TW201539523A

TW201539523A - 濺鍍裝置

Info

Publication number: TW201539523A
Application number: TW104110122A
Authority: TW
Inventors: Naoto Nakashima; Koji Hada; Hirofumi Yoshino
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2015-10-16
Also published as: JP2015193863A; CN104947047A; KR20150113828A

Abstract

本發明之目的在於抑制靶材之損傷及提高濺鍍速率。濺鍍裝置包含：真空室，其內部形成處理空間；濺鍍氣體供給部，其對處理空間供給濺鍍氣體；機構，其使成膜對象之基材與處理空間對向；圓筒狀之旋轉陰極，其以中心軸線為中心而可旋轉地設置於處理空間，且外周由靶材材料被覆；磁場形成部，其設置於旋轉陰極內部，於旋轉陰極之外周面中與基材對向之部分之附近形成磁場；旋轉驅動部，其使旋轉陰極以中心軸線為中心相對於磁場形成部旋轉；濺鍍用電源，其對旋轉陰極施加濺鍍電壓；高密度電漿源，其於處理空間內之包含形成有磁場之部分之空間使高密度電漿產生；及高頻電源，其對高密度電漿源供給高頻電力。

Description

濺鍍裝置

本發明係關於藉由濺鍍而成膜之濺鍍裝置。

包含外周面被覆靶材材料之磁控管型旋轉陰極之濺鍍裝置因其較高之成膜速度及較先前之平板型磁控管濺鍍裝置更卓越之靶材利用率而受到廣泛關注。

專利文獻1中揭示一種濺鍍裝置，其於處理空間包含磁控管型旋轉陰極，使被導入至處理空間之反應性氣體與自旋轉陰極濺射出之靶材材料產生反應而於基板上進行成膜。

專利文獻2中揭示一種濺鍍裝置，其於第1處理空間(成膜製程區域)包含磁控管型旋轉陰極，並包含自第2處理空間(反應製程區域)之外部使第2處理空間內產生電感耦合電漿之螺旋天線(Spiral Antennas)。該濺鍍裝置，係於第1處理空間，自磁控管型旋轉陰極濺射出之靶材材料附著於基板上後，將基板搬送至第2處理空間，藉由使第2處理空間內產生電感耦合電漿，使反應性氣體與基板上之靶材材料產生反應而於基板上形成反應生成物之膜。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利第3281371號公報

[專利文獻2]日本專利特開2008-69402號公報

然而，於專利文獻1及2之濺鍍裝置中，為提高濺鍍速率，有必要增大施加至靶材之靶材電壓(「濺鍍電壓」)。增大濺鍍電壓雖可使濺鍍速率得到改善，但卻存在因陰極電流密度上昇產生之發熱等導致靶材材料受到損傷或因靶材電壓引起之離子損傷波及於基板(「基材」)之問題。另一方面，若為抑制靶材損傷而降低靶材電壓，則存在濺鍍速率降低之問題。

本發明係為解決此種問題而完成者，其目的在於提供一種針對包含磁控管型旋轉陰極之濺鍍裝置，可抑制靶材或基材之損傷，並可提高濺鍍速率之技術。

為解決上述課題，第1態樣之濺鍍裝置包含：真空室，其內部形成處理空間；濺鍍氣體供給部，其對上述處理空間供給濺鍍氣體；機構，其使成膜對象之基材與上述處理空間對向；圓筒狀之旋轉陰極，其可以中心軸線為中心而旋轉地設置於上述處理空間設置，且外周被覆靶材材料；磁場形成部，其設置於上述旋轉陰極之內部，於上述旋轉陰極之外周面中與上述基材對向之部分之附近形成磁場；旋轉驅動部，其使上述旋轉陰極以上述中心軸線為中心相對於上述磁場形成部旋轉；濺鍍用電源，其對上述旋轉陰極施加濺鍍電壓；高密度電漿源，其於上述處理空間內之包含形成有上述磁場之部分之空間使高密度電漿產生；及高頻電源，其對上述高密度電漿源供給高頻電力。

第2態樣之濺鍍裝置係如第1態樣之濺鍍裝置，其中上述高密度電漿源突設於上述處理空間。

第3態樣之電漿裝置係如第2態樣之電漿裝置，其中上述基材表面與上述高密度電漿源之上述基材側之端部之距離，大於上述基材表面與上述旋轉陰極之周壁中與上述磁場形成部對向之部分之外周面之距離。

第4態樣之濺鍍裝置係如第1至第3中之任一態樣之濺鍍裝置，其中上述高密度電漿源係使電感耦合電漿產生之電感耦合電漿源。

第5態樣之濺鍍裝置係如第4態樣之濺鍍裝置，其中上述電感耦合電漿源係匝數不足一匝之電感耦合天線。

第6態樣之濺鍍裝置係如第4態樣之濺鍍裝置，其中上述電感耦合電漿源係匝數為一匝之電感耦合天線。

第7態樣之濺鍍裝置係如第4態樣之濺鍍裝置，其中上述電感耦合電漿源係朝上述旋轉陰極之長邊方向延伸之棒狀天線。

第8態樣之濺鍍裝置係如第1至第3中之任一態樣之濺鍍裝置，其中上述高密度電漿源係表面波電漿源。

第9態樣之濺鍍裝置係如第1至第3中之任一態樣之濺鍍裝置，其中上述高密度電漿源係ECR電漿源。

第10態樣之濺鍍裝置係如第1至第3態樣中之任一態樣之濺鍍裝置，其中上述機構係沿與上述旋轉陰極對向之搬送路徑，將上述基材對上述旋轉陰極相對搬送。

第11態樣之濺鍍裝置係如第1至第3中之任一態樣之濺鍍裝置，其中進而包含反應性氣體供給部，其對上述處理空間供給反應性氣體，從而藉由反應性濺鍍於上述基材上進行成膜。

根據第1態樣之發明，因濺鍍裝置包含高密度電漿源，該高密度電漿源係於處理空間內之包含旋轉陰極之外周面附近形成有磁場之部分之空間，產生高密度電漿，故即便降低濺鍍電壓，亦可提高電漿密度。藉此，可抑制靶材或基材之損傷，並可提高濺鍍速率。

根據第2態樣之發明，因高密度電漿源突設於處理空間，故可進一步提高處理空間之電漿密度，進一步降低濺鍍電壓。藉此，可進一步抑制靶材或基材之損傷，並可進一步提高濺鍍速率。

根據第3態樣之發明，由於基材表面與高密度電漿源之基材側之端部之距離大於基材表面與旋轉陰極之周壁中之與磁場形成部對向之部分之外周面之距離，故可抑制高密度電漿源所放射之電磁波對基材之影響。藉此，可抑制基材之損傷，從而提高所成膜之膜品質。

根據第10態樣之發明，使基材與處理空間對向之機構係沿與旋轉陰極對向之搬送路徑，將基材對於旋轉陰極相對搬送，故即便於基材較大之情形，亦可於基材上成膜。

根據第11態樣之發明，因濺鍍裝置進而包含對處理空間供給反應性氣體之反應性氣體供給部，故可藉由高密度電漿源所產生之高密度電漿，使基材附近之反應性氣體之游離基增加，從而可更有效率地進行成膜。

1‧‧‧濺鍍裝置

1A‧‧‧濺鍍裝置

1B‧‧‧濺鍍裝置

1C‧‧‧濺鍍裝置

1D‧‧‧濺鍍裝置

5‧‧‧旋轉陰極

5A‧‧‧旋轉陰極

6‧‧‧旋轉陰極

7‧‧‧支撐棒

8‧‧‧基體構件

9‧‧‧密封軸承

10‧‧‧密封軸承

11‧‧‧噴氣口

12‧‧‧噴嘴

13‧‧‧探針

14‧‧‧分光器

16‧‧‧靶材

19‧‧‧旋轉驅動部

21‧‧‧磁石單元(磁場形成部)

22‧‧‧磁石單元(磁場形成部)

23a‧‧‧中央磁石

23b‧‧‧周邊磁石

25‧‧‧磁軛(支撐板)

29‧‧‧磁石單元

30‧‧‧搬送機構

31‧‧‧搬送輥

40‧‧‧加熱部

50‧‧‧濺鍍源

50A‧‧‧濺鍍源

50B‧‧‧濺鍍源

50C‧‧‧濺鍍源

50D‧‧‧濺鍍源

60‧‧‧通風筒

90‧‧‧載體

91‧‧‧基材

100‧‧‧反應室(真空室)

151‧‧‧電感耦合天線(高密度電漿源)

151A‧‧‧電感耦合天線(高密度電漿源)

151B‧‧‧電感耦合天線(高密度電漿源)

151C‧‧‧棒狀天線(高密度電漿源)

151D‧‧‧平面波電漿源(高密度電漿源)

152‧‧‧保護構件

152A‧‧‧保護構件

152B‧‧‧保護構件

152C‧‧‧保護構件

153‧‧‧高頻電源

153C1‧‧‧高頻電源

153C2‧‧‧高頻電源

154‧‧‧整合電路

160‧‧‧閘門

161‧‧‧閘門

163‧‧‧濺鍍用電源

170‧‧‧高真空排氣系統

181‧‧‧濺射路徑

182‧‧‧濺射路徑

190‧‧‧控制部

390‧‧‧饋通裝置

390A‧‧‧饋通裝置

390B‧‧‧饋通裝置

510‧‧‧濺鍍氣體供給部

511‧‧‧濺鍍氣體供給源

512‧‧‧配管

513‧‧‧閥門

514‧‧‧噴嘴

520‧‧‧反應性氣體供給部

521‧‧‧反應性氣體供給源

522‧‧‧配管

523‧‧‧閥門

AR1‧‧‧箭頭

P1‧‧‧高密度電漿(電感耦合電漿)

P2‧‧‧高密度電漿(磁控電漿)

P3‧‧‧高密度電漿(磁控電漿與電感耦合電漿之混合電漿)

L‧‧‧搬送路徑

V‧‧‧處理空間

X‧‧‧軸(方向)

Y‧‧‧軸(方向)

Z‧‧‧軸(方向)

圖1係表示實施形態1之濺鍍裝置之構成例之剖面示意圖。

圖2係表示圖1之濺鍍源之周邊之剖面示意圖。

圖3係表示圖2之電感耦合天線之側視圖。

圖4係表示圖1之濺鍍源之周邊之立體圖。

圖5係用於說明圖1之濺鍍裝置所產生之高密度電漿分佈的圖。

圖6係用於說明圖1之濺鍍裝置所產生之高密度電漿分佈的圖。

圖7係用於說明圖1之濺鍍裝置所產生之高密度電漿分佈的圖。

圖8係表示實施形態2之濺鍍裝置之濺鍍源之周邊之剖面示意圖。

圖9係係表示實施形態3之濺鍍裝置之濺鍍源之周邊之剖面示意圖。

圖10係表示圖9之濺鍍裝置之電感耦合天線之俯視示意圖。

圖11係表示實施形態4之濺鍍裝置之濺鍍源之周邊之剖面示意圖。

圖12係表示圖11之濺鍍裝置之電感耦合天線之俯視示意圖。

圖13係表示實施形態5之濺鍍裝置之濺鍍源之周邊之剖面示意圖。

以下，一面參照圖式一面對本發明之實施形態進行說明。圖式中對具有相同構成及相同功能之部分附加相同符號，並於以下說明中省略重複說明。另，以下實施形態係將本發明具體化之一例，而並非限定本發明技術範圍之例。又，亦存在為便於理解圖式而對各部之尺寸或數量予以放大或簡略化圖示之情形。此外，為說明方向，而於一部分圖式附有XYZ正交座標軸。該座標軸之Z軸方向表示垂直線之方向，XY平面係水平面。

<A.實施形態1>

<A-1.濺鍍裝置1之全體構成>

圖1係示意性表示實施形態1之濺鍍裝置1之概略構成之剖面示意圖。濺鍍裝置1係藉由反應性濺鍍於待鍍對象物(此處例如為基材91)形成薄膜之裝置。基材91例如由矽晶圓等構成。

濺鍍裝置1包含：反應室(亦稱為「真空室」)100、配置於其內部之濺鍍源50、搬送基材91之搬送機構30、及統一控制濺鍍裝置1全體之控制部190。反應室100係呈長方體狀外形之中空構件。反應室100係以其底板之上表面呈水平姿勢之方式配置。又，X軸及Y軸各者係與反應室100之側壁平行之軸。於實施形態之說明中，上下方向係垂直方向(Z方向)，以基材91側為上方，以濺鍍源50側為下方。

濺鍍裝置1進而包含通風筒(chimney)60，其係以包圍濺鍍源50四周之方式配置之筒狀遮蔽構件。通風筒60係作為限制濺鍍源50所產生之電漿或自靶材濺射出之濺鍍粒子之飛射範圍之隔板而發揮作用。處理空間V係由通風筒60劃分之包圍濺鍍源50之空間。亦即，於反應室100內部形成處理空間V。

於反應室100內，水平之搬送路徑(亦稱為「處理路徑」)L被規定於通風筒60上方。搬送路徑L之延伸方向係X軸方向，搬送路徑L之基材91之搬送方向係+X方向(箭頭AR1方向)。搬送路徑L之一部分與處理空間V對向。又，濺鍍裝置1包含對搬入反應室100內之基材91進行加熱之板狀之加熱部40。加熱部40係例如內設有陶瓷加熱器等加熱器。加熱部40例如配置於搬送路徑L之上側。加熱部40接地。另，加熱部40亦可處於非接地之浮動狀態。

於沿著搬送路徑L之反應室100之兩端部中之搬送路徑L之上游側之端部，設置有用以將基材91搬入至反應室100內之閘門160，於搬送路徑L之下游側之端部，設置有用以將基材91搬出至反應室100外之閘門161。又，構成為於沿著反應室100之搬送路徑L之兩端部與加載鎖定室或非加載鎖定室等其他反應室以可使開口部保持氣密之狀態下連接。各閘門160、161可於打開狀態與關閉狀態之間切換。又，反應室100連接有高真空排氣系統170，其可將反應室100之內部空間減壓至成為真空狀態。

高真空排氣系統170包含例如分別省略圖示之真空泵、排氣配管及排氣閥門。排氣配管一端連接於真空泵，另一端與反應室100之內部空間連通而連接。又，排氣閥門設置於排氣配管路徑中途。排氣閥門具體而言係可自動調節於排氣配管流動之氣體流量之閥門。於該構成中，當於真空泵之運轉狀態下打開排氣閥門時，使反應室100之內部空間排氣。高真空排氣系統170係以可將處理空間V保持在特定製程壓力之方式由控制部190進行控制。

搬送機構30構成為於反應室100之內部包含：一對搬送輥31，其等隔著搬送路徑L而對向配置於與搬送路徑L正交之水平方向(Y方向)；及驅動部(省略圖示)，其驅動一對搬送輥31而使其等同步旋轉。一對搬送輥31沿搬送路徑L之延伸方向(X方向)設置有複數組。基材91係可裝卸地設置於載體90之下表面，且由省略圖示之爪狀構件等而被保持於載體90之下。載體90係由板狀之托盤等構成。

各搬送輥31一面自下方抵接於載體90之端緣(±Y側之端緣)附近，一面將經由反應室100之閘門160而被導入至反應室100內之載體90(即配設有基材91之載體90)旋轉。藉此，搬送機構30一面以水平姿勢支撐載體90，一面將載體90沿與反應室100之頂部之下表面平行之搬送路徑L，朝規定之搬送方向(+X方向)相對搬送。亦即，搬送機構30一面使基材91與處理空間V對向，一面使其對濺鍍源50相對移動。另，即便濺鍍裝置1不具備搬送機構30，而是藉由將載體90與處理空間V對向地保持於加熱部40之下方，而於基材91處於靜止之狀態下進行成膜，亦無減損本發明之有用性。

又，濺鍍裝置1具備：濺鍍氣體供給部510，其對處理空間V供給惰性氣體亦即氬氣或氙氣等濺鍍氣體；及反應性氣體供給部520，其對處理空間V供給氧氣或氮氣等反應性氣體。藉此，基材91暴露於被導入處理空間V內之濺鍍氣體與氧之反應性氣體之混合氛圍下。

濺鍍裝置1係藉由反應性濺鍍而於基材91上形成由靶材材料與反應性氣體產生反應而生成之反應生成物(化合物)之膜。例如，使用ITO作為後述之靶材16而於基材91上成膜ITO膜時，採用氧氣作為反應性氣體。另，濺鍍裝置1亦可不具備反應性氣體供給部520，而於不對處理空間V供給反應性氣體之情形下，對靶材16進行濺鍍而於基材91上形成靶材材料之膜。

具體而言，濺鍍氣體供給部510例如具備：濺鍍氣體之供給源即濺鍍氣體供給源511，及配管512。配管512其一端與濺鍍氣體供給源 511連接，另一端連接於與處理空間V連通之各噴嘴514(參照圖2)。又，於配管512之路徑中途設置有閥門513。閥門513調節控制部190之控制下供給至處理空間V之濺鍍氣體量。閥門513較好為可自動調節於配管中流動之氣體流量之閥門，具體而言，較佳以例如包含質量流量控制器等而構成。

具體而言，反應性氣體供給部520例如具備：反應性氣體之供給源即反應性氣體供給源512、及配管522。配管522其一端與反應性氣體供給源521連接，另一端分支成為複數個(圖4之例中為6個)，各分支端連接於處理空間V內所設置之複數個(圖4之例中，分別於搬送路徑L之上游側與下游側各設置3個，共計6個)噴嘴12。於配管522之路徑中途設置有閥門523。閥門523調節於控制部190之控制下供給至處理空間V之反應性氣體量。

各噴嘴12具有平面形狀為長方形之板狀外形。各噴嘴12設置成朝處理空間V中相對於濺鍍源50於基材91側之水平面內與搬送路徑L垂直之方向(Y方向)延伸。配管522之另一端與各噴嘴12之寬度方向之兩端面中之通風筒60之側壁側之一端面連接。噴嘴12在該一端面開口而與配管522之另一端連接，而且在噴嘴12之內部形成有分支成複數條支流之流路。各支流之前端到達至噴嘴12之寬度方向之另一端面而開口，且形成有複數個噴氣口11。

於搬送路徑L上游側之各噴嘴12之下方設置有各分光器14，其等具備光纖探針13，並可測定入射至探針13之電漿發光之分光強度。各分光器14係與控制部190電性連接，分光器14之測定值被供給至控制部190。控制部190基於分光器14之輸出，利用電漿放射監視(PEM：Plasma Emission Monitor)法控制閥門523，藉此控制自反應性氣體供給部520供給至反應室100內之反應性氣體之導入量。閥門523較好為可自動調節於配管流動之氣體流量之閥門，具體而言，較佳為以例如包含質量流量控制器等而構成。

濺鍍裝置1所包含之各構成要素係與濺鍍裝置1所包含之控制部190電性連接，該各構成要素係由控制部190進行控制。控制部190具體而言係由例如藉由匯流排線等將進行各種運算處理之CPU、記憶程式等之ROM、成為運算處理之作業區域之RAM、記憶程式或各種資料檔案等之硬碟、具有經由LAN等之資料通信功能之資料通信部等相互連接而成之普通FA電腦構成。又，控制部190係與由進行各種顯示之顯示器、鍵盤及滑鼠等構成之輸入部等連接。濺鍍裝置1係在控制部190之控制下，對基材91執行所設定之處理。

<A-2.濺鍍源50>

圖2係表示濺鍍源50及其周邊之剖面示意圖。圖3係表示濺鍍源50之電感耦合天線151之例之側視圖。又，圖4係表示濺鍍源50及其周邊之立體圖。接著，一面參照圖1至圖4一面對濺鍍源50進行說明。

濺鍍源50包含：旋轉陰極5、6；分別設置於旋轉陰極5、6之內部之磁石單元(「磁場形成部」)21、22；及使旋轉陰極5、6旋轉之各旋轉驅動部19。旋轉陰極5、6係沿搬送路徑L排列於處理空間V。如此般，若將旋轉陰極5、6並列設置，則使游離基更集中於基材91上之成膜區域，而可進一步提高成膜速率。

又，濺鍍源50進而包含：濺鍍用電源163，其對旋轉陰極5、6施加濺鍍電壓；複數個電感耦合天線(「高密度電漿源」)151；及高頻電源153，其對各電感耦合天線151供給高頻電力。後述之各基體構件8及磁石單元21(22)亦統一稱為「磁控管陰極(圓筒狀磁控管陰極)」。磁石單元21(22)係於旋轉陰極5(6)之外周面中之與基材91對向之部分之附近形成磁場(靜磁場)。又，各電感耦合天線151係於處理空間V內之包含由磁石單元21(22)形成磁場之部分之空間，產生高密度電漿(電感耦合型電漿)。另，該高密度電漿係電子空間密度為 3×10¹⁰個/cm³以上之電漿。

旋轉陰極5(6)構成為具備：筒狀之基體構件8，其延設於水平面內之與搬送路徑L垂直之方向(Y方向)；及筒狀之靶材(「靶材材料」)16，其被覆於基體構件8之外周。基體構件8係導電體。例如可採用ITO、鋁或Si等作為靶材16。另，旋轉陰極5(6)可不包含基體構件8，而係由圓筒狀之靶材16構成。靶材16之形成例如係藉由將靶材材料之粉末進行壓縮成型，將其形成為筒狀後插入至基體構件8繼而施以銅焊(brazing)之方法等而實現。

各基體構件8之中心軸線2(3)方向之兩端部分別由在中央部設置有圓形開口之蓋部蓋住。旋轉陰極5(6)之中心軸線2(3)方向之長度例如設定為1,400mm，直徑例如設定為250mm。

濺鍍源50進而包含2對密封軸承9、10與2個圓筒狀之支撐棒7。每對密封軸承9、10係隔著旋轉陰極5(6)而設置於旋轉陰極5(6)之長邊方向(Y方向)；密封軸承9、10分別具備：自反應室100之底板上表面立設之台部、及設置於台部之上部之大致圓筒狀之圓筒部。

各支撐棒7之一端固定於密封軸承9之圓筒部，另一端固定於密封軸承10之圓筒部。各支撐棒7係自基體構件8之一端之蓋部之開口插入至旋轉陰極5(6)內，沿中心軸線2(3)貫通旋轉陰極5(6)，並自基體構件8之另一端之蓋部之開口伸出至旋轉陰極5(6)外。

磁石單元21(22)構成為具備：磁軛(亦稱為「支撐板」)25，其係由導磁鋼等磁性材料形成；及複數個磁石(後述之中央磁石23a、周邊磁石23b)，其等設置於磁軛25上。磁軛25係平板狀之構件，與旋轉陰極5(6)之內周面對向並於旋轉陰極5之長邊方向(Y方向)延伸。與旋轉陰極5(6)之該內周面對應之外周面係與基材91之與處理空間V對向之部分中之搬送方向之大致中央部分對向。該外周面係旋轉陰極5(6)之外周面中之受磁石單元21(22)所產生之磁場作用之部分。自旋轉陰極 5(6)之靶材16濺射出之濺鍍粒子大致係沿飛翔路徑181(182)而飛向基材91之表面。

於與旋轉陰極5、6之內周面對向之磁軛25之主表面(上表面)上，朝磁軛25之長邊方向延伸之中央磁石23a配置於沿著磁軛25之長邊方向之中心線上。於磁軛25之上表面之外緣部，進而設置有包圍中央磁石23a周圍之環狀(無端狀)之周邊磁石23b。中央磁石23a及周邊磁石23b例如係由永久磁石構成。

中央磁石23a與周邊磁石23b各者之靶材16側之極性互不相同。固定構件27之一端接合於磁軛25之另一主表面(下表面)。固定構件27之另一端接合於支撐棒7。藉此，將磁石單元21、22之位置相對於處理空間V而固定。又，磁石單元21位於旋轉陰極5之較支撐棒7之正上方更靠近旋轉陰極6側，且磁石單元22位於旋轉陰極6之較支撐棒7之正上方更靠近旋轉陰極5側，磁石單元21、22各者之磁軛25之上表面相對基材91傾斜。而且，磁石單元21、22各者之磁軛25之上表面之2條法線於較磁石單元21、22更靠近基材91側相互交叉。

旋轉陰極5、6係於基體構件8之兩端之蓋部之開口部，以可與支撐棒7共通之中心軸線2、3為中心而旋轉地被可密封之軸承支撐。又，藉此，旋轉陰極5、6之內部空間與處理空間V相互被遮斷。

於各密封軸承9之台部設置有旋轉驅動部19，其具備馬達及傳達馬達之旋轉之齒輪(各者均省略圖示)。又，於旋轉陰極5、6之基體構件8之密封軸承9側(+Y側)之蓋部之開口部之周圍，設置有與各旋轉驅動部19之齒輪嚙合之齒輪(省略圖示)。又，磁石單元21(22)被固定於各支撐棒7中插入至旋轉陰極5(6)內部之部分。各旋轉驅動部19藉由馬達之旋轉而使旋轉陰極5(6)以中心軸線2(3)為中心相對於磁石單元21(22)旋轉。更詳細而言，旋轉驅動部19係以旋轉陰極5、6各者之外周面中相互對向之部分分別自電感耦合天線151側朝向基材91側移動之方式，使旋轉陰極5、6以中心軸線2、3為中心相互沿相反方向旋轉。旋轉速度例如設定為20~30轉/分鐘。又，旋轉陰極5、6係利用使冷卻水經由密封軸承10及支撐棒7於內部循環等而被適當冷卻。

連接於濺鍍用電源163之電線被分為2股而導入至處理空間V，並導入旋轉陰極5、6之各密封軸承10內。於各分支電線之前端，設置有接觸於旋轉陰極5、6之基體構件8之密封軸承10側之蓋部之電刷。濺鍍用電源163藉由該電刷對基體構件8施加包含負電壓之濺鍍電壓(亦稱為「靶材電壓」、「陰極施加電壓」或「偏壓」)。具體而言，施加負電壓、包含負電壓與正電壓之脈衝狀之電壓(亦稱為「直流脈衝電壓」或「直流脈衝」)或交流之濺鍍電壓，作為濺鍍電壓。於施加脈衝電壓或交流電壓作為濺鍍電壓時，亦可對並設之旋轉陰極5、6交替施加濺鍍電壓而進行反應性濺鍍。於該情形時，可更長時間穩定地進行成膜。

藉由對各基體構件8(以及靶材16)施加濺鍍電壓，可於靶材16與載體90所保持之基材91之間產生磁控電漿用之電場，生成濺鍍氣體之電漿，以磁石單元21、22所形成之靜磁場，使濺鍍氣體之電漿(「磁控電漿」(magnetron plasmas))集中於處理空間V之各靶材16之表面部分。亦即，以藉由磁控管陰極所形成之靜磁場，於處理空間V內產生磁控電漿之方式，使濺鍍用電源163對靶材16施加包含負電壓之濺鍍電壓。濺鍍用電源163較佳為以電壓固定模式予以驅動。亦即，濺鍍用電源163較佳為將濺鍍電壓控制在定電壓。另，磁控管陰極所產生之磁控電漿與電感耦合天線151所產生之電感耦合電漿於同一處理空間V內相互重合而形成混合電漿。

另，由於後述之電感耦合天線151所產生之電漿發揮作用，即便磁石單元21、22於靶材16之表面所形成之水平磁通密度之最大值為20mT~50mT(毫特斯拉)之相對較小之磁通密度，但藉由電感耦合天線 151形成電漿輔助(Plasma Assisted)，亦可生成密度足夠之電漿。

複數個(圖4之例中為5個)電感耦合天線151係隔開間隔地沿旋轉陰極5、6之長邊方向(Y方向)於反應室100之底板中旋轉陰極5、6之間之部分配設一行。另，電感耦合天線151之個數並無必要為5個，可根據旋轉陰極5(6)之長度適當選擇其個數。

電感耦合天線151增大磁控管陰極之電漿。較佳為以於電感耦合電漿作用之範圍內磁控電漿亦作用之方式，配置旋轉陰極5(6)、磁石單元21(22)及各電感耦合天線151。另，於處理空間V所產生之高密度電漿之大部分係由電感耦合天線151產生。電感耦合天線151產生之高密度之電感耦合電漿亦受到磁石單元21(22)於旋轉陰極5(6)之外周面附近所形成之磁場的吸引，而有助於靶材16之濺鍍。

各電感耦合天線151係以貫通反應室100之底板而朝處理空間V突出之狀態，被設置於反應室100之底板之介電質製之饋通裝置(feedthrough)390固定。電感耦合天線151中之朝處理空間V突出之部分被包含石英(石英玻璃)等之介電質之保護構件152覆蓋。又，於基材91之搬送方向之各電感耦合天線151之前方及後方，分別設置有將自濺鍍氣體供給源511供給之濺鍍氣體導入至處理空間V之一對噴嘴514。

更詳細而言，各電感耦合天線151係例如如圖3所示以將金屬製之導管狀導體彎折成U字狀而形成者，並以將「U」字上下顛倒之狀態，貫通反應室100之底板而突設於處理空間V之內部。電感耦合天線151係利用冷卻水於其內部循環等而被適當冷卻。電感耦合天線151亦稱為LIA(Low Inductance Antenna(低電感天線)；EMD股份有限公司之註冊商標)

較佳為將基材91之表面(與旋轉陰極5、6對向之成膜對向面)與電感耦合天線151之基材91側之端部之距離設定為大於基材91之表面與旋轉陰極5(6)之各周壁中之與磁石單元21(22)對向之各部分之外周面之距離。根據此種配置，由於可抑制電感耦合天線151所放射之電磁波對基材91之影響，故可抑制基材91之損傷，提高成膜於基材91上之膜之品質。又，與未設置電感耦合天線151之情形相比，可降低施加至旋轉陰極5(6)之濺鍍電壓。藉此，可減小靶材16所受到之損傷，且可以高成膜速率進行成膜。進而，亦可以無法自旋轉陰極5(6)之外周面中之磁石單元21(22)所形成之磁場所作用之部分，亦即旋轉陰極5(6)之周壁中之與磁石單元21(22)對向之部分之外周面直接看見電感耦合天線151之基材91側之端部之方式，設置電感耦合天線151。如此，若設置電感耦合天線151，則可抑制自旋轉陰極5(6)濺射出之粒子附著於保護構件152中之電感耦合天線151之周邊部分。藉此，可降低保護構件152之清潔頻率或更換頻率，從而可提高濺鍍裝置1之運轉率。

電感耦合天線151之一端係藉由整合電路154而電性連接於高頻電源153。又，電感耦合天線151之另一端接地。高頻電源153對各電感耦合天線151供給高頻電力，以使處理空間V內產生電感耦合電漿。

於該構成中，於自高頻電源153對電感耦合天線151供給高頻電力(具體而言，例如13.56MHz之高頻電力)時，於電感耦合天線151周圍產生電場(高頻電感電場)，於處理空間V內產生濺鍍氣體與反應性氣體各者之電感耦合電漿(Inductively Coupled Plasma：ICP))(「高頻電感耦合電漿」)。所產生之電感耦合電漿與磁控電漿均藉由磁石單元21、22在旋轉陰極5、6之靶材16附近形成的靜磁場束縛在靶材16之表面部分。又，電感耦合電漿促進被供給至基材91附近之反應性氣體之分解。

如上所述，電感耦合天線151呈U字狀。此種U字狀之電感耦合天線151相當於匝數不足一匝之電感耦合天線，由於其電感低於匝數為一匝以上之電感耦合天線，故電感耦合天線151之兩端所產生之高頻電壓有所降低，從而可抑制與已生成之電漿之靜電耦合所引起之電漿電位之高頻變動。因此，可減少朝對地電位之電漿電位變動所造成之不必要之電子損失，可將電漿電位抑制在極低。藉此，可實現基材91上之低離子損失之薄膜形成製程。

例如亦可採用圓弧狀之形狀作為電感耦合天線151之形狀。又，電感耦合天線151之匝數不足一匝。為防止駐波之產生，較佳為將電感耦合天線151之長度設定在高頻電源153所供給之電力波長之1/4以下之長度。

若採用此種電感耦合天線151，則與藉由線圈狀(螺旋狀)之天線產生電感耦合電漿之方法相比，因天線之電感較低而可使天線之電壓降低，藉此可抑制電漿損傷。

作為低電感之電感耦合天線，除電感耦合天線151以外，亦可例如採用後述之實施形態2至4所揭示之電感耦合天線等之低電感天線。以該低電感天線單體之電感成為7.5μH以下之方式，設定其大小及形狀等。

又，藉由將天線長度縮短至高頻波長之1/4以下，可抑制受駐波影響引起電漿不均而產生之電漿分佈不均(不均一)。又，由於可將天線收容至處理空間V內，故可提高濺鍍效率。進而，藉由根據成膜對象之基板尺寸而增長旋轉陰極5、6，及增加電感耦合天線151之個數，即便於基板尺寸較大之情形，亦可謀求濺鍍速度之提高。

如上述般構成之濺鍍裝置1對反應室100之處理空間V導入濺鍍氣體與氧或氮等反應性氣體，對被覆於旋轉陰極5、6之外周之鋁、ITO、Si等之靶材16進行濺鍍，而於與該靶材16對向之基材91上成膜靶材材料之膜或其氧化膜或氮化膜等。

<A-3.高密度電漿之分佈>

圖5至圖7係用於說明電漿裝置1所產生之高密度電漿分佈之圖。於圖5至圖7中，電漿濃度係以濃淡表現，越濃之部分電漿濃度越高。

具體而言，圖5示意性表示假設磁石單元21、22不發揮作用，亦未對旋轉陰極5、6施加濺鍍電壓之情形下，藉由電感耦合天線151於處理空間V所產生之高密度電漿(電感耦合電漿)P1之分佈。圖5之高密度電漿P1係電感耦合天線151附近之電漿濃度變濃，於旋轉陰極5、6之間之空間或到達至基材91表面之較大空間內產生高密度電漿。

圖6示意性表示假設磁石單元21、22發揮作用，亦施加有濺鍍電壓時，未對電感耦合天線151供給高頻電力之情形下，旋轉陰極5、6所產生之高密度電漿(磁控電漿)P2之分佈。圖6之高密度電漿P2係僅旋轉陰極5、6之外周面中之磁石單元21、22附近之電漿濃度變濃。

圖7係示意性表示假設磁石單元21、22發揮作用，且亦施加有濺鍍電壓，且對電感耦合天線151供給高頻電力之情形下，電感耦合天線151及旋轉陰極5、6所產生之高密度電漿(磁控電漿與電感耦合電漿之混合電漿)P3之分佈之圖。亦即，圖7表示藉由濺鍍裝置1之通常動作而產生之高密度電漿之分佈。圖7之高密度電漿P3係磁石單元21、22與電感耦合天線151各者附近之電漿濃度變濃。進而，高密度電漿P3係磁石單元21、22附近及基材91附近各處之電漿濃度濃於高密度電漿P1、P2兩者(電漿密度較高)。

因此，若由濺鍍裝置1產生磁控電漿與電感耦合電漿之混合電漿而進行濺鍍，則可進一步提高旋轉陰極5(6)之靶材16之濺鍍速率。此外，對於反應性濺鍍，可進一步提高基材91附近之游離基等之活性種之濃度。藉此，可以高濺鍍速率進行高成膜速率之成膜。

再者，根據濺鍍裝置1，藉由電感耦合天線151產生高密度之電漿，由於可進一步降低施加至旋轉陰極5(6)之濺鍍電壓，故可進一步抑制靶材16或基材91之損傷。進而，關於圖7之高密度電漿P3，藉由電感耦合天線151自基材91遠離，亦可於基材91附近產生高密度電漿P3，並可防止電感耦合天線151所產生之電磁波傳播至基材91，從而可抑制基材91因電磁波而受到損傷。

<A-4.高頻電壓與濺鍍電壓之調整>

濺鍍裝置1除產生磁控電漿之圓筒狀之磁控管陰極裝置外，亦同時使用產生高密度之電感耦合電漿之電感耦合天線151。此處，當磁石單元21(22)所形成之磁場之磁通密度變大時，濺鍍速率與處理空間V內之電漿密度亦有所上昇。又，若施加至旋轉陰極5(6)之濺鍍電壓變高，則濺鍍速率、電漿密度以及基材91表面之游離基濃度及其能量亦上昇。再者，若濺鍍電壓變高，則除基材91受到之損傷增大外，亦容易發生擊穿現象。進而，磁石單元21(22)所形成之磁通密度與濺鍍電壓之上述各作用並非獨立，而具有相互作用。

因此，於調整供給至電感耦合天線151之高頻電力與施加至旋轉陰極5(6)之濺鍍電壓時，首先，開始高頻電力之供給，藉由調整高頻電力，將基材91表面之游離基濃度及電漿能量調整為所期望之程度。其後，施加濺鍍電壓，以成膜製程之狀態成為低損傷及高成膜速率之方式進行濺鍍電壓之調整。當僅進行一次高頻電力與濺鍍電壓之上述調整程序無法使成膜製程達到所期望之狀態時，藉由反復進行該調整程序，將高頻電力與濺鍍電壓調整成可實現所期望之成膜製程之適當值。

如此般，若調整高頻電力及濺鍍電壓，則可高度滿足對於成膜之要求而可容易地形成更高性能品質之膜。又，由於電感耦合天線151亦即高密度電漿源所產生之高密度電漿使不易分解之反應性氣體之游離基化變得更為容易，故可將濺鍍裝置1應用於更廣泛之成膜製程中。進而，於濺鍍裝置1進行反應性濺鍍時，因反應性氣體之游離基等之活性種於基材91附近增加，故可更有效率地成膜。再者，可藉由使旋轉陰極5、6旋轉，而提高靶材16之利用效率。

<B.實施形態2>

圖8係表示實施形態2之濺鍍裝置1A之濺鍍源50A周邊之剖面示意圖。濺鍍裝置1A與濺鍍裝置1之不同點在於：濺鍍裝置1A包含旋轉陰極5A替代旋轉陰極5、6，包含複數個電感耦合天線(「高密度電漿源」)151A替代複數個電感耦合天線151。複數個電感耦合天線151A係隔開間隔沿旋轉陰極5A之長邊方向排列。又，濺鍍裝置1A僅於電感耦合天線151A與旋轉陰極5A之間包含與各電感耦合天線151A對應之各噴嘴514。

旋轉陰極5A除具備磁石單元29替代磁石單元21以外，其他則與旋轉陰極5相同地構成。磁石單元29雖具備與磁石單元21相同之構成，但其與磁石單元21不同，係以磁軛25之上表面正對基材91之方式被固定於支撐棒7。

電感耦合天線151A具備與電感耦合天線151相同之構成。電感耦合天線151A貫通反應室100之底板而固定於饋通裝置390A，其前端部分自饋通裝置390A朝處理空間V突出，並由管狀之介電質製之保護構件152A覆蓋。電感耦合天線151A對反應室100之底板傾斜，其前端側位於較反應室100之底板側部分更靠近基材91之搬送路徑L之上游側。又，濺鍍裝置1A中，基材91之表面與電感耦合天線151A之基材91側之端部之距離大於基材91之表面與旋轉陰極5A之周壁中之與磁石單元29對向之部分之外周面之距離。進而，因旋轉陰極5A遮住，無法自電感耦合天線151A直接看見基材91，從而可進一步防止電感耦合天線151A損傷及於基材91。

<C.實施形態3>

圖9係表示實施形態3之濺鍍裝置1B之濺鍍源50B周邊之剖面示意圖。圖10係表示濺鍍裝置1B之電感耦合天線151B之俯視模式圖。

濺鍍裝置1B與濺鍍裝置1之不同點在於：濺鍍裝置1B包含沿旋轉陰極5A之長邊方向排列之複數個(圖示之例中為4個)電感耦合天線151B，替代複數個電感耦合天線151，且僅於對於旋轉陰極5A之搬送路徑L之上游側包含複數個噴嘴12。又，於濺鍍裝置1B中，對於各電感耦合天線151B於搬送路徑L之上游側與下游側設置一對噴嘴514，且一對噴嘴514於複數個電感耦合天線151B之排列方向(Y軸方向)，設置於各電感耦合天線151之前方與後方(-Y側與+Y側)。

各電感耦合天線151B係由金屬製之管狀導體構成，並具備圓筒狀之基部及一體形成於基部前端且匝數恰好為一匝之線圈部。電感耦合天線151B係以其基部由設置於反應室100之底板之饋通裝置390B固定之狀態，貫通反應室100之底板而設置。線圈部朝處理空間V突出，其表面被管狀之介電質製之保護構件152B覆蓋。

於濺鍍裝置1B中，基材91之表面與電感耦合天線151B之基材91側之端部之距離大於基材91之表面與旋轉陰極5(6)之周壁中之與磁石單元21(22)對向之部分之外周面之距離。

<D.實施形態4>

圖11係表示實施形態4之濺鍍裝置1C之濺鍍源50C之周邊之剖面示意圖。圖12係表示濺鍍裝置1C之棒狀天線(「電感耦合天線」、「高密度電漿源」)151C之俯視示意圖。

濺鍍裝置1C與濺鍍裝置1之不同點在於：包含複數個(圖示之例中為4個)分別沿旋轉陰極5A之長邊方向延設之棒狀天線151C，替代複數個電感耦合天線151。各棒狀天線151C產生電感耦合電漿。棒狀天線151C之長度設定為大於旋轉陰極5(6)之軸方向之長度。又，濺鍍裝置1C係於反應室100之外部包含高頻電源153C1、153C2替代高頻電源153。

於圖11之例中，4個棒狀天線151C沿基材91之搬送方向隔開間隔而配設於處理空間V，且排列兩端之棒狀天線151C設置於較其他2個棒狀天線151C更遠離基材91之表面。各棒狀天線151C係由省略圖示之支撐構件保持於處理空間V。

各棒狀天線151C係由金屬製之直線上之管狀導體構成，其表面被管狀之介電質製之保護構件152C覆蓋。

排列於基材91之搬送方向之4個棒狀天線151C中之自上游側起算之第2及第4個棒狀天線151C之長邊方向之一端分別藉由電線經由省略圖示之整合電路而連接於高頻電源153C1，自高頻電源153C1供給高頻電力。各另一端則接地。又，4個棒狀天線151C中之自上游側起算之第1及第3個棒狀天線151C之長邊方向之一端分別接地，各另一端藉由電線經由省略圖示之整合電路而連接於高頻電源153C2，自高頻電源153C2供給高頻電力。

如此般，若將複數個棒狀天線151C以接地之端部與連接於高頻電源之端部交替並列之方式進行排列，則各棒狀天線151C所產生之感應電解被中和，而使複數個棒狀天線151C全體之電感降低。

於濺鍍裝置1C中，基材91之表面與各電感耦合天線151C之基材91側之端部之距離大於基材91之表面與旋轉陰極5(6)之周壁中之與磁石單元21(22)對向之部分之外周面之距離。

<E.實施形態5>

圖13係表示實施形態5之濺鍍裝置1D之濺鍍源50D周邊之剖面示意圖。

濺鍍裝置1D與濺鍍裝置1C之不同點在於：濺鍍裝置1D包含平面波電漿源(「高密度電漿源」)151D替代複數個電感耦合天線151。

平面波電漿源151D係於傳播微波之波導管之上表面具備槽孔天線，該上表面由石英等之介電質層覆蓋。波導管連接於自反應室100 外部供給高頻電力並產生特定頻率(例如2.75GHz)之微波之微波源(省略圖示)。若自槽孔天線放射微波，則表面波沿著介電質層傳播，於介電質膜附近生成高密度電漿。所生成之高密度電漿擴散至旋轉陰極5、6及基材91側，藉由反應性濺鍍進行成膜。

於濺鍍裝置1D中，基材91之表面與平面波電漿源151D之基材91側之端部之距離大於基材91之表面與旋轉陰極5(6)之周壁中之與磁石單元21(22)對向之部分之外周面之距離。

又，濺鍍裝置1D包含平面波電漿源151D替代電感耦合天線151，濺鍍裝置1D亦可包含ECR電漿源(「高密度電漿源」)替代電感耦合天線151。即便於該情形，亦同樣以基材91之表面與ECR電漿源之基材91側之端部之距離大於基材91之表面與旋轉陰極5(6)之周壁中之與磁石單元21(22)對向之部分之外周面之距離之方式，配置ECR電漿源。

根據如上述般構成之各實施形態之濺鍍裝置1、1A至1D，由於於處理空間V內之包括旋轉陰極5、6(5A)之外周面附近之形成有磁場之部分之空間，包含產生高密度電漿之電感耦合天線151、151A~151B、棒狀天線151C、平面波電漿源151D，故即便降低濺鍍電壓，亦可提高電漿密度。藉此，可抑制靶材16或基材91之損傷，並可提高濺鍍速率。

再者，根據如上述般構成之各實施形態之濺鍍裝置1、1A至1D，由於產生高密度電漿之電感耦合天線151、151A~151B、棒狀天線151C、平面波電漿源151D係突設於處理空間V，故可進一步提高處理空間V之電漿密度，進一步降低濺鍍電壓。藉此，可進一步抑制靶材16或基材91之損傷，並可進一步提高濺鍍速率。

又，根據如上述般構成之各實施形態之濺鍍裝置1、1A至1D，由於基材91之表面(成膜對象面)與產生高密度電漿之電感耦合天線151、151A~151B、棒狀天線151C、平面波電漿源151D(分別為高密度電漿源)之基材91側之端部之距離(第1距離)大於基材91之表面與旋轉陰極5、6(5A)之周壁中之與磁石單元21、22(29)對向之部分之外周面之距離(第2距離)，故可抑制高密度電漿源所放射之電磁波對基材91之影響。藉此，可抑制基材91之損傷，從而提高所成膜之膜品質。另，即便設定為第1距離與第2距離相同或短於第2距離，亦可利用濺鍍裝置，抑制靶材16之損傷，並可以較高之濺鍍速率進行濺鍍，故不會損及本發明之有用性。

又，根據如上述般構成之各實施形態之濺鍍裝置1、1A至1D，使基材91與處理空間V對向之機構係沿與旋轉陰極5、6(5A)對向之搬送路徑L，將基材91對於旋轉陰極5、6(5A)相對搬送，故即便於基材91較大之情形，亦可於基材91上成膜。

又，根據如上述般構成之各實施形態之濺鍍裝置1、1A至1D，由於其等進而包含對處理空間V供給反應性氣體之反應性氣體供給部，故可藉由電感耦合天線151、151A~151B、棒狀天線151C、平面波電漿源151D所產生之高密度電漿，使基材91附近之反應性氣體之游離基等之活性種增加，從而可更有效率地進行成膜。

雖已對本發明進行詳細說明，但上述說明均為全體態樣之例示，而並非係限定者。因此，本發明係可在其發明範圍內，對實施形態進行適當變形或省略。