薄膜形成裝置、濺射陰極以及薄膜形成方法
【專利摘要】本發(fā)明提供薄膜形成裝置、濺射陰極以及薄膜形成方法，所述薄膜形成裝置、濺射陰極及薄膜形成方法能夠在大型基板上以高成膜速率形成光學(xué)多層膜。一種薄膜形成裝置1，其中，在真空槽21內(nèi)，利用濺射在基板43上形成金屬化合物的薄膜。真空槽21內(nèi)具備由金屬或具有導(dǎo)電性的金屬化合物構(gòu)成的靶材63a、b和活性種源，所述活性種源按照在電磁性及壓力方面與靶材63a、b相互影響的方式而設(shè)置、并且可生成反應(yīng)性氣體的活性種。活性種源具備供給反應(yīng)性氣體的氣體源76、77和將能量供給至真空槽內(nèi)從而將反應(yīng)性氣體激發(fā)為等離子體狀態(tài)的能量源80。能量源80在與真空槽21之間具備用于將能量供給至真空槽21內(nèi)的電介質(zhì)窗，該電介質(zhì)窗按照與基板43平行、或以相對于基板43呈小于90°的角度向靶材63a、b側(cè)傾斜的方式配置。
【專利說明】薄膜形成裝置、濺射陰極以及薄膜形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及薄膜形成裝置、濺射陰極以及薄膜形成方法，特別涉及能夠在基板上以高成膜速率形成光學(xué)多層膜的薄膜形成裝置、濺射陰極以及薄膜形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為利用濺射形成金屬化合物薄膜的方法，已知有RF(射頻)反應(yīng)性濺射法、DC(直流)反應(yīng)性濺射法等，所述RF反應(yīng)性濺射法通過使用高頻率電源，向金屬化合物靶材或金屬靶材導(dǎo)入反應(yīng)性氣體，從而利用反應(yīng)性濺射進行薄膜形成；所述DC反應(yīng)性濺射法通過使用直流電源，向金屬化合物靶材或金屬靶材導(dǎo)入反應(yīng)性氣體，利用反應(yīng)性濺射進行薄膜形成。
[0003]此處，圖8中示出了反應(yīng)性氣體流量/全氣體流量比與成膜速率(薄膜的形成速度)的關(guān)系。此處，反應(yīng)性氣體流量和全氣體流量是指靶材附近的氣體流量。圖8中，反應(yīng)性氣體流量比率低的區(qū)域為金屬模式A的區(qū)域，該區(qū)域中，成膜速率基本與反應(yīng)性氣體流量為O的情況相同。在金屬模式區(qū)域中，成膜速率對反應(yīng)性氣體流量值的變動不敏感。
[0004]在反應(yīng)性氣體流量比率比金屬模式高的區(qū)域中，形成有成膜速率因反應(yīng)性氣體流量比率的上升而急劇下降的過渡區(qū)域模式B，并且若反應(yīng)性氣體流量比率進一步增加則形成有反應(yīng)性模式C，其中，成膜速率在較低的值穩(wěn)定、且對反應(yīng)性氣體流量值的變動不敏感。
[0005]上述RF反應(yīng)性濺射法或DC反應(yīng)性濺射法是在圖8的圖表的反應(yīng)性模式C的區(qū)域中進行濺射的，若與未導(dǎo)入反應(yīng)性氣體而進行金屬薄膜的成膜的情況相對比，為1/5~1/10左右的成膜速率。
[0006]作為消除這種RF反應(yīng)性濺射法或DC反應(yīng)性濺射法中的成膜速率較低的問題、同時形成高品質(zhì)的光學(xué)多層膜的技術(shù)，已知有如下濺射方法:在真空容器內(nèi)設(shè)置自由基源，通過利用自由基對來自金屬靶材的濺射顆?；蚧迳系亩逊e物進行氧化等來形成金屬化合物(例如參照專利文獻I)。
[0007]專利文獻I記載的濺射方法中，從空間、壓力方面將真空容器內(nèi)的成膜區(qū)域和反應(yīng)區(qū)域分離，在成膜區(qū)域中進行源于金屬靶材的濺射后，在反應(yīng)區(qū)域中，使反應(yīng)氣體的活性種與所形成的金屬薄膜接觸，從而形成金屬化合物的薄膜。
[0008]根據(jù)專利文獻I記載的濺射方法，以圖8的金屬模式A而并非反應(yīng)性模式C來進行濺射，因此能夠以高成膜速率來形成光學(xué)多層膜。
[0009]但是，根據(jù)該專利文獻I的濺射方法，需要從空間的角度將進行濺射的成膜區(qū)域和利用自由基進行氧化、氮化的反應(yīng)區(qū)域分離，并且需要基板的高速旋轉(zhuǎn)，因此裝置的形式限于圓盤傳送帶(carousel)型的轉(zhuǎn)筒式。因此無法適用基板相對型或直列(in-line)型的裝置。因此，能夠搭載的基板尺寸限于小型基板，難以在大型基板上進行成膜。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0011]專利文獻
[0012]專利文獻1:日本特開2001-234338(第0067~0072段，圖1)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]發(fā)明所要解決的課題
[0014]本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種薄膜形成裝置、濺射陰極及薄膜形成方法，所述薄膜形成裝置、濺射陰極及薄膜形成方法能夠在大型基板上以高成膜速率形成光學(xué)多層膜。
[0015]用于解決問題的手段
[0016]本發(fā)明人對真空槽內(nèi)的靶材和活性種源的配置進行了深入探討，結(jié)果驚訝地發(fā)現(xiàn)，通過使將反應(yīng)性氣體激發(fā)為等離子體狀態(tài)的能量源為預(yù)定的配置，從而能夠在不對靶材和活性種源進行空間及壓力上的分離的條件下，即使按照在電磁性及壓力方面相互影響的方式進行設(shè)置，也能夠利用基于金屬模式或過渡區(qū)域模式而非反應(yīng)性模式的濺射來進行金屬化合物薄膜的成膜，從而完成本發(fā)明。
[0017]即，所述課題可以通過方案I的發(fā)明解決；方案I的發(fā)明是在真空槽內(nèi)經(jīng)濺射而在基板上形成金屬化合物的薄膜的薄膜形成裝置，其中，在所述真空槽內(nèi)具備由金屬或具有導(dǎo)電性的金屬化合物構(gòu)成的靶材、和活性種源，所述活性種源按照在電磁性及壓力方面與該靶材相互影響的方式而設(shè)置、并且可生成反應(yīng)性氣體的活性種；所述活性種源具備供給所述反應(yīng)性氣體的氣體源、和將能量供給至所述真空槽內(nèi)從而將所述反應(yīng)性氣體激發(fā)為等離子體狀態(tài)的能量源；所述能量源在與所述真空槽之間具備用于將所述能量供給至所述真空槽內(nèi)的電介質(zhì)窗；該電介質(zhì)窗按照與所述基板平行、或以相對于所述基板呈小于90°的角度向靶材側(cè)傾斜的方式配置。
[0018]在一邊導(dǎo)入反應(yīng)性氣體一邊對金屬等靶材進行濺射的以往的反應(yīng)性濺射中，若使反應(yīng)性氣體的導(dǎo)入量增加，則會在靶材表面上形成金屬化合物，因此為以成膜速率低的反應(yīng)性模式進行的成膜，與此相對，本發(fā)明的薄膜形成方法中，能夠利用基于金屬模式或過渡區(qū)域模式而非反應(yīng)性模式的濺射來進行金屬化合物的成膜，因此能夠以高成膜速率形成光
學(xué)多層膜。
[0019]即，具備有按照在電磁性及壓力方面與靶材相互影響的方式而被設(shè)置的活性種源，因此通過由向靶材施加電壓而產(chǎn)生的等離子體與由活性種源產(chǎn)生的等離子體的相互作用，使得靶材和基板之間的區(qū)域的等離子體密度升高。其結(jié)果為，靶材周圍的Ar+等濺射氣體活性種的量增加，濺射效率提高。
[0020]另外，濺射效率提高，因此在靶材表面形成金屬化合物之前，金屬或具有導(dǎo)電性的金屬化合物從靶材表面彈出。因而，可以抑制在靶材表面上形成金屬化合物，可以防止成膜速率的下降。
[0021]進一步地，由活性種源生成反應(yīng)性氣體的活性種，因此即使以較少的反應(yīng)性氣體量也能夠得到高反應(yīng)率。其結(jié)果為，即使減少反應(yīng)性氣體的導(dǎo)入量也能夠使從靶材彈出的非完全化合物的顆粒、以及由該顆粒堆積于基板上而形成的非完全化合物的薄膜形成物充分反應(yīng)。因此，能夠以金屬模式或過渡區(qū)域模式生成金屬化合物薄膜。
[0022]另外，能量源在與真空槽之間具備用于將能量供給至真空槽內(nèi)的電介質(zhì)窗，該電介質(zhì)窗按照與所述基板平行、或以相對于所述基板呈小于90°的角度向所述靶材側(cè)傾斜的方式配置。因此，能夠一邊通過對金屬或具有導(dǎo)電性的金屬化合物靶材進行濺射，從而使從靶材彈出的非完全化合物的顆粒向基板方向飛散、一邊同時進行由該非完全化合物顆粒堆積于基板上而形成的非完全化合物的薄膜形成物向金屬的完全化合物的變換。其結(jié)果為，無需對靶材和活性種源進行空間及壓力方面的分離，能夠按照在電磁性及壓力方面相互影響的方式進行設(shè)置。
[0023] 此時，可以在所述真空槽內(nèi)具備搬運所述基板的基板搬運單元，在所述靶材的所述基板搬運方向的上游側(cè)及下游側(cè)中的至少一側(cè)具備所述活性種源。
[0024]如此，在靶材的上游側(cè)及下游側(cè)中的至少一側(cè)具備活性種源，因此能夠一邊通過對金屬靶材進行濺射，從而使從靶材彈出的非完全化合物的顆粒向基板方向飛散、一邊同時進行由該非完全化合物顆粒堆積于基板上而形成的非完全化合物的薄膜形成物向金屬的完全化合物的變換，無需對靶材和活性種源進行空間及壓力方面的分離，能夠按照在電磁性及壓力上相互影響的方式進行設(shè)置。
[0025]此時，所述能量源可以為通過所述電介質(zhì)窗、利用感應(yīng)耦合或表面波而生成等離子體的等離子體源。
[0026]因這種構(gòu)成，所以能夠適當選擇自由基源相對于基板和靶材的位置關(guān)系，可容易地構(gòu)成能夠以最適的條件進行成膜的薄膜形成裝置。
[0027]此時，所述活性種源可以為感應(yīng)耦合型等離子體(ICP)自由基源。
[0028]因這種構(gòu)成，所以能夠利用低壓力且高密度的大口徑等離子體而達成高成膜速率。
[0029]此時，所述薄膜形成裝置可以由具備多個成膜站的直列型濺射裝置構(gòu)成，其中，所述成膜站包含所述靶材、和設(shè)置于所述靶材的所述基板搬運方向的上游側(cè)及下游側(cè)的至少一側(cè)上的所述活性種源。
[0030]因這種構(gòu)成，所以無需將一邊以金屬模式或過渡區(qū)域模式進行濺射一邊以高成膜速率形成金屬化合物薄膜的裝置構(gòu)成為以往那樣的圓盤傳送帶型。其結(jié)果為，對于基板的形狀和尺寸沒有制約，能夠在大型基板上以高成膜速率進行金屬化合物薄膜的成膜。
[0031]此時，所述成膜站可以具備對成膜速率進行光學(xué)性檢測的檢測部，也可具備控制裝置，該控制裝置通過接收來自所述成膜速率的檢測部的信號，由此來控制每個對應(yīng)的所述成膜站的成膜速率。
[0032]因這種構(gòu)成，所以能夠基于對濺射的電源以及氣體流量、和活性種源的電源以及氣體流量進行獨立控制等方法，進行成膜速率的反饋控制。
[0033]此時，所述薄膜形成裝置可以具備濺射單元和組成變換單元，所述濺射單元在所述真空槽內(nèi)，對所述靶材進行濺射，利用該濺射使非完全化合物的顆粒從所述靶材向基板飛散；所述組成變換單元通過在所述真空槽內(nèi)，使由所述活性種源生成的反應(yīng)性氣體的活性種與所述顆粒接觸，從而將所述顆粒變換成金屬的完全化合物；并且，可以在所述基板上形成由所述金屬的完全化合物構(gòu)成的薄膜。
[0034]因這種構(gòu)成，所以能夠按照在電磁性及壓力方面相互影響的方式來設(shè)置靶材和活性種源，無需對活性種源和靶材進行空間及壓力方面的分離，因此能夠為構(gòu)成簡單的薄膜形成裝置。
[0035]所述課題可以通過方案8的發(fā)明解決；方案8是利用濺射在基板上形成金屬化合物的薄膜的濺射陰極，其具備由金屬或具有導(dǎo)電性的金屬化合物構(gòu)成的靶材、和活性種源，所述活性種源按照在電磁和壓力方面與該靶材相互影響的方式設(shè)置、并且可生成所述反應(yīng)性氣體的活性種；所述活性種源具備供給所述反應(yīng)性氣體的氣體源、和將能量供給至所述真空槽內(nèi)從而使所述反應(yīng)性氣體激發(fā)為等離子體狀態(tài)的能量源；所述能量源具備用于將所述能量供給至所述能量源外部的電介質(zhì)窗；該電介質(zhì)窗按照與所述基板平行、或以相對于所述基板呈小于90°的角度向所述靶材側(cè)傾斜的方式配置。
[0036]在一邊導(dǎo)入反應(yīng)性氣體一邊對金屬等靶材進行濺射的以往的反應(yīng)性濺射中，若使反應(yīng)性氣體的導(dǎo)入量增加，則會在靶材表面上形成金屬化合物，因此為以成膜速率低的反應(yīng)性模式進行的成膜，與此相對，本發(fā)明的薄膜形成方法中，能夠利用基于金屬模式或過渡區(qū)域模式而非反應(yīng)性模式的濺射來進行金屬化合物的成膜，因此能夠以高成膜速率形成光
學(xué)多層膜。
[0037]即，具備有按照在電磁性及壓力方面與該靶材相互影響的方式而設(shè)置的活性種源，因此通過由向靶材施加電壓而產(chǎn)生的等離子體與由活性種源產(chǎn)生的等離子體的相互作用，使得靶材和基板之間的區(qū)域的等離子體密度升高。其結(jié)果為，靶材周圍的Ar+等濺射氣體活性種的量增加，濺射效率提高。
[0038]另外，濺射效率提高，因此在靶材表面形成金屬化合物之前，金屬或具有導(dǎo)電性的金屬化合物從靶材表面彈出。因而，可以抑制在靶材表面上形成金屬化合物，可以防止成膜速率的下降。
[0039]進一步，由活性種源生成反應(yīng)性氣體的活性種，因此即使以較少的反應(yīng)性氣體量也能夠得到高反應(yīng)率。其結(jié)果為，即使減少反應(yīng)性氣體的導(dǎo)入量也能夠使彈出的非完全化合物的顆粒及由該顆粒堆積于基板上而形成的非完全化合物的薄膜形成物充分反應(yīng)，因此能夠以金屬模式或過渡區(qū)域模式生成金屬化合物薄膜。
[0040]此時，有腐蝕產(chǎn)生的所述靶材的濺射面和所述活性種源可以與所述基板相對，所述靶材和所述活性種源按照所述活性種源位于所述靶材的所述基板搬運方向的上游側(cè)及下游側(cè)中的至少一側(cè)的方式并列設(shè)置于真空槽的同一空間內(nèi)。
[0041]因這種構(gòu)成，所以通過由向靶材施加電壓而產(chǎn)生的等離子體與由活性種源產(chǎn)生的等離子體的相互作用，可以提高靶材和基板之間的區(qū)域的等離子體密度，使靶材周圍的Ar+的量增加，使濺射效率提高。
[0042] 所述課題可以通過方案10的發(fā)明解決；方案10的發(fā)明中，通過具備濺射工序和組成變換工序，從而在所述基板上形成由所述金屬的完全化合物構(gòu)成的薄膜，其中，所述濺射工序是在真空槽內(nèi)，對由金屬或具有導(dǎo)電性的金屬化合物構(gòu)成的靶材進行濺射，利用該濺射使非完全化合物的顆粒從所述靶材向基板飛散；所述組成變換工序是在所述真空槽內(nèi)，使由活性種源生成的反應(yīng)性氣體的活性種與所述顆粒接觸，從而變換成金屬的完全化合物，所述活性種源是按照在電磁性及壓力方面與該靶材相互影響的方式而設(shè)置的。
[0043]在一邊導(dǎo)入反應(yīng)性氣體一邊對金屬等靶材進行濺射的以往的反應(yīng)性濺射中，若使反應(yīng)性氣體的導(dǎo)入量增加，則會在靶材表面上形成金屬化合物，因此為以成膜速率低的反應(yīng)性模式進行的成膜，與此相對，本發(fā)明的薄膜形成方法中，能夠利用基于金屬模式或過渡區(qū)域模式而非反應(yīng)性模式的濺射來進行金屬化合物的成膜，因此能夠以高成膜速率形成光學(xué)多層膜。
[0044]即，具備有按照在電磁性及壓力方面與靶材相互影響的方式而設(shè)置的活性種源，因此通過由向靶材施加電壓而產(chǎn)生的等離子體與由活性種源產(chǎn)生的等離子體的相互作用，使得靶材和基板之間的區(qū)域的等離子體密度升高。其結(jié)果為，靶材周圍的Ar+等濺射氣體活性種的量增加，濺射效率提高。
[0045]另外，濺射效率提高，因此在靶材表面形成金屬化合物之前，金屬或具有導(dǎo)電性的金屬化合物從靶材表面彈出。因而，可以抑制在靶材表面上形成金屬化合物，可以防止成膜速率的下降
[0046]進一步，由活性種源生成反應(yīng)性氣體的活性種，因此即使以較少的反應(yīng)性氣體量也能夠得到高反應(yīng)率。其結(jié)果為，即使減少反應(yīng)性氣體的導(dǎo)入量也能夠使彈出的非完全化合物的顆粒及由該顆粒堆積于基板上而形成的非完全化合物的薄膜形成物充分反應(yīng)，因此能夠以金屬模式或過渡區(qū)域模式生成金屬化合物薄膜。
[0047]另外，通過使由按照在電磁性及壓力方面與靶材相互影響的方式而被設(shè)置的活性種源生成的反應(yīng)性氣體的活性種與顆粒堆積于基板上而形成的非完全化合物的薄膜形成物接觸，從而變換為金屬的完全化合物，因此能夠按照靶材和活性種源在電磁性及壓力方面相互影響的方式進行設(shè)置，無需對活性種源和靶材進行空間及壓力方面的分離，所以能夠使用構(gòu)成簡單的薄膜形成裝置來進行成膜。
[0048]此時，可以在所述組成變換工序之后，進行反復(fù)成膜工序，該反復(fù)成膜工序中，同時進行所述濺射工序及所述組成變換工序，并反復(fù)進行多次。
[0049]因這種構(gòu)成，所以能夠一邊以基于金屬模式或過渡區(qū)域模式而非反應(yīng)性模式的濺射進行金屬化合物的成膜，一邊得到所期望的膜厚的金屬化合物薄膜。
[0050]此時，可以在所述濺射工序之前，進行將所述基板導(dǎo)入至直列型薄膜形成裝置的工序，該直列型薄膜形成裝置具備多個成膜站，該成膜站含有所述靶材和被設(shè)置于該靶材的所述基板搬運方向的上游側(cè)及下游側(cè)中的至少一側(cè)的所述活性種源；在所述成膜站內(nèi)進行站內(nèi)成膜工序，該站內(nèi)成膜工序中，一邊以恒定的速度搬運所述基板一邊進行所述濺射工序、所述組成變換工序和所述的反復(fù)成膜工序；進行搬運工序，該搬運工序中，將所述基板搬運至所述基板搬運方向的所述下游側(cè)的所述成膜站；進行多次站成膜工序，該多次站成膜工序中，反復(fù)進行所述站內(nèi)成膜工序和所述搬運工序；在位于所述基板搬運方向的最下游的所述成膜站中，進行所述站內(nèi)成膜工序之后，進行將所述基板排出至大氣中的工序。
[0051]因這種構(gòu)成，所以通過適當選擇成膜站的數(shù)量，能夠形成為所期望的層數(shù)的金屬化合物多層膜。
[0052]發(fā)明效果
[0053]在一邊導(dǎo)入反應(yīng)性氣體一邊對金屬等靶材進行濺射的以往的反應(yīng)性濺射中，若使反應(yīng)性氣體的導(dǎo)入量增加，則會在靶材表面上形成金屬化合物，因此為以成膜速率低的反應(yīng)性模式進行的成膜，與此相對，本發(fā)明的薄膜形成方法中，能夠利用基于金屬模式或過渡區(qū)域模式而非反應(yīng)性模式的濺射來進行金屬化合物的成膜，因此能夠以高成膜速率形成光
學(xué)多層膜。
[0054]即，具備有按照在電磁性及壓力方面與靶材相互影響的方式而設(shè)置的活性種源，因此通過由向靶材施加電壓而產(chǎn)生的等離子體與由活性種源產(chǎn)生的等離子體的相互作用，使得靶材和基板之間區(qū)域的等離子體密度升高。其結(jié)果為，靶材周圍的Ar+等濺射氣體活性種的量增加，濺射效率提高。
[0055]另外，濺射效率提高，因此在靶材表面形成金屬化合物之前，金屬或具有導(dǎo)電性的金屬化合物從靶材表面被彈出。因而，可以抑制在靶材表面上形成金屬化合物，可以防止成膜速率的下降。
[0056] 進一步地，由活性種源生成反應(yīng)性氣體的活性種，因此即使以較少的反應(yīng)性氣體量也能夠得到高反應(yīng)率。其結(jié)果為，即使減少反應(yīng)性氣體的導(dǎo)入量也能夠使從靶材彈出的非完全化合物的顆粒、以及由所述顆粒堆積于基板上而形成的非完全化合物的薄膜形成物充分反應(yīng)。因此，能夠以金屬模式或過渡區(qū)域模式生成金屬化合物薄膜。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0057]圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的直列型濺射裝置的說明圖。
[0058]圖2是表示本發(fā)明的一個實施方式的直列型濺射裝置的成膜站的構(gòu)成的擴大說明圖。
[0059]圖3是表示本發(fā)明的一個實施方式的自由基源的構(gòu)成的示意性說明圖。
[0060]圖4是表示本發(fā)明的一個實施方式的自由基源的構(gòu)成的示意性說明圖。
[0061]圖5是表示本發(fā)明的其他實施方式的直列型濺射裝置的說明圖。
[0062]圖6表示對實施例9中形成的多層AR膜、與第I層為物理膜厚123.9nm的Si3N4、第2層為物理膜厚164.3nm的SiO2、第3層為物理膜厚99.5nm的Si3N4、第4層為物理膜厚73.2nm的SiO2的多層AR膜的膜設(shè)計在各波長下的反射率進行對比的圖表。
[0063]圖7是表示使用本發(fā)明的一個實施方式的直列型濺射裝置，使氧氣流量增加的情況和減少的情況下的氧分壓與靶材電壓的關(guān)聯(lián)的圖表。
[0064]圖8是表示一般的濺射情況的反應(yīng)性氣體流量/全氣體流量比與成膜速率(薄膜的形成速度)的關(guān)系的圖表。
【具體實施方式】
[0065]以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。需要說明的是，以下所說明的部件、配置等并不限定本發(fā)明，可以沿著本發(fā)明的中心思想進行各種改變，這自不必而言。
[0066]本說明書中，反應(yīng)性氣體的活性種是指在等離子體中高速電子與反應(yīng)性氣體分子或原子碰撞從而發(fā)生電離、解離、附著、激發(fā)等反應(yīng)由此而產(chǎn)生的高反應(yīng)性顆粒；所述反應(yīng)性氣體的活性種包括反應(yīng)性氣體的離子、自由基和激發(fā)種等。
[0067]反應(yīng)性氣體的自由基是指比反應(yīng)性氣體分子更具活性的物質(zhì)，其包括反應(yīng)性氣體的分子離子、原子、內(nèi)層電子處于激發(fā)狀態(tài)的反應(yīng)性氣體自由基。
[0068](薄膜形成裝置)
[0069]作為本實施方式的薄膜形成裝置的濺射裝置I是所謂的加載互鎖(load lock)式且直列型的濺射裝置，其由加載互鎖室11、成膜室21、卸載室31和未圖示的基板搬運裝置構(gòu)成。
[0070]加載互鎖室11具備用于將加載互鎖室11開放于大氣的閘閥12、設(shè)置于該加載互鎖室11和成膜室21之間的閘閥13和用于對加載互鎖室11進行排氣的旋轉(zhuǎn)泵14。
[0071]卸載室31具備用于將卸載室31開放于大氣的閘閥32、設(shè)置于該卸載室31和成膜室21之間的閘閥33和用于對卸載室31進行排氣的旋轉(zhuǎn)泵34。
[0072]未圖示的基板搬運裝置由用于直列型濺射裝置的眾所周知的基板搬運裝置構(gòu)成，其具備用于保持基板43的未圖示的基板保持器和未圖示的基板搬運機構(gòu)。利用基板搬運裝置將基板從43大氣中導(dǎo)入至加載互鎖室11、成膜室21、卸載室31后，再被搬運至大氣中。
[0073]基板43被固定在未圖示的基板保持器上。
[0074]基板43由大面積的光學(xué)部件、大型的建筑用窗戶玻璃、大型的FPD (平板顯示器)等所謂的大型基板構(gòu)成。
[0075]未圖示的基板保持器上可以固定一片基板43，也可以固定多片基板43，例如可以固定4張將I片基板43在橫向、豎向進行2等份從而分割成4份的基板。
[0076]對于成膜室21，連接設(shè)置有多個成膜站ST (STl~STn) (η為正整數(shù))，成膜室21的兩端通過閘閥13、33與加載互鎖室11、卸載室31連接。成膜室21的底面連接有排氣用的配管95b，該配管95b上連接有用于對成膜室21內(nèi)進行排氣的真空泵95。利用該真空泵95和未圖示的控制器而構(gòu)成為能夠?qū)Τ赡な?1內(nèi)的真空度進行調(diào)整。
[0077]成膜室21由在基板43的搬運方向延伸的中空箱體構(gòu)成，其是通過在加載互鎖室11側(cè)端部的加載用空間部22和卸載室31側(cè)端部的卸載用空間部23之間連接多個成膜站ST(STl~STn)而成的。
[0078]成膜站ST由為了連接前后的成膜站ST或加載用空間部22、卸載用空間部23以兩端開口的形式形成的中空箱體構(gòu)成，在所有的成膜站STl~STn的內(nèi)部分別設(shè)置有靶材機構(gòu)61、作為活性種源的能量源的自由基源80和用于從作為氣體源的氣瓶76導(dǎo)入反應(yīng)性氣體的配管75。
[0079]如圖2所示，靶材機構(gòu)61具備:按照面向于基板43的方式而設(shè)置的磁控濺射電極62a、b ;保持于磁控派射電極62a、b上的祀材63a、b ;通過未圖不的變壓器而連接于磁控派射電極62a、b且能夠施加交變電場的交流電源64;用于儲存作為濺射用的工作氣體的由氬氣等惰性氣體構(gòu)成的濺射氣體的氣瓶65 ;用于導(dǎo)入儲存于氣瓶65的濺射氣體的質(zhì)量流量控制器66。
[0080]磁控濺射電極62a、b按照與保持于未圖示的基板保持器的基板43平行的方式來設(shè)置。
[0081]靶材63a、b按照發(fā)生腐蝕的濺射面與基板43平行的方式來設(shè)置。此處，腐蝕是指由于濺射現(xiàn)象導(dǎo)致靶材構(gòu)成元素彈出從而使靶材消耗的現(xiàn)象。
[0082]靶材63a、b由通常濺射所使用的硅(Si)、鈮(Nb)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鋯(Zr)、錫(Sn)、鉻(Cr)、鉭(Ta)、碲(Te)、鐵(Fe)、鎂(Mg)、鉿(Hf)、鎳?鉻(N1-Cr)、銦?錫(In-Sn)等眾所周知的金屬靶材或?qū)щ娦缘慕饘倩衔锇胁暮蛷?fù)合靶材構(gòu)成。
[0083]本實施方式的靶材63a、b的尺寸為5X27英寸，靶材63a、b與基板43的距離D為70mm ~400mm。
[0084]利用基于靶材63a、b的濺射，在圖2所示的成膜有效區(qū)域進行金屬化合物的成膜。
[0085]本實施方式的交流電源64由LF電源構(gòu)成，但并不限于此，也可由RF電源、雙頻RF電源等構(gòu)成。
[0086] 在本實施方式中，利用質(zhì)量流量控制器66，從氣瓶65向利用真空泵95對真空度進行了調(diào)整的成膜站ST導(dǎo)入氬氣等惰性氣體，調(diào)整成膜站ST內(nèi)的真空氣體氣氛，從而進行雙磁控濺射。[0087]雙磁控濺射中使用與接地電位電絕緣的一對磁控濺射電極62a、b和靶材63a、b。因此雖未進行圖示，但磁控濺射電極62a、b和靶材63a、b隔著絕緣材料安裝在接地的濺射裝置I上。另外，磁控派射電極62a、祀材63a和派射電極62b、祀材63b也互相電氣性分離。
[0088]若在這種狀態(tài)下，將氬氣等工作氣體導(dǎo)入至靶材63a、b附近來調(diào)整濺射氣氛，從交流電源64通過未圖示的變壓器向磁控濺射電極62a、b施加電壓，則可不斷對靶材63a、b施加交變電場。即，在某一時刻，祀材63a為陰極(負極)，此時祀材63b—定為陽極(正極)。若在下一時刻，交流的方向發(fā)生變化，則這次靶材63b變?yōu)殛帢O，靶材63a變?yōu)殛枠O。如此，一對中的2個靶材63a、b交替承擔(dān)陽極和陰極的作用從而形成等離子體，陰極上的靶材被濺射從而使金屬超薄膜形成于基板上。
[0089]此時，存在陽極上附著有非導(dǎo)電性或?qū)щ娦缘偷牟煌耆饘俚那闆r，但在該陽極因交變電場而變換為陰極時，這些不完全金屬被濺射，靶材表面變?yōu)樵瓉淼那鍧嵉臓顟B(tài)。并且，通過反復(fù)進行上述動作，可以得到一直穩(wěn)定的陽極電位狀態(tài)，防止與通常的陽極電位幾乎相同的等離子體電位的變化并使其穩(wěn)定，從而能夠使金屬顆粒從靶材63a、b向基板43飛散。
[0090]祀材63a和63b可以僅含有相同的金屬也可以含有不同種類的金屬。在使用僅由同樣的金屬構(gòu)成的靶材的情況時，可以形成含有單一金屬的薄膜；使用含有不同種類的金屬的靶材時，可以形成由合金的化合物構(gòu)成的薄膜。
[0091]施加于靶材63a、b的交流電壓的頻率優(yōu)選為IOKHz~120KHz。
[0092]自由基源80由具備高頻天線的感應(yīng)耦合型等離子體發(fā)生單元構(gòu)成，如圖1、圖2所示，在靶材機構(gòu)61的下游側(cè)設(shè)置有一個自由基源80，如圖3所示，該自由基源80是通過具有殼體81、電介質(zhì)板83、固定框84、天線85a、天線85b、固定用具88、配管95a和真空泵95而構(gòu)成的。
[0093]如圖3所示，殼體81由略呈長方體的一面為開口的不銹鋼制容器物構(gòu)成。按照堵住該開口的方式固定有電介質(zhì)板83,從而形成了電介質(zhì)窗,利用該電介質(zhì)窗使殼體81的內(nèi)部側(cè)為天線收納室80A。
[0094]天線收納室80A被電介質(zhì)板83從成膜站ST隔開，形成了從成膜站ST中獨立的空間。電介質(zhì)板83由板狀的眾所周知的電介質(zhì)構(gòu)成，本實施方式中由石英形成。
[0095]固定框84由矩形的框體構(gòu)成。固定框84和殼體81通過未圖示的螺栓連接，從而使電介質(zhì)板83夾持固定于固定框84和殼體81之間。
[0096]在天線收納室80A中設(shè)置有天線85a、b。
[0097]天線85a、b由銅制的管狀體表面使用銀被覆而得到的螺旋狀線圈電極構(gòu)成，天線85a、b按照形成螺旋的面與殼體81的底面和電介質(zhì)板83平行的方式而配置于電線收納室80A 內(nèi)。
[0098]天線85a、b并列地連接于高頻電源89。另外,如圖4所示,天線85a、b通過導(dǎo)線部86a、b連接于具備可變電容器87a、b的匹配箱87，進一步連接于高頻電源89。
[0099]固定用具88由固定板88a、b和固定螺栓88c、d構(gòu)成,其中，固定板88a、b由形成有能夠與天線85a、b嵌合的槽的板體構(gòu)成。
[0100]天線85a、b嵌合于固定板88a、b,并由固定螺栓88c、d安裝于殼體81。在殼體81中，于上下方向形成有多個螺栓孔，固定板88a、b使用任一個螺栓孔而安裝于殼體81上。[0101]為了使天線85a、b和固定板88a、b絕緣,至少天線85a、b和固定板88a、b的接觸面由絕緣材形成。
[0102]如圖3所示，在殼體81的底面設(shè)置有排氣用的配管95a，并通過閥門與真空泵95連接。由此，通過操作閥門，使用對成膜站ST進行排氣的真空泵95，能夠進行天線收納室80A內(nèi)的排氣。需要說明的是，在圖1中，配管95a僅對一部分的自由基源80進行了表示。
[0103]如圖3、圖4所示，本實施方式中，使用了如下形式的感應(yīng)耦合型等離子體源，該感應(yīng)耦合型等離子體源使用了平面型的螺旋狀的螺旋天線(spiral antenna)，但也可以使用其他形式的感應(yīng)耦合型等離子體源。例如有使高頻電流流通于由在玻璃管上卷成螺旋狀的圓筒形螺旋天線(helical antenna)構(gòu)成的線圈的感應(yīng)I禹合型等離子體源、或天線被插入等離子體的內(nèi)部的類型的感應(yīng)耦合型等離子體源等。
[0104]另外，也可以使用通過電介質(zhì)窗、利用感應(yīng)耦合或表面波生成等離子體的其他等離子體源，例如電子回旋共振(ECP)等離子體源、螺旋波激發(fā)(HWP)等離子體源、微波激發(fā)表面波(SWP)等離子體源等。
[0105]也可以使用電容耦合型等離子體發(fā)生源來代替感應(yīng)耦合型等離子體源，所述電容耦合型等離子體發(fā)生源在天線收納室80A的內(nèi)部配置有平板狀的電極，向該平板狀電極施加IOOKHz~50MHz的高頻電力從而發(fā)生等離子體。 [0106]進一步地，也可以使用可發(fā)生混存有感應(yīng)耦合型等離子體和電容耦合型等離子體的等離子體的等離子體發(fā)生源。
[0107]如圖3所示，成膜站ST中，在自由基源80和基板43之間設(shè)置有配管75，反應(yīng)性氣體的氣瓶76通過質(zhì)量流量控制器77與該配管75連接。由此，反應(yīng)性氣體能夠?qū)胫磷杂苫?0和基板43之間。
[0108]本實施方式中，作為反應(yīng)性氣體,可以使用氧氣(O2)、臭氧(O3)、一氧化二氮(N2O)等氧化性氣體；氮氣(N2)等氮化性氣體；甲烷(CH4)等碳化性氣體；氟氣(F2)、四氟化碳(CF4)等氣化性氣體；等等。
[0109]另外，本實施方式中，用于導(dǎo)入濺射氣體的質(zhì)量流量控制器66和用于導(dǎo)入反應(yīng)性氣體的質(zhì)量流量控制器77是相互獨立設(shè)置的，通過一邊監(jiān)控成膜速率等一邊獨立控制濺射的電源和氣體流量、以及活性種源的電源和氣體流量，從而構(gòu)成為能夠?qū)Τ赡に俾蔬M行反饋控制。
[0110]如圖2所示，對于自由基源80來說，電介質(zhì)板83的面、即配設(shè)有電介質(zhì)板83的電介質(zhì)窗的面按照朝向基板43的中央方向的方式向基板43傾斜。電介質(zhì)板83的面和基板43的角度在0°以上且小于90°的角度范圍內(nèi)。換句話說，電介質(zhì)板83按照如下的方式傾斜設(shè)置，即其與靶材63a、b平行或者具有0°以上且小于90°的角度，相對于保持于未圖示的基板保持器上的基板43，成膜站ST的外側(cè)更接近基板43。
[0111]若電介質(zhì)板83的面和基板43之間的角度為0°~60°，則為成膜速率最高的區(qū)域，因此優(yōu)選。
[0112]另外，各個成膜站ST具備未圖示的光學(xué)式的成膜速率控制裝置，利用該成膜速率控制裝置來控制每個成膜站ST的濺射條件，由此能夠控制成膜速率從而對膜厚進行調(diào)整。
[0113]未圖示的成膜速率控制裝置具備未圖示的用于測定形成于基板43上的薄膜的膜厚的光學(xué)式膜厚計、和未圖示的基于光學(xué)式膜厚計的膜厚測量結(jié)果來控制質(zhì)量流量控制器66,77從而控制氣體的流量的控制裝置。
[0114]光學(xué)式膜厚計使用了從投光器射出光、測定透過了光學(xué)薄膜的光線的透過式的光學(xué)式膜厚計，但也可以使用如下的反射式的光學(xué)式膜厚計，該反射式的光學(xué)式膜厚計是利用干涉現(xiàn)象來測定膜厚的，所述干涉現(xiàn)象是通過在光學(xué)薄膜的表面上反射的光線和基板與光學(xué)膜的界面上反射的光線因路徑的差異生成的相位差而產(chǎn)生的。
[0115]進行濺射期間，在各成膜站ST中，利用未圖示的光學(xué)式膜厚計對基板43上成膜中的薄膜的膜厚進行監(jiān)控，若光學(xué)式膜厚計檢測出成膜速度下降，則進行如下控制、即增加來自交流電源64及高頻電源89的電流量使下降的成膜速度恢復(fù)到原本的速度。
[0116]在使本實施方式的自由基源80的天線收納室80A內(nèi)保持在比成膜室ST低的壓力的狀態(tài)下，將反應(yīng)性氣瓶76內(nèi)的反應(yīng)性氣體通過質(zhì)量流量控制器77導(dǎo)入至成膜站ST。向天線85a、b施加來自高頻電源89的13.56MHz的電壓從而流通高頻電流。由此，可以抑制天線收納室80A內(nèi)等離子體的發(fā)生,天線85a、b接收來自高頻電源89的電力供給,在成膜站ST內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電場，并發(fā)生反應(yīng)性氣體的等離子體。[0117]在各成膜站ST內(nèi)，靶材機構(gòu)61設(shè)置于成膜站ST的基板搬運方向的中央，在靶材機構(gòu)61的基板搬運方向的下游側(cè)配置有I個自由基源80。
[0118]以成膜的多層膜的層數(shù)以上的數(shù)量來決定構(gòu)成成膜室21的成膜站ST (STl~STn)的數(shù)量。在設(shè)置有與成膜的多層膜的層數(shù)一樣的數(shù)量的成膜站ST的情況時，每個成膜站ST形成一層薄膜。在設(shè)置有比成膜的多層膜的層數(shù)多的成膜站ST的情況時，多個層中的至少I層可以由多個成膜站ST成膜。
[0119]除了內(nèi)部沒有設(shè)置靶材機構(gòu)61及自由基源80外，裝載用空間部22、卸載用空間部23的構(gòu)成與成膜站ST相同。
[0120]本實施方式中，在各成膜站ST內(nèi)，于靶材機構(gòu)61的下游側(cè)僅配置有I個自由基源80，但如圖5的濺射裝置I’所示，在各成膜站ST內(nèi)，I對自由基源80按照夾著靶材機構(gòu)61的方式配置于靶材機構(gòu)61的上游側(cè)和下游側(cè)。濺射裝置I’的其他構(gòu)成與濺射裝置I相同，因此省略說明。
[0121]需要說明的是，可以在靶材機構(gòu)61的下游側(cè)僅配置I個自由基源。
[0122](薄膜形成方法)
[0123]以下，對于使用了本實施方式的濺射裝置I的薄膜形成方法進行說明。
[0124]首先，對成膜室21內(nèi)進行真空排氣。接著，準備預(yù)定數(shù)量的將大型基板43著裝于未圖示的基板保持器上而成的部品。開放閘閥12，將預(yù)定數(shù)量的基板43導(dǎo)入濺射裝置I的加載互鎖室11，關(guān)閉閘閥12。進行真空排氣直至加載互鎖室11內(nèi)從大氣狀態(tài)變成與成膜室21的真空度同等狀態(tài)。
[0125]之后，啟動各成膜站ST的靶材機構(gòu)61及自由基源80，開始濺射，開放閘閥13，將第I基板43導(dǎo)入至成膜室21的加載用空間部22。
[0126]利用未圖示的基板搬運機構(gòu)，使基板43以恒定速度向成膜站STn方向移動，按照從成膜站STl到STn的順序進行成膜。
[0127]在從成膜站STl到STn的各個成膜站中，如下進行金屬化合物的成膜。
[0128]利用基板搬運機構(gòu)所搬運的基板43被導(dǎo)入至最初的成I吳站STl時，基板43從基板搬運方向的上游側(cè)依次導(dǎo)入至圖2所示的成膜有效區(qū)域A。[0129]若基板43進入成膜有效區(qū)域A，首先，在濺射工序中，利用濺射使金屬顆粒由靶材63a、b彈出，在成膜有效區(qū)域A和祀材63a、b圍成的區(qū)域中使上述金屬顆粒從祀材63a、b向基板43飛散。
[0130] 接著，飛散的金屬粒子的一部分在從靶材63a、b至到達基板43期間，因由自由基源80所形成的反應(yīng)性氣體的自由基而變?yōu)榻饘俨煌耆磻?yīng)物。該金屬顆粒、金屬不完全反應(yīng)物相當于權(quán)利要求書中的非完全化合物粒子。
[0131]然后，金屬顆粒和金屬不完全反應(yīng)物堆積于基板43上，形成非完全化合物的薄膜形成物。
[0132]然后，在組成變換工序中，利用由自由基源80形成的反應(yīng)性氣體的自由基，將基板43上的非完全化合物的薄膜形成物變換為金屬的完全化合物。
[0133]在基板43通過成膜有效區(qū)域A內(nèi)的期間，反復(fù)同時進行濺射工序、組成變換工序，在基板43從成膜有效區(qū)域A排出時，于基板43上形成金屬化合物薄膜。
[0134]在第2個以后的成膜站ST2~η中，進行與成膜站STl同樣的工序，各自形成由金屬的完全化合物構(gòu)成的薄膜。
[0135]在相鄰的成膜站STi~STi+m(i及m為正整數(shù))中靶材63a、b的金屬的組合相同的情況下，在該相鄰的成膜站STi~STi+m中形成同一層的薄膜。即，多個成膜站STi~STi+m中，形成一層薄膜。
[0136]另一方面，在相鄰的成膜站STi~STi+m(i及m為正整數(shù))中靶材63a、b的金屬的組合不同的情況下，形成多層薄膜。
[0137]在進行基于靶材63a、b的濺射、自由基源80的反應(yīng)性氣體的自由基形成的期間，成膜速率通過未圖示的光學(xué)式的成膜速率控制機構(gòu)來控制。成膜速率控制機構(gòu)基于由未圖示的光纖檢測出的金屬、氣體、金屬化合物量的數(shù)據(jù)來控制質(zhì)量流量控制器66、77由此來控制氣體的流量，從而將成膜速率控制為期望的值。由此，控制各成膜站ST中的膜厚。
[0138]成膜站STn中的成膜、反應(yīng)結(jié)束后，基板43被導(dǎo)入卸載用空間部23。卸載室31預(yù)先進行真空排氣使其與成膜室21為幾乎同樣的真空度。開放閘閥33從而將基板43導(dǎo)入卸載室31后，關(guān)閉閘閥33，將基板43保持于卸載室31。
[0139]接著，將保持于加載互鎖室11的下一個基板43導(dǎo)入成膜室21，進行同樣的成膜、反應(yīng)后，同樣地導(dǎo)入并保持于卸載室31。對于保持于加載互鎖室11的所有的基板43，同樣的處理結(jié)束后，使卸載室31為大氣狀態(tài)，開放閘閥32，將所有的基板43取出至大氣中，完成成膜。
[0140]按照以上的方法形成與成膜站ST的數(shù)量、金屬和反應(yīng)氣體的種類對應(yīng)的層數(shù)的金屬化合物的多層膜。
[0141]在所有鄰接的成膜站ST間使用不同的金屬和反應(yīng)氣體的情況時，多層膜為與成膜站ST的數(shù)量對應(yīng)的層數(shù)。在鄰接的成膜站ST中使用相同的金屬和反應(yīng)氣體的情況時，在其鄰接的成膜站ST中合計形成I層薄膜。
[0142]實施例
[0143]以下，對本發(fā)明的具體實施例進行說明。
[0144](實驗例I)
[0145]本實驗例中，對于按照電介質(zhì)板83的面與基板43平行且與靶材63a、b平行的方式來設(shè)置自由基源80，并且分別使成膜站ST中基板和靶材63a、b之間的距離D變化為40mm、70mm、200mm、400mm的實施例1~4,進行成膜,對成膜速率及得到的膜進行對比。
[0146]本實驗例中，使用具備I個成膜站ST的濺射裝置1，按照上述實施方式的薄膜形成方法，在尺寸為600cmX400cm的大型玻璃基板上形成了二氧化硅的單層膜。
[0147]成膜站STl中,祀材63a、b使用娃祀材,從氣瓶65供給800sccm的作為派射氣體的氬氣。導(dǎo)入SOsccm的氧氣(O2)作為反應(yīng)性氣體，利用自由基源80得到自由基。
[0148]其他的具體條件及結(jié)果示于表1。
[0149]表1
[0150]
【權(quán)利要求】
1.一種薄膜形成裝置，其是在真空槽內(nèi)，經(jīng)濺射而在基板上形成金屬化合物的薄膜的薄膜形成裝置，該薄膜形成裝置的特征在于， 在所述真空槽內(nèi)具備由金屬或具有導(dǎo)電性的金屬化合物構(gòu)成的靶材、和活性種源，所述活性種源按照在電磁性及壓力方面與該靶材相互影響的方式而設(shè)置、并且可生成反應(yīng)性氣體的活性種； 所述活性種源具備供給所述反應(yīng)性氣體的氣體源、和將能量供給至所述真空槽內(nèi)從而將所述反應(yīng)性氣體激發(fā)為等離子體狀態(tài)的能量源； 所述能量源在與所述真空槽之間具備用于將所述能量供給至所述真空槽內(nèi)的電介質(zhì)窗； 該電介質(zhì)窗按照與所述基板平行、或以相對于所述基板呈小于90°的角度向所述靶材側(cè)傾斜的方式配置。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜形成裝置，其特征在于， 在所述真空槽內(nèi)具備搬運所述基板的基板搬運單元， 在所述靶材的所述基板搬運方向的上游側(cè)及下游側(cè)中的至少一側(cè)具備所述活性種源。
3.如權(quán)利要求1或2所述的薄膜形成裝置，其特征在于，所述能量源為通過所述電介質(zhì)窗、利用感應(yīng)耦合或表面波而生成等離子體的等離子體源。
4.如權(quán)利要求1~3任一項所述的薄膜形成裝置，其特征在于，所述活性種源為感應(yīng)耦合型等離子體(ICP)自由基源。
5.如權(quán)利要求1~4任一項所述的薄膜形成裝置，其特征在于，所述薄膜形成裝置由具備多個成膜站的直列型濺射裝置構(gòu)成，所述成膜站包含所述靶材、和設(shè)置于所述靶材的所述基板搬運方向的上游側(cè)及下游側(cè)中的至少一側(cè)的所述活性種源。
6.如權(quán)利要求1~5任一項所述的薄膜形成裝置，其特征在于， 所述成膜站具備對成膜速率進行光學(xué)性檢測的檢測部， 并且，具備控制裝置，該控制裝置通過接收來自所述成膜速率檢測部的信號來控制每個對應(yīng)的所述成膜站的成膜速率。
7.如權(quán)利要求1~6任一項所述的薄膜形成裝置，其特征在于，所述薄膜形成裝置具備: 濺射單元，其中，在所述真空槽內(nèi)，對所述靶材進行濺射，利用該濺射使非完全化合物的顆粒從所述靶材向基板飛散； 組成變換單元，其中，通過在所述真空槽內(nèi)，使由所述活性種源生成的反應(yīng)性氣體的活性種與所述顆粒接觸，從而將所述顆粒變換成金屬的完全化合物； 并且，可以在所述基板上形成由所述金屬的完全化合物構(gòu)成的薄膜。
8.一種濺射陰極，其是經(jīng)濺射而在基板上形成金屬化合物的薄膜的濺射陰極，所述濺射陰極的特征在于， 該濺射陰極具備由金屬或具有導(dǎo)電性的金屬化合物構(gòu)成的靶材、和活性種源，所述活性種源按照在電磁 和壓力方面與該靶材相互影響的方式設(shè)置、并且可生成所述反應(yīng)性氣體的活性種； 所述活性種源具備供給所述反應(yīng)性氣體的氣體源、和將能量供給至所述真空槽內(nèi)從而將所述反應(yīng)性氣體激發(fā)為等離子體狀態(tài)的能量源；所述能量源具備用于將所述能量供給至所述能量源外部的電介質(zhì)窗； 該電介質(zhì)窗按照與所述基板平行、或以相對于所述基板呈小于90°的角度向所述靶材側(cè)傾斜的方式配置。
9.如權(quán)利要求8所述的濺射陰極，其特征在于，有腐蝕產(chǎn)生的所述靶材的濺射面和所述活性種源與所述基板相對，所述靶材和所述活性種源按照所述活性種源位于所述靶材的所述基板搬運方向的上游側(cè)及下游側(cè)中的至少一側(cè)的方式并列設(shè)置于真空槽的同一空間內(nèi)。
10.一種薄膜形成方法，其中，通過具備濺射工序和組成變換工序而在所述基板上形成由所述金屬的完全化合物構(gòu)成的薄膜， 所述濺射工序中，在真空槽內(nèi)，對由金屬或具有導(dǎo)電性的金屬化合物構(gòu)成的靶材進行濺射，利用該濺射使非完全化合物的粒子從所述靶材向基板飛散； 所述組成變換工序中，在所述真空槽內(nèi)，使由活性種源生成的反應(yīng)性氣體的活性種與所述顆粒接觸，從而變換成金屬的完全化合物，所述活性種源是按照在電磁性及壓力方面與該靶材相互影響的方式而設(shè)置的。
11.如權(quán) 利要求10所述的薄膜形成方法，其特征在于，在所述組成變換工序之后，進行反復(fù)成膜工序，該反復(fù)成膜工序中，同時進行所述濺射工序及所述組成變換工序，并反復(fù)進行多次。
12.如權(quán)利要求10或11所述的薄膜形成方法，其特征在于， 在所述濺射工序之前，進行將所述基板導(dǎo)入至直列型薄膜形成裝置的工序，該直列型薄膜形成裝置具備多個成膜站，該成膜站含有所述靶材、和設(shè)置于該靶材的所述基板搬運方向的上游側(cè)及下游側(cè)中的至少一側(cè)的所述活性種源； 進行站內(nèi)成膜工序，其中，在所述成膜站內(nèi)，一邊以恒定的速度搬運所述基板一邊進行所述濺射工序、所述組成變換工序和所述反復(fù)成膜工序； 進行搬運工序，其中，將所述基板搬運至所述基板搬運方向的所述下游側(cè)的所述成膜站； 進行多次站成膜工序，該多次站成膜工序中，反復(fù)進行所述站內(nèi)成膜工序和所述搬運工序； 在位于所述基板搬運方向的最下游的所述成膜站中，進行所述站內(nèi)成膜工序之后，進行將所述基板排出至大氣中的工序。
【文檔編號】C23C14/34GK103946417SQ201280019492
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月23日
【發(fā)明者】宮內(nèi)充祐, 村田尊則, 菅原卓哉, 鹽野一郎, 姜友松, 林達也, 長江亦周 申請人:株式會社新柯隆