JP6167972B2 - Deposition equipment - Google Patents
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Description
本発明は、プラズマを用いて、鋼材等の導電性を有する被加工部材の表面に被膜を形成する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 workpiece to be processed such as steel using plasma.
従来より、プラズマを用いて、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し種々提案されている。
例えば、上述した被加工材料の表面にダイヤモンドライクカーボン(以下、「DLC」という。)成膜処理する技術が特許文献1(特開2004−47207号公報)等により知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, various film forming apparatuses for forming a film on the surface of a work material having conductivity such as a steel material using plasma have been proposed.
For example, a technique for forming a diamond-like carbon (hereinafter referred to as “DLC”) film on the surface of the above-described material to be processed is known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-47207.
この特許文献1に開示された技術では、プラズマ生成装置がマイクロ波供給口である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生成される。被加工材料は例えば棒状であり、石英窓内面から処理容器内に突出するように配置され、生成されたプラズマに覆われた被加工材料の石英窓内面の周辺部分にはシース層が生成される。続いて、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生成されたシース層の厚さが拡大する。また同時に、供給されたマイクロ波は、この拡大されたシース層に沿って高エネルギ密度の表面波として伝搬する。このとき、高エネルギ密度の表面波により石英窓内面周辺から離れた被加工材料の表面にもプラズマが生成され、シース層も生成される。この新たに生成されたシース層も負のバイアス電圧によって拡大され、この拡大されたシース層に沿ってマイクロ波が高エネルギ密度の表面波としてさらに伝搬する。これにより、被加工材料の石英窓周辺から離れた部分へ、すなわち、被加工材料の石英窓側の一端から処理容器内に突出した他端へとプラズマが伸長する。この結果、原料ガスが表面波によってプラズマ励起されて高密度プラズマとなる。これにより、被加工材料の表面全体にDLC成膜処理される。
In the technology disclosed in
As a result, the thickness of the sheath layer generated on the surface of the workpiece material is increased. At the same time, the supplied microwave propagates as a surface wave of high energy density along the expanded sheath layer. At this time, plasma is also generated on the surface of the material to be processed away from the periphery of the inner surface of the quartz window by the surface wave of high energy density, and a sheath layer is also generated. The newly generated sheath layer is also expanded by the negative bias voltage, and the microwave further propagates as a surface wave of high energy density along the expanded sheath layer. As a result, the plasma extends to a portion of the workpiece material away from the periphery of the quartz window, that is, from one end of the workpiece material on the quartz window side to the other end protruding into the processing container. As a result, the source gas is plasma-excited by the surface wave and becomes high-density plasma. Thereby, the DLC film forming process is performed on the entire surface of the material to be processed.
しかしながら、前記特許文献1に記載された成膜装置は、元々1つの被加工材料を処理容器内に配置し、その1つの被加工材料に成膜を行うものであり、従って、複数の被加工材料に対して同時に成膜を行うという思想はない。基本的に従来の成膜装置を使用する場合であっても、複数の被加工材料に対して同時成膜を行い、成膜加工された各被加工材料の生産性を格段に向上させることが望ましい。
However, the film forming apparatus described in
本発明は前記従来技術の問題点を解消するためになされたものであり、処理容器内で複数の被加工部材を保持するとともにマイクロ波供給口から供給されるマイクロ波を各被加工部材に対して分散する構成を工夫することにより、複数の被加工部材に対して均等に同時成膜を行うことが可能な成膜装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior art, and holds a plurality of workpieces in a processing vessel and applies a microwave supplied from a microwave supply port to each workpiece. It is an object of the present invention to provide a film forming apparatus capable of performing simultaneous film formation on a plurality of workpieces evenly by devising a configuration that is dispersed.
請求項1に係る成膜装置は、処理容器に原料ガスと不活性ガスとを供給するガス供給部と、導電性を有する被加工部材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、前記被加工部材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表面波として伝搬させるマイクロ波供給口と、前記マイクロ波供給口に対して突出するように配置され、前記マイクロ波供給口からのマイクロ波を表面波として伝搬する導電性の伝搬部と、複数の被加工部材を保持する複数の保持部を備え、前記伝搬部と前記被加工部材とに電気的に接続され、前記伝搬部に伝搬された表面波を、前記複数の被加工部材に分散する分散部と、を備えることを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a film forming apparatus including: a gas supply unit that supplies a raw material gas and an inert gas to a processing container; and a microwave for generating plasma along a processing surface of a conductive workpiece. A microwave supply unit to be supplied, a negative voltage application unit to apply a negative bias voltage for expanding a sheath layer along the processing surface of the workpiece, and a microwave supplied from the microwave supply unit have been enlarged A microwave supply port that propagates as a surface wave to the sheath layer, and a conductive propagation part that is disposed so as to protrude from the microwave supply port and that propagates the microwave from the microwave supply port as a surface wave And a plurality of holding portions for holding a plurality of workpieces, and electrically connected to the propagation portion and the workpiece, and the surface waves propagated to the propagation portions are converted into the plurality of workpieces. Characterized in that it and a dispersion unit for dispersing the.
請求項2に係る成膜装置は、請求項1の成膜装置において、前記分散部には、前記複数の保持部と、前記伝搬部との間に、マイクロ波を透過させる透過部を備えることを特徴とする。
The film forming apparatus according to
請求項3に係る成膜装置は、請求項1又は請求項2の成膜装置において、前記伝搬部は前記複数の保持部と接続される前記分散部の中心に配置され、前記複数の保持部は前記分散部の端部に配置され、前記分散部は、前記伝搬部から前記保持部までの間において、前記伝搬部から前記保持部へ向かう長手方向に直交する幅が異なる形状であることを特徴とする。
The film forming apparatus according to
請求項4に係る成膜装置は、請求項3の成膜装置において、前記分散部は、前記伝搬部から前記保持部までの間において、前記幅が最小幅である領域が、前記伝搬部の周辺に設けられることを特徴とする。 The film forming apparatus according to a fourth aspect is the film forming apparatus according to the third aspect, wherein the region where the width is the minimum width is between the propagation unit and the holding unit. It is provided in the periphery.
請求項5に係る成膜装置は、請求項2又は請求項4の成膜装置において、前記透過部又は前記幅が最小幅である領域は、前記伝搬部と前記保持部とを結ぶ直線を対称軸にして、線対称に設けられることを特徴とする。
The film forming apparatus according to
請求項6に係る成膜装置は、請求項2の成膜装置において、前記透過部は、前記伝搬部から複数の前記保持部それぞれまでの位置において、前記伝搬部を中心に、前記伝搬部からの距離が等しい位置に設けられることを特徴とする。 The film forming apparatus according to a sixth aspect is the film forming apparatus according to the second aspect, wherein the transmission portion is located at a position from the propagation portion to each of the plurality of holding portions, with the propagation portion as a center and from the propagation portion. Are provided at the same distance.
請求項7に係る成膜装置は、請求項1乃至6のいずれかに記載の成膜装置において、前記基材保持部は、前記マイクロ波供給口から前記伝搬部が突出する方向に沿って、前記伝搬部と距離を離して配置され、前記分散部は、前記伝搬部から前記基材保持部に向かう方向に長辺を有する多角形状であることを特徴とする。 A film forming apparatus according to a seventh aspect is the film forming apparatus according to any one of the first to sixth aspects, wherein the base material holding part is along a direction in which the propagation part protrudes from the microwave supply port. The dispersive part is arranged at a distance from the propagation part, and the dispersion part has a polygonal shape having a long side in a direction from the propagation part toward the base material holding part.
請求項8に係る成膜装置は、請求項1乃至請求項7のいずれかの成膜装置において、前記分散部に配置される前記複数の被加工部材の間に、前記負電圧印加部により印加される負電圧より高い電圧を有する電極が、前記被加工部材及び前記分散部と非接触に配置されることを特徴とする。 A film forming apparatus according to an eighth aspect is the film forming apparatus according to any one of the first to seventh aspects, wherein the negative voltage application unit applies the plurality of workpieces disposed in the dispersion unit. An electrode having a voltage higher than the negative voltage is disposed in non-contact with the workpiece and the dispersion portion.
請求項1に係る成膜装置では、マイクロ波供給口から突出して配置され、マイクロ波供給口からのマイクロ波に基づく表面波を伝搬する導電性の伝搬部、複数の被加工部材を保持する複数の保持部、及び、伝搬部と複数の保持部とに共通して接続され、伝搬部に伝搬された表面波を複数の保持部により保持された複数の被加工部材に分散する分散部を備え、複数の被加工部材と、分散部と、伝搬部とを電気的に接続するとともに、負電圧印加部により、複数の被加工部材、分散部及び伝搬部のいずれかに負電圧を印加することにより、マイクロ波供給口から伝搬部に伝搬されたマイクロ波に基づく表面波を、分散部を介して、複数の保持部に保持された各被加工部材に分散させることができる。これにより、各被加工部材の周囲に均一な高密度プラズマを発生させることができることから、各被加工部材に対応して複数のマイクロ波供給口等を設けることなく、複数の被加工部材に対して同時に成膜を行うことが可能となる。
In the film forming apparatus according to
請求項2に係る成膜装置では、分散部には、複数の被加工部材を保持する複数の保持部と、複数の被加工部材に共通する伝搬部との間に、マイクロ波を透過させる透過部を備えている。これにより、マイクロ波供給口から伝搬部に沿って伝搬するマイクロ波に基づく表面波は透過部を介して透過伝搬され、この結果、分散部の周囲から回り込んで被加工部材に伝搬する表面波だけでなく、透過部を透過した表面波をも被加工部材に伝搬させることができる。従って、各被加工部材を伝搬する表面波のムラを減少させて各被加工部材の周囲に均一なプラズマを発生させることにより、複数の被加工部材に対して同時に均一な成膜を行うことが可能となる。
In the film forming apparatus according to
請求項3に係る成膜装置では、伝搬部は分散部の中心に配置され、複数の保持部は伝搬部から端部に配置され、また、分散部は、伝搬部から保持部までの間において、伝搬部から保持部へ向かう長手方向に直交する幅が異なる形状である。これにより、マイクロ波供給口から伝搬部に沿って伝搬するマイクロ波に基づく表面波は、分散部の周囲から回り込んで被加工部材に伝搬する表面波だけでなく、幅が狭い領域から侵入した表面波をも被加工部材に伝搬させることができる。従って、各被加工部材を伝搬する表面波のムラを減少させて各被加工部材の周囲に均一なプラズマを発生させることにより、複数の各被加工部材に対して同時に均一な成膜を行うことが可能となる。
In the film forming apparatus according to
伝搬部は、マイクロ波供給口から突出して配置されている。さらに、請求項4に係る成膜装置では、伝搬部から保持部までの間において、前記幅が最小幅である領域は、伝搬部の周辺に設けられている。これにより、マイクロ波供給口から伝搬部に沿って伝搬するマイクロ波に基づく表面波はマイクロ波供給口に対応する最小幅である前記幅の領域を介して伝搬され、この結果、分散部の周囲から回り込んで被加工部材に伝搬する表面波だけでなく、切欠き部から侵入した表面波をも被加工部材に伝搬させることができる。従って、各被加工部材を伝搬する表面波のムラを減少させて各被加工部材の周囲に均一なプラズマを発生させることにより、複数の各被加工部材に対して同時に均一な成膜を行うことが可能となる。 The propagation unit is disposed so as to protrude from the microwave supply port. Furthermore, in the film forming apparatus according to a fourth aspect, the region having the minimum width is provided around the propagation unit between the propagation unit and the holding unit. Thereby, the surface wave based on the microwave propagating from the microwave supply port along the propagation part is propagated through the region having the minimum width corresponding to the microwave supply port, and as a result, around the dispersion part. It is possible to propagate not only the surface wave that wraps around and propagates to the workpiece, but also the surface wave that enters from the notch to the workpiece. Therefore, it is possible to perform uniform film formation on a plurality of workpieces simultaneously by reducing unevenness of surface waves propagating through the workpieces and generating uniform plasma around each workpiece. Is possible.
請求項5に係る成膜装置では、透過部又は幅が最小幅である領域は、伝搬部と前記保持部とを結ぶ直線を対称軸にして、線対称に設けられている。これにより、透過部又は幅が最小幅である領域が伝搬部及び保持部の両側で均等に配置されることとなり、各被加工部材の周囲に発生する表面波の均一化を図って各被加工部材の周囲に均一なプラズマを発生させることにより、複数の各被加工部材に対して同時に均一な成膜を行うことが可能となる。 In the film forming apparatus according to the fifth aspect, the transmission part or the region having the smallest width is provided in line symmetry with a straight line connecting the propagation part and the holding part as the axis of symmetry. As a result, the transmission portion or the region having the smallest width is uniformly arranged on both sides of the propagation portion and the holding portion, and the surface wave generated around each workpiece is made uniform to each workpiece. By generating uniform plasma around the member, uniform film formation can be performed simultaneously on each of the plurality of workpieces.
請求項6に係る成膜装置では、透過部は、伝搬部から各保持部までの位置において、伝搬部を中心に、伝搬部からの距離が等しい位置に設けられているので、各被加工部材の周囲に発生する表面波の均一化を図って各被加工部材の周囲に均一なプラズマを発生させることにより、複数の各被加工部材に対して同時に均一な成膜を行うことが可能となる。 In the film forming apparatus according to claim 6, since the transmission part is provided at a position from the propagation part to each holding part at a position where the distance from the propagation part is equal, centering on the propagation part, By making uniform the surface wave generated around the substrate and generating uniform plasma around each workpiece, uniform film formation can be performed simultaneously on each of the workpieces. .
請求項7に係る成膜装置では、分散部は、伝搬部から基材保持部に向かう方向に長辺を有している。すなわち、分散部は、伝搬部から基材保持部に向かう方向が長手方向である。これにより、伝搬部に伝搬されるマイクロ波の表面波は、分散部の長手方向に沿って、基材保持部に向かって分散されやすく、基材保持部の周辺において、成膜に必要なプラズマの生成効率を、向上させることができる。 In the film forming apparatus according to the seventh aspect, the dispersion part has a long side in the direction from the propagation part to the base material holding part. That is, in the dispersion part, the direction from the propagation part toward the base material holding part is the longitudinal direction. Thereby, the surface wave of the microwave propagated to the propagation part is easily dispersed toward the substrate holding part along the longitudinal direction of the dispersion part, and the plasma necessary for film formation around the substrate holding part. The production efficiency of can be improved.
請求項8に係る成膜装置では、分散部に配置される複数の被加工部材の間に、負電圧印加部により印加される負電圧より高い電圧を有する電極が、被加工部材及び分散部と非接触に配置されている。これにより、各被加工部材間で、負電圧印加部から印加される負電圧による十分な電位差を確保して、各被加工部材の周囲に対して効率的にプラズマを発生させて複数の各被加工部材に対して同時に均一な成膜を行うことが可能となる。
In the film forming apparatus according to
以下、本発明に係る成膜装置について、本発明を具体化した第1実施形態及び第2実施形態に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。先ず、第1実施形態に係る成膜装置1の概略構成について図1乃至図3に基づいて説明する。
Hereinafter, a film forming apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings based on a first embodiment and a second embodiment that embody the present invention. First, a schematic configuration of the
図1は、第1実施形態の成膜装置1の全体構成を示す概略図である。図1に示すように、本実施形態に係る成膜装置1は、処理容器2、真空ポンプ3、真空計4、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、後述する圧力調整バルブ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2の内部には、マイクロ波供給口22が設けられる。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a
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、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、成膜用には、CH4、およびTMSの原料ガスが用いられる。
The
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と、圧力とは、後述する制御部6により制御されてもよいし、作業者により制御されてもよい。なお、圧力は真空計4で測定され、測定結果は、制御部6に入力される。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 rates and pressures of the source gas and the inert gas supplied from the
処理容器2の内部には、棒状の表面に導電性を有する複数個(図1では3個)の被加工材料8が設けられる。被加工材料8は、ステンレス等で形成された導電性を有する保持具9により保持される。被加工材料8は、下端部が凹状に形成されている。保持具9は、伝搬部9A、分散部9B及び被加工材料8の個数に応じた複数個(第1実施形態では3個)の保持部9Cを有している。保持部9Cは、分散部9Bに対して凸形状に配置されている。被加工材料8が、治保持具9に保持されるとき、被加工材料8の凹状に形成された端部が、保持部9Cの凸部に嵌合される。
ここに、伝搬部9Aは、下端がマイクロ波供給口22に嵌合されてマイクロ波供給口22から突出して配置されるとともにマイクロ波供給口22から伝搬されるマイクロ波に基づく表面波を上方に向かって伝搬する棒状の導電性金属材料から形成されている。
分散部9Bは、図2に示すように、導電性の板状金属材料から長方形状に形成されてなり、その上面には、被加工材料の個数に応じて3個の導電性の保持部9Cが立設されている。また、分散部9Bにおいて、各保持部9Cの間には、マイクロ波を透過させる透過スリット9Dが形成されている。
A plurality of (three in FIG. 1)
Here, the
As shown in FIG. 2, the dispersing
透過スリット9Dは、図2に示すように、伝搬部9A(中央の被加工材料8に対応して設けられている、図1参照)と保持部9C(両側の被加工材料8に対応して設けられている)とを結ぶ直線を対称軸Lにして、対称軸Lの両側で線対称の形態となるように設けられている。これにより、透過スリット9Dが伝搬部9Aと保持部9Cとを結ぶ対称軸Lの両側で均等に配置されることとなる。
また、透過スリット9Dは、図2に示すように、伝搬部9Aから各保持部9Cまでの位置において、伝搬部9Aを中心に、伝搬部9Aからの距離が等しい位置に設けられている。
更に、透過スリット9Dは、図3に示すように、分散部9Bにて伝搬部9Aから外側に拡がる方向に傾斜して形成されている。
As shown in FIG. 2, the transmission slit 9 </ b> D includes a
Further, as shown in FIG. 2, the
Further, as shown in FIG. 3, the
また、前記のように、分散部9Bには、複数の被加工材料8を保持する複数の保持部9Cと、複数の被加工材料8に共通する伝搬部9Aとの間に、マイクロ波を透過させる透過スリット9Dが形成されていることから、マイクロ波供給口22から伝搬部9Aに沿って伝搬するマイクロ波に基づく表面波は透過スリット9Dを介して透過伝搬され、この結果、分散部9Bの周囲から回り込んで被加工材料8に伝搬する表面波だけでなく、透過スリット9Dを透過した表面波をも被加工材料8に伝搬させることができる。従って、各被加工材料8に伝搬する表面波のムラを減少させて各被加工材料8の周囲に均一なプラズマを発生させることにより、複数の各被加工材料8に対して同時に均一な成膜を行うことが可能となる。
複数の各保持部9Cは、被加工材料8を立設状態で保持するものである。
Further, as described above, the
Each of the plurality of holding
前記したように、保持具9を構成する伝搬部9A、分散部9B及び保持部9Cは、それぞれ導電性を有しており、従って、伝搬部9A、分散部9B及び保持部9Cは電気的に接続された状態にある。
As described above, the
同軸導波管21の中心導体21Aとマイクロ波供給口22に嵌合された保持具9における伝搬部9Aの下端部との間には、真空を保持するために、石英等の誘電体が配置される。
A dielectric such as quartz is disposed between the
尚、被加工材料8の材質は、表面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8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
処理容器2には、マイクロ波供給口22の中央に同軸導波管21の中心導体21Aが延長されている。マイクロ波供給口22の上端面を除く外周面、つまり、マイクロ波導入面22A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。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、電気的に処理容器2に接続されている。
In the
処理容器2の内部には、前記のように保持具9にて保持された各被加工材料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。以降の記載では、MVP法を説明する。
Inside the
マイクロ波パルス制御部11は、制御部6の指示に従い、パルス信号を発振する。発振したパルス信号は、マイクロ波発振器12へ送信される。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。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、パルス状にして後述するアイソレータ17に供給する。なお、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。
The microwave
そして、マイクロ波は、マイクロ波発振器12からアイソレータ17、チューナ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を経由し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のマイクロ波導入面22Aから、処理容器2内に供給される。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18は、マイクロ波の反射波が最小になるようにチューナ18前後のインピーダンスを整合するものである。
The microwave passes from the
また、成膜装置1は、負電圧電源15と、負電圧パルス発生部16と、負電圧印加電極25とを備える。負電圧電源15は、制御部6と接続される。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、パルス状の負のバイアス電圧にするパルス化を行う。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、負のバイアス電圧のパルスの大きさ、周期、及び、デューティ比を制御する処理である。負電圧印加電極25は、被加工材料8に電気的に接続されている。
The
尚、前記したように、保持具9を構成する伝搬部9A、分散部9B及び保持部9Cは、それぞれ導電性を有しており、伝搬部9A、分散部9B及び保持部9Cは電気的に接続された状態にある。このため、負電圧印加電極25は、被加工材料8以外の伝搬部9Aや分散部9Bに接続されてもよい。
この場合、被加工材料8は、負電圧印加電極25と接点を持たないことから、保持具9との接点以外の全体に渡って被膜が形成される。
As described above, the
In this case, since the
負電圧印加電極25により、パルス状の負のバイアス電圧が、被加工材料8に印加される。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の全域にパルス状の負のバイアス電圧が印加される。また、保持具9の表面全域にも被加工材料8を介してパルス状の負のバイアス電圧が印加される。なお、保持具9が、導電性材料で形成されている場合は、被加工材料8と、分散部9Bおよび伝搬部9Aとは、保持具9を介して電気的に接続される。このとき、負電圧印加電極25は、保持具9にパルス状の負のバイアス電圧を印加することにより、被加工材料8に電圧が印加されてもよい。
A negative negative bias voltage is applied to the
伝搬部9A、分散部9B及び被加工材料8に、負電圧印加電極25により負のバイアス電圧が印加されると、マイクロ波導入面22Aからマイクロ波が供給されて生成されたシース層の厚さが、伝搬部9A、分散部9B及び被加工材料8の周囲に拡大される。マイクロ波は、伝搬部9A、分散部9B及び被加工材料8の周囲に拡大されたシース層に沿って、伝搬部9A、分散部9B及び被加工材料8の処理表面に表面波として伝搬される。パルス状のマイクロ波が供給され、およびパルス状の負のバイアス電圧が同一時間に印加されることにより、図3に示すように、表面波励起プラズマ28が発生される。
When a negative bias voltage is applied to the
[表面波励起プラズマの詳細な説明]
通常、表面波励起プラズマを発生させる場合、まず、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。
[Detailed explanation of surface wave excitation plasma]
Usually, when generating surface wave excitation plasma, first, a microwave is supplied along an 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
従って、被加工材料8を保持する保持具9の伝搬部9A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、かつ負電圧印加電極25を介して被加工材料8及び保持具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及び保持具9の表面に沿って表面波に基づく高密度励起プラズマ28が発生する。
Accordingly, the microwave is supplied from the
ここで、保持具9及び被加工材料8に周囲にプラズマ28が発生される過程について、図3に基づき説明する。
図3に示すように、伝搬部9Aと被加工材料8はそれぞれ分散部9Bの対向する面に配置されている。具体的には、板状の分散部9Bにおいて、保持具9および被加工材料8が上面側に配置され、伝搬部9Aが下面側に配置されている。マイクロ波供給口22から発せられたマイクロ波に基づく表面波は、伝搬部9Aに沿って上方に伝搬され、矢印Aに示すように、分散部9Bの下面を伝搬される。これにより、マイクロ波に基づく表面波は分散部9Bの両側に配置された被加工材料8の外側に伝搬され、また同時に、分散部9Bの下面を伝搬するマイクロ波に基づく表面波の一部は、矢印Bに示すように、各透過スリット9Dを透過し、分散部9Bの上面側にも伝搬する。更に、各透過スリット9Dを透過したマイクロ波に基づく表面波は、矢印Cに示すように、各被加工材料8の他の被加工材料8と面する内側周囲に沿って伝搬していく。この結果、図3に示すように、保持具9を構成する伝搬部9A、分散部9B及び各被加工材料8の周囲に、十分な高密度のプラズマ28が生成される。
Here, the process in which the
As shown in FIG. 3, 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
なお、負電圧電源15、および負電圧パルス発生部16が、本発明の負電圧印加部の一例である。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、アイソレータ17、チューナ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 negative
成膜装置1には、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、被加工材料8の処理表面のうち、被加工材料8の上端部から下端部までの、処理表面の任意の位置の表面温度を連続的に測定する。放射温度計29は、制御部6に電気的に接続される。
In the
以上説明した通り、第1実施形態に係る成膜装置1では、マイクロ波供給口22から突出して配置され、マイクロ波供給口22からのマイクロ波に基づく表面波を伝搬する導電性の伝搬部9A、複数の被加工材料8を保持する複数の保持部9C、及び、伝搬部9Aと複数の保持部9Cとに共通して接続され、伝搬部9Aに伝搬された表面波を複数の保持部9Cにより保持された複数の被加工材料8に分散する分散部9Bを備え、複数の被加工材料8と、分散部9Bと、伝搬部9Aとを電気的に接続するとともに、負電圧印加電極25により、複数の被加工材料8、分散部9B及び伝搬部9Aのいずれかに負電圧を印加することにより、マイクロ波供給口22から伝搬部9Aを伝搬されたマイクロ波に基づく表面波を、分散部9Bを介して、複数の保持部9Cに保持された各被加工材料8に分散させることができる。これにより、各被加工材料8の周囲に均一な高密度プラズマを発生させることができることから、各被加工材料8に対応して複数のマイクロ波供給口等を設けることなく、複数の被加工材料8に対して同時に成膜を行うことが可能となる。
As described above, in the
また、分散部9Bには、複数の被加工材料8を保持する複数の保持部9Cと、複数の被加工材料8に共通する伝搬部9Aとの間に、マイクロ波を透過させる透過スリット9Dを備えている。これにより、マイクロ波供給口22から伝搬部9Aに沿って伝搬するマイクロ波に基づく表面波は透過スリット9Dを介して透過伝搬される。この結果、分散部9Bの周囲から回り込んで被加工材料8に伝搬する表面波だけでなく、透過スリット9Dを透過した表面波をも被加工材料8に伝搬させることができる。従って、各被加工材料8に伝搬する表面波のムラを減少させて各被加工材料8の周囲に均一なプラズマを発生させることにより、複数の各被加工材料8に対して同時に均一な成膜を行うことが可能となる。
In addition, a
更に、透過スリット9Dは、伝搬部9Aと保持部9Cとを結ぶ直線を対称軸Lにして、線対称に設けられている。これにより、透過スリット9Dが伝搬部9A及び保持部9Cを結ぶ直線(対称軸L)の両側で均等に配置されることとなり、各被加工材料8の周囲に発生する表面波の均一化を図って各被加工材料8の周囲に均一なプラズマを発生させることにより、複数の各被加工材料8に対して同時に均一な成膜を行うことが可能となる。
Further, the
また、透過スリット9Dは、伝搬部9Aから各保持部9Cまでの位置において、伝搬部9Aを中心に、伝搬部9Aからの距離が等しい位置に設けられているので、各被加工材料8の周囲に発生する表面波の均一化を図って各被加工材料8の周囲に均一なプラズマを発生させることにより、複数の各被加工材料8に対して同時に均一な成膜を行うことが可能となる。
Further, since the
続いて、第1実施形態の成膜装置1における分散部9Bの第1変形例について図4に基づき説明する。
図4において、保持具9を構成する長方形状の分散部9Bにおける透過スリット9Dは、中央の保持部9C(図1参照)に保持される被加工材料8の周縁に接するように形成されている。また、透過スリット9Dは、伝搬部9Aと保持部9Cとを結ぶ直線を対称軸Lにして、線対称に設けられている。これにより、透過スリット9Dは、伝搬部9A及び保持部9Cを結ぶ直線(対称軸L)の両側で均等に配置される。更に、透過スリット9Dは、伝搬部9Aから各保持部9Cまでの位置において、伝搬部9Aを中心に、伝搬部9Aからの距離が等しい位置に設けられている。
Next, a first modification of the
In FIG. 4, the transmission slit 9 </ b> D in the
続いて、第1実施形態の成膜装置1における分散部9Bの第2変形例について図5に基づき説明する。
図5において、保持具9を構成する分散部9Bは、保持部9C(図1参照)に保持される被加工材料8よりも幅狭な2つの連結部9Eで連結した構成を有する。各被加工材料8の間で、且つ、2つの各連結部9Eの間には、透過スリット9Dが形成される。また、透過スリット9Dは、伝搬部9Aと保持部9Cとを結ぶ直線を対称軸Lにして、線対称に設けられている。これにより、透過スリット9Dが伝搬部9A及び保持部9Cを結ぶ直線(対称軸L)の両側で均等に配置される。
Next, a second modification of the
In FIG. 5, the dispersion |
続いて、第1実施形態の成膜装置1における分散部9Bの第3変形例について図6に基づき説明する。
図6において、保持具9を構成する長方形状の分散部9Bには、保持部9C(図1参照)に保持される被加工材料8の間に、それぞれ複数個(図6では6個)の透過孔9Fが形成されている。また、各透過孔9Fは、伝搬部9Aと保持部9Cとを結ぶ直線を対称軸Lにして、線対称に設けられている。具体的には、図6において、各被加工材料8の間に存在する2群の透過孔9Fの内、各郡にて中央列の2個の透過孔9F中心と各被加工材料8の中心とを通る直線を対称軸Lとして、対称軸Lの両側で透過孔9Fが均等に配置されている。また、透過孔9Fの各群は、伝搬部9Aから各保持部9Cまでの位置において、伝搬部9Aを中心に、伝搬部9Aからの距離が等しい位置に設けられている。
Next, a third modification of the
In FIG. 6, each of the
続いて、第1実施形態の成膜装置1における分散部9Bの第4変形例について図7に基づき説明する。
図7において、保持具9を構成する円板状の分散部9Bには、十字状に5個の保持部9C(図1参照)が設けられており、各保持部9Cにはそれぞれ被加工材料8が取り付けられている。尚、中央の保持部9Cは、その下方に存在する伝搬部9A(図1参照)に対応している。そして、各保持部9Cに取り付けられた5個の被加工材料8の間には、それぞれ透過スリット9D(合計4個の透過スリット9D)が形成されている。また、各透過スリット9Dは、伝搬部9Aと各保持部9Cとを結ぶ2つの直線を対称軸L1、L2にして、線対称に設けられている。具体的には、図7において、各被加工材料8の間に存在する4つの透過スリット9Dの内、2つの透過スリット9Dは、対称軸L1の両側で均等に配置されている。また同様に、残りの2つの透過スリット9Dは、対称軸L2の両側で均等に配置されている。更に、4つの各透過スリット9Dは、伝搬部9Aから各保持部9Cまでの位置において、伝搬部9Aを中心に、伝搬部9Aからの距離が等しい位置に設けられている。
Next, a fourth modification of the
In FIG. 7, the disc-shaped
上述した第1実施形態に係る成膜装置における分散部9Bの第1変形例乃至第4変形例では、分散部9Bに、透過スリット9Dまたは透過孔9Fが設けられている。これにより、マイクロ波供給口22から、中央に配置された被加工材料8の下方に存在する伝搬部9Aに沿って伝搬するマイクロ波に基づく表面波は、各透過スリット9Dまたは透過孔9Fを介して透過し、各被加工材料8へ、伝搬される。この結果、分散部9Bの周囲から回り込んで被加工材料8に伝搬する表面波だけでなく、各透過スリット9Dまたは透過孔9Fを透過した表面波をも被加工材料8に伝搬させることができる。従って、各被加工材料8に伝搬する表面波のムラを減少させて各被加工材料8の周囲に均一なプラズマを発生させることにより、複数の各被加工材料8に対して同時に均一な成膜を行うことが可能となる。
In the first to fourth modifications of the
また、各透過スリット9Dまたは各透過孔9Fは、伝搬部9Aと保持部9Cとを結ぶ直線を対称軸Lにして、線対称に設けられている。これにより、透過スリット9Dまたは各透過孔9Fは、伝搬部9A及び保持部9Cを結ぶ直線(対称軸L)の両側で均等に配置される。更に、透過スリット9Dまたは各透過孔9Fは、伝搬部9Aから各保持部9Cまでの位置において、伝搬部9Aを中心に、伝搬部9Aからの距離が等しい位置に設けられている。なお透過スリット9Dまたは透過孔9Fは、分散部9Bにおいて、中心の伝搬部9Aから保持部9Cまでの領域において、均等に配置されていてもよい。分散部9Bが、この少なくともいずれかの構成を備えることにより、成膜装置1は、各被加工材料8の周囲に発生する表面波の均一化を図って各被加工材料8の周囲に均一なプラズマを発生させることにより、複数の各被加工材料8に対して同時に均一な成膜を行うことが可能となる。
Further, each transmission slit 9D or each transmission hole 9F is provided in line symmetry with a straight line connecting the
続いて、第1実施形態の成膜装置1における分散部9Bの第5変形例について図8に基づき説明する。
図8において、長方形状の分散部9Bには、3つの保持部9C(図1参照)が分散部9Bの長さ方向に沿って端部に向かって配置されており、各保持部9Cには被加工材料8が取り付けられている。ここに、分散部9Bの中心(中央位置)における保持部9Cの下方(紙面に垂直な方向)には、伝搬部9Aが配置されている。
Next, a fifth modification of the
In FIG. 8, three holding
また、分散部9Bは、伝搬部9Aから各保持部9Cまでの間において、伝搬部9Aから各保持部9Cへ向かう長手方向に直交する幅が異なっており、伝搬部9Aと接する領域に、幅が最大幅より狭い切欠き部9Gを備えている。かかる切欠き部9Gは、伝搬部9Aと各保持部9Cとを結ぶ直線を対称軸Lにして、線対称に設けられている。具体的には、伝搬部9Aに対応する中央位置の被加工材料8の両側において、各切欠き部9Gは、均等に配置されている。また、各切欠き部9Gは、対称軸Lの両側で均等に配置されている。更に、図8に示すように、各切欠き部9Gは、中央位置の被加工材料8の周辺、具体的には、伝搬部9Aの周辺に設けられている。ここに、伝搬部9Aはマイクロ波供給口22から突出して配置されていることから、切欠き部9Gはマイクロ波供給口22に対応されている。
In addition, the width of the
続いて、第1実施形態の成膜装置1における分散部9Bの第6変形例について図9に基づき説明する。
図9において、分散部9Bには、3つの保持部9C(図1参照)が分散部9Bの長さ方向に沿って端部に向かって配置されており、各保持部9Cのそれぞれには被加工材料8が取り付けられている。ここに、分散部9Bの中心(中央位置)における保持部9Cの下方には、伝搬部9A(図1参照)が配置されている。
Next, a sixth modification of the
In FIG. 9, in the
また、分散部9Bは、伝搬部9Aから各保持部9Cまでの間において、伝搬部9Aから各保持部9Cへ向かう長手方向に沿って徐々に傾斜された形状に形成されており、また、伝搬部9Aに対応する中央位置の被加工材料8の両側において、伝搬部9Aの周辺には2つの切欠き部9Gが形成されている。かかる切欠き部9Gは、伝搬部9Aと各保持部9Cとを結ぶ直線を対称軸Lにして、線対称に設けられている。具体的には、伝搬部9Aに対応する中央位置の被加工材料8の両側において、各切欠き部9Gは、均等に配置されている。また、分散部9Bは、伝搬部9Aと接する位置に底辺を有し、両端の被加工材料8に向かって幅が狭くなるように傾斜され、頂点が両端の被加工材料8の周囲と交差する三角形状である。
Further, the
続いて、第1実施形態の成膜装置1における分散部9Bの第7変形例について図10に基づき説明する。
図10において、分散部9Bには、3つの保持部9C(図1参照)が分散部9Bの長さ方向に沿って端部に向かって配置されており、各保持部9Cのそれぞれには被加工材料8が取り付けられている。ここに、分散部9Bの中心(中央位置)における保持部9Cの下方(紙面に垂直な方向)には、伝搬部9Aが配置されている。
Next, a seventh modification of the
In FIG. 10, in the
ここに、分散部9Bの幅は、図10に示すように、各被加工材料8の直径よりも狭く形成されている。これにより、分散部9Bには、伝搬部9Aから各保持部9Cまでの間において、切欠き部9Gが形成されることとなる。かかる切欠き部9Gは、伝搬部9Aと各保持部9Cとを結ぶ直線を対称軸Lにして、線対称に設けられている。具体的には、伝搬部9Aに対応する中央位置の被加工材料8と両端部の被加工材料8との間で、分散部9Bの両側において、各切欠き部9Gは、均等に配置されている。また、各切欠き部9Gは、対称軸Lの両側で均等に配置されている。
Here, as shown in FIG. 10, the width of the
上述した第1実施形態に係る成膜装置における分散部9Bの第5変形例乃至第7変形例では、分散部9Bに、伝搬部9Aから各保持部9Cまでの間において、伝搬部9Aから各保持部9Cへ向かう長手方向に直交する幅が異なっており、且つ、伝搬部9Aから各保持部9Cまでの間において、長手方向に直交する幅が最大幅より狭い切欠き部9Gを備えている。これにより、マイクロ波供給口22から伝搬部9Aに沿って伝搬するマイクロ波に基づく表面波は切欠き部9Gを介して伝搬される。この結果、分散部9Bの周囲から回り込んで被加工材料8に伝搬する表面波だけでなく、切欠き部9Gから侵入した表面波をも被加工材料8に伝搬させることができる。従って、各被加工材料8を伝搬する表面波のムラを減少させて各被加工材料8の周囲に均一なプラズマを発生させることにより、複数の各被加工材料8に対して同時に均一な成膜を行うことが可能となる。特に、第1実施形態に係る成膜装置における分散部9Bの第6変形例では、分散部9Bは、両端の被加工材料8に向かって幅が狭くなるように傾斜され、頂点が両端の被加工材料8の周囲と交差する三角形状であるため、両端部において分散部9Bの周囲を回り込まずに被加工材料8に表面波が伝搬される。
In the fifth modification to the seventh modification of the
また、各切欠き部9Gは、対称軸Lの両側で均等に配置されていることから、各被加工材料8の周囲に発生する表面波の均一化を図って各被加工材料8の周囲に均一なプラズマを発生させることにより、複数の各被加工材料8に対して同時に均一な成膜を行うことが可能となる。
In addition, since the
次に、第1実施形態に係る成膜装置における分散部の第8変形例について図11に基づき説明する。
図11に示す第8変形例では、保持具9の分散部9B上で各保持部9C(図1参照)に取り付けられた各被加工材料8の上端面に、もう1つの分散部9Bが配置されている。かかる構成では、上側の分散部9Bは、表面波を収束する収束部として機能し、これにより各被加工材料8の上端に、シース層の不連続部が形成され、表面波の反射を小さくすることができる。尚、上側の分散部9Bには、負電圧印加電極25が接続されている。
Next, an eighth modification of the dispersion unit in the film forming apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
In the eighth modification shown in FIG. 11, another dispersing
次に、第1実施形態に係る成膜装置における分散部の第9変形例について図12に基づき説明する。
図12に示す第9変形例では、分散部9Bが上方に向かって拡がるように傾斜されている。かかる構成では、伝搬部9Aと分散部9Bとの分岐点において表面波を分散部9Bに沿って上方に分散して表面波の反射を小さくすることができる。
Next, a ninth modification of the dispersion unit in the film forming apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
In the ninth modification shown in FIG. 12, the dispersing
続いて、第2実施形態に係る成膜装置について図13及び図14に基づき説明する。
ここに、第2実施形態に係る成膜装置は、基本的に前記した第1実施形態に係る成膜装置1と同一の構成を有しており、従って、以下においては第1実施形態の成膜装置1と同一の構成部材等については同一の符号を付するとともに第1実施形態の成膜装置1の説明を参照することとして、その説明を省略する。また、第2実施形態に係る成膜装置に特有な構成に着目して説明する。
Next, a film forming apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.
Here, the film forming apparatus according to the second embodiment basically has the same configuration as that of the
図13、図14において、保持具9における長方形状の分散部9Bに設けられた各保持部9Cに取り付けられた各被加工材料8の間には、負電圧印加電極25から各被加工材料8に印加される負電圧よりも高い電圧を有するアース電極30A、30B、30C、30Dが各被加工材料8、分散部9Bと非接触で配置されている。各アース電極30A、30B、30C、30Dは、それぞれ接地されて0ボルト電圧にあるが、かかる電圧は、負電圧印加電極25を介して印加される電圧よりも高い電圧である。各アース電極30A、30B、30C、30Dは補助電極として、0ボルト電圧に限らず、別の電源から正の電圧あるいは各被加工材料8に印加される負電圧よりも高い負電圧を印加してもよい。
In FIG. 13 and FIG. 14, each
具体的には、図13において左側の被加工材料8から左側で離間してアース電極30Aが配置され、左側の被加工材料8と中央の被加工材料8との間にアース電極30Bが配置され、中央の被加工材料8と右側の被加工材料8との間にアース電極30Cが配置され、また、右側の被加工材料8から右側で離間してアース電極30Dが配置されている。
Specifically, in FIG. 13, a ground electrode 30 </ b> A is disposed on the left side from the
前記のように各被加工材料8の間に、負電圧印加電極25から各被加工材料8に対して印加される負電圧よりも高い電圧を有するアース電極30A乃至30Dを、各被加工材料8及び分散部9Bと非接触で配置することにより、各被加工材料8とアース電極30A〜30Dの間で、負電圧印加電極25から印加される負電圧による十分な電位差を確保して、各被加工材料8の周囲に対して効率的にプラズマを発生させて複数の各被加工材料8に対して同時に均一な成膜を行うことが可能となる。
As described above, the ground electrodes 30 </ b> A to 30 </ b> D having a voltage higher than the negative voltage applied to the
尚、前記第1実施形態及び第2実施形態は、本発明を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。
前記第1実施形態に係る成膜装置1では、保持具9の分散部9Bに透過スリット9Dや切欠き部9Gを形成し、マイクロ波供給口22から供給されるマイクロ波に基づく表面波を透過スリット9D、切欠き部9Gからも透過して各被加工材料8の周囲に均等なプラズマを生成するように構成しているが、これに限定されることなく、例えば、図15に示すように構成してもよい。
Note that the first embodiment and the second embodiment do not limit the present invention, and various improvements and modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
In the
即ち、図15において、保持具9における長方形状の分散部9Bには、透過スリット9Dや切欠き部9Gを形成されておらず、長方形状の分散部9Bに立設された3つの保持部9C(図1参照)のそれぞれに被加工材料8が取り付けられている。
このような構成においても、図16に示すように、マイクロ波供給口22から発せられたマイクロ波に基づく表面波は、伝搬部9Aに沿って上方に伝搬され、矢印Aに示すように、分散部9Bの下面を伝搬される。これにより、マイクロ波に基づく表面波は主に分散部9Bの両側に配置された被加工材料8の外側に伝搬される。このとき、表面波は各被加工材料8の上端で反射され被加工材料8の内側下方に向けても一部が伝搬することから、プラズマ28は各被加工材料8の内側(対向側)で密度が低くなるものの、各被加工材料8への成膜上は問題がない程度のプラズマ28が生成される。
That is, in FIG. 15, the
Also in such a configuration, as shown in FIG. 16, the surface wave based on the microwave emitted from the
従って、図15に示す構成によっても、マイクロ波供給口22から伝搬部9Aを伝搬されたマイクロ波に基づく表面波を、分散部9Bを介して、複数の保持部9Cに保持された各被加工材料8に分散させることができる。これにより、各被加工材料8の周囲に高密度プラズマを発生させることができることから、各被加工材料8に対応して複数のマイクロ波供給口等を設けることなく、複数の被加工材料8に対して同時に成膜を行うことが可能となる。
Accordingly, even with the configuration shown in FIG. 15, the surface wave based on the microwave propagated through the
また、図7に示す第4変形例では、円板状の分散部9Bにて、各保持部9C(図1参照)に取り付けられた5個の被加工材料8の間に、それぞれ透過スリット9D(合計4個の透過スリット9D)が形成されているが、これに限らず、例えば、図17に示すように構成してもよい。
Moreover, in the 4th modification shown in FIG. 7, in the disc-shaped dispersion |
即ち、図17において、円板状の分散部9Bの4箇所に形成された保持部9C(図1参照)のそれぞれに被加工材料8が取り付けられている。かかる構成においても、マイクロ波供給口22から発せられたマイクロ波に基づく表面波は、伝搬部9Aに沿って上方に伝搬され、分散部9Bの下面を伝搬される。これにより、マイクロ波に基づく表面波は分散部9Bの両側に配置された被加工材料8の外側に伝搬される。このとき、表面波は各被加工材料8の上端で反射され一部は内側下方へ回りこむ。また被加工材料8が配置されていない分散部9Bの下面を伝搬してきた表面波は、円板の縁から上面に回り込みさらに被加工材料8の内側に向かって分散される。従って、プラズマ28は各被加工材料8の内側(対向側)で密度が低くなるものの、各被加工材料8への成膜上は問題がない程度のプラズマ28が生成される。
That is, in FIG. 17, the
従って、図17に示す構成によっても、マイクロ波供給口22から伝搬部9Aを伝搬されたマイクロ波に基づく表面波を、分散部9Bを介して、複数の保持部9Cに保持された各被加工材料8に分散させることができる。これにより、各被加工材料8の周囲に高密度プラズマを発生させることができることから、各被加工材料8に対応して複数のマイクロ波供給口等を設けることなく、複数の被加工材料8に対して同時に成膜を行うことが可能となる。
Accordingly, even with the configuration shown in FIG. 17, the surface wave based on the microwave propagated through the
更に、保持具9の分散部9Bを図18に示すように構成してもよい。図18において、分散部9Bは、2つの長方形状の分散部材を直交状態に配置することにより構成されており、各分散部材に設けられた5個の保持部9C(図1参照)のそれぞれに被加工材料8が取り付けられている。
Furthermore, you may comprise the dispersion |
前記した図18の構成においても、図15に示す構成と同様、マイクロ波供給口22から発せられたマイクロ波に基づく表面波は、伝搬部9Aに沿って上方に伝搬され、分散部9Bの下面を伝搬される。これにより、マイクロ波に基づく表面波は主に分散部9Bの両側に配置された被加工材料8の外側に伝搬される。このとき、表面波は各被加工材料8の上端で一部反射され内側方向にも伝搬することから、プラズマ28は各被加工材料8の内側(対向側)で密度が低くなるものの、各被加工材料8への成膜上は問題がない程度のプラズマ28が生成される。
Also in the configuration of FIG. 18 described above, similarly to the configuration shown in FIG. 15, the surface wave based on the microwave emitted from the
従って、図18に示す構成によっても、マイクロ波供給口22から伝搬部9Aを伝搬されたマイクロ波に基づく表面波を、分散部9Bを介して、複数の保持部9Cに保持された各被加工材料8に分散させることができる。これにより、各被加工材料8の周囲に高密度プラズマを発生させることができることから、各被加工材料8に対応して複数のマイクロ波供給口等を設けることなく、複数の被加工材料8に対して同時に成膜を行うことが可能となる。
Accordingly, even in the configuration shown in FIG. 18, the surface wave based on the microwave propagated through the
更に、第2実施形態に係る成膜装置1では、保持具9における長方形状の分散部9Bに設けられた各保持部9Cに取り付けられた各被加工材料8の間に、負電圧印加電極25から各被加工材料8に印加される負電圧よりも高い電圧を有するアース電極30A、30B、30C、30Dが各被加工材料8、分散部9Bと非接触で配置されているが、これに限定されることなく、例えば、図19に示すように構成してもよい。
Furthermore, in the
即ち、図19において、円板状の分散部9B上に立設された4つの保持部9C(図13参照)のそれぞれに被加工材料8を取り付け、各被加工材料8の間に、十字状に形成したアース電極30Eが、各被加工材料8、分散部9Bと非接触で配置されている。
That is, in FIG. 19, the
かかる構成においても、各被加工材料8の間に、負電圧印加電極25から各加工材料8に対して印加される負電圧よりも高い電圧を有するアース電極30Eを、各被加工材料8及び分散部9Bと非接触で配置することにより、各被加工材料8間で、負電圧印加電極25から印加される負電圧による十分な電位差を確保して、各被加工材料8の周囲に対して効率的にプラズマを発生させて複数の各被加工材料8に対して同時に均一な成膜を行うことが可能となる。
Even in such a configuration, the
1 成膜装置
2 処理容器
5 ガス供給部
6 制御部
8 被加工材料
9 保持具
9A 伝搬部
9B 分散部
9C 保持部
9D 透過スリット
9F 透過孔
9G 切欠き部
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
19 導波管
21 同軸導波管
22 マイクロ波供給口
25 負電圧印加電極
30A乃至30E アース電極
DESCRIPTION OF
Claims (8)
導電性を有する被加工部材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、
前記被加工部材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表面波として伝搬させるマイクロ波供給口と、
前記マイクロ波供給口に対して突出するように配置され、前記マイクロ波供給口からのマイクロ波を表面波として伝搬する導電性の伝搬部と、
複数の被加工部材を保持する複数の保持部を備え、前記伝搬部と前記被加工部材とに電気的に接続され、前記伝搬部に伝搬された表面波を、前記複数の被加工部材に分散する分散部と、を備えることを特徴とする成膜装置。 A gas supply unit for supplying a raw material gas and an inert gas to the processing container;
A microwave supply unit that supplies a microwave for generating plasma along the processing surface of the workpiece to be processed;
A negative voltage application unit that applies a negative bias voltage that expands the sheath layer along the processing surface of the workpiece; and
A microwave supply port for propagating microwaves supplied from the microwave supply unit as surface waves to the expanded sheath layer;
A conductive propagation part disposed so as to protrude with respect to the microwave supply port and propagating the microwave from the microwave supply port as a surface wave;
A plurality of holding portions for holding a plurality of workpieces are provided, and the surface waves that are electrically connected to the propagation portion and the workpiece to be propagated to the propagation portions are distributed to the plurality of workpieces. A film forming apparatus comprising: a dispersing unit that performs the following steps.
前記分散部は、前記伝搬部から前記保持部までの間において、前記伝搬部から前記保持部へ向かう長手方向に直交する幅が異なる形状であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の成膜装置。 The propagation unit is arranged at the center of the dispersion unit connected to the plurality of holding units, and the plurality of holding units are arranged at end portions of the dispersion unit,
3. The dispersion unit according to claim 1, wherein the dispersion unit has a shape having different widths orthogonal to a longitudinal direction from the propagation unit to the holding unit between the propagation unit and the holding unit. The film-forming apparatus of description.
前記分散部は、前記伝搬部から前記基材保持部に向かう方向に長辺を有する多角形状であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の成膜装置。 The base material holding part is arranged at a distance from the propagation part along the direction in which the propagation part protrudes from the microwave supply port,
The film forming apparatus according to claim 1, wherein the dispersion part has a polygonal shape having long sides in a direction from the propagation part toward the base material holding part.
An electrode having a voltage higher than the negative voltage applied by the negative voltage application unit is disposed between the plurality of workpieces arranged in the dispersion part in a non-contact manner with the workpiece and the dispersion part. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the film forming apparatus is a film forming apparatus.
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