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JP2015105398A - Film forming device and film forming method - Google Patents

Film forming device and film forming method Download PDF

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JP2015105398A
JP2015105398A JP2013247246A JP2013247246A JP2015105398A JP 2015105398 A JP2015105398 A JP 2015105398A JP 2013247246 A JP2013247246 A JP 2013247246A JP 2013247246 A JP2013247246 A JP 2013247246A JP 2015105398 A JP2015105398 A JP 2015105398A
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JP
Japan
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plasma
film
target member
processing
electrode plate
Prior art date
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Pending
Application number
JP2013247246A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
一樹 滝澤
Kazuki Takizawa
一樹 滝澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd filed Critical Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority to JP2013247246A priority Critical patent/JP2015105398A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To inject ion to an object member with uniform ion flux, when a film is formed on the object member by using plasma.SOLUTION: When the film is formed on the object member, plasma is formed from a first direction of treatment space surrounding the object member. The plasma is formed from a second direction different from the first direction of the treatment space, at delayed timing when the plasma is formed from the first direction. The film is formed on the object member by injecting ion to the object member by applying a pulse voltage on the object member after the start of forming the plasma from the first direction, and forming plasma from the second direction.

Description

本発明は、プラズマを用いて処理対象部材に皮膜を形成する皮膜形成装置及び皮膜形成方法に関する。   The present invention relates to a film forming apparatus and a film forming method for forming a film on a processing target member using plasma.

近年、3次元の立体形状の部材に皮膜を形成するために、プラズマイオン注入法を用いる技術が知られている。プラズマイオン注入法では、プラズマ中のイオンを、高電圧のパルス電圧を印加した処理対象部材の表面に衝突させ、物体表面にイオンを注入させる方法である。従来のイオンビームに比べて複雑な3次元形状の部材であっても皮膜を形成することができる点で優れている。   In recent years, in order to form a film on a three-dimensional solid member, a technique using a plasma ion implantation method is known. In the plasma ion implantation method, ions in plasma are made to collide with the surface of a processing target member to which a high-voltage pulse voltage is applied, and ions are implanted into the surface of an object. Compared to a conventional ion beam, it is excellent in that a film can be formed even with a member having a complicated three-dimensional shape.

従来から知られているプラズマイオン注入法を用いたイオン注入装置(特許文献1)では、処理対象部材を処理空間内に支持装置で宙吊り状態に支持し、この処理対象部材に高電圧パルス電源から高電圧パルスを印加する。一方、陰極体で固体原料を溶融させ、固体原料融液を保持させた状態で、陰極体の上方に設けられた陽極体との間で放電させて固体原料融液からプラズマを発生させる。このプラズマの発生により生じたイオンを、高電圧パルスの印加された処理対象部材に引き寄せ、処理対象部材にイオンを注入させる。   In an ion implantation apparatus (Patent Document 1) using a plasma ion implantation method that has been conventionally known, a processing target member is supported in a suspended state in a processing space by a support device, and a high voltage pulse power supply is supported on the processing target member. Apply high voltage pulse. On the other hand, in a state where the solid raw material is melted by the cathode body and the solid raw material melt is held, discharge is performed between the cathode body and the anode body provided above the cathode body to generate plasma from the solid raw material melt. Ions generated by the generation of the plasma are attracted to the member to be processed to which the high voltage pulse is applied, and ions are implanted into the member to be processed.

特許第4069199号公報Japanese Patent No. 4069199

上記イオン注入装置により、3次元形状の処理対象部材であっても皮膜を形成することができる。しかし、3次元形状の処理対象部材のサイズが大きく、部材の形状が複雑な場合、処理対象部材のすべての部分に皮膜を形成することは難しい。皮膜を処理対象部材のすべての部分に形成することができても、皮膜の成分を一定にすることは難しい。例えば、処理対象部材の表面にダイヤモンドライクカーボンの皮膜を形成するとき、この皮膜内の水素の含有率が場所によって変動する。このような変動は、注入しようとするイオンのエネルギーや密度が不均一な分布を持つことに依拠する。すなわち、イオンを注入するとき、処理対象部材に向かうイオンの流れであるイオンフラックスが場所によって異なる。   The ion implantation apparatus can form a film even if the member to be processed has a three-dimensional shape. However, when the size of the processing target member having a three-dimensional shape is large and the shape of the member is complicated, it is difficult to form a film on all parts of the processing target member. Even if the film can be formed on all parts of the member to be treated, it is difficult to keep the components of the film constant. For example, when a diamond-like carbon film is formed on the surface of the member to be treated, the hydrogen content in the film varies depending on the location. Such fluctuations depend on the uneven distribution of the energy and density of ions to be implanted. That is, when ions are implanted, the ion flux that is the flow of ions toward the member to be processed varies depending on the location.

そこで、本発明は、プラズマを用いて処理対象部材に皮膜を形成するとき、処理対象部材に一様なイオンフラックスでイオンを注入することができる皮膜形成装置及び皮膜形成方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has an object to provide a film forming apparatus and a film forming method capable of injecting ions with a uniform ion flux into a processing target member when a film is formed on the processing target member using plasma. And

本発明の一態様は、プラズマを用いて処理対象部材の表面に皮膜を形成する皮膜形成装置である。当該装置は、
処理対象部材を配置した処理空間を囲む処理容器と、
前記処理容器の互いに異なる複数の外面上に設けられた複数のプラズマ生成素子と、
前記複数のプラズマ生成素子に電力を供給する高周波電源と、
前記処理対象部材にパルス電圧を印加するための電圧を出力するDC電源と、
前記複数のプラズマ生成素子の少なくとも1つに供給する電力の、処理対象部材に印加されるパルス電圧に対する先行のタイミングを、前記少なくとも1つのプラズマ生成素子以外の他のプラズマ生成素子に供給される電力の、前記パルス電圧に対する先行のタイミングに対して異ならせる制御部と、を備える。
One embodiment of the present invention is a film forming apparatus that forms a film on the surface of a processing target member using plasma. The device is
A processing vessel surrounding the processing space in which the processing target member is arranged;
A plurality of plasma generating elements provided on a plurality of different outer surfaces of the processing vessel;
A high frequency power supply for supplying power to the plurality of plasma generating elements;
A DC power source that outputs a voltage for applying a pulse voltage to the target member;
The power supplied to at least one of the plurality of plasma generating elements is the power supplied to other plasma generating elements other than the at least one plasma generating element, with respect to the preceding timing of the pulse voltage applied to the member to be processed. And a control unit that varies the preceding timing with respect to the pulse voltage.

このとき、前記制御部は、前記複数のプラズマ生成素子に供給する電力のうち、最先に供給される電力の終了後に前記パルス電圧を立ち上げることが好ましい。   At this time, it is preferable that the control unit raises the pulse voltage after completion of the power supplied first among the power supplied to the plurality of plasma generating elements.

また、前記制御部は、前記複数のプラズマ生成素子に付与する電力のうち、最も遅く供給される電力の付与中もしくは電力の付与後に前記パルス電圧を立ち上げる、ことが好ましい。   In addition, it is preferable that the control unit raises the pulse voltage during or after the application of the latest power to be supplied to the plurality of plasma generating elements.

さらに、前記複数のプラズマ生成素子は、前記処理容器の天井壁面に設けられた第1のプラズマ生成素子と、前記処理容器の側壁面に設けられた複数の第2のプラズマ生成素子とを含むことが好ましい。   Furthermore, the plurality of plasma generating elements include a first plasma generating element provided on a ceiling wall surface of the processing container and a plurality of second plasma generating elements provided on a side wall surface of the processing container. Is preferred.

このとき、前記第2のプラズマ生成素子のそれぞれには、互いに同じタイミングで同じ期間電力を供給することが好ましい。   At this time, it is preferable that power is supplied to each of the second plasma generation elements at the same timing and for the same period.

前記処理容器は、断面が円形あるいは多角形形状の筒形状を成し、前記第2のプラズマ生成素子は、前記処理容器の側壁面上の、前記筒形状の長手方向の同じ位置に、前記処理対象部材を囲むように設けられていることが好ましい。   The processing container has a cylindrical shape with a circular or polygonal cross section, and the second plasma generating element is disposed on the side wall surface of the processing container at the same position in the longitudinal direction of the cylindrical shape. It is preferable to be provided so as to surround the target member.

前記プラズマ生成素子のそれぞれは、一端から電力が供給され、他端が接地したプラズマ生成用電極板であることが好ましい。   Each of the plasma generation elements is preferably a plasma generation electrode plate to which power is supplied from one end and the other end is grounded.

前記プラズマ生成素子は、前記処理容器の天井壁面に設けられた第1のプラズマ生成素子である第1の電極板と、前記処理容器の側壁面に設けられた複数の第2のプラズマ生成素子である第2の電極板とを含み、前記制御部は、前記第2の電極板のうち、前記第1の電極板の電力の供給端に最も近くに位置する電極板に供給する電力が、前記第2の電極板のうち、前記第1の電極板の接地端に最も近くに位置する電極板に供給する電力に対して大きくなるように、電力を供給することが好ましい。   The plasma generation element includes a first electrode plate that is a first plasma generation element provided on a ceiling wall surface of the processing container, and a plurality of second plasma generation elements provided on a side wall surface of the processing container. A second electrode plate, wherein the controller supplies power to an electrode plate located closest to a power supply end of the first electrode plate among the second electrode plates, Of the second electrode plates, it is preferable to supply power so as to be larger than the power supplied to the electrode plate located closest to the ground end of the first electrode plate.

本発明の他の一態様は、プラズマを用いて処理対象部材の表面に皮膜を形成する皮膜形成方法である。当該方法は、
処理対象部材を囲む処理空間の第1の方向からプラズマを形成させるステップと、
前記処理空間の前記第1の方向と異なる第2の方向から、前記第1の方向からプラズマを形成させるタイミングに遅延させてプラズマを形成させるステップと、
前記第1の方向から形成させるプラズマと、前記第2の方向から形成させるプラズマの形成開始後に、前記処理対象部材にパルス電圧を印加させることにより、前記処理対象部材に、前記プラズマによって前記処理空間内のガスからつくられるイオンを注入させて処理対象部材に皮膜を形成するステップと、を有する。
Another aspect of the present invention is a film forming method for forming a film on the surface of a processing target member using plasma. The method is
Forming plasma from a first direction of a processing space surrounding the processing target member;
Forming plasma from a second direction different from the first direction of the processing space by delaying the timing to form plasma from the first direction;
After the plasma formed from the first direction and the plasma formed from the second direction are started, a pulse voltage is applied to the processing target member to cause the processing target member to generate the processing space by the plasma. And forming a film on the member to be treated by injecting ions produced from the gas inside.

上述の皮膜形成装置及び皮膜形成方法によれば、処理対象部材に一様なイオンフラックスでイオンを注入することができる。   According to the film forming apparatus and the film forming method described above, ions can be implanted into the processing target member with a uniform ion flux.

本実施形態の皮膜形成装置の概略の装置構成を説明する図である。It is a figure explaining the schematic apparatus structure of the film forming apparatus of this embodiment. (a)〜(d)は、図1に示す皮膜形成装置のプラズマ生成素子に給電する電力のタイミングと、処理対象部材に印加するパルス電圧のタイミングを示すタイミングチャートである。(A)-(d) is a timing chart which shows the timing of the electric power supplied to the plasma production | generation element of the film forming apparatus shown in FIG. 1, and the timing of the pulse voltage applied to a process target member. (a)は、ダイヤモンドライクカーボンの皮膜のX線光電子分光法による測定結果の例を示す図であり、(b)は、皮膜に入射するイオンのエネルギーに対するsp混成軌道とsp混成軌道の比率の変化を示す図である。(A) is a diagram showing an example of a result of measurement by X-ray photoelectron spectroscopy of a film of diamond-like carbon, (b) is of sp 3 hybrid orbital and sp 2 hybrid orbital for the energy of ions incident on the film It is a figure which shows the change of a ratio. プラズマの生成終了後に行うパルス電圧の電極板への印加のタイミングに対する皮膜の成分の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the component of a film with respect to the timing of the application to the electrode plate of the pulse voltage performed after the production | generation of plasma is complete | finished. 電極板へ印加するパルス電圧のレベルに対する皮膜の成分の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the component of the film | membrane with respect to the level of the pulse voltage applied to an electrode plate. 図1に示す皮膜形成装置におけるプラズマの生成を説明する図である。It is a figure explaining the production | generation of the plasma in the film forming apparatus shown in FIG. 本実施形態の電極板を用いたプラズマ生成素子に供給される電力に対するプラズマ中の電子密度の測定結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the measurement result of the electron density in the plasma with respect to the electric power supplied to the plasma production element using the electrode plate of this embodiment. 図1に示す皮膜形成装置のプラズマ生成用電極板の配置を説明する図である。It is a figure explaining arrangement | positioning of the electrode plate for plasma generation of the membrane | film | coat formation apparatus shown in FIG. (a),(b)は、電極板により生成されるプラズマ中の電子密度を説明する図である。(A), (b) is a figure explaining the electron density in the plasma produced | generated by an electrode plate.

以下、本発明の皮膜形成装置及び皮膜形成方法について詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態である皮膜形成装置10の概略の装置構成を説明する図である。   Hereinafter, the film forming apparatus and the film forming method of the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a diagram for explaining a schematic apparatus configuration of a film forming apparatus 10 according to an embodiment of the present invention.

図1に示す皮膜形成装置10は、プラズマを用いて処理対象部材11の表面に皮膜を形成する装置である。
皮膜形成装置10は、処理容器12と、プラズマ生成素子14a,14b,14cと、高周波電源16a,16b,16cと、DC(直流)電源18と、タイミング制御部20と、スイッチ素子22a,22b,22c,22dとを主に備える。
A film forming apparatus 10 shown in FIG. 1 is an apparatus that forms a film on the surface of a processing target member 11 using plasma.
The film forming apparatus 10 includes a processing container 12, plasma generating elements 14a, 14b, 14c, high frequency power supplies 16a, 16b, 16c, a DC (direct current) power supply 18, a timing control unit 20, switch elements 22a, 22b, 22c and 22d are mainly provided.

処理容器12は、アルミニウム等の材質で形成され、処理空間を内部に作る。処理容器12には、皮膜形成用の原料ガスであり、プラズマの生成用ガスとなるガスを導入する導入管23が設けられ、さらに、排気管25が設けられている。導入管23は、原料ガスのガス源27と接続され、排気管25は排気装置29と接続されている。処理空間は、1〜100Paの減圧状態に維持できるように処理容器12は構成されている。処理容器12が囲む処理空間には、処理対象部材11が配置されている。   The processing container 12 is made of a material such as aluminum and creates a processing space inside. The processing vessel 12 is provided with an introduction pipe 23 for introducing a gas that is a raw material gas for forming a film and serves as a plasma generation gas, and further, an exhaust pipe 25 is provided. The introduction pipe 23 is connected to a gas source 27 of source gas, and the exhaust pipe 25 is connected to an exhaust device 29. The processing container 12 is configured so that the processing space can be maintained in a reduced pressure state of 1 to 100 Pa. A processing target member 11 is disposed in a processing space surrounded by the processing container 12.

プラズマ生成素子14aは、処理容器12の天井の壁の外面上に設けられている。プラズマ生成素子14b,14cは、処理容器12の側壁の外面上に設けられ、プラズマ生成素子14bとプラズマ生成素子14cとは、互いに対向する壁面に設けられている。プラズマ生成素子14a,14b,14cのそれぞれは、図示されないマッチングボックスを介してスイッチ素子22a,22b,22cと接続されている。図1に示す実施形態では、プラズマ生成素子14a〜14cとしてプラズマ生成用電極板(以降、電極板という)が用いられている。以降、プラズマ生成素子の符号14a,14b,14cを、電極板の符号として用いる。   The plasma generating element 14 a is provided on the outer surface of the ceiling wall of the processing container 12. The plasma generation elements 14b and 14c are provided on the outer surface of the side wall of the processing container 12, and the plasma generation element 14b and the plasma generation element 14c are provided on the wall surfaces facing each other. Each of the plasma generation elements 14a, 14b, and 14c is connected to the switch elements 22a, 22b, and 22c via a matching box (not shown). In the embodiment shown in FIG. 1, plasma generation electrode plates (hereinafter referred to as electrode plates) are used as the plasma generation elements 14a to 14c. Hereinafter, reference numerals 14a, 14b, and 14c of the plasma generating elements are used as reference numerals of the electrode plates.

電極板14a,14b,14cの周囲には、処理容器12の隔壁と絶縁するための絶縁部材24a,24b,24cが設けられている。一方、電極板14a,14b,14cの処理空間に面する側には、誘電体26a,26b,26cが設けられ電極板14a,14b,14cを覆っている。誘電体26a,26b,26cには、例えば石英板が用いられる。誘電体26a,26b,26cを設けるのは、生成するプラズマによる電極板14a,14b,14cの腐食を防ぎ、かつ効率よくプラズマへエネルギーを供給するためである。
電極板14a,14b,14cは金属製の板材であり、例えば銅板である。電極板14a,14b,14cの各面のうち面積の最も大きい主表面が処理空間に向くように配置されている。電極板14a,14b,14cは一方向に延在し、延在方向の一端は電力が供給される給電端であり、他端は接地されて接地端となっている。電極板14a,14b,14cのそれぞれは、スイッチ素子22a,22b,22cを介して高周波電源16a,16b,16cと接続されている。高周波電源16a,16b,16cは、例えば1〜100MHzの範囲の高周波(例えば13.56MHz)を出力する。したがって、電極板14a,14b,14cの一端に電力が給電されると、電極板14a,14b,14cの主表面に沿って電流が流れ、この電流により処理空間内に高周波の磁場が形成され、この磁場によってプラズマが形成される。スイッチ素子22a,22b,22cは、後述するタイミング制御部20の指示に従って給電のON/OFFを制御する。
Insulating members 24a, 24b, and 24c are provided around the electrode plates 14a, 14b, and 14c to insulate them from the partition walls of the processing vessel 12. On the other hand, dielectrics 26a, 26b, and 26c are provided on the side of the electrode plates 14a, 14b, and 14c facing the processing space to cover the electrode plates 14a, 14b, and 14c. For example, a quartz plate is used for the dielectrics 26a, 26b, and 26c. The reason why the dielectrics 26a, 26b, and 26c are provided is to prevent the electrode plates 14a, 14b, and 14c from being corroded by the generated plasma and efficiently supply energy to the plasma.
The electrode plates 14a, 14b, and 14c are metal plate materials, for example, copper plates. Of the surfaces of the electrode plates 14a, 14b, and 14c, the main surface having the largest area is arranged to face the processing space. The electrode plates 14a, 14b, and 14c extend in one direction, one end in the extending direction is a power supply end to which power is supplied, and the other end is grounded to be a ground end. Each of the electrode plates 14a, 14b, and 14c is connected to the high-frequency power sources 16a, 16b, and 16c via the switch elements 22a, 22b, and 22c. The high frequency power supplies 16a, 16b, and 16c output a high frequency (for example, 13.56 MHz) in a range of 1 to 100 MHz, for example. Therefore, when power is supplied to one end of the electrode plates 14a, 14b, 14c, a current flows along the main surfaces of the electrode plates 14a, 14b, 14c, and a high-frequency magnetic field is formed in the processing space by the current, Plasma is formed by this magnetic field. The switch elements 22a, 22b, and 22c control power supply ON / OFF according to instructions from a timing control unit 20 described later.

本実施形態では、プラズマ生成素子として電極板14a,14b,14cを用いる。電極板14a,14b,14cは、流れる電流により高周波の磁場を生成することで、処理空間でプラズマを生成する方式であり、従来の平行平板電極による電場の形成あるいはアンテナの共振による電磁波の形成を利用してプラズマを生成する方式と異なる。電極板を用いる本実施形態の方式では、供給する電力が同じ場合、発生するプラズマ中の電子密度が他の方式に比べて高い。本実施形態は、例えば平行平板電極を用いる方式に比べて1桁高いプラズマ中の電子密度を有する。このため、処理対象部材11の周囲に形成されるプラズマのシース厚は薄くなる。したがって、処理対象部材11の異なる表面が互いに対向し近接した場合であっても、近接した2つの表面にイオン注入を行うことができる。この点で、電極板を用いる本実施形態のプラズマ生成方式は3次元形状を有する処理対象部材11に皮膜を形成する上で有効である。   In the present embodiment, electrode plates 14a, 14b, and 14c are used as plasma generating elements. The electrode plates 14a, 14b, and 14c generate plasma in a processing space by generating a high-frequency magnetic field with a flowing current, and form an electric field by a conventional parallel plate electrode or an electromagnetic wave by resonance of an antenna. It differs from the method of generating plasma using it. In the system of this embodiment using an electrode plate, when the supplied power is the same, the electron density in the generated plasma is higher than in other systems. This embodiment has an electron density in plasma that is one digit higher than that using, for example, parallel plate electrodes. For this reason, the sheath thickness of the plasma formed around the processing target member 11 is reduced. Therefore, even when different surfaces of the processing target member 11 face each other and are close to each other, ion implantation can be performed on the two adjacent surfaces. In this respect, the plasma generation method of the present embodiment using an electrode plate is effective in forming a film on the processing target member 11 having a three-dimensional shape.

DC電源18は、DC(直流)電圧を出力する。DC電源18は、スイッチ素子22dと接続されている。スイッチ素子22dは、後述するタイミング制御部20の指示に従ってパルス電圧を出力して、処理対象部材11にパルス電圧を印加する。すなわち、DC電源18は、処理対象部材11にパルス電圧を印加するための電圧を提供する。電圧は、例えば0.5〜4kVである。処理対象部材11は、処理容器12内に設けられた基台の支持部材で支持されて、処理空間内に配置されている。処理対象部材11は、DC電源18とスイッチ素子22dを介して接続されている。したがって、タイミング制御部20の指示に従ってスイッチ素子22dがパルス電圧を出力したとき、処理対象部材11は、パルス電圧を印加され、この印加電圧により帯電する。これにより、処理対象部材11へのイオン注入が開始される。   The DC power supply 18 outputs a DC (direct current) voltage. The DC power source 18 is connected to the switch element 22d. The switch element 22d outputs a pulse voltage in accordance with an instruction from the timing control unit 20 described later, and applies the pulse voltage to the processing target member 11. That is, the DC power source 18 provides a voltage for applying a pulse voltage to the processing target member 11. The voltage is, for example, 0.5 to 4 kV. The processing target member 11 is supported by a base support member provided in the processing container 12 and disposed in the processing space. The processing target member 11 is connected to the DC power source 18 via the switch element 22d. Therefore, when the switch element 22d outputs a pulse voltage according to the instruction of the timing control unit 20, the processing target member 11 is applied with the pulse voltage and is charged by the applied voltage. Thereby, the ion implantation to the process target member 11 is started.

タイミング制御部20は、電極板14aに供給する電力の、処理対象部材11に印加するパルス電圧に対する先行のタイミングを、電極板14b、14cに供給する電力の、処理対象部材11に印加するパルス電圧に対する先行のタイミングに対して異ならせて、電極板14a,14b,14cに電力を供給する。   The timing control unit 20 sets the preceding timing of the power supplied to the electrode plate 14a to the pulse voltage applied to the processing target member 11, and the pulse voltage applied to the processing target member 11 of the power supplied to the electrode plates 14b and 14c. The electric power is supplied to the electrode plates 14a, 14b, and 14c in a different manner from the preceding timing.

図2(a)〜(d)は、皮膜形成装置10の電極板14a,14b,14cに給電する電力のタイミングと、処理対象部材11に印加するパルス電圧のタイミングを示すタイミングチャートである。
電極板14a,14b,14cへの電力の供給期間は、例えば10〜500μ秒であり、例えば100〜3000Wの電力が電極板14a,14b,14cに供給される。一方、処理対象部材11に印加されるパルス電圧(負の電圧)のパルス幅は例えば0.1〜500μ秒であり、例えば0.5〜4kVの電圧が印加される。
2A to 2D are timing charts showing the timing of power supplied to the electrode plates 14a, 14b, and 14c of the film forming apparatus 10 and the timing of the pulse voltage applied to the processing target member 11. FIG.
The power supply period to the electrode plates 14a, 14b, and 14c is, for example, 10 to 500 μs. For example, power of 100 to 3000 W is supplied to the electrode plates 14a, 14b, and 14c. On the other hand, the pulse width (negative voltage) of the pulse voltage (negative voltage) applied to the processing target member 11 is, for example, 0.1 to 500 μs, and a voltage of, for example, 0.5 to 4 kV is applied.

このように本実施形態では、パルス電圧に対して先行するプラズマの生成のタイミングを電極板に応じて変更するが、このタイミングを変更することにより、処理対象部材11に入射するイオンのエネルギーが変化し、これにより、処理対象部材11に形成される皮膜の成分が変化することを本願発明者が見出し、本発明を想到した。   As described above, in this embodiment, the generation timing of the plasma preceding the pulse voltage is changed according to the electrode plate. By changing this timing, the energy of ions incident on the processing target member 11 changes. Thus, the inventors of the present application have found that the components of the film formed on the processing target member 11 change, and have come up with the present invention.

図3(a)は、X線光電子分光法(XPS)を用いて得られるダイヤモンドライクカーボンの皮膜の測定結果の例を示す図である。図3(a)では、プラズマ形成中にパルス電圧を立ち上げて形成した皮膜と、プラズマ形成終了から50μ秒後にパルス電圧を立ち上げて形成した皮膜と、プラズマ形成終了から200μ秒後にパルス電圧を立ち上げて形成した皮膜とのXPSの測定データが示されている。さらに、図3(a)では、公知の炭素を主成分とする物質(炭素の酸化物質、sp混成軌道からなるダイヤモンド構造物質、sp混成軌道からなるグラファイト構造物質)のXPSのデータが示されている。
図3(a)によると、プラズマ形成開始からのパルス電圧の供給のタイミングを遅くするほど、XPSのデータのピーク値の位置は、sp混成軌道からなるグラファイト構造物質のピーク値の方向にシフトしていくことがわかる。
一方、図3(b)は、皮膜に入射するイオンのエネルギーに対する、sp混成軌道とsp混成軌道の比率の変化を示す公知のグラフを示している。このグラフからわかるように、皮膜に入射するイオンのエネルギーによって、sp混成軌道とsp混成軌道の比率が変わる。したがって、図3(a)に示すように、プラズマ形成開始からのパルス電圧の供給のタイミングを変えることにより、皮膜のピーク値の位置が変化するといった事実は、パルス電圧のタイミングを変えることにより、皮膜に入射するイオンのエネルギーが変化すると考えられ得る。
Fig.3 (a) is a figure which shows the example of the measurement result of the film | membrane of the diamond-like carbon obtained using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). In FIG. 3A, a film formed by raising the pulse voltage during plasma formation, a film formed by raising the pulse voltage 50 μs after the completion of plasma formation, and a pulse voltage formed 200 μs after the completion of plasma formation. XPS measurement data is shown for a film formed by startup. Further, FIG. 3 (a) shows XPS data of a known carbon-based material (carbon oxidizing material, diamond structural material composed of sp 3 hybrid orbital, graphite structural material composed of sp 2 hybrid orbital). Has been.
According to FIG. 3A, the position of the peak value of the XPS data shifts in the direction of the peak value of the graphite structure material composed of sp 2 hybrid orbits as the timing of supplying the pulse voltage from the start of plasma formation is delayed. I can see that
On the other hand, FIG. 3 (b), with respect to ion energy incident on the film shows a known graph showing the change in the ratio of sp 3 hybrid orbital and sp 2 hybrid orbitals. As can be seen from this graph, the ratio of sp 3 hybrid orbitals to sp 2 hybrid orbitals varies depending on the energy of ions incident on the film. Therefore, as shown in FIG. 3 (a), the fact that the position of the peak value of the film changes by changing the timing of supplying the pulse voltage from the start of plasma formation is changed by changing the timing of the pulse voltage. It can be considered that the energy of ions incident on the film changes.

図4は、プラズマの生成終了後に行うパルス電圧の電極板への印加のタイミングを変えたとき、形成される皮膜の成分が異なることを示す図である。図中の横軸は、プラズマの生成終了時点からパルス電圧を印加するまでの時間である。図中の縦軸は、グロー放電発光分析法を用いて評価した炭素原子と水素原子の発光強度の比から算出される値であり、水素含有量を表す指標である。図4の例では、ダイヤモンドライクカーボンを処理対象部材上に皮膜として形成するために、原料ガスをC22とし、処理空間を1Paの原料ガスの雰囲気として1つの電極に13.56MHzの高周波電力を500W、50μ秒間供給し、処理対象部材11に繰り返し周期1kHzで、−2kVのパルス電圧を20μ秒印加した。
図4に示されるように、プラズマの生成終了後に行うパルス電圧の電極板への印加のタイミングを変えることにより、ダイヤモンドライクカーボン中の水素成分の含有量が変化することがわかる。水素含有量は、膜密度及び膜硬度に影響を与え、水素含有量が高いほど膜密度は低くなり、膜硬度は低くなる。
これより、プラズマの生成終了後に行うパルス電圧の電極板への印加のタイミングを変えることによりイオンのエネルギーが変化して、膜密度及び膜硬度を変更する。
FIG. 4 is a diagram showing that the components of the formed film are different when the timing of applying the pulse voltage to the electrode plate after the plasma generation is completed is changed. The horizontal axis in the figure is the time from the end of plasma generation until the pulse voltage is applied. The vertical axis in the figure is a value calculated from the ratio of the luminescence intensity of carbon atoms and hydrogen atoms evaluated using glow discharge emission spectrometry, and is an index representing the hydrogen content. In the example of FIG. 4, in order to form diamond-like carbon as a film on the processing target member, the source gas is C 2 H 2 , the processing space is 1 Pa of source gas atmosphere, and a high frequency of 13.56 MHz is applied to one electrode. Electric power was supplied at 500 W for 50 μs, and a pulse voltage of −2 kV was applied to the processing target member 11 at a repetition period of 1 kHz for 20 μs.
As shown in FIG. 4, it can be seen that the content of the hydrogen component in the diamond-like carbon is changed by changing the timing of applying the pulse voltage to the electrode plate after the plasma generation is completed. The hydrogen content affects the film density and film hardness, and the higher the hydrogen content, the lower the film density and the lower the film hardness.
Thus, by changing the timing of applying the pulse voltage to the electrode plate after the plasma generation is completed, the ion energy is changed, and the film density and film hardness are changed.

図6は、皮膜形成装置10におけるプラズマの生成を説明する図である。   FIG. 6 is a view for explaining generation of plasma in the film forming apparatus 10.

また、タイミング制御部20は、電極板14aに供給する電力より大きな電力を電極板14b,14cに供給する最中に処理対象部材11へ印加するパルス電圧を立ち上げることもできる。この場合、パルス電圧の立ち上げ時にプラズマが生成されているので、プラズマ中の高いイオンエネルギーを持つイオンを用いて処理対象部材11へのイオン注入を実現することができる。したがって、プラズマPaで生成されたイオンを用いて行うイオンフラックスが依然として不均一なイオンフラックスであっても、パルス電圧中に生成されたプラズマPb,Pc中のイオン密度が高いため、均一なイオンフラックスを実現することができる。また、タイミング制御部20は、電極板14aに供給する電力より大きな電力を電極板14b,14cに供給した後(供給終了後)に処理対象部材11へ印加するパルス電圧を立ち上げることもできる。この場合、電極板14b,14cへの電力の供給終了後、0〜300μ秒以内にパルス電圧を立ち上げるとよい。   The timing control unit 20 can also raise a pulse voltage to be applied to the processing target member 11 while supplying power larger than the power supplied to the electrode plate 14a to the electrode plates 14b and 14c. In this case, since plasma is generated when the pulse voltage is raised, ion implantation into the processing target member 11 can be realized using ions having high ion energy in the plasma. Therefore, even if the ion flux performed using the ions generated in the plasma Pa is still non-uniform, the ion density in the plasmas Pb and Pc generated during the pulse voltage is high, so the uniform ion flux Can be realized. Further, the timing control unit 20 can also start up a pulse voltage to be applied to the processing target member 11 after supplying power larger than the power supplied to the electrode plate 14a to the electrode plates 14b and 14c (after the supply is completed). In this case, the pulse voltage may be raised within 0 to 300 μsec after the supply of power to the electrode plates 14b and 14c is completed.

図2(a)〜(d)に示すようなタイミングで電極板への高周波電力の供給と、処理対象部材11へのパルス電圧の印加を1サイクルとして、サイクルを繰り返し行うことにより、皮膜の厚さを厚くする。これにより、プラズマの生成時にイオンあるいはイオンから生成されたラジカルの堆積により処理対象部材11の表面に皮膜が形成されるとともに、パルス電圧の処理対象部材11への印加により、皮膜さらには処理対象部材11中にイオンが注入されて処理対象部材11の表面改質及び皮膜の成分が定まる。   By repeating the cycle with the supply of high-frequency power to the electrode plate and the application of the pulse voltage to the processing target member 11 at the timing as shown in FIGS. Increase the thickness. As a result, a film is formed on the surface of the processing target member 11 by deposition of ions or radicals generated from the ions at the time of plasma generation, and the film and further the processing target member are applied by applying a pulse voltage to the processing target member 11. 11 is implanted to determine the surface modification of the processing target member 11 and the components of the film.

本実施形態のように、複数のプラズマ生成素子である電極板が、処理容器12の天井の壁の外面に設けられた電極板14a(第1のプラズマ生成素子)と、処理容器12の側壁の外面に設けられた電極板14b,14c(第2のプラズマ生成素子)とを含むことで、処理対象部材11の上面及び側面に皮膜を確実に形成することができる。   As in the present embodiment, an electrode plate that is a plurality of plasma generation elements includes an electrode plate 14 a (first plasma generation element) provided on the outer surface of the ceiling wall of the processing container 12, and the side walls of the processing container 12. By including the electrode plates 14 b and 14 c (second plasma generating elements) provided on the outer surface, the coating can be reliably formed on the upper surface and the side surface of the processing target member 11.

電極板14b,14cのそれぞれには、図2(b),(c)に示すように、互いに同じタイミングで同じ期間電力を供給することが好ましい。処理対象部材11に印加されるパルス電圧を基準とした電極板14b,14cに供給される電力とのタイミングを、電極板14b、14cとの間で異ならせると、均一なイオンフラックスを実現できない。   As shown in FIGS. 2B and 2C, it is preferable to supply power to each of the electrode plates 14b and 14c at the same timing for the same period. If the timing of the power supplied to the electrode plates 14b and 14c with respect to the pulse voltage applied to the processing target member 11 is different between the electrode plates 14b and 14c, a uniform ion flux cannot be realized.

なお、一実施形態として、処理容器11は、断面が円形あるいは多角形形状の筒形状を成しており、処理容器11の側壁面に設けられる電極板(第2のプラズマ生成素子)は、処理容器11の側壁面上の、上記筒形状の長手方向の同じ位置に、処理対象部材11を囲むように設けられている、ことが好ましい。図8に上記好ましい一実施形態が示されている。図8では、円筒状の処理容器11の側壁面上の面の周上に、電極板14b、14cの他に電極板14e,14d、さらには、図示されない側壁面上の反対側の面にも2つの電極板が設けられている。処理容器11の側壁面の周上に設けられる電極板の数は特に限定されない。これらの電極板には、互いに同じタイミングで同じ期間電力が供給されることが好ましい。   As one embodiment, the processing vessel 11 has a cylindrical shape with a circular or polygonal cross section, and an electrode plate (second plasma generating element) provided on the side wall surface of the processing vessel 11 is a processing vessel. It is preferable that it is provided on the side wall surface of the container 11 so as to surround the processing target member 11 at the same position in the longitudinal direction of the cylindrical shape. FIG. 8 shows the preferred embodiment. In FIG. 8, in addition to the electrode plates 14b and 14c, the electrode plates 14e and 14d on the periphery of the surface on the side wall surface of the cylindrical processing vessel 11, and also the other surface on the side wall surface not shown. Two electrode plates are provided. The number of electrode plates provided on the periphery of the side wall surface of the processing vessel 11 is not particularly limited. These electrode plates are preferably supplied with power for the same period at the same timing.

本実施形態のように、プラズマ生成素子のそれぞれは、一端から電力が供給され、他端が接地したプラズマ生成用電極板であるので、従来の平行平板電極に比べて装置構成が簡単で、生成するプラズマ密度も高いのでシース厚が薄くなり、複雑な3次元形状の処理対象部材であっても皮膜を確実に形成することができる。   As in this embodiment, each of the plasma generating elements is a plasma generating electrode plate that is supplied with power from one end and grounded at the other end. Therefore, the apparatus configuration is simpler than that of a conventional parallel plate electrode. Since the plasma density is high, the sheath thickness is reduced, and a film can be reliably formed even for a processing target member having a complicated three-dimensional shape.

なお、電極板14aでは一方向に電流が流れるため、電極板14aの給電端と接地端との間では、電位に大きな差が生じる。図9(a),(b)は、電極板14aにより生成されるプラズマ中の電子密度を説明する図である。図9(b)に示す結果は、C22(1Pa)を導入した処理空間内で生成されるプラズマの電子密度の測定結果である。このとき、電極板14aの電力の供給端に1kWの高周波電力(13.56MHz)が付与され、多端が接地されている。図9(b)に示すように、接地側では電子密度が高く、供給端では電子密度が低い。この理由については、明確ではないが、接地端では電流により生成された磁場に基づいて生成されるプラズマ(電流に由来するプラズマ)が支配的であるのに対し、供給端側では高電圧によって生成されるプラズマ(電圧に由来するプラズマ)が支配的であることに起因すると考えられる。供給端の側では、高電圧のため、供給端の側では電子のエネルギーが低く、高密度なプラズマが生成されにくいと考えられるからである。したがって、このプラズマ中のイオン密度及びイオンのエネルギー分布も接地端の側及び供給端の側では異なっている。したがって、この不均一なイオン密度及びエネルギー分布を考慮して、電極板14b、14cのうち、電極板14aの電力の供給端に最も近くに位置する電極板に供給する電力が、電極板14b,14cのうち、電極板14aの接地端に最も近くに位置する電極板に供給する電力に対して大きくなるように、電力を供給することが、均一なイオンフラックスを形成する上で好ましい。図2(b),(c)に示されるように、電力の供給端側に位置する電極板14cに供給する電力(図2(c)参照)は、接地端側に位置する電極板14bに供給する電力(図2(b)参照)に対して大きくなっている。 Since a current flows in one direction in the electrode plate 14a, a large difference in potential occurs between the power supply end and the ground end of the electrode plate 14a. 9A and 9B are diagrams for explaining the electron density in the plasma generated by the electrode plate 14a. The result shown in FIG. 9B is a measurement result of the electron density of plasma generated in the processing space into which C 2 H 2 (1 Pa) is introduced. At this time, 1 kW high-frequency power (13.56 MHz) is applied to the power supply end of the electrode plate 14a, and the multiple ends are grounded. As shown in FIG. 9B, the electron density is high on the ground side, and the electron density is low on the supply end. The reason for this is not clear, but the plasma generated based on the magnetic field generated by the current is dominant at the grounded end (plasma derived from the current), whereas the supply end is generated by a high voltage. This is thought to be due to the dominant plasma (plasma derived from voltage) being dominant. This is because, on the supply end side, since the voltage is high, the energy of electrons is low on the supply end side and it is considered that high-density plasma is difficult to be generated. Therefore, the ion density and ion energy distribution in the plasma are also different on the ground end side and the supply end side. Therefore, in consideration of the non-uniform ion density and energy distribution, the power supplied to the electrode plate located closest to the power supply end of the electrode plate 14a out of the electrode plates 14b and 14c is the electrode plate 14b, In order to form a uniform ion flux, it is preferable to supply power so as to be larger than the power supplied to the electrode plate located closest to the ground end of the electrode plate 14a. As shown in FIGS. 2B and 2C, the power supplied to the electrode plate 14c located on the power supply end side (see FIG. 2C) is applied to the electrode plate 14b located on the ground end side. It is larger than the supplied power (see FIG. 2B).

このような皮膜形成装置10では、処理容器11内に、真空引きされた処理空間内に原料ガスが供給され、例えば1Paの低圧状態に維持される。あるいは、絶えず原料を供給しながら、排気することで、処理空間は原料ガス雰囲気の減圧状態となる。
この状態で、電極板14aに高周波電力を供給することにより、処理対象部材11を囲む処理空間の天井の方向から(第1の方向から)プラズマを形成させる。さらに、プラズマの形成後、処理空間の側壁の方向(第2の方向から)プラズマを、電極板14aへの高周波電力の供給のタイミングに遅延させて、電極板14b,14cに高周波電力を供給することにより、プラズマを形成させる。
天井の方向から形成させるプラズマと、側壁の方向から形成させるプラズマの形成開始後に、処理対象部材11にパルス電圧を印加させる。これより、処理対象部材11にイオンを注入させて処理対象部材11に皮膜を形成させる。このような処理により、処理対象部材11に注入されるイオンのイオンエネルギーを場所によらず均一にすることができ、かつ、そのイオンの成分を場所によらず均一にすることができる。
In such a film forming apparatus 10, the raw material gas is supplied into the processing chamber 11 that has been evacuated into the processing container 11, and maintained at a low pressure of 1 Pa, for example. Alternatively, the processing space is in a reduced pressure state of the raw material gas atmosphere by exhausting while continuously supplying the raw material.
In this state, plasma is formed from the direction of the ceiling of the processing space surrounding the processing target member 11 (from the first direction) by supplying high-frequency power to the electrode plate 14a. Further, after the plasma is formed, the high frequency power is supplied to the electrode plates 14b and 14c by delaying the plasma in the direction of the side wall of the processing space (from the second direction) to the supply timing of the high frequency power to the electrode plate 14a. As a result, plasma is formed.
A pulse voltage is applied to the member 11 to be processed after the plasma formed from the direction of the ceiling and the plasma formed from the direction of the side wall are started. Thus, ions are implanted into the processing target member 11 to form a film on the processing target member 11. By such processing, the ion energy of ions implanted into the processing target member 11 can be made uniform regardless of the location, and the component of the ions can be made uniform regardless of the location.

以上、本発明の皮膜形成装置及び皮膜形成方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態および例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。   As described above, the film forming apparatus and the film forming method of the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various improvements and modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course it is also good.

10 皮膜形成装置
11 処理対象部材
12 処理容器
14a,14b,14c プラズマ生成素子(電極板)
16a,16b,16c 高周波電源
18 DC電源
20 タイミング制御部
22a,22b,22c,22d スイッチ素子
23 導入管
25 排気管
27 ガス源
29 排気装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Film formation apparatus 11 Process target member 12 Processing container 14a, 14b, 14c Plasma production | generation element (electrode plate)
16a, 16b, 16c High-frequency power supply 18 DC power supply 20 Timing control units 22a, 22b, 22c, 22d Switch element 23 Inlet pipe 25 Exhaust pipe 27 Gas source 29 Exhaust device

Claims (9)

プラズマを用いて処理対象部材の表面に皮膜を形成する皮膜形成装置であって、
処理対象部材を配置した処理空間を囲む処理容器と、
前記処理容器の互いに異なる複数の外面上に設けられた複数のプラズマ生成素子と、
前記複数のプラズマ生成素子に電力を供給する高周波電源と、
前記処理対象部材にパルス電圧を印加するための電圧を出力するDC電源と、
前記複数のプラズマ生成素子の少なくとも1つに供給する電力の、処理対象部材に印加されるパルス電圧に対する先行のタイミングを、前記少なくとも1つのプラズマ生成素子以外の他のプラズマ生成素子に供給される電力の、前記パルス電圧に対する先行のタイミングに対して異ならせる制御部と、を備えることを特徴とする皮膜形成装置。
A film forming apparatus that forms a film on the surface of a processing target member using plasma,
A processing vessel surrounding the processing space in which the processing target member is arranged;
A plurality of plasma generating elements provided on a plurality of different outer surfaces of the processing vessel;
A high frequency power supply for supplying power to the plurality of plasma generating elements;
A DC power source that outputs a voltage for applying a pulse voltage to the target member;
The power supplied to at least one of the plurality of plasma generating elements is the power supplied to other plasma generating elements other than the at least one plasma generating element, with respect to the preceding timing of the pulse voltage applied to the member to be processed. And a control unit for making the timing different from the preceding timing with respect to the pulse voltage.
前記制御部は、前記複数のプラズマ生成素子に供給する電力のうち、最先に供給される電力の終了後に前記パルス電圧を立ち上げる、請求項1に記載の皮膜形成装置。   2. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the control unit raises the pulse voltage after the power supplied first among the power supplied to the plurality of plasma generating elements is finished. 前記制御部は、前記複数のプラズマ生成素子に付与する電力のうち、最も遅く供給される電力の付与中もしくは電力の付与後に前記パルス電圧を立ち上げる、請求項1または2に記載の皮膜形成装置。   3. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the control unit raises the pulse voltage during or after application of the latest power to be supplied to the plurality of plasma generation elements. . 前記複数のプラズマ生成素子は、前記処理容器の天井壁面に設けられた第1のプラズマ生成素子と、前記処理容器の側壁面に設けられた複数の第2のプラズマ生成素子とを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の皮膜形成装置。   The plurality of plasma generation elements include a first plasma generation element provided on a ceiling wall surface of the processing container and a plurality of second plasma generation elements provided on a side wall surface of the processing container. The film formation apparatus of any one of 1-3. 前記第2のプラズマ生成素子のそれぞれには、互いに同じタイミングで同じ期間電力を供給する、請求項4に記載の皮膜形成装置。   The film forming apparatus according to claim 4, wherein electric power is supplied to each of the second plasma generation elements at the same timing and at the same time. 前記処理容器は、断面が円形あるいは多角形形状の筒形状を成し、
前記第2のプラズマ生成素子は、前記処理容器の側壁面上の、前記筒形状の長手方向の同じ位置に、前記処理対象部材を囲むように設けられている、請求項4または5に記載の皮膜形成装置。
The processing vessel has a cylindrical shape with a circular or polygonal cross section,
The said 2nd plasma production | generation element is provided in the same position of the longitudinal direction of the said cylindrical shape on the side wall surface of the said process container so that the said process target member may be enclosed. Film forming device.
前記プラズマ生成素子のそれぞれは、一端から電力が供給され、他端が接地したプラズマ生成用電極板である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の皮膜形成装置。   The film forming apparatus according to claim 1, wherein each of the plasma generation elements is a plasma generation electrode plate to which electric power is supplied from one end and the other end is grounded. 前記プラズマ生成素子は、前記処理容器の天井壁面に設けられた第1のプラズマ生成素子である第1の電極板と、前記処理容器の側壁面に設けられた複数の第2のプラズマ生成素子である第2の電極板とを含み、
前記制御部は、前記第2の電極板のうち、前記第1の電極板の電力の供給端に最も近くに位置する電極板に供給する電力が、前記第2の電極板のうち、前記第1の電極板の接地端に最も近くに位置する電極板に供給する電力に対して大きくなるように、電力を供給する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の皮膜形成装置。
The plasma generation element includes a first electrode plate that is a first plasma generation element provided on a ceiling wall surface of the processing container, and a plurality of second plasma generation elements provided on a side wall surface of the processing container. A second electrode plate,
The control unit supplies power supplied to an electrode plate located closest to a power supply end of the first electrode plate among the second electrode plates. The film formation apparatus of any one of Claims 1-3 which supplies electric power so that it may become large with respect to the electric power supplied to the electrode plate located nearest to the earthing | grounding end of 1 electrode plate.
プラズマを用いて処理対象部材の表面に皮膜を形成する皮膜形成方法であって、
処理対象部材を囲む処理空間の第1の方向からプラズマを形成させるステップと、
前記処理空間の前記第1の方向と異なる第2の方向から、前記第1の方向からプラズマを形成させるタイミングに遅延させてプラズマを形成させるステップと、
前記第1の方向から形成させるプラズマと、前記第2の方向から形成させるプラズマの形成開始後に、前記処理対象部材にパルス電圧を印加させることにより、前記処理対象部材に、前記プラズマによって前記処理空間内のガスからつくられるイオンを注入させて処理対象部材に皮膜を形成するステップと、を有することを特徴とする皮膜形成方法。
A film formation method for forming a film on the surface of a processing target member using plasma,
Forming plasma from a first direction of a processing space surrounding the processing target member;
Forming plasma from a second direction different from the first direction of the processing space by delaying a timing for forming plasma from the first direction;
After the plasma formed from the first direction and the plasma formed from the second direction are started, a pulse voltage is applied to the processing target member to cause the processing target member to generate the processing space by the plasma. And a step of forming a film on the member to be processed by injecting ions produced from the gas in the film.
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