專(zhuān)利名稱(chēng)：片狀等離子體發(fā)生裝置及使用它的成膜方法和成膜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種片狀等離子體發(fā)生裝置、以及使用該片狀等離子 體發(fā)生裝置的成膜裝置和成膜方法，涉及適合例如等離子體顯示面板 的制造等在大面積的基板上形成膜的成膜裝置及成膜方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，對(duì)液晶顯示裝置(本說(shuō)明書(shū)中有時(shí)用"LCD，，表示)、 等離子體顯示裝置(本說(shuō)明書(shū)中有時(shí)用"PDP"表示)等顯示用大型 基板的批量生產(chǎn)有強(qiáng)烈的需求。
當(dāng)向LCD、PDP等的顯示用的大面積基板形成透明導(dǎo)電膜ITO、 前面板電極保護(hù)層即MgO等的薄膜時(shí)，伴隨著生產(chǎn)量的增加、高精 細(xì)面板化，作為代替EB蒸鍍法和濺射法的成膜法，離子鍍膜法被人 們所關(guān)注。離子鍍膜法具有高成膜率、高密度的膜質(zhì)形成、大工藝容 限這樣的種種優(yōu)點(diǎn)，并且通過(guò)用磁場(chǎng)控制等離子體束能夠進(jìn)行對(duì)大面 積基板的成膜。其中，尤其是，將空心陰極式離子鍍膜法用作對(duì)顯示 用的大面積基板的成膜被人們所期待。
這種空心陰極式離子鍍膜法中，有在等離子體源上采用了浦本上 進(jìn)先生開(kāi)發(fā)的UR式等離子體槍的方法(日本專(zhuān)利第1755055號(hào)公 報(bào))。該UR式等離子體槍?zhuān)煽招年帢O和多個(gè)電極構(gòu)成，導(dǎo)入Ar 氣體生成高密度的等離子體，用不同的4種磁場(chǎng)使等離子體束的形狀、 軌道變化，導(dǎo)向成膜室。即，使用等離子體槍生成的等離子體束在由 片化磁體形成的磁場(chǎng)之中通過(guò)，該片化磁體是由在與該等離子體束的 行進(jìn)方向垂直的方向上延伸、對(duì)置且互相平行地配置而成對(duì)的永磁體 構(gòu)成的。由此，使該等離子體束變形為片狀，形成扁平地展寬的片狀的等離子體束。
將該扁平地展寬的片狀的等離子體束大范圍地照射到蒸發(fā)材料
托盤(pán)上的蒸發(fā)材料上的技術(shù)也被開(kāi)發(fā)過(guò)(日本特開(kāi)平9-78230號(hào)公 報(bào))。由此，利用被片化的等離子體束將等離子體大范圍地照射到蒸 發(fā)材料托盤(pán)上的蒸發(fā)材料例如MgO上，所以可以使蒸發(fā)源寬度增大， 能夠在寬度大的基板上成膜。
釆用圖11、圖12說(shuō)明利用這樣的現(xiàn)有的成膜裝置100的成膜方 法的一例。圖11是說(shuō)明現(xiàn)有的成膜裝置的一例的概要側(cè)面圖，圖12 是其概要平面圖。從圖11中箭頭X方向看到的就是圖12所示的狀態(tài)， 從圖12中箭頭Y方向看到的就是圖11所示的狀態(tài)。
在成膜裝置100的可真空排氣的成膜室30內(nèi)的下部，配備了容 納蒸發(fā)材料(例如MgO) 31的蒸發(fā)材料托盤(pán)32。在成膜室30內(nèi)的 上部，與蒸發(fā)材料托盤(pán)32對(duì)置地配置有進(jìn)行成膜處理的基板33 (例 如，顯示用大型基板)。而且，在基板33上連續(xù)地形成膜透明導(dǎo)電 性膜ITO或MgO膜時(shí)，利用未圖示的基板夾具隔開(kāi)預(yù)定的距離，如 箭頭43那樣地連續(xù)輸送基板33。
圖11、圖12所示的實(shí)施方式中配置于成膜室30的外側(cè)的等離 子體槍20,由空心陰極21和電極磁體22及電極線團(tuán)23構(gòu)成，如圖 ll所示地，它們沿基本水平的軸以同軸進(jìn)行配置。另外，也有將等離 子體槍20設(shè)置在成膜室30內(nèi)的情況。
用于將等離子體束25引向成膜室30的集束線圏26被設(shè)置于電 極線圍23的下游側(cè)(等離子體束行進(jìn)的方向)。
集束線圏26的更下游側(cè)配置有片化磁體，該片化磁體是由在與 該等離子體束的行進(jìn)方向垂直的方向上延伸、對(duì)置且互相平行地配置
而成對(duì)的永磁體構(gòu)成的。如上所述地向成膜室30行進(jìn)的等離子體束 25，通過(guò)由該片化磁體形成的磁場(chǎng)之中，在通過(guò)這里的期間，形成扁 平的被片化的片狀等離子體束28。配置一組或多組片化磁體。圖11、 圖12所示的現(xiàn)有例中，配置了兩組片化磁體29、 29。
另外，在圖11、圖12所示的現(xiàn)有例中把片化磁體29配置在成膜室30的內(nèi)部，但有時(shí)也把片化磁體29配置在成膜室30的外部。
進(jìn)行對(duì)基板33的成膜時(shí)，在蒸發(fā)材料托盤(pán)32上配置蒸發(fā)材料 31。并將要進(jìn)行成膜處理的基板33保持于未圖示的基板夾具上。將 真空室30內(nèi)部如箭頭42所示地排氣，形成預(yù)定的真空度，并且如箭 頭41所示地向真空室30內(nèi)供給反應(yīng)氣體。
以這個(gè)狀態(tài)，如箭頭40所示向等離子體槍20導(dǎo)入氬(Ar)等 的等離子體用氣體。用等離子體槍20生成的等離子體束25,被由集 束線團(tuán)26形成的磁場(chǎng)集束， 一邊在特定的范圍內(nèi)有展寬性例如如圖4 (a)、圖5 (a)所示地展寬為有特定直徑的圓柱狀， 一邊被引至真 空室30內(nèi)。然后，分別通過(guò)由兩組片化磁體29、 29分別形成的磁場(chǎng) 之中。通過(guò)各組片化磁體29、 29時(shí)，分別被變形，成為扁平的被片 化的片狀等離子體束28。
該片狀等離子體束28，因蒸發(fā)材料托盤(pán)32下方的陽(yáng)極磁體34 所生的磁場(chǎng)而偏轉(zhuǎn)，被引入至蒸發(fā)材料31上，加熱蒸發(fā)材料31。其 結(jié)果，加熱后的部分的蒸發(fā)材料31蒸發(fā)，到達(dá)被未圖示的基板夾具 保持、向箭頭43方向移動(dòng)著的基板33，在基板33的表面形成膜。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1:曰本專(zhuān)利第1755055號(hào)7>才艮。
專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)平9-78230號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容
(發(fā)明要解決的問(wèn)題)
如圖11、圖12所示，由上述的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的現(xiàn)有的成膜裝置100 采用了現(xiàn)有的片狀等離子體發(fā)生裝置，該片狀等離子體發(fā)生裝置，如 上所述地由于使等離子體槍生成的等離子體束通過(guò)由片化磁體形成 的磁場(chǎng)之中，而使其變形為片狀，形成扁平地展寬的片狀等離子體束。
根據(jù)采用所用的現(xiàn)有的片狀等離子體發(fā)生裝置、成膜裝置100 的現(xiàn)有的方法，能夠展寬成膜面積，但關(guān)于膜厚的均勻性留有可改善 的地方。
即，根據(jù)發(fā)明者等的實(shí)驗(yàn)，人們認(rèn)識(shí)到在上述的現(xiàn)有的方法中，表示蒸發(fā)材料表面上的等離子體束的分散程度的離子流分布變?yōu)槿?br> 圖10所示的那樣。而在圖10中，縱軸表示離子強(qiáng)度(任意平均)， 橫軸表示以片狀等離子體束28的中心為原點(diǎn)(0)時(shí)的等離子體束的 片化(展寬)方向(圖12中的箭頭x方向)的距離(mm)。
人們還認(rèn)識(shí)到與此對(duì)應(yīng)，在基板表面上形成的膜的側(cè)面也變?yōu)?同樣的形狀，變?yōu)樵谥虚g側(cè)更厚而形成一個(gè)山的峰并向外緣側(cè)(兩邊 側(cè))膜厚逐漸變薄的形狀，在大面積基板上形成膜時(shí)的膜厚分布的均 勻化方面不充分。
考慮這是因?yàn)樵谟玫入x子體槍生成的、 一邊在特定的范圍內(nèi)有 展寬性(例如成為有特定直徑的圓柱狀)一邊向成膜室方向行進(jìn)的等 離子體束中，與等離子體束的外緣側(cè)相比等離子體集中于等離子體束 的中間側(cè)部分。由此，照射片狀的等離子體束的中心側(cè)部分的蒸發(fā)材 料的蒸發(fā)率，比為于該中心側(cè)部分的兩側(cè)的外緣側(cè)部分要高。其結(jié)果， 膜厚分布在中央側(cè)變厚，外緣側(cè)(兩邊部)變薄，對(duì)于向大面積基板 形成膜厚分布均勻的膜是不夠充分的。
本發(fā)明是鑒于如上上述的問(wèn)題研發(fā)的，其目的在于提供一種可以 擴(kuò)大成膜面積且可以使進(jìn)行成膜后的膜厚分布進(jìn)一步均勻化的片狀 等離子體發(fā)生裝置、和使用它的成膜裝置及成膜方法。 (解決問(wèn)題采用的手段)
為了達(dá)成上述目的，在使從等離子體槍由集束線團(tuán)引出的、 一邊
在特定的范圍內(nèi)有展寬性(例如變?yōu)橛刑囟ㄖ睆降膱A柱狀)一邊行進(jìn) 的等離子體束通過(guò)由片化磁體形成的磁場(chǎng)之中而變形為片狀的片狀
等離子體發(fā)生裝置中，本發(fā)明提出了以下方案，其中上述片化磁體是 由在與該等離子體束的行進(jìn)方向垂直的方向上延伸、對(duì)置且互相平行
地配置而成對(duì)的永磁體構(gòu)成的。
即，本發(fā)明的特征在于，在上述的片狀等離子體發(fā)生裝置中，上 述片化磁體，包括至少一個(gè)與等離子體束的中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的排 斥磁場(chǎng)強(qiáng)度比與等離子體束的外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度 更強(qiáng)的片化磁體。在上述中，可以是，與等離子體束的中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的排斥 磁場(chǎng)強(qiáng)度比與等離子體束的外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度更 強(qiáng)的片化磁體，在與等離子體束垂直的方向上被分割成多個(gè)。
而且，該情況下，可以是，被分割成多個(gè)的片化磁體為與等離 子體束的中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的永磁體，比與等離子體束的外緣側(cè)對(duì) 應(yīng)的部分中的永磁體更接近等離子體束而配置，且在與上述中心側(cè)對(duì) 應(yīng)的部分上互相對(duì)置的永磁體彼此的間隔，比在與上述外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的 部分上互相對(duì)置的永磁體彼此的間隔窄。
或者，可以是，被分割成多個(gè)的片化磁體為與等離子體束的中 心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的永磁體的殘留磁通密度比與等離子體束的外緣 側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的永磁體的殘留磁通密度更大，且與上述中心側(cè)對(duì)應(yīng) 的部分中互相對(duì)置的永磁體彼此產(chǎn)生的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度比與上述外緣 側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中互相對(duì)置的永磁體彼此產(chǎn)生的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度更強(qiáng)。
接下來(lái)，為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明提出的成膜裝置，對(duì)于配置 在能夠真空排氣的成膜室內(nèi)的蒸發(fā)材料托盤(pán)所容納的蒸發(fā)材料，射入 由上述本發(fā)明的任意一個(gè)的片狀等離子體發(fā)生裝置生成的片狀等離 子體，使蒸發(fā)材料蒸發(fā)，在在上述成膜室內(nèi)相對(duì)于上述蒸發(fā)材料托盤(pán) 隔開(kāi)預(yù)定的間隔而配置在與上述蒸發(fā)材料托盤(pán)對(duì)置的位置上的基板 上形成膜。
該情況下，可以使要進(jìn)行成膜的基板與上述蒸發(fā)材料托盤(pán)并進(jìn)地 在上述成膜室內(nèi)移動(dòng)。由此在移動(dòng)著的基板上連續(xù)地形成膜。
此外，為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明提案的成膜方法，對(duì)于配置在 能夠真空排氣的成膜室內(nèi)的蒸發(fā)材料托盤(pán)所容納的蒸發(fā)材料，射入由 上述本發(fā)明的任意的片狀等離子體發(fā)生裝置生成的片狀等離子體，使 蒸發(fā)材料蒸發(fā)，在上述成膜室內(nèi)對(duì)于上述蒸發(fā)材料托盤(pán)隔開(kāi)上述的間 隔，在與上述蒸發(fā)材料托盤(pán)對(duì)置的位置上配置的基板上形成膜。
該情況下，使要進(jìn)行成膜的基板與上述蒸發(fā)材料托盤(pán)并進(jìn)地在上 述成膜室內(nèi)移動(dòng)，可以在該移動(dòng)的基板上連續(xù)地形成膜。
另外，在上述本發(fā)明的成膜裝置、成膜方法中使用的本發(fā)明的片狀等離子體發(fā)生裝置中，可以采用等離子體槍被配置在成膜室的外 部、片化磁體被配置在成膜室的內(nèi)部的方式和等離子體槍及片化磁體 這兩者都被配置在成膜室的外部的方式中的任意一種。 (發(fā)明效果)
利用本發(fā)明的片狀等離子體發(fā)生裝置，當(dāng)使從等離子體槍由集束 線團(tuán)引出的等離子體束通過(guò)由片化磁體形成的磁場(chǎng)中而變形為片狀 時(shí)，上述片化磁體之中，包括至少一個(gè)與等離子體束的中心側(cè)對(duì)應(yīng)的 部分中的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度比與等離子體束的外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的排 斥磁場(chǎng)強(qiáng)度更強(qiáng)的片化磁體。
由此，與一邊在特定的范圍內(nèi)具有展寬性，例如變?yōu)橛刑囟ㄖ睆?的圓柱狀， 一邊向成膜室的蒸發(fā)材料行進(jìn)的等離子體束的中心側(cè)對(duì)應(yīng) 的部分中的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度，比與等離子體束的外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的 排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度更強(qiáng)。
因此，通過(guò)片化磁體的中心側(cè)部分的等離子體的密度，可以分散 于位于該中心側(cè)部分的兩側(cè)的外緣側(cè)。這樣，可以防止照射在蒸發(fā)材 料上的片狀的等離子體束的等離子體，與外緣側(cè)相比更集中于中心 側(cè)。
即，蒸發(fā)材料表面上的離子流分布可以從如圖10所示的僅有一
個(gè)峰的陡峭的山形向更平坦的分布變化。從而，可以使在基板上形成 的膜的側(cè)面平坦化，能夠在整個(gè)大面積上進(jìn)行膜厚分布均勻的成膜。 根據(jù)本發(fā)明的成膜裝置及成膜方法，可以使在基板上形成的膜的 側(cè)面平坦化，能夠在整個(gè)大面積上進(jìn)行膜厚分布均勻的成膜。


圖1是說(shuō)明本發(fā)明的片狀等離子體發(fā)生裝置及利用它的本發(fā)明 的成膜裝置的 一例的概要側(cè)面圖。
圖2是圖1的概要平面圖。
圖3(a)是展示在圖1、圖2所示的實(shí)施方式中的本發(fā)明的片狀 等離子體發(fā)生裝置中，片化磁體在與等離子體束垂直的方向上被分割成了 3個(gè)的例子的片化磁體部分的平面圖；(b)是展示這一發(fā)明的 片狀等離子體發(fā)生裝置中的片化磁體部分的其它方式的平面圖；(c) 是圖3 (b)所示的實(shí)施方式中的片化磁體部分的其它例子的平面圖。
圖4是說(shuō)明片化磁體的圖，(a)是現(xiàn)有的片狀等離子體發(fā)生裝 置中的片化磁體的配置圖；(b) ~ (e)是說(shuō)明本發(fā)明的片狀等離子 體發(fā)生裝置中的片化磁體的配置例的對(duì)應(yīng)于圖4 (a)的圖。
圖5是說(shuō)明片化磁體的圖，(a)是說(shuō)明現(xiàn)有的片狀等離子體發(fā) 生裝置中的片化磁體的結(jié)構(gòu)例的圖；(b) 、 (c)是說(shuō)明本發(fā)明的片 狀等離子體發(fā)生裝置中的片化磁體的結(jié)構(gòu)例的圖，是對(duì)應(yīng)于圖5 (a)的圖。
圖6是表示利用采用了現(xiàn)有的片化磁體的現(xiàn)有的片狀等離子體 發(fā)生裝置產(chǎn)生的片狀等離子體束、和采用了圖4(b)所示的方式的片 化磁體的本發(fā)明的片狀等離子體發(fā)生裝置產(chǎn)生的片狀等離子體束，在 蒸發(fā)材料的表面形成的離子流分布的圖。
圖7是表示利用采用了現(xiàn)有的片化磁體的現(xiàn)有的片狀等離子體 發(fā)生裝置產(chǎn)生的片狀等離子體束，和采用了圖5(b)所示的方式的片 化磁體的本發(fā)明的片狀等離子體發(fā)生裝置產(chǎn)生的片狀等離子體束，而
在蒸發(fā)材料的表面形成的離子流分布的其它例子的圖。
圖8是表示利用采用了現(xiàn)有的片化磁體的現(xiàn)有的片狀等離子體
發(fā)生裝置產(chǎn)生的片狀等離子體束，和采用了圖5(b)所示的方式的片
化磁體的本發(fā)明的片狀等離子體發(fā)生裝置產(chǎn)生的片狀等離子體束，在
蒸發(fā)材料的表面形成的離子流分布的其它例子的圖。
圖9是表示利用本發(fā)明的片狀等離子體發(fā)生裝置、成膜裝置進(jìn)行
成膜時(shí)的和利用現(xiàn)有的片狀等離子體發(fā)生裝置、成膜裝置進(jìn)行成膜時(shí)
的膜厚分布的圖。
圖IO是表示現(xiàn)有的成膜裝置中的蒸發(fā)材料表面的離子流分布的圖。
圖11是說(shuō)明現(xiàn)有的片狀等離子體發(fā)生裝置及利用它的現(xiàn)有的成 膜裝置的一個(gè)例子的概要側(cè)面圖。圖12是圖11的概要平面圖。 (附圖標(biāo)記說(shuō)明) 10:成膜裝置 20:等離子體槍 21:空心陰極 22:電極磁體 23:電極線團(tuán) 25:等離子體束 26:集束線團(tuán)
27:本發(fā)明的片狀等離子體發(fā)生裝置中采用的片化磁體
27a 、 27b.......:分割后的永磁體
28:片狀等離子體束
29:現(xiàn)有的片狀等離子體發(fā)生裝置中采用的片化磁體
30:成膜室
31:蒸發(fā)材料
32:蒸發(fā)材料托盤(pán)
33:基板
34:陽(yáng)極磁體
100:現(xiàn)有的成膜裝置
具體實(shí)施例方式
以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是展示本發(fā)明的片狀等離子體發(fā)生裝置及利用該裝置的成 膜裝置10的一例的概要結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。圖2是展示圖1所示的成膜 裝置10的概要結(jié)構(gòu)的平面圖。從圖1中箭頭X方向看到的就是圖2 所示的狀態(tài)，從圖2中箭頭Y方向看到的就是圖1所示的狀態(tài)。
本發(fā)明的特征在于后述的片化磁體27的方式，除此之外的片狀 等離子體發(fā)生裝置、成膜裝置10的結(jié)構(gòu)與用圖11、圖12在背景技術(shù) 部分說(shuō)明過(guò)的現(xiàn)有的片狀等離子體發(fā)生裝置、成膜裝置100相同，所以對(duì)與用圖11、圖12在背景技術(shù)部分說(shuō)明過(guò)的現(xiàn)有的片狀等離子體 發(fā)生裝置、成膜裝置100相同的部分附以相同的附圖標(biāo)記，并省略其 說(shuō)明。
從等離子體槍20由集束線團(tuán)26引出等離子體束25。該等離子 體束25,通過(guò)由片化磁體29、 27形成的磁場(chǎng)之中，該片化磁體29、 27是由在與等離子體束25向成膜室30的行進(jìn)方向垂直的方向上延 伸、對(duì)置且互相平行地配置而成對(duì)的永磁體構(gòu)成的。由此，等離子體 束25，如圖1、圖2所示地變?yōu)楸馄降钠瑺畹入x子體束28。
在本發(fā)明的片狀等離子體發(fā)生裝置中，也與用圖ll、圖12在背 景技術(shù)部分說(shuō)明過(guò)的現(xiàn)有的片狀等離子體發(fā)生裝置相同， 一邊在特定 的范圍內(nèi)具有展寬性例如變?yōu)榫哂刑囟ㄖ睆降膱A柱， 一邊行進(jìn)的等離 子體束25，被片化磁體變形為扁平的片狀等離子體束28。
本發(fā)明的片狀等離子體發(fā)生裝置中，該片化磁體包括至少一個(gè)片 化磁體27,該片化磁體27中，與等離子體束25的中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分 的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度比與等離子體束25的外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分的排斥磁場(chǎng) 強(qiáng)度更強(qiáng)。
圖1~圖3 (c)所示的實(shí)施方式1中，以附圖標(biāo)記27表示的片 化磁體，成為與等離子體束25的中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度 比與等離子體束25的外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度更強(qiáng)的片化 磁體。另一方面，圖1~圖3 (c)中，以附圖標(biāo)記29表示的片化磁 體，在與等離子體束25的中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度，和與 外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度之間沒(méi)有不同，是現(xiàn)有的片狀等 離子體發(fā)生裝置中采用的片化磁體。
另外，在圖1~圖3 (c)所示的實(shí)施方式中，在等離子體束25 向成膜室30行進(jìn)的方向上配置了兩組片化磁體27、 29，但本發(fā)明并 不限于這一所用方式。在配置了兩組以上的多個(gè)片化磁體的情況下， 只要其中也可以包括至少一個(gè)與等離子體束25的中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分 的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度比與等離子體束25的外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分的排斥磁場(chǎng) 強(qiáng)度更強(qiáng)的片化磁體27就可以。此外，配置多個(gè)片化磁體而其中的至少一個(gè)是上述的片化磁體27時(shí)，片化磁體27，可以選擇如圖1、 圖2所示地配置于接近成膜室30的蒸發(fā)材料31的地方的方式和如圖 3 (b)所示地配置于遠(yuǎn)離成膜室30的蒸發(fā)材料31的地方的方式中的 任意一種。
此外，雖然沒(méi)有圖示，但在等離子體束25向成膜室30行進(jìn)的方 向上僅配置了一組片化磁體27，該片化磁體27也可以設(shè)成與等離子 體束25的中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度比與等離子體束25的外 緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度更強(qiáng)的方式。
進(jìn)而，圖1、圖2所示的實(shí)施方式中，也與圖ll、圖12所示的 現(xiàn)有例的情況相同地，以將片化磁體29、 27配置于成膜室30的內(nèi)部 的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說(shuō)明，但也可以是將片化磁體27、 29配置于成膜室30 的外側(cè)的方式。
不論怎樣，通過(guò)包括至少一個(gè)與等離子體束25的中心側(cè)對(duì)應(yīng)的 部分的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度比與等離子體束25的外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的排 斥磁場(chǎng)強(qiáng)度更強(qiáng)的片化磁體27,可以使通過(guò)片化磁體27的中心側(cè)部 分的等離子體的密度分散到外緣側(cè)。這樣，將片狀的等離子體束28 照射到配置于成膜室30內(nèi)的蒸發(fā)材料31上時(shí)，可以防止與外緣側(cè)相 比等離子體更集中于中心側(cè)。由此，可以使在基板33上形成的膜的 側(cè)面平坦化，能夠在整個(gè)大面積上進(jìn)行膜厚分布均勻的成膜。
在本發(fā)明的片狀等離子體發(fā)生裝置中，與等離子體束25的中心 側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度比與等離子體束25的外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的 部分中的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度更強(qiáng)的片化磁體27，可以設(shè)為在與等離子體束 25垂直的方向上被分割成多個(gè)的方式。
像以下說(shuō)明的那樣，通過(guò)這樣做可以容易地使與等離子體束25 的中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度比與等離子體束25的外緣側(cè) 對(duì)應(yīng)的部分中的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度更強(qiáng)。
圖3(a)說(shuō)明圖1、圖2所示的實(shí)施方式中的本發(fā)明的片狀等離 子體發(fā)生裝置中，片化磁體27在與等離子體束25垂直的方向上被分 割成3個(gè)的例子。圖3 (c)說(shuō)明了圖3 (b)所示的實(shí)施方式中的本發(fā)明的片狀等 離子體發(fā)生裝置中，片化磁體27在與等離子體束25垂直的方向上被 分割成3個(gè)的例子。
以下，參照?qǐng)D4(a) 圖4(c)、圖5(a) 圖5(c)說(shuō)明片 化磁體27在與等離子體束25垂直的方向上被分割成多個(gè)時(shí)的優(yōu)選的 配置例、結(jié)構(gòu)例。
圖4(a) ~圖4(c)、圖5(a) ~圖5(c)都是說(shuō)明從圖2中 箭頭Z方向看到的狀態(tài)下的、現(xiàn)有的片狀等離子體發(fā)生裝置中釆用的 片化磁體29和本發(fā)明的片狀等離子體發(fā)生裝置中采用的片化磁體27 的配置方式、構(gòu)成方式的圖。
與等離子體束25的中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度比與等 離子體束25的外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度更強(qiáng)的片化磁體 27,在與等離子體束25垂直的方向上被分割成多個(gè)時(shí)，可以采用下 面這樣的方式。例如，被分割成多個(gè)的片化磁體27配置成與等離 子體束25的中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的永磁體，比與等離子體束25的外 緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的永磁體更接近等離子體束25。而且，在與上述中 心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分上互相對(duì)置的永磁體彼此的間隔，比在與上述外緣側(cè) 對(duì)應(yīng)的部分上互相對(duì)置的永磁體彼此的間隔窄。
在將片化磁體27在與等離子體束25垂直的方向上分割成了多個(gè) 的基礎(chǔ)上，如果這樣做，則如以下說(shuō)明地，可以容易地實(shí)現(xiàn)使與等離 子體束25的中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度比與等離子體束25 的外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度更強(qiáng)。
圖4 (b) 、 (c)說(shuō)明在將片化磁體27在與等離子體束25垂直 的方向上分割成了 3個(gè)的基礎(chǔ)上，配置成與等離子體束25的中心側(cè) 對(duì)應(yīng)的部分中的永磁體27a、 27b比與等離子體束25的外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的 部分中的永磁體27b、 27b、 27c、 27c更接近等離子體束25的例子。 由此，在與中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分上互相對(duì)置的永磁體27a、 27a彼此的 間隔A，比在與外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分上互相對(duì)置的永磁體27b、 27b彼 此的間隔B、 27c、 27c彼此的間隔B窄。圖4 (a)說(shuō)明在與等離子體束25的中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分的排斥磁 場(chǎng)強(qiáng)度和與外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度之間沒(méi)有不同的、在 現(xiàn)有的片狀等離子體發(fā)生裝置中采用的片化磁體29。對(duì)置且成對(duì)的永 磁體彼此的間隔，不論在與等離子體束25的中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中， 還是在與等離子體束25的外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中，都是相同的，并且， 不論在哪個(gè)位置上，互相對(duì)置的永磁體彼此產(chǎn)生的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度均為 相同。
圖6表示對(duì)于僅采用圖4(a)所示的方式的現(xiàn)有的片化磁體29 的現(xiàn)有的片狀磁體發(fā)生裝置、和在該現(xiàn)有的片狀磁體發(fā)生裝置中將片 化磁體29變更為圖4(b)所示的方式的片化磁體27的本發(fā)明的片狀 等離子體發(fā)生裝置，利用使設(shè)定條件相同而生成的片狀等離子體束 28,在蒸發(fā)材料31的表面上形成的離子流分布。
根據(jù)發(fā)明者等的實(shí)驗(yàn)，采用圖4(a)所示的方式的現(xiàn)有的片化 磁體29的現(xiàn)有的片狀等離子體發(fā)生裝置時(shí)，如圖6中(1)所示，形 成呈具有一個(gè)高的峰的陡峭的山形形狀的離子流分布。而根據(jù)本發(fā)明 的片狀等離子體發(fā)生裝置，如圖6中(2)所示，形成存在多個(gè)低的 峰的平緩的山形形狀的離子流分布。
其結(jié)果，可以將使蒸發(fā)材料31蒸發(fā)的等離子體的分布也同樣地 改善為平緩的山形形狀，根據(jù)使用本發(fā)明的片狀等離子體發(fā)生裝置的 本發(fā)明的成膜裝置10，可以進(jìn)行使在基板33的表面上形成的膜的膜 厚分布平坦、在整個(gè)大面積上膜厚分布均勻的成膜。
另外，將與等離子體束25的中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度 比與等離子體束25的外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度更強(qiáng)的片化 磁體27在與等離子體束25垂直的方向上分割成多個(gè)時(shí)，分割成多個(gè) 的數(shù)目，并不限于如圖3(a) 、 (c)、圖4(b)、 (c)等例示的、 在與等離子體束25垂直的方向上分割成3個(gè)。只要使與等離子體束 25的中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度比與等離子體束25的外緣側(cè) 對(duì)應(yīng)的部分的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度更強(qiáng)，則可以在與等離子體束25垂直的 方向上分割成任意的數(shù)目。
15圖4 (d) 、 (e)說(shuō)明與等離子體束25的中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分的 排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度比與等離子體束25的外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分的排斥磁場(chǎng)強(qiáng) 度更強(qiáng)的片化磁體27，在與等離子體束25垂直的方向上被分割成 27a 27e這5個(gè)的例子。與圖4(b)、 (c)的實(shí)施方式相同，與在 與中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分上互相對(duì)置的永磁體27a、 27a彼此的間隔相比， 在與外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分上互相對(duì)置的永磁體27b、 27b彼此的間隔、 27c、 27c彼此的間隔較寬，進(jìn)而，在外緣側(cè)互相對(duì)置的永磁體27d、 27d彼此的間隔、27e、 27e彼此的間隔變得更寬。
另外，如上所述地，與等離子體束25的中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的 排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度比與等離子體束25的外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的排斥磁場(chǎng) 強(qiáng)度更強(qiáng)的片化磁體27,在與等離子體束25垂直的方向上被分割成 多個(gè)時(shí)，也可以采用下面這樣的方式。例如，被分割成多個(gè)的片化磁 體27，與等離子體束25的中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的永磁體的殘留磁通 密度，變得比與等離子體束25的外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的永磁體的殘 留磁通密度大。而且，與上述中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中互相對(duì)置的永磁體 彼此產(chǎn)生的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度比與上述外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中互相對(duì)置的 永磁體彼此產(chǎn)生的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度更強(qiáng)。
說(shuō)明片化磁體27的這種方式的是圖5 (b) 、 (c)。
在本發(fā)明的片狀等離子體發(fā)生裝置所采用的片化磁體27中，例 如，如圖5 (b) 、 (c)所示的那樣，在與等離子體束25垂直的方向 上被分割成3個(gè)的片化磁體27 (27a、 27b、 27c )中，中央的永磁體 27a例如可以用釹系磁鐵(Nd'Fe'B)或用釤鈷系磁鐵(Sm'Co )形成 強(qiáng)磁場(chǎng)。由此，可以使與中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中互相對(duì)置的永磁體27a、 27a彼此產(chǎn)生的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度比與外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中互相對(duì)置的永 磁體27b、 27b彼此產(chǎn)生的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度及27c、 27c彼此產(chǎn)生的排斥 磁場(chǎng)強(qiáng)度更強(qiáng)。
此外，雖未圖示，但即使中央的永磁體27a的與等離子體束25 對(duì)置的面的面積及其體積大于外側(cè)的永磁體27b、 27c，也可以使與中 心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中互相對(duì)置的永磁體27a、 27a彼此產(chǎn)生的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度比與外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中互相對(duì)置的永磁體27b、 27b彼此產(chǎn)生 的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度及27c、 27c彼此產(chǎn)生的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度更強(qiáng)。
圖7、圖8展示了使分割成3個(gè)的片化磁體27中的永磁體27a、 27b、 27c的材質(zhì)變化時(shí)的離子流分布。
圖7中，(3)與圖6的(1)相同，是現(xiàn)有技術(shù)中的離子流分布， 圖7中的(4) 、 (5)是將中央的永磁體27設(shè)為釹系磁鐵的實(shí)施方 式的離子流分布。圖7中與(4)相比(5)的中央的永磁體27a的長(zhǎng) 度長(zhǎng)。因此，與(5)的情況相比，(4)中，外側(cè)的永磁體27b、 27c 變短。
此外，圖8中，(6)與圖6的(1)相同，是現(xiàn)有技術(shù)中的離子 流分布，圖8中的(7)是中央的永磁體26a為釤鈷系磁鐵的實(shí)施方 式的離子流分布。
在中央的永磁體27a為殘留磁通密度大的材質(zhì)的任何情況下，與 采用了圖4(a)、圖5(a)所示的方式的現(xiàn)有的片化磁體29的、現(xiàn) 有的片狀等離子體發(fā)生裝置中的、如圖6 (1)所示的呈具有一個(gè)高峰 的陡峭的山形形狀的離子流分布相比，都變?yōu)槠骄彽纳叫涡螤畹碾x子 流分布。
其結(jié)果，可以將使蒸發(fā)材料31蒸發(fā)的等離子體的分布也改善為 同樣平緩的山形形狀，利用使用了本發(fā)明的片狀等離子體發(fā)生裝置的 本發(fā)明的成膜裝置10，可以進(jìn)行使在基板33的表面形成的膜的膜厚 分布平坦、在整個(gè)大面積上膜厚分布均勻的成膜。
實(shí)施例
關(guān)于使用圖1、圖2所示的方式的本發(fā)明的成膜裝置IO進(jìn)行成 膜的情況，對(duì)其一例進(jìn)行說(shuō)明，其中該成膜裝置10采用了如圖3(a) 所示的那樣地同時(shí)使用了圖4(c)所示的方式的片化磁體27和圖4 (a)所示的現(xiàn)有的片化磁體29的、本發(fā)明的片狀等離子體發(fā)生裝置。
除將作為等離子體用氣體的氬氣體如箭頭40那樣地導(dǎo)入等離子 體槍20,將氧如箭頭41那樣地導(dǎo)入成膜室30以外，與用圖ll、圖 12在背景技術(shù)部分說(shuō)明過(guò)的現(xiàn)有的片狀等離子體發(fā)生裝置、成膜裝置100相同，用以下的條件進(jìn)行向基板33的成膜。 材質(zhì)氧化鎂(MgO) 膜厚(目標(biāo))12000A 放電壓力0.1Pa 基板溫度200'C Ar流量30sccm ( 0.5ml/sec ) 02流量楊sccm ( 6.7ml/sec ) 成膜速度175A/sec
然后，使兩組片化磁體的各組都是圖4(a)所示的現(xiàn)有的片化 磁體29，使其它的條件相同地，在另一基板33上進(jìn)行成膜。
圖9，是在利用本發(fā)明的片狀等離子體發(fā)生裝置、成膜裝置10 進(jìn)行成膜的情況下和如上所述地在將兩組的片化磁體的各組都設(shè)為 圖4 (a)所示的現(xiàn)有的片化磁體29而進(jìn)行成膜的情況下，測(cè)定膜厚 分布得到的圖。另外，在圖9中，縱軸表示膜厚(A)，橫軸表示以 片狀等離子體束28的中點(diǎn)為原點(diǎn)(0 )時(shí)的等離子體束的片化(展寬) 方向(圖2中的箭頭x方向)的距離(mm)。
如圖9所示，利用本發(fā)明的片狀等離子體發(fā)生裝置、成膜裝置 10進(jìn)行成膜時(shí)，膜厚分布變得平坦。
以上，參照

了本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式、實(shí)施例，但本 發(fā)明并不限定于這些實(shí)施方式、實(shí)施例，在根據(jù)權(quán)利要求的范圍的記 載可以把握的技術(shù)的范圍內(nèi)可以變更成各種方式。
權(quán)利要求
1.一種片狀等離子體發(fā)生裝置，使從等離子體槍由集束線圈引出的等離子體束通過(guò)由片化磁體形成的磁場(chǎng)之中而變形為片狀，上述片狀磁體是由在與該等離子體束的行進(jìn)方向垂直的方向上延伸、對(duì)置且互相平行地配置而成對(duì)的永磁體構(gòu)成的，該片狀等離子體發(fā)生裝置的特征在于，上述片化磁體，包括至少一個(gè)與等離子體束的中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度比與等離子體束的外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度更強(qiáng)的片化磁體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的片狀等離子體發(fā)生裝置，其特征在于， 與等離子體束的中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度比與等離子體束的外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度更強(qiáng)的片化磁體，在與等離子體束垂直的方向上被分割成多個(gè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的片狀等離子體發(fā)生裝置，其特征在于， 被分割成多個(gè)的片化磁體為，與等離子體束的中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的永磁體，比與等離子體束的外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的永磁體更接近 等離子體束而配置，且在與上述中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分上互相對(duì)置的永磁 體彼此的間隔，比在與上述外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分上互相對(duì)置的永磁體彼 此的間隔窄。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的片狀等離子體發(fā)生裝置，其特征在于， 被分割成多個(gè)的片化磁體為，與等離子體束的中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分的永磁體的殘留磁通密度更大，且與上述中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中互相對(duì) 置的永磁體彼此產(chǎn)生的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度比與上述外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中 互相對(duì)置的永磁體彼此產(chǎn)生的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度更強(qiáng)。
5. —種成膜裝置，其特征在于，對(duì)于配置在能夠真空排氣的成膜室內(nèi)的蒸發(fā)材料托盤(pán)所容納的 蒸發(fā)材料，射入由權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的片狀等離子體發(fā)生裝置生成的片狀等離子體，使蒸發(fā)材料蒸發(fā)，在在上述成膜室內(nèi)相 對(duì)于上述蒸發(fā)材料托盤(pán)隔開(kāi)預(yù)定的間隔而配置在與上述蒸發(fā)材料托 盤(pán)對(duì)置的位置上的基板上形成膜。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的成膜裝置，其特征在于， 要進(jìn)行成膜的基板與上述蒸發(fā)材料托盤(pán)并進(jìn)地在上述成膜室內(nèi)移動(dòng)。
7. —種成膜方法，其特征在于，對(duì)于配置在能夠真空排氣的成膜室內(nèi)的蒸發(fā)材料托盤(pán)所容納的 蒸發(fā)材料，射入由權(quán)利要求l至4中任意一項(xiàng)所述的片狀等離子體發(fā) 生裝置生成的片狀等離子體，使蒸發(fā)材料蒸發(fā)，在上述成膜室內(nèi)相對(duì) 于上述蒸發(fā)材料托盤(pán)隔開(kāi)預(yù)定的間隔而配置在與上述蒸發(fā)材料托盤(pán) 對(duì)置的位置上的基板上形成膜。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的成膜方法，其特征在于， 要進(jìn)行成膜的基板與上述蒸發(fā)材料托盤(pán)并進(jìn)地在上述成膜室內(nèi)移動(dòng)，在該移動(dòng)的基板上連續(xù)地形成膜。
全文摘要
本發(fā)明提供一種片狀等離子體發(fā)生裝置和使用它的成膜方法和成膜裝置，能夠擴(kuò)大成膜面積并可使膜厚分布更為均勻。在使從等離子體槍由集束線圈引出的等離子體束通過(guò)由在與等離子體束的行進(jìn)方向垂直的方向上延伸、對(duì)置且互相平行地配置而成對(duì)的永磁體構(gòu)成的片化磁體形成的磁場(chǎng)之中而變形為片狀的片狀等離子體發(fā)生裝置中，片化磁體包括至少一個(gè)與等離子體束的中心側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度比與等離子體束的外緣側(cè)對(duì)應(yīng)的部分中的排斥磁場(chǎng)強(qiáng)度更強(qiáng)的片化磁體。
文檔編號(hào)C23C14/24GK101297060SQ200680039908
公開(kāi)日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2006年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月25日
發(fā)明者森脇崇行, 齊藤友康 申請(qǐng)人:佳能安內(nèi)華股份有限公司