CN104937131B

CN104937131B - 成膜装置和膜的制造方法

Info

Publication number: CN104937131B
Application number: CN201480005665.XA
Authority: CN
Inventors: 松浦裕
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2014-01-17
Publication date: 2018-01-16
Anticipated expiration: 2034-01-17
Also published as: JP6319103B2; JPWO2014115523A1; WO2014115523A1; CN104937131A

Abstract

本发明的成膜装置利用在等离子体流中元素比进行随时间变动的现象，控制复合膜的组成比。该成膜装置使用混合有多种原料的复合材料，使包含所述多种原料中的多种元素的膜成膜于对象物，该成膜装置具有：放电部，其对复合材料产生电弧放电，使多种元素处于等离子体状态，使其放出；和控制部，其根据朝向对象物的等离子体流中存在的多种元素的组成比，控制到达对象物的等离子体流的量。

Description

成膜装置和膜的制造方法

技术领域

本发明涉及使用复合材料的成膜装置、膜的制造方法、以及用于使计算机作为成膜装置的控制部发挥功能的程序。

背景技术

以往，公知有使用过滤阴极真空电弧(简称为FCVA)法进行成膜的方法(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

【专利文献1】日本特开2005－139547号公报

发明内容

发明要解决的课题

存在这样的方法：使用FCVA法得到包含碳和碳以外的金属元素的膜(简称为复合膜)。在该方法中，考虑的是将利用碳原料的FCVA机构和利用碳以外的金属元素的原料的FCVA机构组合来使用。然而，在该方法中，需要多个FCVA机构。由于一个FCVA机构具有等离子体产生机构和电磁过滤器等，因而在多个FCVA机构中，需要多个等离子体产生机构和多个电磁过滤器等。因此，当采用多个FCVA机构时，成膜装置变得复杂。

并且，还考虑了这样的方法：以利用FCVA法得到复合膜为目的，使用FCVA机构，该FCVA机构利用包含碳和碳以外的金属元素的复合材料。在该方法中，FCVA机构可以是一个。然而，由于复合膜中的组成比反映有复合材料中的碳和碳以外的金属元素的组成比，因而控制复合膜中的组成比是困难的。例如，在得到不同组成比的复合膜的情况下，必须使用不同组成比的复合材料。

用于解决课题的手段

在本发明的第1方式中，提供一种成膜装置，其使用混合有多种原料的复合材料，使包含多种原料中的多种元素的膜成膜于对象物上，其中，成膜装置具有：放电部，其对复合材料产生电弧放电，使多种元素处于等离子体状态并释放出来；和控制部，其根据朝向对象物的等离子体流中存在的多种元素的组成比，控制到达对象物的等离子体流的量。

在本发明的第2方式中，提供一种膜的制造方法，其具有如下步骤：准备具有多种元素的复合材料的步骤；用于产生电弧放电而从复合材料生成等离子体流的等离子体产生步骤；观测多种元素的比率的观测步骤；以及根据等离子体流中的多种元素的比率，控制到达被成膜体的等离子体流的量的控制步骤。

在本发明的第3方式中，提供一种程序，其用于使计算机作为第1方式的成膜装置中的控制部发挥功能。

另外，上述发明的概要未列举本发明的全部必要特征。并且，这些特征组的子组合也可成为本发明。

附图说明

图1是示出第1实施方式中的使用FCVA法的成膜装置的图。

图2是示出第1实施方式中的放电部的放大图的图。

图3是示出第1实施方式的复合材料中的光谱强度对波长的图。

图4是示出第1实施方式的复合材料中的光谱强度对时间的变化的图。

图5A是示出第1实施方式中的组成比的控制算法的图。

图5B是以时间轴示出图5A的控制算法的图。

图6A是示出第2实施方式中的组成比的控制算法的图。

图6B是示出在图6A中计算出平均组成比c₂之后的控制算法的图。

图7是示出第3实施方式中的使用FCVA法的成膜装置的图。

图8是示出第4实施方式中的计算机的硬件结构的一例的图。

具体实施方式

以下，通过发明的实施方式说明本发明，以下的实施方式并不限定权利要求范围的发明。并且，在实施方式中说明的特征的全部组合对发明的解决手段不一定是必须的。

图1是示出第1实施方式中的使用FCVA法的成膜装置100的图。成膜装置100使用混合有多种原料的复合材料11，使包含多种原料中的多种元素的膜成膜于作为成膜对象物的基板80，成膜装置100具有：放电部10、过滤部20、测定部30、扫描部40、控制部50和成膜室70。

在放电部10的内部放置有复合材料11。在复合材料11内混合有多种原料。多种原料也可以是碳和作为碳以外的金属元素的钛和铝等。在本例中，在复合材料11内混合有碳和钛。另外，在本例中，复合材料11电接地。

放电部10具有等离子体产生触发器15和触发器移动部16。等离子体产生触发器15具有末端是尖的形状的接触部14。当使高电压的接触部14与复合材料11的表面接触分离时，对复合材料11产生电弧放电。通过电弧放电，碳和钛处于等离子体状态并从复合材料11释放出来。另外，触发器移动部16使接触部14相对于复合材料11的位置移动。移动后的接触部14可以与复合材料11的表面的不同位置接触。因此，可以在复合材料11的不同位置产生电弧放电。

过滤部20与放电部10连接。过滤部20是例如等离子体流电磁的空间过滤器。过滤部20是弯曲的筒形状。过滤部20对等离子体流施加磁场，控制等离子体流的流动。

过滤部20根据等离子体流内包含的离子的离子价数和离子质量，改变从放电部10产生的等离子体流的方向。在本例中，过滤部20使作为预定的离子种类的碳离子和钛离子的流通过(等离子体流29)。然而，过滤部20改变由预定的离子种类以外的离子构成的等离子体流的方向，使该等离子体流与弯曲的筒的内部碰撞(等离子体流27)。因此，过滤部20可以在过滤部20内遮蔽等离子体流27。

过滤部20具有卷绕在弯曲的筒的外部表面的绕组25。绕组25也可以形成螺线管线圈。通过使电流流过绕组25，可以在过滤部20的内部施加沿着弯曲的筒的内部的磁场。并且，通过控制流过绕组25的电流量，可以控制磁场的大小。因此，通过控制磁场的大小，可以根据离子价数和离子质量控制离子流。

测定部30测定等离子体流中的多个离子的存在比。测定部30是例如观测发光分光光谱并确定多个离子的光谱强度的发光分光光度计。测定部30也可以是依据等离子体流中对象离子种类而观测吸收光谱的测定部。测定部30设置成与过滤部20连接。可以根据多个离子的光谱强度比，计算等离子体流中的多个离子的存在比。可以利用测定部30观测等离子体流的同时，通过将等离子体流照射到基板80，确定成膜在基板80上的元素的组成比。在本例中，通过观测碳离子和钛离子固有的波长的光谱强度，确定成膜在基板80上的碳和钛的组成比。另外，在本说明书中，组成比只要没有特别说明就是指原子数比。

本例的测定部30配备在比扫描部40靠近放电部10的位置的过滤部20处。另外，测定部30也可以配备在比放电部10靠近扫描部40的位置的过滤部20处。并且，测定部也可以配备在后述的扫描部40处。在将测定部30配备在扫描部40处的情况下，可以将设置在过滤部20处的绕组25无间隙地配置，因而与将测定部30配备在过滤部20处的情况相比较，可以更均匀地产生磁场。另外，作为测定部30，除了发光分光光度计以外，还可以使用紫外～可见区域的吸收分光光度计、拉曼分光光度计、CARS分光光度计、朗缪尔探针等。

扫描部40设置在过滤部20与成膜室70之间。等离子体流的一部分在通过了过滤部20之后，进入到扫描部40。通过了扫描部40的等离子体流被引导到成膜室70。

扫描部40通过在与等离子体流交叉的方向上改变磁场的大小，控制等离子体流照射到基板80上的方向。例如，扫描部40通过对等离子体流不施加磁场，可以使等离子体流照射到基板80上(等离子体流43)。并且，扫描部40通过在与等离子体流交叉的方向上施加磁场，可以调节基板80中的成膜位置。通过使用扫描部40均匀地扫描基板80的表面，可以使形成在基板80上的膜均匀成膜。并且，扫描部40通过施加比均匀地扫描基板80的表面的情况大的磁场，还可以改变等离子体流的流动方向，不向基板80照射等离子体流(等离子体流45)。

在本例中，在过滤部20与成膜室70之间设置有扫描部40。另外，还可以省略扫描部40。即，过滤部20也可以构成为与有基板80的成膜室70直接连结。

控制部50根据来自测定部30的信息，控制放电部10的等离子体产生触发器15和触发器移动部16、绕组25的电流量、扫描部40的磁场、以及后述的位于成膜室70的闸门部60的位置。控制部50根据测定部30测定的、朝向基板80的等离子体流中存在的多种元素的组成比，控制到达基板80的等离子体流的量。

在对复合材料11施加电弧放电来产生等离子体流的情况下，观测到了等离子体流中的多种元素比进行时间变动。因此，在本例中，控制部50在使用测定部30测定等离子体流中存在的多种元素的组成比的随时间变动的同时，控制等离子体流。

具体地，控制部50从测定部30取得朝向作为成膜对象物的基板80的等离子体流中存在的多种元素的组成比的随时间变动信息。然后，控制部50根据该随时间变动，控制到达基板80的等离子体流的量。例如，控制部50通过调整过滤部20的磁场的大小，调整照射到基板80上的等离子体流的量。由此，包含多种原料中的多种元素的膜成膜在基板80上。另外，到达对象物的等离子体流的量也可以是等离子体流的流量，即每单位时间内到达对象物的等离子体流的量。

并且，控制部50控制成，在多种元素的组成比在预定的范围外的情况下，不对基板80照射等离子体流。另一方面，控制部50控制成，在多种元素的组成比在预定的范围内的情况下，对基板80照射等离子体流。控制部50控制成，在该组成比在预定的范围外的情况下，控制绕组25的电流量、扫描部40振动的磁场、以及闸门部60的位置中的至少一方，不对基板80照射等离子体流。

成膜室70具有放置有闸门部60和基板80的基板折叠器85。在本例中，闸门部60是进行切换而遮蔽或不遮蔽朝向基板80的等离子体流的机械闸门。可以利用该机械闸门，在元素的组成比在预定的范围外的情况下，遮蔽到达基板80的离子流。

图2是示出第1实施方式中的放电部10的放大图的图。在本例中，在复合材料11内，在碳基体13中混合有作为金属元素12的钛。

在复合材料11的表面中产生了电弧放电的区域被称为电弧阴极点。该电弧阴极点在一旦产生后，在复合材料11的表面上移动。因此，在产生了一次电弧阴极点之后，即使不再次施加电弧放电，在电弧阴极点的移动继续期间内持续生成离子。

在电弧阴极点处，由高能量激励的复合材料11中的元素从固体状态转移到等离子体状态。一般，碳的等离子体化需要金属等的碳以外的元素高的能量。所以认为，在包含碳和金属等的碳以外的元素的复合材料11的情况下，在产生了电弧放电紧后，金属等的碳以外的元素先进行等离子体化，延迟产生碳的等离子体化。并且认为，电弧阴极点移动的情况也一样，金属等的碳以外的元素先进行等离子体化。

因此，在包含碳和金属等的碳以外的元素的复合材料11的情况下，碳和金属等的碳以外的元素并不总是以相同比率进行等离子体化、也就是说进行电离并产生离子。也就是说，在离子的生成持续的期间中，分为碳离子可支配的时间带和金属等的碳以外的元素的离子可支配的时间带。因此认为，在离子的生成持续的期间，等离子体流中的碳离子和金属等的碳以外的元素的离子的比率发生随时间变化。认为这是在离子的生成持续的期间中、多种元素的组成比进行随时间变动的原因之一。

并且，作为多种元素的组成比的随时间变动的原因，还考虑了复合材料的组成不均匀。在复合材料中碳和金属等的碳以外的元素未均匀混合、由于复合材料的场所而使组成有差异的情况下，有时伴随电弧阴极点的移动而进行离子化的多种元素的组成比变动。因此，有时等离子体流中的多种元素的组成比也变动。所以，该组成比变动也转印到堆积的膜上。电弧阴极点被认为是1至100微米程度的尺寸，在组成不均匀的空间周期比电弧阴极点的大小充分大的情况下，认为发生这样的现象。另外，上述的现象不限于碳和碳以外的元素的复合材料的情况，可以在包含不同元素的复合材料中观测。

另外，一旦产生电弧放电，在离子的生成持续期间，以不干扰等离子体流的方式，使接触部14从复合材料11的表面附近退避。不久后，也可以再次使接触部14回到复合材料11的表面，对复合材料11的表面施加电弧放电。在本例中，从产生电弧放电之后再次施加电弧放电的时间间隔为约10秒。

图3是示出针对使用第1实施方式的复合材料11生成的等离子体流、由测定部30测定的光谱强度对波长的图。如上所述，碳离子与钛离子的光谱强度比对应于等离子体流中的钛离子和碳离子的存在比。不过，一部分离子在成膜于基板80上之前脱离一定程度的量。因此，成膜装置100的使用者事先调查通过测定部30测定的等离子体流中的多个离子的存在比与成膜在基板80上的复合膜中的各元素的组成比之间的关系。由此，可以事先得到表示复合膜中的组成比对等离子体流中的多个离子的存在比的换算系数。通过使用该换算系数，将由测定部30观测的光谱强度比容易换算为成膜中的元素组成比。

在本例中，控制部50通过测定部30取得来自钛离子的337nm附近的峰值强度与来自碳离子的509nm附近的峰值强度的比率。不过，只要是可以最高精度估计膜中的组成比的光谱，则测定的光谱峰值不限定于每1元素1个峰值。即，控制部50也可以根据每1元素多个光谱峰值的平均强度等，取得各元素的峰值强度的比率。

另外，确认出，上述的换算系数根据放电部10的真空度而变化。因此，也可以以放电部10的真空度和各元素中的多个光谱峰值的波长为参数，准备上述换算系数。

图4是示出针对使用第1实施方式的复合材料11生成的等离子体流、由测定部30测定的光谱强度对时间的变化的图。实线A表示来自碳离子的波长671nm的峰值的随时间变动。虚线B表示来自钛离子的波长337nm的峰值的随时间变动。实线C表示来自钛离子的波长326nm的峰值的随时间变动。可知，各元素中的各特定波长的强度进行随时间变动。

图5A是示出第1实施方式中的组成比的控制算法的图。横轴是已成膜的膜的膜厚，纵轴是该膜中的元素的组成比。在本例中，将与基板80相接的膜的表面作为膜厚零的位置，将膜的厚度方向作为膜厚正方向。另外，本例的组成比是碳和钛元素的组成比。该组成比由测定部30确定。

两个虚线间的区域是本例中的预定的组成比的范围。在本例中，控制部50使预定的组成比的范围大致呈线性增加到膜厚h₁的位置。而且，控制部50在比膜厚h₁厚的位置处使预定的组成比的范围大致恒定。

控制部50只有当等离子体流中的多种元素的组成比收敛在预定的组成比的范围内时，才使该等离子体流照射基板80。例如，控制部50在过滤部20中使特定的等离子体流通过，打开闸门部60。然后，控制部50控制扫描部40，使等离子体流在基板80的表面中进行扫描。另一方面，当等离子体流中的多种元素的组成比在预定的组成比的范围外时，控制部50控制过滤部20、扫描部40和机械闸门中的至少一方，从基板80遮蔽该等离子体流。

在本例中，控制部50从等离子体流的组成比最初超过预定的组成比的范围时，从基板80遮蔽等离子体流。该遮蔽的等离子体流的组成比由a点附近的虚线表示。然后，控制部50通过测定部30确认出组成比再次回到预定的组成比的范围，再次开始成膜。再次开始的情况下的组成比由a点与b点之间的实线表示。

另外，在a点附近，当组成比超过预定的组成比的范围时，等离子体流从基板80被遮蔽，因而由扫描部40进行的基板80的表面扫描也被遮蔽。然后，当组成比再次回到预定的组成比的范围时，等离子体流照射到基板80上，扫描部40再次开始基板80的表面的扫描。另外，在扫描再次开始时，也可以在扫描方向上从停止了扫描的位置稍许返回来再次开始扫描。通过在扫描再次开始时回位，可以补偿在扫描停止时会产生的扫描线上的覆膜的间歇。

然后，当组成比超过了预定的组成比的范围时，控制部50从基板80遮蔽等离子体流。该遮蔽的等离子体流由b点附近的虚线表示。然后，控制部50通过测定部30确认出组成比再次回到预定的组成比的范围，再次开始成膜。由b点与c点之间的实线表示再次开始该成膜的等离子体流的组成比。

同样，在c点附近，当组成比超过预定的组成比的范围时，控制部50从基板80遮蔽等离子体流。然后，控制部50通过测定部30确认出组成比再次回到预定的组成比的范围，再次开始成膜。

利用本例的控制算法，使组成比呈大致线性地增加到膜厚h₁，在比膜厚h₁厚的场所，可以使组成比为大致恒定。也就是说，可以在膜厚方向上控制组成比。

这样，即使在复合材料中的元素的组成比是恒定的情况下，也可以利用从该复合材料产生的等离子体流的离子比(即，有助于成膜的元素比)进行随时间变动的现象，控制复合膜的组成。也就是说，通过在等离子体流中元素比在预定范围的情况下进行成膜，而且，在元素比不在预定范围的情况下不进行成膜，可以控制复合膜的组成比。由此，可以使用1个FCVA机构来控制复合膜的组成比。

图5B是以时间轴示出图5A的控制算法的图。a₁点的时机和a₂点的时机相当于图5A的a点。同样，b₁点的时机和b₂点的时机相当于图5A的b点，c₁点的时机和c₂点的时机相当于图5A的c点。

由于成膜时间与膜厚成正比，因而可以通过事先的成膜得到膜厚对成膜时间的换算系数。因此，也可以使用该换算系数变换图5A和图5B。另外，在图5A中由两条虚线表示的预定的组成比的范围在不进行成膜的时间期间，平行于时间轴延长而如图5B所示。

从a₁点的时机到a₂点的时机的期间、以及从c₁点的时机到c₂点的时机的期间表示这样的状况：在等离子体流超过预定的组成比的范围之后，在使等离子体产生触发器15退避的状态下，组成比再次回到预定的组成比的范围。

然而，组成比不一定总是再次回到预定的组成比的范围。并且，在等待组成比再次回到预定的组成比的范围时，有时过度花费成膜时间。因此，在组成比离开预定的组成比的范围且经过预定时间的情况下，也可以通过利用等离子体产生触发器15对复合材料11再次施加电弧放电，使等离子体流的组成比回到预定的组成比的范围。

在从b₁点的时机到b₂点的时机的期间示出这样的状况：在超过预定的组成比的范围之后，通过在某时机t利用等离子体产生触发器15重新改变电弧阴极点的场所，使等离子体流的组成比回到预定的组成比的范围。根据复合材料11中的多种元素的存在状态，即使改变电弧阴极点的场所，也不一定回到预定的组成比的范围，因而在该情况下也可以多次进行上述尝试。可以利用上述手段使等离子体流的组成比迅速回到预定的组成比的范围。

这样，控制部50也可以根据测定部30测定的多种元素的组成比的变化，对在放电部10进行了电弧放电之后开始下一次电弧放电的时机进行控制。另外，测定部30测定的多种元素的组成比的变化也可以是多种元素的组成比的随时间变化。由此，在组成比不在预定的范围的情况下，可以重新产生组成比的随时间变动，因而可以缩短成膜时间。

图6A是示出第2实施方式中的组成比的控制算法的图。横轴和纵轴与图5A相同，是膜厚和组成比。另外，组成比与图5A相同地，是碳和钛元素的组成比。

实线描绘的梯形的区域是预定的组成比的初始范围。设计膜厚h_plan是成膜预定的复合膜的膜厚。设计组成比c_plan是成膜预定的复合膜中的膜厚方向的平均组成比、即膜整体的组成比。在本例中，通过决定初始范围、设计膜厚h_plan和设计组成比c_plan，在容许膜厚方向上的组成比的不均匀的同时，使设计膜厚h_plan时的每膜厚单位长度的组成比的平均值为作为恒定值的设计组成比c_plan。

在本例的初始范围中，在膜厚零的位置处扩大组成比的范围，在设计膜厚h_plan的位置处缩小组成比的范围。在初始范围中，当缩窄膜厚零的位置处的组成比的范围时，只要组成比未进入该窄范围，就不可能开始成膜。因此，通过扩大膜厚零的位置处的组成比的范围，与缩小膜厚零的位置处的组成比的范围的情况相比，可以顺利开始成膜。

并且，本例的初始范围相对于与通过设计组成比c_plan的膜厚的横轴平行的直线为线对称。不过，从膜厚零的位置到设计膜厚h_plan的位置之间的范围内的初始范围的形状不限定于线对称形状。例如，初始范围也可以相对于与通过设计组成比c_plan的膜厚的横轴平行的直线为非对称。而且，在从膜厚零的位置到设计膜厚h_plan的位置之间，初始范围的组成比对膜厚的变化既可以线性变化，也可以非线性变化。

控制部50与图5A的控制相同，当等离子体流的组成比在预定的组成比的范围内时，将等离子体流照射到基板80上，当超过该范围时，从基板80遮蔽等离子体流。与第1实施例的图5A的不同点是，在成膜途中，控制部50计算在恒定膜厚h₂时的平均组成比c₂，根据该计算结果变更预定的组成比的初始范围。

如上所述，通过事先得到换算系数，可以容易变换膜厚和成膜时间。另外，在本例中，由于使等离子体流在基板80上扫描成膜，因而成膜时间和使等离子体流照射到基板80上的时间都存在一定的比例关系。从而，膜厚与对基板80照射等离子体的时间成为一对一的关系。通过利用该关系，在本例中，控制部50计算等离子体流的组成比对膜厚的积分值。这也相当于，控制部50计算等离子体流的组成比对将等离子体流照射到基板80上的时间的积分值。

由此，膜厚h₂之前的组成比的值的合计为由图6A的斜线区域表示的积分值。控制部50通过用该积分值除以膜厚h₂，得到从膜厚零到膜厚h₂的平均组成比c₂。本例的平均组成比c₂低于设计组成比c_plan。因此，在膜厚h₂以后的成膜中，为了使组成比接近设计组成比c_plan，变更预定的组成比的范围。

图6B是示出在图6A中计算出平均组成比c₂之后的控制算法的图。另外，横轴和纵轴与图6A相同。由虚线描绘的大致三角形的区域是在图6A中预定的组成比的初始范围，由实线描绘的梯形的区域是从膜厚h₂到膜厚h_plan为止的预定的组成比的变更后的范围。

控制部50为了使平均组成比c₂接近设计组成比c_plan，根据膜厚h₂之前的组成比的积分值，变更组成比的预定的范围。在本例中，计算设计组成比c_plan与膜厚h₂之前的平均组成比c₂的差值，设定从膜厚h₂到设计膜厚h_plan期间中的修正平均组成比c_new。具体地，控制部50将修正平均组成比c_new设定成如下：使设计组成比c_plan与平均组成比c₂之差等于修正平均组成比c_new与设计组成比c_plan之差。

所以，在平均组成比c₂低于设计组成比c_plan的情况下，修正平均组成比c_new高于设计组成比c_plan。反之，在平均组成比c₂高于设计组成比c_plan的情况下，修正平均组成比c_new低于设计组成比c_plan。在本例中，控制部50控制成，由于膜厚h₂之前的平均组成比c₂低于设计组成比c_plan，因而修正平均组成比c_new高于设计组成比c_plan。另外，为了形成设计组成比c_plan的复合膜，变更后的范围内的膜厚h₂时的组成比的范围比初始范围内的膜厚h₂时的组成比的范围宽。

在本例中，在变更后的范围内，由修正平均组成比c_new和低于修正平均组成比c_new的组成比的曲线包围的面积(S₁)等于由修正平均组成比c_new和高于修正平均组成比c_new的组成比的曲线包围的面积(S₂)。也就是说，得到从膜厚h₂到设计膜厚h_plan期间中的预定的修正平均组成比c_new。所以，可以在从膜厚h₂到设计膜厚h_plan期间中使修正平均组成比为c_new，因而最终可以得到在膜厚h_plan时的设计组成比c_plan的复合膜。

由此，可以在容许膜厚方向上的组成比的不均匀的同时，作为膜整体，使具有在设计膜厚时的设计组成比的膜成膜。

另外，控制部50也可以在成膜中，根据开始成膜后的组成比的变动履历，变更组成比的预定的范围。组成比的变动履历也可以是组成比的随时间变动的履历。例如，存在这样的情况：从开始成膜到预定膜厚的平均组成比显著低于设计组成比c_plan。也就是说，存在这样的情况：从开始成膜到预定膜厚的组成比的随时间变动的履历在显著低于设计组成比c_plan的区域内。在该情况下，控制部50也可以考虑组成比的随时间变动的履历，将修正平均组成比c_new设定在显著高于设计组成比c_plan的位置。

另外，控制部50也可以多次变更组成比的预定的范围。例如，也可以随着与预定的组成比的初始范围内的范围面积相比较，多次变更组成比的范围，逐渐减小范围面积。也就是说，也可以在成膜的初始步骤中容许组成比的不均匀较大的可能性，随着膜厚变厚而逐渐在限定的组成比的范围内成膜。由此，可以防止例如在膜厚小的步骤中形成比设计组成比c_plan显著低的组成比的膜，在膜厚大的步骤中形成比设计组成比c_plan急剧高的修正平均组成比的膜。也就是说，可以防止在膜厚方向上组成比的不均匀变大。因此，通过多次变更组成比的范围，而且逐渐减小范围面积，可以在膜厚整体中使组成比更均匀。

图7是示出第3实施方式中的使用FCVA法的成膜装置200的图。在本实施方式中，与第1实施方式的不同点是以组成比的变动形态有再现性的情况为前提。另外在本例中，组成比的变动形态也可以是组成比的随时间变动形态。而且，在本实施方式中，不同点是在控制部50中具有存储部55而取代第1实施方式的测定部30。

在等离子体产生触发器15产生电弧放电之后、在预定的时间内的等离子体流中存在的多种元素的组成比的变动形态有再现性的情况下，存储部55存储该形态。在本例中，存储部55存储等离子体流中存在的碳离子和钛离子的组成比的变动。存储部55也可以存储例如预定的时间内的碳离子和钛离子的光谱强度比的变动形态。

在根据存储部55存储的变动形态，控制等离子体流的情况下，控制部50可以不依据测定部30观测的信息，控制等离子体流。也就是说，控制部50可以根据该变动形态，控制过滤部20、扫描部40和闸门部60中的至少一方，控制到达基板80的等离子体流的量。由于使用存储部55的控制不依赖于测定部30观测的信息，因而可以更简便地控制等离子体流。

图8是示出第4实施方式中的计算机90的硬件结构的一例的图。本实施方式的计算机90具有：CPU周边部，其具有通过主控制器182相互连接的CPU95、RAM120、图形控制器175和显示装置180；输入输出部，其具有通过输入输出控制器184与主控制器182连接的通信接口130、硬盘驱动器140和DVD－ROM驱动器160；以及遗留输入输出部，其具有与输入输出控制器184连接的ROM110、软盘驱动器150和输入输出芯片170。

主控制器182使RAM120与以高的传送速率访问RAM120的CPU95和图形控制器175连接。CPU95根据存储在ROM110和RAM120内的程序进行动作，进行各部的控制。图形控制器175取得由CPU95等在设置于RAM120内的帧缓冲器上生成的图像数据，将其显示在显示装置180上。取而代之，图形控制器175也可以在内部包括帧缓冲器，该帧缓冲器存储由CPU95等生成的图像数据。

输入输出控制器184使主控制器182与作为较高速的输入输出装置的通信接口130、硬盘驱动器140、DVD－ROM驱动器160连接。通信接口130经由网络与其他装置通信。硬盘驱动器140存储计算机90内的CPU95使用的程序和数据。DVD－ROM驱动器160从DVD－ROM195读取程序或数据，经由RAM120提供给硬盘驱动器140。

并且，输入输出控制器184连接有ROM110以及软盘驱动器150和输入输出芯片170的较低速的输入输出装置。ROM110存储由计算机90在起动时执行的引导程序、和/或依赖于计算机90的硬件的程序等。软盘驱动器150从软盘190读取程序或数据，经由RAM120提供给硬盘驱动器140。输入输出芯片170使软盘驱动器150与输入输出控制器184连接，并经由例如并行端口、串行端口、键盘端口、鼠标端口等使各种输入输出装置与输入输出控制器184连接。

经由RAM120提供给硬盘驱动器140的程序被存储在软盘190、DVD－ROM195或者IC卡等的记录介质内并由利用者提供。程序从记录介质被读出，经由RAM120被装入到计算机90内的硬盘驱动器140内，在CPU95中被执行。

装入在计算机90内，使计算机90作为成膜装置100的控制部50发挥功能的程序具有：放电模块，其对复合材料11产生电弧放电，使多种元素处于等离子体状态并释放出来；和控制模块，其根据朝向对象物的等离子体流中存在的多种元素的组成比的变动，控制到达对象物的等离子体流的量。另外，朝向对象物的等离子体流中存在的多种元素的组成比的变动也可以是多种元素的组成比的随时间变动。这些程序和模块使CPU95等进行工作，使计算机90作为成膜装置100的控制部50发挥功能。

这些程序内描述的信息处理通过由计算机90读入，作为使软件和上述的各种硬件资源协作的具体机构的放电部10和控制部50发挥功能。然后，利用这些具体机构，实现与本实施方式中的计算机90的使用目的对应的信息的运算或加工，从而构建与使用目的对应的特有的成膜装置100。

作为一例，在计算机90与外部的装置等之间进行通信的情况下，CPU95执行装入在RAM120上的通信程序，根据通信协议中描述的处理内容，对通信接口130指示通信处理。通信接口130受到CPU95的控制，读出设置在硬盘驱动器140、软盘190、或者DVD－ROM195等的存储装置上的发送缓冲器区域等内存储的发送数据并将其发送到网络上，或者将从网络接收到的接收数据写入到设置在存储装置上的接收缓冲器区域等。这样，通信接口130也可以利用DMA(直接存储器存取)方式在与存储装置之间传送收发数据，也可以取而代之，由CPU95从传送目的地的存储装置或者通信接口130读出数据，向传送目的地的通信接口130或者存储装置写入数据，从而传送收发数据。

并且，CPU95从硬盘驱动器140、DVD－ROM驱动器160(DVD－ROM195)、软盘驱动器150(软盘190)等的外部存储装置内存储的文件或者数据库等中将全部或者所需要的部分通过DMA传送等读入到RAM120，对RAM120上的数据进行各种处理。然后，CPU95将结束处理的数据通过DMA传送等写回到外部存储装置。在这样的处理中，RAM120由于视为暂时保持外部存储装置的内容，因而在本实施方式中，将RAM120和外部存储装置等总称为存储器或者存储装置等。本实施方式中的各种程序、数据、表、数据库等的各种信息被存储在这样的存储装置上，成为信息处理的对象。另外，CPU95还可以将RAM120的一部分保持在高速缓冲存储器内，在高速缓冲存储器上进行读写。即使在这样的方式中，高速缓冲存储器也承担RAM120的功能的一部分，因而在本实施方式中，除了区别示出的情况以外，假定高速缓冲存储器也包含在RAM120、存储器、和/或存储装置内。

并且，CPU95对从RAM120读出的数据进行由程序的命令串指定的、包含在本实施方式中记载的各种运算、信息加工、条件判断、信息的检索和置换等的各种处理，写回到RAM120。例如，CPU95在进行条件判断的情况下，判断在本实施方式中所示的各种变量是否满足与其他变量或常数相比较大的、小的、以上、以下、相等等的条件，在条件成立的情况下(或者不成立的情况下)，分支到不同的命令串，或者调用子程序。

并且，CPU95可以检索存储装置内的文件或者数据库等内存储的信息。例如，在使第2属性的属性值与第1属性的属性值分别相对应的多个输入项被存储在存储装置内的情况下，CPU95从存储在存储装置内的多个输入项中检索与被指定了第1属性的属性值的条件一致的输入项，读出存储在该输入项内的第2属性的属性值，从而可以得到与满足预定条件的第1属性相对应的第2属性的属性值。

以上所示的程序或者模块也可以存储在外部的记录介质内。作为记录介质，除了软盘驱动器190、DVD－ROM195以外，还可以使用DVD或者CD等的光学记录介质、MO等的光磁记录介质、磁带介质、IC卡等的半导体存储器等。并且，也可以将设置在与专用通信网络或者互联网连接的服务器系统内的硬盘或者RAM等的存储装置用作记录介质，经由网络将程序提供给计算机90。

以上，使用实施方式说明了本发明，然而本发明的技术范围不受上述实施方式记载的范围限定。对本行业人员显而易见的是，能够对上述实施方式施加多样化的变更或者改善。施加了这样的变更或改善的方式也能包含在本发明的技术范围内，这从权利要求书的记载是显而易见的。

应注意的是，权利要求书、说明书和附图中所示的装置、系统、程序以及方法中的动作、步骤以及阶段等的各处理的执行顺序未特别明示为“更前”、“先于”等，并且，前面的处理的输出只要不在后面的处理中使用，就可以按任意顺序实现。关于权利要求书、说明书和附图中的动作流程，即使为了方便起见使用“首先、”“其次、”等进行了说明，也并不意味着必须按该顺序实施。

标号说明

10：放电部；11：复合材料；12：金属元素；13：碳基体；14：接触部；15：等离子体产生触发器；16：触发器移动部；20：过滤部；25：绕组；27：等离子体流；29：等离子体流；30：测定部；40：扫描部；43：等离子体流；45：等离子体流；50：控制部；55：存储部；60：闸门部；70：成膜室；80：基板；85：基板折叠器；90：计算机；95：CPU；100：成膜装置；110：ROM；120：RAM；130：通信接口；140：硬盘驱动器；150：软盘驱动器；160：DVD－ROM驱动器；170：输入输出芯片；175：图形控制器；180：显示装置；182：主计算机；184：输入输出控制器；190：软盘；195：DVD－ROM；200：成膜装置。

Claims

1.一种成膜装置，其使用混合有多种原料的复合材料，使包含所述多种原料中的多种元素的膜成膜于对象物上，其中，所述成膜装置具有：

放电部，其对所述复合材料产生电弧放电，使所述多种元素处于等离子体状态并释放出来；和

控制部，其根据朝向所述对象物的等离子体流中存在的所述多种元素的组成比，控制到达所述对象物的所述等离子体流的量，

在所述多种元素的组成比在预定的范围外的情况下，所述控制部不对所述对象物照射包含所述多种元素的所述等离子体流，

在所述多种元素的组成比在预定的范围内的情况下，所述控制部对所述对象物照射包含所述多种元素的所述等离子体流。

2.根据权利要求1所述的成膜装置，其中，所述成膜装置还具有：测定部，其测定所述等离子体流中存在的所述多种元素的组成比，

所述控制部根据所述测定部测定的所述组成比，控制所述等离子体流的量。

3.根据权利要求1所述的成膜装置，其中，所述成膜装置还具有：存储部，其在产生所述电弧放电之后，存储预定的时间内的所述等离子体流中存在的所述多种元素的组成比的变动形态，

所述控制部根据所述存储部存储的所述变动形态，控制所述等离子体流的量。

4.根据权利要求1所述的成膜装置，其中，在成膜中，所述控制部根据在开始成膜后的所述组成比的变动履历，变更所述组成比的所述预定的范围。

5.根据权利要求4所述的成膜装置，其中，所述控制部根据所述组成比对将所述等离子体流照射到所述对象物的时间的积分值，变更所述组成比的所述预定的范围。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的成膜装置，其中，所述成膜装置具有过滤部、扫描部和闸门部中的至少一方，所述过滤部是弯曲的筒形状，对所述等离子体流施加磁场，控制所述等离子体流的流动，所述扫描部对所述等离子体流照射所述对象物的方向进行控制，所述闸门部进行切换而遮蔽或不遮蔽朝向所述对象物的所述等离子体流，

所述控制部控制所述过滤部、所述扫描部和所述闸门部中的至少一方而控制针对所述对象物的所述等离子体流的量。

7.根据权利要求2所述的成膜装置，其中，所述控制部根据所述测定部测定的所述多种元素的组成比的变化，控制在所述放电部进行了所述电弧放电之后开始下一次所述电弧放电的时机。

8.一种膜的制造方法，其中，该制造方法具有如下步骤：

准备具有多种元素的复合材料的步骤；

用于产生电弧放电而从所述复合材料生成等离子体流的等离子体产生步骤；

观测所述多种元素的比率的观测步骤；以及

根据所述等离子体流中的多种元素的比率，控制到达被成膜体的所述等离子体流的量的控制步骤，

在所述多种元素的组成比在预定的范围外的情况下，在所述控制步骤中不对所述对象物照射包含所述多种元素的所述等离子体流，

在所述多种元素的组成比在预定的范围内的情况下，在所述控制步骤中对所述对象物照射包含所述多种元素的所述等离子体流。