濺射裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通過濺射進行成膜的濺射裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]具有在外周面覆蓋有靶材料的磁控式旋轉(zhuǎn)陰極的濺射裝置，由于具有高的成膜速度，而且與以往的平板式磁控濺射裝置相比具有格外高的靶使用效率，從而引人注目。
[0003]專利文獻I中公開了如下濺射裝置，即，在處理空間具有磁控式旋轉(zhuǎn)陰極，使導(dǎo)入至處理空間的反應(yīng)氣體和從旋轉(zhuǎn)陰極濺出的靶材料發(fā)生反應(yīng)，來在基板上進行成膜。
[0004]專利文獻2中公開了如下濺射裝置，S卩，在第一處理空間(成膜工序區(qū)域)具有磁控式旋轉(zhuǎn)陰極，并且具有從第二處理空間(反應(yīng)工序區(qū)域)的外部產(chǎn)生電感耦合等離子體并引導(dǎo)至第二處理空間的螺旋天線。在該濺射裝置中，在第一處理空間使從磁控式旋轉(zhuǎn)陰極濺出的靶材料附著于基板上之后，將基板搬入第二處理空間，在第二處理空間產(chǎn)生電感耦合等離子體，從而使反應(yīng)氣體和基板上的靶材料發(fā)生反應(yīng)，來在基板上形成反應(yīng)生成物的膜。
[0005]專利文獻1:日本專利第3281371號公報
[0006]專利文獻2:日本特開2008-69402號公報
[0007]但是，在專利文獻1、2的濺射裝置中，為了提高濺射率，需要提高施加至靶的靶電壓(“濺射電壓”)。通過提高靶電壓來改進濺射率，但是存在如下問題，即，因陰極的電流密度上升而引起的發(fā)熱等使靶材料受到損傷，或者，靶電壓引起的離子損傷波及基板(“基材”)。另一方面，若為了抑制靶的損傷而抑制靶電壓，則存在濺射率低的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明是為了解決上述問題而提出的，其目的在于提供如下的技術(shù)，S卩，在具有磁控式旋轉(zhuǎn)陰極的濺射裝置中能夠抑制靶或者基材損傷且能夠提高濺射率。
[0009]為了解決上述問題，第一方式的濺射裝置，具有:真空腔室，在內(nèi)部形成有處理空間；濺射氣體供給部，向所述處理空間供給濺射氣體；第一機構(gòu)，使成膜對象的基材與所述處理空間相向；圓筒狀的旋轉(zhuǎn)陰極，設(shè)置于所述處理空間，且能夠以中心軸線為中心進行旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)陰極的外周被靶材料覆蓋；磁場形成部，設(shè)置于所述旋轉(zhuǎn)陰極的內(nèi)部，在所述旋轉(zhuǎn)陰極的外周面中的與所述基材相向的部分的附近形成磁場；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部，使所述旋轉(zhuǎn)陰極以所述中心軸線為中心相對于所述磁場形成部旋轉(zhuǎn)；濺射用電源，向所述旋轉(zhuǎn)陰極施加濺射電壓；高密度等離子體源，在所述處理空間中的包括形成有所述磁場的部分在內(nèi)的空間產(chǎn)生高密度等離子體；高頻電源，向所述高密度等離子體源供給高頻電力。
[0010]第二方式的濺射裝置，在第一方式的濺射裝置的基礎(chǔ)上，所述高密度等離子體源突出到所述處理空間。
[0011]第三方式的濺射裝置，在第二方式的濺射裝置的基礎(chǔ)上，所述基材的表面和所述高密度等離子體源的靠所述基材側(cè)的端部之間的距離，大于所述基材的表面和所述旋轉(zhuǎn)陰極的周壁中的與所述磁場形成部相向的部分的外周面之間的距離。
[0012]第四方式的濺射裝置，在第一至三中任一方式的濺射裝置的基礎(chǔ)上，所述高密度等離子體源為用于產(chǎn)生電感耦合等離子體的電感耦合等離子體源。
[0013]第五方式的濺射裝置，在第四方式的濺射裝置的基礎(chǔ)上，所述電感耦合等離子體源為匝數(shù)小于一周的電感耦合天線。
[0014]第六方式的濺射裝置，在第四方式的濺射裝置的基礎(chǔ)上，所述電感耦合等離子體源為匝數(shù)為一周的電感耦合天線。
[0015]第七方式的濺射裝置，在第四方式的濺射裝置的基礎(chǔ)上，所述電感耦合等離子體源為沿著所述旋轉(zhuǎn)陰極的長度方向延伸的桿狀天線。
[0016]第八方式的濺射裝置，在第一至三中任一方式的濺射裝置的基礎(chǔ)上，所述高密度等離子體源為表面波等離子體源。
[0017]第九方式的濺射裝置，在第一至三中任一方式的濺射裝置的基礎(chǔ)上，所述高密度等離子體源為電子回旋共振(ECR)等離子體源。
[0018]第十方式的濺射裝置，在第一至三中任一方式的濺射裝置的基礎(chǔ)上，所述第一機構(gòu)沿著與所述旋轉(zhuǎn)陰極相向的搬運路徑，相對于所述旋轉(zhuǎn)陰極搬運所述基材。
[0019]第十一的方式的濺射裝置，在第一至三中任一方式的濺射裝置的基礎(chǔ)上，還具有用于向所述處理空間供給反應(yīng)氣體的反應(yīng)氣體供給部，通過反應(yīng)濺射在所述基材上進行成膜。
[0020]根據(jù)第一方式的發(fā)明，濺射裝置具有高密度等離子體源，該高密度等離子體源在處理空間中的旋轉(zhuǎn)陰極的外周面的附近的包括形成有磁場的部分在內(nèi)的空間產(chǎn)生高密度等離子體，因此即使派射電壓降低也能夠提高等離子體密度。由此，能夠一邊抑制革G、基材損傷，一邊提高濺射率。
[0021]根據(jù)第二方式的發(fā)明，高密度等離子體源突出到處理空間，因此能夠進一步提高處理空間的等離子體密度，能夠進一步降低濺射電壓。由此，能夠進一步抑制靶、基材損傷，并且能夠進一步提尚派射率。
[0022]根據(jù)第三方式的發(fā)明，基材的表面和高密度等離子體源的靠基材側(cè)的端部之間的距離，大于基材的表面和旋轉(zhuǎn)陰極的周壁中的與磁場形成部相向的部分的外周面之間的距離，因此能夠抑制高密度等離子體源所放射的電磁波對基材帶來的影響。由此，能夠抑制基材損傷，能夠提尚形成的I旲的品質(zhì)。
[0023]根據(jù)第十方式的發(fā)明，用于使基材與處理空間相向的機構(gòu)，沿著與旋轉(zhuǎn)陰極相向的搬運路徑，相對于旋轉(zhuǎn)陰極搬運基材，因此即使在基材大的情況下，也能夠在基材上進行成膜。
[0024]根據(jù)第十一方式的發(fā)明，濺射裝置還具有用于向處理空間供給反應(yīng)氣體的反應(yīng)氣體供給部，因此能夠通過高密度等離子體源所產(chǎn)生的高密度等離子體，使反應(yīng)氣體的原子團在基材附近增加，能夠進一步高效地進行成膜。
【附圖說明】
[0025]圖1是示出第一實施方式的濺射裝置的結(jié)構(gòu)例的剖視示意圖。
[0026]圖2是示出圖1的濺射源的周邊的剖視示意圖。
[0027]圖3是示出圖2的電感耦合天線的側(cè)視圖。
[0028]圖4是示出圖1的濺射源的周邊的立體圖。
[0029]圖5是用于說明通過圖1的濺射裝置產(chǎn)生的高密度等離子體的分布的圖。
[0030]圖6是用于說明通過圖1的濺射裝置產(chǎn)生的高密度等離子體的分布的圖。
[0031]圖7是用于說明通過圖1的濺射裝置產(chǎn)生的高密度等離子體的分布的圖。
[0032]圖8是示出第二實施方式的濺射裝置的濺射源的周邊的剖視示意圖。
[0033]圖9是示出第三實施方式的濺射裝置的濺射源的周邊的剖視示意圖。
[0034]圖10是示出圖9的濺射裝置的電感耦合天線的仰視示意圖。
[0035]圖11是示出第四實施方式的濺射裝置的濺射源的周邊的剖視示意圖。
[0036]圖12是示出圖11的濺射裝置的電感耦合天線的立體示意圖。
[0037]圖13是示出第五實施方式的濺射裝置的濺射源的周邊的剖視示意圖。
[0038]附圖標記說明如下:
[0039]1、IA?ID:濺射裝置
[0040]5O、5OA ?5OD:濺射源
[0041]12:噴嘴
[0042]13:探針
[0043]14:分光器
[0044]100:腔室(真空腔室)
[0045]151、151A、151B:電感耦合天線(高密度等離子體源)
[0046]151C:桿狀天線(高密度等離子體源)
[0047]151D:平面波等離子體源(高密度等離子體源)
[0048]153、153C1、153C2 高頻電源
[0049]160、161:門部
[0050]163:濺射用電源
[0051]30:搬運機構(gòu)
[0052]31:搬運輥
[0053]40:加熱部
[0054]5、6、5A ;旋轉(zhuǎn)陰極
[0055]7:支撐棒
[0056]8:基座構(gòu)件
[0057]9、10:密封軸承
[0058]16:靶
[0059]19:旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部
[0060]21、22:磁鐵單元(磁場形成部)
[0061]60:筒狀構(gòu)件(chimney)
[0062]90:搬運器
[0063]91:基材
[0064]510:濺射氣體供給部
[0065]520:反應(yīng)氣體供給部
[0066]V:處理空間
【具體實施方式】
[0067]下面，一邊參照附圖，一邊對本發(fā)明的實施方式進行說明。在附圖中，對具有同樣的結(jié)構(gòu)以及功能的部分標注相同的附圖標記，在下面說明中省略重復(fù)說明。此外，下面的實施方式是用于使本發(fā)明變得具體的一例，并不是用于限定本發(fā)明的保護范圍的事例。另外，在附圖中，為了便于理解，有時將各部的尺寸或數(shù)量夸大或者簡化來圖示。另外，在一部分附圖中，為了說明方向而標注XYZ正交坐標軸。該坐標軸中的Z軸的方向表示鉛垂線的方向，XY平面為水平面。
[0068]< A.第一實施方式>
[0069]< A-1.濺射裝置I的整體結(jié)構(gòu)>
[0070]圖1是示意性地示出第一實施方式的濺射裝置I的概略結(jié)構(gòu)的剖視示意圖。濺射裝置I是通過反應(yīng)濺射在帶有膜的對象物(在此，例如基材91)上形成薄膜的裝置?；?