JP6256056B2 - Deposition equipment - Google Patents
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Description
本発明は、プラズマを用い、鋼材等の導電性を有する被加工材料の表面に皮膜を形成するための成膜装置に関するものである。 The present invention relates to a film forming apparatus for forming a film on the surface of a work material having conductivity such as steel using plasma.
従来、鋼材などの導電性を有する被加工材料の表面に成膜処理する技術が特許文献1などにより知られている。この特許文献に開示された技術では、プラズマ生成装置が石英窓を通して処理容器内の被加工材料に向けマイクロ波を供給することにより、石英窓内面の周辺領域にプラズマが発生し、シース層がプラズマと被加工材料との境界に生成される。マイクロ波の供給中に、プラズマ生成装置が被加工材料へ負のバイアス電圧を印加する。この結果、被加工材料の表面に沿ってシース層が生成し、生成されたシース層は拡大する。供給されたマイクロ波は、このシース層に沿って伝搬し、プラズマが伸長する。この結果、原料ガスがプラズマによって分解され、被加工材料の表面が成膜処理される。 Conventionally, a technique for forming a film on the surface of a work material having conductivity, such as a steel material, is known from Patent Document 1 or the like. In the technique disclosed in this patent document, plasma is generated in the peripheral region of the inner surface of the quartz window by supplying a microwave toward the material to be processed in the processing container through the quartz window, and the sheath layer is plasma. And the material to be processed. During the supply of the microwave, the plasma generator applies a negative bias voltage to the workpiece material. As a result, a sheath layer is generated along the surface of the workpiece material, and the generated sheath layer is expanded. The supplied microwave propagates along the sheath layer, and the plasma expands. As a result, the source gas is decomposed by the plasma, and the surface of the material to be processed is subjected to film formation.
特許文献1に開示された技術では、原料ガスの粒子、またはプラズマに晒される領域に配置された金属材料の金属粒子が石英窓の露出面に堆積する可能性がある。これらの粒子が付着した石英窓を透過するマイクロ波の透過量が低下する。マイクロ波の透過量が低下すると、被加工材料へのマイクロ波の供給量が低下し、成膜速度、膜質、またはプラズマ状態が不安定になるなど成膜処理に悪影響を及ぼす可能性がある。 In the technique disclosed in Patent Literature 1, there is a possibility that the particles of the source gas or the metal particles of the metal material arranged in the region exposed to the plasma are deposited on the exposed surface of the quartz window. The amount of microwaves transmitted through the quartz window to which these particles are attached decreases. When the amount of microwave transmission decreases, the amount of microwave supply to the material to be processed decreases, which may adversely affect the film formation process, such as the film formation speed, film quality, or plasma state becoming unstable.
この悪影響を低減するため、石英窓に堆積した粒子を清掃することが考えられるが、この清掃工程により、生産性が低下する問題がある。 In order to reduce this adverse effect, it is conceivable to clean the particles deposited on the quartz window. However, this cleaning process has a problem of lowering productivity.
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、生産性の向上を図ることができる成膜装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a film forming apparatus capable of improving productivity.
上記目的を達成するために、請求項1記載の成膜装置は、導電性を有する被加工材料を内部に配置可能な処理容器と、前記処理容器の内部にガスを供給するガス供給部と、前記被加工材料の処理表面に沿ってプラズマを生成させるためのマイクロ波を、導波管を介して供給するマイクロ波供給部と、前記被加工材料の処理表面に沿うシース層を拡大させる負のバイアス電圧を前記被加工材料に印加する負電圧印加部と、前記マイクロ波供給部から供給されるマイクロ波を拡大された前記シース層へ伝搬させるマイクロ波供給口と、前記被加工材料を支持した状態で前記マイクロ波供給口を介して前記導波管の中心導体と対向して配置され、前記マイクロ波供給口の面方向に垂直な方向に導電性を有する領域を備える治具と、前記治具に固定され、前記面方向に延び、前記治具が前記中心導体として配置された状態において、前記処理容器の内部に露出する前記マイクロ波供給口のマイクロ波導入面の少なくとも一部分を覆うつばと、を備え、前記つばは、誘電体からなることを特徴とする。請求項2記載の成膜装置は、導電性を有する被加工材料を内部に配置可能な処理容器と、前記処理容器の内部にガスを供給するガス供給部と、前記被加工材料の処理表面に沿ってプラズマを生成させるためのマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、前記被加工材料の処理表面に沿うシース層を拡大させる負のバイアス電圧を前記被加工材料に印加する負電圧印加部と、前記マイクロ波供給部から供給されるマイクロ波を拡大された前記シース層へ伝搬させ、前記処理容器の内部に開口する凹部を備えるマイクロ波供給口と、前記被加工材料を支持した状態で前記マイクロ波供給口の前記凹部に配置可能であり、前記マイクロ波供給口の面方向に垂直な方向に導電性を有する領域を備える治具と、前記治具に固定され、前記面方向に延び前記マイクロ波供給口の前記凹部に前記治具が配置された状態において、前記処理容器の内部に露出する前記マイクロ波供給口のマイクロ波導入面の少なくとも一部分を覆うつばと、を備え、前記つばは、誘電体からなることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a film forming apparatus according to claim 1, a processing container in which a conductive material to be processed can be disposed, a gas supply unit that supplies gas to the inside of the processing container, A microwave supply unit that supplies a microwave for generating plasma along the processing surface of the workpiece material via a waveguide, and a negative that expands a sheath layer along the processing surface of the workpiece material A negative voltage application unit for applying a bias voltage to the workpiece material, a microwave supply port for propagating microwaves supplied from the microwave supply unit to the expanded sheath layer, and the workpiece material were supported. And a jig provided with a region having conductivity in a direction perpendicular to the surface direction of the microwave supply port, disposed in opposition to the central conductor of the waveguide through the microwave supply port. Fixed to the tool A flange that extends in the surface direction and covers at least a portion of the microwave introduction surface of the microwave supply port exposed inside the processing container in a state where the jig is disposed as the central conductor, The collar is made of a dielectric material. The film forming apparatus according to claim 2, wherein a processing container capable of disposing a conductive material to be processed therein, a gas supply unit that supplies gas to the inside of the processing container, and a processing surface of the processing material A microwave supply unit that supplies a microwave for generating plasma along the negative electrode, and a negative voltage application unit that applies a negative bias voltage to the workpiece material to expand a sheath layer along the processing surface of the workpiece material; The microwave supplied from the microwave supply unit is propagated to the expanded sheath layer, and the microwave supply port provided with a recess opening inside the processing container and the work material in a supported state A jig that can be disposed in the concave portion of the microwave supply port and has a conductive region in a direction perpendicular to the surface direction of the microwave supply port; and a jig that is fixed to the jig and extends in the surface direction A flange covering at least a part of the microwave introduction surface of the microwave supply port exposed to the inside of the processing container in a state where the jig is disposed in the concave portion of the microwave supply port. It is characterized by comprising a dielectric.
請求項1記載の成膜装置によれば、被加工材料の処理表面に沿ってマイクロ波が供給される。負のバイアス電圧により拡大されたシース層にマイクロ波が伝搬される。この結果、高密度プラズマが、被加工材料の処理表面、およびつばの被加工材料側の領域に生成する。ガスに金属が含まれる場合、または高密度プラズマに晒される領域に配置された金属材料からスパッタされた金属粒子は、つばにより少なくとも一部が覆われるマイクロ波供給口のマイクロ波導入面に堆積することなく、被加工材料側のつばに堆積する。よって、これら金属粒子がマイクロ波供給口の導入面に堆積する量を低減する。このつばは、被加工材料への成膜が終了した後に、被加工材料、および治具と共に取り外されるので、マイクロ波供給口を清掃することによる生産性の低下を低減できる。請求項2記載の成膜装置によれば、被加工材料の処理表面に沿ってマイクロ波が供給される。負のバイアス電圧により拡大されたシース層にマイクロ波が伝搬される。この結果、高密度プラズマが、被加工材料の処理表面、およびつばの被加工材料側の領域に生成する。ガスに金属が含まれる場合、または高密度プラズマに晒される領域に配置された金属材料からスパッタされた金属粒子は、つばにより覆われるマイクロ波供給口のマイクロ波導入面に堆積することなく、被加工材料側のつばに堆積する。よって、これら金属粒子がマイクロ波供給口の導入面に堆積する量を低減する。このつばは、被加工材料への成膜が終了した後に、被加工材料、および治具と共に取り外されるので、マイクロ波供給口を清掃することによる生産性の低下を低減できる。 According to the film forming apparatus of the first aspect, the microwave is supplied along the processing surface of the material to be processed. The microwave is propagated to the sheath layer expanded by the negative bias voltage. As a result, high-density plasma is generated on the processing surface of the workpiece material and the region on the workpiece material side of the collar. When metal is contained in the gas, or metal particles sputtered from a metal material disposed in a region exposed to high-density plasma are deposited on the microwave introduction surface of the microwave supply port that is at least partially covered by the collar. Without depositing on the collar on the workpiece side. Therefore, the amount of these metal particles deposited on the introduction surface of the microwave supply port is reduced. Since this collar is removed together with the workpiece material and the jig after the film formation on the workpiece material is completed, a reduction in productivity due to cleaning of the microwave supply port can be reduced. According to the film forming apparatus of the second aspect, the microwave is supplied along the processing surface of the material to be processed. The microwave is propagated to the sheath layer expanded by the negative bias voltage. As a result, high-density plasma is generated on the processing surface of the workpiece material and the region on the workpiece material side of the collar. When metal is contained in the gas or metal particles sputtered from a metal material disposed in a region exposed to high-density plasma, the particles are not deposited on the microwave introduction surface of the microwave supply port covered by the collar. Deposits on the collar on the workpiece side. Therefore, the amount of these metal particles deposited on the introduction surface of the microwave supply port is reduced. Since this collar is removed together with the workpiece material and the jig after the film formation on the workpiece material is completed, a reduction in productivity due to cleaning of the microwave supply port can be reduced.
請求項1および2記載の成膜装置によれば、つばが誘電体からなることにより、マイクロ波がつばを透過して被加工材料に向けて供給される。この結果、つばが金属材料から形成されるよりも、被加工材料へのマイクロ波が供給されやすくなる。従って、生産性の低下を低減しつつ、成膜速度の低下、膜質の低下、またはプラズマ状態が不安定になるなど成膜処理に悪影響を及ぼす可能性を低減できる。 According to the film-forming apparatus of Claim 1 and 2, when a collar consists of a dielectric material, a microwave permeate | transmits a collar and is supplied toward a to-be-processed material. As a result, the microwave is more easily supplied to the material to be processed than when the collar is formed of a metal material. Accordingly, it is possible to reduce the possibility of adversely affecting the film formation process, such as a decrease in film formation speed, a decrease in film quality, or an unstable plasma state, while reducing a decrease in productivity.
請求項3記載の本発明は、請求項1または2記載の成膜装置であって、つばは、マイクロ波導入面の全面を覆うことを特徴とする。 A third aspect of the present invention is the film forming apparatus according to the first or second aspect, wherein the collar covers the entire surface of the microwave introduction surface.
請求項3記載の成膜装置によれば、つばがマイクロ波導入面の全面を覆うので、金属粒子は、つばにより全面が覆われるマイクロ波供給口のマイクロ波導入面に堆積することなく、被加工材料側のつばに堆積する。よって、これら金属粒子がマイクロ波供給口の導入面に堆積する量を低減する。このつばは、被加工材料への成膜が終了した後に、被加工材料、および治具と共に取り外されるので、マイクロ波供給口を清掃することによる生産性の低下をより低減できる。 According to the film forming apparatus of the third aspect, since the collar covers the entire surface of the microwave introduction surface, the metal particles are not deposited on the microwave introduction surface of the microwave supply port that is entirely covered by the collar. Deposits on the collar on the workpiece side. Therefore, the amount of these metal particles deposited on the introduction surface of the microwave supply port is reduced. Since this collar is removed together with the workpiece material and the jig after the film formation on the workpiece material is completed, it is possible to further reduce the decrease in productivity caused by cleaning the microwave supply port.
請求項4記載の本発明は、請求項2、または3記載の成膜装置であって、前記治具の前記導電性を有する領域以外の領域の材質の熱膨張率は、前記つばの材質の熱膨張率と同等であること特徴とする。 A fourth aspect of the present invention is the film forming apparatus according to the second or third aspect, wherein the coefficient of thermal expansion of a material other than the conductive region of the jig is the material of the collar. It is characterized by being equivalent to the coefficient of thermal expansion.
請求項4記載の成膜装置によれば、成膜時に熱が発生した場合に、つばの材質の熱膨張率と治具の導電性を有する領域以外の材質の熱膨張率との差で、治具とつばとのいずれかが割れる可能性を低減できる。 According to the film forming apparatus of claim 4, when heat is generated at the time of film formation, the difference between the coefficient of thermal expansion of the collar material and the coefficient of thermal expansion of the material other than the conductive region of the jig, The possibility that either the jig or the brim will break can be reduced.
請求項5および6記載の本発明は、前記つばは、前記垂直な方向に沿って延びる孔、または面方向に切欠かれた切欠を備えることを特徴とする。
The present invention of
請求項5および6記載の成膜装置によれば、つばに金属粒子が付着させ、孔、または切欠からマイクロ波を被加工材料に供給することが可能である。従って、生産性の低下を低減しつつ、成膜速度の低下、膜質の低下、またはプラズマ状態が不安定になるなど成膜処理に悪影響を及ぼす可能性を低減できる。
According to the film-forming apparatus of
請求項7記載の本発明は、請求項5または6記載の成膜装置であって、前記つばは、前記垂直な方向に対して傾斜して延びる前記孔を備えることを特徴とする。 A seventh aspect of the present invention is the film forming apparatus according to the fifth or sixth aspect , wherein the collar includes the hole extending in an inclined manner with respect to the perpendicular direction.
請求項7記載の成膜装置によれば、金属粒子が傾斜して延びる孔を介してマイクロ波供給口に堆積する可能性をさらに低減できる。従って、マイクロ波供給口に金属粒子が堆積する可能性を低減できるので、孔からマイクロ波を被加工材料により安定して供給することが可能である。従って、生産性の低下を低減しつつ、成膜速度の低下、膜質の低下、またはプラズマ状態が不安定になるなど成膜処理に悪影響を及ぼす可能性を低減できる。 According to the film forming apparatus of the seventh aspect , it is possible to further reduce the possibility that the metal particles are deposited on the microwave supply port through the holes extending in an inclined manner. Therefore, since the possibility that metal particles are deposited on the microwave supply port can be reduced, the microwave can be stably supplied from the hole to the material to be processed. Accordingly, it is possible to reduce the possibility of adversely affecting the film formation process, such as a decrease in film formation speed, a decrease in film quality, or an unstable plasma state, while reducing a decrease in productivity.
請求項8記載の本発明は、表面が金属材料から形成され、前記マイクロ波供給口の前記マイクロ波導入面よりも突出して配置される突出部を備え、前記突出部は、前記治具の一端側に固定された前記つばと前記治具との段差に係合し、前記治具と電気的に接触することを特徴とする。 The present invention of claim 8 Symbol mounting, the table surface is formed of a metallic material, wherein the includes a projecting portion arranged to project than the microwave introducing surface of the microwave feed opening, the protruding portion, the jig It engages with the level | step difference of the said collar fixed to the one end side of this, and the said jig | tool, It is characterized by the above-mentioned.
請求項8記載の成膜装置によれば、突出部がマイクロ波供給口の面よりも突出しており、つばと治具との段差に係合するので、治具、およびつばがマイクロ波供給口に対して位置決めされやすい。よって、つばとマイクロ波供給口との位置ずれにより、プラズマにより発生した金属粒子がマイクロ波供給口に堆積する可能性を低減できる。 According to the deposition apparatus of claim 8 Symbol mounting protrudes from a surface of the projecting portion is a microwave supply port, so engages a step between the collar and the jig, the jig, and collar microwave supply It is easy to be positioned with respect to the mouth. Therefore, it is possible to reduce the possibility that metal particles generated by the plasma are deposited on the microwave supply port due to the positional deviation between the collar and the microwave supply port.
以下、本発明に係る成膜装置について具体化した一実施形態に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a film forming apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings based on an embodiment that is embodied.
図1に示すように、成膜装置1は、処理容器2、真空ポンプ3、ガス供給部5、及び制御部6等から構成されている。処理容器2は、ステンレス等の金属製であって、気密構造の処理容器である。真空ポンプ3は、圧力調整バルブ7を介して処理容器2の内部を真空排気可能なポンプである。処理容器1の内部には、成膜対象である導電性を有する被加工材料8が、保持治具9により保持されている。
As shown in FIG. 1, the film forming apparatus 1 includes a processing container 2, a vacuum pump 3, a gas supply unit 5, a
被加工材料8の材質は、処理表面10が導電性を有していれば、特に限定されるものではないが、本実施形態では低温焼戻し鋼である。ここで低温焼戻し鋼とは、JIS G4051(機械構造用炭素鋼鋼材)、G4401(炭素工具鋼鋼材)、G44−4(合金工具用鋼材)、又はマルエージング鋼材などの材料である。被加工材料は、低温焼戻し鋼以外にも、セラミック、または樹脂に導電性の材料がコーティングされているものでもよい。
The material of the work material 8 is not particularly limited as long as the
ガス供給部5は、処理容器2の内部に成膜用の原料ガスと不活性ガスとを供給する。具体的には、He、Ne、Ar、Kr、またはXeなどの不活性ガスとCH4、CH2、C2H2、又はTMS(テトラメチルシラン)等の原料ガスとが供給される。本実施形態では、CH4、C2H2、及びTMSの原料ガスにより被加工材料8がDLC成膜処理されるとして説明する。原料ガス、および不活性ガスが本発明のガスの一例である。 The gas supply unit 5 supplies a film forming source gas and an inert gas into the processing container 2. Specifically, an inert gas such as He, Ne, Ar, Kr, or Xe and a source gas such as CH4, CH2, C2H2, or TMS (tetramethylsilane) are supplied. In the present embodiment, description will be made assuming that the material to be processed 8 is subjected to a DLC film formation process using CH4, C2H2, and TMS source gases. Source gas and inert gas are examples of the gas of the present invention.
ガス供給部5から供給される原料ガス、および不活性ガスの流量、および圧力が制御部6を介して制御されてもよいし、作業者により制御されてもよい。原料ガスは、アルキン、アルケン、アルカン、芳香族化合物などのCH結合を有する化合物、または炭素が含まれる化合物が含まれるガスであればよい。H2が原料ガスに含まれてもよい。
The flow rate and pressure of the source gas and the inert gas supplied from the gas supply unit 5 may be controlled via the
処理容器2の内部に保持された被加工材料8に対してDLC成膜処理を行うためのプラズマが発生される。このプラズマは、マイクロ波パルス制御部11、マイクロ波発振器12、マイクロ波電源13、負電圧電源15、及び負電圧パルス発生部16により発生される。本実施形態では、特開2004−47207号公報に開示された方法(以下、「MVP法(Microwave sheath−Voltage combination Plasma法)」という。)により表面波励起プラズマが発生されるとして説明する。以降の記載では、MVP法を説明する。
Plasma for performing the DLC film forming process on the material 8 to be processed held inside the processing container 2 is generated. This plasma is generated by the
マイクロ波パルス制御部11は制御部6の指示に従い、パルス信号を発振し、この発振したパルス信号をマイクロ波発振器12へ供給する。マイクロ波発振器12は、マイクロ波パルス制御部11からのパルス信号に従って、マイクロ波パルスを発生する。マイクロ波電源13は、制御部6の指示に従い、指示された出力で2.45GHzのマイクロ波を発振するマイクロ波発振器12へ電力を供給する。つまり、マイクロ波発振器12は、2.45GHzのマイクロ波をマイクロ波パルス制御部11からのパルス信号に従って、パルス状のマイクロ波パルスで後述するアイソレータ17に供給する。
The microwave
マイクロ波パルスは、マイクロ波発振器12からアイソレータ17、チューナー18、導波管19、導波管19から図示されない同軸導波管変換器を介して突設された同軸導波管21、及び石英などのマイクロ波を透過する誘電体等からなるマイクロ波供給口22を経由し、保持治具9及び被加工材料8の処理表面に供給される。アイソレータ17は、マイクロ波の反射波がマイクロ波発振器12へ戻ることを防ぐものである。チューナー18は、マイクロ波の反射波が最小になるようにチューナー18前後のインピーダンスを整合するものである。同軸導波管21が本発明の導波管の一例である。
The microwave pulse is transmitted from the
図2、および図3に示すように、マイクロ波供給口22の上端面22Uを除く外周面は、ステンレス等の金属で形成された側面導体23で被覆されている。言い換えれば、上端面22Uは、処理容器2の内部に露出する。側面導体23は、処理容器2の内側面にネジ止め等によって固定され、図1に示す処理容器2に電気的に接続されている。上端面22Uが本発明のマイクロ波導入面の一例である。
As shown in FIGS. 2 and 3, the outer peripheral surface of the
マイクロ波供給口22の中央には同軸導波管21の中心導体21Cが延長されている。被加工材料8に効率よく表面波を伝搬させるには、同軸導波管21の中心導体の延長として被加工材料8を配置することが必要となる。このため、保持治具9も同軸導波管21の中心導体の延長上に配置され、保持治具9は、マイクロ波供給口22内では中心導体となる。従って、保持治具9と同軸導波管の中心導体21Cと側面導体23とは、同軸導波管として機能する。
A
マイクロ波供給口22に供給されたマイクロ波パルスによって、保持治具9が配置された上端面22U付近にマイクロ波が伝搬してプラズマが生成される。すなわち、マイクロ波は、中心導体の延びる方向であるZ軸方向に供給される。同軸導波管21の中心導体21Cと保持治具9との間には、真空を保持するため、石英等の誘電体がマイクロ波供給口22として配置される。Z軸方向に直交する上端面22U以降の記載ではマイクロ波の供給方向であるZ軸方向を上側、Z軸方向と反対方向を下側と記載する場合がある。Z軸方向が本発明の垂直な方向の一例である。上端面22Rが延びるR方向が本発明の面方向の一例である。
By the microwave pulse supplied to the
図3を参照して、保持治具9の構成を説明する。保持治具9は、円柱部材91とつば92とを備える。円柱部材91は、円柱形状を有し、少なくとも表面がステンレスなどの金属からなる。すなわち、保持治具9の側面91CはZ方向に導電性を有する。表面の内部91Iは、ステンレスなどの金属で形成されてもよいが、石英などの誘電体から形成されるのが望ましい。円柱部材91の上端9Uに、凹部91Rが形成される。凹部91Rに被加工材料8が固定される。円柱部材91の側面91Cにつば92が固定される。つば92は円柱部材91とは、ねじ切り、接着などの周知の方法で固定される。また、つば92と円柱部材91とは、完全に固定されている必要はなく、円柱部材91の側面に傾斜、または段差が形成され、この段差につば92が当接してもよい。
The configuration of the holding
つば92は、石英などの誘電体から形成される。つば92の材質は、円柱部材91の内部91Iの材質と同等の熱膨張率を有するのが望ましい。例えば、石英の熱膨張率は、5.6×10-7K-1であり、つば92の材質の熱膨張率が、円柱部材91の内部91Iの材質の熱膨張率と完全に同じでなくてよく、成膜時に熱が発生した場合に、つば92の材質の熱膨張率と内部91Iの材質の熱膨張率との差で、円柱部材91とつば92とのいずれかが割れる可能性を低減できればよい。円柱部材91が本発明の治具である。
The
マイクロ波供給口22に保持治具9が安定して配置されるよう、凹部22Rが上端面22Uに形成される。凹部22Rの深さ方向は、Z軸に平行である。中心導体21Cは、マイクロ波供給口22に形成された凹部22の底面と対向する位置に配置される。
A
成膜開始前に、凹部91Rに被加工材料8が挿入される。被加工材料8が挿入された保持治具9が凹部22Rに図示されない搬送機構により配置される。図2に示すように、配置状態において、保持治具9は、凹部22Rの底面と接触し、つば92は、マイクロ波供給口22の上端面22Uを覆う。円柱部材91の側面9CはZ方向に導電性を有し、つば92は誘電体から形成されるので、マイクロ波供給口22から供給されるマイクロ波は、つば92を透過し、表面が金属からなる円柱部材91の側面9Cに沿って進行する。
Before starting film formation, the workpiece 8 is inserted into the
図4に示すように、配置状態において、つば92は、マイクロ波供給口22の上端面22Uを覆う。このつば92は、マイクロ波供給口22の上端面22Uを覆う状態において、つば92と上端面22Uとの距離L1は、つば92の有無により、原料ガスの粒子、またはプラズマに晒される領域に配置された側面導体23などの金属材料の金属粒子が上端面22Uに成膜中に堆積する量が変わる程度の距離である。例えば、つば92と上端面22Uとは接触していてもよいし、つば92と上端面22Uとの距離L1が、0.02mm程度であってもよい。
As shown in FIG. 4, the
凹部22Rに保持治具9が配置された状態において、つば92は、マイクロ波供給口22の上端面22Uの少なくとも一部を覆う。すなわち、つば92は、Z軸方向と垂直なR方向において、側面導体23から離れていてもよい。例えば、R方向において、つば92と側面導体23との距離L2は0.02mm離れていてもよい。従って、成膜処理中において、プラズマが上端面22Uを晒す可能性が低くなり、上端面22Uに円柱部材91、側面電極23などから発生した金属粒子が堆積する可能性を低減できる。より望ましくは、つば92は、マイクロ波供給口22の上端面22Uの全面を覆う。また、つば92は、側面導体23も覆ってもよい。
In a state where the holding
図1、および図2に示すように、被加工材料8は、被加工材料8を保持する保持治具9からマイクロ波供給口22に対して処理容器2の内側に向かって突出するように配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the work material 8 is disposed so as to protrude toward the inside of the processing container 2 from the holding
被加工材料8の上端部には、負のバイアス電圧パルスを印加するための負電圧電極25が、被加工材料8の上端部に電気的に接続される。
A
負電圧電源15は、制御部6の指示に従い、負電圧パルス発生部16に負のバイアス電圧を供給する。負電圧パルス発生部16は、負電圧電源15から供給された負のバイアス電圧をパルス化する。このパルス化の処理は、負電圧パルス発生部16が制御部6の指示に従い、負のバイアス電圧パルスの大きさ、周期、及び、デューティ比を制御する処理である。このパルス状の負のバイアス電圧である負のバイアス電圧パルスが、処理容器2の内部に保持された被加工材料8に負電圧電極25を介して印加される。
The negative
被加工材料8が、金属基材の場合、またはセラミック、または樹脂に導電性の材料がコーティングされた場合であっても、被加工材料8の少なくとも処理表面全域に負のバイアス電圧パルスが印加される。保持治具9の表面全域にも被加工材料8を介して負のバイアス電圧パルスが印加される。
Even when the work material 8 is a metal substrate, or when a conductive material is coated on ceramic or resin, a negative bias voltage pulse is applied to at least the entire processing surface of the work material 8. The A negative bias voltage pulse is also applied to the entire surface of the holding
発生されたマイクロ波パルス、および負のバイアス電圧パルスの少なくとも一部が同一時間に印加されるように制御されることにより表面波励起プラズマ28が発生される。マイクロ波は2.45GHzに限らず、0.3GHz〜50GHzの周波数であればよい。また、パルス状のマイクロ波パルスが供給されたが、連続するマイクロ波が供給されてもよい。負電圧電源15、負電圧パルス発生部16、および負電圧電極25が本発明の負電圧印加部の一例である。
The surface wave excitation plasma 28 is generated by controlling the generated microwave pulse and the negative bias voltage pulse to be applied at the same time. The microwave is not limited to 2.45 GHz, but may have a frequency of 0.3 GHz to 50 GHz. Further, although a pulsed microwave pulse is supplied, a continuous microwave may be supplied. The negative
マイクロ波制御部11、マイクロ波発振器12、マイクロ波電源13、アイソレータ17、チューナー18、導波管19、及び同軸導波管21が本発明のマイクロ波供給部の一例である。尚、成膜装置1は負電圧電源15、および負電圧パルス発生部16を備えたが、更に正電圧電源、および正電圧パルス発生部を備えてもよいし、負電圧パルス発生部16の代わりに、パルス状の負のバイアス電圧でなく、連続する負のバイアス電圧を印加する負電圧発生部を備えてもよい。
The
処理容器2の側壁に設けられた石英窓27の外側近傍の位置に、放射温度計29が配置されている。放射温度計29は、制御部6に電気的に接続される。放射温度計29は、赤外線を受信し、受信された赤外線の強度を算出する。算出した赤外線の強度から被加工材料8の表面温度を算出する。放射温度計29は、算出した被加工材料8の温度情報を制御部6に出力する。
A
制御部6は、負電圧電源15とマイクロ波電源13に制御信号を出力してマイクロ波パルスの印加電力と負電圧パルスの印加電圧を制御する。制御部6は、負電圧パルス発生部16及びマイクロ波パルス制御部11に制御信号を出力することによって、パルス状の負のバイアス電圧パルスの印加タイミング、供給電圧、及びマイクロ波発振器12から発生されるマイクロ波パルスの供給タイミング、及び供給電力を制御する。
The
制御部6は、ガス供給部5に流量制御信号を出力して原料ガス及び不活性ガスの供給を制御する。制御部6は、処理容器2に取り付けられた真空計26から入力される処理容器2内の圧力を表す圧力信号に基づいて、制御信号を圧力調整バルブ7に出力して、処理容器2内の圧力を制御する。
The
[表面波励起プラズマの説明]
通常、表面波励起プラズマを発生させる場合、ある程度以上の電子(イオン)密度におけるプラズマと、これに接する誘電体との界面に沿ってマイクロ波が供給される。供給されたマイクロ波は、この界面に電磁波のエネルギーが集中した状態で表面波として伝播される。その結果、界面に接するプラズマは高エネルギー密度の表面波によって励起され、さらに増幅される。これにより高密度プラズマが生成されて維持される。ただし、この誘電体を導電性材料に換えた場合、導電性材料は表面波の導波路としては機能せず、好ましい表面波の伝播及びプラズマ励起を生ずることはできない。
[Description of surface wave excitation plasma]
Usually, when generating surface wave excitation plasma, a microwave is supplied along the interface between a plasma having a certain level of electron (ion) density and a dielectric in contact with the plasma. The supplied microwave is propagated as a surface wave with the energy of electromagnetic waves concentrated on this interface. As a result, the plasma in contact with the interface is excited by a high energy density surface wave and further amplified. Thereby, a high density plasma is generated and maintained. However, when this dielectric is replaced with a conductive material, the conductive material does not function as a surface wave waveguide, and preferable surface wave propagation and plasma excitation cannot occur.
一方、プラズマに接する物体の表面近傍には、本質的に単一極性の荷電粒子層、いわゆるシース層が形成される。物体が、負のバイアス電圧を加えた導電性を有する被加工材料8の場合、シース層とは電子密度が低い層、すなわち、正極性であって、マイクロ波の周波数帯においてはほぼ比誘電率ε≒1の層である。このため、印加する負のバイアス電圧の絶対値を例えば−100Vの絶対値より大きくすることによりシース層のシース厚さを厚くできる。すなわちシース層が拡大する。このシース層が、プラズマとプラズマに接する物体との界面に表面波を伝播させる誘電体として作用する。 On the other hand, an essentially unipolar charged particle layer, a so-called sheath layer, is formed near the surface of an object in contact with plasma. In the case where the object is a work material 8 having conductivity to which a negative bias voltage is applied, the sheath layer is a layer having a low electron density, that is, positive polarity, and substantially has a relative dielectric constant in the microwave frequency band. It is a layer of ε≈1. For this reason, the sheath thickness of the sheath layer can be increased by making the absolute value of the negative bias voltage to be applied larger than the absolute value of, for example, −100V. That is, the sheath layer expands. This sheath layer acts as a dielectric that propagates surface waves to the interface between the plasma and the object in contact with the plasma.
従って、被加工材料8を保持する保持治具9の一端に近接して配置されたマイクロ波供給口22からマイクロ波が供給され、かつ被加工材料8及び保持治具9に負のバイアス電圧が印加されると、マイクロ波はシース層とプラズマとの界面に沿って表面波として伝搬する。この結果、被加工材料8及び保持治具9の処理表面10に沿って表面波に基づく高密度励起プラズマが発生する。この高密度励起プラズマが、上述した表面波励起プラズマ28である。
Therefore, a microwave is supplied from the
このような被加工材料8の表面の近傍での表面波励起による高密度プラズマの電子密度は1011〜1012cm―3に達する。このMVP法を用いたプラズマCVDによりDLC成膜処理される場合は、通常のプラズマCVDによりDLC成膜処理される場合よりも1桁から2桁高い成膜速度3〜30(ナノm/秒)が得られるので高速成膜が可能である。 The electron density of the high-density plasma due to surface wave excitation in the vicinity of the surface of the workpiece 8 reaches 10 11 to 10 12 cm −3 . When the DLC film formation process is performed by plasma CVD using the MVP method, the film formation speed is 3 to 30 (nanometers / second), which is one to two orders of magnitude higher than the case where the DLC film formation process is performed by normal plasma CVD. Therefore, high-speed film formation is possible.
このMVP法では、マイクロ波供給口22に密着させて保持治具9を配置し、保持治具9および被加工材料8の処理表面10に沿ってシース層が形成される。バイアス電圧により拡大されたシース層に沿って、表面波として伝搬するマイクロ波によって高密度プラズマが生成される。このプラズマの密度が高いので、被加工材料8は高速成膜される。高密度プラズマによる高速成膜が故、マイクロ波供給口22の上端面22Uに金属粒子が堆積しやすいが、本実施形態では、上端面22Uをつば92が覆うので、つば92が、被加工材料8への成膜が終了した後に、被加工材料8、および保持治具9と共に取り外されるので、マイクロ波供給口22を清掃することによる生産性の低下を低減できる。また、側面91CがZ方向に導電性を有する保持治具9は中心導体21Cと対向して配置されるので、マイクロ波がZ方向に効率よく伝搬する。
In this MVP method, the holding
本実施形態における具体的なマイクロ波パルス、負のバイアス電圧パルスの印加方法は、特開2004−47207号公報、特開2013−155409号公報などに記載されているので、説明を省略する。 Specific microwave pulse and negative bias voltage pulse application methods in the present embodiment are described in JP-A-2004-47207, JP-A-2013-155409, and the like, and will not be described.
<成膜処理>
処理容器2は、図示しない第1ロードロック室と第2ロードロック室とに接続される。第1ロードロック室は、処理容器2とゲートバルブで仕切られており、被加工材料8が保持治具9に固定される準備室である。第2ロードロック室は、処理容器2とゲートバルブで仕切られており、成膜処理された被加工材料8、および保持治具9が取り出される取り出し室である。処理容器2、第1ロードロック室、および第2ロードロック室の間で被加工材料8を保持した保持治具9を搬送する搬送機構が備えられる。処理容器2と第2ロードロック室が真空引きされ、処理容器2と第1ロードロック室との間のゲートバルブが閉じられた状態において、第1ロードロック室にて被加工材料8が保持治具9に固定される。そして、第1ロードロック室が真空引きされる。第1ロードロック室の圧力が所定の真空度になったら、処理容器2と第1ロードロック室との間のゲートバルブが開けられ、被加工材料8が固定された保持治具9が図示しない搬送機構により処理容器2に搬送される。搬送された被加工材料8、および保持治具9は、マイクロ波供給口22の上端面22Uに形成された凹部22Rに配置される。次に、処理容器2と第1ロードロック室との間のゲートバルブ、および処理容器2と第2ロードロック室との間のゲートバルブが閉じられ、真空引きが開始される。処理容器2内部の圧力が所定の値になると、成膜処理が行われる。この成膜時に、第1ロードロック室にて次の被加工材料8が保持治具9に固定され、第1ロードロック室の真空引きが行われる。成膜処理が終了すると、処理容器2と第2ロードロック室のゲートバルブが開かれ、搬送機構により被加工材料8、および保持治具9が第2ロードロック室に搬送される。そして、処理容器2と第2ロードロック室の真空引きが行われ、被加工材料8が固定された保持治具9が、第1ロードロック室から処理容器2に搬送されて同様に成膜処理が行われる。
<Film formation process>
The processing container 2 is connected to a first load lock chamber and a second load lock chamber (not shown). The first load lock chamber is a preparation chamber that is partitioned by the processing container 2 and the gate valve, and the work material 8 is fixed to the holding
すなわち、保持治具9は、被加工材料8と共に処理容器2に搬入され、成膜処理が終了すると、被加工材料8と共に処理容器2から搬出される。よって、成膜中に保持治具9のつば92の上面に金属粒子が堆積しても、搬出された後に、堆積された金属粒子を清掃すれば、処理容器2内部で、処理容器2のマイクロ波供給口22の上端面22U、またはつば92の上面の清掃の必要がなくなる。従って、処理容器2内部における清掃工程による生産性の低下が抑えられる。また、第2ロードロック室に搬送された成膜後の被加工材料8を保持する保持治具9のつば92の上面の清掃中に、別の保持治具9に保持された被加工材料9が処理容器2において成膜が可能となるので、連続して複数の被加工材料8への成膜を行うことができ、生産性を向上させることが出来る。また、本実施形態では、保持治具9の側面91CはZ方向に導電性を有するので、側面91Cと側面導体23が同軸導波管の機能を果たし、被加工材料8へ効率よくマイクロ波が供給される。この導電性を有する側面91Cに誘電体からなるつば92が固定されているので、マイクロ波が反射されることなく、効率よく被加工材料8へ供給される。
That is, the holding
上記実施形態では、マイクロ波供給口22の上端面22Uに凹部22Rが形成され、保持治具9の円柱部材91が凹部22Rに挿入されたが、これに限られない。図5に示すように、凹部22Rに金属部材30が配置される。金属部材30は、支持部材31、コイルばね32、位置決め部33を備える。支持部材31は、表面が導線性を有しており、マイクロ波の進行方向をZ軸方向に向ける。支持部材31の内部は、マイクロ波供給口22と同じ石英などの誘電体から形成されており、熱膨張による破損の可能性が低減される。支持部材31に上側が開放する凹部が形成される。コイルばね32の一端が支持部材31に形成された凹部の底面に固定され、他端は位置決め部33に固定される。位置決め部33はステンレスなどの金属から形成され、上面が球状に形成される。
In the above embodiment, the
位置決め部33は、マイクロ波供給口22の上端面22Uよりも上方に突出する。図2に示す円柱部材91の下面は平面であったが、位置決め部33の上面と同じ球状の凹部が円柱部材91の下面に形成されれば、被加工材料8が固定された保持治具9をマイクロ波供給口22に対して位置決めしやすい。
The positioning
また、上記実施形態では、円柱部材91のZ軸方向中央につば92が固定されていたが、これに限られない。図5を参照して説明する。保持治具9Aは、円柱部材93とつば94とを備える。円柱部材93は、円柱形状を有し、ステンレスなどの金属からなる。すなわち、保持治具9の側面はZ方向に導電性を有する。円柱部材93の上端93Uに、凹部93Rが形成される。凹部93Rに被加工材料8が固定される。円柱部材93の下部の側面につば94が固定される。つば94は円柱部材93とは、ねじ切り、接着などの周知の方法で固定される。つば94は、石英などの誘電体から形成される。円柱部材93とつば94とが固定された状態において、円柱部材93はつば94を貫通しない。言い換えれば、円柱部材93の下端は、リング状に形成されたつば94の内部に位置する。よって、円柱部材93とつば94とが固定された状態において、円柱部材93とつば94とにより段差部95が形成される。図6に示すように、段差部95が、被加工材料8が固定された保持治具9がマイクロ波供給口22に対して配置される際に、位置決め部33と電気的に接触して係合するので、位置決めされやすくなる。よって、つば94とマイクロ波供給口22との位置ずれにより、プラズマにより発生した金属粒子がマイクロ波供給口22の上端面22Uに堆積する可能性を低減できる。位置決め部33が本発明の突出部の一例である。
Moreover, in the said embodiment, although the
上記実施形態では、保持治具9、9Aは、被加工材料8とともに処理容器2に搬入され、成膜が終了すると、処理容器2から搬出されたが、これに限られない。図7〜図11を参照して保持治具9B、およびつば97、97A〜97Cを説明する。保持治具9Bは図7に示す円柱部材96、および図8に示すつば97を備える。円柱部材96は、円柱形状を有し、ステンレスなどの金属からなる。すなわち、保持治具9Bの側面はZ方向に導電性を有する。円柱部材96の上端96Uに、凹部96Rが形成される。凹部96Rに被加工材料8、または被加工材料8を支持する支持部材が固定される。凹部96Rの下部は、最も下端を頂点とする多角錐状に形成される。
In the above embodiment, the holding
図8に示すように、つば97は、石英などの誘電体から形成され、孔97H1、および4つの孔97H2を備える。孔97H1に円柱部材96が挿入され、上述の実施形態と同様、ねじ切り、接着などの周知の方法で円柱部材96の側面に固定される。孔97H2は、Z軸方向に沿って延びる。また、孔97H2はZ軸方向に対して傾斜する方向に延び、Z軸と直交するR方向において上側の開口位置と下側の開口位置が異なる。円柱部材96に固定されたつば97は、マイクロ波供給口22の上端面22Uに配置される。被加工材料8が処理容器2に搬入され、円柱部材96の凹部96Rに挿入される。成膜処理が終了すると、被加工材料8が処理容器2から搬出される。次に、円柱部材96の凹部96Rに、下部が多角錐状に形成されたダミーロッドが挿入される。ダミーロッドは被加工材料8とは違い、成膜されず、上端面22U上の孔97H2の位置を異ならせるための部材である。この搬送機構によるダミーロッドの挿入時に、挿入方向への力が、凹部96Rの多角錐状の面と、ダミーロッドの多角錐状の面とが対向するように回転力に分解されるので、凹部96Rの多角錐状の面と、ダミーロッドの多角錐状の面とが対向するように、つば97が回転される。尚、搬送機構によるダミーロッドの挿入は、毎回ダミーロッドの多角錐状の面の位置が異なるように挿入される。また、多角錐状の面の対向による回転に限られず、ねじ穴などが凹部96Rに形成され、ドリル状に形成されたダミーロッドにより、上端面22U上の孔97H2の位置が異ならされてもよい。そして、ダミーロッドは、保持治具9Bから取り外され、被加工材料8が処理容器2に搬入され、円柱部材96の凹部96Rに挿入されて成膜処理が行われる。この成膜処理において、つば97が所定角度回転され、孔97H2の下側の開口位置は、前回の被加工材料8の成膜時のマイクロ波供給口22の上端面22Uに対する位置と異なる。従って、前回の成膜時において、つば97の上面97U、および孔97H2の下側の開口位置の上端面22Uに金属粒子が堆積しても、今回の成膜時においては、孔97H2の下側の開口位置の上端面22Uは金属粒子が堆積していない。よって、孔97H2の下側の開口位置から孔97H2を介して、マイクロ波が被加工材料8に供給される。所定の個数の被加工材料8が成膜されたこと、または成膜処理が所定時間経過したことにより、金属粒子が堆積したつば97から金属粒子が堆積していないつば97への交換が行われれば、被加工材料8の成膜が終了するたびにマイクロ波供給口22を清掃することによる生産性の低下を低減できる。孔97H2が本発明の孔の一例である。
As shown in FIG. 8, the
上記では、下部が多角錐状に形成されたダミーロッドが挿入されたが。下部が多角錐状に形成された支持部材が凹部96Rに挿入されてもよい。例えば、被加工材料8を支持した支持部材が処理容器2に搬入され、円柱部材96の凹部96Rに挿入される。この挿入時に、上述と同様に、凹部96Rの多角錐状の面と、支持部材の多角錐状の面とが対向するように、つば97が回転される。よって、孔97H2の下側の開口位置は、前回の被加工材料8の成膜時のマイクロ波供給口22の上端面22Uに対する位置と異なる。従って、今回の成膜時においては、孔97H2の下側の開口位置の上端面22Uは金属粒子が堆積していない。この所定角度回転された孔97H2を介してマイクロ波が被加工材料8に供給され、成膜処理が行われる。
In the above, a dummy rod having a lower portion formed in a polygonal pyramid shape is inserted. A support member having a lower portion formed in a polygonal pyramid shape may be inserted into the
つば97は、孔97H1、および4つの孔97H2を備えたが、これに限られない。以下、つば97A〜97Cについて説明する。図9に示すように、つば97Aは、石英などの誘電体から形成され、孔97AH1、および6つの切欠97AH2を備える。孔97AH1は、板材の中央に形成され、Z軸方向に対して、交差する方向に延びる。切欠97AH2は、板材がR方向において切欠かれることにより形成される。切欠97AH2は、孔97AH1の周方向において隣接する切欠97AH2と間隔をおいて形成される。
The
また、図10に示すように、つば97Bは、石英などの誘電体から形成され、孔97BH1、および4つの長孔97BH2を備える。孔97BH1は、板材の中央に形成され、Z軸方向に対して、交差する方向に延びる。長孔97BH2は、孔97HA1が形成された板材において、孔97BH1からR方向に延びて形成される。孔97BH1と長孔97BH2とは連結していても、していなくてもどちらでもよい。長孔97BH2は、孔97BH1の周方向において隣接する長孔BH2と間隔をおいて形成される。
As shown in FIG. 10, the
また、図11に示すように、つば97Cは、石英などの誘電体から形成され、孔97CH1、および6つの孔97CH2を備える。孔97CH1は、板材の中央に形成され、Z軸方向に対して、交差する方向に延びる。孔97CH2は、孔97HC1が形成された板材において、孔97CH1からR方向に延びて形成される。孔97CH2は、孔97CH1の周方向において隣接する孔CH2と間隔をおいて形成される。
As shown in FIG. 11, the
図8〜図11に示すつば97、97A〜Cにおいては、孔97H2、長孔97BH2、孔97CH2が備えられるので、金属粒子がつば97、97A〜C、および孔97H2、長孔97BH2、孔97CH2の位置に対応する上端面22Uに堆積しても、孔97H2、長孔97BH2、孔97CH2の側面からマイクロ波が供給されるので、生産性が低下することが低減される。
In the
上記実施形態では、原料ガス、および不活性ガスにより成膜が行われたが、エッチングガス、またはアッシングガスが用いられてもよい。また、本発明の治具として円柱状の円柱部材91、93、96が用いられたが、四角柱、または三角柱などの多角柱が用いられてもよい。また、本発明のつばとして、誘電体から形成されたつば92、94、97、97A、97B、97Cが用いられたが、金属材料から形成されたつばが用いられてもよい。金属材料から形成されたつばが用いられる場合、マイクロ波が透過する孔97H2などの孔が形成されなければならず、また、金属部材のつばは、負電圧が印加されるので、アース接続された側面電極23との短絡を防ぐため、マイクロ波供給口22の上端面22Uの全面を覆わないのが望ましい。また、つば92、94、97、97A、97B、97Cは耐エッチング性を高めるため、アルミナから形成されてもよい。
In the above embodiment, the film formation is performed using the source gas and the inert gas, but an etching gas or an ashing gas may be used. Moreover, although the cylindrical
上記実施形態において、つば92、94、97、97A、97B、97Cの下面にやすりなどの研磨部が設けられるのが望ましい。つば92、94、97、97A、97B、97Cがマイクロ波供給口22に対して位置決めされる際に、上端面22Uと研磨部が当接して金属部材が清掃される。
In the above embodiment, it is desirable that a polishing portion such as a file is provided on the lower surface of the
本実施形態によれば、被加工材料8の処理表面10に沿ってマイクロ波が供給される。負のバイアス電圧により拡大されたシース層にマイクロ波が伝搬される。この結果、高密度プラズマが、被加工材料8の処理表面10、およびつば92、94、97、97A、97B、97Cの被加工材料8側の領域に生成する。ガスに金属粒子が含まれる場合、または高密度プラズマに晒される領域に配置された被加工材料8、保持治具9、9A、9B、側面電極23などの金属材料の金属粒子は、被加工材料8側のつば92、94、97、97A、97B、97Cに堆積する。つば92、94、97、97A、97B、97Cは、上端面22Uの少なくとも一部を覆っているので、これら金属粒子がマイクロ波供給口22の上端面22Uに堆積する量を低減する。このつばは、被加工材料8への成膜が終了した後に、被加工材料8、および円柱部材91、93、96と共に取り外されるので、上端面22Uを清掃することによる生産性の低下を低減できる。
According to this embodiment, the microwave is supplied along the
また、つば92、94、97、97A、97B、97Cが誘電体からなることにより、マイクロ波がつば92、94、97、97A、97B、97Cを透過して被加工材料8に向けて供給される。この結果、つば92、94、97、97A、97B、97Cが金属材料から形成されるよりも、被加工材料8へのマイクロ波が供給されやすくなる。従って、生産性の低下を低減しつつ、成膜速度の低下、膜質の低下、またはプラズマ状態が不安定になるなど成膜処理に悪影響を及ぼす可能性を低減できる。
Further, since the
また、つば97が誘電体から形成される場合は、金属粒子が傾斜して延びる孔97H2を介して上端面22Uに付着する可能性を低減できる。つば97が金属材料から形成される場合は、金属粒子は、孔97H2を形成する面に引き寄せされるので、金属粒子が傾斜して延びる孔97H2を介して上端面22Uに堆積する可能性を低減できる。従って、上端面22Uに金属材料が堆積する可能性を低減できるので、孔97H2からマイクロ波を被加工材料8により安定して供給することが可能である。従って、生産性の低下を低減しつつ、成膜速度の低下、膜質の低下、またはプラズマ状態が不安定になるなど成膜処理に悪影響を及ぼす可能性を低減できる。
Further, when the
また、図12に示すように、マイクロ波供給口122は図2に示す凹部22Rを備えず、R方向に平行な上端面122Uを備えてもよい。保持治具190は、円柱部材191とつば192とを備える。円柱部材191、およびつば192は、図2に示す円柱部材91、およびつば92と同じであるが、円柱部材191に対するつば192の固定位置は、円柱部材191に対するつば92の固定位置よりも下側であるのが望ましい。この結果、保持治具190がマイクロ波供給口122を介して中心導体21Cと対向して配置された状態で、成膜処理が行われた場合、マイクロ波供給口122の上端面122Uに金属粒子の堆積量が低下する。
Also, as shown in FIG. 12, the
1 成膜装置
2 処理容器
6 制御部
8 被加工材料
9 保持治具
10 処理表面
11 マイクロ波パルス制御部
12 マイクロ波発振器
13 マイクロ波電源
15 負電圧電源
16 負電圧パルス発生部
17 アイソレータ
18 チューナー
21 同軸導波管
21C 中心導体
22 マイクロ波供給口
23 側面電極
30 金属部材
31 支持部材
33 位置決め部
91 円柱部材
92 つば
93 円柱部材
94 つば
95 段差部
96 円柱部材
97 つば
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Film-forming apparatus 2
Claims (8)
前記処理容器の内部にガスを供給するガス供給部と、
前記被加工材料の処理表面に沿ってプラズマを生成させるためのマイクロ波を、導波管を介して供給するマイクロ波供給部と、
前記被加工材料の処理表面に沿うシース層を拡大させる負のバイアス電圧を前記被加工材料に印加する負電圧印加部と、
前記マイクロ波供給部から供給されるマイクロ波を拡大された前記シース層へ伝搬させるマイクロ波供給口と、 前記被加工材料を支持した状態で、前記マイクロ波供給口を介して前記導波管の中心導体と対向して配置され、前記マイクロ波供給口の面方向に垂直な方向に導電性を有する領域を備える治具と、
前記治具に固定され、前記面方向に延び、前記治具が前記中心導体と対向して配置された状態において、前記処理容器の内部に露出する前記マイクロ波供給口のマイクロ波導入面の少なくとも一部分を覆うつばと、
を備え、
前記つばは、誘電体からなることを特徴とする成膜装置。 A processing container in which a work material having conductivity can be disposed; and
A gas supply unit for supplying gas into the processing container;
A microwave supply unit for supplying a microwave for generating plasma along the processing surface of the workpiece material via a waveguide;
A negative voltage application unit that applies a negative bias voltage to the workpiece material to expand a sheath layer along the processing surface of the workpiece material;
A microwave supply port for propagating microwaves supplied from the microwave supply unit to the expanded sheath layer; and a state in which the work material is supported while the waveguide material is supported via the microwave supply port. A jig that is disposed to face the center conductor and includes a region having conductivity in a direction perpendicular to the surface direction of the microwave supply port;
At least a microwave introduction surface of the microwave supply port that is fixed to the jig, extends in the surface direction, and is exposed to the inside of the processing container in a state where the jig is disposed to face the central conductor. A collar covering a part,
With
The film forming apparatus, wherein the collar is made of a dielectric.
前記処理容器の内部にガスを供給するガス供給部と、
前記被加工材料の処理表面に沿ってプラズマを生成させるためのマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、
前記被加工材料の処理表面に沿うシース層を拡大させる負のバイアス電圧を前記被加工材料に印加する負電圧印加部と、
前記マイクロ波供給部から供給されるマイクロ波を拡大された前記シース層へ伝搬させ、前記処理容器の内部に開口する凹部を備えるマイクロ波供給口と、
前記被加工材料を支持した状態で前記マイクロ波供給口の前記凹部に配置可能であり、前記マイクロ波供給口の面方向に垂直な方向に導電性を有する領域を備える治具と、
前記治具に固定され、前記面方向に延び前記マイクロ波供給口の前記凹部に前記治具が配置された状態において、前記処理容器の内部に露出する前記マイクロ波供給口のマイクロ波導入面の少なくとも一部分を覆うつばと、を備え、
前記つばは、誘電体からなること
を特徴とする成膜装置。 A processing container in which a work material having conductivity can be disposed; and
A gas supply unit for supplying gas into the processing container;
A microwave supply unit for supplying microwaves for generating plasma along the processing surface of the workpiece material;
A negative voltage application unit that applies a negative bias voltage to the workpiece material to expand a sheath layer along the processing surface of the workpiece material;
A microwave supply port having a recess that propagates microwaves supplied from the microwave supply unit to the expanded sheath layer and opens inside the processing container;
A jig that can be disposed in the concave portion of the microwave supply port in a state of supporting the material to be processed, and includes a region having conductivity in a direction perpendicular to a surface direction of the microwave supply port;
The microwave introduction surface of the microwave supply port exposed to the inside of the processing container in a state where the jig is disposed in the concave portion of the microwave supply port that is fixed to the jig and extends in the surface direction. A collar covering at least a portion,
The collar, film forming apparatus, characterized in that a dielectric.
を特徴とする請求項1または2記載の成膜装置。 The film forming apparatus according to claim 1, wherein the collar covers the entire surface of the microwave introduction surface.
を特徴とする請求項1〜3のいずれか記載の成膜装置。 4. The film formation according to claim 1, wherein a thermal expansion coefficient of a material other than the conductive region of the jig is equal to a thermal expansion coefficient of the collar material. apparatus.
前記処理容器の内部にガスを供給するガス供給部と、
前記被加工材料の処理表面に沿ってプラズマを生成させるためのマイクロ波を、導波管を介して供給するマイクロ波供給部と、
前記被加工材料の処理表面に沿うシース層を拡大させる負のバイアス電圧を前記被加工材料に印加する負電圧印加部と、
前記マイクロ波供給部から供給されるマイクロ波を拡大された前記シース層へ伝搬させるマイクロ波供給口と、 前記被加工材料を支持した状態で、前記マイクロ波供給口を介して前記導波管の中心導体と対向して配置され、前記マイクロ波供給口の面方向に垂直な方向に導電性を有する領域を備える治具と、
前記治具に固定され、前記面方向に延び、前記治具が前記中心導体と対向して配置された状態において、前記処理容器の内部に露出する前記マイクロ波供給口のマイクロ波導入面の少なくとも一部分を覆うつばと、を備え、
前記つばは、前記垂直な方向に沿って延びる孔、または面方向に切欠かれた切欠を備えることを
特徴とする成膜装置。 A processing container in which a work material having conductivity can be disposed; and
A gas supply unit for supplying gas into the processing container;
A microwave supply unit for supplying a microwave for generating plasma along the processing surface of the workpiece material via a waveguide;
A negative voltage application unit that applies a negative bias voltage to the workpiece material to expand a sheath layer along the processing surface of the workpiece material;
A microwave supply port for propagating microwaves supplied from the microwave supply unit to the expanded sheath layer; and a state in which the work material is supported while the waveguide material is supported via the microwave supply port. A jig that is disposed to face the center conductor and includes a region having conductivity in a direction perpendicular to the surface direction of the microwave supply port;
At least a microwave introduction surface of the microwave supply port that is fixed to the jig, extends in the surface direction, and is exposed to the inside of the processing container in a state where the jig is disposed to face the central conductor. A collar covering a portion,
The film forming apparatus, wherein the collar includes a hole extending along the vertical direction or a notch cut in a surface direction.
前記処理容器の内部にガスを供給するガス供給部と、
前記被加工材料の処理表面に沿ってプラズマを生成させるためのマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、
前記被加工材料の処理表面に沿うシース層を拡大させる負のバイアス電圧を前記被加工材料に印加する負電圧印加部と、
前記マイクロ波供給部から供給されるマイクロ波を拡大された前記シース層へ伝搬させ、前記処理容器の内部に開口する凹部を備えるマイクロ波供給口と、
前記被加工材料を支持した状態で前記マイクロ波供給口の前記凹部に配置可能であり、前記マイクロ波供給口の面方向に垂直な方向に導電性を有する領域を備える治具と、
前記治具に固定され、前記面方向に延び前記マイクロ波供給口の前記凹部に前記治具が配置された状態において、前記処理容器の内部に露出する前記マイクロ波供給口のマイクロ波導入面の少なくとも一部分を覆うつばと、を備え、
前記つばは、前記垂直な方向に沿って延びる孔、または面方向に切欠かれた切欠を備えることを
特徴とする成膜装置。 A processing container in which a work material having conductivity can be disposed; and
A gas supply unit for supplying gas into the processing container;
A microwave supply unit for supplying microwaves for generating plasma along the processing surface of the workpiece material;
A negative voltage application unit that applies a negative bias voltage to the workpiece material to expand a sheath layer along the processing surface of the workpiece material;
A microwave supply port having a recess that propagates microwaves supplied from the microwave supply unit to the expanded sheath layer and opens inside the processing container;
A jig that can be disposed in the concave portion of the microwave supply port in a state of supporting the material to be processed, and includes a region having conductivity in a direction perpendicular to a surface direction of the microwave supply port;
The microwave introduction surface of the microwave supply port exposed to the inside of the processing container in a state where the jig is disposed in the concave portion of the microwave supply port that is fixed to the jig and extends in the surface direction. A collar covering at least a portion,
The film forming apparatus, wherein the collar includes a hole extending along the vertical direction or a notch cut in a surface direction.
特徴とする請求項5または6記載の成膜装置。 The film forming apparatus according to claim 5, wherein the collar includes the hole extending in an inclined manner with respect to the perpendicular direction.
前記処理容器の内部にガスを供給するガス供給部と、
前記被加工材料の処理表面に沿ってプラズマを生成させるためのマイクロ波を、導波管を介して供給するマイクロ波供給部と、
前記被加工材料の処理表面に沿うシース層を拡大させる負のバイアス電圧を前記被加工材料に印加する負電圧印加部と、
前記マイクロ波供給部から供給されるマイクロ波を拡大された前記シース層へ伝搬させるマイクロ波供給口と、
前記被加工材料を支持した状態で、前記マイクロ波供給口を介して前記導波管の中心導体と対向して配置され、前記マイクロ波供給口の面方向に垂直な方向に導電性を有する領域を備える治具と、
前記治具に固定され、前記面方向に延び、前記治具が前記中心導体と対向して配置された状態において、前記処理容器の内部に露出する前記マイクロ波供給口のマイクロ波導入面の少なくとも一部分を覆うつばと、
を備え、
表面が金属材料から形成され、前記マイクロ波供給口の前記マイクロ波導入面よりも突出して配置される突出部を備え、
前記突出部は、前記治具の一端側に固定された前記つばと前記治具との段差に係合し、前記治具と電気的に接触すること
を特徴とする成膜装置。 A processing container in which a work material having conductivity can be disposed; and
A gas supply unit for supplying gas into the processing container;
A microwave supply unit for supplying a microwave for generating plasma along the processing surface of the workpiece material via a waveguide;
A negative voltage application unit that applies a negative bias voltage to the workpiece material to expand a sheath layer along the processing surface of the workpiece material;
A microwave supply port for propagating the microwave supplied from the microwave supply unit to the expanded sheath layer;
A region having conductivity in a direction perpendicular to the surface direction of the microwave supply port, which is disposed to face the central conductor of the waveguide through the microwave supply port while supporting the material to be processed. A jig comprising:
At least a microwave introduction surface of the microwave supply port that is fixed to the jig, extends in the surface direction, and is exposed to the inside of the processing container in a state where the jig is disposed to face the central conductor. A collar covering a part,
With
The surface is formed of a metal material, and includes a protruding portion arranged to protrude from the microwave introduction surface of the microwave supply port,
The protrusion is engaged with a step between the collar fixed to one end of the jig and the jig, and makes electrical contact with the jig.
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