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JP6296334B2 - Deposition equipment - Google Patents
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Description

本発明は、プラズマを用い、鋼材等の導電性を有する被加工材料の表面に皮膜を形成するための成膜装置に関するものである。   The present invention relates to a film forming apparatus for forming a film on the surface of a work material having conductivity such as steel using plasma.

従来、鋼材などの導電性を有する被加工材料の表面に成膜処理する技術が特許文献1などにより知られている。この特許文献に開示された技術では、プラズマ生成装置が石英窓を通して処理容器内の被加工材料に向けマイクロ波を供給することにより、石英窓内面の周辺領域にプラズマが発生し、シース層がプラズマと被加工材料との境界に生成される。マイクロ波の供給中に、プラズマ生成装置が被加工材料へ負のバイアス電圧を印加する。この結果、被加工材料の表面に沿ってシース層が生成し、生成されたシース層は拡大する。供給されたマイクロ波は、このシース層に沿って伝搬し、プラズマが伸長する。この結果、被加工材料の表面の周りに高密度プラズマが生成される。よって、原料ガスがプラズマによって分解され、被加工材料の表面が成膜処理される。   Conventionally, a technique for forming a film on the surface of a work material having conductivity, such as a steel material, is known from Patent Document 1 or the like. In the technique disclosed in this patent document, plasma is generated in the peripheral region of the inner surface of the quartz window by supplying a microwave toward the material to be processed in the processing container through the quartz window, and the sheath layer is plasma. And the material to be processed. During the supply of the microwave, the plasma generator applies a negative bias voltage to the workpiece material. As a result, a sheath layer is generated along the surface of the workpiece material, and the generated sheath layer is expanded. The supplied microwave propagates along the sheath layer, and the plasma expands. As a result, high-density plasma is generated around the surface of the work material. Therefore, the source gas is decomposed by plasma, and the surface of the material to be processed is subjected to film formation.

特開2004−47207号公報JP 2004-47207 A

拡大されたシース層に沿ってマイクロ波を表面波として伝搬させるには、マイクロ波を供給する導波管から石英窓を介して、被加工材料の表面に沿って効率よくマイクロ波を伝搬させる必要がある。このため、導波管として、同軸導波管を用い、被加工材料、または被加工材料を支持する治具が挿入される凹部が石英窓に形成され、マイクロ波を被加工材料に供給するための中心導体が凹部と対向する位置に配置されることが考えられる。この場合、被加工材料、または治具が石英窓の凹部に入りやすくなるように、被加工材料、または治具の、凹部の底面と対向する下部の断面積が、凹部の断面積よりも小さくされることがある。よって、中心導体の断面積が、被加工材料、または治具の下部の断面積よりも大きくなる可能性がある。この結果、中心導体からの電気力線が、中心導体の断面積より小さい断面積を有する被加工材料、または治具に集中し、成膜処理中に異常放電を引き起こす恐れがある。   In order to propagate microwaves as surface waves along the expanded sheath layer, it is necessary to efficiently propagate microwaves along the surface of the workpiece material from the waveguide supplying the microwaves through the quartz window. There is. For this reason, a coaxial waveguide is used as a waveguide, and a recess into which a work material or a jig for supporting the work material is inserted is formed in a quartz window, and microwaves are supplied to the work material. It is conceivable that the central conductor is disposed at a position facing the recess. In this case, the cross-sectional area of the lower part of the work material or jig facing the bottom surface of the recess is smaller than the cross-sectional area of the recess so that the work material or jig can easily enter the recess of the quartz window. May be. Therefore, the cross-sectional area of the central conductor may be larger than the cross-sectional area of the work material or the lower part of the jig. As a result, the lines of electric force from the center conductor may concentrate on the work material or jig having a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the center conductor, and may cause abnormal discharge during the film forming process.

本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、異常放電を引き起こす可能性を低減し、プラズマ成膜処理を安定化させることができる成膜装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object thereof is to provide a film forming apparatus capable of reducing the possibility of causing abnormal discharge and stabilizing the plasma film forming process. .

上記目的を達成するために、請求項1記載の本発明は、成膜対象であり表面が導電性を有する被加工材料を内部に配置可能な処理容器と、前記処理容器の内部にガスを供給するガス供給部と、前記被加工材料の処理表面に沿ってプラズマを生成させるためのマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、前記被加工材料の処理表面に沿うシース層を拡大させる負のバイアス電圧を前記被加工材料に印加する負電圧印加部と、マイクロ波を透過させる誘電体からなり前記マイクロ波供給部から供給されるマイクロ波を拡大された前記シース層へ伝搬させるマイクロ波を透過させる誘電体からなるマイクロ波供給口と、前記マイクロ波供給口に形成された凹部であって、前記凹部の深さ方向の先端の前記深さ方向に直交する方向の面積が、前記直交する方向の前記凹部の断面積よりも小さく、前記被加工材料を支持するための表面が導電性を有する治具が挿入される凹部と、前記凹部の深さ方向において前記凹部と反対側の前記マイクロ波供給口に配置された、前記マイクロ波供給部から供給されるマイクロ波を伝送する導波管の中心導体と、前記凹部の深さ方向において、前記マイクロ波供給口を介して互いに対向する前記中心導体の上側の先端で前記深さ方向に直交する第1面の面積S1と、前記治具の下側の先端で前記深さ方向に直交する第2面の面積S2とは、

Figure 0006296334

の関係を有することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention according to claim 1 provides a processing container in which a material to be processed that has a conductive surface and a surface is conductive, and supplies gas to the inside of the processing container. A gas supply unit, a microwave supply unit for supplying a microwave for generating plasma along the processing surface of the workpiece material, and a negative bias for expanding a sheath layer along the processing surface of the workpiece material A negative voltage application unit that applies a voltage to the workpiece material and a microwave that propagates the microwave supplied from the microwave supply unit to the expanded sheath layer are made of a dielectric that transmits microwaves. a microwave supply opening formed of a dielectric, wherein a recess formed in the microwave feed opening, the direction of the area perpendicular to the depth direction of the depth direction of the distal end of said recess, said orthogonal That the direction of smaller than the cross-sectional area of the recess, said a recess surface for supporting the material to be processed is a jig having conductivity is inserted, the said recess opposite the depth direction of the recess A central conductor of a waveguide, which is disposed in the microwave supply port and transmits the microwave supplied from the microwave supply unit, faces each other through the microwave supply port in the depth direction of the recess. The area S1 of the first surface orthogonal to the depth direction at the upper end of the central conductor and the area S2 of the second surface orthogonal to the depth direction at the lower end of the jig are:
Figure 0006296334

It has the relationship of these.

請求項1記載の成膜装置によれば、中心導体の第1面の面積S1は、治具の第2面の面積S2と、

Figure 0006296334

の関係を有するので、中心導体とマイクロ波供給口を挟んで位置する被加工材料、または治具に電気力線が集中しづらくなる。この結果、成膜処理中に異常放電を引き起こす恐れを低減し、プラズマ成膜処理を安定化させることができる。 According to the film forming apparatus of claim 1, the area S1 of the first surface of the central conductor is the area S2 of the second surface of the jig,
Figure 0006296334

Therefore, it is difficult to concentrate the electric lines of force on the work material or jig positioned between the center conductor and the microwave supply port. As a result, the risk of causing abnormal discharge during the film forming process can be reduced, and the plasma film forming process can be stabilized.

請求項2記載の本発明は、請求項1記載の成膜装置であって、前記面積S1と、前記面積S2とは、

Figure 0006296334

の関係を有することを特徴とするものである。 The present invention according to claim 2 is the film forming apparatus according to claim 1, wherein the area S1 and the area S2 are:
Figure 0006296334

It has the relationship of these.

請求項2記載の成膜装置によれば、面積S1は、面積S2と、

Figure 0006296334

の関係を有するので、中心導体とマイクロ波供給口を挟んで位置する被加工材料、または治具に電気力線がさらに集中しづらくなる。この結果、成膜処理中に異常放電を引き起こす恐れをさらに低減し、プラズマ成膜処理をさらに安定化させることができる。 According to the film forming apparatus of claim 2, the area S1 is the area S2.
Figure 0006296334

Therefore, the lines of electric force are more difficult to concentrate on the work material or jig positioned between the center conductor and the microwave supply port. As a result, the possibility of causing abnormal discharge during the film forming process can be further reduced, and the plasma film forming process can be further stabilized.

請求項3記載の本発明は、請求項1または2記載の成膜装置であって、前記治具は、前記被加工材料が装着される第1治具と、前記凹部に配置され、前記第1治具に電気的に接触可能な第2治具とを備え、前記凹部の深さ方向において前記第1面と対向する前記第2治具の面が前記第2面であることを特徴とするものである。   According to a third aspect of the present invention, there is provided the film forming apparatus according to the first or second aspect, wherein the jig is arranged in a first jig on which the material to be processed is mounted, the recess, and the first jig. A second jig that can be electrically contacted with one jig, and the surface of the second jig that faces the first surface in the depth direction of the recess is the second surface. To do.

請求項3記載の成膜装置によれば、第2治具は、凹部に配置されるので、凹部の内部において第1治具よりも位置ずれしにくくなる。この結果、成膜処理中に異常放電を引き起こす恐れをさらに低減し、プラズマ成膜処理をさらに安定化させることができる。   According to the film-forming apparatus of Claim 3, since the 2nd jig | tool is arrange | positioned at a recessed part, it becomes difficult to position-shift within a recessed part rather than a 1st jig | tool. As a result, the possibility of causing abnormal discharge during the film forming process can be further reduced, and the plasma film forming process can be further stabilized.

請求項4記載の本発明は、請求項3記載の成膜装置であって、前記中心導体は、前記第1面の中心と、前記第2面の中心とが前記深さ方向において一致して配置されることを特徴とするものである。   A fourth aspect of the present invention is the film forming apparatus according to the third aspect, wherein the center conductor has the center of the first surface and the center of the second surface coincide with each other in the depth direction. It is characterized by being arranged.

請求項4記載の成膜装置によれば、第1面の中心と、第2面の中心とが一致して配置されるので、第2治具に電気力線がさらに集中しづらくなる。この結果、成膜処理中に異常放電を引き起こす恐れをさらに低減し、プラズマ成膜処理をさらに安定化させることができる。   According to the film forming apparatus of the fourth aspect, since the center of the first surface and the center of the second surface are arranged to coincide with each other, the electric lines of force are more difficult to concentrate on the second jig. As a result, the possibility of causing abnormal discharge during the film forming process can be further reduced, and the plasma film forming process can be further stabilized.

請求項5記載の本発明は、請求項3または4記載の成膜装置であって、前記第1面と、前記第2面とが相似形であることを特徴とするものである。   The present invention according to claim 5 is the film forming apparatus according to claim 3 or 4, wherein the first surface and the second surface are similar.

請求項5記載の成膜装置によれば、第1面と、第2面とが相似形である。よって、第2治具に電気力線がさらに集中しづらくなる。この結果、成膜処理中に異常放電を引き起こす恐れをさらに低減し、プラズマ成膜処理をさらに安定化させることができる。   According to the film forming apparatus of the fifth aspect, the first surface and the second surface are similar. Therefore, the electric lines of force are more difficult to concentrate on the second jig. As a result, the possibility of causing abnormal discharge during the film forming process can be further reduced, and the plasma film forming process can be further stabilized.

請求項6記載の本発明は、請求項3〜5のいずれか記載の成膜装置であって、前記深さ方向において前記第2治具の前記第2面と反対側の面は、前記第2面の中心から前記深さ方向に直交する直交方向に向けて、前記第2治具の前記深さ方向の厚みが増す形状を有することを特徴とするものである。   A sixth aspect of the present invention is the film forming apparatus according to any one of the third to fifth aspects, wherein a surface opposite to the second surface of the second jig in the depth direction is the first film. It has a shape in which the thickness of the second jig increases in the depth direction from the center of the two surfaces toward an orthogonal direction orthogonal to the depth direction.

請求項6記載の成膜装置によれば、第2治具の第2面と反対側の面は、第2面の中心から直交方向に向けて、第2治具の深さ方向の厚みが増す形状を有する。よって、第1治具が第2治具に対して位置決めされやすくなり、より確実に第1治具と第2治具とが電気に接触される。この結果、より安定して被加工材料がプラズマ成膜処理される。   According to the film forming apparatus of claim 6, the surface of the second jig opposite to the second surface has a thickness in the depth direction of the second jig from the center of the second surface toward the orthogonal direction. Has an increasing shape. Therefore, the first jig is easily positioned with respect to the second jig, and the first jig and the second jig are more reliably brought into contact with electricity. As a result, the material to be processed is subjected to plasma film formation more stably.

請求項7記載の本発明は、請求項6記載の成膜装置であって、前記第2面は、前記第2面の中心から前記第2面の外周までの全面が前記凹部と接する形状であることを特徴とするものである。   The present invention according to claim 7 is the film forming apparatus according to claim 6, wherein the second surface has a shape in which the entire surface from the center of the second surface to the outer periphery of the second surface is in contact with the recess. It is characterized by being.

請求項7記載の成膜装置によれば、第2面は、凹部と全面が接するので、中心導体からの電気力線が第2治具に集中しづらくなる。この結果、成膜処理中に異常放電を引き起こす恐れをさらに低減し、プラズマ成膜処理をさらに安定化させることができる。   According to the film forming apparatus of the seventh aspect, since the entire surface of the second surface is in contact with the concave portion, the electric lines of force from the center conductor are difficult to concentrate on the second jig. As a result, the possibility of causing abnormal discharge during the film forming process can be further reduced, and the plasma film forming process can be further stabilized.

請求項8記載の本発明は、請求項3〜7のいずれか記載の成膜装置であって、前記深さ方向において前記第2治具の前記第2面と反対側の面は、表面粗さが0.1μm以上、かつ1mm以下であることを特徴とするものである。   The present invention according to claim 8 is the film forming apparatus according to any one of claims 3 to 7, wherein a surface opposite to the second surface of the second jig in the depth direction is a surface roughening. Is 0.1 μm or more and 1 mm or less.

請求項8記載の成膜装置によれば、第2治具の第2面と反対側の面は表面粗さが、0.1μm以上なので、第1治具と第2治具との取り外しが容易になる。この結果、複数の被加工材料を連続してプラズマ成膜する時間を短縮することが可能となる。また、表面粗さが1mm以下なので、異常放電を引き起こす可能性を低減できる。   According to the film-forming apparatus of Claim 8, since the surface roughness on the opposite side to the 2nd surface of a 2nd jig | tool is 0.1 micrometer or more, removal of a 1st jig | tool and a 2nd jig | tool is possible. It becomes easy. As a result, it is possible to shorten the time for continuously forming a plurality of materials to be processed into a plasma film. Further, since the surface roughness is 1 mm or less, the possibility of causing abnormal discharge can be reduced.

上記目的を達成するために、請求項9記載の本発明は、成膜対象であり表面が導電性を有する被加工材料を内部に配置可能な処理容器と、前記処理容器の内部にガスを供給するガス供給部と、前記被加工材料の処理表面に沿ってプラズマを生成させるためのマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、前記被加工材料の処理表面に沿うシース層を拡大させる負のバイアス電圧を前記被加工材料に印加する負電圧印加部と、前記マイクロ波供給部から供給されるマイクロ波を拡大された前記シース層へ伝搬させるマイクロ波を透過させる誘電体からなるマイクロ波供給口と、前記マイクロ波供給口に形成され、前記被加工材料を支持するための表面が導電性を有する治具が挿入される凹部と、前記凹部の深さ方向において前記凹部と反対側の前記マイクロ波供給口に配置された、前記マイクロ波供給部から供給されるマイクロ波を伝送する導波管の中心導体と、前記凹部に配置され、前記凹部の前記深さ方向の深さよりも薄い導電性部材と、前記深さ方向において、前記マイクロ波供給口を介して互いに対向する前記中心導体の上側の先端で前記深さ方向に直交する第1面の面積S1と、前記導電性部材の下側の先端で前記深さ方向に直交する第2面の面積S2とは、

Figure 0006296334

の関係を有することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention according to claim 9 provides a processing container in which a material to be processed which has a conductive surface and a surface to be formed can be disposed, and a gas is supplied to the inside of the processing container. A gas supply unit, a microwave supply unit for supplying a microwave for generating plasma along the processing surface of the workpiece material, and a negative bias for expanding a sheath layer along the processing surface of the workpiece material A negative voltage application unit that applies a voltage to the workpiece, and a microwave supply port that is made of a dielectric that transmits microwaves that propagate microwaves supplied from the microwave supply unit to the expanded sheath layer; A recess formed in the microwave supply port and having a conductive surface for supporting the material to be processed inserted therein, and a front side opposite to the recess in the depth direction of the recess. A central conductor of a waveguide that transmits a microwave supplied from the microwave supply unit, disposed at a microwave supply port, and a conductive film that is disposed in the recess and is thinner than the depth in the depth direction of the recess. And an area S1 of the first surface orthogonal to the depth direction at the upper end of the central conductor facing each other through the microwave supply port in the depth direction, and a bottom of the conductive member The area S2 of the second surface perpendicular to the depth direction at the tip on the side is:
Figure 0006296334

It has the relationship of these.

請求項9記載の成膜装置によれば、第1面の面積S1は、金属板の第2面の面積S2と、

Figure 0006296334

の関係を有するので、中心導体とマイクロ波供給口を挟んで位置する金属板に電気力線が集中しづらくなる。この結果、成膜処理中に異常放電を引き起こす恐れを低減し、プラズマ成膜処理を安定化させることができる。 According to the film forming apparatus of claim 9, the area S1 of the first surface is the area S2 of the second surface of the metal plate,
Figure 0006296334

Therefore, it is difficult for electric lines of force to concentrate on the metal plate located between the central conductor and the microwave supply port. As a result, the risk of causing abnormal discharge during the film forming process can be reduced, and the plasma film forming process can be stabilized.

本実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the film-forming apparatus which concerns on this embodiment. 被加工材料を支持する保持治具が凹部に配置された状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state by which the holding jig which supports a workpiece material has been arrange | positioned at the recessed part. 被加工材料を支持する保持治具が凹部に配置される前の状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state before the holding jig which supports a workpiece material is arrange | positioned at a recessed part. 金属板の底面の面積を中心導体の上面の面積で除した値TとVSWRとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the value T which remove | divided the area of the bottom face of the metal plate by the area of the upper surface of a center conductor, and VSWR. 金属板の形状と中心導体の形状を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the shape of a metal plate, and the shape of a center conductor. 変形例における被加工材料を支持する保持治具が凹部に配置された状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state by which the holding jig which supports the workpiece material in a modification is arrange | positioned in the recessed part.

以下、本発明に係る成膜装置について具体化した一実施形態に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a film forming apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings based on an embodiment that is embodied.

図1に示すように、成膜装置1は、処理容器2、真空ポンプ3、ガス供給部5、及び制御部6等から構成されている。処理容器2は、ステンレス等の金属製であって、気密構造の処理容器である。真空ポンプ3は、圧力調整バルブ7を介して処理容器2の内部を真空排気可能なポンプである。処理容器1の内部には、成膜対象である導電性を有する被加工材料8が、保持治具9により保持されている。保持治具9が本発明の第1治具の一例である。   As shown in FIG. 1, the film forming apparatus 1 includes a processing container 2, a vacuum pump 3, a gas supply unit 5, a control unit 6, and the like. The processing container 2 is made of metal such as stainless steel and has a hermetic structure. The vacuum pump 3 is a pump capable of evacuating the inside of the processing container 2 via the pressure adjustment valve 7. Inside the processing container 1, a conductive work material 8 that is a film formation target is held by a holding jig 9. The holding jig 9 is an example of the first jig of the present invention.

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。被加工材料は、低温焼戻し鋼以外にも、セラミック、または樹脂に導電性の材料がコーティングされているものでもよい。   The material of the work material 8 is not particularly limited as long as the surface has conductivity, but in the present embodiment, it is a low-temperature tempered steel. Here, the low temperature tempered steel is a material such as JIS G4051 (carbon steel material for mechanical structure), G4401 (carbon tool steel material), G44-4 (steel material for alloy tool), or maraging steel material. In addition to the low-temperature tempered steel, the workpiece material may be a ceramic or a resin coated with a conductive material.

ガス供給部5は、処理容器2の内部に成膜用の原料ガスと不活性ガスとを供給する。具体的には、He、Ne、Ar、Kr、またはXeなどの不活性ガスとCH4、CH2、C2H2、又はTMS(テトラメチルシラン)等の原料ガスとが供給される。本実施形態では、CH4、C2H2、及びTMSの原料ガスにより被加工材料8がDLC成膜処理されるとして説明する。原料ガス、および不活性ガスが本発明のガスの一例である。   The gas supply unit 5 supplies a film forming source gas and an inert gas into the processing container 2. Specifically, an inert gas such as He, Ne, Ar, Kr, or Xe and a source gas such as CH4, CH2, C2H2, or TMS (tetramethylsilane) are supplied. In the present embodiment, description will be made assuming that the material to be processed 8 is subjected to a DLC film formation process using CH4, C2H2, and TMS source gases. Source gas and inert gas are examples of the gas of the present invention.

ガス供給部5から供給される原料ガス、および不活性ガスの流量、および圧力が制御部6を介して制御されてもよいし、作業者により制御されてもよい。原料ガスは、アルキン、アルケン、アルカン、芳香族化合物などのCH結合を有する化合物、または炭素が含まれる化合物が含まれるガスであればよい。H2が原料ガスに含まれてもよい。   The flow rate and pressure of the source gas and the inert gas supplied from the gas supply unit 5 may be controlled via the control unit 6 or may be controlled by an operator. The source gas may be a gas containing a compound having a CH bond such as alkyne, alkene, alkane, aromatic compound, or a compound containing carbon. H2 may be included in the source gas.

処理容器2の内部に保持された被加工材料8に対してDLC成膜処理を行うためのプラズマが発生される。このプラズマは、マイクロ波パルス制御部11、マイクロ波発振器12、マイクロ波電源13、負電圧電源15、及び負電圧パルス発生部16により発生される。本実施形態では、特開2004−47207号公報に開示された方法(以下、「MVP法(Microwave sheath−Voltage combination Plasma法)」という。)により表面波励起プラズマが発生されるとして説明する。以降の記載では、MVP法を説明する。   Plasma for performing the DLC film forming process on the material 8 to be processed held inside the processing container 2 is generated. This plasma is generated by the microwave pulse controller 11, the microwave oscillator 12, the microwave power source 13, the negative voltage power source 15, and the negative voltage pulse generator 16. In the present embodiment, description will be made on the assumption that surface wave excitation plasma is generated by a method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-47207 (hereinafter referred to as “MVP method (Microwave shear-Voltage combination Plasma method)”). In the following description, the MVP method will be described.

マイクロ波パルス制御部11は制御部6の指示に従い、パルス信号を発振し、この発振したパルス信号をマイクロ波発振器12へ供給する。マイクロ波発振器12は、マイクロ波パルス制御部11からのパルス信号に従って、マイクロ波パルスを発生する。マイクロ波電源13は、制御部6の指示に従い、指示された出力で2.45GHzのマイクロ波を発振するマイクロ波発振器12へ電力を供給する。つまり、マイクロ波発振器12は、2.45GHzのマイクロ波をマイクロ波パルス制御部11からのパルス信号に従って、パルス状のマイクロ波パルスで後述するアイソレータ17に供給する。   The microwave pulse control unit 11 oscillates a pulse signal in accordance with an instruction from the control unit 6 and supplies the oscillated pulse signal to the microwave oscillator 12. The microwave oscillator 12 generates a microwave pulse according to the pulse signal from the microwave pulse controller 11. The microwave power source 13 supplies power to the microwave oscillator 12 that oscillates a microwave of 2.45 GHz with the instructed output in accordance with an instruction of the control unit 6. That is, the microwave oscillator 12 supplies a 2.45 GHz microwave to the isolator 17 described later as a pulsed microwave pulse according to the pulse signal from the microwave pulse control unit 11.

マイクロ波パルスは、マイクロ波発振器12からアイソレータ17、チューナー18、導波管19、導波管19から図示されない同軸導波管変換器を介して突設された同軸導波管21、及び石英などのマイクロ波を透過する誘電体等からなるマイクロ波供給口22を経由し、保持治具9及び被加工材料8の処理表面に供給される。アイソレータ17は、マイクロ波の反射波がマイクロ波発振器12へ戻ることを防ぐものである。チューナー18は、マイクロ波の反射波が最小になるようにチューナー18前後のインピーダンスを整合するものである。同軸導波管21が本発明の導波管の一例である。   The microwave pulse is transmitted from the microwave oscillator 12 to the isolator 17, the tuner 18, the waveguide 19, the coaxial waveguide 21 protruding from the waveguide 19 through a coaxial waveguide converter (not shown), quartz, and the like. Is supplied to the holding jig 9 and the processing surface of the work material 8 through a microwave supply port 22 made of a dielectric material or the like that transmits the microwave. The isolator 17 prevents the reflected wave of the microwave from returning to the microwave oscillator 12. The tuner 18 matches the impedances before and after the tuner 18 so that the reflected wave of the microwave is minimized. The coaxial waveguide 21 is an example of the waveguide of the present invention.

図2に示すように、マイクロ波供給口22の上端面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、図1に示す処理容器2に電気的に接続されている。マイクロ波供給口22の中央には同軸導波管21の中心導体21Cが延長されている。被加工材料8に効率よく表面波を伝搬させるには、同軸導波管21の中心導体の延長として被加工材料8を配置することが必要となる。このため、保持治具9も同軸導波管21の中心導体21Cの延長上に配置され、保持治具9は、マイクロ波供給口22内では中心導体となる。従って、マイクロ波供給口22の中心導体21Cと保持治具9と側面導体23とで同軸導波管として機能する。   As shown in FIG. 2, the outer peripheral surface of the microwave supply port 22 excluding the upper end surface 22A is covered with a side conductor 23 formed of a metal such as stainless steel. The side conductor 23 is fixed to the inner side surface of the processing container 2 by screwing or the like, and is electrically connected to the processing container 2 shown in FIG. A central conductor 21 </ b> C of the coaxial waveguide 21 is extended at the center of the microwave supply port 22. In order to efficiently propagate the surface wave to the work material 8, it is necessary to dispose the work material 8 as an extension of the central conductor of the coaxial waveguide 21. For this reason, the holding jig 9 is also disposed on the extension of the central conductor 21 </ b> C of the coaxial waveguide 21, and the holding jig 9 becomes a central conductor in the microwave supply port 22. Therefore, the central conductor 21C, the holding jig 9 and the side conductor 23 of the microwave supply port 22 function as a coaxial waveguide.

マイクロ波供給口22に供給されたマイクロ波パルスによって、保持治具9が配置された上端面22A付近にマイクロ波が伝搬してプラズマが生成される。すなわち、マイクロ波は、中心導体の延びる方向であるZ軸方向に供給される。同軸導波管21の中心導体21Cと保持治具9との間には、真空を保持するため、石英等の誘電体がマイクロ波供給口22として配置される。以降の記載ではマイクロ波の供給方向であるZ軸方向を上側、Z軸方向と反対方向を下側と記載する場合がある。   Due to the microwave pulse supplied to the microwave supply port 22, the microwave propagates near the upper end surface 22 </ b> A where the holding jig 9 is disposed, thereby generating plasma. That is, the microwave is supplied in the Z-axis direction, which is the direction in which the central conductor extends. A dielectric such as quartz is disposed as the microwave supply port 22 between the central conductor 21C of the coaxial waveguide 21 and the holding jig 9 in order to maintain a vacuum. In the following description, the Z-axis direction that is the microwave supply direction may be described as the upper side, and the direction opposite to the Z-axis direction may be described as the lower side.

図3に示すように、保持治具9は、基板9B、支持ピン9U、および挿入ピン9Lを備える。支持ピン9Lは、基板9Bから上側に延び、被加工材料8が装着される。挿入ピン9Uは、基板9Bから下側に延び、後述する凹部22Rに挿入される。基板9B、支持ピン9U、および挿入ピン9Lは表面が導電性を有していればよく、一体的に形成されてもよいし、別々の部材が組み付けられてもよい。   As shown in FIG. 3, the holding jig 9 includes a substrate 9B, support pins 9U, and insertion pins 9L. The support pins 9L extend upward from the substrate 9B, and the work material 8 is mounted thereon. The insertion pin 9U extends downward from the substrate 9B and is inserted into a recess 22R described later. The substrate 9B, the support pins 9U, and the insertion pins 9L are only required to have conductive surfaces, and may be integrally formed or separate members may be assembled.

マイクロ波供給口22に保持治具9が安定して配置されるよう、凹部22Rが上端面22Aに形成される。すなわち、挿入ピン9LのR軸方向の長さL1は、凹部22RのR軸方向の長さL2よりも短い。R軸方向は、凹部22Rの径方向であり、Z軸に直交する。また、挿入ピン9Lの下側の形状は、凹部22Rに挿入されやすい形状が望ましく、例えば、曲面形状である。すなわち、挿入ピン9Lの下側は下方向に向かって、先細りの形状を有する。よって、挿入ピン9Lの下側の先端9LBのR方向の断面積S3は、凹部22RのR方向の断面積R4よりも小さい。凹部22Rの深さ方向は、Z軸に平行である。   A concave portion 22R is formed in the upper end surface 22A so that the holding jig 9 is stably disposed in the microwave supply port 22. That is, the length L1 of the insertion pin 9L in the R-axis direction is shorter than the length L2 of the recess 22R in the R-axis direction. The R-axis direction is the radial direction of the recess 22R and is orthogonal to the Z-axis. Also, the lower shape of the insertion pin 9L is preferably a shape that can be easily inserted into the recess 22R, and is, for example, a curved shape. That is, the lower side of the insertion pin 9L has a tapered shape in the downward direction. Therefore, the cross-sectional area S3 in the R direction of the lower end 9LB on the lower side of the insertion pin 9L is smaller than the cross-sectional area R4 in the R direction of the recess 22R. The depth direction of the recess 22R is parallel to the Z axis.

図2に示すように、凹部22Rの底面に、金属板9Sが挿入されて配置されている。凹部22Rに挿入ピン9Lが挿入された状態において、挿入ピン9Lは、凹部22Rの底面に配置された金属板9Sと接する。すなわち、金属板9Sは、被加工材料8を支持する。金属板9Sが本発明の治具、第2治具、および導電性部材の一例である。金属板9Sは、表面が導電性を有していればよい。よって、保持治具9と金属板9Sとは電気的に接触可能である。凹部22Rの底面に金属板9Sが配置された状態において、金属板9Sの底面9SLと同軸導波管21の中心導体21Cの上面21CUとは、マイクロ波供給口22を介してZ軸方向に対向する。金属板9SのR軸方向の面積S2は、同軸導波管21の中心導体21CのR軸方向の面積S1と後述の関係を有する。中心導体21Cは、凹部22と反対側のマイクロ波供給口22に配置される。また、金属板9Sは、凹部22RのZ方向の長さである深さよりも薄い。   As shown in FIG. 2, a metal plate 9S is inserted and arranged on the bottom surface of the recess 22R. In a state where the insertion pin 9L is inserted into the recess 22R, the insertion pin 9L contacts the metal plate 9S disposed on the bottom surface of the recess 22R. That is, the metal plate 9 </ b> S supports the workpiece material 8. The metal plate 9S is an example of the jig, the second jig, and the conductive member of the present invention. The surface of the metal plate 9S only needs to have conductivity. Therefore, the holding jig 9 and the metal plate 9S can be electrically contacted. In a state where the metal plate 9S is disposed on the bottom surface of the recess 22R, the bottom surface 9SL of the metal plate 9S and the upper surface 21CU of the central conductor 21C of the coaxial waveguide 21 face each other in the Z-axis direction via the microwave supply port 22. To do. The area S2 in the R-axis direction of the metal plate 9S has a relationship described later with the area S1 in the R-axis direction of the central conductor 21C of the coaxial waveguide 21. The center conductor 21 </ b> C is disposed in the microwave supply port 22 on the side opposite to the recess 22. Moreover, the metal plate 9S is thinner than the depth which is the length of the recess 22R in the Z direction.

凹部22Rの底面に金属板9Sが配置されない場合、挿入ピン9Lの下側が曲面形状など、凹部22Rの底面と接触する面積が小さい形状であると、凹部22Rを介して配置された同軸導波管21の中心導体21Cからの電気力線が、面積が小さい挿入ピン9Lの下側に集中する。この結果、プラズマ成膜中に異常放電が発生し、膜質の悪化、成膜時間の長期化など成膜処理が不安定になる。   When the metal plate 9S is not disposed on the bottom surface of the recess 22R, the coaxial waveguide disposed via the recess 22R when the lower surface of the insertion pin 9L has a small shape such as a curved surface and the area contacting the bottom surface of the recess 22R is small. The electric lines of force from the center conductor 21C of 21 are concentrated below the insertion pin 9L having a small area. As a result, abnormal discharge occurs during plasma film formation, and film formation processing becomes unstable such as deterioration of film quality and prolonged film formation time.

本実施形態では、同軸導波管21の中心導体21Cの上面21CUの面積S1は、金属板9Sの底面9SLの面積S2と、

Figure 0006296334

の関係を有する。この結果、同軸導波管21の中心導体21Cとマイクロ波供給口22を挟んで位置する保持治具9に電気力線が集中しづらくなる。この結果、成膜処理中に異常放電が発生しづらくなり、プラズマ成膜処理を安定化させることができる。なお、同軸導波管21の中心導体21Cの上面21CUの面積S1は、5mmよりも大きく。金属板9Sの底面9SLの面積S2は、凹部22Rの底面の面積よりも小さい。上面21CUが本発明の第1面の一例であり、底面9SLが本発明の第2面の一例である。 In the present embodiment, the area S1 of the upper surface 21CU of the central conductor 21C of the coaxial waveguide 21 is equal to the area S2 of the bottom surface 9SL of the metal plate 9S,
Figure 0006296334

Have the relationship. As a result, it is difficult for electric lines of force to concentrate on the holding jig 9 located between the central conductor 21 </ b> C of the coaxial waveguide 21 and the microwave supply port 22. As a result, abnormal discharge is less likely to occur during the film forming process, and the plasma film forming process can be stabilized. The area S1 of the upper surface 21CU of the central conductor 21C of the coaxial waveguide 21 is greater than 5 mm. The area S2 of the bottom surface 9SL of the metal plate 9S is smaller than the area of the bottom surface of the recess 22R. The upper surface 21CU is an example of the first surface of the present invention, and the bottom surface 9SL is an example of the second surface of the present invention.

図4に示すグラフにおいて、縦軸がVSWR(Voltage Standing Wave Ratio)、横軸が、金属板9Sの底面9SLの面積S2を中心導体21Cの上面21CUの面積S1で除した値Tを示す。VSWRは、定在波比を示す値であり、保持冶具9、被加工材料8の形状、またはプラズマ状態により定まる。VSWRが「1」であるとインピーダンスがあっており、被加工材料8が、安定してプラズマ成膜される。VSWRの値が大きいと、インピーダンスがあっておらず、チューナー18よりもマイクロ波の供給方向の部材における反射が増える。この反射が少なくなるよう、チューナー18で調整されるが、調整の許容範囲が狭くなり、プラズマ成膜処理が不安定化する。VSWRが「12」以上であれば、チューナー18で反射波が少なくなるように調整できなくなり、反射が大きくなり、プラズマ状態が不安定となる。この結果、プラズマ成膜処理が不安定となり、被加工材料8へのプラズマ成膜が十分に安定して出来ない。   In the graph shown in FIG. 4, the vertical axis represents VSWR (Voltage Standing Wave Ratio), and the horizontal axis represents the value T obtained by dividing the area S2 of the bottom surface 9SL of the metal plate 9S by the area S1 of the upper surface 21CU of the central conductor 21C. The VSWR is a value indicating the standing wave ratio, and is determined by the shape of the holding jig 9, the workpiece material 8, or the plasma state. When VSWR is “1”, there is an impedance, and the material 8 to be processed is stably formed into a plasma. When the value of VSWR is large, there is no impedance, and reflection on a member in the direction of supplying microwaves is greater than that of the tuner 18. The tuner 18 is adjusted so that this reflection is reduced, but the allowable range of adjustment is narrowed, and the plasma film forming process becomes unstable. If the VSWR is “12” or more, the tuner 18 cannot adjust the reflected wave to be small, the reflection becomes large, and the plasma state becomes unstable. As a result, the plasma film forming process becomes unstable, and the plasma film forming on the work material 8 cannot be sufficiently stabilized.

図4に示すように、VSWRが「12」と対応する値T1は、0.09である。すなわち、

Figure 0006296334

であれば、VSWRが「12」以下となり、プラズマ成膜処理が安定する。尚、数8の逆数が数7である。また、本実施形態では、凹部22RのR軸方向の断面積は、面積S1以下である、従って、凹部22Rに配置される金属板9Sの底面9SLの面積S2は、面積S1以下である。この結果、
Figure 0006296334

が成り立つ。 As shown in FIG. 4, the value T1 corresponding to VSWR “12” is 0.09. That is,
Figure 0006296334

If so, the VSWR becomes “12” or less, and the plasma film forming process is stabilized. Note that the reciprocal of Equation 8 is Equation 7. In the present embodiment, the cross-sectional area in the R-axis direction of the recess 22R is not more than the area S1, and therefore the area S2 of the bottom surface 9SL of the metal plate 9S disposed in the recess 22R is not more than the area S1. As a result,
Figure 0006296334

Holds.

図4に示すように、値Tが0.35以上であると、VSWRは2以下となり、プラズマ成膜処理がさらに安定する。すなわち、面積S1と面積S2とが、

Figure 0006296334

の関係を満たせばよい。
数10の逆数が、
Figure 0006296334

である。 As shown in FIG. 4, when the value T is 0.35 or more, the VSWR becomes 2 or less, and the plasma film forming process is further stabilized. That is, the area S1 and the area S2 are
Figure 0006296334

Satisfy this relationship.
The reciprocal of Equation 10 is
Figure 0006296334

It is.

図5(A1)、(B1)、(C1)は、形状の異なる3つの金属板9Sの面図であり、底面9SLが示される。図5(A2)、(B2)、(C2)は、図3に示す中心線CLに平行な方向に金属板9Sを切断した時の正面方向の断面図である。尚、図3において、中心線CLは凹部22Rの底面の中心を通る。図5(A3)、(B3)、(C3)は、同軸導波管21の中心導体21Cの上面図であり、中心導体21Cの上面21CUが示される。以下、図5(A1)、(A2)、(A3)を参照して金属板9SA、および中心導体21CAを、図5(B1)、(B2)、(B3)を参照して金属板9SB、および中心導体21CBを、図5(C1)、(C2)、(C3)を参照して金属板9SC、および中心導体21CCを説明する。 Figure 5 (A1), (B1) , (C1) is a bottom view of the three metal plates 9S having different shapes, the bottom 9SL are shown. 5A2, 5 </ b> B <b> 2, and 2 </ b> C <b> 2 are cross-sectional views in the front direction when the metal plate 9 </ b> S is cut in a direction parallel to the center line CL illustrated in FIG. 3. In FIG. 3, the center line CL passes through the center of the bottom surface of the recess 22R. FIGS. 5A3, 5B3, and 5C3 are top views of the center conductor 21C of the coaxial waveguide 21, showing the top surface 21CU of the center conductor 21C. Hereinafter, the metal plate 9SA and the central conductor 21CA are referred to with reference to FIGS. 5A1, (A2), and (A3), and the metal plate 9SB is referred to with reference to FIGS. 5B1, (B2), and (B3). The metal plate 9SC and the center conductor 21CC will be described with reference to FIGS. 5C1, 5C2 and 5C3.

図5(A1)、(A2)、(A3)に示すように、金属板9SAは、円盤形状を有しており、金属9SAの底面9SALの形状は、中心導体21CAの上面21CAUの形状と相似形である。金属板9SAの底面9SALの中心Cp1は、Z方向において中心導体21CAの上面21CAUの中心Cp2と一致し、中心線CLを通る。   As shown in FIGS. 5A1, (A2), and (A3), the metal plate 9SA has a disk shape, and the shape of the bottom surface 9SAL of the metal 9SA is similar to the shape of the upper surface 21CAU of the center conductor 21CA. It is a shape. The center Cp1 of the bottom surface 9SAL of the metal plate 9SA coincides with the center Cp2 of the upper surface 21CAU of the center conductor 21CA in the Z direction and passes through the center line CL.

図5(B1)、(B2)、(B3)に示すように、金属板9SBは円盤形状を有しており、上面9SBUにおけるR方向外側のZ方向の厚みが、R方向内側のZ方向の厚みよりも厚い。言い換えれば、上面9SBUは凹形状である。すなわち、金属板9SBは、中心線CLからR方向に離れるに従い、Z方向の厚みが増す形状を有する。金属板9SBの底面9SBLの形状は、中心導体21CBの上面21CBUの形状と相似形である。金属板9SBの底面9SBLの中心Cp1は、Z方向において中心導体21CBの上面21CBUの中心Cp2と一致し、中心線CLを通る。面9SBLは、中心Cp1から外周9SBPまでの全面が凹部22Rの底面と接する。 As shown in FIGS. 5 (B1), (B2), and (B3), the metal plate 9SB has a disk shape, and the thickness in the Z direction outside the R direction on the upper surface 9SBU is in the Z direction inside the R direction. Thicker than thickness. In other words, the upper surface 9SBU has a concave shape. That is, the metal plate 9SB has a shape in which the thickness in the Z direction increases with increasing distance from the center line CL in the R direction. The shape of the bottom surface 9SBL of the metal plate 9SB is similar to the shape of the upper surface 21CBU of the center conductor 21CB. The center Cp1 of the bottom surface 9SBL of the metal plate 9SB coincides with the center Cp2 of the upper surface 21CBU of the center conductor 21CB in the Z direction and passes through the center line CL. Bottom surface 9SBL the entire surface from the center Cp1 to the outer periphery 9SBP is in contact with the bottom surface of the recess 22R.

図5(C1)、(C2)、(C3)に示すように、金属板9SCは中空の円盤形状を有しており、上面9SCUにおけるR方向外側のZ方向の厚みが、R方向内側のZ方向の厚みよりも厚い。すなわち、金属板9SCは、中心線CLからR方向に離れるに従い、Z方向の厚みが増す形状を有する。金属9SCの底面9SCLの形状は、中心導体21CCの上面21CCUの形状と相似形である。すなわち、中心導体21CCの上面21CCUも中空形状である。金属板9SCの底面9SCLの中心Cp1は、Z方向において中心導体21CCの上面21CCUの中心Cp2と一致し、中心線CLを通る。   As shown in FIGS. 5 (C1), (C2), and (C3), the metal plate 9SC has a hollow disk shape, and the thickness in the Z direction outside the R direction on the upper surface 9SCU is Z in the R direction inside. Thicker than the thickness in the direction. That is, the metal plate 9SC has a shape in which the thickness in the Z direction increases with increasing distance from the center line CL in the R direction. The shape of the bottom surface 9SCL of the metal 9SC is similar to the shape of the upper surface 21CCU of the center conductor 21CC. That is, the upper surface 21CCU of the center conductor 21CC is also hollow. The center Cp1 of the bottom surface 9SCL of the metal plate 9SC coincides with the center Cp2 of the upper surface 21CCU of the center conductor 21CC in the Z direction and passes through the center line CL.

図5に示す上面21CAU、21CBU、21CCUの面積が面積S1であり、底面9SAL、9SBL、9SCLの面積が、面積S2である。これら面積S1、S2が上述の数7を満たしていればよい。   The areas of the top surfaces 21CAU, 21CBU, and 21CCU shown in FIG. 5 are the area S1, and the areas of the bottom surfaces 9SAL, 9SBL, and 9SCL are the area S2. It suffices that these areas S1 and S2 satisfy the above formula 7.

図5に示す上面9SAU、9SBU、9SCUの表面粗さは、0.1μm以上かつ1mm以下である。表面粗さが0.1μm未満であると、保持治具9と金属板9Sとの取り外しが困難になる。一方、表面粗さが1mmより大きいと、上面9SAU、9SBU、9SCUのR方向の電圧分布が大きくなり、異常放電を引き起こす可能性がある。これに対し、上面9SAU、9SBU、9SCUの表面粗さは、0.1μm以上であるので、複数の被加工材料8を連続してプラズマ成膜する時間を短縮することが可能となる。また、表面粗さが1mm以下なので、異常放電を引き起こす可能性を低減できる。   The surface roughness of the upper surfaces 9SAU, 9SBU, and 9SCU shown in FIG. 5 is 0.1 μm or more and 1 mm or less. When the surface roughness is less than 0.1 μm, it is difficult to remove the holding jig 9 and the metal plate 9S. On the other hand, if the surface roughness is larger than 1 mm, the voltage distribution in the R direction of the upper surfaces 9SAU, 9SBU, and 9SCU increases, which may cause abnormal discharge. On the other hand, since the surface roughness of the upper surfaces 9SAU, 9SBU, and 9SCU is 0.1 μm or more, it is possible to shorten the time for continuously forming a plurality of workpieces 8 on the plasma. Further, since the surface roughness is 1 mm or less, the possibility of causing abnormal discharge can be reduced.

図5に示すように、底面9SAL、9SBLの全面が、凹部22Rの底面と接触するので、凹部22Rの底面と金属板9SA、9SBとの空間にガスが入ることによる異常放電の可能性を低減できる。   As shown in FIG. 5, since the entire bottom surfaces 9SAL and 9SBL are in contact with the bottom surface of the recess 22R, the possibility of abnormal discharge due to gas entering the space between the bottom surface of the recess 22R and the metal plates 9SA and 9SB is reduced. it can.

図1、および図2に示すように、被加工材料8は、被加工材料8を保持する保持治具9からマイクロ波供給口22に対して処理容器2の内側に向かって突出するように配置されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the work material 8 is disposed so as to protrude toward the inside of the processing container 2 from the holding jig 9 that holds the work material 8 with respect to the microwave supply port 22. Has been.

被加工材料8の上端部には、負のバイアス電圧パルスを印加するための負電圧電極25が、被加工材料8の上端部に電気的に接続される。   A negative voltage electrode 25 for applying a negative bias voltage pulse is electrically connected to the upper end portion of the work material 8 at the upper end portion of the work material 8.

負電圧電源15は、制御部6の指示に従い、負電圧パルス発生部16に負のバイアス電圧を供給する。負電圧パルス発生部16は、負電圧電源15から供給された負のバイアス電圧をパルス化する。このパルス化の処理は、負電圧パルス発生部16が制御部6の指示に従い、負のバイアス電圧パルスの大きさ、周期、及び、デューティ比を制御する処理である。このパルス状の負のバイアス電圧である負のバイアス電圧パルスが、処理容器2の内部に保持された被加工材料8に負電圧電極25を介して印加される。   The negative voltage power supply 15 supplies a negative bias voltage to the negative voltage pulse generator 16 in accordance with an instruction from the controller 6. The negative voltage pulse generator 16 pulses the negative bias voltage supplied from the negative voltage power supply 15. This pulsing process is a process in which the negative voltage pulse generator 16 controls the magnitude, cycle, and duty ratio of the negative bias voltage pulse in accordance with an instruction from the controller 6. A negative bias voltage pulse, which is a pulsed negative bias voltage, is applied to the workpiece 8 held inside the processing vessel 2 via the negative voltage electrode 25.

被加工材料8が、金属基材の場合、またはセラミック、または樹脂に導電性の材料がコーティングされた場合であっても、被加工材料8の少なくとも処理表面全域に負のバイアス電圧パルスが印加される。保持治具9の表面全域にも被加工材料8を介して負のバイアス電圧パルスが印加される。   Even when the work material 8 is a metal substrate, or when a conductive material is coated on ceramic or resin, a negative bias voltage pulse is applied to at least the entire processing surface of the work material 8. The A negative bias voltage pulse is also applied to the entire surface of the holding jig 9 via the workpiece 8.

発生されたマイクロ波パルス、および負のバイアス電圧パルスの少なくとも一部が同一時間に印加されるように制御されることにより表面波励起プラズマ28が発生される。マイクロ波は2.45GHzに限らず、0.3GHz〜50GHzの周波数であればよい。負電圧電源15、負電圧パルス発生部16、および負電圧電極25が本発明の負電圧印加部の一例である。   The surface wave excitation plasma 28 is generated by controlling the generated microwave pulse and the negative bias voltage pulse to be applied at the same time. The microwave is not limited to 2.45 GHz, but may have a frequency of 0.3 GHz to 50 GHz. The negative voltage power supply 15, the negative voltage pulse generator 16, and the negative voltage electrode 25 are examples of the negative voltage application unit of the present invention.

マイクロ波制御部11、マイクロ波発振器12、マイクロ波電源13、アイソレータ17、チューナー18、導波管19、及び同軸導波管21が本発明のマイクロ波供給部の一例である。尚、成膜装置1は負電圧電源15、および負電圧パルス発生部16を備えたが、更に正電圧電源、および正電圧パルス発生部を備えてもよいし、負電圧パルス発生部16の代わりに、パルス状の負のバイアス電圧でなく、連続する負のバイアス電圧を印加する負電圧発生部を備えてもよい。   The microwave control unit 11, the microwave oscillator 12, the microwave power source 13, the isolator 17, the tuner 18, the waveguide 19, and the coaxial waveguide 21 are examples of the microwave supply unit of the present invention. The film forming apparatus 1 includes the negative voltage power supply 15 and the negative voltage pulse generator 16, but may further include a positive voltage power supply and a positive voltage pulse generator, or instead of the negative voltage pulse generator 16. In addition, a negative voltage generator for applying a continuous negative bias voltage instead of a pulsed negative bias voltage may be provided.

処理容器2の側壁に設けられた石英窓27の外側近傍の位置に、放射温度計29が配置されている。放射温度計29は、制御部6に電気的に接続される。放射温度計29は、赤外線を受信し、受信された赤外線の強度を算出する。算出した赤外線の強度から被加工材料8の表面温度を算出する。放射温度計29は、算出した被加工材料8の温度情報を制御部6に出力する。   A radiation thermometer 29 is arranged at a position near the outside of the quartz window 27 provided on the side wall of the processing container 2. The radiation thermometer 29 is electrically connected to the control unit 6. The radiation thermometer 29 receives infrared rays and calculates the intensity of the received infrared rays. The surface temperature of the workpiece 8 is calculated from the calculated infrared intensity. The radiation thermometer 29 outputs the calculated temperature information of the work material 8 to the control unit 6.

制御部6は、負電圧電源15とマイクロ波電源13に制御信号を出力してマイクロ波パルスの印加電力と負電圧パルスの印加電圧を制御する。制御部6は、負電圧パルス発生部16及びマイクロ波パルス制御部11に制御信号を出力することによって、パルス状の負のバイアス電圧パルスの印加タイミング、供給電圧、及びマイクロ波発振器12から発生されるマイクロ波パルスの供給タイミング、及び供給電力を制御する。   The control unit 6 outputs control signals to the negative voltage power supply 15 and the microwave power supply 13 to control the applied power of the microwave pulse and the applied voltage of the negative voltage pulse. The control unit 6 outputs a control signal to the negative voltage pulse generation unit 16 and the microwave pulse control unit 11, thereby generating a pulsed negative bias voltage pulse application timing, a supply voltage, and a microwave oscillator 12. Control the supply timing and power supply of the microwave pulse.

制御部6は、ガス供給部5に流量制御信号を出力して原料ガス及び不活性ガスの供給を制御する。制御部6は、処理容器2に取り付けられた真空計26から入力される処理容器2内の圧力を表す圧力信号に基づいて、制御信号を圧力調整バルブ7に出力して、処理容器2内の圧力を制御する。   The control unit 6 outputs a flow rate control signal to the gas supply unit 5 to control the supply of the source gas and the inert gas. The control unit 6 outputs a control signal to the pressure adjustment valve 7 based on a pressure signal representing the pressure in the processing container 2 input from the vacuum gauge 26 attached to the processing container 2, and Control the pressure.

[表面波励起プラズマの説明]
通常、表面波励起プラズマを発生させる場合、ある程度以上の電子(イオン)密度におけるプラズマと、これに接する誘電体との界面に沿ってマイクロ波が供給される。供給されたマイクロ波は、この界面に電磁波のエネルギーが集中した状態で表面波として伝播される。その結果、界面に接するプラズマは高エネルギー密度の表面波によって励起され、さらに増幅される。これにより高密度プラズマが生成されて維持される。ただし、この誘電体を導電性材料に換えた場合、導電性材料は表面波の導波路としては機能せず、好ましい表面波の伝播及びプラズマ励起を生ずることはできない。
[Description of surface wave excitation plasma]
Usually, when generating surface wave excitation plasma, a microwave is supplied along the interface between a plasma having a certain level of electron (ion) density and a dielectric in contact with the plasma. The supplied microwave is propagated as a surface wave with the energy of electromagnetic waves concentrated on this interface. As a result, the plasma in contact with the interface is excited by a high energy density surface wave and further amplified. Thereby, a high density plasma is generated and maintained. However, when this dielectric is replaced with a conductive material, the conductive material does not function as a surface wave waveguide, and preferable surface wave propagation and plasma excitation cannot occur.

一方、プラズマに接する物体の表面近傍には、本質的に単一極性の荷電粒子層、いわゆるシース層が形成される。物体が、負のバイアス電圧を加えた導電性を有する被加工材料8の場合、シース層とは電子密度が低い層、すなわち、正極性であって、マイクロ波の周波数帯においてはほぼ比誘電率ε≒1の層である。このため、印加する負のバイアス電圧の絶対値を例えば−100Vの絶対値より大きくすることによりシース層のシース厚さを厚くできる。すなわちシース層が拡大する。このシース層が、プラズマとプラズマに接する物体との界面に表面波を伝播させる誘電体として作用する。   On the other hand, an essentially unipolar charged particle layer, a so-called sheath layer, is formed near the surface of an object in contact with plasma. In the case where the object is a work material 8 having conductivity to which a negative bias voltage is applied, the sheath layer is a layer having a low electron density, that is, positive polarity, and substantially has a relative dielectric constant in the microwave frequency band. It is a layer of ε≈1. For this reason, the sheath thickness of the sheath layer can be increased by making the absolute value of the negative bias voltage to be applied larger than the absolute value of, for example, −100V. That is, the sheath layer expands. This sheath layer acts as a dielectric that propagates surface waves to the interface between the plasma and the object in contact with the plasma.

従って、被加工材料8を保持する保持治具9の一端に近接して配置されたマイクロ波供給口22からマイクロ波が供給され、かつ被加工材料8及び保持治具9に負のバイアス電圧が印加されると、マイクロ波はシース層とプラズマとの界面に沿って表面波として伝搬する。この結果、被加工材料8及び保持治具9の表面に沿って表面波に基づく高密度励起プラズマが発生する。この高密度励起プラズマが、上述した表面波励起プラズマ28である。   Therefore, a microwave is supplied from the microwave supply port 22 disposed in the vicinity of one end of the holding jig 9 that holds the workpiece 8, and a negative bias voltage is applied to the workpiece 8 and the holding jig 9. When applied, the microwave propagates as a surface wave along the interface between the sheath layer and the plasma. As a result, high-density excitation plasma based on surface waves is generated along the surfaces of the work material 8 and the holding jig 9. This high-density excitation plasma is the surface wave excitation plasma 28 described above.

このような被加工材料8の表面の近傍での表面波励起による高密度プラズマの電子密度は1011〜1012cm―3に達する。このMVP法を用いたプラズマCVDによりDLC
成膜処理される場合は、通常のプラズマCVDによりDLC成膜処理される場合よりも1桁から2桁高い成膜速度3〜30(ナノm/秒)が得られるので高速成膜が可能である。
The electron density of the high-density plasma due to surface wave excitation in the vicinity of the surface of the workpiece 8 reaches 1011 to 1012 cm-3. DLC by plasma CVD using this MVP method
When film formation is performed, film formation speeds of 3 to 30 (nanometers / second), which are one to two orders of magnitude higher than those when DLC film formation is performed by normal plasma CVD, can be achieved. is there.

このMVP法では、金属基材である被加工材料8及び保持治具9の表面近傍に高密度励起プラズマを発生させるので、被加工材料8及び保持治具9の表面温度が上昇しやすい(例えば、約250℃〜約320℃である。)。但し、高速成膜が可能であるため、成膜時間は通常のプラズマCVDの成膜時間の1/10〜1/100となる。即ち、成膜時間を数十秒〜数分に短縮できるので、被加工材料8の表面温度が焼き戻し温度を超えても、被加工材料8の軟化を抑制することができる。   In this MVP method, high-density excitation plasma is generated in the vicinity of the surfaces of the work material 8 and the holding jig 9 that are metal substrates, and therefore the surface temperature of the work material 8 and the holding jig 9 is likely to rise (for example, About 250 ° C. to about 320 ° C.). However, since high-speed film formation is possible, the film formation time is 1/10 to 1/100 of the normal plasma CVD film formation time. That is, since the film formation time can be shortened to several tens of seconds to several minutes, the softening of the work material 8 can be suppressed even if the surface temperature of the work material 8 exceeds the tempering temperature.

本実施形態では、被加工材料8、および保持治具9に負のバイアス電圧が印加され、マイクロ波が供給されて、高密度プラズマが生成される。すなわち、同軸導波管21の中心導体21Cは、マイクロ波供給口22を挟んで、負のバイアス電圧が印加された保持治具9と接触する金属板9Sと対向する。従って、中心導体21Cからの電気力線は、高密度プラズマが生成される領域である凹部22Rの内部において、保持治具9の挿入ピン9Lの下側ではなく、金属板9Sに向かう。この結果、電気力線が集中しづらくなり、異常放電が発生する可能性が低減する。   In the present embodiment, a negative bias voltage is applied to the work material 8 and the holding jig 9, and microwaves are supplied to generate high-density plasma. That is, the center conductor 21C of the coaxial waveguide 21 faces the metal plate 9S that contacts the holding jig 9 to which a negative bias voltage is applied, with the microwave supply port 22 interposed therebetween. Therefore, the electric lines of force from the central conductor 21C are directed to the metal plate 9S, not the lower side of the insertion pin 9L of the holding jig 9, inside the recess 22R, which is a region where high-density plasma is generated. As a result, it is difficult for electric lines of force to concentrate and the possibility of abnormal discharge is reduced.

本実施形態における具体的なマイクロ波パルス、負のバイアス電圧パルスの印加方法は、特開2004−47207号公報、特開2013−155409号公報などに記載されているので、説明を省略する。   Specific microwave pulse and negative bias voltage pulse application methods in the present embodiment are described in JP-A-2004-47207, JP-A-2013-155409, and the like, and will not be described.

図2に示すように、金属板9Sは、凹部22Rに配置されるので、凹部22Rの内部において、被加工材料8とともに脱着される保持治具9よりも位置ずれしにくくなる。この結果、成膜処理中に異常放電を引き起こす恐れをさらに低減し、プラズマ成膜処理をさらに安定化させることができる。   As shown in FIG. 2, since the metal plate 9S is disposed in the recess 22R, the metal plate 9S is less likely to be displaced in the recess 22R than the holding jig 9 attached and detached together with the work material 8. As a result, the possibility of causing abnormal discharge during the film forming process can be further reduced, and the plasma film forming process can be further stabilized.

図5に示すように、面積S1を有する中心導体21Cの上面21CUの中心Cp2と、面積S2を有する金属板9Sの底面9SLの中心Cp1とが一致して配置されるので、金属板9Sに電気力線がさらに集中しづらくなる。この結果、成膜処理中に異常放電を引き起こす恐れをさらに低減し、プラズマ成膜処理をさらに安定化させることができる。   As shown in FIG. 5, since the center Cp2 of the upper surface 21CU of the center conductor 21C having the area S1 and the center Cp1 of the bottom surface 9SL of the metal plate 9S having the area S2 are arranged to coincide with each other, the electric power is supplied to the metal plate 9S. It makes it harder to concentrate the lines of force. As a result, the possibility of causing abnormal discharge during the film forming process can be further reduced, and the plasma film forming process can be further stabilized.

図5に示すように、面積S1を有する中心導体21Cの上面21CUと、面積S2を有する金属板9Sの底面9SLとが相似形である。よって、金属板9Sに電気力線がさらに集中しづらくなる。この結果、成膜処理中に異常放電を引き起こす恐れをさらに低減し、プラズマ成膜処理をさらに安定化させることができる。   As shown in FIG. 5, the upper surface 21CU of the central conductor 21C having the area S1 and the bottom surface 9SL of the metal plate 9S having the area S2 are similar. Therefore, the electric lines of force are more difficult to concentrate on the metal plate 9S. As a result, the possibility of causing abnormal discharge during the film forming process can be further reduced, and the plasma film forming process can be further stabilized.

図5(B1)、(B2)、(B3)、(C1)、(C2)、(C3)に示すように、金属板9SB、9SCの上面9SBU、9SCUは、中心からR方向に向けて、金属板9SのZ方向の厚みが増す形状を有する。よって、保持治具9が金属板9Sに対して位置決めされやすくなり、より確実に保持治具9と金属板9Sとが電気的に接触される。この結果、より安定して被加工材料8がプラズマ成膜処理される。   As shown in FIG. 5 (B1), (B2), (B3), (C1), (C2), (C3), the upper surfaces 9SBU, 9SCU of the metal plates 9SB, 9SC are directed from the center toward the R direction. The metal plate 9S has a shape in which the thickness in the Z direction increases. Therefore, the holding jig 9 can be easily positioned with respect to the metal plate 9S, and the holding jig 9 and the metal plate 9S are electrically contacted more reliably. As a result, the material 8 to be processed is subjected to plasma film formation more stably.

図5(B1)、(B2)、(B3)に示すように、金属板9Sの面9SBLは、凹部22Rと全面が接するので、中心導体21Cからの電気力線が金属板9Sに集中しづらくなる。この結果、成膜処理中に異常放電を引き起こす恐れをさらに低減し、プラズマ成膜処理をさらに安定化させることができる。 Figure 5 (B1), (B2) , as shown in (B3), the bottom surface 9SBL metal plate 9S, since the recess 22R and the entire surface is in contact, the electric lines of force from the center conductor 21C is concentrated to the metal plate 9S It becomes difficult. As a result, the possibility of causing abnormal discharge during the film forming process can be further reduced, and the plasma film forming process can be further stabilized.

上記実施形態では、被加工材料8が装着された保持治具9が金属板9Sに接触したが、被加工材料8が金属板9Sに接触してもよい。この場合においても、金属板9Sの底面9SLの面積が本発明の断面積S2である。   In the embodiment described above, the holding jig 9 on which the work material 8 is mounted contacts the metal plate 9S. However, the work material 8 may contact the metal plate 9S. Also in this case, the area of the bottom surface 9SL of the metal plate 9S is the cross-sectional area S2 of the present invention.

上記実施形態では、凹部22Rに金属板9Sが配置されたが、これに限られない。図6に示すように、保持治具9aは、挿入ピン9Laを備える。保持治具9aが本発明の治具の一例である。挿入ピン9Laの下側は、球面形状でなく、テーパ形状を有する。上記実施形態と同様、挿入ピン9Laの下側は下方向に向かって、先細りの形状を有する。よって、挿入ピン9Laの下側の先端である下面の断面積は、凹部22RのR方向の断面積R4よりも小さい。挿入ピン9Laの下面は、凹部22Rの底面と面接触する。凹部22Rの底面と接触する挿入ピン9Laの下面の面積が本発明の面積S2の一例である。この挿入ピン9Laの下面の面積S2が中心導体21Cの上面21CUの面積S1と数7の関係を有していればよい。   In the above embodiment, the metal plate 9S is disposed in the recess 22R, but the present invention is not limited to this. As shown in FIG. 6, the holding jig 9a includes an insertion pin 9La. The holding jig 9a is an example of the jig of the present invention. The lower side of the insertion pin 9La has a tapered shape, not a spherical shape. Similar to the above embodiment, the lower side of the insertion pin 9La has a tapered shape in the downward direction. Therefore, the cross-sectional area of the lower surface, which is the lower end of the insertion pin 9La, is smaller than the cross-sectional area R4 in the R direction of the recess 22R. The lower surface of the insertion pin 9La is in surface contact with the bottom surface of the recess 22R. The area of the lower surface of the insertion pin 9La that contacts the bottom surface of the recess 22R is an example of the area S2 of the present invention. It is only necessary that the area S2 of the lower surface of the insertion pin 9La has the relationship of the expression S7 with the area S1 of the upper surface 21CU of the central conductor 21C.

上記実施形態では、金属9SA、9SB、9SCの底面9SAL、9SBL、9SCLの形状は、中心導体21CAの上面21CAU、21CBU,21CCUの形状と相似形であったが、数7の関係を満たしていれば、相似形でなくてもよい。また、金属板9Sの底面9SLの中心Cp1は、Z方向において中心導体21Cの上面21CUの中心Cp2と一致し、中心線CLを通るが、中心Cp1と中心Cp2とは一致しなくてもよく、中心線CLを通らなくてもよい。   In the above embodiment, the shapes of the bottom surfaces 9SAL, 9SBL, and 9SCL of the metals 9SA, 9SB, and 9SC are similar to the shapes of the top surfaces 21CAU, 21CBU, and 21CCU of the center conductor 21CA. For example, it may not be similar. Further, the center Cp1 of the bottom surface 9SL of the metal plate 9S coincides with the center Cp2 of the upper surface 21CU of the center conductor 21C in the Z direction and passes through the center line CL, but the center Cp1 and the center Cp2 do not have to coincide with each other. It does not have to pass through the center line CL.

上記実施形態では、原料ガス、および不活性ガスがガスの一例としてもいられたが、エッチングガス、アッシングガスなどのガスが用いられてもよい。   In the above embodiment, the source gas and the inert gas are used as examples of the gas. However, a gas such as an etching gas or an ashing gas may be used.

上記実施形態では、面積S1は、マイクロ波供給口22に対向する中心導体21Cの上面21CUの面積であるが、上面21Cが凹凸を有する場合、曲面になっている場合は、マイクロ波供給口22に対向する中心導体21Cの先端のR方向の断面積が面積S1である。また、面積S2は、凹部22Rの底面に対向する金属板9の底面9SLの面積、すなわち、凹部22RのR方向に延びる底面に接触する金属板9の底面9SLの面積であるが、凹部22Rに金属板9Sが配置された状態において、金属板9の底面9SLが、R方向に交差する方向に延びる領域を有する場合は、各R方向において中心線CLから最も離れた金属板9の底面9SLと凹部22Rとの複数の接点により囲まれる面積が面積S2である。すなわち、凹部22Rに金属板9Sが配置された状態において、VSWRが12以下になれば、面積S1と面積S2とが数7の関係を満たしているといえる。   In the above-described embodiment, the area S1 is the area of the upper surface 21CU of the central conductor 21C facing the microwave supply port 22. However, when the upper surface 21C has irregularities or is curved, the microwave supply port 22 is used. An area S1 is a cross-sectional area in the R direction at the tip of the center conductor 21C that faces the center. The area S2 is the area of the bottom surface 9SL of the metal plate 9 facing the bottom surface of the recess 22R, that is, the area of the bottom surface 9SL of the metal plate 9 contacting the bottom surface extending in the R direction of the recess 22R. In the state where the metal plate 9S is arranged, when the bottom surface 9SL of the metal plate 9 has a region extending in the direction intersecting the R direction, the bottom surface 9SL of the metal plate 9 farthest from the center line CL in each R direction The area surrounded by the plurality of contacts with the recess 22R is the area S2. That is, in a state where the metal plate 9S is disposed in the recess 22R, if the VSWR is 12 or less, it can be said that the area S1 and the area S2 satisfy the relationship of Equation 7.

1 成膜装置
2 処理容器
6 制御部
8 被加工材料
9 保持治具
9L 挿入ピン
9S 金属板
11 マイクロ波パルス制御部
12 マイクロ波発振器
13 マイクロ波電源
15 負電圧電源
16 負電圧パルス発生部
17 アイソレータ
18 チューナー
21 同軸導波管
21C 中心導体
22 マイクロ波供給口
25 負電圧電極
CL 中心線
Cp1 中心
Cp2 中心
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Film-forming apparatus 2 Processing container 6 Control part 8 Work material 9 Holding jig 9L Insertion pin 9S Metal plate 11 Microwave pulse control part 12 Microwave oscillator 13 Microwave power supply 15 Negative voltage power supply 16 Negative voltage pulse generation part 17 Isolator 18 Tuner 21 Coaxial Waveguide 21C Center Conductor 22 Microwave Supply Port 25 Negative Voltage Electrode CL Center Line Cp1 Center Cp2 Center

Claims (9)

成膜対象であり表面が導電性を有する被加工材料を内部に配置可能な処理容器と、
前記処理容器の内部にガスを供給するガス供給部と、
前記被加工材料の処理表面に沿ってプラズマを生成させるためのマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、
前記被加工材料の処理表面に沿うシース層を拡大させる負のバイアス電圧を前記被加工材料に印加する負電圧印加部と、
前記マイクロ波供給部から供給されるマイクロ波を拡大された前記シース層へ伝搬させるマイクロ波を透過させる誘電体からなるマイクロ波供給口と、
前記マイクロ波供給口に形成された凹部であって、前記凹部の深さ方向の先端の前記深さ方向に直交する方向の面積が、前記直交する方向の前記凹部の断面積よりも小さく、前記被加工材料を支持するための表面が導電性を有する治具が挿入される凹部と、
前記凹部の深さ方向において前記凹部と反対側の前記マイクロ波供給口に配置された、前記マイクロ波供給部から供給されるマイクロ波を伝送する導波管の中心導体と、
前記凹部の深さ方向において、前記マイクロ波供給口を介して互いに対向する前記中心導体の上側の先端で前記深さ方向に直交する第1面の面積S1と、前記治具の下側の先端で前記深さ方向に直交する第2面の面積S2とは、
Figure 0006296334

の関係を有することを特徴とする成膜装置。
A processing container capable of arranging a work material which is a film formation target and has a conductive surface inside;
A gas supply unit for supplying gas into the processing container;
A microwave supply unit for supplying microwaves for generating plasma along the processing surface of the workpiece material;
A negative voltage application unit that applies a negative bias voltage to the workpiece material to expand a sheath layer along the processing surface of the workpiece material;
A microwave supply port made of a dielectric material that transmits microwaves that propagate microwaves supplied from the microwave supply unit to the expanded sheath layer;
Wherein a recess formed in the microwave feed opening, the direction of the area perpendicular to the depth direction of the depth direction of the distal end of the concave portion, rather smaller than the cross-sectional area of the recess in the direction the perpendicular, A recess into which a jig having conductivity on the surface for supporting the work material is inserted;
A central conductor of a waveguide that transmits the microwave supplied from the microwave supply unit, disposed in the microwave supply port on the opposite side of the recess in the depth direction of the recess;
In the depth direction of the concave portion, the area S1 of the first surface perpendicular to the depth direction at the upper end of the central conductor facing each other through the microwave supply port, and the lower end of the jig And the area S2 of the second surface perpendicular to the depth direction is
Figure 0006296334

A film forming apparatus having the following relationship:
前記面積S1と、前記面積S2とは、
Figure 0006296334

の関係を有することを特徴とする請求項1記載の成膜装置。
The area S1 and the area S2 are:
Figure 0006296334

The film forming apparatus according to claim 1, wherein:
前記治具は、前記被加工材料が装着される第1治具と、前記凹部に配置され、前記第1治具に電気的に接触可能な第2治具とを備え、
前記凹部の深さ方向において前記第1面と対向する前記第2治具の面が前記第2面であること
を特徴とする請求項1または2記載の成膜装置。
The jig includes a first jig on which the material to be processed is mounted, and a second jig that is disposed in the recess and can be electrically contacted with the first jig,
3. The film forming apparatus according to claim 1, wherein a surface of the second jig facing the first surface in the depth direction of the recess is the second surface.
前記中心導体は、前記第1面の中心と、前記第2面の中心とが前記深さ方向において一致して配置されること
を特徴とする請求項3記載の成膜装置。
The film forming apparatus according to claim 3, wherein the center conductor is arranged such that a center of the first surface and a center of the second surface are aligned in the depth direction.
前記第1面と、前記第2面とが相似形であること
を特徴とする請求項3または4記載の成膜装置。
5. The film forming apparatus according to claim 3, wherein the first surface and the second surface are similar.
前記深さ方向において前記第2治具の前記第2面と反対側の面は、前記第2面の中心から前記深さ方向に直交する直交方向に向けて、前記第2治具の前記深さ方向の厚みが増す形状を有すること
を特徴とする請求項3〜5のいずれか記載の成膜装置。
The surface of the second jig opposite to the second surface in the depth direction is directed from the center of the second surface to an orthogonal direction orthogonal to the depth direction, and the depth of the second jig. The film forming apparatus according to claim 3, wherein the film forming apparatus has a shape in which the thickness in the vertical direction increases.
前記第2面は、前記第2面の中心から前記第2面の外周までの全面が前記凹部と接する形状であること
を特徴とする請求項6記載の成膜装置。
The film forming apparatus according to claim 6, wherein the second surface has a shape in which the entire surface from the center of the second surface to the outer periphery of the second surface is in contact with the recess.
前記深さ方向において前記第2治具の前記第2面と反対側の面は、表面粗さが0.1μm以上、かつ1mm以下であること
を特徴とする請求項3〜7のいずれか記載の成膜装置。
8. The surface roughness of the surface opposite to the second surface of the second jig in the depth direction is 0.1 μm or more and 1 mm or less. Film forming equipment.
成膜対象であり表面が導電性を有する被加工材料を内部に配置可能な処理容器と、
前記処理容器の内部にガスを供給するガス供給部と、
前記被加工材料の処理表面に沿ってプラズマを生成させるためのマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、
前記被加工材料の処理表面に沿うシース層を拡大させる負のバイアス電圧を前記被加工材料に印加する負電圧印加部と、
前記マイクロ波供給部から供給されるマイクロ波を拡大された前記シース層へ伝搬させるマイクロ波を透過させる誘電体からなるマイクロ波供給口と、
前記マイクロ波供給口に形成され、前記被加工材料を支持するための表面が導電性を有する治具が挿入される凹部と、
前記凹部の深さ方向において前記凹部と反対側の前記マイクロ波供給口に配置された、前記マイクロ波供給部から供給されるマイクロ波を伝送する導波管の中心導体と、
前記凹部に配置され、前記凹部の前記深さ方向の深さよりも薄い導電性部材と、
前記深さ方向において、前記マイクロ波供給口を介して互いに対向する前記中心導体の上側の先端で前記深さ方向に直交する第1面の面積S1と、前記導電性部材の下側の先端で前記深さ方向に直交する第2面の面積S2とは、
Figure 0006296334

の関係を有することを特徴とする成膜装置。
A processing container capable of arranging a work material which is a film formation target and has a conductive surface inside;
A gas supply unit for supplying gas into the processing container;
A microwave supply unit for supplying microwaves for generating plasma along the processing surface of the workpiece material;
A negative voltage application unit that applies a negative bias voltage to the workpiece material to expand a sheath layer along the processing surface of the workpiece material;
A microwave supply port made of a dielectric material that transmits microwaves that propagate microwaves supplied from the microwave supply unit to the expanded sheath layer;
A recess formed in the microwave supply port and into which a jig having a conductive surface for supporting the work material is inserted;
A central conductor of a waveguide that transmits the microwave supplied from the microwave supply unit, disposed in the microwave supply port on the opposite side of the recess in the depth direction of the recess;
A conductive member disposed in the recess and thinner than the depth of the recess in the depth direction;
In the depth direction, the area S1 of the first surface perpendicular to the depth direction at the upper end of the central conductors facing each other through the microwave supply port, and the lower end of the conductive member The area S2 of the second surface orthogonal to the depth direction is
Figure 0006296334

A film forming apparatus having the following relationship:
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