微波等离子体生成装置和采用该装置的磁控溅射成膜装置制造方法及图纸

微波等离子体生成装置（4）包括：矩形波导管（41），其用于传送微波；缝隙天线（42），其具有供该微波通过的缝隙（420）；电介质部（43），其以覆盖缝隙（420）的方式配置，等离子体生成区域侧的表面与从缝隙（420）入射的该微波的入射方向平行。微波等离子体生成装置（4）在1Pa以下的低压条件下能够生成微波等离子体（P1）。磁控溅射成膜装置（1）包括微波等离子体生成装置（4），向基材（20）与靶材（30）之间照射微波等离子体（P1）的同时利用磁控管等离子体（P2）进行成膜。采用磁控溅射成膜装置（1），能够形成表面的凹凸较小的薄膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微波等离子体生成装置和采用该装置的磁控溅射成膜装置
本专利技术涉及能够在低压条件下生成微波等离子体的微波等离子体生成装置和采用该装置的磁控溅射成膜装置。
技术介绍
作为采用溅射的成膜方法，存在二极溅射法、磁控溅射法等。例如在利用高频（RF）进行的二极溅射法中，存在成膜速度较慢，由从靶材飞出来的二次电子的照射导致基材的温度易于上升这样的问题。由于成膜速度较慢，因此，RF二极溅射法不适合量产。另一方面，在采用磁控溅射法时，能够利用在靶材表面产生的磁场捕捉从靶材飞出来的二次电子。因此，基材的温度不易上升。另外，由于能够利用捕捉到的二次电子促进气体的离子化，因此，能够加快成膜速度。（例如参照专利文献1、2）。专利文献1：日本特开平6－57422号公报专利文献2：日本特开2010－37656号公报专利文献3：日本特开2005－197371号公报专利文献4：日本特开平7－6998号公报专利文献5：日本特开2003－301268号公报在磁控溅射法中，从成膜速度等的方面考虑，大多采用DC（直流）磁控溅射法（包含DC脉冲方式）。但是，在DC磁控溅射法中存在若不对靶材施加恒定的高电压则等离子体不稳定、或者不生成等离子体这样的问题。因此，通常对靶材施加几百伏特的高电压。在施加电压较高时，存在从靶材飞出粒子团这样的粒径较大的粒子的情况。在粒径较大的粒子附着于基材时，会在形成的膜的表面产生凹凸。在膜表面的凹凸较大的情况下，氧等易于吸附在凹部，有可能使膜自身、与膜接触的对应材料劣化。另外，有可能由凸部导致对应材料劣化。
技术实现思路
本专利技术即是鉴于这样的实际情况而做成的，其课题在于提供能够形成表面的凹凸较小的薄膜的磁控溅射成膜装置、和该成膜装置所采用的、能够在低压条件下生成微波等离子体的微波等离子体生成装置。（1）本专利技术人基于对利用DC磁控溅射法进行的成膜反复进行深入研究的结果，得出了这样的观点：只要在照射微波等离子体的同时利用由磁控管放电生成的等离子体（以下适当地称作“磁控管等离子体”）进行成膜，就能够降低施加电压，能够解决上述课题。但是，为了抑制杂质进入，维持薄膜质量，通常是在磁控管等离子体稳定的恒定的低压条件下进行磁控溅射。成膜时的压力期望为0.5Pa～1.0Pa左右。另一方面，一般的微波等离子体生成装置是在5Pa以上的压力较高的条件下生成微波等离子体（例如参照专利文献3）。因此，在使用以往的微波等离子体生成装置的情况下，在进行磁控溅射的1Pa以下的低压条件下难以生成微波等离子体。其理由被认为如下。图6表示以往的微波等离子体生成装置的等离子体生成部的立体图。如图6所示，等离子体生成部9具有波导管90、缝隙天线91、电介质部92。缝隙天线91以堵塞波导管90的前方开口部的方式配置。即，缝隙天线91形成波导管90的前壁。在缝隙天线91中形成有多个长孔状的缝隙910。电介质部92以覆盖缝隙910的方式配置在缝隙天线91的前表面（真空容器侧）。如图中前后方向的空心箭头Y1所示，从波导管90的右端传送来的微波经过缝隙910入射到电介质部92。如图中左右方向的空心箭头Y2所示，入射到电介质部92的微波沿着电介质部92的前表面920传播。由此，生成微波等离子体P。在此，从缝隙910向电介质部92入射的微波的入射方向（箭头Y1）与电介质部92的前表面920正交。因此，入射到电介质部92的微波被生成的微波等离子体P遮挡，将行进方向改变90°从而在电介质部92的前表面920传播（箭头Y2）。这样，由于微波与生成的微波等离子体P垂直地入射，因此，作为等离子体源的微波难以传播到微波等离子体P。因此，一般认为难以在低压条件下生成等离子体。因此，本专利技术人着眼于微波相对于生成的微波等离子体的入射方向，开发了一种即使在1Pa以下的低压条件下也能够生成微波等离子体的微波等离子体生成装置。即，本专利技术的微波等离子体生成装置用于在真空容器内生成微波等离子体，其特征在于，包括：矩形波导管，其用于传送微波；缝隙天线，其配置在该矩形波导管的一个面，具有供该微波通过的缝隙；电介质部，其以覆盖该缝隙天线的该缝隙的方式配置，等离子体生成区域侧的表面与从该缝隙入射的该微波的入射方向平行。图3表示本专利技术的微波等离子体生成装置的等离子体生成部的立体图。另外，图3是表示等离子体生成部的一实施方式的图（参照后述的第一实施方式）。图3并未对本专利技术的微波等离子体生成装置有任何限定。如图3所示，等离子体生成部40具有波导管41、缝隙天线42、电介质部43、电介质部固定板44。在波导管41的左端后方连接有用于传送微波的管体部51。缝隙天线42以堵塞波导管41的上方开口部的方式配置。即，缝隙天线42形成波导管41的上壁。在缝隙天线42中形成有多个长孔状的缝隙420。电介质部43以覆盖缝隙420的方式配置在缝隙天线42的上表面。如图中上下方向的空心箭头Y1所示，从管体部51传送来的微波经过缝隙420入射到电介质部43。如图中左右方向的空心箭头Y2所示，入射到电介质部43的微波主要沿着电介质部43的前表面430传播。由此，能够生成微波等离子体P1。在此，从缝隙420向电介质部43入射的微波的入射方向与电介质部43的前表面430（等离子体生成区域侧的表面）平行。由于使微波沿着生成的微波等离子体P1入射，因此，作为等离子体源的微波易于传播到微波等离子体P1。因此，一般认为即使在1Pa以下的低压条件下也能够生成等离子体。因而，采用本专利技术的微波等离子体生成装置，即使在低压条件下也能够生成微波等离子体。因此，采用本专利技术的微波等离子体生成装置，能够在照射微波等离子体的同时利用磁控管等离子体进行成膜。利用磁控管等离子体进行的成膜在之后的（6）中详细说明。（2）根据上述（1）的结构，本专利技术的微波等离子体生成装置期望在0.5Pa以上100Pa以下的压力条件下生成上述微波等离子体。采用本结构，能够在适合磁控溅射的0.5Pa～1.0Pa左右的低压条件下生成微波等离子体。（3）根据上述（1）或（2）的结构，优选还包括：支承板，其配置在上述电介质部的背面，用于支承该电介质部；永久磁铁，其配置在该支承板的背面，在上述等离子体生成区域中形成磁场；利用从该电介质部向该磁场中传播的上述微波在产生电子回旋共振（ECR）的同时生成ECR等离子体。在本结构的微波等离子体生成装置中，将等离子体生成区域侧的面称作“表面”，将与表面背向的面称作“背面”。在本结构中，使微波沿着生成的微波等离子体入射（上述（1）的结构），并且，在产生电子回旋共振（ECR）的同时生成ECR等离子体。下面，说明本结构的微波等离子体生成装置的等离子体生成部的一例子。图5表示本结构的微波等离子体生成装置的等离子体生成部的立体图。在图5中，与图3相对应的构件用相同的附图标记表示。另外，图5是表示等离子体生成部的一实施方式的图（参照后述的第二实施方式）。图5并未对本专利技术的微波等离子体生成装置有任何限定。如图5所示，等离子体生成部40具有波导管41、缝隙天线42、电介质部43、支承板45、永久磁铁46。在波导管41的左端后方连接有用于传送微波的管体部51。缝隙天线42以堵塞波导管41的上方开口部的方式配置。即，缝隙天线42形成波导管41的上壁。在缝隙天线42中形成有多个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.28 JP 2011-100736;2011.11.18 JP 2011-252381.一种磁控溅射成膜装置(1)，其包括基材(20)、靶材(30)、用于在该靶材(30)的表面形成磁场的磁场形成部件(32a、32b、32c)，利用由磁控管放电生成的等离子体溅射该靶材(30)，使飞出来的溅射粒子附着在该基材(20)的表面而形成薄膜，其特征在于，还包括微波等离子体生成装置(4)；该微波等离子体生成装置(4)包括：矩形波导管(41)，其配置在真空容器(8)内，用于传送微波，并且呈直线状延伸的长条状；缝隙天线(42)，其配置在该矩形波导管(41)的一个面，具有供该微波通过的多个缝隙(420)；电介质部(43)，其以覆盖该缝隙天线(42)的多个该缝隙(420)的方式与该缝隙天线(42)相接触地配置，经过了该缝隙(420)的该微波向该电介质部(43)入射，等离子体生成区域侧的表面(430)与从该缝隙(420)入射的该微波的入射方向平行；该等离子体生成区域侧的表面(430)沿相对于该基材(20)的表面垂直的方向配置，从与该基材(20)的表面平行的方向向该基材(20)与该靶材(30)之间照射微波等离子体。2.根据权利要求1所述的一种磁控溅射成膜装置(1)，其中，上述微波等离子体生成装置(4)在0.5Pa以上100Pa以下的压力条件下能够生成上述微波等离子体。3.根据权利要求1所述的一种磁控溅射成膜装置(1)，其中，上述微波等离子体生成装置(4)在0.5Pa以上1Pa以下的压力...

【专利技术属性】
技术研发人员：笹井建典，丰田浩孝，
申请(专利权)人：东海橡塑工业株式会社，国立大学法人名古屋大学，
类型：
国别省市：