[发明专利]成膜装置,匹配器以及阻抗控制方法

说明书

本发明是以下专利申请的分案申请：申请号：200680004026.7，申请日：2006.1.24，发明名称：成膜装置，匹配器以及阻抗控制方法 

技术领域

本发明涉及成膜装置，匹配器以及匹配电路阻抗控制方法，特别涉及，采用等离子体放电而进行成膜的成膜装置、被安装在该成膜装置上的匹配器、以及控制该匹配器的匹配电路的阻抗的匹配电路阻抗控制方法。 

背景技术

低温下形成薄膜的技术之一，是利用通过高频电力或微波电力产生的等离子体放电的等离子体CVD法。等离子体CVD法，由于可以通过等离子体放电激发与成膜相关联的化学种，从而可以降低成膜温度。 

对于等离子体CVD法必不可少的技术之一，是发生等离子体放电的电力系统中阻抗的匹配。阻抗的匹配，对于准确实行等离子体着火并且为使等离子体稳定非常重要。一般来讲，阻抗的匹配，通过连接在发生高频电力或微波电力的电源和被设置在成膜室的电极之间的匹配器来实行。形成成膜室的膛室(chamber)自身被作为电极使用的时候，在该膛室与电源之间设置匹配器。通过适当地控制该匹配器的阻抗，实现阻抗的匹配。 

根据这样的背景，提出了各种各样的用于适当地控制匹配器的阻抗的技术。例如，特开平9-260096号公报上，公开了用于通过阻抗的变化，即使等离子体的着火点偏离也能自动地进行阻抗匹配，使等离子体准确的着火的技术。该公报上公开的阻抗匹配方法具有：以预先设定的阻抗作为基准搜索等离子体着火的阻抗的匹配点的工序；如果等离子体的着火被确认，则自动过渡到成为形成稳定的等离子体放电而预先设定的基准的阻抗的匹配点的工序；自动搜索使以过渡后的匹配点作为基准而形成的等离子体放电稳定的阻抗的匹配点的工序。这样的阻抗匹配方法，因为对等离子体着火自动实行最佳的阻抗匹配，可以在短时间进行稳定的等离子体的着火。而且，可以防止处理室内的阻抗的变化导致的等离子体的未着火或到等离子体着火为止的长时间。 

特开平8-96992号公报上，公开了通过匹配器的阻抗的控制的最佳化，使等离子体处理位置的运转稳定的技术。该公报上公开的等离子体处理位置的运转方法，只在成膜被开始后的规定的时间内控制匹配器的阻抗，该时间经过后维持匹配器的阻抗为一定。通过使用这种运转方法，因为不频繁改变匹配器的阻抗，对等离子体的输入功率稳定，从而，等离子体处理装置的运转稳定。 

特开2003-249454号公报上，公开了对于等离子体处理中的异常放电等为起因的负荷阻抗的突发的变化而适当处理的等离子体处理方法。该公报中记载的等离子体处理方法，仅在预先设定的阻抗可变范围内进行匹配器的阻抗调整。这种等离子体处理方法，即使负荷阻抗发生大的变化，由于匹配器的阻抗与正常时的阻抗没有大的偏离，所以可以抑制促进异常放电、或在异常放电安定后阻抗恢复到最佳值为止有长时间等问题。 

实现阻抗匹配应该考虑的事项之一，是在紧接等离子体着火之后的匹配器的阻抗的控制。在紧接等离子体着火之后，负荷阻抗(即，通过等离子体、电极以及成膜室形成的阻抗)急剧变化。如果要响应该负荷阻抗的急剧变化来自动匹配阻抗，则有时由于匹配动作的延迟阻抗的控制系统的动作发散，反而会招致等离子体的消失。进行紧接等离子体着火之后的匹配器的阻抗的控制，使得避免以负荷阻抗的突变为起因的等离子体的消失是重要的。 

在紧接等离子体着火之后的匹配器的阻抗的控制的最佳化，在如数秒那样极短的时间的成膜多次反复实行的时候特别重要。例如，适合于在如PET瓶那样的树脂制的容器的表面，形成用于防止氧气和二氧化碳气体透过的透过防止膜的情况。由于树脂制的容器耐热性差，在树脂制的容器上形成透过防止膜的时候，必须在短时间完成透过防止膜的成膜而防止容器的温度的上升。 

成膜时间是极短时间的情况下的困难性之一，是在加快对阻抗控制的响应上有极限。阻抗匹配，一般来讲，由于通过机械地控制可变电容器的容量来进行，所以在加快对阻抗控制的响应上有极限。但是，如果阻抗控制的响应对于成膜时间不是充分高速，则在负荷阻抗的急剧变化后到结束控制动作为止的必要时间对于成膜时间的比例变大。这样，由于招致膜质的不均匀性，不令人满意。 

此外，阻抗匹配技术中，对于成膜被多次反复时负荷阻抗的变动的对策 非常重要。如果成膜被多次反复，则由于在成膜室内膜的堆积负荷阻抗逐渐变动。阻抗匹配，必须可以对应这种负荷阻抗的缓慢的变动。 

专利文献1：特开平9-260096号公报 

专利文献2：特开平8-96992号公报 

专利文献3：特开2003-249454号公报 

发明内容