JP3954043B2 - Plasma assist vapor deposition apparatus and control method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、均一な膜質の蒸着膜を成膜するためのプラズマアシスト蒸着装置及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a plasma assisted vapor deposition apparatus for forming a vapor deposition film having a uniform film quality and a control method thereof.
従来、プラズマを使用した成膜装置であるプラズマアシスト蒸着装置に関する技術として、特許文献1や特許文献2に記載されている技術が知られている。絶縁物の蒸着物質を基板上に成膜する場合、プラズマアシスト蒸着装置の内壁は金属であるため、成膜処理が進むにつれてプラズマアシスト蒸着装置の内壁にも絶縁物である蒸着物質が付着していく。
プラズマアシスト蒸着装置の内壁に蒸着物質が付着すると、装置内の電磁場の状態が変化してしまう。プラズマの分布は、周囲の電磁場等の状態によって大きく影響されるため、成膜が進むにつれてプラズマの状態が変化すると、成膜している蒸着膜の性質(屈折率など)にも影響を与え、所望の膜質が得られないという問題があった。
When the deposition material adheres to the inner wall of the plasma assist vapor deposition apparatus, the state of the electromagnetic field in the apparatus changes. Since the plasma distribution is greatly affected by the surrounding electromagnetic field and other conditions, changing the plasma state as the film progresses affects the properties of the deposited film (refractive index, etc.) There was a problem that desired film quality could not be obtained.
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、プラズマガンのアノード付近の発光をモニタして、コントロールガスのガス流量を制御することにより、プラズマアシスト蒸着装置内のプラズマの状態を一定に保ち、均一な膜質の蒸着膜を形成するプラズマアシスト蒸着装置及びその制御方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to monitor the light emission in the vicinity of the anode of the plasma gun and control the gas flow rate of the control gas, thereby controlling the plasma in the plasma assisted deposition apparatus. An object of the present invention is to provide a plasma-assisted vapor deposition apparatus and a control method therefor that maintain a constant state and form a vapor deposition film having a uniform film quality.
請求項1に記載の発明は、プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度を測定する発光モニタを有し、基板上に蒸着物質を蒸着するプラズマアシスト蒸着装置の制御方法において、第1の蒸着物質の1層目を成膜する前のコントロールガスのガス流量X1と前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度a1を前記発光モニタにより測定するステップと、第2の蒸着物質の1層目を成膜する前のコントロールガスのガス流量X2と前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度a2を前記発光モニタにより測定するステップと、第1の蒸着物質のn1(n1は2以上の整数)層目を成膜する前の前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度b1を前記発光モニタにより測定するステップと、第1の蒸着物質のn1層目を成膜する際のコントロールガスのガス流量Y1(n1)を、Y1(n1)=(b1/a1)X1の式により求めるステップと、求めたガス流量Y1(n1)に基づいて、ガス供給口を制御してガス流量を制御するステップと、前記ガス流量Y1により基板上に第1の蒸着物質の成膜を行うステップと、第2の蒸着物質のn2(n2は2以上の整数)層目を成膜する前の前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度b2を前記発光モニタにより測定するステップと、第2の蒸着物質のn2層目を成膜する際のコントロールガスのガス流量Y2(n2)を、Y2(n2)=(b2/a2)X2の式により求めるステップと、求めたガス流量Y2(n2)に基づいて、ガス供給口を制御してガス流量を制御するステップと、前記ガス流量Y2により基板上に第2の蒸着物質の成膜を行うステップとを有するプラズマアシスト蒸着装置の制御方法である。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a control method for a plasma-assisted vapor deposition apparatus having a light emission monitor for measuring light emission intensity in the vicinity of an anode of a plasma gun and depositing a vapor deposition material on a substrate. Measuring the gas flow rate X1 of the control gas and the emission intensity a1 of light emission in the vicinity of the anode of the plasma gun with the light emission monitor before forming the first layer, and forming the first layer of the second vapor deposition material A step of measuring the gas flow rate X2 of the control gas before filming and the light emission intensity a2 of light emission in the vicinity of the anode of the plasma gun by the light emission monitor, and the n1 (n1 is an integer of 2 or more) layer of the first vapor deposition material Measuring the emission intensity b1 of light emission in the vicinity of the anode of the plasma gun before forming the film with the emission monitor; The flow rate Y1 (n1) of the control gas when forming the n1 layer of the deposition material is obtained by the equation Y1 (n1) = (b1 / a1) X1, and the obtained gas flow rate Y1 (n1) Based on this, the step of controlling the gas supply port to control the gas flow rate, the step of depositing the first vapor deposition material on the substrate by the gas flow rate Y1, and the second vapor deposition material n2 (n2 is 2) (Integer) The step of measuring the emission intensity b2 of light emission near the anode of the plasma gun before depositing the layer with the emission monitor and the control when depositing the n2 layer of the second vapor deposition material The gas flow rate Y2 (n2) is determined by the equation Y2 (n2) = (b2 / a2) X2, and the gas flow rate is controlled by controlling the gas supply port based on the determined gas flow rate Y2 (n2). Control And-up, a control method of a plasma-assisted deposition apparatus and a step of forming a film of a second deposition material on the substrate by the gas flow rate Y2.
請求項2に記載の発明は、前記コントロールガスとして酸素を使用するとともに、前記発光モニタが777nmの光の発光強度を測定することを特徴とする請求項1に記載のプラズマアシスト蒸着装置の制御方法である。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、プラズマガンを用いて基板上に蒸着物質を蒸着するプラズマアシスト蒸着装置において、前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度を測定する発光モニタと、第1の蒸着物質の1層目を成膜する前のコントロールガスのガス流量X1と前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度a1を前記発光モニタにより測定する第1の測定手段と、第2の蒸着物質の1層目を成膜する前のコントロールガスのガス流量X2と前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度a2を前記発光モニタにより測定する第2の測定手段と、第1の蒸着物質のn1(n1は2以上の整数)層目を成膜する前の前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度b1を前記発光モニタにより測定する第1の発光強度測定手段と、第1の蒸着物質のn1層目を成膜する際のコントロールガスのガス流量Y1(n1)を、Y1(n1)=(b1/a1)X1の式により求める第1のガス流量演算手段と、求めたガス流量Y1(n1)に基づいて、ガス供給口を制御してガス流量を制御する第1のガス流量制御手段と、前記ガス流量Y1により基板上に第1の蒸着物質の成膜を行う第1の成膜手段と、第2の蒸着物質のn2(n2は2以上の整数)層目を成膜する前の前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度b2を前記発光モニタにより測定する第2の発光強度測定手段と、第2の蒸着物質のn2層目を成膜する際のコントロールガスのガス流量Y2(n2)を、Y2(n2)=(b2/a2)X2の式により求める第2のガス流量演算手段と、求めたガス流量Y2(n2)に基づいて、ガス供給口を制御してガス流量を制御する第2のガス流量制御手段と、前記ガス流量Y2により基板上に第2の蒸着物質の成膜を行う第2の成膜手段とを有するプラズマアシスト蒸着装置である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a plasma assisted vapor deposition apparatus for depositing a vapor deposition material on a substrate using a plasma gun, a light emission monitor for measuring the light emission intensity in the vicinity of the anode of the plasma gun, and a first vapor deposition. A first measuring means for measuring the gas flow rate X1 of the control gas before forming the first layer of the substance and the emission intensity a1 of the emission near the anode of the plasma gun by the emission monitor; A second measuring means for measuring the gas flow rate X2 of the control gas before forming the first layer and the emission intensity a2 of the emission near the anode of the plasma gun by the emission monitor; and n1 ( n1 is an integer of 2 or more) The emission intensity b1 of light emission in the vicinity of the anode of the plasma gun before film formation is measured by the emission monitor. The first light emission intensity measuring means and the gas flow rate Y1 (n1) of the control gas when forming the n1th layer of the first vapor deposition material are expressed by the equation Y1 (n1) = (b1 / a1) X1. First gas flow rate calculation means to be obtained, first gas flow rate control means for controlling the gas flow rate based on the obtained gas flow rate Y1 (n1), and the gas flow rate Y1 on the substrate. And a first film forming means for forming the first vapor deposition material, and light emission in the vicinity of the anode of the plasma gun before forming the n2 (n2 is an integer of 2 or more) layer of the second vapor deposition material. The second emission intensity measuring means for measuring the emission intensity b2 of the gas by the emission monitor, and the gas flow rate Y2 (n2) of the control gas when forming the n2 layer of the second vapor deposition material is defined as Y2 (n2) = (B2 / a2) The second calculated by the formula of X2 Based on the calculated gas flow rate Y2 (n2), a second gas flow rate control unit for controlling the gas flow rate by controlling the gas supply port, and a second flow rate control unit on the substrate by the gas flow rate Y2. A plasma assisted vapor deposition apparatus having a second film forming unit for forming a film of a vapor deposition material.
請求項4に記載の発明は、前記コントロールガスとして酸素を使用するとともに、前記発光モニタが777nmの光の発光強度を測定することを特徴とする請求項3に記載のプラズマアシスト蒸着装置である。 The invention according to
請求項1に記載の発明によれば、複数の蒸着物質を基板上に成膜する際に、蒸着物質の成膜を行う際にそれぞれの蒸着物質の1層目のコントロールガスのガス流量と発光強度を基にして、n1層目及びn2層目のコントロールガスのガス流量を決定するようにした。よって、蒸着物質ごとに均一な成膜を行うことが可能となり、完成度の高い光学多層膜フィルタを形成することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, when a plurality of vapor deposition materials are formed on the substrate, the gas flow rate and light emission of the control gas of the first layer of each vapor deposition material when the vapor deposition materials are formed. Based on the strength, the gas flow rates of the control gas in the n1 and n2 layers were determined. Therefore, it is possible to form a uniform film for each vapor deposition substance, and it is possible to form an optical multilayer filter with a high degree of completion.
また、請求項2に記載の発明によれば、コントロールガスとして酸素を使用するとともに、発光モニタにより777nmの光の発光強度を測定することができるようにしたので、酸素ラジカルに起因する777nmの発光強度を検知することができる。よって、777nmの発光強度を基にしてプラズマアシスト蒸着装置内における電子密度分布を把握することにより、基板ドーム近辺のプラズマの状態を一定に保つことができる。 According to the second aspect of the present invention, oxygen is used as a control gas, and the emission intensity of light at 777 nm can be measured by a light emission monitor, so that light emission at 777 nm caused by oxygen radicals can be measured. The intensity can be detected. Therefore, by grasping the electron density distribution in the plasma-assisted vapor deposition apparatus based on the emission intensity of 777 nm, the plasma state in the vicinity of the substrate dome can be kept constant.
また、請求項3に記載の発明によれば、複数の蒸着物質を基板上に成膜する際に、蒸着物質の成膜を行う際にそれぞれの蒸着物質の1層目のコントロールガスのガス流量と発光強度を基にして、n1層目及びn2層目のコントロールガスのガス流量を決定するようにした。よって、蒸着物質ごとに均一な成膜を行うことが可能となり、完成度の高い光学多層膜フィルタを形成することが可能となる。 According to the third aspect of the present invention, when a plurality of vapor deposition materials are formed on the substrate, the gas flow rate of the control gas in the first layer of each vapor deposition material is formed when the vapor deposition materials are formed. Based on the emission intensity, the gas flow rate of the control gas in the n1 and n2 layers was determined. Therefore, it is possible to form a uniform film for each vapor deposition substance, and it is possible to form an optical multilayer filter with a high degree of completion.
また、請求項4に記載の発明によれば、コントロールガスとして酸素を使用するとともに、発光モニタにより777nmの光の発光強度を測定することができるようにしたので、酸素ラジカルに起因する777nmの発光強度を検知することができる。よって、777nmの発光強度を基にしてプラズマアシスト蒸着装置内における電子密度分布を把握することにより、基板ドーム近辺のプラズマの状態を一定に保つことができる。 According to the invention described in
図2は、本実施形態によるプラズマアシスト蒸着装置1の構造を示す断面図である。
プラズマアシスト蒸着装置1は、プラズマガン2、ルツボ3a及び3b、回転機構部4、基板ドーム5、防着板7、ビューポート8、発光モニタ9により構成される。
本実施形態では、SiO2とTiO2の2つの蒸着膜を交互に基板6上に成膜する場合について説明する。
プラズマアシスト蒸着装置1の下部には、プラズマガン2が設置される。プラズマアシスト蒸着装置1外のプラズマガン2内部では、Ar(アルゴン)ガスのプラズマが生成される。生成されたArプラズマは、プラズマアシスト蒸着装置1外のプラズマガン2内部のコイル、及び、プラズマアシスト蒸着装置1内のプラズマガン2内部のコイル2aを用いて磁場を制御することにより、アノード2bを介してプラズマアシスト蒸着装置1内に導かれる。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the plasma-assisted
The plasma assist
In the present embodiment, a case where two vapor deposition films of SiO 2 and TiO 2 are alternately formed on the substrate 6 will be described.
A
プラズマアシスト蒸着装置1の下部には、基板6にSiO2(二酸化ケイ素)膜を成膜する際の原料となる蒸着材料(例えばSiO2など)が入ったルツボ3aと、TiO2(二酸化チタン)膜を成膜する際の原料となる蒸着材料(例えばTi3O5など)が入ったルツボ3bがそれぞれ設置されている。
ルツボ(3a、3b)内の蒸着材料は、EB(Electron-Beam)ガン(図示省略)から発せられる電子により熱せられ、プラズマアシスト蒸着装置1内に蒸発して拡散していく。なお、ルツボ3a、3bの上部には、それぞれシャッタ3c、3dが設けられている。シャッタ3c、3dを開閉することによりルツボ3a、3b内の蒸着物質をプラズマアシスト蒸着装置1内に拡散させるかどうかを制御することができるようになっている。
Below the plasma-assisted
The vapor deposition material in the crucibles (3a, 3b) is heated by electrons emitted from an EB (Electron-Beam) gun (not shown) and is evaporated and diffused in the plasma assist
一方、プラズマアシスト蒸着装置1の上部には、回転機構部4が設けられる。また、回転機構部4の先端には、基板ドーム5が取り付けられる。基板ドーム5には、蒸着膜を形成する基板6が複数取り付けられる。基板ドーム5は、回転機構部4を軸として回転できるようになっている。このような構成にすることにより、基板6を取り付ける基板ドーム5の位置の違いによる蒸着膜の成膜条件の差を是正することができる。
なお、プラズマアシスト蒸着装置1の側面は、金属で形成されるが、蒸着膜を形成する際に蒸着物質がプラズマアシスト蒸着装置1の側壁に付着するという問題がある。この問題を解決するために、プラズマアシスト蒸着装置1の側壁には防着板7が取り付けられている。
On the other hand, a
In addition, although the side surface of the plasma assist
防着板7にも蒸着物質が付着するが、防着板7は、プラズマアシスト蒸着装置1の側壁とは異なり取り外せるようになっているため、防着板7を交換することにより付着した蒸着物質のクリーニングを行うことが可能となっている。
また、プラズマアシスト蒸着装置1の側面であって、プラズマガン2のアノード2bの高さに相当する部分には、プラズマアシスト蒸着装置1内部におけるプラズマガン2のアノード2b付近の発光状態を観察するためのビューポート8が形成される。
Although the deposition material adheres to the
Further, in order to observe the light emission state in the vicinity of the
プラズマアシスト蒸着装置1のビューポート8の外側には、プラズマガン2のアノード2b付近の発光における特定波長の光を観測するための発光モニタ9が設置される。発光モニタ9では、入射する光の発光強度を測定できるようになっている。
なお、本実施形態によるプラズマアシスト蒸着装置1には、プラズマアシスト蒸着装置1内に供給するコントロールガスのガス流量を制御することが可能なガス供給口(図示省略)が設けられる。
本実施形態では、ガス供給口からプラズマアシスト蒸着装置1に供給するコントロールガスとしてO2(酸素)を使用するとともに、発光モニタ9として、777nmの波長の光の発光強度を測定できる機器を使用する場合について説明する。
なお、基板ドーム5、防着板7はフローティング電位に保たれるとともに、プラズマアシスト蒸着装置1の内壁、プラズマガン2のアノード2bはアース電位に保たれる。
A light emission monitor 9 for observing light of a specific wavelength in light emission near the
Note that the plasma assist
In the present embodiment, O 2 (oxygen) is used as a control gas supplied from the gas supply port to the plasma-assisted
The
プラズマガン2のアノード2bからは、プラズマアシスト装置1内に電子が放出される。アノード2bから放出される電子の一部は基板6が取り付けられる基板ドーム5に到達する。また、アノード2bから放出される電子の一部は、基板ドーム5に到達せずにプラズマガン2のアノード2bに戻る。プラズマガン2のアノード2b付近の発光強度は、プラズマアシスト装置1の他の部分の領域の発光強度に比べて大きいため、アノード2b付近の発光強度を観測することにより、プラズマアシスト装置1内の状態を容易に把握することができる。
以下に、ビューポート8からプラズマアシスト蒸着装置1内におけるプラズマガン2のアノード2b付近の特定波長の発光強度を測定することにより、プラズマアシスト蒸着装置1内の電子密度を計算して、制御する方法について説明する。
プラズマアシスト蒸着装置1で、基板6上に成膜処理を行う際に、ビューポート8を介して、発光モニタ9で観測される発光スペクトルの例を図3に示す。図3からわかるように、777nmに特徴的なピークが現れている。このピークは酸素ラジカルに起因するピークであり、以下の式(1)の生成式に基づくものであると考えられる。
Electrons are emitted into the plasma assist
Hereinafter, a method for calculating and controlling the electron density in the plasma assist
FIG. 3 shows an example of an emission spectrum observed by the emission monitor 9 via the view port 8 when the plasma assist
ここで、プラズマアシスト蒸着装置1から発光される光のうち、777nmの光に着目して、酸素流量をいろいろと変化させた場合の関係を図4に示す。図4からわかるように、発光強度は、酸素流量にほぼ比例して増加している。よって、酸素流量を制御することにより、式(1)で表される酸素ラジカルの生成を制御することができ、結果としてプラズマアシスト蒸着装置1内の電子密度を制御することが可能となる。
Here, FIG. 4 shows the relationship when the oxygen flow rate is changed in various ways by paying attention to the light of 777 nm out of the light emitted from the plasma assist
次に、酸素流量を決定する方法について説明する。第1層目を成膜する直前の酸素流量をX(sccm)とし、その時の発光強度をaとする。また、第n層目(nは2以上の整数)を成膜する直前の酸素流量をY(sccm)とし、その時の発光強度をbとする。第1層目と第n層目の膜質を均一にするためには、第n層目における酸素流量を以下の式(2)により求めればよい。 Next, a method for determining the oxygen flow rate will be described. Let the oxygen flow rate immediately before forming the first layer be X (sccm), and the emission intensity at that time be a. Further, the oxygen flow rate immediately before forming the n-th layer (n is an integer of 2 or more) is Y (sccm), and the emission intensity at that time is b. In order to make the film quality of the first layer and the n-th layer uniform, the oxygen flow rate in the n-th layer may be obtained by the following equation (2).
上記の式(2)を用いてSiO2膜の4層と、TiO2膜の3層とを交互に成膜した場合の測定データを図5(A)、(B)に示す。
SiO2成膜時においては、SiO2の1層目を成膜する直前の発光強度と酸素流量を測定しておき、2〜4層目のSiO2を成膜する際に、1層目のSiO2成膜直前の発光強度と酸素流量のデータを参照して、式(2)を用いてそれぞれ酸素流量を算出し、制御を行う。
Measurement data in the case where four layers of SiO 2 film and three layers of TiO 2 film are alternately formed using the above formula (2) are shown in FIGS.
At the time of forming the SiO 2 film, the emission intensity and the oxygen flow rate immediately before forming the first layer of SiO 2 are measured, and when the second to fourth layers of SiO 2 are formed, the first layer is formed. With reference to the data of the emission intensity and the oxygen flow rate immediately before the SiO 2 film formation, the oxygen flow rate is calculated using the equation (2), and control is performed.
一方、TiO2成膜時においては、TiO2の1層目を成膜する直前の発光強度と酸素流量を測定しておき、2、3層目のTiO2を成膜する際に、1層目のTiO2成膜直前の発光強度と酸素流量のデータを参照して、式(2)を用いてそれぞれ酸素流量を算出し、制御を行う。
このように、SiO2膜とTiO2膜の成膜する際の酸素流量を、それぞれの膜の1層目成膜直前における条件を基準として算出することにより、1層目と同じ膜質の蒸着膜を形成することができ、各層で膜質にばらつきのない均質な膜を基板6上に成膜することが可能となる。
On the other hand, when forming the TiO 2 film, the emission intensity and the oxygen flow rate immediately before forming the first layer of TiO 2 are measured, and when forming the second and third layers of TiO 2 , one layer is formed. With reference to the data of the emission intensity and the oxygen flow rate immediately before the formation of the TiO 2 of the eye, the oxygen flow rate is calculated using Equation (2), and control is performed.
Thus, by calculating the oxygen flow rate when forming the SiO 2 film and the TiO 2 film on the basis of the conditions immediately before the first layer of each film, the deposited film having the same film quality as the first layer is obtained. It is possible to form a uniform film on the substrate 6 with no variation in film quality in each layer.
次に、本実施形態によるプラズマアシスト蒸着装置1を使用して成膜する場合の制御の流れを図1のフローチャートを参照して説明する。
1層目をSiO2とする場合には、始めに、SiO2膜を成膜する直前の酸素供給口から供給される酸素流量、及び、発光モニタ9で検出される777nmの波長の発光強度を、それぞれ記録しておく(ステップS01)。
そして、図示していないEBガンによりルツボ3a内のSiO2成膜用の蒸着材料を蒸気化した後で、ルツボ3aのシャッタ3cを開くことにより、基板6上にSiO2膜の成膜を開始する(ステップS02)。
第1層目のSiO2膜を所定の膜厚に成膜した後で、SiO2成膜用の蒸着材料のルツボ3aのシャッタ3cを閉じる。
Next, the flow of control when forming a film using the plasma-assisted
When the first layer is made of SiO 2 , first, the oxygen flow rate supplied from the oxygen supply port immediately before forming the SiO 2 film and the emission intensity at a wavelength of 777 nm detected by the emission monitor 9 are set. Each is recorded (step S01).
Then, after vaporizing the deposition material for SiO 2 film formation in the
After the first layer of SiO 2 film is formed to a predetermined thickness, the
次に、基板6上に成膜した第1層目のSiO2膜の上にTiO2膜を成膜する場合について説明する。始めに、TiO2膜を成膜する直前の酸素供給口から供給される酸素流量、及び、発光モニタ9で検出される777nmの波長の発光強度を、それぞれ記録しておく(ステップS03)。
そして、EBガンによりルツボ3b内のTiO2成膜用の蒸着材料を蒸気化した後で、ルツボ3bのシャッタ3dを開くことにより、基板6上にTiO2膜の成膜を開始する(ステップS04)。
第1層目のTiO2膜を所定の膜厚に成膜した後で、TiO2成膜用の蒸着材料のルツボ3bのシャッタ3dを閉じる。
次に、成膜を終了するかの判断を行う(ステップS05)。成膜を終了する場合には、ステップS05において「YES」と判断され、プラズマアシスト蒸着装置1の運転を止め、成膜処理を終了する。一方、SiO2膜を複数積層する場合には、ステップS05において「NO」と判断され、ステップS06に進む。
Next, a case where a TiO 2 film is formed on the first SiO 2 film formed on the substrate 6 will be described. First, the oxygen flow rate supplied from the oxygen supply port immediately before forming the TiO 2 film and the emission intensity at a wavelength of 777 nm detected by the emission monitor 9 are recorded (step S03).
Then, after an evaporation material for the TiO 2 film in the
After the first layer of TiO 2 film is formed to a predetermined thickness, the
Next, it is determined whether or not film formation is to be terminated (step S05). When the film formation is to be ended, “YES” is determined in step S05, the operation of the plasma assist
成膜を続ける場合には、再度EBガンによりルツボ3a内のSiO2成膜用の蒸着材料を蒸気化した後で、SiO2成膜用の蒸着材料のルツボ3aのシャッタ3cを開き、基板6上にSiO2膜の成膜を開始する。この時、ステップS01で記録しておいた、1層目のSiO2膜を生成する直前の酸素流量と、発光モニタ9で検出した777nmの波長の発光強度のデータとを用いて、式(2)から2層目のSiO2膜を形成する際の酸素流量を決定する(ステップS06)。
ステップS06で決定した酸素流量をプラズマアシスト蒸着装置1内に流して基板ドーム5の近辺の電子密度を一定に保つことにより、1層目のSiO2膜と同質な膜質のSiO2膜を成膜する(ステップS07)。
When the film formation is continued, the vapor deposition material for SiO 2 film formation in the
By flowing the oxygen flow rate determined in step S06 into the plasma-assisted
次に、成膜を終了するかの判断を行う(ステップS08)。成膜を終了する場合には、ステップS08において「YES」と判断され、プラズマアシスト蒸着装置1の運転を止め、成膜処理を終了する。一方、TiO2膜を複数積層する場合には、ステップS08において「NO」と判断され、ステップS09に進む。
成膜を続ける場合には、SiO2成膜用の蒸着材料が入っているルツボ3aのシャッタ3cを閉じ、再度EBガンによりルツボ3b内のTiO2成膜用の蒸着材料を蒸気化した後で、TiO2成膜用の蒸着材料が入っているルツボ3bのシャッタ3dを開き、基板6上にTiO2膜の成膜を開始する。この時、ステップS03で記録しておいた、1層目のTiO2膜を生成する直前の酸素流量と、発光モニタ9で検出した777nmの波長の発光強度のデータとを用いて、式(2)から2層目のTiO2膜を形成する際の酸素流量を決定する(ステップS09)。
Next, it is determined whether or not film formation is to be terminated (step S08). When the film formation is to be ended, “YES” is determined in step S08, the operation of the plasma assist
When continuing the film formation, the
ステップS09で決定した酸素流量をプラズマアシスト蒸着装置1内に流して基板ドーム5の近辺の電子密度を一定に保つことにより、1層目のTiO2膜と同質な膜質のTiO2膜を成膜する(ステップS10)。
以後、SiO2膜を成膜する工程(ステップS06、S07)と、TiO2膜を成膜する工程(ステップS09、S10)を繰り返す。基板6上に所望の多層膜が形成されたところで、ステップS05又はS08で「YES」と判定し、プラズマアシスト蒸着装置1による成膜処理を終了する。
By flowing the oxygen flow rate determined in step S09 into the plasma assisted
Thereafter, the process of forming the SiO 2 film (steps S06 and S07) and the process of forming the TiO 2 film (steps S09 and S10) are repeated. When a desired multilayer film is formed on the substrate 6, “YES” is determined in step S05 or S08, and the film forming process by the plasma assist
なお、上述した実施形態では、プラズマアシスト蒸着装置1内にコントロールガスを供給するためのガス供給口(図示省略)からO2(酸素)を供給することにより、基板6上に酸化膜を形成する場合について説明した。しかし、プラズマアシスト蒸着装置1内に供給するガスは酸素に限定されるものではなく、コントロールガスとして酸素の他にも、N2(窒素)、CH4(メタン)、H2(水素)を用いることもできる。例えば、コントロールガスとして窒素を使用すれば、基板6上に窒化膜が形成される。
また、コントロールガスの他に不活性ガスであるAr(アルゴン)、He(ヘリウム)、Kr(クリプトン)などをプラズマアシスト蒸着装置1内に供給することにより、コントロールガスの分圧を制御することもできる。
コントロールガスに酸素以外のガスを使用する場合には、ガス供給口から供給するガスに特有の発光波長を発光モニタ9で観測してプラズマアシスト蒸着装置1内のガス流量を決定することにより、本発明の実施形態の場合と同様に基板6上に質の高い蒸着膜を成膜することが可能である。
In the above-described embodiment, an oxide film is formed on the substrate 6 by supplying O 2 (oxygen) from a gas supply port (not shown) for supplying a control gas into the plasma assist
In addition to the control gas, an inert gas such as Ar (argon), He (helium), Kr (krypton) or the like may be supplied into the plasma assist
When a gas other than oxygen is used as the control gas, the emission wavelength peculiar to the gas supplied from the gas supply port is observed with the emission monitor 9 to determine the gas flow rate in the plasma assist
また、上述した実施形態では、ある特定の基板6に対する成膜過程において、基板6上に成膜する1層目の蒸着膜を成膜する際の成膜条件(酸素流量、発光強度)を測定し、1層目以降の蒸着膜の成膜時に1層目の成膜条件を参照して、その基板6上に成膜される蒸着膜の膜質に限り均一とする場合について説明した。
しかし、このような構成に限定されるものではない。例えば、以前に成膜した基板6の任意の層における蒸着膜を成膜する際の成膜条件(酸素流量、発光強度)を記録しておき、その蒸着膜の成膜以降に基板ドーム5に取り付ける基板6に成膜する際に、その成膜条件を参照することもできる。
このような構成にすれば、プラズマアシスト蒸着装置1の基板ドーム5に基板6を取り付けて成膜を行った後、別の基板6を基板ドーム5に取り付けて成膜を行う場合であっても、基板6に成膜する蒸着膜の膜質を、前回基板6に成膜した蒸着膜の膜質と均一にすることが可能となる。
In the above-described embodiment, in the film forming process on a specific substrate 6, the film forming conditions (oxygen flow rate, light emission intensity) when forming the first vapor deposition film to be formed on the substrate 6 are measured. Then, the case where the film quality of the vapor deposition film formed on the substrate 6 is made uniform has been described with reference to the film formation conditions of the first layer at the time of film formation of the first and subsequent vapor deposition films.
However, it is not limited to such a configuration. For example, film formation conditions (oxygen flow rate, light emission intensity) when depositing a vapor deposition film on an arbitrary layer of the substrate 6 previously formed are recorded, and the
With such a configuration, even if the substrate 6 is attached to the
従来は、プラズマアシスト蒸着装置1を用いて、基板6に蒸着膜を成膜する工程を何度も繰り返す場合に、成膜処理を繰り返すことによって防着版7にも蒸着膜が形成されるため、プラズマの状態が一定に保たれず、先に成膜した基板6の蒸着膜の膜質と、後で成膜する基板6の蒸着膜の膜質とが、均一にならないという問題があった。
しかし、上記のように任意の成膜工程における成膜条件(酸素流量、発光強度)を参照可能とすることにより、前回、前々回、あるいは更にそれ以前に基板6上に成膜する際の成膜条件を参照して他の基板6に蒸着膜を成膜することができるため、何度でも均一の膜質を有する蒸着膜を基板6上に成膜することができる。よって、以前のように、基板6上に均一な膜質の蒸着膜を成膜するために、頻繁にプラズマアシスト蒸着装置1内の防着板7等のクリーニングを行う必要がなくなる。
Conventionally, when the process of forming a vapor deposition film on the substrate 6 is repeated many times using the plasma-assisted
However, by making it possible to refer to film formation conditions (oxygen flow rate, light emission intensity) in any film formation process as described above, film formation is performed on the substrate 6 last time, two times before, or even before that. Since a vapor deposition film can be formed on another substrate 6 with reference to conditions, a vapor deposition film having a uniform film quality can be formed on the substrate 6 any number of times. Therefore, as before, in order to form a vapor deposition film having a uniform film quality on the substrate 6, it is not necessary to frequently clean the
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して説明したが、具体的な構成についてはこれらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等が可能である。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings. However, specific configurations are not limited to these embodiments, and design changes and the like within a scope not departing from the gist of the present invention are possible. Is possible.
ダイクロイックミラーやフィルタ、IRカットフィルタ、エッジフィルタなどを製造する際に使用されるプラズマアシスト蒸着装置に適用することができる。 The present invention can be applied to a plasma assisted deposition apparatus used when manufacturing a dichroic mirror, a filter, an IR cut filter, an edge filter, and the like.
1・・・プラズマアシスト蒸着装置
2・・・プラズマガン
2a・・・コイル
2b・・・アノード
3a、3b・・・ルツボ
3c、3d・・・シャッタ
4・・・回転機構部
5・・・基板ドーム
6・・・基板
7・・・防着板
8・・・ビューポート
9・・・発光モニタ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
第1の蒸着物質の1層目を成膜する前のコントロールガスのガス流量X1と前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度a1を前記発光モニタにより測定するステップと、
第2の蒸着物質の1層目を成膜する前のコントロールガスのガス流量X2と前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度a2を前記発光モニタにより測定するステップと、
第1の蒸着物質のn1(n1は2以上の整数)層目を成膜する前の前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度b1を前記発光モニタにより測定するステップと、
第1の蒸着物質のn1層目を成膜する際のコントロールガスのガス流量Y1(n1)を、Y1(n1)=(b1/a1)X1の式により求めるステップと、
求めたガス流量Y1(n1)に基づいて、ガス供給口を制御してガス流量を制御するステップと、
前記ガス流量Y1により基板上に第1の蒸着物質の成膜を行うステップと、
第2の蒸着物質のn2(n2は2以上の整数)層目を成膜する前の前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度b2を前記発光モニタにより測定するステップと、
第2の蒸着物質のn2層目を成膜する際のコントロールガスのガス流量Y2(n2)を、Y2(n2)=(b2/a2)X2の式により求めるステップと、
求めたガス流量Y2(n2)に基づいて、ガス供給口を制御してガス流量を制御するステップと、
前記ガス流量Y2により基板上に第2の蒸着物質の成膜を行うステップと、
を有するプラズマアシスト蒸着装置の制御方法。 In a control method of a plasma assisted vapor deposition apparatus that has a luminescence monitor that measures luminescence intensity of luminescence near the anode of a plasma gun and deposits a deposition material on a substrate,
Measuring the gas flow rate X1 of the control gas before forming the first layer of the first vapor deposition material and the emission intensity a1 of the emission near the anode of the plasma gun with the emission monitor;
Measuring the gas flow rate X2 of the control gas before forming the first layer of the second vapor deposition material and the emission intensity a2 of the emission near the anode of the plasma gun by the emission monitor;
Measuring the emission intensity b1 of light emission in the vicinity of the anode of the plasma gun before forming the n1 (n1 is an integer of 2 or more) layer of the first vapor deposition material with the emission monitor;
Obtaining a gas flow rate Y1 (n1) of a control gas when forming the n1th layer of the first vapor deposition material by an equation of Y1 (n1) = (b1 / a1) X1;
Controlling the gas flow rate by controlling the gas supply port based on the obtained gas flow rate Y1 (n1);
Forming a first vapor deposition material on the substrate with the gas flow rate Y1,
Measuring the emission intensity b2 of light emission near the anode of the plasma gun before forming the n2 (n2 is an integer greater than or equal to 2) layer of the second vapor deposition material with the emission monitor;
A step of obtaining a gas flow rate Y2 (n2) of a control gas at the time of forming the second layer of the second vapor deposition material by an expression of Y2 (n2) = (b2 / a2) X2,
Controlling the gas flow rate by controlling the gas supply port based on the obtained gas flow rate Y2 (n2);
Forming a second vapor deposition material on the substrate with the gas flow rate Y2, and
A method for controlling a plasma-assisted vapor deposition apparatus.
前記発光モニタが777nmの光の発光強度を測定することを特徴とする請求項1に記載のプラズマアシスト蒸着装置の制御方法。 While using oxygen as the control gas,
The method for controlling a plasma-assisted vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein the light emission monitor measures a light emission intensity of light having a wavelength of 777 nm.
前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度を測定する発光モニタと、 A luminescence monitor for measuring the luminescence intensity of the luminescence near the anode of the plasma gun;
第1の蒸着物質の1層目を成膜する前のコントロールガスのガス流量X1と前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度a1を前記発光モニタにより測定する第1の測定手段と、 A first measuring means for measuring the gas flow rate X1 of the control gas before forming the first layer of the first vapor deposition material and the emission intensity a1 of the emission near the anode of the plasma gun by the emission monitor;
第2の蒸着物質の1層目を成膜する前のコントロールガスのガス流量X2と前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度a2を前記発光モニタにより測定する第2の測定手段と、 A second measuring means for measuring a gas flow rate X2 of the control gas before forming the first layer of the second vapor deposition material and a light emission intensity a2 near the anode of the plasma gun by the light emission monitor;
第1の蒸着物質のn1(n1は2以上の整数)層目を成膜する前の前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度b1を前記発光モニタにより測定する第1の発光強度測定手段と、 First emission intensity measuring means for measuring emission intensity b1 of emission in the vicinity of the anode of the plasma gun before forming the n1 (n1 is an integer of 2 or more) layer of the first vapor deposition material, with the emission monitor; ,
第1の蒸着物質のn1層目を成膜する際のコントロールガスのガス流量Y1(n1)を、Y1(n1)=(b1/a1)X1の式により求める第1のガス流量演算手段と、 A first gas flow rate calculation means for obtaining a gas flow rate Y1 (n1) of a control gas when forming the n1 layer of the first vapor deposition material by an expression of Y1 (n1) = (b1 / a1) X1,
求めたガス流量Y1(n1)に基づいて、ガス供給口を制御してガス流量を制御する第1のガス流量制御手段と、 First gas flow rate control means for controlling the gas flow rate based on the determined gas flow rate Y1 (n1), and controlling the gas flow rate;
前記ガス流量Y1により基板上に第1の蒸着物質の成膜を行う第1の成膜手段と、 A first film forming means for forming a first vapor deposition material on the substrate by the gas flow rate Y1,
第2の蒸着物質のn2(n2は2以上の整数)層目を成膜する前の前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度b2を前記発光モニタにより測定する第2の発光強度測定手段と、 Second emission intensity measuring means for measuring the emission intensity b2 of the emission near the anode of the plasma gun before forming the n2 (n2 is an integer of 2 or more) layer of the second vapor deposition material; ,
第2の蒸着物質のn2層目を成膜する際のコントロールガスのガス流量Y2(n2)を、Y2(n2)=(b2/a2)X2の式により求める第2のガス流量演算手段と、 A second gas flow rate calculating means for obtaining a gas flow rate Y2 (n2) of the control gas when forming the n2th layer of the second vapor deposition material by an equation of Y2 (n2) = (b2 / a2) X2,
求めたガス流量Y2(n2)に基づいて、ガス供給口を制御してガス流量を制御する第2のガス流量制御手段と、 A second gas flow rate control means for controlling the gas flow rate by controlling the gas supply port based on the obtained gas flow rate Y2 (n2);
前記ガス流量Y2により基板上に第2の蒸着物質の成膜を行う第2の成膜手段と、 A second film forming means for forming a second vapor deposition material on the substrate with the gas flow rate Y2,
を有するプラズマアシスト蒸着装置。 A plasma-assisted vapor deposition apparatus.
前記発光モニタが777nmの光の発光強度を測定することを特徴とする請求項3に記載のプラズマアシスト蒸着装置。 The plasma-assisted vapor deposition apparatus according to claim 3, wherein the light emission monitor measures a light emission intensity of light having a wavelength of 777 nm.
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