專利名稱：成膜裝置和成膜方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于通過濺射形成薄膜的成膜裝置和成膜方法。
背景技術(shù)：
一般地，在半導(dǎo)體器件、顯示設(shè)備、照明設(shè)備、成像設(shè)備以及其它的電子和光學(xué)部件的制造過程中，薄膜形成技術(shù)是必不可少的。作為形成薄膜的方法，濺射方法是公知的。使用濺射的薄膜形成技術(shù)具有如下這樣的優(yōu)點(diǎn)，即可以在低溫形成薄膜，可以形成具有大面積的薄膜并且容易執(zhí)行成膜參數(shù)的電氣控制。通過濺射裝置執(zhí)行濺射方法。根據(jù)這種濺射方法，加速的離子被照射到靶上，使得從靶射出靶粒子，并且，靶粒子以薄膜形狀沉積于硅晶片或玻璃基板上。使用濺射的薄膜形成技術(shù)與蒸鍍方法或化學(xué)氣相沉積(CVD)相比在性能方面具有大量的優(yōu)越的方面，但是，裝置機(jī)構(gòu)會(huì)變得復(fù)雜。例如，參照作為示意圖的圖9描述具有多個(gè)(例如，三個(gè))靶的常規(guī)的濺射裝置71。如圖9所示，常規(guī)的濺射裝置71具有真空室72。一端接地的用作陽極的基板保持器32位于真空室72的上部部分中，并且，基板31被基板保持器32可去除地保持。要在用作基板31的透鏡上形成的膜是一般光學(xué)部件的抗反射膜，其是由例如Ta205、SiO2和Al2O3制成的多層膜。陰極機(jī)構(gòu)21、22和23位于真空室72的中心部分中，并且，能夠通過供電開關(guān)3、4和10施加高電壓的DC高電壓電源(以下，稱為“DC電源”)51與陰極機(jī)構(gòu)21、22和23連接。DC電源51的負(fù)電極與供電開關(guān)3、4和10側(cè)連接，并且，DC電源51的正電極接地。陰極機(jī)構(gòu)21、22和23被并列放置，并且，靶11、12和13分別被可去除地安裝到陰極機(jī)構(gòu)21、22和23的上部。靶11由Ta形成，靶12由Si形成，并且，靶13由Al形成。在真空室72的上部部分中，由SUS不銹鋼制成的擋板(shutter) 41、44和43被分別布置于靶11、12和13和基板31之間。擋板41與位于真空室72外部的驅(qū)動(dòng)設(shè)備5連接，并被配置為在靶11之上確保預(yù)定空間的情況下前后移動(dòng)。擋板44與位于真空室72外部的驅(qū)動(dòng)設(shè)備6連接，并被配置為在靶12之上確保預(yù)定空間的情況下前后移動(dòng)。擋板43與位于真空室72外部的驅(qū)動(dòng)設(shè)備9連接，并被配置為在靶13之上確保預(yù)定空間的情況下前后移動(dòng)。如圖9所示，在靶12上產(chǎn)生等離子體721。在常規(guī)的濺射裝置71中，對(duì)于Ta靶11、Si靶12和Al靶13分別需要陰極機(jī)構(gòu)21、22和23，這使得機(jī)構(gòu)復(fù)雜化并 且還增加了裝置成本(參見日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_No. H07-331432 和 No. 2003-113467)。順便說一句，即使關(guān)于要在同一成像設(shè)備中使用的光學(xué)部件，在諸如性能比成本優(yōu)先的半導(dǎo)體曝光設(shè)備的工業(yè)產(chǎn)品中，裝置成本的增加也是可接受的，而在光學(xué)部件被用于面向一般消費(fèi)者的照相機(jī)或廣播設(shè)備中的情況下，成本是最優(yōu)先的。并且，在光學(xué)部件中的薄膜形成中，例如，在制造抗反射膜的情況下，必須使用能夠?yàn)R射多種(兩少兩種類型的)材料的裝置。
但是，為了濺射多種材料，需要根據(jù)材料的數(shù)量在濺射裝置中布置靶和在伴隨靶的陰極的周邊的機(jī)構(gòu)。作為結(jié)果，裝置成本根據(jù)機(jī)構(gòu)的數(shù)量而增加，并且，裝置根據(jù)機(jī)構(gòu)的體積而擴(kuò)大，這會(huì)增加裝置成本。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供能夠防止通過濺射等形成多種材料的薄膜時(shí)的裝置機(jī)構(gòu)的復(fù)雜化以簡化裝置機(jī)構(gòu)并防止裝置成本升高的成膜裝置和成膜方法。本發(fā)明提供了一種用于通過濺射在成膜對(duì)象上形成薄膜的成膜裝置，包括真空 室；保持器部分，用于在真空室中保持成膜對(duì)象；多個(gè)陰極機(jī)構(gòu)，用于分別支撐靶使得靶在真空室中與成膜對(duì)象相對(duì)；和多個(gè)擋板，能夠各自地在由相互不同的材料制成的多個(gè)靶和成膜對(duì)象之間前后移動(dòng)，以阻擋或通過從靶產(chǎn)生的成膜粒子，其中，多個(gè)擋板中的至少一個(gè)由與用于多個(gè)靶的材料不同的靶材料形成，使得多個(gè)擋板中的至少一個(gè)被配置為還用作靶的擋板。根據(jù)本發(fā)明，原本伴隨使用濺射等的成膜裝置的擋板還被用作靶，因此不存在單獨(dú)地制備復(fù)雜的陰極機(jī)構(gòu)以使裝置大型化的危險(xiǎn)。這可防止裝置機(jī)構(gòu)的復(fù)雜化以簡化裝置機(jī)構(gòu)并防止裝置成本增加。從參照附圖的示例性實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的其它特征將變得清晰。


圖I是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的濺射裝置的示意圖。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的靶可動(dòng)的濺射裝置的示意圖。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的靶被固定并且斜向指向的濺射裝置的示意圖。圖4是示出圖I 3的公共操作的流程圖。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的例子I的使用圖I的配置的濺射裝置的示意圖。圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的例子2的使用圖I的配置的濺射裝置的示意圖。圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的例子3的使用圖I的配置的濺射裝置的示意圖。圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的例子4的使用圖I的配置的濺射裝置的示意圖。圖9是示出常規(guī)的濺射裝置的示意圖。圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的例子5的使用圖I的配置的濺射裝置的示意圖。圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的例子6的使用圖I的配置的濺射裝置的示意圖。圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的例子7的使用圖I的配置的濺射裝置的示意圖。圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的例子8的使用圖I的配置的濺射裝置的示意圖。圖14是示出根據(jù)本發(fā)明的例子9的使用圖I的配置的濺射裝置的示意圖。圖15是示出根據(jù)本發(fā)明的例子10的使用圖I的配置的濺射裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。首先，參照?qǐng)D1，描述根據(jù)本發(fā)明的能夠執(zhí)行濺射方法(成膜方法)的濺射裝置I的總體配置和功能。用作成膜裝置的濺射裝置I的所有控制系統(tǒng)與用作控制部的計(jì)算機(jī)(未示出)連接，使得計(jì)算機(jī)可一并控制該控制系統(tǒng)。用于執(zhí)行濺射方法的程序被安裝到控制部。本實(shí)施例的濺射裝置(成膜裝置)I通過濺射在基板(成膜對(duì)象)31上形成薄膜，并且，如圖I所示，包括真空室2和用于將基板31保持在真空室中的基板保持器(保持器部分)32。并且，濺射裝置I包括在真空室2內(nèi)用于分別支撐靶11和12以使得靶11和12與基板31相對(duì)的多個(gè)(在本實(shí)施例中為兩個(gè))陰極機(jī)構(gòu)21和22。并且，濺射裝置I包括可在由不同材料制成的多個(gè)(在本實(shí)施例中為兩個(gè))靶11和12與基板31之間各自地前后移動(dòng)以阻擋從靶11和12產(chǎn)生的成膜粒子或使成膜粒子通過的多個(gè)(在本實(shí)施例中為兩個(gè))擋板41和42。多個(gè)擋板41和42中的至少一個(gè)(在本實(shí)施例中為擋板42)由與要被阻擋的靶11和12的材料不同的靶材料制成，使得多個(gè)擋板41和42中的該至少一個(gè)被配置為還用作靶的擋板。諸如氬(Ar)的惰性氣體在真空室2通過減壓泵(未示出)被排氣以被保持為預(yù)定的真空度的狀態(tài)下被引入到真空室2中。在真空室2的上部部分中，布置一端接地的用作陽極的基板保持器(保持器部分)32，并且，通過基板保持器32可去除地保持用作成膜對(duì)象的基板31。在本實(shí)施例中，使用透鏡作為基板31。在用作基板31的透鏡上要形成的膜是一般光學(xué)部件的抗反射膜，其是由例如Ta205、SiO2和Al2O3制成的多層膜。陰極機(jī)構(gòu)21和22位于真空室2的中心部分中，并且，能夠通過要由控制部打開或關(guān)閉的供電開關(guān)3和4施加高電壓的DC電源51與陰極機(jī)構(gòu)21和22連接。DC電源51的負(fù)電極與供電開關(guān)3和4側(cè)連接，并且，DC電源51的正電極接地。陰極機(jī)構(gòu)21和22被并列放置，并且，Ta靶11和Si靶12被可去除地安裝到陰極機(jī)構(gòu)21和22的上部。在真空室2的上部部分中，擋板41和42被布置為被定位于靶11和12與基板31之間。擋板41與位于真空室2外部的驅(qū)動(dòng)設(shè)備5連接，并被配置為在Ta靶11之上確保預(yù)定空間的情況下前后移動(dòng)(出現(xiàn)和消失)。還用作靶的擋板42與位于真空室2外部的驅(qū)動(dòng)設(shè)備6連接，并被配置為在Si靶12之上確保預(yù)定空間的情況下前后移動(dòng)(出現(xiàn)和消失)。用于擋板41和42的驅(qū)動(dòng)設(shè)備5和6分別不僅包含對(duì)于阻擋的打開/關(guān)閉機(jī)構(gòu)，而且包含用于沿?fù)醢灞砻娴姆ň€方向(圖I中的垂直方向)移動(dòng)擋板41和42的機(jī)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)設(shè)備6包含上述的機(jī)構(gòu)，由此，還用作靶的擋板42具有阻擋從靶11和12中的一個(gè)相應(yīng)的靶12產(chǎn)生的成膜粒子或使成膜粒子通過的功能，以及在靶12和基板保持器32之間與靶12接觸或分離的功能。在濺射裝置I中，在使用還用作靶的擋板42濺射時(shí)，通過操作驅(qū)動(dòng)設(shè)備6以向靶12側(cè)移動(dòng)擋板42由此使擋板42的至少一部分與靶12接觸，通過靶12向擋板42施加電壓。在開始濺射之前用于清潔靶11的表面的預(yù)濺射時(shí)，驅(qū)動(dòng)設(shè)備5在圖I中向上移動(dòng)擋板41，使得擋板41與靶11分離。并且，在開始濺射之前用于清潔靶12的表面的預(yù)濺射時(shí)，驅(qū)動(dòng)設(shè)備6向上移動(dòng)還用作靶的擋板42，使得擋板42與靶12分離。因此，擋板41和42可分別通過驅(qū)動(dòng)設(shè)備5和6而被打開和關(guān)閉，以在基板31與靶11和12之間阻擋粒子，并且可沿?fù)醢灞砻娴姆ň€方向(圖I中的垂直方向)移動(dòng)。并 且，也可在擋板41和42與基板31之間設(shè)置用于控制膜厚分布的掩模。在基板31的表面上形成由Ta205、SiO2和Al2O3制成的多層膜的情況下，在許多情況下，關(guān)于光學(xué)膜的設(shè)計(jì)，Al2O3的膜厚可比Ta2O5和SiO2的膜厚小。
考慮到上述的事實(shí)，更優(yōu)選地采用由在成膜期間的成膜材料的損耗度小的Al制成的靶作為還用作靶的擋板。當(dāng)然，作為還用作靶的擋板，也可采用由Al以外的材料制成的靶。因此，在本實(shí)施例中，通過使用由作為成膜材料的Al制成的還用作靶的擋板42，省去了圖9所示的常規(guī)的濺射裝置中的Al靶13和用于Al靶13的擋板43。因此，設(shè)置數(shù)量比在常規(guī)的例子中所需要的三個(gè)陰極機(jī)構(gòu)21、22和23少的兩個(gè)陰極機(jī)構(gòu)21和22，并且，設(shè)置數(shù)量比在常規(guī)的例子中所需要的三個(gè)靶11、12和13少的兩個(gè)靶11和12。S卩，還用作靶的擋板42和靶12共用陰極機(jī)構(gòu)22，結(jié)果是，濺射裝置I的配置可大大簡化。如上所述，在本實(shí)施例中對(duì)于用于阻擋Ta的擋板41使用作為與真空室2的材料相同的材料的SUS不銹鋼，但是，例如，在四種類型的成膜材料的情況下，可以使用Nb。并且，在成膜材料的數(shù)量大的情況下，還用作靶的擋板42可具有諸如二層結(jié)構(gòu)的多級(jí)結(jié)構(gòu)。當(dāng)使用還用作靶的擋板42的多級(jí)結(jié)構(gòu)時(shí)，與常規(guī)的濺射裝置相比，存在更大的簡化裝置的優(yōu)點(diǎn)。 并且，在濺射擋板花費(fèi)長的時(shí)間段的情況下，諸如水冷護(hù)套的冷卻機(jī)構(gòu)可被安裝在擋板上，以防止擋板由于加熱而變形或溶解。安裝冷卻機(jī)構(gòu)導(dǎo)致裝置配置的復(fù)雜化，由此，還用作靶的擋板42可由至少兩種材料形成。此時(shí)，擋板的基板側(cè)的材料與用于靶11和12的材料不同。例如，通過用至少兩張膠合板形成還用作靶的擋板42以增加強(qiáng)度，可以防止擋板42變形，或者，通過用坩堝形成還用作靶的擋板42并且在坩堝中放置與靶11和12的材料不同的材料，可以防止擋板42熔融。并且，作為上述的由至少兩種材料形成的還用作靶的擋板42的靶側(cè)的材料，當(dāng)使用與緊接下方的靶相同的材料時(shí)，可以防止靶被污染。作為替代方案，作為靶側(cè)的材料，當(dāng)使用諸如W、Mo、Ta、C、Ti、Zr或Fe的具有高熔點(diǎn)和低線性膨脹系數(shù)的導(dǎo)電材料以及該材料的合金或化合物時(shí)，也可防止靶被污染。另一方面，當(dāng)濺射由至少兩種材料形成的還用作靶的擋板42的靶側(cè)的材料時(shí)，雜質(zhì)可能與擋板混合。因此，靶側(cè)的材料也可被與用于靶的材料不同的材料覆蓋，這使得靶側(cè)的材料不可見。作為基板31，例如，使用具有200mm的直徑和IOOmm的厚度的玻璃基板?；?1被機(jī)構(gòu)(未示出)保持，以在成膜時(shí)可圍繞其軸自轉(zhuǎn)。并且，可以使用多個(gè)基板31，只要總尺寸處于上述的范圍內(nèi)即可，并且，在這種情況下，基板31公轉(zhuǎn)而不是圍繞它們的軸自轉(zhuǎn)。在本實(shí)施例中，對(duì)于陰極機(jī)構(gòu)21和22使用利用永磁體的DC磁控管系統(tǒng)，但是，例如，也可使用RF(高頻率)放電或常規(guī)的系統(tǒng)。作為靶，例如，安裝分別具有8英寸的直徑的Ta靶11和Si靶12，并且，各材料被切換使得在基板31上形成膜。用于靶的材料也可被交換。這些材料不限于上述的那些。例如，在制造光學(xué)部件的情況下，可以使用諸如Mg、La、Nb、Mo、Ni、Ce、Hf、Ti、Y、W、Ca、Zr或Gd的金屬以及它們的氧化物或氟化物。在具有上述的配置的濺射裝置I中，當(dāng)基于控制部的控制打開或關(guān)閉供電開關(guān)3和4時(shí)，出現(xiàn)以下情況。即，在安裝到與DC電源51連接的陰極機(jī)構(gòu)21和22的靶11和12上產(chǎn)生等離子體721，并且，通過在真空室2中的被基板保持器32保持的基板31上濺射，開始形成薄膜。 然后，等離子體中的離子撞擊被保持為負(fù)的靶12，以從Si靶12發(fā)射出原子，并且，濺射的原子粘附于基板31以在其上面形成膜。并且，當(dāng)基板31移動(dòng)到Ta靶11側(cè)并且擋板41被打開時(shí)，等尚子體中的尚子撞擊被保持為負(fù)的祀11，以從Ta |E 11發(fā)射出原子，并且，濺射的原子粘附于基板31以在其上面形成膜。例如，當(dāng)由Al制成的還用作靶的擋板42被濺射以在基板31上形成膜時(shí)，通過控制部操作驅(qū)動(dòng)設(shè)備6，并且，還用作靶的擋板42向下移動(dòng)以接近靶12并與靶12接觸。當(dāng)還用作靶的擋板42如上面描述的那樣被濺射時(shí)，并且，當(dāng)如后面描述的那樣執(zhí)行預(yù)濺射時(shí)，還用作靶的擋板42被關(guān)閉。但是，當(dāng)通過使用靶12執(zhí)行濺射時(shí)，還用作靶的擋板42被打開。在緊接著靶11和12的交換或真空存放之后，可能在靶11和12的表面上形成諸如氧化物層的污染層。因此，當(dāng)原樣開始濺射時(shí)，污染層也與靶11和12 —起被濺射，并且，要在基板31上形成的膜可能包含雜質(zhì)。為了防止這種不便，執(zhí)行上述的預(yù)濺射。參照?qǐng)D4的流程圖描述在形成Al203、Ta205和SiO2膜的情況下的成膜處理，包括擋板的打開/關(guān)閉和垂直移動(dòng)的操作。在成膜時(shí)，例如，作為派射氣體的50sccm的Ar氣體和作為反應(yīng)氣體的20sccm的O2氣體被引入真空室2。向靶11和12施加的電功率通過DC電源51被設(shè)為例如lkW。并且，如果需要的話，可以疊加IOOkHz的量級(jí)的高頻波以使放電穩(wěn)定化。通過控制部隨時(shí)間控制膜厚?？筛鶕?jù)材料和希望的膜質(zhì)量改變例如氣體和電功率的處理?xiàng)l件。與使用被設(shè)定于陰極機(jī)構(gòu)21和22的靶11和12的情況相比，根據(jù)材料，通過要在被設(shè)為與靶12相同的電勢(shì)的同時(shí)被濺射的還用作靶的擋板42形成的膜的成膜速率可減小到約10% 60%。其原因在于由于與安裝在陰極上的永磁體分離的擋板42，因此成膜系統(tǒng)變得更接近常規(guī)的系統(tǒng)。但是，例如，在光學(xué)部件中形成的光學(xué)薄膜的情況下，如果膜是需要多種材料的多層膜，那么，也可通過對(duì)于可能薄的材料利用還用作靶的擋板42形成膜來使成膜速率的降低的影響最小化。如圖4所示，在通過使用由Al制成的還用作靶的擋板42在基板31上形成Al2O3膜的情況下，擋板41通過驅(qū)動(dòng)設(shè)備5的操作在被關(guān)閉的同時(shí)向上移動(dòng)。然后，還用作靶的擋板42通過驅(qū)動(dòng)設(shè)備6的操作在被關(guān)閉的同時(shí)向下移動(dòng)。然后，在執(zhí)行靶11的預(yù)濺射的情況下，擋板41通過驅(qū)動(dòng)設(shè)備5的操作在被關(guān)閉的同時(shí)向上移動(dòng)，并且，還用作靶的擋板42通過驅(qū)動(dòng)設(shè)備6的操作在被關(guān)閉的同時(shí)向上移動(dòng)。在隨后通過使用靶11在基板31上形成Ta2O5膜的情況下，擋板41通過驅(qū)動(dòng)設(shè)備5的操作被打開，并且，還用作靶的擋板42通過驅(qū)動(dòng)設(shè)備6的操作在被關(guān)閉的同時(shí)向上移動(dòng)。并且，在執(zhí)行由Al制成的還用作靶的擋板42的預(yù)濺射的情況下，擋板41通過驅(qū)動(dòng)設(shè)備5的操作在被關(guān)閉的同時(shí)向上移動(dòng)，并且，還用作靶的擋板42通過驅(qū)動(dòng)設(shè)備6的操作在被關(guān)閉的同時(shí)向上移動(dòng)。在通過使用由Al制成的還用作靶的擋板42在基板31上形成SiO2膜的情況下，擋板41通過驅(qū)動(dòng)設(shè)備5的操作在被關(guān)閉的同時(shí)向上移動(dòng)，并且，還用作靶的擋板42通過驅(qū)動(dòng)設(shè)備6的操作被打開。注意，在本實(shí)施例中，基板31與靶11和12之間的位置關(guān)系也可以如下方式被設(shè)定，即基板31在圖中水平移動(dòng)以位于靶11和12或由Al制成的還用作靶的擋板42的正面。以下，參照?qǐng)D2和圖3描述通過修改圖I所示的本實(shí)施例的配置所獲得的變型例。
圖2所示的變型例I被配置為使得靶11和12旋轉(zhuǎn)。S卩，分別安裝靶11和12的陰極機(jī)構(gòu)21和22在背面沿垂直方向相互面對(duì)的情況下相互耦接，并且通過驅(qū)動(dòng)設(shè)備7關(guān)于基板31旋轉(zhuǎn)以各自地與基板31相對(duì)。在這種情況下，陰極機(jī)構(gòu)21、靶11、擋板41和驅(qū)動(dòng)設(shè)備5以及陰極機(jī)構(gòu)22、靶12、還用作靶的擋板42和驅(qū)動(dòng)設(shè)備6分別被配置為通過驅(qū)動(dòng)設(shè)備7 —體化旋轉(zhuǎn)。DC電源51分別通過供電開關(guān)3和4與陰極機(jī)構(gòu)21和22連接。并且，在圖3所示的變型例2中，靶11和12分別被放置為向基板31傾斜，使得基板31和靶11和12不能移動(dòng)。即，分別安裝靶11和12的陰極機(jī)構(gòu)21和22被布置為向上部中央的基板31傾斜，并且，擋板41和由Al制成的還用作靶的擋板42分別通過驅(qū)動(dòng)設(shè)備5和6操作。DC電源51分別通過供電開關(guān)3和4與陰極機(jī)構(gòu)21和22連接。即使在上述的變型例I和2中，也可以以與圖I所示的實(shí)施例的濺射裝置I相同的方式執(zhí)行濺射和預(yù)濺射，并且，可以表現(xiàn)與圖I所示的實(shí)施例相似的效果。根據(jù)上述的實(shí)施例和變型例I和2，通過將原本伴隨濺射裝置的擋板42用作還用 作靶的擋板42，不存在單獨(dú)地制備復(fù)雜的陰極機(jī)構(gòu)以使裝置大型化的危險(xiǎn)。這可防止裝置機(jī)構(gòu)的復(fù)雜化以簡化機(jī)構(gòu)并防止裝置成本的增加。以下，參照?qǐng)D5 8描述使用根據(jù)本發(fā)明的濺射裝置I的例子。在圖5 8中，與圖I 3所示的部分共同的部分由與圖I 3相同的附圖標(biāo)記表示，并且，省略它們的描述。(例子I)在例子I中，使用如下這樣的濺射裝置，其中基本裝置形式是上述的DC磁控管系統(tǒng)，使用Ta作為靶11，使用Si作為靶12，使用Al作為還用作靶的擋板42，并且使用作為與真空室2相同的材料的SUS不銹鋼以形成擋板41。如下面那樣，由Al制成的還用作靶的擋板42被濺射以在基板31上形成膜。如圖5所示，還用作靶的擋板42在被關(guān)閉的同時(shí)向下移動(dòng)，使得還用作靶的擋板42和靶12之間的距離小于等于德拜(Debye)長度。這里，在派射中通常使用的輝光放電條件下，德拜長度為約0. Imm 5mm,但是它依賴于成膜的處理?xiàng)l件。通過將還用作靶的擋板42和靶12之間的距離設(shè)為小于等于德拜長度，不在還用作靶的擋板42和靶12之間產(chǎn)生等離子體721。因此，允許還用作靶的擋板42的Al僅到達(dá)基板31而不污染靶12的Si。在例子I中，還用作靶的擋板42在面向靶12側(cè)的表面上具有導(dǎo)電性突起61，并且通過經(jīng)突起61與靶12接觸而進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。突起61的長度被設(shè)為小于等于德拜長度。即，還用作靶的擋板42的靶12側(cè)的表面具有與表面垂直地突起的突起61。沿垂直方向的突起61的長度小于等于德拜長度，并且與還用作靶的擋板42和靶12之間的距離相同。在還用作靶的擋板42的濺射時(shí)，突起61與靶12接觸，由此，還用作靶的擋板42和靶12被設(shè)為相同的電勢(shì)。因此，還向還用作靶的擋板42施加與靶12相同的電壓，并且，在還用作靶的擋板42的基板側(cè)產(chǎn)生等離子體722。因此，在基板31上形成Al2O3膜。此時(shí)，使用還用作靶的擋板42的濺射變得接近常規(guī)系統(tǒng)中的狀態(tài)，并因此降低成膜速率。但是，Al2O3膜具有為多層膜的整個(gè)膜厚的10%或更小的厚度，由此對(duì)于整個(gè)成膜處理的影響小。(例子2)例子2的基本裝置形式與例子I相同。
如下面那樣，由Al制成的還用作靶的擋板42被濺射以在基板31上形成膜。如圖6所示，還用作靶的擋板42在被關(guān)閉的同時(shí)向下移動(dòng)，使得還用作靶的擋板42和靶12之間的距離小于等于德拜長度。這里，在濺射中通常使用的輝光放電條件下，德拜長度為約0. Imm 5mm，但是它依賴于成膜的處理?xiàng)l件。通過將還用作靶的擋板42和靶12之間的距離設(shè)為小于等于德拜長度，不在還用作靶的擋板42和靶12之間產(chǎn)生等離子體721。因此，允許還用作靶的擋板42的Al僅到達(dá)基板31而不污染靶12的Si。在本例子中，從向與靶12對(duì)應(yīng)的陰極機(jī)構(gòu)22供給電壓的DC電源51通過導(dǎo)線52向還用作靶的擋板42直接施加電壓。即，用于靶12的DC電源51通過導(dǎo)線52與還用作靶的擋板42連接，并且，向還用作靶的擋板42施加來自DC電源51的電壓。除了該配置以夕卜，還可分離地設(shè)置與DC電源51不同的電源，使得可從該電源向還用作靶的擋板42施加電壓。在本例子中，直接向還用作靶的擋板42施加電壓，并且，在還用作靶的擋板42的基板31側(cè)產(chǎn)生等離子體722，由此在基板31上形成Al2O3膜。此時(shí)，使用還用作靶的擋板42的濺射變得接近常規(guī)系統(tǒng)中的狀態(tài)，因此，成膜速率降低。但是，Al2O3膜具有為多層膜的整個(gè)膜厚的10%或更小的厚度，由此對(duì)于整個(gè)成膜處理的影響小。(例子3)例子3的基本裝置形式與例子I相同。在例子3中，通過使面向靶12側(cè)的表面與靶12直接接觸，還用作靶的擋板42進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。如以下那樣，由Al制成的還用作靶的擋板42被濺射以在基板31上形成膜。如圖7所示，還用作靶的擋板42在被關(guān)閉的同時(shí)與靶12直接接觸，由此，擋板42和靶12被設(shè)為相同的電勢(shì)。在這種情況下，擋板42和靶12兩者在整個(gè)表面上相互接觸，并且在它們之間不存在空間，由此，不在還用作靶的擋板42和靶12之間產(chǎn)生等離子體721。因此，允許還用作靶的擋板42的Al僅到達(dá)基板31而不污染靶12的Si。 因此，還通過Si靶12向還用作靶的擋板42施加電壓，并且，在還用作靶的擋板42的基板31側(cè)產(chǎn)生等離子體722。因此，在基板31上形成Al2O3膜。此時(shí)，使用還用作靶的擋板42的濺射變得接近常規(guī)系統(tǒng)中的狀態(tài)，并因此降低成膜速率。但是，Al2O3膜具有為多層膜的整個(gè)膜厚的10%或更小的厚度，由此對(duì)于整個(gè)成膜處理的影響小。(例子4)例子4的基本裝置形式與例子I相同。在例子4中，在濺射開始之前的預(yù)濺射時(shí)，還用作靶的擋板42與一個(gè)相應(yīng)的靶12分開。然后，還用作靶的擋板42與靶12之間的距離被設(shè)為超過德拜長度的尺寸。S卩，用于在開始濺射之前清潔靶12的表面的預(yù)濺射被執(zhí)行如下。如圖8所示，還用作靶的擋板42在被關(guān)閉的同時(shí)向上移動(dòng)，使得還用作靶的擋板42與靶12之間的距離被設(shè)為超過德拜長度的尺寸。
這里，在濺射中通常還使用的輝光放電條件下，德拜長度為約0. Imm 5mm，但是它依賴于成膜的處理?xiàng)l件。通過將還用作靶的擋板42與靶12之間的距離設(shè)為超過德拜長度的值，在還用作靶的擋板42和靶12之間產(chǎn)生等離子體721，由此可以執(zhí)行靶12的Si的預(yù)濺射。因此，還用作靶的擋板42用作來自靶12的成膜粒子的阻擋體，并且，靶12的表面可以被清潔。(例子5)
在例子5中，如圖10所示，除了對(duì)于靶11使用Si并且對(duì)于靶12使用Ta以外，基本裝置形式與例子I相同。例子5涉及還用作靶的擋板42自身的配置。作為實(shí)際的實(shí)施例，在上述的全部例子I 4中展現(xiàn)了效果。在還用作靶的擋板42與靶12直接接觸并且還用作靶的擋板42可能污染靶11和12的例子3的形式的情況下，展現(xiàn)了最大的效果。還用作靶的擋板42由至少兩種材料形成。此時(shí),還用作靶的擋板42的基板31側(cè)的材料421與靶11和12的材料不同。還用作靶的擋板42由至少兩個(gè)層疊板形成以防止因熱而變形。在這種情況下，還用作靶的擋板42的靶12側(cè)的材料422由具有高熔點(diǎn)和低線性膨脹系數(shù)的導(dǎo)電材料形成，使得防止材料422由于熱而熔融或變形。優(yōu)選地，材料422與用于靶12的材料相同。在本例子中使用Ta。材料421和422化學(xué)地相互接合，并且，例如，使用諸如In的用于接合的第三材料423。因此，由于還用作靶的擋板42由至少兩個(gè)層疊板形成并且材料422具有低的線性膨脹系數(shù)，因此，可以防止還用作靶的擋板42由于熱而變形。并且，通過由Ta形成材料422，還可防止當(dāng)材料422與靶12直接接觸時(shí)靶12被污染。(例子6)例子6的基本裝置形式與例子5相同。還用作靶的擋板42由至少兩種材料形成。此時(shí)，如圖11所示,還用作靶的擋板42的基板31側(cè)的材料421與用于靶11和12的材料不同。還用作靶的擋板42由至少兩個(gè)層疊板形成以防止由于熱而變形。在這種情況下，還用作靶的擋板42的靶12側(cè)的材料422由具有高熔點(diǎn)和低線性膨脹系數(shù)的導(dǎo)電材料形成，使得防止材料422由于熱而熔融或變形。優(yōu)選地，材料422與用于靶12的材料相同。在本例子中使用Ta。材料421和422機(jī)械地相互接合，并且，例如,對(duì)于接合使用螺栓424。因此，由于還用作靶的擋板42由至少兩個(gè)層疊板形成并且材料422具有低的線性膨脹系數(shù)，因此，可以防止還用作靶的擋板42由于熱而變形。并且，通過由Ta形成材料422，還可防止當(dāng)材料422與靶12直接接觸時(shí)靶12被污染。(例子7)例子7的基本裝置形式與例子5相同。還用作靶的擋板42由至少兩種材料形成。此時(shí)，如圖12所示，還用作靶的擋板42的基板31側(cè)的材料421與用于靶11和12的材料不同。為了防止在還用作靶的擋板42熔融的情況下?lián)醢骞δ軉适?，還用作靶的擋板42形成為坩堝形式，并且，在坩堝中放置與靶11和12的材料不同的材料421。要成為坩堝的材料422由具有高熔點(diǎn)和低線性膨脹系數(shù)的導(dǎo)電材料形成，使得材料422不由于熱而熔融或變形。優(yōu)選地材料422與用于靶12的材料相同。在本例子中使用Ta。并且，通過在例子5和6中描述的方法使要成為坩堝的材料422與材料421接合，可以防止材料421由于熱而變形。
坩堝的端部被設(shè)為比材料421的高度高，由此，即使在材料421熔融時(shí)，也防止材料421溢出坩堝到達(dá)周邊。因此，通過將還用作靶的擋板42形成為坩堝形式，還用作靶的擋板42可在即使因加熱熔融時(shí)也不喪失擋板功能的情況下被使用。并且，通過由Ta形成材料422，還可防止當(dāng)材料422與靶12直接接觸時(shí)靶12被污染。(例子8)例子8的基本裝置形式與例子5相同。還用作靶的擋板42由至少兩種材料形成。此時(shí)，如圖13所示，還用作靶的擋板42的基板31側(cè)的材料421與用于靶11和12的材料不同。為了防止在還用作靶的擋板42熔融的情況下?lián)醢骞δ軉适В€用作靶的擋板42形成為坩堝形式，并且，在坩堝中放置與靶11和12不同的材料421。要成為坩堝的材料422由具有高熔點(diǎn)和低線性膨脹系數(shù)的導(dǎo)電材料形成，使得材料422不由于熱而熔融或變形。優(yōu)選地材料422與用于靶12的材料相同。在本例子中使用Ta。并且，通過在例子5和6中描述的方法使要成為坩堝的材料422與材料421接合，可以防止材料421由于熱而變形。坩堝的端部的邊緣終止于尖端，因此，可以防止材料421在熔融時(shí)溢出材料422到達(dá)周邊，可以防止從邊緣表面濺射材料422，并且，可以減少在成膜時(shí)材料422對(duì)于還用作靶的擋板42的雜質(zhì)污染。因此，通過將還用作靶的擋板42形成為坩堝形式，還用作靶的擋板42可在即使當(dāng)由于熱而熔融時(shí)也不喪失擋板功能的情況下被使用。并且，通過由Ta形成材料422，還可防止當(dāng)材料422與靶12直接接觸時(shí)靶12被污染。(例子9)例子9的基本裝置形式與例子5相同。還用作靶的擋板42由至少兩種材料形成。此時(shí)，如圖14所示，還用作靶的擋板42的基板31側(cè)的材料421與用于靶11和12的材料不同。作為還用作靶的擋板42的 基板31側(cè)的材料421，放置與靶11和12不同的材料，并且，擋板的材料421被濺射，由此形成膜。但是，應(yīng)當(dāng)注意，如在例子8中描述的那樣，材料422的邊緣表面4221和側(cè)表面4222被濺射。因此，在還用作靶的擋板42的濺射表面上，材料421的面積被設(shè)為大于等于材料422的面積。這可防止通過濺射從側(cè)表面4222產(chǎn)生的粒子到達(dá)基板31?？梢耘c例子5和6同時(shí)使用該手段。并且，當(dāng)如圖14所示的那樣與例子7的坩堝形式擋板同時(shí)使用該手段時(shí)，雖然只能防止熱變形，但是，可以省去來自邊緣表面4221的濺射。因此，可以防止熱變形以及在靶12與擋板42直接接觸的情況下的靶12的污染，并且，可以減少通過材料421以外的材料成膜時(shí)的雜質(zhì)污染。(例子10)例子10的基本裝置形式與例子5相同。還用作靶的擋板42由至少兩種材料形成。此時(shí)，如圖15所示，還用作靶的擋板42的基板31側(cè)的材料421與用于靶11和12的材料不同。作為還用作靶的擋板42的基板31側(cè)的材料421，布置與靶11和12不同的材料，并且，擋板的材料421被濺射，由此形成膜。但是，應(yīng)當(dāng)注意，如在例子8中描述的那樣，材料422的邊緣表面4221和側(cè)表面4222被濺射。因此，在還用作靶的擋板42中的除材料421以外的部分中，諸如邊緣表面4221的基板31側(cè)的表面和側(cè)表面4222被材料421覆蓋。與例子5、6、7、8和9同時(shí)使用該手段。圖15示出與例子7的組合。因此，可以防止還用作靶的擋板42熱變形或者即使在由于熱而熔融時(shí)也可防止其喪失擋板功能，并且，可以減少在靶12和擋板42直接接觸的情況下的靶12的污染以及通過材料421以外的材料成膜時(shí)的雜質(zhì)污染。如上所述，根據(jù)使用濺射裝置I的濺射方法(成膜方法)，使用由不同的材料制成的靶11和12，這些靶11和12分別被陰極機(jī)構(gòu)21和22支撐，以能夠在真空室2中與被基板保持器32保持的基板31相對(duì)。然后，允許擋板41和42各自地在基板31與各靶11和12之間前后移動(dòng)，由此，從各靶11和12產(chǎn)生的成膜粒子被阻擋或者通過以通過濺射在基板31上形成薄膜。在該成膜方法中，擋板41和42中的至少一個(gè)(例如，擋板42)由與用于靶 11和12的材料不同的靶材料形成，并且，通過使用擋板42作為還用作靶的擋板執(zhí)行濺射。因此，通過將原本伴隨濺射裝置的擋板用作還用作靶的擋板42，不存在單獨(dú)地制備復(fù)雜的陰極機(jī)構(gòu)以使裝置大型化的危險(xiǎn)。這可防止裝置機(jī)構(gòu)復(fù)雜化以簡化機(jī)構(gòu)并防止裝置成本的增加。(例子11)例子11的基本裝置形式與例子I相同。在例子11中，通過使擋板42的面向靶12側(cè)的表面與靶12直接接觸，還用作靶的擋板42導(dǎo)通。如以下那樣，由Al制成的還用作靶的擋板42被濺射以在基板31上形成膜。如圖7所示，還用作靶的擋板42在被關(guān)閉的同時(shí)與靶12直接接觸，以將擋板42和靶12設(shè)為相同的電勢(shì)。在這種情況下，擋板42和靶12在整個(gè)表面上相互接觸。但是，實(shí)際上，例如，會(huì)出現(xiàn)擋板42的損耗和熱變形以及由損耗導(dǎo)致的靶12的形狀變化。因此，即使擋板42通過升降機(jī)構(gòu)下降，擋板42也不能在沒有任何間隙的情況下在整個(gè)表面上與靶12接觸。如果在擋板42和靶12之間存在間隙，則放電電壓根據(jù)間隙的寬度而改變，并且，成膜速度變得不恒定。鑒于此，擋板42具有用于阻擋的打開/關(guān)閉機(jī)構(gòu)和用于分離的升降機(jī)構(gòu)，此外，驅(qū)動(dòng)設(shè)備6具有能夠調(diào)整擋板42的傾角的傾斜和偏移機(jī)構(gòu)。傾斜和偏移機(jī)構(gòu)根據(jù)擋板的變形和靶12的形狀變化來改變擋板42的傾斜，由此使得擋板42和靶12能夠在沒有任何間隙的情況下在整個(gè)表面上相互接觸。在這種情況下，擋板42和靶12在沒有任何間隙的情況下在整個(gè)表面上相互接觸，由此不在還用作靶的擋板42和靶12之間產(chǎn)生等離子體721。因此，允許還用作靶的擋板42的Al僅到達(dá)基板31而不污染靶12的Si。因此，還通過Si靶12向還用作靶的擋板42施加電壓，并且，在還用作靶的擋板42的基板31側(cè)產(chǎn)生等離子722。因此，在基板31上形成Al2O3膜。此時(shí)，使用還用作靶的擋板42的濺射變得接近常規(guī)系統(tǒng)中的狀態(tài)，并因此降低成膜速率。但是，Al2O3膜具有為多層膜的整個(gè)膜厚的10%或更小的厚度，由此對(duì)于整個(gè)成膜處理的影響小。(附圖標(biāo)記列表)I成膜裝置(濺射裝置)，
2真空室5、6驅(qū)動(dòng)設(shè)備，11、12 靶，21、22陰極機(jī)構(gòu)，31成膜對(duì)象(基板)，32保持器部分(基板保持器)，41 擋板，42擋板(還用作靶的擋板)，
5IDC 電源(電源)，52 導(dǎo)線，61導(dǎo)電性突起，421擋板的基板側(cè)的材料，422擋板的靶側(cè)的材料，423用于擋板的第三材料，424 螺栓，4221由擋板的基板側(cè)的材料以外的材料形成的邊緣表面4222由擋板的基板側(cè)的材料以外的材料形成的側(cè)表面雖然已參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于公開的示例性實(shí)施例。以下的權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬的解釋以包含所有這樣的變型方式、等同的結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種用于通過濺射在成膜對(duì)象上形成薄膜的成膜裝置，包括 真空室； 保持器部分，用于在真空室中保持成膜對(duì)象； 多個(gè)陰極機(jī)構(gòu)，用于分別支撐靶使得靶在真空室中與成膜對(duì)象相対；和 多個(gè)擋板，能夠各自地在由相互不同的材料制成的多個(gè)靶和成膜對(duì)象之間前后移動(dòng)，以阻擋或通過從靶產(chǎn)生的成膜粒子， 其中，多個(gè)擋板中的至少ー個(gè)由與用于多個(gè)靶的材料不同的靶材料形成，使得多個(gè)擋板中的所述至少ー個(gè)被配置為還用作靶的擋板。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的成膜裝置，其中，所述還用作靶的擋板被配置為在多個(gè)靶中的一個(gè)相應(yīng)靶和保持器部分之間執(zhí)行阻擋或通過從所述ー個(gè)相應(yīng)靶產(chǎn)生的成膜粒子的操作以及與所述ー個(gè)相應(yīng)靶接觸或分離的操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的成膜裝置，其中，在通過使用所述還用作靶的擋板濺射時(shí)，所述還用作靶的擋板移動(dòng)到所述ー個(gè)相應(yīng)靶側(cè)，使得所述還用作靶的擋板的至少一部分與所述ー個(gè)相應(yīng)靶接觸，以由此通過所述ー個(gè)相應(yīng)靶向所述還用作靶的擋板施加電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的成膜裝置，其中，所述還用作靶的擋板在面向所述ー個(gè)相應(yīng)靶側(cè)的表面上包含導(dǎo)電性突起，并且，通過經(jīng)所述導(dǎo)電性突起與所述ー個(gè)相應(yīng)靶接觸而導(dǎo)通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的成膜裝置，其中，所述導(dǎo)電性突起的長度被設(shè)為德拜長度或更小。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的成膜裝置，其中，通過使面向所述ー個(gè)相應(yīng)靶側(cè)的表面與所述ー個(gè)相應(yīng)靶直接接觸，所述還用作靶的擋板導(dǎo)通。
7.根據(jù)權(quán)利要求I的成膜裝置，還包括向多個(gè)陰極機(jī)構(gòu)中的與所述ー個(gè)相應(yīng)靶對(duì)應(yīng)的ー個(gè)陰極機(jī)構(gòu)供給電壓的電源，該電源通過導(dǎo)線直接向所述還用作靶的擋板施加電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的成膜裝置，其中，在開始濺射之前的預(yù)濺射時(shí)，所述還用作靶的擋板與所述ー個(gè)相應(yīng)靶分離。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的成膜裝置，其中，所述還用作靶的擋板和所述ー個(gè)相應(yīng)靶之間的距離被設(shè)為超過德拜長度的尺寸。
10.根據(jù)權(quán)利要求I的成膜裝置，其中，所述還用作靶的擋板由至少兩種材料形成，并且，所述與用于多個(gè)靶的材料不同的靶材料被布置于成膜對(duì)象側(cè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求I的成膜裝置，其中，所述還用作靶的擋板被配置為執(zhí)行改變所述還用作靶的擋板的傾斜的傾斜和偏移操作。
12.一種通過濺射在成膜對(duì)象上形成薄膜的成膜方法，包括 使用由相互不同的材料制成的多個(gè)靶，多個(gè)靶分別被多個(gè)陰極機(jī)構(gòu)支撐，使得多個(gè)靶在真空室中與被保持器部分保持的成膜對(duì)象相対；以及 允許多個(gè)擋板各自地在成膜對(duì)象和多個(gè)靶中的每ー個(gè)之間前后移動(dòng)，以阻擋或通過從多個(gè)靶中的所述每ー個(gè)產(chǎn)生的成膜粒子， 其中，在多個(gè)擋板中的至少ー個(gè)由與用于多個(gè)靶的材料不同的靶材料形成使得多個(gè)擋板中的所述至少ー個(gè)被配置為還用作靶的擋板的狀態(tài)下，執(zhí)行濺射。
全文摘要
本發(fā)明公開了成膜裝置和成膜方法。提供了能夠防止通過濺射形成多種材料的薄膜時(shí)的裝置機(jī)構(gòu)的復(fù)雜化以簡化裝置機(jī)構(gòu)并防止裝置成本的升高的成膜裝置和成膜方法。該成膜裝置包括真空室；用于保持基板的基板保持器；用于分別支撐靶使得靶可在真空室內(nèi)與基板相對(duì)的陰極機(jī)構(gòu)；以及可各自地在由不同的材料制成的靶和基板之間前后移動(dòng)以阻擋或通過從靶產(chǎn)生的成膜粒子的擋板。擋板中的至少一個(gè)由與用于靶的材料不同的靶材料形成，使得擋板中的至少一個(gè)被配置為還用作靶的擋板。
文檔編號(hào)C23C14/34GK102628160SQ20121002361
公開日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2012年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月3日
發(fā)明者松本誠謙, 桑原世治 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社