JP6319103B2 - Film forming apparatus, film manufacturing method, and program - Google Patents
Film forming apparatus, film manufacturing method, and program Download PDFInfo
- Publication number
- JP6319103B2 JP6319103B2 JP2014558495A JP2014558495A JP6319103B2 JP 6319103 B2 JP6319103 B2 JP 6319103B2 JP 2014558495 A JP2014558495 A JP 2014558495A JP 2014558495 A JP2014558495 A JP 2014558495A JP 6319103 B2 JP6319103 B2 JP 6319103B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- composition ratio
- plasma flow
- elements
- unit
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 209
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 64
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 31
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 28
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims description 23
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 13
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 13
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 47
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 43
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 33
- 238000013461 design Methods 0.000 description 30
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 27
- -1 carbon ions Chemical class 0.000 description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 description 20
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 15
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 14
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 14
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 12
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 11
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 8
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- LCKIEQZJEYYRIY-UHFFFAOYSA-N Titanium ion Chemical compound [Ti+4] LCKIEQZJEYYRIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
- C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
- C23C14/325—Electric arc evaporation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
- C23C14/548—Controlling the composition
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
本発明は、複合材料を用いた成膜装置、膜の製造方法、ならびにコンピュータを成膜装置の制御部として機能させるためのプログラムに関する。 The present invention relates to a film forming apparatus using a composite material, a film manufacturing method, and a program for causing a computer to function as a control unit of the film forming apparatus.
従来、フィルタードカソーディックバキュームアーク(FCVAと略称する)法を用いて成膜する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1] 特開2005−139547号公報Conventionally, a method of forming a film using a filtered cathodic vacuum arc (abbreviated as FCVA) method is known (for example, see Patent Document 1).
[Prior art documents]
[Patent Literature]
[Patent Document 1] JP-A-2005-139547
FCVA法によって、炭素と炭素以外の金属元素とを含む膜(複合膜と略称する)を得る方法がある。当該方法では、炭素原料を用いたFCVA機構と炭素以外の金属元素の原料を用いたFCVA機構とを組み合わせて用いることが考えられる。しかしながら、当該方法においては、複数のFCVA機構が必要になる。一つのFCVA機構は、プラズマ発生機構および電磁気的フィルタ等を有するので、複数のFCVA機構においては、複数のプラズマ発生機構および複数の電磁気的フィルタ等が必要になる。したがって、複数のFCVA機構を採用すると成膜装置が複雑となる。 There is a method of obtaining a film (abbreviated as a composite film) containing carbon and a metal element other than carbon by the FCVA method. In this method, it is conceivable to use a combination of an FCVA mechanism using a carbon raw material and an FCVA mechanism using a raw material of a metal element other than carbon. However, this method requires multiple FCVA mechanisms. Since one FCVA mechanism has a plasma generation mechanism, an electromagnetic filter, and the like, a plurality of plasma generation mechanisms, a plurality of electromagnetic filters, and the like are required in a plurality of FCVA mechanisms. Therefore, if a plurality of FCVA mechanisms are employed, the film forming apparatus becomes complicated.
また、FCVA法によって複合膜を得ることを目的として、炭素と炭素以外の金属元素とを含む複合材料を用いたFCVA機構を用いる方法も考えられる。当該方法においては、FCVA機構は一つでよい。しかしながら、複合膜における組成比は、複合材料中における炭素と炭素以外の金属元素との組成比が反映されるので、複合膜における組成比を制御することが困難である。例えば、異なる組成比の複合膜を得る場合、異なる組成比の複合材料を用いなければならない。 Further, for the purpose of obtaining a composite film by the FCVA method, a method using an FCVA mechanism using a composite material containing carbon and a metal element other than carbon is also conceivable. In the method, only one FCVA mechanism is required. However, since the composition ratio in the composite film reflects the composition ratio between carbon and a metal element other than carbon in the composite material, it is difficult to control the composition ratio in the composite film. For example, when obtaining composite films having different composition ratios, composite materials having different composition ratios must be used.
本発明の第1の態様においては、複数の原料を混合した複合材料を用いて、複数の原料中の複数の元素を含む膜を対象物に成膜する成膜装置であって、複合材料に対してアーク放電を生じさせて、複数の元素をプラズマ状態にし、放出させる放電部と、対象物に向かうプラズマ流中に存在する複数の元素の組成比に基づいて、対象物に到達するプラズマ流の量を制御する制御部とを備える成膜装置を提供する。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a film forming apparatus for forming a film containing a plurality of elements in a plurality of raw materials on a target using a composite material obtained by mixing a plurality of raw materials. On the other hand, a plasma flow that reaches the object is generated based on a discharge portion that causes arc discharge to generate a plurality of elements in a plasma state and emits them, and a composition ratio of the plurality of elements present in the plasma flow toward the object. And a control unit for controlling the amount of the film formation.
本発明の第2の態様においては、複数の元素を有する複合材料を準備する段階と、アーク放電を発生させて、複合材料からプラズマ流を生成するためのプラズマ発生段階と、複数の元素の比率を観測する観測段階と、プラズマ流における複数の元素の比率基づいて、被成膜体に到達するプラズマ流の量を制御する制御段階とを備える膜の製造方法を提供する。 In the second aspect of the present invention, a step of preparing a composite material having a plurality of elements, a plasma generation step for generating an arc discharge to generate a plasma flow from the composite material, and a ratio of the plurality of elements And a control step of controlling the amount of plasma flow that reaches the deposition target based on the ratio of a plurality of elements in the plasma flow.
本発明の第3の態様においては、コンピュータを第1の態様の成膜装置における制御部として機能させるためのプログラムを提供する。 In a third aspect of the present invention, a program for causing a computer to function as a control unit in the film forming apparatus of the first aspect is provided.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.
図1は、第1の実施形態における、FCVA法を用いた成膜装置100を示す図である。複数の原料を混合した複合材料11を用いて、複数の原料中の複数の元素を含む膜を成膜対象物である基板80に成膜する成膜装置100は、放電部10、フィルタ部20、測定部30、スキャン部40、制御部50および成膜室70を備える。
FIG. 1 is a diagram showing a
放電部10の内部には、複合材料11が載置される。複合材料11には、複数の原料が混合される。複数の原料は、炭素、ならびに炭素以外の金属元素であるチタンおよびアルミニウム等であってよい。本例では、複合材料11には、炭素とチタンとが混合されている。なお、本例では、複合材料11は電気的に接地されている。
A
放電部10は、プラズマ発生トリガ15およびトリガ移動部16を有する。プラズマ発生トリガ15は、先端が尖った形状である接触部14を有する。高電圧である接触部14を複合材料11の表面に接触させて引き離すと、複合材料11に対してアーク放電を生じさせる。アーク放電により、複合材料11からは、炭素とチタンとがプラズマ状態となり、放出される。なお、トリガ移動部16は、複合材料11に対する接触部14の位置を移動させる。移動させられた接触部14は、複合材料11の表面の異なる位置に接触することができる。したがって、複合材料11の異なる位置において、アーク放電を発生させることができる。
The
フィルタ部20は、放電部10に接続される。フィルタ部20は、例えばプラズマ流電磁的空間フィルタである。フィルタ部20は、湾曲した筒形状である。フィルタ部20は、プラズマ流に磁場を印加して、プラズマ流の流れを制御する。
The
フィルタ部20は、プラズマ流に含まれるイオンのイオン価数およびイオン質量に基づき、放電部10から発生したプラズマ流の方向を変える。本例では、フィルタ部20は、予め定められたイオン種である炭素イオンおよびチタンイオンの流れを通過させる(プラズマ流29)。しかし、フィルタ部20は、予め定められたイオン種以外のイオンからなるプラズマ流の方向を変えて、当該プラズマ流を湾曲した筒の内部に衝突させる(プラズマ流27)。したがって、フィルタ部20は、プラズマ流27をフィルタ部20内で遮ることができる。
The
フィルタ部20は、湾曲した筒の外部表面に巻き付けられた巻線25を備える。巻線25はソレノイドコイルを形成してよい。巻線25に電流を流すことにより、フィルタ部20の内部において、湾曲した筒の内部に沿った磁場を印加することができる。また、巻線25に流す電流量を制御することにより、磁場の大きさを制御することができる。よって、磁場の大きさを制御することにより、イオン価数およびイオン質量に基づき、イオンの流れを制御することができる。
The
測定部30は、プラズマ流中における複数のイオンの存在比を測定する。測定部30は、例えば、発光分光スペクトルを観測して複数のイオンのスペクトル強度比を特定する発光分光光度計である。測定部30はプラズマ中の対象イオン種による吸収スペクトルを測定するものであっても良い。測定部30は、フィルタ部20に接続されて設けられる。複数のイオンのスペクトル強度比からプラズマ流中における複数のイオンの存在比を算出することができる。測定部30によってプラズマ流を観測しつつ、プラズマ流を基板80に照射することにより、基板80に成膜される元素の組成比を特定することができる。本例においては、炭素イオンおよびチタンイオンに固有の波長のスペクトル強度を観測することにより、基板80に成膜される炭素とチタンの組成比を特定する。なお、本明細書において組成比とは、特に断らない限り原子数比を指すものとする。
The
本例の測定部30は、スキャン部40よりも放電部10に近い位置のフィルタ部20に備えられる。なお、測定部30は、放電部10よりもスキャン部40に近い位置のフィルタ部20に備えられてもよい。また、測定部30は後述するスキャン部40に備えてもよい。測定部30をスキャン部40に備える場合には、フィルタ部20に設ける巻線25を隙間なく配置することができるので、測定部30をフィルタ部20に備える場合と比較して、より均一に磁場を発生させることができる。なお、測定部30としては、発光分光光度計の他に、紫外〜可視域の吸収分光光度計、ラマン分光光度計、CARS分光光度計、ラングミュアプローブ等を用いることができる。
The
スキャン部40は、フィルタ部20と成膜室70との間に設けられる。プラズマ流の一部は、フィルタ部20を通過した後に、スキャン部40に入る。スキャン部40を通過したプラズマ流は、成膜室70に導かれる。
The
スキャン部40は、プラズマ流と交差する方向において磁界の大きさを変化させることで、基板80にプラズマ流が照射される向きを制御する。例えば、スキャン部40は、プラズマ流に対して磁界をかけないことにより、基板80にプラズマ流を照射することができる(プラズマ流43)。また、スキャン部40は、プラズマ流と交差する方向において磁界をかけることにより、基板80における成膜位置を調節することができる。スキャン部40を用いて、基板80の表面を均一に走査することで、基板80に形成される膜を均一に成膜することができる。また、スキャン部40は、基板80の表面を均一に走査する場合よりも大きな磁界をかけることにより、プラズマ流の流れ方向を変えて、プラズマ流を基板80に照射しないこともできる(プラズマ流45)。
The
本例においては、フィルタ部20と成膜室70との間にスキャン部40を設けた。なお、スキャン部40は省略することもできる。すなわち、フィルタ部20は、基板80がある成膜室70と直接連結される構成としてもよい。
In this example, the
制御部50は、測定部30からの情報に基づき、放電部10のプラズマ発生トリガ15およびトリガ移動部16、巻線25の電流量、スキャン部40の磁界、ならびに後述される成膜室70にあるシャッタ部60の位置を制御する。制御部50は、測定部30が測定した、基板80に向かうプラズマ流中に存在する複数の元素の組成比に基づいて、基板80に到達するプラズマ流の量を制御する。
Based on the information from the
複合材料11にアーク放電をかけてプラズマ流を発生させた場合には、プラズマ流中の複数の元素比は、時間変動することが観測された。そこで、本例においては、制御部50は、測定部30を用いてプラズマ流中に存在する複数の元素の組成比の時間変動を測定しつつ、プラズマ流を制御する。
When a plasma flow was generated by applying an arc discharge to the
具体的には、制御部50は、成膜対象物としての基板80に向かうプラズマ流中に存在する複数の元素の組成比の時間変動情報を、測定部30から取得する。そして、制御部50は、当該時間変動に基づいて、基板80に到達するプラズマ流の量を制御する。例えば、制御部50は、フィルタ部20の磁場の大きさを調整することにより、基板80に照射されるプラズマ流の量を調整する。これにより、複数の原料中の複数の元素を含む膜が、基板80に成膜される。なお、対象物に到達するプラズマ流の量は、プラズマ流の流量、すなわち単位時間あたりに対象物に到達するプラズマ流の量であって良い。
Specifically, the
また、制御部50は、複数の元素の組成比が予め定められた範囲外である場合に、基板80に対してプラズマ流を照射させないよう制御する。一方で、制御部50は、複数の元素の組成比が予め定められた範囲内である場合に、基板80に対してプラズマ流を照射させるよう制御する。制御部50は、当該組成比が予め定められた範囲外である場合に、巻線25の電流量、スキャン部40の振動する磁界、ならびにシャッタ部60の位置の少なくとも一つを制御して、基板80に対してプラズマ流を照射させないよう制御する。
In addition, the
成膜室70は、シャッタ部60および基板80が載置される基板フォルダ85を備える。本例では、シャッタ部60は、基板80に向かうプラズマ流を遮蔽するか否かを切り替える機械的シャッタである。当該機械的シャッタにより、元素の組成比が予め定められた範囲外である場合に、基板80に到達するイオンの流れを遮ることができる。
The
図2は、第1の実施形態における、放電部10の拡大図を示す図である。本例では、複合材料11には、炭素マトリクス13中に金属元素12であるチタンが混合されている。
FIG. 2 is an enlarged view of the
複合材料11の表面においてアーク放電が発生した領域は、アーク陰極点と呼ばれる。当該アーク陰極点は、一旦発生した後、複合材料11の表面を移動していく。したがって、一度、アーク陰極点が発生した後、再度アーク放電をかけなくとも、アーク陰極点の移動が続く間はイオンの生成が持続する。
A region where arc discharge occurs on the surface of the
アーク陰極点では、高いエネルギーにより励起された複合材料11中の元素が、固体状態からプラズマ状態に転移する。一般に、炭素のプラズマ化には、金属等の炭素以外の元素よりも高いエネルギーが必要とされる。それゆえ、炭素と金属等の炭素以外の元素とを含む複合材料11の場合では、アーク放電が発生した直後は、金属等の炭素以外の元素が先にプラズマ化し、遅れて炭素のプラズマ化が起ると考えられる。また、アーク陰極点が移動した場合も同様に、金属等の炭素以外の元素が先にプラズマ化すると考えられる。
At the arc cathode spot, the element in the
したがって、炭素と金属等の炭素以外の元素とを含む複合材料11においては、炭素と金属等の炭素以外の元素とが常に同じ割合で、プラズマ化、つまり電離しイオンが発生するわけではない。つまり、イオンの生成が持続する間において、炭素イオンが支配的な時間帯と金属属等の炭素以外の元素のイオンが支配的な時間帯とが分かれている。したがって、イオンの生成が持続する間、プラズマ流における、炭素イオンと金属等の炭素以外の元素のイオンとの比率は、時間変化すると考えられる。これが、イオンの生成が持続する間において、複数の元素の組成比が時間変動する原因の一つであると考えられる。
Therefore, in the
また、複数の元素の組成比の時間変動の原因として、複合材料の組成ムラも考えられる。複合材料において炭素と金属等の炭素以外の元素とが均質に混合されておらず、複合材料の場所により組成に差異がある場合には、アーク陰極点の移動に伴いイオン化される複数の元素の組成比が変動することがある。したがって、プラズマ流中の複数の元素の組成比も変動することがある。それゆえ、堆積する膜にもその組成比変動が転写される。アーク陰極点は、1から100ミクロン程度のサイズと考えられており、組成ムラの空間的周期がアーク陰極点の大きさよりも十分大きい場合に、このような現象が生じることが考えられる。なお、上述の現象は炭素と炭素以外の元素との複合材料の場合に限られず、異なる元素を含む複合材料において観測され得るものである。 In addition, compositional unevenness of the composite material can be considered as a cause of the time variation of the composition ratio of a plurality of elements. If the composite material is not homogeneously mixed with carbon and other elements other than carbon, such as metals, and there is a difference in composition depending on the location of the composite material, the multiple elements that are ionized as the arc cathode spot moves The composition ratio may vary. Therefore, the composition ratio of a plurality of elements in the plasma flow may also vary. Therefore, the composition ratio fluctuation is also transferred to the deposited film. The arc cathode spot is considered to be about 1 to 100 microns in size, and such a phenomenon is considered to occur when the spatial period of the composition unevenness is sufficiently larger than the size of the arc cathode spot. Note that the above phenomenon is not limited to the case of a composite material of carbon and an element other than carbon, and can be observed in a composite material containing different elements.
なお、一旦、アーク放電を発生させて、イオンの生成が持続する間は、プラズマ流を乱さないように、接触部14は複合材料11の表面付近から退避させる。しばらく後に、再び接触部14を複合材料11の表面に戻して、複合材料11の表面にアーク放電をかけてよい。本例では、アーク放電を発生させてから再びアーク放電をかける時間間隔は、約10秒とした。
Note that once the arc discharge is generated and the generation of ions continues, the
図3は、第1の実施形態の複合材料11を用いて生成したプラズマ流に対して、測定部30が測定した波長に対するスペクトル強度を示す図である。上述のように炭素イオンとチタンイオンとのスペクトル強度比は、プラズマ流中のチタンイオンおよび炭素イオンの存在比に対応する。ただし、一部のイオンは、基板80に成膜する前に一定程度量が離脱する。そこで、成膜装置100の使用者は、事前に、測定部30を通じて測定されるプラズマ流中における複数のイオンの存在比と基板80に成膜された複合膜中の各元素の組成比との関係を調べておく。これにより、プラズマ流中の複数のイオンの存在比に対する複合膜中の組成比を示す換算係数を、事前に得ることができる。当該換算係数を用いることにより、測定部30で観測されるスペクトル強度比は、容易に成膜中の元素組成比に換算される。
FIG. 3 is a diagram illustrating the spectral intensity with respect to the wavelength measured by the
本例では、制御部50は、チタンイオンに由来する337nm近傍のピーク強度と炭素イオンに由来する509nm近傍のピーク強度との比率を、測定部30を通じて取得する。ただし、膜中の組成比を最も精度よく推定できるスペクトルであれば、測定するスペクトルピークは1元素あたり1つのピークに限定されない。すなわち、制御部50は、1元素あたり複数のスペクトルピークの平均強度などに基づいて、各元素のピーク強度の比率を取得してよい。
In this example, the
なお、上述の換算係数は、放電部10の真空度によって変化することが確認されている。したがって、放電部10の真空度と各元素における複数のスペクトルピークの波長とをパラメータとして、上記換算係数を準備してよい。
In addition, it has been confirmed that the conversion factor described above varies depending on the degree of vacuum of the
図4は、第1の実施形態の複合材料11を用いて生成したプラズマ流に対して、測定部30が測定した、時間に対するスペクトル強度の変化を示す図である。実線Aは、炭素イオンに由来する波長671nmのピークの時間変動を示す。破線Bは、チタンイオンに由来する波長337nmのピークの時間変動を示す。実線Cは、チタンイオンに由来する波長326nmのピークの時間変動を示す。各元素における各特定の波長の強度が時間変動することがわかる。
FIG. 4 is a diagram illustrating a change in spectral intensity with respect to time measured by the
図5Aは、第1の実施形態における、組成比の制御アルゴリズムを示す図である。横軸は成膜された膜の膜厚であり、縦軸は当該膜における元素の組成比である。本例では、基板80に接する膜の表面を膜厚ゼロの位置として、膜の厚さ方向を膜厚正方向としている。なお、本例の組成比は、炭素およびチタン元素の組成比である。当該組成比は、測定部30により特定される。
FIG. 5A is a diagram showing a composition ratio control algorithm in the first embodiment. The horizontal axis represents the film thickness of the formed film, and the vertical axis represents the composition ratio of elements in the film. In this example, the surface of the film in contact with the
二つの点線の間の領域は、本例における予め定められた組成比の範囲である。本例では、制御部50は、膜厚h1の位置までは予め定められた組成比の範囲を略線型に増加させる。さらに、制御部50は、膜厚h1より厚い位置では予め定められた組成比の範囲を略一定にする。The area between the two dotted lines is the range of the predetermined composition ratio in this example. In the present embodiment, the
制御部50は、プラズマ流中の複数の元素の組成比が予め定められた組成比の範囲に収まる時のみ、当該プラズマ流を基板80に照射させる。例えば制御部50は、フィルタ部20において特定のプラズマ流を通過させて、シャッタ部60をオープンにする。そして、制御部50は、スキャン部40を制御して、プラズマ流を基板80の表面において走査させる。一方、制御部50は、プラズマ流中の複数の元素の組成比が予め定められた組成比の範囲外にある時、フィルタ部20、スキャン部40、および機械シャッタの少なくとも一つを制御して、当該プラズマ流を基板80から遮る。
The
本例では、制御部50は、プラズマ流の組成比が予め定められた組成比の範囲を最初に組成比が超えた時、プラズマ流を基板80から遮る。当該遮られたプラズマ流の組成比をa点近傍の破線により示す。そして、制御部50は、組成比が予め定められた組成比の範囲に再び戻って来たことを測定部30により確認して、成膜を再開する。再開された場合の組成比をa点とb点との間の実線により示す。
In this example, the
なお、a点近傍において、組成比が予め定められた組成比の範囲を超えた時、プラズマ流は基板80から遮られているので、スキャン部40による基板80の表面の走査も遮られる。そして、組成比が予め定められた組成比の範囲に再び戻って来た時、プラズマ流は基板80に照射されて、スキャン部40は基板80の表面の走査を再開する。なお、走査再開時には、走査方向において、走査を停止した位置から少し戻して走査を再開してよい。走査再開時に位置を戻すことにより、走査停止時に生じ得る走査線上の被膜の間欠を補償することができる。
In the vicinity of the point a, when the composition ratio exceeds a predetermined composition ratio range, the plasma flow is blocked from the
次に、組成比が予め定められた組成比の範囲を超えた時、制御部50はプラズマ流を基板80から遮る。当該遮られたプラズマ流をb点近傍の破線により示す。そして、制御部50は、組成比が予め定められた組成比の範囲に再び戻って来たことを測定部30により確認して、成膜を再開する。当該成膜が再開されたプラズマ流の組成比をb点とc点との間の実線により示す。
Next, when the composition ratio exceeds a predetermined composition ratio range, the
同様にして、c点近傍において、組成比が予め定められた組成比の範囲を超えた時、制御部50はプラズマ流を基板80から遮る。そして、制御部50は、組成比が予め定められた組成比の範囲に再び戻って来たことを測定部30により確認して、成膜を再開する。
Similarly, near the point c, when the composition ratio exceeds the predetermined composition ratio range, the
本例の制御アルゴリズムにより、膜厚h1までは組成比を略線型に増加させて、膜厚h1より厚い場所では組成比を略一定にすることができる。つまり、膜厚方向で組成比を制御することができる。The control algorithm of the present embodiment, until the film thickness h 1 by increasing the composition ratio substantially linear, the greater place than the thickness h 1 can be a composition ratio substantially constant. That is, the composition ratio can be controlled in the film thickness direction.
このように、複合材料における元素の組成比が一定である場合であっても、当該複合材料から生じたプラズマ流のイオン比(すなわち、成膜に寄与する元素比)が時間的に変動する現象を利用して、複合膜の組成を制御することができる。つまり、プラズマ流中において元素比が所定の範囲である場合に成膜を行い、かつ、元素比が所定の範囲にない場合に成膜を行わないことにより、複合膜の組成比を制御することができる。これにより、1つのFCVA機構を用いて複合膜の組成比を制御することができる。 As described above, even when the composition ratio of elements in the composite material is constant, the ion ratio of the plasma flow generated from the composite material (that is, the ratio of elements contributing to film formation) varies with time. Can be used to control the composition of the composite membrane. In other words, the composition ratio of the composite film is controlled by performing film formation when the element ratio is within a predetermined range in the plasma flow and not performing film formation when the element ratio is not within the predetermined range. Can do. Thereby, the composition ratio of the composite membrane can be controlled using one FCVA mechanism.
図5Bは、図5Aの制御アルゴリズムを時間軸で示す図である。a1点の時刻およびa2点の時刻は、図5Aのa点に相当する。同様に、b1点の時刻およびb2点の時刻は図5Aのb点に、c1点の時刻およびc2点の時刻は図5Aのc点にそれぞれ相当する。FIG. 5B is a diagram illustrating the control algorithm of FIG. 5A on a time axis. time of the time and a 2-point of a 1-point corresponds to a point in Figure 5A. Similarly, the time at point b 1 and the time at point b 2 correspond to point b in FIG. 5A, and the time at point c 1 and time at point c 2 correspond to point c in FIG. 5A, respectively.
成膜時間は膜厚に比例するので、成膜時間に対する膜厚の換算係数は事前の成膜により得ることができる。そこで、当該換算係数を用いて、図5Aと図5Bとを変換してよい。なお、図5Aにおいて二つの点線により表された予め定められた組成比の範囲は、成膜が行われない時間の間、時間軸に平行に延長されて図5Bに示される。 Since the film formation time is proportional to the film thickness, the conversion factor of the film thickness with respect to the film formation time can be obtained by prior film formation. Therefore, FIG. 5A and FIG. 5B may be converted using the conversion factor. In addition, the range of the predetermined composition ratio represented by two dotted lines in FIG. 5A is extended in parallel to the time axis during the time when film formation is not performed, and is shown in FIG. 5B.
a1点の時刻からa2点の時刻までの間、およびc1点の時刻からc2点の時刻までの間は、プラズマ流が予め定められた組成比の範囲を超えた後に、プラズマ発生トリガ15を退避させたまま、組成比が再び予め定められた組成比の範囲に戻って来る状況を示している。a Plasma is generated after the plasma flow exceeds a predetermined composition ratio range from the time of 1 point to the time of a 2 point and from the time of c 1 point to the time of c 2 point. This shows a situation in which the composition ratio returns to the predetermined composition ratio range again while the
しかしながら、組成比が再び予め定められた組成比の範囲に常に戻って来るとは限らない。また、組成比が再び予め定められた組成比の範囲に戻って来ることを待っていては、成膜時間がかかりすぎることもある。そこで、組成比が予め定められた組成比の範囲から外れて所定の時間が経過した場合に、複合材料11に対してプラズマ発生トリガ15により再度アーク放電をかけることにより、プラズマ流の組成比を予め定められた組成比の範囲に戻してよい。
However, the composition ratio does not always return to the predetermined composition ratio range again. Further, when waiting for the composition ratio to return to the predetermined composition ratio range again, the film formation time may be too long. Therefore, when the composition ratio is out of the predetermined composition ratio range and a predetermined time has elapsed, the
b1点の時刻からb2点の時刻までにおいては、予め定められた組成比の範囲を超えた後に、ある時刻tにおいてプラズマ発生トリガ15によりあらたにアーク陰極点の場所を変える事で、プラズマ流の組成比を予め定められた組成比の範囲に戻す状況を示している。複合材料11中の複数の元素の存在状態によっては、アーク陰極点の場所を変えても必ずしも定められた組成比の範囲に戻るとは限らないので、その場合は複数回数上記試みを行っても構わない。上記手段により、プラズマ流の組成比を速やかに予め定められた組成比の範囲に戻すことができる。b From the time of 1 point to the time of b 2 point, after exceeding the range of the predetermined composition ratio, the location of the arc cathode point is newly changed by the
このように、制御部50は、測定部30が測定した複数の元素の組成比の変化に基づいて、放電部10がアーク放電を行った後、次のアーク放電を開始するタイミングを制御してよい。なお、測定部30が測定した複数の元素の組成比の変化は、複数の元素の組成比の時間変化であってよい。これにより、組成比が予め定められた範囲にない場合に、新たに組成比の時間変動を起こすことができるので、成膜時間を短縮することができる。
As described above, the
図6Aは、第2の実施形態における、組成比の制御アルゴリズムを示す図である。横軸および縦軸は、図5Aと同様に、膜厚および組成比である。なお、組成比は図5Aと同様に炭素およびチタン元素の組成比である。 FIG. 6A is a diagram illustrating a composition ratio control algorithm according to the second embodiment. The horizontal axis and the vertical axis are the film thickness and the composition ratio, as in FIG. 5A. The composition ratio is the composition ratio of carbon and titanium elements as in FIG. 5A.
実線で描かれた台形の領域は、予め定められた組成比の初期範囲である。設計膜厚hplanは、成膜予定の複合膜の膜厚である。設計組成比cplanは、成膜予定の複合膜における膜厚方向の平均組成比、つまり膜全体の組成比である。本例では、初期範囲、設計膜厚hplanおよび設計組成比cplanを定めることにより、膜厚方向での組成比のばらつきを許容しつつ、設計膜厚hplanにおける膜厚単位長さ当たりの組成比の平均を一定値である設計組成比cplanにする。A trapezoidal region drawn by a solid line is an initial range of a predetermined composition ratio. The designed film thickness h plan is the film thickness of the composite film to be formed. The design composition ratio c plan is the average composition ratio in the film thickness direction of the composite film to be formed, that is, the composition ratio of the entire film. In this example, by defining the initial range, the design film thickness h plan, and the design composition ratio c plan , the variation of the composition ratio in the film thickness direction is allowed, and the unit thickness per unit thickness in the design film thickness h plan is allowed. The average composition ratio is set to a design composition ratio c plan which is a constant value.
本例の初期範囲においては、膜厚ゼロの位置では組成比の範囲を広くして、設計膜厚hplanの位置では組成比の範囲を狭くする。初期範囲において、膜厚ゼロの位置での組成比の範囲を狭くすると、組成比が当該狭い範囲に入らない限り成膜を開始できない。したがって、膜厚ゼロの位置での組成比の範囲を広くすることにより、膜厚ゼロの位置での組成比の範囲を狭くする場合と比較して、スムーズに成膜を開始することができる。In the initial range of this example, the range of the composition ratio is widened at the position where the film thickness is zero, and the range of the composition ratio is narrowed at the position of the designed film thickness h plan . If the range of the composition ratio at the position where the film thickness is zero is narrowed in the initial range, the film formation cannot be started unless the composition ratio falls within the narrow range. Therefore, by increasing the range of the composition ratio at the position where the film thickness is zero, it is possible to start the film formation more smoothly than when the range of the composition ratio at the position where the film thickness is zero is narrowed.
また、本例の初期範囲は、設計組成比cplanを通る膜厚の横軸に平行な直線に対して線対称とする。ただし、膜厚ゼロの位置から設計膜厚hplanの位置までの間の範囲における初期範囲の形状は線対称形状に限定されない。例えば、初期範囲は、設計組成比cplanを通る膜厚の横軸に平行な直線に対して非対称であってよい。さらに、膜厚ゼロの位置から設計膜厚hplanの位置までの間において、初期範囲の膜厚に対する組成比の変化は、線型に変化させても、非線形に変化させてもよい。In addition, the initial range of this example is line-symmetric with respect to a straight line parallel to the horizontal axis of the film thickness passing through the design composition ratio c plan . However, the shape of the initial range in the range from the position of zero film thickness to the position of the designed film thickness h plan is not limited to a line-symmetric shape. For example, the initial range may be asymmetric with respect to a straight line parallel to the horizontal axis of the film thickness passing through the design composition ratio c plan . Further, the change in the composition ratio with respect to the film thickness in the initial range between the position where the film thickness is zero and the position where the designed film thickness h plan may be changed linearly or non-linearly.
制御部50は、図5Aの制御と同様に、プラズマ流の組成比が予め定められた組成比の範囲内にある時、プラズマ流を基板80に照射して、当該範囲を超えた時にプラズマ流を基板80から遮る。第1実施例の図5Aとの相違は、成膜途中において、制御部50が一定膜厚h2における平均組成比c2を算出し、当該算出結果に基づき予め定められた組成比の初期範囲を変更する点である。Similar to the control of FIG. 5A, the
上述のように、事前に換算係数を得ることにより、膜厚と成膜時間とは容易に変換することができる。なお、本例では、プラズマ流を基板80に走査させて成膜するので、成膜時間とプラズマ流を基板80に照射した時間ともまた、一定の比例関係にある。したがって、膜厚とプラズマ流を基板80に照射した時間とは、一対一の関係にある。当該関係を利用することにより、本例では、制御部50は、膜厚に対するプラズマ流の組成比の積分値を計算する。これは、制御部50は、プラズマ流を基板80に照射した時間に対するプラズマ流の組成比の積分値を計算することにも相当する。
As described above, the film thickness and the film formation time can be easily converted by obtaining the conversion coefficient in advance. In this example, since the film is formed by scanning the plasma flow on the
これにより、膜厚h2までの組成比の値の合計は、図6Aの斜線領域により表される積分値となる。制御部50は、当該積分値を膜厚h2で除することにより、膜厚ゼロから膜厚h2までの平均組成比c2を得る。本例の平均組成比c2は、設計組成比cplanよりも低い。そこで、膜厚h2以降の成膜においては、組成比を設計組成比cplanに近づけるべく、予め定められた組成比の範囲を変更する。Thus, the sum of the values of composition ratio of up to a thickness h 2 is a integral value represented by the hatched area of Figure 6A.
図6Bは、図6Aにおいて平均組成比c2を算出した後の制御アルゴリズムを示す図である。なお、横軸および縦軸は図6Aと同様である。点線で描かれた略三角形の領域は、図6Aにおいて定められた組成比の初期範囲であり、実線で描かれた台形の領域は、膜厚h2から膜厚hplanまでにおける予め定められた組成比の変更後の範囲である。FIG. 6B is a diagram showing a control algorithm after calculating the average composition ratio c 2 in FIG. 6A. The horizontal axis and the vertical axis are the same as in FIG. 6A. The substantially triangular area drawn with a dotted line is the initial range of the composition ratio defined in FIG. 6A, and the trapezoidal area drawn with a solid line is a predetermined area from the film thickness h 2 to the film thickness h plan . This is the range after changing the composition ratio.
制御部50は、平均組成比c2を設計組成比cplan近づけるべく、膜厚h2までの組成比の積分値に基づいて、組成比の予め定められた範囲を変更する。本例では、制御部50は、設計組成比cplanと膜厚h2までの平均組成比c2との差分を計算して、膜厚h2から設計膜厚hplanまでにおける修正平均組成比cnewを設定する。具体的には、制御部50は、設計組成比cplanと平均組成比c2との差が、修正平均組成比cnewと設計組成比cplanとの差に等しくなるように修正平均組成比cnewを設定する。The
それゆえ、平均組成比c2が設計組成比cplanよりも低い場合は、修正平均組成比cnewは設計組成比cplanよりも高くなる。逆に、平均組成比c2が設計組成比cplanよりも高い場合は、修正平均組成比cnewは設計組成比cplanよりも低くなる。本例では、制御部50は、膜厚h2までの平均組成比c2が設計組成比cplanよりも低いので、修正平均組成比cnewは設計組成比cplanよりも高くする。なお、設計組成比cplanの複合膜を形成するために、変更後の範囲における膜厚h2での組成比の範囲は、初期範囲における膜厚h2での組成比の範囲よりも広くされている。Therefore, if the average composition ratio c 2 is lower than the design composition ratio c plan is corrected average composition ratio c new new is higher than the design composition ratio c plan. Conversely, if the average composition ratio c 2 is higher than the design composition ratio c plan is corrected average composition ratio c new new becomes lower than the design composition ratio c plan. In the present embodiment, the
本例では、変更後の範囲内において、修正平均組成比cnewと修正平均組成比cnewよりも下の組成比の曲線とによって囲まれた面積(S1)が、修正平均組成比cnewと修正平均組成比cnewよりも上の組成比の曲線とによって囲まれた面積(S2)に等しい。つまり、膜厚h2から設計膜厚hplanまでにおける所定の修正平均組成比cnewが得られる。それゆえ、膜厚h2から設計膜厚hplanまでにおいて修正平均組成比をcnewにすることができるので、最終的に、膜厚hplanにおける設計組成比cplanの複合膜を得ることができる。In this example, within the scope of the changed corrected average area enclosed by the curve of the composition ratio of below compositional ratio c new new and modified average composition ratio c new (S 1) is corrected average composition ratio c new new And the area (S 2 ) surrounded by the curve of the composition ratio above the corrected average composition ratio c new . That is, a predetermined corrected average composition ratio c new from the film thickness h 2 to the designed film thickness h plan is obtained. Therefore, the corrected average composition ratio can be set to c new from the film thickness h 2 to the design film thickness h plan , so that a composite film having the design composition ratio c plan at the film thickness h plan can be finally obtained. it can.
これにより、膜厚方向での組成比のばらつきを許容しつつも、膜全体としては、設計膜厚における設計組成比を有する膜を成膜することができる。 As a result, a film having a design composition ratio in the design film thickness can be formed as the entire film while allowing variation in the composition ratio in the film thickness direction.
なお、制御部50は、成膜中において、成膜を開始してからの組成比の変動の履歴に基づいて、組成比の予め定められた範囲を変更してもよい。組成比の変動の履歴は、組成比の時間変動の履歴であってよい。例えば、成膜を開始してから所定の膜厚までの平均組成比が設計組成比cplanよりも著しく低い場合がある。つまり、成膜を開始してから所定の膜厚までの組成比の時間変動の履歴は、設計組成比cplanよりも著しく低い領域にある場合がある。この場合、制御部50は、組成比の時間変動の履歴を考慮して、修正平均組成比cnewを設計組成比cplanよりも著しく高い位置に設定してよい。Note that the
なお、制御部50は、組成比の予め定められた範囲を複数回変更してもよい。例えば、予め定められた組成比の初期範囲における範囲面積と比較して、複数回に渡って組成比の範囲を変更するにしたがって、徐々に範囲面積を小さくしてよい。つまり、成膜の初期段階においては組成比のばらつきが比較的大きくなる可能性を許容して、膜厚が厚くなるにつれて次第に限定的な組成比の範囲で成膜してよい。これにより、例えば、膜厚が小さい段階において設計組成比cplanよりも著しく低い組成比の膜が形成され、膜厚が大きい段階において設計組成比cplanよりも急激に高い修正平均組成比の膜を形成されることを防ぐことができる。つまり、膜厚方向において、組成比のばらつきが大きくなることを防ぐことができる。よって、組成比の範囲を複数回変更し、かつ、徐々に範囲面積を小さくすることにより、膜厚全体にわたって組成比をより均一にすることができる。Note that the
図7は、第3の実施形態における、FCVA法を用いた成膜装置200を示す図である。本実施形態では、組成比の変動のパターンに再現性がある場合を前提としている点が第1の実施形態と異なる。なお本例において、組成比の変動パターンは、組成比の時間変動パターンであってよい。さらに、本実施形態では、第1の実施形態の測定部30に代えて、制御部50において記憶部55を備える点が異なる。
FIG. 7 is a diagram showing a
プラズマ発生トリガ15がアーク放電を生じさせてから、予め定められた時間内における、プラズマ流中に存在する複数の元素の組成比の変動のパターンに再現性がある場合には、記憶部55は当該パターンを記憶する。本例では、記憶部55は、プラズマ流中に存在する炭素イオンおよびチタンイオンの組成比の変動を記憶する。記憶部55は、例えば、予め定められた時間内における炭素イオンとチタンイオンとのスペクトル強度比の変動パターンを記憶してよい。
If the pattern of variation in the composition ratio of a plurality of elements existing in the plasma flow is reproducible within a predetermined time after the
記憶部55が記憶した変動のパターンに基づきプラズマ流を制御する場合、制御部50は、測定部30が観測した情報によらずにプラズマ流を制御することができる。つまり、制御部50は、当該変動のパターンに基づいて、フィルタ部20、スキャン部40、およびシャッタ部60の少なくとも一つを制御して、基板80に到達するプラズマ流の量を制御することができる。記憶部55を用いた制御は、測定部30が観測した情報に依らないので、より簡便にプラズマ流を制御することができる。
When the plasma flow is controlled based on the variation pattern stored in the
図8は、第4の実施形態におけるコンピュータ90のハードウェア構成の一例を示す図である。本実施形態に係るコンピュータ90は、ホスト・コントローラ182により相互に接続されるCPU95、RAM120、グラフィック・コントローラ175、及び表示装置180を有するCPU周辺部と、入出力コントローラ184によりホスト・コントローラ182に接続される通信インターフェイス130、ハードディスクドライブ140、及びDVD−ROMドライブ160を有する入出力部と、入出力コントローラ184に接続されるROM110、フレキシブルディスク・ドライブ150、及び入出力チップ170を有するレガシー入出力部とを備える。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the
ホスト・コントローラ182は、RAM120と、高い転送レートでRAM120をアクセスするCPU95及びグラフィック・コントローラ175とを接続する。CPU95は、ROM110及びRAM120に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。グラフィック・コントローラ175は、CPU95等がRAM120内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得し、表示装置180上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ175は、CPU95等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。
The
入出力コントローラ184は、ホスト・コントローラ182と、比較的高速な入出力装置である通信インターフェイス130、ハードディスクドライブ140、DVD−ROMドライブ160を接続する。通信インターフェイス130は、ネットワークを介して他の装置と通信する。ハードディスクドライブ140は、コンピュータ90内のCPU95が使用するプログラム及びデータを格納する。DVD−ROMドライブ160は、DVD−ROM195からプログラム又はデータを読み取り、RAM120を介してハードディスクドライブ140に提供する。
The input /
また、入出力コントローラ184には、ROM110と、フレキシブルディスク・ドライブ150、及び入出力チップ170の比較的低速な入出力装置とが接続される。ROM110は、コンピュータ90が起動時に実行するブート・プログラム、及び/又は、コンピュータ90のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。フレキシブルディスク・ドライブ150は、フレキシブルディスク190からプログラム又はデータを読み取り、RAM120を介してハードディスクドライブ140に提供する。入出力チップ170は、フレキシブルディスク・ドライブ150を入出力コントローラ184へと接続すると共に、例えばパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を入出力コントローラ184へと接続する。
The
RAM120を介してハードディスクドライブ140に提供されるプログラムは、フレキシブルディスク190、DVD−ROM195、又はICカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。プログラムは、記録媒体から読み出され、RAM120を介してコンピュータ90内のハードディスクドライブ140にインストールされ、CPU95において実行される。
A program provided to the
コンピュータ90にインストールされ、コンピュータ90を成膜装置100の制御部50として機能させるプログラムは、複合材料11に対してアーク放電を生じさせて、複数の元素をプラズマ状態にし、放出させる放電モジュールと、対象物に向かうプラズマ流中に存在する複数の元素の組成比の変動に基づいて、対象物に到達するプラズマ流の量を制御する制御モジュールとを備える。なお、対象物に向かうプラズマ流中に存在する複数の元素の組成比の変動は、複数の元素の組成比の時間変動であってよい。これらのプログラム又はモジュールは、CPU95等に働きかけて、コンピュータ90を、成膜装置100の制御部50として機能させる。
A program that is installed in the
これらのプログラムに記述された情報処理は、コンピュータ90に読込まれることにより、ソフトウェアと上述した各種のハードウェア資源とが協働した具体的手段である放電部10および制御部50として機能する。そして、これらの具体的手段によって、本実施形態におけるコンピュータ90の使用目的に応じた情報の演算又は加工を実現することにより、使用目的に応じた特有の成膜装置100が構築される。
The information processing described in these programs functions as the
一例として、コンピュータ90と外部の装置等との間で通信を行う場合には、CPU95は、RAM120上にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理内容に基づいて、通信インターフェイス130に対して通信処理を指示する。通信インターフェイス130は、CPU95の制御を受けて、RAM120、ハードディスクドライブ140、フレキシブルディスク190、又はDVD−ROM195等の記憶装置上に設けた送信バッファ領域等に記憶された送信データを読み出してネットワークへと送信し、もしくは、ネットワークから受信した受信データを記憶装置上に設けた受信バッファ領域等へと書き込む。このように、通信インターフェイス130は、DMA(ダイレクト・メモリ・アクセス)方式により記憶装置との間で送受信データを転送してもよく、これに代えて、CPU95が転送元の記憶装置又は通信インターフェイス130からデータを読み出し、転送先の通信インターフェイス130又は記憶装置へとデータを書き込むことにより送受信データを転送してもよい。
As an example, when communication is performed between the
また、CPU95は、ハードディスクドライブ140、DVD−ROMドライブ160(DVD−ROM195)、フレキシブルディスク・ドライブ150(フレキシブルディスク190)等の外部記憶装置に格納されたファイルまたはデータベース等の中から、全部または必要な部分をDMA転送等によりRAM120へと読み込ませ、RAM120上のデータに対して各種の処理を行う。そして、CPU95は、処理を終えたデータを、DMA転送等により外部記憶装置へと書き戻す。このような処理において、RAM120は、外部記憶装置の内容を一時的に保持するものとみなせるから、本実施形態においてはRAM120および外部記憶装置等をメモリまたは記憶装置等と総称する。本実施形態における各種のプログラム、データ、テーブル、データベース等の各種の情報は、このような記憶装置上に格納されて、情報処理の対象となる。なお、CPU95は、RAM120の一部をキャッシュメモリに保持し、キャッシュメモリ上で読み書きを行うこともできる。このような形態においても、キャッシュメモリはRAM120の機能の一部を担うから、本実施形態においては、区別して示す場合を除き、キャッシュメモリもRAM120、メモリ、及び/又は記憶装置に含まれるものとする。
The
また、CPU95は、RAM120から読み出したデータに対して、プログラムの命令列により指定された、本実施形態中に記載した各種の演算、情報の加工、条件判断、情報の検索・置換等を含む各種の処理を行い、RAM120へと書き戻す。例えば、CPU95は、条件判断を行う場合においては、本実施形態において示した各種の変数が、他の変数または定数と比較して、大きい、小さい、以上、以下、等しい等の条件を満たすかどうかを判断し、条件が成立した場合(又は不成立であった場合)に、異なる命令列へと分岐し、またはサブルーチンを呼び出す。
In addition, the
また、CPU95は、記憶装置内のファイルまたはデータベース等に格納された情報を検索することができる。例えば、第1属性の属性値に対し第2属性の属性値がそれぞれ対応付けられた複数のエントリが記憶装置に格納されている場合において、CPU95は、記憶装置に格納されている複数のエントリの中から第1属性の属性値が指定された条件と一致するエントリを検索し、そのエントリに格納されている第2属性の属性値を読み出すことにより、所定の条件を満たす第1属性に対応付けられた第2属性の属性値を得ることができる。
Further, the
以上に示したプログラム又はモジュールは、外部の記録媒体に格納されてもよい。記録媒体としては、フレキシブルディスク190、DVD−ROM195の他に、DVD又はCD等の光学記録媒体、MO等の光磁気記録媒体、テープ媒体、ICカード等の半導体メモリ等を用いることができる。また、専用通信ネットワーク又はインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスク又はRAM等の記憶装置を記録媒体として使用し、ネットワークを介してプログラムをコンピュータ90に提供してもよい。
The program or module shown above may be stored in an external recording medium. As the recording medium, in addition to the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can also be included in the technical scope of the present invention.
請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須であることを意味するものではない。 The execution order of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior”. It should be noted that they can be implemented in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for the sake of convenience, this means that it is essential to carry out in this order. is not.
10 放電部、11 複合材料、12 金属元素、13炭素マトリクス、14 接触部、15 プラズマ発生トリガ、16 トリガ移動部、20 フィルタ部、25 巻線、27 プラズマ流、29 プラズマ流、30 測定部、40 スキャン部、43 プラズマ流、45 プラズマ流、50 制御部、55 記憶部、60 シャッタ部、70 成膜室、80 基板、85 基板フォルダ、90 コンピュータ、95 CPU、100 成膜装置、110 ROM、120 RAM、130 通信インターフェイス、140 ハードディスクドライブ、150 フレキシブルディスク・ドライブ、160 DVD−ROMドライブ、170 入出力チップ、175 グラフィック・コントローラ、180 表示装置、182 ホスト・コントローラ、184 入出力コントローラ、190 フレキシブルディスク、195 DVD−ROM、200 成膜装置 10 discharge part, 11 composite material, 12 metal element, 13 carbon matrix, 14 contact part, 15 plasma generation trigger, 16 trigger moving part, 20 filter part, 25 winding, 27 plasma flow, 29 plasma flow, 30 measurement part, 40 scanning unit, 43 plasma flow, 45 plasma flow, 50 control unit, 55 storage unit, 60 shutter unit, 70 film forming chamber, 80 substrate, 85 substrate folder, 90 computer, 95 CPU, 100 film forming device, 110 ROM, 120 RAM, 130 communication interface, 140 hard disk drive, 150 flexible disk drive, 160 DVD-ROM drive, 170 input / output chip, 175 graphic controller, 180 display device, 182 host controller, 184 input / output Controller, 190 a flexible disk, 195 DVD-ROM, 200 film deposition apparatus
Claims (8)
前記複合材料に対してアーク放電を生じさせて、前記複数の元素をプラズマ状態にし、放出させる放電部と、
前記放電部と前記対象物が配置される成膜室との間に位置する、フィルタ部またはスキャン部において、前記対象物に向かうプラズマ流中に存在する前記複数の元素の組成比を測定する測定部と、
前記対象物に向かうプラズマ流中に存在する前記複数の元素の組成比であって、前記測定部が測定した前記組成比に基づいて、前記対象物に到達する前記プラズマ流の量を制御する制御部と
を備える成膜装置。 A film forming apparatus for forming a film containing a plurality of elements in the plurality of raw materials on a target using a composite material obtained by mixing a plurality of raw materials,
A discharge part that causes arc discharge to the composite material, puts the plurality of elements into a plasma state, and discharges them;
Measurement for measuring the composition ratio of the plurality of elements present in the plasma flow toward the object in a filter part or a scan part located between the discharge part and the film forming chamber in which the object is disposed And
Control that controls the amount of the plasma flow that reaches the object based on the composition ratio of the plurality of elements existing in the plasma flow toward the object and measured by the measurement unit A film forming apparatus.
前記複数の元素の組成比が予め定められた範囲外である場合に、前記対象物に対して前記プラズマ流を照射させず、
前記複数の元素の組成比が予め定められた範囲内である場合に、前記対象物に対して前記プラズマ流を照射させる請求項1に記載の成膜装置。 The controller is
When the composition ratio of the plurality of elements is outside a predetermined range, the object is not irradiated with the plasma flow,
The film forming apparatus according to claim 1, wherein when the composition ratio of the plurality of elements is within a predetermined range, the object is irradiated with the plasma flow.
前記複合材料に対してアーク放電を生じさせて、前記複数の元素をプラズマ状態にし、放出させる放電部と、
前記対象物に向かうプラズマ流中に存在する前記複数の元素の組成比に基づいて、前記対象物に到達する前記プラズマ流の量を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記複数の元素の組成比が予め定められた範囲外である場合に、前記対象物に対して前記プラズマ流を照射させず、
前記複数の元素の組成比が予め定められた範囲内である場合に、前記対象物に対して前記プラズマ流を照射させ、
前記制御部は、成膜中において、
成膜を開始してからの前記組成比の変動の履歴に基づいて、
前記組成比の前記予め定められた範囲を変更する
成膜装置。 A film forming apparatus for forming a film containing a plurality of elements in the plurality of raw materials on a target using a composite material obtained by mixing a plurality of raw materials,
A discharge part that causes arc discharge to the composite material, puts the plurality of elements into a plasma state, and discharges them;
A control unit for controlling an amount of the plasma flow reaching the object based on a composition ratio of the plurality of elements existing in the plasma flow toward the object;
With
The controller is
When the composition ratio of the plurality of elements is outside a predetermined range, the object is not irradiated with the plasma flow,
When the composition ratio of the plurality of elements is within a predetermined range, the object is irradiated with the plasma flow,
During the film formation, the control unit
Based on the history of changes in the composition ratio since the start of film formation,
Change the predetermined range of the composition ratio
Film forming apparatus.
請求項3に記載の成膜装置。 The film forming apparatus according to claim 3 , wherein the control unit changes the predetermined range of the composition ratio based on an integral value of the composition ratio with respect to a time during which the object is irradiated with the plasma flow.
前記制御部は、前記フィルタ部、前記スキャン部、および前記シャッタ部の少なくとも一つを制御して、前記対象物に対する前記プラズマ流の量を制御する請求項1または2に記載の成膜装置。 A filter unit that has a curved cylindrical shape and applies a magnetic field to the plasma flow to control the flow of the plasma flow, a scanning unit that controls the direction in which the plasma flow is irradiated onto the object, and the object Comprising at least one shutter unit for switching whether or not to block the plasma flow toward
Wherein the control unit, the filter unit, the scanning unit, and controls at least one of said shutter portion, the film forming apparatus according to claim 1 or 2 for controlling the amount of the plasma flow with respect to the object.
前記複合材料が載置された放電部においてアーク放電を発生させて、前記複合材料からプラズマ流を生成するためのプラズマ発生段階と、
前記プラズマ流が向かう対象物が配置される成膜室と前記放電部との間に位置する、フィルタ部またはスキャン部に設けられた測定部において、前記プラズマ流中に存在する前記複数の元素の比率を観測する観測段階と、
前記測定部が測定した前記プラズマ流における複数の元素の比率に基づいて、被成膜体に到達する前記プラズマ流の量を制御する制御段階と
を備える膜の製造方法。 Providing a composite material having a plurality of elements;
Generating a plasma flow from the composite material by generating an arc discharge in the discharge part on which the composite material is placed ; and
In the measurement unit provided in the filter unit or the scan unit, which is located between the film forming chamber in which the object to which the plasma flow is directed and the discharge unit is disposed, the plurality of elements present in the plasma flow An observation stage to observe the ratio;
And a control step of controlling an amount of the plasma flow that reaches the deposition target based on a ratio of a plurality of elements in the plasma flow measured by the measurement unit .
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013010525 | 2013-01-23 | ||
JP2013010525 | 2013-01-23 | ||
PCT/JP2014/000231 WO2014115523A1 (en) | 2013-01-23 | 2014-01-17 | Film-forming device, method for producing film, and program |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2014115523A1 JPWO2014115523A1 (en) | 2017-01-26 |
JP6319103B2 true JP6319103B2 (en) | 2018-05-09 |
Family
ID=51227316
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014558495A Active JP6319103B2 (en) | 2013-01-23 | 2014-01-17 | Film forming apparatus, film manufacturing method, and program |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6319103B2 (en) |
CN (1) | CN104937131B (en) |
WO (1) | WO2014115523A1 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6854628B2 (en) * | 2016-11-10 | 2021-04-07 | 東京エレクトロン株式会社 | Plasma spraying device and thermal spraying control method |
JP2021075734A (en) * | 2018-03-14 | 2021-05-20 | 株式会社ニコン | Film deposition method and film deposition apparatus |
CN112226734A (en) * | 2019-07-15 | 2021-01-15 | 住友重机械工业株式会社 | Negative ion generating device |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4166784A (en) * | 1978-04-28 | 1979-09-04 | Applied Films Lab, Inc. | Feedback control for vacuum deposition apparatus |
JPS57161063A (en) * | 1981-03-31 | 1982-10-04 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Method and device for sticking metallic oxide film on substrate |
JPS647515A (en) * | 1987-03-20 | 1989-01-11 | Canon Kk | Formation of deposit film |
DE4242633C2 (en) * | 1992-12-17 | 1996-11-14 | Fraunhofer Ges Forschung | Process for carrying out stable low-pressure glow processes |
GB9910842D0 (en) * | 1999-05-10 | 1999-07-07 | Univ Nanyang | Composite coatings |
JP4274017B2 (en) * | 2003-10-15 | 2009-06-03 | 株式会社島津製作所 | Deposition equipment |
JP5151055B2 (en) * | 2006-03-31 | 2013-02-27 | 富士通株式会社 | Deposition equipment |
WO2010140362A1 (en) * | 2009-06-03 | 2010-12-09 | 株式会社ニコン | Film-formed article and method for manufacturing film-formed article |
JP2010287268A (en) * | 2009-06-10 | 2010-12-24 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | Filtered cathodic arc device and carbon protective film produced using the same |
-
2014
- 2014-01-17 WO PCT/JP2014/000231 patent/WO2014115523A1/en active Application Filing
- 2014-01-17 CN CN201480005665.XA patent/CN104937131B/en active Active
- 2014-01-17 JP JP2014558495A patent/JP6319103B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104937131A (en) | 2015-09-23 |
CN104937131B (en) | 2018-01-16 |
WO2014115523A1 (en) | 2014-07-31 |
JPWO2014115523A1 (en) | 2017-01-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6319103B2 (en) | Film forming apparatus, film manufacturing method, and program | |
EP2735018B1 (en) | Method and device for producing low-particle layers on substrates | |
JP6046610B2 (en) | In situ identification and control of microstructure produced by phase transformation of materials | |
Doerk et al. | Electromagnetic effects on turbulent transport in high-performance ASDEX Upgrade discharges | |
KR101976254B1 (en) | Film forming apparatus and film forming method | |
JPWO2018229848A1 (en) | Charged particle beam device and sample thickness measurement method | |
US10727072B2 (en) | System and method for wafer-scale fabrication of free standing mechanical and photonic structures by ion beam etching | |
Cui et al. | ChiMS: Open-source instrument control software platform on LabVIEW for imaging/depth profiling mass spectrometers | |
Baguckis et al. | Generation of plasma X-ray sources via high repetition rate femtosecond laser pulses | |
Nishijima et al. | Development of a LIBS system for in situ surface measurements during plasma exposure in PISCES-A | |
US20190385876A1 (en) | Semiconductor manufacturing equipment and semiconductor manufacturing method | |
JP6060319B2 (en) | Film thickness control apparatus, film thickness control method, and film formation apparatus | |
CN111766259A (en) | Feed forward of multi-layer and multi-process information using XPS and XRF techniques | |
US20140288693A1 (en) | Image recognition base ablation pattern position recall | |
Beilis et al. | Cathode spot motion in a vacuum arc with a long roof-shaped cathode under magnetic field | |
JP2011210715A (en) | Ion current density measuring method, ion current density measuring device, plasma treating device, recording medium, and program | |
Mori et al. | Convergent close-coupling calculations of positron scattering from neon and argon | |
JP2014133907A (en) | Film deposition device | |
JP6781616B2 (en) | Atom probe analysis system and atom probe analysis method | |
Kots et al. | Nanosized Modification of the Silicon Surface by the Method of Focused Ion Beams | |
JP2007110026A (en) | Plasma-discharge processing apparatus and method therefor | |
JP6613219B2 (en) | Scanning microscope | |
Vladoiu et al. | Structural and Mechanical Properties of Nanostructured C‐Ag Thin Films Synthesized by Thermionic Vacuum Arc Method | |
Markov et al. | Study of Deposition of Al2O3 Nanolayers by Atomic Layer Deposition on the Structured ITO Films | |
Berghmans et al. | The effect of oxygen during irradiation of silicon with low energy Cs+ ions |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20161011 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170829 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171011 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171128 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180306 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180319 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6319103 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |