專利名稱：成膜裝置，匹配器以及阻抗控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及成膜裝置，匹配器以及匹配電路阻抗控制方法，特別涉及，采用等離子體;^文電而進(jìn)行成膜的成膜裝置、被安裝在該成膜裝置上的匹配器、 以及控制該匹配器的匹配電路的阻抗的匹配電路阻抗控制方法。
背景技術(shù)：
低溫下形成薄膜的技術(shù)之一 ，是利用通過高頻電力或微波電力產(chǎn)生的等 離子體放電的等離子體CVD法。等離子體CVD法，由于可以通過等離子體 放電激發(fā)與成膜相關(guān)聯(lián)的化學(xué)種，從而可以降低成膜溫度。對(duì)于等離子體CVD法必不可少的技術(shù)之一，是發(fā)生等離子體放電的電 力系統(tǒng)中阻抗的匹配。阻抗的匹配，對(duì)于準(zhǔn)確實(shí)行等離子體著火并且為使等 離子體穩(wěn)定非常重要。 一般來講，阻抗的匹配，通過連接在發(fā)生高頻電力或 微波電力的電源和被設(shè)置在成膜室的電極之間的匹配器來實(shí)行。形成成膜室 的膛室(chamber)自身被作為電極使用的時(shí)候，在該膛室與電源之間設(shè)置匹 配器。通過適當(dāng)?shù)乜刂圃撈ヅ淦鞯淖杩?，?shí)現(xiàn)阻抗的匹配。根據(jù)這樣的背景，提出了各種各樣的用于適當(dāng)?shù)乜刂破ヅ淦鞯淖杩沟募?術(shù)。例如，特開平9-260096號(hào)公報(bào)上，公開了用于通過阻抗的變化，即使等 離子體的著火點(diǎn)偏離也能自動(dòng)地進(jìn)行阻抗匹配，使等離子體準(zhǔn)確的著火的技 術(shù)。該公報(bào)上公開的阻抗匹配方法具有以預(yù)先設(shè)定的阻抗作為基準(zhǔn)搜索等 離子體著火的阻抗的匹配點(diǎn)的工序；如果等離子體的著火被確認(rèn)，則自動(dòng)過 渡到成為形成穩(wěn)定的等離子體放電而預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)的阻抗的匹配點(diǎn)的工 序；自動(dòng)搜索使以過渡后的匹配點(diǎn)作為基準(zhǔn)而形成的等離子體放電穩(wěn)定的阻 抗的匹配點(diǎn)的工序。這樣的阻抗匹配方法，因?yàn)閷?duì)等離子體著火自動(dòng)實(shí)行最 佳的阻抗匹配，可以在短時(shí)間進(jìn)行穩(wěn)定的等離子體的著火。而且，可以防止 處理室內(nèi)的阻抗的變化導(dǎo)致的等離子體的未著火或到等離子體著火為止的長 時(shí)間。特開平8-96992號(hào)公報(bào)上，公開了通過匹配器的阻抗的控制的最佳化， 使等離子體處理位置的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定的技術(shù)。該公報(bào)上公開的等離子體處理位置 的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，只在成膜被開始后的規(guī)定的時(shí)間內(nèi)控制匹配器的阻抗，該時(shí)間 經(jīng)過后維持匹配器的阻抗為一定。通過使用這種運(yùn)轉(zhuǎn)方法，因?yàn)椴活l繁改變 匹配器的阻抗，對(duì)等離,子體的輸入功率穩(wěn)定，從而，等離子體處理裝置的運(yùn) 轉(zhuǎn)穩(wěn)定。特開2003-249454號(hào)公報(bào)上，公開了對(duì)于等離子體處理中的異常放電等 為起因的負(fù)荷阻抗的突發(fā)的變化而適當(dāng)處理的等離子體處理方法。該公報(bào)中 記載的等離子體處理方法，僅在預(yù)先設(shè)定的阻抗可變范圍內(nèi)進(jìn)行匹配器的阻 抗調(diào)整。這種等離子體處理方法，即使負(fù)荷阻抗發(fā)生大的變化，由于匹配器 的阻抗與正常時(shí)的阻抗沒有大的偏離，所以可以抑制促進(jìn)異常放電、或在異 常放電安定后阻抗恢復(fù)到最佳值為止有長時(shí)間等問題。實(shí)現(xiàn)阻抗匹配應(yīng)該考慮的事項(xiàng)之一 ，是在緊接等離子體著火之后的匹配 器的阻抗的控制。在緊接等離子體著火之后，負(fù)荷阻抗(即，通過等離子體、 電極以及成膜室形成的阻抗)急劇變化。如果要響應(yīng)該負(fù)荷阻抗的急劇變化 來自動(dòng)匹配阻抗，則有時(shí)由于匹配動(dòng)作的延遲阻抗的控制系統(tǒng)的動(dòng)作發(fā)散， 反而會(huì)招致等離子體的消失。進(jìn)行緊接等離子體著火之后的匹配器的阻抗的 控制，使得避免以負(fù)荷阻抗的突變?yōu)槠鹨虻牡入x子體的消失是重要的。在緊接等離子體著火之后的匹配器的阻抗的控制的最佳化，在如數(shù)秒那 樣極短的時(shí)間的成膜多次反復(fù)實(shí)行的時(shí)候特別重要。例如，適合于在如PET 瓶那樣的樹脂制的容器的表面，形成用于防止氧氣和二氧化碳?xì)怏w透過的透 過防止膜的情況。由于樹脂制的容器耐熱性差，在樹脂制的容器上形成透過 防止膜的時(shí)候，必須在短時(shí)間完成透過防止膜的成膜而防止容器的溫度的上升。成膜時(shí)間是極短時(shí)間的情況下的困難性之一，是在加快對(duì)阻抗控制的響 應(yīng)上有極限。阻抗匹配， 一般來講，由于通過機(jī)械地控制可變電容器的容量 來進(jìn)行，所以在加快對(duì)阻抗控制的響應(yīng)上有極限。但是，如果阻抗控制的響 應(yīng)對(duì)于成膜時(shí)間不是充分高速，則在負(fù)荷阻抗的急劇變化后到結(jié)束控制動(dòng)作 為止的必要時(shí)間對(duì)于成膜時(shí)間的比例變大。這樣，由于招致膜質(zhì)的不均勻性， 不令人滿意。此外，阻抗匹配技術(shù)中，對(duì)于成膜被多次反復(fù)時(shí)負(fù)荷阻抗的變動(dòng)的對(duì)策 非常重要。如果成膜被多次反復(fù)，則由于在成膜室內(nèi)膜的堆積負(fù)荷阻抗逐漸
變動(dòng)。阻抗匹配，必須可以對(duì)應(yīng)這種負(fù)荷阻抗的緩慢的變動(dòng),專利文獻(xiàn)1 專利文獻(xiàn)2 專利文獻(xiàn)3特開平9-260096號(hào)公報(bào) 特開平8-96992號(hào)公報(bào) 特開2003-249454號(hào)公才艮發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是基于這種背景完成的。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供阻抗控制，能夠避免在緊接等離子體著火后發(fā) 生的以負(fù)荷阻抗的急劇變化為起因的等離子體的消失。本發(fā)明的其他目的是提供阻抗控制，用于應(yīng)對(duì)多次反復(fù)成膜導(dǎo)致的負(fù)荷 阻抗的緩慢的變動(dòng)。在本發(fā)明的一個(gè)觀點(diǎn)中，成膜裝置包括電源；匹配電路；電極，經(jīng)由 匹配電路從電源接收電力，通過電力在容納成膜對(duì)象的成膜室的內(nèi)部產(chǎn)生等 離子體；以及控制單元，控制匹配電路的阻抗，控制單元，在從電源向電極 開始提供電力的第1時(shí)刻開始的第1期間內(nèi)將匹配電路的阻抗保持一定，在 從第1期間結(jié)束的第2時(shí)刻開始的第2期間內(nèi)，響應(yīng)來自電極的反射波電力 而控制匹配電路的阻抗。在這種成膜裝置中，開始從電源向電極的提供電力后，由于僅在規(guī)定時(shí) 間固定匹配電路的阻抗，所以即使產(chǎn)生負(fù)荷阻抗的急劇變化，阻抗的控制動(dòng)的消失。優(yōu)選的是，控制單元響應(yīng)作為在電源停止電力提供的第3時(shí)刻的匹配電 路阻抗的結(jié)束時(shí)阻抗，從而決定下期阻抗，并且，把匹配電路的阻抗設(shè)定為 下期阻抗，電源從匹配電路的阻抗被設(shè)定為下期阻抗后的第4時(shí)刻開始經(jīng)由 匹配電路向電極開始提供電力。作為在第3時(shí)刻的匹配電路阻抗的結(jié)束阻抗， 是表示之前成膜室的狀態(tài)的良好的參數(shù)。通過使用有關(guān)結(jié)束時(shí)阻抗來設(shè)定下 期阻抗，可以對(duì)應(yīng)于多次反復(fù)成膜導(dǎo)致的負(fù)荷阻抗的緩慢的變動(dòng)而適當(dāng)?shù)貨Q 定下期阻抗。優(yōu)選控制單元把僅偏離結(jié)束時(shí)阻抗預(yù)定偏移量的阻抗決定為下期阻抗。 另外，優(yōu)選控制單元響應(yīng)從外部被輸入的選擇指令而從多個(gè)偏移量中選 擇一個(gè)偏移量，并且，把從結(jié)束時(shí)阻抗僅偏離被選擇的一個(gè)偏移量的阻抗決 定作為下期阻抗。在本發(fā)明另一個(gè)觀點(diǎn)中，匹配器包括被連接到電源上的輸入端子、被 連接到成膜室內(nèi)部發(fā)生等離子體的電極上的輸出端子、被連接在輸入端子和 輸出端子之間的匹配電路、為控制匹配電路的阻抗的控制單元?？刂茊卧?， 在從輸入端子向輸出端子的行波電力超過第1閾值的第1時(shí)刻起開始的第1 期間內(nèi)把匹配電路的阻抗保持一定，在第1期間結(jié)束第2時(shí)刻起開始的第2 期間內(nèi)，響應(yīng)從輸出端子向輸入端子的反射波電力而控制匹配電路的阻抗。 控制單元，在第2時(shí)刻之后，行波電力從第2閾值降低時(shí)，響應(yīng)作為在行波 電力從第2閾值降低的第3時(shí)刻的匹配電路的阻抗的結(jié)束時(shí)阻抗而決定下期 阻抗，并且，把匹配電路的阻抗設(shè)定為下期阻抗。第1閾值和第2閾值有可 能一致，也有可能不同。在本發(fā)明更進(jìn)一步的其他觀點(diǎn)中，阻抗匹配方法用于成膜裝置，該成膜 裝置包括匹配電路；以及經(jīng)由匹配電路接收電力，通過電力在容納成膜對(duì) 象的成膜室的內(nèi)部產(chǎn)生等離子體的電極，該阻抗控制方法，包括(A) 把匹配電路的阻抗設(shè)定為第1阻抗的步驟；(B) 在(A)步驟后，經(jīng)由匹配電路開始向電極提供電力的步驟；(C) 從開始提供電力起開始的第1期間內(nèi)把阻抗保持一定的步驟；(D) 在接著第1期間的第2期間內(nèi)，響應(yīng)來自電極的反射波電力而控 制阻抗的步驟。在本發(fā)明更進(jìn)一步的其他觀點(diǎn)中，阻抗控制方法包括(E) 在從第2時(shí)刻起開始的第2期間內(nèi)，經(jīng)由匹配電路向電極提供電 力的步驟；(F) 在第2期間內(nèi)，響應(yīng)來自電極的反射波電力而控制阻抗的步驟；(G) 在第2時(shí)刻之后的第3時(shí)刻內(nèi)停止電力的提供的步驟；(H) 在第3時(shí)刻，響應(yīng)作為匹配電路的阻抗的結(jié)束時(shí)阻抗而決定下期 阻抗，并且，把匹配電路的阻抗設(shè)定為下期阻抗的步驟；(I) 從匹配電路的阻抗被設(shè)定為下期阻抗后的第4時(shí)刻開始經(jīng)由匹配電 路開始向電極提供電力的步驟。如以上的成膜裝置、匹配器以及阻抗控制方法，特別適宜于應(yīng)用在給樹 脂瓶涂層的樹脂瓶涂層裝置。按照本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)用于避免在緊接等離子體著火后發(fā)生的、以負(fù)荷
阻抗的急劇變化為起因的等離子體的消失的阻抗控制。另外，按照本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)用于應(yīng)對(duì)多次反復(fù)成膜造成的負(fù)荷阻抗的 緩慢的變動(dòng)的阻抗控制。


圖l是表示本發(fā)明的成膜裝置的一個(gè)實(shí)施方式的概念圖。 圖2是表示本實(shí)施方式中的匹配器的構(gòu)成的方框圖。圖3是表示本實(shí)施方式中的成膜步驟的時(shí)序圖。圖4是表示本實(shí)施方式中的匹配器的另一個(gè)構(gòu)成的方框圖。
具體實(shí)施方式
下面，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的成膜裝置的一個(gè)實(shí)施方式。本實(shí)施方 式的成膜裝置，如圖1所示，是為了在樹脂瓶2 (例如PET (polyethylene terephthalate )瓶)的內(nèi)面形成DLC ( diamond like carbon )膜的樹脂瓶涂層裝 置l。 DLC膜，是為了防止氧氣和二氧化碳?xì)怏w不被希望地透過樹脂瓶2的 透過防止膜。樹脂瓶2，大多數(shù)有微少地透過氧氣，二氧化碳?xì)怏w的性質(zhì)， 形成透過防止膜對(duì)于維持被樹脂瓶2容納的飲料、藥品、其他液體的品質(zhì)非 常重要。樹脂瓶涂層裝置l，包括基臺(tái)3、絕緣板4、外部電極5、排氣管6、 內(nèi)部電極7、原料氣體提供管8、高頻電源9、匹配器IO。絕緣板4,被安裝在基臺(tái)3上，有將基臺(tái)3和外部電極5絕緣的機(jī)能。 絕緣板4，由陶瓷形成。外部電極5，在其內(nèi)部形成容納作為成膜對(duì)象的樹脂瓶2的成膜室11, 進(jìn)一步，在該成膜室ll有發(fā)生等離子體的作用。外部電極5，由都是金屬形 成的本體部5a和蓋體5b構(gòu)成，成膜室11可通過把蓋體5b從本體部5a分離 來開閉。作為成膜對(duì)象的樹脂瓶2，從通過把蓋體5b從本體部5a分離形成的 開口被插入到成膜室11。外部電極的本體部5a，通過匹配器IO一皮連接到高 頻電源9。 DLC膜成膜的時(shí)候，從高頻電源9向外部電極5提供用于發(fā)生等 離子體的高頻電力。排氣管6為了給成膜室11排氣而被使用。排氣管6被連接到真空泵上(未 圖示)。如果樹脂瓶2被插入到成膜室11，通過真空泵經(jīng)由排氣管6將成膜
室11排氣。內(nèi)部電極7被插入到由外部電極5形成的成膜室11中。內(nèi)部電極7接地， 如果從高頻電源9向外部電極5提供高頻電力，則在外部電極5和內(nèi)部電極 7之間發(fā)生高電壓。通過該高電壓在成膜室11內(nèi)發(fā)生等離子體放電。內(nèi)部電 極7具有可插入樹脂瓶2內(nèi)的形狀，樹脂瓶2被導(dǎo)入成膜室11以能在其內(nèi)部 容納內(nèi)部電極7。內(nèi)部電極7與原料氣體提供管8連接，還具有4巴從原料4是 供管8提供的原料氣體導(dǎo)入到成膜室11內(nèi)的作用。更具體來說，在內(nèi)部電極 7形成噴出孔7a，原料氣體從噴出孔7a向樹脂瓶2的內(nèi)面噴出。如果在成膜 室11內(nèi)發(fā)生等離子體放電的狀態(tài)下原料氣體被噴出，則在樹脂瓶2的內(nèi)面形 成DLC膜。高頻電源9，向外部電極5提供用于發(fā)生等離子體放電的高頻電力。在 DLC膜的成膜期間，高頻電源9持續(xù)向外部電極5提供高頻電力。匹配器10,被連接到外部電極5和高頻電源9之間，有實(shí)現(xiàn)他們之間的 阻抗匹配的作用。圖2表示匹配器10的構(gòu)成。匹配器10包括輸入端子21、 輸出端子22、匹配電^各23、電流一僉測(cè)元件24、電壓^f全測(cè)元件25、控制單元 26。輸入端子21被連接到高頻電源9,輸出端子22被連接到外部電極5。從 高頻電源9輸出的電力，被輸入到輸入端子21，進(jìn)一步，從輸出端子22向 外部電極5提供。但是，因?yàn)樽杩沟牟黄ヅ洌瑥母哳l電源9向外部電極5提 供的電力的一部分被反射。從輸入端子21向輸出端子22的電力，是從高頻 電源9向外部電極5的電力，以下，稱之為行波電力。另一方面，從輸出端 子22向輸入端子21的電力，是通過外部電極5反射的電力，以下，稱之為 反射波電力。匹配電路23，包括被連接到輸入端子21和接地端子29之間的可變電 容器23a、被串聯(lián)連接到輸入端子21和輸出端子22之間的可變電容器23b 和線圈23c?？勺冸娙萜?3a、 23b，通過其可動(dòng)電極的移動(dòng)，可以調(diào)整其電 容量。匹配電路23的阻抗通過調(diào)節(jié)可變電容器23a、 23b的電容量進(jìn)行調(diào)節(jié)。電流一企測(cè)元件24和電壓4全測(cè)元件25一皮用于測(cè)量4于波電力和反射波電力。 電流4全測(cè)元件24測(cè)量流過l命入端子21的電流，電壓纟企測(cè)元件25測(cè)量輸入端 子21的電壓。被測(cè)量的電流和電壓被輸出到控制單元26,控制單元26被用 于計(jì)算行波電力和反射波電力。
控制單元26根據(jù)通過電流;險(xiǎn)測(cè)元件24和電壓^r測(cè)元件25測(cè)量的電流和 電壓計(jì)算^于波電力和反射波電力，響應(yīng)該行波電力和反射波電力來控制可變 電容器23a、 23b的電容量，即匹配電路23的阻抗。行波電力被用于控制單 元26檢知高頻電源9的動(dòng)作狀態(tài)；如果行波電力超過規(guī)定的閾值并增加，控 制單元26就判斷高頻電源9已開始向外部電極5提供電力。然后，如果行波 電力超過規(guī)定的閾值而減少，控制單元26就判斷高頻電源9已停止向外部電 極5提供電力。另一方面，反射波電力被用于實(shí)現(xiàn)外部電極5和高頻電源9 之間的阻抗匹配?？刂瓶勺冸娙萜?3a、 23b的電容量，使得反射波電力為最 小，通過可變電容器23a、 23b的控制，實(shí)現(xiàn)外部電極5和高頻電源9之間的 阻-抗匹配。為了提高成膜處理效率，優(yōu)選在一條成膜線，多臺(tái)的這種樹脂瓶涂層裝 置1被并列配置在同一圓周上，通過多個(gè)樹脂瓶涂層裝置1逐次實(shí)行對(duì)各樹 脂瓶的成膜。這個(gè)時(shí)候，.多個(gè)樹脂瓶涂層裝置1沿圓周移動(dòng)的同時(shí)被旋轉(zhuǎn)， 各樹脂瓶涂層裝置l,與伴隨旋轉(zhuǎn)的處理順序同步，反復(fù)進(jìn)行規(guī)定的瓶提供、 成膜處理、瓶排出處理。按照這樣構(gòu)成的樹脂瓶涂層裝置1在樹脂瓶2上形成DLC膜的成膜步 驟，參照?qǐng)D3在以下詳細(xì)記述。在本實(shí)施方式的成膜步驟中重要的點(diǎn)有兩個(gè)。 一個(gè)是，如圖3所示，在 開始從高頻電源9向外部電極5提供高頻電源后，匹配電路23的阻抗(即， 可變電容器23a、 23b的電容量)被固定，不進(jìn)行積極的控制匹配電路23的 阻抗控制。這是為了避免緊接等離子體著火后以負(fù)荷阻抗的急劇變化為起因 的等離子體的消失。如前所述，如果在緊接等離子體著火后積極地控制匹配 電路23的阻抗，則有時(shí)由于匹配動(dòng)作的延遲，阻抗的控制系統(tǒng)的動(dòng)作發(fā)散， 反而會(huì)招致等離子體的消失。為了防止由于阻抗的控制系統(tǒng)的動(dòng)作的發(fā)散而 引起的等離子體的消失，在開始從高頻電源9向外部電極5提供高頻電力后， 僅在規(guī)定時(shí)間固定匹配電路23的阻抗。匹配電路23的阻抗被固定的期間， 以下，稱之為匹配休止期間。在緊接高頻電力的提供開始后不進(jìn)行匹配電路23的阻抗控制，由于招致 阻抗的不匹配而可能被認(rèn)為是不適宜的。但是，這種不合適通過適當(dāng)?shù)剡x擇電路23的阻抗，雖然不能實(shí)現(xiàn)阻抗的完全的匹配，但是可以將反射波抑制為
并非對(duì)成膜不適合的程度。在匹配休止期間中不進(jìn)行匹配電路23的阻抗的控 制，倒不如說對(duì)用于防止以負(fù)荷阻抗的急劇變化為起因的等離子體的消失有效。但是，從高頻電力提供的觀點(diǎn)來看，由于匹配休止期間中未完成完全的 匹配，所以向等離子體的輸入電力減少。為了在高頻電力提供期間向等離子 體充分提供電力，希望對(duì)于自動(dòng)匹配期間來說放電休止期間充分少。作為例子，在全電力提供期間為3.0秒的時(shí)候，把匹配休止期間設(shè)定為0.3秒左右。 還有一個(gè)重要點(diǎn)，在高頻電源9向外部電極5提供高頻電力結(jié)束后，接 著開始從高頻電源9向外部電極5提供高頻電力時(shí)的匹配電路23的阻抗被決的偏移量。換言之，接著在從高頻電源9向外部電極5的高頻電力的提供在 時(shí)刻t3暫時(shí)結(jié)束后，在接下來開始高頻電力的提供的時(shí)刻14的匹配電路23的 阻抗被決定為，從時(shí)刻t3的匹配電^各23的阻抗僅變化頭見定的偏移量。這種匹配電路23的阻抗控制，對(duì)為了對(duì)應(yīng)以成膜室11的狀態(tài)變化為起 因的負(fù)荷阻抗的緩慢的變動(dòng)有效。如前所述，本實(shí)施方式中，在緊接高頻電 力的提供開始后的匹配休止期間內(nèi)不進(jìn)行匹配電路23的阻抗的控制。這樣， 產(chǎn)生決定高頻電力的提供開始時(shí)的匹配電路23的阻抗，使得等離子體的著火 成為可能，并且，使反射波電力在一定程度上被抑制的必要性。為此，考慮 把高頻電力的提供開始時(shí)的匹配電路23的阻抗從經(jīng)驗(yàn)上設(shè)定為一定值。但 是，如果高頻電力的提供開始時(shí)的匹配電路23的阻抗完全是一定值，則不能 對(duì)應(yīng)負(fù)荷阻抗的緩慢的變動(dòng)。所以，本實(shí)施方法中，高頻電力的提供開始時(shí) 的匹配電路23的阻抗，基于在此之前的高頻電力的提供結(jié)束時(shí)的匹配電路 23的阻抗進(jìn)行決定。這是因?yàn)?，在高頻電力的提供結(jié)束時(shí)刻13的匹配電路23 的阻抗，是反映在該時(shí)間的成膜室11的狀態(tài)的最佳指標(biāo)之一。以高頻電力的 提供結(jié)束時(shí)刻13的匹配電路23的阻抗作為基準(zhǔn)，通過決定接下來的高頻電力 的提供開始時(shí)刻t4的匹配電路23的阻抗，可以有效地對(duì)應(yīng)負(fù)荷阻抗的緩慢的 變動(dòng)。如果考慮在時(shí)刻t3的匹配電路23的阻抗是通過自動(dòng)匹配動(dòng)作把發(fā)射電力 控制為最小的結(jié)果，則為了減少下一個(gè)放電循環(huán)的匹配^木止期間的反射電力， 關(guān)于所述偏移量，希望成為少的偏移量。作為例子，如果使匹配電路23的阻 抗可變的范圍為0~100%，把百分之幾的數(shù)值作為偏移量來設(shè)定。
以下，以時(shí)間序列說明形成DLC膜的成膜步驟。到DLC膜成膜開始之前，樹脂瓶2被導(dǎo)入成膜室11，進(jìn)一步，如圖3 所示，可變電容器23a、 23b初始地^皮:沒定為某個(gè)電容量值。通過與把原料氣體導(dǎo)入成膜室11，同時(shí)從高頻電源9向外部電極5開始 提供高頻電力，開始DLC膜的成膜。在開始從高頻電源9向外部電極5提供 高頻電力的時(shí)刻，在圖3中作為時(shí)刻^參考。匹配電路23的控制單元26, 通過感知行波電力超過規(guī)定閾值，檢知高頻電力的提供的開始。在從時(shí)刻t,開始的匹配休止期間中，不實(shí)行可變電容器23a、 23b的電容 量，即，匹配電路23的阻抗的積極的控制。匹配電路23的控制單元26在招， 測(cè)到高頻電力的提供的開始后，僅在規(guī)定的時(shí)間固定可變電容器23a、 23b的 電容量。在匹配休止期間內(nèi)雖然發(fā)生負(fù)荷阻抗的急劇變化，不進(jìn)行響應(yīng)負(fù)荷 阻抗的急劇變化的控制。據(jù)此，以負(fù)荷阻抗的急劇變化為起因的等離子體的 消失被避免。在匹配休止期間的結(jié)束時(shí)刻t2,控制單元26響應(yīng)反射波電力并開始可變 電容器23a、 23b的電容量的控制?？刂茊卧?6，為使反射波電力為最小，積 極地控制匹配電路23的阻抗。匹配電路23的阻抗被積極地控制的期間，在 圖3，作為自動(dòng)匹配期間參考。然后，高頻電源9，為了使DLC膜的成膜結(jié)束，在時(shí)刻12之后的時(shí)刻13 停止高頻電力的4是供。匹配電路23的控制單元26,通過感知行波電力減少 而低于規(guī)定的閾值，從而檢知高頻電力的提供的停止。如果檢知高頻電力的 提供的停止，則匹配電路23的控制單元26僅把可變電容器23a、 23b的電容 量偏離規(guī)定的偏移值。即，在將高頻電力的提供被停止的時(shí)刻t3的可變電容 器23a、 23b的電容量分別作為Ca3、 Cw時(shí)，控制單元26把可變電容器23a、 23b的電容量分別設(shè)定為Ca3+ACa、 Cb3+ACb。接著，DLC膜被成膜后的樹脂瓶2從成膜室11被排出，接下來需要被 成膜的樹脂瓶2被提供成膜室11。接著，通過與上述同樣的過程進(jìn)行DLC 膜的成膜。其次在高頻電力的提供開始的時(shí)刻t(的可變電容器23a、 23b的電 容量分別是Ca3+ACa、 Cb3+ACb。根據(jù)高頻電力的提供停止的時(shí)刻t3的可變 電容器23a、 23b的電容量Ca3、 Cb3決定在高頻電力的提供開始的時(shí)刻14的可 變電容器23a、 23b的電容量，對(duì)于響應(yīng)以成膜室11的狀態(tài)的變化為起因的 負(fù)荷阻抗的緩慢的變動(dòng)，最佳實(shí)現(xiàn)阻抗匹配有效。
可變電容器23a、 23b的電容量的偏移量ACa、 ACb，可能是預(yù)先準(zhǔn)備的 固定值。適當(dāng)?shù)钠屏緼Ca、 ACb的選擇，例如以下那樣實(shí)行。向成膜裝置提供高頻電力，手動(dòng)動(dòng)作匹配器，在沒有附加等離子體的狀態(tài)下尋找反射電力變小的匹配條件。把等離子體著火后時(shí)的匹配位置作為匹配初期值C^i、 Cbini。 或者，向成膜裝置提供高頻電力，手動(dòng)動(dòng)作匹配器，在沒有附加等離子體的狀態(tài)下尋找提高加在電極上的電壓變高的狀態(tài)的匹配條件。把等離子體著火 后時(shí)的匹配位置作為匹配初期值Caini、 Cbini。向成膜裝置提供高頻電力，使等離子體著火，使匹配器自動(dòng)動(dòng)作并追蹤 等離子體的阻抗，在規(guī)定時(shí)間成膜。把這個(gè)時(shí)候的放電結(jié)束時(shí)的匹配位置作 為Caend、 Cbend。根據(jù)這些信息如以下選擇偏移量?！?Ca = Caini陽CaendACb = cbini - cbend通過再次重復(fù)進(jìn)行成膜，調(diào)整偏移量，使得反射電力更少，并且成為等離子體著火性良好的ACa和ACb,進(jìn)行最佳化。在基于等離子體CVD法的DLC涂層裝置中，表示進(jìn)行了反復(fù)成膜(未 涂層瓶設(shè)置一真空排氣一等離子體CVD—大氣開放一瓶取出)時(shí)的匹配器偏移量ACa、 ACb的例子。[成膜條件] PET弁瓦容量350ml 高頻電源頻率13.56MHz 高頻電力700W 原料氣體乙炔 成月莫時(shí)壓力lOOmTorr 偏移量△ Ca : -0.1 ~-3.5%△ Cb : 0.1-3.5%在本實(shí)施方式中，為了對(duì)應(yīng)成膜對(duì)象的樹脂瓶的材料、形狀的變更，或 DLC膜的成膜條件的變更，適當(dāng)?shù)貨Q定偏移量ACa、 ACb，偏移量的組(△ Ca、 ACb),優(yōu)選能夠從預(yù)先準(zhǔn)備的多個(gè)偏移量的組(AC/、 △(:,)、 ( ACa
e、 ACV)、 (A(V、 ACV).......中進(jìn)行選擇。這個(gè)時(shí)候，如圖4所示，在控制單元26中，設(shè)置存儲(chǔ)多個(gè)偏移量的組(ACba)、(厶C/、 ACbp)、 (ACaY、 ACbY).......的存儲(chǔ)單元26a,進(jìn)一步，從外部提供用于選擇偏移量的組的選擇指令12?？刂茊卧?6響應(yīng)該選擇指令12并從多個(gè)偏移量的組(ACa。、 A(V)、(ACV、 ACb"、 (△<:/、 ACV).......中選擇一個(gè)偏移量的組，為了決定在高頻電力的提供開始時(shí)的可變電容器23a、 23b的電容 量而使用被選擇的偏移量的組。
權(quán)利要求
1、一種成膜裝置，包括電源；匹配電路；電極，經(jīng)由所述匹配電路從所述電源接收電力，通過所述電力在容納成膜對(duì)象的成膜室的內(nèi)部產(chǎn)生等離子體；以及控制單元，控制所述匹配電路的阻抗，所述控制單元，在從所述電源向所述電極開始提供所述電力的第1時(shí)刻開始的第1期間內(nèi)將所述匹配電路的阻抗保持一定，在從所述第1期間結(jié)束的第2時(shí)刻開始的第2期間內(nèi)，響應(yīng)來自所述電極的反射波電力而控制所述匹配電路的阻抗。
2、 如權(quán)利要求1所述的成膜裝置，所述電源在所述第2時(shí)刻之后的第3時(shí)刻停止所述電力的提供， 所述控制單元響應(yīng)作為所述第3時(shí)刻的所述匹配電路的阻抗的結(jié)束時(shí)阻抗而決定下期阻抗，并且，把所述匹配電路的阻抗設(shè)定為所述下期阻抗，所述電源在從所述匹配電路的阻抗被設(shè)定為所述下期阻抗之后的第4時(shí)刻起開始經(jīng)由所述匹配電路向所述電極提供電力。
3、 如權(quán)利要求2所述的成膜裝置，所述控制單元將從所述結(jié)束時(shí)阻抗僅偏離了預(yù)先決定的偏移量后的阻 抗，決定為所述下期阻抗。
4、 如權(quán)利要求2所述的成膜裝置，所述控制單元響應(yīng)從外部輸入的選擇 指令而從多個(gè)偏移量中選擇一個(gè)偏移量，并且，將從所述結(jié)束時(shí)阻抗僅偏離 了所述被選擇的一個(gè)偏移量后的阻抗，決定為所述下期阻抗。
5、 如權(quán)利要求1所述的成膜裝置，在所述第1期間及所述第2期間內(nèi)，在所述成膜室內(nèi)容納成膜對(duì)象，并 且導(dǎo)入在所述成膜對(duì)象上形成的膜的原料氣體。
6、 如權(quán)利要求2所述的成膜裝置，所述控制單元在從所述第4時(shí)刻起開始的第3期間內(nèi)將所述匹配電路的 阻抗保持一定，在所述第1期間及所述第2期間內(nèi)，在所述成膜室內(nèi)容納第l成膜對(duì)象， 并且導(dǎo)入在所述第l成膜對(duì)象上形成的膜的原料氣體，在所述第3期間內(nèi)，在成膜室內(nèi)容納與所述第1成膜對(duì)象不同的第2成 膜對(duì)象，并且導(dǎo)入在所述第2成膜對(duì)象上形成的膜的原料氣體。
7、 一種成膜裝置，包括 電源；匹配電^各；電極，經(jīng)由所述匹配電路從所述電源接收電力，通過所述電力在容納成 膜對(duì)象的成膜室的內(nèi)部產(chǎn)生等離子體；以及 控制單元，控制所述匹配電路的阻抗，所述控制單元在從第2時(shí)刻起開始的第2期間內(nèi)，響應(yīng)來自所述電極的反射波電力而控制所述匹配電路的阻抗，所述電源在所述第2時(shí)刻之后的第3時(shí)刻停止所述電力的提供， 所述控制單元響應(yīng)作為所述第3時(shí)刻的所述匹配電路的阻抗的結(jié)束時(shí)阻抗而決定下期阻抗，并且，將所述匹配電路的阻抗設(shè)定為所述下期阻抗，起，開始經(jīng)由所述匹配電路向所述電極提供電力。
8、 如權(quán)利請(qǐng)求7所述的成膜裝置，在所述第2期間內(nèi)，在所述成膜室內(nèi)容納第1成膜對(duì)象，并且，導(dǎo)入在 所述第1成膜對(duì)象上形成的膜的原料氣體，在從所述第4時(shí)刻起開時(shí)的第3期間內(nèi)，在成膜室內(nèi)容納與所述第1成 膜對(duì)象不同的第2成膜對(duì)象，并且，導(dǎo)入在所述第2成膜對(duì)象上形成的膜的原料氣體。
9、 一種匹配器，包括 被連接到電源上的輸入端子；被連接到在成膜室內(nèi)部產(chǎn)生等離子體的電極上的輸出端子； 被連接到所述輸入端子和所述輸出端子之間的匹配電以及 用于控制所述匹配電路的阻抗的控制單元，闞值的第1時(shí)刻起開始的第l期間內(nèi)，將所述匹配電路的阻抗保持一定，在 所述第1期間結(jié)束的第2時(shí)刻起開始的第2期間內(nèi)，響應(yīng)從所述輸出端子向 所述輸入端子的反射波電力而控制所述匹配電路的阻抗。
10、 如權(quán)利要求9所述的匹配器，在所述第2時(shí)刻之后，所述行波電力從第2閾值開始降低的時(shí)候，所述 控制單元響應(yīng)作為在所述行波電力從第2閾值開始降低的第3時(shí)刻的所述匹 配電路的阻抗的結(jié)束時(shí)阻抗而決定下期阻抗，并且，4巴所述匹配電路的阻抗 設(shè)定為下期阻抗。
11、 一種阻抗控制方法，用于成膜裝置， 該成膜裝置包括匹配電路；以及經(jīng)由所述匹配電路接收電力，通過所述電力在容納成膜對(duì)象的成膜室的 內(nèi)部產(chǎn)生等離子體的電極， 該阻抗控制方法，包括(A) 把所述匹配電路的阻抗設(shè)定為第1阻抗的步驟；(B) 在所述(A)步驟后，經(jīng)由所述匹配電路開始向所述電極提供電力 的步驟；(C) 從開始提供所述電力起開始的第1期間內(nèi)把所述阻抗保持一定的步驟；(D) 在接著所述第1期間的第2期間內(nèi)，響應(yīng)來自所述電極的反射波 電力而控制所述阻抗的步驟。
全文摘要
本發(fā)明用于實(shí)現(xiàn)避免在緊接等離子體著火后發(fā)生的以負(fù)荷阻抗的急劇變化為起因的等離子的消失的阻抗控制。本發(fā)明的成膜裝置包括高頻電源、匹配電路、經(jīng)由該匹配電路接收電力，通過該電力在容納成膜對(duì)象的樹脂瓶的成膜室內(nèi)部產(chǎn)生等離子體的外部電極、以及用于控制匹配電路的阻抗的控制單元。控制單元在高頻電源開始向外部電極提供電力的第1時(shí)刻t₁起的第1期間內(nèi)將匹配電路的阻抗保持一定，在第1期間結(jié)束的第2時(shí)刻t₂起開始的第2期間內(nèi)，響應(yīng)來自外部電極的反射波電力而控制匹配電路的阻抗。
文檔編號(hào)C23C16/505GK101163819SQ20068000402
公開日2008年4月16日 申請(qǐng)日期2006年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月3日
發(fā)明者后藤征司, 山越英男, 松田聰, 淺原裕司 申請(qǐng)人:三菱重工食品包裝機(jī)械株式會(huì)社;麒麟麥酒株式會(huì)社