a,21bと、中周波交流電源23と、プラズマを発生するためのプラズマ発生手段80と、を主要な構成要素としている。   The sputtering apparatus 1 of this embodiment includes a vacuum vessel 11, a substrate holder 13 for holding a substrate on which a thin film is to be formed, a motor 17 for driving the substrate holder 13, a partition wall 12, 16, magnetron sputtering electrodes 21 a and 21 b, an intermediate frequency AC power source 23, and plasma generation means 80 for generating plasma are the main components.

真空容器11は、公知のスパッタ装置で通常用いられるようなステンレス製で、略直方体形状を備える中空体である。真空容器11の形状は中空の円柱状であってもよい。
基板ホルダ13は、真空容器11内の略中央に配置されている。基板ホルダ13の形状は円筒状であり、その外周面に複数の基板(不図示)を保持する。なお、基板ホルダ13の形状は円筒状ではなく、中空の多角柱状や、円錐状であってもよい。基板ホルダ13は、真空容器11から電気的に絶縁されている。これにより、基板における異常放電を防止することが可能となる。基板ホルダ13は、円筒の筒方向の中心軸線Z(図2参照)が真空容器11の上下方向になるように真空容器11内に配設される。基板ホルダ13は、真空容器11内の真空状態を維持した状態で、真空容器11の上部に設けられたモータ17によって中心軸線Zを中心に回転駆動される。
The vacuum vessel 11 is a hollow body that is made of stainless steel and is generally used in a known sputtering apparatus and has a substantially rectangular parallelepiped shape. The shape of the vacuum vessel 11 may be a hollow cylindrical shape.
The substrate holder 13 is disposed substantially at the center in the vacuum vessel 11. The shape of the substrate holder 13 is cylindrical, and a plurality of substrates (not shown) are held on its outer peripheral surface. In addition, the shape of the substrate holder 13 may not be a cylindrical shape, but may be a hollow polygonal column shape or a conical shape. The substrate holder 13 is electrically insulated from the vacuum vessel 11. As a result, abnormal discharge in the substrate can be prevented. The substrate holder 13 is disposed in the vacuum container 11 such that the central axis Z (see FIG. 2) in the cylindrical direction of the cylinder is in the vertical direction of the vacuum container 11. The substrate holder 13 is driven to rotate about the central axis Z by a motor 17 provided on the upper portion of the vacuum vessel 11 while maintaining the vacuum state in the vacuum vessel 11.

基板ホルダ13の外周面には、多数の基板(不図示)が、基板ホルダ13の中心軸線Zに沿った方向(上下方向)に所定間隔を保ちながら整列させた状態で保持される。本実施形態では、基板の薄膜を形成させる面(以下「膜形成面」という)が、基板ホルダ13の中心軸線Zと垂直な方向を向くように、基板が基板ホルダに保持されている。   A large number of substrates (not shown) are held on the outer peripheral surface of the substrate holder 13 in a state of being aligned while maintaining a predetermined interval in the direction (vertical direction) along the central axis Z of the substrate holder 13. In the present embodiment, the substrate is held by the substrate holder so that the surface on which the thin film of the substrate is formed (hereinafter referred to as “film formation surface”) is oriented in a direction perpendicular to the central axis Z of the substrate holder 13.

仕切壁12,16は、真空容器11の内壁面から基板ホルダ13へ向けて立設して設けられている。本実施形態における仕切壁12,16は、向かい合う1対の面が開口した筒状の略直方体をした、ステンレス製の部材である。仕切壁12,16は、真空容器11の側内壁と基板ホルダ13との間に、真空容器11の側壁から基板ホルダ13の方向へ立設した状態で固定される。このとき仕切壁12,16の開口した一方側が真空容器11の側内壁側に、他方側が基板ホルダ13に面する向きで、仕切壁12,16は固定される。また、仕切壁12,16の基板ホルダ13側に位置する端部は、基板ホルダの外周形状に沿った形状になっている。   The partition walls 12 and 16 are provided upright from the inner wall surface of the vacuum vessel 11 toward the substrate holder 13. The partition walls 12 and 16 in the present embodiment are stainless steel members having a cylindrical substantially rectangular parallelepiped shape in which a pair of facing surfaces are open. The partition walls 12 and 16 are fixed between the side inner wall of the vacuum vessel 11 and the substrate holder 13 in a state of standing from the side wall of the vacuum vessel 11 toward the substrate holder 13. At this time, the partition walls 12 and 16 are fixed so that one side of the partition walls 12 and 16 opened faces the inner wall side of the vacuum vessel 11 and the other side faces the substrate holder 13. Moreover, the edge part located in the substrate holder 13 side of the partition walls 12 and 16 has a shape along the outer periphery shape of a substrate holder.

真空容器11の内壁面,仕切壁12,基板ホルダ13の外周面に囲繞されて、スパッタを行うための成膜プロセスゾーン20が形成されている。また、真空容器11の内壁面,後述のプラズマ発生手段80,仕切壁16,基板ホルダ13の外周面に囲繞されて、プラズマを発生させて基板上の薄膜に対してプラズマ処理を行うための反応プロセスゾーン60が形成されている。本実施形態では、真空容器11の仕切壁12が固定されている位置から、基板ホルダ13の中心軸線Zを中心にして約90度回転させた位置に仕切壁16が固定されている。このため、成膜プロセスゾーン20と反応プロセスゾーン60が、基板ホルダ13の中心軸線Zに対して約90度ずれた位置に形成される。したがって、モータ17によって基板ホルダ13が回転駆動されると、基板ホルダ13の外周面に保持された基板が、成膜プロセスゾーン20に面する位置と反応プロセスゾーン60に面する位置との間で搬送されることになる。真空容器11の成膜プロセスゾーン20と反応プロセスゾーン60との間の位置には、排気用の配管15aが接続され、この配管には真空容器11内を排気するための真空ポンプ15が接続されている。   A film forming process zone 20 for performing sputtering is formed by being surrounded by the inner wall surface of the vacuum vessel 11, the partition wall 12, and the outer peripheral surface of the substrate holder 13. Further, a reaction for generating plasma and performing plasma processing on the thin film on the substrate surrounded by the inner wall surface of the vacuum vessel 11, the plasma generating means 80, the partition wall 16, and the outer peripheral surface of the substrate holder 13, which will be described later. A process zone 60 is formed. In this embodiment, the partition wall 16 is fixed at a position rotated about 90 degrees around the central axis Z of the substrate holder 13 from the position where the partition wall 12 of the vacuum vessel 11 is fixed. For this reason, the film forming process zone 20 and the reaction process zone 60 are formed at positions shifted by about 90 degrees with respect to the central axis Z of the substrate holder 13. Therefore, when the substrate holder 13 is rotationally driven by the motor 17, the substrate held on the outer peripheral surface of the substrate holder 13 is between the position facing the film forming process zone 20 and the position facing the reaction process zone 60. Will be transported. An exhaust pipe 15a is connected to a position between the film forming process zone 20 and the reaction process zone 60 of the vacuum container 11, and a vacuum pump 15 for exhausting the inside of the vacuum container 11 is connected to this pipe. ing.

仕切壁16の反応プロセスゾーン60に面する壁面には、熱分解窒化硼素(Pyrolytic Boron Nitride)からなる保護層Pが被覆されている。さらに、真空容器11の内壁面の反応プロセスゾーン60に面する部分にも熱分解窒化硼素からなる保護層Pが被覆されている。熱分解窒化硼素は、化学的気相成長法(Chemical Vapor Deposition)を利用した熱分解法によって仕切壁16や真空容器11の内壁面へ被覆される。   The wall surface of the partition wall 16 facing the reaction process zone 60 is covered with a protective layer P made of pyrolytic boron nitride (Pyrolytic Boron Nitride). Further, a protective layer P made of pyrolytic boron nitride is also coated on the inner wall surface of the vacuum vessel 11 facing the reaction process zone 60. The pyrolytic boron nitride is coated on the partition wall 16 and the inner wall surface of the vacuum vessel 11 by a pyrolysis method using a chemical vapor deposition method.

成膜プロセスゾーン20には、マスフローコントローラ25,26が配管を介して連結されている。マスフローコントローラ25は、不活性ガスを貯留するスパッタガスボンベ27に接続されている。マスフローコントローラ26は、反応性ガスを貯留する反応性ガスボンベ28に接続されている。不活性ガスと反応性ガスは、マスフローコントローラ25,26で制御されて成膜プロセスゾーン20に導入される。不活性ガスとしては、例えばアルゴンガス等である。反応性ガスとしては、例えば酸素ガス,窒素ガス,弗素ガス,オゾンガス等を用いることができる。   Mass flow controllers 25 and 26 are connected to the film forming process zone 20 via pipes. The mass flow controller 25 is connected to a sputtering gas cylinder 27 that stores an inert gas. The mass flow controller 26 is connected to a reactive gas cylinder 28 that stores a reactive gas. The inert gas and the reactive gas are controlled by the mass flow controllers 25 and 26 and introduced into the film forming process zone 20. An example of the inert gas is argon gas. As the reactive gas, for example, oxygen gas, nitrogen gas, fluorine gas, ozone gas or the like can be used.

成膜プロセスゾーン20には、基板ホルダ13の外周面に対向するように、真空容器11の壁面にマグネトロンスパッタ電極21a,21bが配置されている。このマグネトロンスパッタ電極21a,21bは、不図示の絶縁部材を介して接地電位にある真空容器11に固定されている。マグネトロンスパッタ電極21a,21bは、トランス24を介して、中周波交流電源23に接続され、交番電界が印加可能に構成されている。本実施形態の中周波交流電源23は、1k〜100kHzの交番電界を印加するものである。マグネトロンスパッタ電極21a,21bには、ターゲット29a,29bが保持される。ターゲット29a,29bの形状は平板状であり、ターゲット29a,29bの基板ホルダ13の外周面と対向する面が、基板ホルダ13の中心軸線Zと垂直な方向を向くように保持される。   In the film forming process zone 20, magnetron sputtering electrodes 21 a and 21 b are arranged on the wall surface of the vacuum vessel 11 so as to face the outer peripheral surface of the substrate holder 13. The magnetron sputter electrodes 21a and 21b are fixed to the vacuum vessel 11 at the ground potential via an insulating member (not shown). The magnetron sputter electrodes 21a and 21b are connected to a medium frequency AC power source 23 through a transformer 24 and configured to be able to apply an alternating electric field. The medium frequency AC power source 23 of the present embodiment applies an alternating electric field of 1 k to 100 kHz. Targets 29a and 29b are held on the magnetron sputter electrodes 21a and 21b. The shapes of the targets 29 a and 29 b are flat, and the surfaces of the targets 29 a and 29 b facing the outer peripheral surface of the substrate holder 13 are held so as to face a direction perpendicular to the central axis Z of the substrate holder 13.

なお、スパッタを行う成膜プロセスゾーンを一箇所だけではなく、複数箇所設けることもできる。すなわち、図1の破線で示すように、真空容器11に成膜プロセスゾーン20と同様の成膜プロセスゾーン40を設けることもできる。例えば、真空容器11に仕切壁14を設けて、成膜プロセスゾーン20に対して基板ホルダ13を挟んで対象の位置に、成膜プロセスゾーン40を形成することができる。成膜プロセスゾーン40には、成膜プロセスゾーン20と同様に、マグネトロンスパッタ電極41a,41bが配置されている。マグネトロンスパッタ電極41a,41bは、トランス44を介して、中周波交流電源43に接続され、交番電界が印加可能に構成されている。マグネトロンスパッタ電極41a,41bには、ターゲット49a,49bが保持される。成膜プロセスゾーン40には、マスフローコントローラ45,46が配管を介して連結されている。マスフローコントローラ45は不活性ガスを貯留するスパッタガスボンベ47に、マスフローコントローラ46は反応性ガスを貯留する反応性ガスボンベ48に接続されている。真空容器11の成膜プロセスゾーン40と反応プロセスゾーン60との間の位置には、排気用の配管が接続され、この配管には真空容器11内を排気するための真空ポンプ15’が接続される。真空ポンプ15’を真空ポンプ15と共通に使用してもよい。   Note that a plurality of film forming process zones for performing sputtering can be provided instead of only one. That is, as shown by a broken line in FIG. 1, a film formation process zone 40 similar to the film formation process zone 20 can be provided in the vacuum container 11. For example, the partition wall 14 is provided in the vacuum vessel 11, and the film formation process zone 40 can be formed at a target position with the substrate holder 13 sandwiched between the film formation process zone 20. In the film forming process zone 40, as in the film forming process zone 20, magnetron sputtering electrodes 41 a and 41 b are arranged. The magnetron sputter electrodes 41a and 41b are connected to a medium frequency AC power source 43 through a transformer 44 so that an alternating electric field can be applied. Targets 49a and 49b are held by the magnetron sputter electrodes 41a and 41b. Mass flow controllers 45 and 46 are connected to the film forming process zone 40 through piping. The mass flow controller 45 is connected to a sputtering gas cylinder 47 that stores an inert gas, and the mass flow controller 46 is connected to a reactive gas cylinder 48 that stores a reactive gas. An exhaust pipe is connected to a position of the vacuum vessel 11 between the film forming process zone 40 and the reaction process zone 60, and a vacuum pump 15 ′ for exhausting the inside of the vacuum vessel 11 is connected to this pipe. The The vacuum pump 15 ′ may be used in common with the vacuum pump 15.

真空容器11の反応プロセスゾーン60に対応する壁面には、プラズマ発生手段80を設置するための開口11aが形成されている。また、反応プロセスゾーン60には、マスフローコントローラ75を介して不活性ガスボンベ77内の不活性ガスを導入するための配管や、マスフローコントローラ76を介して反応性ガスボンベ78内の反応性ガスを導入するための配管が接続されている。   On the wall surface of the vacuum vessel 11 corresponding to the reaction process zone 60, an opening 11a for installing the plasma generating means 80 is formed. In addition, a reaction gas in the reactive gas cylinder 78 is introduced into the reaction process zone 60 through a pipe for introducing an inert gas in the inert gas cylinder 77 via the mass flow controller 75 and a mass flow controller 76. Piping for connecting.

図1乃至図4を用いて、本実施形態のプラズマ発生手段80を説明する。
プラズマ発生手段80は、反応プロセスゾーン60に面して設けられている。本実施形態のプラズマ発生手段80は、本発明の蓋体としてのケース体81と、本発明の誘電体壁としての誘電体板83と、固定枠84と、アンテナ85a,85bと、固定具88と、減圧手段としての配管15a,真空ポンプ15を有して構成されている。
The plasma generation means 80 of this embodiment will be described with reference to FIGS.
The plasma generating means 80 is provided facing the reaction process zone 60. The plasma generating means 80 of the present embodiment includes a case body 81 as a lid of the present invention, a dielectric plate 83 as a dielectric wall of the present invention, a fixing frame 84, antennas 85a and 85b, and a fixture 88. And a pipe 15a as a decompression means and a vacuum pump 15.

ケース体81は、真空容器11の壁面に形成された開口11aを塞ぐ形状を備え、ボルト(不図示)で真空容器11の開口11aを塞ぐように固定されている。ケース体81が真空容器11の壁面に固定されることで、プラズマ発生手段80は真空容器11に接続されている。本実施形態において、ケース体81はステンレスで形成されている。誘電体板83は、板状の誘電体で形成されている。本実施形態において、誘電体板83は石英で形成されている。なお、誘電体板83は石英ではなくAl等のセラミックス材料で形成されたものでもよい。固定枠84は、ケース体81に誘電体板83を固定するために用いられるもので、ロの字形状を備えた枠体である。固定枠84とケース体81がボルト(不図示)で連結されることで、固定枠84とケース体81の間に誘電体板83が挟持され、これにより誘電体板83がケース体81に固定されている。誘電体板83がケース体81に固定されることで、ケース体81と誘電体板83によってアンテナ収容室80Aが形成されている。すなわち、本実施形態では、ケース体81と誘電体板83に囲まれてアンテナ収容室80Aが形成されている。 The case body 81 has a shape for closing the opening 11a formed on the wall surface of the vacuum vessel 11, and is fixed so as to close the opening 11a of the vacuum vessel 11 with a bolt (not shown). Since the case body 81 is fixed to the wall surface of the vacuum vessel 11, the plasma generating means 80 is connected to the vacuum vessel 11. In the present embodiment, the case body 81 is made of stainless steel. The dielectric plate 83 is formed of a plate-like dielectric. In the present embodiment, the dielectric plate 83 is made of quartz. The dielectric plate 83 may be formed of a ceramic material such as Al 2 O 3 instead of quartz. The fixed frame 84 is used to fix the dielectric plate 83 to the case body 81, and is a frame body having a square shape. By connecting the fixing frame 84 and the case body 81 with bolts (not shown), the dielectric plate 83 is sandwiched between the fixing frame 84 and the case body 81, and thereby the dielectric plate 83 is fixed to the case body 81. Has been. By fixing the dielectric plate 83 to the case body 81, the antenna housing chamber 80 </ b> A is formed by the case body 81 and the dielectric plate 83. That is, in this embodiment, the antenna housing chamber 80A is formed surrounded by the case body 81 and the dielectric plate 83.

ケース体81に固定された誘電体板83は、開口11aを介して真空容器11の内部(反応プロセスゾーン60)に臨んで設けられている。このとき、アンテナ収容室80Aは、真空容器11の内部と分離している。すなわち、アンテナ収容室80Aと真空容器11の内部とは、誘電体板83で仕切られた状態で独立した空間を形成している。また、アンテナ収容室80Aと真空容器11の外部は、ケース体81で仕切られた状態で独立の空間を形成している。本実施形態では、このように独立の空間として形成されたアンテナ収容室80Aの中に、アンテナ85a,85bが設置されている。なお、アンテナ収容室80Aと真空容器11内部の反応プロセスゾーン60、アンテナ収容室80Aと真空容器11外部との間は、Oリングで気密が保たれている。   The dielectric plate 83 fixed to the case body 81 is provided facing the inside of the vacuum vessel 11 (reaction process zone 60) through the opening 11a. At this time, the antenna housing chamber 80 </ b> A is separated from the inside of the vacuum container 11. That is, the antenna accommodating chamber 80 </ b> A and the inside of the vacuum container 11 form an independent space in a state of being partitioned by the dielectric plate 83. Further, the antenna accommodating chamber 80 </ b> A and the outside of the vacuum container 11 form an independent space in a state of being partitioned by the case body 81. In the present embodiment, the antennas 85a and 85b are installed in the antenna accommodating chamber 80A formed as an independent space in this way. The antenna housing chamber 80A and the reaction process zone 60 inside the vacuum vessel 11 and the space between the antenna housing chamber 80A and the outside of the vacuum vessel 11 are kept airtight by O-rings.

本実施形態では、アンテナ収容室80Aの内部を排気して真空状態にするために、アンテナ収容室80Aに排気用の配管15aが接続されている。配管15aには、真空ポンプ15が接続されている。本実施形態において、配管15aは真空容器11の内部へも連通している。配管15aには、真空ポンプ15から真空容器11の内部に連通する位置にバルブV1、V2が設けられている。また、配管15aには、真空ポンプ15からアンテナ収容室80Aの内部に連通する位置にバルブV1、V3が設けられている。バルブV2,V3のいずれかを閉じることで、アンテナ収容室80Aの内部と真空容器11の内部との間での気体の移動は阻止される。真空容器11の内部の圧力や、アンテナ収容室80Aの内部の圧力は、真空計(不図示)で測定される。   In the present embodiment, an exhaust pipe 15a is connected to the antenna accommodating chamber 80A in order to evacuate the inside of the antenna accommodating chamber 80A to make a vacuum state. A vacuum pump 15 is connected to the pipe 15a. In the present embodiment, the pipe 15 a communicates with the inside of the vacuum vessel 11. Valves V <b> 1 and V <b> 2 are provided in the pipe 15 a at positions where the vacuum pump 15 communicates with the inside of the vacuum container 11. The pipe 15a is provided with valves V1 and V3 at positions where the vacuum pump 15 communicates with the inside of the antenna housing chamber 80A. By closing either of the valves V2 and V3, gas movement between the inside of the antenna accommodating chamber 80A and the inside of the vacuum vessel 11 is prevented. The pressure inside the vacuum vessel 11 and the pressure inside the antenna housing chamber 80A are measured by a vacuum gauge (not shown).

本実施形態では、スパッタ装置1に制御装置(不図示)を備えている。この制御装置には、真空計の出力が入力される。制御装置は、入力された真空計の測定値に基づいて、真空ポンプ15による排気を制御して、真空容器11の内部やアンテナ収容室80Aの内部の真空度を調整する機能を備える。本実施形態では、制御装置がバルブV1,V2,V3の開閉を制御することで、真空容器11の内部とアンテナ収容室80Aの内部を同時に、又は独立して排気できる。   In the present embodiment, the sputtering apparatus 1 includes a control device (not shown). The output of the vacuum gauge is input to this control device. The control device has a function of adjusting the degree of vacuum inside the vacuum vessel 11 and inside the antenna accommodating chamber 80A by controlling the exhaust by the vacuum pump 15 based on the input measurement value of the vacuum gauge. In the present embodiment, the control device controls the opening and closing of the valves V1, V2, and V3, so that the inside of the vacuum container 11 and the inside of the antenna housing chamber 80A can be exhausted simultaneously or independently.

アンテナ85aとアンテナ85bは、高周波電源89から電力の供給を受けて、真空容器11の内部(反応プロセスゾーン60)に誘導電界を発生させ、プラズマを発生させるためのものである。本実施形態のアンテナ85a,85bは、銅で形成された円管状の本体部と、本体部の表面を被覆する銀で形成された被覆層を備えている。アンテナ85aのインピーダンスを低下するためには、電気抵抗の低い材料でアンテナ85a,85bを形成するのが好ましい。そこで、高周波の電流がアンテナの表面に集中するという特性を利用して、アンテナ85a,85bの本体部を安価で加工が容易な、しかも電気抵抗も低い銅で円管状に形成し、アンテナ85a,85bの表面を銅よりも電気抵抗の低い銀で被覆している。このように構成することで、高周波に対するアンテナ85a,85bのインピーダンスを低減して、アンテナ85aに電流を効率よく流して、プラズマを発生させる効率を高めている。   The antenna 85a and the antenna 85b are used to generate plasma by receiving electric power from the high frequency power supply 89 and generating an induction electric field inside the vacuum vessel 11 (reaction process zone 60). The antennas 85a and 85b according to the present embodiment include a tubular main body portion made of copper and a covering layer made of silver covering the surface of the main body portion. In order to reduce the impedance of the antenna 85a, it is preferable to form the antennas 85a and 85b with a material having low electrical resistance. Therefore, utilizing the characteristic that high-frequency current concentrates on the surface of the antenna, the main body of the antennas 85a and 85b is formed into a circular tube with copper that is inexpensive and easy to process and has low electrical resistance, and the antennas 85a and 85b The surface of 85b is covered with silver having a lower electrical resistance than copper. With this configuration, the impedance of the antennas 85a and 85b with respect to the high frequency is reduced, and a current is efficiently passed through the antenna 85a to increase the efficiency of generating plasma.

アンテナ85a及びアンテナ85bは、平面上で渦を成した形状を備える。アンテナ85aとアンテナ85bとは、ケース体81と誘電体板83との間に形成されたアンテナ収容室80Aの中に、渦を成す面が反応プロセスゾーン60を向いた状態で誘電体板83に隣接して設置される。言い換えれば、アンテナ85a及びアンテナ85bは、アンテナ85a及びアンテナ85bの渦を成す面が板状の誘電体板83の壁面に対向した状態で、アンテナ85a及びアンテナ85bの渦の中心軸線と垂直な方向で上下に隣り合って設置されている。したがって、モータ17を作動させて、基板ホルダ13を中心軸線Z周りに回転させると、基板ホルダの外周に保持された基板は、基板の膜形成面がアンテナ85a,85bの渦を成す面と対向するように、上下に並んだアンテナ85a,85bに対して横方向に搬送される。   The antenna 85a and the antenna 85b have a vortex shape on a plane. The antenna 85a and the antenna 85b are formed on the dielectric plate 83 in a state where the vortex surface faces the reaction process zone 60 in the antenna accommodating chamber 80A formed between the case body 81 and the dielectric plate 83. Installed next to each other. In other words, the antenna 85a and the antenna 85b are perpendicular to the central axis of the vortex of the antenna 85a and the antenna 85b in a state where the vortex surface of the antenna 85a and the antenna 85b faces the wall surface of the plate-like dielectric plate 83. It is installed next to each other up and down. Therefore, when the motor 17 is operated to rotate the substrate holder 13 around the central axis Z, the substrate held on the outer periphery of the substrate holder faces the surface on which the film formation surface of the substrate forms the vortex of the antennas 85a and 85b. In this way, it is conveyed in the lateral direction with respect to the antennas 85a and 85b arranged vertically.

アンテナ85aとアンテナ85bは、高周波電源89に対して並列に接続されている。アンテナ85a,85bは、マッチング回路を収容するマッチングボックス87を介して高周波電源89に接続されている。マッチングボックス87内には、図4に示すように、可変コンデンサ87a,87bが設けられている。本実施形態では、アンテナ85aに対してアンテナ85bが並列に接続されているため、従来のマッチング回路(図7参照)でマッチング用コイル387cが果たす役目の全部又は一部を、アンテナ85bが果たす。したがって、マッチングボックス内での電力損失を軽減し、高周波電源89から供給される電力をアンテナ85a,85bでプラズマの発生に有効に活用することができる。また、インピーダンスマッチングもとりやすくなる。   The antenna 85 a and the antenna 85 b are connected in parallel to the high frequency power supply 89. The antennas 85a and 85b are connected to a high frequency power supply 89 through a matching box 87 that accommodates a matching circuit. As shown in FIG. 4, variable capacitors 87 a and 87 b are provided in the matching box 87. In the present embodiment, since the antenna 85b is connected in parallel to the antenna 85a, the antenna 85b plays all or part of the role played by the matching coil 387c in the conventional matching circuit (see FIG. 7). Therefore, power loss in the matching box can be reduced, and the power supplied from the high frequency power supply 89 can be effectively used for generating plasma by the antennas 85a and 85b. Also, impedance matching is easy to take.

渦状のアンテナ85a,85bは、導線部86a,86bを介してマッチングボックス87に接続されている。導線部86a,86bは、アンテナ85a,85bと同様の素材からなる。ケース体81には、導線部86a,86bを挿通するための挿通孔81aが形成されている。アンテナ収容室80A内側のアンテナ85a,85bと、アンテナ収容室80A外側のマッチングボックス87,高周波電源89とは、挿通孔81aに挿通される導線部86aを介して接続される。導線部86a,86bと挿通孔81aとの間にはシール部材81bが設けられ、アンテナ収容室80Aの内外で気密が保たれる。   The spiral antennas 85a and 85b are connected to the matching box 87 via the conductor portions 86a and 86b. The conductor portions 86a and 86b are made of the same material as the antennas 85a and 85b. The case body 81 is formed with an insertion hole 81a for inserting the conductive wire portions 86a and 86b. The antennas 85a and 85b inside the antenna accommodating chamber 80A, the matching box 87 outside the antenna accommodating chamber 80A, and the high frequency power supply 89 are connected via a conducting wire portion 86a that is inserted into the insertion hole 81a. A seal member 81b is provided between the conductor portions 86a and 86b and the insertion hole 81a, and airtightness is maintained inside and outside the antenna accommodating chamber 80A.

本実施形態では、導線部86a,86bの長さに余裕をもたせて、アンテナ85aとアンテナ85bとの間隔Dを調整できるようになっている。本実施形態のスパッタ装置1では、アンテナ85a,85bを固定具88によって固定する際に、アンテナ85aとアンテナ85bの上下方向の間隔Dを調整することができる。   In this embodiment, the space | interval D of the antenna 85a and the antenna 85b can be adjusted now by giving allowance to the length of conducting-wire part 86a, 86b. In the sputtering apparatus 1 of the present embodiment, when the antennas 85a and 85b are fixed by the fixing tool 88, the vertical distance D between the antenna 85a and the antenna 85b can be adjusted.

固定具88は、アンテナ85a,85bをアンテナ収容室80Aに設置するためのものである。本実施形態の固定具88は、固定板88a,88bと、固定ボルト88c,88dで構成される。固定板88a,88bには、アンテナ85a,85bが嵌合されている。アンテナ85a,85bが嵌合された固定板88a,88bは、固定ボルト88c,88dでケース体81に取り付けられている。ケース体81には上下方向に複数のボルト穴が形成され、固定板88a,88bは、いずれかのボルト穴を用いてケース体81に取り付けられている。すなわち、使用されるボルト穴の位置によって、アンテナ85aとアンテナ85bの上下方向の間隔Dが調整されている。なお、アンテナ85a,85bと固定板88a,88bとを絶縁するために、少なくとも、アンテナ85a,85bと固定板88a,88bとの接触面が絶縁材で形成されている。   The fixture 88 is for installing the antennas 85a and 85b in the antenna accommodating chamber 80A. The fixing tool 88 of the present embodiment includes fixing plates 88a and 88b and fixing bolts 88c and 88d. Antennas 85a and 85b are fitted to the fixing plates 88a and 88b. The fixing plates 88a and 88b fitted with the antennas 85a and 85b are attached to the case body 81 with fixing bolts 88c and 88d. A plurality of bolt holes are formed in the case body 81 in the vertical direction, and the fixing plates 88a and 88b are attached to the case body 81 using any one of the bolt holes. That is, the vertical distance D between the antenna 85a and the antenna 85b is adjusted according to the position of the bolt hole used. In order to insulate the antennas 85a and 85b from the fixing plates 88a and 88b, at least the contact surfaces of the antennas 85a and 85b and the fixing plates 88a and 88b are formed of an insulating material.

以上の構成を備えるプラズマ発生手段80が、真空容器11に組み付けられる手順を説明する。
まず、固定具88を用いてアンテナ85a,85bをケース体81に固定する。このとき、アンテナ85aとアンテナ85bの上下方向の間隔Dや、アンテナ85aの径Raや、アンテナ85bの径Rbに合わせた固定具88を用いる。続いて、固定枠84を用いて、ケース体81に誘電体板83を固定する。これにより、アンテナ85a,85bは、誘電体板83と固定板88a,88bとの間に挟持された状態となる。また、ケース体81、誘電体板83、アンテナ85a,85b、固定具88が一体的になる。続いて、真空容器11の開口11aを塞ぐように、ケース体81を真空容器11に対してボルト(不図示)で固定する。以上によって、プラズマ発生手段80が、真空容器11に組み付けられ、アンテナ収容室80Aと、反応プロセスゾーン60(真空容器11の内部)と、真空容器11の外側が、それぞれ独立の空間として形成され、アンテナ85a,85bがアンテナ収容室80Aに設置される。
A procedure for assembling the plasma generating means 80 having the above configuration to the vacuum vessel 11 will be described.
First, the antennas 85 a and 85 b are fixed to the case body 81 using the fixing tool 88. At this time, a fixture 88 that matches the vertical distance D between the antenna 85a and the antenna 85b, the diameter Ra of the antenna 85a, and the diameter Rb of the antenna 85b is used. Subsequently, the dielectric plate 83 is fixed to the case body 81 using the fixing frame 84. As a result, the antennas 85a and 85b are sandwiched between the dielectric plate 83 and the fixed plates 88a and 88b. Further, the case body 81, the dielectric plate 83, the antennas 85a and 85b, and the fixture 88 are integrated. Subsequently, the case body 81 is fixed to the vacuum container 11 with a bolt (not shown) so as to close the opening 11 a of the vacuum container 11. As described above, the plasma generating means 80 is assembled in the vacuum vessel 11, and the antenna accommodating chamber 80A, the reaction process zone 60 (inside the vacuum vessel 11), and the outside of the vacuum vessel 11 are formed as independent spaces, respectively. Antennas 85a and 85b are installed in the antenna accommodating chamber 80A.

本実施形態では、ケース体81、誘電体板83、アンテナ85a,85b、固定具88を一体的にした状態で、ケース体81と真空容器11をボルトで固定することでプラズマ発生手段80を真空容器11と接続できるため、プラズマ発生手段80を真空容器11に着脱するのが容易である。   In this embodiment, the case generator 81, the dielectric plate 83, the antennas 85a and 85b, and the fixture 88 are integrated, and the plasma generator 80 is vacuumed by fixing the case assembly 81 and the vacuum vessel 11 with bolts. Since it can be connected to the container 11, the plasma generating means 80 can be easily attached to and detached from the vacuum container 11.

次に、本実施形態のスパッタ装置1を用いて、反応プロセスゾーン60にプラズマを発生させる手順を説明する。
まず、真空ポンプ15を作動させて、真空容器11の内部と、アンテナ収容室80Aを減圧する。このとき、制御装置は配管15aに設けられたバルブV1,V2,V3を総て開放し、真空容器11の内部と、アンテナ収容室80Aの内部を同時に排気して、真空容器11の内部及びアンテナ収容室80Aの内部を真空状態にする。制御装置は、真空計の測定値を監視して、真空容器11の内部とアンテナ収容室80Aの内部の圧力差が大きくならないように(例えば、10Pa以上の圧力差が生じないように)、バルブV1,V2,V3の開閉を適宜制御する。その後、制御装置は、真空容器11の内部が10−2Pa〜10Paになったところで一旦バルブV2を閉じる。アンテナ収容室80Aは、さらに10−3Pa以下にまで減圧される。つづいて、アンテナ収容室80A内部が10−3Pa以下になったところでバルブV3を閉じる。続いて、真空容器11の内部が10−2Pa〜10Paを保持した状態で、反応性ガスボンベ78内の反応性ガスを、マスフローコントローラ76を介して反応プロセスゾーン60へ導入する。
Next, a procedure for generating plasma in the reaction process zone 60 using the sputtering apparatus 1 of the present embodiment will be described.
First, the vacuum pump 15 is operated to decompress the inside of the vacuum container 11 and the antenna accommodating chamber 80A. At this time, the control device opens all the valves V1, V2, and V3 provided in the pipe 15a, and exhausts the inside of the vacuum vessel 11 and the inside of the antenna housing chamber 80A at the same time. The inside of the storage chamber 80A is evacuated. The control device monitors the measurement value of the vacuum gauge so that the pressure difference between the inside of the vacuum container 11 and the inside of the antenna housing chamber 80A does not increase (for example, the pressure difference of 10 4 Pa or more does not occur). The opening and closing of the valves V1, V2, and V3 are appropriately controlled. Thereafter, the control device once closes the valve V2 when the inside of the vacuum vessel 11 reaches 10 −2 Pa to 10 Pa. The antenna accommodating chamber 80A is further depressurized to 10 −3 Pa or less. Subsequently, the valve V3 is closed when the inside of the antenna accommodating chamber 80A becomes 10 −3 Pa or less. Subsequently, the reactive gas in the reactive gas cylinder 78 is introduced into the reaction process zone 60 via the mass flow controller 76 in a state where the inside of the vacuum vessel 11 holds 10 −2 Pa to 10 Pa.

真空容器11の内部とアンテナ収容室80Aの内部を上記所定の圧力に保持した状態で、高周波電源89からアンテナ85a,85bに13.56MHzの電圧を印加して、反応プロセスゾーン60に反応性ガスのプラズマを発生させる。このとき、アンテナ85aとアンテナ85bの上下方向の間隔Dや、アンテナ85aの径Raや、アンテナ85bの径Rb等に応じた分布のプラズマが発生する。反応プロセスゾーン60に発生させて反応性ガスのプラズマによって、基板ホルダ13に配置された基板に対してプラズマ処理を行う。   A voltage of 13.56 MHz is applied from the high frequency power supply 89 to the antennas 85a and 85b in a state where the inside of the vacuum vessel 11 and the inside of the antenna housing chamber 80A are held at the predetermined pressure, and the reactive gas is applied to the reaction process zone 60. The plasma is generated. At this time, plasma having a distribution according to the vertical distance D between the antenna 85a and the antenna 85b, the diameter Ra of the antenna 85a, the diameter Rb of the antenna 85b, and the like is generated. Plasma processing is performed on the substrate disposed in the substrate holder 13 by the reactive gas plasma generated in the reaction process zone 60.

以上のように、本実施形態では、薄膜を形成または処理する空間を形成する真空容器11の内部をプラズマが発生する圧力に保持して、真空容器11の内部とは独立した空間を形成するアンテナ収容室80Aの内部を真空容器11の内部よりも低いプラズマが発生しにくい圧力に保持して、真空容器11内にプラズマを発生させている。このため、アンテナ収容室80Aにプラズマが発生することを抑制して、真空容器11の内部に効率的にプラズマを発生させることができる。   As described above, in this embodiment, the antenna that forms a space independent of the inside of the vacuum vessel 11 by holding the inside of the vacuum vessel 11 that forms a space for forming or processing a thin film at a pressure at which plasma is generated. The inside of the storage chamber 80 </ b> A is held at a pressure that is less likely to generate plasma than the inside of the vacuum vessel 11, and plasma is generated in the vacuum vessel 11. For this reason, it is possible to suppress the generation of plasma in the antenna housing chamber 80 </ b> A and to efficiently generate the plasma inside the vacuum container 11.

さらに、本実施形態では、アンテナ収容室80Aと真空容器11の内部とは、誘電体板83で仕切られた状態で独立した空間とされ、アンテナ収容室80Aの内部にアンテナ85a,85bを設け、アンテナ収容室80Aを減圧した状態で真空容器11の内部にプラズマを発生させる構成となっている。このため、大気中にアンテナ85a,85bを設置した状態でプラズマを発生させる従来の場合(図7参照)に比べて、アンテナ85a,85bの酸化を抑制することができる。したがって、アンテナ85a,85bの長寿命化を図ることができる。また、アンテナ85a,85bが酸化することにより、プラズマが不安定化することを抑制することができる。   Furthermore, in this embodiment, the antenna accommodating chamber 80A and the inside of the vacuum vessel 11 are independent spaces partitioned by the dielectric plate 83, and the antennas 85a and 85b are provided inside the antenna accommodating chamber 80A. Plasma is generated inside the vacuum vessel 11 in a state where the antenna housing chamber 80A is decompressed. For this reason, compared with the conventional case (refer FIG. 7) which generate | occur | produces a plasma in the state which installed antenna 85a, 85b in air | atmosphere, the oxidation of antenna 85a, 85b can be suppressed. Therefore, the lifetime of the antennas 85a and 85b can be increased. In addition, the plasma 85 can be prevented from becoming unstable due to the oxidation of the antennas 85a and 85b.

また、本実施形態では、真空容器11の内部及びアンテナ収容室80Aの内部の圧力を監視して、真空容器11の内部と、アンテナ収容室80Aの内部で大きな圧力差が生じないように減圧を行い、真空容器11の内部を10−2Pa〜10Pa程度の真空に保持し、アンテナ収容室80Aを10−3Pa以下に保持して、真空容器11の内部にプラズマを発生させる構成にしている。そして、アンテナ収容室80Aと真空容器11の内部が誘電体板83で仕切られ、アンテナ収容室80Aと真空容器11外部がケース体81で仕切られている。このため、大気中にアンテナ185を設置して、真空容器111の内部と真空容器の外部とを誘電体板183で仕切る従来の場合(図7参照)に比べて、本実施形態では、アンテナ収容室80Aと真空容器11の内部の圧力差を小さく保つことができるため、誘電体板83の厚みを従来に比べて薄く設計することができ、効率的にプラズマを発生させることが可能となるとともに、安価な誘電体板83を使用して低コスト化を図ることができる。 In the present embodiment, the pressure inside the vacuum vessel 11 and the inside of the antenna housing chamber 80A is monitored, and the pressure is reduced so that a large pressure difference does not occur between the inside of the vacuum vessel 11 and the inside of the antenna housing chamber 80A. The inside of the vacuum vessel 11 is held at a vacuum of about 10 −2 Pa to 10 Pa, and the antenna housing chamber 80 </ b> A is held at 10 −3 Pa or less to generate plasma inside the vacuum vessel 11. . The antenna housing chamber 80A and the inside of the vacuum vessel 11 are partitioned by a dielectric plate 83, and the antenna housing chamber 80A and the vacuum vessel 11 outside are partitioned by a case body 81. Therefore, compared with the conventional case (see FIG. 7) in which the antenna 185 is installed in the atmosphere and the inside of the vacuum vessel 111 and the outside of the vacuum vessel are partitioned by the dielectric plate 183 (see FIG. 7), this embodiment accommodates the antenna. Since the pressure difference between the chamber 80A and the inside of the vacuum vessel 11 can be kept small, the thickness of the dielectric plate 83 can be designed thinner than the conventional one, and plasma can be generated efficiently. The cost can be reduced by using an inexpensive dielectric plate 83.

また、本実施形態によれば、アンテナ85aとアンテナ85bの上下方向の間隔Dを調整することで、基板ホルダ13に配置される基板に対するプラズマの分布を調整することができる。また、アンテナ85aの径Raや、アンテナ85bの径Rb、又はアンテナ85a,85bの太さ等を独立に変更することができるため、アンテナ85aの径Raや、アンテナ85bの径Rb又は太さ等を調整することでも、プラズマの分布を調整することができる。また、本実施形態では、図4に示すように、アンテナ85aやアンテナ85bが大小の半円から構成される全体形状を備えているが、アンテナ85aやアンテナ85bの全体形状を、矩形などの形状に変更して、プラズマの分布を調整することも可能である。   Further, according to the present embodiment, the distribution of plasma with respect to the substrate disposed on the substrate holder 13 can be adjusted by adjusting the vertical distance D between the antenna 85a and the antenna 85b. Further, since the diameter Ra of the antenna 85a, the diameter Rb of the antenna 85b, the thickness of the antennas 85a and 85b, and the like can be changed independently, the diameter Ra of the antenna 85a, the diameter Rb or the thickness of the antenna 85b, etc. The plasma distribution can also be adjusted by adjusting. Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the antenna 85a and the antenna 85b have an overall shape composed of large and small semicircles, but the overall shape of the antenna 85a and the antenna 85b is a shape such as a rectangle. It is also possible to adjust the plasma distribution by changing to.

特に、横方向に搬送される基板の搬送方向と交差する上下方向にアンテナ85aとアンテナ85bを並べて、アンテナ85a,85b両者の間隔も調整することができるため、基板の搬送方向に交差する方向で広範囲にプラズマ処理を行う必要がある場合に、プラズマの密度分布を容易に調整することができる。例えば、本実施形態のようなカルーセル型のスパッタ装置1を用いてプラズマ処理を行う場合には、基板ホルダ13での基板の配置,スパッタ条件等により、基板ホルダの上方に位置する薄膜と、中間に位置する薄膜の膜厚に違いが生じている場合がある。このような場合でも、本実施形態のプラズマ発生手段80を用いれば、膜厚の違いに対応してプラズマの密度分布を適宜調整することができるという利点がある。   In particular, the antenna 85a and the antenna 85b can be arranged in the vertical direction intersecting the transport direction of the substrate transported in the horizontal direction, and the distance between the antennas 85a and 85b can be adjusted. When it is necessary to perform plasma treatment over a wide range, the plasma density distribution can be easily adjusted. For example, when plasma processing is performed using the carousel-type sputtering apparatus 1 as in the present embodiment, a thin film positioned above the substrate holder and an intermediate position are determined depending on the arrangement of the substrate on the substrate holder 13, sputtering conditions, and the like. There may be a difference in the film thickness of the thin film located in the area. Even in such a case, if the plasma generating means 80 of the present embodiment is used, there is an advantage that the plasma density distribution can be appropriately adjusted in accordance with the difference in film thickness.

また、本実施形態では、上述のように、仕切壁16の反応プロセスゾーン60に面する壁面や、真空容器11の内壁面の反応プロセスゾーン60に面する部分に熱分解窒化硼素が被覆することで、反応プロセスゾーン60のラジカルの密度を高く維持して、より多くのラジカルを基板上の薄膜と接触させてプラズマ処理の効率化を図っている。すなわち、仕切壁16や真空容器11の内壁面に化学的に安定な熱分解窒化硼素を被覆することで、プラズマ発生手段80によって反応プロセスゾーン60に発生したラジカル又は励起状態のラジカルが仕切壁16や真空容器11の内壁面と反応して消滅することを抑制している。また、仕切壁16で反応プロセスゾーン60に発生するラジカルが基板ホルダの方向へ向くようにコントロールできる。   In the present embodiment, as described above, pyrolytic boron nitride covers the wall surface of the partition wall 16 facing the reaction process zone 60 and the inner wall surface of the vacuum vessel 11 facing the reaction process zone 60. Thus, the density of radicals in the reaction process zone 60 is maintained high, and more radicals are brought into contact with the thin film on the substrate to increase the efficiency of the plasma processing. That is, by covering the partition wall 16 and the inner wall surface of the vacuum vessel 11 with chemically stable pyrolytic boron nitride, radicals generated in the reaction process zone 60 by the plasma generating means 80 or excited radicals are separated from the partition wall 16. It is suppressed that it reacts with the inner wall surface of the vacuum vessel 11 and disappears. Further, the radical generated in the reaction process zone 60 by the partition wall 16 can be controlled so as to be directed toward the substrate holder.

以下に、上述のスパッタ装置1を用いたプラズマ処理の方法として、基板上にスパッタで形成した不完全酸化ケイ素(SiOx(x<2))の薄膜に対してプラズマ処理を行い、その不完全酸化ケイ素よりも酸化が進んだ酸化ケイ素(SiOx(x<x≦2))の薄膜を形成する方法について例示する。なお、不完全酸化ケイ素とは、酸化ケイ素SiOの構成元素である酸素が欠乏した不完全な酸化ケイ素SiOx(x<2)のことである。 Hereinafter, as a plasma processing method using the above-described sputtering apparatus 1, plasma processing is performed on a thin film of incomplete silicon oxide (SiOx 1 (x 1 <2)) formed on a substrate by sputtering. An example of a method for forming a thin film of silicon oxide (SiOx 2 (x 1 <x 2 ≦ 2)) that is more oxidized than complete silicon oxide will be described. Incomplete silicon oxide is incomplete silicon oxide SiOx (x <2) deficient in oxygen, which is a constituent element of silicon oxide SiO 2 .

まず、基板及びターゲット29a,29bをスパッタ装置1に配置する。基板は基板ホルダ13に保持させる。ターゲット29a,29bは、それぞれマグネトロンスパッタ電極21a,21bに保持させる。ターゲット29a,29bの材料としてケイ素(Si)を用いる。次に、真空容器11の内部,アンテナ収容室80Aの内部を上述の所定の圧力に減圧し、モータ17を作動させて、基板ホルダ13を回転させる。その後、真空容器11の内部,アンテナ収容室80Aの内部の圧力が安定した後に、成膜プロセスゾーン20の圧力を、0.1Pa〜1.3Paに調整する。   First, the substrate and the targets 29 a and 29 b are arranged in the sputtering apparatus 1. The substrate is held by the substrate holder 13. Targets 29a and 29b are held by magnetron sputter electrodes 21a and 21b, respectively. Silicon (Si) is used as the material of the targets 29a and 29b. Next, the inside of the vacuum container 11 and the inside of the antenna housing chamber 80A are depressurized to the predetermined pressure described above, the motor 17 is operated, and the substrate holder 13 is rotated. Thereafter, after the pressure inside the vacuum vessel 11 and the inside of the antenna housing chamber 80A is stabilized, the pressure in the film forming process zone 20 is adjusted to 0.1 Pa to 1.3 Pa.

次に、成膜プロセスゾーン20内に、スパッタ用の不活性ガスであるアルゴンガスと、反応性ガスである酸素ガスを、スパッタガスボンベ27、反応性ガスボンベ28からマスフローコントローラ25,26で流量を調整しながら導き、成膜プロセスゾーン20のスパッタを行うための雰囲気を調整する。次に、中周波交流電源23からトランス24を介して、マグネトロンスパッタ電極21a,21bに周波数1〜100KHzの交流電圧を印加し、ターゲット29a,29bに、交番電界が掛かるようにする。これにより、ある時点においてはターゲット29aがカソード(マイナス極)となり、その時ターゲット29bは必ずアノード(プラス極)となる。次の時点において交流の向きが変化すると、今度はターゲット29bがカソード(マイナス極)となり、ターゲット29aがアノード(プラス極)となる。このように一対のターゲット29a,29bが、交互にアノードとカソードとなることにより、プラズマが形成され、カソード上のターゲットに対してスパッタを行う。   Next, argon gas, which is an inert gas for sputtering, and oxygen gas, which is a reactive gas, are adjusted in the film forming process zone 20 from the sputtering gas cylinder 27 and the reactive gas cylinder 28 by the mass flow controllers 25 and 26. Then, the atmosphere for performing sputtering in the film forming process zone 20 is adjusted. Next, an AC voltage having a frequency of 1 to 100 KHz is applied from the medium frequency AC power source 23 to the magnetron sputter electrodes 21a and 21b via the transformer 24 so that an alternating electric field is applied to the targets 29a and 29b. Thereby, at a certain point in time, the target 29a becomes the cathode (negative pole), and at that time, the target 29b always becomes the anode (positive pole). When the direction of the alternating current changes at the next time point, the target 29b becomes the cathode (minus pole) and the target 29a becomes the anode (plus pole). In this way, the pair of targets 29a and 29b alternately become an anode and a cathode, so that plasma is formed and sputtering is performed on the target on the cathode.

スパッタを行っている最中には、アノード上には非導電性あるいは導電性の低い酸化ケイ素(SiOx(x≦2))が付着する場合もあるが、このアノードが交番電界によりカソードに変換された時に、これら酸化ケイ素(SiOx(x≦2))がスパッタされ、ターゲット表面は元の清浄な状態となる。そして、一対のターゲット29a,29bが、交互にアノードとカソードとなることを繰り返すことにより、常に安定なアノード電位状態が得られ、プラズマ電位(通常アノード電位とほぼ等しい)の変化が防止され、基板の膜形成面に安定してケイ素或いは不完全酸化ケイ素(SiOx(x<2))からなる薄膜が形成される。なお、成膜プロセスゾーン20で形成する薄膜の組成は、成膜プロセスゾーン20に導入する酸素ガスの流量を調整することや、基板ホルダ13の回転速度を制御することで、ケイ素(Si)にしたり、酸化ケイ素(SiO)にしたり、或いは不完全酸化ケイ素(SiOx(x<2))にしたりできる。 During sputtering, non-conductive or low-conductive silicon oxide (SiOx (x ≦ 2)) may be deposited on the anode, but this anode is converted into a cathode by an alternating electric field. Then, these silicon oxides (SiOx (x ≦ 2)) are sputtered, and the target surface is in an original clean state. Then, by repeating that the pair of targets 29a and 29b alternately become an anode and a cathode, a stable anode potential state is always obtained, a change in plasma potential (usually equal to the normal anode potential) is prevented, and the substrate A thin film made of silicon or incomplete silicon oxide (SiOx 1 (x 1 <2)) is stably formed on the film forming surface. The composition of the thin film formed in the film formation process zone 20 is changed to silicon (Si) by adjusting the flow rate of the oxygen gas introduced into the film formation process zone 20 and controlling the rotation speed of the substrate holder 13. Or silicon oxide (SiO 2 ), or incomplete silicon oxide (SiOx 1 (x 1 <2)).

成膜プロセスゾーン20で、基板の膜形成面にケイ素或いは不完全酸化ケイ素(SiOx(x<2))からなる薄膜を形成させた後には、基板ホルダ13の回転駆動によって基板を、成膜プロセスゾーン20に面する位置から反応プロセスゾーン60に面する位置に搬送する。反応プロセスゾーン60には、反応性ガスボンベ78から反応性ガスとして酸素ガスを導入するとともに、不活性ガスボンベ77から不活性ガスとしてアルゴンガスを導入する。次に、アンテナ85a,85bに、13.56MHzの高周波電圧を印加して、プラズマ発生手段80によって反応プロセスゾーン60にプラズマを発生させる。反応プロセスゾーン60の圧力は、0.7Pa〜1Paに維持する。また、少なくとも反応プロセスゾーン60にプラズマを発生させている際中は、アンテナ収容室80Aの内部の圧力は、10−3Pa以下を保持する。 After forming a thin film of silicon or incomplete silicon oxide (SiOx 1 (x 1 <2)) on the film forming surface of the substrate in the film forming process zone 20, the substrate is formed by rotating the substrate holder 13. The film is transported from a position facing the membrane process zone 20 to a position facing the reaction process zone 60. In the reaction process zone 60, oxygen gas is introduced as a reactive gas from a reactive gas cylinder 78, and argon gas is introduced as an inert gas from an inert gas cylinder 77. Next, a high frequency voltage of 13.56 MHz is applied to the antennas 85a and 85b, and plasma is generated in the reaction process zone 60 by the plasma generating means 80. The pressure in the reaction process zone 60 is maintained at 0.7 Pa to 1 Pa. Further, at least during the generation of plasma in the reaction process zone 60, the pressure inside the antenna accommodating chamber 80A is maintained at 10 −3 Pa or less.

次に、基板ホルダ13が回転して、ケイ素或いは不完全酸化ケイ素(SiOx(x<2))からなる薄膜が形成された基板が反応プロセスゾーン60に面する位置に搬送されてくると、反応プロセスゾーン60では、ケイ素或いは不完全酸化ケイ素(SiOx(x<2))からなる薄膜をプラズマ処理によって酸化反応させる工程を行う。すなわち、プラズマ発生手段80によって反応プロセスゾーン60に発生させた酸素ガスのプラズマでケイ素或いは不完全酸化ケイ素(SiOx(x<2))を酸化反応させて、所望の組成の不完全酸化ケイ素(SiOx2(x<x2<2))或いは酸化ケイ素(SiO)に変換させる。 Next, when the substrate holder 13 rotates and the substrate on which a thin film made of silicon or incomplete silicon oxide (SiOx 1 (x 1 <2)) is formed is transported to a position facing the reaction process zone 60. In the reaction process zone 60, a thin film made of silicon or incomplete silicon oxide (SiOx 1 (x 1 <2)) is subjected to an oxidation reaction by plasma treatment. That is, silicon or incomplete silicon oxide (SiOx 1 (x 1 <2)) is oxidized by the plasma of oxygen gas generated in the reaction process zone 60 by the plasma generating means 80, and the incomplete silicon oxide having a desired composition is obtained. (SiOx 2 (x 1 <x 2 <2)) or silicon oxide (SiO 2 ).

以上の工程によって、本実施形態では、所望の組成の酸化ケイ素(SiOx(x≦2))薄膜を作成することができる。さらに、以上の工程を繰り返すことで、薄膜を積層させて所望の膜厚の薄膜を作成することができる。   Through the above steps, in this embodiment, a silicon oxide (SiOx (x ≦ 2)) thin film having a desired composition can be formed. Furthermore, by repeating the above steps, a thin film having a desired film thickness can be formed by laminating thin films.

以上は、所望の組成の酸化ケイ素(SiOx(x≦2))薄膜を作成する場合を説明したが、スパッタを行う成膜プロセスゾーンを一箇所だけではなく複数箇所設けてスパッタを行うことで、異なる組成の薄膜を繰り返し積層させた薄膜を形成することもできる。例えば、上述のように、スパッタ装置1に成膜プロセスゾーン40を設けて、ターゲット49a,49bとしてニオブ(Nb)を用いる。そして、酸化ケイ素薄膜を作成した場合と同様の方法で、酸化ケイ素薄膜の上に所望の組成の酸化ニオブ(NbOy(y<2.5))薄膜を作成する。そして、成膜プロセスゾーン20でのスパッタ,反応プロセスゾーン60でのプラズマ処理による酸化,成膜プロセスゾーン40でのスパッタ,反応プロセスゾーン60でのプラズマ処理による酸化という工程を繰り返すことで、所望の組成の酸化ケイ素(SiOx(x≦2))薄膜と酸化ニオブ(NbOy(y≦2.5))薄膜を繰り返し積層させた薄膜を形成することができる。   The above has described the case of forming a silicon oxide (SiOx (x ≦ 2)) thin film having a desired composition, but by performing sputtering by providing a plurality of film formation process zones for performing sputtering, A thin film in which thin films having different compositions are repeatedly laminated can also be formed. For example, as described above, the film formation process zone 40 is provided in the sputtering apparatus 1 and niobium (Nb) is used as the targets 49a and 49b. Then, a niobium oxide (NbOy (y <2.5)) thin film having a desired composition is formed on the silicon oxide thin film by the same method as that for forming the silicon oxide thin film. Then, by repeating the steps of sputtering in the film forming process zone 20, oxidation by plasma processing in the reaction process zone 60, sputtering in the film forming process zone 40, and oxidation by plasma processing in the reaction process zone 60, a desired process is repeated. A thin film in which a silicon oxide (SiOx (x ≦ 2)) thin film and a niobium oxide (NbOy (y ≦ 2.5)) thin film having a composition are repeatedly stacked can be formed.

以上に説明した実施の形態は、例えば、次の(a)〜(l)のように、改変することもできる。また、(a)〜(l)を適宜組合せて改変することもできる。なお、以下の説明では、上記の実施形態と同一の部材は同一の符号を用いて説明している。
(a) 上記の実施形態では、薄膜形成装置の一例として、スパッタ装置について説明したが、本発明のプラズマ発生手段は、他のタイプの薄膜形成装置にも適用できる。薄膜形成装置としては、例えば、プラズマを用いたエッチングを行うエッチング装置、プラズマを用いたCVDを行うCVD装置等でもよい。また、プラスチックの表面処理をプラズマを用いて行う表面処理装置にも適用できる。
(b) 上記の実施形態では、所謂カルーセル型のスパッタ装置を用いているが、これに限定されるものではない。本発明は、基板がプラズマを発生させる領域に面して搬送される他のスパッタ装置にも適用できる。
The embodiment described above can be modified, for example, as in the following (a) to (l). Further, (a) to (l) can be modified in appropriate combination. In the following description, the same members as those in the above embodiment are described using the same reference numerals.
(A) In the above embodiment, the sputtering apparatus has been described as an example of the thin film forming apparatus. However, the plasma generating means of the present invention can be applied to other types of thin film forming apparatuses. As the thin film forming apparatus, for example, an etching apparatus that performs etching using plasma, a CVD apparatus that performs CVD using plasma, or the like may be used. Further, the present invention can also be applied to a surface treatment apparatus that performs plastic surface treatment using plasma.
(B) In the above embodiment, a so-called carousel type sputtering apparatus is used, but the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to other sputtering apparatuses in which the substrate is transported facing an area where plasma is generated.

(c) 上記の実施形態では、固定枠84を用いて、ケース体81に誘電体板83を固定して、ケース体81、誘電体板83、アンテナ85a,85b、固定具88を一体的にした状態で、ケース体81と真空容器11をボルトで固定することでプラズマ発生手段を真空容器11と接続いた。しかし、誘電体板83の固定の方法、プラズマ発生手段の接続の方法はこれに限定されるものではない。例えば、図5に示すように、改変することもできる。図5は、プラズマ発生手段の他の実施形態を説明する要部説明図である。図5に示した実施形態では、真空容器111と固定枠184をボルト(不図示)で連結することで、真空容器111と固定枠184との間に、本発明の誘電体壁としての誘電体板183を挟持させて、誘電体板183を真空容器111に固定している。そして、真空容器111に固定された誘電体板183を覆うように、本発明の蓋体としてのケース体181が真空容器111にボルトで固定され、プラズマ発生手段180が真空容器111に固定されている。   (C) In the above embodiment, the dielectric plate 83 is fixed to the case body 81 using the fixing frame 84, and the case body 81, the dielectric plate 83, the antennas 85a and 85b, and the fixture 88 are integrated. In this state, the case body 81 and the vacuum vessel 11 are fixed with bolts to connect the plasma generating means to the vacuum vessel 11. However, the method of fixing the dielectric plate 83 and the method of connecting the plasma generating means are not limited to this. For example, as shown in FIG. FIG. 5 is a main part explanatory view for explaining another embodiment of the plasma generating means. In the embodiment shown in FIG. 5, the dielectric as the dielectric wall of the present invention is connected between the vacuum vessel 111 and the fixed frame 184 by connecting the vacuum vessel 111 and the fixed frame 184 with bolts (not shown). The dielectric plate 183 is fixed to the vacuum vessel 111 by sandwiching the plate 183. Then, a case body 181 as a lid of the present invention is fixed to the vacuum container 111 with a bolt so as to cover the dielectric plate 183 fixed to the vacuum container 111, and the plasma generating means 180 is fixed to the vacuum container 111. Yes.

そして、ケース体181と誘電体板183で囲まれてアンテナ収容室180Aが形成されている。アンテナ収容室180Aの内部を減圧できるように、アンテナ収容室180Aに配管15aが接続され、配管15aの先に真空ポンプ15が接続されている。なお、上記の実施形態においてアンテナ85a,85bが固定具88を用いてケース体81に固定されていたのと同様に、アンテナ85a,85bは、固定具188を用いてケース体181に固定されている。ケース体181を真空容器111から取り外せば、アンテナ85a,85bの着脱や、アンテナ85a,85bの形状の変更等を容易に行うことができる。   An antenna accommodating chamber 180A is formed surrounded by the case body 181 and the dielectric plate 183. A pipe 15a is connected to the antenna accommodating chamber 180A, and a vacuum pump 15 is connected to the end of the pipe 15a so that the inside of the antenna accommodating chamber 180A can be decompressed. In the above embodiment, the antennas 85a and 85b are fixed to the case body 181 using the fixing tool 188 in the same manner as the antennas 85a and 85b are fixed to the case body 81 using the fixing tool 88. Yes. If the case body 181 is detached from the vacuum vessel 111, the antennas 85a and 85b can be easily attached and detached, and the shapes of the antennas 85a and 85b can be easily changed.

(d) 上記の実施形態では、プラズマ発生手段として、図1乃至図4に示すような、板状の誘電体板83に対して同一平面状で渦をなすアンテナ85a,85bを固定した誘導結合型(平板型)のプラズマ発生手段を用いているが、本発明は、他のタイプのプラズマ発生手段を備えた薄膜形成装置にも適用される。すなわち、誘電体で形成された円筒形の誘電体壁の周囲に渦状に巻回させたアンテナに高周波の電力を印加して、円筒形の誘電体壁に囲まれた領域に誘導電界を発生させてプラズマを発生させる誘導結合型(円筒型)のプラズマ発生手段に対しても本発明を適用できる。   (D) In the above embodiment, as the plasma generating means, inductive coupling in which the antennas 85a and 85b that form a vortex in the same plane with respect to the plate-like dielectric plate 83 are fixed as shown in FIGS. Although a type (flat plate type) plasma generating means is used, the present invention is also applicable to a thin film forming apparatus provided with other types of plasma generating means. That is, high frequency power is applied to an antenna wound in a spiral around a cylindrical dielectric wall made of a dielectric material, and an induction electric field is generated in a region surrounded by the cylindrical dielectric wall. The present invention can also be applied to inductively coupled (cylindrical) plasma generating means for generating plasma.

図6は誘導結合型(円筒型)のプラズマ発生手段を説明する要部説明図である。図6に示した実施形態では、本発明の誘電体壁として誘電体板283を備える。誘電体板283は円筒形状を備えている。真空容器211と固定枠284をボルト(不図示)で連結することで、真空容器211と固定枠284との間に、本発明の誘電体壁としての誘電体板283を挟持させて、誘電体板283を真空容器211に固定している。そして、真空容器211に固定された誘電体板283を覆うように、本発明の蓋体としてのケース体281が真空容器211にボルトで固定され、プラズマ発生手段280が真空容器211に固定されている。   FIG. 6 is a main part explanatory view for explaining inductively coupled (cylindrical) plasma generating means. In the embodiment shown in FIG. 6, a dielectric plate 283 is provided as the dielectric wall of the present invention. The dielectric plate 283 has a cylindrical shape. By connecting the vacuum vessel 211 and the fixed frame 284 with bolts (not shown), the dielectric plate 283 as the dielectric wall of the present invention is sandwiched between the vacuum vessel 211 and the fixed frame 284, and the dielectric The plate 283 is fixed to the vacuum vessel 211. Then, the case body 281 as the lid of the present invention is fixed to the vacuum container 211 with a bolt so as to cover the dielectric plate 283 fixed to the vacuum container 211, and the plasma generating means 280 is fixed to the vacuum container 211. Yes.

そして、ケース体281と誘電体板283で囲まれてアンテナ収容室280Aが形成されている。アンテナ収容室280Aの内部を減圧できるように、アンテナ収容室280Aに配管15aが接続され、配管15aの先に真空ポンプ15が接続されている。アンテナ285は、円筒状の誘電体板の外周に巻回されている。上記の実施形態においてアンテナ85a,85bが固定具88を用いてケース体81に固定されていたのと同様に、アンテナ285は、固定具288を用いてケース体281に固定されている。ケース体281を真空容器211から取り外せば、アンテナ285の着脱や、アンテナ285の形状の変更等を容易に行うことができる。   An antenna housing chamber 280A is formed surrounded by the case body 281 and the dielectric plate 283. A pipe 15a is connected to the antenna receiving chamber 280A, and a vacuum pump 15 is connected to the tip of the pipe 15a so that the inside of the antenna receiving chamber 280A can be decompressed. The antenna 285 is wound around the outer periphery of a cylindrical dielectric plate. The antenna 285 is fixed to the case body 281 using the fixing tool 288 in the same manner as the antennas 85 a and 85 b are fixed to the case body 81 using the fixing tool 88 in the above embodiment. When the case body 281 is detached from the vacuum vessel 211, the attachment and detachment of the antenna 285, the change of the shape of the antenna 285, and the like can be easily performed.

なお、図6に示した実施形態において、ケース体281と固定枠84の間に誘電体板283を挟持させることで、ケース体281に誘電体板283を固定して、ケース体281、誘電体板283、アンテナ285、固定具288を一体的にした構成とすることもできる。このように構成すれば、ケース体281と真空容器211をボルトで固定することでプラズマ発生手段280を真空容器211と接続できるため、プラズマ発生手段280を真空容器211に着脱するのが容易となる。   In the embodiment shown in FIG. 6, the dielectric plate 283 is sandwiched between the case body 281 and the fixed frame 84, thereby fixing the dielectric plate 283 to the case body 281. The plate 283, the antenna 285, and the fixture 288 can be integrated. With this configuration, the plasma generating means 280 can be connected to the vacuum container 211 by fixing the case body 281 and the vacuum container 211 with bolts, so that the plasma generating means 280 can be easily attached to and detached from the vacuum container 211. .

(e) 上記の実施形態では、配管15aが真空容器11の内部と、アンテナ収容室80Aの内部と、両方に接続され、配管15aに接続された真空ポンプ15で、真空容器11の内部およびアンテナ収容室80Aの排気を行っていた。しかし、真空容器11の内部、アンテナ収容室80Aの内部それぞれに独立の配管を接続して、各配管に接続した独立の真空ポンプで、真空容器11の内部およびアンテナ収容室80Aの内部を排気するようにしてもよい。
(f) 上記の実施形態では、固定板88a,88bに誘電体板83を嵌合し、固定ボルト88c,88dで固定板88a,88bをケース体81に固定することで、アンテナ85a,85bをアンテナ収容室80Aに設置したが、要は、間隔Dを調整してアンテナ85a,85bを固定できれば他の方法でもよい。
(E) In the above embodiment, the piping 15a is connected to both the inside of the vacuum vessel 11 and the inside of the antenna accommodating chamber 80A, and the vacuum pump 15 connected to the piping 15a is used to connect the inside of the vacuum vessel 11 and the antenna. The storage chamber 80A was exhausted. However, independent piping is connected to the inside of the vacuum vessel 11 and the inside of the antenna accommodating chamber 80A, and the inside of the vacuum vessel 11 and the inside of the antenna accommodating chamber 80A are exhausted by an independent vacuum pump connected to each piping. You may do it.
(F) In the above embodiment, the dielectric plates 83 are fitted to the fixing plates 88a and 88b, and the fixing plates 88a and 88b are fixed to the case body 81 with the fixing bolts 88c and 88d. Although it is installed in the antenna accommodating chamber 80A, in short, other methods may be used as long as the distances D can be adjusted to fix the antennas 85a and 85b.

(g) 上記の実施形態では、仕切壁16の反応プロセスゾーン60に面する壁面や、真空容器11の内壁面の反応プロセスゾーン60に面に熱分解窒化硼素からなる保護層Pを形成したが、他の部分にも熱分解窒化硼素からなる保護層Pを形成してもよい。例えば、仕切壁16の反応プロセスゾーン60に面する壁面だけではなく、仕切壁16の他の部分にも熱分解窒化硼素を被覆してもよい。これにより、ラジカルが仕切壁16と反応して、ラジカルが減少するのを最大限回避することができる。また、例えば、真空容器11の内壁面の反応プロセスゾーン60に面する部分だけではなく、真空容器11の内壁面における他の部分、例えば内壁面の全体に熱分解窒化硼素を被覆してもよい。これにより、ラジカルが真空容器11の内壁面と反応して、ラジカルが減少するのを最大限回避することができる。仕切壁12に熱分解窒化硼素を被覆してもよい。   (G) In the above embodiment, the protective layer P made of pyrolytic boron nitride is formed on the surface of the partition wall 16 facing the reaction process zone 60 and the reaction process zone 60 of the inner wall surface of the vacuum vessel 11. The protective layer P made of pyrolytic boron nitride may be formed in other portions. For example, not only the wall surface of the partition wall 16 facing the reaction process zone 60 but also other portions of the partition wall 16 may be coated with pyrolytic boron nitride. Thereby, it is possible to prevent the radicals from reacting with the partition wall 16 and reducing the radicals as much as possible. Further, for example, not only a portion of the inner wall surface of the vacuum vessel 11 facing the reaction process zone 60 but also other portions of the inner wall surface of the vacuum vessel 11, for example, the entire inner wall surface may be coated with pyrolytic boron nitride. . Thereby, it is possible to avoid the radicals from reacting with the inner wall surface of the vacuum vessel 11 and reducing the radicals to the maximum extent. The partition wall 12 may be coated with pyrolytic boron nitride.

(h) 上記の実施形態では、熱分解窒化硼素を仕切壁16の反応プロセスゾーン60に面する壁面や、真空容器11の内壁面に被覆した場合を説明したが、酸化アルミニウム(Al)や、酸化ケイ素(SiO)や、窒化ホウ素(BN)を被覆することでも、プラズマ発生手段で発生させたプラズマ中のラジカル又は励起状態のラジカルが、真空容器の内壁面やプラズマ収束壁の壁面と反応して消滅することを抑制することができる。
(i) 上記の実施形態では、アンテナ85aの円管状の本体部を銅で、被覆層を銀で形成したが、本体部を安価で加工が容易な、しかも電気抵抗も低い材料で形成し、電流が集中する被覆層を本体部よりも電気抵抗の低い材料で形成すればよいため、他の材料の組合せでもよい。例えば、本体部をアルミニウム又はアルミニウム−銅合金で形成したり、被覆層を銅,金で形成したりしてもよい。アンテナ85bの本体部,被覆層も同様に改変できる。また、アンテナ85aと、アンテナ85bを、異なる材料で形成してもよい。
(H) In the above embodiment, the case where pyrolytic boron nitride is coated on the wall surface facing the reaction process zone 60 of the partition wall 16 or the inner wall surface of the vacuum vessel 11 has been described. However, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), Silicon oxide (SiO 2 ), and boron nitride (BN), the radicals in the plasma generated by the plasma generating means or the radicals in the excited state can be It can suppress disappearing by reacting with the wall surface.
(I) In the above embodiment, the tubular main body of the antenna 85a is made of copper and the coating layer is made of silver. However, the main body is made of a material that is inexpensive and easy to process and has low electrical resistance, Since the coating layer on which the current concentrates may be formed of a material having a lower electrical resistance than that of the main body, a combination of other materials may be used. For example, the main body portion may be formed of aluminum or an aluminum-copper alloy, or the coating layer may be formed of copper or gold. The main body portion and the covering layer of the antenna 85b can be similarly modified. Further, the antenna 85a and the antenna 85b may be formed of different materials.

(j) 上記の実施形態では、反応プロセスゾーン60に反応性ガスとして酸素を導入しているが、その他に、オゾン,一酸化二窒素(NO)等の酸化性ガス、窒素等の窒化性ガス、メタン等の炭化性ガス、弗素,四弗化炭素(CF)等の弗化性ガスなどを導入することで、本発明を酸化処理以外のプラズマ処理にも適用することができる。
(k) 上記の実施形態では、ターゲット29a,29bの材料としてケイ素を、ターゲット49a,49bの材料としてニオブを用いているが、これに限定されるものでなく、これらの酸化物を用いることもできる。また、アルミニウム(Al),チタン(Ti),ジルコニウム(Zr),スズ(Sn),クロム(Cr),タンタル(Ta),テルル(Te),鉄(Fe),マグネシウム(Mg),ハフニウム(Hf),ニッケル・クロム(Ni−Cr),インジウム・スズ(In−Sn)などの金属を用いることができる。また、これらの金属の化合物,例えば、Al,TiO,ZrO,Ta,HfO等を用いることもできる。勿論、ターゲット29a,29b,49a,49bの材料を総て同じにしてもよい。これらのターゲットを用いた場合、反応プロセスゾーン60におけるプラズマ処理により、Al,TiO,ZrO,Ta,SiO,Nb,HfO,MgF等の光学膜ないし絶縁膜、ITO等の導電膜、Feなどの磁性膜、TiN,CrN,TiCなどの超硬膜を作成できる。TiO,ZrO,SiO,Nb,Taのような絶縁性の金属化合物は、金属(Ti,Zr,Si)に比べスパッタ速度が極端に遅く生産性が悪いので、特に本発明の薄膜形成装置を用いてプラズマ処理すると有効である。
(J) In the above embodiment, oxygen is introduced into the reaction process zone 60 as a reactive gas, but in addition, an oxidizing gas such as ozone or dinitrogen monoxide (N 2 O), or a nitriding nitrogen or the like The present invention can be applied to plasma treatment other than oxidation treatment by introducing a reactive gas, a carbonaceous gas such as methane, and a fluorinated gas such as fluorine and carbon tetrafluoride (CF 4 ).
(K) In the above embodiment, silicon is used as the material for the targets 29a and 29b, and niobium is used as the material for the targets 49a and 49b. However, the present invention is not limited to this, and these oxides may be used. it can. Also, aluminum (Al), titanium (Ti), zirconium (Zr), tin (Sn), chromium (Cr), tantalum (Ta), tellurium (Te), iron (Fe), magnesium (Mg), hafnium (Hf) ), Nickel-chromium (Ni-Cr), indium-tin (In-Sn), or other metals can be used. Moreover, compounds of these metals, for example, Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , Ta 2 O 5 , HfO 2, etc. can also be used. Of course, the materials of the targets 29a, 29b, 49a, 49b may all be the same. When these targets are used, optical films such as Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , Ta 2 O 5 , SiO 2 , Nb 2 O 5 , HfO 2 , and MgF 2 are obtained by plasma treatment in the reaction process zone 60. Alternatively, an insulating film, a conductive film such as ITO, a magnetic film such as Fe 2 O 3 , and a super hard film such as TiN, CrN, and TiC can be formed. Insulating metal compounds such as TiO 2 , ZrO 2 , SiO 2 , Nb 2 O 5 , and Ta 2 O 5 have extremely slow sputtering rates and poor productivity compared to metals (Ti, Zr, Si). In particular, it is effective to perform plasma treatment using the thin film forming apparatus of the present invention.

(l) 上記の実施形態では、ターゲット29aとターゲット29b、ターゲット49aとターゲット49bは同一の材料で構成されているが、異種の材料で構成してもよい。同一の金属ターゲットを用いた場合は、上述のように、スパッタを行うことによって単一金属の不完全反応物が基板に形成され、異種の金属ターゲットを用いた場合は合金の不完全反応物が基板に形成される。   (L) In the above embodiment, the target 29a and the target 29b, and the target 49a and the target 49b are made of the same material, but may be made of different materials. When the same metal target is used, as described above, an incomplete reaction product of a single metal is formed on the substrate by sputtering, and when a different metal target is used, an incomplete reaction product of the alloy is formed. Formed on the substrate.

本発明の薄膜形成装置について説明する一部断面をとった上面の説明図である。It is explanatory drawing of the upper surface which took the partial cross section explaining the thin film formation apparatus of this invention. 本発明の薄膜形成装置について説明する一部断面をとった側面の説明図である。It is explanatory drawing of the side which took the partial cross section explaining the thin film formation apparatus of this invention. 本発明のプラズマ発生手段を説明する要部説明図である。It is principal part explanatory drawing explaining the plasma generation means of this invention. 本発明のプラズマ発生手段を説明する要部説明図である。It is principal part explanatory drawing explaining the plasma generation means of this invention. プラズマ発生手段の他の実施形態を説明する要部説明図である。It is principal part explanatory drawing explaining other embodiment of a plasma generation means. プラズマ発生手段の他の実施形態を説明する要部説明図である。It is principal part explanatory drawing explaining other embodiment of a plasma generation means. 平板型の従来のプラズマ発生手段を説明する図である。It is a figure explaining the flat plate type conventional plasma generation means.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・スパッタ装置、11,111,211・・・真空容器、11a・・・開口、12,14,16・・・仕切壁、13・・・基板ホルダ、15・・・真空ポンプ、15a・・・配管、17・・・モータ、20,40・・・成膜プロセスゾーン、21a,21b,41a,41b・・・マグネトロンスパッタ電極、23,43・・・中周波交流電源、24,44・・・トランス、25,26,45,46,75,76・・・マスフローコントローラ、27,47・・・スパッタガスボンベ、28,48,78・・・反応性ガスボンベ、29a,29b,49a,49b・・・ターゲット、60・・・反応プロセスゾーン、77・・・不活性ガスボンベ、80,180,280・・・プラズマ発生手段、80A,180A,280A・・・アンテナ収容室、81,181,281・・・ケース体、81a・・・挿通孔、81b・・・シール部材、83,183,283・・・誘電体板、84,184,284・・・固定枠、85a,85b,285・・・アンテナ、86a,86b・・・導線部、87・・・マッチングボックス、87a,87b・・・可変コンデンサ、88,188,288・・・固定具、88a,88b・・・固定板、88c,88d・・・固定ボルト、89・・・高周波電源、311・・・真空容器、380・・・プラズマ発生手段、383・・・誘電体板、385・・・アンテナ、387a,387b・・・可変コンデンサ、387c・・・マッチング用コイル、V1,V2,V3・・・バルブ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sputtering device, 11, 111, 211 ... Vacuum container, 11a ... Opening, 12, 14, 16 ... Partition wall, 13 ... Substrate holder, 15 ... Vacuum pump, 15a ... Piping, 17 ... Motor, 20, 40 ... Film formation process zone, 21a, 21b, 41a, 41b ... Magnetron sputtering electrode, 23, 43 ... Medium frequency AC power supply, 24, 44 ... Transformers, 25, 26, 45, 46, 75, 76 ... Mass flow controllers, 27, 47 ... Sputter gas cylinders, 28, 48, 78 ... Reactive gas cylinders, 29a, 29b, 49a, 49b ... Target, 60 ... Reaction process zone, 77 ... Inert gas cylinder, 80, 180, 280 ... Plasma generating means, 80A, 180A, 280A ... Tena accommodating chamber, 81, 181, 281 ... case body, 81a ... insertion hole, 81b ... seal member, 83, 183, 283 ... dielectric plate, 84, 184, 284 ... fixed Frame, 85a, 85b, 285 ... Antenna, 86a, 86b ... Conductor part, 87 ... Matching box, 87a, 87b ... Variable capacitor, 88, 188, 288 ... Fixing tool, 88a, 88b ... fixed plate, 88c, 88d ... fixed bolt, 89 ... high frequency power supply, 311 ... vacuum vessel, 380 ... plasma generating means, 383 ... dielectric plate, 385 ... Antenna, 387a, 387b ... Variable capacitor, 387c ... Coil for matching, V1, V2, V3 ... Valve

Claims (4)

内部を真空に維持する真空容器と、該真空容器に接続され前記真空容器内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、を備える薄膜形成装置であって、
前記プラズマ発生手段は、誘電体で形成された誘電体壁と、該誘電体壁に隣接して設置されたアンテナと、該アンテナを収容するアンテナ収容室を前記誘電体壁とともに形成する蓋体と、前記アンテナ収容室を真空状態に排気するための減圧手段とを有して構成され、
前記真空容器の内部と前記アンテナ収容室の内部とが前記誘電体壁によって仕切られて独立した空間を形成していることを特徴とする薄膜形成装置。
A thin film forming apparatus comprising: a vacuum container that maintains a vacuum inside; and plasma generation means that is connected to the vacuum container and generates plasma in the vacuum container,
The plasma generating means includes a dielectric wall formed of a dielectric, an antenna installed adjacent to the dielectric wall, and a lid that forms an antenna housing chamber for housing the antenna together with the dielectric wall. And a decompression means for exhausting the antenna housing chamber to a vacuum state,
A thin film forming apparatus, wherein the interior of the vacuum container and the interior of the antenna housing chamber are partitioned by the dielectric wall to form an independent space.
前記誘電体壁および前記アンテナは前記蓋体に固定され、前記誘電体壁および前記アンテナが固定された前記蓋体を前記真空容器に着脱することで前記プラズマ発生手段を真空容器に着脱可能であることを特徴とする請求項1に記載の薄膜形成装置。   The dielectric wall and the antenna are fixed to the lid, and the plasma generating means can be attached to and detached from the vacuum vessel by attaching and detaching the lid to which the dielectric wall and the antenna are fixed to the vacuum vessel. The thin film forming apparatus according to claim 1. 前記誘電体壁は前記真空容器に固定され、前記アンテナは前記蓋体に固定され、前記蓋体と前記真空容器とが着脱可能であることを特徴とする請求項1に記載の薄膜形成装置。   2. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the dielectric wall is fixed to the vacuum vessel, the antenna is fixed to the lid, and the lid and the vacuum vessel are detachable. アンテナを収容するアンテナ収容室と真空容器とが誘電体壁によって仕切られた薄膜形成装置を用いて薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
前記真空容器の内部を真空状態にするとともに前記アンテナ収容室の内部を前記真空容器の内部よりも低い圧力に減圧する工程と、
前記アンテナに高周波電圧を印加して前記真空容器の内部にプラズマを発生させて、前記真空容器内の薄膜をプラズマ処理する工程とにより薄膜を形成することを特徴とする薄膜形成方法。
A thin film forming method for forming a thin film using a thin film forming apparatus in which an antenna accommodating chamber for accommodating an antenna and a vacuum vessel are partitioned by a dielectric wall,
Vacuuming the interior of the vacuum vessel and reducing the interior of the antenna housing chamber to a lower pressure than the interior of the vacuum vessel;
A method of forming a thin film, comprising: applying a high-frequency voltage to the antenna to generate plasma in the vacuum container, and plasma-treating the thin film in the vacuum container.
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