等离子体控制装置、流量控制装置及流量控制用方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供等离子体控制装置、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，也能在所述流量值附近的狭窄区间内高速地控制流量，例如能将真空室内的等离子体持续保持在所希望的状态，能维持用于成膜等的最佳状态。等离子体控制装置包括：第一阀，设在第一流路上，导入真空室内的导入气体流过第一流路；第一阀控制部，控制第一阀的开度，使得经由第一阀导入真空室内的导入气体的流量成为第一流量；等离子体监测器；第二阀，设于导入气体流过的第二流路上；第二阀控制部，根据由等离子体监测器测量到的测量等离子体强度与预先设定的设定等离子体强度的偏差，对第二阀的开度进行控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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I所示，所述反应性溅射法是在真空室内使Al、HO, 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LI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IA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
技术实现思路
鉴于所述的问题，本专利技术的目的在于提供一种，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。S卩，本专利技术提供一种等离子体控制装置，其包括第一阀，设置在第一流路上，所述第一流路与生成等离子体的真空室连接，导入所述真空室内的导入气体流过所述第一流路；第一阀控制部，控制所述第一阀的开度，使得经由所述第一阀导入所述真空室内的所述导入气体的流量成为第一流量；等离子体监测器，测量在所述真空室内生成的等离子体的等离子体强度；第二阀，设置在第二流路上，所述第二流路与比所述第一阀位于下游的所述第一流路连接或者与所述真空室连接，所述导入气体流过所述第二流路；以及第二阀控制部，根据由所述等离子体监测器测量到的测量等离子体强度与预先设定的设定等离子体强度的偏差，对所述第二阀的开度进行控制。在此，所谓“真空室”是不仅包括完全真空的室，也包括为了产生等离子体而减压至适当的压力的室的概念。按照所述的等离子体控制装置，能够通过设置在所述第一流路上的所述第一阀，首先确保第一流量作为导入真空室内的导入气体的流量，并且通过设置在所述第二流路上的所述第二阀，仅控制与由所述等离子体监测器测量到的等离子体强度的偏差部分对应的流量。因此，第二阀仅控制与测量的等离子体强度中可能产生的偏差对应的导入气体的流量即可，所以控制范围被限定在一定的范围，因此能够选择可动范围窄但却具有高响应性的阀。因此，即使在用于成为所希望的等离子体强度所必须的最佳流量值是比较大的值，而且可容许的流量误差小的情况下，通过所述第一流量实现接近最佳流量的值，通过所述第二流量控制变动部分，由此也能够实现高速控制。此外，本专利技术的等离子体控制装置，由于具有所述的流量控制特性，所以在例如通过反应性溅射法成膜的情况下，即使是应导入的反应性气体的流量值比较大、且容许的流量值的范围窄的过渡区域，也能够持续维持在该过渡区域。因此，与以往的装置相比，能够使成膜速度提高到5 6倍。为了防止仅通过所述第一流量却导入过剩的导入气体从而不能实现所希望的设定等离子体强度，或者防止第二阀在全关闭状态下被固定等问题，优选的是设定所述第一流量，使得在仅以所述第一流量将所述导入气体导入所述真空室时，由所述等离子体监测器测量到的测量等离子体强度成为比所述设定等离子体强度小的值。按照该等离子体控制装置，特别是在所述导入气体为反应性气体，使用反应性溅射法的情况下，能够使等离子体状态从金属模式向过渡区域转移，能够在更短的时间内进行成膜。为了容易地选定高响应性的所述第二阀，并且容易地提高向所述真空室导入的导入气体的流量控制的精度，所述第一阀控制部对所述第一阀的开度进行控制，使得第二流量成为比所述第一流量小的值，所述第二流量是经由所述第二流路导入所述真空室的所述导入气体的流量，所述第二阀和所述第二阀控制部具有比所述第一阀和所述第一阀控制部高的响应性。即，所述第二阀的可动范围可以小于所述第一阀的可动范围，可以选定注重响应性的阀。在此，所谓各阀和各阀控制部的响应性是与针对开环或闭环的目标值的输出值的跟随性能相关的特性，例如根据超调量及稳定时间等控制评价值来进行比较。例如，作为具有适用于维持反应性溅射法的过渡区域的高响应性的第二阀的具体例子，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体控制装置，其特征在于包括：第一阀，设置在第一流路上，所述第一流路与生成等离子体的真空室连接，导入所述真空室内的导入气体流过所述第一流路；第一阀控制部，控制所述第一阀的开度，使得经由所述第一阀导入所述真空室内的所述导入气体的流量成为第一流量；等离子体监测器，测量在所述真空室内生成的等离子体的等离子体强度；第二阀，设置在第二流路上，所述第二流路与比所述第一阀位于下游的所述第一流路连接或者与所述真空室连接，所述导入气体流过所述第二流路；以及第二阀控制部，根据由所述等离子体监测器测量到的测量等离子体强度与预先设定的设定等离子体强度的偏差，对所述第二阀的开度进行控制。

【技术特征摘要】
2011.09.20 JP 2011-2051021.一种等离子体控制装置，其特征在于包括 第一阀，设置在第一流路上，所述第一流路与生成等离子体的真空室连接，导入所述真空室内的导入气体流过所述第一流路； 第一阀控制部，控制所述第一阀的开度，使得经由所述第一阀导入所述真空室内的所述导入气体的流量成为第一流量； 等离子体监测器，测量在所述真空室内生成的等离子体的等离子体强度； 第二阀，设置在第二流路上，所述第二流路与比所述第一阀位于下游的所述第一流路连接或者与所述真空室连接，所述导入气体流过所述第二流路；以及 第二阀控制部，根据由所述等离子体监测器测量到的测量等离子体强度与预先设定的设定等离子体强度的偏差，对所述第二阀的开度进行控制。2.根据权利要求1所述的等离子体控制装置，其特征在于设定所述第一流量，使得在仅以所述第一流量将所述导入气体导入所述真空室时，由所述等离子体监测器测量到的测量等离子体强度成为比所述设定等离子体强度小的值。3.根据权利要求1或2所述的等离子体控制装置，其特征在于所述第一阀控制部对所述第一阀的开度进行控制，使得第二流量成为比所述第一流量小的值，所述第二流量是经由所述第二流路导入所述真空室的所述导入气体的流量， 所述第二阀和所述第二阀控制部具有比所述第一阀和所述第一阀控制部高的响应性。4.根据权利要求1或2所述的等离子体控制装置，其特征在于所述第二阀是压电阀。5.根据权利要求3所述的等离子体控制装置，其特征在于所述第二阀是压电阀。6.根据权利要求1或2所述的等离子体控制装置，其特征在于所述等离子体监测器根据从所述真空室内的等离子体放射的光的强度，测量所述等离子体强度。7.根据权利要求3所述的等离子体控制装置，其特征在于所述等离子体监测器根据从所述真空室内的等离子体放射的光的强度，测量所述等离子体强度。8.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：绀野象二郎，南新吾，水口秀，
申请(专利权)人：株式会社堀场STEC，
类型：发明
国别省市：