CN106555164B - 成膜装置及数据制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能高精度且稳定地执行所期望的膜色的成膜处理的技术的成膜装置及数据制作方法。在成膜装置中，确定部基于从输入部输入的颜色信息，参照对应数据来确定成膜条件。另外，成膜条件中至少包含气体供应量作为膜色调整要素。已知一般来说，成膜处理时所供应的气体的种类或其供应量是主要的膜色调整要素。因此，本实施方式与根据成膜装置的操作者的直觉或经验来调整成膜条件的实施方式相比，能高精度且稳定地执行所期望的膜色的成膜处理。

Description

成膜装置及数据制作方法
技术领域
本发明涉及一种在基材表面形成膜的成膜装置及所述成膜装置所使用的数据(data)的制作方法。
背景技术
如下的技术已为人所知，所述技术是通过对在基材表面形成膜时的成膜条件进行调整来调整所获得的膜的颜色。作为此种技术，例如在专利文献1及专利文献2中公开了利用干式镀覆法获得带有红颜色的金合金覆膜的技术。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利再表2008-108818号公报
[专利文献2]日本专利特开2003-82452号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
在欲形成某种颜色的膜的情况下，只要有过去执行同一颜色的成膜处理所得的数据，则通过参照所述数据并在与过去的处理相同的成膜条件下执行成膜处理，就能够获得目标颜色的膜。
另一方面，在欲形成某种颜色的膜的情况下，若无过去执行同一颜色的成膜处理所得的数据，则一般会根据成膜装置的操作者的直觉或经验来调整成膜条件。
但是在所述实施方式下，难以避免各操作者的误差的影响而高精度且稳定地执行所期望的膜色的成膜处理。
因此，本发明的目的在于提供一种能高精度且稳定地执行所期望的膜色的成膜处理的技术。
[解决问题的技术手段]
本发明第一实施方式的成膜装置是在基材表面形成膜的成膜装置，包括：处理室，内部具有处理空间；基材保持部，在所述处理室内保持所述基材；气体供应部，将气体(gas)供应至所述处理空间；排气部，排出所述处理室内的气体；成膜处理部，在保持于所述基材保持部的所述基材的所述表面执行成膜处理；输入部，输入所形成的所述膜的颜色信息；存储部，针对多种颜色，存储有使颜色信息与用以形成所述颜色的膜的成膜条件相对应而成的对应数据；以及确定部，基于从所述输入部输入的所述颜色信息，参照所述对应数据来确定所述成膜条件，且所述成膜条件中至少包含气体供应量作为膜色调整要素。
根据本发明第一实施方式的成膜装置，本发明第二实施方式的成膜装置，所述气体供应部能将多种气体供应至所述处理空间，并且所述气体供应量是指所述多种气体中的至少一种气体的供应量。
根据本发明第一实施方式或第二实施方式的成膜装置，本发明第三实施方式的成膜装置还包括：判定部，判定从所述输入部输入的所述颜色信息是否包含于所述对应数据的可对应范围；以及告知部，在所述颜色信息并不包含于所述可对应范围的情况下，将所述情况告知装置的操作者。
根据本发明第一实施方式至第三实施方式中任一项所述的成膜装置，本发明第四实施方式的成膜装置，基于第一对应关系与第二对应关系来制作所述对应数据，所述第一对应关系是对在互不相同的成膜条件下所形成的各膜的各光学常数进行实际测定而获得，且是使各成膜条件与各光学常数相对应而成，所述第二对应关系是通过理论计算而获得，且是使各光学常数与各颜色信息相对应而成。
根据本发明第四实施方式的成膜装置，本发明第五实施方式的成膜装置，对所述第一对应关系执行插值处理，基于插值处理后的所述第一对应关系及所述第二对应关系来制作所述对应数据。
本发明第六实施方式的数据制作方法包括：第一对应关系取得工序，对在互不相同的成膜条件下所形成的各膜的各光学常数进行实际测定，获得使各成膜条件与各光学常数相对应而成的第一对应关系；第二对应关系取得工序，通过理论计算来获得使各光学常数与各颜色信息相对应而成的第二对应关系；以及制作工序，基于所述第一对应关系及所述第二对应关系，针对多种颜色而制作使颜色信息与用以形成所述颜色的膜的成膜条件相对应而成的对应数据，且所述成膜条件中至少包含气体供应量作为膜色调整要素。
根据本发明第六实施方式的数据制作方法，本发明第七实施方式的数据制作方法，还包括对通过所述第一对应关系取得工序所获得的所述第一对应关系进行插值处理的插值处理工序，在所述制作工序中，基于插值处理后的所述第一对应关系及所述第二对应关系来制作对应数据。
[发明的效果]
在本发明的第一实施方式中，在成膜装置中，确定部基于从输入部输入的颜色信息，参照对应数据来确定成膜条件。另外，成膜条件中至少包含气体供应量作为膜色调整要素。因此，本发明的第一实施方式与根据成膜装置的操作者的直觉或经验来调整成膜条件的实施方式相比，能高精度且稳定地执行所期望的膜色的成膜处理。
特别是在本发明第五实施方式及第七实施方式中，对使各成膜条件与各光学常数相对应而成的第一对应关系执行插值处理。接着，基于插值处理后的所述第一对应关系、及通过理论计算而获得的使各光学常数与各颜色信息相对应而成的第二对应关系来制作对应数据。因为以所述方式执行插值处理，所以会以比实际对光学常数进行实际测定所得的样本数更多的变化(variation)来制作对应数据，所以较理想。
另外，本发明人获得了如下见解：当在气体供应量不同的成膜条件下获得了多种颜色的膜时，存在颜色信息相对于气体供应量而急剧地发生变化的区间，相对于此，光学常数的各值相对于气体供应量而平缓地发生变化。
在本发明的第五实施方式及第七实施方式中，对变化平缓的第一对应关系执行插值处理，由此，与对变化急剧的颜色信息执行插值处理的实施方式相比，能利用更少的样本数执行高精度的采样(sampling)。接着，基于所述插值处理后的第一对应关系、与通过理论计算而获得的第二对应关系来制作对应数据。
附图说明
图1是示意性地表示溅镀(sputtering)装置的概略结构的剖面示意图。
图2是表示溅镀处理部及其周边的剖面示意图。
图3是表示电感耦合天线的例子的侧视图。
图4是表示溅镀处理部及其周边的立体图。
图5是表示对应数据的制作处理流程的图。
图6是表示对应数据的一例的图。
图7是表示溅镀处理时的氮气比率与折射率的光谱的关系的图。
图8是表示溅镀处理时的氮气比率与消光系数的光谱的关系的图。
图9是表示溅镀处理时的氮气比率与反射率光谱的关系的图。
图10是表示利用对应数据的溅镀处理的流程的图。
附图标记说明：
1：溅镀装置；
2、3：中心轴线；
5、6：旋转阴极；
7：支撑棒；
8：基底构件；
9、10：密封轴承；
11：喷出口；
12、514：喷嘴；
13：探头；
14：分光器；
16：靶材；
19：旋转部；
21、22：磁铁单元；
23a：中央磁铁；
23b：周边磁铁；
25：磁轭；
27：固定构件；
30：搬送机构；
31：搬送辊；
40：加热部；
50：溅镀处理部；
60：外罩；
90：承载架；
91：基材；
100：腔室；
151：电感耦合天线；
152：保护构件；
153：高频电源；
154：匹配电路；
160、161：闸门；
163：溅镀用电源；
170：排气部；
190：控制部；
191：输入部；
510：溅镀气体供应部；
511：溅镀气体供应源；
512、522：配管；
513、523：阀；
520：反应性气体供应部；
521：反应性气体供应源；
L：搬送路径面；
P：被成膜部位；
ST1～ST7、ST11～ST15：步骤；
V：处理空间；
X、Y、Z：方向。
具体实施方式
以下，一面参照附图，一面说明本发明的实施方式。在附图中，对具有相同结构及功能的部分附上相同符号且省略重复说明。再者，以下的实施方式是将本发明加以具体化而成的一例，并非是对本发明的技术范围进行限定的事例。另外，在附图中，为了便于理解，有时夸张或简化地图示各部分的尺寸或数量。另外，在附图中，有时为了对方向进行说明而附上XYZ正交坐标轴。坐标轴中的+Z方向为铅垂上方向，XY平面为水平面。
<1实施方式>
<1.1溅镀装置1的结构>
图1是示意性地表示溅镀装置1的概略结构的剖面示意图。图2是表示溅镀处理部50及其周边的剖面示意图。图3是表示电感耦合天线(antenna)151的例子的侧视图。另外，图4是表示溅镀处理部50及其周边的立体图。
溅镀装置1是在所搬送的基材91的上表面溅镀形成氮化钛膜(例如100nm以下的薄膜)的装置。基材91例如由不锈钢(Steel Use Stainless，SUS)板等构成。另外，成膜处理后的基材91例如用作建筑物的内立面(interior)或外立面(exterior)的装饰材料。
溅镀装置1包括：腔室100(处理室)；搬送机构30，搬送基材91；溅镀处理部50，通过溅镀在所搬送的基材91的上表面执行成膜处理；以及控制部190，对溅镀装置1的各部分进行总体控制。腔室100是呈长方体形状的外形的中空构件。腔室100是以使其底板及顶板成为水平姿势的方式配置。另外，X轴及Y轴各自是与腔室100的侧壁平行的轴。
溅镀装置1还包括外罩(chimney)60，所述外罩60是配置成包围在溅镀处理部50周围的筒状的屏蔽构件。外罩60具有作为对溅镀处理部50所产生的等离子体的范围或从靶材(target)溅镀出的溅镀粒子的飞散范围进行限制的屏蔽物(shield)的功能、与将外罩内部的环境与外部阻断的环境阻断功能。以下，将腔室100的内部空间中的处于外罩60内侧的执行溅镀处理的空间称为处理空间V。
在腔室100内，水平的搬送路径面L被规定在外罩60的下方。搬送路径面L的延伸方向为X轴方向，基材91沿着X轴方向被搬送。
另外，溅镀装置1包括对在腔室100内搬送的基材91进行加热的板状的加热部40。加热部40例如由配置在搬送路径面L下侧的护套式加热器(sheathed heater)构成。
在腔室100的处于搬送路径面L的-X侧的端部，设置有用以将基材91搬入至腔室100内的闸门(gate)160。另一方面，在腔室100的处于搬送路径面L的+X侧的端部，设置有用以将基材91搬出至腔室100外的闸门161。另外，在腔室100的X方向两端部，能以保持气密的形态连接装载锁闭室(load lock chamber)或卸载锁闭室(unload lock chamber)等其他腔室的开口部。各闸门160、161能在打开与关闭之间切换。
另外，腔室100连接着将腔室100内的气体排出的排气部170。排气部170例如包括各自省略了图示的真空泵、排气配管及排气阀。排气配管的一端连接于真空泵，另一端与腔室100的内部空间连通地连接。另外，排气阀设置在排气配管的路径中途。具体来说，排气阀是能够自动地对流经排气配管的气体的流量进行调整的阀。对于所述结构，若在真空泵已工作的状态下打开排气阀，则腔室100内的气体会被排出，腔室100内成为真空状态。控制部190控制利用排气部170的排气，由此，将腔室100内的压力调整为特定值。
搬送机构30在腔室100的内部，包括沿着Y方向且隔着搬送路径面L而相向配置的多对搬送辊31、与使所述多对搬送辊31同步地旋转驱动的驱动部(图示省略)。沿着搬送路径面L的延伸方向即X方向设置有多对搬送辊31。再者，在图1中描绘了五对搬送辊31的位于图示近前侧(-Y侧)的五根辊。
承载架(carrier)90由板状的托架(tray)等构成，基材91可拆卸地保持于承载架90的大致水平的上表面。再者，承载架90上的基材91的保持实施方式能够采用通过真空吸附方式来保持基材91的实施方式、或利用夹盘销(chuck pin)等来机械地抓住基材91的实施方式等各种实施方式。
配设有基材91的承载架90通过闸门160导入至腔室100内之后，各搬送辊31从下方抵接至所述承载架90的端缘(±Y侧的端缘)附近。接着，通过驱动部(图示省略)使各搬送辊31同步旋转，由此，沿着搬送路径面L搬送承载架90及保持于承载架90的基材91。在本实施方式中说明了如下实施方式，即，各搬送辊31能向顺时针方向及逆时针方向这两个方向旋转，向两个方向(±X方向)搬送承载架90及保持于承载架90的基材91。搬送路径面L包括与溅镀处理部50(成膜处理部)相向的被成膜部位P。因此，在通过搬送机构30所搬送的基材91上表面的配置在被成膜部位P的部位进行成膜处理。
溅镀装置1包括：溅镀气体供应部510，将作为惰性气体的氩气等溅镀气体供应至处理空间V；以及反应性气体供应部520，将氮气等反应性气体供应至处理空间V。因此，在溅镀气体供应部510及反应性气体供应部520均供应了气体的情况下，首先在处理空间V内形成溅镀气体与反应性气体的混合环境，随着时间的经过，也会在腔室100的整个内部空间形成所述混合环境。
具体来说，溅镀气体供应部510例如包括作为溅镀气体的供应源的溅镀气体供应源511与配管512。配管512的一端与溅镀气体供应源511连接，另一端连接于与处理空间V连通的各喷嘴(nozzle)514。另外，在配管512的路径中途设置有阀513。阀513在控制部190的控制下，对供应至处理空间V的溅镀气体的量进行调整。阀513优选为能够自动地对流经配管的气体的流量进行调整的阀，具体来说，例如优选包含质量流量控制器(massflowcontroller)等。
各喷嘴514设置在一列电感耦合天线151的±X侧，且贯穿腔室100的顶板而向下侧形成开口，所述一列电感耦合天线151设置在旋转阴极(cathode)5、6之间。因此，溅镀气体供应源511所供应的溅镀气体从各喷嘴514导入至处理空间V。
具体来说，反应性气体供应部520例如包括作为反应性气体的供应源的反应性气体供应源521与配管522。配管522的一端与反应性气体供应源521连接，另一端分支成多个(在图4的例子中为六个)，从而连接于设置在处理空间V中的多个喷嘴12(在图4的例子中为+X侧的三个与-X侧的三个总计六个喷嘴12)。在配管522的路径中途设置有阀523。阀523在控制部190的控制下，对供应至处理空间V的反应性气体的量进行调整。
各喷嘴12是以在处理空间V中的下方的区域中沿着Y方向延伸的方式设置。配管522的各另一端与各喷嘴12的X方向两端面中的外侧的各端面连接。在各喷嘴12中形成有各流路，所述各流路在所述各端面上形成开口而与配管522的另一端连接，并且在喷嘴内部分支成多条。各流路的前端到达喷嘴12的X方向两端面中的内侧的各端面而形成开口，在所述各端面中形成多个喷出口11。
在+X侧的各喷嘴12的上方设置有光纤(optical fiber)探头(probe)13。另外，设置有分光器(spectroscope)14，所述分光器14能对入射至探头13的等离子体发射光(plasma emission)的光谱强度进行测定。分光器14与控制部190电连接，分光器14的测定值供应至控制部190。控制部190基于分光器14的输出，通过等离子体发射监测(PlasmaEmission Monitor，PEM)法来控制阀523，由此，控制从反应性气体供应部520供应至腔室100内的反应性气体的导入量。阀523优选为能够自动地对流经配管的气体的流量进行调整的阀，例如优选包含质量流量控制器等。
溅镀装置1所具备的各结构要素与控制部190电连接，所述各结构要素由控制部190控制。具体来说，控制部190例如由一般的工厂自动化(Factory Automation，FA)计算机(computer)构成，所述一般的FA计算机是由进行各种运算处理的中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)、存储程序(program)等的只读存储器(Read Only Memory，ROM)、作为运算处理的作业区域的随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、存储程序或各种数据文件(data file)等的硬盘(hard disk)、具有通过局域网(Local Area Network，LAN)等进行数据通信的功能的数据通信部等通过总线(bus line)等彼此连接而成。另外，控制部190与输入部191连接，所述输入部191由进行各种显示的显示器(display)、键盘(keyboard)及鼠标(mouse)等构成。输入部191例如在装置操作者指定并输入所形成的膜的颜色信息时被使用。
溅镀处理部50包括：两个旋转阴极5、6；两个旋转部19，使两个旋转阴极5、6围绕各自的中心轴线旋转；两个磁铁单元21、22，分别收容在两个旋转阴极5、6的内部；以及溅镀用电源163，将溅镀电力分别供应至两个旋转阴极5、6。
旋转阴极5、6在处理空间V中，沿着X方向隔开固定距离地相向配置而构成为阴极对。以所述方式并排设置旋转阴极5、6，由此，自由基(radical)更集中于基材91上的被成膜部位P，通过溅镀处理所获得的膜的膜质会提高。
溅镀处理部50还包括：一列电感耦合天线151，设置在旋转阴极5、6之间；匹配电路(matching circuit)154；以及高频电源153，将高频电力通过匹配电路154供应至各电感耦合天线151。
此处，所谓一列电感耦合天线151，是指沿着Y方向隔开间隔地设置的五个电感耦合天线151。
因此，高频电源153将高频电力(例如频率为13.56MHz的电力)供应至各电感耦合天线151，由此，设置在外罩60内部的各电感耦合天线151在处理空间V内产生电感耦合等离子体(inductively coupled plasma)。
各电感耦合天线151由包含石英玻璃等的介电体的保护构件152覆盖，且贯穿腔室100的顶板而突出地设置于腔室100的内部空间。
例如，如图3所示，各电感耦合天线151是将金属制的管状导体弯折成U字形而成，并以“U”字状态，贯穿腔室100的顶板而突出设置于腔室100的内部空间。使冷却水在电感耦合天线151的内部循环等，从而适当地冷却所述电感耦合天线151。
各电感耦合天线151的一端通过匹配电路154电连接于高频电源153。另外，各电感耦合天线151的另一端接地。在所述结构中，高频电力从高频电源153供应至电感耦合天线151后，在电感耦合天线151的周围产生高频感应磁场，在腔室100的内部空间中产生电感耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma：ICP)。所述电感耦合等离子体是电子空间密度为3×1010个/cm3以上的高密度等离子体。
另外，如本实施方式般的U字形状的电感耦合天线151相当于匝数不足一圈的电感耦合天线，电感(inductance)低于匝数为一圈以上的电感耦合天线的电感。因此，在电感耦合天线151的两端产生的高频电压减少，随着与产生的等离子体静电耦合(electrostaticcoupling)而引起的等离子体电位的高频波动受到抑制。因此，随着等离子体电位向地电位(earth potential)波动而引起的过剩的电子损耗减少，等离子体电位被抑制得特别低。由此，能减少在基材91上造成的损伤(damage)。
磁铁单元21、22在旋转阴极5、6的外周面的自身附近形成磁场(静磁场)。设置在旋转阴极5、6之间的一列电感耦合天线151在处理空间V中的包含由磁铁单元21、22形成了磁场的部分的空间中产生电感耦合等离子体。
旋转阴极5、6包括：筒状的基底(base)构件8，在水平面内沿着与搬送方向垂直的Y方向延伸设置；以及筒状的靶材16，包覆基底构件8的外周。基底构件8为导电体，可使用包含氮化钛成膜用的钛(Ti)的材料作为靶材16的材料。再者，也可以不包含基底构件8而利用圆筒状的靶材16来构成旋转阴极5、6。例如通过如下方法等形成靶材16，所述方法是指对靶材材料的粉末进行压缩成型而形成为筒状，然后插入基底构件8。
本说明书中，在一体地表现并排设置的旋转阴极5、6及配置在各个旋转阴极内部的磁铁单元21、22的情况下，称为磁控阴极对。
各基底构件8的中心轴线2、3方向上的两端部分别由盖部封闭，所述盖部在中央部设置有圆状开口。旋转阴极5、6的中心轴线2、3方向上的长度例如设定为1,400mm，直径例如设定为150mm。
溅镀处理部50还包括两对密封轴承9、10与两个圆筒状的支撑棒7。各对密封轴承9、10在旋转阴极5、6的长边方向(Y方向)上隔着旋转阴极5、6地设置。密封轴承9、10各自包括从腔室100的顶板的下表面竖立设置的台部、与设置在台部的下部的大致圆筒状的圆筒部。
各支撑棒7的一端支撑于密封轴承9的圆筒部，另一端支撑于密封轴承10的圆筒部。各支撑棒7从基底构件8的一端的盖部的开口插入至旋转阴极5、6内，沿着中心轴线2、3贯穿旋转阴极5、6，并从基底构件8的另一端的盖部的开口伸出至旋转阴极5、6外。
磁铁单元21、22包括由导磁钢等磁性材料形成的磁轭(yoke)25(支撑板)、与设置在磁轭25上的多个磁铁(后述的中央磁铁23a、周边磁铁23b)。
磁轭25为平板状的构件，其与旋转阴极5、6的内周面相向地沿着旋转阴极5的长边方向(Y方向)延伸。在与旋转阴极5、6的内周面相向的磁轭25的表面上，沿着磁轭25的长边方向延伸的中央磁铁23a配置在沿着磁轭25的长边方向的中心线上。在磁轭25表面的外缘部，还设置有包围中央磁铁23a周围的环状(无端部)的周边磁铁23b。中央磁铁23a、周边磁铁23b例如由永磁铁构成。
中央磁铁23a与周边磁铁23b各自的处于靶材16侧的极性互不相同。另外，两个磁铁单元21、22中的各个极性互补。例如在磁铁单元21中，将靶材16侧的中央磁铁23a的极性设为N极，将周边磁铁23b的极性设为S极，另一方面，在磁铁单元22中，将靶材16侧的中央磁铁23a的极性设为S极，将周边磁铁23b的极性设为N极。
在磁轭25的背面接合着固定构件27的一端。固定构件27的另一端接合于支撑棒7。由此，磁铁单元21、22连结于支撑棒7。在本实施方式中，构成磁控阴极对的磁铁单元21、22以从彼此相向的位置向靠近被成膜部位P的-Z方向旋转规定角度后的状态被固定。因此，在旋转阴极5、6之间且处于被成膜部位P侧的空间中，通过磁铁单元21、22形成相对较强的静磁场。
在各密封轴承9的台部设置有旋转部19，所述旋转部19包括马达(motor)与传递马达旋转的齿轮(gear)(分别省略了图示)。另外，在旋转阴极5、6的基底构件8的+Y侧的盖部的开口部周围，设置有与各旋转部19的齿轮啮合的齿轮(图示省略)。
各旋转部19因马达旋转而使旋转阴极5、6以中心轴线2、3为中心旋转。更详细来说，旋转部19是以使旋转阴极5、6各自的外周面中的彼此相向的部分分别从下侧向上侧移动的方式，使旋转阴极5、6围绕中心轴线2、3而彼此向反方向旋转。旋转速度例如设定为10转/分钟～20转/分钟，在溅镀处理期间，以所述旋转速度及旋转方向进行定速旋转。另外，通过密封轴承10及支撑棒7使冷却水在旋转阴极5、6的内部循环等，从而适当地冷却所述旋转阴极5、6。
连接于溅镀用电源163的电线分支成两根后，被引导至旋转阴极5、6的各密封轴承10内。在各电线的前端，设置有与旋转阴极5、6的基底构件8的-Y侧的盖部接触的电刷(brush)。溅镀用电源163将溅镀电力通过所述电刷供应至基底构件8。在本实施方式中，溅镀用电源163将负电位的直流电力供应至旋转阴极5、6。此外，例如既可以是溅镀用电源163将相位彼此相反的交流溅镀电力供应至旋转阴极5、6的实施方式，也可以是溅镀用电源163将包含负电位与正电位的脉冲状的电力供应至旋转阴极5、6的实施方式。
溅镀电力供应至各基底构件8(进而供应至各靶材16)后，在处理空间V的各靶材16的表面产生溅镀气体的等离子体。所述等离子体通过磁铁单元21、22形成的静磁场，处于旋转阴极5、6之间且被高密度地封闭在被成膜部位P侧的空间中。本说明书中，将以所述方式通过磁场封闭效果而高密度化后的等离子体称为磁控等离子体。在如本实施方式般，在磁控阴极对产生磁控等离子体的实施方式中，与一个磁控阴极产生磁控等离子体的情况相比，等离子体更加高密度化。因此，就提高成膜速率的观点来说，本实施方式的实施方式较理想。
如上所述，设置在旋转阴极5、6之间的一列电感耦合天线151在处理空间V中的包含由磁铁单元21、22形成了磁场的部分的空间中产生电感耦合等离子体。结果，通过磁控阴极对所产生的磁控等离子体与通过电感耦合天线151所产生的电感耦合等离子体彼此重合，从而形成混合等离子体。使电感耦合天线151产生的高密度的电感耦合等离子体也与磁控等离子体一起作用于靶材16的溅镀，所述磁控等离子体是由磁铁单元21、22在旋转阴极5、6的外周面附近形成的磁场所产生。
在以所述方式使电感耦合等离子体作用于溅镀的情况下，与电感耦合等离子体不起作用的情况相比，即使供应至旋转阴极5、6的溅镀电力的大小相同，也能够降低溅镀电压(能够降低阻抗(impedance))。由此，从靶材16飞出的反弹氩离子或负离子对基材91的被成膜面造成的损伤降低，并且会以高成膜速率执行成膜处理。
在溅镀处理中，将氩气作为溅镀气体，并将氮气作为反应性气体导入至腔室100的处理空间V，在所述混合等离子体的环境中，溅镀包覆旋转阴极5、6外周的钛的靶材16，在与所述靶材16相向的基材91上形成氮化钛膜。
<1.2处理例>
<1.2.1对应数据的制作处理>
图5是表示对应数据的制作处理流程的图。图6是表示对应数据的一例的图。在图6中，横轴表示氩气与氮气的混合气体中的氮气的比率，图示左侧的纵轴表示L*a*b*色彩系统(color system)的a*b*值，图示右侧的纵轴表示L*a*b*色彩系统的L*值。
首先，执行对应数据的制作处理。此处，对应数据是指针对多种颜色，使颜色信息(例如L*a*b*色彩系统中所特定的一种颜色)与用以形成所述颜色的膜的成膜条件相对应而成的数据。对在本实施方式中氩气供应量固定，氮气供应量可变，并将氮气供应量用作膜色调整要素的情况进行说明。
首先，装置的操作者从输入部191输入各种成膜条件(步骤ST1)。以下对如下实施方式进行说明：在步骤ST1中，操作者指示输入成膜条件中的膜色调整要素(氮气供应量)及应形成的膜的膜厚，对于成膜条件中的其他各要素(例如溅镀电压值、高频电力值、腔室内的压力值等)，分别自动地指定规定的基准值。此处，在本实施方式中，因为氩气供应量固定，所以输入氮气供应量等同于指定氩气与氮气的混合气体中的氮气的比率。
接着，在步骤ST1中所指定的成膜条件下进行溅镀处理(步骤ST2)。
首先，通过溅镀气体供应部510及反应性气体供应部520，在处理空间V内形成所指定的氮气比率的混合环境。通过高频电源153将高频电力供应至配置在旋转阴极5、6之间的各电感耦合天线151。由此，在处理空间V中产生电感耦合等离子体。另外，在处理空间V中产生电感耦合等离子体后，排气部170排出腔室100内的气体，直至达到适合在腔室100内进行等离子体处理的工艺压力为止。腔室100内的压力达到工艺压力后，通过溅镀用电源163将溅镀电力供应至旋转阴极5、6。由此，在处理空间V的Y方向中央位置产生磁控等离子体。结果，在处理空间V的Y方向中央位置(具体来说，在旋转阴极5、6之间且处于被成膜部位P侧的空间)，形成磁控等离子体与电感耦合等离子体的混合等离子体。
在所述状态下，搬送机构30从闸门160搬入基材91，并沿着搬送路径面L搬送基材91。更具体来说，搬送机构30是以使基材91多次通过被成膜部位P的方式，使基材91沿着搬送路径面L在±X方向上移动。另外，加热部40对所搬送的基材91进行加热。结果，从旋转阴极5、6的靶材16溅镀出的氮化钛粒子结晶化并堆积于所搬送的基材91的上表面，形成氮化钛膜。
然后，在经过规定的处理时间，且已形成的膜的膜厚达到从输入部191输入的膜厚之后，溅镀处理结束。具体来说，溅镀用电源163停止向旋转阴极5、6施加溅镀电压。溅镀气体供应源511停止供应溅镀气体。另外，反应性气体供应源521停止供应反应性气体。另外，高频电源153停止向各电感耦合天线151供应高频电力。接着，搬送机构30从闸门161向溅镀装置1的外部搬出成膜后的基材91。
溅镀处理结束后，操作者使用椭圆偏光仪(ellipsometry)等测定器来实际测定所形成的膜的光学常数(第一对应关系取得工序：步骤ST3)。由此，获得膜的折射率n及消光系数(extinction coefficient)k。
图7是表示溅镀处理时的氮气比率与折射率n的光谱(spectrum)的关系的图。在图7中，横轴表示波长，纵轴表示折射率n。图8是表示溅镀处理时的氮气比率与消光系数k的光谱的关系的图。在图8中，横轴表示波长，纵轴表示消光系数k。以下，如图7及图8所示，将使各成膜条件(本实施方式中为各氮气比率)与各光学常数相对应而成的关系称为第一对应关系。
另外，操作者使用色度计(colorimeter)来实际测定所形成的膜的颜色信息(步骤ST4)。由此，获得膜的颜色信息(例如L*a*b*色彩系统中的L*值、a*值及b*值)。
如以上的说明般，通过将步骤ST1～步骤ST4实施一次，获得与以某特定的氮气比率(例如10％)进行溅镀处理而获得的膜相关的第一对应关系(折射率n的光谱、消光系数k的光谱)及对应数据(L*a*b*的各值)。
因此，在步骤ST5中分支到“否(No)”，并在不同的多个氮气比率(例如10％、15％、18％、19％、20％、30％、40％)下，分别将步骤ST1～步骤ST4实施多次，由此，获得与以所述多个氮气比率进行溅镀处理而获得的各膜相关的第一对应关系(图7、图8)及对应数据(图6)。
在多个氮气比率下，将步骤ST1～步骤ST4实施多次，由此获得所期望的实际测定样本数后，在步骤ST5中分支到“是(Yes)”。
接着，对通过多次的步骤ST3所获得的第一对应关系执行插值处理(插值处理工序：步骤ST6)。例如能应用样条插值(spline interpolation)处理等各种处理作为所述插值处理。由此，对于未实际测定的氮气比率及光学常数，也能够通过预测来获得第一对应关系。
在后面的步骤ST7中，使用使各光学常数与各颜色信息相对应而成的第二对应关系。以下，一边参照数式1～数式18的各数式，一边对获得第二对应关系的流程(第二对应关系取得工序)进行说明。再者，在各数式中，下标“0”是指空气，下标“1”是指所形成的膜，下标“2”是指基材91。另外，下标“p”是指p偏光，下标“s”是指s偏光。
若将复折射率设为N，则使用光学常数(折射率n及消光系数k)及虚数i，以下的数式1成立。
[数式1]
N＝n+ik
另外，若将在各层中的入射角设为θ，则根据斯涅尔定律(Snell′s law)，以下的数式2成立。
[式2]
N0sinθ0＝N1sinθ1＝N2sinθ2
此时，若将相位变化设为β，则以下的数式3成立。
[数式3]
接着，若将振幅反射系数设为r，将振幅透射系数设为t，将反射率设为R，并将所形成的膜的膜厚设为d，则根据菲涅耳公式(Fresnel formula)，以下的数式4～数式9成立。
[数式4]
[数式5]
[数式6]
[数式7]
[数式8]
R012，p＝|r012，p|2
[数式9]
R012，s＝|r012，s|2
图9是表示溅镀处理时的氮气比率与反射率光谱的关系的图。在图9中，横轴表示波长，纵轴表示反射率R。
另外，若将反射率分布设为S(λ)，并将XYZ色彩系统中的颜色匹配函数(color-matching function)设为x(λ)、y(λ)、z(λ)，则以下的数式10～数式13成立。
[数式10]
[数式11]
[数式12]
[数式13]
此处，若将颜色从XYZ色彩系统转换成L*a*b*色彩系统，则以下的数式14～数式18成立。
[数式14]
[数式15]
[数式16]
[数式17]
[数式18]
如以上的说明般，通过理论计算来获得光学常数与颜色信息逐一对应的第二对应关系。
接着，基于插值处理后的第一对应关系及第二对应关系，制作使颜色信息(例如L*a*b*色彩系统中所特定的一种颜色)与用以形成所述颜色的膜的成膜条件(在本实施方式中为氮气供应率)相对应而成的对应数据(制作工序：步骤ST7)。所制作的对应数据储存于控制部190的存储部。
在本实施方式中，因为在步骤ST6中执行插值处理，所以会以比实际对光学常数进行实际测定所得的样本数更多的变化来制作对应数据。因此，在后述的<1.2.2利用对应数据的溅镀处理>中，可选择的颜色指定范围增大，所以较理想。
另外，在本实施方式中，并非对多个氮气供应率下的膜的颜色信息(图6)执行插值处理，而是对多个氮气供应率下的第一对应关系(图7、图8)执行插值处理。
此处，根据图6可知：存在颜色信息相对于氮气供应率而急剧地发生变化的区间。具体来说，在氮气供应率为16％～20％的区间中，L*a*b*的各值急剧地发生变化。相对于此，根据图7、图8可知：光学常数的各值相对于氮气供应率而平缓地发生变化。具体来说，随着氮气供应率增大，表示折射率n及消光系数k的下限的峰值(peak)平缓地向长波长侧偏移。
在本实施方式中，以所述方式对变化平缓的第一对应关系执行插值处理，由此，与对变化急剧的颜色信息执行插值处理的实施方式相比，能利用更少的样本数执行高精度的采样。接着，在步骤ST7中，基于所述插值处理后的第一对应关系、与通过理论计算而获得的第二对应关系来制作对应数据。
如此，在本实施方式中，因为基于在步骤ST3中所获得的第一对应关系来制作对应数据，所以无需在步骤ST4中对颜色信息进行实际测定的工序。其中，若预先在步骤ST4中对所获得的颜色信息进行实际测定，则在确认所制作的对应数据的准确性时，或在适当地修正对应数据时，能利用所述颜色信息。
<1.2.2利用对应数据的溅镀处理>
图10是表示利用对应数据的溅镀处理的流程的图。
制作对应数据后，在溅镀处理中，能由装置的操作者从输入部191指定膜色。具体来说，操作者将颜色信息(例如L*a*b*的各值)及膜厚输入至输入部191(步骤ST11)。
控制部190判定从输入部输入的颜色信息是否包含于对应数据的可对应范围(步骤ST12)。此处，在颜色信息包含于对应数据的可对应范围的情况下，包含如下两种情况，一种情况是对应数据中，存在能形成颜色与所输入的颜色信息完全一致的膜的成膜条件，另一种情况是对应数据中，存在能形成颜色与所输入的颜色信息之间的偏差处于允许范围的膜的成膜条件。
接着，在所输入的颜色信息包含于对应数据的可对应范围的情况下，在步骤ST12中分支到“是”，控制部190基于从输入部191输入的颜色信息，参照对应数据来确定用以利用溅镀装置1来形成所述颜色的膜的成膜条件(步骤ST13)。然后，执行与步骤ST2的说明中所述的情况相同的溅镀处理(步骤ST14)。
另一方面，在所输入的颜色信息并不包含于对应数据的可对应范围的情况下，在步骤ST12中分支到“否”，控制部190通过显示于显示器或发出警告音等，将所述情况告知装置的操作者(步骤ST15)。
如此，控制部190除了具有对装置的各部分进行控制的功能之外，还具有作为判定能否形成所输入的颜色的膜的判定部的功能、作为确定成膜条件的确定部的功能、及作为告知部的功能，所述告知部在无法形成所输入的颜色的膜时，将所述情况告知操作者。
在本实施方式中，参照使颜色信息与成膜条件相对应而成的对应数据来确定成膜条件。因此，本实施方式的实施方式与根据操作者的直觉或经验来使颜色与成膜条件相对应的其他实施方式相比，能高精度且稳定地执行所期望的膜色的成膜处理。
另外，在本实施方式中，在所输入的颜色信息并不包含于对应数据的可对应范围的情况下，所述情况被迅速地告知操作者。因此，省略了操作者针对目前的对应数据所无法成膜的颜色进行试错所耗费的时间或工夫，所以较理想。
另外，在所述情况下，装置的操作者只要变更成膜条件中的作为膜色调整要素的氮气供应率以外的其他各要素(例如溅镀电压值、高频电力值、腔室内的压力值等)，并且进行步骤ST1～步骤ST7的处理即可。由此，对应数据被更新后，其数据量扩大，因此，能利用更新后的对应数据，形成之前的时间点的对应数据所无法成膜的颜色。
<2变形例>
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明能在不脱离其主旨的范围内，进行所述内容以外的各种变更。
另外，在所述实施方式中，对使用溅镀装置1作为成膜装置的实施方式进行了说明，但不限于此。也能将本发明应用于其他成膜装置(例如蒸镀装置等)中。
另外，在所述实施方式中，对仅将供应气体(氩气及氮气)中的氮气的供应量用作膜色调整要素的情况进行了说明。已知一般来说，成膜处理时所供应的气体的种类或其供应量是主要的膜色调整要素。因此，只要至少包含气体供应量作为膜色调整要素，就能应用本发明。其中，就进行更精密的膜色调整的观点来说，也可以将气体供应量以外的各要素(例如溅镀电压值、高频电力值、腔室内的压力值等)用作膜色调整要素。
另外，在气体供应部(溅镀气体供应部510、反应性气体供应部520)能将多种气体供应至处理空间V的情况下，只要如所述实施方式般，在成膜条件中包含至少一种气体的供应量作为膜色调整要素，就能应用本发明。
另外，在所述实施方式中，对输入至输入部191的颜色信息为L*a*b*色彩系统中的颜色信息的情况进行了说明，但不限于此。输入至输入部191的颜色信息也可以是XYZ色彩系统等L*a*b*色彩系统以外的色彩系统中的颜色信息。
另外，在所述实施方式中，对在作为成膜装置的溅镀装置1中制作对应数据的实施方式进行了说明，但也可以在与成膜装置不同的装置中制作对应数据。
另外，在所述实施方式中，对使用保持并搬送基材91的搬送机构30作为基材保持部的实施方式进行了说明，但也可以使用以静止状态保持基材91的基材保持部。另外，关于搬送机构30搬送基材91时的方向，除了如所述实施方式般的水平方向的情况之外，例如也可以是垂直方向。
另外，在所述实施方式中，对各电感耦合天线151贯穿腔室100的顶板而突出地设置于腔室100的内部空间的实施方式进行了说明，但不限于此。各电感耦合天线151也可以贯穿腔室100的侧壁或底板等而突出地设置于腔室100的内部空间。另外，还可以设置为如下实施方式，即，各电感耦合天线151埋入至腔室100的内壁(顶板、侧壁或底板)而不突出至腔室100的内部空间。
另外，在所述实施方式中，对并排设置两个旋转阴极5、6的情况进行了说明，但旋转阴极也可以是一个。另外，也可以不使用旋转阴极而使用平板形的阳极(cathode)。
另外，在所述实施方式中，对构成一列的电感耦合天线151的个数为五个的情况进行了说明，但只要根据旋转阴极5、6的长度来适当地变更所述个数即可。另外，也可以设置多列电感耦合天线151。此外，能适当地变更各部分的位置、个数、长度等设计事项。
另外，在所述实施方式中，对在所搬送的基材91表面中的上表面进行成膜处理的实施方式进行了说明，但不限于此。例如，可以在所搬送的基材91表面中的另一面(侧面或下表面等)进行成膜处理，也可以同时在所搬送的基材91表面中的多个面(例如上表面及下表面)进行成膜处理。
以上，对实施方式及其变形例的成膜装置及数据制作方法进行了说明，但这些例子是本发明的优选实施方式的例子，并不限定本发明的实施范围。本发明能在本发明范围内，自由地组合各实施方式，或使各实施方式的任意的结构要素变形，或者能在各实施方式中增减任意的结构要素。

Claims (7)

1.一种成膜装置，其是在基材表面形成膜的成膜装置，其特征在于包括：
处理室，其内部具有处理空间；
基材保持部，在所述处理室内保持所述基材；
气体供应部，将气体供应至所述处理空间；
排气部，排出所述处理室内的气体；
成膜处理部，在保持于所述基材保持部的所述基材的所述表面执行成膜处理；
输入部，输入所形成的所述膜的颜色信息；
存储部，针对多种颜色，存储有使颜色信息与用以形成所述颜色的膜的成膜条件相对应而成的对应数据；以及
确定部，基于从所述输入部输入的所述颜色信息，参照所述对应数据来确定所述成膜条件，且
所述成膜条件中至少包含气体供应量作为膜色调整要素。
2.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于：
所述气体供应部能将多种气体供应至所述处理空间，并且
所述气体供应量是指所述多种气体中的至少一种气体的供应量。
3.根据权利要求1或2所述的成膜装置，其特征在于还包括：
判定部，判定从所述输入部输入的所述颜色信息包含或不包含于所述对应数据的可对应范围；以及
告知部，在所述颜色信息并不包含于所述可对应范围的情况下，将所述情况告知装置的操作者。
4.根据权利要求1或2所述的成膜装置，其特征在于：
基于第一对应关系与第二对应关系来制作所述对应数据，所述第一对应关系是对在互不相同的成膜条件下所形成的各膜的各光学常数进行实际测定而获得，且是使各成膜条件与各光学常数相对应而成，所述第二对应关系是通过理论计算而获得，且是使各光学常数与各颜色信息相对应而成。
5.根据权利要求4所述的成膜装置，其特征在于：
对所述第一对应关系执行插值处理，基于插值处理后的所述第一对应关系及所述第二对应关系来制作所述对应数据。
6.一种数据制作方法，其特征在于包括：
第一对应关系取得工序，对在互不相同的成膜条件下所形成的各膜的各光学常数进行实际测定，获得使各成膜条件与各光学常数相对应而成的第一对应关系；
第二对应关系取得工序，通过理论计算来获得使各光学常数与各颜色信息相对应而成的第二对应关系；以及
制作工序，基于所述第一对应关系及所述第二对应关系，针对多种颜色而制作使颜色信息与用以形成所述颜色的膜的成膜条件相对应而成的对应数据，且
所述成膜条件中至少包含气体供应量作为膜色调整要素。
7.根据权利要求6所述的数据制作方法，其特征在于：
还包括对通过所述第一对应关系取得工序所获得的所述第一对应关系进行插值处理的插值处理工序，且
在所述制作工序中，基于插值处理后的所述第一对应关系及所述第二对应关系来制作对应数据。
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