JP6584982B2 - Deposition equipment - Google Patents
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Description
本発明は、成膜装置に関する。 The present invention relates to a film forming apparatus.
成膜対象物の表面に膜を形成する成膜装置として、例えば蒸発させた成膜材料の粒子を真空チャンバー内に拡散させて、成膜対象物の表面に成膜材料の粒子を付着させるイオンプレーティング法による成膜装置が知られている(特許文献1参照)。 As a film forming apparatus for forming a film on the surface of a film formation target, for example, ions that diffuse the evaporated film formation material particles in the vacuum chamber and attach the film formation material particles to the surface of the film formation target A film forming apparatus using a plating method is known (see Patent Document 1).
上記従来の成膜装置において膜が形成された成膜対象物を大気中に取り出すと、成膜対象物における膜の表面に大気中の酸素が付着する。このように酸素が膜に付着すると、膜質が低下する可能性がある。 When the film formation target on which the film is formed in the conventional film formation apparatus is taken out into the atmosphere, oxygen in the atmosphere adheres to the surface of the film in the film formation target. If oxygen adheres to the film in this way, the film quality may deteriorate.
より詳細には、例えば、成膜対象物に形成されたZnO膜を半導体式水素ガスセンサのガスを検知するための膜として利用する場合、ZnO膜の表面に大気中の酸素がO2−の形で付着することにより、水素の検出レスポンスが低下するという問題がある。 More specifically, for example, when a ZnO film formed on a deposition target is used as a film for detecting a gas of a semiconductor hydrogen gas sensor, oxygen in the atmosphere is in the form of O 2− on the surface of the ZnO film. There is a problem that the hydrogen detection response decreases due to the adhesion.
そこで本発明は、成膜対象物における膜質の低下を抑制することができる成膜装置を提供することを課題とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a film forming apparatus capable of suppressing deterioration of film quality in a film forming object.
上記課題を解決するため、本発明に係る成膜装置は、成膜対象物に成膜材料を成膜する成膜装置であって、成膜対象物を収納し成膜処理を行う真空チャンバーと、真空チャンバー内において成膜材料の粒子を成膜対象物に付着させる成膜部と、真空チャンバー内に負イオンを生成する負イオン生成部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a film forming apparatus according to the present invention is a film forming apparatus for forming a film forming material on a film forming object, and includes a vacuum chamber for storing the film forming object and performing a film forming process. A film forming unit for attaching particles of a film forming material to an object to be formed in the vacuum chamber and a negative ion generating unit for generating negative ions in the vacuum chamber are provided.
本発明の成膜装置では、負イオン生成部により真空チャンバー内に負イオンが生成されるので、当該負イオンを、成膜処理によって成膜対象物に形成された膜の表面に付着させることができる。これにより、成膜処理後の成膜対象物を大気中に取り出しても、成膜対象物に形成された膜の表面には負イオンが付着しているので、成膜対象物における膜の表面に大気中の酸素が付着することによる膜質の低下を抑制することができる。以上より、成膜対象物における膜質の低下を抑制することができる。 In the film forming apparatus of the present invention, since the negative ions are generated in the vacuum chamber by the negative ion generation unit, the negative ions can be attached to the surface of the film formed on the film formation target by the film forming process. it can. Thus, even if the film formation target after the film formation process is taken out into the atmosphere, negative ions are attached to the surface of the film formed on the film formation target. It is possible to suppress deterioration in film quality due to adhesion of oxygen in the atmosphere. As described above, it is possible to suppress the deterioration of the film quality in the film formation target.
本発明の成膜装置において、負イオン生成部は、真空チャンバー内でプラズマを生成するプラズマガンと、真空チャンバー内へ負イオンの原料ガスを供給する原料ガス供給部と、プラズマを間欠的に生成するようにプラズマガンを制御する制御部と、を有してもよい。この場合、プラズマが真空チャンバー内に間欠的に生成されるので、真空チャンバー内のプラズマの生成が停止されているときには真空チャンバー内におけるプラズマの電子温度が急激に低下し、真空チャンバー内へ供給された負イオンの原料ガスの粒子に電子が付着し易くなる。これにより、真空チャンバー内で負イオンを効率的に生成することができる。その結果、成膜対象物に形成された膜の表面に、負イオンを効率良く付着させることができる。以上によって、成膜対象物における膜質の低下を確実に抑制することができる。 In the film forming apparatus of the present invention, the negative ion generation unit intermittently generates plasma, a plasma gun that generates plasma in the vacuum chamber, a source gas supply unit that supplies source gas of negative ions into the vacuum chamber, and And a control unit for controlling the plasma gun. In this case, since plasma is intermittently generated in the vacuum chamber, when the generation of plasma in the vacuum chamber is stopped, the electron temperature of the plasma in the vacuum chamber rapidly decreases and is supplied into the vacuum chamber. Electrons easily adhere to the negative ion source gas particles. Thereby, negative ions can be efficiently generated in the vacuum chamber. As a result, negative ions can be efficiently attached to the surface of the film formed on the film formation target. By the above, the fall of the film quality in a film-forming target object can be suppressed reliably.
本発明の成膜装置において、負イオン生成部は、真空チャンバー内へのプラズマの供給と遮断とを切り替える切替部を更に有し、制御部は、切替部を切り替えることによってプラズマを間欠的に生成するようにプラズマガンを制御してもよい。この場合、切替部を切り替えるだけで容易にプラズマを間欠的に生成することができる。 In the film forming apparatus of the present invention, the negative ion generation unit further includes a switching unit that switches between supply and cutoff of plasma into the vacuum chamber, and the control unit intermittently generates plasma by switching the switching unit. The plasma gun may be controlled to do so. In this case, plasma can be generated intermittently simply by switching the switching unit.
本発明の成膜装置において、真空チャンバーは、成膜対象物を搬送する搬送室と、成膜材料を拡散させる成膜室と、を有し、成膜室から搬送室へ向かう方向と交差する方向の磁力線を有する磁場を発生させることにより、成膜室内の電子が搬送室へ流入するのを抑制する磁場発生コイルを更に備えてもよい。この場合、磁場発生コイルによって発生した磁場により、成膜室内の電子が搬送室へ流入するのを抑制することができるため、成膜室内で負イオンをより効率的に生成することが可能となる。その結果、成膜対象物に形成された膜の表面に、負イオンをより効率良く付着させることができる。 In the film forming apparatus of the present invention, the vacuum chamber includes a transfer chamber for transferring the film formation target and a film formation chamber for diffusing the film forming material, and intersects the direction from the film formation chamber toward the transfer chamber. You may further provide the magnetic field generation coil which suppresses that the electron in a film-forming chamber flows in into a conveyance chamber by generating the magnetic field which has a magnetic force line of a direction. In this case, the magnetic field generated by the magnetic field generating coil can suppress the electrons in the film forming chamber from flowing into the transfer chamber, so that negative ions can be generated more efficiently in the film forming chamber. . As a result, negative ions can be more efficiently attached to the surface of the film formed on the film formation target.
本発明の成膜装置において、磁場発生コイルは、真空チャンバー内であって、成膜室と搬送室との間に設けられていてもよい。この場合、成膜室内の電子が搬送室へ流入するのを抑制する方向の磁力線を有する磁場を好適に発生させることができる。 In the film forming apparatus of the present invention, the magnetic field generating coil may be provided in the vacuum chamber and between the film forming chamber and the transfer chamber. In this case, it is possible to suitably generate a magnetic field having magnetic lines of force in a direction that suppresses electrons in the film formation chamber from flowing into the transfer chamber.
本発明の成膜装置において、成膜部は、プラズマガンを有し、イオンプレーティング法により成膜材料の粒子を成膜対象物に付着させており、成膜部のプラズマガンは、負イオン生成部のプラズマガンと兼用されていてもよい。この場合、成膜部のプラズマガンと負イオン生成部のプラズマガンとが兼用されているため、成膜処理のために必要な構成として真空チャンバー内に本来備えられている構造を大きく変えることなく、負イオン生成部を構成することができる。よって、成膜条件へ与える影響を抑制しつつ負イオン生成部を設けることが可能となる。さらに、プラズマガンが兼用されていることで装置構成を簡略化することができる。 In the film forming apparatus of the present invention, the film forming unit has a plasma gun, and particles of the film forming material are attached to the film forming object by an ion plating method. It may also be used as a plasma gun for the generation unit. In this case, since the plasma gun of the film forming unit and the plasma gun of the negative ion generating unit are combined, the structure originally provided in the vacuum chamber as a necessary structure for the film forming process is not significantly changed. The negative ion generator can be configured. Therefore, it is possible to provide the negative ion generation unit while suppressing the influence on the film forming conditions. Furthermore, since the plasma gun is also used, the apparatus configuration can be simplified.
本発明の成膜装置において、成膜部による成膜処理後の成膜対象物に正のバイアス電圧を印加する電圧印加部を更に備えてもよい。この場合、電圧印加部によって、成膜処理後の成膜対象物に正のバイアス電圧が印加される。これにより、負イオン生成部で生成された負イオンが成膜対象物側に引き寄せられ、成膜対象物に形成された膜の表面に照射される。その結果、成膜対象物における膜の表面に大気中の酸素が付着することによる膜質の低下をより抑制することができる。 The film forming apparatus of the present invention may further include a voltage applying unit that applies a positive bias voltage to the film forming target after the film forming process by the film forming unit. In this case, a positive bias voltage is applied to the film formation target after the film formation process by the voltage application unit. Thereby, the negative ions produced | generated by the negative ion production | generation part are drawn near to the film-forming target object, and are irradiated to the surface of the film | membrane formed in the film-forming target object. As a result, it is possible to further suppress deterioration in film quality due to adhesion of atmospheric oxygen to the film surface of the film formation target.
本発明の成膜装置において、成膜対象物を保持する保持部材を備え、真空チャンバー内には、トロリ線が延伸して設けられており、保持部材には、トロリ線から給電される給電部が設けられていてもよい。この場合、成膜対象物を保持する保持部材に設けられた給電部が、真空チャンバー内に設けられたトロリ線から給電される。これにより、保持部材の給電部を通して成膜対象物に正の電圧を容易に印加することができる。 The film forming apparatus of the present invention includes a holding member that holds a film formation target, and a trolley wire is provided in the vacuum chamber so as to be extended. The power supply unit that is fed from the trolley wire to the holding member May be provided. In this case, power is supplied from a trolley wire provided in the vacuum chamber to the power supply unit provided in the holding member that holds the film formation target. Thereby, a positive voltage can be easily applied to the film formation target through the power feeding portion of the holding member.
本発明の成膜装置において、トロリ線に張力を付与する張力付与部を備えてもよい。この場合、張力付与部によってトロリ線に張力が付与される。これにより、真空チャンバー内で生じる熱等によってトロリ線が伸び縮みした場合にも撓んでしまうことを抑制することができる。 The film forming apparatus of the present invention may include a tension applying unit that applies tension to the trolley wire. In this case, tension is applied to the trolley wire by the tension applying unit. Thereby, even when the trolley wire expands and contracts due to heat generated in the vacuum chamber, it is possible to suppress bending.
本発明によれば、成膜対象物における膜質の低下を抑制することができる成膜装置を提供するができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the film-forming apparatus which can suppress the fall of the film quality in a film-forming target object can be provided.
以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態に係る成膜装置について説明する。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, a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described 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)
まず、図1及び図2を参照して、本発明の第1実施形態に係る成膜装置の構成について説明する。図1及び図2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。図1は、成膜処理モードにおける動作状態を示し、図2は、酸素負イオン生成モードにおける動作状態を示している。なお、生成処理モード及び酸素負イオン生成モードの詳細については後述する。
(First embodiment)
First, the configuration of the film forming apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. 1 and 2 are schematic cross-sectional views showing the configuration of the film forming apparatus according to this embodiment. FIG. 1 shows an operation state in the film forming process mode, and FIG. 2 shows an operation state in the oxygen negative ion generation mode. Details of the generation processing mode and the oxygen negative ion generation mode will be described later.
図1及び図2に示すように、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、説明の便宜上、図1及び図2には、XYZ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ハース機構とが対向する位置である。Z軸方向は、Y軸方向とX軸方向とに直交する方向である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
成膜装置1は、成膜対象物11の板厚方向が水平方向(図1及び図2ではX軸方向)となるように、成膜対象物11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11が真空チャンバー10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11の板厚方向であり、Y軸方向は水平方向であり、Z軸方向は鉛直方向となる。なお、本発明の一実施形態に係る成膜装置は、成膜対象物の板厚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板厚方向となる。以下、縦型の成膜装置を例として説明する。
The
成膜装置1は、真空チャンバー10、搬送機構3、成膜部14、負イオン生成部24、及び磁場発生コイル30を備えている。
The
真空チャンバー10は、成膜対象物11を収納し成膜処理を行う。真空チャンバー10は、成膜材料Ma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10aと、成膜材料Maを拡散させる成膜室10bと、プラズマ源7からビーム状に照射されるプラズマ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(Y軸に)沿って設定されている。また、真空チャンバー10は、導電性の材料からなり接地電位に接続されている。
The
成膜室10bは、壁部10wとして、搬送方向(矢印A)に沿った一対の側壁と、搬送方向(矢印A)と交差する方向(Z軸方向)に沿った一対の側壁10h,10iと、X軸方向と交差して配置された底面壁10jと、を有する。
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(矢印A)に搬送する。例えば成膜対象物保持部材16は、成膜対象物11の外周縁を保持する枠体である。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(矢印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(矢印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。
The transport mechanism 3 transports the film-forming
続いて、成膜部14の構成について詳細に説明する。成膜部14は、イオンプレーティング法により成膜材料Maの粒子を成膜対象物11に付着させる。成膜部14は、プラズマ源7と、ステアリングコイル5と、ハース機構2と、輪ハース6とを有している。
Next, the configuration of the
プラズマ源7は、例えば圧力勾配型のプラズマガンであり、その本体部分が成膜室10bの側壁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。プラズマ源7は、真空チャンバー10内でプラズマPを生成する。プラズマ源7において生成されたプラズマPは、プラズマ口10cから成膜室10b内へビーム状に出射される。これにより、成膜室10b内にプラズマPが生成される。
The
プラズマ源7は、陰極60により一端が閉塞されている。陰極60とプラズマ口10cとの間には、第1の中間電極(グリッド)61と、第2の中間電極(グリッド)62とが同心的に配置されている。第1の中間電極61内にはプラズマPを収束するための環状永久磁石61aが内蔵されている。第2の中間電極62内にもプラズマPを収束するため電磁石コイル62aが内蔵されている。なお、プラズマ源7は、後述する負イオン生成部24としての機能も有する。この詳細については、負イオン生成部24の説明において後述する。
One end of the
ステアリングコイル5は、プラズマ源が装着されたプラズマ口10cの周囲に設けられている。ステアリングコイル5は、プラズマPを成膜室10b内に導く。ステアリングコイル5は、ステアリングコイル用の電源(不図示)により励磁される。
The
ハース機構2は、成膜材料Maを保持する。ハース機構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。ハース機構2は、プラズマ源7から出射されたプラズマPを成膜材料Maに導く主陽極又はプラズマ源7から出射されたプラズマPが導かれる主陽極である主ハース17を有している。
The
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Pを吸引する。このプラズマ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
成膜材料Maには、ITO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Pが照射されると、プラズマ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の先端部分が蒸発又は昇華し、プラズマPによりイオン化された成膜材料粒子(蒸発粒子)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Pが照射されると、プラズマ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又は昇華し、プラズマ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。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がハース機構2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がハース機構2のX負方向側から順次押し出される。
Examples of the film forming material Ma include transparent conductive materials such as ITO and ZnO, and insulating sealing materials such as SiON. When the film forming material Ma is made of an insulating material, when the
輪ハース6は、プラズマ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20と環状の容器12とを有し、コイル9及び永久磁石部20は容器12に収容されている。本実施形態では、搬送機構3から見てX負方向にコイル9、永久磁石部20の順に設置されているが、X負方向に永久磁石部20、コイル9の順に設置されていてもよい。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Pの向き、または、主ハース17に入射するプラズマPの向きを制御する。
The ring hearth 6 is an auxiliary anode having an electromagnet for inducing the plasma P. The ring hearth 6 is disposed around the filling
続いて、負イオン生成部24の構成について詳細に説明する。負イオン生成部24は、プラズマ源7と、原料ガス供給部40と、制御部50と、回路部34とを有している。なお、制御部50及び回路部34に含まれる一部の機能は、前述の成膜部14にも属する。
Then, the structure of the negative ion production |
プラズマ源7は、前述の成膜部14が有するプラズマ源7と同様のものが用いられる。すなわち、本実施形態において、成膜部14のプラズマ源7は、負イオン生成部24のプラズマ源7と兼用されている。プラズマ源7は、成膜部14として機能すると共に、負イオン生成部24としても機能する。なお、成膜部14と負イオン生成部24とで、互いに異なる別箇のプラズマ源を有していてもよい。
The
プラズマ源7は、成膜室10b内において間欠的にプラズマPを生成する。具体的には、プラズマ源7は、後述の制御部50によって成膜室10b内において間欠的にプラズマPを生成するように制御されている。この制御については、後述の制御部50の説明において詳述する。
The
原料ガス供給部40は、真空チャンバー10の外部に配置されている。原料ガス供給部40は、成膜室10bの側壁(例えば、側壁10h)に設けられたガス供給口41を通し、真空チャンバー10内へ酸素負イオンの原料ガスである酸素ガスを供給する。原料ガス供給部40は、例えば成膜処理モードから酸素負イオン生成モードに切り替わると、酸素ガスの供給を開始する。また、原料ガス供給部40は、成膜処理モード及び酸素負イオン生成モードの両方において酸素ガスの供給を行い続けてもよい。
The source
ガス供給口41の位置は、成膜室10bと搬送室10aとの境界付近の位置が好ましい。この場合、原料ガス供給部40からの酸素ガスを、成膜室10bと搬送室10aとの境界付近に供給することができるので、当該境界付近において後述する酸素負イオンの生成が行われる。よって、生成した酸素負イオンを、搬送室10aにおける成膜対象物11に好適に付着させることができる。なお、ガス供給口41の位置は、成膜室10bと搬送室10aとの境界付近に限られない。
The position of the
制御部50は、真空チャンバー10の外部に配置されている。制御部50は、回路部34が有する切替部を切り替える。この制御部50による切替部の切り替えについては、以下、回路部34の説明と併せて詳述する。
The
回路部34は、可変電源80と、第1の配線71と、第2の配線72と、抵抗器R1〜R4と、短絡スイッチSW1,SW2と、を有している。
The
可変電源80は、接地電位にある真空チャンバー10を挟んで、負電圧をプラズマ源7の陰極60に、正電圧をハース機構2の主ハース17に印加する。これにより、可変電源80は、プラズマ源7の陰極60とハース機構2の主ハース17との間に電位差を発生させる。
The
第1の配線71は、プラズマ源7の陰極60を、可変電源80の負電位側と電気的に接続している。第2の配線72は、ハース機構2の主ハース17(陽極)を、可変電源80の正電位側と電気的に接続している。
The
抵抗器R1は、一端がプラズマ源7の第1の中間電極61と電気的に接続されていると共に、他端が第2の配線72を介して可変電源80と電気的に接続されている。すなわち、抵抗器R1は、第1の中間電極61と可変電源80との間において直列接続されている。
One end of the resistor R <b> 1 is electrically connected to the first
抵抗器R2は、一端がプラズマ源7の第2の中間電極62と電気的に接続されていると共に、他端が第2の配線72を介して可変電源80と電気的に接続されている。すなわち、抵抗器R2は、第2の中間電極62と可変電源80との間において直列接続されている。
One end of the resistor R <b> 2 is electrically connected to the second
抵抗器R3は、一端が成膜室10bの壁部10wと電気的に接続されていると共に、他端が第2の配線72を介して可変電源80と電気的に接続されている。すなわち、抵抗器R3は、成膜室10bの壁部10wと可変電源80との間において直列接続されている。
One end of the resistor R3 is electrically connected to the wall 10w of the
抵抗器R4は、一端が輪ハース6と電気的に接続されていると共に、他端が第2の配線72を介して可変電源80と電気的に接続されている。すなわち、抵抗器R4は、輪ハース6と可変電源80との間において直列接続されている。
One end of the resistor R <b> 4 is electrically connected to the wheel hearth 6, and the other end is electrically connected to the
短絡スイッチSW1,SW2は、それぞれ前述の制御部50からの指令信号を受信することにより、ON/OFF状態に切り替えられる切替部である。
Each of the short-circuit switches SW1 and SW2 is a switching unit that is switched to an ON / OFF state by receiving a command signal from the
短絡スイッチSW1は、抵抗器R2に並列接続されている。短絡スイッチSW1は、成膜処理モードであるか酸素負イオンモードであるかに応じて、制御部50によってON/OFF状態が切り替えられる。短絡スイッチSW1は、成膜処理モードにおいてはOFF状態とされる。これにより、成膜処理モードにおいては、第2の中間電極62と可変電源80とが抵抗器R2を介して互いに電気的に接続されるので、第2の中間電極62と可変電源80との間には電流が流れにくい。その結果、プラズマ源7からのプラズマPが真空チャンバー10内に出射され、成膜材料Maに入射する(図1参照)。
The short-circuit switch SW1 is connected in parallel to the resistor R2. The short-circuit switch SW1 is switched on and off by the
一方、短絡スイッチSW1は、酸素負イオン生成モードにおいては、プラズマ源7からのプラズマPを真空チャンバー10内で間欠的に生成するため、制御部50によってON/OFF状態が所定間隔で切り替えられる。短絡スイッチSW1がON状態に切り替えられると、第2の中間電極62と可変電源80との間の電気的な接続が短絡するので、第2の中間電極62と可変電源80との間に電流が流れる。すなわち、プラズマ源7に短絡電流が流れる。その結果、プラズマ源7からのプラズマPが真空チャンバー10内に出射されなくなる。
On the other hand, in the oxygen negative ion generation mode, the short-circuit switch SW1 intermittently generates the plasma P from the
短絡スイッチSW1がOFF状態に切り替えられると、第2の中間電極62と可変電源80とが抵抗器R2を介して互いに電気的に接続されるので、第2の中間電極62と可変電源80との間には電流が流れにくい。その結果、プラズマ源7からのプラズマPが真空チャンバー10内に出射される。このように、短絡スイッチSW1のON/OFF状態が制御部50によって所定間隔で切り替えられることにより、プラズマ源7からのプラズマPが真空チャンバー10内において間欠的に生成される。すなわち、短絡スイッチSW1は、真空チャンバー10内へのプラズマPの供給と遮断とを切り替える切替部である。
When the short-circuit switch SW1 is switched to the OFF state, the second
短絡スイッチSW2は、抵抗器R4に並列接続されている。短絡スイッチSW2は、例えば成膜処理モードになる前の成膜対象物11の搬送前の状態であるスタンバイモードであるか成膜処理モードであるかに応じて、制御部50によってON/OFF状態が切り替えられる。短絡スイッチSW2は、スタンバイモードではON状態とされる。これにより、輪ハース6と可変電源80との間の電気的な接続が短絡するので、主ハース17よりも輪ハース6に電流を流しやすくなり、成膜材料Maの無駄な消費を防ぐことができる。
The short-circuit switch SW2 is connected in parallel to the resistor R4. The short-circuit switch SW2 is turned ON / OFF by the
一方、短絡スイッチSW2は、成膜処理モードではOFF状態とされる。これにより、輪ハース6と可変電源80が抵抗器R4を介して電気的に接続されるので、輪ハース6よりも主ハース17に電流を流しやすくなり、プラズマPの出射方向を好適に成膜材料Maに向けることができる。なお、短絡スイッチSW2は、酸素負イオン生成モードではON状態又はOFF状態のいずれの状態とされてもよい。
On the other hand, the short-circuit switch SW2 is turned off in the film forming process mode. As a result, the wheel hearth 6 and the
磁場発生コイル30は、真空チャンバー10内であって、成膜室10bと搬送室10aとの間に設けられている。磁場発生コイル30は、例えばハース機構2と搬送機構3との間に配置されている。より具体的には、磁場発生コイル30は、成膜室10bの搬送室10a側の端部と、搬送室10aの成膜室10b側の端部とに介在するように位置している。磁場発生コイル30は、互いに対向する一対のコイル30a,30bを有している。各コイル30a,30bは、例えば成膜室10bから搬送室10aへ向かう方向(ハース機構2から搬送機構3へ向かう方向)に交差する方向で互いに対向している。
The magnetic
磁場発生コイル30は、成膜処理モードにおいては励磁されず、酸素負イオン生成モードにおいて磁場発生コイル30用の電源(不図示)により励磁される。ここで、成膜処理モードとは、真空チャンバー10内で成膜対象物11に対して成膜処理を行うモードである。酸素負イオン生成モードは、真空チャンバー10内で成膜対象物11に形成された膜の表面に付着させるための酸素負イオンの生成を行うモードである。磁場発生コイル30は、酸素負イオン生成モードにおいて励磁されることにより、成膜室10bから搬送室10aへ向かう方向(ハース機構2から搬送機構3へ向かう方向)と交差する方向に伸びる磁力線を有する封止磁場Mを真空チャンバー10内に形成する(図2参照)。磁場発生コイル30は、このような封止磁場Mを発生させることにより、成膜室10b内の電子が搬送室10a内へ流入するのを抑制する。封止磁場Mが有する磁力線は、例えば成膜対象物11の搬送方向(矢印A)に略平行な方向に伸びる部分を有していてもよい。なお、磁場発生コイル30用の電源のON/OFF状態の切り替えは、後述する制御部50によって制御されてもよい。磁場発生コイル30は、成膜材料Maが堆積しないようケース31で覆われている。なお、磁場発生コイル30はケース31で覆われていなくてもよい。
The magnetic
次に、図3を参照して、成膜装置1における成膜方法について詳細に説明する。図3は、成膜装置1における成膜方法を示すフローチャートである。
Next, a film forming method in the
図3に示すように、まず、成膜装置1では、制御部50によって成膜処理モードに切り替えられると、成膜対象物11に成膜材料Maの膜を形成する(S1:成膜工程)。このとき、制御部50によって短絡スイッチSW1がOFF状態とされている。また、成膜処理モードにおいて、ステアリングコイル5が励磁されている一方、磁場発生コイル30は励磁されていない。これにより、プラズマ源7によって成膜室10b内でプラズマPが生成され、当該プラズマPが主ハース17に照射される(図1参照)。その結果、主ハース17における成膜材料MaがプラズマPによりイオン化されて成膜材料粒子Mbとなり、成膜室10b内に拡散し、搬送室10a内の成膜対象物11の表面に付着する。このようにして、成膜対象物11に成膜材料Maの膜が形成され、成膜工程S1が終了する。
As shown in FIG. 3, first, in the
続いて、成膜装置1では、酸素負イオンモードにおいて、酸素負イオンを生成する(S2:酸素負イオン生成工程)。以下、酸素負イオン生成工程S2について具体的に説明する。まず、原料ガス供給部40によって、成膜室10b内に酸素ガスが供給される(S21:原料ガス供給工程)。
Subsequently, the
続いて、制御部50によって、プラズマ源7からのプラズマPを成膜室10b内で間欠的に生成するようにプラズマ源7が制御される(S22:プラズマ生成工程)。例えば、制御部50によって、短絡スイッチSW1のON/OFF状態が所定間隔で切り替えられることにより、プラズマ源7からのプラズマPが成膜室10b内で間欠的に生成される。
Subsequently, the
短絡スイッチSW1がON状態とされているときは、プラズマ源7からのプラズマPが成膜室10b内に出射されないので成膜室10b内におけるプラズマPの電子温度が急激に低下する。このため、前述の原料ガス供給工程S21において成膜室10b内に供給された酸素ガスの粒子に、プラズマPの電子が付着し易くなる。これにより、成膜室10b内には、酸素負イオンが効率的に生成される。
When the short-circuit switch SW1 is in the ON state, the plasma P from the
続いて、制御部50によって、真空チャンバー10内に封止磁場Mが形成される(S23:封止磁場形成工程)。例えば、磁場発生コイル30が励磁されることにより、真空チャンバー10内で成膜室10bと搬送室10aとの間に介在するように封止磁場Mが形成される(図2参照)。封止磁場Mは、成膜室10bから搬送室10aへ向かう方向(ハース機構2から搬送機構3へ向かう方向)に交差する方向に伸びる磁力線を有してる。
Subsequently, a sealing magnetic field M is formed in the
前述のプラズマ生成工程S22において生成された成膜室10b内におけるプラズマPの電子は、封止磁場形成工程S23において形成された封止磁場Mの磁力線に阻害され、搬送室10aへの流入が抑制される。これにより、成膜室10b内の酸素ガスの粒子に、プラズマPの電子が付着し易くなり、より効率的に酸素負イオンを生成することができる。そして、プラズマ生成工程S22において生成された酸素負イオンが成膜室10bのX軸正方向へ移動し、搬送室10a内において、成膜処理によって成膜対象物11に形成された膜の表面に付着する。なお、成膜対象物11に正のバイアス電圧をかけることによって、より積極的に酸素負イオンを成膜対象物11に形成された膜の表面に付着させてもよい。以上のようにして、酸素負イオン生成工程S2が終了すると、図3に示す成膜方法が終了する。
Electrons of the plasma P generated in the
以上、本実施形態に係る成膜装置1によれば、負イオン生成部24により真空チャンバー10内に酸素負イオンが生成されるので、当該酸素負イオンを、成膜処理によって成膜対象物11に形成された膜の表面に付着させることができる。これにより、成膜処理後の成膜対象物11を大気中に取り出しても、成膜対象物11に形成された膜の表面には酸素負イオンが付着しているので、成膜対象物11における膜の表面に大気中の酸素が付着することによる膜質の低下を抑制することができる。以上より、成膜対象物11における膜質の低下を抑制することができる。
As described above, according to the
本実施形態に係る成膜装置1によれば、プラズマPが真空チャンバー10内に間欠的に生成されるので、真空チャンバー10内のプラズマPの生成が停止されているときには真空チャンバー10内におけるプラズマPの電子温度が急激に低下し、真空チャンバー10内へ供給された酸素ガスの粒子に電子が付着し易くなる。これにより、真空チャンバー10内で酸素負イオンを効率的に生成することができる。その結果、成膜対象物11に形成された膜の表面に、負イオンを効率良く付着させることができる。以上によって、成膜対象物11における膜質の低下を確実に抑制することができる。
According to the
成膜装置1によれば、短絡スイッチSW1を切り替えるだけで容易にプラズマPを間欠的に生成することができる。例えばプラズマ源7が圧力勾配型のプラズマガンである場合には、プラズマPの生成を直接停止させることが難しいが、本実施形態に係る成膜装置1によれば短絡スイッチSW1を切り替えるだけで容易にプラズマPの生成を停止させることができ好適である。
According to the
成膜装置1によれば、磁場発生コイル30によって発生した封止磁場Mの磁力線により、成膜室10b内の電子が搬送室10aへ流入するのを抑制することができるため、成膜室10b内で負イオンをより効率的に生成することが可能となる。その結果、成膜対象物に形成された膜の表面に、負イオンをより効率良く付着させることができる。
According to the
成膜装置1によれば、磁場発生コイル30が成膜室10bと搬送室10aとの間に設けられているため、成膜室10b内の電子が搬送室10aへ流入するのを抑制する方向の磁力線を有する封止磁場Mを好適に発生させることができる。
According to the
成膜装置1によれば、成膜部14のプラズマ源7と負イオン生成部24のプラズマ源7とが兼用されているため、成膜処理のために必要な構成として真空チャンバー10内に本来備えられている構造を大きく変えることなく負イオン生成部24を構成することができる。よって、成膜条件へ与える影響を抑制しつつ負イオン生成部24を設けることが可能となる。さらに、プラズマ源7が兼用されていることで装置構成を簡略化することができる。
According to the
(第2実施形態)
次に、図4を参照して、本発明の第2実施形態に係る成膜装置1Aの構成について説明する。成膜装置1Aは、第1実施形態に係る成膜装置1と同様の要素や構造を備えている。そのため、第1実施形態に係る成膜装置1と同様の要素や構造には同一の符号を付して詳細な説明は省略し、第1実施形態と異なる部分について説明する。
(Second Embodiment)
Next, the configuration of a
図4は、本実施形態に係る成膜装置1Aの構成を示す概略断面図であって、酸素負イオン生成モードにおける動作状態を示す図である。なお、第2実施形態に係る成膜装置1Aの成膜処理モードにおける動作状態を示す図は、図4と比べて、短絡スイッチSW1がOFF状態であり、成膜材料粒子Mbが成膜室10b内に拡散している点でのみ異なり、その他の点は同様であるため、図示を省略する。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the
図4に示すように、本実施形態の成膜装置1Aは、成膜対象物11の板厚方向が略鉛直方向(図4ではZ軸方向)となるように、成膜対象物11が真空チャンバー10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る。なお、本実施形態に係る成膜装置は、上述したいわゆる縦型の成膜装置であってもよい。以下、横型の成膜装置を例として説明する。
As shown in FIG. 4, in the
成膜装置1Aは、成膜装置1と同様、真空チャンバー10、搬送機構3、成膜部14、及び負イオン生成部24を備えている。その一方で、成膜装置1Aは、成膜装置1と異なり、磁場発生コイル30及びそのケース31を備えていない。
As with the
また、成膜装置1Aでは、成膜対象物11の搬送方向が一方向ではなく双方向(図中の矢印B)となっており、成膜対象物11を保持する成膜対象物保持部材16に代えて、成膜対象物11を保持する成膜対象物保持部材16A(保持部材)を備えている。すなわち、本実施形態において、搬送機構3は、成膜対象物保持部材16Aを搬送方向(矢印B)に搬送する。成膜対象物保持部材16A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を保持して搬送するトレイ等が用いられる。なお、成膜対象物保持部材16Aの詳細な構成については後述する。
Further, in the
さらに、成膜装置1Aは、成膜後の成膜対象物11に正のバイアス電圧を印加するためのバイアス回路部35と、真空チャンバー10内に設けられたトロリ線18と、トロリ線18に張力を付与する張力付与部25と、真空チャンバー10に隣接して配置されたロードロック室26(真空ロードロックチャンバー)とを備えている点で、成膜装置1とは異なっている。なお、第1実施形態では、ロードロック室26の図示及び説明を省略しているが、第1実施形態に係る成膜装置1がロードロック室26を備えていてもよい。また、第1実施形態に係る成膜装置1における成膜対象物11の搬送方向が一方向でなく双方向であってもよい。
Further, the
バイアス回路部35は、成膜対象物11に正のバイアス電圧(以下、単に「バイアス電圧」ともいう)を印加するバイアス電源27(電圧印加部)と、バイアス電源27とトロリ線18とを電気的に接続する第3の配線73と、第3の配線73に設けられた短絡スイッチSW3とを有している。バイアス電源27は、バイアス電圧として、周期的に増減する矩形波である電圧信号(周期的電気信号)を印加する。バイアス電源27は、印加するバイアス電圧の周波数を制御部50の制御によって変更可能に構成されている。第3の配線73は、一端がバイアス電源27の正電位側に接続されていると共に、他端が張力付与部25のプーリ25bに接続されている。これにより、第3の配線73は、プーリ25bを介してトロリ線18とバイアス電源27とを電気的に接続する。
The
短絡スイッチSW3は、第3の配線73によって、プーリ25bとバイアス電源27の正電位側との間において直列に接続されている。短絡スイッチSW3は、トロリ線18へのバイアス電圧の印加の有無を切り替える切替部である。短絡スイッチSW3は、制御部50によってそのON/OFF状態が切り替えられる。短絡スイッチSW3は、酸素負イオン生成モードにおける所定のタイミングでON状態とされる。短絡スイッチSW3がON状態とされると、トロリ線18とバイアス電源27の正電位側とが互いに電気的に接続され、トロリ線18にバイアス電圧が印加される。
The short-circuit switch SW3 is connected in series between the
一方、短絡スイッチSW3は、成膜処理モードのとき、及び、酸素負イオン生成モードにおける所定のタイミングにおいてOFF状態とされる。短絡スイッチSW3がOFF状態とされると、トロリ線18とバイアス電源27とが互いに電気的に切断され、トロリ線18にはバイアス電圧が印加されない。なお、バイアス電圧を印加するタイミングの詳細は、後述する。
On the other hand, the short-circuit switch SW3 is turned off in the film forming process mode and at a predetermined timing in the oxygen negative ion generation mode. When the short-circuit switch SW3 is turned off, the
トロリ線18は、成膜対象物保持部材16Aへの給電を行う架線である。トロリ線18は、成膜対象物保持部材16Aに設けられた後述の給電ブラシ42と接触することで、給電ブラシ42を通して成膜対象物保持部材16Aへの給電を行う。トロリ線18は、例えばステンレス製の針金等により構成されている。
The
トロリ線18は、搬送室10a内に搬送方向(矢印B)に延伸して設けられている。トロリ線18の一端側は、トロリ線固定部28によって搬送室10a内における上端内壁10dに固定されている。トロリ線18の他端側には、張力付与部25が設けられている。なお、トロリ線固定部28の詳細な構成は、後述する。
The
張力付与部25は、搬送室10a内における下端内壁10eに固定されたプーリ支持部25aと、プーリ支持部25aに支持されたプーリ25bと、トロリ線18の他端に接続された錘部材25cとを有している。プーリ支持部25aは、搬送室10aの下端内壁10eから上端内壁10dに向かって延在し、プーリ25bの軸に接続されている。プーリ25bは、トロリ線18を受けており、搬送方向(矢印B)に延伸しているトロリ線18の方向を、Z軸負方向へと変換する。錘部材25cは、所定の重さを有しており、その重さによってトロリ線18をZ軸負方向へ引っ張る。これにより、トロリ線18に張力が与えられ、トロリ線18が熱等によって伸び縮みした場合にも、トロリ線18が撓まないようになっている。
The
ロードロック室26は、搬送方向(矢印B)における搬送室10aの一端に開閉可能なゲート29を介して繋がっている。なお、ロードロック室26は、搬送室10aの一端に限られず、その他端に繋がっていてもよく、その一端及び他端の両方に繋がっていてもよい。ロードロック室26は、搬送室10a及び成膜室10bとは独立して真空状態が制御されている。ロードロック室26は、ゲート29を通して、搬送室10aとの間で成膜対象物11を搬入出する。
The
ロードロック室26は、成膜部14による成膜処理後の成膜対象物11を真空チャンバー10の搬送室10aから搬入する。これにより、ロードロック室26内には、成膜処理後の成膜対象物11が収容される。ロードロック室26内では、後述する成膜対象物保持部材16Aにおける給電端子部51(図6及び図8参照)の操作が行われる。例えば、給電端子部51は、成膜対象物11の裏面(成膜処理される側の面)に接触するように操作される。この操作により、給電端子部51を通して成膜対象物11の裏面へバイアス電圧が印加可能となる。
The
また、ロードロック室26は、ロードロック室26内において給電端子部51の上記操作が行われ、成膜対象物11の裏面へバイアス電圧が印加可能となると、成膜対象物11を搬送室10aへ搬出する。例えば、ロードロック室26は、搬入された成膜対象物11を、負イオン生成部24による負イオン生成後に、真空チャンバー10の搬送室10aへ搬出する。
In addition, when the operation of the power
次に、図5を参照して、トロリ線固定部28の詳細な構成について説明する。図5の(a)は、トロリ線固定部28の概略正面図であり、図5の(b)は、トロリ線固定部28の概略側面図である。図5の(a)及び(b)に示すように、トロリ線固定部28は、周辺構造物(ここでは、上端内壁10d)に取り付けられる取付部材32と、トロリ線18を固定する固定部33と、給電ブラシ42(図7及び図9参照)をトロリ線18にガイドするブラシ用ガイド部37とを有している。
Next, a detailed configuration of the trolley
取付部材32は、例えばコ字状の板状部材によって構成されるブラケットである。取付部材32は、搬送室10aにおける上端内壁10d(図4参照)にボルト32f等によって固定される上端固定部32aと、上端固定部32aからZ軸負方向に延びている延在部32bと、延在部32bにおけるZ軸負方向での先端部に設けられた座面部32cとを有している。
The
固定部33は、取付部材32におけるZ軸方向の負方向での端部に設けられたねじ支持部33aと、ねじ支持部33aから突出した取付ねじ33bと、取付ねじ33bに取り付けられた圧着端子33cとを有している。ねじ支持部33aは、例えば直方体状の金属ブロック等である。ねじ支持部33aは、取付部材32の延在部32bに対し、磁器又はガラス等の絶縁部材33gを介して、ボルト32f等によって固定されている。ねじ支持部33aは、延在部32bからY軸正方向に突出するように設けられている。取付ねじ33bは、ねじ支持部33aの側面からX軸正方向に突出している。圧着端子33cは、取付ねじ33bにナット33e等によって固定されている。圧着端子33cには、トロリ線18の一端が接続されている。
The fixing
ブラシ用ガイド部37は、取付部材32の座面部32cからX軸正方向へ延長する延長部37aと、Z軸正方向へ屈曲する山なりのガイド部37bとを有している。延長部37aは、取付部材32の座面部32cと一体的に形成されており、固定部33の取付ねじ33bよりもX軸正方向に突出している。
The
ガイド部37bは、X軸方向から見て、Z軸正方向に立ち上がる山なり形状の縁37eを有している。ガイド部37bは、Y軸方向で略中央に位置する部分が最も幅広となっており、当該幅広の部分が固定部33の圧着端子33cの位置に対応している。ガイド部37bは、ロードロック室26から搬出されて搬送室10aへ搬入されてきた成膜対象物保持部材16Aの給電ブラシ42が、トロリ線18上に載るようにガイドする機能を有する(図9参照)。
The
次に、図6〜図8を参照して、成膜対象物保持部材16Aの詳細な構成について説明する。図6は、図4の成膜対象物保持部材16Aの構成を示す概略平面図である。図7は、図6のVII−VII線に沿った断面図である。図8は、図6のVIII−VIII線に沿った断面図である。図6〜図8においては、矩形板状の成膜対象物11を例示している。図6において、成膜対象物11の裏面11b(成膜処理される側の面)は紙面奥側の面であって、成膜対象物11の表面11aは紙面手前側の面である。
Next, a detailed configuration of the film formation
図6に示すように、成膜対象物保持部材16Aは、成膜対象物11を載置して搬送するためのトレイ63及びホルダ66を有している。トレイ63及びホルダ66は、例えばステンレス鋼等の導電性金属材料によって形成されている。
As illustrated in FIG. 6, the film formation
トレイ63は、成膜対象物11が保持されたホルダ66を載置する枠状の容器である。トレイ63は、ホルダ66を載置する台座部64と、ホルダ66の外径に対応して立ち上がっている縁部65とを有している。台座部64は、縁部65の内側側面65aから突出しており、ホルダ66の裏面(図6の紙面奥側の面)側を支持している。台座部64は、中央部に成膜対象物11に応じた外径の開口部64cを有している。
The
ホルダ66は、成膜対象物11を保持する枠状の保持部である。ホルダ66は、ホルダ本体部67と、ホルダ本体部67の裏面67b(図6の紙面奥側の面)に設けられた複数の爪部68と、ホルダ本体部67の裏面67b側に絶縁碍子70(図7及び図8参照)を介して設けられた載置部69と、絶縁碍子70に対する汚れ防止用のカバー75とを有している。
The
ホルダ本体部67は、略矩形状の外形を有する板状であって、中央部に成膜対象物11の外形に応じた開口部67cを有している。また、ホルダ本体部67は、後述する給電端子部51に対応する位置に、略Y字状の開口部67dを有している。
The holder
また、ホルダ本体部67には、トロリ線18から給電される給電部として、給電ブラシ42と、給電端子部51とが設けられている。給電ブラシ42及び給電端子部51は、導電性材料で形成されている。なお、給電ブラシ42及び給電端子部51の機能及び構成の詳細は、図7〜図10を参照して後述する。
The holder
本実施形態では、平面視において、給電ブラシ42及び給電端子部51が、それぞれ点対称となる位置に二つずつ設けられている。これにより、ホルダ66を180度回転させた状態で成膜対象物11を搬送させた場合でも、トロリ線18から給電ブラシ42及び給電端子部51への給電が可能となっている。また、点対称となるようにずれて位置した二つの給電端子部51のうち、何れかの給電端子部51と接触可能な位置に成膜対象物11を位置させればよいため、ホルダ66上での成膜対象物11の大きさ及び位置の自由度を向上させることができる。
In the present embodiment, two power supply brushes 42 and two power
爪部68は、平面視で開口部67cよりも内側に突出しており、ホルダ本体部67と重ならずに露出した部分を有している。爪部68は、この露出した部分において、成膜対象物11の裏面11bを支持している。なお、成膜対象物11の裏面11bのうち、爪部68が支持している部分は、爪部68が重なっているため、成膜処理後においても成膜されていない状態が維持されている。すなわち、爪部68と成膜対象物11の裏面11bとの間は絶縁状態となっており、ホルダ本体部67にバイアス電圧が印加された場合でも、爪部68から成膜対象物11の裏面11bには給電されない。
The
図7及び図8に示すように、載置部69は、トレイ63の台座部64に載置されている。載置部69は、ボルト69f等によって、ホルダ本体部67の裏面67b側に固定されている。載置部69は、ホルダ本体部67の裏面67b側から離間して固定されており、ホルダ本体部67の裏面67bに非接触となっている。
As shown in FIGS. 7 and 8, the placing
載置部69とボルト69fとの間には、絶縁碍子70が設けられており、載置部69は、ホルダ本体部67と電気的に絶縁されている。絶縁碍子70は、例えば、磁器又はガラス等の絶縁材料によって形成されている。ホルダ本体部67と電気的に絶縁された載置部69がホルダ本体部67とトレイ63との間に介在していることにより、トレイ63はホルダ本体部67と電気的に絶縁されている。よって、ホルダ本体部67にバイアス電圧が印加された場合でも、トレイ63は電気的に絶縁された状態となっている。
An
カバー75は、成膜時に絶縁碍子70に導電性の膜が付着しないように絶縁碍子70を保護している。カバー75は、筒部材75a及び円板部材75bを含んでいる。筒部材75aは、ホルダ本体部67の裏面67bに非接触となっており、ホルダ本体部67の裏面67bと載置部69との間において、絶縁碍子70の周囲を取り囲んでいる。円板部材75bは、絶縁碍子70の下端部(Z軸負方向での端部)に設けられ、当該下端部の全体を覆っている。このように、カバー75によって絶縁碍子70が保護されており、その結果、絶縁碍子70の絶縁低下を抑制することが可能となっている。
The
次に、給電ブラシ42及び給電端子部51の構成について詳細に説明する。
Next, the configuration of the
給電ブラシ42は、バイアス電圧が印加されたトロリ線18と接触することにより、トロリ線18からホルダ本体部67への給電を行う。すなわち、給電ブラシ42は、ホルダ本体部67へトロリ線18からのバイアス電圧を印加する機能を有する。また、上述したように、ホルダ本体部67へバイアス電圧が印加された場合でも、爪部68から成膜対象物11の裏面11bには給電されない。そこで、給電端子部51は、成膜対象物11の裏面11bと接触することにより、ホルダ本体部67から成膜対象物11の裏面11bへの給電を行う。すなわち、給電端子部51は、成膜対象物11の裏面11bへホルダ本体部67からのバイアス電圧を印加する機能を有する。以下、給電ブラシ42及び給電端子部51の各構成についてより具体的に説明する。
The
まず、図6、図7及び図9を参照して、給電ブラシ42について説明する。図6及び図7に示すように、給電ブラシ42は、板状のブラシ体43と、ブラシ体43を支持するブラシ軸部44と、ブラシ軸部44を支持する軸支持部45と、軸支持部45をホルダ本体部67の表面67aに固定するブラシ固定部46とを有している。
First, the
ブラシ体43は、略矩形状を呈しており、その板厚方向がY軸方向に沿っている。ブラシ体43は、長手方向での一端側が自由端となっており、長手方向での他端側には円形状の基端部43dが形成されている。基端部43dは、不図示の継手部等を介して、Y軸方向に沿って延びるブラシ軸部44に回転可能に支持されている。つまり、ブラシ体43は、ブラシ軸部44周りに回転可能となっており、ブラシ体43がX軸方向に沿って延びた状態において、ブラシ体43の自由端はZ軸方向に沿った方向(図7中の矢印C)に移動可能となっている。ブラシ体43の縁43eは、Y軸方向に沿って延びているトロリ線18上に載る。これにより、ブラシ体43は、トロリ線18と接触する。その結果、ブラシ体43を通し、トロリ線18からホルダ本体部67へ給電される。
The
ブラシ体43は、ブラシ用ガイド部37によってトロリ線18に載るようガイドされる。図9は、ブラシ用ガイド部37によりガイドされるブラシ体43の動作を説明する図である。図9に示すように、成膜対象物保持部材16Aの搬送時において、ブラシ体43は、搬送方向であるY軸方向に沿って、ブラシ用ガイド部37のガイド部37b上を移動する。この際、ブラシ体43の縁43eとガイド部37bの縁37eとが当接された状態となる。これにより、ブラシ体43は、圧着端子33dを跨ぐようにY軸方向に沿って移動し、圧着端子33dに接続されたトロリ線18上に載り、ブラシ体43がトロリ線18と接触する。
The
再び図6及び図7を参照し、ブラシ軸部44は、Y軸方向に延在しており、その一端及び他端が軸支持部45に固定されている。軸支持部45は、ブラシ軸部44の一端及び他端に位置している。軸支持部45は、略L字状の板部材であり、Z軸方向に沿って延びる側面部45aと、X軸方向及びY軸方向に沿って延びる底面部45bとを有している。側面部45aは、ブラシ軸部44と固定されており、底面部45bは、ブラシ固定部46と固定されている。
Referring to FIGS. 6 and 7 again, the
ブラシ固定部46は、軸支持部45とホルダ本体部67との間に配置されている。ブラシ固定部46は、略L字状の板部材であり、Z軸方向に沿って延びる側面部46aと、Z軸方向及びY軸方向に沿って延びる底面部46bとを有している。側面部46aは、ブラシ体43がホルダ本体部67よりもZ軸負方向に回転してしまわないよう、ブラシ体43の縁43eを受けることができる。底面部46bは、軸支持部45の底面部45bと、ホルダ本体部67の表面67aとに固定されている。
The
続いて、図8及び図10を参照して、給電端子部51について説明する。図10は、給電端子部51の動作を説明する図である。図10の(a)は、図6の給電端子部51を拡大して示す図であり、図10の(b)は、図10の(a)のb−b線に沿った断面図である。
Subsequently, the power
図8及び図10に示すように、給電端子部51は、成膜対象物11の裏面11bに接触可能なリード端子52と、リード端子52を支持するリード軸部56と、リード軸部56を支持する軸支持部57と、リード端子52の回転を規制する回転規制部58とを有している。
As shown in FIGS. 8 and 10, the power
リード端子52は、不図示の継手部等を介して、Y軸方向に沿って延びるリード軸部56に回転可能に支持されている。つまり、リード端子52は、リード軸部56周りに回転可能となっている。
The
リード端子52は、板状部材が折り曲げられてなり、回転規制部58に当接する当接部53と、当接部53からV字状に折り曲げられた折曲部54と、折曲部54が折り曲げられた方向とは反対側に向かって折曲部54から折り曲げられた先端突起部55とを有している。
The
当接部53の裏面53bは、回転規制部58の表面58aに当接することにより、回転規制部58に支持される。これにより、リード軸部56を回転中心としたリード端子52の回転が規制される。当接部53の表面53aには、錘部材53cが接合されている。
The
折曲部54は、当接部53が回転規制部58に支持された状態、すなわち当接部53がX軸方向に沿って延びた状態において、当接部53からZ軸負方向に折り曲げられている。折曲部54は、当接部53に対して鈍角をなすように延びている。先端突起部55は、当接部53が回転規制部58に支持された状態、すなわち当接部53がX軸方向に沿って延びた状態において、折曲部54からZ軸正方向に折り曲げられている。先端突起部55は、折曲部54に対して略直角に、成膜対象物11の裏面11bに向かって延びている。先端突起部55は、リード端子52の回転によって成膜対象物11の裏面11bに接触可能となっている。
The
リード軸部56は、Y軸方向に延在しており、その一端及び他端が軸支持部57に固定されている。軸支持部57は、リード軸部56の一端及び他端に位置している。軸支持部57は、略L字状の板部材であり、Z軸方向に沿って延びる側面部57aと、X軸方向及びY軸方向に沿って延びる底面部57bとを有している。側面部57aは、ホルダ本体部67の開口部67dからホルダ本体部67の裏面67b側へ垂れ下がっており、リード軸部56と固定されている。底面部57bは、ホルダ本体部67の表面67aに固定されている。
The
回転規制部58は、略矩形状の板状部材であり、ホルダ本体部67の裏面67bに設けられている。回転規制部58は、ボルト58f等によって、ホルダ本体部67の裏面67bに沿って回転可能に支持されている。
The
具体的に、回転規制部58は、実線で示すリード端子52を支持する位置から、図10の(a)に示す矢印E方向へ回転可能となっており、二点鎖線で示す位置へ移動可能となっている。回転規制部58が図10の(a)に示す矢印E方向へ回転すると、回転規制部58の表面58aが当接部53の裏面53bに当接しなくなる。これにより、回転規制部58によるリード端子52の回転規制が解除され、錘部材53c等の重みによってリード端子52が図10の(b)に示す矢印D方向へと回転する。そして、リード端子52が実線で示す位置から二点鎖線で示す位置へ移動し、リード端子52の先端突起部55が成膜対象物11の裏面11bへ接触する。その結果、先端突起部55を通して、ホルダ本体部67から成膜対象物11の裏面11bへ給電される。
Specifically, the
また、回転規制部58には、上記の回転移動を操作する操作部58dが設けられている。操作部58dは、例えばボルト等によって構成されており、回転規制部58の裏面58b側から表面58a側へ貫通して表面58a上に突出している。上述したように、給電端子部51の操作は、成膜対象物保持部材16Aがロードロック室26内に搬入されたタイミングで行われる。すなわち、ロードロック室26内において給電端子部51の操作部58dが操作されて、給電端子部51が成膜対象物11の裏面11bに接触するようになる。操作部58dは、例えば所定の作動条件が成立した場合に作動するアクチュエータ(不図示)等によって操作される。なお、操作部58dの操作はアクチュエータ等による操作に限られず、手動等を含めその他のどのような操作方法であってもよい。
In addition, the
次に、図11を参照し、成膜対象物11にバイアス電圧を印加する好適なタイミングについて説明する。なお、成膜対象物11にバイアス電圧を印加するタイミングは、以下に説明するタイミングに限られず、例えば負イオン生成モードにおける任意のタイミングでバイアス電圧を印加してもよい。
Next, with reference to FIG. 11, a suitable timing for applying a bias voltage to the
図11は、真空チャンバー10内に存在するイオンのフラックスの時間変化を示すグラフである。図11の横軸は、酸素負イオン生成モードにおける処理時間[sec]を示し、図11の縦軸は、真空チャンバー10内におけるイオンのフラックス強度[a.u.]を示している。グラフG1は、アルゴン正イオンのフラックスの時間変化を示すグラフであり、グラフG2は、酸素正イオンのフラックスの時間変化を示すグラフであり、グラフG3は、酸素負イオンのフラックスの時間変化を示すグラフである。また、図11において、期間T1はプラズマPの生成が行われている期間を示し、期間T2は、プラズマPの生成が停止されている期間を示している。すなわち、図11は、プラズマPを生成するタイミングと真空チャンバー10内に存在するイオンとの関係を示している。
FIG. 11 is a graph showing temporal changes in the flux of ions existing in the
図11に示されるように、プラズマPを生成する期間T1とプラズマPの生成を停止する期間T2とは繰り返されており、プラズマPが間欠的に生成されている。プラズマPの生成が停止された後、約0.001〜0.0015秒程度の間は、アルゴン正イオン及び酸素正イオンが多く存在し、これに対応する電子も存在している。そして、プラズマPの生成が停止された後、約0.002秒程度以降は、アルゴン正イオン及び酸素正イオンが消失すると共に電子が消失する一方で、酸素負イオンの比率が増加する。 As shown in FIG. 11, the period T1 for generating the plasma P and the period T2 for stopping the generation of the plasma P are repeated, and the plasma P is generated intermittently. After the generation of the plasma P is stopped, there are many argon positive ions and oxygen positive ions for about 0.001 to 0.0015 seconds, and there are also electrons corresponding thereto. Then, after the generation of the plasma P is stopped, after about 0.002 seconds, argon positive ions and oxygen positive ions disappear and electrons disappear, while the ratio of oxygen negative ions increases.
そこで、本実施形態に係る成膜装置1Aでは、負イオン生成部24によるプラズマPの生成が停止された後に、成膜対象物11にバイアス電圧を印加する。例えば、バイアス電源27は、酸素負イオン生成モードにおいて、プラズマPの生成が停止されてから数ミリ秒後のタイミングで、成膜対象物11にバイアス電圧を印加する。より具体的には、プラズマPの生成が行われている間は、制御部50によって短絡スイッチSW3がOFF状態とされており、プラズマPの生成が停止されてから数ミリ秒後に、制御部50によって短絡スイッチSW3がON状態とされる。短絡スイッチSW3がON状態とされると、トロリ線18とバイアス電源27とが互いに電気的に接続され、トロリ線18にバイアス電圧が印加される。
Therefore, in the
そして、トロリ線18からブラシ体43を通してホルダ本体部67へ給電され、ホルダ本体部67から先端突起部55を通して成膜対象物11の裏面11bへ給電される。このようにして成膜対象物11の裏面11bに正のバイアス電圧が印加される結果、酸素負イオン生成モードにおいて生成された酸素負イオンが成膜対象物11の裏面11b側に引き寄せられる。
Then, power is supplied from the
特に、本実施形態では、プラズマPの生成が停止されてから数ミリ秒後の酸素負イオンが大幅に増加したタイミングで成膜対象物11にバイアス電圧を印加する。これにより、多くの酸素負イオンが、成膜対象物11の裏面11b側に引き寄せられ、成膜対象物11に形成された膜に照射される。
In particular, in the present embodiment, a bias voltage is applied to the
また、成膜対象物11へのバイアス電圧の印加は、負イオン生成部24による次回のプラズマPの生成が開始される直前まで続行する。具体的には、負イオン生成部24における次回のプラズマ生成が開始される直前において、制御部50によって短絡スイッチSW3がOFF状態とされ、トロリ線18とバイアス電源27とが互いに電気的に非接続とされる。このように、成膜対象物11へバイアス電圧を印加するタイミングは、負イオン生成モードにおいてプラズマPの生成期間と交互に繰り返される。
Further, the application of the bias voltage to the
次に、図12〜図14を参照して、成膜処理後の成膜対象物11に対し、バイアス電圧を印加して酸素負イオンを照射したことによる作用効果について説明する。
Next, with reference to FIGS. 12-14, the effect by having applied the bias voltage and irradiating the oxygen negative ion with respect to the film-forming
まず、図12及び図13を参照して、成膜対象物11に形成された膜の電気的特性に対する酸素負イオン照射の効果を説明する。図12は、酸素負イオン照射の有無とキャリア密度との関係を示すグラフである。図12の横軸は、酸素ガス流量(Oxgen Flow Rate:OFR)[sccm]を示し、図12の縦軸は、キャリア密度[cm−3]を示している。図12のグラフG4は、酸素負イオン生成モードにおいて成膜対象物11に酸素負イオンを照射した場合における、酸素ガス流量に対応したキャリア密度を示すグラフである。図12のグラフG5は、酸素負イオン生成モードにおいて成膜対象物11に酸素負イオンを照射しなかった場合における、酸素ガス流量に対応したキャリア密度を示すグラフである。
First, the effect of oxygen negative ion irradiation on the electrical characteristics of the film formed on the
また、図13は、酸素負イオンの照射の有無と光学的移動度との関係を示すグラフである。図13の横軸は、酸素ガス流量[sccm]を示し、図13の縦軸は、光学的移動度(μopt)[cm2/Vs]を示している。図13のグラフG6は、酸素負イオン生成モードにおいて成膜対象物11に酸素負イオンを照射した場合における、酸素ガス流量に対応した光学的移動度を示すグラフである。図13のグラフG7は、酸素負イオン生成モードにおいて成膜対象物11に酸素負イオンを照射しなかった場合における、酸素ガス流量に対応した光学的移動度を示すグラフである。なお、光学的移動度は、成膜対象物11の結晶粒内の移動度を測定したものである。
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the presence or absence of oxygen negative ion irradiation and the optical mobility. The horizontal axis in FIG. 13 represents the oxygen gas flow rate [sccm], and the vertical axis in FIG. 13 represents the optical mobility (μopt) [cm 2 / Vs]. A graph G6 in FIG. 13 is a graph showing the optical mobility corresponding to the oxygen gas flow rate when the
成膜処理モードにおける成膜条件としては、電流値を150Aとし、酸素ガス流量を10sccm、15sccm、20sccm、又は25sccmとすることで、成膜対象物11にGaが4.0wt%で50nm厚のZnO膜を形成した。酸素負イオン生成モードにおける酸素負イオン照射条件としては、放電電流値を12Aとし、酸素ガス流量を10sccmとし、周波数が60Hzで矩形波の15Vのバイアス電圧を成膜対象物11に10分間印加した。
As the film formation conditions in the film formation processing mode, the current value is 150 A, and the oxygen gas flow rate is 10 sccm, 15 sccm, 20 sccm, or 25 sccm. A ZnO film was formed. As oxygen negative ion irradiation conditions in the oxygen negative ion generation mode, a discharge current value was set to 12 A, an oxygen gas flow rate was set to 10 sccm, a frequency of 60 Hz, and a rectangular wave 15 V bias voltage was applied to the
図12に示すように、全ての酸素ガス流量について、成膜対象物11に酸素負イオンを照射しなかった場合よりも、成膜対象物11に酸素負イオンを照射した場合の方が、キャリア密度が低下している。具体的に、酸素ガス流量が10sccm、15sccm、20sccmの場合には約20%のキャリア密度の低下が見られ、酸素ガス流量が25sccmの場合には約7%のキャリア密度の低下が見られる。キャリア密度の低下は、キャリア(電子)が粒界や不純物等にトラップされた、又は、酸素空孔が減少したことを示している。
As shown in FIG. 12, for all oxygen gas flow rates, the case where the
また、図13に示すように、全ての酸素ガス流量について、成膜対象物11に酸素負イオンを照射しなかった場合よりも、成膜対象物11に酸素負イオンを照射した場合の方が、光学的移動度が増加している。光学的移動度の増加は、結晶内の酸素空孔が減少して粒内の移動度が向上したことを示している。この結果は、キャリア密度の減少とも整合している。以上より、成膜後の成膜対象物11に形成された膜が、酸素負イオンの照射によって改質されたことが確認できる。
Further, as shown in FIG. 13, for all oxygen gas flow rates, the
よって、成膜処理後の成膜対象物11に酸素負イオンを照射することで、成膜対象物11の膜における酸素空孔を少なくする調整を行い、膜を改質することができる。したがって、膜が形成された成膜対象物11を大気中に取り出した場合にも、成膜対象物11における膜の表面に大気中の酸素が付着することを抑制することができ、ひいては膜質の低下を抑制することができる。
Therefore, by irradiating the
続いて、図14を参照して、成膜対象物11における膜を水素ガスセンサに用いた場合の水素ガスセンサ特性に対する酸素負イオン照射の効果を説明する。図14は、酸素負イオン照射の有無と水素ガスセンサ特性との関係を示すグラフである。図14の横軸は、水素ガスセンサの応答時間[sec]を示し、図14の縦軸は水素ガスセンサに流れる電流値[A]を示す。図14の(a)は、酸素負イオン生成モードにおいて成膜対象物11に酸素負イオンを照射した場合における、水素ガスセンサの応答時間に対する電流値を示すグラフである。図14の(b)は、酸素負イオン生成モードにおいて成膜対象物11に酸素負イオンを照射しなかった場合における、水素ガスセンサの応答時間に対する電流値を示すグラフである。
Next, with reference to FIG. 14, the effect of oxygen negative ion irradiation on the hydrogen gas sensor characteristics when the film of the
図14の(b)に示すように、成膜対象物11に酸素負イオンを照射しなかった場合には、水素ガスセンサの電流値のグランドレベルが安定せず、水素ガスセンサの動作が不安定となっている。これに対し、図14の(a)に示すように、成膜対象物11に酸素負イオンを照射した場合には、水素ガスセンサの電流値のグランドレベルが安定し、水素ガスセンサの動作安定性が向上していることが確認できる。
As shown in FIG. 14B, when the
以上、本実施形態に係る成膜装置1Aによれば、バイアス電源27によって、成膜処理後の成膜対象物11に正のバイアス電圧が印加される。これにより、負イオン生成部24で生成された酸素負イオンが成膜対象物11側に引き寄せられ、成膜対象物11に形成された膜の表面に照射される。その結果、成膜対象物11における膜の表面に大気中の酸素が付着することによる膜質の低下をより抑制することができる。
As described above, according to the
また、本実施形態に係る成膜装置1Aによれば、成膜対象物11を保持する成膜対象物保持部材16Aに設けられた給電ブラシ42及び給電端子部51が、真空チャンバー10内に設けられたトロリ線18から給電される。これにより、成膜対象物保持部材16Aの給電ブラシ42及び給電端子部51を通して成膜対象物11に正の電圧を容易に印加することができる。
Further, according to the
また、本実施形態に係る成膜装置1Aによれば、張力付与部25によってトロリ線18に張力が付与される。これにより、真空チャンバー10内で生じる熱等によってトロリ線18が伸び縮した場合にも撓んでしまうことを抑制することができる。
Further, according to the
また、真空チャンバー10内に存在する酸素負イオンは、負イオン生成部24によるプラズマPの生成が停止された後に増加する。本実施形態に係る成膜装置1Aによれば、このようなプラズマPの生成が停止された後の酸素負イオンが増加したタイミングで成膜対象物11に正のバイアス電圧が印加される。これにより、多くの酸素負イオンが成膜対象物11に照射される。その結果、成膜対象物11における膜の表面に大気中の酸素が付着することによる膜質の低下を更に抑制することができる。
Further, the oxygen negative ions existing in the
また、本実施形態に係る成膜装置1Aによれば、成膜処理後の成膜対象物11が真空チャンバー10の搬送室10aからロードロック室26へ搬入されると共に、当該搬入された成膜対象物11が負イオン生成部24による酸素負イオン生成後にロードロック室26から真空チャンバー10の搬送室10aへ搬出される。これにより、成膜対象物11は、大気中に曝されることなく、酸素負イオンが生成された適切なタイミングで搬送室10aへ搬入される。その結果、酸素負イオンを好適に成膜対象物11に照射することができる。
Further, according to the
以上、本実施形態の一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定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。 As mentioned above, although one embodiment of this embodiment was described, this invention is not limited to the said embodiment, It changed within the range which does not change the summary described in each claim, or applied to others It may be a thing.
例えば、上記実施形態では、プラズマ源7を圧力勾配型のプラズマガンとしたが、プラズマ源7は、真空チャンバー10内にプラズマを生成できればよく、圧力勾配型のプラズマガンには限られない。
For example, in the above embodiment, the
また、上記実施形態では、負イオンの生成時に、間欠的にプラズマを生成するとしたが、これに限られない。例えば、負イオンの生成時に、定常的に電流を第2の中間電極62へ供給し、定常放電を発生させてもよい。
In the above embodiment, plasma is generated intermittently when negative ions are generated. However, the present invention is not limited to this. For example, when negative ions are generated, a constant current may be supplied to the second
また、上記実施形態では、プラズマ源7とハース機構2の組が真空チャンバー10内に一組だけ設けられていたが、複数組設けてもよい。また、一の材料に対して複数のプラズマ源7からプラズマPを供給してもよい。上記実施形態では、輪ハース6が設けられていたが、プラズマ源7の向きとハース機構2における材料の位置や向きを工夫することで、輪ハース6を省略してもよい。
In the above embodiment, only one set of the
ステアリングコイル5は、酸素負イオン生成モードにおいては、必ずしも励磁されなくてもよい。
The
図3に示す成膜方法において、負イオン生成工程S2に含まれる原料ガス供給工程S21、プラズマ生成工程S22、及び封止磁場形成工程S23は、必ずしもこの順に処理されなくてもよく、S21〜S23の処理を同時に行ってもよい。また、成膜工程S1において成膜処理が完全に終了する前に成膜工程S1を終了して負イオン生成工程S2に進んでもよい。 In the film forming method shown in FIG. 3, the source gas supply step S21, the plasma generation step S22, and the sealing magnetic field formation step S23 included in the negative ion generation step S2 do not necessarily have to be performed in this order. S21 to S23 These processes may be performed simultaneously. In addition, before the film formation process is completely completed in the film formation process S1, the film formation process S1 may be terminated and the process may proceed to the negative ion generation process S2.
成膜装置1,1Aは、真空チャンバー10の外部において、例えばプラズマ源7に対向する位置(例えば、成膜室10bの側壁10i側)に配置された対向コイルを備えていてもよい。この場合、真空チャンバー10内にはプラズマ源7から対向コイルに向かう方向に伸びる磁場が形成されていてもよい。このような磁場が形成されていると、真空チャンバー10内におけるプラズマPの電子がこの磁場に拘束され、当該電子の成膜対象物11への流入が抑制される。これにより、真空チャンバー10内で生成された負イオンを成膜対象物11に向かって拡散させ易くすることができ、効率良く負イオンを成膜対象物11に形成された膜の表面に付着させることができる。
The
また、成膜装置1,1Aは、例えば成膜室10bの側壁10iの内壁10kに配置され、陽極として機能する対向電極を備えていてもよい。対向電極は、上記の対向コイルを設けた場合に真空チャンバー10内に形成されている磁場を収束することができる。そして、このように収束された磁場に沿ってプラズマPの電子を好適に留め、当該電子の成膜対象物11への流入をより抑制することができる。これにより、真空チャンバー10内で生成された酸素負イオンを成膜対象物11に向かって一層拡散させ易くすることができ、より効率良く酸素負イオンを成膜対象物に形成された膜の表面に付着させることができる。
Further, the
上記実施形態に係る成膜装置1,1Aは、イオンプレーティング法を用いて成膜を行う装置であるとしたが、これに限られない。例えば、スパッタリング法、又は化学蒸着法等を用いてもよい。
Although the
上記第2実施形態に係る成膜装置1Aは、磁場発生コイル30及びそのケース31を備えていないとしたが、これに限られず、磁場発生コイル30及びそのケース31を備えていてもよい。
Although the
また、上記実施形態では、成膜対象物11にバイアス電圧を印加することにより、成膜対象物11に酸素負イオンを照射するとしたが、これに限られない。例えば、成膜対象物11にバイアス電圧を印加することを、成膜対象物11に成膜材料粒子Mbを堆積(成膜)させる際に利用することができる。この場合、成膜対象物11には負のバイアス電圧を印加することで、成膜対象物11は負の電荷を帯びるため、成膜室10b内に存在する電子が搬送室10a側へ進入することを抑制すると共に、成膜室10b内に存在するイオン化した成膜材料粒子Mbが搬送室10a側へ進入するように促進することが可能となる。
In the above-described embodiment, the
1…成膜装置、7…プラズマ源(プラズマガン)、10…真空チャンバー、10a…搬送室、10b…成膜室、11…成膜対象物、14…成膜部、16A…成膜対象物保持部材、18…トロリ線、24…負イオン生成部、25…張力付与部、26…ロードロック室(真空ロードロックチャンバー)、27…バイアス電源(電圧印加部)、30…磁場発生コイル、40…原料ガス供給部、42…給電ブラシ(給電部)、50…制御部、51…給電端子部(給電部)、Ma…成膜材料、Mb…成膜材料粒子、P…プラズマ、SW1…短絡スイッチ(切替部)、M…封止磁場。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記成膜対象物を収納し成膜処理を行う真空チャンバーと、
前記真空チャンバー内において前記成膜材料の粒子を前記成膜対象物に付着させる成膜部と、
前記真空チャンバー内に負イオンを生成する負イオン生成部と、
前記成膜部の動作と、前記負イオン生成部の動作と、を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記成膜部の動作を制御して前記真空チャンバー内で前記成膜処理を行う成膜処理モードと、前記成膜処理を行わずに前記負イオン生成部の動作を制御して前記真空チャンバー内に負イオンを生成する負イオン生成モードと、を切り替え可能である、成膜装置。 A film forming apparatus for forming a film forming material on a film forming object,
A vacuum chamber for accommodating the film formation object and performing a film formation process;
A film forming unit for attaching particles of the film forming material to the film forming object in the vacuum chamber;
A negative ion generator for generating negative ions in the vacuum chamber;
A control unit for controlling the operation of the film forming unit and the operation of the negative ion generation unit ,
The control unit controls the operation of the film forming unit to control the operation of the negative ion generation unit without performing the film forming process and the film forming process mode in which the film forming process is performed in the vacuum chamber. A film forming apparatus capable of switching between a negative ion generation mode for generating negative ions in the vacuum chamber .
前記真空チャンバー内でプラズマを生成するプラズマガンと、
前記真空チャンバー内へ前記負イオンの原料ガスを供給する原料ガス供給部と、を有し、
前記制御部は、前記負イオン生成モード時に、前記プラズマを間欠的に生成するように前記プラズマガンを制御する、請求項1に記載の成膜装置。 The negative ion generator is
A plasma gun for generating plasma in the vacuum chamber;
Have a, a raw material gas supply unit for supplying a raw material gas of the negative ions into the vacuum chamber,
The film forming apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the plasma gun so as to intermittently generate the plasma in the negative ion generation mode .
前記制御部は、前記負イオン生成モード時に、前記切替部を切り替えることによって前記プラズマを間欠的に生成するように前記プラズマガンを制御する、請求項2に記載の成膜装置。 The negative ion generation unit further includes a switching unit that switches between supply and interruption of the plasma into the vacuum chamber,
The film forming apparatus according to claim 2, wherein the control unit controls the plasma gun so as to intermittently generate the plasma by switching the switching unit in the negative ion generation mode .
前記成膜対象物を収納し成膜処理を行う真空チャンバーと、
前記真空チャンバー内において前記成膜材料の粒子を前記成膜対象物に付着させる成膜部と、
前記真空チャンバー内に負イオンを生成する負イオン生成部と、を備え、
前記真空チャンバーは、前記成膜対象物を搬送する搬送室と、前記成膜材料を拡散させる成膜室と、を有し、
前記成膜室から前記搬送室へ向かう方向と交差する方向の磁力線を有する磁場を発生させることにより、前記成膜室内の電子が前記搬送室へ流入するのを抑制する磁場発生コイルを更に備える、成膜装置。 A film forming apparatus for forming a film forming material on a film forming object,
A vacuum chamber for accommodating the film formation object and performing a film formation process;
A film forming unit for attaching particles of the film forming material to the film forming object in the vacuum chamber;
A negative ion generator for generating negative ions in the vacuum chamber,
The vacuum chamber has a transfer chamber for transferring the film formation target, and a film formation chamber for diffusing the film formation material,
A magnetic field generating coil that suppresses the flow of electrons in the film forming chamber into the transfer chamber by generating a magnetic field having a magnetic force line in a direction intersecting with the direction from the film forming chamber toward the transfer chamber ; film forming apparatus.
前記成膜対象物を収納し成膜処理を行う真空チャンバーと、
前記真空チャンバー内において前記成膜材料の粒子を前記成膜対象物に付着させる成膜部と、
前記真空チャンバー内に負イオンを生成する負イオン生成部と、
前記成膜部による成膜処理後の前記成膜対象物に正のバイアス電圧を印加する電圧印加部と、を備え、
前記負イオン生成部は、前記真空チャンバー内で間欠的にプラズマを生成し、
前記電圧印加部は、前記負イオン生成部によるプラズマの生成が停止された後に前記成膜対象物に前記正のバイアス電圧を印加する、成膜装置。 A film forming apparatus for forming a film forming material on a film forming object,
A vacuum chamber for accommodating the film formation object and performing a film formation process;
A film forming unit for attaching particles of the film forming material to the film forming object in the vacuum chamber;
A negative ion generator for generating negative ions in the vacuum chamber;
A voltage application unit that applies a positive bias voltage to the film formation target after the film formation process by the film formation unit,
The negative ion generation unit intermittently generates plasma in the vacuum chamber,
The voltage applying unit applies the positive bias voltage to the film-forming target after the negative ion generator according to the plasma generation is stopped, the film formation apparatus.
前記成膜対象物を収納し成膜処理を行う真空チャンバーと、
前記真空チャンバー内において前記成膜材料の粒子を前記成膜対象物に付着させる成膜部と、
前記真空チャンバー内に負イオンを生成する負イオン生成部と、
前記成膜部による成膜処理後の前記成膜対象物に正のバイアス電圧を印加する電圧印加部と、を備え、
前記真空チャンバーに隣接して配置され、前記成膜対象物を搬入出する真空ロードロックチャンバーを備え、
前記真空ロードロックチャンバーは、成膜処理後の前記成膜対象物を前記真空チャンバーから搬入すると共に、搬入された前記成膜対象物を前記負イオン生成部による負イオン生成後に前記真空チャンバーへ搬出する、成膜装置。 A film forming apparatus for forming a film forming material on a film forming object,
A vacuum chamber for accommodating the film formation object and performing a film formation process;
A film forming unit for attaching particles of the film forming material to the film forming object in the vacuum chamber;
A negative ion generator for generating negative ions in the vacuum chamber;
A voltage application unit that applies a positive bias voltage to the film formation target after the film formation process by the film formation unit,
A vacuum load lock chamber disposed adjacent to the vacuum chamber and carrying the film formation object in and out;
The vacuum load lock chamber carries the film formation target after the film formation process from the vacuum chamber, and discharges the loaded film formation target to the vacuum chamber after negative ions are generated by the negative ion generation unit. to, film forming apparatus.
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