JP5805553B2 - Deposition equipment - Google Patents

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Description

本発明は、成膜装置に関するものである。   The present invention relates to a film forming apparatus.

被処理物の表面に成膜材料を成膜する方法として、例えば、イオンプレーティング法がある。このイオンプレーティング法では、定電流の供給電流をプラズマ発生装置に供給してプラズマビームを発生させ、真空容器内においてプラズマビームによって成膜材料を加熱して蒸発させ、被処理物の表面に成膜材料を付着させて成膜する。例えば、特許文献1には、このようなイオンプレーティング法を用いた成膜装置が開示されている。   As a method for forming a film forming material on the surface of an object to be processed, for example, there is an ion plating method. In this ion plating method, a constant current supply current is supplied to a plasma generator to generate a plasma beam, and the film-forming material is heated and evaporated by the plasma beam in a vacuum vessel, and is formed on the surface of the object to be processed. A film material is attached to form a film. For example, Patent Document 1 discloses a film forming apparatus using such an ion plating method.

このような成膜装置では、成膜速度を変更させる必要が生じた場合、供給電流の電流値を変更することによって成膜速度を調整している。例えば、成膜速度を低下させる場合、供給電流の電流値を低下することによって成膜速度を調整している。   In such a film forming apparatus, when it is necessary to change the film forming speed, the film forming speed is adjusted by changing the current value of the supply current. For example, when reducing the film formation rate, the film formation rate is adjusted by reducing the current value of the supply current.

特開2009−221568号公報JP 2009-221568 A

しかしながら、供給電流の電流値を低下することによって、ある程度までは成膜速度を低下させることはできるが、この調整方法では限界がある。すなわち、成膜材料の直径に対して投入される電力が小さくなると、成膜材料の全面が蒸発しなくなる。いわゆる、飛び残りが生じる。この飛び残りが生じると、成膜装置を長時間にわたり安定的に運転できなくなるおそれがある。   However, although the film formation rate can be reduced to some extent by reducing the current value of the supply current, this adjustment method has its limitations. That is, when the electric power input with respect to the diameter of the film forming material is reduced, the entire surface of the film forming material is not evaporated. So-called leftovers occur. If this jump occurs, the film forming apparatus may not be stably operated for a long time.

一方、供給電流の電流値を低下するとともに成膜材料の直径を小さくすることによって、成膜速度を低下させることも可能である。この調整方法では、飛び残りを生じさせることなく供給電流を低下できるので、成膜速度をさらに低下することが可能である。しかしながら、タブレットを保持する主ハースなどのハード変更が必要になる。   On the other hand, it is also possible to reduce the deposition rate by reducing the current value of the supply current and reducing the diameter of the deposition material. In this adjustment method, the supply current can be reduced without causing a jump, so that the film formation rate can be further reduced. However, hardware changes such as the main hearth holding the tablet are required.

そこで本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、成膜材料の径変更に伴う、材料供給系に関するハード変更を行うことなく、成膜速度の低下が可能な成膜装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and it is possible to reduce the deposition rate without changing the hardware related to the material supply system accompanying the change in the diameter of the deposition material. An object is to provide a film forming apparatus.

上記課題を解決するため、本発明に係る成膜装置は、チャンバ内においてプラズマビームによって成膜材料を加熱し、成膜材料から気化した粒子を被成膜物に付着させて成膜する成膜装置であって、プラズマビームを発生するプラズマ発生装置と、パルス化された電流をプラズマ発生装置に供給する電源と、を備え、プラズマ発生装置は、電源から供給される電流に基づいて、プラズマビームを発生する。   In order to solve the above problems, a film forming apparatus according to the present invention heats a film forming material with a plasma beam in a chamber, and deposits particles evaporated from the film forming material on an object to be formed. An apparatus comprising: a plasma generator for generating a plasma beam; and a power source for supplying a pulsed current to the plasma generator. The plasma generator is configured to generate a plasma beam based on a current supplied from the power source. Is generated.

この成膜装置においては、パルス化された電流がプラズマ発生装置に供給されることによって、プラズマ発生装置では、強度の大きいプラズマビームと強度の小さいプラズマビームとが交互に発生される。このため、定電流がプラズマ発生装置に供給され、一定の強度のプラズマビームが連続して発生される場合と比較して、成膜材料から気化する粒子の量を減らすことができる。その結果、成膜材料の径変更に伴う、材料供給系に関するハード変更を行うことなく、成膜速度を低下することが可能となる。   In this film forming apparatus, a pulsed current is supplied to the plasma generating apparatus, whereby the plasma generating apparatus alternately generates a high intensity plasma beam and a low intensity plasma beam. For this reason, compared with the case where a constant current is supplied to the plasma generator and a plasma beam with a constant intensity is continuously generated, the amount of particles vaporized from the film forming material can be reduced. As a result, it is possible to reduce the deposition rate without changing the hardware related to the material supply system accompanying the change in the diameter of the deposition material.

電流は、最大電流値および最小電流値を交互に有してもよい。この電流がプラズマ発生装置に供給されることによって、プラズマ発生装置では、強度の大きいプラズマビームと強度の小さいプラズマビームとが交互に発生される。このため、定電流がプラズマ発生装置に供給され、一定の強度のプラズマビームが連続して発生される場合と比較して、成膜材料から気化する粒子の量を減らすことができる。その結果、成膜材料の径変更に伴う、材料供給系に関するハード変更を行うことなく、成膜速度を低下することが可能となる。   The current may alternately have a maximum current value and a minimum current value. By supplying this current to the plasma generator, the plasma generator alternately generates a high intensity plasma beam and a low intensity plasma beam. For this reason, compared with the case where a constant current is supplied to the plasma generator and a plasma beam with a constant intensity is continuously generated, the amount of particles vaporized from the film forming material can be reduced. As a result, it is possible to reduce the deposition rate without changing the hardware related to the material supply system accompanying the change in the diameter of the deposition material.

最大電流値は、成膜材料の飛び残りが生じない電流値以上であってもよい。この場合、最大電流値の電流がプラズマ発生装置に供給された際に、成膜材料を確実に気化することができる。   The maximum current value may be equal to or greater than the current value at which no film deposition material remains. In this case, when the current having the maximum current value is supplied to the plasma generator, the film forming material can be reliably vaporized.

最小電流値は、プラズマ発生装置においてプラズマビームが消える電流値より大きく、最大電流値未満であってもよい。この場合、最小電流値の電流がプラズマ発生装置に供給された際に、プラズマ発生装置においてプラズマビームが消えるのを防ぐことができる。このため、プラズマ発生装置においてプラズマビームを再点火する必要がなくなる。   The minimum current value may be greater than the current value at which the plasma beam is extinguished in the plasma generator and less than the maximum current value. In this case, it is possible to prevent the plasma beam from disappearing in the plasma generator when a current having the minimum current value is supplied to the plasma generator. This eliminates the need to reignite the plasma beam in the plasma generator.

電源は、最大電流値および最小電流値を周期的に有する電流をプラズマ発生装置に供給してもよい。この場合、プラズマ発生装置では、強度の大きいプラズマビームと強度の小さいプラズマビームとが周期的に発生される。このため、成膜材料から気化する粒子の量を周期的に変化させることができ、被成膜物における膜厚のムラを抑制することが可能となる。 The power source may supply a current having periodically a maximum current value and a minimum current value to the plasma generator. In this case, the plasma generator periodically generates a high intensity plasma beam and a low intensity plasma beam. For this reason, it is possible to periodically change the amount of particles vaporized from the film forming material, and to suppress unevenness in the film thickness of the film formation target.

成膜材料を保持するとともに、プラズマビームの誘導を行う主陽極をさらに備え、最大電流値は、主陽極に保持可能な成膜材料の大きさに応じて定められるようにしてもよい。成膜材料の大きさに対して投入される電力が小さくなると、成膜材料の全体が均一に蒸発しなくなる。このため、最大電流値を成膜材料の大きさに応じて定めることにより、最大電流値の電流がプラズマ発生装置に供給された際に、成膜材料を確実に気化することが可能となる。   A main anode for holding the film forming material and guiding the plasma beam may be further provided, and the maximum current value may be determined according to the size of the film forming material that can be held on the main anode. When the electric power input with respect to the size of the film forming material is reduced, the entire film forming material is not evaporated uniformly. Therefore, by determining the maximum current value according to the size of the film forming material, the film forming material can be surely vaporized when the current of the maximum current value is supplied to the plasma generator.

本発明によれば、成膜材料の径変更に伴う、材料供給系に関するハード変更を行うことなく、成膜速度を低下できる。   According to the present invention, the film formation rate can be reduced without changing the hardware related to the material supply system accompanying the change in the diameter of the film formation material.

本実施形態に係る成膜装置の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the film-forming apparatus which concerns on this embodiment. 図1の電源からプラズマ発生装置に供給される供給電流の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the supply current supplied to a plasma generator from the power supply of FIG.

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の説明においては、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図1は、本実施形態に係る成膜装置の構成を示す概略断面図である。本実施形態の成膜装置1は、いわゆるイオンプレーティング法に用いられるイオンプレーティング装置である。なお、図面には、説明を容易にするためにXYZ直交座標系も示されている。また、以下の説明では、Z軸の正方向を上、Z軸の負方向を下とする。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a film forming apparatus according to the present embodiment. The film forming apparatus 1 of the present embodiment is an ion plating apparatus used for a so-called ion plating method. In the drawing, an XYZ orthogonal coordinate system is also shown for ease of explanation. In the following description, the positive direction of the Z-axis is up, and the negative direction of the Z-axis is down.

図1に示すように、成膜装置1は、プラズマ発生装置2と、電源3と、主陽極4と、補助陽極5と、供給装置6と、搬送機構7と、真空容器10(チャンバ)と、を備える。   As shown in FIG. 1, a film forming apparatus 1 includes a plasma generator 2, a power source 3, a main anode 4, an auxiliary anode 5, a supply device 6, a transport mechanism 7, and a vacuum container 10 (chamber). .

真空容器10は、図示しない真空ポンプにより真空環境を形成する容器であって、導電性の材料により構成され、接地電位に接続されている。真空容器10は、成膜対象である被処理物としての基板11(被成膜物)を搬送するための搬送室10aと、成膜材料Maを拡散させる成膜室10bと、プラズマ発生装置2から照射されるプラズマビームPbを真空容器10内に受け入れるプラズマ口10cと、を有する。搬送室10a、成膜室10b、および、プラズマ口10cは、互いに連通している。搬送室10aは、所定の搬送方向(図中の矢印A)に延びており、成膜室10b上に配置されている。本実施形態においては、搬送方向AはX軸に沿って設定されている。成膜室10bでは、搬送方向Aに沿って対向する内面間の距離Lは、例えば500mm程度である。   The vacuum vessel 10 is a vessel that forms a vacuum environment by a vacuum pump (not shown), is made of a conductive material, and is connected to a ground potential. The vacuum container 10 includes a transfer chamber 10a for transferring a substrate 11 (film formation object) as an object to be formed, a film formation chamber 10b for diffusing the film formation material Ma, and the plasma generator 2. And a plasma port 10c for receiving the plasma beam Pb irradiated from the inside of the vacuum vessel 10. The transfer chamber 10a, the film forming chamber 10b, and the plasma port 10c communicate with each other. The transfer chamber 10a extends in a predetermined transfer direction (arrow A in the figure) and is disposed on the film forming chamber 10b. In the present embodiment, the transport direction A is set along the X axis. In the film forming chamber 10b, the distance L between the inner surfaces facing each other along the transport direction A is, for example, about 500 mm.

プラズマ発生装置2は、圧力勾配型のプラズマ源であり、その本体部分が成膜室10bの側壁(プラズマ口10c)に設けられている。プラズマ発生装置2は、陰極21によって一端が閉塞されたガラス管22を備える。このガラス管22内においては、モリブデン(Mo)により構成された円筒23が、陰極21に固定されている。この円筒23は、LaBにより構成された円盤24およびタンタル(Ta)により構成されたパイプ25を内蔵する。パイプ25は、アルゴン(Ar)などの不活性ガスからなるキャリアガスをプラズマ発生装置2内に導入するために設けられる。 The plasma generator 2 is a pressure gradient type plasma source, and its main body is provided on the side wall (plasma port 10c) of the film forming chamber 10b. The plasma generator 2 includes a glass tube 22 that is closed at one end by a cathode 21. In the glass tube 22, a cylinder 23 made of molybdenum (Mo) is fixed to the cathode 21. The cylinder 23 contains a disk 24 made of LaB 6 and a pipe 25 made of tantalum (Ta). The pipe 25 is provided to introduce a carrier gas made of an inert gas such as argon (Ar) into the plasma generator 2.

ガラス管22の両端部のうち陰極21とは反対側の端部と、プラズマ口10cとの間には、第1中間電極26および第2中間電極27が同心状に直列に配置されている。第1中間電極26には、プラズマビームPbを収束するための環状永久磁石26aが内蔵されている。第2中間電極27には、プラズマビームPbを収束するための電磁石コイル27aが内蔵されている。プラズマ口10cの周囲には、プラズマビームPbを成膜室10b内に導くステアリングコイル28が設けられている。   A first intermediate electrode 26 and a second intermediate electrode 27 are concentrically arranged in series between the end of the glass tube 22 opposite to the cathode 21 and the plasma port 10c. The first intermediate electrode 26 includes an annular permanent magnet 26a for converging the plasma beam Pb. The second intermediate electrode 27 includes an electromagnetic coil 27a for converging the plasma beam Pb. A steering coil 28 that guides the plasma beam Pb into the film forming chamber 10b is provided around the plasma port 10c.

電源3は、プラズマ発生装置2の陰極21と主陽極4間への給電をオン/オフし、陰極21への供給電流C等を調整する。電源3は、パルス化された供給電流Cであって、例えば最大電流値および最小電流値を交互に有する供給電流Cを陰極21と主陽極4間に供給する。電源3は、例えば、最大電流値Imaxと最小電流値Iminとが周期的に繰り返されるパルス波の供給電流Cを陰極21と主陽極4間に供給する。供給電流Cの詳細については後述する。また、電源3は、抵抗器31および抵抗器32を介して、それぞれ第1中間電極26および第2中間電極27への給電を調整する。この電源3によって、真空容器10内に供給されるプラズマビームPbの分布状態が制御され、特に陰極21と主陽極4間への供給電流である供給電流Cを調整することによりプラズマビームPbの強度が制御される。   The power source 3 turns on / off the power supply between the cathode 21 and the main anode 4 of the plasma generator 2 and adjusts the supply current C to the cathode 21 and the like. The power source 3 supplies a pulsed supply current C, for example, a supply current C alternately having a maximum current value and a minimum current value between the cathode 21 and the main anode 4. For example, the power supply 3 supplies a supply current C of a pulse wave in which the maximum current value Imax and the minimum current value Imin are periodically repeated between the cathode 21 and the main anode 4. Details of the supply current C will be described later. The power source 3 adjusts the power supply to the first intermediate electrode 26 and the second intermediate electrode 27 via the resistor 31 and the resistor 32, respectively. The distribution state of the plasma beam Pb supplied into the vacuum vessel 10 is controlled by the power source 3, and in particular, the intensity of the plasma beam Pb is adjusted by adjusting the supply current C that is the supply current between the cathode 21 and the main anode 4. Is controlled.

主陽極4は、成膜材料Maを保持するとともに、プラズマビームPbの誘導を行うための部分である。主陽極4は、成膜室10b内に設けられ、搬送機構7から見て下方に配置されている。主陽極4は、主ハース41を有する。主ハース41は、導電性の材料により構成された円筒状の部材であって、この主ハース41の中央部には、成膜材料Maを充填するための開口が形成されている。そして、成膜材料Maの先端部分が、この開口から露出している。主ハース41は、プラズマ発生装置2に結合されて、陰極21とでプラズマビームPbを形成する。   The main anode 4 is a part for holding the film forming material Ma and guiding the plasma beam Pb. The main anode 4 is provided in the film forming chamber 10 b and is disposed below as viewed from the transport mechanism 7. The main anode 4 has a main hearth 41. The main hearth 41 is a cylindrical member made of a conductive material, and an opening for filling the film forming material Ma is formed at the center of the main hearth 41. And the front-end | tip part of film-forming material Ma is exposed from this opening. The main hearth 41 is coupled to the plasma generator 2 and forms a plasma beam Pb with the cathode 21.

補助陽極5は、主陽極4によるプラズマビームPbの誘導を補助するための部分である。補助陽極5は、成膜材料Maを保持する主ハース41の周囲に配置されており、環状の容器5aと、容器5a内に収容されたコイル5b(電磁石)および永久磁石5cと、を有する。容器5aは、導電性の材料により構成されている。コイル5bおよび永久磁石5cは、コイル5bに流れる電流量に応じて、主ハース41に入射するプラズマビームPbの向き、または、成膜材料Maに入射するプラズマビームPbの向きを制御する。   The auxiliary anode 5 is a part for assisting the induction of the plasma beam Pb by the main anode 4. The auxiliary anode 5 is disposed around the main hearth 41 that holds the film forming material Ma, and includes an annular container 5a, and a coil 5b (electromagnet) and a permanent magnet 5c accommodated in the container 5a. The container 5a is made of a conductive material. The coil 5b and the permanent magnet 5c control the direction of the plasma beam Pb incident on the main hearth 41 or the direction of the plasma beam Pb incident on the film forming material Ma according to the amount of current flowing through the coil 5b.

供給装置6は、主ハース41に成膜材料Maを供給するための装置である。供給装置6は、最上部の成膜材料Maの先端部分が主ハース41の上端と所定の位置関係を保つように、成膜材料Maの消費に応じて成膜材料Maを主陽極4の下方から順次押し出す。   The supply device 6 is a device for supplying the film forming material Ma to the main hearth 41. The supply device 6 supplies the film forming material Ma below the main anode 4 according to the consumption of the film forming material Ma so that the tip portion of the uppermost film forming material Ma maintains a predetermined positional relationship with the upper end of the main hearth 41. Extrude sequentially.

搬送機構7は、搬送室10a内に設置された複数の搬送ローラ71によって構成されている。搬送機構7は、基板11を保持するトレイ72を、成膜材料Maと対向した状態で搬送方向Aに一定の搬送速度B[mm/sec]で搬送する。搬送ローラ71は、搬送方向Aに沿って等間隔で並んでおり、トレイ72を支持しつつ搬送方向Aにトレイ72を搬送することができる。なお、基板11は、例えばガラス基板、プラスチック基板および半導体基板などの板状部材である。   The transport mechanism 7 is composed of a plurality of transport rollers 71 installed in the transport chamber 10a. The transport mechanism 7 transports the tray 72 holding the substrate 11 at a constant transport speed B [mm / sec] in the transport direction A in a state facing the film forming material Ma. The transport rollers 71 are arranged at equal intervals along the transport direction A, and can transport the tray 72 in the transport direction A while supporting the tray 72. The substrate 11 is a plate-like member such as a glass substrate, a plastic substrate, and a semiconductor substrate.

成膜材料Maは、所定長さを有する直径φの円柱状のタブレットであって、一度に複数の成膜材料Maが主陽極4に直列にセットされる。成膜材料Maとしては、ITOおよびGaをドープしたZnOなどの透明導電材料が例示される。主ハース41にプラズマビームPbが照射されると、プラズマビームPbが成膜材料Maに直接入射し、成膜材料Maの先端部分が加熱されて蒸発(気化)し、プラズマビームPbによりイオン化された成膜材料粒子Mbが成膜室10b内に拡散する。成膜室10b内に拡散した成膜材料粒子Mbは、成膜室10bの上方へ移動し、搬送室10a内において基板11の表面に付着する。   The film forming material Ma is a cylindrical tablet having a predetermined length and a diameter φ, and a plurality of film forming materials Ma are set in series on the main anode 4 at a time. The film forming material Ma is exemplified by a transparent conductive material such as ZnO doped with ITO and Ga. When the main hearth 41 is irradiated with the plasma beam Pb, the plasma beam Pb is directly incident on the film forming material Ma, the tip portion of the film forming material Ma is heated and evaporated (vaporized), and is ionized by the plasma beam Pb. The film forming material particles Mb diffuse into the film forming chamber 10b. The film forming material particles Mb diffused into the film forming chamber 10b move to above the film forming chamber 10b and adhere to the surface of the substrate 11 in the transfer chamber 10a.

基板11は搬送方向Aに沿って搬送速度Bで搬送されるので、基板11が成膜室10b上を通過するのに要する時間である通過時間tdは、成膜室10bの搬送方向Aに沿って対向する内面間の距離Lを搬送速度Bで割った時間L/Bである。距離Lおよび搬送速度Bは、インラインタイプの成膜装置1ではいずれも予め定められているので、通過時間tdは一定である。このため、インラインタイプの成膜装置1では、成膜速度の変更は、成膜室10b内に拡散する成膜材料粒子Mbの量を調整することにより行われる。具体的には、成膜材料粒子Mbの量を増やすことにより成膜速度を上昇させ、成膜材料粒子Mbの量を減らすことにより成膜速度を低下させる。   Since the substrate 11 is transported at the transport speed B along the transport direction A, the transit time td, which is the time required for the substrate 11 to pass over the film forming chamber 10b, is along the transport direction A of the film forming chamber 10b. The distance L between the inner surfaces facing each other divided by the conveyance speed B is L / B. Since both the distance L and the conveyance speed B are predetermined in the in-line type film forming apparatus 1, the passage time td is constant. For this reason, in the in-line type film forming apparatus 1, the film forming speed is changed by adjusting the amount of the film forming material particles Mb diffused into the film forming chamber 10b. Specifically, the film forming speed is increased by increasing the amount of the film forming material particles Mb, and the film forming speed is decreased by decreasing the amount of the film forming material particles Mb.

図2は、電源3からプラズマ発生装置2に供給される供給電流Cの一例を示す図である。図2に示すように、供給電流Cは、時系列において最大電流値Imaxと最小電流値Iminとを交互に有し、最大電流値Imaxと最小電流値Iminとが周期的に繰り返されるパルス波である。最大電流値Imaxは、目標の成膜速度Tr1に応じて設定され、成膜材料Maの飛び残りが生じない強度のプラズマビームPbを発生させるための電流値である。この成膜材料Maの飛び残りは、成膜材料Maの直径φに対してプラズマビームPbによる投入電力が小さくなると生じる。したがって、最大電流値Imaxの下限値は、成膜材料Maの直径φに応じて定められ、飛び残りが生じ始める電流値Ieよりも大きくする必要がある。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the supply current C supplied from the power source 3 to the plasma generator 2. As shown in FIG. 2, the supply current C is a pulse wave having a maximum current value Imax and a minimum current value Imin alternately in time series, and the maximum current value Imax and the minimum current value Imin are periodically repeated. is there. The maximum current value Imax is a current value for generating a plasma beam Pb having an intensity that is set according to the target film-forming speed Tr1 and does not cause the film-forming material Ma to remain. The remaining of the film forming material Ma occurs when the input power by the plasma beam Pb becomes smaller than the diameter φ of the film forming material Ma. Therefore, the lower limit value of the maximum current value Imax is determined according to the diameter φ of the film forming material Ma, and needs to be larger than the current value Ie at which jumping starts to occur.

最小電流値Iminは、目標の成膜速度Tr1に応じて設定され、最大電流値Imaxより小さい電流値である。また、最小電流値Iminは、プラズマ発生装置2においてプラズマビームPbが消える電流値Ioより大きく設定されてもよい。この場合、プラズマ発生装置2においてプラズマビームPbを再点火させる必要がなくなる。プラズマ発生装置2においてプラズマビームPbが消える電流値Ioは、通常0Aであるので、最小電流値Iminは、0Aより大きく最大電流値Imax未満の値に設定される。   The minimum current value Imin is set in accordance with the target film formation rate Tr1, and is a current value smaller than the maximum current value Imax. Further, the minimum current value Imin may be set larger than the current value Io at which the plasma beam Pb disappears in the plasma generator 2. In this case, it is not necessary to re-ignite the plasma beam Pb in the plasma generator 2. Since the current value Io at which the plasma beam Pb disappears in the plasma generator 2 is normally 0 A, the minimum current value Imin is set to a value greater than 0 A and less than the maximum current value Imax.

また、最大電流値Imaxが継続する時間(パルス幅)τaおよび最小電流値Iminが継続する時間(パルス幅)τbは、搬送速度Bに応じて設定される。最大電流値Imaxと最小電流値Iminとが繰り返される周期T(=τa+τb)も、搬送速度Bに応じて設定される。基板11が成膜室10b上を通過するのに要する通過時間tdに対して継続時間τaおよび継続時間τbが大きすぎる場合、基板11の表面に搬送方向Aに沿って膜厚のムラが生じる。このため、継続時間τaおよび継続時間τbは、搬送速度Bが大きいほど小さく設定され、例えば10/B[sec]以下に設定される。最終的な継続時間τaと継続時間τbとの関係は、実験によって微調整されてもよい。   Further, the time (pulse width) τa for which the maximum current value Imax continues and the time (pulse width) τb for which the minimum current value Imin continues are set according to the conveyance speed B. A cycle T (= τa + τb) in which the maximum current value Imax and the minimum current value Imin are repeated is also set according to the conveyance speed B. When the duration τa and the duration τb are too large with respect to the transit time td required for the substrate 11 to pass over the film formation chamber 10b, the film thickness unevenness occurs along the transport direction A on the surface of the substrate 11. For this reason, the continuation time τa and the continuation time τb are set to be smaller as the conveyance speed B is larger, for example, set to 10 / B [sec] or less. The relationship between the final duration τa and the duration τb may be finely adjusted by experiment.

次に、最大電流値Imax、その継続時間τa、最小電流値Iminおよびその継続時間τbの関係について説明する。まず、供給電流の電流値を一定とした場合について考える。成膜速度Trsで電流値Isの供給電流が使用されたとすると、同じ成膜材料Maに対しては、目標とする成膜速度Tr1(<Trs)に対応する供給電流の電流値I1は、以下の式(1)により算出される。
I1=(Tr1/Trs)×Is…(1)
Next, the relationship between the maximum current value Imax, its duration τa, the minimum current value Imin, and its duration τb will be described. First, consider the case where the current value of the supply current is constant. Assuming that the supply current having the current value Is is used at the film formation rate Trs, the current value I1 of the supply current corresponding to the target film formation rate Tr1 (<Trs) is the following for the same film formation material Ma: (1).
I1 = (Tr1 / Trs) × Is… (1)

供給電流Cとしてパルス化された電流を用いた場合、図2に示した最大電流値Imax、最小電流値Imin、継続時間τaおよび継続時間τbと、式(1)の電流値I1との関係は、以下の式(2)となるように設定される。
I1=(τa×Imax+τb×Imin)/(τa+τb)…(2)
When a pulsed current is used as the supply current C, the relationship between the maximum current value Imax, the minimum current value Imin, the duration time τa and the duration time τb shown in FIG. , The following equation (2) is set.
I1 = (τa × Imax + τb × Imin) / (τa + τb) ... (2)

さらに、上述のように最大電流値Imax、最小電流値Imin、継続時間τaおよび継続時間τbはそれぞれ、以下の式(3)〜(6)の関係を満たす必要がある。なお、飛び残りが生じ始める電流値Ieは成膜材料Maの直径φに応じて変化するので、主ハース41に保持可能な成膜材料Maの直径φに対応する電流値Ieは、予め実験などによって定められる。
Imax>Ie…(3)
Imax>Imin>Io…(4)
τa≦10/B…(5)
τb≦10/B…(6)
Furthermore, as described above, the maximum current value Imax, the minimum current value Imin, the duration time τa, and the duration time τb need to satisfy the following expressions (3) to (6). Since the current value Ie at which jumping starts to occur varies depending on the diameter φ of the film forming material Ma, the current value Ie corresponding to the diameter φ of the film forming material Ma that can be held in the main hearth 41 is determined in advance by experiments or the like. Determined by.
Imax> Ie… (3)
Imax>Imin> Io… (4)
τa ≦ 10 / B ... (5)
τb ≦ 10 / B ... (6)

上述の式(1)〜(6)に基づいて、成膜速度Tr1に対する供給電流Cの最大電流値Imaxおよび最小電流値Iminが決定される。なお、最終的には実験にて微調整されてもよい。   Based on the above equations (1) to (6), the maximum current value Imax and the minimum current value Imin of the supply current C with respect to the film formation rate Tr1 are determined. In the end, fine adjustment may be made by experiment.

例えば、成膜材料Maの直径φが30mm、搬送速度Bが15mm/secの場合、成膜速度Trsが100nm/minに対して150Aの供給電流が使用される。これらの値を式(1)に代入することにより、目標とする成膜速度Tr1(=50nm/min)に対応する供給電流の電流値I1が算出される。
I1=(50/100)×150=75[A]
For example, when the film diameter Ma of the film formation material Ma is 30 mm and the conveyance speed B is 15 mm / sec, a supply current of 150 A is used for the film formation speed Trs of 100 nm / min. By substituting these values into the equation (1), the current value I1 of the supply current corresponding to the target film formation rate Tr1 (= 50 nm / min) is calculated.
I1 = (50/100) × 150 = 75 [A]

そして、I1=75A=(τa×Imax+τb×Imin)/(τa+τb)となるように各値を選定する。例えば、Imax=150A(Imax>Ie=100A、飛び残りが生じ始める電流値)、Imin=30A(Imin>Io、プラズマビームPbが消えてしまう電流値)、τa=0.2secとすると、τb=0.33secとなる。最終的にはこの条件にて実際に放電し、継続時間τa、継続時間τbおよび最大電流値Imax時の、成膜材料Maの突き上げ速度を微調整して条件を決定することになる。   Then, each value is selected so that I1 = 75A = (τa × Imax + τb × Imin) / (τa + τb). For example, if Imax = 150 A (Imax> Ie = 100 A, current value at which jumping starts to occur), Imin = 30 A (Imin> Io, current value at which the plasma beam Pb disappears), and τa = 0.2 sec, then τb = 0.33 sec. Finally, the actual discharge is performed under these conditions, and the conditions are determined by finely adjusting the push-up speed of the film forming material Ma at the time of continuous time τa, continuous time τb, and maximum current value Imax.

以上のように最大電流値Imax、その継続時間τa、最小電流値Iminおよびその継続時間τbを決定することにより、一定電流値75A(<Ie:100A)での放電に対応する成膜速度で長時間放電を続けた場合には、飛び残りが生じるにもかかわらず、長時間運転しても飛び残りが生じない放電が継続できる。なお、最大電流値Imaxを、飛び残りが生じ始める電流値Ieよりも大きく設定することにより、飛び残りが生じない放電を維持することができる。   By determining the maximum current value Imax, its duration τa, the minimum current value Imin, and its duration τb as described above, it is possible to increase the deposition rate corresponding to the discharge at a constant current value 75A (<Ie: 100A). When the time discharge is continued, the discharge that does not occur even if the operation is performed for a long time can be continued even though the remaining is generated. It should be noted that by setting the maximum current value Imax to be larger than the current value Ie at which jumping starts to occur, it is possible to maintain a discharge that does not cause jumping.

また、放電が途中で消失すると再点火する必要があるため連続した放電が継続できない。すなわち、プラズマ発生装置2においてプラズマビームPbが一度消失すると、電源3では再着火することができず、別の高電圧低電流電源が必要となる。そして、一度プラズマビームPbが消失すると、再着火に時間を要し(通常、数分程度)、連続した成膜を維持できなくなる。このため、最小電流値Iminを、プラズマビームPbが消える電流値Ioより大きく設定することにより、パルス毎にプラズマビームPbが消失するのを防ぐことができ、連続した成膜を維持することが可能となる。   In addition, if the discharge disappears in the middle, it is necessary to reignite, so that continuous discharge cannot be continued. That is, once the plasma beam Pb disappears in the plasma generator 2, the power source 3 cannot be ignited again, and another high voltage low current power source is required. Once the plasma beam Pb disappears, it takes time for re-ignition (usually about several minutes), and continuous film formation cannot be maintained. Therefore, by setting the minimum current value Imin to be larger than the current value Io at which the plasma beam Pb disappears, it is possible to prevent the plasma beam Pb from disappearing for each pulse, and to maintain continuous film formation. It becomes.

1…成膜装置、2…プラズマ発生装置、3…電源、4…主陽極、10…真空容器(チャンバ)、11…基板(被成膜物)、C…供給電流、Ma…成膜材料、Mb…成膜材料粒子(粒子)、Pb…プラズマビーム。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Film-forming apparatus, 2 ... Plasma generator, 3 ... Power supply, 4 ... Main anode, 10 ... Vacuum container (chamber), 11 ... Substrate (film formation object), C ... Supply current, Ma ... Film-forming material, Mb: film forming material particles (particles), Pb: plasma beam.

Claims (4)

チャンバ内においてプラズマビームによって成膜材料を加熱し、前記成膜材料から気化した粒子を被成膜物に付着させて成膜する成膜装置であって、
前記プラズマビームを発生するプラズマ発生装置と、
前記成膜材料を保持するとともに、前記プラズマビームの誘導を行う主陽極と、
パルス化された電流を前記プラズマ発生装置と前記主陽極とに供給する電源と、
を備え、
前記電流は、最大電流値および最小電流値を交互に有し、
前記最小電流値は、前記プラズマ発生装置において前記プラズマビームが消える電流値より大きく、前記最大電流値より小さい電流値であって、
前記プラズマ発生装置は、前記電源から供給される前記電流の前記最大電流値及び前記最小電流値に基づいて、前記主陽極に入射、又は前記成膜材料に入射する前記プラズマビームを発生する成膜装置。
A film forming apparatus for forming a film by heating a film forming material with a plasma beam in a chamber and attaching particles evaporated from the film forming material to an object to be formed,
A plasma generator for generating the plasma beam;
A main anode for holding the film forming material and guiding the plasma beam;
A power supply for supplying a pulsed current to the plasma generator and the main anode ;
With
The current has a maximum current value and a minimum current value alternately;
The minimum current value is a current value larger than a current value at which the plasma beam disappears in the plasma generator and smaller than the maximum current value,
The plasma generator generates a plasma beam that is incident on the main anode or incident on the deposition material based on the maximum current value and the minimum current value of the current supplied from the power source. apparatus.
前記最大電流値は、前記成膜材料の飛び残りが生じない電流値以上である請求項1に記載の成膜装置。 The film forming apparatus according to claim 1 , wherein the maximum current value is equal to or greater than a current value at which the film deposition material does not fly. 前記電源は、前記最大電流値および前記最小電流値を周期的に有する電流を前記プラズマ発生装置に供給する請求項1または請求項2に記載の成膜装置。 The film forming apparatus according to claim 1 , wherein the power supply supplies a current having the maximum current value and the minimum current value periodically to the plasma generator. 記最大電流値は、前記主陽極に保持可能な前記成膜材料の大きさに応じて定められる請求項1〜3のいずれか一項に記載の成膜装置。 Before Symbol maximum current value, the film forming apparatus according to claim 1 which is determined according to the size of the film-forming material capable of holding the main anode.
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