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
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、
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
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、
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
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、
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
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、
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.
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
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
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
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
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
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
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、
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
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、
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
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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、
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
Have the relationship. As a result, it is difficult for electric lines of force to concentrate on the holding
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
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、
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、
が成り立つ。
As shown in FIG. 4, the value T1 corresponding to VSWR “12” is 0.09. That is,
If so, the VSWR becomes “12” or less, and the plasma film forming process is stabilized. Note that the reciprocal of
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、
の関係を満たせばよい。
数10の逆数が、
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
Satisfy this relationship.
The reciprocal of Equation 10 is
It is.
図5(A1)、(B1)、(C1)は、形状の異なる3つの金属板9Sの底面図であり、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
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。底面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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
[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
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
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
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
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
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
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
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
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
図5(B1)、(B2)、(B3)に示すように、金属板9Sの底面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
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
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
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
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
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
Claims (9)
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、
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
A film forming apparatus having the following relationship:
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:
The film forming apparatus according to claim 1, wherein:
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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、
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
A film forming apparatus having the following relationship:
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