專利名稱：薄膜形成裝置及薄膜形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造在光學(xué)薄膜和光學(xué)設(shè)備、光電子學(xué)用設(shè)備以及半導(dǎo)體設(shè)備等中使用的薄膜的薄膜形成裝置及薄膜形成方法，特別涉及一種通過改良等離子體發(fā)生單元和真空容器，來提高與薄膜發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活性物種的密度的薄膜形成裝置、及利用該薄膜形成裝置的薄膜形成方法。
背景技術(shù)：
以往，利用在真空容器內(nèi)形成為等離子體的反應(yīng)性氣體，在基板上進(jìn)行薄膜的形成、形成后的薄膜的表面改性，以及蝕刻等等離子體處理。例如，公知有如下技術(shù)使用濺鍍技術(shù)，在基板上形成由金屬的不完全反應(yīng)物構(gòu)成的薄膜，使由該不完全反應(yīng)物構(gòu)成的薄膜與等離子體化了的反應(yīng)性氣體接觸，從而形成由金屬化合物構(gòu)成的薄膜(例如，日本專利特開2001-234338號公報(bào))。
在該技術(shù)中，為了在薄膜形成裝置所具有的真空容器內(nèi)使反應(yīng)性氣體等離子體化，而使用了等離子體發(fā)生單元。在利用等離子體發(fā)生單元進(jìn)行了等離子體化的氣體中，包含離子、電子、原子、分子和活性物種(原子團(tuán)、激發(fā)狀態(tài)的原子團(tuán)等)。在多數(shù)情況下，等離子體化了的氣體中所包含的電子、離子可能會(huì)給薄膜帶來損傷，而另一方面，電中性的反應(yīng)性氣體的原子團(tuán)則有利于薄膜的形成。由此，在現(xiàn)有技術(shù)中，為了阻止電子、離子朝向基板上的薄膜，并使原子團(tuán)有選擇地與薄膜接觸，而使用了柵(grid)。這樣，通過使用柵，就可以提高有利于形成薄膜的原子團(tuán)在等離子體氣體中的相對密度，從而實(shí)現(xiàn)了等離子體處理的高效率化。
但是，若為了提高原子團(tuán)的相對密度而使用柵，則存在以下的問題薄膜形成裝置的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，真空容器內(nèi)的原子團(tuán)的分布區(qū)域受到柵的尺寸、形狀和配置的限制。這種問題妨礙了在較大范圍內(nèi)進(jìn)行等離子體處理，成為等離子體處理的非高效率化的主要原因，結(jié)果，妨礙了提高薄膜的生產(chǎn)效率。另外，若為了擴(kuò)大原子團(tuán)的分布區(qū)域而增大柵，則還會(huì)產(chǎn)生成本提高的問題。
但是，作為用于產(chǎn)生等離子體的等離子發(fā)生單元，以往公知的有平行平板型、ECR型、感應(yīng)結(jié)合型等裝置。作為感應(yīng)結(jié)合型的裝置，公知的有圓筒型和平板型的裝置。
圖10是說明平板型的現(xiàn)有等離子體發(fā)生裝置161的圖。圖10A所示的圖是表示薄膜形成裝置的局部剖面圖。如圖10A所示，平板型的現(xiàn)有等離子體發(fā)生單元，利用由石英等電介體構(gòu)成的電介板163來構(gòu)成真空容器111的一部分，并且沿電介板163位于大氣側(cè)的外壁配置天線(antenna)165。
圖10B表示天線165的形狀。天線165在同一平面內(nèi)呈漩渦狀。平板型的現(xiàn)有等離子體發(fā)生裝置161，利用高頻電源169，并通過具有匹配電路的匹配箱167，將頻率為100kHz～50MHz的功率施加到天線165上，從而在真空容器111內(nèi)產(chǎn)生等離子體。
如圖10的匹配箱167所示，對天線165施加高頻功率是通過用于進(jìn)行阻抗匹配的匹配電路進(jìn)行的。如圖10所示，連接在天線165和高頻電源169之間的匹配電路具有可變電容器167a、167b和匹配用線圈167c。
在公知的等離子體發(fā)生單元中，在真空容器內(nèi)對較大范圍進(jìn)行等離子體處理的情況下，雖然增大了天線165，但是存在這樣的問題在天線165和匹配用線圈167c上的功率損失增大，并且難以獲取阻抗的匹配。另外，當(dāng)在較大范圍進(jìn)行等離子體處理時(shí)，還產(chǎn)生等離子體的密度根據(jù)地點(diǎn)不均勻的問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上問題，本發(fā)明的目的在于提供一種可以有效地在較大范圍內(nèi)進(jìn)行等離子體處理的薄膜形成裝置及薄膜形成方法。
本發(fā)明的薄膜形成裝置具有內(nèi)部維持真空的真空容器；將反應(yīng)性氣體導(dǎo)入該真空容器內(nèi)的氣體導(dǎo)入單元；在上述真空容器內(nèi)產(chǎn)生上述反應(yīng)性氣體的等離子體的等離子體發(fā)生單元，其特征在于，上述真空容器內(nèi)的壁面上涂敷有熱分解氮化硼。
通過將熱分解氮化硼涂敷在真空容器內(nèi)的壁面上，可以抑制在等離子體發(fā)生單元產(chǎn)生的等離子體中的原子團(tuán)或激發(fā)狀態(tài)下的原子團(tuán)等活性物種因與真空容器內(nèi)的壁面反應(yīng)而消失。
此時(shí)，涂敷有熱分解氮化硼的上述真空容器內(nèi)的壁面最好是上述真空容器的內(nèi)壁面。
這樣，通過將熱分解氮化硼涂敷到真空容器的內(nèi)壁面上，可以抑制等離子體中的原子團(tuán)或激發(fā)狀態(tài)下的原子團(tuán)等活性物種因與真空容器反應(yīng)而消失。
另外，涂敷有熱分解氮化硼的上述真空容器內(nèi)的壁面，最好是上述真空容器與上述等離子體發(fā)生單元產(chǎn)生等離子體的區(qū)域相面對的內(nèi)壁面。
這樣，通過在真空容器與產(chǎn)生等離子體的區(qū)域相面對的內(nèi)壁面上涂敷熱分解氮化硼，可以抑制等離子體中的原子團(tuán)或激發(fā)狀態(tài)下的原子團(tuán)等活性物種因與真空容器的內(nèi)壁面反應(yīng)而消失。
另外，還具有從上述真空容器的內(nèi)壁面豎立設(shè)置的等離子體收斂壁，上述收斂壁與上述等離子體發(fā)生單元產(chǎn)生等離子體的區(qū)域相面對，涂敷有熱分解氮化硼的上述真空容器內(nèi)的壁面最好是上述等離子體收斂壁的壁面。
這樣，通過將熱分解氮化硼涂敷在等離子體收斂壁上，可以抑制等離子體發(fā)生單元產(chǎn)生的等離子體中的原子團(tuán)或激發(fā)狀態(tài)下的原子團(tuán)等活性物種因與等離子體收斂壁反應(yīng)而消失。另外，由于具有等離子體收斂壁，因此可以利用等離子體收斂壁控制等離子體的分布。
本發(fā)明的薄膜形成裝置具有內(nèi)部維持真空的真空容器；將反應(yīng)性氣體導(dǎo)入該真空容器內(nèi)的氣體導(dǎo)入單元；在上述真空容器內(nèi)產(chǎn)生上述反應(yīng)性氣體的等離子體的等離子體發(fā)生單元，其特征在于，上述等離子體發(fā)生單元具有設(shè)置于上述真空容器外壁上的電介體壁；漩渦狀的第一天線和第二天線；用于將上述第一天線和上述第二天線與高頻電源連接起來的導(dǎo)線，上述薄膜形成裝置具有將上述第一天線和上述第二天線固定在上述真空容器外側(cè)與上述電介體壁對應(yīng)的位置上的線圈固定單元，上述第一天線和上述第二天線相對于上述高頻電源并聯(lián)連接，在與上述導(dǎo)線連接的部分上，在連接上述第一天線和第二天線的部位，設(shè)有用于調(diào)整上述第一天線和上述第二天線之間間隔的位置調(diào)整單元。
這樣，由于本發(fā)明的薄膜形成裝置具有第一天線和第二天線，因此，通過獨(dú)立地調(diào)整第一天線和第二天線的粗細(xì)、形狀、大小或直徑等，可以容易地調(diào)整等離子體的分布。另外，由于本發(fā)明的薄膜形成裝置在從高頻電源到第一天線和第二天線的導(dǎo)線中的、連接第一天線和第二天線之間的部位上，具有用于調(diào)整第一天線和第二天線之間間隔的位置調(diào)整單元，因此，通過調(diào)整第一天線和第二天線的間隔，可以容易地調(diào)整等離子體的分布。另外，通過并聯(lián)連接第一天線和第二天線，即使在將匹配電路連接到第一天線和第二天線上的情況下，也能夠通過匹配電路容易獲取阻抗匹配，并且可以降低在匹配電路中的功率損失，從而可以將功率有效地利用于等離子體的產(chǎn)生。
此時(shí)，上述真空容器中具有用于搬送基板的基板搬送單元，該基板搬送單元搬送基板，并且使基板與上述第一天線和上述第二天線構(gòu)成漩渦狀的面對置，最好以與上述基板搬送單元搬送基板的方向交叉的方向相互鄰接的狀態(tài)，固定上述第一天線和上述第二天線。
這樣，通過以與搬送基板方向交叉的方向相互鄰接的狀態(tài)固定第一天線和第二天線，可以容易地調(diào)整與搬送基板方向垂直的方向上的等離子體密度分布。因此，通過在垂直于基板搬送方向上，且在較大范圍內(nèi)進(jìn)行等離子體處理，一次就可以對多量薄膜進(jìn)行等離子體處理。
另外，上述第一天線和上述第二天線最好由以下部分構(gòu)成用第一材料形成的圓管狀主體部；用電阻比上述第一材料小的第二材料涂敷該主體部表面的涂敷層。
通過采用這種結(jié)構(gòu)，用便宜且易加工的第一材料來形成第一天線和第二天線的主體部，并且用電阻小的第二材料來形成電流集中的涂敷層，從而可以降低天線的高頻阻抗，可以有效地形成薄膜。
本發(fā)明的薄膜形成方法，為在真空容器內(nèi)的產(chǎn)生等離子體的區(qū)域內(nèi)對薄膜進(jìn)行等離子體處理的薄膜形成方法，其特征在于，使用至少在上述真空容器內(nèi)的與產(chǎn)生上述等離子體的區(qū)域相面對的壁面上涂敷有熱分解氮化硼的上述真空容器，并且，具有如下工序?qū)⒎磻?yīng)性氣體和非活性氣體混合后導(dǎo)入產(chǎn)生上述等離子體的區(qū)域；產(chǎn)生上述反應(yīng)性氣體的等離子體。
這樣，通過使用在與產(chǎn)生等離子體的區(qū)域相面對的壁面上涂敷有熱分解氮化硼的真空容器，可以抑制所產(chǎn)生的等離子體中的原子團(tuán)或激發(fā)狀態(tài)下的原子團(tuán)等活性物種因與真空容器的內(nèi)壁面反應(yīng)而消失，從而可以有效地進(jìn)行等離子體處理。另外，通過將反應(yīng)性氣體和非活性氣體混合后導(dǎo)入產(chǎn)生等離子體的區(qū)域，可以提高等離子體中的反應(yīng)性氣體的原子團(tuán)的密度，可以有效地進(jìn)行等離子體處理。
通過下述說明，可以明確本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)。


圖1是對本發(fā)明的薄膜形成裝置進(jìn)行說明的局部剖面的俯視示意圖。
圖2為對本發(fā)明的薄膜形成裝置進(jìn)行說明的局部剖面的側(cè)視示意圖。
圖3為說明等離子體發(fā)生單元的示意圖。
圖4為天線的剖面圖。
圖5為表示測定等離子體中氧原子和氧離子比例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一個(gè)示例圖。
圖6為表示測定等離子體中存在的激發(fā)狀態(tài)下的氧原子團(tuán)和氧離子的發(fā)光強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一個(gè)示例圖。
圖7為表示測定等離子體中的氧原子團(tuán)的流量密度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一個(gè)示例圖。
圖8為表示測定使用現(xiàn)有等離子體發(fā)生單元來形成氧化硅和氧化鈮的多層薄膜情況下的薄膜透過率的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一個(gè)示例圖。
圖9為表示測定在使用本發(fā)明等離子體單元形成氧化鈮和氧化硅的多層薄膜情況下的薄膜的透過率的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一個(gè)示例圖。
圖10為說明平板型的公知等離子發(fā)生單元的圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖對本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說明。另外，本發(fā)明并不限于以下所要說明的部件和配置等，在本發(fā)明的宗旨范圍內(nèi)，可以進(jìn)行各種變更。
圖1和圖2為對濺鍍裝置1進(jìn)行說明的示意圖。為便于理解，圖1是局部剖面的俯視示意圖，圖2為沿圖1的A-B-C線的局部剖面的側(cè)視示意圖。濺鍍裝置1為本發(fā)明的薄膜形成裝置的一個(gè)示例。
在本示例中，使用的是進(jìn)行作為濺鍍的一個(gè)示例的磁控濺射(マグネトロンスパツタ)的濺鍍裝置1，但是本發(fā)明并不限于此，也可以是進(jìn)行不使用磁控管放電的兩極濺鍍等其它公知濺鍍的濺鍍裝置。
根據(jù)本示例的濺鍍裝置1，通過濺鍍制作比目標(biāo)膜厚還要薄的薄膜，并且通過反復(fù)進(jìn)行等離子體處理，可以在基板上形成具有目標(biāo)膜厚的薄膜。在本示例中，通過濺鍍和等離子體處理，形成平均膜厚為0.01～1.5nm的薄膜，通過反復(fù)進(jìn)行該工序，形成膜厚為目標(biāo)值的數(shù)～數(shù)百nm的薄膜。
本示例的濺鍍裝置1的主要結(jié)構(gòu)單元如下真空容器11；用于將形成薄膜的基板保持在真空容器11內(nèi)的基板保持器13；用于驅(qū)動(dòng)基板保持器13的電動(dòng)機(jī)17；間隔壁12、16；磁控濺射電極21a、21b；中頻交流電源23；用于產(chǎn)生等離子體的等離子體發(fā)生裝置61。間隔壁16相當(dāng)于本發(fā)明的等離子體收斂壁，等離子體發(fā)生裝置61相當(dāng)于本發(fā)明的等離子體發(fā)生單元，基板保持器13和電動(dòng)機(jī)17相當(dāng)于本發(fā)明的基板搬送單元。
真空容器11為在公知的濺鍍裝置中普遍使用的不銹鋼制品，是具有大致長方體形狀的中空件。真空容器11的形狀也可以是中空的圓柱狀。
基板保持器13配置在真空容器11內(nèi)的大致中央?；灞３制?3的形狀為圓筒狀，其外周面保持有多個(gè)基板(未圖示)。另外，基板保持器13的形狀也可以不是圓筒狀，而是中空的多棱柱狀或圓錐狀?；灞３制?3與真空容器11電絕緣。這樣，可以防止基板的異常放電?；灞３制?3配置在真空容器11內(nèi)，并且使圓筒的筒方向的中心軸線Z(參照圖2)配置在真空容器11的上下方向上。在維持真空容器11內(nèi)的真空狀態(tài)的狀態(tài)下，基板保持器13通過設(shè)置在真空容器11的上部的電動(dòng)機(jī)17以中心軸線Z為中心被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
在基板保持器13的外周面上，以如下狀態(tài)保持多個(gè)基板(未圖示)多個(gè)基板在沿基板保持器13的中心軸線Z的方向(上下方向)上以保持規(guī)定間隔的方式排列。在本示例中，基板以如下方式保持在基板保持器上基板形成薄膜的面(以下稱為“膜形成面”)朝向與基板保持器13的中心軸線Z垂直的方向。
間隔壁12、16從真空容器11的內(nèi)壁面朝向基板保持器13豎立設(shè)置。本示例中的間隔壁12、16是彼此相對的一對面開口的筒狀的、大致長方體的、不銹鋼制的部件。間隔壁12、16在真空容器11的側(cè)內(nèi)壁和基板保持器13之間，以從真空容器11的側(cè)壁朝向基板保持器13豎立設(shè)置的狀態(tài)固定。此時(shí)，間隔壁12、16以如下方式固定間隔壁12、16開口的一側(cè)朝向真空容器11的側(cè)內(nèi)壁側(cè)，另一側(cè)朝向基板保持器13。另外，間隔壁12、16的位于基板保持器13側(cè)的端部具有沿基板保持器的外周形狀形成的形狀。
由真空容器11的內(nèi)壁面、間隔壁12、基板保持器13的外周面圍繞形成用于進(jìn)行濺鍍的成膜處理區(qū)20。另外，由真空容器11的內(nèi)壁面、后述等離子體發(fā)生裝置61、間隔壁16、基板保持器13的外周面圍繞形成反應(yīng)處理區(qū)60，該反應(yīng)處理區(qū)60用于產(chǎn)生等離子體并對基板上的薄膜進(jìn)行等離子體處理。在本示例中，從真空容器11固定有間隔壁12的位置，以基板保持器13的中心軸線Z為中心大約轉(zhuǎn)動(dòng)90度的位置上固定有間隔壁16。因此，成膜處理區(qū)20和反應(yīng)處理區(qū)60形成在相對基板保持器13的中心軸線Z轉(zhuǎn)動(dòng)90度的位置上。所以，當(dāng)電動(dòng)機(jī)17驅(qū)動(dòng)基板保持器13旋轉(zhuǎn)時(shí)，保持在基板保持器13外周上的基板在面對成膜處理區(qū)20的位置和面對反應(yīng)處理區(qū)60的位置之間被搬送。
在真空容器11的成膜處理區(qū)20和反應(yīng)處理區(qū)60之間的位置上，連接有排氣用的配管，該配管與用于排出真空容器11中的氣體的真空泵15連接。通過該真空泵15和未圖示的控制器構(gòu)成為，可以調(diào)整真空容器11內(nèi)的真空度。
在間隔壁16面對反應(yīng)處理區(qū)60的壁面上，涂敷有由熱分解氮化硼(Pyrolytic Boron Nitride)構(gòu)成的保護(hù)層P。另外，在真空容器11的內(nèi)壁面，面對反應(yīng)處理區(qū)60的部分上，也涂敷有由熱分解氮化硼構(gòu)成的保護(hù)層P。熱分解氮化硼通過利用化學(xué)汽相沉積法(Chemical Vapor Deposition)的熱分解法被涂敷在間隔壁16和真空容器11的內(nèi)壁面上。
成膜處理區(qū)20通過配管與質(zhì)量流量控制器25、26連接。質(zhì)量流量控制器25與儲(chǔ)存非活性氣體的濺鍍氣體儲(chǔ)氣罐27連接。質(zhì)量流量控制器26與儲(chǔ)存反應(yīng)性氣體的反應(yīng)性氣體儲(chǔ)氣罐28連接。非活性氣體和反應(yīng)性氣體由質(zhì)量流量控制器25、26控制并導(dǎo)入成膜處理區(qū)20。作為非活性氣體，例如有氬氣等。作為反應(yīng)性氣體，例如可以使用氧氣、氮?dú)?、氟氣、臭氧等?br> 在成膜處理區(qū)20中，在真空容器11的壁面上配置有磁控濺射電極21a、21b，并且使該磁控濺射電極21a、21b與基板保持器13的外周面對置。該磁控濺射電極21a、21b通過未圖示的絕緣部件固定在處于接地電位的真空容器11上。磁控濺射電極21a、21b構(gòu)成為，通過變壓器24與中頻交流電源23連接，從而可以施加交流電場。本示例的中頻交流電源23可以施加1k～100kHz的交流電場。在磁控濺射電極21a、21b上保持有靶材29a、29b。靶材29a、29b的形狀為平板狀，靶材29a、29b與基板保持器13的外周面相對的面被保持成朝向垂直于基板保持器13的中心軸線Z的方向。
另外，進(jìn)行濺鍍的成膜處理區(qū)可以設(shè)置多個(gè)而不僅僅是一個(gè)。即，如圖1的虛線所示，也可以在真空容器11中設(shè)置與成膜處理區(qū)20一樣的成膜處理區(qū)40。例如，在真空容器11中設(shè)置間隔壁14，在相對成膜處理區(qū)20夾著基板保持器13的對稱位置上可以形成成膜處理區(qū)40。與成膜處理區(qū)20一樣，在成膜處理區(qū)40中配置有磁控濺射電極41a、41b。磁控濺射電極41a、41b構(gòu)成為，通過變壓器44與中頻交流電源43連接，從而可以施加交流電場。在磁控濺射電極41a、41b上保持有靶材49a、49b。成膜處理區(qū)40通過配管與質(zhì)量流量控制器45、46連接。質(zhì)量流量控制器45與儲(chǔ)存非活性氣體的濺鍍氣體儲(chǔ)氣罐47連接。質(zhì)量流量控制器46與儲(chǔ)存反應(yīng)性氣體的反應(yīng)性氣體儲(chǔ)氣罐48連接。在真空容器11的在成膜處理區(qū)40與反應(yīng)處理區(qū)60之間的位置上，連接有排氣用的配管，該配管與用于排出真空容器11內(nèi)的氣體的真空泵15’連接。真空泵15’與真空泵15可以通用。
在真空容器11的與反應(yīng)處理區(qū)60對應(yīng)的內(nèi)壁面上形成有開口，該開口與作為等離子體發(fā)生單元的等離子體發(fā)生裝置61連接。另外，在反應(yīng)處理區(qū)60，連接有作為本發(fā)明的氣體導(dǎo)入單元的、通過流量質(zhì)量控制器75用于導(dǎo)入非活性氣體儲(chǔ)氣罐77內(nèi)的非活性氣體的配管，或通過質(zhì)量流量控制器76用于導(dǎo)入反應(yīng)性氣體儲(chǔ)氣罐78內(nèi)的反應(yīng)性氣體的配管。
圖3是說明等離子體發(fā)生裝置61的示意圖，是從正面看等離子體發(fā)生裝置61的示意圖。在圖3中，還表示了匹配箱67和高頻電源69。
等離子體發(fā)生裝置61具有用電介體形成為板狀的電介體壁63；在同一平面上構(gòu)成漩渦狀的天線65a、65b；用于將天線65a、65b與高頻電源69連接起來的導(dǎo)線66；用于將天線65a、65b固定在電介體壁63上的固定部件68。天線65a相當(dāng)于本發(fā)明的第一天線，天線65b相當(dāng)于本發(fā)明的第二天線，固定部件68相當(dāng)于本發(fā)明的線圈固定單元。
本示例的電介體壁63由石英形成。另外，電介體壁63也可以不用石英而用Al2O3等其它陶瓷材料形成。電介體壁63，以由形成于真空容器11的凸緣11a和矩形框狀的蓋體11b夾持的方式，設(shè)置在封閉對應(yīng)于反應(yīng)處理區(qū)60而形成在真空容器11的內(nèi)壁上的開口的位置上。天線65a和天線65b以構(gòu)成漩渦狀的面朝向真空容器11的內(nèi)側(cè)、且上下鄰接的狀態(tài)，通過固定部件68被固定在真空容器11外側(cè)與電介體壁63對應(yīng)的位置上(參照圖2、圖3)。因此，通過利用電動(dòng)機(jī)17使基板保持器13繞中心軸線Z轉(zhuǎn)動(dòng)，保持在基板保持器外周上的基板以基板的膜形成面與天線65a、65b的構(gòu)成漩渦狀的面對置的方式被搬送。即，在本示例中，由于天線65a和天線65b以上下鄰接的狀態(tài)被固定，因此，天線65a和天線65b以在基板搬送方向交叉的方向上(在本例中為上下方向)相互鄰接的狀態(tài)被固定。
本示例的固定部件68由固定板68a、68b，螺栓68c、68d構(gòu)成。用固定板68a和電介體壁63夾持天線65a，用固定板68b和電介體63夾持天線65b，用螺栓68c、68d將固定板68a、68b緊固在蓋體11b上，固定天線65a、65b。
在從高頻電源到天線65a、65b的導(dǎo)線66的頂端上，天線65a和天線65b相對高頻電源69并聯(lián)連接。天線65a、65b通過容納匹配電路的匹配箱67與高頻電源69連接。如圖3所示，在匹配箱67內(nèi)，設(shè)置有可變電容67a、67b。在本示例中，由于天線65b與天線65a并聯(lián)連接，因此，天線65b發(fā)揮現(xiàn)有匹配電路(參照圖11)中匹配用線圈167c所發(fā)揮作用的全部或一部分。因此，可以減少在匹配箱內(nèi)的功率損失，可以利用天線65a、65b將從高頻電源69供給的功率有效地應(yīng)用于等離子體的產(chǎn)生。另外，容易取得阻抗匹配。
在與導(dǎo)線66的頂端連接的部分，在連接天線65a和天線65b之間的部位上，設(shè)有松弛部66a、66b，以便能夠調(diào)整天線65a和天線65b之間的間隔D。松弛部66a、66b相當(dāng)于本發(fā)明的位置調(diào)整單元。在本示例的濺鍍裝置1中，在利用固定部件68固定天線65a、65b時(shí)，通過使松弛部66a、66b伸縮，可以調(diào)整天線65a和天線65b在上下方向的間隔D。即，通過改變固定板68a、68b和電介體壁63夾持天線65a、65b的位置，可以調(diào)整間隔D。
圖4是天線65a的剖面圖。本示例的天線65a由以下部件構(gòu)成用銅形成的圓管狀的主體部65a1；涂敷主體部表面的用銀形成的涂敷層65a2。為了降低天線65a的阻抗，最好用電阻低的材料形成天線65a。因此，利用高頻電流集中在天線表面的這一特性，用便宜且容易加工、電阻低的銅形成圓管狀主體部65a1，用電阻比銅還要低的銀涂敷主體部65a1的外表面形成涂敷層65a2。通過這種結(jié)構(gòu)，降低了天線65a、65b相對于高頻的阻抗，使電流高效率地流入天線65a，提高了產(chǎn)生等離子體的效率。天線65b的結(jié)構(gòu)和天線65a一樣，也具有銅制的主體部65b1和由銀形成的涂敷層65b2。當(dāng)然，也可以改變天線65a和天線65b的截面大小(粗細(xì))。另外，在本示例中，松弛部66a、66b也是用銅形成為圓管狀，并將銀涂敷在其表面上。
在本示例的等離子體發(fā)生裝置61中，調(diào)整天線65a和天線65b在上下方向的間隔D、天線65a的直徑Ra、天線65b的直徑Rb等，然后固定天線65a、65b，將反應(yīng)性氣體儲(chǔ)氣罐78內(nèi)的反應(yīng)性氣體通過質(zhì)量流量控制器75導(dǎo)入到保持0.1Pa～10Pa左右的真空的反應(yīng)處理區(qū)60。然后，通過從高頻電源69向天線65a、65b施加13.56MHz的電壓，在反應(yīng)處理區(qū)60中以所希望的分布產(chǎn)生反應(yīng)性氣體的等離子體，從而可以對配置在基板保持器13上的基板進(jìn)行等離子體處理。
在本示例中，由于具有并聯(lián)連接的兩個(gè)天線65a、65b和松弛部66a、66b，因此與增大一個(gè)天線的情況相比，可以降低在匹配箱67內(nèi)的匹配電路中的功率損失，并且容易獲取阻抗匹配，可以在較大范圍內(nèi)有效地進(jìn)行等離子體處理。
另外，通過用便宜、容易加工且電阻低的銅形成圓管狀天線65a、65b的主體部65a1、65b1，并用電阻比銅還低的材料的銀來形成涂敷層65a2、65b2，因此，可以降低天線65a、65b的高頻阻抗，可以進(jìn)行減少了功率損失的有效的等離子體處理。
并且，在本示例中，通過調(diào)整天線65a和天線65b在上下方向的間隔D，可以調(diào)整等離子體相對于配置在基板保持器13上的基板的分布。另外，由于可以獨(dú)立地變更天線65a的直徑Ra、天線65b的直徑Rb、或天線65a、65b的粗細(xì)等，因此通過調(diào)整天線65a的直徑Ra、天線65b的直徑Rb或粗細(xì)等，也可以調(diào)整等離子體的分布。另外，在本示例中，如圖3所示，天線65a和天線65b具有由大大小小的半圓構(gòu)成的整體形狀，但是，也可以將天線65a和天線65b的整體形狀變更成矩形等形狀，這樣也可以調(diào)整等離子體的分布。
特別是，由于將天線65a和天線65b排列在與基板的搬送方向交叉的方向上，并且可以調(diào)整兩者之間的間隔，因此在需要在與基板的搬送方向交叉的方向上、且在較大范圍內(nèi)進(jìn)行等離子體處理的情況下，可以容易地調(diào)整等離子體的密度分布。例如，在使用本示例的旋轉(zhuǎn)(carousel)型濺鍍裝置1進(jìn)行等離子體處理的情況下，有時(shí)根據(jù)基板在基板保持器13上的配置和濺鍍條件等，在位于基板保持器的上方的薄膜和位于中間的薄膜的膜厚產(chǎn)生差異。即使在這種情況下，若使用本示例的等離子體發(fā)生裝置61，具有可以對應(yīng)于膜厚的差異適當(dāng)調(diào)整等離子體的密度分布的優(yōu)點(diǎn)。
并且，在本示例中，如上所述，通過在間隔壁16與反應(yīng)處理區(qū)60相面對的壁面，和真空容器11的內(nèi)壁面與反應(yīng)處理區(qū)60相面對的部分上，涂敷熱分解氮化硼，從而可以維持反應(yīng)處理區(qū)60的原子團(tuán)的較高的密度，可以使更多的原子團(tuán)與基板上的薄膜接觸，從而實(shí)現(xiàn)等離子體處理的高效率化。即，通過在間隔壁16和真空容器11的內(nèi)壁面上涂敷化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的熱分解氮化硼，可以抑制由等離子體發(fā)生裝置61在反應(yīng)處理區(qū)60內(nèi)產(chǎn)生的原子團(tuán)或激發(fā)狀態(tài)下的原子團(tuán)因與間隔壁16和真空容器11的內(nèi)壁面反應(yīng)而消失。另外，通過間隔壁16可以控制在反應(yīng)處理區(qū)60中產(chǎn)生的原子團(tuán)朝向基板保持器的方向。
下面，作為使用上述濺鍍裝置1的等離子體處理的方法，例如可為如下的方法對通過濺鍍在基板上形成的不完全氧化硅(SiOx1(x1＜2))的薄膜進(jìn)行等離子體處理，從而形成比該不完全氧化硅進(jìn)一步氧化了的氧化硅(SiOx2(x1＜x2≤2))的薄膜。另外，不完全氧化硅是缺乏作為氧化硅SiO2構(gòu)成元素的氧的不完全氧化硅SiOx(x＜2)。
首先，將基板和靶材29a、29b配置在濺鍍裝置1上。使基板保持在基板保持器13上，靶材29a、29b分別保持在磁控濺射電極21a、21b上。作為靶材29a、29b的材料使用硅(Si)。
接下來，使真空容器11內(nèi)減壓到規(guī)定壓力，使電動(dòng)機(jī)17工作，從而使基板保持器13轉(zhuǎn)動(dòng)。然后，在真空容器11內(nèi)的壓力穩(wěn)定后，將成膜處理區(qū)20內(nèi)的壓力調(diào)整成0.1Pa～1.3Pa。
然后，在利用質(zhì)量流量控制器25、26調(diào)節(jié)流量的同時(shí)，將作為濺鍍用非活性氣體的氬氣和作為反應(yīng)性氣體的氧氣，從濺鍍氣體儲(chǔ)氣罐27、反應(yīng)性氣體儲(chǔ)氣罐28，導(dǎo)入到成膜處理區(qū)20內(nèi)，然后調(diào)整成膜處理區(qū)20內(nèi)的用于進(jìn)行濺鍍的氣體介質(zhì)。
接下來，從中頻交流電源23通過變壓器24，對磁控濺射電極21a、21b施加頻率為1～100KHz的交流電壓，使得在靶材29a、29b之間形成交流電場。這樣，在某一時(shí)刻，靶29a為陰極(負(fù)極)，此時(shí)靶材29b必定是陽極(正極)。在下一時(shí)刻，交流電的方向發(fā)生變化，這次靶材29b為陰極(負(fù)極)，而靶材29a為陽極(正極)。這樣，一對靶材29a、29b交替地成為陽極和陰極，由此，形成等離子體，并對陰極上的靶材進(jìn)行濺鍍。
在進(jìn)行濺鍍的過程中，有時(shí)在陽極上附著有非導(dǎo)電性或?qū)щ娦缘偷难趸?SiOx(x≤2))，但是，在該陽極通過交流電場而轉(zhuǎn)換成陰極時(shí)，這些氧化硅(SiOx(x≤2))被濺鍍，靶材表面又變成原來的干凈狀態(tài)。
并且，通過使一對靶材29a、29b反復(fù)進(jìn)行交替變成陽極和陰極，可以獲得始終穩(wěn)定的陽極電位狀態(tài)，可以防止等離子體電位(與通常陽極電位大致相等)的變化，從而可以在基板的膜形成面上穩(wěn)定地形成由硅或不完全氧化硅(SiOx1(x1＜2))構(gòu)成的薄膜。
另外，通過調(diào)整導(dǎo)入成膜處理區(qū)20的氧氣的流量，或通過控制基板保持器13的旋轉(zhuǎn)速率，可以使在成膜處理區(qū)20形成的薄膜由硅(Si)，或氧化硅(SiO2)，或不完全氧化硅(SiOx1(x1＜2))組成。
在成膜處理區(qū)20中，在基板的膜形成面上形成由硅或不完全氧化硅(SiOx1(x1＜2))構(gòu)成的薄膜后，通過驅(qū)動(dòng)基板保持器13轉(zhuǎn)動(dòng)，可以將基板從與成膜處理區(qū)20相面對的位置搬送到與反應(yīng)處理區(qū)60相面對的位置上。
從反應(yīng)性氣體儲(chǔ)氣罐78向反應(yīng)處理區(qū)60導(dǎo)入氧氣，并從非活性儲(chǔ)氣罐77向反應(yīng)處理區(qū)60導(dǎo)入作為非活性氣體的氬氣。然后，向天線65a、65b施加13.56MHz的高頻電壓，通過等離子體發(fā)生裝置61在反應(yīng)處理區(qū)60內(nèi)產(chǎn)生等離子體。反應(yīng)處理區(qū)60的壓力維持在0.7Pa～1Pa。
然后，使基板保持器13轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)形成有由硅或者不完全氧化硅(SiOx1(x1＜2))構(gòu)成的薄膜的基板被搬送到與反應(yīng)處理區(qū)60相面對的位置上時(shí)，在反應(yīng)處理區(qū)60中，進(jìn)行通過等離子體處理使由硅或不完全氧化硅(SiOx1(x1＜2))構(gòu)成的薄膜發(fā)生氧化反應(yīng)的工序。即，通過利用等離子體發(fā)生裝置61在反應(yīng)處理區(qū)60產(chǎn)生的氧氣的等離子體使硅或者不完全氧化硅(SiOx1(x1＜2))發(fā)生氧化反應(yīng)，從而轉(zhuǎn)換成所希望組成的不完全氧化硅(SiOx2(x1＜x2＜2))或氧化硅。
在本示例中，通過上述工序，可以制作具有所希望組成的氧化硅(SiOx(x≤2))薄膜。另外，通過重復(fù)上述工序，可以層疊薄膜而制作出具有希望厚度的薄膜。
特別是，在本示例中，不僅向反應(yīng)處理區(qū)導(dǎo)入作為反應(yīng)性氣體的氧氣，還導(dǎo)入作為非活性氣體的氬氣，這樣，可以提高等離子體中的反應(yīng)性氣體的原子團(tuán)的密度。用圖5和圖6表示該效果。
圖5是表示在反應(yīng)處理區(qū)60產(chǎn)生的等離子體中的氧原子和氧離子的比例的圖，表示了對向反應(yīng)處理區(qū)60只導(dǎo)入氧氣的情況，和將氧氣與氬氣混合導(dǎo)入的情況進(jìn)行比較的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖5的橫軸表示由高頻電源69施加的功率，縱軸表示發(fā)光強(qiáng)度比。另外，發(fā)光強(qiáng)度比是通過利用發(fā)光分光法(Optical Emission Spectroscopy)測定等離子體中存在的激發(fā)狀態(tài)的氧原子團(tuán)和氧離子的發(fā)光強(qiáng)度來求出的。從圖5可知，與向反應(yīng)處理區(qū)60導(dǎo)入150sccm的氧氣的情況相比，在將氧氣和氬氣混合后導(dǎo)入的情況(導(dǎo)入氧氣110sccm、氬氣40sccm的情況)下，激發(fā)狀態(tài)下的氧原子團(tuán)密度較高。另外，作為流量單位的sccm，表示在0℃、1atm時(shí)每一分鐘的流量，與cm3/min相等。
圖6表示在將氧氣和氬氣混合后導(dǎo)入反應(yīng)處理區(qū)60時(shí)，用發(fā)光分光法測定等離子體中存在的激發(fā)狀態(tài)下的氧原子團(tuán)和氧離子的發(fā)光強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖6的橫軸表示由高頻電源69施加的功率，縱軸表示發(fā)光強(qiáng)度比。
并且，在本示例中，如上所述，由于在間隔壁16和真空容器上涂敷有熱分解氮化硼，因此，可以維持反應(yīng)處理區(qū)60的等離子體中的氧原子團(tuán)的較高的密度。用圖7表示該效果。
圖7是表示在反應(yīng)處理區(qū)60中產(chǎn)生的等離子體中的氧原子團(tuán)的流量密度的圖，表示對在間隔壁16和真空容器上涂敷有熱分解氮化硼(PBN)的情況，和未進(jìn)行涂敷的情況進(jìn)行比較的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一例。在本實(shí)驗(yàn)示例中，作為在間隔壁16和真空容器涂敷有熱分解氮化硼的情況，在間隔壁16面向反應(yīng)處理區(qū)60側(cè)的一側(cè)，和在真空容器11內(nèi)壁面的面向由間隔壁16包圍的反應(yīng)處理區(qū)60的部分上，涂敷有熱分解氮化硼。
圖7的橫軸表示導(dǎo)入反應(yīng)處理區(qū)60中的氧氣的流量，縱軸表示在反應(yīng)處理區(qū)60產(chǎn)生的等離子體中的氧原子團(tuán)的流量密度。另外，圖7的縱軸所表示的氧原子團(tuán)的流量密度的值，表示絕對流量密度的值。絕對流量密度的值可根據(jù)銀薄膜的氧化程度求出。即，將形成有銀薄膜的基板保持在基板保持器13上，根據(jù)在反應(yīng)處理區(qū)60中進(jìn)行等離子體處理前后的薄膜的重量變化來測量銀的氧化程度，根據(jù)該氧化程度計(jì)算出絕對流量密度的值。從圖7可知，在間隔壁16和真空容器上涂敷有熱分解氮化硼的情況下，氧原子團(tuán)的流量密度較高。
以上，對制作具有希望組成的氧化硅(SiOx(x≤2))薄膜進(jìn)行了說明，但是通過不僅設(shè)置一處進(jìn)行濺鍍的成膜處理區(qū)，而是設(shè)置多處進(jìn)行濺鍍，從而可以形成反復(fù)層疊具有不同組成的薄膜而構(gòu)成的薄膜。例如，如上所述，在濺鍍裝置1中設(shè)置成膜處理區(qū)40，并且將鈮(Nb)用作靶材49a、49b。利用與制作氧化硅薄膜時(shí)相同的方法，在氧化硅薄膜上制作具有希望組成的氧化鈮(NbOy(y＜2.5))薄膜。并且，通過反復(fù)進(jìn)行如下工序在成膜處理區(qū)20中的濺鍍；在反應(yīng)處理區(qū)60中的等離子體處理的氧化；在成膜處理區(qū)40中的濺鍍；在反應(yīng)處理區(qū)60中的等離子體處理的氧化，可以形成反復(fù)層疊具有希望組成的氧化硅(SiOx(x≤2))薄膜和氧化鈮(NbOy(y≤2.5))薄膜而構(gòu)成的薄膜。
特別是，在本示例中，通過使用具有等離子體發(fā)生裝置61的濺鍍裝置1，可以制作致密且薄膜質(zhì)量良好的高功能的薄膜。圖8和圖9表示該效果。
圖8和圖9是表示形成了氧化硅(SiO2)和氧化鈮(Nb2O5)的多層薄膜的情況下的薄膜透過率的圖。圖8是使用圖10所示的現(xiàn)有等離子體發(fā)生裝置161代替濺鍍裝置1的等離子體發(fā)生裝置61，來形成氧化鈮和氧化硅的多層薄膜的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，圖9是使用本示例的等離子體發(fā)生裝置61來形成氧化鈮和氧化硅的多層薄膜的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖8和圖9的橫軸表示測定波長，縱軸表示透過率。
在使用現(xiàn)有的等離子體發(fā)生裝置161的情況下，利用高頻電源169施加5.5kW的電壓，以0.3nm/s的速率使SiO2成膜，以0.2nm/s的速率使Nb2O5成膜。并且，將SiO2層和Nb2O5層依次反復(fù)層疊17次，從而制作出總物理膜厚為940nm的薄膜。結(jié)果，制作出在測定波長為650nm時(shí)的衰減系數(shù)k為100×10-5的薄膜(圖8)。
另一方面，在使用具有本示例的等離子體發(fā)生裝置61的濺鍍裝置1的情況下，通過高頻電源69施加4.0kW的電壓，并以0.5nm/s的速率使SiO2成膜，以0.4nm/s的速率使Nb2O5成膜。然后將SiO2層和Nb2O5層依次反復(fù)層疊38次，從而制作出總物理膜厚為3242nm的薄膜。結(jié)果，制作出在測定波長為650nm時(shí)衰減系數(shù)k為5×10-5的薄膜(圖9)。
這樣，根據(jù)使用具有本示例的等離子體發(fā)生裝置61的濺鍍裝置1來形成氧化硅和氧化鈮的多層薄膜的結(jié)果可知，若通過使用本示例的濺鍍裝置1來進(jìn)行等離子體處理制作薄膜，則可以制作出衰減系數(shù)(吸收系數(shù))小的良好的薄膜。
另外，在光學(xué)常數(shù)(復(fù)折射率)為N、折射率為n時(shí)，衰減系數(shù)k的值用N＝n+ik的關(guān)系表示。
以上所說明的實(shí)施方式，例如可以改變成為(a)～(j)所示的情況。另外，還可以通過對(a)～(j)進(jìn)行適當(dāng)組合的方式來進(jìn)行變更。
(a)在上述實(shí)施方式中，作為等離子體發(fā)生單元，使用了圖1至圖3所示的、將天線65a、65b固定在板狀電介體壁63上的感應(yīng)結(jié)合型(平板型)的等離子體發(fā)生單元，但是本發(fā)明也可以應(yīng)用于具有其它類型的等離子體發(fā)生單元的薄膜形成裝置中。即，即使在使用具有感應(yīng)結(jié)合型(平板型)以外類型的等離子體發(fā)生單元的薄膜形成裝置的情況下，通過在真空容器的內(nèi)壁面和等離子體收斂壁上涂敷熱分解氮化硼，與上述實(shí)施方式一樣，也可以抑制由等離子體發(fā)生單元產(chǎn)生的等離子體中的原子團(tuán)或激發(fā)狀態(tài)下的原子團(tuán)因與真空容器的內(nèi)壁面和等離子體收斂壁的壁面反應(yīng)而消失。作為感應(yīng)結(jié)合型(平板型)以外類型的等離子體發(fā)生單元，例如有平行平板型(二極放電型)、ECR(Electron Cyclotron Resonance)型、磁控管型、螺旋波形、感應(yīng)結(jié)合型(圓筒型)等各種等離子體發(fā)生單元。
(b)在上述實(shí)施方式中，作為薄膜形成裝置的一例，對濺鍍裝置進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明也可以應(yīng)用于其它類型的薄膜形成裝置。作為薄膜形成裝置，例如是進(jìn)行使用等離子體的蝕刻的蝕刻裝置，和進(jìn)行使用等離子體的CVD的CVD裝置等。另外，也可以適用于利用等離子體進(jìn)行塑料的表面處理的表面處理裝置。
(c)在上述實(shí)施方式中，使用了所謂卡路單元型的濺鍍裝置，但是并不限定于此。本發(fā)明可以適用于基板以面對發(fā)生等離子體的區(qū)域的方式被搬送的其它濺鍍裝置。
(d)在上述實(shí)施方式中，在間隔壁16面向反應(yīng)處理區(qū)60的壁面上和真空容器11內(nèi)壁面的面向反應(yīng)處理區(qū)60的部分上形成有由熱分解氮化硼構(gòu)成的保護(hù)層P，也可以在其它部分形成由熱分解氮化硼構(gòu)成的保護(hù)層P。例如，不僅是間隔壁16面向反應(yīng)處理區(qū)60的壁面，還可以在間隔壁16的其它部分也涂敷熱分解氮化硼。這樣，可以最大限度地避免原子團(tuán)因與間隔壁16反應(yīng)而減少。另外，例如，不僅在真空容器11內(nèi)壁面的面向反應(yīng)處理區(qū)60的部分，還可以在真空容器11的內(nèi)壁面的其它部分，例如在內(nèi)壁面整體上涂敷熱分解氮化硼。由此，可以最大限度地避免原子團(tuán)因與真空容器11的內(nèi)壁面反應(yīng)而減少。在間隔壁12上也可以涂敷熱分解氮化硼。
(e)在上述實(shí)施方式中，對將熱分解氮化硼涂敷在間隔壁16面向反應(yīng)處理區(qū)60的壁面上和真空容器11內(nèi)壁面上的情況進(jìn)行了說明，但是通過涂敷氧化鋁(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)，可以抑制由等離子體發(fā)生單元產(chǎn)生的等離子體中的原子團(tuán)或激發(fā)狀態(tài)下的原子團(tuán)因與真空容器的內(nèi)壁面或等離子體收斂壁的壁面反應(yīng)而消失。
(f)在上述實(shí)施方式中，通過利用固定板68a、68b和電介體壁63夾持天線65a、65b，利用螺栓68c、68d把固定板68a、68b固定在蓋體11b上，由此固定天線65a、65b，重要的是，只要通過調(diào)整間隔D，能夠固定天線65a、65b，則也可以使用其它方法。例如，預(yù)先將天線65a固定在固定板68a上，將天線65b固定在固定板68b上，然后，在蓋體11b上設(shè)置用于使螺栓68c、68d上下滑動(dòng)的長孔。然后，使固定板68a、68b在上下方向上滑動(dòng)并選擇間隔D，在所希望的間隔D處緊固螺栓68c、68d，這樣，也可以確定固定板68a、68b相對于蓋體11b在上下方向上的固定位置。
(g)在上述實(shí)施方式中，用銅形成天線65a的主體部65a1，用銀形成涂敷層65a2，但是，由于主要用便宜、容易加工且電阻低的材料形成主體部65a1，用電阻比主體部65a1還要低的材料形成電流集中的涂敷層65a2即可，因此，也可以是其它材料的組合。例如，可以用鋁或鋁銅合金形成主體部65a1，或者也可以用銅、金形成涂敷層65a2。天線65b的主體部65b1和涂敷層65b2也可以進(jìn)行同樣的改變。另外，天線65a和天線65b也可以用不同的材料形成。
(h)在上述實(shí)施方式中，將氧氣作為反應(yīng)性氣體導(dǎo)入反應(yīng)處理區(qū)60中，但是除此之外，還可以通過導(dǎo)入臭氧、一氧化二氮(N2O)、等氧化性氣體，氮等氮化性氣體、甲烷等碳化性氣體，氟、四氟化炭(CF4)等氟化性氣體，來將本發(fā)明應(yīng)用于除了氧化處理以外的等離子體處理中。
(i)在上述實(shí)施方式中，把硅用作靶材29a、29b的材料，把鈮用作靶材49a、49b的材料，但是并不限于此，可以使用上述物質(zhì)的氧化物。另外，可以使用鋁(Al)、鈦(Ti)、鋯(Zr)、錫(Sn)、鉻(Cr)、鉈(Ta)、碲(Te)、鐵(Fe)、鎂(Mg)、鉿(Hf)、鎳-鉻(Ni-Cr)、銦-錫(In-Sn)等金屬。另外，還可以使用這些金屬的化合物，例如，Al2O3、TiO2、ZrO2、Ta2O5、HfO2等。當(dāng)然，也可以使靶材29a、29b、49a、49b的材料全部相同。
在使用這些靶材的情況下，通過在反應(yīng)處理區(qū)60中的等離子體處理，可以制作Al2O3、TiO2、ZrO2、Ta2O5、SiO2、Nb2O5、HfO2、MgF2等的光學(xué)薄膜乃至絕緣膜，ITO等的導(dǎo)電膜，F(xiàn)e2O3等的磁性膜，TiN、CrN、TiC等的超硬膜。TiO2、ZrO2、SiO2、Nb2O5、Ta2O5等絕緣性的化合物與金屬(Ti、Zr、Si)相比，濺鍍速度極慢，生產(chǎn)率低，因此使用本發(fā)明的薄膜形成裝置進(jìn)行等離子體處理特別有效。
(j)在上述實(shí)施方式中，靶材29a和靶材29b用同一材料構(gòu)成，靶材49a和靶材49b用同一材料形成，但是也可以用不同種類的材料形成。如上所述，在使用相同金屬靶材的情況下，通過進(jìn)行濺鍍，在基板上形成單一金屬的不完全反應(yīng)物，在使用不同種類的金屬靶材的情況下，在基板上形成合金的不完全反應(yīng)物。
作為可以從上述實(shí)施方式了解的、權(quán)利要求所述內(nèi)容以外的發(fā)明，例如有下面所示的薄膜形成方法。
即，考慮有這樣的一種薄膜形成方法使用在等離子體收斂壁上涂敷有熱分解氮化硼的薄膜形成裝置，來對薄膜進(jìn)行等離子體處理，其中，該等離子體收斂壁從真空容器的內(nèi)壁面豎立設(shè)置，并且面向上述真空容器內(nèi)產(chǎn)生等離子體的區(qū)域，該薄膜形成方法的特征在于，具有如下工序?qū)⒎磻?yīng)性氣體和非活性氣體混合后導(dǎo)入產(chǎn)生上述等離子體的區(qū)域；產(chǎn)生上述反應(yīng)性氣體的等離子體。
在該薄膜形成方法中，通過使用在等離子體收斂壁上涂敷有熱分解氮化硼的真空容器，可以抑制所產(chǎn)生的等離子體的原子團(tuán)或激發(fā)狀態(tài)下的原子團(tuán)因與等離子體收斂壁的壁面反應(yīng)而消失，其中，上述等離子體收斂壁從上述真空容器的內(nèi)壁面豎立設(shè)置，并且面向產(chǎn)生等離子體的區(qū)域，并且可以進(jìn)行高效率的等離子體處理。另外，通過將反應(yīng)性氣體和非活性氣體混合后導(dǎo)入產(chǎn)生等離子體的區(qū)域，可以提高等離子體中的反應(yīng)性氣體的原子團(tuán)密度，可以進(jìn)行高效率的等離子體處理。另外，通過使用具有等離子體收斂壁的真空容器，可以控制等離子體的分布。
在以上所說明的薄膜形成裝置及薄膜形成方法中，可以有效地在較大范圍內(nèi)進(jìn)行等離子體處理。
權(quán)利要求
1.一種薄膜形成裝置，具有內(nèi)部維持真空的真空容器；將反應(yīng)性氣體導(dǎo)入該真空容器內(nèi)的氣體導(dǎo)入單元；在上述真空容器內(nèi)產(chǎn)生上述反應(yīng)性氣體的等離子體的等離子體發(fā)生單元，其特征在于，上述真空容器內(nèi)的壁面涂敷有熱分解氮化硼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜形成裝置，其特征在于，涂敷有熱分解氮化硼的上述真空容器內(nèi)的壁面為上述真空容器的內(nèi)壁面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜形成裝置，其特征在于，涂敷有熱分解氮化硼的上述真空容器內(nèi)的壁面為，上述真空容器與上述等離子體發(fā)生單元產(chǎn)生等離子體的區(qū)域相面對的內(nèi)壁面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜形成裝置，其特征在于，還具有從上述真空容器的內(nèi)壁面豎立設(shè)置的等離子體收斂壁，該等離子體收斂壁與上述等離子體發(fā)生單元產(chǎn)生等離子體的區(qū)域相面對，涂敷有熱分解氮化硼的上述真空容器內(nèi)的壁面為上述等離子體收斂壁的壁面。
5.一種薄膜形成裝置，具有內(nèi)部維持真空的真空容器；將反應(yīng)性氣體導(dǎo)入該真空容器內(nèi)的氣體導(dǎo)入單元；在上述真空容器內(nèi)產(chǎn)生上述反應(yīng)性氣體的等離子體的等離子體發(fā)生單元，其特征在于，上述等離子體發(fā)生單元具有設(shè)置于上述真空容器外壁的電介體壁；漩渦狀的第一天線和第二天線；用于將上述第一天線和上述第二天線與高頻電源連接起來的導(dǎo)線，上述薄膜形成裝置具有將上述第一天線和上述第二天線固定在上述真空容器外側(cè)與上述電介體壁對應(yīng)的位置上的線圈固定單元，上述第一天線和上述第二天線相對于上述高頻電源并聯(lián)連接，在與上述導(dǎo)線連接的部分上，在連接上述第一天線和第二天線的部位設(shè)有用于調(diào)整上述第一天線和上述第二天線之間間隔的位置調(diào)整單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的薄膜形成裝置，其特征在于，上述真空容器中具有用于搬送基板的基板搬送單元，該基板搬送單元以使基板與上述第一天線和上述第二天線構(gòu)成漩渦狀的面相對置的方式搬送基板，以與上述基板搬送單元搬送基板的方向交叉的方向相互鄰接的狀態(tài)，固定上述第一天線和上述第二天線。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的薄膜形成裝置，其特征在于，上述第一高頻線圈和上述第二高頻線圈由以下部件構(gòu)成用第一材料形成的圓管狀主體部；用電阻比上述第一材料小的第二材料涂敷該主體部表面的涂敷層。
8.一種薄膜形成方法，使用在真空容器內(nèi)的與產(chǎn)生等離子體的區(qū)域相面對的壁面上涂敷有熱分解氮化硼的薄膜形成裝置，來對薄膜進(jìn)行等離子體處理，其特征在于，具有如下工序?qū)⒎磻?yīng)性氣體和非活性氣體混合后導(dǎo)入產(chǎn)生上述等離子體的區(qū)域；產(chǎn)生上述反應(yīng)性氣體的等離子體。
全文摘要
本發(fā)明的薄膜形成裝置(1)包括內(nèi)部維持真空的真空容器(11)；將反應(yīng)性氣體導(dǎo)入真空容器(11)內(nèi)的氣體導(dǎo)入單元(76)；和在真空容器(11)內(nèi)產(chǎn)生反應(yīng)性氣體的等離子體的等離子體發(fā)生單元(61)。并且，在真空容器(11)內(nèi)的壁面上，涂敷有熱分解氮化硼(P)。
文檔編號C23C16/44GK1788104SQ0382657
公開日2006年6月14日 申請日期2003年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月2日
發(fā)明者宋亦周, 櫻井武, 村田尊則 申請人:株式會(huì)社新柯隆