[發明專利]等離子體控制裝置、流量控制裝置及流量控制用方法

在審

• 申請號: 201210297388.7
• 申請日: 2012-08-20
• 公開（公告）號: CN103014637A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 紺野象二郎;南新吾;水口秀
• 申請（專利權）人: 株式會社堀場STEC
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C23C14/54
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 周善來;李雪春

技術領域

本發明涉及用于對通過例如濺射法形成膜時生成的等離子體的狀態進行控制的等離子體控制裝置及流量控制裝置、流量控制用程序。

背景技術

在用于觸摸面板的功能性膜及有機EL照明等的制造中，為了避免成膜時對膜造成損傷，使用與其他成膜方法相比可以在低溫下成膜的反應性濺射法。

如專利文獻1所示，所述反應性濺射法是在真空室內使Al、ITO、Si等靶材與在其表面形成膜的基板或膜等基體材料相對配置，并且邊使氬氣Ar等稀有氣體和作為反應性氣體的氧氣、氮氣等氣體流入真空室內邊在靶材與基板之間施加強磁場，由此產生等離子體來進行成膜的方法。由此，通過等離子體將構成靶材的物質作為離子沖擊出來，使被沖擊出來的離子與反應性氣體反應而生成的氧化物、氮化物等堆積在基板的表面，從而可以進行成膜。

然而，公知的是，所述的反應性濺射法由于流入真空室內的反應性氣體的流量，會使等離子體的狀態發生變化，從而導致形成在基體材料上的氧化膜等的成膜速度及成膜方式等也會發生變化。更具體地講，如果邊將氬氣Ar的流量保持為一定的流量邊增加反應性氣體的流量，則如圖5所示，成膜速度與成膜方式會按照金屬模式、過渡區域、反應性模式的順序發生變化。

下面對各反應方式進行說明，在反應性氣體處于小流量期間所表現的金屬模式，雖然成膜速度高，但由于反應性氣體的流量相對于從靶材沖擊出來的離子過小，所以是未發生化學反應的靶材自身堆積在基體材料上的成膜方式。換言之，金屬模式接近于通常的濺射狀態，不能進行所希望的化合物的成膜。

另一方面，在反應性氣體處于大流量期間所表現的反應性模式，由于反應性氣體的流量相對于從靶材沖擊出來的離子過剩，所以不僅會有從靶材沖擊出來的離子與反應性氣體反應，而且靶材的表面自身也會與反應性氣體反應。因此，盡管通過使靶材與反應性氣體反應生成的化合物堆積于基體材料的表面而能夠成膜，但其成膜速度會變成低速。

從圖5可知，相對于所述的模式，處于金屬模式與反應性模式之間的過渡區域，雖然作為反應性氣體的流量的區間是非常狹窄的區間，但由于過渡區域是僅有從靶材沖擊出來的離子與反應性氣體進行反應的區域，所以與所述反應性模式相比，能夠以5～6倍的速度使所希望的化合物成膜。

因此，在反應性濺射法中，要求控制反應性氣體流入真空室的流量，持續進行在所述過渡區域的成膜。以保持這樣的在過渡區域的成膜狀態為目的，以往采用了圖4所示的等離子體控制裝置100A。該等離子體控制裝置100A包括：質量流量控制器1A，設置于用于將反應性氣體導入真空室VC內的流路L1上，對導入氣體的流量進行控制；以及等離子體監測器3A，測量真空室VC內的等離子體強度。此外，通過所述質量流量控制器1A對導入氣體的流量進行反饋控制，使得過渡區域中的等離子體強度成為設定等離子體強度，并且使在等離子體監測器測量到的測量等離子體強度與所述設定等離子體強度之間的偏差變小。

但是，如圖5所示，由于成為過渡區域的反應性氣體的流量的區間非常狹窄，并且作為流量值又是較大的值，所以在等離子體的狀態發生了變動的情況下，難以將反應性氣體的流量持續保持為最佳值，從而難以持續保持過渡區域的狀態。更具體而言，由于應該流過的反應性氣體的流量大，所以就不得不選用可控制范圍大的質量流量控制器，這樣的質量流量控制器難以實現將實際流過的流量持續保持在成為過渡區域的狹窄流量區間的高響應性。另一方面，在僅使用了具有在成為過渡區域的狹窄的流量區間內能夠進行流量控制的高響應性的閥的情況下，由于閥的可動范圍過小，所以根本不能流過需要的流量值。

此外，如圖5所示，由于在反應性氣體的流量與成膜方式之間的關系中存在滯后現象，所以如果質量流量控制器的響應性不夠、跟隨失敗，導致即使只有一次過剩的反應性氣體導入真空室內，要恢復到原來的狀態就必須繞反應路徑一周，所以會花費非常長的時間。

現有技術文獻

專利文獻1：日本專利公開公報特開平2-290966號

發明內容

鑒于所述的問題，本發明的目的在于提供一種等離子體控制裝置、流量控制裝置及流量控制用方法，即使應導入真空室內的導入氣體的流量值大，也能夠在所述流量值附近的狹窄區間高速地控制流量，例如能夠以所希望的狀態持續保持真空室內的等離子體，從而能夠維持用于成膜等的最佳狀態。