[发明专利]等离子体控制装置、流量控制装置及流量控制用方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于对通过例如溅射法形成膜时生成的等离子体的状态进行控制的等离子体控制装置及流量控制装置、流量控制用程序。

背景技术

在用于触摸面板的功能性膜及有机EL照明等的制造中，为了避免成膜时对膜造成损伤，使用与其他成膜方法相比可以在低温下成膜的反应性溅射法。

如专利文献1所示，所述反应性溅射法是在真空室内使Al、ITO、Si等靶材与在其表面形成膜的基板或膜等基体材料相对配置，并且边使氩气Ar等稀有气体和作为反应性气体的氧气、氮气等气体流入真空室内边在靶材与基板之间施加强磁场，由此产生等离子体来进行成膜的方法。由此，通过等离子体将构成靶材的物质作为离子冲击出来，使被冲击出来的离子与反应性气体反应而生成的氧化物、氮化物等堆积在基板的表面，从而可以进行成膜。

然而，公知的是，所述的反应性溅射法由于流入真空室内的反应性气体的流量，会使等离子体的状态发生变化，从而导致形成在基体材料上的氧化膜等的成膜速度及成膜方式等也会发生变化。更具体地讲，如果边将氩气Ar的流量保持为一定的流量边增加反应性气体的流量，则如图5所示，成膜速度与成膜方式会按照金属模式、过渡区域、反应性模式的顺序发生变化。

下面对各反应方式进行说明，在反应性气体处于小流量期间所表现的金属模式，虽然成膜速度高，但由于反应性气体的流量相对于从靶材冲击出来的离子过小，所以是未发生化学反应的靶材自身堆积在基体材料上的成膜方式。换言之，金属模式接近于通常的溅射状态，不能进行所希望的化合物的成膜。

另一方面，在反应性气体处于大流量期间所表现的反应性模式，由于反应性气体的流量相对于从靶材冲击出来的离子过剩，所以不仅会有从靶材冲击出来的离子与反应性气体反应，而且靶材的表面自身也会与反应性气体反应。因此，尽管通过使靶材与反应性气体反应生成的化合物堆积于基体材料的表面而能够成膜，但其成膜速度会变成低速。

从图5可知，相对于所述的模式，处于金属模式与反应性模式之间的过渡区域，虽然作为反应性气体的流量的区间是非常狭窄的区间，但由于过渡区域是仅有从靶材冲击出来的离子与反应性气体进行反应的区域，所以与所述反应性模式相比，能够以5～6倍的速度使所希望的化合物成膜。

因此，在反应性溅射法中，要求控制反应性气体流入真空室的流量，持续进行在所述过渡区域的成膜。以保持这样的在过渡区域的成膜状态为目的，以往采用了图4所示的等离子体控制装置100A。该等离子体控制装置100A包括：质量流量控制器1A，设置于用于将反应性气体导入真空室VC内的流路L1上，对导入气体的流量进行控制；以及等离子体监测器3A，测量真空室VC内的等离子体强度。此外，通过所述质量流量控制器1A对导入气体的流量进行反馈控制，使得过渡区域中的等离子体强度成为设定等离子体强度，并且使在等离子体监测器测量到的测量等离子体强度与所述设定等离子体强度之间的偏差变小。

但是，如图5所示，由于成为过渡区域的反应性气体的流量的区间非常狭窄，并且作为流量值又是较大的值，所以在等离子体的状态发生了变动的情况下，难以将反应性气体的流量持续保持为最佳值，从而难以持续保持过渡区域的状态。更具体而言，由于应该流过的反应性气体的流量大，所以就不得不选用可控制范围大的质量流量控制器，这样的质量流量控制器难以实现将实际流过的流量持续保持在成为过渡区域的狭窄流量区间的高响应性。另一方面，在仅使用了具有在成为过渡区域的狭窄的流量区间内能够进行流量控制的高响应性的阀的情况下，由于阀的可动范围过小，所以根本不能流过需要的流量值。

此外，如图5所示，由于在反应性气体的流量与成膜方式之间的关系中存在滞后现象，所以如果质量流量控制器的响应性不够、跟随失败，导致即使只有一次过剩的反应性气体导入真空室内，要恢复到原来的状态就必须绕反应路径一周，所以会花费非常长的时间。

现有技术文献

专利文献1：日本专利公开公报特开平2-290966号

发明内容

鉴于所述的问题，本发明的目的在于提供一种等离子体控制装置、流量控制装置及流量控制用方法，即使应导入真空室内的导入气体的流量值大，也能够在所述流量值附近的狭窄区间高速地控制流量，例如能够以所希望的状态持续保持真空室内的等离子体，从而能够维持用于成膜等的最佳状态。