JP6437330B2 - Film forming apparatus and film forming method - Google Patents
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Description
本発明は、成膜装置及び成膜方法に関するものである。 The present invention relates to a film forming apparatus and a film forming method.
従来、このような分野の技術として、下記特許文献1に記載の成膜装置が知られている。この成膜装置は、RPD(Reactive Plasma Deposition:反応性プラズマ蒸着)方式で被成膜物に成膜材料粒子を付着させる成膜処理を施す成膜装置である。この装置を用いて、例えば、ガラス基板上にITOからなる透明電極膜を成膜することができる。
Conventionally, as a technique in such a field, a film forming apparatus described in
この種の成膜処理では、形成される膜の抵抗をコントロールする必要がある。膜の抵抗はそのキャリア密度と移動度とによって決定され、特に膜の移動度をコントロールすることが望まれる。成膜装置のチャンバー内の酸素を多くすると移動度は高くなるが、ある程度のところでその上昇量は低下する。チャンバー内への酸素の供給量をコントロールするだけでは、移動度の調整に限界がある。 In this type of film forming process, it is necessary to control the resistance of the formed film. The resistance of the film is determined by its carrier density and mobility, and it is particularly desirable to control the mobility of the film. If the oxygen in the chamber of the film formation apparatus is increased, the mobility increases, but the amount of increase decreases to some extent. The mobility adjustment is limited only by controlling the amount of oxygen supplied into the chamber.
本発明は、形成される膜の移動度を適切に調整することができる成膜装置及び成膜方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the film-forming apparatus and film-forming method which can adjust appropriately the mobility of the film | membrane formed.
本発明の成膜装置は、RPD方式で被成膜物に成膜材料粒子を付着させる成膜処理を施す成膜装置であって、被成膜物を収容するチャンバーと、チャンバー内にプラズマビームを出射するプラズマガンと、チャンバー内に設けられ、プラズマビームの照射によって成膜材料粒子を発生させる成膜材料を保持すると共に、プラズマビームを成膜材料に誘導する主陽極と、チャンバー内に反応性ガスを供給する反応性ガス供給部と、チャンバー内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、プラズマガンと主陽極との電位差を測定する電位差測定部と、電位差測定部で測定された電位差が所定の目標範囲内に収まるように不活性ガス供給部から供給される不活性ガスの流量を制御する流量制御部と、を備える。 A film forming apparatus of the present invention is a film forming apparatus that performs a film forming process for attaching film forming material particles to a film formation object by an RPD method, and includes a chamber for accommodating the film formation object and a plasma beam in the chamber. A plasma gun that emits a gas, a film-forming material that is provided in the chamber and generates film-forming material particles when irradiated with a plasma beam, and a main anode that guides the plasma beam to the film-forming material and a reaction in the chamber A reactive gas supply unit that supplies a reactive gas, an inert gas supply unit that supplies an inert gas into the chamber, a potential difference measurement unit that measures a potential difference between the plasma gun and the main anode, and a potential difference measurement unit. A flow rate control unit that controls the flow rate of the inert gas supplied from the inert gas supply unit so that the potential difference is within a predetermined target range.
また、本発明の成膜装置は、RPD方式で被成膜物に成膜材料粒子を付着させる成膜処理を施す成膜装置であって、被成膜物を収容するチャンバーと、チャンバー内にプラズマビームを出射するプラズマガンと、チャンバー内に設けられ、プラズマビームの照射によって成膜材料粒子を発生させる成膜材料を保持すると共に、プラズマビームを成膜材料に誘導する主陽極と、チャンバー内に反応性ガスを供給する反応性ガス供給部と、チャンバー内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、チャンバー内の圧力と被成膜物上に形成される成膜の移動度との予め定められた相関関係が記憶された情報記憶部と、情報記憶部に記憶された相関関係に基づいて、所望の移動度に対応するチャンバー内の圧力の目標範囲内にチャンバー内の圧力が収まるように不活性ガス供給部から供給される不活性ガスの流量を制御する流量制御部と、を備える。 The film forming apparatus of the present invention is a film forming apparatus for performing a film forming process for attaching film forming material particles to a film formation object by the RPD method. A plasma gun that emits a plasma beam, a main anode that is provided in the chamber and holds the film forming material that generates film forming material particles by irradiation of the plasma beam, and that guides the plasma beam to the film forming material, and the chamber A reactive gas supply unit that supplies a reactive gas to the chamber, an inert gas supply unit that supplies an inert gas into the chamber, a pressure in the chamber, and a mobility of a film formed on the film Based on the information storage unit in which the predetermined correlation is stored and the correlation stored in the information storage unit, the pressure in the chamber falls within the target range of the pressure in the chamber corresponding to the desired mobility. Whole way and a flow control unit for controlling the flow rate of the inert gas supplied from the inert gas supply unit.
また、本発明の成膜方法は、RPD方式で被成膜物に成膜材料粒子を付着させる成膜処理を施す成膜方法であって、被成膜物を収容するチャンバーと、チャンバー内にプラズマビームを出射するプラズマガンと、チャンバー内に設けられ、プラズマビームの照射によって成膜材料粒子を発生させる成膜材料を保持すると共に、プラズマビームを成膜材料に誘導する主陽極と、チャンバー内に反応性ガスを供給する反応性ガス供給部と、チャンバー内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、プラズマガンと主陽極との電位差を測定する電位差測定部と、を備える成膜装置を用い、電位差測定部で測定された電位差が所定の目標範囲内に収まるように不活性ガス供給部から供給される不活性ガスの流量を制御する流量制御工程を備える。 In addition, the film forming method of the present invention is a film forming method for performing a film forming process for attaching film forming material particles to a film formation object by the RPD method. A plasma gun that emits a plasma beam, a main anode that is provided in the chamber and holds the film forming material that generates film forming material particles by irradiation of the plasma beam, and that guides the plasma beam to the film forming material, and the chamber A reactive gas supply unit that supplies a reactive gas to the chamber, an inert gas supply unit that supplies an inert gas into the chamber, and a potential difference measurement unit that measures a potential difference between the plasma gun and the main anode The apparatus includes a flow rate control step of controlling the flow rate of the inert gas supplied from the inert gas supply unit so that the potential difference measured by the potential difference measurement unit falls within a predetermined target range.
また、本発明の成膜方法は、RPD方式で被成膜物に成膜材料粒子を付着させる成膜処理を施す成膜方法であって、被成膜物を収容するチャンバーと、チャンバー内にプラズマビームを出射するプラズマガンと、チャンバー内に設けられ、プラズマビームの照射によって成膜材料粒子を発生させる成膜材料を保持すると共に、プラズマビームを成膜材料に誘導する主陽極と、チャンバー内に反応性ガスを供給する反応性ガス供給部と、チャンバー内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、を備える成膜装置を用い、チャンバー内の圧力と被成膜物上に形成される成膜の移動度との予め定められた相関関係基づいて、所望の移動度に対応するチャンバー内の圧力の目標範囲内にチャンバー内の圧力が収まるように不活性ガス供給部から供給される不活性ガスの流量を制御する流量制御工程を備える。 In addition, the film forming method of the present invention is a film forming method for performing a film forming process for attaching film forming material particles to a film formation object by the RPD method. A plasma gun that emits a plasma beam, a main anode that is provided in the chamber and holds the film forming material that generates film forming material particles by irradiation of the plasma beam, and that guides the plasma beam to the film forming material, and the chamber A film forming apparatus including a reactive gas supply unit that supplies a reactive gas to the chamber and an inert gas supply unit that supplies an inert gas into the chamber is used to form the pressure in the chamber and the deposition target. Based on a predetermined correlation with the mobility of the film to be formed, the inert gas supply unit supplies the pressure in the chamber to be within the target range of the pressure in the chamber corresponding to the desired mobility. Comprising a flow rate control step of controlling the flow rate of the inert gas.
本発明の成膜装置及び成膜方法によれば、形成される膜の移動度を適切に調整することができる。 According to the film forming apparatus and the film forming method of the present invention, the mobility of the formed film can be adjusted appropriately.
以下、添付図面を参照しながら本発明による成膜装置の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において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 a film forming apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
(第1実施形態)
図1は、本発明の成膜装置の第1実施形態の構成を示す断面図である。本実施形態の成膜装置1は、RPD(Reactive Plasma Deposition:反応性プラズマ蒸着)方式で被成膜物に成膜材料粒子を付着させる成膜処理を行う成膜装置である。なお、説明の便宜上、図1には、XYZ直交座標系を示す。Y軸方向は、後述する成膜対象物が搬送される方向である。X軸方向は、成膜対象物と後述する蒸発源2とが対向する方向である。Z軸方向は、X軸方向とY軸方向とに直交する方向である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the first embodiment of the film forming apparatus of the present invention. The
図1に示すように、本実施形態の成膜装置1は、成膜対象物の厚さ方向が水平方向となるように、成膜対象物を直立又は直立させた状態から傾斜した状態で、成膜対象物が真空チャンバー内に配置されて搬送される、いわゆる縦型の成膜装置である。この場合には、X軸方向は水平方向且つ成膜対象物の厚さ方向であり、Y軸方向は水平方向であり、Z軸方向は鉛直方向となる。一方、本発明による成膜装置の一実施形態では、成膜対象物の厚さ方向が略鉛直方向となるように成膜対象物が真空チャンバー内に配置されて搬送されるいわゆる横型の成膜装置であってもよい。この場合には、Z軸及びY軸方向は水平方向であり、X軸方向は鉛直方向且つ厚さ方向となる。なお、以下の実施形態では、縦型の場合を例に、本発明の成膜装置の一実施形態を説明する。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態の成膜装置1は、蒸発源2、プラズマガン7、搬送機構3、及び真空チャンバー10、を備えている。本実施形態では、Z軸方向に複数の蒸発源2及びプラズマガン7が設けられている。
The
真空チャンバー10は、成膜材料の膜が形成される成膜対象物11を搬送するための搬送室(成膜対象物配置部)10aと、成膜材料Maの粒子を拡散させる成膜室10bと、プラズマガン7から照射されるプラズマビームPを真空チャンバー10に受け入れるプラズマ口10cとを有している。搬送室10a、成膜室10b、及びプラズマ口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)に沿って設定されている。本実施形態では、真空チャンバー10の成膜室10bは、搬送方向A(Y軸方向)及び成膜対象物11の厚さ方向(X軸方向)に直交する方向(Z軸方向)に延びるような直方体状の形状をなしている。
The
搬送機構3は、成膜材料Maと対向した状態で成膜対象物11を保持する成膜対象物保持部材16を搬送方向Aに搬送する。搬送機構3は、搬送室10a内に設置された複数の搬送ローラ15によって構成されている。搬送ローラ15は、搬送方向Aに沿って等間隔に配置され、成膜対象物保持部材16を支持しつつ搬送方向Aに搬送する。なお、成膜対象物11は、例えばガラス基板やプラスチック基板などの板状部材が用いられる。また、成膜対象物保持部材16は、例えば成膜対象物11の被成膜面を露出させた状態で成膜対象物11を保持する搬送トレイなどが用いられる。
The
プラズマガン7は、圧力勾配型であり、その本体部分が成膜室10bの側壁10hに設けられたプラズマ口10cを介して成膜室10bに接続されている。プラズマガン7は、真空チャンバー10内でプラズマビームPを生成する。プラズマガン7において生成されたプラズマビームPは、プラズマ口10cから成膜室10b内へ出射される。プラズマビームPは、プラズマ口10cに設けられたステアリングコイル(不図示)によって出射方向が制御される。なお、1つの成膜室10bに対して複数のプラズマガン7が設けられ、複数のプラズマガン7はZ軸方向に並べて配置されてもよい。
The
プラズマガン7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、LaB6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ガン7内に導入するために設けられる。
The
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P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P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P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。プラズマガン7の陰極21と主ハース(主陽極)17との間に定電流の供給電流が供給されプラズマガン7から出射されるプラズマビームPが定電流に制御される。
A first
蒸発源2は、一の主ハース(主陽極)17、及び一の輪ハース6によって構成されている。蒸発源2は、成膜材料Maを保持するための機構を有している。蒸発源2は、真空チャンバー10の成膜室10b内に設けられ、搬送機構3から見てX軸方向の負方向に配置されている。
The
主ハース17は、プラズマガン7から出射されたプラズマビームPを成膜材料Maに導く主陽極、又はプラズマガン7から出射されたプラズマビームPが導かれる主陽極としての機能を有している。主ハース17は、成膜材料Maが充填されたX軸方向の正方向に延びた筒状の充填部17aと、充填部17aから突出したフランジ部17bとを有している。主ハース17は、真空チャンバー10が有する接地電位に対して正電位に保たれているため、プラズマビームPを吸引する。このプラズマビームPが入射する主ハース17の充填部17aには、成膜材料Maを充填するための貫通孔17cが形成されている。そして、成膜材料Maの先端部分が、この貫通孔17cの一端において成膜室10bに露出している。
The
輪ハース6は、プラズマビームPを誘導するための電磁石を有する補助陽極である。輪ハース6は、成膜材料Maを保持する主ハース17の充填部17aの周囲に配置されている。輪ハース6は、環状のコイル9と環状の永久磁石部13と環状の容器12とを有し、コイル9及び永久磁石部13は容器12に収容されている。輪ハース6は、コイル9に流れる電流の大きさに応じて、成膜材料Maに入射するプラズマビームPの向き、または、主ハース17に入射するプラズマビームPの向きを制御する。
The
成膜材料Maには、ITO(Indium Tin Oxide)やZnOなどの透明導電材料や、SiONなどの絶縁封止材料が例示される。成膜材料Maが絶縁性物質からなる場合、主ハース17にプラズマビームPが照射されると、プラズマビームPからの電流によって主ハース17が加熱され、成膜材料Maの先端部分が蒸発し、プラズマビームP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。また、成膜材料Maが導電性物質からなる場合、主ハース17にプラズマビームPが照射されると、プラズマビームP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し、プラズマビームP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X軸正方向へ移動し、搬送室10a内において成膜対象物11の表面に付着する。
Examples of the film forming material Ma include transparent conductive materials such as ITO (Indium Tin Oxide) and ZnO, and insulating sealing materials such as SiON. When the film forming material Ma is made of an insulating material, when the
なお、成膜材料Maは、所定長さの円柱形状に成形された固体物であり、一度に複数の成膜材料Maが蒸発源2の主ハース17に充填される。そして、最先端側の成膜材料Maの先端部分が主ハース17の上端との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が蒸発源2の主ハース17のX軸負方向側から順次押し出される。
The film forming material Ma is a solid object formed into a cylindrical shape having a predetermined length, and a plurality of film forming materials Ma are filled in the
成膜装置1は、反応性ガス供給部18と不活性ガス供給部19とを備えている。反応性ガス供給部18は成膜室10b内に反応性ガスを供給する。反応性ガス供給部18は、反応性ガス源からの反応性ガスの供給流量を調整する流量調整部18aを備えている。反応性ガスは、成膜室10b内で成膜材料粒子Mbと反応し成膜対象物11上に成膜される膜材料の構成に影響を与えるガスである。不活性ガス供給部19は成膜室10b内に不活性ガスを供給する。不活性ガス供給部19は、不活性ガス源からの不活性ガスの供給流量を調整する流量調整部19aを備えている。不活性ガスは成膜室10b内で反応せず、主に成膜室10b内の圧力調整に使用される。流量調整部18a,19aとしては、例えばマスフローコントローラを用いることができる。また、成膜室10bの外壁にはチャンバー10内の圧力を測定する圧力測定部20(例えば、圧力センサー)が設けられている。
The
成膜装置1は、例えば、タッチパネルの製造工程の一部として、ガラス基板上に透明電極膜としてのITO膜を成膜する用途で使用される。以下、成膜装置1を用いて、ガラス基板上にITO膜を成膜する場合を例として説明する。この場合、成膜対象物11はガラス基板であり、反応性ガスとしては酸素、不活性ガスとしてはアルゴンガスが用いられる。また、成膜材料MaはITOであり、成膜材料粒子Mbはインジウムイオン粒子である。また、例えば、成膜時におけるガラス基板の温度は200℃とされる。
The
ITO膜の成膜においては、タッチパネルの要求仕様等に応じて、形成されるITO膜の移動度とキャリア密度とをコントロールする必要がある。このうち、ITO膜のキャリア密度は、チャンバー10内の酸素量に依存するので、反応性ガス供給部18からチャンバー10内への酸素供給流量によってコントロールすることができる。
In forming the ITO film, it is necessary to control the mobility and carrier density of the formed ITO film in accordance with the required specifications of the touch panel. Among these, the carrier density of the ITO film depends on the amount of oxygen in the
一方、ITO膜の移動度のコントロールについて説明する。本発明者らは、上述の成膜装置1と同様の構成を備える成膜装置を用いて、プラズマビームPが定電流に制御される条件下において、図2に示されるようにチャンバー10内の圧力条件を変えながら、成膜材料粒子Mbがガラス基板に入射するときの入射エネルギー分布を計測した。
On the other hand, control of the mobility of the ITO film will be described. The present inventors use a film forming apparatus having a configuration similar to that of the
実験では、成膜材料MaをITO(Sn02を5wt.%含有)とし、成膜対象物11をノンアルカリガラス基板とした。成膜中における基板温度は200℃に維持した。プラズマの電流は150Aとし、電圧は60〜70Vとした。プラズマガン7を介して導入されるアルゴンガスの流量は、40sccmとした。成膜材料粒子Mbのエネルギーをコントロールするために、チャンバー10内の圧力は、希釈ガス(不活性ガス)のアルゴンガス及び反応性ガスの酸素の流量によって制御した。チャンバー10内の圧力は、0.18〜0.71Paとした。チャンバー10内の圧力は、全圧測定が可能である隔膜式圧力計(例えば、セラミックキャパシタンスマノメータダイアフラムゲージ)で測定した。形成されるITO膜のキャリア密度が1.0×1021cm−3になるように、アルゴンガスと酸素の流量を制御して、チャンバー10内の酸素濃度を調整した。ノンアルカリガラス基板の裏面側の位置に設置したマスエネルギーアナライザーで成膜材料粒子Mbの入射エネルギーを測定した。エネルギー分析器付質量分析器として、Hiden Analytical EQP300を使用した。また、ホール効果測定システムとしてEcopia HMS-300 を用いて、各圧力条件下で形成されたITO膜のキャリア密度と移動度とを測定した。
In the experiment, the film-forming material Ma and ITO (Sn0 2 to 5 wt.% Containing), and the film-forming
図2は、凡例に示す圧力条件ごとの入射エネルギー分布を示すグラフである。本発明者らは、上記入射エネルギー分布における2番目のピークを示すエネルギー(以下「第2ピークエネルギー」)に着目し、図3に示されるように、入射エネルギーの分布における第2ピークエネルギーと、当該入射エネルギー分布の下で形成されたITO膜の移動度との関係をグラフ化した。その結果、形成されるITO膜の移動度は、第2ピークエネルギーに依存しており、第2ピークエネルギーと、形成されるITO膜の移動度との間には、図3のような相関関係があることが見出された。また、入射エネルギー分布にピークが3つ現れる場合もあるが、この場合には、当該入射エネルギー分布における3番目のピークを示すエネルギー(以下「第3ピークエネルギー」)と形成されるITO膜の移動度との間に同様の相関関係があることが見出された。以下においては、入射エネルギー分布にピークが2つ現れる場合を例として説明する。 FIG. 2 is a graph showing the incident energy distribution for each pressure condition shown in the legend. The present inventors pay attention to the energy indicating the second peak in the incident energy distribution (hereinafter referred to as “second peak energy”), and as shown in FIG. 3, the second peak energy in the incident energy distribution, The relationship with the mobility of the ITO film formed under the incident energy distribution was graphed. As a result, the mobility of the formed ITO film depends on the second peak energy, and there is a correlation as shown in FIG. 3 between the second peak energy and the mobility of the formed ITO film. It was found that there is. Further, there are cases where three peaks appear in the incident energy distribution. In this case, the energy indicating the third peak in the incident energy distribution (hereinafter referred to as “third peak energy”) and the movement of the ITO film to be formed are included. It was found that there was a similar correlation with the degree. In the following, a case where two peaks appear in the incident energy distribution will be described as an example.
なお、2番目のピークとは、入射エネルギー分布において複数のピーク(例えば、2つのピーク)が現れる場合に低エネルギー側のピークから数えて2番目にエネルギーが高いピークであり、例えば、図2中の符号51,52で示されるピークである。例えば、0.18Paの圧力条件でITO膜を成膜処理する場合、2番目のピークは符号51で示される位置であり、第2ピークエネルギーは約32eVである。また、各入射エネルギー分布と、更に高圧の所定の圧力条件による入射エネルギー分布との差分を取ることにより、その差分の分布から第2ピークエネルギーを規定してもよい。例えば、図4に示されるグラフは、図2に示される圧力条件0.18Pa,0.29Pa,0.39Pa,0.50Paの各々の入射エネルギー分布と、0.61Paの入射エネルギー分布との差分の分布を示したものである。これらの差分の分布のグラフの各ピーク61,62,63,64が、図2における各々の2番目のピークに対応する。この手法により、図2において2番目のピークが不明確なグラフについても第2ピークエネルギーを規定することができる。
The second peak is a peak having the second highest energy when counted from the low energy side peak when a plurality of peaks (for example, two peaks) appear in the incident energy distribution. For example, in FIG. These are peaks indicated by
また、図2のグラフから理解されるように、チャンバー10内の圧力によって入射エネルギー分布の分布形状が変動するので、第2ピークエネルギーは、チャンバー10内の圧力によってコントロールすることができる。すなわち、図2に示されるように、チャンバー10内の圧力が高くなるほど第2ピークエネルギーは低エネルギー側に移動する。
As understood from the graph of FIG. 2, since the distribution shape of the incident energy distribution varies depending on the pressure in the
第2ピークエネルギーは、成膜時における成膜材料Maとガラス基板との電位差に由来するエネルギーであると考えられる。成膜材料Maとガラス基板との電位差は、主ハース17とプラズマガン7の陰極21との電位差に関連している。従って、主ハース17とプラズマガン7の陰極21との電位差(以下「主ハース電位差」という)と第2ピークエネルギーとの間にも相関関係が存在する。
The second peak energy is considered to be energy derived from the potential difference between the film forming material Ma and the glass substrate at the time of film formation. The potential difference between the film forming material Ma and the glass substrate is related to the potential difference between the
以上の本発明者らの知見に基づけば、主ハース電位差を監視しながら、当該主ハース電位差が所定の目標範囲内に収まるように、チャンバー10内の圧力を調整すべく流量調整部19aでアルゴン供給流量を制御することで、所望の目標範囲の移動度を示すITO膜を得ることができる。
Based on the above knowledge of the present inventors, while monitoring the main Haas potential difference, the flow
このような制御を可能にするため、図1に示されるように、成膜装置1は、運転制御部40を備えている。運転制御部40は、電位差測定部41と、流量制御部42と、情報表示部43と、情報記憶部44と、圧力検知部45と、を有している。運転制御部40は例えばコンピュータを含んで構成される。コンピュータが所定の運転制御プログラムに従って動作することで、電位差測定部41、流量制御部42、情報表示部43、情報記憶部44及び圧力検知部45の機能が実現される。
In order to enable such control, the
電位差測定部41は、主ハース電位差を測定する。電位差測定部41は、主ハース電位差を取得するための所定のアナログ電気回路を含んでもよい。流量制御部42は、電位差測定部41で測定された主ハース電位差が所定の目標範囲内に収まるように、不活性ガス供給部19から供給されるアルゴンガスの流量を制御する。流量制御部42は、例えばマスフローコントローラで構成される流量調整部19aに対して駆動信号を送信することで、チャンバー10内へのアルゴンガスの供給流量を操作することができる。流量制御部42がアルゴンガスの供給流量を操作すると、チャンバー10内の圧力が変化する。すなわち、アルゴンガスの供給流量が増加するほどチャンバー10内の圧力が増加し、アルゴンガスの供給流量が減少するほどチャンバー10内の圧力が減少する。
The potential
情報表示部43は運転制御に関連する種々の情報を表示する。情報表示部43は、例えばディスプレイモニタで構成される。情報記憶部44は、種々の情報を記憶する。情報記憶部44には、例えば、図3に例示されるような第2ピークエネルギーと移動度との相関関係(以下、「第1相関関係」)や、主ハース電位差と第2ピークエネルギーとの相関関係(以下、「第2相関関係」)や、チャンバー10内の圧力と第2ピークエネルギーとの相関関係(以下、「第3相関関係」)などが予め記憶される。このような相関関係は、成膜装置1ごとに固有の関係を示す場合があるので、装置ごとに事前の試験によって求めてもよい。圧力検知部45は、圧力測定部20の測定値からチャンバー10内の圧力を取得する。
The
この運転制御部40による制御について説明する。成膜装置1においては、形成されるITO膜の移動度の制御目標範囲がユーザによって入力設定される。流量制御部42は、情報記憶部44から第1相関関係を読み込み、入力設定された移動度の目標範囲に対応する第2ピークエネルギー範囲を取得する。続いて、流量制御部42は、情報記憶部44から第2相関関係を読み込み、上記第2ピークエネルギー範囲に対応する主ハース電位差範囲を取得する。ここで取得された主ハース電位差範囲が、主ハース電位差の目標範囲として設定される。
Control by the
続いて、流量制御部42は、電位差測定部41から主ハース電位差の測定値を取得しながら、当該測定値が上記の主ハース電位差の目標範囲に収まるように、アルゴンガス供給流量を制御すべく流量調整部19aに制御信号を送信する(流量制御工程)。ここでは、アルゴンガス供給流量を増加させれば主ハース電位差の測定値が減少傾向になり、アルゴンガス供給流量を減少させれば主ハース電位差の測定値が増加傾向になる。以上により、入力設定された所望の移動度を示すITO膜が得られる。
Subsequently, the flow
なお、この制御中においては、図5に例を示すように、情報表示部43によって各種の測定データが画面表示されてもよい。図5(a)の画面例では、電位差測定部41による主ハース電位差の測定値が電圧表示欄71に表示される。また、主ハース電位差のログ表示欄72には、横軸を経過時間、縦軸を主ハース電位差の測定値として、主ハース電位差の履歴がグラフ表示される。同様に、圧力検知部45によるチャンバー10内の圧力の測定値が圧力表示欄73に表示され、ログ表示欄74には、横軸を経過時間、縦軸を上記圧力の測定値として、チャンバー10内の圧力の履歴がグラフ表示される。
During this control, various measurement data may be displayed on the screen by the
また、タブ75の切替えにより、図5(b)に一例を示すように、指令値入力画面が表示されてもよい。図5(b)の画面例では、ガス流量指令値欄76と自動調整チェック欄77が表示される。この指令値入力画面で自動調整チェック欄77にチェックを入れれば、上述したように、流量調整部19aによる不活性ガスの供給流量が、主ハース電位差が目標範囲に収まるように自動的に制御される。なお、自動調整チェック欄77のチェックを外した状態では、画面上の増減ボタン78の操作或いはテンキー入力操作等により、不活性ガスの供給流量の指令値をガス流量指令値欄76に入力することができる。この場合、入力された指令値を制御目標値として不活性ガスの供給流量が制御される。
Further, by switching the
ここで、図3に示されるように、第2ピークエネルギー12〜30eVに対応する移動度は、あまり変動しないことが判る。よって、この範囲に対応する主ハース電位差が目標範囲になる場合には、例えば、ガラス基板の位置ごとに(例えば、ガラス基板の端部と中央部とで)入射エネルギーのバラツキがあったとしても、形成されるITO膜の移動度は近い値になる。よってこの場合、ガラス基板上に均一な移動度をもつITO膜が形成されやすくなる。 Here, as shown in FIG. 3, it can be seen that the mobility corresponding to the second peak energy of 12 to 30 eV does not vary much. Therefore, when the main hearth potential difference corresponding to this range becomes the target range, for example, even if there is a variation in incident energy for each position of the glass substrate (for example, between the end portion and the central portion of the glass substrate). The mobility of the formed ITO film becomes a close value. Therefore, in this case, an ITO film having a uniform mobility is easily formed on the glass substrate.
なお、チャンバー10内の圧力を調整するためには、流量調整部18aの操作によって酸素供給流量を操作する方法も考えられる。しかしながら、前述したとおり、酸素供給流量は形成されるITO膜のキャリア密度にも影響を及ぼすので、ITO膜の移動度を独立してコントロールする方法として酸素供給流量の操作を含む方法は採用できない。従って、成膜装置1においては、アルゴンガス供給流量の操作によってチャンバー10内の圧力を調整することとしたものである。
In order to adjust the pressure in the
(第2実施形態)
続いて、本発明の第2実施形態に係る成膜装置及び成膜方法について説明する。本実施形態の以下に説明する以外の構成については、第1実施形態の成膜装置及び成膜方法と同様であるので、重複する説明を省略する。
(Second Embodiment)
Subsequently, a film forming apparatus and a film forming method according to a second embodiment of the present invention will be described. Since the configuration of the present embodiment other than that described below is the same as that of the film forming apparatus and the film forming method of the first embodiment, a duplicate description is omitted.
本実施形態の成膜装置では、図1に示される情報記憶部44に、チャンバー10内の圧力とITO膜の移動度との相関関係(以下、「第4相関関係」)が記憶されている。すなわち、前述したような第2ピークエネルギーと移動度との相関関係(第1相関関係)と、チャンバー10内の圧力と第2ピークエネルギーとの相関関係(第3相関関係)と、が存在することから、チャンバー10内の圧力とITO膜の移動度との相関関係(第4相関関係)も規定することができる。この第4相関関係は、成膜装置ごとに固有であるので、装置ごとに事前の試験によって求められる。
In the film forming apparatus of this embodiment, the
本実施形態の成膜装置における流量制御部42は、情報記憶部44から第4相関関係を読込み、ユーザにより入力設定された移動度の目標範囲に対応するチャンバー10内の圧力範囲を取得する。ここで取得された圧力範囲が、チャンバー10内の圧力の目標範囲として設定される。続いて、流量制御部42は、圧力検知部45からチャンバー10内の圧力の測定値を取得しながら、当該測定値が上記の圧力の目標範囲に収まるように、アルゴンガス供給流量を制御すべく流量調整部19aに制御信号を送信する。以上により、入力設定された移動度を示すITO膜が得られる。
The flow
以上、本発明の第1及び第2実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形したものであってもよい。各実施形態の構成を適宜組み合わせて使用してもよい。実施形態では、ITO膜の成膜処理を例として説明したが、本発明は他の膜の成膜処理にも適用可能である。また、前述のとおり、入射エネルギー分布にピークが3つ現れる場合には、第3ピークエネルギーとITO膜の移動度との間に相関関係があるので、この場合には、第1及び第2実施形態における説明において「第2ピークエネルギー」を「第3ピークエネルギー」と読み替えればよい。 The first and second embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be modified without changing the gist described in each claim. Good. You may use combining the structure of each embodiment suitably. In the embodiment, the film forming process of the ITO film has been described as an example, but the present invention is also applicable to the film forming process of other films. As described above, when three peaks appear in the incident energy distribution, there is a correlation between the third peak energy and the mobility of the ITO film. In this case, the first and second implementations are performed. In the description of the embodiment, “second peak energy” may be read as “third peak energy”.
上記第1及び第2実施形態では、チャンバー10内の圧力を運転制御部40(例えば、コンピュータ)で自動制御する例を説明したが、本発明の成膜方法では、例えば、運転制御部40に設定入力された移動度の目標範囲に対応する主ハース電位差の目標範囲、又はチャンバー10内の圧力の目標範囲を算出して、情報表示部43に表示し、この表示に基づいてユーザがチャンバー10内の圧力調整を手動で実行してもよい。例えばこの場合、図5(b)の画面において、自動調整チェック欄77のチェックを外した状態として、不活性ガスの供給流量の指令値をガス流量指令値欄76に入力することで、手動でチャンバー10内の圧力調整が可能である。
In the first and second embodiments, the example in which the pressure in the
1…成膜装置、7…プラズマガン、10…チャンバー、11…成膜対象物(被成膜物)、17…主ハース(主陽極)、18…反応性ガス供給部、19…不活性ガス供給部、41…電位差測定部、42…流量制御部、43…情報表示部、44…情報記憶部、Ma…成膜材料、P…プラズマビーム。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記被成膜物を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内にプラズマビームを出射するプラズマガンと、
前記チャンバー内に設けられ、前記プラズマビームの照射によって前記成膜材料粒子を発生させる成膜材料を保持すると共に、前記プラズマビームを前記成膜材料に誘導する主陽極と、
前記チャンバー内に反応性ガスを供給する反応性ガス供給部と、
前記チャンバー内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記プラズマガンと前記主陽極との電位差を測定する電位差測定部と、
前記電位差測定部で測定された電位差が所定の目標範囲内に収まるように前記不活性ガス供給部から供給される前記不活性ガスの流量を制御する流量制御部と、
を備える成膜装置。 A film forming apparatus for performing a film forming process for attaching film forming material particles to an object to be formed by the RPD method,
A chamber for accommodating the film-forming object;
A plasma gun for emitting a plasma beam into the chamber;
A main anode that is provided in the chamber and holds a film forming material that generates the film forming material particles by irradiation of the plasma beam, and guides the plasma beam to the film forming material;
A reactive gas supply unit for supplying a reactive gas into the chamber;
An inert gas supply unit for supplying an inert gas into the chamber;
A potential difference measuring unit for measuring a potential difference between the plasma gun and the main anode;
A flow rate control unit that controls the flow rate of the inert gas supplied from the inert gas supply unit so that the potential difference measured by the potential difference measurement unit falls within a predetermined target range;
A film forming apparatus comprising:
前記被成膜物を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内にプラズマビームを出射するプラズマガンと、
前記チャンバー内に設けられ、前記プラズマビームの照射によって前記成膜材料粒子を発生させる成膜材料を保持すると共に、前記プラズマビームを前記成膜材料に誘導する主陽極と、
前記チャンバー内に反応性ガスを供給する反応性ガス供給部と、
前記チャンバー内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記プラズマガンと前記主陽極との電位差を測定する電位差測定部と、を備える成膜装置を用い、
前記電位差測定部で測定された電位差が所定の目標範囲内に収まるように前記不活性ガス供給部から供給される前記不活性ガスの流量を制御する流量制御工程を備える成膜方法。 A film forming method for performing a film forming process for attaching film forming material particles to an object to be formed by the RPD method,
A chamber for accommodating the film-forming object;
A plasma gun for emitting a plasma beam into the chamber;
A main anode that is provided in the chamber and holds a film forming material that generates the film forming material particles by irradiation of the plasma beam, and guides the plasma beam to the film forming material;
A reactive gas supply unit for supplying a reactive gas into the chamber;
An inert gas supply unit for supplying an inert gas into the chamber;
Using a film forming apparatus comprising a potential difference measuring unit that measures a potential difference between the plasma gun and the main anode,
A film forming method comprising a flow rate control step of controlling a flow rate of the inert gas supplied from the inert gas supply unit so that a potential difference measured by the potential difference measurement unit falls within a predetermined target range.
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