本發(fā)明涉及一種在腔室(chamber)內配置有電極的成膜裝置以及成膜方法。

背景技術：

作為在處理對象工件(work)上進行成膜的成膜裝置，使用有等離子體(plasma)化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition，CVD)裝置或濺鍍(sputter)裝置等。這些成膜裝置中，在成膜工序中，成膜物也會堆積在腔室的內壁面或堆積在配置于腔室內部的電極的表面上。因這些成膜物從腔室或電極剝離并附著于工件上，會產生成膜于工件上的薄膜的膜質下降等問題。因此，例如對覆蓋腔室的內壁面來配置防附著板等對策進行了研究(例如參照專利文獻1)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2007-012907號公報

技術實現要素：

[發(fā)明所要解決的問題]

因在等離子體CVD裝置的腔室內暴露于等離子體中等，一般配置在腔室內的電極的溫度會在成膜處理過程中上升。由此，電極會發(fā)生膨脹。另一方面，在更換工件時，因對腔室進行大氣開放，從而電極的溫度會因冷卻而下降。由此，電極會發(fā)生收縮。由于電極會如此般根據溫度變化而發(fā)生變形，從而因電極與成膜物的熱膨脹率之差引起成膜物從電極剝離。其結果，會產生成膜物附著于工件等問題。

有鑒于所述問題點，本發(fā)明的目的在于提供一種減少成膜物從電極剝離的成膜裝置以及成膜方法。

[解決問題的技術手段]

根據本發(fā)明的一形態(tài)，提供一種成膜裝置，其用于在工件進行成膜，所述成膜裝置包括：(A)腔室，存放工件；(B)電極，配置在腔室內部，為了在工件上進行成膜而供給電力；以及(C)溫度調整裝置，調整電極的溫度，以使得在工件上進行成膜的一連串成膜處理中，在工件上進行成膜的成膜工序與成膜工序以外的工序中，電極的溫度為大致固定，以免堆積 于電極的成膜物從電極剝離。

根據本發(fā)明的另一形態(tài)，提供一種成膜方法，其在一連串成膜處理中，調整電極的溫度，以使得在工件上進行成膜的成膜工序與成膜工序以外的工序中，電極的溫度為大致固定，以免堆積于電極的成膜物從電極剝離，所述一連串成膜處理包括下列步驟：將成膜處理對象工件存放至腔室內；將規(guī)定的電力供給至配置于腔室內的電極，以在工件上進行成膜；以及對工件進行成膜后，對腔室進行大氣開放。

(發(fā)明的效果)

根據本發(fā)明，能夠提供一種減少成膜物從電極剝離的成膜裝置以及成膜方法。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的第1實施方式的成膜裝置的結構的示意圖。

圖2是用于對使用本發(fā)明的第1實施方式的成膜裝置的成膜方法進行說明的流程圖。

圖3是表示本發(fā)明的第2實施方式的成膜裝置的結構的示意圖。

圖4是對本發(fā)明的第2實施方式的成膜裝置的動作進行說明的示意圖。

圖5是表示本發(fā)明的另一實施方式的成膜裝置的結構的示意圖。

[符號的說明]

1：成膜裝置

10：腔室

20：電極

30：溫度調整裝置

40：電源

50：氣體供給機構

60：排氣機構

70：工件固定架

100：工件

101：第1處理區(qū)域

102：第2處理區(qū)域

201：靶材

202：靶電極

203：濺鍍電源

204：擋閘

510：原料氣體

具體實施方式

接下來，參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。在以下的附圖的記載中，對于相同或類似的部分標注相同或類似的符號。但應留意的是，附圖僅為示意性者。而且，以下所示的實施方式是例示用于將本發(fā)明的技術思想具體化的裝置或方法，本發(fā)明的實施方式中，構成零件的結構、配置等并不限定于以下所述者。本發(fā)明的實施方式可在權利要求書中添加各種變更。

(第1實施方式)

本發(fā)明的第1實施方式的成膜裝置1如圖1所示，具備：腔室10，存放處理對象工件100；電極20，配置在腔室10的內部，為了在工件100上進行成膜而供給電力；以及溫度調整裝置30，調整電極20的溫度。

圖1所示的成膜裝置1是通過等離子體CVD法而在工件100上進行成膜的等離子體CVD裝置，具備對電極20供給電力的電源40、氣體供給機構50以及排氣機構60。電源40例如為高頻電源。氣體供給機構50將形成于工件100上的薄膜的原料氣體510供給至腔室10的內部。排氣機構60將腔室10內的氣體排出到外部。在排氣機構60中具備省略圖示的氣體調壓閥，以將腔室10內的壓力保持為固定。

成膜裝置1中，在與工件100相向地配置于腔室10中的電極20、與搭載工件100的工件固定架(work holder)70之間，形成原料氣體510的等離子體。例如，將電極20作為陰極(cathode)電極，將工件固定架70作為陽極(anode)電極。通過將工件100暴露于形成在腔室10內部的等離子體中，從而使以原料氣體510中所含的原料為主成分的膜在工件100上成膜。

以下，參照圖2來說明通過成膜裝置1形成薄膜的方法的示例。

步驟S11中，通過溫度調整裝置30將電極20調整為規(guī)定的溫度。接下來，步驟S12中，將電極20調整為規(guī)定的溫度，并將成膜處理對象工件100存放至腔室10內。隨后，通過排氣機構60來使腔室10內成為真空。

步驟S13中，通過氣體供給機構50將原料氣體510導入至腔室10內。接下來，通過排氣機構60對腔室10內進行減壓，將腔室10內的原料氣體510調整至規(guī)定的氣壓。

在成膜工序的步驟S14中，將電源40導通(ON)而將規(guī)定的電力供給至電極20。由此，腔室10內的原料氣體510被等離子體化。所形成的等離子體中的激發(fā)種在工件100的表面發(fā)生反應，從而在工件100的表面形成薄膜。該成膜工序中，也通過溫度調整裝置30來調整電極20的溫度。即，將電極20調整為規(guī)定的溫度，并進行工件100的成膜。

在工件100上形成規(guī)定膜厚的膜之后，在步驟S15中將電源40斷開(OFF)，結束成膜工序。接下來，通過排氣機構60將原料氣體510從腔室 10排出。隨后，在步驟S16中，將電極20調整為規(guī)定溫度并對腔室10進行大氣開放，從腔室10搬出已成膜的工件100。

通過所述的一連串成膜處理，在工件100上成膜規(guī)定的膜。另外，在使成膜裝置1連續(xù)運轉的情況下，返回步驟S11，將未處理的新的工件100存放至腔室10內。

溫度調整裝置30調整電極20的溫度，以使得在參照圖2所說明的一連串成膜處理中，電極20的溫度為固定，以免堆積于電極20的成膜物從電極20剝離。即，成膜裝置1中，在工件100上進行成膜的成膜工序與成膜工序以外的其他工序中，電極20的溫度被保持為固定。例如，在為了更換工件100等而對腔室10進行大氣開放時與成膜工序中，電極20的溫度為固定。因此，因溫度變動造成的電極20的變形得以抑制。其結果，可抑制因電極與成膜物的熱膨脹率之差引起成膜物從電極剝離。

圖1所示的溫度調整裝置30具有配置于電極20中的調整部31、及對調整部31的溫度進行設定的設定部32。例如，作為調整部31，在電極20的內部設置供溫水流動的循環(huán)水路。并且，將經設定部32調整了溫度的溫水供給至調整部31，使溫水在電極20的內部循環(huán)，以調整電極20的溫度。或者，也可對于調整部31使用加熱器(heater)等加熱元件，通過設定部32來控制該加熱元件，以將電極20調整至規(guī)定的溫度。

通過成膜裝置1，例如可將對包含六甲基二硅氧烷(Hexamethyldisiloxane)(HMDSO：O[Si(CH₃)₃]₂)與氧(O₂)的原料氣體510進行等離子體聚合而獲得的具有SiO_XC_Y：H結構的薄膜作為障壁(barrier)膜，而在作為樹脂材的工件100上進行成膜。此時，若對電極20的材料使用金屬材例如銅(Cu)，則在工件100上成膜的障壁膜與電極20的熱膨脹系數之差大。因此，若電極20因成膜工序與其他工序之間的溫度變化而發(fā)生變形，則會因電極20與堆積于電極20上的成膜物的熱膨脹率之差而導致成膜物從電極20剝離。

然而，成膜裝置1中，從將工件100存放至腔室10開始，經過成膜工序，直至將工件100從腔室10搬出為止，通過溫度調整裝置30來調整電極20的溫度，以使電極20的溫度為大致固定。因此，電極20不會發(fā)生變形，成膜物從電極20的剝離得以抑制。所謂將電極20的溫度維持為大致固定，是指維持為電極20僅在成膜物不會從電極20剝離的程度內變形的溫度，優(yōu)選的是電極20的溫度被完全維持為固定，以使得電極20完全不會變形。

電極20的溫度可任意設定。例如，將腔室10受到大氣開放時的電極20的溫度調整為與成膜工序中的電極20的溫度為大致相同的溫度，以抑制因腔室10的大氣開放時的散熱造成的電極20的溫度下降?；蛘?，也可根 據成膜速率(rate)高時的腔室10的內部溫度來調整電極20的溫度。尤其，優(yōu)選的是將電極20的溫度調整為成膜速率高且可使所需膜質的膜在工件100上良好地成膜的溫度。

例如，如下所述般，根據成膜工序時的工件100的溫度來設定電極20的溫度。在工件100為樹脂的情況下，有時為了進行成膜而優(yōu)選將工件100的溫度設定得高于室溫。例如在使用HMDSO來進行成膜的情況下，若工件100的溫度為60℃～80℃，則膜可良好地附著于工件100上。在將如此般設定為規(guī)定溫度的工件100存放于腔室10內的情況下，電極20的溫度也根據工件100的溫度而設定好。由此，能夠抑制工件100的溫度變化。因此，通過溫度調整裝置30將電極20的溫度設定為60℃～80℃。

另外，也可通過溫度調整裝置30來將電極20的溫度設定為對腔室10進行大氣開放中的溫度。在成膜工序中的電極20的溫度比大氣開放中的電極20的溫度高的情況下，例如通過對調整部31使用珀耳帖(Peltier)元件等，從而可降低成膜工序中的電極20的溫度。

但是，通過提高電極20的溫度，能夠通過烘焙(baking)效果來減少在大氣開放時吸附于腔室10內壁面等上的水分。由此，能夠抑制對腔室10的內部進行排氣的時間的增大。因此，優(yōu)選電極20的溫度高于室溫。因此，以比腔室10受到大氣開放時的電極20的溫度高的溫度，將電極20的溫度調整為固定。例如，也可通過溫度調整裝置30來調整電極20的溫度，以固定為電極20的溫度最高的成膜工序中的溫度。

而且，除了在成膜工序中上升的電極20的溫度、與對腔室10進行大氣開放時下降的電極20的溫度之間的溫度變化以外，電極20還會產生溫度變化。例如，在對電極20供給的電力發(fā)生變化的情況下，電極20的溫度會發(fā)生變化。而且，在成膜時間長的情況下、或一邊更換工件100一邊連續(xù)進行成膜處理的情況下，電極20的溫度會逐漸上升。如此，若不對電極20的溫度進行調整，則每次成膜處理時會因各種原因導致電極20產生溫度變化。

與此相對，本發(fā)明的第1實施方式的成膜裝置1中，在包含成膜工序的一連串成膜處理中，將電極20的溫度調整為固定。因此，可抑制因電極20的溫度變化引起成膜物從電極20剝離。其結果，根據成膜裝置1，可防止成膜物附著于工件100而導致膜質發(fā)生劣化或膜厚變得不均勻等問題。

(第2實施方式)

本發(fā)明的第2實施方式的成膜裝置1與圖1所示的成膜裝置1的不同之處在于：如圖3所示，在腔室10的內部設定有分別進行針對工件100的處理的多個處理區(qū)域。其他結構與第1實施方式相同。

圖3表示在腔室10內設定有第1處理區(qū)域101與第2處理區(qū)域102來 作為多個處理區(qū)域的示例。工件固定架70使工件100在腔室10內遍及第1處理區(qū)域101與第2處理區(qū)域102而移動。

圖3所示的成膜裝置1表示了：第1處理區(qū)域101是通過濺鍍法而在工件100上進行成膜的濺鍍處理區(qū)域，第2處理區(qū)域102是通過等離子體CVD法而在工件100上進行成膜的等離子體CVD處理區(qū)域的示例。第1處理區(qū)域101中，靶材(target)201被安裝在靶電極202上。靶電極202連接于供給高頻(射頻(Radio Freqency，RF))電力或直流(Direct Current，DC)電力的濺鍍電源203。第2處理區(qū)域102的結構與圖1所示的成膜裝置1相同。

以下，對連續(xù)進行濺鍍處理區(qū)域中的處理與等離子體CVD處理區(qū)域中的處理的情況進行說明。

首先，通過溫度調整裝置30將電極20調整為規(guī)定的溫度，并將工件100存放于腔室10內，如圖3所示，將工件100配置于第1處理區(qū)域101中。并且，從氣體供給機構50的惰性氣體供給源52將氬(Ar)氣等惰性氣體520導入腔室10內。從濺鍍電源203對靶電極202供給電力以使惰性氣體520放電，從而在靶材201的表面附近的氣相中形成等離子體。在等離子體中受到加速的惰性氣體520的正離子碰撞至靶材201的表面，通過濺射而釋放出靶材原子。從靶材201的表面釋放出的原子粘附/堆積于工件100的表面，而形成薄膜。

當第1處理區(qū)域101中的濺鍍處理結束后，如圖4所示，搭載于工件固定架70上的工件100從第1處理區(qū)域101移動到第2處理區(qū)域102。隨后，在第2處理區(qū)域102中，通過參照圖2所說明的成膜方法，將電極20調整為規(guī)定的溫度，并對工件100進行基于等離子體CVD法的成膜處理。即，向通過排氣機構60而排氣至真空的腔室10的內部，從氣體供給機構50的原料氣體供給源51導入原料氣體510。然后，在腔室10內使原料氣體510等離子體化，在工件100的表面形成薄膜。隨后，從腔室10搬出已處理好的工件100。

在以上說明的整個成膜處理中，通過溫度調整裝置30來調整電極20的溫度，以使電極20的溫度為固定。

另外，在第1處理區(qū)域101中，配置有通過升降機205而在腔室10內沿上下方向移動的擋閘(shutter)204。在第2處理區(qū)域102中的成膜處理的期間，如圖4所示，通過上升的擋閘204來保護靶材201的表面。而且，在更換工件100等時而對腔室10進行大氣開放的期間，也通過擋閘204來保護靶材201的表面。另一方面，在濺鍍處理的期間，如圖3所示，擋閘204下降。

如以上所說明般，根據本發(fā)明的第2實施方式的成膜裝置1，可通過真 空連續(xù)來進行第1處理區(qū)域101中的處理與第2處理區(qū)域102中的處理。因此，與在每次處理時將腔室內設為真空的情況相比，可縮短總(total)處理時間。而且，不會將工件100暴露于大氣中，因此，例如可防止形成于工件100上的膜發(fā)生變質或雜質附著于膜上。

進而，在第2實施方式的成膜裝置1中，也與第1實施方式相同，在基于等離子體CVD法的成膜工序與除了成膜工序以外的其他工序中，通過溫度調整裝置30來調整電極20的溫度，以使電極20的溫度為固定。因此，因溫度變化造成的電極20的變形得以抑制，從而因電極20與成膜物的熱膨脹率之差引起的成膜物從電極20的剝離得以抑制。其結果，在第2實施方式的成膜裝置1中，也可防止從電極20剝離的成膜物附著于工件100上等問題。其他與第1實施方式實質上相同，因而省略重復的記載。

另外，第1處理區(qū)域101中的處理與第2處理區(qū)域中的處理順序為任意。例如，既可如上所述般在第1處理區(qū)域101中進行了處理之后，在第2處理區(qū)域102中進行處理，或者也可在第2處理區(qū)域102中進行了處理之后，在第1處理區(qū)域101中進行處理。

圖3所示的成膜裝置1被用于射出成型塑料(plastic)制品的裝飾用途等。例如，適合于為了使門把手(doorknob)或儀表類等汽車零件呈現出金屬質感，而使鋁膜、不銹鋼(SUS)膜、鈦膜等成膜的情況。而且，也可用于家電制品、玩具、化妝品容器、鐘表的文字板等的裝飾用途。

例如，在通過濺鍍法而在工件100上形成容易氧化的第1膜(例如鋁膜等)之后，利用真空連續(xù)，通過等離子體CVD法來覆蓋第1膜地形成防止第1膜氧化的第2膜以作為保護膜。例如，所述成膜方法在制造汽車前大燈(head light)的反射鏡(reflector)等時，在樹脂零件的表面形成鋁膜的情況下等有效。

(其他實施方式)

如上所述，通過實施方式記載了本發(fā)明，但不應理解為構成本公開的一部分的論述及附圖限定了本發(fā)明。根據本公開，本領域技術人員應當能了解各種代替實施方式、實施例以及運用技術。

所述中，表示了工件100被水平地搭載于工件固定架70的示例，但本發(fā)明也可適用于例如圖5所示，工件100被垂直地搭載于舟型(boat type)工件固定架70的成膜裝置1中。圖5所示的成膜裝置1中，電極20是與工件100相向地沿垂直方向延伸。

而且，例示性地說明了成膜裝置1為等離子體CVD裝置的情況，但也可為使用其他成膜方法的成膜裝置，本發(fā)明可適用于具有配置在腔室內的電極的成膜裝置。例如，通過溫度調整裝置30來將濺鍍裝置的靶電極的溫度設定為固定，從而可抑制成膜物從靶電極的剝離。

如此，本發(fā)明當然包含此處未記載的各種實施方式等。因此，根據所述說明，本發(fā)明的技術范圍僅由妥當的權利要求書的發(fā)明特定事項所規(guī)定。