JP5635788B2 - Deposition equipment - Google Patents
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Description
本発明は、半導体素子や高機能フィルム(例えば、反射防止フィルム、ガスバリアフィルム)を製造する際などに用いられる成膜装置に関するものである。 The present invention relates to a film forming apparatus used when manufacturing a semiconductor element or a high-performance film (for example, an antireflection film or a gas barrier film).
従来より、プラズマ化学気相成長法(プラズマCVD)により薄膜を形成することが行われている。例えば、特許文献1、2に記載されたプラズマ成膜装置は、膜の原料を含む第1ガスを流通させる第1流路と、膜の原料を含まない第2ガスを流通させる第2流路と、電極とを有するものである。そして、第2流路を流通する第2ガスに電圧を電極により印加して放電を発生させることにより第2ガスに活性種を生成し、第1流路を流通させた第1ガスと活性種を含む第2ガスとを合流させる。これにより、第1ガスの膜の原料を第2ガスの活性種で分解・反応させる。この後、合流して混合された第1ガスと第2ガスとを被処理物に吹き付けることにより、膜の原料を被処理物に堆積させる。このようにして被処理物の表面に薄膜を形成することができる。
Conventionally, a thin film is formed by plasma enhanced chemical vapor deposition (plasma CVD). For example, in the plasma film forming apparatuses described in
しかし、上記のプラズマ成膜装置では、第1ガスの流通方向に対して第2ガスを略垂直な方向あるいは約45°斜め方向から流通させることにより、第1ガスと第2ガスとを合流させている。従って、第1ガスの流通方向が第2ガスとの合流により乱れ、被処理物に到達する膜の原料が不均一になりやすく、その結果、被処理物上での膜の厚みが不均一になり、均一な薄膜を形成するのが難しいという問題があった。さらに、第1ガスが第2ガス流れの周辺部から供給されるため、第1ガス中の活性種と第2ガスの反応が不均一になりやすく、その結果、組成も均一な薄膜を形成するのが難しいという問題があった。 However, in the above-described plasma film forming apparatus, the first gas and the second gas are merged by flowing the second gas from a direction substantially perpendicular to the flow direction of the first gas or an oblique direction of about 45 °. ing. Therefore, the flow direction of the first gas is disturbed by the merge with the second gas, and the raw material of the film that reaches the object to be processed is likely to be non-uniform, and as a result, the film thickness on the object to be processed is non-uniform. Therefore, there is a problem that it is difficult to form a uniform thin film. Furthermore, since the first gas is supplied from the periphery of the second gas flow, the reaction between the active species in the first gas and the second gas tends to be non-uniform, and as a result, a thin film having a uniform composition is formed. There was a problem that it was difficult.
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、厚みと組成の均一な膜を形成しやすい成膜装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a film forming apparatus that can easily form a film having a uniform thickness and composition.
本発明に係る成膜装置は、大気圧下においてプラズマを生成し、このプラズマを用いて被処理物の表面に膜原料を付着させて成膜するための成膜装置であって、膜原料を含有する成膜ガスを流通させるための第1流路と、プラズマ生成ガスを流通させるための第2流路と、前記プラズマ生成ガスに電界を印加してプラズマを生成するための電極と、前記第1流路と前記第2流路とを合流させる合流部と、前記合流部から前記膜原料が放出される放出口とを備え、前記第1流路から前記合流部への前記成膜ガスの流入方向と、前記合流部での前記プラズマの流通方向とが略平行となるように前記第1流路が前記第2流路内に形成され、前記第1流路を有する第1ノズルと前記第2流路を有する第2ノズルとを備え、前記第1ノズルは前記第2流路内に設けられ、前記第1ノズルと前記第2ノズルは前記第2流路におけるプラズマ生成ガスの流通方向と略平行な方向に相対的に移動自在に形成され、前記第1ノズルと前記第2ノズルの少なくとも一方を他方に対して移動させるためのノズル移動部を備え、前記プラズマの状態を検知するプラズマ検知部を有し、このプラズマ検知部の検知結果に基づいてノズル移動部による前記第1ノズルと前記第2ノズルの少なくとも一方の移動量を制御する移動制御部を備えて成ることを特徴とするものである。
本発明に係る成膜装置は、大気圧下においてプラズマを生成し、このプラズマを用いて被処理物の表面に膜原料を付着させて成膜するための成膜装置であって、膜原料を含有する成膜ガスを流通させるための第1流路と、プラズマ生成ガスを流通させるための第2流路と、前記プラズマ生成ガスに電界を印加してプラズマを生成するための電極と、前記第1流路と前記第2流路とを合流させる合流部と、前記合流部から前記膜原料が放出される放出口とを備え、前記第1流路から前記合流部への前記成膜ガスの流入方向と、前記合流部での前記プラズマの流通方向とが略平行となるように前記第1流路が前記第2流路内に形成され、前記放出口の開口面積が可変自在に形成されて成ることを特徴とするものである。
本発明に係る成膜装置は、大気圧下においてプラズマを生成し、このプラズマを用いて被処理物の表面に膜原料を付着させて成膜するための成膜装置であって、膜原料を含有する成膜ガスを流通させるための第1流路と、プラズマ生成ガスを流通させるための第2流路と、前記プラズマ生成ガスに電界を印加してプラズマを生成するための電極と、前記第1流路と前記第2流路とを合流させる合流部と、前記合流部から前記膜原料が放出される放出口と、前記第1流路を有する第1ノズルと前記第2流路を有する第2ノズルとを備え、前記第1ノズルと前記第2ノズルが絶縁材料で形成され、前記第1ノズルは前記第2流路内に設けられ、前記第1ノズルの外側と前記第2ノズルの内側との間に形成された空間をプラズマ生成部とし、電界方向がプラズマ生成ガスの流通方向と略平行となるように前記電極が設けられ、前記第1流路から前記合流部への前記成膜ガスの流入方向と、前記合流部での前記プラズマの流通方向とが略平行となるように前記第1流路が前記第2流路内に形成されて成ることを特徴とするものである。
A film forming apparatus according to the present invention is a film forming apparatus for generating a plasma under atmospheric pressure and depositing a film raw material on the surface of an object to be processed by using the plasma. A first flow path for flowing a film-forming gas contained therein, a second flow path for flowing a plasma-generating gas, an electrode for applying an electric field to the plasma-generating gas and generating plasma, The film forming gas from the first flow path to the merge section is provided with a merge section that merges the first flow path and the second flow path, and a discharge port through which the film material is discharged from the merge section. The first flow path is formed in the second flow path so that the inflow direction of the gas and the flow direction of the plasma at the confluence portion are substantially parallel, and the first nozzle having the first flow path, A second nozzle having the second flow path, the first nozzle being the second flow The first nozzle and the second nozzle are formed so as to be relatively movable in a direction substantially parallel to a flow direction of the plasma generation gas in the second flow path, and the first nozzle and the second nozzle A nozzle moving unit for moving at least one of the nozzles relative to the other has a plasma detecting unit that detects the state of the plasma, and the first by the nozzle moving unit based on the detection result of the plasma detecting unit A movement control unit that controls a movement amount of at least one of the nozzle and the second nozzle is provided .
A film forming apparatus according to the present invention is a film forming apparatus for generating a plasma under atmospheric pressure and depositing a film raw material on the surface of an object to be processed by using the plasma. A first flow path for flowing a film-forming gas contained therein, a second flow path for flowing a plasma-generating gas, an electrode for applying an electric field to the plasma-generating gas and generating plasma, The film forming gas from the first flow path to the merge section is provided with a merge section that merges the first flow path and the second flow path, and a discharge port through which the film material is discharged from the merge section. The first flow path is formed in the second flow path so that the inflow direction of the plasma and the flow direction of the plasma at the merging portion are substantially parallel, and the opening area of the discharge port is variable. It is characterized by being made.
A film forming apparatus according to the present invention is a film forming apparatus for generating a plasma under atmospheric pressure and depositing a film raw material on the surface of an object to be processed by using the plasma. A first flow path for flowing a film-forming gas contained therein, a second flow path for flowing a plasma-generating gas, an electrode for applying an electric field to the plasma-generating gas and generating plasma, A merging portion for merging the first flow path and the second flow path; an outlet for discharging the membrane material from the merging section; a first nozzle having the first flow path; and the second flow path. The first nozzle and the second nozzle are formed of an insulating material, the first nozzle is provided in the second flow path, and the outer side of the first nozzle and the second nozzle The space formed between the inside and the inside of the The electrode is provided so that is substantially parallel to the flow direction of the plasma generation gas, the flow direction of the film forming gas from the first flow path to the merge portion, and the flow direction of the plasma at the merge portion The first flow path is formed in the second flow path so as to be substantially parallel to each other.
本発明にあっては、前記電極を複数個備え、これらの電極が前記第2流路を流通するプラズマ生成ガスの流通方向と略平行な方向に並設されているのが好ましい。 In the present invention, it is preferable that a plurality of the electrodes are provided, and these electrodes are juxtaposed in a direction substantially parallel to the flow direction of the plasma generating gas flowing through the second flow path.
本発明にあっては、前記第1流路を有する第1ノズルと前記第2流路を有する第2ノズルとを備えているのが好ましい。
本発明にあっては、前記第1ノズルと前記第2ノズルは前記第2流路におけるプラズマ生成ガスの流通方向と略平行な方向に相対的に移動自在に形成されているのが好ましい。
In this invention, it is preferable to provide the 1st nozzle which has the said 1st flow path, and the 2nd nozzle which has the said 2nd flow path .
In the present invention, it is preferable that the first nozzle and the second nozzle are formed so as to be relatively movable in a direction substantially parallel to a flow direction of the plasma generation gas in the second flow path.
本発明にあっては、前記第1ノズルと前記第2ノズルの少なくとも一方を他方に対して移動させるためのノズル移動部を備えているのが好ましい。 In the present invention, it is preferable that a nozzle moving unit for moving at least one of the first nozzle and the second nozzle with respect to the other is provided.
本発明にあっては、前記プラズマの状態を検知するプラズマ検知部を有し、このプラズマ検知部の検知結果に基づいてノズル移動部による前記第1ノズルと前記第2ノズルの少なくとも一方の移動量を制御する移動制御部を備えているのが好ましい。 In this invention, it has a plasma detection part which detects the state of the said plasma, Based on the detection result of this plasma detection part, the movement amount of at least one of the said 1st nozzle and the said 2nd nozzle by a nozzle moving part It is preferable that a movement control unit for controlling the movement is provided.
本発明にあっては、前記合流部に前記膜原料が放出される放出口が形成され、前記第1流路の合流位置における前記合流部の断面積よりも前記放出口の開口面積が小さく形成されているのが好ましい。 In the present invention, the discharge port which the membrane material to the merging portion is released is formed, the merging portion and the opening area of the discharge port is smaller than the cross-sectional area of in the combined position of the first flow path It is preferable.
本発明にあっては、前記放出口の開口面積が可変自在に形成されているのが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the opening area of the discharge port is formed to be variable.
本発明にあっては、前記放出口の開口面積を可変にするための開口可変部を備えると共に前記プラズマの状態を検知するプラズマ検知部を有し、このプラズマ検知部の検知結果に基づいて前記開口可変部による前記開口面積の可変量を制御する開口制御部を備えているのが好ましい。 In the present invention, it has an opening variable part for making the opening area of the discharge port variable, and has a plasma detection part for detecting the state of the plasma, and based on the detection result of the plasma detection part, It is preferable to provide an opening control unit that controls a variable amount of the opening area by the opening variable unit.
本発明にあっては、前記プラズマ検知部が、前記第2流路内で生成されたプラズマ又は前記放出口から放出されたプラズマの放射光を検知する光センサーであることが好ましい。 In this invention, it is preferable that the said plasma detection part is an optical sensor which detects the emitted light of the plasma produced | generated in the said 2nd flow path, or the plasma discharge | released from the said discharge port.
本発明にあっては、前記放出口の開口面積を可変にするための開口可変部を備えると共に前記被処理物に形成された膜の状態を検知する膜検知部を有し、この膜検知部の検知結果に基づいて前記開口可変部による前記開口面積の可変量を制御する開口制御部を備えているのが好ましい。 In the present invention, it has an opening variable part for making the opening area of the discharge port variable, and has a film detection part for detecting the state of the film formed on the object to be processed, and this film detection part It is preferable that an opening control unit that controls a variable amount of the opening area by the opening variable unit based on the detection result is provided.
本発明にあっては、前記膜検知部が、前記被処理物に形成された膜の反射光あるいは透過光を検知する光センサーであることが好ましい。 In this invention, it is preferable that the said film | membrane detection part is an optical sensor which detects the reflected light or the transmitted light of the film | membrane formed in the said to-be-processed object.
本発明にあっては、前記プラズマ検知部又は前記膜検知部の検知結果に基づいて、前記成膜ガスの供給量を制御する成膜ガス制御部を備えているのが好ましい。 In the present invention, it is preferable to include a film forming gas control unit that controls a supply amount of the film forming gas based on a detection result of the plasma detection unit or the film detection unit.
本発明にあっては、前記第2ノズルが円管を用いて形成されるのが好ましい。 In the present invention, the second nozzle is preferably formed using a circular tube.
本発明にあっては、前記第2ノズルが角管を用いて形成されるのが好ましい。 In the present invention, the second nozzle is preferably formed using a square tube.
本発明は、厚みと組成の均一な膜を形成しやすいものである。 The present invention is easy to form a film having a uniform thickness and composition.
以下、本発明を実施するための形態を説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described.
図1に成膜装置Aの一例を示す。この成膜装置Aは、第1ノズル1と、第2ノズル2と、電極3などを備えて形成されている。
FIG. 1 shows an example of a film forming apparatus A. The film forming apparatus A includes a
第1ノズル1は図2(a)に示すような円管や図2(b)に示すような角管などの管部材4により形成されている。管部材4は高融点の絶縁材料(誘電体材料)で形成されており、絶縁材料としては石英、アルミナ、イットリア部分安定化ジルコニウムなどのガラス質材料やセラミック材料などが用いられている。管部材4は真直に形成されており、その内部の空間は真直な第1流路5として形成されている。この第1流路5の一端(上端)は管部材4の一端(上端)に導入口6として開口していると共に第1流路5の他端(下端)は管部材4の他端(下端)に導出口7として開口している。
The
第2ノズル2は第1ノズル1と同様に円管や角管などの管部材8により形成されており、また、その材質も上記と同様の絶縁材料が用いられている。管部材8は真直に形成されており、その内部の空間は真直な第2流路9として形成されている。この第2流路9の一端は管部材8の一端(上端)に流入口10として開口していると共に第2流路9の他端は管部材8の他端(下端)に放出口11として開口している。第2ノズルの管部材8の内径は第1ノズル1の管部材4の外径よりも大きく形成されている。
Similar to the
電極3は、銅、アルミニウム、真鍮、耐食性の高いステンレス鋼(SUS304など)などの導電性の金属材料で形成されている。また、電極3は環状に形成されているが、その内周形状は第2ノズル2の外周形状に合致させて形成されているのが好ましい。
The
第1ノズル1は第2ノズル2の第2流路9に差し込んで設けられている。この場合、第1ノズル1と第2ノズル2はその軸方向(長手方向)が鉛直方向となるように配設されるのが好ましい。また、第1ノズル1の軸方向と第2ノズル2の軸方向とが同方向となるが、第1ノズル1の中心軸と第2ノズル2の中心軸とが一致するように第2流路9に第1ノズル1を設けるのが好ましい。また、電極3は第2ノズル2の外周に設けられる。電極3は複数設けることができ、例えば、一対の電極3を用いることができる。一対の電極3は所定の間隔を介して第2ノズル2の軸方向に並設することができる。電極3には電源12が接続されている。一対の電極3のうち、第2ノズル2の放出口11よりも遠い方の電極(上流側の電極)3に電源12が接続され、放出口11に近い方の電極(下流側の電極)3が接地されるのが好ましい。
The
そして、第2流路9において、電源12から電極3への電圧の印加により放電が発生し、プラズマが生成される部分がプラズマ生成部13として形成されている。すなわち、上流側の電極3の上流側端部3aと下流側の電極3の下流側端部3bとの間がプラズマ生成部13として形成することができる。また、第2流路9において、プラズマ生成部13の上流側端部と放出口11との間に第1ノズル1の導出口7が放出口11と対向して位置しており、導出口7と放出口11との間の第2流路9の一部が合流部14として形成されている。図1では、プラズマ生成部13の下流側端部よりも下流側に導出口7が位置している。
In the
また、第2ノズル2の上流側端部にはノズル保持部15が設けられている。ノズル保持部15は第1ノズル1と第2ノズル2とを位置決めするものであって、第2ノズル2の流入口10から突出する第1ノズル1の上流側端部が差し込まれている。また、ノズル保持部15には、流入口10を通じて第2流路9と連通する供給路16が形成されている。
A
上記のように形成される成膜装置Aを用いて大気圧下で被処理物Wの表面に膜Cを形成するにあたっては、以下のようにして行う。尚、本明細書において「大気圧下」とは気圧が90〜107kPaの範囲をいう。 Formation of the film C on the surface of the workpiece W under atmospheric pressure using the film forming apparatus A formed as described above is performed as follows. In this specification, “under atmospheric pressure” refers to a range of atmospheric pressure of 90 to 107 kPa.
まず、大気圧下において供給路16を通じて流入口10から第2流路9にプラズマ生成ガスPGを供給する。プラズマ生成ガスPGとしては、窒素、ヘリウム、アルゴン、ネオン、水素などをそれぞれ単独であるいは混合して用いることができる。プラズマ生成ガスPGの供給量(流量)は特に限定はないが、0.1〜300リットル/分とすることができる。第2流路9に供給されたプラズマ生成ガスPGは、第2流路9(第1ノズル1の外面と第2ノズル2の内面との間の空間)を下に向かって流通してプラズマ生成部13にまで達し、この後、合流部14にまで到達する。このプラズマ生成ガスPGの流通方向は第1ノズル1や第2ノズル2の軸方向と略平行(略鉛直下向き)となっている。
First, the plasma generation gas PG is supplied from the
一方、一対の電極3の間には電源12により電圧が付与されてプラズマ生成部13に電界Eが印加される。電極3に印加される電圧の波形は正弦波などの連続波形とすることができ、その周波数は1kHz〜200MHzに設定するのが好ましい。また、電極3に印加される電圧の波形はパルス波形とすることができ、この場合、周波数は0.5kHz〜200MHzに設定するのが好ましい。電極3に印加される電圧は電極3間の距離やプラズマ生成ガスPGの組成等によって異なるが、電界強度が0.1kV〜30kV/mmの範囲になるように設定するのが好ましい。このようにプラズマ生成部13に電界を印加すると、大気圧下においてプラズマ生成部13にストリーマ放電などの放電が生じ、この放電によりプラズマ生成部13を流れるプラズマ生成ガスPGがプラズマPとなる。ここで、プラズマPとはイオンやラジカルや荷電粒子などの活性種を含むガスのことである。従って、プラズマ生成部13の下流にある合流部14には、活性種を含むガス、すなわちプラズマPが流入することになる。
On the other hand, a voltage is applied between the pair of
次に、大気圧下において第1ノズル1の導入口6から第1流路5に膜原料を含む成膜ガスCGを供給する。ここで、膜原料としてはシラン、有機シラン、金属元素含有ガス(例えば、シリコン、インジウム、アルミニウム、亜鉛などの金属元素を含有するガス)などをそれぞれ単独で用いたりあるいは複数種併用したりすることができる。また、成膜ガスCGは膜原料のガスのみで組成されたものや、膜原料(ガスか否かは問わない)とその他のガスとの混合ガスであっても良い。この場合、膜原料と混合するその他のガスとしては、酸素、水素、窒素、空気、アンモニア、窒素酸化物ガス、炭化水素ガスなどをそれぞれ単独で用いたりあるいは複数種併用したりすることができる。成膜ガスCGの供給量(流量)は、成膜の厚みや膜原料の種類や濃度などにより適宜設定可能であり、特に限定はないが、例えば、0.01〜30リットル/分とすることができる。第1流路5に供給された成膜ガスCGは、第1流路5を下に向かって流通し、導出口7を通じて合流部14に流入するが、この成膜ガスCGの流通方向は第1ノズル1や第2ノズル2の軸方向と略平行(略鉛直下向き)となっている。従って、プラズマPの合流部14での流通方向と、第1流路5の導出口7から合流部14への成膜ガスCGの流入方向とは略平行となるものである。尚、ここで「略平行」とは、プラズマPの合流部14での流通方向と、第1流路5の導出口7から合流部14への成膜ガスCGの流入方向とのなす角度が、0°以上で10°以下の範囲をいう。
Next, a film forming gas CG containing a film material is supplied from the
このようにして合流部14に流入した成膜ガスCGとプラズマPとが混合しながら合流部14を下に向かって流れる。そして、この混合により、プラズマPに含まれている活性種が成膜ガスCG中の膜原料に作用し、膜原料の解離や結合反応が生じる。例えば、膜原料としてヘキサメチルジシロキサンを、プラズマ生成ガスPGとしてアルゴンと酸素混合ガスをそれぞれ用いた場合、放電により活性種の酸素ラジカルが生じ、この活性種により膜原料が酸化シリコンとなる。
In this way, the film forming gas CG and the plasma P that have flowed into the joining
この後、膜原料を含む成膜ガスCG及びプラズマPの混合ガスが合流部14を下方に流れて放出口11から放出される。このとき、上記混合ガスは成膜ガスCG及びプラズマPの圧力等によりジェット状に吹き出すことができる。そして、大気圧下において上記混合ガスが放出口11の下流側に位置する被処理物Wに供給されることによって、混合ガス中の膜原料が被処理物Wの表面に付着し、堆積するなどして膜Cが形成されるものである。膜Cの膜厚は例えば、10nm〜100μmに形成することができる。ここで、被処理物Wを放出口11の下流側で混合ガスの吹き出し方向と直交する方向に搬送しながら成膜することができ、また、成膜装置Aを混合ガスの吹き出し方向と直交する方向に移動させながら成膜しても良い。また、被処理物Wと成膜装置Aとを相対的に移動させないで成膜しても良い。被処理物Wを搬送する場合、そのスピードは膜Cの厚みや膜原料の組成等により適宜設定可能である。尚、被処理物Wとしてはガラス板やガラス成形品、樹脂製のフィルムや成形品などを例示することができる。この場合、樹脂製の被処理物Wは、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などで形成することができる。
Thereafter, the mixed gas of the film forming gas CG and the plasma P containing the film raw material flows downward through the
そして、上記の成膜装置Aでは、成膜ガスCGの合流部14への流入方向と、合流部14におけるプラズマPの流通方向とを略平行にするので、成膜ガスCGの流れがプラズマPとの合流によって乱されにくくなるものである。さらに、成膜ガスCGは、プラズマPの内部に確実に投入されるため、成膜ガスCGとプラズマP中の活性種との反応が促進されるものである。従って、成膜ガスCGは導出口7から合流部14及び放出口11を通って被処理物Wにまで略直進するため、膜原料が被処理物Wに均一に到達しやすくなり、均一な厚みで均質な膜が形成されやすいものであり、また、膜原料を効率よくプラズマPと反応させやすくなって、膜組成の均質化を向上させることができるものである。また、成膜ガスCGには、第1流路5を流れながらプラズマ生成部13の箇所を通過する際に、プラズマPの熱が第1ノズル1を介して伝導することで加熱されることになる。従って、成膜ガスCGとプラズマPが合流しても急激な温度変化が起こりにくくすることができ、膜原料の均一な解離や反応が起こりやすくなるものである。この際、成膜ガスCGはプラズマPに直接曝されることなく加熱することができるので、プラズマ生成部13が膜原料によって汚染されることがない。さらに、上記の成膜装置Aでは、一対の電極3がプラズマ生成ガスPGの流通方向と略平行に並設されているため、プラズマ生成部13に印加される電界Eの方向もプラズマ生成ガスPGの流通方向と略平行となる。従って、プラズマ生成部13でのストリーマー放電が生じやすくなって、プラズマ生成ガスPGに効率よく活性種が生成されることになる。よって、膜原料の反応性が向上し、未反応の膜原料が混入するなどの膜質の低下が発生しにくくなるものである。ここで「略平行」とは、プラズマ生成ガスPGの流通方向と、プラズマ生成部13に印加される電界Eの方向とのなす角度が、0°以上で30°以下の範囲をいう。
Then, in the film deposition apparatus A, the inflow direction into the
図3に成膜装置Aの他例を示す。この成膜装置Aでは、第1ノズル1と第2ノズル2とが軸方向と平行な方向に相対的に移動自在に形成されている。この場合、第1ノズル1とノズル保持部15も完全に固定されていない。また、ノズル保持部15にはパッキン17が設けられており、第1ノズル1とパッキン17を密着させて供給路16からプラズマ生成ガスPGを漏れにくくしている。その他の構成及び成膜動作は図1のものと同様である。
FIG. 3 shows another example of the film forming apparatus A. In the film forming apparatus A, the
この成膜装置Aでは、第1ノズル1と第2ノズル2とを軸方向(成膜ガスCG及びプラズマ生成ガスPGの流通方向)と平行な方向に相対的に移動させることによって、第1ノズル1の軸方向(長手方向)における導出口7の位置を変えることができる。つまり、導出口7と放出口11との距離を変えて合流部14の長さを変更することができ、成膜ガスCGとプラズマPとが合流してから被処理物Wに到達するまでの時間や距離を変えることができる。従って、成膜ガスCGやプラズマ生成ガスPGの組成やプラズマPの状態に応じて最適な成膜条件を設定しやすくなるものである。例えば、膜原料の解離や反応が起こりにくい場合は、合流部14を長くし、成膜ガスCGとプラズマ生成ガスPGの混合から膜原料が被処理物Wに到達するまでの時間を長くし、膜原料の解離や反応を充分に行うことができる。
In the film forming apparatus A, the
図4に成膜装置Aの他例を示す。この成膜装置Aは図3のものにおいて、ノズル移動部18を備えて形成されるものであり、その他の構成は図3のものと同様である。このノズル移動部18は、第1ノズル1を第2ノズル2に対して移動させるものであり、モータなどの駆動を発生させる駆動源19と、駆動源19で発生する駆動により移動する取付部20とで形成されている。取付部20は第1ノズル1の軸方向と略平行な方向に駆動されるものである。また、取付部20はノズル保持部15の上流側に突出する第1ノズル1の上流側端部に取り付けられている。
FIG. 4 shows another example of the film forming apparatus A. This film forming apparatus A is formed with the
この成膜装置Aでは図3のものに比べて機械的な駆動で第1ノズル1を第2ノズル2に対して移動させることができる。従って、例えば、ノズル移動部18により第1ノズル1を軸方向に振動させるなど、手動では行いにくい動作を容易に行うことができる。
In the film forming apparatus A, the
図5に成膜装置Aの他例を示す。この成膜装置Aでは、図4のものにおいて、プラズマ検知部21と移動制御部22とを設けたものであり、その他の構成は図4のものと同様である。プラズマ検知部21はプラズマ生成部13におけるプラズマPの状態を検知するものである。プラズマ検知部21は例えば、一対の電極3の間において第1ノズル1の外面に当接させて設けることができる。このプラズマ検知部21は、例えば、プラズマからの放射光をとらえる光センサーを用いることができ、放電により生じるプラズマPの発光量や発光色などのプラズマPの状態を検知するものである。また、移動制御部22はプラズマ検知部21で検知されたプラズマPの状態が入力され、それに基づいてノズル移動部18による第1ノズル1の移動量や移動方向を制御するものである。移動制御部22はマイクロコンピュータなどで形成することができ、ノズル移動部18の駆動源19に設けることができる。
FIG. 5 shows another example of the film forming apparatus A. In this film forming apparatus A, the
この成膜装置Aでは、プラズマ検知部21によりプラズマ生成部13におけるプラズマPの状態を検知し、この検知結果に基づいて、第1ノズル1の移動量等をフィードバック制御するために、検知されたプラズマPの状態に応じて、より最適な成膜条件となるように第1ノズル1を移動させることができるものである。例えば、プラズマPの発光量が少ない場合は、プラズマPの生成量が少ないと判断し、第1ノズル1を上流側に移動させて合流部14を長くしてプラズマPと成膜ガスCGの混合から被処理物Wに到達するまでの時間を長くすることができる。
In this film forming apparatus A, the
図6に成膜装置Aの他例を示す。この成膜装置Aでは、図4のものにおいて、管部材8の下流側端部に絞り部23を設けて第2ノズル2が形成されており、その他の構成は図4のものと同様である。絞り部23は管部材8の下流側端部に突出して管部材8と一体的に形成されており、図7(a)に示すように、管部材8が円管の場合は上流側から下流側に向かって内径が徐々に小さくなるような略円錐台形状の管状体で形成されている。また、図7(b)に示すように、第2ノズル2の管部材8が幅方向に長い角管である場合は、絞り部23は短手方向の寸法が上流側から下流側に向かって徐々に小さくなるように形成されている。また、管状体の絞り部23の下流側端面は放出口11として開口されており、絞り部23の上流側端部は第1流路5及び第2流路9と連通している。そして、第1ノズル1は管部材8の下流側端部とほぼ同じ高さに位置しており、絞り部23の内側空間が合流部14として形成されている。
FIG. 6 shows another example of the film forming apparatus A. In this film forming apparatus A, in FIG. 4, the
この成膜装置Aでは、図1のように、プラズマ生成部13と合流部14の断面積(軸方向と直交する方向の断面積)及び放出口11の開口面積とが同じ場合に比べて、絞り部23で成膜ガスCG及びプラズマPの流れを絞って放出口11からの流速を高めることができ、被処理物Wに供給される成膜ガスCGやプラズマPの圧力を高めることができ、効率よく膜Cを成膜することができるものである。尚、絞り部23を設けた場合であっても、成膜ガスCGの合流部14への流入方向と、合流部14におけるプラズマPの流通方向とは略平行な状態となっている。
In this film forming apparatus A, as shown in FIG. 1, compared with the case where the cross-sectional area of the
図8に成膜装置Aの他例を示す。この成膜装置Aは、図5のものにおいて、管部材8の下流側端部に開口可変部24を設けて第2ノズル2が形成されており、その他の構成は図5のものと同様である。開口可変部24は、基台25と可動板26及び可動板駆動部27とを備えて形成されている。
FIG. 8 shows another example of the film forming apparatus A. This film forming apparatus A is the same as that in FIG. 5 except that the
基台25は平面視で方形状に形成されている。また、基台25には管部材8の下流側端部が差し込まれており、管部材8の下流側開口は基台25の下流側面(下面)で露出されている。可動板26は正面視で方形状に形成されており、複数枚の可動板26が基台25に設けられている。
The
可動板26の上流側端部(上端)は管部材8の下流側開口の周囲において基台25の下流側面に回動軸28により枢着されている。従って、可動板26は管部材8の下流側開口に近接離間する方向で回動自在に形成されている。尚、図9(a)に示すように、円管の管部材8の場合は、基台25として平面視で略正方形のものを用いることができ、可動板26は正面視で略正方形のものを用いることができる。また、基台25の四辺と平行に回動軸28を配置して四枚の可動板26を設けることができる。一方、幅方向に長い角管の管部材8の場合は、図9(b)に示すように、基台25として管部材8の幅方向と同等の長さを有する平面視で略長方形のものを用いることができる。また、幅方向に長い角管の管部材8の場合も四辺と平行に回動軸28を配置して四枚の可動板26を設けることができる。この場合、一方の対向する可動板26a、26aは管部材8の幅方向と同等の長さを有する正面視で略長方形のものを用い、他方の対向する可動板26b、26bは正面視で略正方形のものを用いることができる。
The upstream end (upper end) of the
尚、図9(a)(b)の第2ノズル2において、可動板26を四枚とも回動自在に形成する必要はなく、対向する一対の可動板26を回動自在とし、その他の対向する可動板26は回動しないようにして固定板26cとして形成することもできる。この場合、固定板26cは回動軸28を用いずに基台25の下流側面に突出して設けることができる。また、図9(b)のものでは、管部材8の短手方向と略平行に配置した可動板26bを固定板26cとして形成することができる。
In the
可動板駆動部27は可動板26を回動駆動させるものであって、モータなどの駆動を発生させる駆動源29と、駆動源29で発生する駆動により移動する棒状の押圧部30とで形成されている。可動板駆動部27は各可動板26に対して一機ずつ設けられており、各可動板26の外側(管部材8と反対側)に配置されて基台25に取り付けられている。また、押圧部30の先端は可動板26の表面(管部材8側の面と反対側の面)に枢着により連結されている。押圧部30は第2ノズル2の軸方向と略直交する方向に駆動されるものであり、これにより、押圧部30で可動板26が回動するものである。
The movable
この成膜装置Aでは、管部材8の下流側の可動板26で囲まれる空間が合流部14として形成されており、可動板26の下流側端部で囲まれる部分で放出口11が形成されている。そして、可動板駆動部27で可動板26を回動させることにより、対向する可動板26が近接離間することになり、合流部14の容積や放出口11の開口面積を変えることができる。従って、成膜ガスCG及びプラズマPの流れを絞って放出口11からの流速を大きくしたり、逆に、成膜ガスCG及びプラズマPの流れを広げて放出口11からの流速を小さくしたりして、膜Cを形成するのに最適な成膜条件を設定しやすくなるものである。尚、開口可変部24を設けた場合であっても、成膜ガスCGの合流部14への流入方向と、合流部14におけるプラズマPの流通方向とは略平行な状態となっている。
In this film forming apparatus A, a space surrounded by the
図10に成膜装置Aの他例を示す。この成膜装置Aでは、図8のものにおいて、可動板駆動部27に開口制御部31を設けて開口可変部24が形成されており、その他の構成は図8のものと同様である。この開口制御部31にはプラズマ検知部21によるプラズマPの状態の検知結果が入力されるように形成されている。
FIG. 10 shows another example of the film forming apparatus A. In this film forming apparatus A, in FIG. 8, the movable
この成膜装置Aでは、開口制御部31にプラズマ検知部21で検知されたプラズマPの状態が入力され、それに基づいて、可動板駆動部27による可動板26の移動量や移動方向を制御することができる。このようにプラズマ検知部21によりプラズマ生成部13におけるプラズマPの状態を検知し、この検知結果に基づいて、第2ノズル2の放出口11の開口面積等をフィードバック制御するために、検知されたプラズマPの状態に応じて、より最適な成膜条件を設定しやすくなるものである。
In this film forming apparatus A, the state of the plasma P detected by the
図11に成膜装置Aの他例を示す。この成膜装置Aでは、図10のものにおいて、成膜ガス制御部32を備えたものであり、その他の構成は図10のものと同様である。成膜ガス制御部32はプラズマ検知部21の検知結果に基づいて、成膜ガスCGの第1ノズル1への供給量(流量)を制御するものである。このような成膜ガス制御部32としては、例えば、第1ノズル1に成膜ガスCGを供給するための配管33の途中に設けられる電磁弁等と、この電磁弁等を開閉制御するマイクロコンピュータなどとを備えて形成することができる。
FIG. 11 shows another example of the film forming apparatus A. In this film forming apparatus A, the film forming
この成膜装置Aでは、成膜ガス制御部32にプラズマ検知部21で検知されたプラズマPの状態が入力され、それに基づいて、成膜ガスCGの第1ノズル1への供給量(流量)を制御することができる。このようにプラズマ検知部21によりプラズマ生成部13におけるプラズマPの状態を検知し、この検知結果に基づいて、第1ノズル1への成膜ガスCGの供給量をフィードバック制御するために、検知されたプラズマPの状態に応じて、より最適な成膜条件を設定しやすくなるものである。例えば、プラズマPの発光量が多い場合は、プラズマPの生成量が多いと判断し、第1ノズル1に供給される成膜ガスCGの供給量を増加させることができる。
In the film forming apparatus A, the state of the plasma P detected by the
図12に成膜装置Aの他例を示す。この成膜装置Aでは、図11のようにプラズマ生成部13におけるプラズマPの状態を検知するプラズマ検知部21の代わりに、放出口11の下流側に放出されたプラズマPの状態を検知するプラズマ検知部21を設けたものであり、その他の構成は図11のものと同様である。
FIG. 12 shows another example of the film forming apparatus A. In this film forming apparatus A, instead of the
この成膜装置Aでは、ノズル移動部18の移動制御部22や開口可変部24の開口制御部31や成膜ガス制御部32に、プラズマ検知部21で検知されたプラズマPの状態が入力され、それに基づいて、第1ノズル1の移動量や放出口11の開口面積や成膜ガスCGの第1ノズル1への供給量を制御することができる。このようにプラズマ検知部21により放出口11の下流側におけるプラズマPの状態を検知し、この検知結果に基づいて、第1ノズル1の移動量や放出口11の開口面積や第1ノズル1への成膜ガスCGの供給量をフィードバック制御するために、検知されたプラズマPの状態に応じて、より最適な成膜条件を設定しやすくなるものである。特に、この成膜装置Aでは、成膜ガスCGとプラズマPとが混合した後の状態をプラズマ検知部21で検知するので、プラズマ生成部13におけるプラズマPの状態を検知する場合に比べて、成膜ガスCGとプラズマPとの反応過程を直接検出することができ、より最適な成膜条件を設定しやすくなるものである。
In the film forming apparatus A, the state of the plasma P detected by the
図13に成膜装置Aの他例を示す。この成膜装置Aでは、図11のようにプラズマ生成部13におけるプラズマPの状態を検知するプラズマ検知部21の代わりに、被処理物Wの表面に形成された膜Cの状態を検知する膜検知部34を設けたものであり、その他の構成は図11のものと同様である。膜検知部34は膜Cからの反射光や透過光をとらえる光センサーなどを用いることができる。従って、膜検知部34は成膜された被処理物Wの上方や下方など、膜Cからの反射光や透過光が入力される位置にあればよい。また、膜Cの状態とは、膜Cの厚みや組成などである。
FIG. 13 shows another example of the film forming apparatus A. In this film forming apparatus A, a film for detecting the state of the film C formed on the surface of the workpiece W instead of the
この成膜装置Aでは、ノズル移動部18の移動制御部22や開口可変部24の開口制御部31や成膜ガス制御部32に、膜検知部34で検知された膜Cの状態が入力され、それに基づいて、第1ノズル1の移動量や放出口11の開口面積や成膜ガスCGの第1ノズル1への供給量を制御することができる。このように膜検知部34により膜Cの状態を検知し、この検知結果に基づいて、第1ノズル1の移動量や放出口11の開口面積や第1ノズル1への成膜ガスCGの供給量をフィードバック制御するために、検知された膜Cの状態に応じて、より最適な成膜条件を設定しやすくなるものである。特に、この成膜装置Aでは、膜Cの状態を直接検知するために、プラズマPの状態を検知して間接的に膜Cの状態を評価する場合に比べて、より最適な成膜条件を設定しやすくなるものである。
In the film forming apparatus A, the state of the film C detected by the
A 成膜装置
C 膜
E 電界
P プラズマ
W 被処理物
CG 成膜ガス
PG プラズマ生成ガス
1 第1ノズル
2 第2ノズル
3 電極
5 第1流路
9 第2流路
11 放出口
14 合流部
18 ノズル移動部
21 プラズマ検知部
22 移動制御部
24 開口可変部
31 開口制御部
32 成膜ガス制御部
34 膜検知部
A film forming apparatus C film E electric field P plasma W object to be processed CG film forming gas PG
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