TW200846485A - Sputtering method and sputtering apparatus - Google Patents

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TW200846485A
TW200846485A TW097103098A TW97103098A TW200846485A TW 200846485 A TW200846485 A TW 200846485A TW 097103098 A TW097103098 A TW 097103098A TW 97103098 A TW97103098 A TW 97103098A TW 200846485 A TW200846485 A TW 200846485A
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Taiwan
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magnetic field
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film formation
film
targets
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TW097103098A
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Yoshihiko Ueda
Kazuki Moyama
Koji Fukumori
Original Assignee
Osaka Vacuum Ltd
Tokyo Electron Ltd
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Description

200846485 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】
本發明是關於在基板上製作薄膜時所使用之濺鍍方法 及濺鍍裝置,尤其關於在需要低溫、低損傷成膜之有機 EL元件、有機物薄膜(有機半導體等)上,或是在基板爲 高分子材料之薄膜、樹脂基板上,製作金屬、合金及化合 物之高機能薄膜等之濺鍍方法及濺鍍裝置。就以具體之用 途領域而言,對有機EL(有機電激發光)元件製作透明導 電膜、電極膜、保護膜、密封膜(氣體阻障膜),及在有機 薄膜半導體上製作保護膜。再者,亦可利用在樹脂基板製 作薄膜之濺鍍方法及濺鍍裝置以及泛用性之薄膜製作領 域。 【先前技術】 爲了防止於有機EL元件或有機物薄膜(有機半導體等) 等之成膜時容易接受損傷之基板上,形成當作電極之金屬 膜、透明導電性薄膜、保護膜、密封膜等(薄膜形成)之 時,由於成膜時之損傷而造成上述基板之特性惡化,或製 品壽命變短,要求在有機物薄膜等之基板和形成在該基板 上之薄膜之膜界面中之損傷少的低溫、低損傷成膜。 在此,就以可低溫低損傷成膜之成膜裝置而言,平行 配置一對標靶,使在該一對標靶間使磁力線從一方標靶朝 向另一方標靶之標靶間磁場空間,在上述一對標靶間之側 方位至配置基板,使用執行濺鍍之對向標靶型濺鍍裝置。 -5- 200846485 上述對向標靶型濺鍍裝置中,由於電漿及二次電子等 之荷電粒子封閉於標靶間之性能佳’故可低溫、低損傷成 膜。但是,因各標靶之濺鍍面朝向相對於基板之被成膜面 正交之方向,故到達基板之濺鍍粒子之量少,成膜速度 慢。因此,對於近年來所要求之提升生產性,難以取得充 分之生產(成膜)速度。
因此,可考慮將標靶配置成其濺鍍成爲與基板之被成 膜面平行,在上述標靶之濺鍍面側使產生磁力線弧狀連結 上述標靶之外圍部和中心部之彎曲磁場空間而執行濺鍍之 平行平板型磁控管濺鍍裝置而執行成膜速度大之成膜。但 是,在平行平板型磁控管濺鍍裝置中,因濺鍍面配置成與 基板對向,故濺鍍粒子到達基板之到達量變多,成膜速度 變大,但是增加電漿或二次電子之荷電粒子之飛出量對基 板之影響,無法形成低溫、低損傷成膜。 如此一來,在藉由濺鍍所產生之成膜中,要使生產性 提升和低溫、低損傷成膜同時成立非常困難。 因此,開發有使上述對向標靶型濺鍍裝置之一對標靶 之對向面各傾斜於基板側之V型對向標靶型濺鍍裝置(參 照專利文獻1)。若藉由如此之濺鍍裝置時,因爲對向標 靶型濺鍍裝置,故電漿及二次電子等之荷電粒子封閉於標 靶間之性能佳,且標靶之濺鍍面和基板之被成膜面所構成 之角度小於直角,故即是濺鍍面因朝向基板方法,故到達 基板之濺鍍粒子之量增加而提升成膜速度。 但是,因濺鍍面朝向基板方向,故比起一對標靶爲平 -6- 200846485 行之對向標靶型灑鍍裝置,因增加電漿及所飛出之二次電 子等之荷電粒子之量對基板影響,故對有機EL元件或有 機物薄膜(有機半導體等)等之極低溫、低損傷所需之基板 形成膜時,無法充分解決因成膜時之損傷而造成上述基板 特性惡化或製品壽命變短之問題。
另外,在使用磁控管方式之陰極的濺鍍中,使用在標 靶前面配置補足負離子或二次電子等之荷電粒子之RF線 圏的濺鍍裝置,於藉由濺鍍在被成膜對象物成膜之時,降 低執行濺鍍之真空容器(腔室)內之壓力(1.33x1 (T2Pa以 下),降低標靶表面之電漿密度。如此一來,形成有基板 之被成膜面和所成膜之薄膜之膜界面之時之射入基板側之 負離子或二次電子等之荷電粒子變少,可低溫、低損傷成 膜。利用此,在對上述低溫、低損傷成膜所需之基板形成 膜初期,在被成膜面上形成初期層(第1層)。然後,在該 濺鍍條件下,因成膜速度小,生產性極差,故提供於上述 初期層成膜後,使導入至真空容器內之濺鍍氣體流量增 加,提高真空容器內之壓力(6.6 5^10-^3以上),提高標靶 表面之電漿密度而增加濺鍍量,增加成膜速度而形成第2 層之濺鍍方法。並且,第1層(初期層)和第2層,在薄膜 之膜厚方向中,僅藉由假想面分別說明成膜速度不同之部 份,並非以層區分薄膜,而是連續形成。再者,膜界面是 指被成膜面和薄膜連接之境界面。 藉由如此之成膜方法,在需要低溫、低損傷之有機 EL元件等之基板之被成膜面,藉由在上述低壓下之低 200846485 溫、低損傷成膜形成充分厚度之初期層,藉由該初期層於 形成成膜速度大之第2層時產生,可以防止自與濺鍍量同 時增加之標靶放出之二次電子等之荷電粒子,或因電漿密 度高對基板產生之影響。
因此,可於上述需要低溫、低損傷成膜之基板形成低 溫、低損傷之膜,並且比起在成膜最後執行上述低溫低損 傷之時之成膜速度,可以增大在成膜行程(形成第1層和 第2層之行程)全體之成膜速度(縮短成膜時間),可以謀 求生產性之提升。 專利文獻1 :日本國特開2004-285445號公報 專利文獻2 :日本國特開2005-340225號公報 【發明內容】 [發明所欲解決之課題] 但是,若藉由上述濺鍍方法,於形成第1層和第2層 之時,因各個真空容器壓力爲不同,故於形成第1層之 後,於形成第2層之前,必須變更(提高)真空容器內之壓 力。 變更其真空容器內中之壓力係藉由變更導入至真空容 器內之濺鍍氣體(例如氬氣體等)之流量而執行,但至真空 容器內成爲特定壓力而安定,並且壓力變更後執行濺鍍爲 止需要特定時間。 因此,若藉由上述濺鍍方法,由於真空容器內之壓力 變更形成第2層之時之成膜速度的上昇率低,變更真空容 -8- 200846485 器內之壓力需要特定時間,從開始成膜至取得所需之膜厚 爲止之成膜行程全體所需之時間,較執行成膜速度小之上 述低溫、低損傷成膜之時,無充分短縮上述成膜行程全
體。具體而言,爲了濺鍍而所投入至陰極之電力(投入電 力)相同,藉由使流入至真空容器內之濺鍍氣體流量增加 而提高成膜時之真空容器內壓力所產生之成膜行程全體的 成膜速度僅能期待數%〜1 0%。再者,近年來,藉由更縮 短成膜行程全體之時間求取生產性之提升。 再者,若藉由上述濺鍍法,爲了補足射入至基板之二 次電子或負離子等之荷電粒子,必須配置RF線圈,再者 必須另外配置用以驅動上述RF線圏之RF用電源,或用 以控制RF線圈及RF用電源之控制手段等。因此,用以 執行上述濺鍍方法之濺鍍裝置成爲複雜之構成。 在此,本發明係鑑於上述問題點,是以提供簡單之構 成’可低溫、低損傷成膜,並且生產性高之濺鍍方法及濺 鑛裝置。 [用以解決課題之手段] 在此,爲了解除上述課題,本發明所涉及之濺鍍方 法’爲在真空容器內於被成膜對象物形成初期層之後,又 於初期層上形成第2層的濺鍍方法,其特徵爲:在上述真 空容器內,將一對標靶以其表面彼此隔著間隔互相對向且 該表面朝向被配置在標靶間之側方的被成膜對象物傾斜之 方式予以配置,使上述一對標靶之對向面側產生磁場空間 -9- 200846485 而予以濺鍍,藉由該被濺鍍之濺鍍粒子在被成膜對象物形 成初期層,並且,以比初期層之成膜速度快的成膜速度在 被成膜對象物形成第2層。
再者,本發明所涉及之濺鍍裝置,爲在真空容器內於 被成膜對象物形成初期層之後,又於初期層上形成第2層 的濺鍍方法,其特徵爲:上述真空容器具備有隔著間隔互 相對向,且配置成該表面朝向被配置在標靶間之側方的被 成膜對象物傾斜而形成初期層的一對標靶,和使在該一對 標靶之對向面側產生磁場空間之磁場產生手段,和用以保 持被成膜對象物之支持器,藉由較初期層之成膜速度快之 成膜速度,在被成膜對象物形成第2層。 再者,本發明所涉及之濺鍍裝置爲在內部空間藉由用 以配設執行上述初期層之成膜之第1成膜部的第1成膜區 域和用以配設執行上述第2層之成膜之第2成膜部的第2 成膜區域所構成之上述真空容器內,並設上述第1成膜部 和上述第2成膜部,在第1成膜部於被成膜對象物形成初 期層之後,使上述被成膜對象物從第1成膜部中形成被成 膜對象物之第1成膜位置移動至第2成膜部中形成被成膜 對象物之第2成膜位置,在第2成膜部又於被成膜對象物 形成第2層的濺鍍方法,在第1成膜部中,將上述一對標 靶當作第1標靶予以配置,在一方之第1標靶表面側,使 產生磁力線從其外周部朝向中心部成爲弧狀般之向內彎曲 磁場空間,並且在另一方之第1標靶表面側,使產生磁力 線從其中心部朝向外周部成爲弧狀般之向外彎曲磁場空 -10- 200846485 間,並且,磁力線從一方之第1標靶周邊朝向另一方之第 1標靶周邊,並且包圍形成在第1標靶間之第1標靶間空 間,同時使產生磁場強度大於上述彎曲磁場的筒狀輔助磁 場空間而予以濺鍍,藉由該被濺鍍之第1濺鍍粒子在被成 膜對象物形成初期層,在第2成膜部中,於第2標靶表面 側使產生上述向內或向外彎曲磁場空間而予以灑鍍,藉由 該被灑鑛之弟2灑鑛松子將被成膜對象形成第2層。
再者,本發明所涉及之濺鍍裝置,爲在內部空間藉由 用以配設執行上述初期層之成膜之第1成膜部的第1成膜 區域和用以配設執行上述第2層之成膜之第2成膜部的第 2成膜區域所構成之上述真空容器內,並設上述第1成膜 部和上述第2成膜部,具備上述支持器在保持被成膜對象 物之狀態下可從第1成膜部中形成被成膜對象物之第1成 膜位置移動至第2成膜部中形成被成膜對象物之第2成膜 位置的濺鍍裝置,上述第1成膜部具備有各具有由上述一 對標靶所構成之第1標靶,和在該第1標靶之對向面側使 產生磁力線成爲弧狀般之彎曲磁場空間之彎曲磁場產生手 段,和設置成包圍上述第1標靶之筒狀輔助磁場產生手段 的一對第1複合型陰極,該一對之第1複合型陰極被配置 成第1標靶表面彼此隔著間隔互相對向並且上述表面朝向 位於第1標靶間之側方的第1成膜位置傾斜,上述一對第 1複合型陰極之一方之彎曲磁場產生手段爲以磁力線從第 1標靶外周部朝向中心部之方式設定極性之向內彎曲磁場 產生手段,另一方彎曲磁場產生手段爲以磁力線從第1標 -11 - 200846485
靶之中心部朝向外周部之方式設定極性之向外彎曲磁場產 生手段,上述筒狀輔助磁場產生手段係磁力線從一方之第 1標靶周邊朝向另一方之第1標靶周邊,並且包圍形成在 第1標靶間之第1標靶間空間,同時產生磁場強度較彎曲 磁場空間大之筒狀輔助磁場空間,上述第2成膜部具有第 2標靶,和在該第2標靶之表面側產生上述向內或向外彎 曲磁場空間之向內或向外彎曲磁場產生手段,具備可朝向 第2成膜位置使濺鍍粒子飛散並且成膜速度較上述第1成 膜部快之濺鍍陰極。 若藉由如此之構成,在上述第1成膜區域之第1成膜 部中,上述筒狀輔助磁場空間藉由各設置於上述一對第1 標祀之各弟1標祀周邊的上述筒狀輔助磁場產生手段,以 磁力線從一方之第1標靶朝向另一方之第1標靶周邊之方 式,包圍形成在第1標靶間之第1標靶間空間,並且形成 較磁場強度大之筒狀輔助磁場空間(產生)。 如此一來,在彎曲磁場產生手段(第1標靶)之周邊另 外設置筒狀輔助磁場產生手段,以包圍第1標靶間空間之 方式形成上述筒狀輔助磁場空間,不會縮短(縮小)一對第 1標靶中心間距離,可以在第1標靶間空間和被成膜對象 物之基板之間形成磁場強度大之空間。因此,在第1成膜 部中’不會减慢成膜速度,電漿封閉於第1標靶(第1複 合型陰極)間之效果,及二次電子等之荷電粒子封閉於第 1標靶(第1複合型陰極)間之效果爲良好。 即是,因形成在第1標靶表面之彎曲磁場空間被上述 -12- 200846485 筒狀輔助磁場空間包圍(包住),故即使電漿從彎曲磁場空 間露出之時,也藉由筒狀輔助磁場空間被封閉(防止露出 至基板側),可以抑制上述電漿對基板側造成影響。
再者’在第1成膜部中,從上述彎曲磁場空間飛至 (飛來)基板側之二次電子等之荷電粒子,因彎曲磁場空間 被筒狀輔助磁場空間包圍,故荷電粒子封閉於第1標靶間 空間內之效果變大。即是,減少上述荷電粒子飛至基板 側。 並且,第1複合型陰極爲具備有筒狀輔助產生手段之 磁控管方式之陰極(磁控管陰極),故即使增大投入至該陰 極之電流値,如對向標靶式陰極般,出現電漿集中於中心 部之現象,放電成爲不安定,形成在標靶表面附近之電漿 可以長時間安定放電。 因此,在第1成膜部中,不用縮短一對第1標靶之中 心間距離,長時間安定,可以充分縮小電漿對上述基板之 影響及從濺鍍面飛來之二次電子等之荷電粒子所造成之影 響(損傷),其結果,可在基板形成低溫、低損傷之初期 層。換言之,即使對於需要低溫、低損傷之成膜亦可以形 成。 因此,在第1成膜部中,如上述般藉由濺鍍。可以在 基板執行低溫、低損傷之成膜,形成初期層(第1層)。之 後,不用變更真空容器內之壓力等之濺鍍條件,藉由支持 器使基板從第1成膜部中之第1成膜位置移動至第2成膜 部中之第2成膜位置。然後,在第2成膜部中,開始成膜 •13- 200846485 速度較第1成膜部慢之濺鍍。此時,藉由在第2成膜部中 執行成膜速度慢之濺鍍,可以幾短時間形成(形成)第2 層,但是飛至基板側之二次電子等之荷電粒子,或電漿對 基板側之影響較第1成膜部中之濺鍍增加。
但是,在第1成膜部中,藉由低溫、低損傷成膜在基 板形成初期層,該被形成之初期層當作保護層發揮功能, 依此可以抑制形成第2層時因二次電子等之荷電粒子對基 板造成損傷或電漿影響,並且可以快速成膜速度(薄膜形 成)。即是,藉由將初期層覆蓋於基板,可以自基板保護 因荷電粒子飛來所引起之損傷或電漿影響所引起之溫度升 高。 並且,於形成初期層之後,形成第2層之時,僅變更 基板位置即可,因不需要執行真空容器內之壓力等般之條 件變更需要較多時間之濺鍍條件變更,故可以短時間形成 所需之膜厚。該由其對多數基板形成薄膜(成膜處理)之時 則爲有效。 以往,首先對最初基板形成第1層之後,變更(提高) 真空容器內壓力而形成第2層,之後爲了對下一個基板形 成膜,再次將真空容器內之壓力返回用以形成第1層之壓 力,之後,變更成用以形成第2層之壓力而執行成膜,藉 由反覆其過程,連續性成膜處理多數基板。 如此一來,若藉由以往之濺鍍方法,爲了連續性成膜 處理多數片基板,必須數次變更真空容器內之壓力,僅上 述壓力變更所需之時間就成爲相當之時間,就以成膜行程 -14- 200846485 全體時間而言,在生產性之面上花太多時間。 但是,在本發明中,無須變更真空容器內中之壓力等 之上述濺鍍條件,由於僅藉由順序將基板搬運至第1及第 2成膜部即可,故可以大幅度對多數片基板縮短成膜時 間。
以上,可對低溫、低損傷成膜所需之基板,執行成 膜,並且即使於連續性對數片基板執行成膜處理之時亦可 以謀求縮短成膜時間。 再者,第1複合型陰極由於爲具備有筒狀輔助磁場產 生手段之磁控管陰極,故亦可以對長方形基板形成膜。即 是,在對向標靶式陰極中,當比標靶之對向面中之縱橫比 約3 : 1更爲長方形時,因標靶間之放電成爲不安定,故 高品質之薄膜形成成爲困難。再者,爲了在長尺基板形成 薄膜,縱橫比雖然3 : 1,但亦可考慮使用採用大型標靶 之對向標靶式陰極。但是,此時,經濟性極差。對此,在 磁控管陰極中,標靶之對向面中之縱橫比因可以設爲5 : 1以上之長方形,故對於對應於其標靶之長方形基板可以 形成薄膜。因此,即使在第1複合型陰極中,也不會使經 濟性惡化,可以對長方形之基板形成薄膜。而且,第1複 合型陰極比通常之磁控管陰極,又具備筒狀輔助磁場產生 手段,依此可執行低溫、低損傷之成膜。 並且,在本發明中,爲了執行低溫低損傷成膜,由於 不需要在第1成膜部之一對第1標靶之對向面側配置RF 線圈,或另外配置用以驅動該RF線圏之RF用電源或用 -15- 200846485 以控制RF線圈及RF用電源之控制手段等,故可以成爲 簡單之構成。 再者,在本發明所涉及之濺鍍方法中,在上述第1成 膜區域中,即使多數並設上述第1成膜部,在上述被多數 並設之第1成膜部依序或是同時形成被成膜對象物亦可。
若藉由如此之構成,在第1成膜區域中並設多數第1 成膜部,因被成膜對象物藉由如此之多數第1成膜部依序 或同時被成膜,故可以提升成膜速度,並藉由縮短在第1 成膜區域之成膜時間,則可以謀求更高生產性。 再者,本發明所涉及之濺鍍方法,即使於上述第2成 膜區域中,多數並設上述第2成膜部,在上述被多數並設 之第2成膜部依序或同時形成被成膜對象物亦可,在本發 明所涉及之濺鍍裝置中,上述第2成膜部即使爲多數並設 在上述第2成膜區域之構成亦可。 若藉由如此之構成,在第2成膜區域中並設多數第2 成膜部,因被成膜對象物藉由如此之多數第2成膜部依序 或同時被成膜,故上述相同可以提升成膜速度,並藉由縮 短在第2成膜區域之成膜時間,可以謀求更高生產性。 再者’就以另一*系統之具體發明而言,本發明所涉及 之濺鍍方法,係將上述一對標靶之對向面所構成的角設定 成特定角度而予以濺鍍,在被成膜對象物將上述初期層形 成至特定厚度之後,將上述對向面各方向轉換成被成膜對 象物側而使對向面所構成之角度大於上述特定之角度而予 以濺鍍,形成上述第2層。 -16- 200846485 再者,本發明所涉及之濺鍍裝置係上述一對標靶互相 對向之對向面所構成之角度變大之方式,可方向轉換被配 置在上述支持器側。
一般,上述一對標靶之對向面所構成之角度越小(對 向面彼此越接近平行),越減少到達(飛來)至屬於被成膜 對象物之二次電子等之荷電粒子,並且提升電漿封閉於標 靶間之效果,但是因到達至基板之濺鍍粒子也減少,雖然 對於基板可成爲低溫、低損傷,但形成於基板之薄膜之成 膜速度變小。 另外,上述一對標靶之對向面所構成之角度越大(對 向面越朝向基板方向),越增加到達基板之二次電子等之 荷電粒子,並且電漿對標靶間之封閉變差,但是到達基板 之濺鍍粒子因爲也增加,故雖然相對於基板電漿引起之溫 度上昇及荷電粒子引起損傷,但成膜速度變大。 因此,若藉由上述構成,藉由將上述對向面所構成之 角度設爲特定角度(小角度)而予以濺鍍,成膜速度小,但 是可以在基板執行低溫低損傷成膜至特定厚度,藉由該低 溫低損傷成膜成膜(形成)初期層(第1層)。之後,不變更 真空容器內之壓力等之濺鍍條件,使上述對向面各方向轉 換至基板側,增大上述所構成之角度,而予以灑鍍,依此 雖然增加到達基板之二次電子等之荷電粒子或電漿之影 響,但是可以增大成膜速度而形成第2層(形成)。 即是,藉由低溫、低損傷成膜,在基板形成出充分厚 度之初期層。之後,將一對標靶之各對向面方向轉換至基 -17- 200846485
板(上述支持器)側而形成第2層,依此因各標靶之對向面 (濺鑛面)更朝基板方向’故可以謀求較變更真空容器內之 壓力’提升更大之成膜速度。然後,此時增加到達至基板 之二次電子等之荷電粒子或電漿影響可以藉由上述初期層 當作保護層發揮功能而予以抑制。並且,也不需要變更真 空谷器內之壓力變更時需要長時間之濺鍍條件。因此,可 以謀求執行低溫低損傷,並且縮短大幅度縮短成膜行程全 體之成膜時間(提升成膜速度)。具體而言,以相同投入電 力變更一對標靶之對向面所構成之角度而予以濺鍍,依此 提升變更上述所構成之角度後之成膜速度爲1 〇 %以上。 並且,在本發明中,爲了執行低溫、低損傷成膜,不 需要在一對標靶之對向面側配置RF線圏,或另外配置用 以驅動該RF線圈之RF用電源,或RF線圈及控制RF用 電源之控制手段等,故可以成爲簡單之構成。 並且,上述所構成之角度0°稱爲對向面彼此平行之狀 φ 態,再者,上述所構成之角度變大是指上述一對標靶對向 面方向各轉換至上述基板側而朝向基板方向(方向轉換), 上述所構成之角度變小是指上述對向面彼此朝向接近平行 之方向。 再者,本發明所涉及之濺鍍方法中,產生於上述一對 標靶之對向面側之磁場空間即使爲磁力線從一方標靶朝向 另一方標靶之標靶間磁場空間之構成亦可,本發明所涉及 之濺鍍裝置中,上述磁場產生手段即使爲磁力線自一方標 靶朝向另一方標靶之標靶間磁場空間之標靶間磁場產生手 -18- 200846485 段之構成亦可。 藉由如此之構成,在一對標靶間形成磁力線從一方之 標靶朝向另一方標靶之標靶間磁場空間,依此在該標間磁 場空間內形成電漿(封閉)而執行濺鍍,所謂藉由對向標靶 型濺鍍陰極所產生之濺鍍,依此在上述所構成之角度小之 狀態下在基板形成初期層,之後,增大上述構成之角度, 在基板形成第2層而形成薄膜。
藉由如此成膜,依據低溫、低損傷成膜,在基板形成 初期層,依據該所形成之初期層當作保護層發揮功能,於 成膜第2層之時,可以抑制電漿或二次電子等之荷電粒子 對基板產生影響,而予以成膜,可在需要低溫、低損傷成 膜之基板(被成膜對象物)成膜。 並且,以低溫、低損傷形成初期層之後,將一對標靶 之各對相面方向轉換至基板側而形成第2層,依此可以謀 求較變更真空容器內之壓力提升成膜速度。再者,自初期 層成膜厚至成膜速度大之第2層之成膜開始之間,僅變更 一對標靶之上述構成角度,則不需要變更真空容器內之壓 力等變更所需之長時間的灑鍍條件。因此,可以謀求大幅 度縮短成膜時間,謀求提升薄膜之生產性。 再者,本發明所涉及之濺鍍方法中,以磁力線成爲同 方向之方式,包圍上述標靶磁場空間之外側,並且,即使 爲又產生磁場強度較該標間磁場空間之筒狀輔助磁場空間 的構成亦可,在本發明所涉及之濺鍍裝置中,即使又爲以 磁力線成爲同方向之方式,包圍上述標靶間磁場空間之外 -19- 200846485 側,且配置成產生磁場強度大之筒狀輔助磁場空間之筒狀 輔助磁場產生手段各包圍上述一對標靶的構成亦可。 若藉由如此之構成,由於以包圍標靶間磁場空間之方 式,形成(產生)筒狀輔助磁場空間,故不用縮短一對標靶 之中心間距離’可以增大標間&場空間中央部之磁場強 度。因此,不會降低(縮小)成膜速度,電漿封閉於標靶間 之效果,及二次電子等之荷電粒子封閉於標靶間之效果爲
即是,以包圍標靶間磁場空間之外側之方式又形成筒 狀輔助磁場空間,故自一方標靶之中心連結至另一方標靶 之中心的標靶間磁場空間中之中心線朝向外側所形成之磁 束密度大之空間(後述封閉磁場空間之寬度)變大,電漿不 會從形成在標間磁場空間和其外側之筒狀輔助磁場空間所 構成之磁場空間(以下,也單稱爲「封閉磁場空間」)露出 而被封閉在該封閉磁場空間內。如此一來,藉由在封閉磁 φ 場空間內封閉電漿,可以減少該電漿對基板之影響。並 且’封閉磁場空間即使爲標靶間磁場空間和筒狀輔助磁場 空間之合成磁場空間,形成標靶間磁場空間和筒狀輔助磁 場空間隔著磁通密度小之空間亦可,再者,即使標靶間磁 場空間和輔助磁場空間一體性(磁通密度相同或是連續性 變化)形成亦可。 再者,自上述標靶間磁場空間飛出至基板側之二次電 子等之荷電粒子也因爲上述封閉磁場空間之寬度較標靶間 磁場空間僅有筒狀輔助磁場空間之部份變大,故欲向外飛 -20- 200846485 出之荷電粒子之封閉磁場空間內之移動距離變大。因此, 何電粒子封閉於該封閉磁場空間內之效果變大。即是,荷 電粒子之自封閉磁場空間內朝基板側之飛出減少。 並且,由於筒狀輔助磁場空間較標靶間磁場空間磁場 強度大,故可以取得隨著封閉磁場空間中之磁場強度從封 閉磁場空間(標靶間磁場空間)之中心線離開變大之磁場分 佈。
即是,即是,僅在以往之各標靶之背面側(與對向面 相反側)配置有磁場產生手段之對向標靶型濺鍍陰極,是 當增大投入至陰極之投入電力時,標靶間之電漿集中於中 央部,隨此標靶之侵蝕也是中央部變大。其現象因標靶爲 磁性體之時,該標靶成爲磁軛,故比起標靶爲非磁性體之 時,更爲顯著。但是若藉由上述構成,封閉磁場空間由於 形成朝向其外側磁場強度變大之磁場分佈,故即使標靶爲 磁性體,亦可以緩和因增大投入至陰極之投入電力所引起 之電漿集中於封閉磁場空間(標靶間磁場空間)中央部,尤 其在中央部侵蝕之大小變大之情形也消失。因此,即使標 靶由磁性體構成,亦可以抑制標靶之利用效率降低,形成 於基板上之薄膜之膜厚分佈也成爲相同(均勻化)。 因此,可成爲更低溫、低損傷成膜,可以更提升膜 質。再者,若爲膜質若爲與藉由不產生筒狀輔助磁場空間 之濺鍍而形成之薄膜的膜質爲相同程度時,則可以增大上 述一對標靶之對向面所構成之角度,可以更增大成膜速 度,謀求生產性之提升。 -21 - 200846485 再者,本發明所涉及之濺鍍方法中,即使產生於上述 一對標靶對向面側之磁場空間爲磁力線弧狀連結上述標靶 之對向面之外周部和中心部的彎曲磁場空間亦可,在本發 明濺鍍裝置中,上述磁場產生手段即使爲磁力線弧狀連結 標靶之對向面外周部和中心部之彎曲磁場空間的彎曲磁場 產生手段之構成亦可。
若藉由如此之構成,依據在對向面上磁力線弧狀連結 該對向面之外周部和中心部之彎曲磁場空間,依此在該灣 曲磁場空間內形成電漿(封閉)而執行濺鍍,所謂的使用磁 控管濺鍍陰極,互相使一對上述磁控管型灑鍍陰極互相對 向而執行之濺鍍,在上述所構成之角度爲小之狀態下,在 基板形成初期層,之後,增大所構成之角度,藉由在基板 形成第2層而形成薄膜。 藉由如此成膜,依據與上述相同低溫、低損傷成膜, 在基板形成初期層,藉由該所形成之初期層當作保護層發 揮功能,於形成第2層之時,可以一面抑制二次電子等之 荷電粒子或電漿等之影響對基板之影響,一面成膜,並可 對低溫、低損傷成膜所需之基板(被成膜對象物)成膜。 並且,於以低溫、低損傷形成第1層之後,藉由將一 對標靶之各對向面方向轉換至基板側而形成第2層,則可 以較變更真空容器內之壓力更提升成膜速度。再者,自初 期層成膜厚至成膜速度大之第2層成膜開始之間,僅以變 更一對標靶之上述所構成之角度,不需要變更真空容器內 之壓力等之變更所需長時間之濺鍍條件。因此,可以大幅 -22- 200846485 度縮短成膜時間,可以提升薄膜之生產性。
再者,在本發明所涉及之濺鍍方法中,上述彎曲磁場 空間即使爲一方標靶之對向面之磁力線從外周部朝向中心 部,另一方之標靶之對向面之磁力線從中心部朝向外周部 般的彎曲磁場空間,並且以磁力線從一方之標靶周邊朝向 另一方之標靶周邊之方式,包圍形成於上述一對標靶間之 標靶間空間之外側,同時使產生磁場強度較彎曲磁場空間 大的筒狀輔助磁場空間之構成亦可,在本發明所涉及之濺 鍍裝置中,上述彎曲磁場產生手段係一方之標靶之對向面 之磁力線從外周部朝向中心部,產生另一方之標靶之對向 面之磁力線從中心部朝向外周部般之彎曲磁場空間的彎曲 磁場產生手段,並且即使爲以磁力線從一方標靶周邊朝向 另一方標靶周邊之方式,包圍形成在一對標靶間之標靶間 空間,並且產生磁場強度大於彎曲磁場空間之筒狀輔助磁 場空間之筒狀輔助磁場產生手段配置成各包圍上述一對標 靶之構成亦可。 若藉由如此之構成,由於形成(產生)從一方標靶周邊 筒狀連結至另一方之標靶周邊,磁力線從一方標靶周邊朝 向另一方標靶周邊之筒狀輔助磁場空間般之筒狀輔助磁場 空間,故於濺鍍之時,自標靶對向面上之彎曲磁場空間露 出之電漿及飛出之二次電子等之荷電粒子被封閉於上述筒 狀輔助磁場空間內。 即是,因爲在上述筒狀輔助磁場空間之兩端以將對向 面當作內側之標靶各蓋上蓋子之配置,故形成在標靶表面 -23- 200846485 (對向面)之彎曲磁場空間露出之電漿藉由輔助磁場空間被 封閉(防止露出至基板側),可以減少該電漿等對基板之影
再者,自上述彎曲磁場空間飛出至基板側之二次電子 等之荷電粒子,因也在上述筒狀輔助磁場空間之兩端,以 將對向面(濺鍍面)設爲內側之標靶各蓋上蓋子,故可以執 行荷電粒子封閉在筒狀輔助磁場空間內,減少荷電粒子到 達至基板。 再者,由於使用磁控管濺鍍陰極,故於濺鑛之時,即 使增大投入至陰極之電流値,亦如對向標靶型濺鍍陰極 般,出現電漿集中於中心部之現象,放電成爲不安定,形 成在表面附近之電漿可以長時間安定放電。 並且,由於筒狀輔助磁場空間較彎曲磁場空間磁場強 度大,故對向面附近中之磁場強度可以取得標靶之中心側 小,標靶周邊部成爲最大之磁場分佈,自彎曲磁場空間露 出之電漿朝筒狀輔助磁場空間內之封閉效果,及飛出之二 次電子等之荷電粒子之封閉效果成爲良好。 因此,不用縮短一對標靶之中心間距離,可以極度縮 小因自電漿對屬於成膜對象之基板的影響及因自濺鍍面 (對象面)飛來之二次電子等所造成之影響。其結果,可成 爲更低溫、低損傷成膜,可以提升膜質。再者,若膜質與 藉由不產生筒狀輔助磁場空間之濺鍍所形成之薄膜膜質相 同程度時,則可以更增大上述一對標靶之對向面所構成之 角度,其結果,可以增大成膜速度謀求生產性之提升。 -24- 200846485 再者,在本發明所涉及之濺鍍裝置中,上述第2成膜 部即使具備以第2標靶表面配設成朝向第2成膜位置之上 述濺鍍陰極所構成之平行平板磁控管陰極亦可。
若藉由如此之構成,第2成膜部於在第2成膜位置配 置基板之時,因具備有將在表面側形成彎曲磁場空間之上 述濺鍍陰極(磁控管陰極),配置成該灑鍍陰極所具備之第 2標靶和基板對向,並且上述第2標靶之表面(濺鍍面)和 上述基板之被成膜面成爲平行,所謂的平行平板磁控管陰 極(平面陰極),故較上述基板之被成膜面和第2標靶表面 傾斜配置具有特定角度之時,增加相對於相同投入電力到 達基板之濺鍍粒子,可以加速第2成膜部中之成膜速度。 其結果,因在第2成膜區域中短縮第2層形成所需之 時間,隨此也縮短基板所需之膜厚之薄膜之時之成膜行程 全體之成膜時間,依此可以謀求薄膜之生產性之提升。 再者,在本發明所涉及之濺鍍裝置中,上述第2成膜 部即使以第2標靶表面係以第2標靶表面朝向第2成膜位 置之方式並設一對上述濺鍍陰極,具備各連接可施加180° 相位偏移之交流電場之交流電源的雙磁控管陰極亦可。 若藉由如此之構成,第2成膜部於在第2成膜位置配 置基板之時,並設一對在比面側形成彎曲磁場空間之上述 濺鍍陰極(磁控管陰極),並且配設成各濺鍍陰極所具備之 上述第2標靶表面(濺鍍面)和上述基板之被成膜面平行或 是略平行,且具備於一對濺鍍陰極各連接可施加180°相位 偏移之交流電場之交流電源的所謂雙磁控管陰極。 -25- 200846485 其雙控磁管陰極是當一方之磁控管陰極被施加負電位 時,另一方之磁控管陰極被施加正之電位或是接地電位’ 依此該另一方控磁管陰極擔任陽極之任務’依此’施加負 電位之一方之控磁管陰極所具備之第2標靶被濺鍍。再 者,當另一方控磁管陰極被施加負電位之時,——方控磁管 被施加正電位或是接地電位,依此該一方控磁管陰極擔任 陽極之任務,另一方控磁管陰極所具備之第2標靴被濺
鍍。 藉由如此交互切換施加至一對控磁管陰極之施加電 位,消除第2標靶表面之氧化物、氮化物之充電,可成時 間安定放電。因此,可長時間形成SiOx等絕緣性薄膜。 再者,與上述相同,因可以增大投入至磁控管陰極之 投入電力,故增大投入至該陰極之投入電力,執行高速濺 鍍,可以增加第2成膜部中之成膜速度。 其結果,可以形成高品質之第2層,並且可以縮短形 成第2層所需之時間,依此可以謀求薄膜高品質化及生產 性之提升。 再者,上述第2成膜部即使具備一對第2複合型陰 極,該一對第2複合型陰極各具有第2標靶、在該第2標 靶表面側產生磁力線成爲弧狀之彎曲磁場空間之彎曲磁場 產生手段,和設置成包圍上述第2標靶之筒狀輔助磁場產 生手段,該一對第2複合型陰極被配置成第2標靶之表面 彼此隔著間隔互相對向,並且上述表面朝向位於第2標耙 間之側方的第2成膜位置傾斜,上述一對第2複合型陰極 -26- 200846485
之一方的彎曲磁場產生手段爲以磁力線從第2標靶外周部 朝向中心部之方式設定極性之向內彎曲磁場產生手段,另 一方之彎曲磁場產生手段爲以磁力線從第2標靶之中心部 朝向外周部之方式設定極性之向外彎曲磁場產生手段’上 述筒狀輔助磁場產生手段係磁力線從一方之第2標靶周邊 朝向另一方之第2標靶周邊,並且包圍形成在第2標靶間 之第2標靶間空間,同時使產生磁場強度較彎曲磁場空間 大之筒狀輔助磁場空間,具備第2標靶之對向面彼此所構 成之角度大於第1成膜部所具備之上述一對第1複合型陰 極中之第1標靶之對向面彼此所構成之角度的一對上述第 2複合型陰極亦可。 若藉由如此之構成,第1成膜部所具備之一對第1複 合型陰極中之第1標靶表面彼此所構成之角度小於第2成 膜部所具備之一對第2複合型陰極中之第2標靶表面彼此 (表面彼此更接近於平行)。因此,因在第1成膜部中’較 第2成膜部提升由於濺鍍產生之電漿或二次電子等之荷電 粒子封閉於標靶間之效果,故減少飛至基板側之荷電粒 子,並且減少因電漿所引起之影響,因此可對基板形成低 溫、低損傷之膜。 另外,第2成膜部具備之一對第2複合型陰極中之第 2標靶表面彼此所構成之角度,大於第一成膜部所具備之 一對第1複合型陰極中之第1標靶表面彼此所構成之角度 (標靶表面更朝向基板方向)。因此,在第2成膜部中,較 第1成膜部減少由於濺鍍所產生之電漿或二次電子等之荷 -27- 200846485 電粒子朝標靶間封閉效果,增加飛至基板側之荷電粒子, 並且增加因電漿所引起之影響,故更容易增加因電漿對基 板之影響而產生之溫度上昇及由於荷電粒子之到來所引起 之損傷。但是,由於也增加飛至基板側之第2濺鍍粒子, 故成膜速度較第1成膜部更快。
因此,在第1成膜部中,藉由如上述般予以濺鍍,可 以在基板上執行低溫、低損傷成膜至特定厚度,形成初期 層(第1層)。之後,不變更真空容器內之壓力等之濺鍍條 件,藉由支持器將基板從第1成膜部中之第1成膜位置移 動至第2成膜部中之第2成膜位置,在第2成膜部中執行 成膜速度較第1成膜部快之濺鍍。如此一來,藉由執行成 膜速度快之濺鍍,飛至基板側之二次電子等之荷電粒子或 電漿的影像較第1成膜部增加,但可以以短時間形成第2 層。 依據上述,由於在第1成膜部中,於基板上藉由低 Φ 溫、低損傷成膜形成初期層,該所形成之初期層則當作保 護層發揮功能’可以一邊於在第2成膜部中形成第2層之 時,抑制朝基板飛來二次電子等之荷電粒子或電漿之影響 等,一邊執行成膜速度快之成膜(形成薄膜)。並且,於形 成初期層之後,於形成第2層之時,僅變更基板位置即 可,由於不需要必變更真空容器內之壓力等之條件變更所 需之時間的濺鍍條件,故可以短時間形成所需之膜厚。尤 其’於對多數片基板連續形成薄膜(成膜處理)之時,與上 述相同,不需要變更真空容器內中之壓力等之上述濺鍍條 -28 - 200846485 件,由於僅順序藉由支持器將基板搬運至第1及第2成膜 部即可,故可以對多數片基板可以大幅度短縮成膜時間。 其結果,對於需要低溫低損傷成膜之基板,可執行成 膜,並且於連續性成膜處理多數片基板之時亦可以謀求縮 短成膜時間。即是,可以縮短成膜行程全體之時間,可以 謀求薄膜生產性之提升。因此,可在需要低溫、低損傷成 膜的基板執行成膜,並且,亦可以短縮成膜時間謀求提升
生產性。 再者,上述一對第1複合型陰極即使爲各連接可施加 1 8 0°相位偏移之交流電場之交流電源的構成亦可。 若藉由如此之構成,上述一對第1複合陰極因爲具備 有筒狀輔助磁場產生手段之磁控管方式之陰極(磁控管陰 極),故當對一方磁控管施加負電位時,則在另一方磁控 管陰極施加正電位或接地電位,依此該另一方之磁控管陰 極擔任陽極之任務,因此施加負電位之一方磁控管陰極所 具備之第1標靶被濺鍍。再者,當另一方磁控管陰極被施 加負電位時,該一方磁控管陰極則擔任陽極之任務,另一 方磁控管陰極所具備之第1標靶則被濺鍍。 如此一來由於交互切換對一對磁控管陰極施加之施加 電位,與上述相同,第1標靶表面之氧化物、氮化物之充 電消失,可長時間安定放電。因此,可形成SiOx等絕緣 性薄膜之成膜。 其結果,可以形成高品質之初期層(第1層),依此可 以謀求薄膜之高品質。 -29- 200846485
再者,本發明所涉及之濺鍍裝置中,上述一對標靶即 使以互相對向之對向面所構成之角度變大或是變小之方式 被配置成可方向轉換,又具備有在支持器配置被成膜對象 物之時,用以檢測出被設置在上述被成膜對象物附近,且 臨著從上述一對標靶之各標靶飛向上述成膜對象物之濺鍍 粒子之流路之位置上的膜厚或是溫度之至少一方的檢測手 段,和根據以該檢測手段所檢測出之値,控制成將各標靶 予以轉換方向的控制部亦可。 若藉由如此構成,在被成膜對象物(以下,稱爲基板) 附近,並且臨著上述濺鍍粒子之流路的位置檢測出膜厚之 檢測手段,依此可以檢測出形成在基板被成膜面上之薄膜 之膜厚。如此一來,一面成膜一面檢測出膜厚,依此可以 檢測出每單位時間之膜厚變化(成膜速度)之値(檢測値)。 然後,控制部比較以檢測手段所檢測出之上述檢測値 和初期層之第1成膜條件(當作不對低溫、低損傷成膜所 需之基板之膜界面造成損傷之成膜速度和保護膜發揮功 能),若判斷上述檢測値和上述初期値層之第1成膜條件 不同時,以上述一對標靶之對向面所構成之角度成爲適應 上述初期層之第1成膜條件之角度之方式,方向轉換各標 靶(角度修正),若判斷初期層之成膜完成時,則以適應於 第2層之第1成膜條件之方式,方向轉換各標靶(姿勢變 更)。 其結果,所形成之初期層如同上述初期層之第1成膜 條件被成膜,對於低溫、低損傷成膜所需之基板,更確實 -30- 200846485 不會給予損傷,並且也不會將初期層形成所需以上厚度, 可以以最短成膜時間在基板上成膜。 再者,具備用以在基板附近,並且臨著上述濺鍍粒子 之流路的位置,檢測溫度之檢測手段,依此可以檢測出基 板之被成膜面之溫度。如此一來,藉由檢測出上述被成膜 面之溫度,可以檢測出每單位時間之溫度變化(溫度上昇 値)之値(檢測値)。
然後,控制部比較以檢測手段所檢測出之上述檢測値 和初期層之第2成膜條件(隨著不對低溫、低損傷成膜所 需之基板之膜界面造成損傷之溫度和成膜時間上昇的溫度 上昇値),若判斷上述檢測値和上述初期層之第2成膜條 件不同時,則以上述一對標靶之對向面所構成之角度成爲 適應於上述初期層之第2成膜條件之角度之方式,方向轉 換各標靶(角度修正),當判斷初期層之成膜結束時,則以 適應於第2層之第2成膜條件之方式,方向轉換各標靶 (方向轉換)。 其結果,所形成之初期層如同上述初期層之第2成膜 條件被成膜,對於低溫、低損傷成膜所需之基板,更確實 不會給予損傷,並且也不會將初期層形成所需以上厚度, 可以以最短成膜時間在基板上成膜。 並且,具備用以在基板附近,並且臨著上述濺鍍粒子 之流路的位置,檢測溫度之檢測手段,依此可以檢測出形 成再基板之被成膜面上之薄膜的膜厚,並且檢測出基板之 被成膜面之溫度。如此一來,藉由一邊成膜一邊檢測出膜 -31 - 200846485 厚及上述被成膜面之溫度,與上述相同可以檢測出每單位 時間之膜厚變化(成膜速度)之値及每單位時間之溫度變化 (溫度上昇値)之値(檢測値)。
然後,控制部比較以檢測手段所檢測出之上述膜厚變 化之檢測値和初期層之上述第1成膜條件,並且比較以上 述檢測手段鎖檢測出支上述溫度變化之檢測値和上述初期 層之第2成膜條件,若判斷膜厚變化之檢測値和上述初期 層之第1成膜條件,或是上述溫度變化之檢測値和上述初 期層之第2成膜條件之至少一方爲不同時,則以上述一對 標靶之對向面所構成之角度成爲適應於上述初期層之第1 或第2成膜條件之至少一方的方式,方向轉換各標靶(角 度修正)。然後,當判斷初期層之成膜結束時,則以適應 於第2層之第1及第2成膜條件之方式,方向轉換各標靶 (方向轉換)。 其結果,所形成之初期層因如同上述初期層之第1及 第2成膜條件被成膜,故比起以上述檢測手段僅檢測出膜 厚或是溫度之時’對於需要低溫、低損傷成膜之基板,又 確實不會導致損傷,並且初期層也不用形成所需厚度以 上’又可以以最短成膜時間在基板上成膜。 [發明效果] 依據上述,若藉由本發明,則可以提供以簡單構成, 形成低溫、低損傷之膜,並且,即使於連續性成膜處理多 數片基板之時,生產性也高之濺鍍方法及濺鍍裝置。 -32- 200846485 【實施方式】 以下,針對本發明之第1實施形態,參照第1圖至第 3圖予以說明。
如第1圖所示般,濺鍍裝置1具備有具有內部空間S 之真空容器(腔室)2、用以在屬於被成膜對象物之基板B 之被成膜B’成膜之第1成膜部P1及第2成膜部P2、在保 持基板B之狀態下,至少由第1成膜部P1之朝基板B成 膜之成膜位置的第1成膜位置L1,至第2成膜部P2之朝 基板B成膜之成膜位置的第2成膜位置L2,具備有可移 動真空容器2內(箭頭A方向)支持器(以下記爲基板支持 器)3。 再者,濺鍍裝置1具備有用以供給濺鍍電力至第1成 膜部P1之第1濺鍍電力供給用電源4a、用以供給濺鍍電 力至第2成膜部P2之第2濺鍍電力供給用電源4b、用以 執行真空容器2內(內部空間S)之排氣的排氣裝置5,和 用以供給濺鍍氣體至真空容器2內之濺鍍氣體供給裝置 6。並且,真空容器2有具有用以供給反應性氣體至基板 B附近之反應性氣體供給裝置7。 真空容器2經聯絡通路(基板搬運線路閥)連接有8、 8 ’而連接其他製程室或是載置鎖定室9、9 ’。 真空容器2之內部空間S是由用以配設第1成膜部 P1之第1成膜區域F1,和用以配設第2成膜部P2之第2 成膜區域F2所構成,並設有第1成膜部P1和第2成膜部 -33- 200846485 第1成膜部PI具備有於前端各具有第1標靶10a、 l〇b之一對第1陰極(第1標靶支持器)l la、1 lb,該一對 第1陰極11a、lib被配置成以第1標靶10a’、l〇b’隔著 間隔互相對向。
第1陰極11a、lib具備經背板12a、12b固定於該第 1陰極1 1 a、1 1 b之前端部的第1標靶1 0a、1 Ob,和配設 於背板12a、12b之背面側(與固定有第1標靶l〇a、l〇b 之面相反之面側),並且使第1標靶表面(對向面)10a’、 1 〇b”側產生弧狀彎曲之磁場空間之第1彎曲磁場產生手段 20a、20b,和外嵌於一方第1陰極1 la(l lb)之前端部,並 另一方之第1陰極llb(Ua)之前端部周邊之間產生筒狀磁 場空間之第1筒狀輔助磁場產生手段30a、30b。 詳細而言,第1標靶l〇a、10b之兩對向面10a’、 l〇b’任一者皆配設成朝向一對第1標靶10a、10b間之側 方位置,並且在後述第1成膜部P1中在基板B成膜之位 置的第1成膜位置L1方向傾斜。此時,兩對向面l〇a’、 1 Ob’所構成之角度0 1詳細而言延伸於沿著兩對向面 10a’、l〇b’之方向之面所構成之角度(91被配設成0°〜60 °。如此角度(構成之角度)Θ 1被設定成於濺鍍之時所產 生之電漿及二次電子等之荷電粒子不對基板B之被成膜面 B,造成容許量以上之損傷之小角度。在本實施形態中,構 成角度01爲〇°〜45°,最好爲5°〜20°。 並且,在第1實施形態及後述之其他實施形態中,將 -34- 200846485 在標靶對向面產生彎曲磁場空間之陰極稱爲「磁控管陰 極」,將在上述磁控管陰極具備有上述筒狀輔助磁場產生 手段之陰極稱爲複合型陰極,再者,將配置在上述複合型 陰極之標靶之兩對向面成爲略V字型之配置之一對陰極 成爲「複合型陰極」。
一對第1標靶l〇a、10b在本實施形態中,任一者皆 由錫合金(I TO : Indium Tin Oxide)所構成。該第 1標靶 10a、10b各尺寸形成寬125m mx長度300mmx厚度5mm之 矩形板狀體。然後,該第1標靶10a、10b是對向配置在 真空容器2內之第1成膜部P1(第1成膜區域F1),對向 面(濺鍍面)l〇a’、10b’具有特定間隔(在此對向面l〇a’、 l〇b’之中心T1 a、Tib間距離)而被配置。 第1彎曲磁場產生手段20a、20b爲用以在第1標靶 10a、10b之對向面l〇a’、l〇b5附近產生磁力線成爲弧狀 之磁場空間(參照彎曲磁場空間W 1、W 1 ’ :第1圖之箭號 wl、wl ’)之手段,在本實施形態中,由永久磁石所構成。 第1彎曲磁場產生手段(永久磁石)20a、20b是以鐵氧 系、銨系(例如銨鐵硼)磁石或釤鈷系磁石等之強磁性體所 構成,在本實施形態中,由鐵氧系磁石所構成。 第1彎曲磁場產生手段20a、20b也如第2圖所示 般,具有框狀磁石21a、21b和該框狀磁石21a、21b和反 對磁極之中心磁石22a、22b是由配置在磁軛23a、23b而 形成。更詳細而言,第1彎曲磁場產生手段20a、20b是 藉由形成正面視矩形之框狀之框狀磁石2 1 a、2 1 b,和位 -35- 200846485 於其開口中心之正面視矩形中心磁石22a、22b各被固定 於正面視框狀磁石2 1 a、2 1 b與外周緣爲同形狀之一定厚 度之板狀的磁軛23a、23b而形成(參照第2圖(b)及(c))。
然後,一方之第1彎曲磁場產生手段2 0 a是在背板 12a側端部(磁軛23a側端部)中,以框狀磁石21a成爲N 極(S極),中心磁石22a成爲S極(N極)之方式,配置在 背板12a背面,另一方之第1彎曲磁場產生手段20b是在 背板12b側端部(磁軛23b側端部)中,以框狀磁石21b成 爲S極(N極),中心磁石22b成爲N極(S極)之方式,配 置在背板1 2b之背面。如此一來,在一方第1標靶1 〇a形 成磁力線從該第1標靶表面(對向面)10a’之外周部朝向中 心部成爲弧狀之內象彎曲磁場空間W1 ’在另一*方之第1 標耙1 0 b形成磁力線從該第1標紀表面(對向面)1 〇 b ’之中 心部朝向外周部成爲弧狀之外向彎曲磁場空間 W 1 ’。並 且,有將內向彎曲磁場空間 W1和外向彎曲磁場空間 W 1 ’,單稱爲「彎曲磁場空間W」之情形。 第1筒狀輔助磁場產生手段30a、30b與第1彎曲磁 場產生手段20a、20b相同以永久磁石所形成,也如第3 圖所示般,形成沿著第1陰極(標靶支持器)1 1 a、1 1 b前端 部之外圍(可外嵌)之角筒狀。在本實施形態中,第1筒狀 輔助磁場產生手段30a、30b,是由銨系之銨鐵硼磁石等 所構成,形成正面視矩形之框狀,並且形成沿著前後方向 之周壁之厚度成爲一定(參照第3圖(b)及(c))之角筒狀。 然後,構成第1筒狀輔助磁場產生手段30a、30b之周壁 -36- 200846485 之厚度是天壁3 1最薄,側壁3 2、3 2次薄,如後述般,於 外嵌於第1陰極1 1 a、1 1 b之時,形成成爲基板B側之底 壁33成爲最厚。並且,在本實施形態中,第1筒狀輔助 fe場產生手段30a、30b雖然形成角筒狀,但是,即使爲 圓筒形狀等亦可,若配置成包圍第1標靶10a、10b即 可 ° 該周壁之厚度是以一對第1筒狀輔助磁場產生手段
3 0a、3 Ob之前端之對應部份彼此之中間位置的磁場強度 成爲一定之方式,設定其厚度。因此,藉由兩對向面 10a’、10b’所構成之角度0 1之値,厚度之差產生變化。 因此,於上述所構成之角度0 1之値變大時,也有設定成 側壁3 2、3 2之厚度從天壁3 1朝向底壁3 3漸漸變厚之情 形(參照第3圖(a)之虛線)。 然後,第1筒狀輔助磁場產生手段30a、30b是以前 端側之磁極與第1彎曲磁場產生手段20a、20b之框狀磁 石21a、21b相同之方式,配置成外嵌於第1陰極lla、 lib之前端側外周(參照第3圖(d))。藉由如此配置,將形 成於第1標靶10a、l〇b間之空間(標靶間空間)K1包圍筒 狀,並且磁力線之方向由上述一方第1標靶1 〇 A朝向另 一方第1標靶10B之筒狀輔助磁場空間tl(參照第1圖之 箭號tl)。 第2成膜部P2具備有在前端各具有第2標靶1 10a、 110b之一對第2陰極(第2標靶支持器)ll〇a、110b,該一 對第2陰極1 1 〇 a、1 n b被配設成第2標靶1 1 〇 a、1 1 0 b之 -37 -
200846485 表面1 10a’、1 10b’表面隔著間隔互相對向。 第2陰極(第2標靶支持器)1 1 1 a、1 1 1 b是與第1 部P 1中之第1陰極1 1 a、1 1 b相同,具備經背板固定 2陰極111a、111b之前端部而固定之第2標靶11 1 1 10b,和配設在背板1 12a、1 1 12b之背面側,並且 2標靶表面(對向面)110a’、110b’產生弧狀彎曲之磁 間之第2彎曲磁場產生手段120a、120b,和外嵌於 之第2陰極111 a( 111b)之前端部,並且使在與另一方 2陰極lllb(l 11 a)之前端部周邊之間產生筒狀之磁場 之第2筒狀輔助磁場產生手段130a、130b。 詳細而言,一對第2標靶1 10a、1 10b之兩對 110a’、UOb’中之任一者皆在一對第2標靶 ll〇a、 間之側方位置,並且,在後述第2成膜部P2中,配 朝向成膜於基板B之位置的第2成膜位置L2。此時 對向面 110a’、110b’所構成之角度02爲45°〜180£ 且配設(設定)成較第1標靶l〇a、l〇b之兩對向面1< l〇b’所構成之角度0 1大的値(即是,0 1< 02)。如 角度(所構成之角度)0 2是於濺鍍時,較所構成之 0 1,增加電漿對基板B側之影響及飛至基板B側之 電子等之荷電粒子,爲成膜速度較所構成之角度Θ1 快之角度,以 60°〜12〇°(0 1爲 5°〜20°’且0 1< β 時)爲佳,在本實施形態中,爲45 °( (9 1爲20°之情1 一對第2標靶1 l〇a、1 10b在本實施形態中,與 成膜部P 1中之一對第1標靶1 0 a、1 0 b相同’任一者 成膜 於第 0a ' 使第 場空 一方 之第 空間 向面 1 10b 設成 ,兩 ,並 、 此之 角度 二次 之時 2之 ;)° 第1 皆以 -38- 200846485
銦錫合金(ITO : Indium Tin Oxide)所構成。再者,第2標 靶110a、110 b之大小也與第1標靶10a、10b相同,同樣 形成寬度120mmx長度300mmx厚度5mm之矩形板狀體。 然後,第2標靶11〇3、110七對向配置於真空容器2內之 第2成膜部P2(第2成膜區域F2),對向面(被濺鍍之 面)1 10a’、1 10b’具有特定間隔(在此,對向面1 10a’、 110b’之中心T2a、T2b間距離爲圖中d2=160mm(=dl)之 間隔)而被配置。並且,在本實施形態中,雖然構成第1 標靶l〇a、10b和第2標靶1 10a、1 10b成爲相同形狀,但 是並不限定於此,即使大小或是形狀互相不同亦可。再 者,在本實施形態中,以成爲dl = d2之方式,第1及第 2標靶10a、10b' 110a、11 Ob藉由第1及第2陰極11a、 11b、111a、111b各配置在第1及第2成膜區域FI、F2, 但是即使配置成d 1和d2成爲不同距離亦可。 第2彎曲磁場產生手段120a、120b爲用以在第2標 靶110a、110b之對向面110a,、110b,附近產生(形成)磁 力線成爲弧狀之磁場空間(彎曲磁場空間W 2、W 2,:參照 第1圖之箭號W2、W2’)之手段,在本竇施形態中,以永 久磁石構成。 第2彎曲磁場產生手段(永久磁石)i20a、120b也與第 1彎曲磁場產生手段20a、20b相同,由鐵氧系、銳系磁 石或或釤鈷系磁石等之強磁性體所構成,在本實施形態 中’以鐵氧系磁石所構成。 第2彎曲磁場產生手段120a、120b爲與第1彎曲磁 -39- 200846485
場產生手段20a、20b相同之構成,藉由在磁軛123a、 123b配置框狀磁石121a、121b、具有與該框狀磁石 121a、121b相反磁極之中心磁石122a、122b而形成。更 詳細而言,第2彎曲磁場產生手段120a、120b是藉由形 成在正面視矩形之框狀之框狀磁石1 2 1 a、1 2 1 b,和位於 其開口中心之正面視矩形狀之中心磁石122a、122b各被 固定於正面視框狀磁石1 2 1 a、1 2 1 b和外周圓爲同形狀之 一定厚度之板狀之磁軛123a、123b而形成。 然後,一方之第2彎曲磁場產生手段120a是在背板 112a側端部(磁軛123a側端部)中,以框狀磁石121a成爲 N極(S極),中心磁石122a成爲S極(N極)之方式,配置 在背板112a之背面,另一方之第2彎曲磁場產生手段 120b是在背板112b側端部(磁軛123b側端部)中,以框狀 磁石121b成爲S極(N極),中心磁石122B成爲N極(S) 極之方式,配置在背板112b之背面。如此一來,一方第 2標靶110a形成磁力線從該第2標靶表面(對向面)ii〇a, 之外周部朝向中心部成爲弧狀之內向彎曲磁場空間W2, 在另一方之第2標靶1 1 〇b,形成磁力線從該第2標靶表 面(對向面)11 Ob’之中心部朝向外周部成爲弧狀之外向彎 曲磁場空間W2’。 第2筒狀輔助磁場產生手段i3〇a、130b是與第1成 膜部P 1中之第1彎曲磁場產生手段2 0 a、2 0 b相同,以永 久磁石形成,爲與第1筒狀輔助磁場產生手段3〇a、3〇b 相同構成’形成沿著第2陰極(標靶支持器)〗丨a、n〗^前 -40 - 200846485 端部之外周的(可外嵌)角筒狀。在本實施形態中,第2筒 狀輔助磁產生手段13〇a、130b是由鈸系之鈸鐵硼磁石等 所構成,形成正面視矩形之框狀,並且形成沿著前後前後 之周壁之厚度成爲一定之角筒狀。然後,構成第2筒狀輔 助磁場產生手段130a、130b之周壁之厚度被形成天壁最 薄,側壁爲次薄,底壁最厚。並且,第2筒狀輔助磁場產 生手段130a、130b與第1筒狀輔助磁場產生手段30a、
3 0b相同,若配置成包圍第2標靶1 10a、1 10b即使非角 筒狀圍其他形狀亦可。 此周壁之厚度與第1成膜部P1中之一對筒狀輔助磁 場產生手段30a、30b相同,以一對第2筒狀輔助磁場產 生手段130a、130b之前端之對應的部份彼此之中間位置 的磁場強度成爲一定之方式,設置其厚度。 然後,第2筒狀輔助磁場產生手段130a、130b是以 前端側之磁極與第2彎曲磁場產生手段120a、120b之框 狀磁石121a、121b相同之方式,配置成外嵌於第2陰極 1 1 1 a、1 1 1 b之前端側外周。藉由如此之配置,將形成於 第2標靶1 10a、1 10b間之空間(標靶間空間)K2包圍成筒 狀,並且形成磁力線之方向從上述一方第2標靶1 1 0a朝 向另一方第2標靶1 10b之筒狀輔助磁場空間t2(參照第1 圖之箭號t2)。 如上述般,第1成膜部P 1和第2成膜部P2除一對標 靶 10a、 10b(lla、 11b)之兩對向面 l〇a’、 10b’(110a’、 1 l〇b,)所構成之角度0 1( 0 2)以外爲相同構成。如此之構 -41 - 200846485
成之第1成膜部P1和第2成膜部P2並設在真空容器2 內。詳細而言,第1成膜部P1之第1陰極11a、lib和第 2成膜部P2之第2陰極111a、111b以成爲一列之方式並 設在真空容器2內。更詳細而言,各第1及第2標靶 10a、 10b、 110a、 110b 之中心 Tla、 Tib、 T2a、 T2b 位於 相同線上,並且傾斜對向配置之一對標靶 10a、 10b(llla、111b)之後述第1中央面Cl和第2中央面C2 並設成平行或是略平行。 第1濺鍍電力供給用電源4a爲可施加D C之定電力 或是定電流之電源,將位於接地電位(earth potential ) 之真空容器2當作陽極(anode),將第1標紀l〇a、10b當 作陰極(cathode)而供給鍍電力者。再者,第2機鍍電力 供給用電源4b爲可施加DC之定電力或是定電流之電 源,將位於接地電位之真空容器2當作陽極,將第2標靶 1 10a、1 10b當作陰極而供給濺鍍電力。 並且,在本實施形態中,第1及第2濺鍍電力供給用 電源4a、4b接當作可施加DC之定電力之電源,但是並 不限定於此。即是,濺鍍電力供給用電源4 a、4 b可藉由 標靶之材質和製作之薄膜之種類(金屬膜、合金膜、化合 物膜等)適當變更。可變更之電源爲RF電源、MF電源 等,亦可將RF電源重疊於Dc電源使用。再者,即使於 各陰極各連接一台DC電源或是rf電源亦可。並且,第 1及第2濺鍍電力供給用電源4a、4b不需要相同種類之 電源,即使爲互相不同種類之電源亦可。 -42- 200846485
基板支持器3具備有保持基板B,並且在其狀態(保 持狀態)下,至少可從第1成膜部p 1移動至第2成膜部 P2,詳細而言在可從在第1成膜部P1中成膜基板B之位 置的第1成膜位置L1,移動至在第2成膜部P2成膜基板 B之位置的第2成膜位置L2的移動手段(無圖式)。再 者,於藉由上述移動手段移動基板支持板3之時,在第1 及第2成膜位置L 1、L2,基板支持器3是以所保持之基 板B之被成膜面6’各朝第1成膜部?1之一對第1陰極 11a、lib、第2成膜部P2之一對第2陰極111a、111b方 向移動。 於本實施形態之時,基板支持器3從真空容器2之一 方側之其他製程室(裝載鎖定室)9搬入至真空容器2內, 在第1及第2成膜部P1、P2中,成膜於被成膜面B’之 後,將基板B搬出至其他側之其他製程室(裝載鎖定室)。 因此,基板支持器3是以將真空容器2之內部空間S從第 1成膜區域F1橫斷第2成膜區域F2方向,連結一方側之 其他製程室9和另一方側之製程室9 ’之線上。 第1成膜位置L1及第2成膜位置L2位於(存在)各連 結於被連接於真空容器2之兩側部之其他製程室9、9 ’之 線上。詳細而言,第1成膜位置L1於配置有保持基板B 之基板支持器3之時,基板B之被成膜面B ’朝向第1標 靶10a、10b間之中央,並且與將對向面l 〇a’、10b’所構 成之角度012等份之面(第1中央面)正交,並且連結第1 標靶l〇a、10b之兩對向面l〇a’、10b’之中心T1 a、Tib之 -43- 200846485 直線(T1-T1線)和成膜面B’中央之最短距離爲el = 175mm 之位置。
再者,第2成膜位置L2於配置有保持基板b之基板 支持器3之時,基板B之被成膜面B,朝向第2標靶 110a、110b間之中央,並且與將對向面110a,、n〇b,所 構成之角度02予以2等份之面(第2中央面)C2正交,並 且連結第2標靶1 l〇a、1 l〇b之兩對向面丨10a,、n〇b,之 中心T 2 a、T 2 b之直線(T 2 - T 2線)和被成膜b,中央之最短 距離成爲e2= 175mm(el)之位置。 排氣裝置5是以可以將真空容器2內排氣之方式連接 於真空谷器2’用以藉由將真空容器2內排氣下降內部空 間S之壓力。 濺鍍氣體供給裝置6爲了供給放電用氣體(濺鍍氣體) 至標靶間而連接於真空容器2。濺鍍氣體供給裝置6包含 配置在第1標靶10a、10b附近用以供給惰性氣體(在本實 ^ 施形態中爲氬(Ar)氣體)之第1惰性氣體導入管6,和配置 在第2標靶1 1 〇a、i 1 〇b附近之第2惰性氣體導入管6”。 並且’濺鍍氣體供給裝置6可以將惰性氣體供給至第1惰 性氣體導入管6’及第2惰性氣導入管6”之雙方,並且可 以將惰性氣體可切換僅供給至第1惰性氣體導入管6,或 是第2惰性氣體導入管6”中之一方。 再者’在第1成膜位置L1及第2成膜位置L2之各 • 個附近,爲了製作氧化物、氮化物等之介電體薄膜,亦可 配設將反應性氣體供給裝置7,和自該反應性氣體供給 -44- 200846485 裝置7將02、>12等之反應性氣體朝向第1成膜位置L1導 入之第1反應性氣體導入管7’、7’及朝向第2成膜位置 L2導入之第2反應性氣體供給管7”、7”。並且,反應性 氣體供給裝置7可以將反應性氣體供給至第1反應性氣體 導入管7’、7’及第2反應性氣體導入管7”、7”之雙方, 並且’可以將反應性氣體可切換僅供給至第1反應性氣體 導入管7’、7’或是第2反應性氣體導入管7”、7”。
基板B爲在其被成膜面B’上形成薄膜之被成膜對象 物。在本實施形態中,通常執行濺鍍之基板B ’上之基板B 之大小標靶l〇a、10b尺寸之關係,關係於所要求之基板 面(被成膜面)B’內之膜厚分佈均勻性。膜厚分佈均勻性爲 膜厚分佈±10%以內成程度之時,基板B中之標靶10a、 10b之長邊方向之長度的基板寬度Sw(mm),和標靶10a、 l〇b中之基板B之寬度方向之長度的長邊方向尺寸TL(m) 之關係以Sw g TLx0.6〜0.7表示。因此,在本實施形態所 涉及之濺鍍裝置1中,由於使用寬度125mmx長度3 00mm X厚度5mm之矩形標IE,故基板B尺寸由上述關係可對基 板寬度Sw爲200mm左右之大小之基板B成膜。再者,濺 鍍裝置1由於爲基板通過成膜之(一邊將基板B搬運至第 1圖中之左右方向,一邊予以濺鍍),故基板B之長度雖 然有裝置尺寸之限制,但是可形成基板寬度以上之大小。 例如,在本實施形態中,對於寬度200mmx長度200mm, 寬度200mmx長度25 0mm,或是寬度200mmx長度300mm 之大小之基板B,可在膜厚分佈i: 1〇%以內成膜。此時’當 -45- 200846485 作藉由濺鍍在被成膜面B’形成薄膜之基板B,使用有機 EL元件、有機薄膜半導體等之低溫、低損傷成膜所需之 基板B。 並且,在本實施形態中,基板B之寬度設爲沿著標靶 10a、10b之長邊方向之方向的長度,基板B之長度設爲 與標靶l〇a、10b之長邊方向正交之方向(第1圖中之左右 方向)之長度。
再者,在本實施形態中,當作藉由灑鍍在被成膜面 B ’形成薄膜之基板B,可以使用有機EL元件、有機半導 體等之低溫、低損傷成膜所需之基板。 第1實施形態所涉及之濺鍍裝置1是由以上之構成所 形成,接著,針對濺鍍裝置1中之薄膜形成動作予以說 明。 對於在基板B中之被成膜面B’形成薄膜,在本實施 形態中,藉由可低溫、低損傷(成膜速度慢)之濺鍍,形成 初期層(第1層)之後,藉由加快成膜速度之濺鍍形成第2 層,在被成膜面B’上形成所需之膜厚之薄膜。以下,詳 細說明。並且,初期層(第1層)和第2層是在所形成之薄 膜之膜厚方向中,僅藉由假想面分開說明成膜部份不同之 部份,在膜厚方向中,薄膜並非當作以層被區分,而是薄 膜連續一體被形成。 首先,於形成初期層之時,將基板B保持於基板支持 器3,在其狀態下,將基板支持器3配置在第1成膜位置 L1 (第1圖之實線所描畫之基板B及基板支持器3之位 -46- 200846485 置)。 接著,藉由排氣裝置5排氣真空容器(腔室)2內。之 後,藉由濺鍍氣體供給裝置6自第1惰性氣體導入管6 ’ 及第2情性氣體導入管6”導入氬氣(Ar)至真空容器2內而 成爲特定濺鍍操作壓力(在此爲〇.4Pa)。
然後,藉由第1濺鍍電力供給用電源4a供給濺鍍電 力至第1標靶l〇a、10b。此時,由於藉由永久磁石構成 第1彎曲磁場產生手段20a、20b及第1筒狀輔助磁場產 生手段30a、3 0b,故藉由第1彎曲磁場產生手段20a、 20b在第1標靶l〇a、l〇b之對向面10a’、10b’各形成第1 彎曲磁場空間(第1內向及外向彎曲磁場空間)W1、W1 ’, 並且藉由第1筒狀輔助產生手段30a、30b以包圍形成在 該第1標靶10a、10b之對向面l〇a,、10b’間之柱狀空間 K 1之方式形成筒狀輔助磁場空間t i。 依此,在第1彎曲磁場空間 W1、W1,內,形成電 漿,濺鍍第1標靶10a、10b之對向面l〇a,、10b,,(第1) 濺鍍粒子飛散。然後,自第1彎曲磁場空間W1、W1,露 出之電漿或飛出之二次電子等之荷電粒子藉由第i筒狀輔 助磁場空間11,被封閉至該第1筒狀輔助磁場空間11所 包圍之空間(第1標靶間空間)K1內。 如此一來,使自第1標靶10a、l〇b之濺鍍面(對向 面)10a’、l〇b,飛出之(被趕出)濺鍍粒子(第1濺鍍粒子), 在上述第1標靶間空間K1之側方位置(第1成膜位置L1) 中’附著於被成膜面B,朝向該第1標靶間空間κ 1藉由基 -47- 200846485 板支持器3被配置之基板B而形成薄膜(薄膜之初期層)。
此時,一般,在配置成使一對標靶對向而執行之濺鍍 中,若標靶之中心距離爲相同時,一對標靶之對向面所構 成之角度0越小(對向面彼此越接近平行),由於標靶間空 間之磁場強度變大(強),故飛至基板側之二次電子等之荷 電粒子減少,並且也提升電漿封閉至標靶間空間之封閉效 果。但是,由於兩對向面接近平行,故也減少飛至基板側 之濺鍍粒子。因此,雖然可對基板執行低溫、低損傷成 膜,但是形成於基板之薄膜之成膜速度變慢(小)。 另外,因一對標靶之對向面所構成之角度0越大(對 向面越朝向基板方向),對向面之基板側端部間之距離變 大,如此部份之標靶間空間之磁場強度變小(弱),故由如 此之磁場強度變小之部份容易飛出電漿或二次電子等之荷 電粒子,增加飛至基板側之二次電子等之荷電粒子,並且 電漿封閉標靶間空間之封閉效果變差。但是,由於對向面 朝向基板方向,故也增加到達基板之濺鍍粒子,故基板B 之溫度上昇及荷電粒子對基板之損傷雖然比所構成之角度 0小時增加,但是成膜速度變快。 因此,如上述般,第 1 標靶 1 0a、1 Ob之對向面 10a’、1 Ob’所構成之角度0 1於濺鍍之時,被設定爲電漿 及二次電子等之荷電粒子不對基板B造成容許量以上之損 傷之接近於平行(小)的角度,如此一來,電漿及二次電子 等之荷電粒子朝第1標靶空間K1之封閉效果成爲良好。 並且,由於第1筒狀輔助磁場產生手段30a、30b被 -48- 200846485 配置在第1陰極1 1 a、1 1 b,在第1標靶間空間κ〗之外 側’形成第1筒狀輔助磁場空間t i。因此,在形成於第1 標耙表面(對向面)1 〇 a,、1 〇 b,之第1彎曲磁場空間W 1、 W Γ和基板B之間形成第1筒狀輔助磁場空間11,自第1 磁場空間W 1、W 1,露出之電漿藉由第1筒狀輔助磁場空 間11被封閉(防止露出至基板]b側),可以更減少該電漿 對基板B之影響。
再者’自上述第1彎曲磁場空間W1、W1,飛出至基 板B側之二次電子等之荷電粒子也與上述第1筒狀輔助磁 場空間11包圍第1標靶間空間K i,形成在第1彎曲磁場 空間W1、W1 ’和基板B之間,故荷電粒子封閉於第1標 靶間空間K1內之效果變大。即是,更減少來自荷電粒子 從第1標靶間空間K1內朝向基板B側飛出。 再者,第1筒狀輔助磁場產生手段30a、30b由於厚 度大之底壁33、33配置成一對第1標靶l〇a、l〇b中之互 相對向之面彼此之距離變大之側(基板B側),故第1筒狀 輔助磁場產生手段30a、30b附近之磁場強度隨著一對第 1標靶1 〇a、1 Ob中互相對向之面彼此之距離變大而變 強。 該若爲沿著一對第1標靶l〇a、10b邊緣而配置之第 1筒狀輔助磁場產生手段30a、30b附近中之磁場強度完 全相同之磁場強度,一對第1標靶l〇a、10b互相對向之 面(濺鍍面)l〇a’、10b’傾斜成朝向上述基板B之成膜面B’ 而各被配置之時(所構成之角度0 > 0°之時),從一方之第 -49- 200846485 1標靶l〇a至另一方之第1標靶10b之中間點之磁場強 度,隨著對向之面彼此距離變大而减弱。因此,電漿從其 磁場強度變小之部份(基板B側)露出,再者,二次電子等 之荷電粒子飛出,依此對基板B造成傷害。
但是,第1筒狀輔助磁場手段3 0 a、3 0 b若爲上述構 成時,因被設定成隨著上述對向之面彼此距離變大,第1 筒狀輔助磁場手段3 0 a、3 0 b附近中之磁場強度變大,故 上述中間點中之磁場強度可以經常取得一定磁場強度。 因此’即使傾斜於基板B側(第1成膜位置L 1側)而 配置之(所謂,V型對向配置之)第i標靶10a、10b,亦可 以有效果抑制對向面10a’、10b’之距離變大時之電漿露出 或二次電子等之荷電粒子飛出,標靶間之電漿及二次電子 等之荷電粒子之封閉效果爲良好。 並且。第1筒狀輔助磁場產生手段30a、30b即使設 定成接地電位、負電位、正電位、浮動(電性絕緣狀態)中 φ 之任一者亦可,或是即使設定成時間性交互切換接地電位 和負電位或是接地電位和正電位亦可。藉由將第1筒狀輔 助磁場產生手段30a、30b之電位設定成上述中之任一 者,可以使不具備第1筒狀輔助磁場產生手段30a、30b 之一對磁控管陰極,較標靶之對向面配置成傾斜至基板側 之V型對向配置之磁控管濺鍍裝置(以往之磁控管濺鍍裝 置)實現放電電壓之低電壓化。 依據上述,在第1成膜部P1中,朝第1標靶間空間 之藉由濺鍍所產生之電漿及二次電子粒子之封閉效果極爲 -50- 200846485 良好之狀態下,可以執行濺鍍。因此’可以縮小許多電漿 對基板B之被成膜面B’之影響及自濺鍍面l〇a5、l〇b”飛 來之二次電子等之荷電粒子所導致之影響,可以執行藉由 低溫、低損傷成膜之薄膜的初期層之形成。在本實施形態 中,初期層形成10〜20 nm左右之膜厚。
接著,雖然形成第2層,但是之前停止第1成膜部中 之濺鍍。停止其濺鍍之後,在保持在被成膜面B ’形成初 期層之基板B之狀態下,藉由移動手段從第1成膜位置 L1移動至第2成膜位置L2。基板支持器3移動至第2成 膜位置L2之後,在第2成膜部P2中,爲了成膜第2層開 始濺鍍,此時,因不需要變更真空容器2內之氣壓等之濺 鍍條件,故基板支持器3從第1成膜位置L1移動至第2 成膜位置L2之後,馬上在成膜位置L2中,可以開始濺 鍍。 在第2成膜部P2中,與第1成膜部P1相同,藉由第 φ 2濺鍍電力供給用電源4b將濺鍍電力供給至第2標祀 1 1 0 a、1 1 0 b。此時,由於藉由永久磁石構成第2彎曲磁場 產生手段120a、120b及第2筒狀輔助磁場手段13〇a、 13 0b,故藉由第2彎曲磁場產生手段i2〇a、120b在第2 標革巴110a、110b之對向面110a’、ll〇b,各形成2彎曲磁 場空間(第2內向及外向彎曲磁場空間)W2、W2,。並且, 以包圍藉由第2筒狀輔助磁場產生手段i3〇a、130b形成 在該第2標靶1 1 0 a、1 1 0 b之對向面1 1 〇 a,、n 〇 b,間之柱 狀之空間K2之方式形成有筒狀輔助磁場空間t2。 -51 - 200846485 如此一來,在第2彎曲磁場空間 W2、W2’內,形成 電漿,濺鍍第 2標靶 1 1 〇a、1 1 Ob之對向面 1 1 〇a’、 1 l〇b’,(第2)濺鍍粒子飛散。然後,該自該第2彎曲磁場 空間W2、W2’露出之電漿或飛出之二次電子等之荷電粒 子,藉由第2筒狀輔助磁場空間t2,被封閉於該第2輔助 磁場空間t2所包圍之空間(第2標靶間空間)K2內。
如此一來,將第 2標靶 1 10a、1 l〇b之濺鍍面(對向 面)1 10a’、1 10b5飛出之(被趕出)之濺鍍粒子(第二濺鍍粒 子),在上述第2標靶間空間K2之側方位置(第2成膜位 置L2),以被成膜面B’朝向該第2標靶間空間K2之方式 附著於藉由基板支持器3所配置之基板B而形成薄膜(薄 膜之第2層)。 此時,第2成膜部P2中之一對第2標靶1 10a、1 10b 之兩對向面ll〇a’、11 Ob’所構成之角度02,較第1成膜 部F1中所構成之角度0 1大之角度,即是,因對向面 φ H 〇a5、1 l〇b’朝向基板B側,故增加電漿及飛出之荷電粒 子之量對基板B之影響。 但是,如上述般,由於對向面1 10a’、1 10b’更朝向基 板B側,故濺鍍面(對向面)丨10a’、;[ 1〇b’被濺鍍而飛散之 (第2)濺鍍粒子到達置基板b(被成膜面B’)之量也增加, 成膜速度變慢。 如此一來,在第2成膜部P2中,成膜速度較初期層 之成膜時快,在初期層上形成第2層。在本實施形態中, 第2層成膜1〇〇〜150 nm左右之膜厚。 -52- 200846485 如此,在被成膜面B’初期層(第1層)和第2層,藉由 變更一對標靶之對向面所構成之角度Θ,依序形成改變成 膜速度之第1成膜部Pl(對向面l〇a5、10b’所構成之角度
0 1和第2成膜部P2(對向面1 10a’、1 10b’所構成之角度 02之時,所構成之角度若爲01<Θ2,投入至第1標靶 10a、10b之投入電力和投入至第2標靶1 10a、1 10b之投 入電力相同時,則可以使第2層成膜時之成膜速度大約增 加20%〜50%。再者,又由於增加投入至在所構成之角度 02中之第2陰極111a、111b之投入電力,可以實現2 倍以上之成膜速度。 由此,在第1成膜區域F1之第1成膜部P1中,以外 嵌於第1陰極1 1 a、1 1 b之前端外側之方式,具備有第1 筒狀輔助磁場產生手段30a、30b,依此因筒狀從一方之 第1標靶1 〇a周邊連結至另一方之第1標靶1 〇b周邊,磁 力線從一方之第1標靶1 〇a周邊朝向另一方之第1標靶 1 〇b周邊之第1筒狀輔助磁場空間11,故於濺鍍時,自第 1標靶對向面l〇a’、10b’上之第11彎曲磁場空間W1、 W1’內露出之電漿及飛出之二次電子等之荷電粒子被封閉 在該第1筒狀輔助磁場空間tl內。 即是,因成爲以將對向面l〇a’、l〇b’設爲內側之第1 標靶10a、10b各蓋住筒狀之第1筒狀輔助磁場空間tl之 兩端’故可以藉由第1筒狀輔助磁場空間11封閉自形成 在第1標靶表面(對向面)1 0 a ’、1 0 b ’之第1彎曲磁場空間 W 1、W 1 ’露出之電漿(防止露出至基板側),減少因該電漿 -53- 200846485 等對基板B造成之影響。 再者,自第1彎曲磁場空間W1、W1,飛出至基板B 側之二次電子等之荷電粒子也可以執行飛出至上述基板B 側之荷電粒子朝第1筒狀輔助磁場空間tl內之封閉,減 少到達至基板B之荷電粒子。
再者,第1陰極11a、lib因在磁控管陰極之前端部 外周具備有第1筒狀輔助磁場產生手段30a、30b之複合 型陰極,故與磁控管陰極相同,於濺鍍時,即使增大投入 至第1陰極(複合型陰極)1 1 a、1 1 b之電流値,亦如對向標 靶型陰極,出現電漿集中於中心部之現象,放電成爲不安 定,形成於標靶表面10a’、10b’附近之電漿可以長時間安 定放電。 並且,由於第1筒狀輔助磁場空間11之磁場強度較 第1彎曲磁場空間 W、W1 ’之磁場強度大,故對向面 10a’、10b’附近中之磁場強度是第1標靶10a、10b之中 心側弱,可以取得第1標靶1 〇a、1 Ob周邊部最強之磁場 分佈,自彎曲磁場空間W1、W1 ’朝第1筒狀輔助磁場空 間tl內露出之電漿之封閉效果及飛出之二次電子等之荷 電粒子之封閉效果成爲更佳。 因此,不會縮短一對第1標靶l〇a、10b之中心間距 離,可以縮小許多電漿對被成膜對象之基板B之影響及自 濺鍍面(對向面)l〇a’、10b’飛來之二次電子等之荷電粒子 所造成之影響。再者,若膜質與藉由不發生第1筒狀輔助 磁場空間11之濺鍍所形成之薄膜之膜質爲相同程度時, -54- 200846485 則可以更增大上述一對第1標靶10a、10b之對向面 10a’、10b’所構成之角度0。 因此在第1成膜部P1中,使用一對第1標靶10a、
1 0 b之對向面1 0 a ’、1 0 b ’所構成之角度0爲小之角度0 1 之第1陰極(複合V型陰極)lla、11b而予以濺鍍,依此 藉由濺鍍所產生之電漿及荷電粒子封閉至第1標靶間空間 K1之效果增強許多。因此,雖然成膜速度慢,但是可以 對基板B之被成膜面B ’,執行低溫、低損傷成膜,可以 形成特定厚度之初期層(第1層)。 然後,真空容器2內之壓力等之條件變更不用變更費 時之濺鍍條件,藉由使基板支持器3從第1成膜部P1之 第1成膜位置L1移動至第2成膜部P2之第2成膜位置 L2,依此在第2成膜部中,使用一對第2標靶1 1 0a、 ll〇b之對向面110a’、ll〇b’所構成之角度Θ設定成比0 1 大之0 2的第2陰極1 1 1 a、1 1 1 b而予以濺鍍,依此雖然 增加飛至基板之二次電子等之荷電粒子或電漿之影響,但 是加速成膜速度可以短時間成膜(形成)第2層。 如此一來,在第1成膜部P1中,藉由低溫、低損傷 成膜在基板B形成初期層,因該所形成之初期層當作保護 層動作,故在第2成膜部P2中,爲了縮短成膜時間,增 加電漿對基板B側之影響或二次電子等之荷電粒子之飛 來,但是即使形成加快成膜速度之成膜,上述初期層(保 護層)亦可以一邊抑制該電漿之影響或二次電子之荷電粒 子對基板B造成之損傷,一邊成膜。並且,於形成初期層 -55- 200846485
之後形成第2層之時,不需要變更真空容器2之壓力等之 濺鍍條件,由於僅將基板支持器3從第1成膜部P1移動 至第2成膜位置P2即可,各可以謀求縮短成膜時間(成膜 形程全體之時間)。尤其,於對多數片基板B、B、…連續 形成薄膜(成膜處理)之時,不需要對每基板B變更真空容 器內中之壓力等之上述濺鍍條件,在一定之上述濺鍍條件 之狀態下,由於僅藉由基板支持器3將基板B、B、…依 序搬運至第1及第2成膜部,故可以大幅度縮短對多數片 基板B、B、…之成膜時間。 其結果,對低溫、低損傷成膜所需之基板B可成膜, 並且即使於連續性成膜處理B、B、…亦可以縮短成膜時 間。 接著,針對本發明之第2實施形態,參照第4圖予以 說明。並且,在第2實施形態中,針對與第1實施形態相 同之構成,在第4圖中使用相同符號予以表示,並省略一 φ 部份說明。針對與第1實施形態不同之構成予以說明。 濺鍍裝置1”具備有具有內部空間S之真空容器(腔 室)2、用以成膜在屬於被成膜對象物之基板B之被成膜面 B ’之第1成膜部P 1及第2成膜部P ’ 2,和在保持基板B 之狀態下’在真空容器2內可至少從第1成膜部P 1中之 朝基板B成膜的成膜位置之第1成膜位置li,移動至9 箭號A)第2成膜部P’2中之朝基板B成膜的成膜位置之 第2成膜位置L ’ 2的基板支持器3。 再者’濺鍍裝置1”具備用以將濺鍍電力供給至第1 -56- 200846485 成膜部P1之第1濺鍍電力供給用電源4a、用以將濺鍍電 力供給至第2成膜部P,2之第2濺鍍電力供給用電源 4’b、用以執行真空容器2內(內部空間S)之排氣的排氣裝 置5 ’和用以將濺鍍氣體供給至真空容器2內之濺鍍氣體 供給裝置6。並且,真空容器2也有具備用以將反應性氣 體供給至基板B附近之反應性氣體供給裝置7之情形。
真空容器2是在基板支持器3側(途中下端側)端部之 兩側,經連絡通路(基板搬運閥)8、8,連接有其他製程室 或是裝載室9、9,。 真空容器2之內部空間S是由用以配設第1成膜部 P1之第1成膜區域F1,用以配設第2成膜部P,2之第2 成膜區域F2所構成,並設有第1成膜部P1和第2成膜部 P,2 ° 第2成膜部P ’ 2具備在前端具有第2標靶1 1 0 ’之第2 陰極(第2標靶支持器)1 1 1,,該第2陰極1 1 1”被配設成第 φ 2標靶110’之表面110’a’與位於第2成膜位置L,2之基板 B之被成膜面B ’平行對向。 第2陰極(第2標靶支持器)111’與第1成膜部P1中 之第1陰極11a、lib相同,具備有經背板112’固定於該 第2陰極1 1 1 ’之前端部之第2標靶1 1 0’,和配設在背板 1 1 2 5之背面側,並且在第2標靶表面1 1 0 ’ a’側產生弧狀彎 曲之第2彎曲磁場產生手段120’。該第2彎曲磁場產生 手段1 20’構成與第1實施形態中之第2彎曲磁場產手段 120a相同,在第2標靶表面110’a’側形成向內彎曲磁場 -57- 200846485 空間W ’ 2 ”。 並且,在第2及後述其他實施形態中,有將磁控管陰 極配置成該磁控管陰極所具有之標靶表面與基板B之被成 膜面 B ’平行之陰極稱爲「平行平板磁控管陰極」之情 形。
第2標靶110’是在本實施形態中,與第1實施形態 相同,由銦錫合金所構成。再者,第2標靶1 1 05之大小 形成寬度125mmx長度3 00mmx厚度5mm之矩形板狀體。 然後,第2標靶1 10 ’是基板B位於真空容器2內之第2 成膜部P’2中之第2成膜位置L’2時,則與該基板B之被 成膜面B’之被成膜面B’平行對向,配置成表面(被濺鍍之 面)110’a’從成膜面B’成爲特定距離。 如上述般,第2陰極1 1 1 ’構成與第1實施形態之第2 成膜部P2中之第2陰極1 1 1 a除去第2筒狀輔助磁場產生 手段1 30a之陰極相同。然後,第1成膜部P1和第2成膜 部P’2被並設在真空容器2內。詳細而言,並設成第1成 膜部P1之第1陰極11a、lib和第2成膜部P’2之第2陰 極111’在真空容器2內成爲一列。更詳細而言,各第i 及第2標靶1 0 a、1 Ob、1 1 1 ’之中心T 1 a、T 1 b位於相同線 上,並且傾斜對向配置之一對第1標靶10a、10b之第玉 中央面Cl和第2標靶110’並設成正交或是略正交方向。 第2成膜位置L’ 2位於各連結被連接於真空容器2之 兩側部之其他製程室9、9 ’之線上。詳細而言,第2成膜 位置L ’ 2於配置有保持基板B之基板支持器3之時,基板 -58- 200846485 B之被成膜面B’位於第2標靶11〇’之正面,並且表面 110’a’和被成膜面B’平行對向,並且第2標靶110,之表面 1 1 0 ’ a ’中之中心T ’ 2和被成膜面B ’平行對向,並且第2標 靶110’表面110’a’中之中心T,2和被成膜面B,中央之距 離成爲e 1 = 1 7 5 mm( = e 1)之位置。並且,在本實施形態 中,雖然配置成e’2=el,但不需要限定於此,e,2和el 即使設定成不同値亦可。
第2惰性氣體導入管6”、6”被設置在第2標靶1 1 〇, 之基板B側附近,構成可以自濺鍍氣體供給裝置6導入惰 性氣體至第2標靶1 1 0 ’表面1 1 〇 ’ a’附近。 本實施形態所涉及之濺鍍裝置1 ’是由以上構成所形 成’接者針封灑鍍裝置1 ’中之薄膜形成之動作予以說 明。 首先,與第1實施形態相同,於形成初期層之時,將 基板B保持於基板支持器3,在其狀態下,將基板支持器 3配置在第1成膜位置L 1 (第4圖之實線所描畫之基板B 及基板支持器3之位置),藉由排氣裝置5排氣真空容器 (腔室)2內,並且藉由濺鍍氣體供給裝置6自第1惰性氣 體導入管6’及第2惰性氣體導入管6”導入氬氣(Ar)至真 空容器2內而成爲特定濺鍍操作壓力(在此爲〇·4Ρ a)。 之後’與第1實施形態相同,在第1成膜部P1中, 對基板B執行薄膜之形成(成膜)。即是,藉由低溫、低損 傷成膜,執行對基板B執行薄膜之初期層。即使在本實施 形態中,初期層亦形成1〇〜20nm左右之膜厚。 -59- 200846485
接著,於形成第2層之前,停止第1成膜部P1中之 濺鍍。之後,在保持於被成膜面B’成膜初期層之基板B 之狀態下,藉由移動手段使基板支持器3從第1成膜位置 L1移動至第2成膜位置L’2。基板支持器3移動至第2成 膜位置L’2厚,在第2成膜部P’2,爲了形成第2層,開 始濺鍍。此時,真空容器2內之壓力等之濺鍍條件因與第 1實施形態相同,不需要變更,故基板支持器3從第1成 膜位置L1移動至第2成膜位置L’2之後,可以立刻濺 鍍。 在第2成膜部P’2中,藉由第2濺鍍電力供給用電源 4’b對第2標靶110’供給濺鍍電力。此時,由於藉由永久 磁石構成第2彎曲磁場產生手段1 20 ’,故藉由第2彎曲 磁場產生手段1 2 0 ’在第2標靶1 1 0 ’之表面1 1 0 ’ a ’形成有 第2彎曲磁場空間W ’ 2 ’。 如此一來,在第 2彎曲磁場空間 W ’ 2 ’內形成電漿, 濺鍍第2標靶1 10’之表面1 1〇’a’,(第2)灑鍍粒子飛散。 如此一來,自第2標靶110’之濺鍍面(表面)110’a飛 出之(被趕出)濺鍍粒子在上述第2膜位置L,2中,以與該 第2標靶110’表面平行對向之方式,附著於所配置之基 板B而形成薄膜(薄膜之第2層)。 此時,第2成膜部P,2中之第2陰極111,是第2標靶 110’表面110’a’與基板B之被成膜面B,對向成平行之平 行平板磁控管陰極1 1 1,。然後,——般,磁控管陰極藉由 形成在標靶表面側之磁場空間(彎曲磁場空間)之形狀,標 -60 - 200846485 中心部之磁場強度變小,由如此部份電漿或二次電子等之 荷電粒子容易飛出(露出)至與標靶表面正交之方向。因 此,在第2成膜位置P’2中,增加電漿及飛出之荷電粒子 之量對基板B之影響。
但是,如上述般,平行平板磁控管陰極111’配置成 第2標靶110’表面110’a’對向成與基板B之被成膜面B’ 平行。因此,濺鍍面(表面)1 10’a’被濺鍍而飛散之濺鍍粒 子到達基板B(被成膜面B’)之量,因多於濺鍍面對基板B 傾斜而標靶(所謂V型對向配置之標靶)多,故成膜速度明 顯增加。 如此一來,在第2成膜部P’2中,成膜速度較初期層 之成膜時快,在初期層上形成第2層。在本實施形態中, 第2層成膜100〜150 nm左右之膜厚。 如此,在被成膜面B’以複合V型陰極11a、lib,和 平行平板型磁控管陰極111’依序形成初期層(第1層)和第 2層之時,投入第1標靶10a、10b之投入電力及投入第2 標靶1 1 〇 ’之投入電力若爲相同,則可以使第2層成膜時 之成膜速度較第1層成膜時之成膜速度增加大約80%〜 100%。再者,藉由使投入至平行平板磁控管ΐη,之投入 電力增加,可以實現3倍以上之成膜速度。 依據上述,由於在第1成膜部Ρ1中使用複合V型陰 極1 1 a、1 1 b,則與第1實施形態相同,形成於第〗標靶 表面(對向面)1 〇a’、1 Ob’之第1彎曲磁場空間Wl、W1,露 出之電紫及飛出至基板B側之何電粒子之封閉效果增強許 -61 - 200846485
再者,複合V型陰極lla、lib於濺鍍之時,即使增 大投入至複合型陰極1 1 a、1 1 b之電流値,出現電漿集中 於中心部之現象,放電成爲不安定,形成在標靶表面 10a’、10b’附近之電漿可以成時間安定放電。
並且,由於外磁場空間(第1筒狀輔助磁場空間)tl之 磁場強度較第1彎曲磁場空間W 1、W 1 ’大,故可更有效 果朝第1筒狀輔助磁場空間tl內封閉電漿及二次電子等 之荷電粒子。 因此,與第1實施形態相同,在第1成膜部P1中, 藉由使用一對第1標靶10a、10b之對向面10a’、10b’所 構成之角度0設定成小角度01之第1陰極(複合V型陰 極)1 1 a、1 1 b而予以濺鍍,依此藉由濺鍍產生之電漿及荷 電粒子朝第1標靶空間K1之封閉效果增強許多。因此, 雖然成膜速度慢,但是可以對基板B之被成膜面B ’,執 行低溫、低損傷成膜,可以形成特定厚度之初期層(第1 層)。 然後,真空容器2內之壓力等之條件變更不用變更費 時之濺鍍條件,藉由使基板支持器3從第1成膜部P1之 第1成膜位置L1移動至第2成膜部P’2之第2成膜位置 L’2。然後,在第2成膜部P2中,使用平型平板磁控管 陰極1 1 1 ’而予以濺鍍,依此雖然增加飛至基板之二次電 子等之荷電粒子或電漿之影響,但是加速成膜速度可以短 時間成膜(形成)第2層。 -62- 200846485
如此一來,與第1實施形態相同,在第1成膜部p 1 中,藉由低溫、低損傷成膜在基板B形成初期層,因該所 形成之初期層當作保護層動作,故在第2成膜部P’2中, 可以一邊抑制於形成第2層時二次電子等之荷電粒子對基 板B所產生之損傷或電漿等對基板B之影響,一邊成 膜。並且,與第1實施形態相同,於形成第2層之時,不 需要變更真空容器2之壓力等之濺鍍條件,由於僅將基板 支持器3從第1成膜部P1移動至第2成膜位置P ’ 2即 可,各可以謀求縮短成膜時間(成膜形程全體之時間)。尤 其,於對多數片基板B、B、…連續形成薄膜(成膜處理) 之時,不需要對每基板B變更真空容器內中之壓力等之上 述濺鍍條件,在一定之上述濺鍍條件之狀態下,由於僅藉 由基板支持器3將基板B、B、…依序搬運至第1及第2 成膜部,故可以大幅度縮短對多數片基板B、B、…之成 膜時間。 其結果,對低溫、低損傷成膜所需之基板B可成膜, 並且即使於連續性成膜處理B、B、…亦可以縮短成膜時 間。 接著,針對本發明之第3實施形態,參照第5圖予以 說明。並且,在第3實施形態中,針對與第1及第2實施 形態相同之構成,在第5圖中使用相同符號予以表示,並 省略一部份說明。針對與第1及第2實施形態不同之構成 予以說明。 濺鍍裝置1”具備有具有內部空間S之真空容器(腔 -63- 200846485 室)2、用以成膜在屬於被成膜對象物之基板B之被成膜面 B’之第1成膜部P1及第2成膜部P”2,和在保持基板B 之狀態下,在真空容器2內可至少從第1成膜部P1中之 朝基板B成膜的成膜位置之第1成膜位置L1,移動至9 箭號A)第2成膜部P”2中之朝基板B成膜的成膜位置之 第2成膜位置L”2的基板支持器3。
再者,濺鍍裝置1”具備用以將濺鍍電力供給至第1 成膜部P1之第1濺鍍電力供給用電源4a、用以將濺鍍電 力供給至第2成膜部P”2之第2灑鍍電力供給用電源 4”b、用以執行真空容器2內(內部空間S)之排氣的排氣裝 置5,和用以將濺鍍氣體供給至真空容器2內之灑鍍氣體 供給裝置6。並且,真空容器2也有具備用以將反應性氣 體供給至基板B附近之反應性氣體供給裝置7之情形。 真空容器2是在基板支持器3側(途中下端側)端部之 兩側,經連絡通路(基板搬運閥)8、8’連接有其他製程室 或是裝載室9、9 ’。 真空容器2之內部空間S是由用以配設第1成膜部 P1之第1成膜區域F1,用以配設第2成膜部P’2之第2 成膜區域F2所構成,並設有第1成膜部P1和第2成膜部 P,,2 ° 第2成膜部P,,2具備在前端各具有第2標靶1 10”a、 1 l〇”b之第2陰極(第2標靶支持器)1 1 l”a、1 l,l”b,該第2 陰極1 1 1,,a、1 1 1” b被並設成第2標靶1 1 0 ” a、1 1 0 ” b之表 面1 1 0 ” a,、1 1 0,,b,與位於第2成膜位置L ” 2之基板B之被 -64- 200846485 成膜面B’平行或略平行。
第2陰極(第2標靶支持器)ι 1 i”a、1 1 i”b與第1陰極 1 la相同,具備有經背板112”a、1 12”b固定於該第2陰極 1 1 l”a、1 1 l”b之前端部之第2標靶1 1 0,,a、1 10,,b,和配 設在背板1 12”a、1 12”b之背面側,並且在第2標靶表面 1 1 0 ” a ’、1 1 0 ” b ’具備側有第2彎曲磁場產生手段1 2 0,,a、 120”b。並且,該2彎曲磁場產生手段i20”a、120,,b構成 與第1實施形態中之第2彎曲磁場產手段120a相同,在 第2標靶表面1 1 0 ’ a’、1 1 0”b ’側形成向內彎曲磁場空間。 並且,在第3實施形態中,有將一對平行平板磁控管 陰極並設成標靶表面沿著相同平面,並且朝向同方向,各 平行平板磁控管陰極連接後述180°相位偏移之交流電流之 陰極稱爲「雙磁控管陰極」之情形。 第2標靶110”a、ll〇”b是在本實施形態中,與第1 實施形態相同,由銦錫合金所構成。再者,第2標靶 1 1 0 ” a、1 1 0 ” b之大小各形成寬度1 2 5 m m X長度3 0 0 mm X厚 度5mm之矩形板狀體。然後,第2標靶1 10,,a、1 l〇,,b是 基板B位於真空容器2內之第2成膜部P”2中之第2成膜 位置L”2時’則配置成與該基板B之被成膜面b,之被成 膜面B’平行或略平行(稍微朝向基板b方向),自被成膜 面B’隔著特定距離配置表面(被濺鍍之面10,,a’、 1 1 0,b,。 如上述般,第2陰極1 1 i,,a、1 1 i,,b構成與第1實施 形態之第2成膜部P 2中之第2陰極1 1 1 a、1 1 1 b除去第2 -65- 200846485 筒狀輔助磁場產生手段130a、130b,且將對向面(表 面)110a’、110b’所構成之角度<9 2設爲180°相同(但是,
第2陰極1 1 l”a、1 1 l”b之第2彎曲磁場產生手段皆與第 1實施形態之120a相同之構成)。然後,第1成膜部P1 和第2成膜部P”2被並設在真空容器2內。詳細而言,並 設成第1成膜部P1之第1陰極1 1 a、1 1 b和第2成膜部 P”2之第2陰極lll”a、lll”b在真空容器2內成爲一 列。更詳細而言,各第1及第2標靶10a、10b之中心 Tla、Tib、T”2a、T”2b位於相同線上,並且傾斜對向配 置之一對第1標靶l〇a ' 10b之第1中央面C1和第2標靶 ll〇,,a’、ll〇”b’並設成正交或是正交或略正交方向。 第2成膜位置L”2位於各連結被連接於真空容器2之 兩側部之其他製程室9、95之線上。詳細而言,第2成膜 位置L”2於配置有保持基板B之基板支持器3之時’基 板B之被成膜面B’爲與並設之第2標靶110”a、110”b之 中間對向之位置,並且表面110”a’、110”b’和被成膜面 B,平行對向,且第2標靶1 l〇”a、1 l〇”b之表面1 10”a’、 110,,b”之中心T,,2a、T,,2b和被成膜面B’之延長面之最短 距離爲e”2二175mm(=el)之位置。 第2濺鍍電力供給用電源4”b爲各對第2陰極 1 1 1,,a、1 1 1” b各施加1 8 0 °相位偏移之交流電場的A c (交流) 電源。 第2惰性氣體導入管6”、6”、6”、6”各被設置在第2 標粑1 1 0,,a、1 1 0 ”b之基板B側附近’構成可以將惰性氣 -66- 200846485 體導入至第2標靶110”a、ll〇”b,附近。 本實施形態所涉及之濺鍍裝置1,,是由以上之構成所 形成’接著針對濺鍍裝置1”中之薄膜形成之動作予以說 明。
首先’與桌1實施形_相同,於形成初期層之時,使 基板B保持在基板支持器2,在其狀態下,將基板支持器 3配置在第1成膜位置L1(以第5圖之實線所描畫出之基 板B及基板支持器3之位置),藉由排氣裝置5將真空容 器(腔室)2內予以排氣,並且藉由灑鍍氣體供給裝置6將 氬氣體(Ar)自第1惰性氣體導入閥6 ’及第2惰性氣體導入 閥6”、6”、6”導入至真空容器2內而設爲特定濺鍍操作 壓力(本實施形態中爲〇.4Pa)。 之後,與第1實施形態相同,在第1成膜部P1中在 基板B執行薄膜之形成(成膜)。即是,藉由低溫、低損傷 成膜,在基板B執行薄膜之初期層。即使在本實施形態 中,初期層形成膜厚10〜20nm左右。 接著,於形成第2層之前,停止第1成膜部P1中之 濺鍍。之後,在保持於被成膜面B ’形成初期層之基板B 之狀態下,藉由移動手段使基板支持器3從第1成膜位置 L1移動至第2成膜位置L”2。於基板支持器3移動至第2 成膜位置L”之後,在第2成膜部P’2中,爲了形成第2 層,開始濺鍍。此時,真空容器2內之壓力等之濺鍍條件 與第1實施形態相同,因不需要變更,故從第1成膜位置 L1移動至第2成膜位置L ” 2之後,則可以馬上開始濺 -67- 200846485 鍍。 在第2成膜部P”2中,藉由第2濺鍍電力供給用電源 4b對第2陰極1 1 l”a、1 1 l”b各施加1 80°相位偏移之交流 電場。此時,由於藉由永久磁石構成第2彎曲磁場產生手 段120”a、120”b,故藉由第2彎曲磁場產生手段120”a、 120”b 在第 2 標靶 110”a、110”b 表面 110”a’、110”b 各形 成有第2彎曲磁場空間(向內彎曲磁場空間)W”2’、W”2’。
如此一來,在第2彎曲磁場空間W”2’、W”2’內,形 成電漿,各濺鍍第2標靶1 10”a、1 10”b,(第2)濺鍍粒子 飛散。 此時,藉由對第2陰極11 l”a、11 l”b各施加180°相 位偏移之交流電場,於一方之第2標靶1 1 10” a(第2陰極 I 1 l”a)施加負電位時,則在另一方之第2標靶1 10”b(第2 陰極lll’b)施加正電位或接地電位,擔任該另一方之第2 標靶1 10”b(第2陰極)5之任務,依此濺鍍施加負電位之 一方的第2標靶1 10” a(第2陰極1 1 l”a)。再者,於在另一 方之第2標靶1 1 0”b施加負電位之時,由於在一方第2標 靶 U 〇”a施加正電位或接地電位,該一方之第2標靶 110”a擔任陰極之任務,濺鍍另一方之第2標靶110”b。 如此一來,藉由交換切換標靶(陰極)施加電位,標靶表面 之氧化物、氮化物之充電消失,可長時間安定放電。 如此一來,在第2膜位置L ” 2中,以與該第2標靶 II 〇”a、110b”平行或是略平行對向之方式,使第2標靶 ll〇”a、U0”b之濺鍍面(表面)u〇”a、110,,b飛出之(被趕 -68 - 200846485 出)之濺鍍粒子(第2濺鍍粒子),附著於所配置之被成膜 面B’而形成薄膜(薄膜之第2層)。
此時,第3成膜部P”2中之第2標靶l〗0”a、110”a 之表面1 10” a’、1 10”b’,與第2實施形態中之第2成膜部 P’2之第2陰極111’同樣,以基板B之被成膜面B’平行 或是略平行之方式對向。因此,瘥第2成膜位置P”中, 雖然增加電漿及荷電粒子飛來之量對基板B側之影響,但 是濺鍍面(表面)1 l〇”a’、1 10”b”被灑鍍而非散之濺鍍粒子 到達至基板B(被成膜面B’)之量,因較濺鍍面對基板B傾 斜配置之標靶多很多,故成膜速度明顯增加。 如此一來,在第2成膜部P”2中,較初期層之成膜時 增快成膜速度,將第2層形成在初期層上。在本實施形態 中,第2層形成100〜150 nm左右之膜厚。 如此一來,於以複合 V型陰極 1 1 a、1 1 b、雙磁控管 陰極lll”a、lll”b之順序在被成膜面B’形成初期層(第1 層)和第2層之時,若投入至第1標靶l〇a、1 〇b及第2標 靶110”a、110”b之投入電路爲相同時,則可以使第2層 成膜時之成膜速度較第1層成膜時之成膜速度增加大約 40 %〜50%。再者,又由於增加投入至雙磁控陰極 111 ”a、111 ”b之投入電力,可以實現兩倍以上之成膜速 度。 依據上述,由於在第3實施形態之第1成膜部P1中 使用複合V型陰極1 1 a、1 1 b,則與第1實施形態相同, 形成於第1標靶表面(對向面)1 〇 a,、1 〇 b,之第1彎曲磁場 -69- 200846485 空間W1、W15露出之電漿及飛出至基板B側之荷電粒子 之封閉效果增強許多。 再者,複合V型陰極11a、lib於濺鍍之時,即使增 大投入至複合型陰極11a、Ub之電流値,出現電漿集中 於中心部之現象,放電成爲不安定,形成在標靶表面 10a’、10b’附近之電漿可以成時間安定放電。
並且,由於外磁場空間(第1筒狀輔助磁場空間)11之 磁場強度較第1彎曲磁場空間W 1、W 1 ’大,故可更有效 果朝第1筒狀輔助磁場空間11內封閉電漿及二次電子等 之荷電粒子。 因此,與第1及第2實施形態相同,在第1成膜部 P1中,藉由使用一對第1標靶l〇a、10b之對向面10a’、 10b5所構成之角度0設定成小角度0 1之第1陰極(複合V 型陰極)1 1 a、1 1 b而予以濺鍍,依此藉由濺鍍產生之電漿 及荷電粒子朝第1標靶空間K 1之封閉效果增強許多。因 此,雖然成膜速度慢,但是可以對基板B之被成膜面 B ’,執行低溫、低損傷成膜,可以形成特定厚度之初期層 (第1層)。 然後,真空容器2內之壓力等之條件變更不用變更費 時之濺鍍條件,藉由使基板支持器3從第1成膜部P1之 第1成膜位置L1移動至第2成膜部P”2之第2成膜位置 L”2。然後,在第2成膜部P”2中,使用平型平板磁控管 陰極11 l”a、1 1 l”b而予以濺鍍,依此雖然增加二次電子 等之荷電粒子或電漿對基板之影響,但是加速成膜速度可 -70- 200846485 以短時間成膜(形成)第2層。
如此一來,與第1實施形態相同,在第1成膜部p 1 中,藉由低溫、低損傷成膜在基板B形成初期層,因該所 形成之初期層當作保護層動作,故在第2成膜部P”2中, 可以一邊抑制於形成第2層時二次電子等之荷電粒子對基 板B所產生之損傷或電漿等對基板6之影響,一邊成 膜。並且,與第1實施形態相同,於形成第2層之時,不 需要變更真空容器2之壓力等之濺鍍條件,由於僅將基板 支持器3從第1成膜部P1移動至第2成膜位置P”2即 可,各可以謀求縮短成膜時間(成膜形程全體之時間)。尤 其,於對多數片基板B、B、…連續形成薄膜(成膜處理) 之時,不需要對每基板B變更真空容器內中之壓力等之上 述濺鍍條件,在一定之上述濺鑛條件之狀態下,·由於僅藉 由基板支持器3將基板B、B、…依序搬運至第1及第2 成膜部,故可以大幅度縮短對多數片基板B、B、…之成 膜時間。 其結果,對低溫、低損傷成膜所需之基板B可成膜, 並且即使於連續性成膜處理B、B、…亦可以縮短成膜時 間。 並且,本發明之濺鍍方法及灑鍍裝置並不限定於上述 第1至第3實施形態,只要在不脫離本發明主旨之範圍 內,當然可以做各種變更。 在上述實施形態中,雖然在第1成膜區域F1和第2 成膜區域F2,各平均配設第1成膜部P1和第2成膜部 -71 - 200846485
P2(P’2、P”20,但是並不需要限定於此。即是,如第6圖 所示般’即使在第1成膜區域F1並設多數第1成膜部 PI、P2、…(P’2、P’2、…或是P”2、P”2、…)亦可。如此 一來,由於在第1或第2成膜區域F1、F2並設多數成膜 部’藉由該多數成膜部薄膜形成在基板B,故不會增加對 電漿對基板B之影響或荷電粒子所造成之損傷,可以增加 成膜速度。此時,基板支持器3是所保持之被成膜面B, 在經常朝向對向標靶(一對標靶)間或是平行對向之標靶表 面方向之軌道上移動。並且,多數成膜部隔著特定間隔並 設於連結其他製程室9、9 ’之一條線上。 再者,在並設有多數成膜部之第1或第2成膜區域 F1、F2中,於基板B成膜之時,即使將長方形之基板B 於場邊方向對移動方向A ’ (成膜部之並設方向)正交之方向 安裝於基板支持器3,一邊使該基板支持器3移動,一邊 予以濺鍍(成膜)亦可,再者,如第9圖所示般,將長方形 基板B於場邊方向言著移動方向(成膜部之並設方向)之方 向安裝於基板支持器3 ’,而予以濺鍍亦可。此時,與上 述相同,即使一邊移動基板支持器3 一邊予以濺鍍亦可, 即使在停止狀態下予以濺鍍亦可。即使於此’由於藉由多 數成膜部同時被濺鍍,故不會增加因電漿對基板B或因荷 電粒子所產生之損傷’可以增加成膜速度’謀求生產性之 提升。 再者,在第1實施形態中’第2成膜區域F 2 (第2成 膜部P2)雖然使用複合v型陰極llla、lllb ’但是並不限 -72- 200846485 定於此,即使使用無具備筒狀輔助磁場產生手段130a、
1 3 Ob,單將磁控管陰極V型配向配置之陰極,執行成膜 速度較第1成膜區域F1快之成膜即可。即是,由於在第 1成膜區域F1中,藉由低溫、低損傷在基板B形成初期 層,在第2成膜區域F2中之成膜,即使增加電漿或荷電 粒子之影響,因上述初期層擔任保護層之任務,故不會對 基板B造成損傷。因此,即使爲容易接受來自電漿或荷電 粒子之損傷,因在第2成膜區域F2之成膜中謀求生產性 之提升,故可以不用可考慮電漿或荷電粒子對基板側之影 響,可以增加成膜速度。 再者,在上述實施形態中,被施加至第1成膜曲具 F1之第1成膜部P1中之陰極l〇a、10b之電力如第10圖 所示般,即使AC電源,具體而言,即使爲在第3實施形 態中之第2成膜部P”2中所使用之各對一對標靶(陰極)施 加180°向位偏移之交流電流之AC (交流)電源4’a亦可。 該爲製作氧化物、氮化物等之介電體薄膜之時(例如 當作有機EL元件之保護膜、密封膜之用途),自將反應性 氣體(〇2、N2等)配設在基板B(或是標靶l〇a、l〇b間)附 近之反應性導入管7’、7 5朝向基板B而導入反應性氣體 (02、N2等),使自標靶10a、10b飛來之濺鍍粒子和反應 性氣體反應,氧化標靶l〇a、10b表面l〇a’、1 〇b’,再者 於防著板、該反應性濺鍍之時,接地屏蔽及標靶1 〇a、 1 〇b之非侵蝕區域附著氧化物、氮化物之反應生成物,頻 繁引起異常電弧放電之產生,無法安定放電。再者,引起 -73- 200846485 堆積於基板B之膜質惡化。並且,即使於藉由ITO標靶 製作ΙΤΟ膜當作透明導電膜之時,爲了製作高品質之ιτο 膜,雖然導入少量之〇2氣體而予以濺鍍,但是即使於此 時,當成時間成膜時,則出現與上述相同之現象。
作爲如此異常電弧放電之產生原因,考慮有由於當作 標靶表面l〇a’、10b’之氧化物、氮化物所產生之充電,和 相對於標祀1 〇 a、1 0 b之陰極而作用之接地屏蔽、腔室 壁、防著板等,被氧化物、氮化物覆蓋,陰極面積變小, 或是不均勻。 在此,當解除該些問題,設爲上述構成,於對一方標 靶1 〇a施加負電位之時,則對另一方標靶1 〇b施加正電位 或是接地電位,該另一方標靶1 〇b擔任陰極之任務,依 此,濺鍍施壓負電位之一方之標靶1 〇a。再者,於對另一 標靶1 Ob施加負電位之時,藉由對一方標靶1(^施加正電 位或接地電位,該一方標靶1 〇a擔任陰極之任務,濺鍍另 一方之標靶l〇b。如此一來,藉由交互切換標靶(陰極)施 加電位,標靶表面之氧化物、氮化物之充電消失,可長時 間安定放電。 例如,於藉由ITO標靶製作透明傳導膜之時,於製作 低電阻(不基板加熱,電阻率爲6χ10_4Ω · cm以下)透過率 高(在 5 5 0nm波長爲 85%以上)之高品質膜時,對 Ar50sccm導入2〜5sccm之〇2氣體。此時,即使長時間 放電,藉由 AC電源交互交換施加於一對標靶10a、10b 之電位,依此由於標IE表面1 0 a ’、1 0 b ’之氧化所產生之充 -74- 200846485 電消失,並且各標靶l〇a、1 Ob可以互相擔任陰極之任務 執行安定放電。
再者,以其他例而言,使用Si標靶當作有機EL元件 用之保護膜、密封膜,導入反應性氣體02而執行反應性 濺鍍,製作SiOx膜。此時,在通常之DC電源所產生之 DC反應性濺鍍中,雖然異常電弧放電較ITO膜製作時產 生次數多,但是藉由連接AC電源,與上述ITO膜之情形 相同,藉由標靶表面l〇a’、10b’之氧化所產生之充電消 失,可以長時間安定放電。 並且,在第1實施形態中,被施加至第2成膜區域之 第2成膜部P中之陰極110a、110b之電力也與上述相 同,即使爲可各對一對標靶ll〇a、110b施加180°相位偏 移之交流電場的AC(交流)電源4’a亦可。如此一來,即 使在第2成膜區域F2亦產生與上述相同之效果。 再者,在第1實施形態中,第1及第2成膜區域 FI、F2之第1及第2成膜部PI ' P2中之一對標靶10a、 10b(l 10a、110b)不需要使用相同材質,例如即使由一方 標靶l〇a(110a)由A1構成,另一方之標靶lOb(UOb)由Li 構成亦可。如此一來,藉由改變材質,在基板B形成複合 膜(此時,Li-Al膜)。並且,此時,於各標靶 10a、 10b(110a、110b)各連接個別電源而個別調節投入電力, 依此可以使複合膜之膜組成比變化。 再者,在本實施形態中,基板B在第1或第2成膜位 置L1、L2中,於成膜時被固定,但是並不限定於此。即 -75- 200846485
是,因基板B之被成膜面B’之成膜面積較濺鍍裝置之可 成膜面積範圍大之時或使被成膜之膜的膜厚分佈均勻化, 故如第11圖(a)所示般,即使爲一邊被成膜B’沿著T-T線 移動(箭號A方向),一邊成膜的構成亦可。再者,如第 11圖(b)所示般,即使以被成膜面B’被設定在與T-T線中 央正交之中央線P上之特定位置的公轉中心P爲中心,並 且被成膜面B’朝向T-T線平行之時,構成沿著被成膜面 B’之中心和T-T線之中間之距離成爲最短距離e的公轉軌 道移動(箭號α )亦可。即使構成如此,對於長方形基板B 亦可均勻成膜。再者,如第11圖(b)所示般,即使以被成 膜面B’被設定在與T-T線中央正交之中央線P上之特定 位置的公轉中心p爲中心,並且被成膜面B’朝向T-T線 平行之時,構成沿著被成膜面B ’之中心和T-T線之中間 之距離成爲最短距離e的公轉軌道移動(箭號α )亦可。即 使構成如此,亦可對長方形基板Β均勻成膜。再者,上述 被成膜面Β’之移動方向(箭號Α及α )即使朝一方向移動 亦可,即使來回移動(或是搖動)亦可。 接著,針對本發明之第4實施形態,參照第12圖至 第22圖予以說明。 如第12圖及第13圖所示般,濺鍍裝置1具備有可方 向轉換固定、支撐一對標靶210a、210b之標靶支持器 211a、211b、真空容器(腔室)2 02、濺鍍電力供給用電源 203、基板支持器204、排氣裝置205、氣體供給裝置 206。再者,於真空容器202之基板支持器204側端部(在 -76- 200846485 第1 2圖中之下方側端部)之兩側,經連通路(基板搬運管 線閥)207、207連設裝載鎖定室或是其他製程室208、 208 °
一對標靶210a、210b在本實施形態中,任一者皆由 銦錫合金(ITO : Indium Tin Oxide)所構成。該第1標靶 210a、210b各尺寸形成寬125mmx長度300mmx厚度5mm 之矩形板狀體。然後,該第1標靶210a、210b是對向配 置在真空容器202內,對向面(濺鍍面)2 10a’、21 OB’具有 特定間隔(在此對向面210a’、21 Ob’之中心Tla、Tib,圖 中d = 1 60mm距離)而被配置。 標靶支持器21 la、51 lb因經背板212a、212b,各支 撐固定標靶210a、210b,故可將標靶210a、210b之對向 面210a’、210b’方向轉換至基板支持器4側,經標靶支持 器旋轉機構209、209(參照第16圖)配置在真空容器202 內部。 詳細而言,標靶支持器21 la(21 lb)是以從藉由連接之 標靶支持器旋轉機構209 (參照第16圖),支持固定於該標 靶支持器 21 la(21 lb)之一方標靶 210a(210b)之對向面 210a’(210b’)與另一方標靶 210b(210a)之對向面 210b’(210a5)平行之狀態,朝向固定於基板支持器204之 基板B之被成膜面B5之被成膜B,方向之方式,以對向面 210a’(210b,)之中心Ta(Tb)或是該中心Ta(Tb)附近爲旋轉 中心可方向轉換(可旋轉)配置在真空容器2 0 2內部。並 且,在本實施形態中,標靶21 la(21 lb)可朝相反方向(從 -77- 200846485 基板B朝向對向面2 1 Ob ’方向)旋轉。 即是,一對標靶210a、210b兩對向面210a’、210b’ 所構成之角度0 ,更詳細而言,以延伸於兩對向面
210a5、21 Ob’之方向之面所構成之角度爲大於〇°,且 小於180°之方式互相連結,並可方向轉換配置在真空容器 2 02內部。並且,在本實施形態中,上述構成之角度0是 指對向面2 1 0 a ’、2 1 Ob ’彼此平行之狀態,再者,上述所構 成之角度0°是指上述對向面210a’、2 10b各方向轉換至 上述基板B側,上述所構成之角度Θ變小是指上述對向面 2 10a’、210b’彼此方向轉換置接近至平行狀態。 在固定有標靶210a、210b之背板212a、212b之外側 面(與固定有標靶210a、210b之面相反側之面),配置有 彎曲磁場產生手段220a、220b。彎曲磁場產生手段爲用 以產生(形成)在標靶210a、210b之對向面附近磁力線成 爲弧狀之磁場空間(彎曲磁場空間:參照第1 2圖及第1 3 圖之箭號W、W’)之手段,在本實施形態中,以永久磁石 構成。 彎曲磁場產生手段(永久磁石)220a、220b是以鐵氧 系、銨系(例如鈸鐵硼)磁石或釤鈷系磁石等之強磁性體所 構成,在本實施形態中,由鐵氧系磁石所構成。再者,也 如第14圖所示般,彎曲磁場產生手段220a、220 b是藉由 框狀磁石221a、221b,和具有與該框狀磁石221a、221b 相反磁極之中心磁石222a、222b配置在磁軛223 a、223b 而形成。更詳細而言,彎曲磁場產生手段220a、220b是 -78- 200846485 藉由形成正面視矩形之框狀之框狀磁石221a、221b,和 位於其開口中心之正面視矩形狀之中心磁石222a、222b 各被固定於正面視框狀磁石221a、221b和外周緣爲相同 形狀之具有一定厚度的板狀磁軛223 a、223b而形成。
然後,一方之彎曲磁場產生手段220a是在背板212a 側端部(磁軛223 a側端部)中,以框狀磁石221a成爲N極 (S極),中心磁石222a成爲S極(N極)之方式,配置在背 板212a之外側面,另一方彎曲磁場產生手段220b是在背 板212b側端部(磁軛223b側端部)中,以框狀磁石221b 成爲S極(N極)中心磁石222b成爲N極(S極)之方式,配 置在背板2 1 2b之外側面。如此一來,在一方標靶2 1 0a形 成磁力線從該標靶210a表面(對向面210a’)之外周部朝向 中心部成爲弧狀之彎曲磁場空間W,在另一方標靶2 1 Ob 形成磁力線從該標靶210b (對向面21 Ob’)之中心部朝向外 周部成爲弧狀之彎曲磁場空間W’。 在標靶支持器2 1 1 a、2 1 1 b之前端側,配置有沿著其 外周之筒狀輔助磁場產生手段23 0a、230b。筒狀輔助磁 場產生手段23 0a、23 0b與彎曲磁場產生手段220a、220b 相同由永久磁石所形成,也如第1 5圖所示般,形成沿著 標靶支持器211a、211b之外周(可外嵌)之角筒狀。在本 實施形態中,由氧鐵系之鈸、鐵、硼磁石等所構成之筒狀 輔助產生手段23 0a、23 0b,係形成正面視矩形之框狀, 形成沿著前後方向之周壁之厚度成爲一定(參照第15圖(13) 及(Ο)之角筒狀。然後,構成筒狀輔助磁場產生手段 -79- 200846485 230a、230b之周壁厚度是天壁231最薄’側壁232、2 32 次薄,如後述般,於外嵌於標靶支持器2 1 1 a、2 1 1 b之 時,成爲基板B側之底壁233形成最厚。並且,在本實施 形態中,筒狀輔助磁場產生手段230a、23 0b雖然形成角 筒,但是即使爲圓筒形狀等亦可,若配置成包圍標把 210a、 210b 亦可 °
該周壁之厚度於後述在基板B之被成膜面B’形成薄 膜之初期層(成膜)時,以各標靶210a、210b之中間點之 磁場強度成爲一定之方式,設定其厚度。因此,藉由在基 板B之被成膜面B’之初期層之時所構成之角度0 1之値變 大之時,也有設定成側壁232、232之厚度從天壁231朝 向底壁23 3漸漸變厚之情形(參照第15圖(a)之虛線)。 然後,筒狀輔助場產生手段23 0a、23 0b是以前端側 之磁極與彎曲磁場產生手段 220a、220b之框狀磁石 221a、221b相同之方式,配置成外嵌於標靶支持器 211a、21 lb之前端側外周(參照第15圖(d))。藉由如此配 置,以筒狀包圍形成在標靶210a、210b間之標靶間空間 K,並且磁力線之方向從上述一方之標靶2 1 0 a朝向另一方 之標靶2 1 Ob之筒狀輔助磁場空間(參照第! 2圖及第1 3圖 之箭號t)。 標祀支益旋轉機構2 0 9如第1 6圖所示般,藉由與 連接於標靶支持器211a(llb)之端部連接之軸部291卡 合,使標靶支持器21 la(2 lib)旋轉驅動。該軸部291是以 一面保持機密性,一面以安裝於標靶支持器2 1 1 a (2 1 1 b)之 -80- 200846485
通過中心Ta(Tb)之軸Μ或是位於該中心Ta(Tb)附近之標 靶支持器211a(211b)之中心M’爲中心而可旋轉(第16圖 之箭號α方向)之方式,配置成內設密封構件292及軸承 293之軸承構件294而貫通真空容器壁202’。在該軸部 291中之真空容器202之外側端部,構成標靶支持器旋轉 機構209,經同步皮帶296連接用以使標靶21 la(21 lb)以 軸Μ爲中心旋轉驅動之馬達295。並且,在該軸部291之 外側端部,具備有用以檢測軸部29 1之旋轉角度之角度確 認檢測器297。 並且,在本實施形態中,標靶支持器旋轉機構209是 一個一個被連接於每各標靶支持器2 1 1 a、2 1 1 b。即是, 雖然以一個標靶支持器旋轉機構209(馬達295)旋轉驅動 一個標靶支持器21 la(21 lb),但是並不限定於其構成,即 使爲以一個標靶支持器旋轉機構209(馬達295)旋轉驅動 一對標靶支持器211a、2Ub之構成亦可。再者,在本實 施形態中,馬達295或同步皮帶296、角度確認感測器 297等之標靶支持器旋轉機構209雖然一部份被配置在真 空容器202之外側,但是即使標靶支持器旋轉機構209所 有配置在真空容器202之內部亦可。並且,藉由標靶支持 器211a、211b之軸Μ、Μ可一面保持平行,一面移動(參 照第1 6圖(b)之箭號),可藉由成膜條件等適當變更連結 上述標靶中心間距離d及各標靶210a、210b之中心Ta、 Tb之線(以下,單稱爲「Τ_τ線」)和基板之距離e。 再者,即使如第17圖所示般,構成於標靶支持器 •81 · 200846485
1 la、lib之軸部291下端部連接與該軸部291之軸芯正 交之方向之機械臂298之一端側,在該機械臂298之另一 端側連接汽等(在本實施形態中,汽缸G)而來回移動,依 此變更標靶210a、210b之對向面210a’、210b’所構成之 角度Θ亦可。此時,如第1 7圖(a)所示般,即使於各標靶 支持器211a、211b各連接汽缸G、G亦可,即使如第17 圖(b)所示般,僅連接1個汽缸G,連結成驅動一對標靶 支持器211a、211b亦可。如此一來,藉由使用汽缸G可 以較使用馬達295更節省成本。 濺鍍電力供給用電源203爲施加DC之定電力或是定 電流之電源,將位於接地電位(接地電位)之真空容器202 設爲陽極(an ode),將標祀210a、210b當作陰極(cathode) 而供給濺鍍電力。並且,在本實施形態中,雖然濺鍍供給 用電源203爲可施加DC之定電力或是定電流之電源,但 是並不需要限定於此。即是,濺鍍供給用電源3可藉由標 靶210a、2 10b之材質和所製作之薄膜之種類(金屬膜、合 金膜、化合物膜等)適當變更。作爲可變更之電源,則有 AC電源、RF電源、MF電源、脈衝型DC電源等,可在 DC電源重疊RF電源而予以使用。並且,即使在各標靶 支持器211a、211b各台連接DC電源或是RF電源亦可。 基板支持器204被配置成支撐基板B,並且基板B之 被成膜面B’朝向標靶210a、210b之兩對向面210a’、
2 l〇b’間之空間(標靶間空間)K。並且,連結標靶210a、 210 b之兩對向面210a’、210b,之中心Ta、Tb之直線(T-T -82- 200846485 線)和被成膜面B’之最短距離是在本實施形態中’設爲圖 中 e=175mmo 在真空容器202連接排氣裝置205 ’並且連接有放電 用氣體之氣體供給裝置206,氣體供給裝置206包含用以 供給各配置在標靶2 1 0a、2 1 Ob附近之惰性氣體(本實施形 態中爲氬(Ar)氣體)之惰性氣體導入管206’、206’。
再者,在基板B附近,爲了製作氮化物等之介電體薄 膜,也可配設藉由反應性氣體供給裝置(無圖示),將〇2、 N2等之反應性氣體朝向基板B之被成膜面B 5導入之反應 性氣體導入管Q、Q。 基板B爲在其被成膜面B’上形成薄膜之被成膜對象 物。在本實施形態中,通常執行濺鍍之基板B之大小和標 靶210a、210b尺寸之關係,與所要求之基板面(被成膜 面)B ’內之膜厚分佈均勻性具有關係。膜厚分佈均勻性爲 膜厚分佈± 1 〇%以內程度之時,基板B中之標靶2 1 0a、 210b之長邊方向之長度的基板寬度 Sw(mm),和標靶 210a、210b中之基板B之寬方向之長度的長邊方向尺寸 TL(mm)之關係,以SwSTLx0.6〜0.7表示。因此,在本實 施形態所涉及之濺鍍裝置201中,由於使用寬度125mmx 長度3 00x厚度5mm之矩形標靶,故基板B尺寸藉由上述 關係,基板寬度S w可對2 0 0 m m左右之大小的基板B成 膜。再者’灑鑛裝置1由基板通過成膜之(一'面將基板B 搬運至第12圖中之左右方向,一面予以濺鍍)裝置構成, 基板B之長度雖然具有裝置尺寸之制約(限制),但是可成 -83- 200846485 膜至基板寬度以上之大小。例如,在本實施形態中,可在 膜厚分佈±10%以內對寬度 200mmx長度 200 mm、寬度 200mmx長度250mm或是寬度200mmx長度300mm之大小 之基板b成膜。此時,當作藉由濺鍍在被成膜面B’形成 薄膜之基板B,使用有機EL元件、有機薄膜半導體等之 必須低溫、低損傷成膜之基板B。
並且,在本實施形態中,基板B之寬度設爲以沿著標 靶210a、210b之長邊方向之方向的長度,基板B之長度 設爲與標靶210a、210b之長邊方向正交之方向(第12圖 中之左右方向)之長度。 再者,在本實施形態中,當作藉由濺鍍在被成膜面 B’形成薄膜之基板B,可以使用有機半導體等之需要低 溫、低損傷成膜的基板。 本實施形態所涉及之濺鍍裝置20 1是由以上之構成所 形成,接著,針對濺鍍裝置20 1中之薄膜形成之動作予以 說明。 針對在基板B中之被成膜B’形成薄膜,在本實施形 態中,藉由可低溫、低損傷成膜(成膜速度小)之濺鍍形成 初期層(第1層)之後,藉由增大成膜速度之濺鍍形成第2 層,依此在被成膜面B’上形成薄膜。第1層(初期層)和第 2層是在形成之薄膜之膜厚方向,藉由假想面分開僅說明 成膜速度不同之部份,在膜厚方向中,並非以層區分薄 膜,而是連續形成。 首先,於形成初期層之石,以標靶210a、210b之對 -84- 200846485 向面210a’、21 Ob’所構成之角度0成爲特定所構成之角度 0 1 (比後述0 2小之角度)之方式,藉由標靶支持器旋轉機 構2 09,使安裝有標靶210a、2 10b之標靶支持器211a、
2 1 lb旋轉驅動(參照第12圖)。此時,對向面210a’、 210b’所構成之角度01被設定成於濺鍍時所產生之電漿 及二次電子等之荷電粒子不對基板B造成容許量以上之損 傷的小角度。在本實施形態中,所構成之角度01爲0°〜 30°,最佳爲0°〜10°。 接著,藉由排氣裝置205排氣真空容器(腔室)202 內。之後,藉由氣體供給裝置206自惰性氣體導入管 206’、206’導入氬氣體(Ar)而設爲特定濺鍍操作壓力(在此 爲 〇.4Pa)。 然後,藉由濺鍍電力供給用電源3,將標靶2 1 0 a、 2 1 Ob供給至濺鍍電力。此時,由於藉由永久磁石構成彎 曲磁場產生手段220a、220b及筒狀輔助磁場產生手段 230a、230b,故藉由磁場產生手段 220a、220b,在標 210a、210b之對向面210a’、210b,,各形成彎曲磁場空 間W、W’。並且藉由筒狀輔助磁場產生手段230a、230b 以包圍形成在該標靶210a、210b之對向面210a,、210b, 間之柱狀空間K之方式,形成筒狀之輔助磁場空間t。 依此,在彎曲磁場空間 W、W ’內,形成電漿,濺鍍 標靶2 1 0a、2 1 Ob之對向面2 1 0a,、2 1 Ob,,濺鍍粒子飛 散。然後’自該彎曲磁場空間W、W,露出之電漿或飛出 之二次電子等之荷電粒子藉由筒狀輔助磁場空間t,被封 -85- 200846485 閉至該輔助磁場空間t所包圍之空間(標靶間空間)κ內。 如此一來,使自標靶210a、210b之濺鍍面(對向 面)210a’、210b’飛出之(被趕出)濺鍍粒子,在上述標靶間 空間K之側方位置中,附著於被成膜面B ’朝向該標靶間 空間K被配置之基板B而開始形成薄膜(薄膜之初期層)。 此時,一般,在配置成使一對標靶210a、210b對向 而執行之濺鍍中,一對標靶210a、210b之對向面210a’、
2 10b’所構成之角度Θ越小(對向面彼此越接近平行),由 於標靶間空間K之磁場強度變大,故到達(飛散)至基板B 之二次電子等之荷電粒子減少,並且也提升電漿封閉至標 革巴間空間之封閉效果。但是,由於對向面2 1 0 a ’、2 1 0 b ’接 近平行,故也減少到達基板B之濺鍍粒子,故雖然可對基 板B執行低溫、低損傷成膜,但是形成於基板b之薄膜 之成膜速度變小。 另外,因一對標靶 2 1 0 a、2 1 0 b之對向面 2 1 0 a ’、 21 Ob’所構成之角度0越大(對向面210a’、21 Ob’越朝向基 板B方向),對向面210a,、21 Ob,之基板側端部間之距離 變大,如此部份之標靶間空間之磁場強度變小,故容易增 加到達基板B之二次電子等之荷電粒子,並且電漿封閉至 標靶間空間之封閉效果變差,但是,由於對向面2 1 0 a,、 2 l〇b’朝向基板方向,故增加到達基板b之濺鍍粒子,故 基板B之溫度上昇及荷電粒子對基板之損傷雖然比所構成 之角度0小時增加,但是成膜速度變大。 因此’如上述般,對向面210a,、210b,所構成之角度 -86- 200846485 0 1於濺鍍之時,被設定爲電漿及二次電子等之荷電粒子 不對基板B造成容許量以上之損傷之接近於平行(小)的角 度,如此一來,電漿及二次電子等之荷電粒子朝第1標靶 空間K之封閉效果成爲良好。 並且,藉由另外配置筒狀輔助磁場產生手段230a、
2 3 0b,在標靶間空間K外側,形成筒狀輔助磁場空間t。 因此,在形成於標靶表面(對向面)210a’、210b’之彎曲磁 場空間W、W ’和基板B之間形成筒狀輔助磁場空間t,藉 由筒狀輔助磁場空間t封閉自彎曲磁場空間W、W ’露出之 電漿(防止露出至基板B側),可以更減少因該電漿對基板 B所產生之影響。 再者,自上述彎曲磁場空間W、W ’飛出至基板B側 之二次電子等之荷電粒子也因上述筒狀輔助磁場空間包圍 標把間空間K,並形成在彎曲磁場空間W、W ’和基板B 之間,故荷電粒子封閉至標靶間空間K內之封閉效果變 大。即是,更减少荷電粒子自標靶間空間K飛出至基板B 側。 再者,筒狀輔助磁場產生手段2 3 0 a、2 3 0 b由於被配 置成厚度大之底壁233、233成爲一對標靶210a、210b中 互相對向之面彼此的距離變大之側(基板B側),故筒狀輔 助磁場產生手段2 3 0 a、2 3 0 b附近中之磁場強度隨著一對 標210a、210b中之互相對向之面彼此之距離變大而變 大。 該是沿著一對標靶210a、210b之邊緣配置之筒狀輔 -87- 200846485
助磁場產生手段230a、23 0b附近中之磁場強度所有爲相 同磁場強度時,則傾斜成一對標靶210a、210b互相對向 之對向面(濺鍍面)210a’、210b’朝向上述基板B之成膜面 B’而各被配置之時(所構成之角度0 >0。之時),從一方標 靶210a至另一方標靶210b之中間點之磁場強度隨著對向 之面彼此之距離變大而變小。因此,電漿自該磁場強變小 之部份(基板B側)露出,再者,由於二次電子等飛出,則 對基板B造成損傷。 但是,由於筒狀輔助磁場產生手段230a、23 0b若爲 上述構成時,被設定成隨著上述對向面彼此之距離變大, 筒狀輔助磁場產生手段23 0a、23 0b附近中之磁場強度變 大,故於所構成之角度0 1時,上述中間點中之磁場強度 可以經常取得一定之磁場強度。 因此,即使爲傾斜於基板側而配置(所謂V型對向配 置之)標靶 210a、210b,亦可以抑制於對向面 210a’、 21 Ob’之距離變大時電漿之露出或二次電子等之荷電粒子 飛出,標靶間之電漿及二次電子等之封閉效果成爲良好, 可低溫、低損傷成膜。 並且,筒狀輔助磁場產生手段23 0a、23 0b即使設定 成接地電位、負電位、正電位、浮動(電性絕緣狀態)中之 任一者亦可,或是即使設定成時間性交互切換接地電位和 負電位或是接地電位和正電位亦可。藉由將第1筒狀輔助 磁場產生手段2 3 0 a、2 3 0 b之電位設定成上述中之任一 者,可以使不具備第1筒狀輔助磁場產生手段23 0a、 -88- 200846485 2 3 0b之一對磁控管陰極,較標靶之對向面配置成傾斜至 基板側之V型對向配置之磁控管濺鍍裝置(以往之磁控管 灑鍍裝置)實現放電電壓之低電壓化。
依據上述,朝標靶間空間K之藉由濺鍍所產生之電 漿及二次電子粒子之封閉效果極爲良好之狀態下,可以執 行濺鍍。因此,可以縮小許多電漿對基板B ’之被成膜面 B’之影響及自濺鍍面10a’、10b”飛來之二次電子等之荷電 粒子所導致之影響,可以執行藉由低溫、低損傷成膜之薄 膜的初期層之形成。在本實施形態中,初期層形成1 〇〜 20nm左右之膜厚。 接著,於形成第2層之時,一端停止以形成初期層之 時的成膜條件(對向面210a’、210b’所構成之角度0 10之 濺鍍。之後,以標靶210a、210b之對向面210a’、210b’ 所構成之角度0由0 1成爲θ 2之方式,藉由標靶支持器 旋轉機構209,旋轉驅動(方向轉動(姿勢變更))標靶支持 器211a、2Ub,以被安裝於該標靶支持器211a、211b之 標靶210a、210b之對向面210a’、210b’朝向基板B之方 向之方式,執行方向轉換(參照第1 3圖)。在此狀態下, 開始濺鍍,開始成膜第2層。在本實施形態中,所構成之 角度02爲45°〜18 0°,最佳爲30°〜45°。並且,由於藉由 成膜初期層(第〗層),初期層(第1層)相對於第2層之成 膜時之成膜傷持有保護膜之功能,故可以抑制因地2層之 成膜而對基板B造成損傷。因此,在生產性之面,以將角 度0形成更大爲佳。 -89- 200846485
由於將所構成之角度0從成膜時之Θ1變更成02而 予以成膜,對向面210a5、210’之機板側端部間之距離變 大,故基板側之筒狀輔助磁場空間t之磁場強度變小,電 漿及電荷粒子朝標靶間空間K封閉之效果變小,增加電 漿對基板B之影響及所到達之荷電粒子之量。但是,由於 對向面2 1 0 a、2 1 0 b ’更朝向基板B側,故濺鍍面(對向 面)210a’、210b’被濺鍍而飛散之濺鍍粒子到達至基板 B(被成膜面B’)之量也增加,因此成膜速度變大。如此一 來,較初期層成膜時增大成膜速度,在初期層上形成第2 層。在本實施形態中,第2層形成100〜150Nnm左右之 膜厚。 如此一來,藉由變更標靶 210a、210b之對向面 210a’、21 Ob’所構成之角度0,改變成膜速度在被成膜面 B’形成初期層(第1層)和第2層之時,若所構成之角度爲 0 1 < 0 2,投入至標靶210a、210b之投入電力相同時, 使第2層成膜時之成膜速度較第1層成膜時之成膜速度可 以增加大約20%〜50%。再者,並且可以藉由在所構成之 角度Θ2增加投入電力,實現兩倍以上之成膜速度。 依據上述,使成爲對向面210a’、21 Ob’所構成之角度 (小角度)Θ 1而予以濺鍍,依此成膜速度小,但是因提升 藉由濺鍍所產生之電漿及荷電粒子封閉至標靶間空間K 之效果,故可顗在基板B執行低溫低損傷成膜至特定厚 度,並藉由該低溫、低損傷成膜成膜(形成)初期層(第1 層)。 -90- 200846485 之後,不變更真空容器2內之壓力等之濺鍍條件,藉 由標靶支持器旋轉一構209旋轉驅動標靶支持器211a、 2 1 lb,使對向面210a’、21 Ob’各方向轉換至基板B側而將 上述所構成之角度0從增大至02之後予以濺鍍,依 此到達至基板之二次電子等之荷電粒子或電漿之影響雖然 增加,但是可以增大成膜速度成膜(形成)第2層。
如此一來,藉由低溫、低損傷成膜在基板B形成初期 層,依此該被形成之初期層當作保護層動作,即是,藉由 初期層覆蓋基板,可以一面抑制可以一邊抑制形成第2層 時二次電子等之荷電粒子對基板B產生之損傷或電漿等所 造成之影響,一邊成膜,並且,於形成第2層之時(於以 低溫、低損傷形成第1層之後,至開始以成膜速度大形成 第2層爲止之期間),僅將一對標靶210a、210b所構成之 角度Θ從01變更至0 2,則不需要變更真空容器2 02內 之壓力等之濺鍍條件,故可以縮,短成膜時間(成膜行程全 體)。具體而言,於本實施形態之時,以相同投入電力將 一對標靶210a、210b中之對向面210a’、210b’所構成之 角度0變更成兩階段以上而予以濺,依此之成膜行程全體 之成膜時間不變更所構成之角度0,比起濺鍍之時,可以 縮短30%以上。 再者,以外嵌於標靶支持器2 1 1 a、2 1 1 b之前端部外 側之方式,具備筒狀輔助磁場產生手段23 0a、23 0b,依 此筒狀從一方之標靶210a周邊連結至另一方之標靶210b 之周邊,形成(產生)磁力線從一方標靶2 1 0 a周邊朝向另 -91 - 200846485 一方之標靶2 1 Ob周邊之筒狀輔助磁場空間t。因此,於濺 鍍之時,自標靶對向面210a’、21 Ob’上之彎曲磁場空間 W、W5內簍出之電漿及飛出之二次電子等之荷電粒子被封 閉於筒狀輔助磁場空間t內。
即是,在筒狀輔助磁場空間t之兩端,因成爲以將對 向面210a’、210b’當作內側之標靶210a、21 Ob各蓋上蓋 子之配置,故形成在標靶表面(對向面)210a’、210b,之彎 曲磁場空間W、W ’露出之電漿藉由輔助磁場空間被封閉 (防止露出至基板側),可以減少該電漿等對基板之影響。 再者,自上述彎曲磁場空間 W、W ’飛出至基板側之 二次電子等之荷電粒子,因也在上述筒狀輔助磁場空間之 兩端,以將對向面(濺鍍面)210a’、21 Ob’設爲內側之標靶 210a、210b各蓋上蓋子,故可以執行荷電粒子封閉在筒 狀輔助磁場空間內,減少荷電粒子到達至基板B。 再者,由於使用磁控管濺鍍陰極,故於濺鍍之時,即 使增大投入至磁控管陰極(標靶)之電流値,亦如對向標靶 型濺鍍陰極般,出現電漿集中於中心部之現象,放電成爲 不安定,形成在表面附近之電漿可以長時間安定放電。 並且,由於筒狀輔助磁場空間t較彎曲磁場空間W、 w ’磁場強度大,故對向面附近中之磁場強度可以取得標 靶210a、210b之中心側小,標靶210a、210b周邊部成爲 最大之磁場分佈,自彎曲磁場空間W、W’露出之電漿朝 筒狀輔助磁場空間t內之封閉效果,及飛出之二次電子等 之荷電粒子之封閉效果成爲良好。 -92-
200846485 因此,不用縮短一對標靶210a、210b 離,可以極度縮小因自電漿對屬於成膜對象之 及因自濺鍍面(對向面)210a、210b飛來之二次 成之影響。其結果,可成爲更低溫、低損傷成 升膜質。再者,若膜質與藉由不產生筒狀輔助 之濺鍍所形成之薄膜膜質相同程度時,則可以 一對標靶210a、210b之對向面210a’、210b 度0,其結果,可以增大成膜速度謀求生產性 因此,藉由具備筒狀輔助磁場產生手 23 0b,可以一邊保持對基板B執行低溫、低損 邊更增大對向面210a’、210b5所構成之角度0 結果,可以謀求縮短形成初期層之時間。再者 增大第2層之成膜速度,故可以更縮短成膜行
並且,本發明之濺鍍方法及濺鍍裝置並不 第4實施形態,只要在不脫離本發明之主旨, 作各種變更。 在本實施形態中,使用在標靶對向面210 生彎曲磁場空間 W、W’,將電漿封閉於該彎 W、W’內而執行濺鍍之磁控陰極,當作陰極, 具備有筒狀輔助磁場產生手段23 0a、230b雖 陰極對向配置,但是並不限定於此。 例如,如第1 8圖(a)及(b)所示般,僅在 2 10b之背面側配置彎曲磁場產生手段220a、 之中心間距 基板的影響 電子等所造 膜,可以提 f磁場空間t 更增大上述 所構成之角 之提升。 :段 230a 、 傷成膜,一 1之値,其 ,因可以更 程全體之時 限定於上述 當然亦可以 a’、21 Ob’產 曲磁場空間 又在其外周 :然使複合型 標靶2 1 0 a、 220b ,不具 -93- 200846485 備筒狀磁場產生手段230a、23 0b,即使對向配置一對磁 控管陰極亦可。再者,退向配置標靶210a、21 Ob,在其 背面側,以磁力線從一方標靶2 1 0a朝向另一方標靶2 1 Ob 之方式,配置在標靶210a、210b間產生標靶間磁場空間 R之標靶磁場產生手段220’a、220’b之對向標靶型陰極亦 可 0
即使使用如此之陰極,於對基板B形成薄膜之時,在 初期層之成膜階段之標靶210a、210b之對向面210a’、 2 1 Ob’所構成之角度0 1較第2層之成膜階段中之上述對 向面210a’、21 Ob’所構成之角度Θ 2小,並且對於屬於被 成膜對象物之基板B之被成膜面B 5,若爲濺鍍時之電漿 或二次電子等之荷電粒子之損傷成爲容許量以下之角度即 可。如此一來,所構成之角度0 1之初期層當作保護層動 作,於增大成膜速度形成第2層之時,即使增加藉由濺鍍 產生之電漿之影響或到達基板B之荷電粒子,藉由當作上 述保護層之初期層,亦可以防止基板B之被成膜面B ’受 到損傷。 其結果,即使對於需要低溫、低損傷成膜之基板(例 如EL元件),亦可以形成薄膜(電極膜、保護膜、密封膜 等)。並且,於形成初期層之後,因可以增大成膜速度, 故可以謀求縮短成膜行程全體之時間。 再者,如第18圖(〇所示般,在對向標靶型陰極之外 周,以磁力線成爲同方向之方式,包圍上述標靶間磁場空 間R之外側,並且即使以包圍標靶2 1 0a、2 1 0b之方式又 •94- 200846485 具備有產生磁場強度大於該標靶間磁場空間R之筒狀輔助 磁場空間t的筒狀輔助磁場產生手段23 0a、230b亦可。
如此一來,因以包圍標間磁場空間R之外側的方式又 形成筒狀輔助磁場空間t,故自標間磁場空間R中之中心 線至朝向外側所形成之磁通密度大之空間之端的距離變 大,電漿不會從由標靶間磁場空間R和形成在其外側之筒 狀輔助磁場空間t所構成之磁場空間(封閉磁場空間)R + t 露出,被封閉於磁場空間R + t內。如此,由於電漿封閉於 密閉之磁場空間R + t內,故可以減少該電漿對基板之影 並且,以往僅在各標靶210a、210b之背面側(對向側 和相反側)配置有標靶間磁場產生手段221’a、221’b之對 向標靶型陰極,是當增大投入至該陰極之投入電力時,標 靶間之電漿集中於中央部,隨此標靶2 1 0 a、2 1 Ob之侵蝕 也是中央部變大。其現象因標靶210a、210b爲磁性體之 時,該標靶210a、210b成爲磁軛,故比起標靶210a、 2 1 Ob爲非磁性體之時,更爲顯著。但是若藉由上述構 成,封閉磁場空間R + t由於形成朝向其外側磁場強度變大 之磁場分佈,故即使標靶21 Qa、210b爲磁性體,亦可以 緩和因增大投入至陰極之投入電力所引起之電漿集中於封 閉磁場空間(標靶間磁場空間)R + t中央部,尤其在中央部 侵蝕之大小變大之情形也消失。因此,即使標靶21〇a、 2 1 〇b由磁性體構成,亦可以抑制標靶之利用效率降低, 形成於基板上之薄膜之膜厚分佈也成爲相同(均勻化)。 -95- 200846485 因此’可成爲更低溫、低損傷成膜,可以更提升膜 質。再者’若爲膜質若爲與藉由不產生筒狀輔助磁場空間 之濺鍍而形成之薄膜的膜質爲相同程度時,則可以增大上 述一對標靶210a、210b之對向面210a,、210b,所構成之 角度0 ’可以更增大成膜速度,謀求生產性之提升。 再者,在本實施形態中,被施加至標靶(陰極)2 l〇a、
2 10b之電力如第19圖所示般,即使僅爲AC電源,具體 而言,可各對上述一對標靶施加1 80°相位偏移之交流電流 之AC(交流)電源亦可。 該爲製作氧化物、氮化物等之介電體薄膜之時(例如 當作有機EL元件之保護膜、密封膜之用途),自將反應性 氣體(〇2、N2等)配設在基板B(或是標靶210a、210b間) 附近之反應性導入管Q、Q(參照第12圖及第13圖)朝向 基板B而導入反應性氣體(02、N2等),使自標靶210a、 2 1 Ob飛來之濺鍍粒子和反應性氣體反應,氧化標靶 2 10a、2 10b表面 210a’、210b’,再者於防著板、該反應 性濺鍍之時,接地屏蔽及標靶210a、210b之非侵蝕區域 附著氧化物、氮化物之反應生成物,頻繁引起異常電弧放 電之產生,無法安定放電。再者’引起堆積於基板B之膜 質惡化。並且,即使於藉由ITO標靶製作ITO膜當作透 明導電膜之時,爲了製作高品質之ITO膜,雖然導入少量 之〇 2氣體而予以濺鍍,但是即使於此時,當成時間成膜 時,則出現與上述相同之現象。 作爲如此異常電弧放電之產生原因,考慮有由於當作 -96 - 200846485 標靶表面210a’、210b’之氧化物、氮化物所產生之充電, 和相對於標靶(陰極)2 1 〇a、2 1 Ob之陰極而作用之接地屏 蔽、腔室壁、防著板等,被氧化物、氮化物覆蓋,陰極面 積變小,或是不均勻。
在此,當解除該些問題,設爲上述構成,於對一方標 靶2 1 0a施加負電位之時,則對另一方標2 1 Ob施加正電位 或是接地電位,該另一方標靶210b擔任陰極之任務,依 此,濺鍍施壓負電位之一方之標靶210a。再者,於對另 一標靶2 1 Ob施加負電位之時,藉由對一方標靶2 1 0a施加 正電位或接地電位,該一方標靶210a擔任陰極之任務, 濺鍍另一方之標靶2 1 0b。如此一來,藉由交互切換標靶 (陰極)施加電位,標靶表面之氧化物、氮化物之充電消 失,可長時間安定放電。 例如,於藉由IT0標靶製作透明傳導膜之時,於製作 低電阻(不基板加熱,電阻率爲6χ1(Γ4Ω · cm以下)透過率 高(在 550nm波長爲 85 %以上)之高品質膜時,對 Ar5〇SCCm導入2〜5sccm之02氣體。此時,即使長時間 放電,藉由 AC電源交互交換施加於一對標靶l〇a、10b 之電位,依此由於標祀表面1 〇 a ’、1 0 b ’之氧化所產生之充 電消失,並且各標靶10a、10b可以互相擔任陰極之任務 執行安定放電。 再者,以其他例而言,使用Si標靶當作有機EL元件 用之保護膜、密封膜,導入反應性氣體〇2而執行反應性 濺鍍,製作S i Ο X膜。此時,在通常之D C電源所產生之 -97- 200846485 DC反應性濺鍍中,雖然異常電弧放電較ITO膜製作時產 生次數多,但是藉由連接AC電源,與上述ΙΤΟ膜之情形 相同,藉由標靶表面210 a’、21 Ob’之氧化所產生之充電消 失,可以長時間安定放電。
再者,在本實施形態中,標靶支持器211a、211b是 以固定、支撐之標靶210a、210b之對向面210a’、210b’ 之通過中心Ta、Tb之軸Μ,或是標靶支持器2 1 1 a、2 1 1 b 之中心軸Μ’、Μ’爲旋轉中心藉由標靶支持器旋轉機構 209構成可方向轉換(參照第16圖(a)及(b)),但是,並不 限定於此,如第20圖所示般,即使構成以特定假想點Η 爲旋轉中心,標靶2 1 0 a、2 1 Ob互相接離之構成亦可。即 是,所構成之角度0變化時,即使標210a、210b之中心 間距離d爲一定亦可,變化也亦可。 再者,在本實施形態中,一對標靶210a、210b必須 要使用相同材質,例如即使以A1構成一方標2 1 0a,以Li 構成另一方標靶2 1 Ob亦可。如此一來,藉由改變材質, 在基板B形成複合膜(此時Li-A1膜)。並且,此時藉由將 各個個別的電源連接於各標靶2 1 0a、2 1 0b個別調節投入 電力,依此可以使複合膜之膜組成比變化。 再者,在本寳施形態中,於形成初期層後,一端停止 濺鍍後使標靶支持器2 1 1 a、2 1 1 b方向轉換,從標靶對向 面210a’、21 Ob’所構成之角度0 1變更至02之後,再次 開始濺鍍開始形成第2層,但是並不限定於此。例如,於 形成初期層之後,即使以一面持續濺鍍,一面漸漸將所構 -98- 200846485 成之角度從0 1成爲02之方式,方向轉換標靶支持器 2 1 1 a、2 1 1 b 亦可。
再者,在本實施形態中,基板B如第21圖(a)所示 般,因使基板B之被成膜面B,之成膜面積較濺鍍裝置之 可成膜面積範圍大之時,或所成膜之膜之膜厚分佈均勻 化,故構成被成膜面B’沿著T-T線而移動(箭號/3 ),但是 即使對長方形基板B亦可均勻成膜時,則不需要限定於 此。即是,如第21圖(b)所示般,被成膜面B’以被設置在 與T-T線中央正交之中央線C上之特定位置之公轉中心c 爲中心,並且被成膜面B’朝向T-T線成爲平行之時,被 成膜面B 5之中心和T-T線之中間之距離成爲最短距離e 的公轉軌道移動(箭號r )亦可。即使構成如此,對於長方 形基板B亦可均勻成膜。再者,上述被成膜面B’之移動 方向(箭號/3及7 )即使朝一方向移動亦可,即使來回移動 (或是搖動)亦可。 再者,如第22圖所示般,濺鍍裝置20 1即使用以檢 測膜厚或是溫度之至少一方之檢測手段(檢測感應器)D, 在支持器204配置基板B之時,被配置在上述基板B附 近,且臨著自上述一對標靶210a、210b之各標靶210a、 210b飛至上述基板B(基板B之被成膜面B’)之濺鍍粒子 之流路的位置,並且,又具備有以根據在檢測手段D所 檢測出値(檢測値)將各標靶2 1 0a、2 1 Ob予以方向轉換之 方式,控制標靶支持器旋轉機構209、209(馬達295、295) 之旋轉驅動之控制部2 5 0亦可。 -99- 200846485 藉由如此構成,例如於檢測手段D爲使用水晶振動 的膜厚檢測感應器D時,該膜厚檢測感應器D可自附著 於水晶振動件之濺鍍粒子的振動數變化,取得附著之粒子 量(膜厚)和每單位時間之膜厚變化(成膜速度)之檢測値。 然後,根據如此之檢測値,控制部2 1 5判斷形成在基板B 之被成膜面B’上之薄膜之膜厚及成膜速度。
然後,控制部215比較幾膜厚檢測感應器D所檢測 出之上述檢測値,和形成於基板B之初期層之第1成膜條 件(不對低溫、低損傷成膜所需之基板B之膜界面B ’造成 損傷之成膜速度和當作保護膜發揮功能之膜厚),若判斷 上述檢測値和上述初期値之第1成膜條件不同時,以上述 一對標210a、210b之對向面210a’、2 10b5所構成之角度 Θ成爲適應於上述初期層之第1成膜條件之角度Θ之方 式,將各標靶210a、210b予以方向轉換(角度修正)加以 控制(控制標靶支持器旋轉機構209、209(內之馬達295、 29 5)),若判斷完成初期層之成膜時,則以適應第2層之 第1成膜條件之方式,將各標靶210a、210b予以方向轉 換(姿勢變更)。 再者,例如於檢測手段D爲使用溫度計之溫度檢測 感應器D時,該檢測感應器D可以取得基板B附近之溫 度和每單位時間之溫度變化(溫度上昇値)之檢測値。然 後,根據如此之檢測値,控制部2 1 5判斷基板B之被成膜 面B 5上之溫度及溫度變化。 然後,控制部2 1 5比較以溫度感應器D所檢測出之 -100- 200846485
上述檢測値和形成於基板B之初期層之第2成膜條件(不 對低溫、低損傷成膜所需之基板B之膜界面B 5造成損傷 之溫度和隨著成膜時間的溫度上昇値),若判斷上述檢測 値和上述初期層之第2成膜條件不同時,以上述一對標靶 210a、210b之對向面210a’、21 Ob’所構成之角度0成爲 適應上述初期層之第2成膜條件之角度Θ之方式,控制成 將各標靶210a、210b予以方向轉換(角度修正)(控制標靶 支持器旋轉機構209、209(內之馬達295、295)),若判斷 初期層之成膜完成時,則以適應於第2層之第2成膜條件 之方式,將各標靶予以方向轉換(姿勢變更)。 如此一來,藉由控制部2 1 5將檢測手段D之檢測値 反饋於一對標靶210a、210b之對向面210a’、21 Ob’所構 成之角度Θ,其結果,形成在基板B之被成膜B’上之初 期層如同上述初期層之第1或第2成膜條件般被成膜,對 需要低溫、低損傷成膜之基板B,確實不會造成損傷,並 且初期層之厚度不用形成所需以上,可以以最短之成膜時 間,成膜在基板B上。 並且,於檢測手段D爲組合上述膜厚檢測感應器和 上述溫度檢測感應器之複合檢測感應器D之時,該複合 檢測感應器D可以取得附著於水晶振動件之濺鍍粒子量 (膜厚)和每單位時間之膜厚變化(成膜速度)及基板B附近 之溫度和每單位時間之溫度變化(溫度上昇値)之檢測値。 然後,根據如此檢測値,與上述相同,控制部2 1 5判斷形 成在基板B之被成膜面B’上之薄膜膜厚及成膜速度,及 -101 - 200846485 基板B之被成膜面B’上之溫度及溫度變化。
然後,控制部215比較在複合檢測感應器D所檢測 出之上述膜厚變化之檢測値,和初期層之上述第1成膜條 件,並且比較在複合檢測感應器D所檢測出之上述溫度 變化之檢測値,和上述初期値和上述初期層之第2成膜條 件,當判斷上述膜厚變化之檢測値和上述初期層之第1成 膜條件、或是上述溫度變化之檢測値和上述初期値之第2 成膜條件之至少一方不同時,以上述一對標210a、210b 之對向面210a’、210b’所構成之角度0適應於上述初期層 之第1或第2條件之至少一方的角度0之方式,控制成將 各標靶210a、210b予以方向轉換(角度修正)(控制標靶支 持器旋轉機構209、209(內之馬達295、295))。然後,當 判斷結束初期層之成膜時,以適應於第2層之第1及第2 成膜條件之方式,將各標靶予以方向轉換(姿勢變更)。 其結果,因如同上述初期層之第1及第2成膜條件, 形成被形成在基板B之被成膜面B’上之吃其層,故比起 僅以上述膜厚檢測感應器或溫度檢測檢測器之一方構成檢 測手段D之時,對於需要低溫、低損傷成膜之基板,更 確實不會造成損傷,並且初期層之厚度也不會形成所需以 上,可以以更短之成膜時間,成膜在基板B上。 如上述般,可以使用檢測手段D及控制部2 1 5,檢測 出在基板B中之成膜狀況,反饋所檢測出之檢測値,控制 一對標靶對向面所構成之角度0。 並且,檢測手段D若檢測出膜厚或是溫度之至少一 -102-
200846485 方即可,如上述般,若以一個或多數組合而構成膜厚 器或溫度感測器等之檢測感應器即可。再者’檢測感 D並不限定於一個,即使多數配置亦可。如此一來’ 檢測出正確之成膜狀態(成膜速度或溫度,溫度上 等),可以將一對標靶210a、210b所構成之角度Θ控 更佳之角度0。 並且,控制部21 5即使由控制檢測手段D之檢 段控制部2 1 6,根據檢測値控制標靶旋轉機構控制部 所構成亦可。此時,即使檢測手段控制部2 1 6和標靶 器旋轉機構控制部2 1 7 —體性配置在相同軀體內亦可 使各配置在各別之軀體內亦可。 【圖式簡單說明】 第1圖爲表示第1實施形態所涉及之濺鍍裝置之 構成圖。 第2圖爲同實施形態所涉及之裝置中之彎曲磁場 手段,(a)表示經背板具備有標靶之狀態的橫剖面圖 表示正面圖,(c)表示A-A剖面圖。 第3圖爲同時實施形態所涉及之濺鍍裝置中之輔 場產生手段’(a)表示正面圖,(b)表示A - A剖面圖, 示B-B剖面圖,(d)表示安裝狀態之部份放大剖面圖。 第4圖爲表示第2實施形態所涉及之濺鍍裝置之 構成圖。 第5圖爲表示第3實施形態所涉及之濺鍍裝置之 感測 應器 可以 昇値 制成 測手 2 17 支持 ,即 槪略 產生 ,(b) 助磁 ⑷表 槪略 槪略 -103- 200846485 構成圖。 第6圖爲表示在第1成膜區域及第2成膜區域各多數 並設第1實施形態中之第1成膜部和第2成膜部之濺鍍裝 置之槪略構成圖。 第7圖爲表示在第2成膜區域多數並設第2實施形態 中之第2成膜部的濺鍍裝置之槪略構成圖。 第8圖爲表示在第2成膜區域多數並設第3實施形態 中之第2成膜部之濺鍍裝置之槪略構成圖。
第9圖表示在第2成膜區域多數並設第2實施形態中 之第2成膜部,以將長方形基板之長邊方向沿著第2成膜 部之並設方向之方式安裝於基板支持器之濺鍍裝置之槪略 構成圖。 第10圖爲表示第2實施形態中,第1成膜部之一部 陰極,各連接可施加180°相位偏移之交流電場的AC交流 電源之濺鍍裝置之槪略構成圖。 第1 1圖(a)爲表示基板之被成膜面沿著T-T線移動之 濺鍍裝置之槪略構成圖,(b)爲表示基板之被成膜面沿著 公轉軌道而移動之濺鍍裝置之槪略構成圖。 第1 2圖爲表示第4實施形態所涉及之濺鍍裝置之標 靶對向面所構成之角度小之狀態之槪略構成圖。 第1 3圖爲表示同時施形態所涉及之濺鍍裝置之標靶 對向面所構成之角度大之狀態之槪略構成圖。 第1 4圖爲同實施形態所涉及之濺鍍裝置中之彎曲磁 場產生手段,(a)表示經背板而具備有標標靶之狀態的橫 -104- 200846485 剖面圖,(b )表示正面圖,(c )表示A - A剖面圖。 第1 5圖爲同實施形態所涉及之濺鍍裝置中之輔助磁 場產生手段,(a)表示正面圖,(b)表示A-A剖面圖,(c)表 示B-B剖面圖,(d)表示安裝狀態之部份放大剖面圖。 第16圖爲同實施形態所渉及之濺鍍裝置中之標靶旋 轉機構,(a)表示正面圖,(b)表示移動方向之槪略平面 圖。
第1 7圖爲其他實施形態所涉及之標靶支持器旋轉機 構’(a)表不汽紅爲兩個旋轉機構之槪略構成圖,(b)爲表 示汽缸1個之旋轉機構之槪略構成圖。 第1 8圖(a)爲表示其他實施形態所涉及之以不具有筒 狀輔助磁場產生手段之磁控管陰極所構成之濺鍍裝置之槪 略構成圖’(b)爲表示以對向標靶型陰極所構成之濺鍍裝 置之槪略構成圖,(c)爲表示以具備有筒狀輔助磁場產生 手段之對向標靶陰極所構成之濺鍍裝置之槪略構成圖。 第1 9圖爲表示使用其他實施形態所示所涉及之AC ft源之灑鑛裝置之槪略構成圖。 第20圖爲表示其他實施形態所涉及之標靶之移動方 向之槪略平面圖。 第21圖(a)爲表示其他實施形態所涉及之被成膜面沿 著T-T線移動之濺鍍裝置之槪略構成圖,(b)爲表示被成 膜面沿著公轉軌道移動之濺鍍裝置之槪略構成圖。 第22圖爲表示具備有其他竇施形態所涉及之檢測手 段之灑鑛裝置之槪略構成圖。 -105- 200846485 【主要元件符號說明】 1、1 ’、1 ” :濺鍍裝置 2 :真空容器(腔室) 3 =基板支持器 4a、4’a、4b、4’b、4”b :濺鍍電力供給 5 :排氣裝置 6 :濺鑛氣體供給裝置 6 ’、6 ’ ’ :惰性氣體導入管 7 :反應性氣體供給裝置 7’、7” :反應性氣體導入管 8、 8 ’ :連通路 9、 9’ :其他製程室(或是載置鎖定室) 10a、 10b、 110a、 110b、 110’、 1 1 0,,a、 10a’、 10b’、 110a’、 110b5、 110”a’、 面(對向面、表面) 11a、lib、111a、111b、111’、111,,a (標靶支持器) 12a、12b、112a、112b、112’、112,,a、 20a、 12b、120a、 120b、 12 0。、120,,a 磁場產生手段 21a、21b、121a、121b、121 5 > 121,,a 磁石(永久磁石) 22a、2 2b > 122a、122b、122’、122,,a 用電源
110”b :標靶 1 l〇”b’ :濺鍍 、1 1 r’b :陰極 1 12”b ··背板 、120”b :彎曲 、:I21”b :框狀 、122,,b :中心 -106- 200846485 磁石(永久磁石) 23 a、23b、123a、123b、123,、123,,a、123 ”b:磁軛 30a、30b、130a、130b:筒狀輔助磁場產生手段(永 久磁石) 201 :濺鍍裝置 202 :真空容器(腔室) 203 :濺鍍電力供給用電源
204 :基板支持板 205 :排氣裝置 206 :氣體供給裝置 206’ :惰性氣體導入管 207 :連通路 208 :載置鎖定室(或是其他製程室) 209 :標靶支持器旋轉機構 210a、 210b :標靶 210a’、210b’ :濺鍍面(對向面、表面) 2 1 1 a、2 1 1 b :標靶支持器 212a、212b :背板 2 1 5 :控制部 2 1 6 :檢測手段控制部 2 1 7 :標靶支持器旋轉機構控制部 220a、22 0b :彎曲磁場產生手段 220’a、220’b :標靶間磁場產生手段 221a、221b:框狀磁石(永久磁石) -107- 200846485 222a、222b :中心磁石(永久磁石) 223a、223b :磁軛 23 0a、23 0b :筒狀輔助磁場產生手段(永久磁石) 250 :控制部(控制裝置) B :基板 B’ :被成膜面 D :檢測手段(檢測感應器)
d、dl、d2 :標靶之中心間距離 F1 :第1成膜區域 F2 :第2成膜區域 K、ΚΙ、K2 :標靶間空間(空間) Μ、Μ ’ :藉由標靶支持器之標靶支持器旋轉機構的旋 轉軸 L1 :第1成膜位置 L2、L’2、L”2 :第2成膜位置
P2、P’2、P”2 :第2成膜部 Q :反應性氣體導入管 R :標靶間磁場空間 S :內部空間
Ta、Tb、Tla、Tib、T2a、T2b、T,2、T,,2a、T,,2b : 標靶之中心 tl、t2、t3 :筒狀輔助磁場空間 W、Wl、Wl’、W2、W2’、W”2、W”2,:彎曲磁場空 -108 -

Claims (1)

  1. 200846485 十、申請專利範圍 1. 一種濺鍍方法,爲在真空容器內於被成膜對象物形 成初期層之後,又於初期層上形成第2層的濺鍍方法,其 特徵爲=
    在上述真空容器內,將一對標靶以其表面彼此隔著間 隔互相對向且該表面朝向被配置在標靶間之側方的被成膜 對象物傾斜之方式予以配置,使上述一對標靶之對向面側 產生磁場空間而予以濺鍍,藉由該被濺鍍之濺鍍粒子在被 成膜對象物形成初期層, 並且,以比初期層之成膜速度快的成膜速度在被成膜 對象物形成第2層。 2.如申請專利範圍第1項所記載之濺鍍方法,其中, 爲在內部空間藉由用以配設執行上述初期層之成膜之第1 成膜部的第1成膜區域和用以配設執行上述第2層之成膜 之第2成膜部的第2成膜區域所構成之上述真空容器內, 並設上述第1成膜部和上述第2成膜部,在第1成膜部於 被成膜對象物形成初期層之後,使上述被成膜對象物從第 1成膜部中形成被成膜對象物之第1成膜位置移動至第2 成膜部中形成被成膜對象物之第2成膜位置,在第2成膜 部又於被成膜對象物形成第2層的濺鍍方法, 在第1成膜部中,將上述一對標靶當作第1標靶予以 配置, 在一方之第1標靶表面側,使產生磁力線從其外周部 朝向中心部成爲弧狀般之向內彎曲磁場空間,並且在另一 -110- 200846485 方之第1標靶表面側,使產生磁力線從其中心部朝向外周 部成爲弧狀般之向外彎曲磁場空間, 並且,磁力線從一方之第1標靶周邊朝向另一方之第 1標靶周邊,並且包圍形成在第1標靶間之第1標靶間空 間,同時使產生磁場強度大於上述彎曲磁場的筒狀輔助磁 場空間而予以濺鍍,藉由該被濺鍍之第1濺鍍粒子在被成 膜對象物形成初期層,
    在第2成膜部中,於第2標祀表面側使產生上述向內 或向外彎曲磁場空間而予以濺鍍,藉由該被濺鍍之第2濺 鍍粒子將被成膜對象形成第2層。 3 ·如申請專利範圍第2項所記載之濺鍍方法,其中, 在上述第1成膜區域中,多數並設上述第1成膜部,在上 述被多數並設之第1成膜部依序或是同時形成被成膜對象 物。 4·如申請專利範圍第2或3項所記載之濺鍍方法,其 中,在上述第2成膜區域中,多數並設上述第2成膜部, 在上述被多數並設之第2成膜部依序或同時形成被成膜對 象物。 5·如申請專利範圍第1項所記載之濺鍍方法,其中, 將上述一對標靶之對向面所構成的角設定成特定角度而予 以濺鍍,在被成膜對象物將上述初期層形成至特定厚度之 後,將上述對向面各方向轉換成被成膜對象物側而使對向 面所構成之角度大於上述特定之角度而予以濺鍍,形成上 述第2層。 -111 -
    200846485 6 .如申請專利範圍第5項所記載之濺鍍方法 產生於上述一對標靶之對向面側之磁場空間爲磁 方之標靶朝向另一方標靶之標靶間磁場空間。 7.如申請專利範圍第6項所記載之濺鍍方法 以磁力線成爲同方向之方式,包圍上述標靶間磁 外側,並且又使產生磁場強度較該標靶間磁場空 狀輔助磁場空間。 8·如申請專利範圍第5項所記載之濺鍍方法 產生於上述一對標靶對向面側之磁場空間爲磁力 結上述標靶之對向面之外周部和中心部的彎曲磁 9·如申請專利範圍第8項所記載之濺鍍方法 上述彎曲磁場空間爲一方之標靶之對向面之磁力 部朝向中心部,另一方之標靶之對向面之磁力線 朝向外周部般的彎曲磁場空間,並且以磁力線從 靶周邊朝向另一方之標靶周邊之方式,包圍形成 對標靶間之標靶間空間之外側,同時使產生磁場 曲磁場空間大的筒狀輔助磁場空間。 10.—種濺鍍裝置,爲在真空容器內於被成 形成初期層之後,又於初期層上形成第2層的濺 其特徵爲: 上述真空容器具備有隔著間隔互相對向,且 表面朝向被配置在標靶間之側方的被成膜對象物 成初期層的一對標靶,和使在該一對標靶之對向 磁場空間之磁場產生手段,和用以保持被成膜 ,其中, 力線從一 ,其中, 場空間之 間大的筒 ,其中, 線弧狀連 場空間。 ,其中, 線從外周 從中心部 一方之標 於上述一 強度較彎 膜對象物 鍍方法, 配置成該 傾斜而形 面側產生 象物之支 -112- 200846485 持器, 藉由較初期層之成膜速度快之成膜速度,在被成膜對 象物形成第2層。
    Π .如申請專利範圍第1 0項所記載之濺鍍裝置,其 中,爲在內部空間藉由用以配設執行上述初期層之成膜之 第1成膜部的第1成膜區域和用以配設執行上述第2層之 成膜之第2成膜部的第2成膜區域所構成之上述真空容器 內,並設上述第1成膜部和上述第2成膜部,具備上述支 持器在保持被成膜對象物之狀態下可從第1成膜部中形成 被成膜對象物之第1成膜位置移動至第2成膜部中形成被 成膜對象物之第2成膜位置的濺鍍裝置, 上述第1成膜部具備有各具有由上述一對標靶所構成 之第1標靶,和在該第1標靶之對向面側使產生磁力線成 爲弧狀般之彎曲磁場空間之彎曲磁場產生手段,和設置成 包圍上述第1標靶之筒狀輔助磁場產生手段的一對第1複 合型陰極, 該一對之第1複合型陰極被配置成第1標靶表面彼此 隔著間隔互相對向並且上述表面朝向位於第1標靶間之側 方的第1成膜位置傾斜, 上述一對第1複合型陰極之一方之彎曲磁場產生手段 爲以磁力線從第1標靶外周部朝向中心部之方式設定極性 之向內彎曲磁場產生手段,另一方彎曲磁場產生手段爲以 磁力線從第1標靶之中心部朝向外周部之方式設定極性之 向外彎曲磁場產生手段, -113- 200846485 上述筒狀輔助磁場產生手段係磁力線從一方之第1標 靶周邊朝向另一方之第1標靶周邊,並且包圍形成在第1 標靶間之第1標靶間空間,同時產生磁場強度較彎曲磁場 空間大之筒狀輔助磁場空間,
    上述第2成膜部具有第2標靶,和在該第2標靶之表 面側產生上述向內或向外彎曲磁場空間之向內或向外彎曲 磁場產生手段,具備可朝向第2成膜位置使濺鍍粒子飛散 並且成膜速度較上述第1成膜部快之濺鍍陰極。 1 2·如申請專利範圍第1 1項所記載之濺鍍裝置,其 中,上述第1成膜部係被多數並設於上述第1成膜區域。 1 3 ·如申請專利範圍第1 1項所記載之濺鍍裝置,其 中,上述第2成膜部係被多數並設於上述第2成膜區域。 1 4 .如申請專利範圍第1 1至1 3項中之任一項所記載 之濺鍍裝置,其中,上述第2成膜部具備以第2標靶表面 配設成朝向第2成膜位置之上述濺鍍陰極所構成之平行平 板磁控管陰極。 15.如申請專利範圍第11至13項中之任一項所記載 之濺鍍裝置,其中,上述第2成膜部係以第2標靶表面朝 向第2成膜位置之方式並設一對上述濺鍍陰極,具備各連 接可施加1 8(Τ相位偏移之交流電場之交流電源的雙磁控管 陰極。 16.如申請專利範圍第Π項至13項中之任一項所記 載之濺鍍裝置,其中,上述第2成膜部具備一對第2複合 型陰極,該一對第2複合型陰極各具有第2標靶、在該第 -114- 200846485 2標靶表面側產生磁力線成爲弧狀之彎曲磁場空間之彎曲 磁場產生手段,和設置成包圍上述第2標靶之筒狀輔助磁 場產生手段, 該一對第2複合型陰極被配置成第2標靶之表面彼此 隔著間隔互相對向,並且上述表面朝向位於第2標靶間之 側方的第2成膜位置傾斜,
    上述一對第2複合型陰極之一方的彎曲磁場產生手段 爲以磁力線從第2標靶外周部朝向中心部之方式設定極性 之向內彎曲磁場產生手段,另一方之彎曲磁場產生手段爲 以磁力線從第2標靶之中心部朝向外周部之方式設定極性 之向外彎曲磁場產生手段, 上述筒狀輔助磁場產生手段係磁力線從一方之第2標 靶周邊朝向另一方之第2標靶周邊,並且包圍形成在第2 標靶間之第2標靶間空間,同時使產生磁場強度較彎曲磁 場空間大之筒狀輔助磁場空間, 具備第2標靶之對向面彼此所構成之角度大於第1成 膜部所具備之上述一對第i複合型陰極中之第1標靶之對 向面彼此所構成之角度的一對上述第2複合型陰極。 17·如申請專利範圍第11項所記載之濺鍍裝置,其 中,上述一對第1複合型陰極各連接可施加180。相位偏移 之交流電場之交流電源。 1 8 ·如申請專利範圍第1 0項所記載之濺鍍裝置,其 中,上述一對標靶是以互相對向之對向面所構成之角度變 大之方式’可方向轉換被配置在上述支持器側。 -115- 200846485 1 9 .如申請專利範圍第1 8項所記載之濺鍍裝置,其 中,上述磁場產生手段爲使產生磁力線自一方之標靶朝向 另一方之標靶般之標靶間磁場空間的標靶間磁場產生手 段。
    20.如申請專利範圍第1 9項所記載之濺鍍裝置,其 中,以磁力線成爲同方向之方式包圍上述標靶間磁場空間 之外側,同時以各包圍上述一對標靶之方式又配置產生磁 場強度大於該標靶間磁場空間之筒狀輔助磁場空間的筒狀 輔助磁場產生手段。 2 1 .如申請專利範圍第1 8項所記載之濺鍍裝置,其 中,上述磁場產生手段爲磁力線弧狀連結標靶對向面之外 周部和中心部之彎曲磁場空間的彎曲磁場產生手段。 22·如申請專利範圍第21項所記載之灑鍍裝置,其 中,上述彎曲產生手段爲產生一方標靶之對向面之磁力線 從外周部朝向中心部,另一方之標靶之對向面之磁力線從 φ 中心部朝向外周部般之彎曲磁場空間的彎曲磁場產生手 段’並且磁力線自一方之標靶周邊朝向另一方之標靶周邊 之方式包圍形成在上述一對標靶間之標靶間空間,同時以 各包圍上述一對標靶之方式配置使產生磁場強度較彎曲磁 場空間大之筒狀輔助磁場空間的筒狀輔助磁場產生手段。 23·如申請專利範圍第18至22項中之任一項所記載 之濺鍍裝置’其中,上述一對標靶係以互相對向之對向面 所構成之角度變大或是變小之方式被配置成可方向轉換, 又具備有在支持器配置被成膜對象物之時,用以檢測出被 -116- 200846485
    設置在上述被成膜對象物附近,且臨著從上述一對標紀之 各標靶飛向上述被成膜對象物之濺鍍粒子之流路之位置上 的膜厚或是溫度之至少一方的檢測手段,和根據以該檢測 手段所檢測出之値’控制成將各標耙予以轉換方向的控制 部。 -117-
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