專利名稱：薄膜成形設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在基片上形成薄膜的設(shè)備以及使用該設(shè)備形成薄膜的方法。例如，當(dāng)用飛濺設(shè)備等在一玻璃基片上形成薄膜時(shí)，在飛濺顆粒沉積在基片上所需位置來(lái)形成薄膜的情況下，將會(huì)形成這樣一個(gè)薄膜，即盡管基片的旋轉(zhuǎn)會(huì)使膜成形條件均勻，但膜厚度的分布在基片上對(duì)應(yīng)于可旋轉(zhuǎn)基片徑向靶中心的部分形成一最高點(diǎn)。另外，在可旋轉(zhuǎn)基片的圓周方向上，根據(jù)旋轉(zhuǎn)基片上膜成形開(kāi)始和結(jié)束的位置，將形成這樣一個(gè)膜厚度分布，即這些位置構(gòu)成了分布的起點(diǎn)和終點(diǎn)。這種膜厚度的離散是所需膜厚度值的幾個(gè)百分點(diǎn)。但在用于光學(xué)裝置、光學(xué)纖維等的光學(xué)薄膜領(lǐng)域，需要形成一具有嚴(yán)格精度和均勻厚度的薄膜，以控制隨膜厚度改變的光學(xué)膜厚度(膜厚度×折射系數(shù))。
在

圖1的飛濺設(shè)備中，基片保持器3的旋轉(zhuǎn)軸2和閘門8的旋轉(zhuǎn)軸9可以以各自的旋轉(zhuǎn)速度獨(dú)立旋轉(zhuǎn)。另外，在基片保持器3和基片4上設(shè)有膜厚度監(jiān)測(cè)器10，用于測(cè)量形成于基片4上的薄膜的厚度。該薄膜厚度監(jiān)測(cè)器10由光發(fā)射部分10a1至10a3及與光發(fā)射部分10a1至10a3一一對(duì)應(yīng)的光接收部分10b1至10b3構(gòu)成。光發(fā)射部分10a與光接收部分10b的組合包括第一監(jiān)測(cè)器10a1-10b1，第二監(jiān)測(cè)器10a2-10b2和第三監(jiān)測(cè)器10a3-10b3。因此由光發(fā)射部分10a1至10a3和光接收部分10b1至10b3組成的光傳感器構(gòu)成了一組監(jiān)測(cè)器(第一至第三監(jiān)測(cè)器)，從而能夠用薄膜厚度監(jiān)測(cè)器10測(cè)量玻璃基片4與薄膜之間的透射比，以監(jiān)測(cè)薄膜厚度的均勻性。另外，設(shè)備空腔1可由真空泵11抽空。另外，在設(shè)備空腔1的截面底部飛濺靶側(cè)部區(qū)域設(shè)有一氣體引入口12a，用于從中引入飛濺氣體。一氣體引入口12b在設(shè)備空腔1的截面上部中靠近基片保持器3定位，從中引入反應(yīng)氣體。
為了在玻璃基片4上形成薄膜，首先用真空泵作為預(yù)處理抽空空腔1內(nèi)部。然后將作為飛濺氣體的氬氣穿過(guò)氣體引入口12a引入。然后環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸9旋轉(zhuǎn)閘門8，將開(kāi)口8a調(diào)節(jié)到位于靶5上方的位置。然后通過(guò)預(yù)飛濺，將電能施加到飛濺陰極6上，清理靶5的表面。隨后，將作為飛濺氣體的氬氣通過(guò)氣體引入口12a引入，同時(shí)通過(guò)氣體引入口12b引入作為反應(yīng)氣體的氧氣。另外，環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸9旋轉(zhuǎn)閘門8，將開(kāi)口8a調(diào)節(jié)到靶5上方的位置。將電能加到飛濺陰極6上，從而飛濺陰極6上的Ti靶5進(jìn)行飛濺。這樣就在基片4上形成一氧化膜，TiO2。此時(shí)，環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸2旋轉(zhuǎn)基片保持器3和基片4。然后在一預(yù)定時(shí)間內(nèi)連續(xù)在基片4上形成TiO2，同時(shí)用薄膜厚度監(jiān)測(cè)器10測(cè)量基片4上薄膜的厚度。當(dāng)已經(jīng)形成的薄膜已經(jīng)達(dá)到一預(yù)定厚度時(shí)，再次旋轉(zhuǎn)閘門8，將開(kāi)口8a調(diào)節(jié)到除靶5上方以外的位置。然后完成膜成形。
在該常規(guī)裝置中，閘門8用作切換膜成形的開(kāi)始和結(jié)束的裝置，或者用于防止靶物質(zhì)在預(yù)飛濺步驟中飛到基片4上。閘門8還具有通過(guò)其開(kāi)口8a的形狀校正薄膜厚度分布的功能。日本專利公開(kāi)No.H4-173972在其圖5中公開(kāi)了一種飛濺設(shè)備，包括具有一開(kāi)口的閘門(膜厚度校正板)，該開(kāi)口的形狀能夠以上述方式校正膜的厚度，其中該閘門(膜厚度校正板)具有該開(kāi)口8a。
但對(duì)于具有形狀固定的開(kāi)口的閘門(膜厚度校正板)，難以注意在飛濺步驟中各種飛濺條件(真空度，引入氣體量，從空腔釋放的氣體量，飛濺電壓，飛濺電流等等)的變化。特別是，在光學(xué)薄膜領(lǐng)域公知的是，薄膜，如氧化物或氮化物，會(huì)用反應(yīng)飛濺設(shè)備形成，這種情況下的膜成形速度和膜質(zhì)量取決于靶的表面狀態(tài)。靶的表面狀態(tài)與反應(yīng)氣體的局部壓力有關(guān)。一般地，膜成形速度和反應(yīng)氣體的局部壓力具有用磁滯曲線表示的相關(guān)性。另外，磁滯曲線在輸入電能時(shí)顯著改變，導(dǎo)致不穩(wěn)定狀態(tài)。因此上述飛濺條件可能改變。
因此日本專利公開(kāi)No.s61-183464在其圖2中公開(kāi)了一種裝置，其中大量可移動(dòng)的膜厚度校正板構(gòu)成了膜厚度校正元件，以調(diào)節(jié)開(kāi)口的形狀，從而注意膜厚度分布上的變化。但當(dāng)膜厚度校正板的驅(qū)動(dòng)工作進(jìn)行時(shí)，該裝置可能在保持真空度上失效。因此從處理的觀點(diǎn)來(lái)看，該裝置不可能是高效的。
另外，日本專利公開(kāi)Nos.H4-173972和S61-183464中公開(kāi)的上述常規(guī)現(xiàn)有技術(shù)在其徑向校正形成于可旋轉(zhuǎn)基片上的薄膜厚度。在旋轉(zhuǎn)開(kāi)始和結(jié)束時(shí)它們不能確保在圓周方向上校正膜厚度分布。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一實(shí)施例提供一種薄膜成形設(shè)備，包括相互面對(duì)定位的一基片和一膜成形源，該設(shè)備還包括一膜成形速度控制元件，該控制元件具有一用于控制形成于上述基片上的薄膜的膜成形速度的開(kāi)口，及一膜厚度校正元件，該校正元件具有一用于校正形成于上述基片上的薄膜厚度的開(kāi)口，上述膜成形速度控制元件和上述膜厚度校正元件設(shè)置成插入上述基片與上述膜成形源之間并從中取出。
在這種情況下，該設(shè)備中，當(dāng)上述膜成形速度控制元件和上述膜厚度校正元件插入上述基片與上述膜成形源之間時(shí)，這些部件以上述基片、上述膜厚度校正元件、上述膜成形速度控制元件和上述膜成形源這樣的順序設(shè)置。
膜成形速度控制元件具有兩個(gè)或多個(gè)開(kāi)口，這些開(kāi)口面積各不相同并能夠以開(kāi)口面積的比例的順序選擇每個(gè)開(kāi)口。然后選擇每個(gè)開(kāi)口而高效地控制膜成形速度。
此外，膜成形速度控制元件是兩個(gè)或多個(gè)分別具有一個(gè)開(kāi)口的膜成形速度控制板，膜成形速度控制板中的開(kāi)口在面積上各不相同，并可以選擇每個(gè)膜成形速度控制板。同樣在這種情況下，可選擇每個(gè)膜成形速度控制板來(lái)高效地控制膜成形速度。
另一方面，膜厚度校正元件具有兩個(gè)或多個(gè)開(kāi)口，這些開(kāi)口分別具有不同的形狀，并能夠根據(jù)基片上薄膜厚度的分布來(lái)選擇每個(gè)開(kāi)口。然后選擇每個(gè)開(kāi)口來(lái)高效地校正膜厚度。
此外，膜厚度校正元件中的開(kāi)口具有兩個(gè)或多個(gè)可選擇的可移動(dòng)閘門，可根據(jù)基片上薄膜厚度的分布有選擇地移動(dòng)上述閘門而增大或減小上述開(kāi)口的面積。然后選擇每個(gè)可移動(dòng)閘門來(lái)增大或減小開(kāi)口的面積，從而高效地校正膜厚度。
在這些情況下，特別用一外部電信號(hào)來(lái)移動(dòng)閘門。然后可從空腔外部控制閘門的運(yùn)動(dòng)，從搬運(yùn)的角度消除了如空腔內(nèi)部真空狀態(tài)破壞這樣的缺點(diǎn)。
一種用上述第一薄膜成形設(shè)備形成薄膜的方法，上述方法包括第一步驟，首先形成占厚度預(yù)定百分比的上述薄膜，第二步驟，然后測(cè)量在第一步驟中形成的薄膜的厚度分布，第三步驟，進(jìn)一步將上述膜成形速度控制板插入上述基片與上述膜成形源之間，使膜成形速度小于上述第一步驟，對(duì)應(yīng)于上述第二步驟中測(cè)量的膜厚度的分布，將上述膜厚度校正板插入基片與膜成形源之間，以校正薄膜的厚度。順序完成這些步驟。然后，當(dāng)在第一步驟中已經(jīng)形成占所需厚度多數(shù)百分比(95％或更多)的薄膜后，而薄膜的厚度分布可在第二步驟中監(jiān)測(cè)，在第三步驟中可用膜厚度校正板來(lái)校正膜厚度。
在這種情況下，再次完成該第二步驟，測(cè)量上述第三步驟中形成的薄膜厚度的分布，作為同一循環(huán)順序重復(fù)完成當(dāng)前第三步驟和當(dāng)前第二步驟，當(dāng)前第三步驟同時(shí)完成一將具有一能夠控制膜成形速度的開(kāi)口的膜成形速度控制板插入上述基片與上述膜成形源之間的操作，從而使膜成形速度小于前面第三步驟中的膜成形速度，對(duì)應(yīng)于上述前面第三步驟之后再次完成的上述前面第二步驟中測(cè)量的膜厚度的分布，完成將具有一能夠校正薄膜厚度的開(kāi)口的膜厚度校正元件插入上述基片與上述膜成形源之間的操作，從而校正薄膜的厚度，當(dāng)前第二步驟，測(cè)量在第三步驟中形成的薄膜厚度的分布。作為同一循環(huán)順序重復(fù)完成當(dāng)前第三步驟和當(dāng)前第二步驟。然后最終獲得具有所需膜厚度的薄膜。具有所需膜厚度的薄膜的形成通過(guò)第二步驟中的測(cè)量來(lái)確認(rèn)。
另外，在同一循環(huán)中，上述第二步驟與上述第一步驟和上述第三步驟同時(shí)完成。膜厚度監(jiān)測(cè)器的測(cè)量結(jié)果更快地反饋。這能夠更高效地校正膜厚度的分布。
根據(jù)本發(fā)明薄膜成形設(shè)備的第二實(shí)施例，在上述設(shè)備中特別將一可旋轉(zhuǎn)基片作為基片，設(shè)有膜厚度測(cè)量裝置，用于沿該可旋轉(zhuǎn)基片的半徑在多個(gè)測(cè)量點(diǎn)測(cè)量上述薄膜的厚度，上述膜成形速度控制元件設(shè)有一開(kāi)口，該開(kāi)口用于沿上述可旋轉(zhuǎn)基片的半徑形成一傾斜的膜成形速度梯度，及一開(kāi)關(guān)閘門，用于增大或減小該開(kāi)口的開(kāi)口程度，并用一可移動(dòng)閘門作為上述膜厚度校正元件，以關(guān)閉上述基片上的薄膜成形。
對(duì)應(yīng)于由膜厚度測(cè)量裝置測(cè)量的值，該設(shè)備可移動(dòng)設(shè)有膜成形速度控制元件的開(kāi)關(guān)閘門，以增大或減小膜成形速度控制元件中開(kāi)口的開(kāi)口程度。這能夠控制在基片上形成薄膜的速度。對(duì)應(yīng)于由薄膜厚度測(cè)量裝置測(cè)量的值，該設(shè)備還能夠移動(dòng)閘門，即膜厚度校正元件，從而在基片上的某一區(qū)域關(guān)閉膜成形。因此有了膜成形速度控制元件及其開(kāi)關(guān)閘門，最終可校正沿旋轉(zhuǎn)基片的半徑精確傾斜的膜厚度在徑向上的分布，使其變平，有了順序分布的所需膜厚度，用可移動(dòng)閘門相應(yīng)地關(guān)閉在已經(jīng)獲得所需膜厚度的膜成形區(qū)域中的膜成形。此時(shí)，移動(dòng)開(kāi)關(guān)閘門以減小膜成形速度控制元件中開(kāi)口的開(kāi)口程度，從而減小薄膜成形速度。這使基片上薄膜的厚度分布同樣得到校正，從而變平。
另外，此時(shí)，通過(guò)在可旋轉(zhuǎn)基片的半徑上的多個(gè)點(diǎn)測(cè)量薄膜厚度，不僅能夠更敏感地測(cè)量薄膜厚度的徑向和圓周分布，而且還能精確地觀察在可旋轉(zhuǎn)基片的徑向傾斜的膜厚度的分布。
一種用根據(jù)上述第二實(shí)施例的薄膜成形設(shè)備形成薄膜的方法，包括第一步驟，首先在上述膜成形速度控制元件和上述膜厚度校正元件中僅將上述膜成形速度控制元件插入上述基片與上述成形源之間，形成占厚度預(yù)定百分比的上述薄膜，同時(shí)上述膜成形速度控制元件的開(kāi)關(guān)閘門保持打開(kāi)，第二步驟，然后對(duì)應(yīng)于在上述第一步驟中由上述膜厚度測(cè)量裝置測(cè)量的值，移動(dòng)上述膜成形速度控制元件的開(kāi)關(guān)閘門，同時(shí)要上述第一步驟中只有上述膜成形速度控制元件保持插在上述基片與上述膜成形源之間，及第三步驟，隨后對(duì)應(yīng)于在上述第二步驟中由上述膜厚度測(cè)量裝置測(cè)量的值，移動(dòng)位于上述基片與上述膜成形源之間的上述閘門，同時(shí)在第二步驟中減小的上述膜成形速度控制元件中開(kāi)口的開(kāi)口程度保持減小，從而在上述基片上已經(jīng)獲得所需膜厚度的膜成形區(qū)域中關(guān)閉膜成形。按照該順序完成這些步驟。
用這種方法，在第一步驟中，形成占所需厚度多數(shù)百分比(約最大膜厚度部分的95％)薄膜。然后在第二步驟中，以相對(duì)較低的膜成形速度精確地實(shí)現(xiàn)所需厚度，同時(shí)校正膜厚度的圓周分布，從而變平。另外，在第三步驟中，膜厚度校正元件在基片上已經(jīng)達(dá)到所需厚度的膜成形區(qū)域中關(guān)閉膜成形。因此可校正膜厚度的徑向分布，從而最終變平，能夠獲得所需的均勻的膜厚度。
在根據(jù)第一和第二實(shí)施例的上述膜成形設(shè)備中，當(dāng)膜成形源設(shè)成一飛濺陰極對(duì)，二者都可作為普通飛濺設(shè)備處理。
在這種情況下，可通過(guò)一靶材料與反應(yīng)氣體在使用上述飛濺陰極的反應(yīng)飛濺過(guò)程中的反應(yīng)形成一壓電薄膜，飛濺氣體包括稀有氣體和反應(yīng)氣體。
這種反應(yīng)氣體可以是含氣體的元素，如氧、氮、碳、硅等。但不僅可以使用這種單物質(zhì)氣體(O2，O3，N2等)或化合物氣體(N2O，H2O，NH3等)，而且可以使用它們的混合物。
在這種情況下，薄膜成形設(shè)備還包括使用包括稀有氣體的上述飛濺氣體的金屬膜成形裝置，用于飛濺上述飛濺陰極的靶金屬，從而在上述基片上形成一金屬薄膜，以及氧化或氮化裝置，用上述反應(yīng)氣體氧化或氮化形成于上述基片上的金屬薄膜。該設(shè)備允許分割飛濺區(qū)域和反應(yīng)區(qū)域，從而能夠更高效地形成一壓電薄膜。
附圖簡(jiǎn)介圖1是常規(guī)反應(yīng)飛濺設(shè)備的示意性剖視圖；圖2是圖1中閘門(膜成形速度控制板)的頂視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的反應(yīng)飛濺設(shè)備的示意性剖視圖；圖4是圖3中閘門(膜成形速度控制板)的頂視圖；圖5是圖3中第一膜厚度校正板的頂視圖；圖6是圖3中第二膜厚度校正板的頂視圖；圖7是本發(fā)明的例3中使用的第三膜厚度校正板的頂視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的反應(yīng)飛濺設(shè)備的示意性剖視圖；圖9是圖8中第一閘門和第二閘門(膜成形速度控制元件)的頂視圖；圖10是比較例7中使用的閘門板(膜成形速度控制元件)的頂視圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述圖3示意性示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的反應(yīng)飛濺設(shè)備。該設(shè)備與圖1中反應(yīng)飛濺設(shè)備的不同之處在于，靠近基片保持器3設(shè)有由兩個(gè)厚度校正板，即第一和第二膜厚度校正板13、14構(gòu)成的膜厚度校正元件。該第一和第二膜厚度校正板13和14都由一旋轉(zhuǎn)軸15支承并可環(huán)繞該軸獨(dú)立旋轉(zhuǎn)。另外，圖4是圖3中閘門8的頂視圖。用于圖3中膜成形裝置中的閘門8具有設(shè)置于其中的開(kāi)口8a、8b和8c，且在面積上有所區(qū)別。閘門8環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸9旋轉(zhuǎn)，以開(kāi)口面積比例的順序選擇每個(gè)開(kāi)口8a、8b和8c。另外，圖5是第一膜厚度校正板13的頂視圖。圖6是第二膜厚度校正板14的頂視圖。圖5中的第一膜厚度校正板13具有設(shè)置于其中的開(kāi)口13a。圖6中的第一膜厚度校正板14具有設(shè)置于其中的開(kāi)口14a。開(kāi)口13a和14a的形狀不同。
為了用圖3中的膜成形裝置在玻璃基片4上形成膜，首先完成與圖1中情況相似的一預(yù)處理步驟。然后穿過(guò)口12a引入作為飛濺氣體的氬氣，穿過(guò)口12b引入作為反應(yīng)氣體的氧氣。另外，環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸9旋轉(zhuǎn)閘門8，從而將開(kāi)口8a定位在靶5上方。然后將電能加到飛濺陰極6以及飛濺陰極6上的Ti靶5上。這樣就在基片4上形成了包含TiO2的氧化膜。此時(shí)，基片保持器3和基片4正在環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸2旋轉(zhuǎn)。然后在一預(yù)定時(shí)間內(nèi)連續(xù)在基片4上形成TiO2。當(dāng)薄膜已經(jīng)形成約所需厚度的95％時(shí)，再次旋轉(zhuǎn)閘門8，使開(kāi)口8a、8b和8c中沒(méi)有一個(gè)位于靶5上方。然后完成膜成形。
該實(shí)施例中，包含TiO2的氧化膜成形為壓電薄膜。但可通過(guò)穿過(guò)該氣體引入口12b引入作為反應(yīng)氣體的氮?dú)舛纬梢坏ぁ?br> 然后用膜厚度監(jiān)測(cè)器10測(cè)量形成于基片4上的薄膜的厚度。膜厚度監(jiān)測(cè)器10在基片4上在三個(gè)點(diǎn)上測(cè)量薄膜的厚度。在每個(gè)預(yù)定時(shí)間獲得這三點(diǎn)數(shù)據(jù)能夠監(jiān)測(cè)薄膜在基片保持器3的旋轉(zhuǎn)圓的半徑方向上的分布。
另外，從第一和第二膜厚度校正板13和14中選擇其中一個(gè)，適于校正由測(cè)量結(jié)果顯示的膜厚度分布，并通過(guò)環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸15旋轉(zhuǎn)而插在基片4與靶5之間。同時(shí)，旋轉(zhuǎn)該閘門8，將開(kāi)口8b定位在靶5上。然后重新開(kāi)始薄膜的成形，以獲得除所需厚度的剩余部分(約5％或更少)。
在這種情況下，閘門8中的開(kāi)口8a改變?yōu)殚_(kāi)口8b，從而相比于前述薄膜成形步驟減小其開(kāi)口面積及膜成形速度。至于實(shí)現(xiàn)薄膜厚度所需的嚴(yán)格精確的均勻性，形成膜厚度的圓周分布較大地依賴于當(dāng)閘門打開(kāi)而開(kāi)始或者關(guān)閉而結(jié)束膜成形時(shí)是否正在形成膜，而這種依賴性可以通過(guò)減小上述的膜成形速度而降低。在這個(gè)意義上，具有開(kāi)口8a、8b和8c的閘門8通過(guò)選擇面積各不相同的每個(gè)開(kāi)口8a、8b和8c來(lái)改變其開(kāi)口面積而具有膜成形速度控制器的功能。另外，這種膜成形速度的減小并不影響飛濺條件本身，因?yàn)榘?表面的狀態(tài)、反應(yīng)氣體的局部壓力等不像通過(guò)降低施加到飛濺陰極6上的電能而減小膜成形速度那樣波動(dòng)。
該實(shí)施例中，使用具有多個(gè)開(kāi)口的單個(gè)閘門。但也可使用分別具有一個(gè)開(kāi)口而閘門中的每個(gè)開(kāi)口的面積各不相同的兩個(gè)或多個(gè)閘門，從而可使用任何閘門，通過(guò)適當(dāng)選擇每個(gè)閘門來(lái)控制膜成形速度。
然后在一預(yù)定時(shí)間內(nèi)在基片4上連續(xù)形成TiO2。當(dāng)多數(shù)薄膜(約95％，剩余5％)已經(jīng)形成時(shí)，閘門8再次轉(zhuǎn)動(dòng)，使得開(kāi)口8a、8b和8c中沒(méi)有一個(gè)位于靶5上方。膜成形結(jié)束。
另外，膜厚度監(jiān)測(cè)器10測(cè)量形成于基片4上的薄膜的厚度。然后從第一和第二膜厚度校正板13和14中選擇一個(gè)適于校正由測(cè)量結(jié)果顯示的膜厚度分布。通過(guò)環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸15轉(zhuǎn)動(dòng)所選擇的膜厚度校正板而將其插入基片4與靶5之間。同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)閘門8將開(kāi)口8c定位在靶5上方。然后重新開(kāi)始薄膜的成形，使剩余部分獲得所需厚度。
重復(fù)這種過(guò)程，當(dāng)由薄膜監(jiān)測(cè)器10測(cè)量的值顯示膜厚度到達(dá)所需值時(shí)全部膜成形過(guò)程結(jié)束。
該實(shí)施例中，膜厚度校正元件設(shè)計(jì)成具有固定開(kāi)口形狀的第一和第二膜厚度校正板13和14。但也可使用具有兩個(gè)或多個(gè)開(kāi)口而每個(gè)開(kāi)口形狀各不相同的單個(gè)膜厚度校正板來(lái)代替。另外，如圖7所示，可使用如圖7所示能夠改變開(kāi)口的開(kāi)口形狀16a的第三膜厚度校正板16。(第三膜厚度校正板16的細(xì)節(jié)見(jiàn)下面描述的例3)。當(dāng)?shù)谝坏降谌穸刃Ｕ?3、14和16建造成可通過(guò)外部電信號(hào)而移動(dòng)時(shí)，則可從空腔外部控制這些膜厚度校正板。從處理的角度看，這消除了空腔內(nèi)真空狀態(tài)被破壞這樣的缺點(diǎn)。
圖8示意性示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的反應(yīng)飛濺設(shè)備。該設(shè)備與圖1中的反應(yīng)飛濺設(shè)備的不同之處在于，設(shè)置了由第一閘門21a和第二閘門22a和22b構(gòu)成的膜成形速度控制元件，而不是圖1中的閘門8，在于靠近基片保持器3附加地設(shè)有一板形可移動(dòng)閘門23作為膜厚度校正元件，在于附加地設(shè)有一等離子源24來(lái)促進(jìn)氧化反應(yīng)。
這些元件中，第一閘門21a和第二閘門22a和22b在圖9中以頂視圖表示。參照?qǐng)D9，第一閘門21a具有一開(kāi)口角度為θ的開(kāi)口21b，一開(kāi)口21c以及第二閘門22a和22b。當(dāng)一驅(qū)動(dòng)工件(未圖示)轉(zhuǎn)動(dòng)一與旋轉(zhuǎn)軸9同軸的驅(qū)動(dòng)齒輪22c時(shí)，第二閘門22a和22b可增加或減小閘門21a中開(kāi)口21b的開(kāi)口程度。
另外，閘門23可在平行于基片4的方向移動(dòng)。當(dāng)該可移動(dòng)閘門23由一驅(qū)動(dòng)工件(未圖示)插入飛濺設(shè)備1中時(shí)，它位于基片4與飛濺陰極6之間，以關(guān)閉通過(guò)飛濺在基片4上形成膜。
為了用圖8中的膜成形設(shè)備1在玻璃基片4上形成膜，首先完成一與圖1中情況相似的預(yù)處理和預(yù)飛濺步驟。然后穿過(guò)氣體引入口12a將氬氣作為飛濺氣體引入，同時(shí)穿過(guò)氣體引入口12b引入作為反應(yīng)氣體的氧氣。另外，將閘門23移動(dòng)到基片4之外的一個(gè)位置，距其旋轉(zhuǎn)圓足夠遠(yuǎn)。然后環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸9轉(zhuǎn)動(dòng)第一閘門21a，同時(shí)保持第二閘門22a和22b足夠的開(kāi)口程度，從而將第一閘門21a中的開(kāi)口21b定位在靶5上方。然后向飛濺陰極6施加電能，開(kāi)始對(duì)飛濺陰極6上的Ti靶5進(jìn)行飛濺。這樣在基片4上形成包含TiO2的氧化膜。此時(shí)，基片保持器3以及基片4正在環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸2轉(zhuǎn)動(dòng)。
該實(shí)施例中，包含TiO2的氧化膜形成壓電薄膜。但可通過(guò)穿過(guò)氣體引入口12b引入作為反應(yīng)氣體的氮?dú)舛纬梢坏ぁ?br> 當(dāng)包含TiO2的氧化膜形成后，由于第一閘門21a的開(kāi)口21b的形狀使得旋轉(zhuǎn)圓沿可旋轉(zhuǎn)基片4的半徑越向外擴(kuò)張，膜成形速度變得越高，形成于基片4上的薄膜的膜厚度分布顯示一傾斜度，即旋轉(zhuǎn)圓沿可旋轉(zhuǎn)基片4的半徑越向外擴(kuò)張，膜厚度變得越大。
然后在一預(yù)定時(shí)間內(nèi)連續(xù)在基片4上形成TiO2。隨后，當(dāng)膜厚度監(jiān)測(cè)器10檢測(cè)到膜的最厚區(qū)域的厚度已經(jīng)達(dá)到所需厚度的95％時(shí)，第一閘門21a的驅(qū)動(dòng)齒輪22c減小第二閘門22a和22b的開(kāi)口程度。這減小了第一閘門21a中的開(kāi)口21b。此時(shí)，減小閘門22a和22b的開(kāi)口程度以及第一閘門21a中的開(kāi)口21b，通過(guò)減小每個(gè)開(kāi)口面積而使膜成形速度小于初始狀態(tài)。至于實(shí)現(xiàn)薄膜厚度所需的嚴(yán)格精確的均勻性，膜厚度圓周分布的平面度較大地依賴于當(dāng)閘門打開(kāi)而開(kāi)始或者關(guān)閉而結(jié)束膜成形時(shí)是否正在形成膜，而這種依賴性可以通過(guò)以上述膜成形的方式減小的膜成形速度而降低。結(jié)果可在圓周方向上獲得膜厚度的平面分布。在這個(gè)意義上，具有第二閘門22a和22b的第一閘門21a，即開(kāi)關(guān)閘門通過(guò)改變開(kāi)口21b的面積而具有膜成形速度控制元件的功能。另外，這種膜成形速度的減小并不影響飛濺條件本身，因?yàn)榘?表面的狀態(tài)、反應(yīng)氣體的局部壓力等不像通過(guò)降低施加到飛濺陰極6上的電能而減小膜成形速度那樣波動(dòng)。
另一方面，膜厚度監(jiān)測(cè)器10使用第一監(jiān)測(cè)器10a1-10b1、第二監(jiān)測(cè)器10a2-10b2及第三監(jiān)測(cè)器10a3-10b3分別在三個(gè)測(cè)量點(diǎn)101、102和103測(cè)量基片4上的薄膜厚度。在每個(gè)預(yù)定時(shí)間獲得這三點(diǎn)數(shù)據(jù)能夠在基片保持器3的旋轉(zhuǎn)圓的徑向監(jiān)測(cè)薄膜厚度的分布。圖8中，參考數(shù)字101’、102’和103’表示位于基片4的膜成形區(qū)域中，對(duì)應(yīng)于分別屬于膜厚度監(jiān)測(cè)器10的位置101、102和103的每個(gè)同心圓上的點(diǎn)。
然后在一預(yù)定時(shí)間內(nèi)連續(xù)在基片4上形成TiO2，同時(shí)使第二閘門22a和22b的開(kāi)口程度保持較小。當(dāng)膜厚度監(jiān)測(cè)器10由第一監(jiān)測(cè)器10a1-10b1檢測(cè)到膜厚度達(dá)到所需值時(shí)，移動(dòng)閘門23，使閘門23的一端部23a充分覆蓋同心圓的位置101’和102’之間的預(yù)定區(qū)域，位置101’和102’對(duì)應(yīng)于測(cè)量位置101和102。這樣關(guān)閉并因而結(jié)束在靠近測(cè)量位置101的區(qū)域的膜成形。
然后在上述狀態(tài)下在一預(yù)定時(shí)間內(nèi)連續(xù)在基片4上形成TiO2。當(dāng)膜厚度監(jiān)測(cè)器10由第二監(jiān)測(cè)器10a2-10b2檢測(cè)到膜厚度達(dá)到所需值時(shí)，移動(dòng)閘門23，使閘門23的一端部23a充分覆蓋同心圓的位置102’和103’之間的預(yù)定區(qū)域，位置102’和103’對(duì)應(yīng)于測(cè)量位置102和103。這樣關(guān)閉并因而結(jié)束在靠近測(cè)量位置102的區(qū)域的膜成形。
然后在上述狀態(tài)下在一預(yù)定時(shí)間內(nèi)連續(xù)在基片4上形成TiO2。當(dāng)膜厚度監(jiān)測(cè)器10由第二監(jiān)測(cè)器10a3-10b3檢測(cè)到膜厚度達(dá)到所需值時(shí)，移動(dòng)閘門23，使閘門23的端部23a到達(dá)基片4的一中央位置4a，使半個(gè)基片4完全由可移動(dòng)閘門23覆蓋。這樣關(guān)閉基片4上的膜成形，同時(shí)結(jié)束全部膜成形過(guò)程。
該實(shí)施例中，通過(guò)將第一閘門21a的開(kāi)口21b成形為使旋轉(zhuǎn)圓沿可旋轉(zhuǎn)基片4的半徑越向外擴(kuò)張，膜成形速度變得越高，薄膜的膜厚度分布顯示一傾斜度，即旋轉(zhuǎn)圓沿可旋轉(zhuǎn)基片4的半徑越向外擴(kuò)張，膜厚度變得越大。使在徑向傾斜的膜厚度的分布變平，從而通過(guò)將閘門23從旋轉(zhuǎn)圓外部移到內(nèi)部而從外部到內(nèi)部順序關(guān)閉膜成形，順序獲得具有均勻的所需膜厚度的薄膜。
但本發(fā)明并不局限于這個(gè)實(shí)施例。例如，相反地，可以通過(guò)提前形成一個(gè)傾斜的膜厚度分布，使旋轉(zhuǎn)圓沿可旋轉(zhuǎn)基片4的徑向越向內(nèi)擴(kuò)張，膜厚度變得越大，然后從旋轉(zhuǎn)圓的內(nèi)部向外部順序關(guān)閉膜成形。
另外，可用膜厚度監(jiān)測(cè)器10的更大數(shù)量的監(jiān)測(cè)位置更精確地控制膜厚度的分布。另外，可通過(guò)連續(xù)移動(dòng)閘門23而比一步一步移動(dòng)能更精確地控制膜厚度的分布。
例例1圖3中的飛濺設(shè)備用于將一直徑為200毫米的光學(xué)打磨炸面包圈形玻璃基片放置在基片保持器3上。然后將空腔1內(nèi)部抽到1×10-5帕或更小的壓力。然后穿過(guò)氣體引入口11將20立方厘米氬氣引入，同時(shí)穿過(guò)氣體引入口12b引入5立方厘米的氧氣。這樣將空腔1內(nèi)部保持在0.5帕的壓力下。保持第一和第二膜厚度校正板13和14不位于基片上方。在確認(rèn)了閘門8的開(kāi)口8a、8b和8c中沒(méi)有一個(gè)位于飛濺陰極6上方之后，基片保持器3以1500轉(zhuǎn)每分的轉(zhuǎn)速環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸2轉(zhuǎn)動(dòng)。然后將用于防止異常放電的2kW脈沖直流電施加到飛濺陰極6上，開(kāi)始放電。靶的材料是Ti。閘門8的開(kāi)口8a位于飛濺陰極6上方，開(kāi)始膜成形。此時(shí)以200埃/分鐘的速度形成TiO2。當(dāng)已經(jīng)調(diào)節(jié)的膜厚度監(jiān)測(cè)器10顯示膜厚度為1990埃(在測(cè)量點(diǎn)獲得的最大值)時(shí)，關(guān)閉閘門8。
然后，對(duì)應(yīng)于由膜厚度監(jiān)測(cè)器完成的測(cè)量結(jié)果，具有開(kāi)口形狀13a的第一膜厚度校正板13移動(dòng)到飛濺陰極6與基片4的表面之間。然后將閘門8中的開(kāi)口8b移動(dòng)到飛濺陰極6的上方。此時(shí)以20埃/分鐘的速度形成膜。當(dāng)膜厚度監(jiān)測(cè)器10顯示膜厚度總計(jì)為2000埃(在測(cè)量點(diǎn)獲得的最大值)時(shí)，關(guān)閉閘門8。
在已經(jīng)形成薄膜后，取出基片4。用橢球偏光計(jì)測(cè)量基片4上薄膜的厚度以及膜厚度的分布。結(jié)果平均膜厚度為2000.3埃，膜厚度的分布相對(duì)于平均膜厚度有±0.08％的離散。另外，將相同的實(shí)驗(yàn)重復(fù)5次，以測(cè)量可再現(xiàn)性。結(jié)果平均膜厚度和離散表示為2000.0?！?.08％，2000.5?！?.05％，1998.8?！?.08％，2000.1?！?.06％和1999.6?！?.07％。
例2圖3中的飛濺設(shè)備用于在與例1相同條件下開(kāi)始膜成形。以200埃/分鐘的速度形成TiO2。然后當(dāng)膜厚度監(jiān)測(cè)器10顯示膜厚度為1990埃時(shí)，首先關(guān)閉閘門8。膜厚度監(jiān)測(cè)是在一點(diǎn)測(cè)量后完成的，并在基片4上多個(gè)點(diǎn)測(cè)量膜厚度，同時(shí)在基片4的徑向移動(dòng)。
然后用具有開(kāi)口13a的第一膜厚度校正板13和閘門8中的開(kāi)口8b以20埃/分鐘的速度完成膜成形。當(dāng)膜厚度監(jiān)測(cè)器10顯示厚度總計(jì)為1996埃時(shí)，再次關(guān)閉閘門8。
接下來(lái)，當(dāng)膜厚度監(jiān)測(cè)器10顯示在5埃/分鐘的膜成形速度下厚度總計(jì)為2000埃時(shí)，用具有開(kāi)口14a的第二膜厚度校正板14和閘門8中的開(kāi)口8c再次關(guān)閉閘門8。
在已經(jīng)形成薄膜后，取出基片4。用橢球偏光計(jì)測(cè)量基片4上薄膜的厚度以及膜厚度的分布。結(jié)果平均膜厚度為2000.0埃，膜厚度的分布相對(duì)子平均膜厚度有±0.02％的離散。
例3圖7中以頂視圖所示的第三膜厚度校正板16用于代替圖3中所示的飛濺設(shè)備的第一和第二膜厚度校正板13和14。第三膜厚度校正板16具有這樣一種結(jié)構(gòu)，即閘門花鍵181至1814分別與微缸171至1714聯(lián)接，每個(gè)微缸171至1714可用延伸穿過(guò)旋轉(zhuǎn)軸19的一信號(hào)纜20拉伸，開(kāi)口16a的形狀可通過(guò)移動(dòng)花鍵181至1814而任意變化。
在基本上與例2中相同的條件下通過(guò)適當(dāng)改變第三膜厚度校正板16中開(kāi)口16a的形狀而形成一膜，與例2的不同之處在于，用第二膜厚度校正板16代替第一和第二膜厚度校正板13和14。結(jié)果，平均膜厚度是2000埃，膜厚度相對(duì)于天差地平均膜厚度具有±0.03％的離散。比較例1圖1中的飛濺設(shè)備用于將一直徑為200毫米的光學(xué)打磨炸面包圈形玻璃基片放置在基片保持器3上。然后將空腔1內(nèi)部抽到1×10-5帕或更小的壓力。然后穿過(guò)氣體引入口11將20立方厘米氬氣引入，同時(shí)穿過(guò)氣體引入口12b引入5立方厘米的氧氣。這樣將空腔1內(nèi)部保持在0.5帕的壓力下。在確認(rèn)了閘門8的開(kāi)口8a不位于飛濺陰極6上方之后，基片保持器3以1500轉(zhuǎn)每分的轉(zhuǎn)速環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸2轉(zhuǎn)動(dòng)。然后將用于防止異常放電的2kW脈沖直流電施加到飛濺陰極6上，開(kāi)始放電。靶的材料是Ti。閘門8的開(kāi)口8a位于飛濺陰極6上方，開(kāi)始膜成形。此時(shí)以200埃/分鐘的速度形成TiO2。當(dāng)已經(jīng)調(diào)節(jié)的膜厚度監(jiān)測(cè)器10顯示膜厚度為2000埃時(shí)，關(guān)閉閘門8。
在已經(jīng)形成薄膜后，取出基片4。用橢球偏光計(jì)測(cè)量基片4上薄膜的厚度以及膜厚度的分布。結(jié)果平均膜厚度為2004.6埃，膜厚度的分布相對(duì)于平均膜厚度有±3.2％的離散。
比較例2至6將與比較例1中完全相同的實(shí)驗(yàn)重復(fù)5次。結(jié)果平均膜厚度和離散表示為1998.7埃±0.6％，1997.7埃±4.5％，2001.0埃±2.1％，1998.0?！?.4％和2003.3?！?.8％。
例4圖8中的飛濺設(shè)備用于將一直徑為200毫米的光學(xué)打磨炸面包圖形玻璃基片放置在基片保持器3上。然后將空腔1內(nèi)部抽到1×10-5帕或更小的壓力。然后穿過(guò)氣體引入口11將20立方厘米氬氣引入，同時(shí)穿過(guò)氣體引入口12b引入5立方厘米的氧氣。這樣將空腔1內(nèi)部保持在0.5帕的壓力下。保持閘門23不位于基片4上方。在確認(rèn)了第一閘門21a的開(kāi)口21b和21c不位于飛濺陰極6上方之后，基片保持器3以1500轉(zhuǎn)每分的轉(zhuǎn)速環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸2轉(zhuǎn)動(dòng)。然后將用于防止異常放電的2kW脈沖直流電施加到飛濺陰極6上，開(kāi)始放電。靶的材料是Ti。
然后將第一閘門21a中的開(kāi)口21a定位在飛濺陰極6上方，開(kāi)始放電。此外，為了促進(jìn)Ti的氧化反應(yīng)，將600W電能引入等離子源24以發(fā)射等離子。此時(shí)以150埃/分鐘的速度形成TiO2。當(dāng)已經(jīng)調(diào)節(jié)的光學(xué)膜厚度監(jiān)測(cè)器10檢測(cè)到最外部測(cè)量點(diǎn)101處的膜厚度達(dá)到1990埃時(shí)，一驅(qū)動(dòng)工件(未圖示)移動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪22c而減小第二閘門22a和22b的開(kāi)口程度，這控制了膜成形速度。當(dāng)該開(kāi)口的角度達(dá)到第一閘門21a中開(kāi)口21b的開(kāi)口角度θ有大約十分之一時(shí)，暫停減小第二閘門22a和22b的開(kāi)口程度的操作。
恰恰在暫停之前，基片4上的薄膜厚度有這樣一個(gè)趨勢(shì)，即旋轉(zhuǎn)圓沿可旋轉(zhuǎn)基片4的半徑越向外擴(kuò)張，膜厚度變得越大。此時(shí)第一監(jiān)測(cè)器10a1-10b1、第二監(jiān)測(cè)器10a2-10b2和第三監(jiān)測(cè)器10a3-10b3分別顯示1990埃、1980埃和1965埃的膜厚度值。當(dāng)移動(dòng)第二閘門22a和22b而減小第一閘門21a中的開(kāi)口面積時(shí)，膜成形速度為15埃/分鐘。
在上述狀態(tài)下連續(xù)形成薄膜。當(dāng)?shù)谝槐O(jiān)測(cè)器10a1-10b1顯示膜厚度為2000埃時(shí)，移動(dòng)閘門23，使其端部23a充分覆蓋基片4上的膜成形位置101’，位置101’對(duì)應(yīng)于測(cè)量位置101。這樣關(guān)閉在可旋轉(zhuǎn)基片4與膜成形位置101’附近范圍之間區(qū)域中的膜成形。結(jié)果在該區(qū)域中，膜厚度變成2000埃，膜成形結(jié)束。此時(shí)，第二監(jiān)測(cè)器10a2-10b2和第二監(jiān)測(cè)器10a3-10b3分別顯示膜厚度值為1988埃和1971埃。
在上述狀態(tài)下連續(xù)形成薄膜。當(dāng)?shù)诙O(jiān)測(cè)器10a2-10b2顯示膜厚度為2000埃時(shí)，移動(dòng)閘門23，使其端部23a充分覆蓋基片4上的膜成形位置102’，位置102’對(duì)應(yīng)于第二監(jiān)測(cè)器10a2-10b2的測(cè)量位置102。這樣關(guān)閉在可旋轉(zhuǎn)基片4與膜成形位置102’附近范圍之間區(qū)域中的膜成形。結(jié)果在該區(qū)域中，膜厚度變成2000埃，膜成形結(jié)束。此時(shí)，第三監(jiān)測(cè)器10a3-10b3顯示膜厚度值為1980埃。
在上述狀態(tài)下連續(xù)形成薄膜。當(dāng)?shù)谌O(jiān)測(cè)器10a3-10b3顯示膜厚度為2000埃時(shí)，移動(dòng)閘門23，使其端部23a到達(dá)基片4的一中央位置4a，使半個(gè)基片4完全由可移動(dòng)閘門23覆蓋。然后關(guān)閉基片4上的膜成形，結(jié)果在基片4上連續(xù)獲得2000埃的均勻膜厚度，膜成形相應(yīng)結(jié)束。
在已經(jīng)形成薄膜后，取出基片4。用橢球偏光計(jì)測(cè)量基片4上薄膜的厚度以及膜厚度的分布。結(jié)果平均膜厚度為2000.0埃，膜厚度的分布相對(duì)于平均膜厚度有±0.01％的離散。離散值優(yōu)良。
比較例7一閘門板25a用于代替第一閘門21a和第二閘門22a和22b，控制膜成形速度。參照?qǐng)D10，閘門板25a具有一通常用于常規(guī)設(shè)備中的開(kāi)口25b和一具有與圖9中開(kāi)口21c相同形狀的開(kāi)口25c。開(kāi)口25c允許等離子在與例4中相同的條件下到達(dá)基片4附近范圍。在與例4中基本相同的條件下用圖8中所示的飛濺設(shè)備1形成一薄膜，與例4的不同之處在于使用了閘門板25a。完成對(duì)所獲取基片4的測(cè)量。結(jié)果所獲取膜厚度的分布是這樣，在與基片4的中心位置4a相距40毫米的圓周方向上的膜成形位置，平均膜厚度和離散表示為2007.2?！?.3％。另外，所獲取的膜厚度分布是這樣的，在與基片4的中心位置4a相距80毫米的圓周方向上的膜成形位置，平均膜厚度和離散表示為2006.9?！?.0％。整個(gè)基片的分布是平均膜厚度和離散表示為2007.1?！?.8％。
如從上述描述中清楚的，用常規(guī)膜成形方法和根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的膜成形設(shè)備形成占所需厚度多數(shù)百分比的薄膜。然后，對(duì)應(yīng)于形成于基片上的薄膜厚度以及膜厚度分布的測(cè)量結(jié)果，選擇最合適的膜厚度校正板來(lái)調(diào)節(jié)閘門中的開(kāi)口面積，以該降低膜成形速度，然后在該降低了的膜成形速度下形成膜厚度的剩余部分。因此能夠形成一薄膜，其膜厚度分布在旋轉(zhuǎn)基片的徑向和圓周方向都非常精確地均勻。
另外，可通過(guò)在對(duì)應(yīng)于上述測(cè)量結(jié)果的低膜成形速度下重復(fù)膜厚度的校正而高效地形成膜厚度分布更加精確均勻的薄膜。
另外，用常規(guī)膜成形方法和根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的膜成形設(shè)備形成占所需厚度多數(shù)百分比的薄膜。然后，對(duì)應(yīng)于形成于基片上的薄膜厚度以及膜厚度分布的測(cè)量結(jié)果，可移動(dòng)打開(kāi)和關(guān)閉閘門來(lái)調(diào)節(jié)膜成形速度控制元件中開(kāi)口的開(kāi)口程度，從而降低膜成形速度，然后在該降低了的速度下形成膜厚度的剩余部分。另外，對(duì)應(yīng)于形成于基片上的薄膜厚度以及膜厚度分布的測(cè)量結(jié)果，可移動(dòng)閘門來(lái)關(guān)閉在已經(jīng)獲得所需膜厚度的基片的膜成形區(qū)域中的膜成形。也就是說(shuō)，只要在基片的某個(gè)區(qū)域獲得了所需的膜厚度，該區(qū)域中的膜成形馬上結(jié)束。因此一旦在基片的全部膜成形區(qū)域中完成膜成形后，可形成一薄膜，使膜厚度分布顯示在旋轉(zhuǎn)基片的徑向和圓周方向都精確地均勻。
權(quán)利要求
1.一種薄膜成形設(shè)備，包括相互面對(duì)定位的一基片和一膜成形源，該設(shè)備還包括一膜成形速度控制元件，該控制元件具有一用于控制形成于上述基片上的薄膜的膜成形速度的開(kāi)口，及一膜厚度校正元件，該校正元件具有一用于校正形成于上述基片上的薄膜厚度的開(kāi)口，上述膜成形速度控制元件和上述膜厚度校正元件設(shè)置成插入上述基片與上述膜成形源之間并從中取出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜成形設(shè)備，其中，當(dāng)上述膜成形速度控制元件和上述膜厚度校正元件插入上述基片與上述膜成形源之間時(shí)，這些部件以上述基片、上述膜厚度校正元件、上述膜成形速度控制元件和上述膜成形源這樣的順序設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄膜成形設(shè)備，其中上述膜成形速度控制元件具有兩個(gè)或多個(gè)開(kāi)口，這些開(kāi)口面積各不相同并能夠以開(kāi)口面積的比例的順序選擇每個(gè)開(kāi)口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄膜成形設(shè)備，其中上述膜成形速度控制元件是兩個(gè)或多個(gè)分別具有一個(gè)開(kāi)口的膜成形速度控制板，膜成形速度控制板中的開(kāi)口在面積上各不相同，并可以選擇每個(gè)膜成形速度控制板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的薄膜成形設(shè)備，其中上述膜厚度校正元件具有兩個(gè)或多個(gè)開(kāi)口，這些開(kāi)口分別具有不同的形狀，并能夠根據(jù)基片上薄膜厚度的分布來(lái)選擇每個(gè)開(kāi)口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的薄膜成形設(shè)備，其中上述膜厚度校正元件中的開(kāi)口具有兩個(gè)或多個(gè)可選擇的可移動(dòng)閘門，可根據(jù)基片上薄膜厚度的分布有選擇地移動(dòng)上述閘門而增大或減小上述開(kāi)口的面積。
7.一種用根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的薄膜成形設(shè)備形成薄膜的方法，上述方法包括第一步驟，首先形成占厚度預(yù)定百分比的上述薄膜，第二步驟，然后測(cè)量在第一步驟中形成的薄膜的厚度分布，第三步驟，進(jìn)一步將上述膜成形速度控制板插入上述基片與上述膜成形源之間，使膜成形速度小于上述第一步驟，對(duì)應(yīng)于上述第二步驟中測(cè)量的膜厚度的分布插入上述膜厚度校正元件板，以校正薄膜的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的形成薄膜的方法，其中再次完成該第二步驟，測(cè)量上述第三步驟中形成的薄膜厚度的分布，作為同一循環(huán)順序重復(fù)完成當(dāng)前第三步驟和當(dāng)前第二步驟，直到上述薄膜由于當(dāng)前第二步驟的測(cè)量而具有所需的厚度，當(dāng)前第三步驟，將具有一能夠控制膜成形速度的開(kāi)口的膜成形速度控制板插入上述基片與上述膜成形源之間，從而使膜成形速度小于前面第三步驟中的膜成形速度，對(duì)應(yīng)于上述前面第三步驟之后再次完成的上述前面第二步驟中測(cè)量的膜厚度的分布，將具有一能夠校正薄膜厚度的開(kāi)口的膜厚度校正元件插入上述基片與上述膜成形源之間，當(dāng)前第二步驟，測(cè)量在第三步驟中形成的薄膜厚度的分布。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的形成薄膜的方法，其中在同一循環(huán)中，上述第二步驟與上述第一步驟和上述第三步驟同時(shí)完成，
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄膜成形設(shè)備，其中上述基片包括一可旋轉(zhuǎn)基片，設(shè)有膜厚度測(cè)量裝置，用于沿該可旋轉(zhuǎn)基片的半徑在多個(gè)測(cè)量點(diǎn)測(cè)量上述薄膜的厚度，上述膜成形速度控制元件設(shè)有一開(kāi)口，該開(kāi)口用于沿上述可旋轉(zhuǎn)基片的半徑形成一傾斜的膜成形速度梯度，及一開(kāi)關(guān)閘門，用于增大或減小該開(kāi)口的開(kāi)口程度，并用一可移動(dòng)閘門作為上述膜厚度校正元件，以關(guān)閉上述基片上的薄膜成形。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用該薄膜成形設(shè)備形成薄膜的方法，上述方法包括第一步驟，首先在上述膜成形速度控制元件和上述膜厚度校正元件中僅將上述膜成形速度控制元件插入上述基片與上述成形源之間，形成占厚度預(yù)定百分比的上述薄膜，同時(shí)上述膜成形速度控制元件的開(kāi)關(guān)閘門保持打開(kāi)，第二步驟，然后對(duì)應(yīng)于在上述第一步驟中由上述膜厚度測(cè)量裝置測(cè)量的值，移動(dòng)上述膜成形速度控制元件的開(kāi)關(guān)閘門，同時(shí)由上述第一步驟中只有上述膜成形速度控制元件保持插在上述基片與上述膜成形源之間，及第三步驟，隨后對(duì)應(yīng)于在上述第二步驟中由上述膜厚度測(cè)量裝置測(cè)量的值，移動(dòng)位于上述基片與上述膜成形源之間的上述閘門，同時(shí)在第二步驟中減小的上述膜成形速度控制元件中開(kāi)口的開(kāi)口程度保持減小，從而在上述基片上已經(jīng)獲得所需膜厚度的膜成形區(qū)域中關(guān)閉膜成形。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至6和10中任一項(xiàng)所述的薄膜成形設(shè)備，其中上述膜成形源設(shè)置為一飛濺陰極。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的薄膜成形設(shè)備，其中通過(guò)一靶材料與反應(yīng)氣體在使用上述飛濺陰極的反應(yīng)飛濺過(guò)程中的反應(yīng)形成一壓電薄膜，飛濺氣體包括稀有氣體和反應(yīng)氣體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的薄膜成形設(shè)備，包括使用包括稀有氣體的上述飛濺氣體的金屬膜成形裝置，用于飛濺上述飛濺陰極的靶金屬，從而在上述基片上形成一金屬薄膜，以及氧化或氮化裝置，用上述反應(yīng)氣體氧化或氮化形成于上述基片上的金屬薄膜，從而形成一壓電薄膜。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高效的膜成形設(shè)備，能夠校正膜厚度，從而注意膜厚度分布上的變化，并注意膜厚度在圓周上的分布，以及一種使用該膜成形設(shè)備形成薄膜的方法。該方法包括第一步驟，首先穿過(guò)閘門8中的開(kāi)口8a形成占厚度預(yù)定百分比的薄膜，第二步驟，然后用一膜厚度監(jiān)測(cè)器10測(cè)量在第一步驟中形成的薄膜厚度的分布，第三步驟，通過(guò)基片4與飛濺陰極6之間的閘門8中的開(kāi)口8a，相比于第一步驟減小膜成形速度，對(duì)應(yīng)于上述第二步驟中測(cè)量的膜厚度的分布，通過(guò)基片4與飛濺陰極6之間的第一膜厚度校正板13中的開(kāi)口13a來(lái)校正薄膜的厚度。然后再次完成第二步驟，在此期間用膜厚度監(jiān)測(cè)器10測(cè)量在第三步驟中形成的薄膜的厚度分布。另外，重復(fù)完成第三和第二步驟。
文檔編號(hào)C23C14/54GK1417374SQ02147990
公開(kāi)日2003年5月14日 申請(qǐng)日期2002年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月2日
發(fā)明者谷典明, 鈴木壽弘, 池田智, 川村裕明, 石橋曉, 半澤幸一, 松元孝文 申請(qǐng)人:愛(ài)發(fā)科股份有限公司