專利名稱：具有微粒子俘獲用的孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的成膜裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)能量射束的照射、電弧放電等方式，產(chǎn)生作為薄膜形成成分的飛散微粒子束，使該飛散微粒子束附著于基板上，形成各種材料的膜的成膜裝置和方法，本發(fā)明特別是涉及采用用于防止在膜中附著小滴(droplet)，提高膜的質(zhì)量的過(guò)濾器的成膜裝置和成膜方法。
背景技術(shù)：
在通過(guò)激光燒蝕法、濺射法、電弧放電法等方式在基板上制作金屬、半導(dǎo)體、陶瓷等的薄膜的成膜方法中，必須不能將構(gòu)成小滴的微粒子(在薄膜中，呈液滴狀堆積的群聚(cluster)粒子)附著于基板上。作為防止該現(xiàn)象的方法，人們知道有將激光照射到靶上時(shí)的入射角控制在43度或以下的方法(專利文獻(xiàn)1)、使靶高速旋轉(zhuǎn)的方法(專利文獻(xiàn)2、3)等。
另外，為了防止小滴附著于基板表面上，損壞膜的表面性的情況，具有在飛行中途，俘獲群聚粒子的方法，比如，人們知道有在具有多個(gè)間隙的通過(guò)面積控制部件的微粒子入射面?zhèn)?，附著質(zhì)量較大的群聚粒子的方法(專利文獻(xiàn)4)、采用機(jī)械開閉器、分子流開閉器的方法(專利文獻(xiàn)5)、不使高速或低速的原子通過(guò)的機(jī)械式斷路器(chopper)采用設(shè)置狹縫的旋轉(zhuǎn)盤的成膜法(專利文獻(xiàn)6、7、8)、采用多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片的成膜裝置(比如，專利文獻(xiàn)9)。
對(duì)于前者，激光為脈沖式照射，必須要求與過(guò)濾器同步，所選擇的速度范圍受到限制。對(duì)于后者，由于葉片具有角度，故葉片不俘獲微粒子，而將其反射，這樣，無(wú)法完全地俘獲作為低速成分的微粒子。另外，由于用于俘獲作為低速成分的微粒子的葉片的設(shè)計(jì)極麻煩，多個(gè)葉片的設(shè)置困難，故必須要求增加微粒子的飛行方向的過(guò)濾器的厚度，其結(jié)果是，由于必須增加靶和基板之間的距離，故具有難以獲得良好品質(zhì)的膜等的問(wèn)題。并且，同時(shí)過(guò)濾器的制作要求極高的技術(shù)，價(jià)格高，另外，具有再次釋放一度俘獲的微粒子，膜受到污染的缺點(diǎn)。
相對(duì)該情況，本發(fā)明人發(fā)明而提出了采用高速旋轉(zhuǎn)的過(guò)濾器，去除小滴的成膜裝置和成膜方法的專利申請(qǐng)(專利文獻(xiàn)10)，但是，具有難以完全地防止小滴的再次釋放，另外，過(guò)濾器的制作花費(fèi)成本也存在相關(guān)的問(wèn)題。
JP特許文獻(xiàn)1JP特開平06-017237號(hào)文獻(xiàn)JP特許文獻(xiàn)2JP特開平07-166331號(hào)文獻(xiàn)JP特許文獻(xiàn)3JP特開2001-107225號(hào)文獻(xiàn)JP特許文獻(xiàn)4JP特開平08-176805號(hào)文獻(xiàn)JP特許文獻(xiàn)5JP特開平04-202762號(hào)文獻(xiàn)JP特許文獻(xiàn)6JP特開平10-030168號(hào)文獻(xiàn)JP特許文獻(xiàn)7JP特開2001-192811號(hào)文獻(xiàn)JP特許文獻(xiàn)8JP特開2003-277919號(hào)文獻(xiàn)JP特許文獻(xiàn)9JP特開平10-030169號(hào)文獻(xiàn)JP特許文獻(xiàn)10JP特開2003-049262號(hào)文獻(xiàn)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種成膜裝置和方法，其中，在于在真空容器內(nèi)部，產(chǎn)生薄膜形成成分的飛散微粒子束，使該飛散微粒子束附著于基板上，形成各種材料的膜的場(chǎng)合，即使在過(guò)濾器呈容易制造的形狀，低價(jià)格的情況下，仍可俘獲小滴，另外，通過(guò)這樣的過(guò)濾器，確實(shí)不會(huì)出現(xiàn)在平板葉片型過(guò)濾器的場(chǎng)合存在的原理上的困難，即一度俘獲的微粒子被再放出。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的特征在于過(guò)濾器的形狀不是過(guò)去的葉片型，而是在圓板中開設(shè)多個(gè)通孔的結(jié)構(gòu)的孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板。
即，本發(fā)明涉及產(chǎn)生作為薄膜形成成分的飛散微粒子束，將該飛散微粒子束附著于基板上的成膜裝置，其特征在于將孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板設(shè)置于靶和基板之間，該孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板在圓板中開設(shè)貫通到兩個(gè)表面的多個(gè)通孔，能以該圓板的中心為旋轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)，該孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板按照僅僅在該通孔中飛行而穿過(guò)該孔的微粒子堆積于基板上，構(gòu)成小滴的飛行速度較慢的微粒子俘獲于該通孔的內(nèi)面的方式設(shè)置。另外，本發(fā)明還涉及采用該成膜裝置的成膜方法。
在本發(fā)明的裝置中，孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的內(nèi)部的通孔的直徑大于孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的表面部分，由此，利用俘獲于通孔的內(nèi)面上的微粒子通過(guò)孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的旋轉(zhuǎn)，集中于通孔的內(nèi)面的中間部的特性，將已俘獲的微粒子封閉于通孔中，可確實(shí)不使其再次釋放。按照本發(fā)明的裝置，還可全部俘獲在通孔中飛行的速度為規(guī)定的較快的速度以上的微粒子和為規(guī)定的較慢的速度以下的微粒子。
按照本發(fā)明，可僅僅通過(guò)在圓板中開設(shè)多個(gè)通孔的化學(xué)加工或機(jī)械加工，制作過(guò)濾器，可通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，與過(guò)去的葉片型過(guò)濾器相同，實(shí)現(xiàn)微粒子的俘獲，并且可采用通孔的內(nèi)部的曲面，借助過(guò)濾器的旋轉(zhuǎn)，將一度俘獲的微粒子封閉于通孔的內(nèi)面的中間部分，可在不產(chǎn)生已俘獲的微粒子的再次釋放的情況下形成膜。
在采用平板葉片型過(guò)濾器而堆積的膜中，觀測(cè)到從過(guò)濾器再次釋放的微粒子，但是，在采用本發(fā)明的孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板而堆積的膜中，完全觀測(cè)不到被認(rèn)為是由于再次釋放而出現(xiàn)在膜上的微粒子，獲得高品質(zhì)的膜。另外，孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的制作與過(guò)去的平板葉片型相比較，可低價(jià)格，高精度地制作。


圖1為表示采用旋轉(zhuǎn)過(guò)濾器的激光燒蝕薄膜制作裝置的結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例的外形圖；圖2為本發(fā)明的裝置所采用的孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的外形立體圖；圖3為表示通孔的直徑與所俘獲的微粒子的速度的關(guān)系的孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的剖視圖；圖4為表示通孔的深度方向的形狀的孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的剖視圖；圖5為通孔傾斜的孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的剖視圖；圖6為在圖2所示的通孔的結(jié)構(gòu)中，沿其中心線方向傾斜，使微粒子入射方向傾斜的實(shí)例的剖視圖；圖7為表示在圖5所示的傾斜的通孔的結(jié)構(gòu)中，對(duì)應(yīng)于微粒子入射方向，其中心線方向傾斜的實(shí)例的剖視圖；圖8為表示通過(guò)光刻法，通過(guò)金屬圓板，制作通孔狀結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的方法的步驟圖；圖9為采用鉆頭或激光蝕刻，制作通孔狀結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的方法的步驟圖；圖10為通過(guò)3塊板的貼合，制作通孔狀結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的方法的步驟圖；
圖11為表示實(shí)施例1中，孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的旋轉(zhuǎn)速度和可俘獲的微粒子的最大速度的關(guān)系的曲線圖；圖12為表示實(shí)施例1中，采用硅靶的場(chǎng)合的按照孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的轉(zhuǎn)數(shù)(a)為1000rpm、(b)2500rpm、(c)3000rpm制作的膜的膜表面SEM像的代替圖用照片。
具體實(shí)施例方式
圖1為具有過(guò)去的旋轉(zhuǎn)過(guò)濾器的激光燒蝕成膜裝置的一個(gè)實(shí)例的外形圖。在圖1中，通過(guò)透鏡52會(huì)聚的激光53對(duì)靶55進(jìn)行照射，該靶55設(shè)置于設(shè)在真空容器內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)的靶支架54上，從靶55產(chǎn)生的飛散微粒子56附著于設(shè)在基板支架57上的基板58上?；?8和靶55之間的距離最好在10～100mm的范圍內(nèi)。對(duì)靶55照射激光53，產(chǎn)生薄膜形成成分的飛散微粒子束，使其飛向基板58方向。俘獲構(gòu)成小滴的飛行速度較慢的微粒子的旋轉(zhuǎn)葉片51設(shè)置于靶55和基板58的中間，支承于旋轉(zhuǎn)軸59上，高速地旋轉(zhuǎn)，通過(guò)隔斷微粒子的飛行通路用旋轉(zhuǎn)的部分，俘獲飛行速度較慢的微粒子。在本發(fā)明的方法中，代替過(guò)去的旋轉(zhuǎn)過(guò)濾器，而采用孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板。
圖2為以示意方式表示在本發(fā)明的裝置中所采用的孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例的立體圖。多個(gè)通孔3按照其中心線在孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板1的兩個(gè)面，沿上下方向而與微粒子的飛行方向平行的方式形成。在圖2中，圖中未示出的靶(圖的下方側(cè))的面和圖中未示出的基板(圖的上方側(cè))的面與孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板1的兩個(gè)面平行，通孔3的中心線方向按照與孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板1的旋轉(zhuǎn)軸方向平行的方式設(shè)置。如果孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板1的旋轉(zhuǎn)停止，則從靶向基板而飛行的微粒子，穿過(guò)通孔3而堆積于基板上。
當(dāng)然，由于與孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板1的靶側(cè)的表面碰撞的微粒子附著于此處，減小基板上的微粒子的堆積速度，故盡可能地增加通孔3的部分的總面積。在采用該孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板1的場(chǎng)合，就過(guò)濾板的一個(gè)面來(lái)說(shuō)，通孔3的部分的總面積占孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板1的總表面積的比例決定所生成的膜的堆積速度。從沒(méi)有該孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板1的場(chǎng)合的堆積速度到采用孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的場(chǎng)合的堆積速度怎樣減少，可按照下述的公式進(jìn)行調(diào)節(jié)。其中，過(guò)濾板1的兩個(gè)面的通孔3的直徑相等。
(堆積速度)＝(沒(méi)有過(guò)濾板的場(chǎng)合的堆積速度)×(通孔的部分的總表面積/過(guò)濾板的總表面積)在比如，沒(méi)有過(guò)濾板的場(chǎng)合的堆積速度為100nm/min，通孔部分的總面積占過(guò)濾板的總表面積的比例為50％的場(chǎng)合，堆積速度為50nm/min，在上述比例為90％的場(chǎng)合，堆積速度為90nm/min。于是，該比例越大，膜堆積越好。另外，最好還從過(guò)濾板的重量減輕的方面來(lái)考慮。于是，對(duì)于孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板1的兩個(gè)面，(通孔部分的總表面積/過(guò)濾板的總表面積)在80％或以上，特別是最好在90％或以上。如果考慮開孔加工的技術(shù)限制、過(guò)濾器的機(jī)械的強(qiáng)度，則其上限值為95％。
像這樣，通過(guò)增加通孔部分的總表面積，如果按照一定速度旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板，則飛行速度較快的微粒子在通孔的內(nèi)部飛行而通過(guò)該內(nèi)部，但是，飛行速度較慢的微粒子俘獲于通孔的內(nèi)面上。群聚粒子還附著于微粒子的入射側(cè)的旋轉(zhuǎn)板表面的通孔的部分以外，但是，其比例小。必須確定在過(guò)濾板的旋轉(zhuǎn)速度、過(guò)濾板的兩個(gè)表面之間的通孔的距離、通孔的尺寸中沿過(guò)濾板的圓周方向計(jì)算的最大距離(如果通孔的截面為圓形，則與其直徑相同)，以便能夠充分地俘獲構(gòu)成小滴的較慢的群聚粒子。
像圖2所示的那樣，孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板1的表面2的通孔3的形狀為圓形，在其直徑由X表示，從過(guò)濾板1的旋轉(zhuǎn)軸4的中心線到通孔3的中心線的距離由R表示的場(chǎng)合，可通過(guò)孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板1俘獲的微粒子的最大速度Vmax(單位＝mm/秒)＝(1/2)hω/tan-1(X/2R)。其中，h表示孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板1的微粒子飛行方向的通孔的距離(單位＝mm)，ω表示孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板1的旋轉(zhuǎn)的角速度(單位＝弧度/秒)。按照超過(guò)最大速度Vmax的速度飛行的微粒子在通孔的內(nèi)部飛行而通過(guò)該內(nèi)部，堆積于基板上，Vmax以下的微粒子俘獲于孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板1的通孔的內(nèi)面上。
像圖3所示的那樣，如果通孔的直徑在入射側(cè)仍為X，在出口側(cè)直徑減小，為X’，則低速粒子與上述相同，俘獲(1/2)hω/tan-1(X/2R)以下的速度的粒子，另外，如果為滿足X-2X’＞0的條件的設(shè)計(jì)，則還俘獲(1/2)hω/tan-1(X-X’/2R)以上的高速粒子。
在統(tǒng)一可通過(guò)靠近孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板1的旋轉(zhuǎn)軸而設(shè)置的通孔和靠近周緣而設(shè)置的通孔俘獲的微粒子的最大速度的場(chǎng)合，必須要求靠近旋轉(zhuǎn)軸的孔的直徑較小，靠近周緣部較大。即，越向孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的周緣側(cè)，孔的直徑越大。針對(duì)孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板1上的每個(gè)位置，改變通孔3的直徑X和形狀，由此，靈活地改變孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板1的俘獲特性。
圖4著眼于孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的1個(gè)通孔，表示過(guò)濾板的沿厚度方向的截面。通孔3按照伴隨在其深度方向的內(nèi)部的延伸，直徑X增加的方式設(shè)計(jì)。由此，在通孔的內(nèi)部形成曲面，已俘獲的微粒子集中于通孔3中的擴(kuò)大的中心部附近的內(nèi)面，不再次釋放。
圖5著眼于1個(gè)通孔，將通孔3按照其中心線方向沿孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板1的圓周方向，即，旋轉(zhuǎn)方向傾斜的方式形成的場(chǎng)合的實(shí)例，以孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板1的圓周方向的剖視圖來(lái)表示。通孔的中心線也可沿過(guò)濾板的圓周方向而為直線，但是，作為理想方式，也可按照沿旋轉(zhuǎn)板的圓周延伸的方式而形成曲線，形成彎曲的形狀的通孔。另外，像上述那樣，與孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的上下方向筆直地貫穿的孔相同，如果伴隨在其深度方向的內(nèi)部的延伸，直徑X增加，則已俘獲的微粒子集中于通孔的內(nèi)部的擴(kuò)大的中心部附近的內(nèi)面，不再次釋放。
在圖5中，靶位于孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板1的底側(cè)，從底側(cè)射入微粒子，伴隨朝向左側(cè)，孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板1的旋轉(zhuǎn)，通孔3移動(dòng)。通孔3必須從入射面向右上方而傾斜，在此時(shí)的靶側(cè)的孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的表面的通孔3的形狀，以沿孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板1的圓周方向計(jì)算的最大距離X、通孔3從微粒子入射面?zhèn)瘸蚍葱D(zhuǎn)方向傾斜的投影面的通孔3的偏離寬度(投影面的底孔的右端和頂孔的左端的差)d像圖示那樣定義。
通過(guò)使孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板1的通孔3相對(duì)旋轉(zhuǎn)面而傾斜，如通過(guò)下面的公式所示的那樣，能夠全部地俘獲可在通孔中飛行而通過(guò)該孔的最低速度在Vmin以下的微粒子束和可在通孔中飛行而通過(guò)該孔的最大速度Vmax以上的微粒子束。Vmin＝(1/2)hω/tan-1((2X+d)/2R)，Vmax＝(1/2)hω/tan-1(d/2R)。其中，h表示孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板1的微粒子飛行方向的通孔的距離(單位＝mm)，ω表示孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板1的旋轉(zhuǎn)的角速度(單位＝弧度/秒)，R表示從靶側(cè)的孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板1的表面的旋轉(zhuǎn)軸的中心線到通孔3的中心線的距離，X表示在靶側(cè)的過(guò)濾板表面的通孔的形狀中，沿過(guò)濾板的圓周方向計(jì)算的最大距離，d表示通孔3從微粒子的入射面?zhèn)瘸蚍葱D(zhuǎn)方向傾斜的投影面的通孔3的偏離寬度。
像這樣，通孔相對(duì)孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的旋轉(zhuǎn)面傾斜，由此，可形成全部地能夠俘獲大于可通過(guò)通孔設(shè)定的微粒子的通過(guò)最大速度的微粒子束和低于可通過(guò)通孔設(shè)定的微粒子的通過(guò)最小速度的微粒子束的帶通(band-pass)過(guò)濾器。并且，孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板1的粒子入射側(cè)和射出側(cè)的通孔3的直徑作為不同的值來(lái)調(diào)整偏離寬度，由此，可改變通過(guò)的微粒子的最大速度。
以上，對(duì)微粒子沿垂直方向射入孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的旋轉(zhuǎn)面的場(chǎng)合進(jìn)行了描述，但是，在靶面和基板的面不平行，而傾斜地設(shè)置的場(chǎng)合，通孔的中心線方向也可按照相對(duì)孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的旋轉(zhuǎn)軸方向傾斜的方式設(shè)置。圖6表示在圖2所示的通孔的結(jié)構(gòu)中，其中心線方向傾斜，微粒子入射方向傾斜的實(shí)例。另外，圖7表示在圖5所示的傾斜的通孔的結(jié)構(gòu)中，其中心線方向?qū)?yīng)于微粒子入射方向而傾斜的實(shí)例。如果過(guò)濾板的旋轉(zhuǎn)方向的微粒子的入射角由φ表示，則像圖7所示的那樣，必須改變通孔3的傾斜角度。
另外，在上面的描述中，對(duì)通孔的截面形狀為圓形，孔的大小為直徑的場(chǎng)合進(jìn)行了說(shuō)明，但是，即使為橢圓、多邊形等的任意的截面形狀，均沒(méi)有關(guān)系。于是，在截面形狀不為圓形的場(chǎng)合，將通孔的截面形狀計(jì)算為沿過(guò)濾板的圓周方向的最大距離相當(dāng)于圓的場(chǎng)合的直徑。
下面通過(guò)附圖，對(duì)孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的制作方法進(jìn)行描述。圖8著眼于1個(gè)通孔，表示采用光刻法，通過(guò)由金屬形成的圓板形成通孔狀結(jié)構(gòu)的方法。通過(guò)光刻法，按照所需的位置和直徑，以良好的精度，在圓板中形成多個(gè)通孔3?？谞钚D(zhuǎn)過(guò)濾板的材質(zhì)最好為鈦等的比重較小的材料，以便減輕旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，但是，也可為真空的釋放氣體少的不銹鋼、鋁合金等的其它的金屬。
在金屬圓板11的兩個(gè)面上涂敷光抗蝕劑12。在光抗蝕劑12干燥后，按照在所需的位置，形成所需的直徑的通孔的方式設(shè)置光掩模13，進(jìn)行光照射。在沖洗后，通過(guò)酸或堿溶液進(jìn)行蝕刻，去除曝光部分。按照挖除的方式對(duì)通孔的內(nèi)部進(jìn)行蝕刻。通過(guò)該蝕刻，形成內(nèi)部的直徑大于表面的貫穿金屬圓板11的兩個(gè)面的通孔3。最后，去除光抗蝕劑12。由此，獲得在金屬圓板11中開設(shè)通孔3的孔狀結(jié)構(gòu)的過(guò)濾板1。
在金屬圓板為不銹鋼的場(chǎng)合，蝕刻液一般為38-42Be氯化鐵溶液、氯化鐵溶液+硝酸，或鹽酸100份+硝酸亞汞6.5份+水100份，在金屬圓板為鈦的場(chǎng)合，采用40％氟酸1份容量+水9份容量(30～32℃)或過(guò)硫酸鹽+氟化物。
圖9著眼于1個(gè)通孔而表示通過(guò)鉆頭或激光蝕刻在金屬圓板11中形成通孔結(jié)構(gòu)的方法。首先，在由鈦板、不銹鋼板形成的金屬圓板11中，采用鉆頭或高功率激光、模沖壓，形成所需位置和直徑的孔。然后，在內(nèi)外兩個(gè)表面上，涂敷耐酸或耐堿性的抗蝕劑12，將其浸漬于酸或堿溶液中，對(duì)通孔的內(nèi)部進(jìn)行蝕刻。其結(jié)果是，形成內(nèi)部的直徑大于表面的直徑的通孔3。如果蝕刻結(jié)束，則在最后去除抗蝕劑12。由此，獲得在金屬圓板11中開設(shè)通孔3的孔狀結(jié)構(gòu)的過(guò)濾板1。
圖10表示3塊板貼合，形成通孔結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例。通過(guò)將多塊板A、B、C貼合，形成孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板1。相應(yīng)的板的孔可采用光刻、激光蝕刻、鉆頭、模的沖壓等方式形成。板A和板C中的相同直徑的孔位于相同位置，在其之間，夾持形成直徑較大的孔的板B。通孔3的中間部的直徑較大，過(guò)濾器內(nèi)部所采用的板的通孔的直徑X2大于外側(cè)所采用的板的直徑X1。
實(shí)施例1下面針對(duì)采用圖1所示的裝置的激光燒蝕法，對(duì)俘獲構(gòu)成小滴的原因的微粒子的具體實(shí)例進(jìn)行描述。
在通過(guò)渦輪分子泵而實(shí)現(xiàn)排氣的5×10-7Torr或以下的真空容器內(nèi)部，按照入射角45°對(duì)Si靶照射ArF準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)為193nm，F(xiàn)WHM＝20ns)，產(chǎn)生飛散微粒子束，在以50mm的距離間隔開而相對(duì)的玻璃基板上，進(jìn)行Si膜堆積。在靶基板之間，設(shè)置圖2所示的那樣的可高速旋轉(zhuǎn)的孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板，進(jìn)行微粒子的俘獲。
孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板按照其旋轉(zhuǎn)軸與微粒子的飛行方向平行的方式設(shè)置。通孔的尺寸按照沿通孔的圓周方向的直徑部分的旋轉(zhuǎn)軸的內(nèi)角為3.6度的方式設(shè)計(jì)，以便統(tǒng)一可在孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的中心附近和外側(cè)實(shí)現(xiàn)俘獲的最大速度。即，圖2的X與R按照滿足2tan-1(X/2R)＝3.6/180，即，X＝2.00R×10-2(mm)的關(guān)系的方式設(shè)計(jì)。
微粒子射入的一側(cè)的通孔的直徑(旋轉(zhuǎn)方向，即，圓周方向)X和通孔的中心線和旋轉(zhuǎn)軸的中心線之間的距離R按照滿足X＝2.00R×10-2(mm)的關(guān)系的方式設(shè)計(jì)。孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板采用直徑為200mm，厚度h為10mm的鈦圓板。對(duì)于通孔的外面和內(nèi)部的直徑的差，內(nèi)部的直徑比外面的直徑大約40％?？谞钚D(zhuǎn)過(guò)濾板的旋轉(zhuǎn)速度和可俘獲的微粒子的最大速度的關(guān)系如圖11所示。通孔的部分的總面積占孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的總表面的面積的比例約為90％。激光脈沖的通量(fluence)F為4J/cm2，重復(fù)頻率為10Hz，基板溫度為室溫。
采用掃描型電子顯微鏡(SEM)，對(duì)已制作的硅薄膜中的微粒子的附著程度進(jìn)行了評(píng)價(jià)。圖12表示按照孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的轉(zhuǎn)數(shù)(a)為1000rpm，(b)2500rpm，(c)3000rpm制作的硅薄膜的膜表面觀察像。如果上述轉(zhuǎn)數(shù)為3000rpm，則知道，將微粒子完全俘獲。
產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用可能性本發(fā)明的裝置和方法可用作通過(guò)激光燒蝕法、濺射法、電弧放電法等，在基板上制作金屬、半導(dǎo)體、陶瓷等的薄膜的機(jī)構(gòu)，低價(jià)格地提供微粒子俘獲用的過(guò)濾器。另外，用于沒(méi)有小滴的附著，并且沒(méi)有已俘獲的小滴的再次釋放造成的污染的高品質(zhì)的薄膜的制造。
權(quán)利要求
1.一種成膜裝置，在該成膜裝置中，產(chǎn)生作為薄膜形成成分的飛散微粒子束，將該飛散微粒子束附著于基板上，其特征在于將孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板設(shè)置于靶和基板之間，該孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板在圓板中開設(shè)貫通到兩個(gè)表面的多個(gè)通孔，能以該圓板的中心為旋轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)，該孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板按照僅僅在該通孔中飛行而穿過(guò)該孔的微粒子堆積于基板上，構(gòu)成小滴的飛行速度較慢的微粒子俘獲于該通孔的內(nèi)面的方式設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成膜裝置，其特征在于在孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的兩個(gè)表面，通孔的部分的總的表面積占孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的總表面積的比例在80％或以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成膜裝置，其特征在于通孔的內(nèi)部直徑大于孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的通孔的表面部分的直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成膜裝置，其特征在于通孔中的孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的微粒子的入射側(cè)的表面部分的直徑大于微粒子的射出側(cè)的表面部分的直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成膜裝置，其特征在于越靠近過(guò)濾板的周緣側(cè)，通孔的直徑越大，以便在孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的表面整個(gè)區(qū)域，使飛行速度較慢的微粒子的俘獲特性保持一定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成膜裝置，其特征在于通孔的中心線方向按照與孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的旋轉(zhuǎn)軸方向平行的方式設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的成膜裝置，其特征在于孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的表面的通孔的形狀為圓形，在其直徑為X、從孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的旋轉(zhuǎn)軸的中心線到通孔的中心線的距離為R時(shí)，可通過(guò)孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板能俘獲的微粒子的最大速度Vmax(單位＝mm/秒)＝(1/2)hω/tan-1(X/2R)(其中，h表示孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的微粒子飛行方向的通孔的距離(單位＝mm)，ω表示孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的旋轉(zhuǎn)的角速度(單位＝弧度/秒))。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成膜裝置，其特征在于通孔的中心線方向按照相對(duì)孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的旋轉(zhuǎn)軸方向傾斜的方式設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的成膜裝置，其特征在于對(duì)于可在通孔中飛行而通過(guò)該孔的最低速度在Vmin以下的微粒子束和可通過(guò)的最高在速度Vmax以上的微粒子束，Vmin＝(1/2)hω/tan-1((2X+d)/2R)、Vmax＝(1/2)hω/tan-1(d/2R)(其中，h表示孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的微粒子飛行方向的通孔的距離(單位＝mm)，ω表示孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的旋轉(zhuǎn)的角速度(單位＝弧度/秒)，R表示從靶側(cè)的孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的表面的旋轉(zhuǎn)軸的中心線到通孔的中心線的距離，X表示將靶側(cè)的孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的表面的通孔的形狀，以沿孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的圓周方向計(jì)算的最大距離，d表示通孔從微粒子的入射面?zhèn)瘸蚍葱D(zhuǎn)方向傾斜的投影面的通孔的偏離寬度)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成膜裝置，其特征在于通孔的中心線方向按照相對(duì)孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的旋轉(zhuǎn)軸方向傾斜的方式設(shè)置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成膜裝置，其特征在于通過(guò)蝕刻，在由金屬形成的圓板中形成通孔。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成膜裝置，其特征在于通孔通過(guò)將通孔的直徑不同的多塊圓板貼合的方式形成。
13.一種成膜方法，其特征在于采用權(quán)利要求1～12中的任何一項(xiàng)所述的成膜裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的成膜方法，其特征在于根據(jù)通孔的直徑和形狀，調(diào)整孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的表面的各領(lǐng)域的微粒子俘獲特性。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的成膜方法，其特征在于全部俘獲高于可通過(guò)通孔設(shè)定的微粒子的通過(guò)最大速度的微粒子束、和低于可通過(guò)通孔設(shè)定的微粒子的通過(guò)最小速度的微粒子束。
16.根據(jù)權(quán)利要求13～15中的任何一項(xiàng)所述的成膜方法，其特征在于成膜方法為激光燒蝕方法。
全文摘要
本發(fā)明的課題在于在通過(guò)激光燒蝕法、濺射法、電弧放電法等，產(chǎn)生薄膜形成成分的飛散微粒子束，使該飛散微粒子束附著于基板上的成膜裝置中，即使在用于俘獲小滴的過(guò)濾器呈容易制作形狀，價(jià)格低的情況下，仍容易實(shí)現(xiàn)俘獲，并且，確實(shí)地不再次釋放一度俘獲的微粒子，防止薄膜的污染。將孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板設(shè)置于靶和基板之間，該孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板在圓板中開設(shè)貫通到兩個(gè)表面的多個(gè)通孔，能以該圓板的中心為旋轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)，該孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板按照僅僅在該通孔中飛行而穿過(guò)該孔的微粒子堆積于基板上，構(gòu)成小滴的飛行速度較慢的微粒子俘獲于該通孔的內(nèi)面的方式設(shè)置。通孔的部分的總的表面積占孔狀旋轉(zhuǎn)過(guò)濾板的總表面積的比例在80％或以上，通孔的內(nèi)部直徑最好大于過(guò)濾板的表面部分的直徑。
文檔編號(hào)H01L21/02GK1863936SQ20048002928
公開日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2004年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月10日
發(fā)明者吉武剛 申請(qǐng)人:獨(dú)立行政法人科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)