JP5703439B2 - Method for forming metal plate and osmium film - Google Patents

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本発明は、極小径の貫通孔を有するプレートに1回のプラズマ成膜処理で薄膜を成膜するための成膜処理用治具、前記成膜処理用治具を用いたプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)装置、金属プレート及びオスミウム膜の成膜方法に関するものである。   The present invention relates to a film formation processing jig for forming a thin film on a plate having a through-hole having a very small diameter by a single plasma film formation process, and a plasma CVD (Chemical Vapor) using the film formation processing jig. The present invention relates to a deposition apparatus, a metal plate, and a method for forming an osmium film.

図8は、従来のプラズマCVD装置を概略的に示す断面図である。図9は、アパーチャープレートを示す正面図である。このアパーチャープレート107は電子顕微鏡において電子ビームを絞るための部品であり、図8に示すプラズマCVD装置は、アパーチャープレート107の表面に金属膜を成膜するための装置である。   FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a conventional plasma CVD apparatus. FIG. 9 is a front view showing the aperture plate. The aperture plate 107 is a part for focusing an electron beam in an electron microscope, and the plasma CVD apparatus shown in FIG. 8 is an apparatus for forming a metal film on the surface of the aperture plate 107.

図8に示すように、従来のプラズマCVD装置はチャンバー101を有しており、このチャンバー101内には平行平板型の上部電極としてのガスシャワー電極102と下部電極103が配置されている。ガスシャワー電極102は原料ガス供給源104に繋げられている。また、ガスシャワー電極102及びチャンバー101は接地電位に接続されている。   As shown in FIG. 8, the conventional plasma CVD apparatus has a chamber 101, and a gas shower electrode 102 and a lower electrode 103 as parallel plate type upper electrodes are arranged in the chamber 101. The gas shower electrode 102 is connected to a source gas supply source 104. The gas shower electrode 102 and the chamber 101 are connected to the ground potential.

下部電極103上には基板106が載置されており、この基板106上にはアパーチャープレート107が貼り付けられる。下部電極103にはマッチングボックス108を介して高周波電源(RF電源)109が接続されている。   A substrate 106 is placed on the lower electrode 103, and an aperture plate 107 is attached on the substrate 106. A radio frequency power source (RF power source) 109 is connected to the lower electrode 103 via a matching box 108.

図9に示すアパーチャープレート107は、厚さ10〜500μmの板状のものであり、直径が2mm程度の第1の貫通孔(取付け用の貫通孔)107aを有している。また、アパーチャープレート107には直径が2〜100μm程度の第2の貫通孔(図示せず)が複数設けられており、第2の貫通孔は電子顕微鏡において電子ビームを絞るための孔である。アパーチャープレート107に金属膜を成膜する必要がある部分は、アパーチャープレートの表面及び裏面における第2の貫通孔の近傍に位置する部分と、第2の貫通孔の内側面である。   The aperture plate 107 shown in FIG. 9 is a plate having a thickness of 10 to 500 μm, and has a first through hole (attachment through hole) 107a having a diameter of about 2 mm. The aperture plate 107 is provided with a plurality of second through holes (not shown) having a diameter of about 2 to 100 μm, and the second through holes are holes for focusing an electron beam in an electron microscope. The portions where a metal film needs to be formed on the aperture plate 107 are a portion located in the vicinity of the second through hole on the front and back surfaces of the aperture plate, and an inner surface of the second through hole.

上記従来のプラズマCVD装置を用いてアパーチャープレート107に金属膜を成膜する方法は次のとおりである。   A method of forming a metal film on the aperture plate 107 using the conventional plasma CVD apparatus is as follows.

ウエハなどの基板106上にアパーチャープレート107を貼り付け、この基板106をチャンバー101内の下部電極103上に載置する。次いで、原料ガス供給源104によってガスシャワー電極102に原料ガスを供給し、この原料ガスをガスシャワー電極102からシャワー状に下部電極103に向けて噴出させる。そして、RF電源109からマッチングボックス108を介して下部電極103に高周波を出力することにより、アパーチャープレート107の表面及び第2の貫通孔の内側面にプラズマCVD法により金属膜を成膜する。   An aperture plate 107 is attached on a substrate 106 such as a wafer, and this substrate 106 is placed on the lower electrode 103 in the chamber 101. Next, a source gas is supplied to the gas shower electrode 102 by the source gas supply source 104, and this source gas is ejected from the gas shower electrode 102 toward the lower electrode 103 in a shower shape. Then, by outputting a high frequency from the RF power source 109 to the lower electrode 103 via the matching box 108, a metal film is formed on the surface of the aperture plate 107 and the inner side surface of the second through hole by plasma CVD.

この後、前記基板106チャンバー101から取り出し、前記基板106上からアパーチャープレート107を剥がし、このアパーチャープレート107の反対面(裏面)が露出するように基板106上に貼り付け、この基板106をチャンバー101内の下部電極103上に載置する。この後は、上述したアパーチャープレート107の表面に金属膜を成膜したのと同様の方法で、アパーチャープレート107の裏面及び第2の貫通孔の内側面に金属膜を成膜する。   Thereafter, the substrate 106 is taken out from the chamber 101, the aperture plate 107 is peeled off from the substrate 106, and the substrate 106 is attached to the chamber 106 so that the opposite surface (back surface) of the aperture plate 107 is exposed. It is placed on the inner lower electrode 103. Thereafter, a metal film is formed on the back surface of the aperture plate 107 and the inner surface of the second through hole in the same manner as the metal film is formed on the surface of the aperture plate 107 described above.

上記従来のプラズマCVD装置では、アパーチャープレートのような極小径の第2の貫通孔を有するプレートにおける該第2の貫通孔の内側面と、前記プレートの表面及び裏面における第2の貫通孔の近傍に位置する部分に薄膜を成膜するには、上述したように2回の成膜処理を行わなければならない。このため、プレートへの成膜処理のコストが高くなるという課題があった。また、2回の成膜処理を行うと、1回目の成膜処理で成膜された第1の金属膜と2回目の成膜処理で成膜された第2の金属膜との間に必ず界面が形成されてしまい、その結果、第1の金属膜と第2の金属膜との界面から剥離するという問題が生じることがある。   In the conventional plasma CVD apparatus, the inner surface of the second through hole in the plate having the second through hole having a very small diameter such as an aperture plate, and the vicinity of the second through hole on the front and back surfaces of the plate In order to form a thin film on the portion located at, two film forming processes must be performed as described above. For this reason, the subject that the cost of the film-forming process to a plate became high occurred. In addition, when the film formation process is performed twice, the first metal film formed by the first film formation process and the second metal film formed by the second film formation process are always performed. An interface may be formed, and as a result, there may be a problem of peeling from the interface between the first metal film and the second metal film.

一方、アパーチャープレートの表面、裏面及び第2の貫通孔の内側面に金属膜であるオスミウム膜を成膜することが提案されている。このオスミウム膜は、電子ビームに対する耐性が高いので、他の金属膜に比べて高い性能を発揮することが予想されている。   On the other hand, it has been proposed to form an osmium film, which is a metal film, on the front and back surfaces of the aperture plate and the inner surface of the second through hole. Since this osmium film has high resistance to an electron beam, it is expected to exhibit higher performance than other metal films.

しかしながら、上述した平行平板型の従来のプラズマCVD装置では、プラズマが拡散しやすいため、オスミウム膜の成膜用原料ガスである重いOsOガスが極小径の第2の貫通孔内に入りにくく、その結果、第2の貫通孔の内側面に均一性良くオスミウム膜を成膜することができなかった。言い換えると、上記従来のプラズマCVD装置によって第2の貫通孔の内側面にオスミウム膜を成膜しても、そのオスミウム膜の均一性が低いため、結果的に高い性能を得ることができなかった。 However, in the above-described parallel plate type conventional plasma CVD apparatus, since plasma is likely to diffuse, heavy OsO 4 gas, which is a raw material gas for forming an osmium film, is unlikely to enter the second through hole having a minimum diameter, As a result, an osmium film could not be formed on the inner surface of the second through hole with good uniformity. In other words, even if an osmium film is formed on the inner surface of the second through-hole by the conventional plasma CVD apparatus, since the uniformity of the osmium film is low, high performance cannot be obtained as a result. .

本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、極小径の貫通孔を有するプレートに1回のプラズマ成膜処理で薄膜を成膜するための成膜処理用治具、及び前記成膜処理用治具を用いたプラズマCVD装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、極小径の貫通孔の内側面に均一性良くオスミウム膜を成膜した金属プレートを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、金属物の表面上にオスミウム膜を成膜するオスミウム膜の成膜方法を提供することにある。
The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and its purpose is for a film forming process for forming a thin film on a plate having a through hole having a very small diameter by a single plasma film forming process. An object is to provide a jig and a plasma CVD apparatus using the film forming jig.
Another object of the present invention is to provide a metal plate in which an osmium film is formed with good uniformity on the inner surface of a through hole having a very small diameter.
Another object of the present invention is to provide an osmium film forming method for forming an osmium film on the surface of a metal object.

上記課題を解決するため、本発明に係る成膜処理用治具は、貫通孔を有するプレートを挟むことにより前記貫通孔、前記プレートの表面及び裏面を露出させた状態で前記プレートを保持する保持部材と、
前記保持部材が取り付けられた電極部材と、
を具備する成膜処理用治具であって、
前記電極部材は、プラズマCVD装置のプラズマ電力が印加される電極に電気的に接続されるものであることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, a film-forming treatment jig according to the present invention holds the plate in a state where the through hole, the front surface and the back surface of the plate are exposed by sandwiching the plate having the through hole. Members,
An electrode member to which the holding member is attached;
A film formation processing jig comprising:
The electrode member is electrically connected to an electrode to which plasma power of a plasma CVD apparatus is applied.

上記成膜処理用治具によれば、貫通孔を有するプレートを挟むことにより前記貫通孔、前記プレートの表面及び裏面を露出させた状態で前記プレートを保持する保持部材を有するため、プレートに1回のプラズマ成膜処理で薄膜を成膜することが可能となる。これとともに、前記保持部材が取り付けられた電極部材は、プラズマCVD装置のプラズマ電力が印加される電極に電気的に接続されるものであるため、前記電極部材を電極の一部として機能させることができる。   According to the film forming jig, the plate having the through hole, the holding member for holding the plate in a state where the front surface and the back surface of the plate are exposed by sandwiching the plate having the through hole. A thin film can be formed by a single plasma film formation process. At the same time, the electrode member to which the holding member is attached is electrically connected to the electrode to which the plasma power of the plasma CVD apparatus is applied, so that the electrode member can function as a part of the electrode. it can.

また、本発明に係る成膜処理用治具において、前記電極部材は搬送アーム上に載せるための鍔を有することが好ましい。   Moreover, in the film-forming treatment jig according to the present invention, it is preferable that the electrode member has a hook for placing on the transfer arm.

本発明に係るプラズマCVD装置は、チャンバーと、
前記チャンバー内に配置された第1電極と、
前記チャンバー内に配置され、前記第1電極に対向するように配置された第2電極と、
前記第1電極及び前記第2電極の少なくとも一方に電気的に接続され、プラズマ電力が印加される電源と、
前記チャンバー内に原料ガスを導入する原料ガス導入機構と、
貫通孔を有するプレートを挟むことにより前記貫通孔、前記プレートの表面及び裏面を露出させた状態で前記プレートを保持する保持部材と、前記保持部材が取り付けられた電極部材と、を備えた成膜処理用治具と、
を具備するプラズマCVD装置であって、
前記保持部材によって保持された前記プレートの表面及び裏面、前記貫通孔の内側面にプラズマCVD法によって薄膜を成膜する際は、前記第2電極上に前記電極部材が電気的に接続されて、前記保持部材によって保持された前記プレートが前記第1電極と前記第2電極との間に位置されることにより、前記電極部材が前記第2電極の一部として機能することを特徴とする。
A plasma CVD apparatus according to the present invention includes a chamber,
A first electrode disposed in the chamber;
A second electrode disposed in the chamber and disposed to face the first electrode;
A power source electrically connected to at least one of the first electrode and the second electrode, to which plasma power is applied;
A source gas introduction mechanism for introducing a source gas into the chamber;
A film forming device comprising: a holding member that holds the plate in a state where the plate having the through hole is sandwiched and the front and back surfaces of the plate are exposed; and an electrode member to which the holding member is attached. A processing jig;
A plasma CVD apparatus comprising:
When forming a thin film by plasma CVD on the front and back surfaces of the plate held by the holding member and the inner side surface of the through hole, the electrode member is electrically connected on the second electrode, The plate held by the holding member is positioned between the first electrode and the second electrode, so that the electrode member functions as a part of the second electrode.

また、本発明に係るプラズマCVD装置において、前記電極部材は鍔を有し、
前記鍔を搬送アームに載せることにより、前記成膜処理用治具を前記チャンバー内に搬送する搬送機構を有することも可能である。
Moreover, in the plasma CVD apparatus according to the present invention, the electrode member has a ridge,
It is also possible to have a transport mechanism for transporting the film-forming treatment jig into the chamber by placing the bag on the transport arm.

また、本発明に係るプラズマCVD装置において、前記チャンバー内に配置され、前記第1電極と前記第2電極との間に位置された前記プレートの周囲に配置されたプラズマウォールをさらに具備し、前記プラズマウォールはフロート電位に接続されていることが好ましい。これにより、前記チャンバー内に導入された前記原料ガスの流れを前記プラズマウォールによって前記プレートの周囲に集中させるとともに、前記プラズマウォールによって前記プレートの周囲にプラズマを閉じ込めてプラズマ密度を高めることができる。   The plasma CVD apparatus according to the present invention may further include a plasma wall disposed in the chamber and disposed around the plate positioned between the first electrode and the second electrode, The plasma wall is preferably connected to a float potential. Thus, the flow of the source gas introduced into the chamber can be concentrated around the plate by the plasma wall, and the plasma can be confined by the plasma wall to increase the plasma density.

また、本発明に係るプラズマCVD装置において、前記第1電極と前記第2電極との間に位置された前記プレートの表面と略平行方向に、前記原料ガス導入機構によって前記原料ガスを導入することが好ましい。   In the plasma CVD apparatus according to the present invention, the source gas is introduced by the source gas introduction mechanism in a direction substantially parallel to the surface of the plate located between the first electrode and the second electrode. Is preferred.

本発明に係るプラズマCVD装置は、チャンバーと、
前記チャンバー内に配置された上部電極と、
前記チャンバー内に配置され、前記上部電極と対向するように下方に配置された下部電極と、
前記上部電極及び前記下部電極の少なくとも一方に電気的に接続され、プラズマ電力が印加される電源と、
前記チャンバー内に原料ガスを導入する原料ガス導入機構であって、前記上部電極側から前記下部電極側へ向けて前記原料ガスを流す原料ガス導入機構と、
貫通孔を有するプレートを挟むことにより前記貫通孔、前記プレートの表面及び裏面を露出させた状態で前記プレートを保持する保持部材と、前記保持部材が取り付けられた電極部材と、前記電極部材に設けられた鍔とを備えた成膜処理用治具と、
前記鍔を搬送アームに載せることにより、前記成膜処理用治具を前記チャンバー内に搬送する搬送機構と、
を具備するプラズマCVD装置であって、
前記保持部材によって保持された前記プレートの表面及び裏面、前記貫通孔の内側面にプラズマCVD法によって薄膜を成膜する際は、前記下部電極上に前記電極部材が電気的に接続されて、前記保持部材によって保持された前記プレートが前記上部電極と前記下部電極との間に位置し且つ前記プレートがその表面と前記下部電極の上面に対する垂直方向と略平行になるように位置されることにより、前記電極部材が前記第2電極の一部として機能することを特徴とする。
A plasma CVD apparatus according to the present invention includes a chamber,
An upper electrode disposed in the chamber;
A lower electrode disposed in the chamber and disposed below to face the upper electrode;
A power source electrically connected to at least one of the upper electrode and the lower electrode, to which plasma power is applied;
A source gas introduction mechanism for introducing a source gas into the chamber, the source gas introduction mechanism for flowing the source gas from the upper electrode side toward the lower electrode side;
A holding member for holding the plate in a state where the plate having a through hole is sandwiched to expose the through hole, the front surface and the back surface of the plate, an electrode member to which the holding member is attached, and an electrode member A film-forming processing jig provided with
A transport mechanism that transports the film-forming treatment jig into the chamber by placing the bag on a transport arm;
A plasma CVD apparatus comprising:
When forming a thin film by plasma CVD on the front and back surfaces of the plate held by the holding member and the inner side surface of the through-hole, the electrode member is electrically connected on the lower electrode, The plate held by the holding member is positioned between the upper electrode and the lower electrode, and the plate is positioned so as to be substantially parallel to the surface and the direction perpendicular to the upper surface of the lower electrode. The electrode member functions as a part of the second electrode.

また、本発明に係るプラズマCVD装置において、前記プレートはアパーチャープレートであり、前記貫通孔の径は100μm以下であり、前記薄膜はオスミウム膜であることが好ましい。
また、本発明に係るプラズマCVD装置において、前記プラズマ電力は高周波電力であることが好ましい。
In the plasma CVD apparatus according to the present invention, it is preferable that the plate is an aperture plate, the diameter of the through hole is 100 μm or less, and the thin film is an osmium film.
In the plasma CVD apparatus according to the present invention, the plasma power is preferably high frequency power.

本発明に係る金属プレートは、径が100μm以下の貫通孔を有するプレートと、前記貫通孔の内側面及び前記プレートにおける前記貫通孔の近傍に位置する表面と裏面にプラズマCVD装置によって1回の成膜処理で成膜されたオスミウム膜と、を有する金属プレートであって、
前記プラズマCVD装置は、
チャンバーと、
前記チャンバー内に配置された上部電極と、
前記チャンバー内に配置され、前記上部電極と対向するように下方に配置された下部電極と、
前記上部電極及び前記下部電極の少なくとも一方に電気的に接続され、プラズマ電力が印加される電源と、
前記下部電極に電気的に接続され、前記プレートを挟むことにより前記上部電極と前記下部電極との間に前記プレートを位置させ且つ前記貫通孔、前記プレートの表面及び裏面を露出させた状態で前記プレートを保持する保持部材と、
前記チャンバー内に配置され、前記プレートの周囲に位置され、フロート電位に接続されたプラズマウォールと、
前記チャンバー内に原料ガスを導入する原料ガス導入機構であって、前記上部電極側から前記下部電極側へ向けて前記原料ガスを流し且つ前記プレートの表面及び裏面に沿う方向に前記原料ガスを流す原料ガス導入機構と、
を具備することを特徴とする。
The metal plate according to the present invention comprises a plate having a through hole with a diameter of 100 μm or less, and an inner surface of the through hole and a front surface and a back surface of the plate located near the through hole by a plasma CVD apparatus. A metal plate having an osmium film formed by film treatment,
The plasma CVD apparatus comprises:
A chamber;
An upper electrode disposed in the chamber;
A lower electrode disposed in the chamber and disposed below to face the upper electrode;
A power source electrically connected to at least one of the upper electrode and the lower electrode, to which plasma power is applied;
The plate is electrically connected to the lower electrode, and the plate is positioned between the upper electrode and the lower electrode by sandwiching the plate, and the through hole, the front surface and the back surface of the plate are exposed. A holding member for holding the plate;
A plasma wall disposed in the chamber, located around the plate and connected to a float potential;
A source gas introduction mechanism that introduces a source gas into the chamber, the source gas flowing from the upper electrode side toward the lower electrode side, and the source gas flowing in a direction along the front and back surfaces of the plate A raw material gas introduction mechanism,
It is characterized by comprising.

上記金属プレートによれば、極小径の貫通孔の内側面に従来技術に比べて均一性良くオスミウム膜を成膜することができると共に、1回の成膜処理で成膜されたオスミウム膜であるため、このオスミウム膜に複数回で成膜された膜のような界面が生じることが無い。   According to the metal plate, an osmium film can be formed on the inner surface of a through hole having a very small diameter with higher uniformity than in the prior art, and the osmium film is formed by a single film formation process. Therefore, an interface like a film formed multiple times on this osmium film does not occur.

また、本発明に係る金属プレートにおいて、前記オスミウム膜の厚さが10nm以上50nm以下であることが好ましい。
また、本発明に係る金属プレートにおいて、前記プラズマ電力は高周波電力であることが好ましい。
また、本発明に係る金属プレートにおいて、前記金属プレートはアパーチャープレートであることも可能である。
Moreover, the metal plate which concerns on this invention WHEREIN: It is preferable that the thickness of the said osmium film | membrane is 10 nm or more and 50 nm or less.
In the metal plate according to the present invention, the plasma power is preferably high-frequency power.
In the metal plate according to the present invention, the metal plate may be an aperture plate.

本発明に係るオスミウム膜の成膜方法は、チャンバー内に金属物を配置し、
前記チャンバー内に0.1〜3cc/分の流量(好ましくは0.1〜1cc/分の流量)のOsOガス及び放電維持用の不活性ガスを導入しながら前記チャンバー内の圧力を13〜40Paに維持し、
密度0.25〜2.0W/cmの高周波出力を用いて前記チャンバー内のガスをプラズマ化することにより、前記金属物の表面上にオスミウム膜を成膜することを特徴とする。
尚、前記チャンバー内に5〜15cc/分の流量のHガスを導入しても良いし、また、前記金属物を200〜300℃の温度に加熱して成膜しても良い。また、前記金属物は金属プレートであっても良い。また、前記不活性ガスはHe又はArであっても良い。
In the method for forming an osmium film according to the present invention, a metal object is disposed in a chamber,
While introducing OsO 4 gas at a flow rate of 0.1 to 3 cc / min (preferably 0.1 to 1 cc / min) and an inert gas for sustaining discharge into the chamber, the pressure in the chamber is adjusted to 13 to 40 Pa,
An osmium film is formed on the surface of the metal object by converting the gas in the chamber into plasma using a high-frequency output having a density of 0.25 to 2.0 W / cm 2 .
Incidentally, H 2 gas at a flow rate of 5 to 15 cc / min may be introduced into the chamber, or the metal material may be heated to a temperature of 200 to 300 ° C. to form a film. The metal object may be a metal plate. The inert gas may be He or Ar.

上記オスミウム膜の成膜方法によれば、高周波出力によるRF放電を用い、高周波出力密度、OsOガス及び圧力それぞれの範囲を規定することにより、金属物上に成膜されたオスミウム膜に原料ガスに含まれる酸素が残留することを抑制できる。このようなオスミウム膜は電子線に強いという特性を有している。
これに対し、DC放電を用いて金属物の表面上にオスミウム膜を成膜した場合、このオスミウム膜に原料ガスの酸素が残留しやすく、酸素の残留を抑制することが困難である。このように酸素が残留したオスミウム膜は電子線に弱くなるという欠点がある。
RF放電とDC放電で上記のような差が生じる理由は、RF放電の場合は安定な放電が得られるため、原料ガスの酸素が残留するのを抑制できるのに対し、DC放電の場合は不安定な放電となるため、原料ガスの酸素が残留するのを抑制できないと考えられる。
According to the film formation method of the osmium film, the raw material gas is applied to the osmium film formed on the metal by using the RF discharge by the high frequency output and defining the ranges of the high frequency output density, the OsO 4 gas and the pressure. It is possible to suppress the oxygen contained in. Such an osmium film has the property of being resistant to electron beams.
On the other hand, when an osmium film is formed on the surface of a metal object using DC discharge, oxygen of the raw material gas tends to remain in the osmium film, and it is difficult to suppress the remaining oxygen. Thus, the osmium film in which oxygen remains is disadvantageous in that it is weak to electron beams.
The reason why the above-described difference occurs between the RF discharge and the DC discharge is that a stable discharge is obtained in the case of the RF discharge, so that it is possible to suppress the remaining oxygen of the raw material gas, but not in the case of the DC discharge. Since stable discharge is obtained, it is considered that oxygen remaining in the source gas cannot be suppressed.

以上説明したように本発明によれば、極小径の貫通孔を有するプレートに1回のプラズマ成膜処理で薄膜を成膜するための成膜処理用治具、及び前記成膜処理用治具を用いたプラズマCVD装置を提供することができる。
また、他の本発明によれば、極小径の貫通孔の内側面に均一性良くオスミウム膜を成膜したアパーチャープレートを提供することができる。
また、他の本発明によれば、金属物の表面上にオスミウム膜を成膜するオスミウム膜の成膜方法を提供することができる。
As described above, according to the present invention, a film formation processing jig for forming a thin film on a plate having an extremely small diameter through-hole by a single plasma film formation process, and the film formation processing jig A plasma CVD apparatus using can be provided.
According to another aspect of the present invention, it is possible to provide an aperture plate in which an osmium film is formed with good uniformity on the inner surface of a through hole having a very small diameter.
According to another aspect of the present invention, it is possible to provide a method for forming an osmium film, which forms an osmium film on the surface of a metal object.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明に係る実施の形態によるプラズマCVD装置の全体構成を示す平面図である。図2は、図1に示す2a−2a線に沿った断面図である。図3は、図2に示す成膜チャンバー、プラズマ電源及び原料ガス供給機構を模式的に示す断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view showing an overall configuration of a plasma CVD apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2a-2a shown in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the film forming chamber, the plasma power source, and the source gas supply mechanism shown in FIG.

図1及び図2に示すように、プラズマCVD装置はクリーニングチャンバー1及び成膜チャンバー2を有している。クリーニングチャンバー1は第1ゲート6を介して搬送室5に繋げられており、この搬送室5は第1搬送機構3に繋げられている。第1搬送機構3は、アパーチャープレート107を保持した成膜処理用治具8が搬送室5内に挿入され、この搬送室5内の成膜処理用治具8を、開口した第1ゲート6を通してクリーニングチャンバー1の下方に搬送するものである。また、成膜チャンバー2は第2ゲート7を介して前記搬送室5に繋げられており、この搬送室5は第2搬送機構4に繋げられている。第2搬送機構4は、搬送室5内の前記成膜処理用治具8を、開口した第2ゲート7を通して成膜チャンバー2の下方に搬送するものである。   As shown in FIGS. 1 and 2, the plasma CVD apparatus has a cleaning chamber 1 and a film formation chamber 2. The cleaning chamber 1 is connected to the transfer chamber 5 via the first gate 6, and the transfer chamber 5 is connected to the first transfer mechanism 3. In the first transfer mechanism 3, a film formation processing jig 8 holding the aperture plate 107 is inserted into the transfer chamber 5, and the film formation process jig 8 in the transfer chamber 5 is opened to the first gate 6. Through the cleaning chamber 1. The film forming chamber 2 is connected to the transfer chamber 5 via the second gate 7, and the transfer chamber 5 is connected to the second transfer mechanism 4. The second transport mechanism 4 transports the film forming processing jig 8 in the transport chamber 5 to the lower side of the film forming chamber 2 through the opened second gate 7.

搬送室5及び成膜チャンバー2及びその周辺について図2及び図3を参照しつつ詳細に説明する。
図2に示すように、搬送室5は開閉自在の蓋9を有している。搬送室5内には、成膜処理用治具8を載置する載置台10と、この載置台10に載置された成膜処理用治具8を上下に移動させる上下移動機構11とが配置されている。上下移動機構11は、成膜処理用治具8を載置する載置部11aと、この載置部11aを上下に移動させる移動機構11bとを有している。また、搬送室5には真空ポンプなどの真空排気機構が接続されており、この真空排気機構によって搬送室5内を真空排気できるようになっている。尚、アパーチャープレート107が保持された成膜処理用治具8の搬送室5内への挿入は、第2ゲート7を閉じた状態で蓋9が開けられ、載置台10上に、アパーチャープレート107が保持された成膜処理用治具8を載置し、その後、蓋9を閉じることにより行われる。
The transfer chamber 5 and the film forming chamber 2 and their surroundings will be described in detail with reference to FIGS.
As shown in FIG. 2, the transfer chamber 5 has a lid 9 that can be freely opened and closed. In the transfer chamber 5, a mounting table 10 on which the film-forming processing jig 8 is mounted, and a vertical movement mechanism 11 that moves the film-forming processing jig 8 mounted on the mounting table 10 up and down. Has been placed. The vertical movement mechanism 11 has a placement part 11a for placing the film forming processing jig 8 and a movement mechanism 11b for moving the placement part 11a up and down. In addition, an evacuation mechanism such as a vacuum pump is connected to the transfer chamber 5, and the inside of the transfer chamber 5 can be evacuated by the evacuation mechanism. The film formation processing jig 8 holding the aperture plate 107 is inserted into the transfer chamber 5 by opening the lid 9 with the second gate 7 closed, and placing the aperture plate 107 on the mounting table 10. Is carried out by placing the film-forming treatment jig 8 holding the film and then closing the lid 9.

図2に示すように、成膜チャンバー2は外チャンバー12を有しており、この外チャンバー12は開閉自在の第2ゲート7を介して搬送室5に繋げられている。また、外チャンバー12には真空ポンプなどの真空排気機構が接続されており、この真空排気機構によって外チャンバー12内を真空排気できるようになっている。   As shown in FIG. 2, the film forming chamber 2 has an outer chamber 12, and the outer chamber 12 is connected to the transfer chamber 5 through a second gate 7 that can be opened and closed. Further, an evacuation mechanism such as a vacuum pump is connected to the outer chamber 12, and the inside of the outer chamber 12 can be evacuated by this evacuation mechanism.

図2及び図3に示すように、外チャンバー12の内側には内チャンバー13が配置されている。内チャンバー13の上部には上部電極としてのガスシャワー電極14が配置されている。ガスシャワー電極14には、水素ガスを供給する第1ガス供給機構とOsOガスを供給する第2ガス供給機構が接続されている。 As shown in FIGS. 2 and 3, an inner chamber 13 is disposed inside the outer chamber 12. A gas shower electrode 14 as an upper electrode is disposed on the inner chamber 13. A first gas supply mechanism that supplies hydrogen gas and a second gas supply mechanism that supplies OsO 4 gas are connected to the gas shower electrode 14.

第1ガス供給機構は水素ガス供給源29を有し、この水素ガス供給源29には配管18の一方端が接続されている。配管18の他方端にはバルブ24の一方端が接続されており、バルブ24の他方端には配管17の一方端が接続されている。配管17の他方端にはマスフローコントローラ(MFC)27の一方端が接続されており、マスフローコントローラ27の他方端には配管16の一方端が接続されている。配管16の他方端にはバルブ23の一方端が接続されており、バルブ23の他方端には配管15の一方端が接続されている。配管15の他方端にはガスシャワー電極14が接続されている。   The first gas supply mechanism has a hydrogen gas supply source 29, and one end of a pipe 18 is connected to the hydrogen gas supply source 29. One end of a valve 24 is connected to the other end of the pipe 18, and one end of the pipe 17 is connected to the other end of the valve 24. One end of a mass flow controller (MFC) 27 is connected to the other end of the pipe 17, and one end of the pipe 16 is connected to the other end of the mass flow controller 27. One end of the valve 23 is connected to the other end of the pipe 16, and one end of the pipe 15 is connected to the other end of the valve 23. A gas shower electrode 14 is connected to the other end of the pipe 15.

第2ガス供給機構はOsOガス供給源30を有し、このOsOガス供給源30には配管22の一方端が接続されている。配管22の他方端にはバルブ26の一方端が接続されており、バルブ26の他方端には配管21の一方端が接続されている。配管21の他方端にはマスフローコントローラ(MFC)28の一方端が接続されており、マスフローコントローラ28の他方端には配管20の一方端が接続されている。配管20の他方端にはバルブ25の一方端が接続されており、バルブ25の他方端には配管19の一方端が接続されている。配管19の他方端にはガスシャワー電極14が接続されている。また、OsOガス供給源30は、ヒータ31を有しており、ヒータ31によって固体のOsOを加熱して昇華させてOsOガスを生成するようになっている。また、配管19〜21、バルブ25,26及びマスフローコントローラ28それぞれはヒータ(図示せず)によって80℃程度に加熱されるようになっている。これにより、OsOガス供給源30で生成されたOsOガスが固化されることなくガスシャワー電極14に導入することができる。 The second gas supply mechanism has an OsO 4 gas supply source 30, and one end of a pipe 22 is connected to the OsO 4 gas supply source 30. One end of a valve 26 is connected to the other end of the pipe 22, and one end of the pipe 21 is connected to the other end of the valve 26. One end of a mass flow controller (MFC) 28 is connected to the other end of the pipe 21, and one end of the pipe 20 is connected to the other end of the mass flow controller 28. One end of the valve 25 is connected to the other end of the pipe 20, and one end of the pipe 19 is connected to the other end of the valve 25. A gas shower electrode 14 is connected to the other end of the pipe 19. The OsO 4 gas supply source 30 includes a heater 31, and solid OsO 4 is heated and sublimated by the heater 31 to generate OsO 4 gas. The pipes 19 to 21, the valves 25 and 26, and the mass flow controller 28 are each heated to about 80 ° C. by a heater (not shown). This makes it possible to OsO 4 gas generated in the OsO 4 gas supply source 30 is introduced into the gas shower electrode 14 without being solidified.

ガスシャワー電極14、内チャンバー13及び外チャンバー12は接地電位に接続されている。
内チャンバー13の下部には下部電極32が配置されており、下部電極32にはマッチングボックス33を介して高周波電源(RF電源)34が接続されている。高周波電源は、100kHz〜27MHzの範囲の周波数を用いることが可能である。
The gas shower electrode 14, the inner chamber 13 and the outer chamber 12 are connected to the ground potential.
A lower electrode 32 is disposed below the inner chamber 13, and a high frequency power source (RF power source) 34 is connected to the lower electrode 32 via a matching box 33. The high frequency power source can use a frequency in the range of 100 kHz to 27 MHz.

また、図2に示すように本装置は、下部電極32を、外チャンバー12の下部と内チャンバー13の下部との間を上下に移動させる上下移動機構35を有している。この上下移動機構35によって下部電極32を外チャンバー12の下方に移動させた状態で、第2搬送機構4の搬送アーム4aによって搬送室5内の成膜処理用治具8を保持し、開口された第2ゲート7を通して成膜処理用治具8を搬送アーム4aによって外チャンバー12の下方に移動させ、成膜処理用治具8を下部電極32上に載置して取り付け又は嵌め込み又は電気的に接続する。そして、搬送アーム4aを搬送室5内に戻し、第2ゲート7を閉じる。このようにして成膜処理用治具8が取り付けられた下部電極32を上下移動機構35によって上昇させることにより、外チャンバー12の下方から内チャンバー13の下部に下部電極32を移動させ、それにより下部電極32と電気的に接続された成膜処理用治具8を内チャンバー13内に配置する。このようにしてアパーチャープレート107は、ガスシャワー電極14と下部電極32との間に配置され、且つガスシャワー電極14からシャワー状に原料ガスが噴出される方向(矢印36にて示す)とほぼ平行に位置される。この位置はアパーチャープレート107を成膜する際の成膜ポジション38である。   In addition, as shown in FIG. 2, this apparatus has a vertical movement mechanism 35 that moves the lower electrode 32 up and down between the lower part of the outer chamber 12 and the lower part of the inner chamber 13. In the state where the lower electrode 32 is moved below the outer chamber 12 by the vertical movement mechanism 35, the film formation processing jig 8 in the transfer chamber 5 is held and opened by the transfer arm 4 a of the second transfer mechanism 4. The film forming jig 8 is moved below the outer chamber 12 by the transfer arm 4a through the second gate 7, and the film forming jig 8 is placed on the lower electrode 32 and attached, fitted, or electrically connected. Connect to. Then, the transfer arm 4a is returned to the transfer chamber 5 and the second gate 7 is closed. Thus, the lower electrode 32 to which the film formation processing jig 8 is attached is moved up and down by the vertical movement mechanism 35, thereby moving the lower electrode 32 from below the outer chamber 12 to the lower portion of the inner chamber 13. A film forming jig 8 electrically connected to the lower electrode 32 is disposed in the inner chamber 13. In this way, the aperture plate 107 is disposed between the gas shower electrode 14 and the lower electrode 32, and is substantially parallel to the direction (indicated by the arrow 36) in which the source gas is ejected from the gas shower electrode 14 in a shower shape. Located in. This position is a film forming position 38 when the aperture plate 107 is formed.

成膜処理用治具8は、例えばSUSによって形成され、下部電極の一部としても機能する。このため、RF電源34からマッチングボックス33を通して高周波電力が下部電極32に印加されると、この高周波電力は成膜処理用治具8を通してアパーチャープレート107に印加されることになる。尚、成膜処理用治具8の具体的な構造及びこれにアパーチャープレート107を保持する保持方法等については後述する。   The film formation processing jig 8 is formed of, for example, SUS, and also functions as a part of the lower electrode. For this reason, when high-frequency power is applied from the RF power source 34 to the lower electrode 32 through the matching box 33, this high-frequency power is applied to the aperture plate 107 through the film-forming processing jig 8. The specific structure of the film forming jig 8 and a holding method for holding the aperture plate 107 on the structure will be described later.

図3に示すように、内チャンバー13内におけるアパーチャープレート107の周囲にはセラミックス又は石英ガラス又はガラスからなるプラズマウォール37が配置されている。このプラズマウォール37は、ガスシャワー電極14から導入される原料ガスの流れをアパーチャープレート107の周囲に集中させるように整流する役割と、アパーチャープレート107の周囲にプラズマを閉じ込めてプラズマ密度を高める役割を果すものである。これらの役割を果すことができれば、プラズマウォール37は形状や材質は種々変更可能であるが、本実施の形態では、図3に示すような形状を採用している。   As shown in FIG. 3, a plasma wall 37 made of ceramics, quartz glass or glass is disposed around the aperture plate 107 in the inner chamber 13. The plasma wall 37 has a role of rectifying the flow of the source gas introduced from the gas shower electrode 14 so as to concentrate around the aperture plate 107 and a role of confining the plasma around the aperture plate 107 to increase the plasma density. It will be done. If these roles can be fulfilled, the shape and material of the plasma wall 37 can be variously changed, but in this embodiment, the shape as shown in FIG. 3 is adopted.

つまり、プラズマウォール37は、原料ガスの流れを制御する円筒状整流部材37a及びリング状整流部材37bと、円筒状整流部材37aの外側に配置され、内チャンバー壁及び外チャンバー壁との放電を抑制する円筒状整流部材37cとを有している。これら円筒状整流部材37a,37cそれぞれの上部はリング状整流部材37bによって繋げられている。そして、プラズマウォール37はフロート電位60に接続されている。リング状整流部材37b及び円筒状整流部材37aによってガスシャワー電極14からの原料ガスをアパーチャープレート107の周囲に集中させることができ、その結果、原料ガスの使用効率を向上させることができる。また、円筒状整流部材37cによってプラズマの拡散を抑制してプラズマ密度を高めることができ、アパーチャープレート107の周囲において放電を安定させることができる。   In other words, the plasma wall 37 is disposed outside the cylindrical rectifying member 37a and the cylindrical rectifying member 37b that controls the flow of the source gas, and suppresses discharge between the inner chamber wall and the outer chamber wall. And a cylindrical rectifying member 37c. The upper portions of the cylindrical rectifying members 37a and 37c are connected by a ring-shaped rectifying member 37b. The plasma wall 37 is connected to the float potential 60. The source gas from the gas shower electrode 14 can be concentrated around the aperture plate 107 by the ring-shaped rectifying member 37b and the cylindrical rectifying member 37a, and as a result, the use efficiency of the source gas can be improved. Further, the cylindrical rectifying member 37c can suppress the diffusion of the plasma to increase the plasma density, and can stabilize the discharge around the aperture plate 107.

次に、成膜処理用治具8の具体的な構造及びこれにアパーチャープレート107を保持する保持方法等について図4及び図5を参照しつつ説明する。   Next, a specific structure of the film forming jig 8 and a holding method for holding the aperture plate 107 on the jig will be described with reference to FIGS.

図4(A)は、アパーチャープレートを保持した成膜処理用治具を示す正面図であり、図4(B)は、図4(A)に示す成膜処理用治具の平面図である。図5(A)は、成膜処理用治具を搬送する際の様子を示すものであって、搬送アームに成膜処理用治具を載せた状態を示す平面図であり、図5(B)は、図5(A)に示す成膜処理用治具及び搬送アームを示す正面図である。   4A is a front view showing a film formation processing jig holding the aperture plate, and FIG. 4B is a plan view of the film formation processing jig shown in FIG. . FIG. 5A is a plan view showing a state where the film formation processing jig is transported, and shows a state where the film formation processing jig is placed on the transport arm. FIG. 6B is a front view showing the film-forming treatment jig and the transfer arm shown in FIG.

図4(A),(B)に示すように、保持部材39は円筒形状を有している。この保持部材39には4枚のアパーチャープレート107の縁が挟まれた状態で保持されている。この保持状態は、第2の貫通孔(図9で説明した極小径の貫通孔)、アパーチャープレート107の表面及び裏面を露出させた状態である。   As shown in FIGS. 4A and 4B, the holding member 39 has a cylindrical shape. The holding member 39 holds the four aperture plates 107 with the edges thereof being sandwiched. This holding state is a state in which the second through hole (the very small diameter through hole described in FIG. 9) and the front and back surfaces of the aperture plate 107 are exposed.

保持部材39は鍔部材49に取り付けられている。これにより、保持部材39によって保持された4枚のアパーチャープレート107それぞれを、鍔部材49の上面に対して垂直方向に立てた状態で保持することができる。鍔部材49は、図4(A)に示すように円柱部材49aと、その円柱部材49aの上部の周囲に設けられた凸状の鍔49bとを有している。この鍔49bは、図5(A),(B)に示すように搬送アーム4aに載せるためのものである。つまり、搬送アーム4aを円柱部材49aの周囲に位置させ、且つ位置決め部52〜55によって鍔49bを位置決めしつつ搬送アーム4aに鍔49bを載せることにより、成膜処理用治具8を搬送アーム4aによって搬送可能な状態とすることができる。尚、成膜処理用治具8を図3に示す下部電極32に接続した場合、鍔部材49は電極部材となり、下部電極の一部として機能する。   The holding member 39 is attached to the flange member 49. As a result, each of the four aperture plates 107 held by the holding member 39 can be held in a state in which the aperture plate 107 stands in a direction perpendicular to the upper surface of the flange member 49. As shown in FIG. 4A, the flange member 49 includes a cylindrical member 49a and a convex flange 49b provided around the upper portion of the cylindrical member 49a. As shown in FIGS. 5A and 5B, the flange 49b is for placing on the transfer arm 4a. That is, by positioning the transfer arm 4a around the cylindrical member 49a and positioning the flange 49b by the positioning portions 52 to 55, the transfer arm 4a is placed on the transfer arm 4a, so that the film forming processing jig 8 is moved to the transfer arm 4a. It can be in a state where it can be conveyed. When the film formation processing jig 8 is connected to the lower electrode 32 shown in FIG. 3, the eaves member 49 becomes an electrode member and functions as a part of the lower electrode.

次に、上記プラズマCVD装置を用いてアパーチャープレートにオスミウム膜を成膜する方法について説明する。   Next, a method for forming an osmium film on the aperture plate using the plasma CVD apparatus will be described.

まず、図4に示すように成膜処理用治具8の保持部材39に4枚のアパーチャープレート107を保持し、図2及び図5に示すように、移動機構11bを上昇させることにより載置台10上に載置された前記成膜処理用治具8を載置部11a上に載せる。そして、移動機構11bをさらに上昇させ、載置部11a上に載置された成膜処理用治具8の下方に搬送アーム4aを移動させる。次いで、移動機構11bを下降させて載置部11aとともに成膜処理用治具8を下降させることにより、搬送アーム4a上に成膜処理用治具8の鍔49bを載せる。このようにして搬送アーム4a上に成膜処理用治具8が載せられ、この成膜処理用治具8が搬送アーム4aによって搬送可能な状態とされる。この後、第1搬送機構3によって搬送室5からクリーニングチャンバー1へ前記成膜処理用治具8を搬送し、アパーチャープレート107にクリーニング処理を施す。次いで、第1搬送機構3によってクリーニングチャンバー1から搬送室5へ成膜処理用治具8を搬送する。   First, as shown in FIG. 4, the four aperture plates 107 are held on the holding member 39 of the film-forming treatment jig 8, and as shown in FIGS. 2 and 5, the moving mechanism 11 b is raised to place the mounting table. The film-forming treatment jig 8 placed on 10 is placed on the placement portion 11a. Then, the moving mechanism 11b is further raised, and the transfer arm 4a is moved below the film-forming treatment jig 8 placed on the placement portion 11a. Next, the moving mechanism 11b is lowered to lower the film formation processing jig 8 together with the mounting portion 11a, thereby placing the flange 49b of the film formation processing jig 8 on the transfer arm 4a. In this way, the film formation processing jig 8 is placed on the transfer arm 4a, and the film formation processing jig 8 can be transferred by the transfer arm 4a. Thereafter, the film forming jig 8 is transferred from the transfer chamber 5 to the cleaning chamber 1 by the first transfer mechanism 3, and the aperture plate 107 is cleaned. Next, the film forming process jig 8 is transferred from the cleaning chamber 1 to the transfer chamber 5 by the first transfer mechanism 3.

次いで、図2に示すように、前記成膜処理用治具8を搬送アーム4aによって搬送可能な状態とし、第2搬送機構4によって搬送室5から成膜チャンバー2へ成膜処理用治具8を搬送し、成膜処理用治具8を成膜ポジション38に位置させる。   Next, as shown in FIG. 2, the film-forming processing jig 8 is brought into a state where it can be transferred by the transfer arm 4 a, and the film-forming processing jig 8 is transferred from the transfer chamber 5 to the film-forming chamber 2 by the second transfer mechanism 4. And the film formation processing jig 8 is positioned at the film formation position 38.

次に、図3に示すように、第1ガス供給機構及び第2ガス供給機構によって水素ガス及びOsOガスをガスシャワー電極14に供給し、このガスシャワー電極14からアパーチャープレート107に向けて水素ガス及びOsOガスを供給する。この際、原料ガスを矢印36のように上から下(重力方向)に流す理由は、OsOガスの分子量が大きいためである。逆に言えば、分子量が小さい原料ガスの場合、アパーチャープレートの表面及び裏面に均一性良く供給できるのであれば上から下に流す必要はなく、原料ガスを流す方向は適宜変更することが可能である。 Next, as shown in FIG. 3, hydrogen gas and OsO 4 gas are supplied to the gas shower electrode 14 by the first gas supply mechanism and the second gas supply mechanism, and hydrogen is supplied from the gas shower electrode 14 toward the aperture plate 107. Gas and OsO 4 gas are supplied. At this time, the reason why the source gas is caused to flow from top to bottom (in the direction of gravity) as indicated by an arrow 36 is that the molecular weight of the OsO 4 gas is large. Conversely, in the case of a raw material gas having a low molecular weight, it is not necessary to flow from the top to the bottom as long as it can be supplied to the front and back surfaces of the aperture plate with good uniformity, and the flow direction of the raw material gas can be changed as appropriate. is there.

次いで、RF電源34によって高周波電力を下部電極32に供給してアパーチャープレート107に高周波電力を印加することにより、アパーチャープレート107の表面及び裏面、第2の貫通孔(図9で説明した極小径の貫通孔)の内側面にプラズマCVD法により厚さ10nm以上のオスミウム膜が1回の成膜処理で均一性良く成膜される。この際の化学反応は下記のとおりであり、下記式(1),(2)のようにプラズマ中でガスが電離し、アパーチャープレート上で下記式(3)の成膜反応が起こる。
+2e → 2H+4e ・・・(1)
OsO+e → OsO +2e ・・・(2)
OsO +8H+9e → Os↓+4HO↑ ・・・(3)
Next, high frequency power is supplied to the lower electrode 32 by the RF power source 34 and high frequency power is applied to the aperture plate 107, whereby the front and back surfaces of the aperture plate 107, the second through-hole (the extremely small diameter described in FIG. 9). An osmium film having a thickness of 10 nm or more is formed on the inner surface of the through hole) with high uniformity by a single film formation process by plasma CVD. The chemical reaction at this time is as follows. As shown in the following formulas (1) and (2), the gas is ionized in the plasma, and the film formation reaction of the following formula (3) occurs on the aperture plate.
H 2 + 2e → 2H + + 4e (1)
OsO 4 + e → OsO 4 + + 2e (2)
OsO 4 + + 8H + + 9e → Os ↓ + 4H 2 O ↑ (3)

アパーチャープレート107にオスミウム膜を成膜する理由は、他の金属膜に比べてオスミウム膜の方が電子ビームに対する耐性が高いので長寿命化を実現できると共に、電子ビームの集光性も高めることができるからである。   The reason why the osmium film is formed on the aperture plate 107 is that the osmium film has higher resistance to the electron beam than other metal films, so that the lifetime can be increased and the light beam condensing property is also improved. Because it can.

上記実施の形態によれば、成膜処理用治具8を上述したような構造としているため、図2に示すように搬送アーム4aによって成膜処理用治具8を搬送することができると共に、搬送した成膜処理用治具8を下部電極32に取り付け又は嵌め込むことができる。そして、下部電極32に取り付けられた成膜処理用治具8は下部電極としても機能するため、図3に示すように、下部電極32に高周波電力を供給することにより、成膜処理用治具8を通してアパーチャープレート107に高周波電力を印加することができる。さらに、成膜処理用治具8の保持部材39によってアパーチャープレート107をその表面及び裏面を露出させた状態で保持することができる。このため、プラズマCVD装置によって1回の成膜処理を行うことにより、アパーチャープレート107のような極小径の貫通孔(図9で第2の貫通孔として説明したもの)を有するプレートにおける該貫通孔の内側面と、前記プレートの表面及び裏面における貫通孔の近傍に位置する部分にオスミウム膜を成膜することができる。従って、プレートへの成膜処理の処理時間を低減でき、その結果、成膜処理のコストを低減することができる。   According to the above embodiment, since the film formation processing jig 8 has the structure as described above, the film formation processing jig 8 can be transferred by the transfer arm 4a as shown in FIG. The transported film forming processing jig 8 can be attached or fitted to the lower electrode 32. And since the film-forming processing jig 8 attached to the lower electrode 32 also functions as the lower electrode, as shown in FIG. 3, by supplying high-frequency power to the lower electrode 32, the film-forming processing jig The high frequency power can be applied to the aperture plate 107 through 8. Further, the aperture plate 107 can be held by the holding member 39 of the film forming processing jig 8 with its front and back surfaces exposed. For this reason, by performing the film forming process once by the plasma CVD apparatus, the through hole in the plate having the extremely small diameter through hole (described as the second through hole in FIG. 9) such as the aperture plate 107. An osmium film can be formed on the inner surface of the plate and portions located in the vicinity of the through holes on the front and back surfaces of the plate. Accordingly, it is possible to reduce the processing time of the film forming process on the plate, and as a result, it is possible to reduce the cost of the film forming process.

また、本実施の形態では、フロート電位60に接続されたプラズマウォール37をアパーチャープレート107の周囲に配置しているため、ガスシャワー電極14からの原料ガスをアパーチャープレート107の周囲に集中させることができると共にプラズマの拡散を抑制し且つプラズマをアパーチャープレート107に集中させてプラズマ密度を高めることができる。これにより、OsOガスのように分子量が大きくて重い成膜用原料ガスを用いても、極小径の貫通孔の内側面に均一性良くオスミウム膜を成膜することができる。 In the present embodiment, since the plasma wall 37 connected to the float potential 60 is arranged around the aperture plate 107, the source gas from the gas shower electrode 14 can be concentrated around the aperture plate 107. In addition, the plasma density can be increased by suppressing the diffusion of the plasma and concentrating the plasma on the aperture plate 107. As a result, even when a film forming material gas having a large molecular weight and a heavy molecular weight, such as OsO 4 gas, is used, an osmium film can be formed with good uniformity on the inner surface of the extremely small diameter through hole.

尚、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、図6に示すように、成膜処理用治具の保持部材39に6枚のアパーチャープレート107を保持するようにしても良い。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, as shown in FIG. 6, six aperture plates 107 may be held by the holding member 39 of the film forming processing jig.

また、上記実施の形態では、下部電極32に高周波電源34を接続し、上部電極14に接地電位を接続しているが、上部電極14に高周波電源を接続し、下部電極32に接地電位を接続しても良いし、上部電極14に第1の高周波電源を接続し、下部電極32に第2の高周波電源を接続しても良い。また、高周波電源を他のプラズマ電源に変更することも可能であり、他のプラズマ電源の例としては、マイクロ波用電源、DC放電用電源、及びそれぞれパルス変調された高周波電源、マイクロ波用電源、DC放電用電源などが挙げられる。   In the above embodiment, the high-frequency power source 34 is connected to the lower electrode 32 and the ground potential is connected to the upper electrode 14. However, the high-frequency power source is connected to the upper electrode 14 and the ground potential is connected to the lower electrode 32. Alternatively, a first high-frequency power source may be connected to the upper electrode 14 and a second high-frequency power source may be connected to the lower electrode 32. It is also possible to change the high-frequency power source to another plasma power source. Examples of other plasma power sources include a microwave power source, a DC discharge power source, a pulse-modulated high-frequency power source, and a microwave power source. And a DC discharge power source.

また、上記実施の形態では、上部電極14と下部電極32のように上下に電極を配置しているが、これに限定されるものではなく、左右に電極を配置することも可能である。   Moreover, in the said embodiment, although the electrode is arrange | positioned up and down like the upper electrode 14 and the lower electrode 32, it is not limited to this, It is also possible to arrange | position an electrode on right and left.

次に、上記実施の形態によるプラズマCVD装置を用いて極小径の貫通孔を有するアパーチャープレートにオスミウム膜を成膜した実験条件及びその実験の結果について説明する。   Next, experimental conditions in which an osmium film is formed on an aperture plate having an extremely small through-hole using the plasma CVD apparatus according to the above-described embodiment and the results of the experiment will be described.

(実験条件)
高周波出力密度 : 0.25〜2.0W/cm
高周波周波数 : 13.56MHz
OsOガス流量 : 0.1〜3cc/分
ガス流量 : 5〜15cc/分
Arガス流量 : 5〜15cc/分
圧力 : 13〜40Pa
成膜時間 :10〜50秒
加熱温度 : 200〜300℃
Os膜厚 : 10〜50nm
(Experimental conditions)
High frequency power density: 0.25 to 2.0 W / cm 2
High frequency frequency: 13.56 MHz
OsO 4 gas flow rate: 0.1-3 cc / min H 2 gas flow rate: 5-15 cc / min Ar gas flow rate: 5-15 cc / min Pressure: 13-40 Pa
Deposition time: 10-50 seconds Heating temperature: 200-300 ° C
Os film thickness: 10-50 nm

(実験結果)
図7は、実験によりオスミウム膜110が成膜されたアパーチャープレート107を模式的に示し、そのアパーチャープレートの極小径(具体的には2〜100μm)の貫通孔(第2の貫通孔)107b付近を切断した断面図である。図7に示すように、1回の成膜処理で成膜されたオスミウム膜110であるため、従来技術のような2回の成膜処理で成膜された薄膜のように界面が形成されることがないと共に、極小径の貫通孔107bの内側面に均一性良くオスミウム膜110を成膜できることが確認された。その結果、オスミウム膜110が剥離することを抑制できると共に、電子ビームよる集光性が極めて良く且つ電子ビームに対する耐性が高いために長寿命化したオスミウム膜110を極小径の貫通孔107bに成膜することができた。
(Experimental result)
FIG. 7 schematically shows an aperture plate 107 on which an osmium film 110 is formed by experiment, and the vicinity of a through-hole (second through-hole) 107b having a minimum diameter (specifically, 2 to 100 μm) of the aperture plate. It is sectional drawing which cut | disconnected. As shown in FIG. 7, since the osmium film 110 is formed by one film formation process, an interface is formed like a thin film formed by two film formation processes as in the conventional technique. In addition, it was confirmed that the osmium film 110 can be formed with good uniformity on the inner surface of the through hole 107b having a very small diameter. As a result, the osmium film 110 can be prevented from being peeled off, and the osmium film 110 having a long lifetime because of its extremely high light-condensing property and high resistance to the electron beam is formed in the through-hole 107b having a very small diameter. We were able to.

本発明に係る実施の形態によるプラズマCVD装置の全体構成を示す平面図である。It is a top view which shows the whole structure of the plasma CVD apparatus by embodiment which concerns on this invention. 図1に示す2a−2a線に沿った断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2a-2a shown in FIG. 図2に示す成膜チャンバー、プラズマ電源及び原料ガス供給機構を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the film-forming chamber, plasma power supply, and raw material gas supply mechanism which are shown in FIG. (A)は、アパーチャープレートを保持した成膜処理用治具を示す側面図であり、(B)は、(A)に示す成膜処理用治具の上面図である。(A) is a side view which shows the film-forming processing jig holding the aperture plate, and (B) is a top view of the film-forming processing jig shown in (A). (A)は、成膜処理用治具を搬送する際の様子を示すものであって、搬送アームに成膜処理用治具を載せた状態を示す平面図であり、(B)は、(A)に示す成膜処理用治具及び搬送アームを示す側面図である。(A) is a plan view showing a state in which the film formation processing jig is transported, and shows a state in which the film formation processing jig is placed on the transport arm. It is a side view which shows the jig | tool for a film-forming process shown in A), and a conveyance arm. アパーチャープレートを保持した成膜処理用治具の変形例を示す平面図である。It is a top view which shows the modification of the film-forming process jig | tool holding the aperture plate. 実験によりオスミウム膜が成膜されたアパーチャープレートの極小径の貫通孔付近を切断した断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnected the through-hole vicinity of the very small diameter of the aperture plate by which the osmium film | membrane was formed by experiment. 従来のプラズマCVD装置を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional plasma CVD apparatus roughly. アパーチャープレートを示す平面図である。It is a top view which shows an aperture plate.

1…クリーニングチャンバー、2…成膜チャンバー、3…第1搬送機構、4…第2搬送機構、5…搬送室、6…第1ゲート、7…第2ゲート、8…成膜処理用治具、9…蓋、10…載置台、11…上下移動機構、11a…載置部、11b…移動機構、12…外チャンバー、13…内チャンバー、14…ガスシャワー電極、15〜22…配管、23〜26…バルブ、27.28…マスフローコントローラ(MFC)、29…水素ガス供給源、30…OsOガス供給源、31…ヒータ、32…下部電極、33…マッチングボックス、34…高周波電源(RF電源)、35…上下移動機構、36…矢印、37…プラズマウォール、37a…円筒状整流部材、37b…リング状整流部材、37c…円筒状整流部材、38…成膜ポジション、39…保持部材、49…鍔部材、49a…円柱部材、49b…鍔、52〜55…位置決め部、60…フロート電位、101…チャンバー、102…ガスシャワー電極、103…下部電極、104…原料ガス供給源、106…基板、107…アパーチャープレート、107a…第1の貫通孔、107b…極小径の貫通孔(第2の貫通孔)、108…マッチングボックス、109…高周波電源(RF電源)、110…オスミウム膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cleaning chamber, 2 ... Deposition chamber, 3 ... 1st conveyance mechanism, 4 ... 2nd conveyance mechanism, 5 ... Conveyance chamber, 6 ... 1st gate, 7 ... 2nd gate, 8 ... Deposition processing jig , 9 ... Lid, 10 ... Mounting table, 11 ... Vertical movement mechanism, 11a ... Mounting part, 11b ... Moving mechanism, 12 ... Outer chamber, 13 ... Inner chamber, 14 ... Gas shower electrode, 15-22 ... Piping, 23 to 26 ... valve, 27.28 ... mass flow controller (MFC), 29 ... hydrogen gas supply source, 30 ... OsO 4 gas supply source, 31 ... heater, 32 ... lower electrode, 33 ... matching box, 34 ... high frequency power source (RF 35) Vertical movement mechanism, 36 ... Arrow, 37 ... Plasma wall, 37a ... Cylindrical rectifying member, 37b ... Ring-shaped rectifying member, 37c ... Cylindrical rectifying member, 38 ... Deposition position, 39 ... Holding Holding member, 49 ... 鍔 member, 49a ... cylindrical member, 49b ... 鍔, 52-55 ... positioning portion, 60 ... float potential, 101 ... chamber, 102 ... gas shower electrode, 103 ... lower electrode, 104 ... source gas supply source 106 ... Substrate 107 ... Aperture plate 107a ... First through hole 107b ... Minimum diameter through hole (second through hole) 108 ... Matching box 109 ... High frequency power supply (RF power supply) 110 ... Osmium film

Claims (3)

チャンバー内に金属物を配置し、
前記チャンバー内に0.1〜3cc/分の流量のOsOガス及び放電維持用の不活性ガスを導入しながら前記チャンバー内の圧力を13〜40Paに維持し、
密度0.25〜2.0W/cmの高周波出力を用いて前記チャンバー内のガスをプラズマ化することにより、前記金属物の表面上にオスミウム膜を成膜することを特徴とするオスミウム膜の成膜方法。
Place metal objects in the chamber,
While introducing OsO 4 gas at a flow rate of 0.1 to 3 cc / min and an inert gas for maintaining discharge into the chamber, the pressure in the chamber is maintained at 13 to 40 Pa,
An osmium film is formed on a surface of the metal object by converting the gas in the chamber into plasma using a high frequency output having a density of 0.25 to 2.0 W / cm 2 . Film forming method.
請求項1において、In claim 1,
前記金属物は、金属プレートであることを特徴とするオスミウム膜の成膜方法。The method for forming an osmium film, wherein the metal object is a metal plate.
請求項1又は2において、In claim 1 or 2,
前記チャンバー内に前記OsOIn the chamber, the OsO 4 ガス及び前記放電維持用の不活性ガスに加えて5〜15cc/分の流量のHH and a flow rate of 5 to 15 cc / min in addition to the gas and the inert gas for maintaining the discharge 2 ガスを導入することを特徴とするオスミウム膜の成膜方法。A method for forming an osmium film, wherein a gas is introduced.
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