Способ формирования тонких пленок, устройство для формирования тонких пленок и способ мониторинга процесса формирования тонких пленок

Изобретение относится к способу для формирования тонких пленок оксида на поверхности подложки, устройству для формирования тонких пленок (варианты) и способу мониторинга процесса формирования тонких пленок и может быть использовано при изготовлении упаковок в различных отраслях производства. Газовую смесь, содержащую газообразный мономер и окисляющий реакционный газ, превращают в плазму при изменении соотношения величины потока газообразного мономера к величине потока реакционного газа таким образом, что указанное соотношение лежит в установленном диапазоне более 0 до 0,05. Это позволяет стабильно без отклонений формировать тонкие пленки, обладающие защитными свойствами по отношению к газам. В процессе образования тонкой пленки определяют, сформирована ли тонкая пленка, обладающая желаемым качеством поверхности, при помощи измерения интенсивностей альфа линии водорода и излучения кислорода, которые испускаются плазмой в ходе формирования тонкой пленки. Сравнивают измеренные значения с соответствующими эталонными интенсивностями, при которых были получены тонкие пленки, обладающие желаемым качеством слоя. Для способов формирования и мониторинга разработаны также соответствующие устройства. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 11 ил., 6 табл.

 

Текст описания приведен в факсимильном виде.

1. Способ формирования тонких пленок посредством превращения в плазму газовой смеси, состоящей из газообразного мономера и окисляющего реагирующего газа, и формирования тонких пленок на поверхности подложки, причем тонкая пленка образована из оксида, включающий первую стадию формирования первой тонкой пленки путем превращения в плазму газовой смеси при изменении соотношения величины потока газообразного мономера относительно реагирующего газа при условии, что отношение величин потоков находится в установленном диапазоне больше 0 до 0,05.

2. Способ по п.1, в котором соотношение величин потоков непрерывно уменьшается на первой стадии формирования тонкой пленки.

3. Способ по п.2, в котором исходное значение отношения величин потоков на первой стадии формирования тонкой пленки находится в диапазоне от 0,02 до 0,2.

4. Способ по п.2 или 3, дополнительно включающий вторую стадию формирования тонкой пленки при увеличении отношения величин потоков после первой стадии формирования тонкой пленки.

5. Способ по п.4, в котором газовую смесь превращают в плазму при управлении отраженной мощностью так, чтобы она составляла 10% или менее от подаваемой высокочастотной мощности, причем отраженную мощность генерируют при подаче высокочастотного питания с частотой 100 МГц или ниже на высокочастотный электрод через схему согласования импедансов.

6. Устройство для формирования тонких пленок посредством превращения в плазму газовой смеси, состоящей из газообразного мономера и реагирующего окисляющего газа, и формирования тонких пленок из оксида на внутренней поверхности цилиндрических емкостей, имеющих закрытый конец, содержащее множество камер для формирования тонких пленок, каждая из которых снабжена цилиндрическим высокочастотным электродом, один конец которого закрыт так, чтобы цилиндрическая емкость могла быть размещена на внутренней поверхности высокочастотного электрода, и снабжена заземленным электродом, размещенным в цилиндрической емкости, имеющим в своей концевой части газогенерирующий порт, выполненный с возможностью генерирования газовой смеси, блок высокочастотного электропитания, подающий высокочастотное питание к множеству камер для формирования тонких пленок и снабженный схемой согласования импедансов и источником высокочастотного электропитания, подающим высокочастотное питание на высокочастотный электрод через схему согласования импедансов, и блок управления величинами потоков для регулирования соотношения величин потоков газообразного мономера и реакционного газа, содержащихся в газовой смеси, при этом высокочастотное питание с блока высокочастотного питания подается к множеству камер для формирования тонких пленок.

7. Устройство по п.6, в котором между цилиндрической емкостью и высокочастотным электродом расположена съемная вставка, образованная изолирующим материалом.

8. Устройство по п.6 или 7, в котором газогенерирующий порт имеет, по меньшей мере, одно отверстие диаметром 5 мм или менее и/или прорезь, ширина которой 0,5 мм или менее.

9. Устройство по п.8, в котором средняя поверхностная шероховатость внешней поверхности заземленного электрода составляет от 5 до 50 мкм.

10. Устройство по п.9, в котором, по меньшей мере, на части внешней поверхности заземленного электрода предусмотрена съемная защитная трубка и средняя поверхностная шероховатость внешней поверхности защитной трубки составляет от 5 до 50 мкм.

11. Устройство по п.10, в котором на внешнюю поверхность, имеющую среднюю поверхностную шероховатость, напылен металлический или керамический материал.

12. Способ мониторинга процесса формирования тонких пленок посредством превращения в плазму газовой смеси, состоящей из газообразного кремнийорганического соединения и окисляющего газа, и формирования тонкой пленки оксида кремния на поверхности подложки, включающий измерение интенсивности альфа-лучей водорода, испускаемых плазмой, и интенсивности излучения кислорода; сравнение интенсивности альфа-лучей водорода и интенсивности излучения кислорода с уже измеренной интенсивностью альфа-лучей водорода и уже измеренной интенсивностью излучения кислорода, при которых тонкая пленка оксида кремния имеет желаемое качество поверхности; и определение, сформирована ли тонкая пленка оксида кремния, обладающая желаемым качеством поверхности.

13. Способ по п.12, в котором интенсивность альфа-лучей водорода и интенсивность излучения кислорода измеряют посредством выделения излучения, которое имеет определенный диапазон длин волн, из всего излучения, испускаемого плазмой, и измерения интенсивности выделенного излучения.

14. Способ по п.12, в котором интенсивность альфа-лучей водорода и интенсивность излучения кислорода измеряют путем измерения интенсивности излучения, которое имеет диапазон длин волн (656±5) нм и интенсивности излучения, которое имеет диапазон длин волн (777±5) нм, среди всего излучения, испускаемого плазмой.

15. Устройство для формирования тонких пленок, содержащее камеру для превращения в плазму газовой смеси, состоящей из газообразного кремнийорганического вещества и окисляющего газа, и для формирования тонкой пленки оксида кремния на поверхности подложки, измеряющий блок для измерения интенсивности альфа-лучей водорода и интенсивности излучения кислорода, испускаемых плазмой в камере, блок хранения для записи интенсивности альфа-лучей водорода и интенсивности излучения кислорода, при которых тонкая кремнийорганическая пленка имеет предварительно определенное желаемое качество поверхности, и определяющий блок для определения, находится ли измеренная интенсивность альфа-лучей водорода и измеренная интенсивность излучения кислорода в установленном диапазоне, путем сравнения измеренной интенсивности альфа-лучей водорода с интенсивностью альфа лучей водорода в блоке хранения и путем сравнения интенсивности излучения кислорода, измеренной измеряющим блоком, с интенсивностью излучения кислорода, которая записана в блоке хранения.

16. Устройство по п.15, в котором измеряющий блок снабжен полосовым фильтром для выделения только того излучения, которое имеет определенный диапазон длин волн, из всего излучения, испускаемого плазмой в камере.

17. Устройство по п.15, в котором измеряющий блок включает в себя первый полосовой фильтр, пропускание которого для излучения, имеющего длину волны за пределами диапазона (656±5) нм, составляет 1% или ниже, второй полосовой фильтр, пропускание которого для излучения, имеющего длину волны за пределами диапазона (777±5) нм, составляет 1% или ниже, первый светочувствительный элемент, который воспринимает излучение, прошедшее через первый полосовой фильтр, и второй светочувствительный элемент, который воспринимает излучение, прошедшее через второй полосовой фильтр.