濺射薄膜形成裝置制造方法
【專利摘要】提供一種能夠使制膜速度較快，并能夠形成品質(zhì)較高的薄膜的濺射薄膜形成裝置。濺射裝置（10）包括：靶座（14），其設(shè)置于真空容器（11）內(nèi)；基板座（15），其設(shè)置成與靶座（14）相對；部件（19），其用于向真空容器（11）內(nèi)導(dǎo)入等離子體產(chǎn)生氣體；部件（161），其用于在包括靶（T）的表面在內(nèi)的區(qū)域產(chǎn)生濺射用電場；高頻天線配置室（182），其設(shè)置于真空容器（11）的壁的內(nèi)表面與外表面之間，并且其與真空容器（11）的內(nèi)部之間被介電體窗（183）隔開；以及高頻天線（13），其配置于高頻天線配置室（182）內(nèi)，用于在包括被靶保持部件所保持的靶的表面在內(nèi)的區(qū)域產(chǎn)生高頻感應(yīng)電場。
【專利說明】濺射薄膜形成裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種濺射薄膜形成裝置，該濺射薄膜形成裝置利用等離子體對靶進(jìn)行濺射，從而將規(guī)定的薄膜形成在基板的表面。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，常用一種在真空容器內(nèi)將金屬濺射靶(陰極)與基板相對配置而成的平行平板式濺射薄膜形成裝置。在該裝置中，向真空容器內(nèi)導(dǎo)入氬氣等惰性氣體，并對靶施加直流電壓或高頻電壓，從而在靶的表面產(chǎn)生垂直的電場，由此，在該靶的附近產(chǎn)生放電等離子體。利用以該方式產(chǎn)生的等離子體中的離子對靶進(jìn)行濺射，而將所需要的薄膜形成于基板的表面。
[0003]但是，在該平行平板式濺射薄膜形成裝置中，無法使濺射速度達(dá)到足夠快。雖然使垂直于靶表面的方向的電場變強(qiáng)時，濺射速度上升而能夠謀求以某種程度提高制膜速度，但是由高能量的離子碰撞到靶后反彈并射入基板所造成的基板側(cè)的損害(等離子體損害)也變大。
[0004]作為能夠高速制膜的濺射薄膜形成裝置的一個例子，例舉磁控濺射薄膜形成裝置。在磁控濺射薄膜形成裝置中，利用設(shè)置于靶的背面的電磁體或永磁體在靶的表面附近的空間產(chǎn)生與該表面平行的磁場，而且對靶施加直流電壓或高頻電壓，從而產(chǎn)生與該表面垂直的電場。利用以上的磁場與電場，在靶的表面附近局部性地產(chǎn)生等離子體，提高在那里的等離子體密度，由此，從等離子體對靶照射正離子，從而高效地濺射靶。與在磁控濺射裝置中不使用磁場的情況相比，制膜速度較快，等離子體局部性地部位于靶的表面附近，由此，具有以下的特點，即，基板的溫度上升變小，并且易于抑制基板的損害等。
[0005] 但是，在這種磁控濺射薄膜形成裝置中，與等離子體CVD裝置等相比時，還說不上其制膜速度足夠快。
[0006]另外，在形成氧化物薄膜時所進(jìn)行的反應(yīng)性濺射中，靶的表面與氧氣發(fā)生反應(yīng)而被氧化物覆蓋，因此，靶的表面被充電，靶的表面的電場被緩和。其結(jié)果，等離子體密度降低，在基板上的制膜速度顯著降低。因此，在以往的平行平板式濺射薄膜形成裝置或磁控濺射薄膜形成裝置中，難以高速地形成氧化物薄膜。
[0007]在專利文獻(xiàn)I中，公開了一種在上述的磁控濺射薄膜形成裝置的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，還在制膜室內(nèi)將高頻線圈設(shè)置于靶與基板之間的濺射薄膜形成裝置。另外，在專利文獻(xiàn)2中，公開了一種將高頻線圈設(shè)置于制膜室外的磁控濺射薄膜形成裝置。在以上的裝置中，除了與通常的磁控濺射薄膜形成裝置一樣地產(chǎn)生磁場及電場以外，還利用高頻線圈在靶的表面附近產(chǎn)生高頻感應(yīng)電場。因此，對靶進(jìn)行濺射的離子增加，制膜速度加快。另外，由于以該方式使對靶進(jìn)行濺射的離子增加，因此，在產(chǎn)生氧化物或氮化物等薄膜的情況下，在靶的表面所產(chǎn)生的氧化物、氮化物等的反應(yīng)生成物立即被濺射，從而靶的表面不會被化合物所覆蓋。因此，即使在反應(yīng)性濺射的情況下，也能夠防止制膜速度降低。
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開2000-273629號公報([0007]-[0009]、圖2、圖4)[0009]專利文獻(xiàn)2:日本特表 2002-513862 號公報([0020]-[0021]、[0028]、圖 2、圖 5)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的問題
[0011]在專利文獻(xiàn)I所記載的濺射薄膜形成裝置中，由于高頻線圈配置于制膜室內(nèi)，因此，高頻線圈也暴露于等離子體而被濺射。其結(jié)果，高頻線圈的材料作為雜質(zhì)混入到薄膜中，可能導(dǎo)致薄膜的品質(zhì)降低。另外，由于高頻線圈配置于基板與靶之間，因此，與沒有高頻線圈的情況相比，靶與基板之間的距離不得不變長。其結(jié)果，濺射粒子擴(kuò)散，到達(dá)基板的濺射粒子減少，從而導(dǎo)致制膜速度降低。
[0012]另一方面，在專利文獻(xiàn)2所記載的濺射薄膜形成裝置中，將高頻線圈配置于制膜室之外，雖然不會產(chǎn)生濺射粒子擴(kuò)散的問題，但是存在以下的問題，即，與將高頻線圈設(shè)置于制膜室內(nèi)的情況相比，制膜室內(nèi)的高頻感應(yīng)電場的強(qiáng)度變?nèi)酢?br> [0013]本發(fā)明所要解決的課題是提供一種能夠高速地形成高品質(zhì)的薄膜的濺射薄膜形成裝置。
[0014]用于解決問題的方案
[0015]為了解決上述課題而做成的本發(fā)明的濺射薄膜形成裝置，其特征在于，該濺射薄膜形成裝置包括:
[0016]a)真空容器；
[0017]b)靶保持部件，其設(shè)置于上述真空容器內(nèi)；
[0018]c)基板保持部件，其設(shè)置成與上述靶保持部件相對；
[0019]d)等離子體產(chǎn)生氣 體導(dǎo)入部件，其用于向上述真空容器內(nèi)導(dǎo)入等離子體產(chǎn)生氣體；
[0020]e)電場產(chǎn)生部件，其用于在包括被上述靶保持部件所保持的靶的表面在內(nèi)的區(qū)域產(chǎn)生濺射用的直流電場或高頻電場；
[0021]f)天線配置部，其設(shè)置于上述真空容器的壁的內(nèi)表面與外表面之間，并且其與真空容器的內(nèi)部之間被介電體制的分隔構(gòu)件隔開；以及
[0022]g)高頻天線，其配置于上述天線配置部內(nèi)，用于在包括被上述靶保持部件所保持的靶的表面在內(nèi)的區(qū)域產(chǎn)生高頻感應(yīng)電場。
[0023]在本發(fā)明的濺射薄膜形成裝置中，利用由電場產(chǎn)生部件所產(chǎn)生的電場，在靶的表面附近產(chǎn)生等離子體，該等離子體來自于電離后的等離子體產(chǎn)生氣體的分子。除此之外，在包括靶的表面在內(nèi)的區(qū)域，利用高頻天線產(chǎn)生等離子體，并與在靶的表面附近的濺射放電重疊，由此，能夠高密度地保持靶的表面附近的等離子體。因此，能夠更高速地進(jìn)行濺射。另外，在反應(yīng)性濺射制膜處理中，即使氧化物、氮化物等生成物附著于靶的表面，也能夠利用由高頻天線所產(chǎn)生的等離子體，高密度地維持靶的表面附近的等離子體，因此，能夠去除那樣的生成物。因此，這種生成物不會覆蓋靶的表面，由此，能夠防止制膜速度降低。
[0024]并且，由于高頻天線配置部與真空容器的內(nèi)部之間被介電體制的分隔構(gòu)件隔開，因此，高頻天線不會暴露于真空容器內(nèi)的等離子體，因而不會被濺射。因而，高頻天線的材料不會混入到形成于基板上的薄膜中。
[0025]另外，由于高頻天線配置于在真空容器的壁的內(nèi)表面與外表面之間設(shè)置的高頻天線配置部內(nèi)，因此，與將高頻天線設(shè)置于真空容器之外的情況相比，能夠在真空容器的內(nèi)部產(chǎn)生較高的高頻感應(yīng)電場，并且能夠使靶保持部件與基板保持部件之間的距離變短。因此，能夠提高制膜速度。
[0026]本發(fā)明的濺射薄膜形成裝置優(yōu)選的是，其包括磁場產(chǎn)生部件，該磁場產(chǎn)生部件用于在包括上述靶的表面在內(nèi)的區(qū)域產(chǎn)生具有與上述直流電場或高頻電場正交的成分的磁場。通過使用這樣的磁場產(chǎn)生部件，利用磁場產(chǎn)生部件與高頻天線所產(chǎn)生的等離子體在上述磁場的作用下局部性地處在靶的表面附近，因此，等離子體密度得到進(jìn)一步提高，能夠高效地對靶進(jìn)行濺射。另一方面，本發(fā)明也能夠應(yīng)用于例如像將基板保持部件與靶保持部件這2個電極作為電場產(chǎn)生部件的二極濺射裝置那樣的、不具有磁場產(chǎn)生部件的濺射薄膜形成裝置。
[0027]本發(fā)明的濺射薄膜形成裝置能夠包括基板活化用高頻天線，該基板活化用高頻天線用于在包括被上述基板保持部件所保持的基板的表面在內(nèi)的區(qū)域產(chǎn)生高頻感應(yīng)電場。因此，基板的表面被活化，與在基板的表面的薄膜形成處理相關(guān)的反應(yīng)得到促進(jìn)。雖然基板活化用高頻天線也能夠設(shè)置于真空容器內(nèi)，但是基于與在靶的附近產(chǎn)生高頻感應(yīng)電場的高頻天線相同的理由，優(yōu)選的是，配置于在真空容器的壁的內(nèi)表面與外表面之間設(shè)置的基板活化用高頻天線配置部內(nèi)。
[0028]本發(fā)明的濺射薄膜形成裝置優(yōu)選的是:
[0029]形成由上述真空容器的壁中的用于設(shè)置上述天線配置部的部分向該真空容器內(nèi)突出而成的突出部；
[0030]該突出部的側(cè)部中從頂端開始至少一部分是由介電體構(gòu)成的；以及
[0031]在該突出部的側(cè)方設(shè)有上述靶保持部件。利用該結(jié)構(gòu)，在突出部中的由介電體構(gòu)成的部分，由于利用高頻天線所產(chǎn)生的高頻感應(yīng)電場不會被屏蔽，因此，能夠在被靶保持部件所保持的靶的表面附近高效地產(chǎn)生高頻感應(yīng)電場。
[0032]發(fā)明的效果
[0033]采用本發(fā)明的濺射薄膜形成裝置，通過將高頻天線配置于在真空容器的壁的內(nèi)表面與外表面之間設(shè)置的高頻天線配置部內(nèi)，而能夠在包括靶的表面在內(nèi)的區(qū)域產(chǎn)生較強(qiáng)的高頻感應(yīng)電場。因此，能夠提高等離子體的密度，能夠提高制膜速度。另外，利用介電體制的分隔構(gòu)件將高頻天線與真空容器內(nèi)之間分開，從而高頻天線不會被等離子體濺射。因此，能夠防止高頻天線的材料作為雜質(zhì)混入到薄膜中，從而能夠形成高品質(zhì)的薄膜。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1是表示本發(fā)明的濺射薄膜形成裝置的第I實施例的縱剖面圖。
[0035]圖2是表示高頻天線的例子的側(cè)視圖。
[0036]圖3是表示本發(fā)明的濺射薄膜形成裝置的第2實施例中的真空容器的底面的圖。
[0037]圖4是表示第2實施例的濺射薄膜形成裝置的變形例中的真空容器的底面的圖。
[0038]圖5是表示本發(fā)明的濺射薄膜形成裝置的第3實施例的縱剖面圖。
[0039]圖6是表示本發(fā)明的濺射薄膜形成裝置的第4實施例的縱剖面圖。
[0040]圖7是表示第4實施例的濺射薄膜形成裝置的變形例的縱剖面圖。
[0041]圖8是表示本發(fā)明的濺射薄膜形成裝置的第5實施例的縱剖面圖。[0042]圖9是表示本發(fā)明的濺射薄膜形成裝置的第6實施例的縱剖面圖(a)及其局部放大圖(b)。
[0043]圖10是表示高頻天線的變形例的縱剖面圖(a)及主要部分俯視圖(b)。
【具體實施方式】
[0044]使用圖1~圖10，說明本發(fā)明的濺射薄膜形成裝置的實施例。
[0045](實施例1)
[0046]使用圖1及圖2，說明第I實施例的濺射薄膜形成裝置10。該濺射薄膜形成裝置10是利用等離子體對長方形的板狀的靶T進(jìn)行濺射，而將規(guī)定的薄膜形成于基板S的表面的裝置。
[0047]濺射薄膜形成裝置10具有真空容器11，其能夠利用真空泵(未圖示)使內(nèi)部變成真空；等離子體產(chǎn)生氣體導(dǎo)入部件19，其用于向真空容器內(nèi)導(dǎo)入等離子體產(chǎn)生氣體；磁控濺射用磁體12，其如后述所示設(shè)置于真空容器11的底部；高頻天線13，其一樣如后述所示設(shè)置于真空容器11的底部；靶座14，其設(shè)置于磁控濺射用磁體12的上表面；以及基板座15，其設(shè)置成與靶座14相對。能夠?qū)鍫畹陌蠺安裝于靶座14的上表面，并將基板S安裝于基板座15的下表面。另外，在該濺射薄膜形成裝置10中設(shè)有:高頻電源161，其用于向高頻天線13供給高頻電力；以及直流電源162，其用于在靶座14與基板座15之間施加以靶座14側(cè)為正的直流電壓。高頻電源161經(jīng)由阻抗匹配器163與高頻天線13連接。
[0048]在真空容器11的底部的構(gòu)件111，設(shè)有開口 112，并且以從下側(cè)塞住該開口 112的方式安裝有靶、天線配置部18，該靶、天線配置部18用于收容靶座14、磁控濺射用磁體12以及高頻天線13。靶、天線配置部18與真空容器11的底部構(gòu)件111之間的連接部利用密封構(gòu)件確保氣密性。因此，靶、天線配置部18的壁具有作為真空容器11的壁的一部分的作用。在靶、天線配置部18上，在 基板座15的正下方的位置設(shè)有靶配置室(靶配置部)181。并且，在靶、天線配置部18的壁內(nèi)側(cè)(即，真空容器11的壁內(nèi)側(cè))，在靶配置室181的側(cè)方，以隔著靶配置室181的方式設(shè)置有一對高頻天線配置室182。
[0049]靶配置室181在上端與真空容器11的內(nèi)部空間113連通。磁控濺射用磁體12配置于靶配置室181的室內(nèi)。磁控濺射用磁體12的上下方向的位置被調(diào)整為將載置于靶座14的靶T的上表面配置在靶、天線配置部18的上端附近(不必是與上端相同的位置)，而該靶座14設(shè)置于磁控濺射用磁體12之上。通過這樣設(shè)置磁控濺射用磁體12及靶座14，從而將靶T配置于與真空容器11的內(nèi)部空間113相連通的空間內(nèi)。
[0050]另外，在靶配置室181的上端與內(nèi)部空間113之間的交界處，以從靶配置室181的側(cè)壁向內(nèi)側(cè)延伸，并從上方覆蓋靶T的4邊的邊緣附近(包括邊緣的部分)的方式設(shè)置遮檐189。
[0051]在高頻天線配置室182內(nèi)，從下側(cè)插入高頻天線13。高頻天線13是將金屬制的管狀導(dǎo)體彎曲成U字形而成的(圖2)，在2個高頻天線配置室182內(nèi)以使該“U”字上下顛倒的狀態(tài)各豎立配置一個高頻天線13。這樣的U字形的高頻天線相當(dāng)于圈數(shù)未滿I圈的感應(yīng)耦合天線，因為其電感值比圈數(shù)為I圈以上的感應(yīng)耦合天線低，所以在高頻天線的兩端所產(chǎn)生的高頻電壓降低，伴隨與產(chǎn)生的等離子體的靜電耦合而產(chǎn)生的等離子體電位的高頻擺動得到抑制。因此，伴隨相對于對地電位的等離子體電位擺動而產(chǎn)生的過度的電子損失降低，等離子體電位降低。由此，能夠進(jìn)行基板之上的低離子損害的薄膜形成處理。高頻天線13的管在使用濺射薄膜形成裝置10時有水等冷卻介質(zhì)通過，從而具有冷卻高頻天線13的作用。高頻天線13的高度方向的位置被調(diào)整為“U”字的底部與靶T的上表面成為大致相同的高度(不必完全相同)。
[0052]在高頻天線配置室182與真空容器11的內(nèi)部空間之間設(shè)有介電體制的窗(介電體窗)183。另外，在高頻天線配置室182內(nèi)，填充有用于填埋高頻天線13以外的空間的塊狀的介電體填充構(gòu)件184。通過以上那樣設(shè)置高頻天線13、介電體窗183以及介電體制填充構(gòu)件184，從而高頻天線13不會暴露于真空容器11的內(nèi)部空間113所產(chǎn)生的等離子體。但是，介電體窗183自身暴露于該等離子體。因此，優(yōu)選的是，介電體窗183的材料使用石英等耐等離子體性高的材料。另一方面，由于介電體制填充構(gòu)件184因介電體窗183的存在而未暴露于等離子體，因此，與其使用耐等離子體性優(yōu)異的材料，不如優(yōu)選使用加工性優(yōu)異的材料。那樣的加工性優(yōu)異的材料，有聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)等樹脂。也可以將氧化鋁、二氧化硅以及陶瓷等，樹脂以外的材料用作介電體制填充構(gòu)件184的材料。
[0053]在高頻天線13的2根腿上(相當(dāng)于“U”字的2條縱線)經(jīng)由饋通安裝有蓋185。蓋185安裝于高頻天線配置室182的下部，利用真空密封，能夠氣密地封閉由高頻天線配置室和真空容器11所構(gòu)成的區(qū)域與外部之間的交界。另外，通過從高頻天線配置室182的下部拆裝蓋185，而能夠伴隨該蓋185容易從高頻天線配置室182拆裝高頻天線13。
[0054]說明第I實施例的濺射薄膜形成裝置10的工作。
[0055]首先，將靶T安裝于靶座14，并將基板S安裝于基板座15。接著，利用真空泵使真空容器11內(nèi)成為真空后，利用等離子體產(chǎn)生氣體導(dǎo)入部件19向真空容器11內(nèi)導(dǎo)入等離子體產(chǎn)生氣體，以使真空容器11內(nèi)達(dá)到規(guī)定的壓力。接著，通過使直流電流在磁控濺射用磁體12中流動，而從磁控濺射用磁體12向靶T的附近、即包括高頻天線13的導(dǎo)體在內(nèi)的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生磁場。并且，將靶座14與基板座15作為電極，利用直流電源162對靶座14與基板座15之間施加直流電壓，而在兩電極之間產(chǎn)生直流電場。而且，通過從高頻電源161向聞頻天線13輸入聞頻電力，而在 聞頻天線13的周圍廣生聞頻感應(yīng)電場。
[0056]利用上述磁場、上述直流電場以及上述高頻感應(yīng)電場，將等離子體產(chǎn)生氣體電離，而產(chǎn)生等離子體。然后，利用在上述磁場與上述電場所正交的區(qū)域的EXB漂移有效地封住由該等離子體所供給的電子，促進(jìn)氣體分子的電離，而產(chǎn)生大量的陽離子。通過這些陽離子與靶T的表面碰撞，而使濺射粒子從靶T的表面飛出。該濺射粒子從靶T的表面向基板S的表面輸送，而附著于基板S的表面。通過這樣在基板S的表面堆積濺射粒子，從而形成薄膜。
[0057]在本實施例的濺射薄膜形成裝置10中，在與以往的磁控濺射裝置一樣的結(jié)構(gòu)(磁控濺射用磁體12及直流電源162)的基礎(chǔ)上，還設(shè)置了高頻天線13，從而與使用磁控濺射裝置或高頻天線任意一者的情況相比，能夠在靶T的表面產(chǎn)生更高密度的等離子體。因此，促進(jìn)靶T的濺射，從而制膜速度得到提高。
[0058]而且，因為高頻天線13配置于利用介電體窗183來與真空容器11的內(nèi)部空間113分開的空間內(nèi)，所以高頻天線13不會暴露于內(nèi)部空間113內(nèi)的等離子體，因而不會被濺射。因此，能夠防止高頻天線13的材料作為雜質(zhì)混入到在基板S上產(chǎn)生的薄膜中。并且，也能夠抑制高頻天線13的溫度上升。[0059]而且，因為高頻天線13不是配置于真空容器11之外，而是配置于在真空容器11的壁內(nèi)側(cè)設(shè)置的高頻天線配置室182，所以相比于將高頻天線配置于真空容器11之外的情況，能夠在內(nèi)部空間113產(chǎn)生更強(qiáng)的高頻感應(yīng)電場。而且，因為不必將高頻天線等配置于靶座14與基板座15之間，所以能夠使靶保持部件與基板保持部件之間的距離變短。因此，能夠提高制膜速度。
[0060]另外，在本實施例中，通過以從上方覆蓋靶T的4邊的邊緣附近的方式設(shè)置有遮檐189，而只濺射所需要的靶表面區(qū)域，從而能夠防止濺射靶保持部件等、不需要的且會成為產(chǎn)生雜質(zhì)的原因的構(gòu)件。
[0061](實施例2)
[0062]使用圖3，說明第2實施例的濺射薄膜形成裝置20。本實施例的濺射薄膜形成裝置20是為了將薄膜形成于長方形的基板上，而用于對與該基板的形狀相對應(yīng)的長方形的靶進(jìn)行濺射的裝置。在該濺射薄膜形成裝置20中，與長方形的靶相對應(yīng)，磁控濺射用磁體12A的上表面及靶座14A也是長方形。高頻天線配置室182A設(shè)置于磁控濺射用磁體12A的長邊的兩側(cè)方，并具有沿其長邊方向延伸的形狀。在介電體窗183A中，使用與高頻天線配置室182A的形狀相對應(yīng)的長方形。在高頻天線配置室182A內(nèi)，在高頻天線配置室182A的長度方向排列多個(在本例中是每I室有4個)高頻天線13?？梢允侨康母哳l天線13并列地連接于高頻電源，也可以是分組成每多個高頻天線為一組而每組并列地連接于一個高頻電源，還可以是每個高頻天線13各連接一個高頻電源。除了以上所述的方面以外，濺射薄膜形成裝置20整體的結(jié)構(gòu)與第I實施例的濺射薄膜形成裝置10的結(jié)構(gòu)一樣。
[0063]濺射薄膜形成裝置20的工作也基本上與第I實施例的濺射薄膜形成裝置10的工作一樣。此外，在本實施例中，可以對在高頻天線配置室182A的長度方向排列的多個高頻天線13分別輸入相同大小的電力，也可以對各個高頻天線13輸入不同大小的電力。
[0064]使用圖4，說明作為第2實施例的變形例的濺射薄膜形成裝置20A。在濺射薄膜形成裝置20A中，在各高頻天線配 置室182A的長度方向各設(shè)置3個高頻天線。這3個高頻天線中設(shè)置于正中間的I個高頻天線13A與比設(shè)置于兩端的2個高頻天線相比，具有“U”字的底部較長的形狀。除此之外的方面，濺射薄膜形成裝置20A具有與第2實施例的濺射薄膜形成裝置20—樣的結(jié)構(gòu)。在該變形例中，因為在等離子體產(chǎn)生裝置中，通常靠近真空容器的端部(壁)的位置的空間的密度梯度比靠近中心的位置的空間的密度梯度大，所以為了能夠微細(xì)地控制真空容器11的端部附近的密度而使兩端的2個高頻天線13中的導(dǎo)體在高頻天線配置室182A的長度方向上的長度較短，而在真空容器11的中央附近不需要那么微細(xì)的控制，因此使設(shè)置于正中間的I個高頻天線13A的導(dǎo)體較長。
[0065](實施例3)
[0066]使用圖5，說明第3實施例的濺射薄膜形成裝置30。本實施例的濺射薄膜形成裝置30將用于使高頻天線配置室182A內(nèi)變成真空的排氣管186設(shè)置于蓋185A，來代替在第I實施例的濺射薄膜形成裝置10中的介電體制填充材料184。因此，除了真空容器11的內(nèi)部空間113以外，高頻天線配置室182A也成為真空，因此，能夠在內(nèi)部空間113更高效地產(chǎn)生高頻感應(yīng)電場。另外，因為在介電體窗183的表里兩側(cè)沒有壓力差，所以介電體窗183的機(jī)械強(qiáng)度不會成為問題，就能夠使其厚度變薄這一點而言，也能夠提高對內(nèi)部空間113產(chǎn)生高頻感應(yīng)電場的效率。濺射薄膜形成裝置30的工作與第I實施例的濺射薄膜形成裝置10的工作一樣。
[0067](實施例4)
[0068]使用圖6，說明第4實施例的濺射薄膜形成裝置40。本實施例的濺射薄膜形成裝置40是在第I實施例的濺射薄膜形成裝置10中的基板座15附近設(shè)置基板活化用高頻天線41而成的裝置?；寤罨酶哳l天線41在安裝于基板座15的基板S的表面附近產(chǎn)生高頻感應(yīng)電場，并利用該高頻感應(yīng)電場使基板S的表面的原子活化，以促進(jìn)濺射粒子向基板S的表面附著?；寤罨酶哳l天線41是與高頻天線13 —樣地是將金屬制的管狀導(dǎo)體彎曲成U字形而成的。在基板活化用高頻天線41的導(dǎo)體的周圍，設(shè)置用于保護(hù)導(dǎo)體不受等離子體或濺射粒子的影響的介電體制的管411。除了使用這樣的基板活化用高頻天線41以外，濺射薄膜形成裝置40的結(jié)構(gòu)及工作與第I實施例的濺射薄膜形成裝置10 —樣。
[0069]使用圖7，說明作為第4實施例的變形例的濺射薄膜形成裝置40A。在本例中，將基板活化用高頻天線41A與高頻天線13 —樣地設(shè)置于真空容器IlA的壁內(nèi)側(cè)，具體而言，具有以下的結(jié)構(gòu)。在該濺射薄膜形成裝置40A中，在真空容器IlA的上表面設(shè)有開口，以從上側(cè)氣密地塞住該開口的方式安裝有基板、天線配置部42。在基板、天線配置部42，以與靶座14相對的方式設(shè)置有基板座15A，并且在基板座15A的兩側(cè)方設(shè)有基板活化用高頻天線配置室43。在基板活化用高頻天線配置室43中，從上側(cè)插入有基板活化用高頻天線41A，而且在基板活化用高頻天線41A的周圍填充有介電體制的填充構(gòu)件。在基板活化用高頻天線配置室43與真空容器IlA的內(nèi)部空間113之間，設(shè)置有介電體制的窗(第2介電體窗)44。變形例的濺射薄膜形成裝置40A的工作與第4實施例的濺射薄膜形成裝置40的工作一樣。
[0070](實施例5)
[0071]雖然在以上所說明的各實施例中使用磁控濺射用磁體(磁場產(chǎn)生部件)，但是本發(fā)明也能夠應(yīng)用于不使用磁控濺射用磁體的濺射薄膜形成裝置。圖8所示的濺射薄膜形成裝置50將靶座14B作為第I電極， 并將與其相對的基板座15作為第2電極，具有在這兩個電極之間施加以靶座14B側(cè)為負(fù)的電壓的直流電源162A。另一方面，在濺射薄膜形成裝置50中，未設(shè)置相當(dāng)于磁控濺射用磁體12的構(gòu)件。除了這些方面以外，與第I實施例的濺射薄膜形成裝置10 —樣。該濺射薄膜形成裝置50相當(dāng)于在以往的二極濺射裝置中設(shè)置高頻天線13而成的裝置，能夠以比以往的二極濺射裝置更高速地進(jìn)行制膜。
[0072](實施例6)
[0073]使用圖9，說明第6實施例的濺射薄膜形成裝置60。在該濺射薄膜形成裝置60中，在真空容器IlB的底部的構(gòu)件IllB上所設(shè)置的開口 112B處，以從上側(cè)塞住該開口 112的方式設(shè)置有靶、天線配置部18B。在靶、天線配置部18B上，設(shè)有2個向平板的上方(真空容器IlB的內(nèi)部空間113B側(cè))突出的突出部61。在這2個突出部61之間設(shè)置有與第I實施例~第4實施例一樣的磁控濺射用磁體12及靶座14，在突出部61內(nèi)設(shè)有天線配置部182B。在天線配置部182B內(nèi)收容有與第I實施例~第5實施例一樣的高頻天線13,在高頻天線13的周圍填滿介電體制填充構(gòu)件184。此外，介電體制填充構(gòu)件184中的一部分1841與其他部分分開。在從天線配置部182B拆下高頻天線13時，該一部分1841與高頻天線13 —起從天線配置部182B被拔掉。靶、天線配置部18B基本上是金屬制的，從突出部61的頂端(換言之上端，或內(nèi)部空間113B側(cè)的端部)往根側(cè)(下側(cè))去，其一部分是由介電體制構(gòu)件62形成的。其他的結(jié)構(gòu)與第I實施例一樣。[0074]介電體制構(gòu)件62不會屏蔽由天線配置室182B內(nèi)的高頻天線13所產(chǎn)生的高頻感應(yīng)電場。因此，能夠在被位于高頻天線配置室182B之外的靶保持部件所保持的靶T的表面附近高效地產(chǎn)生高頻感應(yīng)電場。
[0075](其他的實施例)
[0076]本發(fā)明的濺射薄膜形成裝置不限定于上述實施例1~實施例6。
[0077]例如，可以使用包圍靶配置室181那樣的、大致I圈(但是，由于不是完整的I圈，圈數(shù)是未滿I圈)的高頻天線13B (圖10)，以取代U字形的高頻天線13。
[0078]另外，雖然在上述實施例中，將高頻天線配置于相對于真空容器的壁獨立的天線配置部(高頻天線配置室)內(nèi)，但是也可以使真空容器的壁與天線配置部構(gòu)成為一體。
[0079]雖然在上述實施例中，通過將介電體制填充構(gòu)件設(shè)置于高頻天線的周圍或使高頻天線配置室內(nèi)變成真空，而高頻天線不會與外界空氣接觸，但是兩者相接觸的情況也包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。但是，為了避免產(chǎn)生不必要的放電，優(yōu)選如上述實施例那樣不使兩者相接觸。
[0080]雖然在上述實施例中，對靶座與接地之間施加以靶座側(cè)為負(fù)的直流電壓，但也可以代之以對兩者之間施加高頻電壓。
[0081]在真空容器11內(nèi)，除了等離子體產(chǎn)生氣體以外，還可以導(dǎo)入能與濺射粒子反應(yīng)而成為膜的材料的反應(yīng)性氣體。特別是，在混入氧氣或氮氣等反應(yīng)性氣體后使用的情況，雖然在以往的反應(yīng)性濺射薄膜形成裝置中，因化合物(氧化物或氮化物等)層形成于處在靶座之上的靶的表面，而存在濺射速度降低的問題，但在本實施例的濺射薄膜形成裝置中，即使在靶的表面被化合物層所覆蓋的情況下，也由于使感應(yīng)耦合等離子體與濺射放電重疊，而能夠高密度地保持靶的表面附近的等離子體，因此，能夠維持高速的濺射。
[0082]雖然在上述實施例中，將靶配置室及天線配置部(室)設(shè)置于真空容器的內(nèi)部空間的下部，并將基板座設(shè)置于內(nèi)部空間的上部，但是也可以將靶配置室及天線配置部(室)設(shè)置于內(nèi)部空間的下部，并將基板座設(shè)置于內(nèi)部空間的上部。
[0083]附圖標(biāo)記說明
[0084]10、20、20A、30、40、40A、50、60、70 濺射薄膜形成裝置
[0085]11、IlAUlB 真空容器
[0086]111、IllB 底部構(gòu)件
[0087]112U12B 開口
[0088]113U13B 內(nèi)部空間
[0089]12U2A磁控濺射用磁體
[0090]13、13A、13B 高頻天線
[0091]14、14A、14B 靶座
[0092]15U5A 基板座
[0093]161高頻電源
[0094]162U62A 直流電源
[0095]163阻抗匹配器
[0096]18U8B靶、 天線配置部
[0097]181U81B 靶配置室[0098]182、182A、182B高頻天線配置室(天線配置部)
[0099]183U83A介電體窗(介電體制的分隔構(gòu)件)
[0100]184介電體制填充構(gòu)件
[0101]185U85A 蓋
[0102]186排氣管
[0103]189 遮檐
[0104]19等離子體產(chǎn)生氣體導(dǎo)入部件
[0105]4U41A基板活化用高頻天線
[0106]411 管
[0107]42基板、天線配置部
[0108]43基板活化用高頻天線配置室
[0109]44第2介電體窗
[0110]61突出部
[0111]62介電體制 構(gòu)件
【權(quán)利要求】
1.一種濺射薄膜形成裝置，其特征在于，該濺射薄膜形成裝置包括: a)真空容器； b)靶保持部件，其設(shè)置于上述真空容器內(nèi)； c)基板保持部件，其設(shè)置成與上述靶保持部件相對； d)等離子體產(chǎn)生氣體導(dǎo)入部件,其用于向上述真空容器內(nèi)導(dǎo)入等離子體產(chǎn)生氣體； e)電場產(chǎn)生部件，其用于在包括被上述靶保持部件所保持的靶的表面在內(nèi)的區(qū)域產(chǎn)生濺射用的直流電場或高頻電場； f)天線配置部，其設(shè)置于上述真空容器的壁的內(nèi)表面與外表面之間，并且其與真空容器的內(nèi)部之間被介電體制的分隔構(gòu)件隔開；以及 g)高頻天線，其配置于上述天線配置部內(nèi)，用于在包括被上述靶保持部件所保持的靶的表面在內(nèi)的區(qū)域產(chǎn)生高頻感應(yīng)電場。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濺射薄膜形成裝置，其特征在于， 包括磁場產(chǎn)生部件，該磁場產(chǎn)生部件用于在包括上述祀的表面在內(nèi)的區(qū)域產(chǎn)生具有與上述直流電場或高頻電場正交的成分的磁場。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的濺射薄膜形成裝置，其特征在于， 在上述天線配置部內(nèi)填充有介電體制的填充構(gòu)件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的濺射薄膜形成裝置，其特征在于， 上述天線配置部內(nèi)是真空的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項所述的濺射薄膜形成裝置，其特征在于， 在上述高頻天線配置部的側(cè)方包括靶配置部，該靶配置部用于收容上述靶保持部件及被該靶保持部件所保持的靶，并且與上述真空容器內(nèi)連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5中任一項所述的濺射薄膜形成裝置，其特征在于， 上述高頻天線是圈數(shù)未滿I圈的導(dǎo)體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的濺射薄膜形成裝置，其特征在于， 上述高頻天線是U字形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~7中任一項所述的濺射薄膜形成裝置，其特征在于， 配置有多個上述高頻感應(yīng)耦合等離子體產(chǎn)生部件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的濺射薄膜形成裝置，其特征在于， 利用多個上述高頻感應(yīng)耦合等離子體產(chǎn)生部件所產(chǎn)生的高頻感應(yīng)電場的強(qiáng)度能夠設(shè)定成因各高頻感應(yīng)耦合等離子體產(chǎn)生部件而異的值。
10.根據(jù)權(quán)利要求1~9中任一項所述的濺射薄膜形成裝置，其特征在于， 包括基板活化用高頻天線，該基板活化用高頻天線用于在包括被上述基板保持部件所保持的基板的表面在內(nèi)的區(qū)域產(chǎn)生高頻感應(yīng)電場。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的濺射薄膜形成裝置，其特征在于， 上述基板活化用高頻天線配置于在上述真空容器的壁的內(nèi)表面與外表面之間設(shè)置的基板活化用高頻天線配置部內(nèi)，并且在該基板活化用高頻天線與上述真空容器的內(nèi)部之間設(shè)置有介電體制的第2分隔構(gòu)件。
12.根據(jù)權(quán)利要求1~11中任一項所述的濺射薄膜形成裝置，其特征在于， 形成由上述真空容器的壁中的用于設(shè)置上述天線配置部的部分向該真空容器內(nèi)突出而成的突出部； 該突出部的側(cè)部中從頂端開始至少一部分是由介電體構(gòu)成的；以及 在該突出部的側(cè)方設(shè)有上述靶保`持部件。
【文檔編號】C23C14/34GK103764868SQ201180073202
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月30日
【發(fā)明者】節(jié)原裕一, 江部明憲 申請人:株式會社Emd