成膜装置及其成膜方法制造方法及图纸

提供能够以更快的成膜速度形成具有良好特性的金属化合物膜，并且能够简单地、低成本地构成的溅射成膜装置。在真空室１内设置将基板３保持在外周而旋转的圆筒状的转鼓４、在转鼓４处于溅射位置时对被转鼓４保持的基板进行溅射处理的溅射设备６、７、和转鼓４处于反应位置时使反应气体等离子化并对基板３进行照射的等离子照射设备１２，用电介质１５覆盖面对通过等离子照射设备１２使反应气体等离子化的区域１１的真空室１的内面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及利用物理蒸镀法以及化学蒸镀法形成薄膜，特别是金属化合物膜的成膜装置以及利用该成膜装置的成膜方法。
技术介绍
以前，作为通过溅射法形成金属化合物膜的方法，公知了在溅射气氛中导入反应气体(例如氧气、氮气、氟气等)的反应性溅射法。通过上述方法，当形成具有与主体相同组成的金属化合物膜时，需要提高富有反应性的反应气体的分压，但未反应的反应气体与靶表面反应而形成化合物，从而存在成膜速度显著降低的问题。为了解决上述问题，提出了通过插入隔板，相邻地设置对基板进行溅射处理形成薄膜的溅射设备和向利用该溅射设备形成的薄膜照射反应气体形成化合物膜的照射设备，从而反复进行利用溅射设备的薄膜形成工序和利用照射设备的反应工序的溅射成膜装置(例如，参照专利文献1)。另外，还提出了在真空室内设置了将基板保持在外周而旋转的圆筒状的转鼓、该转鼓的旋转位置处于溅射位置时对受转鼓保持的基板进行溅射处理的设备、和转鼓的旋转位置处于反应位置时对基板照射反应气体的照射设备的溅射成膜装置(例如，参照专利文献2和专利文献3)。在这些装置中，在向基板照射反应气体的照射设备中使用离子枪以及DC等离子。专利文献1特许1694084号公报专利文献2特许2116322号公报专利文献3特许2695514号公报
技术实现思路
但是，在上述相邻地设置溅射设备和照射设备的装置中，如果反应气体的流量大，利用照射设备的反应区域侧的反应气体容易越过隔板而绕入利用溅射设备的成膜区域，与溅射设备的靶表面反应而使成膜速度降低。另一方面，如果反应气体的流速小，基板上的薄膜与反应气体的反应速度变慢，同样难以获得实用上充分的成膜速度。另外，在上述真空室内设置了转鼓、溅射设备以及照射设备的装置中，能够确保溅射设备与照射设备的物理距离，但为了提高反应气体的分压，需要设置分隔利用溅射设备的成膜区域和利用照射设备的反应区域的导通部件，或者添加排气系统等积极地进行气氛分离。因此，存在装置的造价提高的问题。另外，在这些装置中，在向基板照射反应气体的照射设备中使用离子枪以及DC等离子，但是，这些设备结构复杂、维护性差，而且难以使照射面积增大，另外还存在容易产生电极材料的污染或异常放电的问题。此外，在这些装置中，为了高效地使基板上的薄膜反应，需要提高放电的等离子密度，但是，如果为了提高等离子密度而提高放电压力，反应气体就会扩散至成膜区域，与靶表面反应而形成化合物，从而存在成膜速度明显降低的问题。本专利技术鉴于这样的问题，目的在于提供能够以更快的成膜速度形成具有良好特性的金属化合物膜，并且能够简单地、低成本地构成的成膜装置，以及提供利用上述成膜装置，以更快的成膜速度形成具有良好特性的金属化合物膜的成膜方法。为了解决上述课题，权利要求1所述的专利技术具备真空室；设置在真空室内，将基板保持在外周而旋转的圆筒状的转鼓；与转鼓的外周面对向设置，在对向位置的基板上形成薄膜的成膜设备；与转鼓的外周面对向设置，使反应气体等离子化并照射到对向位置的基板上的等离子照射设备，等离子照射设备具有以下结构产生等离子的区域的真空室的内面被电介质覆盖。另外，权利要求2所述的专利技术，其特征在于除了上述结构之外，等离子照射设备通过微波使反应气体等离子化。另外，权利要求3所述的专利技术，其特征在于等离子照射设备具有真空室外的微波发生源、和设置在真空室中的号角形天线(horn)以及天线的任一种，通过号角形天线以及天线的任一种将微波发生源产生的微波导入真空室内，利用该微波使反应气体等离子化。另外，权利要求4所述的专利技术，其特征在于等离子照射设备具有真空室外的微波发生源和设置在真空室中的电介质的真空窗，通过真空窗将微波发生源产生的微波导入真空室内，利用该微波使反应气体等离子化。另外，权利要求5所述的专利技术，其特征在于具备在等离子照射设备的产生等离子的区域形成磁场的磁场形成设备，该磁场形成设备将强度为87.5mT的磁场形成片状以及会切(cusp)状的任一种，利用该磁场产生电子回旋共振等离子。权利要求6所述的专利技术，其中成膜设备具有以下结构溅射设备、蒸镀设备以及化学蒸镀设备的任一种或者它们的组合。另外，在本专利技术的成膜方法中，权利要求7所述的专利技术具备在真空室内，使保持基板的转鼓旋转，在保持的基板与成膜设备对向的位置在基板上形成薄膜的薄膜形成工序；和在用电介质覆盖了真空室内面的等离子照射区域与基板对向的位置照射等离子化的反应气体，使之与基板上的薄膜反应的反应工序，具有反复进行成膜工序和反应工序的结构。另外，权利要求8所述的专利技术，其特征在于除了上述结构之外，反应工序包括在利用等离子照射装置使反应气体等离子化的区域中，将强度为87.5mT的磁场形成片状以及会切状的任一种，利用该磁场产生电子回旋共振等离子的工序。另外，权利要求9所述的专利技术，其特征在于在真空室中设置有电介质的真空窗，反应工序包括由真空窗导入微波，产生表面波等离子的工序。另外，权利要求10所述的专利技术，其特征在于等离子照射设备对反应气体进行等离子化，产生离子以及自由基的任一种或上述两种。另外，权利要求11所述的专利技术，其中成膜设备具有溅射设备、蒸镀设备以及化学蒸镀设备任一种的结构。根据本专利技术的成膜装置，面向利用等离子照射设备使反应气体等离子化的区域的真空室的内面被电介质覆盖，因而具有等离子化的反应气体的失活大幅降低，而且扩散的等离子与真空室的内面的电相互作用也降低的效果。因此，与对真空室的内面不进行任何处理的情况相比，能够维持在低压力下的稳定的放电，能够使利用溅射设备的成膜区域和利用照射设备的反应区域气氛分离。因此，能够简单地、低成本地构成装置，同时能够以更快的成膜速度形成具有良好特性的金属化合物膜。另外，如果利用微波使反应气体等离子化，与以前使用了离子枪或DC等离子的装置相比，等离子照射设备能够以低压生成高密度的等离子。因此，能够使利用溅射设备的成膜区域和利用照射设备的反应区域气氛分离，能够简单地、低成本地构成装置，同时能够以更快的成膜速度形成具有良好特性的金属化合物膜。此时，可以使等离子照射设备具有真空室外的微波发生源和设置在真空室中的号角形天线或天线，通过号角形天线或天线将由微波发生源产生的微波导入真空室内，通过该微波使反应气体等离子化。另外，可以在利用等离子照射设备等离子化反应气体的区域设置形成磁场的磁场形成设备，该磁场形成设备将强度为87.5mT的磁场形成片状或会切状，通过该磁场产生电子回旋共振等离子。另外，可以使等离子照射设备具有真空室外的微波发生源和设置在真空室中的电介质的真空窗，通过真空窗将由微波发生源产生的微波导入真空室内，通过该微波使反应气体等离子化。另外，本专利技术的成膜方法在基板上形成薄膜后，利用微波使反应气体等离子化进行活化后，照射大幅降低了其活性种的失活的等离子，使之与基板上的薄膜反应，因而具有能够以更快的成膜速度形成具有良好特性的例如金属化合物膜的效果。附图说明图1为本专利技术的实施方式所涉及的成膜装置的(a)平面简图以及(b)侧面简图。图2为本专利技术的其他实施方式所涉及的成膜装置的(a)平面简图以及(b)侧面简图。图3为比较例的成膜装置的(a)平面简图以及(b)侧面简图。符号说明2真空室3基板5转鼓6溅射阴极7溅射靶9成膜区域11反应区域12天线14氧化区域15电介质板1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成膜装置，具备：真空室；设置在上述真空室内，将基板保持在外周而旋转的圆筒状的转鼓；与上述转鼓的外周面对向设置，在对向位置的上述基板上形成薄膜的成膜设备；与上述转鼓的外周面对向设置，使反应气体等离子化并照射到对向位置的上述基板上的等离子照射设备，上述等离子照射设备产生等离子的区域的上述真空室的内面被电介质覆盖。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木寿弘，森中泰三，松本昌弘，谷典明，
申请(专利权)人：株式会社爱发科，
类型：发明
国别省市：JP[日本]