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JP4419546B2 - Plasma processing apparatus and thin film forming method - Google Patents

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JP4419546B2 JP2003412399A JP2003412399A JP4419546B2 JP 4419546 B2 JP4419546 B2 JP 4419546B2 JP 2003412399 A JP2003412399 A JP 2003412399A JP 2003412399 A JP2003412399 A JP 2003412399A JP 4419546 B2 JP4419546 B2 JP 4419546B2
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Description

本発明は、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関し、特に、中空容器内面にプラズマ助成式化学蒸着法によって薄膜を成膜する薄膜成膜装置および薄膜成膜方法に関する。   The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method, and more particularly to a thin film forming apparatus and a thin film forming method for forming a thin film on the inner surface of a hollow container by a plasma-assisted chemical vapor deposition method.

従来より、プラスチック等からなる容器にガスバリア性、水蒸気バリア性、表面の濡れ性等を付与するために、容器の内面に薄膜を成膜することが行われている。このような成膜方法としては、プロセスガスをプラズマ化して化学反応させることにより容器の内面に薄膜を成膜させるプラズマ助成式化学蒸着法(PECVD法)が知られている。   Conventionally, in order to impart gas barrier properties, water vapor barrier properties, surface wettability, etc. to a container made of plastic or the like, a thin film is formed on the inner surface of the container. As such a film forming method, a plasma assisted chemical vapor deposition method (PECVD method) is known in which a process gas is converted into plasma and chemically reacted to form a thin film on the inner surface of the container.

PECVD法による薄膜成膜装置としては、図13に示すような、マイクロ波を封じ込める金属製容器11と、金属製容器11内に設けられ、内部に中空容器12を収納する石英ガラス製の真空チャンバ13と、中空容器12内に原料ガスを導入する原料ガス導入管14と、マイクロ波発振器15と、マイクロ波発振器15からのマイクロ波を金属製容器11の側面から金属製容器11内に供給する方形導波管16と、金属製容器11内のマイクロ波を遮断し、真空チャンバ13を気密に封鎖する蓋体17と、中空容器12を真空チャンバ13内に支持、固定する支持具18と、終端が真空ポンプ(図示略)に接続され、真空チャンバ13内の気体を排気する排気口19とを具備する薄膜成膜装置10が知られている(特許文献1参照)。   As a thin film deposition apparatus using the PECVD method, as shown in FIG. 13, a metal container 11 for containing microwaves, and a vacuum chamber made of quartz glass provided in the metal container 11 and containing a hollow container 12 therein. 13, a raw material gas introduction pipe 14 for introducing a raw material gas into the hollow container 12, a microwave oscillator 15, and a microwave from the microwave oscillator 15 are supplied into the metallic container 11 from the side surface of the metallic container 11. A rectangular waveguide 16, a lid 17 that shuts off the microwave in the metal container 11 and hermetically seals the vacuum chamber 13; a support 18 that supports and fixes the hollow container 12 in the vacuum chamber 13; A thin film deposition apparatus 10 having a terminal end connected to a vacuum pump (not shown) and an exhaust port 19 for exhausting the gas in the vacuum chamber 13 is known (see Patent Document 1).

この薄膜成膜装置10を用いた、中空容器12内面への薄膜の成膜は、以下のようにして行われる。
まず、真空チャンバ13内にプラスチックボトル等の中空容器12を配置し、蓋体17を閉じ、真空ポンプを作動させて、真空チャンバ13内の気体を排気し、真空チャンバ13内を一定減圧状態に保つ。
The thin film is formed on the inner surface of the hollow container 12 using the thin film forming apparatus 10 as follows.
First, the hollow container 12 such as a plastic bottle is disposed in the vacuum chamber 13, the lid 17 is closed, the vacuum pump is operated, the gas in the vacuum chamber 13 is exhausted, and the inside of the vacuum chamber 13 is brought into a constant reduced pressure state. keep.

この状態で、原料ガス導入管14から中空容器12内に原料ガスを導入し、マイクロ波発振器15からのマイクロ波を方形導波管16を通して金属製容器11内に供給することにより、中空容器12内の原料ガスがマイクロ波によってプラズマ化し、中空容器12内にプラズマが発生する。そして、プラズマ化した原料ガスが中空容器12内面と化学反応し、中空容器12内面に薄膜が成膜される。   In this state, the raw material gas is introduced into the hollow container 12 from the raw material gas introduction pipe 14, and the microwave from the microwave oscillator 15 is supplied into the metal container 11 through the rectangular waveguide 16. The raw material gas is turned into plasma by microwaves, and plasma is generated in the hollow container 12. Then, the plasma source gas chemically reacts with the inner surface of the hollow container 12, and a thin film is formed on the inner surface of the hollow container 12.

また、他の薄膜成膜装置としては、図14に示すように、方形導波管16の代わりに、マイクロ波発振器15からのマイクロ波を金属製容器11の上面から金属製容器11内に供給する円形導波管21を具備する薄膜成膜装置20が知られている(特許文献2参照)。   As another thin film forming apparatus, as shown in FIG. 14, microwaves from a microwave oscillator 15 are supplied into the metal container 11 from the upper surface of the metal container 11 instead of the rectangular waveguide 16. A thin film deposition apparatus 20 including a circular waveguide 21 is known (see Patent Document 2).

さらに、他の薄膜成膜装置としては、図15に示すように、方形導波管16の代わりに、マイクロ波発振器15からのマイクロ波を伝搬する方形導波管31と、方形導波管31の途中に設けられたインピーダンス整合器32と、方形導波管31の終端に設けられた同軸導波管変換器33と、同軸導波管変換器33から真空チャンバ13内に向かって延びる同軸線路34とを具備する薄膜成膜装置30が考えられる(特許文献3参照)。   Furthermore, as another thin film deposition apparatus, as shown in FIG. 15, instead of the rectangular waveguide 16, a rectangular waveguide 31 that propagates microwaves from the microwave oscillator 15, and a rectangular waveguide 31. Impedance matching unit 32 provided in the middle of the waveguide, a coaxial waveguide converter 33 provided at the end of the rectangular waveguide 31, and a coaxial line extending from the coaxial waveguide converter 33 into the vacuum chamber 13. 34 can be considered (see Patent Document 3).

この薄膜成膜装置30における同軸導波管変換器33は、伝搬するマイクロ波のモードを、導波管モードから同軸線路の伝送モードに変換するものである。また、同軸線路34は、外部導体35およびこの内部に同軸的に配置された内部導体36とから構成され、外部導体35の外周(アース)は金属製容器11および同軸導波管変換器33に接続し、内部導体36は原料ガス導入管14を兼ねており、その先端37は金属製容器11の底面からマイクロ波の波長λの4分の1(λ/4)の長さだけ突き出して、中空容器12内に位置している。   The coaxial waveguide converter 33 in the thin film deposition apparatus 30 converts the propagating microwave mode from the waveguide mode to the transmission mode of the coaxial line. The coaxial line 34 includes an outer conductor 35 and an inner conductor 36 disposed coaxially therein, and the outer periphery (ground) of the outer conductor 35 is connected to the metallic container 11 and the coaxial waveguide converter 33. The inner conductor 36 also serves as the source gas introduction pipe 14, and its tip 37 protrudes from the bottom surface of the metal container 11 by a length of one quarter (λ / 4) of the wavelength λ of the microwave, Located in the hollow container 12.

この構造は、いわゆるλ/4ホイップアンテナ構造であり、内部導体36(原料ガス導入管14)の先端37において最もマイクロ波の電界が強くなる。したがって、原料ガスの吹き出し口と、マイクロ波の電界最強点が同じとなるので、内部導体36(原料ガス導入管14)の先端37を中心にしてプラズマが発生する。   This structure is a so-called λ / 4 whip antenna structure, and the microwave electric field is strongest at the tip 37 of the inner conductor 36 (the raw material gas introduction pipe 14). Accordingly, since the source gas outlet and the microwave field strength point are the same, plasma is generated around the tip 37 of the inner conductor 36 (source gas introduction tube 14).

以上のような、薄膜成膜装置においては、以下のような問題点があった。
薄膜成膜装置10(20)においては、中空容器12内面に均一な薄膜を成膜するために、金属製容器11内におけるマイクロ波の電磁界分布が極めて重要となる。この電磁界分布は、マイクロ波の周波数に応じた金属製容器11のサイズ(内径および高さ)によっておおよそ決まるものの、さらに、金属製容器11内に設けられた石英ガラス製の真空チャンバ13の高周波特性(誘電率および誘電正接)や、発生するプラズマのインピーダンスなどによって変化する。また、電磁界分布は、原料ガス導入管14などの金属部材、支持具18などのプラスチック部材などにも影響される。
したがって、中空容器12内面に均一な薄膜を成膜できる電磁界分布が得られるように、真空チャンバ13の形状、サイズ、プラズマのインピーダンス、原料ガス導入管14および支持具18のサイズなどに応じて、金属製容器11の形状、サイズは設計される。
The thin film deposition apparatus as described above has the following problems.
In the thin film forming apparatus 10 (20), in order to form a uniform thin film on the inner surface of the hollow container 12, the electromagnetic field distribution of the microwave in the metal container 11 is extremely important. Although this electromagnetic field distribution is roughly determined by the size (inner diameter and height) of the metal container 11 corresponding to the frequency of the microwave, the high frequency of the quartz glass vacuum chamber 13 provided in the metal container 11 is also provided. It varies depending on characteristics (dielectric constant and dielectric loss tangent) and impedance of generated plasma. The electromagnetic field distribution is also affected by a metal member such as the source gas introduction pipe 14 and a plastic member such as the support 18.
Therefore, according to the shape and size of the vacuum chamber 13, the impedance of the plasma, the size of the source gas introduction tube 14 and the support 18 and the like so that an electromagnetic field distribution capable of forming a uniform thin film on the inner surface of the hollow container 12 is obtained. The shape and size of the metal container 11 are designed.

しかしながら、成膜対象物である中空容器12の形状、サイズを変更したとき、真空チャンバ13の形状、サイズ、プラズマのインピーダンス、原料ガス導入管14および支持具18のサイズ等もまた当然のごとく変更されるものであり、そのためマイクロ波の電磁界分布も大きく変わってしまう。
このように、特定の中空容器12に合わせて、均一な薄膜を成膜できる電磁界分布が得られるように、金属製容器11の形状、サイズを設計してしまうと、他の形状、サイズの中空容器では均一な成膜を行うことができず、他の形状、サイズの中空容器に対応できないという問題があった。
However, when the shape and size of the hollow container 12 that is the film formation target are changed, the shape and size of the vacuum chamber 13, the impedance of the plasma, the sizes of the source gas introduction pipe 14 and the support 18, etc. are also changed as a matter of course. As a result, the electromagnetic field distribution of the microwave changes greatly.
As described above, when the shape and size of the metal container 11 are designed so that an electromagnetic field distribution capable of forming a uniform thin film can be obtained in accordance with the specific hollow container 12, other shapes and sizes can be obtained. There is a problem that uniform film formation cannot be performed in a hollow container, and it cannot be applied to hollow containers of other shapes and sizes.

また、薄膜成膜装置30においては、ホイップアンテナ部となる、内部導体36(原料ガス導入管14)の金属製容器11の底面からの突き出し部の長さ(λ/4)は、PECVD法に使用される通常の周波数2.45GHzにおいては、約3cm程度である。
したがって、中空容器12が、図示例のように縦長のものの場合、プラズマは中空容器12の口栓部に集中し、中空容器12の底部ではプラズマ密度が薄くなってしまい、均一な成膜を行うことができず、中空容器12内面の薄膜の膜厚にバラツキが生じてしまうという問題がある。
In the thin film deposition apparatus 30, the length (λ / 4) of the protruding portion from the bottom surface of the metal container 11 of the internal conductor 36 (source gas introduction pipe 14) that becomes the whip antenna portion is determined by PECVD. In the normal frequency of 2.45 GHz used, it is about 3 cm.
Therefore, when the hollow container 12 is vertically long as in the illustrated example, the plasma concentrates on the stopper portion of the hollow container 12, and the plasma density is reduced at the bottom of the hollow container 12, so that uniform film formation is performed. There is a problem that the film thickness of the thin film on the inner surface of the hollow container 12 varies.

内部導体36(原料ガス導入管14)の金属製容器11の底面からの突き出し部の長さを、n(λ/2)+(λ/4)とした場合でも、ホイップアンテナとして機能することが可能である(式中、nは0,1,2,3・・・である)。
しかしながら、突き出し部の長さをn(λ/2)+(λ/4)として、長さを稼いだところで、該突き出し部(ホイップアンテナ部)付近のマイクロ波の電磁界分布に山、谷が生じてしまい、均一な成膜を行うことはできない。
Even when the length of the protruding portion of the inner conductor 36 (source gas introduction pipe 14) from the bottom surface of the metal container 11 is n (λ / 2) + (λ / 4), it can function as a whip antenna. (Where n is 0, 1, 2, 3...).
However, assuming that the length of the protruding portion is n (λ / 2) + (λ / 4) and the length is increased, there are peaks and valleys in the electromagnetic field distribution of the microwave near the protruding portion (whipped antenna portion). As a result, uniform film formation cannot be performed.

また、薄膜成膜装置30においても、薄膜成膜装置10(20)と同様に、特定の中空容器12に合わせて、均一な薄膜を成膜できる電磁界分布が得られるように、金属製容器11の形状、サイズを設計してしまうと、他の形状、サイズの中空容器では均一な成膜を行うことができず、他の形状、サイズの中空容器に対応できないという問題があった。
特表2002−543292号公報 特表2001−518685号公報 特開平9−301795号公報
In the thin film deposition apparatus 30, similarly to the thin film deposition apparatus 10 (20), a metal container is provided so that an electromagnetic field distribution capable of forming a uniform thin film can be obtained in accordance with the specific hollow container 12. If the shape and size of 11 were designed, uniform film formation could not be performed with hollow containers of other shapes and sizes, and there was a problem that it was not possible to cope with hollow containers of other shapes and sizes.
Special Table 2002-543292 Special table 2001-518685 gazette Japanese Patent Laid-Open No. 9-301895

よって、本発明の目的は、中空容器付近のマイクロ波の電磁界分布を制御することができ、中空容器内面への均一なプラズマによる処理が可能であり、しかも、同一の装置で、多様な形状、サイズの中空容器に対応可能であるプラズマ処理装置、および中空容器付近のマイクロ波の電磁界分布を制御することができ、多様な形状、サイズの中空容器内面への均一なプラズマによる処理が可能であるプラズマ処理方法を提供することにある。   Therefore, the object of the present invention is to control the electromagnetic field distribution of the microwave near the hollow container, and to treat the inner surface of the hollow container with uniform plasma, and with the same apparatus, various shapes Plasma processing equipment that can handle hollow containers of size, and the electromagnetic field distribution of microwaves in the vicinity of the hollow container can be controlled, and processing with uniform plasma on the inner surface of hollow containers of various shapes and sizes is possible An object of the present invention is to provide a plasma processing method.

本発明のプラズマ処理装置は、マイクロ波を封じ込める金属製容器と、該金属製容器内に設けられ、内部に中空容器を収納する真空チャンバと、中空容器内に原料ガスを導入する原料ガス導入管と、マイクロ波発振器と、該マイクロ波発振器からのマイクロ波を前記金属容器内に供給する導波管とを具備し、前記金属製容器と中空容器との間に、金属製容器内のマイクロ波によって高周波電流を発生し、この高周波電流によってマイクロ波の再放射を行う導体が少なくとも1つ配置され、前記導体が、直線状であり、導体の長手方向が、金属製容器内のマイクロ波の電界方向と同一方向であり、前記導体の長さが、マイクロ波の波長λの半分(λ/2)の±40%の範囲内であることを特徴とするものである。 The plasma processing apparatus of the present invention includes a metal container for containing microwaves, a vacuum chamber provided in the metal container and containing a hollow container therein, and a source gas introduction pipe for introducing a source gas into the hollow container A microwave oscillator and a waveguide for supplying the microwave from the microwave oscillator into the metal container, and the microwave in the metal container is interposed between the metal container and the hollow container. At least one conductor that generates a high-frequency current and re-radiates microwaves using the high-frequency current , the conductor is linear, and the longitudinal direction of the conductor is the electric field of the microwave in the metal container. it is the same direction as the length of the conductor, and is characterized in range der Rukoto of the range of ± 40% of the half wavelength of the microwave λ (λ / 2).

ここで、直線状の導体は、前記導波管が前記マイクロ波発振器からのマイクロ波を前記金属製容器の側面から金属容器内に供給するものの場合に、より有効である。
また、直線状の導体は、前記原料ガス導入管が前記マイクロ波発振器からのマイクロ波を前記金属容器内に供給する導波管を兼ねている場合に、より有効である。
Here, straight line-shaped conductor, and when a said waveguide to provide microwave from the side of the metal container into the metal container from the microwave oscillator, which is more effective.
Further, the linear conductor is more effective when the source gas introduction tube also serves as a waveguide for supplying the microwave from the microwave oscillator into the metal container.

また、本発明のプラズマ処理装置は、マイクロ波を封じ込める金属製容器と、該金属製容器内に設けられ、内部に中空容器を収納する真空チャンバと、中空容器内に原料ガスを導入する原料ガス導入管と、マイクロ波発振器と、該マイクロ波発振器からのマイクロ波を前記金属容器内に供給する導波管とを具備し、前記金属製容器と中空容器との間に、金属製容器内のマイクロ波によって高周波電流を発生し、この高周波電流によってマイクロ波の再放射を行う導体が少なくとも1つ配置され、前記導体が環状であり、導体の円周方向は、金属製容器内のマイクロ波の電界方向と同一方向であり、環状の導体の円周の長さは、マイクロ波の波長λの±40%の範囲内であることを特徴とするものである
また、環状の導体は、前記導波管が前記マイクロ波発振器からのマイクロ波を前記金属製容器の上面または下面から金属容器内に供給するものの場合により有効である。
In addition, the plasma processing apparatus of the present invention includes a metal container that contains microwaves, a vacuum chamber that is provided in the metal container and that houses a hollow container, and a raw material gas that introduces a raw material gas into the hollow container An introduction tube, a microwave oscillator, and a waveguide for supplying a microwave from the microwave oscillator into the metal container, and the metal container and the hollow container are disposed between the metal container and the hollow container. A high-frequency current is generated by the microwave, and at least one conductor for re-radiating the microwave by the high-frequency current is disposed, the conductor is annular , and the circumferential direction of the conductor is the microwave in the metal container. Ri field in the same direction der, the length of the circumference of the annular conductor is characterized in that in the range of the range of ± 40% of the wavelength λ of the microwave.
The annular conductor is more effective when the waveguide supplies the microwave from the microwave oscillator into the metal container from the upper surface or the lower surface of the metal container.

また、前記導体は、前記真空チャンバ上に、直接または他の部材を介して配置されていることが望ましい。
また、前記導体は、該導体が表面に形成されたシートが前記真空チャンバに巻き付けられて配置されていることが望ましい。
また、前記金属製容器は、円筒型空洞共振器構造を有するものであることが望ましい。
また、本発明のプラズマ処理装置は、前記金属製容器内に、真空チャンバが2個以上設けられているものであってもよい。
また、本発明のプラズマ処理装置は、中空容器の内面に薄膜を成膜させる薄膜成膜装置に好適である。
Moreover, it is desirable that the conductor is disposed on the vacuum chamber directly or via another member.
The conductor is preferably disposed by winding a sheet having the conductor formed on a surface thereof around the vacuum chamber.
The metal container preferably has a cylindrical cavity resonator structure.
The plasma processing apparatus of the present invention may be one in which two or more vacuum chambers are provided in the metal container.
The plasma processing apparatus of the present invention is suitable for a thin film deposition apparatus for depositing a thin film on the inner surface of a hollow container.

また、本発明の薄膜成膜方法は、マイクロ波を封じ込める金属製容器と、該金属製容器内に設けられ、内部に中空容器を収納する真空チャンバと、中空容器内に原料ガスを導入する原料ガス導入管と、マイクロ波発振器と、該マイクロ波発振器からのマイクロ波を前記金属容器内に供給する導波管とを具備する薄膜成膜装置を用いて、中空容器の内面に薄膜を成膜する薄膜成膜方法において、成膜後の中空容器表面の薄膜の膜厚を測定し、該測定した膜厚をフィードバックして、金属製容器と中空容器との間で、かつ所望の膜厚が形成されなかった部分付近に、金属製容器内のマイクロ波によって高周波電流を発生し、この高周波電流によってマイクロ波の再放射を行う導体を配置することを特徴とする。   In addition, the thin film deposition method of the present invention includes a metal container that can contain microwaves, a vacuum chamber that is provided in the metal container and accommodates a hollow container therein, and a raw material that introduces a raw material gas into the hollow container A thin film is formed on the inner surface of the hollow container using a thin film deposition apparatus comprising a gas introduction tube, a microwave oscillator, and a waveguide for supplying the microwave from the microwave oscillator into the metal container. In the thin film deposition method, the film thickness of the thin film on the surface of the hollow container after film formation is measured, the measured film thickness is fed back, and a desired film thickness is obtained between the metal container and the hollow container. In the vicinity of the portion that is not formed, a high-frequency current is generated by the microwave in the metal container, and a conductor that re-radiates the microwave by the high-frequency current is disposed.

本発明のプラズマ処理装置にあっては、金属製容器と中空容器との間に、金属製容器内のマイクロ波によって高周波電流を発生し、この高周波電流によってマイクロ波の再放射を行う導体が少なくとも1つ配置されているので、中空容器付近のマイクロ波の電磁界分布を制御することができ、中空容器内面への均一なプラズマによる処理が可能であり、しかも、同一の装置で、多様な形状、サイズの中空容器に対応可能である。   In the plasma processing apparatus of the present invention, a high-frequency current is generated between the metal container and the hollow container by the microwave in the metal container, and a conductor that re-radiates the microwave by the high-frequency current is at least Since one is arranged, the electromagnetic field distribution of the microwave near the hollow container can be controlled, the inner surface of the hollow container can be processed with uniform plasma, and various shapes can be obtained with the same apparatus. It is possible to correspond to a hollow container of a size.

また、前記導体が直線状であり、導体の長手方向が、金属製容器内のマイクロ波の電界方向と同一方向であれば、マイクロ波の再放射の機能を十分に引き出すことができる。
また、直線状の導体の長さが、マイクロ波の波長λの半分(λ/2)の±40%の範囲内であれば、共振現象を十分に発揮させることができ、マイクロ波の再放射の機能をさらに引き出すことができる。
このような直線状の導体は、導波管がマイクロ波発振器からのマイクロ波を金属製容器の側面から金属容器内に供給するものの場合に、より有効である。
また、直線状の導体は、原料ガス導入管がマイクロ波発振器からのマイクロ波を金属容器内に供給する導波管を兼ねている場合に、より有効である。
In addition, if the conductor is straight and the longitudinal direction of the conductor is the same as the direction of the electric field of the microwave in the metal container, the function of microwave re-radiation can be sufficiently extracted.
In addition, if the length of the linear conductor is within a range of ± 40% of the half of the microwave wavelength λ (λ / 2), the resonance phenomenon can be sufficiently exerted, and the microwave is re-radiated. The function of can be further extracted.
Such a linear conductor is more effective when the waveguide supplies the microwave from the microwave oscillator into the metal container from the side surface of the metal container.
Further, the linear conductor is more effective when the source gas introduction tube also serves as a waveguide for supplying the microwave from the microwave oscillator into the metal container.

また、前記導体が環状であり、導体の円周方向が、金属製容器内のマイクロ波の電界方向と同一方向であれば、マイクロ波の再放射の機能を十分に引き出すことができる。
また、環状の導体の円周の長さが、マイクロ波の波長λの±40%の範囲内であれば、共振現象を十分に発揮させることができ、マイクロ波の再放射の機能をさらに引き出すことができる。
このような環状の導体は、導波管がマイクロ波発振器からのマイクロ波を金属製容器の上面または下面から金属容器内に供給するものの場合に、より有効である。
Further, if the conductor is annular and the circumferential direction of the conductor is the same as the direction of the electric field of the microwave in the metal container, the function of microwave re-radiation can be sufficiently extracted.
Further, if the circumference of the annular conductor is within a range of ± 40% of the microwave wavelength λ, the resonance phenomenon can be sufficiently exerted, and the microwave re-radiation function is further extracted. be able to.
Such an annular conductor is more effective when the waveguide supplies microwaves from the microwave oscillator into the metal container from the upper surface or the lower surface of the metal container.

また、前記導体が、前記真空チャンバ上に、直接または他の部材を介して配置されていれば、導体の配置のために他の部材を金属製容器内に設ける必要がなく、金属製容器内の電磁界分布が安定する。
また、前記導体が、該導体が表面に形成されたシートが前記真空チャンバに巻き付けられて配置されていれば、中空容器の形状、サイズに応じて、導体が表面に形成されたシートを交換するだけで、多様な形状、サイズの中空容器に容易に対応可能である。
また、前記金属製容器が、円筒型空洞共振器構造を有するものであれば、金属製容器内の電磁界分布が比較的軸対称分布となりやすい。
また、前記金属製容器内に、真空チャンバが2個以上設けられていれば、1つの装置で同時に複数の中空容器にプラズマ処理を施すことができる。
また、本発明のプラズマ処理装置は、中空容器の内面に薄膜を成膜させる薄膜成膜装置に好適である。
Further, if the conductor is arranged directly or via another member on the vacuum chamber, it is not necessary to provide another member in the metal container for the arrangement of the conductor. The electromagnetic field distribution is stable.
In addition, if the sheet with the conductor formed on the surface thereof is wound around the vacuum chamber, the sheet with the conductor formed on the surface is replaced according to the shape and size of the hollow container. It can be easily applied to hollow containers of various shapes and sizes.
Moreover, if the metal container has a cylindrical cavity resonator structure, the electromagnetic field distribution in the metal container tends to be relatively axisymmetric.
In addition, if two or more vacuum chambers are provided in the metal container, a plurality of hollow containers can be subjected to plasma treatment simultaneously with one apparatus.
The plasma processing apparatus of the present invention is suitable for a thin film deposition apparatus for depositing a thin film on the inner surface of a hollow container.

また、本発明のプラズマ処理方法にあっては、金属製容器と中空容器との間に、金属製容器内のマイクロ波によって高周波電流を発生し、この高周波電流によってマイクロ波の再放射を行う導体を配置して、中空容器周辺の電磁界分布を制御する方法であるので、多様な形状、サイズの中空容器内面への均一なプラズマによる処理が可能である。   Further, in the plasma processing method of the present invention, a conductor that generates a high-frequency current by a microwave in the metal container between the metal container and the hollow container and re-radiates the microwave by the high-frequency current. Therefore, the inner surface of the hollow container having various shapes and sizes can be treated with uniform plasma.

また、本発明の薄膜成膜方法にあっては、成膜後の中空容器表面の薄膜の膜厚を測定し、該測定した膜厚をフィードバックして、金属製容器と中空容器との間で、かつ所望の膜厚が形成されなかった部分付近に、金属製容器内のマイクロ波によって高周波電流を発生し、この高周波電流によってマイクロ波の再放射を行う導体を配置する方法であるので、中空容器に成膜された薄膜の膜厚に応じて、中空容器付近のマイクロ波の電磁界分布を制御することができ、多様な形状、サイズの中空容器内面への均一な薄膜の成膜が可能である。   Further, in the thin film deposition method of the present invention, the film thickness of the thin film on the surface of the hollow container after film formation is measured, and the measured film thickness is fed back between the metal container and the hollow container. Since a high-frequency current is generated by a microwave in a metal container near a portion where a desired film thickness has not been formed, a conductor for re-radiating the microwave by this high-frequency current is disposed. The electromagnetic field distribution of microwaves in the vicinity of the hollow container can be controlled according to the film thickness of the thin film deposited on the container, and a uniform thin film can be formed on the inner surface of hollow containers of various shapes and sizes It is.

以下、本発明のプラズマ処理装置を、薄膜成膜装置を例に詳細に説明する。
(形態例1)
図1は、本発明の薄膜成膜装置の一形態例を示す側断面図であり、この薄膜成膜装置40は、上面に中空容器42の出し入れのための開口部が形成された金属製容器41と、金属製容器41内に設けられ、上面に中空容器42の出し入れのための開口部が形成された円筒形の真空チャンバ43と、金属製容器41および真空チャンバ43の底面を突き抜けて設けられ、真空チャンバ43内に収納された中空容器42内に原料ガスを導入する原料ガス導入管44と、マイクロ波発振器45と、マイクロ波発振器45からのマイクロ波を金属製容器41の側面から金属製容器41内に供給する方形導波管46と、金属製容器41および真空チャンバ43の開口部を開閉自在に封止する蓋体47と、中空容器42を真空チャンバ43内に支持、固定する支持具48と、終端が真空ポンプ(図示略)に接続され、真空チャンバ43内の気体を排気する排気口49と、真空チャンバ43の外面に配置された複数の導体50,50・・・とを具備して概略構成されるものである。
Hereinafter, the plasma processing apparatus of the present invention will be described in detail using a thin film deposition apparatus as an example.
(Example 1)
FIG. 1 is a side sectional view showing an embodiment of the thin film deposition apparatus of the present invention. This thin film deposition apparatus 40 is a metal container having an opening for taking in and out a hollow container 42 formed on the upper surface. 41, a cylindrical vacuum chamber 43 provided in a metal container 41 and having an upper surface formed with an opening for taking in and out of the hollow container 42, and provided through the bottom surface of the metal container 41 and the vacuum chamber 43. The raw material gas introduction pipe 44 for introducing the raw material gas into the hollow container 42 accommodated in the vacuum chamber 43, the microwave oscillator 45, and the microwave from the microwave oscillator 45 from the side surface of the metal container 41 to the metal A rectangular waveguide 46 to be supplied into the container 41, a lid 47 for opening and closing the metal container 41 and the opening of the vacuum chamber 43, and a hollow container 42 are supported and fixed in the vacuum chamber 43. , A terminal 48 connected to a vacuum pump (not shown), an exhaust port 49 for exhausting the gas in the vacuum chamber 43, and a plurality of conductors 50, 50... Arranged on the outer surface of the vacuum chamber 43. And is roughly configured.

金属製容器41は、内部にマイクロ波を封じ込めるために金属製とされ、図2に示すような円筒型空洞共振器構造を有するものである。ここで、円筒型空洞共振器構造とは、基本的には円形導波管を管軸方向に切断して両端面を金属板で塞いで得られる共振器構造であり、このような構造とすることにより、形状を最適化することで、ある特定の共振モードで電磁界は空洞内に閉じ込められ振動する。   The metal container 41 is made of metal in order to contain microwaves therein, and has a cylindrical cavity resonator structure as shown in FIG. Here, the cylindrical cavity resonator structure is basically a resonator structure obtained by cutting a circular waveguide in the tube axis direction and closing both end surfaces with metal plates. By optimizing the shape, the electromagnetic field is confined in the cavity and vibrates in a specific resonance mode.

真空チャンバ43は、マイクロ波の損失が少なく、プラズマの熱に対する耐熱性があり、内部の真空状態に耐えうる強度を有する非金属製のものであればよい。このような真空チャンバ43としては、石英ガラス製のものが好適である。
方形導波管46は、マイクロ波発振器45からのマイクロ波を伝搬するものであり、その途中には、金属製容器41からの反射波を抑え、金属製容器41へ効率よくマイクロ波を供給するためのインピーダンス整合器(図示略)が設けられている。
蓋体47は、金属製であり、金属製容器41内のマイクロ波を遮断し、真空チャンバ43を気密に封鎖するものである。
The vacuum chamber 43 may be made of a non-metallic material that has little microwave loss, has heat resistance to plasma heat, and has a strength that can withstand the internal vacuum state. Such a vacuum chamber 43 is preferably made of quartz glass.
The rectangular waveguide 46 propagates the microwave from the microwave oscillator 45, and suppresses the reflected wave from the metal container 41 in the middle thereof, and efficiently supplies the microwave to the metal container 41. An impedance matching unit (not shown) is provided.
The lid 47 is made of metal, blocks microwaves in the metal container 41, and seals the vacuum chamber 43 in an airtight manner.

導体50は、真空チャンバ43の外周に沿って等間隔に複数配置されており、真空チャンバ43の外周に沿って配置された1列の集合体が、垂直方向に間隔をあけて複数列設けられている。
導体50は、金属製容器41内のマイクロ波によって高周波電流を発生し、この高周波電流によってマイクロ波の再放射を行うもの、すなわちマイクロ波に共振して再放射を行う、いわゆる共振素子である。
A plurality of conductors 50 are arranged at equal intervals along the outer periphery of the vacuum chamber 43, and a plurality of rows of aggregates arranged along the outer periphery of the vacuum chamber 43 are provided at intervals in the vertical direction. ing.
The conductor 50 is a so-called resonance element that generates a high-frequency current by the microwave in the metal container 41 and re-radiates the microwave by the high-frequency current, that is, re-radiates by resonating with the microwave.

導体50は、直線状であり、その長手方向は垂直方向とされている。これは、方形導波管46から供給されるマイクロ波の伝送モードがTEモードであり、マイクロ波の電界方向が垂直方向であるので、電界方向と一致させることによって導体50の共振素子としての機能を十分に引き出すためである。   The conductor 50 is linear, and its longitudinal direction is a vertical direction. This is because the transmission mode of the microwave supplied from the rectangular waveguide 46 is the TE mode, and the direction of the electric field of the microwave is the vertical direction. It is for drawing out enough.

また、導体50の長さは、マイクロ波の波長λの半分(λ/2)の±40%の範囲内とすることが好ましい。この範囲にあれば、導体50の共振現象を十分に発揮させることができ、マイクロ波の再放射の機能をさらに引き出すことができる。導体50の長さは、より好ましくは、マイクロ波の波長λの半分(λ/2)の±10%の範囲内であり、最も好ましくは、マイクロ波の波長λの半分(λ/2)の長さである。また、導体50を真空チャンバ43に密着させて配置する場合、真空チャンバ43の誘電率を考慮して導体50の長さを調整することが好ましい。   The length of the conductor 50 is preferably within a range of ± 40% of half the wavelength λ of the microwave (λ / 2). If it exists in this range, the resonance phenomenon of the conductor 50 can fully be exhibited and the function of the microwave re-radiation can be drawn further. The length of the conductor 50 is more preferably within a range of ± 10% of the half of the microwave wavelength λ (λ / 2), and most preferably, the length of the half of the microwave wavelength λ (λ / 2). Length. When the conductor 50 is disposed in close contact with the vacuum chamber 43, it is preferable to adjust the length of the conductor 50 in consideration of the dielectric constant of the vacuum chamber 43.

また、隣り合う導体50の間隔は、特に限定はされないが、λ/4以下となると、導体50同士が干渉して、共振周波数のズレが発生するため、これよりも広く間隔をあけることが好ましい。
導体50の真空チャンバ43への固定は、接着剤を介して導体50を真空チャンバ43に接着させることによって行ってもよく、粘着テープを被せることによって導体50を真空チャンバ43に直接貼り付けることによって行ってもよい。
Further, the interval between the adjacent conductors 50 is not particularly limited. However, when λ / 4 or less, the conductors 50 interfere with each other and a resonance frequency shift occurs. Therefore, it is preferable that the intervals be wider than this. .
The conductor 50 may be fixed to the vacuum chamber 43 by bonding the conductor 50 to the vacuum chamber 43 via an adhesive, or by directly attaching the conductor 50 to the vacuum chamber 43 by covering with an adhesive tape. You may go.

次に、この薄膜成膜装置40を用いた、中空容器42内面への薄膜の成膜方法について説明する。
まず、真空チャンバ43内にプラスチックボトルの中空容器42を口栓部を下向きにして配置し、蓋体47を閉じ、真空ポンプを作動させて、真空チャンバ43内の気体を排気し、真空チャンバ43内を一定減圧状態に保つ。
この状態で、原料ガス導入管44から中空容器42内に原料ガスを導入し、マイクロ波発振器45からのマイクロ波を方形導波管46を通して金属製容器41内に供給することにより、中空容器42内の原料ガスがマイクロ波によってプラズマ化し、中空容器42内にプラズマが発生する。そして、プラズマ化した原料ガスが中空容器42内面と化学反応し、中空容器42内面に薄膜が成膜される。
Next, a method for forming a thin film on the inner surface of the hollow container 42 using the thin film forming apparatus 40 will be described.
First, a plastic bottle hollow container 42 is placed in the vacuum chamber 43 with the cap portion facing downward, the lid 47 is closed, the vacuum pump is operated, and the gas in the vacuum chamber 43 is exhausted. Keep the inside at a constant reduced pressure.
In this state, the raw material gas is introduced into the hollow container 42 from the raw material gas introduction pipe 44, and the microwave from the microwave oscillator 45 is supplied into the metal container 41 through the rectangular waveguide 46. The raw material gas is turned into plasma by microwaves, and plasma is generated in the hollow container 42. Then, the plasma-formed source gas chemically reacts with the inner surface of the hollow container 42, and a thin film is formed on the inner surface of the hollow container 42.

原料ガスは、中空容器42内面に成膜させたい薄膜の種類に応じて適宜選択すればよく、特に限定はされない。酸化ケイ素薄膜を成膜する場合には、原料ガスとしては、例えば、有機ケイ素化合物ガスと酸化力を有するガスとの混合ガスが用いられる。
有機ケイ素化合物としては、例えば、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、ビニルトリメチルシラン、メチルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、ジエチルシラン、プロピルシラン、フェニルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン等が挙げられる。
酸化力を有するガスとしては、例えば、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、オゾン等が挙げられる。
The source gas may be appropriately selected according to the type of thin film desired to be deposited on the inner surface of the hollow container 42 and is not particularly limited. In the case of forming a silicon oxide thin film, for example, a mixed gas of an organic silicon compound gas and a gas having an oxidizing power is used as the source gas.
Examples of the organosilicon compound include 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, hexamethyldisiloxane, vinyltrimethylsilane, methyltrimethoxysilane, hexamethyldisilane, methylsilane, dimethylsilane, trimethylsilane, diethylsilane, Examples include propylsilane, phenylsilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, and octamethylcyclotetrasiloxane.
Examples of the gas having oxidizing power include oxygen, carbon monoxide, carbon dioxide, ozone, and the like.

マイクロ波の周波数は、通常、2.45GHzであるが、原料ガスをプラズマ化できる周波数であれば、別の周波数でも問題ない。
また、マイクロ波の出力(マイクロ波電力)、その印加時間、ガスの供給量等の成膜条件も、成膜される薄膜の膜厚等に応じて適宜設定すればよく、特に限定はされない。
The frequency of the microwave is usually 2.45 GHz, but any other frequency can be used as long as the source gas can be converted into plasma.
Further, film formation conditions such as microwave output (microwave power), application time, gas supply amount, and the like may be appropriately set according to the film thickness of the thin film to be formed, and are not particularly limited.

以上説明した薄膜成膜装置40にあっては、真空チャンバ43表面に、金属製容器41内のマイクロ波によって高周波電流を発生し、この高周波電流によってマイクロ波の再放射を行う導体50を配置しているので、中空容器42周辺の電磁界分布を任意に制御することができ、その結果、中空容器42内部のプラズマ密度の分布を任意に制御できる。これにより、中空容器42内面への均一なプラズマによる処理(成膜)が可能となる。また、中空容器42の形状、サイズを変更した場合でも、それに応じて導体50の位置を変更できるので、同一の装置で、多様な形状、サイズの中空容器に対して、均一なプラズマによる処理(成膜)が可能となる。よって、多様な形状、サイズの中空容器に対応できる汎用的な薄膜成膜装置となる。   In the thin film deposition apparatus 40 described above, a conductor 50 is disposed on the surface of the vacuum chamber 43 to generate a high-frequency current by the microwave in the metal container 41 and re-radiate the microwave by this high-frequency current. Therefore, the electromagnetic field distribution around the hollow container 42 can be arbitrarily controlled, and as a result, the plasma density distribution inside the hollow container 42 can be arbitrarily controlled. Thereby, processing (film formation) with uniform plasma on the inner surface of the hollow container 42 becomes possible. In addition, even when the shape and size of the hollow container 42 are changed, the position of the conductor 50 can be changed accordingly. Therefore, the same apparatus can be used to treat the hollow containers of various shapes and sizes with uniform plasma ( Film formation) becomes possible. Therefore, it becomes a general-purpose thin film deposition apparatus that can correspond to hollow containers of various shapes and sizes.

すなわち、中空容器42内部のプラズマ密度の分布は、中空容器42周辺のマイクロ波の電磁界分布に密接な関係があり、均一な成膜を行うためには、中空容器42周辺のマイクロ波の電磁界分布は極力均一であることが望ましい。中空容器42周辺のマイクロ波の電磁界分布を均一にするためには、通常、使用するマイクロ波の周波数において、最適な電磁界分布が得られるように、マイクロ波を封じ込める金属製容器41のサイズ(底面形状、高さ)等が設計される。しかしながら、実際の薄膜成膜装置40においては、マイクロ波の電磁界分布は、真空チャンバ43の形状、サイズ、プラズマのインピーダンス、原料ガス導入管44および支持具48のサイズなどの影響を受け、電磁界分布に乱れが生じる。   That is, the distribution of the plasma density inside the hollow container 42 is closely related to the electromagnetic field distribution of the microwave around the hollow container 42, and in order to perform uniform film formation, the electromagnetic wave of the microwave around the hollow container 42 is used. It is desirable that the field distribution is as uniform as possible. In order to make the electromagnetic field distribution of the microwave around the hollow container 42 uniform, the size of the metal container 41 in which the microwave is usually contained so that an optimum electromagnetic field distribution can be obtained at the frequency of the microwave used. (Bottom shape, height) etc. are designed. However, in the actual thin film deposition apparatus 40, the electromagnetic field distribution of the microwave is affected by the shape and size of the vacuum chamber 43, the impedance of the plasma, the sizes of the source gas introduction pipe 44 and the support 48, etc. Disturbance occurs in the field distribution.

そこで、薄膜成膜装置40においては、真空チャンバ43表面に導体50を配置して電磁界分布の乱れを補正している。具体的には、薄膜成膜装置40においては、中空容器42全体を均一に囲むように複数の導体50を配置し、中空容器42周辺に電界を集中させることによって、真空チャンバ43、原料ガス導入管44、支持具48、プラズマ等による電磁界分布の乱れの影響を受けたとしても、電界を集中しなかった場合に比べその影響を相対的に小さくしている。   Therefore, in the thin film deposition apparatus 40, the conductor 50 is arranged on the surface of the vacuum chamber 43 to correct the disturbance of the electromagnetic field distribution. Specifically, in the thin film deposition apparatus 40, a plurality of conductors 50 are arranged so as to uniformly surround the entire hollow container 42, and an electric field is concentrated around the hollow container 42, thereby introducing the vacuum chamber 43 and the source gas. Even if the influence of the disturbance of the electromagnetic field distribution due to the tube 44, the support 48, plasma, or the like, the influence is relatively reduced as compared with the case where the electric field is not concentrated.

なお、導体50の配置は、図示例のような等間隔の配置に限定はされず、あらかじめプラズマ密度が低い箇所が判明していれば、その部分のプラズマ密度を高めるために、その近傍の電界を補うような位置とすることもできる。
例えば、導体50を配置せずに成膜した中空容器表面の薄膜の膜厚を測定し、該測定した膜厚をフィードバックして、所望の膜厚が形成されなかった部分付近に、導体50を配置することもできる。
The arrangement of the conductors 50 is not limited to the arrangement at equal intervals as in the illustrated example. If a location where the plasma density is low is known in advance, an electric field in the vicinity of the portion is increased in order to increase the plasma density in that portion. It is also possible to make a position that compensates for.
For example, the thickness of the thin film on the surface of the hollow container formed without the conductor 50 is measured, the measured film thickness is fed back, and the conductor 50 is placed near the portion where the desired film thickness is not formed. It can also be arranged.

また、導体50の形状は、図示例の帯状に限定はされず、長方形、丸棒状などであっても構わない。また、2枚の板状の三角形や扇形の頂点を接続した形状も、直線状の導体を少しずつ傾斜させたものの集合体として捉えることができるので、本発明においては直線状の導体として取り扱うものとする。また、3本の直線状の導体のそれぞれの一方の端部を一点で接続し、各導体が接続点を中心におおよそ120゜の角度で開いた形状(図12参照)であっても構わない。この場合、各直線部分の長さは約λ/4とされる。このような形状とすることによって、垂直方向以外の電界方向のマイクロ波と共振することができ、金属製容器41内のマイクロ波の電界方向の影響を受けにくくなる。マイクロ波の電界方向の影響を受けにくい導体の形状としては、この他に、十字形状、3本の直線状の導体を連結した三角形状、4本の直線状の導体を連結した四角形状、環状などが挙げられる。   Further, the shape of the conductor 50 is not limited to the strip shape in the illustrated example, and may be a rectangular shape, a round bar shape, or the like. Also, the shape connecting two plate-like triangles or fan-shaped vertices can be regarded as an assembly of linear conductors that are gradually inclined, so that in the present invention it is handled as a linear conductor. And Further, one end of each of the three linear conductors may be connected at one point, and each conductor may have a shape opened at an angle of about 120 ° with the connection point as the center (see FIG. 12). . In this case, the length of each straight line portion is about λ / 4. By adopting such a shape, it is possible to resonate with microwaves in an electric field direction other than the vertical direction, and it is difficult to be affected by the electric field direction of the microwaves in the metal container 41. Other conductor shapes that are not easily affected by the direction of the electric field of the microwave include a cross shape, a triangular shape in which three linear conductors are connected, a quadrangular shape in which four linear conductors are connected, and an annular shape. Etc.

また、薄膜成膜装置40における金属製容器41は、図2に示すような円筒形のものに限定はされず、例えば、図3に示すような直方体の金属製容器51であっても構わない。ただし、基本的な電磁界分布を軸対称構造とする点において、図2に示すような円筒型空洞共振器構造が好ましい。
また、方形導波管46の金属製容器41への接続位置は、基本的には図示例のような金属製容器41の高さ方向の中心部が好ましいが、装置の構成上、この位置への接続が困難な場合は、この限りではない。
Further, the metal container 41 in the thin film deposition apparatus 40 is not limited to a cylindrical one as shown in FIG. 2, and may be a rectangular metal container 51 as shown in FIG. 3, for example. . However, a cylindrical cavity resonator structure as shown in FIG. 2 is preferable in that the basic electromagnetic field distribution is an axisymmetric structure.
Further, the connection position of the rectangular waveguide 46 to the metal container 41 is basically preferably the center in the height direction of the metal container 41 as shown in the illustrated example, but to this position due to the configuration of the apparatus. This is not the case if it is difficult to connect.

(形態例2)
図4は、本発明の薄膜成膜装置の他の形態例を示す側断面図であり、この薄膜成膜装置60は、マイクロ波を閉じ込める円筒形の金属製容器41と、金属製容器41内に設けられ、内部に中空容器42を収納する円筒形の真空チャンバ43と、金属製容器41および真空チャンバ43の底面を突き抜けて設けられ、中空容器42内に原料ガスを導入する原料ガス導入管44と、マイクロ波発振器45と、マイクロ波発振器45からのマイクロ波を金属製容器41の上面から金属製容器41内に供給する円形導波管61と、中空容器42を真空チャンバ43内に支持、固定する支持具48と、終端が真空ポンプ(図示略)に接続され、真空チャンバ43内の気体を排気する排気口49と、真空チャンバ43の外面に配置された複数の導体62,62・・・とを具備して概略構成されるものである。
(Example 2)
FIG. 4 is a side sectional view showing another embodiment of the thin film deposition apparatus according to the present invention. The thin film deposition apparatus 60 includes a cylindrical metal container 41 for confining microwaves, and a metal container 41 inside. A cylindrical vacuum chamber 43 that accommodates the hollow container 42 therein, a metal container 41 and a raw material gas introduction pipe that penetrates the bottom surface of the vacuum chamber 43 and introduces a raw material gas into the hollow container 42 44, a microwave oscillator 45, a circular waveguide 61 that supplies microwaves from the microwave oscillator 45 into the metal container 41 from the upper surface of the metal container 41, and a hollow container 42 supported in the vacuum chamber 43. A support 48 to be fixed, an end connected to a vacuum pump (not shown), an exhaust port 49 for exhausting gas in the vacuum chamber 43, and a plurality of conductors 62 disposed on the outer surface of the vacuum chamber 43, And and a 2 ... it is those schematic configuration.

金属製容器41は、形態例1と同様に、図5に示すような円筒型空洞共振器構造を有するものである。
真空チャンバ43は、形態例1と同じものを用いることができ、真空チャンバ43としては、石英ガラス製のものが好適である。
円形導波管61は、マイクロ波発振器45からのマイクロ波を伝搬するものであり、その途中には、金属製容器41からの反射波を抑える整合器(図示略)、およびマイクロ波を効率よく放射させるためのアンテナ部(図示略)が設けられている。円形導波管61の代わりに同軸構造伝送路を設けてもよい。
Similar to the first embodiment, the metal container 41 has a cylindrical cavity resonator structure as shown in FIG.
The vacuum chamber 43 can be the same as that in the first embodiment, and the vacuum chamber 43 is preferably made of quartz glass.
The circular waveguide 61 propagates the microwave from the microwave oscillator 45. In the middle of the circular waveguide 61, a matching unit (not shown) that suppresses the reflected wave from the metal container 41, and the microwave are efficiently transmitted. An antenna portion (not shown) for radiating is provided. Instead of the circular waveguide 61, a coaxial structure transmission line may be provided.

導体62は、真空チャンバ43の外周に沿った環状(リング状)のものであり、垂直方向に間隔をあけて複数設けられている。
導体62は、金属製容器41内のマイクロ波によって高周波電流を発生し、この高周波電流によってマイクロ波の再放射を行うもの、すなわちマイクロ波に共振して再放射を行う、いわゆる共振素子である。
The conductor 62 has an annular shape (ring shape) along the outer periphery of the vacuum chamber 43, and a plurality of conductors 62 are provided at intervals in the vertical direction.
The conductor 62 is a so-called resonance element that generates a high-frequency current by a microwave in the metal container 41 and re-radiates the microwave by the high-frequency current, that is, re-radiates by resonating with the microwave.

導体62は、環状であり、その円周方向は、導体62の共振素子としての機能を十分に引き出すために、円形導波管61から供給される、伝送モードがTMモードのマイクロ波の電界方向と同一としている。   The conductor 62 is annular, and the circumferential direction of the conductor 62 is supplied from the circular waveguide 61 in order to sufficiently bring out the function of the conductor 62 as a resonant element. Are the same.

また、導体62の長さは、マイクロ波の波長λの±40%の範囲内とすることが好ましい。この範囲にあれば、導体62の共振現象を十分に発揮させることができ、マイクロ波の再放射の機能をさらに引き出すことができる。導体62の長さは、より好ましくは、マイクロ波の波長λの±10%の範囲内であり、最も好ましくは、マイクロ波の波長λである。また、導体62を真空チャンバ43に密着させて配置する場合、真空チャンバ43の誘電率を考慮して導体62の長さを調整することが好ましい。   The length of the conductor 62 is preferably within a range of ± 40% of the microwave wavelength λ. If it exists in this range, the resonance phenomenon of the conductor 62 can fully be exhibited and the function of microwave re-radiation can be further drawn out. The length of the conductor 62 is more preferably within a range of ± 10% of the microwave wavelength λ, and most preferably the microwave wavelength λ. When the conductor 62 is disposed in close contact with the vacuum chamber 43, it is preferable to adjust the length of the conductor 62 in consideration of the dielectric constant of the vacuum chamber 43.

また、隣り合う導体62の間隔は、特に限定はされないが、λ/4以下となると、導体62同士が干渉して、共振周波数のズレが発生するため、これよりも広く間隔をあけることが好ましい。
導体62の真空チャンバ43への固定は、接着剤を介して導体62を真空チャンバ43に接着させることによって行ってもよく、粘着テープを被せることによって導体62を真空チャンバ43に直接貼り付けることによって行ってもよい。
Further, the interval between the adjacent conductors 62 is not particularly limited. However, when λ / 4 or less, the conductors 62 interfere with each other and a resonance frequency shift occurs. Therefore, it is preferable that the intervals be wider than this. .
The conductor 62 may be fixed to the vacuum chamber 43 by bonding the conductor 62 to the vacuum chamber 43 via an adhesive, or by directly attaching the conductor 62 to the vacuum chamber 43 by covering with an adhesive tape. You may go.

次に、この薄膜成膜装置60を用いた、中空容器42内面への薄膜の成膜方法について説明する。
まず、真空チャンバ43内にプラスチックボトルの中空容器42を口栓部を下向きにして配置し、真空ポンプを作動させて、真空チャンバ43内の気体を排気し、真空チャンバ43内を一定減圧状態に保つ。
この状態で、原料ガス導入管44から中空容器42内に原料ガスを導入し、マイクロ波発振器45からのマイクロ波を円形導波管61を通して金属製容器41内に供給することにより、中空容器42内の原料ガスがマイクロ波によってプラズマ化し、中空容器42内にプラズマが発生する。そして、プラズマ化した原料ガスが中空容器42内面と化学反応し、中空容器42内面に薄膜が成膜される。
Next, a method for forming a thin film on the inner surface of the hollow container 42 using the thin film forming apparatus 60 will be described.
First, a plastic bottle hollow container 42 is placed in the vacuum chamber 43 with the cap portion facing downward, the vacuum pump is operated, the gas in the vacuum chamber 43 is evacuated, and the vacuum chamber 43 is kept in a constant depressurized state. keep.
In this state, the raw material gas is introduced into the hollow container 42 from the raw material gas introduction pipe 44, and the microwave from the microwave oscillator 45 is supplied into the metal container 41 through the circular waveguide 61. The raw material gas is turned into plasma by microwaves, and plasma is generated in the hollow container 42. Then, the plasma-formed source gas chemically reacts with the inner surface of the hollow container 42, and a thin film is formed on the inner surface of the hollow container 42.

マイクロ波の周波数は、通常、2.45GHzであるが、原料ガスをプラズマ化できる周波数であれば、別の周波数でも問題ない。
また、マイクロ波の出力(マイクロ波電力)、その印加時間、ガスの供給量等の成膜条件も、成膜される薄膜の膜厚等に応じて適宜設定すればよく、特に限定はされない。
The frequency of the microwave is usually 2.45 GHz, but any other frequency can be used as long as the source gas can be converted into plasma.
Further, film formation conditions such as microwave output (microwave power), application time, gas supply amount, and the like may be appropriately set according to the film thickness of the thin film to be formed, and are not particularly limited.

以上説明した薄膜成膜装置60にあっては、形態例1と同様に、真空チャンバ43表面に、金属製容器41内のマイクロ波によって高周波電流を発生し、この高周波電流によってマイクロ波の再放射を行う導体62を配置しているので、中空容器42周辺の電磁界分布を任意に制御することができ、その結果、中空容器42内部のプラズマ密度の分布を任意に制御できる。これにより、中空容器42内面への均一なプラズマによる処理(成膜)が可能となる。また、中空容器42の形状、サイズを変更した場合でも、それに応じて導体62の位置を変更できるので、同一の装置で、多様な形状、サイズの中空容器に対して、均一なプラズマによる処理(成膜)が可能となる。よって、多様な形状、サイズの中空容器に対応できる汎用的な薄膜成膜装置となる。   In the thin film deposition apparatus 60 described above, as in the first embodiment, a high-frequency current is generated on the surface of the vacuum chamber 43 by the microwave in the metal container 41, and the microwave is re-radiated by this high-frequency current. Therefore, the electromagnetic field distribution around the hollow container 42 can be arbitrarily controlled, and as a result, the plasma density distribution inside the hollow container 42 can be arbitrarily controlled. Thereby, processing (film formation) with uniform plasma on the inner surface of the hollow container 42 becomes possible. In addition, even when the shape and size of the hollow container 42 are changed, the position of the conductor 62 can be changed accordingly, so that the same apparatus can be used to process the hollow containers of various shapes and sizes with uniform plasma ( Film formation) becomes possible. Therefore, it becomes a general-purpose thin film deposition apparatus that can correspond to hollow containers of various shapes and sizes.

なお、導体62の配置は、図示例のような等間隔の配置に限定はされず、あらかじめプラズマ密度が低い箇所が判明していれば、その部分のプラズマ密度を高めるために、その近傍の電界を補うような位置とすることもできる。
例えば、導体62を配置せずに成膜した中空容器表面の薄膜の膜厚を測定し、該測定した膜厚をフィードバックして、所望の膜厚が形成されなかった部分付近に、導体62を配置することもできる。
The arrangement of the conductors 62 is not limited to the arrangement at equal intervals as in the illustrated example. If a location where the plasma density is low is known in advance, an electric field in the vicinity of the portion is increased in order to increase the plasma density in that portion. It is also possible to make a position that compensates for.
For example, the film thickness of the thin film on the surface of the hollow container formed without the conductor 62 is measured, the measured film thickness is fed back, and the conductor 62 is placed near the portion where the desired film thickness is not formed. It can also be arranged.

また、導体62の形状は、図示例の帯状に限定はされず、丸棒状の導体を環状にしたものなどであっても構わない。
また、薄膜成膜装置60における金属製容器41は、図5に示すような円筒形のものに限定はされず、例えば、直方体の金属製容器であっても構わない。ただし、基本的な電磁界分布を軸対称構造とする点において、図5に示すような円筒型空洞共振器構造が好ましい。
また、円形導波管61の金属製容器41への接続位置は、図示例の金属製容器41の上面に限定はされず、金属製容器41の下面としても構わない。
Moreover, the shape of the conductor 62 is not limited to the strip | belt shape of the example of illustration, You may be what made the round bar-shaped conductor cyclic | annular.
Further, the metal container 41 in the thin film deposition apparatus 60 is not limited to a cylindrical container as shown in FIG. 5, and may be a rectangular parallelepiped metal container, for example. However, a cylindrical cavity resonator structure as shown in FIG. 5 is preferable in that the basic electromagnetic field distribution is an axially symmetric structure.
The connection position of the circular waveguide 61 to the metal container 41 is not limited to the upper surface of the metal container 41 in the illustrated example, and may be the lower surface of the metal container 41.

(形態例3)
図6は、本発明の薄膜成膜装置の一形態例を示す側断面図であり、この薄膜成膜装置70は、上面に中空容器42の出し入れのための開口部が形成された金属製容器41と、金属製容器41内に設けられ、上面に中空容器42の出し入れのための開口部が形成された円筒形の真空チャンバ43と、金属製容器41および真空チャンバ43の底面を突き抜けて設けられ、真空チャンバ43内に収納された中空容器42内に原料ガスを導入する原料ガス導入管44と、マイクロ波発振器45と、マイクロ波発振器45からのマイクロ波を伝搬する方形導波管71と、方形導波管71の途中に設けられたインピーダンス整合器72と、方形導波管71の終端に設けられた同軸導波管変換器73と、同軸導波管変換器73から真空チャンバ43内に向かって延びる同軸線路74と、金属製容器41および真空チャンバ43の開口部を開閉自在に封止する蓋体47と、中空容器42を真空チャンバ43内に支持、固定する支持具48と、終端が真空ポンプ(図示略)に接続され、真空チャンバ43内の気体を排気する排気口49と、真空チャンバ43の外面に配置された複数の導体50,50・・・とを具備して概略構成されるものである。
(Example 3)
FIG. 6 is a side sectional view showing an embodiment of the thin film deposition apparatus of the present invention. This thin film deposition apparatus 70 is a metal container having an opening for taking in and out the hollow container 42 formed on the upper surface. 41, a cylindrical vacuum chamber 43 provided in a metal container 41 and having an upper surface formed with an opening for taking in and out of the hollow container 42, and provided through the bottom surface of the metal container 41 and the vacuum chamber 43. A raw material gas introduction tube 44 for introducing a raw material gas into the hollow container 42 accommodated in the vacuum chamber 43, a microwave oscillator 45, and a rectangular waveguide 71 for propagating microwaves from the microwave oscillator 45, The impedance matching unit 72 provided in the middle of the rectangular waveguide 71, the coaxial waveguide converter 73 provided at the end of the rectangular waveguide 71, and the coaxial waveguide converter 73 from the inside of the vacuum chamber 43. For A coaxial line 74, a lid 47 for opening and closing the metal container 41 and the opening of the vacuum chamber 43, a support 48 for supporting and fixing the hollow container 42 in the vacuum chamber 43, and a termination Is connected to a vacuum pump (not shown), and includes an exhaust port 49 for exhausting the gas in the vacuum chamber 43 and a plurality of conductors 50, 50... Disposed on the outer surface of the vacuum chamber 43. It is what is done.

金属製容器41は、形態例1と同様に、図7に示すような円筒型空洞共振器構造を有するものである。
真空チャンバ43は、形態例1と同じものを用いることができ、真空チャンバ43としては、石英ガラス製のものが好適である。
蓋体47は、形態例1と同様に、金属製であり、金属製容器41内のマイクロ波を遮断し、真空チャンバ43を気密に封鎖するものである。
Similarly to the first embodiment, the metal container 41 has a cylindrical cavity resonator structure as shown in FIG.
The vacuum chamber 43 can be the same as that in the first embodiment, and the vacuum chamber 43 is preferably made of quartz glass.
The lid 47 is made of metal as in the first embodiment, blocks the microwave in the metal container 41, and seals the vacuum chamber 43 in an airtight manner.

インピーダンス整合器72は、金属製容器41へマイクロ波を効率よく供給するためのものである。
同軸導波管変換器73は、伝搬するマイクロ波の伝送モードを、導波管モードから同軸線路の伝送モードに変換するものである。
同軸線路74は、外部導体75およびこの内部に同軸的に配置された内部導体76とから構成され、外部導体75の外周(アース)は金属製容器41および同軸導波管変換器73に接続し、内部導体76は原料ガス導入管44を兼ねており、その先端77は金属製容器41の底面からマイクロ波の波長λの4分の1(λ/4)の長さだけ突き出して、中空容器42内に位置している。
The impedance matching unit 72 is for efficiently supplying microwaves to the metal container 41.
The coaxial waveguide converter 73 converts the transmission mode of the propagating microwave from the waveguide mode to the transmission mode of the coaxial line.
The coaxial line 74 includes an outer conductor 75 and an inner conductor 76 disposed coaxially therein, and the outer circumference (earth) of the outer conductor 75 is connected to the metal container 41 and the coaxial waveguide converter 73. The inner conductor 76 also serves as the source gas introduction pipe 44, and the tip 77 of the inner conductor 76 protrudes from the bottom surface of the metal container 41 by a length of one quarter (λ / 4) of the wavelength λ of the microwave. 42.

この構造は、いわゆるλ/4ホイップアンテナ構造であり、内部導体76(原料ガス導入管44)の先端77において最もマイクロ波の電界が強くなる。したがって、原料ガスの吹き出し口と、マイクロ波の電界最強点が同じとなるので、内部導体76(原料ガス導入管44)の先端77を中心にしてプラズマが発生する。
ここで、内部導体76(原料ガス導入管44)の金属製容器41の底面からの突き出し部の長さを、n(λ/2)+(λ/4)とした場合でも、ホイップアンテナとして機能することが可能である(式中、nは0,1,2,3・・・である)。
This structure is a so-called λ / 4 whip antenna structure, and the microwave electric field is strongest at the tip 77 of the internal conductor 76 (the raw material gas introduction pipe 44). Therefore, since the source gas outlet and the microwave field strength point are the same, plasma is generated around the tip 77 of the inner conductor 76 (source gas introduction tube 44).
Here, even when the length of the protruding portion of the inner conductor 76 (source gas introduction pipe 44) from the bottom surface of the metal container 41 is n (λ / 2) + (λ / 4), it functions as a whip antenna. (Where n is 0, 1, 2, 3...).

導体50は、真空チャンバ43の外周に沿って等間隔に複数配置されており、真空チャンバ43の外周に沿って配置された1列の集合体が、垂直方向に間隔をあけて複数列設けられている。
導体50は、金属製容器41内のマイクロ波によって高周波電流を発生し、この高周波電流によってマイクロ波の再放射を行うもの、すなわちマイクロ波に共振して再放射を行う、いわゆる共振素子である。
A plurality of conductors 50 are arranged at equal intervals along the outer periphery of the vacuum chamber 43, and a plurality of rows of aggregates arranged along the outer periphery of the vacuum chamber 43 are provided at intervals in the vertical direction. ing.
The conductor 50 is a so-called resonance element that generates a high-frequency current by the microwave in the metal container 41 and re-radiates the microwave by the high-frequency current, that is, re-radiates by resonating with the microwave.

導体50は、直線状であり、その長手方向は垂直方向とされている。これは、同軸線路74から供給されるマイクロ波の電界方向が垂直方向であるので、電界方向と一致させることによって導体50の共振素子としての機能を十分に引き出すためである。   The conductor 50 is linear, and its longitudinal direction is a vertical direction. This is because the electric field direction of the microwave supplied from the coaxial line 74 is the vertical direction, so that the function of the conductor 50 as a resonant element can be sufficiently brought out by matching the electric field direction.

また、導体50の長さは、マイクロ波の波長λの半分(λ/2)の±40%の範囲内とすることが好ましい。この範囲にあれば、導体50の共振現象を十分に発揮させることができ、マイクロ波の再放射の機能をさらに引き出すことができる。導体50の長さは、より好ましくは、マイクロ波の波長λの半分(λ/2)の±10%の範囲内であり、最も好ましくは、マイクロ波の波長λの半分(λ/2)の長さである。また、導体50を真空チャンバ43に密着させて配置する場合、真空チャンバ43の誘電率を考慮して導体50の長さを調整することが好ましい。   The length of the conductor 50 is preferably within a range of ± 40% of half the wavelength λ of the microwave (λ / 2). If it exists in this range, the resonance phenomenon of the conductor 50 can fully be exhibited and the function of the microwave re-radiation can be drawn further. The length of the conductor 50 is more preferably within a range of ± 10% of the half of the microwave wavelength λ (λ / 2), and most preferably, the length of the half of the microwave wavelength λ (λ / 2). Length. When the conductor 50 is disposed in close contact with the vacuum chamber 43, it is preferable to adjust the length of the conductor 50 in consideration of the dielectric constant of the vacuum chamber 43.

また、隣り合う導体50の間隔は、特に限定はされないが、λ/4以下となると、導体50同士が干渉して、共振周波数のズレが発生するため、これよりも広く間隔をあけることが好ましい。
導体50の真空チャンバ43への固定は、接着剤を介して導体50を真空チャンバ43に接着させることによって行ってもよく、粘着テープを被せることによって導体50を真空チャンバ43に直接貼り付けることによって行ってもよい。
Further, the interval between the adjacent conductors 50 is not particularly limited. However, when λ / 4 or less, the conductors 50 interfere with each other and a resonance frequency shift occurs. Therefore, it is preferable that the intervals be wider than this. .
The conductor 50 may be fixed to the vacuum chamber 43 by bonding the conductor 50 to the vacuum chamber 43 via an adhesive, or by directly attaching the conductor 50 to the vacuum chamber 43 by covering with an adhesive tape. You may go.

次に、この薄膜成膜装置70を用いた、中空容器42内面への薄膜の成膜方法について説明する。
まず、真空チャンバ43内にプラスチックボトルの中空容器42を口栓部を下向きにして配置し、蓋体47を閉じ、真空ポンプを作動させて、真空チャンバ43内の気体を排気し、真空チャンバ43内を一定減圧状態に保つ。
この状態で、原料ガス導入管44から中空容器42内に原料ガスを導入する。同時に、マイクロ波発振器45から放射され、方形導波管71を通って同軸導波管変換器73に進み、ここで同軸線路74の内部導体76に励起し、同軸線路74の伝送モードとなって金属製容器41に供給されるマイクロ波によって、中空容器42内の原料ガスがプラズマ化し、中空容器42内にプラズマが発生する。そして、プラズマ化した原料ガスが中空容器42内面と化学反応し、中空容器42内面に薄膜が成膜される。
Next, a method for forming a thin film on the inner surface of the hollow container 42 using the thin film forming apparatus 70 will be described.
First, a plastic bottle hollow container 42 is placed in the vacuum chamber 43 with the cap portion facing downward, the lid 47 is closed, the vacuum pump is operated, and the gas in the vacuum chamber 43 is exhausted. Keep the inside at a constant reduced pressure.
In this state, the source gas is introduced into the hollow container 42 from the source gas introduction pipe 44. At the same time, it is radiated from the microwave oscillator 45 and passes through the rectangular waveguide 71 to the coaxial waveguide converter 73 where it is excited by the inner conductor 76 of the coaxial line 74 and becomes the transmission mode of the coaxial line 74. The raw material gas in the hollow container 42 is turned into plasma by the microwave supplied to the metal container 41, and plasma is generated in the hollow container 42. Then, the plasma-formed source gas chemically reacts with the inner surface of the hollow container 42, and a thin film is formed on the inner surface of the hollow container 42.

マイクロ波の周波数は、通常、2.45GHzであるが、原料ガスをプラズマ化できる周波数であれば、別の周波数でも問題ない。
また、マイクロ波の出力(マイクロ波電力)、その印加時間、ガスの供給量等の成膜条件も、成膜される薄膜の膜厚等に応じて適宜設定すればよく、特に限定はされない。
The frequency of the microwave is usually 2.45 GHz, but any other frequency can be used as long as the source gas can be converted into plasma.
Further, film formation conditions such as microwave output (microwave power), application time, gas supply amount, and the like may be appropriately set according to the film thickness of the thin film to be formed, and are not particularly limited.

以上説明した薄膜成膜装置70にあっては、形態例1と同様に、真空チャンバ43表面に、金属製容器41内のマイクロ波によって高周波電流を発生し、この高周波電流によってマイクロ波の再放射を行う導体50を配置しているので、中空容器42周辺の電磁界分布を任意に制御することができ、その結果、中空容器42内部のプラズマ密度の分布を任意に制御できる。具体的には、薄膜成膜装置70においては、電界がホイップアンテナ部の先端に集中するため、中空容器42の底部に向かうにつれてプラズマ密度が薄くなってしまうが、マイクロ波の再放射を行う導体50を配置することによって中空容器42周辺に電界を集中させ、中空容器42内部のプラズマ密度を均一にする。
また、中空容器42の形状、サイズを変更した場合でも、それに応じて導体50の位置を変更できるので、同一の装置で、多様な形状、サイズの中空容器に対して、均一なプラズマによる処理(成膜)が可能となる。よって、多様な形状、サイズの中空容器に対応できる汎用的な薄膜成膜装置となる。
In the thin film deposition apparatus 70 described above, a high-frequency current is generated by the microwave in the metal container 41 on the surface of the vacuum chamber 43 as in Embodiment 1, and the microwave is re-radiated by this high-frequency current. Therefore, the electromagnetic field distribution around the hollow container 42 can be arbitrarily controlled, and as a result, the plasma density distribution inside the hollow container 42 can be arbitrarily controlled. Specifically, in the thin film deposition apparatus 70, since the electric field concentrates on the tip of the whip antenna part, the plasma density decreases as it goes toward the bottom of the hollow container 42, but a conductor that re-radiates microwaves. By arranging 50, the electric field is concentrated around the hollow container 42, and the plasma density inside the hollow container 42 is made uniform.
In addition, even when the shape and size of the hollow container 42 are changed, the position of the conductor 50 can be changed accordingly. Therefore, the same apparatus can be used to treat the hollow containers of various shapes and sizes with uniform plasma ( Film formation) becomes possible. Therefore, it becomes a general-purpose thin film deposition apparatus that can correspond to hollow containers of various shapes and sizes.

なお、導体50の配置は、図示例のような等間隔の配置に限定はされず、あらかじめプラズマ密度が低い箇所が判明していれば、その部分のプラズマ密度を高めるために、その近傍の電界を補うような位置とすることもできる。
例えば、導体50を配置せずに成膜した中空容器表面の薄膜の膜厚を測定し、該測定した膜厚をフィードバックして、所望の膜厚が形成されなかった部分付近に、導体50を配置することもできる。
The arrangement of the conductors 50 is not limited to the arrangement at equal intervals as in the illustrated example. If a location where the plasma density is low is known in advance, an electric field in the vicinity of the portion is increased in order to increase the plasma density in that portion. It is also possible to make a position that compensates for.
For example, the thickness of the thin film on the surface of the hollow container formed without the conductor 50 is measured, the measured film thickness is fed back, and the conductor 50 is placed near the portion where the desired film thickness is not formed. It can also be arranged.

また、導体50の形状は、図示例の帯状に限定はされず、形態例1における導体50と同様に、種々の形状とすることができる。
また、薄膜成膜装置70における金属製容器41は、図7に示すような円筒形のものに限定はされず、例えば、直方体の金属製容器51であっても構わない。ただし、基本的な電磁界分布を軸対称構造とする点において、図7に示すような円筒型空洞共振器構造が好ましい。
Moreover, the shape of the conductor 50 is not limited to the strip | belt shape of the example of illustration, It can be set as various shapes similarly to the conductor 50 in the example 1 of a form.
Further, the metal container 41 in the thin film deposition apparatus 70 is not limited to a cylindrical container as shown in FIG. 7, and may be a rectangular parallelepiped metal container 51, for example. However, a cylindrical cavity resonator structure as shown in FIG. 7 is preferable in that the basic electromagnetic field distribution is an axially symmetric structure.

(形態例4)
図8は、本発明の薄膜成膜装置の一形態例を示す概略斜視図であり、この薄膜成膜装置80は、直方体の金属製容器81と、金属製容器81内に複数設けられた円筒形の真空チャンバ43と、金属製容器81および各真空チャンバ43の底面を突き抜けて設けられ、各真空チャンバ43内に収納された中空容器(図示略)内に原料ガスを導入する複数の原料ガス導入管44と、マイクロ波発振器(図示略)と、マイクロ波発振器からのマイクロ波を伝搬する方形導波管46と、中空容器(図示略)を各真空チャンバ43内に支持、固定する支持具(図示略)と、終端が真空ポンプ(図示略)に接続され、各真空チャンバ43内の気体を排気する排気口(図示略)と、各真空チャンバ43の外面に配置された複数の導体50,50・・・とを具備して概略構成されるものである。
(Example 4)
FIG. 8 is a schematic perspective view showing an embodiment of the thin film deposition apparatus of the present invention. The thin film deposition apparatus 80 includes a rectangular parallelepiped metal container 81 and a plurality of cylinders provided in the metal container 81. -Shaped vacuum chamber 43, a plurality of source gases introduced into the hollow containers (not shown) provided through the bottoms of the vacuum chambers 43, the metal containers 81 and the respective vacuum chambers 43. A support tool for supporting and fixing an introduction tube 44, a microwave oscillator (not shown), a rectangular waveguide 46 for propagating microwaves from the microwave oscillator, and a hollow container (not shown) in each vacuum chamber 43. (Not shown), an end is connected to a vacuum pump (not shown), exhaust ports (not shown) for exhausting the gas in each vacuum chamber 43, and a plurality of conductors 50 arranged on the outer surface of each vacuum chamber 43 , 50 ... Those outlined configured.

金属製容器81においては、その形状、サイズを最適化することにより、内部に複数のほぼ類似した電磁界分布が発生する。そのような電磁界分布が発生する箇所に真空チャンバ43が配置されている。   In the metal container 81, a plurality of substantially similar electromagnetic field distributions are generated inside by optimizing the shape and size thereof. A vacuum chamber 43 is disposed at a place where such an electromagnetic field distribution is generated.

このような薄膜成膜装置80にあっては、金属製容器81内に、真空チャンバ43が複数設けられているので、1つのマイクロ波発振器、1つの真空ポンプで同時に複数の中空容器にプラズマ処理(成膜)を施すことができる。
そして、各真空チャンバ43の外面に複数の導体50を配置することにより、各真空チャンバ43内の中空容器周辺の電磁界分布を任意に制御することができ、その結果、中空容器内部のプラズマ密度の分布を任意に制御できる。
In such a thin film deposition apparatus 80, since a plurality of vacuum chambers 43 are provided in a metal container 81, plasma processing is simultaneously performed on a plurality of hollow containers with one microwave oscillator and one vacuum pump. (Film formation) can be performed.
Then, by disposing a plurality of conductors 50 on the outer surface of each vacuum chamber 43, the electromagnetic field distribution around the hollow container in each vacuum chamber 43 can be arbitrarily controlled, and as a result, the plasma density inside the hollow container can be controlled. Can be arbitrarily controlled.

(形態例5)
図9は、本発明の薄膜成膜装置の一形態例を示す概略斜視図であり、この薄膜成膜装置90は、円筒形の金属製容器91と、金属製容器91内に複数設けられた円筒形の真空チャンバ43と、金属製容器91および各真空チャンバ43の底面を突き抜けて設けられ、各真空チャンバ43内に収納された中空容器42内に原料ガスを導入する複数の原料ガス導入管44と、マイクロ波発振器(図示略)と、マイクロ波発振器からのマイクロ波を伝搬する方形導波管92と、方形導波管92の途中に設けられたインピーダンス整合器(図示略)と、方形導波管92の終端に設けられた同軸導波管変換器93と、同軸導波管変換器93から金属製容器91の中心部に向かって延びる同軸線路94と、中空容器42を真空チャンバ43内に支持、固定する支持具(図示略)と、金属製容器91の下側に連続して設けられ、上面に各真空チャンバ43との通気孔98が形成されたサブチャンバ97と、終端が真空ポンプ(図示略)に接続され、サブチャンバ97内の気体を排気する排気口49と、各真空チャンバ43の外面に配置された複数の導体50,50・・・とを具備して概略構成されるものである。
(Example 5)
FIG. 9 is a schematic perspective view showing an embodiment of the thin film deposition apparatus of the present invention. The thin film deposition apparatus 90 is provided with a cylindrical metal container 91 and a plurality of metal containers 91 provided therein. Cylindrical vacuum chamber 43, a plurality of source gas introduction pipes that are provided through metal container 91 and the bottom surface of each vacuum chamber 43, and introduce source gas into hollow containers 42 accommodated in each vacuum chamber 43. 44, a microwave oscillator (not shown), a rectangular waveguide 92 that propagates microwaves from the microwave oscillator, an impedance matching unit (not shown) provided in the middle of the rectangular waveguide 92, a square A coaxial waveguide converter 93 provided at the end of the waveguide 92, a coaxial line 94 extending from the coaxial waveguide converter 93 toward the center of the metal container 91, and the hollow container 42 are connected to the vacuum chamber 43. Supported and fixed inside A support member (not shown), a sub-chamber 97 which is provided continuously below the metal container 91 and has an upper surface formed with a vent 98 for each vacuum chamber 43, and a vacuum pump (not shown). ) And an exhaust port 49 for exhausting the gas in the sub-chamber 97, and a plurality of conductors 50, 50... Arranged on the outer surface of each vacuum chamber 43. .

同軸線路94は、外部導体95およびこの内部に同軸的に配置された内部導体96とから構成され、外部導体95の外周(アース)は金属製容器91および同軸導波管変換器93に接続し、内部導体96の先端は金属製容器91の底面からマイクロ波の波長λの4分の1(λ/4)の長さだけ突き出して、金属製容器91の中心部に位置している。この構造は、いわゆるλ/4ホイップアンテナ構造である。   The coaxial line 94 includes an outer conductor 95 and an inner conductor 96 disposed coaxially therein. The outer periphery (earth) of the outer conductor 95 is connected to the metal container 91 and the coaxial waveguide converter 93. The tip of the inner conductor 96 protrudes from the bottom surface of the metal container 91 by a length of one quarter (λ / 4) of the wavelength λ of the microwave, and is located at the center of the metal container 91. This structure is a so-called λ / 4 whip antenna structure.

この薄膜成膜装置90におけるマイクロ波は、マイクロ波発振器(図示略)から放射され、方形導波管92を通って同軸導波管変換器93に進み、ここで同軸線路94の内部導体96に励起し、同軸線路94の伝送モードとなって金属製容器91に供給される。金属製容器91に供給されたマイクロ波は、内部導体96の金属製容器91の底面からの突き出し部(ホイップアンテナ部)の先端から、金属製容器91の壁面へ向かって放射状に広がる。
各真空チャンバ43は、電界分布がほぼ同じとなるように、ホイップアンテナ部から等距離に配置される。
Microwaves in the thin film deposition apparatus 90 are radiated from a microwave oscillator (not shown), travel through a rectangular waveguide 92 to a coaxial waveguide converter 93, where they pass through the inner conductor 96 of the coaxial line 94. Excited, becomes a transmission mode of the coaxial line 94, and is supplied to the metal container 91. The microwave supplied to the metallic container 91 spreads radially from the tip of the protruding portion (whipped antenna part) of the inner conductor 96 from the bottom surface of the metallic container 91 toward the wall surface of the metallic container 91.
Each vacuum chamber 43 is arranged at an equal distance from the whip antenna portion so that the electric field distribution is substantially the same.

このような薄膜成膜装置90にあっては、金属製容器91内に、真空チャンバ43が複数設けられているので、1つのマイクロ波発振器、1つの真空ポンプで同時に複数の中空容器42にプラズマ処理(成膜)を施すことができる。
そして、各真空チャンバ43の外面に複数の導体50を配置することにより、各真空チャンバ43内の中空容器周辺の電磁界分布を任意に制御することができ、その結果、中空容器内部のプラズマ密度の分布を任意に制御できる。
In such a thin film deposition apparatus 90, since a plurality of vacuum chambers 43 are provided in a metal container 91, plasma is applied to a plurality of hollow containers 42 simultaneously by one microwave oscillator and one vacuum pump. Processing (film formation) can be performed.
Then, by disposing a plurality of conductors 50 on the outer surface of each vacuum chamber 43, the electromagnetic field distribution around the hollow container in each vacuum chamber 43 can be arbitrarily controlled, and as a result, the plasma density inside the hollow container can be controlled. Can be arbitrarily controlled.

なお、図示例のようにサブチャンバ97を設ける代わりに、真空チャンバ43それぞれに排気口を接続し、これらを集約して真空ポンプに接続しても構わない。
また、マイクロ波の供給は、金属製容器91内にマイクロ波を放射できるのであれば、図示例のホイップアンテナ以外の形式のアンテナを用いて行っても構わない。
Instead of providing the sub-chamber 97 as in the illustrated example, an exhaust port may be connected to each of the vacuum chambers 43 and these may be integrated and connected to a vacuum pump.
In addition, as long as the microwave can be radiated into the metal container 91, the microwave may be supplied using an antenna of a type other than the whip antenna of the illustrated example.

(形態例6)
図10は、本発明の薄膜成膜装置の一形態例を示す概略側断面図であり、この薄膜成膜装置100は、形態例3の薄膜成膜装置70の主要部分を、金属製のベース板101上に複数、並列に設置したものである(形態例3と共通する構成についてはその説明を省略する)。
(Example 6)
FIG. 10 is a schematic cross-sectional side view showing an embodiment of the thin film deposition apparatus of the present invention. This thin film deposition apparatus 100 has a metal base as a main part of the thin film deposition apparatus 70 of the embodiment 3. A plurality are arranged in parallel on the plate 101 (the description of the configuration common to the third embodiment is omitted).

ここで、各金属製容器41はベース板101を介して電気的に導通状態とされている。
方形導波管71には、管軸方向に等間隔で複数の同軸導波管変換器73が平行配置され、各同軸導波管変換器73は、マイクロ波発振器(図示略)側から方形導波管71の終端に向かって、マイクロ波に対する結合係数を順次増大させるように調整されている。
また、各排気口49は、途中で集約され、1つの真空ポンプに接続している。
Here, each metal container 41 is electrically connected via the base plate 101.
In the rectangular waveguide 71, a plurality of coaxial waveguide converters 73 are arranged in parallel at equal intervals in the tube axis direction, and each coaxial waveguide converter 73 is rectangularly guided from the microwave oscillator (not shown) side. The coupling coefficient for the microwave is adjusted so as to increase sequentially toward the end of the wave tube 71.
Moreover, each exhaust port 49 is collected on the way, and is connected to one vacuum pump.

このような薄膜成膜装置100にあっては、金属製容器41および真空チャンバ43が複数設けられているので、1つのマイクロ波発振器、1つの真空ポンプで同時に複数の中空容器(図示略)にプラズマ処理(成膜)を施すことができる。
そして、各真空チャンバ43の外面に複数の導体50を配置することにより、各真空チャンバ43内の中空容器周辺の電磁界分布を任意に制御することができ、その結果、中空容器内部のプラズマ密度の分布を任意に制御できる。
In such a thin film deposition apparatus 100, since a plurality of metal containers 41 and vacuum chambers 43 are provided, a plurality of hollow containers (not shown) are simultaneously formed by one microwave oscillator and one vacuum pump. Plasma treatment (film formation) can be performed.
Then, by disposing a plurality of conductors 50 on the outer surface of each vacuum chamber 43, the electromagnetic field distribution around the hollow container in each vacuum chamber 43 can be arbitrarily controlled, and as a result, the plasma density inside the hollow container can be controlled. Can be arbitrarily controlled.

なお、図示例のように各排気口49を集約して真空ポンプに接続する代わりに、形態例5のようにサブチャンバを設けても構わない。
また、マイクロ波の供給は、金属製容器41内にマイクロ波を放射できるのであれば、図示例のホイップアンテナ以外の形式のアンテナを用いて行っても構わない。
Instead of concentrating the exhaust ports 49 and connecting them to a vacuum pump as shown in the illustrated example, a sub-chamber may be provided as in the fifth embodiment.
Further, as long as the microwave can be radiated into the metal container 41, the microwave may be supplied using an antenna of a type other than the whip antenna shown in the example of the drawing.

(他の形態)
以上説明した形態例1〜6においては、導体50(62)は、真空チャンバ43表面に配置されていたが、導体50(62)は、金属製容器と中空容器42との間に配置されてさえいれば本発明の作用・効果を発揮することができるので、導体50(62)の配置位置は真空チャンバ43表面に限定はされない。ただし、真空チャンバ43表面以外に導体50(62)を配置しようとすると、別途、導体50(62)を固定するための部材が必要となり、また、この部材によって金属製容器内の電磁界分布が影響を受けてしまうので、導体50(62)は、真空チャンバ43外面または内面に配置することが好ましい。
(Other forms)
In the first to sixth embodiments described above, the conductor 50 (62) is disposed on the surface of the vacuum chamber 43, but the conductor 50 (62) is disposed between the metal container and the hollow container 42. As long as it is present, the operation and effect of the present invention can be exhibited, and therefore the arrangement position of the conductor 50 (62) is not limited to the surface of the vacuum chamber 43. However, if the conductor 50 (62) is arranged on the surface other than the surface of the vacuum chamber 43, a member for fixing the conductor 50 (62) is required separately, and the electromagnetic field distribution in the metal container is reduced by this member. The conductor 50 (62) is preferably disposed on the outer surface or the inner surface of the vacuum chamber 43 because it is affected.

また、真空チャンバ表面への導体50(62)の固定は、接着や貼着には限定されず、例えば、図11に示すように、シート110上に導体50のパターンを形成し、このシート110を真空チャンバ43の外面(または内面)に巻き付けることによって行うこともできる。
真空チャンバ表面への導体50(62)の固定を、導体のパターンが形成されたシートの巻き付けによって行うようにすれば、中空容器の形状、サイズを変更した場合でも、それに応じて最適な導体のパターンが形成されたシートを用意することにより、同一の装置で、多様な形状、サイズの中空容器に容易に対応可能である。よって、中空容器の種類を切り替える際の時間短縮を図ることができ、非常に有効である。
Further, the fixing of the conductor 50 (62) to the surface of the vacuum chamber is not limited to adhesion or sticking. For example, a pattern of the conductor 50 is formed on the sheet 110 as shown in FIG. Can also be performed by wrapping around the outer surface (or inner surface) of the vacuum chamber 43.
If the conductor 50 (62) is fixed to the surface of the vacuum chamber by wrapping a sheet on which a conductor pattern is formed, even if the shape and size of the hollow container are changed, the optimal conductor can be changed accordingly. By preparing a sheet on which a pattern is formed, it is possible to easily cope with hollow containers of various shapes and sizes with the same apparatus. Therefore, it is possible to shorten the time for switching the type of the hollow container, which is very effective.

シート110は、具体的には、ポリエチレンテレフタレート(PET)などの樹脂フィルムにアルミ箔などの金属箔を貼り合わせ、金属箔表面に導体のパターンに応じたマスキングを設け、不要部分をエッチングで除去することによって作製することができる。このような作製方法によれば、図12に示すような、3本の直線状の導体のそれぞれの一方の端部を一点で接続し、各導体が接続点を中心におおよそ120゜の角度で開いた形状の導体111が互い違いに規則的に形成されたシート112も容易に作製可能である。   Specifically, the sheet 110 is made by bonding a metal foil such as an aluminum foil to a resin film such as polyethylene terephthalate (PET), providing a mask according to the conductor pattern on the surface of the metal foil, and removing unnecessary portions by etching. Can be produced. According to such a manufacturing method, as shown in FIG. 12, one end of each of the three linear conductors is connected at one point, and each conductor is at an angle of approximately 120 ° around the connection point. The sheet 112 in which the open-shaped conductors 111 are alternately and regularly formed can also be easily manufactured.

また、形態例1〜6においては、中空容器42としてプラスチックボトルを用いていたが、本発明における成膜対象の中空容器はこれに限定されず、プラスチックカップ、紙容器、紙カップなどであってもよい。
また、本発明は、図示例の薄膜成膜装置、およびこれを用いた薄膜成膜方法に限らず、中空容器の内面をプラズマによって表面処理するプラズマ処理装置、およびこれを用いたプラズマ処理方法に適用可能である。
In the first to sixth embodiments, a plastic bottle is used as the hollow container 42. However, the hollow container to be formed in the present invention is not limited to this, and may be a plastic cup, a paper container, a paper cup, or the like. Good.
The present invention is not limited to the thin film deposition apparatus of the illustrated example and the thin film deposition method using the same, but is also applied to a plasma processing apparatus for surface-treating the inner surface of a hollow container with plasma, and a plasma processing method using the same Applicable.

以下に本発明の実施例を示す。
薄膜成膜装置としては、図1に示す薄膜成膜装置40を用いた。ここで、金属製容器41としては高さ25cm×内径21.5cmのアルミニウム製の容器を用い、真空チャンバ43としては高さ21cm×内径7.5cmの石英ガラス製の円筒体を用いた。
Examples of the present invention are shown below.
As the thin film deposition apparatus, the thin film deposition apparatus 40 shown in FIG. 1 was used. Here, an aluminum container having a height of 25 cm and an inner diameter of 21.5 cm was used as the metal container 41, and a quartz glass cylinder having a height of 21 cm and an inner diameter of 7.5 cm was used as the vacuum chamber 43.

(実施例1)
まず、真空チャンバ43の外面に、幅5mm×長さ50mm×厚さ0.3mmの銅製の導体50を、その長手方向が真空チャンバ43の軸方向と一致するように、かつ真空チャンバ43の外周に沿って円周等分8箇所、さらにこの集合体を高さ方向に均等に3列、合計24枚貼り付けた。
Example 1
First, a copper conductor 50 having a width of 5 mm, a length of 50 mm, and a thickness of 0.3 mm is placed on the outer surface of the vacuum chamber 43 so that the longitudinal direction thereof coincides with the axial direction of the vacuum chamber 43 and the outer periphery of the vacuum chamber 43. A total of 24 pieces were pasted in three equal rows in the height direction along the circumference of 8 parts equally divided along the circumference.

ついで、真空チャンバ43内にポリエチレンテレフタレート製のプラスチックボトルである中空容器42を口栓部を下向きにして配置し、蓋体47を閉じ、真空ポンプを作動させて、真空チャンバ43内の気体を排気し、真空チャンバ43内の圧力を10Paに保った。
この状態で、原料ガス導入管44から中空容器42内に原料ガス(ヘキサメチルジシロキサン2sccmおよび酸素ガス50sccm)を導入し、マイクロ波発振器45から、マイクロ波電力300Wのマイクロ波を方形導波管46を通して金属製容器41内に5秒間印加し、中空容器42内にプラズマを発生させ、中空容器42内面に酸化ケイ素膜を成膜した。
Next, a hollow container 42, which is a plastic bottle made of polyethylene terephthalate, is placed in the vacuum chamber 43 with the cap portion facing downward, the lid 47 is closed, the vacuum pump is operated, and the gas in the vacuum chamber 43 is exhausted. The pressure in the vacuum chamber 43 was kept at 10 Pa.
In this state, a raw material gas (hexamethyldisiloxane 2 sccm and oxygen gas 50 sccm) is introduced from the raw material gas introduction tube 44 into the hollow container 42, and a microwave with a microwave power of 300 W is supplied from the microwave oscillator 45 to the rectangular waveguide. 46 was applied to the metal container 41 for 5 seconds to generate plasma in the hollow container 42, and a silicon oxide film was formed on the inner surface of the hollow container 42.

酸化ケイ素膜を成膜したプラスチックボトルについて、モダンコントロール社製のMocon Oxitran 10/50を用いて酸素透過量を測定したところ、0.012fmol/(pkg・s・Pa)であった。酸化ケイ素膜を成膜する前のプラスチックボトルの酸素透過量は0.250fmol/(pkg・s・Pa)であり、約20倍のバリア性能の向上が見られた。
また、酸化ケイ素膜を成膜したプラスチックボトルについて、蛍光X線分析装置((株)リガク製、システム3270)を用いてボトル底部、ボトル胴中央部、口栓付近の3箇所の酸化ケイ素膜の膜厚を測定したところ、順に20nm、22nm、21nmであり、均一な膜厚の酸化ケイ素膜が成膜されていることが確認された。
When the oxygen permeation amount of the plastic bottle on which the silicon oxide film was formed was measured using Mocon Oxitran 10/50 manufactured by Modern Control, it was 0.012 fmol / (pg · s · Pa). The oxygen permeation amount of the plastic bottle before forming the silicon oxide film was 0.250 fmol / (pg · s · Pa), and the barrier performance was improved about 20 times.
Moreover, about the plastic bottle which formed the silicon oxide film into a film using the fluorescent X-ray-analysis apparatus (Rigaku Co., Ltd. system 3270), the bottom of the bottle, the center of the bottle body, and the three portions of the silicon oxide film near the stopper When the film thickness was measured, it was confirmed that a silicon oxide film having a uniform film thickness was formed in order of 20 nm, 22 nm, and 21 nm.

(比較例1)
真空チャンバ43の外面に導体50を配置しない以外は、実施例1と同様にして中空容器42内面に酸化ケイ素膜を成膜した。
酸化ケイ素膜を成膜したプラスチックボトルについて酸素透過量を測定したところ、0.025fmol/(pkg・s・Pa)であった。
また、酸化ケイ素膜を成膜したプラスチックボトルについて、ボトル底部、ボトル胴中央部、口栓付近の3箇所の酸化ケイ素膜の膜厚を測定したところ、順に11nm、17nm、18nmであり、酸化ケイ素膜の膜厚にバラツキが見られた。
(Comparative Example 1)
A silicon oxide film was formed on the inner surface of the hollow container 42 in the same manner as in Example 1 except that the conductor 50 was not disposed on the outer surface of the vacuum chamber 43.
When the oxygen permeation amount of the plastic bottle on which the silicon oxide film was formed was measured, it was 0.025 fmol / (pg · s · Pa).
Moreover, about the plastic bottle which formed the silicon oxide film into a film, when the film thickness of the silicon oxide film of three places near a bottle bottom part, a bottle trunk center part, and a stopper is measured, they are 11 nm, 17 nm, and 18 nm in order, Variations in film thickness were observed.

本発明のプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法によれば、中空容器周辺の電磁界分布を制御することが可能であり、同一の装置で多様な形状、サイズの中空容器内面への均一なプラズマによる処理が可能である。   According to the plasma processing apparatus and the plasma processing method of the present invention, it is possible to control the electromagnetic field distribution around the hollow container, and processing with uniform plasma on the inner surface of the hollow container of various shapes and sizes with the same apparatus. Is possible.

本発明の薄膜成膜装置の一例を示す側断面図である。It is side sectional drawing which shows an example of the thin film film-forming apparatus of this invention. 図1の薄膜成膜装置の斜視概略図である。FIG. 2 is a schematic perspective view of the thin film deposition apparatus of FIG. 1. 本発明の薄膜成膜装置の他の例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the other example of the thin film film-forming apparatus of this invention. 本発明の薄膜成膜装置の他の例を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the other example of the thin film film-forming apparatus of this invention. 図4の薄膜成膜装置の斜視概略図である。FIG. 5 is a schematic perspective view of the thin film deposition apparatus of FIG. 4. 本発明の薄膜成膜装置の他の例を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the other example of the thin film film-forming apparatus of this invention. 図6の薄膜成膜装置の斜視概略図である。FIG. 7 is a schematic perspective view of the thin film deposition apparatus of FIG. 6. 本発明の薄膜成膜装置の他の例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the other example of the thin film film-forming apparatus of this invention. 本発明の薄膜成膜装置の他の例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the other example of the thin film film-forming apparatus of this invention. 本発明の薄膜成膜装置の他の例を示す概略側断面図である。It is a schematic sectional side view which shows the other example of the thin film film-forming apparatus of this invention. 導体のパターンが形成されたシートの一例を示す正面図である。It is a front view which shows an example of the sheet | seat in which the pattern of the conductor was formed. 導体のパターンが形成されたシートの他の例を示す正面図である。It is a front view which shows the other example of the sheet | seat in which the pattern of the conductor was formed. 従来の薄膜成膜装置の一例を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows an example of the conventional thin film film-forming apparatus. 従来の薄膜成膜装置の他の例を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the other example of the conventional thin film film-forming apparatus. 従来の薄膜成膜装置の他の例を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the other example of the conventional thin film film-forming apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

40 薄膜成膜装置
41 金属製容器
42 中空容器
43 真空チャンバ
44 原料ガス導入管
45 マイクロ波発振器
46 方形導波管
50 導体
51 金属製容器
60 薄膜成膜装置
61 円形導波管
62 導体
70 薄膜成膜装置
71 方形導波管
80 薄膜成膜装置
81 金属製容器
90 薄膜成膜装置
91 金属製容器
92 方形導波管
100 薄膜成膜装置
110 シート
111 導体
112 シート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 40 Thin film deposition apparatus 41 Metal container 42 Hollow container 43 Vacuum chamber 44 Source gas introduction pipe 45 Microwave oscillator 46 Rectangular waveguide 50 Conductor 51 Metal container 60 Thin film deposition apparatus 61 Circular waveguide 62 Conductor 70 Thin film formation Membrane apparatus 71 Rectangular waveguide 80 Thin film deposition apparatus 81 Metal container 90 Thin film deposition apparatus 91 Metal container 92 Rectangular waveguide 100 Thin film deposition apparatus 110 Sheet 111 Conductor 112 Sheet

Claims (11)

マイクロ波を封じ込める金属製容器と、
該金属製容器内に設けられ、内部に中空容器を収納する真空チャンバと、
中空容器内に原料ガスを導入する原料ガス導入管と、
マイクロ波発振器と、
該マイクロ波発振器からのマイクロ波を前記金属容器内に供給する導波管とを具備し、
前記金属製容器と中空容器との間に、金属製容器内のマイクロ波によって高周波電流を発生し、この高周波電流によってマイクロ波の再放射を行う導体が少なくとも1つ配置され
前記導体が、直線状であり、
導体の長手方向が、金属製容器内のマイクロ波の電界方向と同一方向であり、
前記導体の長さが、マイクロ波の波長λの半分(λ/2)の±40%の範囲内であることを特徴とするプラズマ処理装置。
A metal container that contains microwaves;
A vacuum chamber provided in the metal container and containing a hollow container therein;
A raw material gas introduction pipe for introducing the raw material gas into the hollow container;
A microwave oscillator,
A waveguide for supplying microwaves from the microwave oscillator into the metal container,
Between the metal container and the hollow container, a high-frequency current is generated by microwaves in the metal container, and at least one conductor that performs re-radiation of the microwaves by the high-frequency current is disposed ,
The conductor is linear;
The longitudinal direction of the conductor is the same direction as the electric field direction of the microwave in the metal container,
The plasma processing apparatus the length of the conductor, characterized in range der Rukoto of the range of ± 40% of the half wavelength of the microwave λ (λ / 2).
前記導波管が、前記マイクロ波発振器からのマイクロ波を前記金属製容器の側面から金属容器内に供給するものであることを特徴とする請求項記載のプラズマ処理装置。 The waveguide, a plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the microwave from the side of the metal container and supplies into the metal container from the microwave oscillator. 前記原料ガス導入管が、前記マイクロ波発振器からのマイクロ波を前記金属容器内に供給する導波管を兼ねていることを特徴とする請求項記載のプラズマ処理装置。 The material gas inlet tube, a plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the microwave also serves as a waveguide for supplying the metal container from the microwave oscillator. マイクロ波を封じ込める金属製容器と、
該金属製容器内に設けられ、内部に中空容器を収納する真空チャンバと、
中空容器内に原料ガスを導入する原料ガス導入管と、
マイクロ波発振器と、
該マイクロ波発振器からのマイクロ波を前記金属容器内に供給する導波管とを具備し、
前記金属製容器と中空容器との間に、金属製容器内のマイクロ波によって高周波電流を発生し、この高周波電流によってマイクロ波の再放射を行う導体が少なくとも1つ配置され、
前記導体が、環状であり、
導体の円周方向が、金属製容器内のマイクロ波の電界方向と同一方向であり、
前記導体の円周の長さが、マイクロ波の波長λの±40%の範囲内であることを特徴とするプラズマ処理装置。
A metal container that contains microwaves;
A vacuum chamber provided in the metal container and containing a hollow container therein;
A raw material gas introduction pipe for introducing the raw material gas into the hollow container;
A microwave oscillator,
A waveguide for supplying microwaves from the microwave oscillator into the metal container,
Between the metal container and the hollow container, a high-frequency current is generated by microwaves in the metal container, and at least one conductor that performs re-radiation of the microwaves by the high-frequency current is disposed,
The conductor is annular;
Circumferential conductor, Ri same direction der the electric field direction of a microwave in the metal container,
The length of the circumference of the conductor, the microwave a range of ± 40% of the range in der Rukoto features and to pulp plasma processing apparatus of the wavelength λ of.
前記導波管が、前記マイクロ波発振器からのマイクロ波を前記金属製容器の上面または下面から金属容器内に供給するものであることを特徴とする請求項記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 4 , wherein the waveguide supplies microwaves from the microwave oscillator into the metal container from the upper surface or the lower surface of the metal container. 前記導体が、前記真空チャンバ上に、直接または他の部材を介して配置されていることを特徴とする請求項1ないしいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 The conductor is, on the vacuum chamber, directly or other plasma processing apparatus according to claims 1, characterized in that it is arranged through the member 5 any one. 前記導体は、該導体が表面に形成されたシートが前記真空チャンバに巻き付けられて配置されていることを特徴とする請求項1ないしいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 It said conductor, the plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 5 sheets conductor is formed on the surface, characterized in that it is arranged wound around the vacuum chamber. 前記金属製容器が、円筒型空洞共振器構造を有するものであることを特徴とする請求項1ないしいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 The metallic container, the plasma processing apparatus according to an item any of claims 1 to 7, characterized in that with a cylindrical cavity resonator structure. 前記金属製容器内に、真空チャンバが2個以上設けられていることを特徴とする請求項1ないしいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 The metallic container, the plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it is provided a vacuum chamber 2 or more. 中空容器の内面に薄膜を成膜させる薄膜成膜装置であることを特徴とする請求項1ないしいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 9 , wherein the plasma processing apparatus is a thin film forming apparatus for forming a thin film on an inner surface of a hollow container. マイクロ波を封じ込める金属製容器と、該金属製容器内に設けられ、内部に中空容器を収納する真空チャンバと、中空容器内に原料ガスを導入する原料ガス導入管と、マイクロ波発振器と、該マイクロ波発振器からのマイクロ波を前記金属容器内に供給する導波管とを具備する薄膜成膜装置を用いて、中空容器の内面に薄膜を成膜する薄膜成膜方法において、
成膜後の中空容器表面の薄膜の膜厚を測定し、
該測定した膜厚をフィードバックして、金属製容器と中空容器との間で、かつ所望の膜厚が形成されなかった部分付近に、金属製容器内のマイクロ波によって高周波電流を発生し、この高周波電流によってマイクロ波の再放射を行う導体を配置することを特徴とする薄膜成膜方法。
A metal container for containing microwaves, a vacuum chamber provided in the metal container and containing a hollow container therein, a source gas introduction pipe for introducing a source gas into the hollow container, a microwave oscillator, In a thin film deposition method for depositing a thin film on the inner surface of a hollow container using a thin film deposition apparatus comprising a waveguide for supplying a microwave from a microwave oscillator into the metal container,
Measure the thickness of the thin film on the surface of the hollow container after film formation,
The measured film thickness is fed back to generate a high-frequency current between the metal container and the hollow container and near the portion where the desired film thickness is not formed by microwaves in the metal container. A method of forming a thin film, comprising arranging a conductor that re-radiates microwaves by a high-frequency current.
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