TW201331398A - 成膜裝置 - Google Patents

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Ryouji Chikugo
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Sumitomo Heavy Industries
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Abstract

本發明提供一種成膜裝置，其提高成膜處理的穩定性。本發明的成膜裝置(1)藉由電漿束(P)加熱成膜材料(Ma)，使從成膜材料(Ma)汽化之成膜材料粒子(Mb)附著在基板(11)上來成膜，其具備：真空容器(10)，形成真空環境；主陽極(3)，配置於真空容器(10)內，保持成膜材料(Ma)，並且進行電漿束(P)的引導；及輔助陽極(4)，配置成包圍主陽極(3)，輔助基於主陽極(3)之電漿束(P)的引導，輔助陽極(4)與真空容器(10)電氣短路。藉此，即使在成膜處理中產生導電性附著物的掉落等，亦能夠防止輔助陽極(4)的電位的變化。其結果，能夠防止成膜條件的變化，並能夠提高成膜處理的穩定性。

Description

成膜裝置
本發明係有關一種成膜裝置者。
作為在被處理物的表面成膜成膜材料之方法，例如有離子鍍法。該離子鍍法中，藉由在真空容器內對成膜材料照射電漿束，來使成膜材料離子化而擴散，在被處理物的表面附著已離子化之成膜材料來成膜。例如專利文獻1中公開有使用這種離子鍍法之電漿處理裝置。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特關平8-232060號公報
專利文獻1中記載之電漿處理裝置，具有輔助爐床的電位不同於主爐床的電位及真空裝置的電位之結構。這種電漿處理裝置中，在成膜處理中，由於導電性附著物在輔助爐床與真空容器之間掉落而與輔助爐床與真空容器接觸，有可能會使輔助爐床與真空容器電氣短路，且輔助爐床的電位發生變化。如此，若在成膜處理中輔助爐床的電位發生變化，則輔助爐床的放電狀態發生變化，而有可能導致成膜條件發生變化。因此，希望更進一步提高成膜處 理的穩定性。
因此，本發明係為了解決這種問題點而完成者，其目的在於提供一種具有能夠提高成膜處理的穩定性之結構之成膜裝置。
為了解決上述課題，本發明之成膜裝置係藉由電漿束加熱成膜材料，使從成膜材料汽化之粒子附著在被成膜物上來成膜之成膜裝置，其具備：真空容器，形成真空環境；主陽極，配置於真空容器內，保持成膜材料，並且進行電漿束的引導；及輔助陽極，配置成包圍主陽極，輔助基於主陽極之電漿束的引導，輔助陽極與真空容器電氣短路。
在該成膜裝置中，輔助陽極與真空容器電氣短路。因此，即使在成膜處理中產生導電性附著物的掉落等，亦能夠防止輔助陽極的電位的變化。其結果，能夠防止成膜條件的變化，且能夠提高成膜處理的穩定性。
輔助陽極可具有用於輔助電漿束的引導之電磁鐵，及容納電磁鐵之導電性容器，容器可與真空容器電氣短路。在這種情況下，藉由使輔助陽極的容器與真空容器電氣短路，在藉由電磁鐵輔助電漿束之輔助陽極中，能夠防止在成膜處理中的輔助陽極的電位的變化。其結果，能夠防止成膜條件的變化，亦能夠提高成膜處理的穩定性。
可進一步具備支撐輔助陽極之導電性支撐構件，輔助 陽極亦可以經由支撐構件，與真空容器電氣短路。此時，能夠藉由僅為將輔助陽極直接固定於支撐構件之簡單的結構，使輔助陽極與真空容器電氣短路。
主陽極可具有主爐床。並且，主爐床可由導電性材料構成，並且具有向朝向被成膜物之方向延伸之圓筒狀外側壁，及設置於遠離前述外側壁的前述被成膜物之一側的端部且向圓筒的徑向伸出之板狀構件。並且，可進一步具備設置於板狀構件與支撐構件之間之絕緣構件。此時，由於主陽極與輔助陽極(及支撐輔助陽極之支撐構件)藉由絕緣構件絕緣，因此即使輔助陽極(及支撐輔助陽極之支撐構件)與真空容器電氣短路，亦能夠防止對主陽極的影響，並能夠防止成膜條件發生變化。
支撐構件可具有開口部，該開口部由設置成包圍主陽極的外側壁之絕緣體構成。此時，即使導電性附著物在主陽極與支撐構件之間掉落，主陽極與支撐構件藉由由絕緣體構成之開口部絕緣，因此能夠防止對主陽極之影響，並能夠防止成膜條件發生變化。
主陽極可具有主爐床。並且，主爐床可由導電性材料構成，並且具有向朝向被成膜物之方向延伸之圓筒狀外側壁，及設置於遠離前述外側壁的前述被成膜物之一側的端部且向圓筒的徑向伸出之板狀構件。並且，在板狀構件與支撐構件之間可設置有間隙。此時，由於主陽極與輔助陽極(及支撐輔助陽極之支撐構件)藉由在它們之間設置間隙而被絕緣，因此即使輔助陽極(及支撐輔助陽極之支撐 構件)與真空容器電氣短路，亦能夠防止對主陽極之影響，並能夠防止成膜條件發生變化。
在支撐構件與主陽極的外側壁之間可設置有間隙。此時，由於主陽極的外側壁與輔助陽極(及支撐輔助陽極之支撐構件)藉由在它們之間設置間隙而被絕緣，因此即使輔助陽極(及支撐輔助陽極之支撐構件)與真空容器電氣短路，亦能夠防止對主陽極之影響，並能夠防止成膜條件發生變化。
可進一步具備設置於輔助陽極上之罩，罩可在主陽極上具有開口，並從輔助陽極延伸至真空容器的側壁。此時，能夠防止導電性附著物等侵入輔助陽極與真空容器之間，並能夠簡化維護操作。並且，能夠防止電漿束侵入輔助陽極與真空容器之間，並能夠抑制異常放電等。
罩可具有導電性，並與輔助陽極電氣短路。此時，能夠藉由僅為將罩載置於輔助陽極上之簡單的結構，防止導電性附著物及電漿束侵入輔助陽極與真空容器之間。
依本發明，能夠提高成膜處理的穩定性。
以下，參閱附圖對本發明的實施形態進行詳細說明。另外，在以下說明中對相同要件附加相同元件符號，並省略重複說明。
第1圖係表示基於本實施形態之成膜裝置的結構之概要截面圖。本實施形態的成膜裝置1為用於所謂離子鍍法之離子鍍裝置。另外，為了便於說明，在圖面上還示出XYZ正交座標系。
如第1圖所示，成膜裝置1具備電漿源2、主陽極3、輔助陽極4、支撐構件5、搬送機構7及真空容器10。
真空容器10為藉由未圖示之真空泵形成真空環境之容器，藉由導電性材料(例如銅、不銹鋼等)構成。真空容器10具有搬送室10a，用於搬送成膜對象即作為被處理物之基板11(被成膜物)；成膜室10b，使成膜材料Ma擴散；及電漿口10c，在真空容器10內容納從電漿源2照射之電漿束P。搬送室10a、成膜室10b及電漿口10c相互連通。搬送室10a向預定搬送方向(圖中的箭頭A)延伸，且配置於成膜室10b上。在本實施形態中，搬送方向A沿X軸設定。
電漿源2為壓力梯度型電漿源，並且其主體部份設置於成膜室10b的側壁(電漿口10c)。在電漿源2中生成之電漿束P，從電漿口10c向成膜室10b內射出。電漿束P的射出方向，藉由設置於電漿口10c之未圖示之轉向線圈控制。
主陽極3為用於保持成膜材料Ma，並且進行電漿束P的引導之部份。主陽極3設置於成膜室10b內，並且從搬送機構7觀察時配置於Z軸方向的負方向。主陽極3具有主爐床31。主爐床31為由導電性材料(例如銅、不銹鋼 等)構成之圓筒狀構件，在該主爐床31的中央部，形成有用於填充成膜材料Ma之開口。而且成膜材料Ma的前端部份從該開口露出。主爐床31向主爐床31本身或成膜材料Ma引導從電漿源2射出之電漿束P。另外，在主爐床31上設置有向朝向基板11之方向(Z方向)延伸之圓筒狀外側壁31a，及設置於外側壁31a的端部(遠離基板11的一側的端部)之板狀構件31b。板狀構件31b呈比外側壁31a更向徑向(外側壁31的圓筒形狀的徑向)伸出之形狀。板狀構件31b由導電性材料(例如銅、不銹鋼等)構成。板狀構件31b與後述之支撐構件5的底板5a之間，設置有絕緣構件5c。在主爐床31的板狀構件31b的上面，經由絕緣構件5c連接於支撐構件5的底板5a的下面，且主爐床31與底板5a電氣絕緣。主爐床31(主陽極3)與底板5a(輔助陽極4)藉由絕緣構件5c絕緣，因此即使底板5a(輔助陽極4)與真空容器10電氣短路，亦能夠防止對主爐床31(主陽極3)之影響，並能夠防止成膜條件發生變化。
輔助陽極4為用於輔助基於主陽極3之電漿束P的引導之部份。輔助陽極4配置於保持成膜材料Ma之主爐床31的周圍，且具有環狀容器4a、容納於容器4a內之線圈4b(電磁鐵)及永久磁鐵4c。容器4a由導電性材料(例如銅、不銹鋼等)構成。線圈4b及永久磁鐵4c按照流向線圈4b之電流量，控制射入主爐床31之電漿束P的方向，或射入成膜材料Ma之電漿束P的方向。
支撐構件5為支撐主陽極3及輔助陽極4之構件。支撐構件5具有底板5a、支柱5b及絕緣構件5c。底板5a為在其上面固定輔助陽極4之導電性板狀構件。底板5a具有設置成包圍主陽極3的外側壁31a之開口部5d，且開口部5d由絕緣體構成。即使導電性附著物掉落在主陽極3的外側壁31a與底板5a之間，亦由於外側壁31a與底板5a藉由由絕緣體構成之開口部5d絕緣，能夠防止對主陽極3之影響，並能夠防止成膜條件發生變化。支柱5b為支撐底板5a之導電性構件，設置於成膜室10b的底面。底板5a及支柱5b例如由不銹鋼等構成。絕緣構件5c為支撐主爐床31之絕緣性構件，設置於底板5a與主爐床31之間。絕緣構件5c例如設置於底板5a的下面，並連接於設置在主爐床31的底部之板狀構件31b的上面。
搬送機構7由設置於搬送室10a內之複數個搬送輥71構成。搬送機構7在與成膜材料Ma對置之狀態下，向搬送方向A搬送保持基板11之托盤72。搬送輥71沿搬送方向A以等間隔排列，能夠在支撐托盤72之同時，向搬送方向A搬送托盤72。另外，基板11例如為玻璃基板、塑料基板及半導體基板等板狀構件。
作為成膜材料Ma，例示了ITO及ZnO等透明導電材料、SiON等絕緣密封材料。當成膜材料Ma由絕緣性物質構成時，若對主爐床31照射電漿束P，則主爐床31被來自電漿束P之電流加熱，成膜材料Ma的前端部份蒸發(汽化)，藉由電漿束P離子化之成膜材料粒子Mb，向 成膜室10b內擴散。並且，當成膜材料Ma由導電性物質構成時，若向主爐床31照射電漿束P，則電漿束P直接射入成膜材料Ma，成膜材料Ma的前端部份被加熱而蒸發，藉由電漿束P離子化之成膜材料粒子Mb，向成膜室10b內擴散。向成膜室10b內擴散之成膜材料粒子Mb，向成膜室10b的上方(Z軸正方向)移動，在搬送室10a內附著於基板11的表面。
另外，成膜材料Ma成形為預定長度的圓柱狀固體，且複數個成膜材料Ma一次性附著於主陽極3上。而且，按照成膜材料Ma的消耗，藉由頂推裝置6從主陽極3的下方依次擠出成膜材料Ma，以便最上部的成膜材料Ma的前端部份，保持與主爐床31上端的預定位置關係。
第2圖係用於說明成膜裝置1的電氣連接關係之圖。如第2圖所示，真空容器10連接於接地電位GND。輔助陽極4的容器4a經由底板5a及支柱5b，與真空容器10電氣短路。為此，輔助陽極4的容器4a的電位與真空容器10的電位相同，為接地電位GND。電漿源2與主爐床31之間連接有電源PS，主爐床31與底板5a之間，設置有絕緣構件5c。並且，主爐床31經由電阻器R，連接於真空容器10。因此，主爐床31相對真空容器10保持為正電位。
這樣構成之成膜裝置1中，輔助陽極4的容器4a與真空容器10電氣短路。亦即，輔助陽極4的電位變成接地電位GND(0V)。因此，成膜處理中即使因導電性附 著物的掉落，導致輔助陽極4的容器4a與真空容器10電氣連接，亦由於容器4a與真空容器10從最初就電氣短路，因此不會產生輔助陽極4的容器4a的電位變化。因此，能夠抑制放電狀態的變化，並能夠防止成膜條件的變化。其結果，能夠抑制成膜於基板11之膜質的變化，並能夠提高成膜處理的穩定性。
習知之成膜裝置中，輔助陽極相對主陽極及真空容器電氣絕緣，因此結構復雜。另一方面，成膜裝置1中，能夠設成僅為將輔助陽極4直接固定於底板5a之簡單的結構。
第3圖係表示成膜裝置1的變形例的結構之概要截面圖。如第3圖所示，成膜裝置1相對於第1圖的結構，進一步具備粒子捕獲板12及罩13。在此，進行粒子捕獲板12及罩13的說明，關於其他構成要件，與上述實施形態相同，因此省略其說明。
粒子捕獲板12為捕獲成膜材料粒子Mb並保持之構件。粒子捕獲板12沿側壁10d的內面配置。粒子捕獲板12的表面設置有複數個凹部和複數個凸部，有效地捕獲成膜材料粒子Mb。粒子捕獲板12具有導電性，例如由銅構成。粒子捕獲板12的厚度例如為4mm左右。粒子捕獲板12藉由螺栓等導電性固定構件，固定於真空容器10的側壁10d。因此，粒子捕獲板12與真空容器10電氣短路，粒子捕獲板12的電位為接地電位GND。
罩13為從輔助陽極4及輔助陽極4的外周邊覆蓋至 真空容器10的側壁10d的內面之板狀構件。罩13設置於輔助陽極4上。罩13在主陽極3上具有開口，其外緣沿著真空容器10的側壁10d的內面。罩13具有導電性，例如由不銹鋼構成。罩13的厚度例如為3mm左右。罩13藉由載置於輔助陽極4上來安裝。因此，與輔助陽極4的容器4a電氣短路，罩13的電位為接地電位GND。另外，當粒子捕獲板12比輔助陽極4的上面更延伸至下方時，罩13的外緣呈沿著粒子捕獲板12之形狀。
在該變形例中，以從輔助陽極4及輔助陽極4的外周邊覆蓋至真空容器10的側壁10d的內面之方式，設置有罩13。因此，能夠防止導電性附著物等侵入輔助陽極4與真空容器10之間，並能夠簡化維護操作。另外，能夠防止電漿束P侵入輔助陽極4與真空容器10之間，並能夠抑制異常放電等。
另外，由於輔助陽極4與真空容器10電氣短路，因此能夠設成僅為將與真空容器10電氣短路之罩13載置於輔助陽極4上之簡單的結構。並且，當進一步設置粒子捕獲板12時，能夠一體地覆蓋輔助陽極4與真空容器10的側壁10d的內面。因此，能夠更可靠地防止導電性附著物等侵入輔助陽極4與真空容器10之間，並能夠更加簡化維護操作。另外，能夠更可靠地防止電漿束P侵入輔助陽極4與真空容器10之間，並能夠進一步抑制異常放電等。
另外，本發明之成膜裝置不限定於本實施形態所記載 之成膜裝置。可在板狀構件31b與支撐構件5的底板5a之間不設置絕緣構件5c，而設置間隙。由於主陽極3(的板狀構件31b)與輔助陽極4(及支撐輔助陽極4之支撐構件5)藉由在它們之間設置間隙而被絕緣，因此即使輔助陽極4(及支撐輔助陽極4之支撐構件5)與真空容器10電氣短路，亦能夠防止對主陽極3之影響，並能夠防止成膜條件發生變化。另外，可在底板5a上不設置由絕緣體構成之開口部5d，而在底板5a與主陽極3的外側壁31a之間設置間隙。由於主陽極3的外側壁31a與輔助陽極4(及支撐輔助陽極4之支撐構件5)在它們之間設置間隙而被絕緣，因此即使輔助陽極4(及支撐輔助陽極4之支撐構件5)與真空容器10電氣短路，亦能夠防止對主陽極3之影響，並能夠防止成膜條件發生變化。
1‧‧‧成膜裝置
3‧‧‧主陽極
4‧‧‧輔助陽極
4a‧‧‧容器
4b‧‧‧線圈(電磁鐵)
5‧‧‧支撐構件
10‧‧‧真空容器
10d‧‧‧側壁
11‧‧‧基板(被成膜物)
13‧‧‧罩
Ma‧‧‧成膜材料
Mb‧‧‧成膜材料粒子
P‧‧‧電漿束
第1圖係表示本實施形態之成膜裝置的結構之概要截面圖。
第2圖係用於說明第1圖的成膜裝置的電氣連接關係之圖。
第3圖係表示第1圖的成膜裝置的變形例的結構之概要截面圖。
1‧‧‧成膜裝置
2‧‧‧電漿源
3‧‧‧主陽極
4‧‧‧輔助陽極
4a‧‧‧容器
4b‧‧‧線圈(電磁鐵)
4c‧‧‧永久磁鐵
5‧‧‧支撐構件
5a‧‧‧底板
5b‧‧‧支柱
5c‧‧‧絕緣構件
5d‧‧‧開口部
6‧‧‧頂推裝置
7‧‧‧搬送機構
10‧‧‧真空容器
10a‧‧‧搬送室
10b‧‧‧成膜室
10c‧‧‧電漿口
10d‧‧‧側壁
11‧‧‧基板(被成膜物)
31‧‧‧主爐床
31a‧‧‧外側壁
31b‧‧‧板狀構件
71‧‧‧搬送輥
72‧‧‧托盤
A‧‧‧搬送方向
Ma‧‧‧成膜材料
Mb‧‧‧成膜材料粒子
P‧‧‧電漿束

Claims (9)

  1. 一種成膜裝置，其藉由電漿束加熱成膜材料，使從前述成膜材料汽化之粒子附著在被成膜物上來成膜，其特徵為具備：真空容器，形成真空環境；主陽極，配置於前述真空容器內，保持前述成膜材料，並且進行前述電漿束的引導；及輔助陽極，配置成包圍前述主陽極，輔助基於前述主陽極之前述電漿束的引導，前述輔助陽極與前述真空容器電氣短路。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之成膜裝置，其中，前述輔助陽極具有：電磁鐵，用於輔助前述電漿束的引導；及導電性容器，容納前述電磁鐵，前述容器與前述真空容器電氣短路。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之成膜裝置，其中，進一步具備導電性支撐構件，支撐前述輔助陽極，前述輔助陽極經由前述支撐構件與前述真空容器電氣短路。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之成膜裝置，其中，前述主陽極具有主爐床，前述主爐床由導電性材料構成，並且具有：圓筒狀外側壁，向朝向前述被成膜物之方向延伸；及板狀構件，設 置於遠離前述外側壁的前述被成膜物之一側的端部，並且向圓筒的徑向伸出，更進一步具備設置於前述板狀構件與前述支撐構件之間之絕緣構件。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之成膜裝置，其中，前述支撐構件具有開口部，該開口部由設置成包圍前述主陽極的前述外側壁之絕緣體構成。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之成膜裝置，其中，前述主陽極具有主爐床，前述主爐床由導電性材料構成，並且具有：圓筒狀外側壁，向朝向前述被成膜物之方向延伸；及板狀構件，設置於遠離前述外側壁的前述被成膜物之一側的端部，並且向圓筒的徑向伸出，前述板狀構件與前述支撐構件之間設置有間隙。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之成膜裝置，其中，前述支撐構件與前述主陽極的前述外側壁之間設置有間隙。
  8. 如申請專利範圍第1或2項所述之成膜裝置，其中，更進一步具備設置於前述輔助陽極上之罩，前述罩在前述主陽極上具有開口，並且從前述輔助陽極延伸至前述真空容器的側壁。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之成膜裝置，其中，前述罩具有導電性， 前述罩與前述輔助陽極電氣短路。
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