TW202031918A - 濺射成膜裝置及其濺射成膜方法、化合物薄膜 - Google Patents

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Abstract

本申請揭露一種濺射成膜裝置，包括：具有排氣機構的真空容器；基板保持單元，其能保持多個基板；位於所述真空容器內部並且在空間上相互分離的濺射區域和反應區域；所述濺射區域被配置為通過濺射靶材在基板上形成濺射物質；所述反應區域被配置為導入兩種以上的反應氣體並在該反應區域生成電漿；所述反應區域通過電漿中的離子與所述濺射物質相互作用形成含有至少四種元素的化合物薄膜。該濺射成膜裝置便於形成期望材料的薄膜，並在形成四種元素以上的化合物薄膜時，並不受化合物材料的限制，同時成膜效率較快，具有非常良好的應用價值。

Description

濺射成膜裝置及其濺射成膜方法、化合物薄膜
本發明涉及通過進行濺射而在基板上形成薄膜的濺射成膜裝置及其濺射成膜方法、化合物薄膜。
磁控濺射是物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition，PVD）的一種。一般的濺射法可被用於製備金屬、半導體、絕緣體等多材料，且具有設備簡單、易於控制、鍍膜面積大和附著力強等優點，而磁控濺射通過在靶陰極表面引入磁場，利用磁場對帶電粒子的約束來提高電漿密度以增加濺射率，從而具備高速、低溫、低損傷的優點。
目前，通常採用磁控濺射技術濺射獲取氧化鋁、氧化矽等薄膜，但是，現有的薄膜需要更低的薄膜應力以追求更高的成膜品質，而現有的氧化鋁、氧化矽等薄膜無法滿足這種需求。
在目前針對濺射薄膜的研究中發現，在減少薄膜的薄膜應力時，往往伴隨著薄膜的結構硬度的減小，但是薄膜需要保持一定的結構硬度（hardness）維持薄膜，從而減少薄膜應力容易降低薄膜品質，增加不良品的產生，這嚴重制約著光學薄膜的發展。
另外，在濺射多元素（比如4種元素及以上）的薄膜材料時，通常使用化合物靶材直接濺射獲取，成膜效率較低，同時受到可濺射化合物種類的限制，選擇性受到非常大的限制，這同樣制約著光學薄膜的發展。
尤其一些4種以上化合物為陶瓷材料等絕緣材料時，靶（陰極），電漿，和被濺零件/真空腔體難以形成回路，如此需要在回路中加入很強的電容，形成高頻電源，以使絕緣回路中的靶材等效為一個電容。但是，如此情況下的濺射速率很小，成膜速率十分緩慢。
為解決鑒於上述至少一種問題，本申請的目的是提供如下一種濺射成膜裝置及其濺射成膜方法、化合物薄膜： 一種濺射成膜裝置，其中，包括： 具有排氣機構的真空容器； 基板保持單元，其能保持多個基板； 位於所述真空容器內部的濺射區域和反應區域；所述濺射區域被配置為通過濺射靶材在基板上形成濺射物質；所述反應區域被配置為通過電漿中的離子與所述濺射物質相互作用形成化合物薄膜。
作為一種較佳的實施方式，所述濺射區域和反應區域被設置為在空間上相互分離；所述濺射區域被配置為通過濺射靶材在基板上形成濺射物質；所述反應區域被配置為導入兩種以上的反應氣體並在該反應區域生成電漿；所述反應區域通過電漿中的離子與所述濺射物質相互作用，形成含有至少四種元素的化合物薄膜。
一種濺射成膜裝置，其中，包括： 具有排氣機構的真空容器； 基板保持單元，其能保持多個基板； 位於所述真空容器內部並且在空間上相互分離的濺射區域和反應區域；所述濺射區域被配置為通過濺射靶材在基板上形成含有至少兩種元素的濺射物質；所述反應區域被配置為導入反應氣體並在該反應區域生成電漿；所述反應區域通過電漿中的離子與所述濺射物質相互作用形成化合物薄膜。
作為一種較佳的實施方式，所述基板保持單元為筒狀；所述基板保持單元能將多個基板保持其外周面上；所述基板保持單元能被驅動單元驅動旋轉，以使基板在所述濺射區域及所述反應區域之間反復移動。
作為一種較佳的實施方式，所述濺射區域通過濺射形成的濺射物質通過反應區域中產生的電漿處理形成薄膜；所述真空容器設有間隔壁；所述間隔壁將所述濺射區域與所述反應區域彼此分開。
作為一種較佳的實施方式，所述真空容器靠近所述反應區域設有排氣機構。
作為一種較佳的實施方式，所述真空容器內設有一個或更多個所述反應區域；一個或更多個所述反應區域被配置為同時導入兩種或更多種反應氣體，或者，被配置為至少兩種反應氣體交替導入。
作為一種較佳的實施方式，所述反應區域設有用於形成電漿的電漿源；所述電漿源包括ICP源、ECR源、離子源中的至少一種。
作為一種較佳的實施方式，所述濺射區域與所述反應區域沿所述基板保持單元運動方向在空間上相互分離；所述濺射區域和所述反應區域在真空容器內存在電磁耦合或電氣耦合。
作為一種較佳的實施方式，所述濺射區域被配置為通過濺射靶材在基板上形成含有至少兩種金屬元素的濺射物質。
作為一種較佳的實施方式，所述真空容器內沿所述基板保持單元運動方向設有至少兩個在空間上相互分離的濺射區域；至少兩個所述濺射區域所濺射的靶材的材料不同，以在基板上形成含有至少兩種元素的濺射物質。
作為一種較佳的實施方式，所述濺射區域濺射的靶材包括金屬元素及/或含有金屬元素的化合物。
作為一種較佳的實施方式，所述靶材包括以下至少一種材料：Si、Al、Ta、C、Cr、Mg、Ca、Y、SiOx、AlOx、TiOx、CrOx、TaOx。
作為一種較佳的實施方式，所述濺射區域與所述反應區域被配置為在所述基板上形成如下至少一種薄膜：SiAlON、Mg-SiAlON、Ca-SiAlON、Y-SiAlON、TiAlON。
作為一種較佳的實施方式，所述真空容器設有兩個在空間上相互分離的所述濺射區域；兩個所述濺射區域包括：濺射Si靶材的第一濺射區域、以及濺射Al靶材的第二濺射區域；所述反應區域被配置為導入N2 和O2 ，從而在基板上形成SiAlON薄膜。
作為一種較佳的實施方式，所述第一濺射區域和所述第二濺射區域被配置為濺射參數可調，所述濺射參數包括濺射功率、濺射電壓、濺射電流中的至少一種。
作為一種較佳的實施方式，所述濺射成膜裝置具有向所述濺射區域中導入惰性氣體的第一輸氣部。
作為一種較佳的實施方式，所述第一輸氣部被配置為可調節所述惰性氣體的氣體輸送參數；所述氣體輸送參數包括流量、氣壓、流速中的至少一種。
作為一種較佳的實施方式，所述第一輸氣部能向所述濺射區域中導入氬氣；所述第一輸氣部導入氬氣的流量為200sccm以上。
作為一種較佳的實施方式，所述電漿源的電漿產生參數可調，所述電漿產生參數包括電源功率、電源電壓、天線電流中的至少一種。
作為一種較佳的實施方式，所述濺射成膜裝置具有向所述反應區域中導入惰性氣體、反應性氣體、以及惰性氣體和反應性氣體的混合氣體中的任意一種的第二輸氣部；所述第二輸氣部被配置為可調節所輸送氣體的氣體輸送參數；所述氣體輸送參數包括流量、氣壓、流速中的至少一種。
一種濺射成膜方法，所述濺射成膜方法採用如上任一所述的濺射成膜裝置，其中，所述濺射成膜方法包括： 將多個基板導入成膜區域內，所述成膜區域利用濺射放電的濺射電漿從靶材釋放出濺射粒子，並使濺射粒子到達所述基板的表面進行堆積，形成濺射物質；
然後使所述基板移動至反應區域內，所述反應區域通過電漿中的離子與所述濺射物質相互作用形成含有至少四種元素的化合物薄膜。
一種化合物薄膜，其中，所述化合物薄膜採用如上所述的濺射成膜方法或者如上任一所述的濺射成膜裝置製成。
作為一種較佳的實施方式，所述化合物薄膜包括如下至少一種薄膜：SiAlON、Mg-SiAlON、Ca-SiAlON、Y-SiAlON、TiAlON。
有益效果： 皆有以上技術方案，本申請所提供的濺射成膜裝置通過反應區域被配置成與濺射區域在空間上分離，反應區域與濺射區域彼此獨立，從而構成可以分別獨立地控制的區域，便於形成期望材料的薄膜，如此在形成四種元素以上的化合物薄膜時，並不受化合物材料的限制，同時成膜效率較快，具有非常良好的應用價值。
參照後文的說明和附圖，詳細揭露了本發明的特定實施方式，指明了本發明的原理可以被採用的方式。應該理解，本發明的實施方式在範圍上並不因而受到限制。在所附申請專利範圍的精神和條款的範圍內，本發明的實施方式包括許多改變、修改和等同。
針對一種實施方式描述及/或示出的特徵可以以相同或類似的方式在一個或更多個其它實施方式中使用，與其它實施方式中的特徵相組合，或替代其它實施方式中的特徵。
應該強調，術語“包括/包含”在本文使用時指特徵、組件（assembly）、步驟或元件的存在，但並不排除一個或更多個其它特徵、組件（assembly）、步驟或元件的存在或附加。
為了使本技術領域的人員更好地理解本發明中的技術方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本發明保護的範圍。
需要說明的是，當元件被稱為“設置於”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的，並不表示是唯一的實施方式。
除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在於限制本發明。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。
請參閱第1圖至第4圖。本申請實施方式中提供一種濺射成膜裝置，包括：具有排氣機構的真空容器11；基板保持單元13，其能保持多個基板S；位於所述真空容器11內部並且在空間上相互分離的濺射區域（20及/或40）和反應區域60。其中，所述濺射區域（20及/或40）被配置為通過濺射靶材在基板S上形成濺射物質；所述反應區域60被配置為導入反應性氣體並在該反應區域60生成電漿；所述反應區域60通過電漿中的離子與所述濺射物質相互作用形成化合物薄膜。
本申請實施方式中還提供一種成膜方法，該成膜方法可以應用但不限於上述實施方式或實施例中描述的成膜裝置。在本實施方式中，將多個基板導入成膜區域內，所述成膜區域利用濺射放電的濺射電漿從靶材釋放出濺射粒子，並使濺射粒子到達所述基板的表面進行堆積，形成濺射物質。
其中，在成膜區域內進行濺射粒子的堆積和基於濺射電漿的等離子處理在基板的表面形成濺射物質。然後，使所述基板移動至反應區域內，通過（濺射等離子體的其他）電漿中的離子與所述濺射物質相互作用形成含有至少四種元素的化合物薄膜。所述反應區域被配置成與成膜區域在空間上分離。
在本申請實施方式中，該濺射成膜裝置還可以設有陰極電極、濺射電源、電漿產生單元。其中，反應區域60形成於真空容器11內，並且被配置成與濺射區域20、40在空間上分離。反應區域60與濺射區域20、40彼此獨立，從而構成可以分別獨立地控制的區域，便於形成期望材料的薄膜。如此在形成四種元素以上的化合物薄膜時，並不受化合物材料的限制，同時成膜效率較快，具有非常良好的應用價值。
另外，反應區域60和濺射區域20、40在空間上相互分離，可以有效避免反應性氣體與濺射材料提前反應或發生化學反應，而影響濺射材料在基板S的濺射堆積，導致薄膜形成品質下降，這同時有利於多元素尤其四種元素以上的化合物薄膜的形成。
在本實施方式中，濺射區域20和濺射區域40在空間上分離，彼此獨立，從而構成可以分別獨立地控制的區域。在一個可能的機制中，如此可以避免多種濺射元素之間在濺射至基板S之前相互反應影響，比如，矽（Si）和鋁（Al）同時可以作為靶材材料，但二者同時位於相同濺射區域20或40時有可能矽和鋁發生無法期望或可控甚至過量的化學反應生成矽鋁化合物（比如：二矽化鋁）而濺射在薄膜中形成雜質影響成膜品質，甚至無法得到期望成分的薄膜。
通常，濺射區域20、40及反應區域60在基板保持單元13的移動方向上呈上下游排布。考慮到基板保持單元13的移動通常為迴圈或往復運動，因此，濺射區域20、40及反應區域60具體的上下游排布順序本實施例並沒有特別的限定。
在本實施方式中，基板S在經過一次濺射區域時，其上覆蓋一層濺射材料（膜），經過反應區域60的電漿處理後形成一層中間薄膜（中間薄膜的材料構成與最終薄膜的材料構成一致，但厚度不及最終薄膜），經過基板保持單元13帶動基板S不斷迴圈經過濺射區域20、40及反應區域60，從而在基板S上積累數層數的中間薄膜，直至獲得目標厚度的化合物薄膜。
在如第3圖、第4圖所示的實施例中，陰極電極21a、21b（或41a、41b）用於搭載靶材29。濺射電源23（或43）用於使面對靶材29的被濺射面的濺射區域20、40內產生濺射放電。電漿產生單元用於使反應區域60內產生濺射電漿之外的其他電漿。所述濺射電漿是通過在濺射區域20、40內產生的濺射放電而形成的。
在本實施例中，成膜裝置1可以構成為，將靶材29搭載在陰極電極21a、21b（或41a、41b）上並接通濺射電源23（或43），同時使電漿產生單元工作，並且，將多個基板S保持在基板保持單元13的外周面上，使基板保持單元13旋轉。由此使得從靶材29釋放出的濺射粒子到達已經移動到濺射區域20、40中的基板S進行堆積。同時，進行使濺射電漿中的離子撞擊基板S或濺射粒子的堆積物的電漿處理，形成濺射物質。然後，進行使濺射電漿之外的其他電漿中的離子撞擊或氧化等已經移動到反應區域60中的基板S的濺射物質的電漿再處理，與濺射物質相互作用，將所述濺射物質轉換為中間薄膜，然後，使多層該中間薄膜層疊而形成薄膜。
在本申請實施方式中，所述成膜裝置1還可以包括驅動單元。該驅動單元可以使基板保持單元13旋轉，通過驅動單元使基板保持單元13旋轉，由此使基板S在濺射區域20、40內的規定的位置與反應區域60內的規定的位置之間反復移動。所述濺射區域20、40是利用濺射電漿從靶材29釋放出的濺射粒子所到達的區域，所述反應區域60是被暴露於濺射電漿之外的其他電漿的區域。
在上述發明中所說的“移動”中，除曲線的移動（例如圓周移動）之外，也包括直線移動。因此，對於“使基板S從濺射區域20、40移動至反應區域60中”，除了繞某個中心軸進行公轉移動的形態之外，也包括在連接某2點的直線軌道上進行往復移動的形態。
上述實施方式中所說的“旋轉”除自轉之外也包括公轉。因此，在單純地稱為“繞中心軸旋轉”的情況下，除繞某個中心軸進行自轉的形態之外，也包括進行公轉的形態。
上述實施方式中所說的“濺射物質”是指穿過濺射區域20、40而形成的一層覆蓋在基板上濺射層（膜）。另外，“薄膜”是指將中間薄膜堆積多次而成為最終的薄膜，因此，“濺射物質”是為了防止與“薄膜”混淆而使用的用語，其比最終的“薄膜”足夠薄。
在如第3圖、第4圖所示的實施例中。真空容器11為一有腔主體，該有腔主體是利用沿鉛直方向（第4圖的紙面的上下方向。以下相同）延伸的側壁在平面方向（與所述鉛直方向垂直的方向。第3圖的上下左右方向和第4圖的垂直紙面方向，以下相同）上環繞而構成。
在本實施例中，雖然使有腔主體的平面方向上的截面形成為矩形形狀，但也可以是其他形狀（例如圓形等），本發明並不作特別限定。真空容器11例如可以由不銹鋼等金屬構成。
在本實施例中，在真空容器11的上方可以形成有用於使軸15（參照第3圖）貫穿的孔，該真空容器11電接地從而可以被設置為接地電位。其中，驅動單元通過驅動該軸轉動，可以帶動基板保持單元轉動，基板保持單元可以圍繞該軸進行轉動，從而使基板在濺射區域及反應區域之間切換移動。具體的，驅動單元可以為馬達17。
在本實施例中，軸15由大致管狀部件形成，經由設置於在真空容器11的上方形成的孔部分中的絕緣部件（未圖示），被支撐成能夠相對於真空容器11旋轉。軸15經由絕緣子、樹脂等構成的絕緣部件支撐於真空容器11，由此能夠在與真空容器11電絕緣的狀態下相對於真空容器11旋轉。
在本實施例中，在軸15的位於真空容器11外側的上端側固定安裝有第一齒輪（未圖示），該第一齒輪與馬達17的輸出側的第二齒輪（未圖示）嚙合。因此，通過馬達17的驅動，旋轉驅動力經由第2齒輪被傳遞至第1齒輪，從而使軸15旋轉。
在如第3圖、第4圖所示的實施例中，在軸15的位於真空容器11內側的下端部安裝有筒狀的旋轉體（旋轉滾筒），該筒狀的旋轉體構成基板保持單元13。
在本實施例中，旋轉滾筒以沿其筒方向延伸的軸線Z朝向真空容器11的鉛直方向（Y方向）的方式配設於真空容器11內。在本實施例中，旋轉滾筒形成為圓筒狀，但不限於該形狀，也可以是橫截面呈多邊形的多棱柱形或圓錐狀。旋轉滾筒通過軸15的基於馬達17的驅動所實現的旋轉，以軸線Z為中心旋轉。
在旋轉滾筒的外側（外筒）裝配有基板保持單元13。該基板保持單元13為筒狀。基板保持單元能將多個基板保持在其外周面上。具體的，在基板保持單元13的外周面設有多個基板保持部（例如凹部。省略圖示），能夠利用該基板保持部對多個作為成膜對象的基板S從背面（是指與成膜面的相反側的面）進行支撐。
其中，基板S除塑膠基板（有機玻璃基板）、無機基板（無機玻璃基板）外，還可以應用不銹鋼等金屬基板。作為基板S的一個示例即無機玻璃基板，例如可以列舉出鹼石灰玻璃（6H～7H）、硼矽酸鹽玻璃（6H～7H）等。
所述基板保持單元能被驅動單元驅動旋轉，以使基板S在所述濺射區域及所述反應區域之間反復移動，從而在基板S上形成目標厚度的薄膜。其中，基板保持單元13的軸線（省略圖示）與旋轉滾筒的軸線Z一致。因此，通過使旋轉滾筒以軸線Z為中心旋轉，基板保持單元13與旋轉滾筒的旋轉同步且與旋轉滾筒成為一體地以該滾筒的軸線Z為中心旋轉。
在本實施例中，所述真空容器11設有排氣機構。排氣機構可以將真空容器11內部氣體排空，從而形成真空環境。該排氣機構靠近所述反應區域60，如此可以將反應區域60洩漏（通過間隔壁16與基板保持單元13之間的間隙）的氣體迅速排出，可以避免進入濺射區域中干擾濺射區域的濺射成膜。
具體的，排氣機構可以包括真空泵10。其中，排氣用的配管15a與真空容器11連接。用於對真空容器11內進行排氣的真空泵10與配管15a連接，通過該真空泵10和控制器（省略圖示）能夠調節真空容器11內的真空度。真空泵10例如可以由旋轉泵或渦輪分子泵（TMP：turbo molecular pump）等構成。
在配置於真空容器11內的基板保持單元13的周圍，配設有濺射源（濺射靶材21a、21b、41a、41b）和電漿源80（上述電漿產生單元的一個具體實施例）。在如第1圖所示的實施例中，配設了2對濺射源和1個電漿源80。在如第2圖所示的實施例中，配設了2個濺射源21a、21b、41a、41b和2個電漿源80（PS：plasma）。其中，同一成膜區域中所配備的濺射靶材可以不同。通過設有多個濺射源、電漿源可以便於自由地調整組成，從而能夠得到所需的光學特性、應力、硬度、表面粗糙度等機械特性的薄膜。
在本申請實施方式中，只要至少有兩個濺射源21a、21b、41a、41b即可，以此為標準，後述的濺射區域21a、21b、41a、41b也只要至少有兩個即可。在本申請實施例中，在各濺射源21a、21b、41a、41b的前面分別形成有濺射區域20、40。相似的，在電漿源80的前面形成有反應區域60。
在本申請實施方式中，濺射區域20（或40）形成在由真空容器11的（部分）內壁面18、間隔壁12（或14）、基板保持單元13（基板保持單元）的外周面以及各濺射源的前表面圍繞而成的區域中。由此，間隔單元（間隔壁12、14）使得濺射區域20、40在真空容器11的內部分別在空間上和壓力上分離，從而確保了彼此獨立的空間。
如此，在形成多元素（四種元素以上）組成的化合物薄膜時，通過空間上分離的濺射區域20（或40）和反應區域60，可以對未形成化合物的組分元素材料進行濺射以及反應，由於空間上分離的濺射區域20（或40）和反應區域60可以分別單獨控制成膜參數（比如各個成膜元素之間的含量），從而可以按照期望在基板S上形成所需的化合物薄膜，同時可以有效克服對成膜成分調整自由度低的問題。
第3圖、第4圖所示的實施例中。假設對不同的兩種金屬材料進行濺射，並例示了設置兩對磁控濺射電極的情況（21a、21b和41a、41b）。其中，磁控濺射電極21a、21b可以對Si靶材29a、29b濺射，磁控濺射電極41a、41b可以對Al靶材49a、49b濺射。
在本實施例中，反應區域60也與濺射區域20、40相同地形成在由真空容器11的內壁面18、從該內壁面111朝基板保持單元13突出的間隔壁16、基板保持單元13的外周面以及電漿源80的前表面圍繞而成的區域中。由此，反應區域60也在真空容器11的內部在空間上和壓力上與濺射區域20、40分離，從而確保了獨立的空間。在本實施例中，構成為能夠分別獨立地控制各區域20、40、60中的處理。
在本實施例中在所導入的反應處理用氣體中含有反應性氣體（例如氧氣、氮氣）的情況下，在上述電漿中存在反應性氣體的活性物質，該活性物質被引導至反應區域60中。然後，當基板保持單元13旋轉而設置的基板S導入到反應區域60中後，對於在濺射區域20、40中形成於基板S的表面上的濺射物質（例如金屬原子或該金屬原子的不完全氧化物）進行電漿暴露處理（氧化處理），將該濺射物質轉換為金屬原子的完全氧化物而形成化合物薄膜。
在本申請實施方式中，所述反應區域60通過電漿中的離子與所述濺射物質相互作用形成含有至少四種元素的化合物薄膜。在本實施方式中，所述反應區域60和所述濺射區域20（或40）相配合在基板S上形成含有至少四種元素的化合物薄膜。其中，反應區域60和濺射區域20（或40）在空間上間隔開。其中，反應區域60和濺射區域20（或40）之間可以設有間隔區域，間隔區域的兩側分別是構成反應區域和濺射區域所在封閉空間的間隔壁。
其中，所述反應區域60被配置為導入兩種以上的反應性氣體並在該反應區域60生成電漿。反應性氣體可以與濺射物質（金屬原子或金屬的不完全氧化物）進行反應，形成目標化合物，最終形成目標厚度的薄膜。具體的，反應性氣體可以將濺射物質氧化處理，獲得薄膜的化合物組成材料。比如，通過濺射區域20、40在基板S上分別形成含有Si原子、Al原子的濺射物質。
如第1圖、第2圖所示。所述真空容器11內設有一個或更多個所述反應區域60。一個或更多個所述反應區域60被配置為同時導入兩種或更多種反應性氣體，或者，被配置為至少兩種反應性氣體交替導入（比如交替導入氮氣和氧氣）。真空容器11內存在多個反應區域60的情況下，多個反應區域60可以在空間上相互分離。空間上分離的反應區域60可以彼此獨立，從而便於可控制成膜參數，便於實現形成四種元素以上化合物薄膜，並且成膜過程的調整自由度較高，便於獲得期望性能的光學薄膜。
在第2圖所示的示例中，一個反應區域60中可以導入一種反應性氣體，也可以同時導入兩種或更多種反應性氣體。當然，反應區域60中還可以導入惰性氣體，本申請並不作限制。如第2圖所示，在基板保持單元13的運動方向上，具有兩個反應區域60，每個反應區域60導入一種反應性氣體。其中，一個反應區域60導入O2 ，另一個反應區域60導入N2 。
在本實施方式中，所述濺射成膜裝置在具有多個反應區域60的情況下，可以靈活地自由地調整反應性氣體的輸入參數，以此調整薄膜的組成，因此，可以得到所需的光學特性、應力、硬度、表面粗糙度等機械特性的薄膜。
具體的，所述反應區域60設有用於形成電漿的電漿源80。其中，所述電漿源80包括ICP源(Inductive Coupled Plasma Emission Spectrometer)、ECR源（Electron Cyclotron Resonance）、離子源（例如離子槍源）中的至少一種。不同所述反應區域60的電漿源80也可以不同。
為便於形成期望成分的多元素化合物薄膜。所述電漿源80的電漿產生參數可調。其中，所述電漿產生參數可以包括電源功率、電源電壓、天線電流中的至少一種。當然，也可以對電漿處理時間進行控制，從而獲得期望的多元素化合物薄膜（含有四種元素以上的化合物薄膜）。
在本實施例中，該濺射成膜裝置設有兩個或兩個以上（與反應區域60相配合的）電漿源80。在具有多個反應區域60的情況下配備有多個獨立控制的電漿源80，以此調整薄膜的組成。因此，有利於得到所需的光學特性、應力、硬度、表面粗糙度等機械特性的薄膜。
本申請對於電漿源80的結構也不特別限定。在如第3圖、第4圖所示實施例中，電漿源80可以具有：殼體81，其以從外部堵住在真空容器11的壁面上形成的開口的方式被固定；和電介質板83，其固定於該殼體81的前表面。並且構成為，通過將電介質板83固定於殼體81上，由此，在被殼體81和電介質板83包圍的區域中形成天線收納室82。
在本實施例中，天線收納室82從真空容器11的內部分離。即，天線收納室82和真空容器11的內部以被電介質板83隔開的狀態形成獨立的空間。另外，天線收納室82和真空容器11的外部以被殼體81隔開的狀態形成獨立的空間。天線收納室82經由配管15a與真空泵10連通，通過用真空泵10抽真空，對天線收納室82的內部進行排氣從而能夠使天線收納室82的內部成為真空狀態。
在本實施例中，在天線收納室82內設有天線85a、85b。天線85a、85b經由收納匹配電路的匹配器87與交流電源89連接。天線85a、85b接收來自交流電源89的電力供給，使真空容器11的內部（特別是區域60）產生感應電場，從而在區域60中產生電漿。在本例中構成為，從交流電源89對天線85a、85b施加交流電壓，以使區域60產生反應處理用氣體的電漿。在匹配器87內設有可變電容器，該可變電容器能夠變更從交流電源89向天線85a、85b供給的功率。
所述濺射成膜裝置具有向所述反應區域中導入惰性氣體、反應性氣體、以及惰性氣體和反應性氣體的混合氣體中的任意一種的第二輸氣部。作為反應性氣體，可以使用氧、臭氧等氧化性氣體、氮等氮化性氣體、甲烷等碳化性氣體、CF4 等氟化性氣體等。
為進一步提升成膜組分的調整靈活性。所述第二輸氣部被配置為可調節所輸送氣體的氣體輸送參數。所述氣體輸送參數包括流量、氣壓、流速中的至少一種。當然，也可以對氣體輸送時間進行控制，從而獲得期望的多元素化合物薄膜（含有四種元素以上的化合物薄膜）。
具體的實施例中，在電漿源80的前面（反應區域60）連接有反應處理用氣體供給單元（第二輸氣部）。在本實施例中，反應處理用氣體供給單元（第二輸氣部）包括：儲氣瓶68，其貯藏反應處理用氣體；和品質流量控制器67，其對由該儲氣瓶68供給的反應處理用氣體的流量進行調整。反應處理用氣體通過配管被導入區域60。品質流量控制器67是對反應處理用氣體的流量進行調節的裝置。來自儲氣瓶68的反應處理用氣體在通過品質流量控制器67調節流量後被導入區域60。
另外，反應區域60用氣體供給單元不限於上述結構（即，包括1個儲氣瓶和1個品質流量控制器的結構），還可以形成為包括多個儲氣瓶和品質流量控制器的結構（例如是具有分別貯藏惰性氣體和反應性氣體的2個儲氣瓶和對從各儲氣瓶供給的各氣體的流量進行調整的2個品質流量控制器的結構）。
在本申請實施方式中，所述濺射區域20（及/或40）濺射形成的濺射物質通過反應區域中產生的電漿處理形成化合物薄膜。所述真空容器11設有間隔壁12（及/或14）。所述間隔壁12（及/或14）將所述濺射區域20（及/或40）與所述反應區域60彼此分開。所述濺射區域20（及/或40）被配置為通過濺射靶材29a、29b（及/或49a、49b）在基板S上形成含有至少兩種元素的濺射物質。
進一步地，所述濺射區域20（及/或40）被配置為通過濺射靶材29a、29b（及/或49a、49b）在基板S上形成含有至少兩種導電性元素的濺射物質。相應的，靶材29a、29b（及/或49a、49b）優選為導電性材料或含有導電性元素的材料。如此可以在濺射中便於形成導電回路，便於對靶材形成較快速率的濺射，能夠提高成膜速率。
所述濺射區域20（及/或40）與所述反應區域60沿所述基板保持單元13運動方向在空間上相互分離。其中，間隔壁12（及/或14）可以圍設在濺射區域20、40的周圍，以使濺射區域20、40形成密閉空間，同時，間隔壁12（及/或14）也位於基板保持單元13與真空容器11的內壁之間。
如第3圖所示，間隔壁12（及/或14）遠離真空容器11的內壁的一端（或一側）靠近基板保持單元13上的基板S，但與基板S之間留有一定間隙，以避免干擾基板S隨基板保持單元13往復運動，以及薄膜的形成。故，濺射區域20、40所在密閉空間為相對密閉，使其在空間上和壓力上與其他區域分開即可。其中，所述濺射區域和所述反應區域在真空容器內存在電磁耦合或電氣耦合，以便於濺射物質被反應性氣體氧化形成目標薄膜。
在本申請實施方式中，所述濺射區域20（及/或40）被配置為通過濺射靶材29a、29b（及/或49a、49b）在基板S上形成含有至少兩種金屬元素或導電性元素的濺射物質。其中，至少兩種金屬元素或導電性元素可以含有矽和鋁元素。通過測定發現，通過濺射含有金屬元素或導電性元素的靶材材料可以在成膜速率上具有較大提升，同時還便於與反應性氣體相反應生成多元素化合物薄膜。
在本實施方式中，所述真空容器11內沿所述基板保持單元13運動方向設有至少兩個在空間上相互分離的濺射區域。至少兩個所述濺射區域所濺射的靶材的材料不同，以在基板上形成含有至少兩種元素的濺射物質。
其中，每個濺射區域20（或40）濺射可以一種金屬或金屬化合物靶材或導電性靶材。濺射區域兩側設有間隔壁12（或14），從而形成獨立的空間。每個濺射區域20（或40）擁有獨立的區域，可以便於對該靶材的濺射參數進行控制，從而可以對於濺射至靶材的濺射物質量或狀態進行單獨控制，借此獲得期望的薄膜。
為提高成膜速率，濺射區域可以以金屬模式或導電模式進行濺射。為提升成膜速率，所述濺射區域20（或40）濺射的靶材可以為導電性靶材。具體的實施例中，所述濺射區域20（或40）濺射的靶材包括金屬元素及/或含有金屬元素的化合物。具體的，所述靶材包括以下至少一種材料：Si、Al、Ta、C、Cr、Mg、Ca、Y、SiOx、AlOx、TiOx、CrOx、TaOx。
在本申請實施方式中，經過試驗測定發現，該薄膜中至少同時含有矽(Si)、鋁(AI)、氧(O)、氮(N)四種元素，該薄膜不僅擁有較佳的結構硬度，而且擁有更小的薄膜應力，通過空間分離的多個濺射區域、以及反應區域實現了SiAlON材料的濺射成膜，且可以保證成膜速率，具有非常高的應用價值和前景。
表1 SiAlON薄膜評價結果
項目 SiAlON
粗糙度 [nm] 1.2
應力[MPa] -570
顯微維氏硬度[Gpa] 20
n@550nm 1.98
k@550nm 2.7E-4
成膜速率[nm/sec] 0.7
通過表1《SiAlON薄膜評價結果》可以明確，具有SiAlON材料的薄膜具有良好的粗糙度，更小的薄膜應力，以及更佳的顯微維氏硬度，優良的光學性能，較佳的成膜速率。
當然，上述結果也可以通過比較試驗得到驗證。請參考表2： 表2 比較試驗結果
項目 TG 序號 材料 TG 功率 [kW] TG Ar流量 [sccm] RF 功率 [kW] RS O2 流量 [sccm] RS N2 流量 [sccm] 濺射壓力 [Pa] 速率 [nm/sec] n@550 k@550 k@400 應力 [MPa]
SiON 1 Si 9.0 200 2.0 10 150 3.0E-01 0.561 1.88 2.5E-4 6.4E-4 -1100
2 Al - 200
SiAlON 1 Si 9.0 200 2.0 10 150 3.0E-01 0.862 1.98 1.4E-4 4.4E-4 -470
2 Al 4.5 200
SiON (TG Ar增) 1 Si 9.0 400 2.0 10 150 5.4E-01 0.599 1.88 1.8E-4 5.4E-4 -720
2 Al - 400
SiAlON (TG Ar增) 1 Si 9.0 400 2.0 10 150 5.4E-01 0.940 1.99 1.5E-4 4.5E-4 -90
2 l 4.5 400
表2中：TG為靶材（target）；n@550為折射率；k@550、k@400為吸光係數。
從表2中對比SiON和SiAlON薄膜可以看出，SiAlON的薄膜應力相比於SiON薄膜的薄膜應力更低，同時成膜速率更快，擁有更佳的光學性能。
具體的，所述濺射區域20（或40）與所述反應區域60被配置為在所述基板上形成如下至少一種薄膜：SiAlON、Mg-SiAlON、Ca-SiAlON、Y-SiAlON、TiAlON。
在如第3圖、第4圖實施例中，為便於形成SiAlON的薄膜。所述真空容器11設有兩個在空間上相互分離的所述濺射區域20、40。兩個所述濺射區域20、40包括：濺射Si靶材的第一濺射區域20、以及濺射Al靶材的第二濺射區域40。所述反應區域60被配置為導入N2 和O2 ，從而在基板S上形成SiAlON薄膜。
在本實施方式中，如表3所示，SiAlON薄膜也可以理解為含有SiO2 、Si3 N4 、Al4 O6 、AI4 N4 化合物的薄膜。其中，SiO2 、Si3 N4 、Al4 O6 、AI4 N4 在薄膜中分散分佈或混合分佈。在SiAlON薄膜中並不會出現單層均為SiO2 、Si3 N4 、Al4 O6 、AI4 N4 中某一化合物的現象。
在含有上述化合物的薄膜材料中同時擁有矽(Si)、鋁(AI)、氧(O)、氮(N)四種元素，並具有優良的薄膜性能。SiAlON薄膜中對於SiO2 、Si3 N4 、Al4 O6 、AI4 N4 各自的含量具有較高的要求，從而呈現出期望的光學性能和薄膜性能。通過設有空間上分離的濺射區域（濺射源）、反應區域（電漿源）可以對SiO2 、Si3 N4 、Al4 O6 、Al4 N4 的各自含量進行自由調整，獲得期望成分含量的SiO2 、Si3 N4 、Al4 O6 、Al4 N4 ，得到期望性能的化合物薄膜。
表3
  速率 [nm/s] 體積比（成分比） 顯微維氏硬度 [HV] 折射率@550nm k@400nm
SiO2 Si3 N4 Al4 O6 Al4 N4 (SiO2 +Si3 N4 ) / (Al4 O6 +Al4 N4 )
SiON (n=1.76) 0.34         - 1150 1.764 3.2E-04
SiON (n=1.86) 0.50         - 1350 1.856 7.7E-04
AlON (n=1.85) 0.28 0% 0% 45% 55% - 900 1.849 1.4E-04
SiAlON 0.60 6%-22% 33%-60% 7%-20% 4%-29% 1.23-3.55 1020 1.943 1.6E-04
其中，顯微維氏硬度（マイクロビッカース硬さ）。
從上述表3也可以看出，相對於SiON、AlON薄膜而言，SiAlON薄膜具有較佳的硬度，和較高的折射率，能夠提供優良的薄膜性能，且成膜速率（rate）有著顯著提升。
通過表3可以看出，所述濺射區域與所述反應區域被配置為在所述基板上形成SiAlON薄膜。其中，所述SiAlON薄膜中的各個成分比例為：6%-22%的SiO2 、33%-60%的Si3 N4 、7%-20%的Al4 O6 、4%-29%的Al4 N4 。
所述濺射區域與所述反應區域被配置為在所述基板上形成SiAlON薄膜；所述SiAlON薄膜中的成分滿足以下關係：（SiO2 +Si3 N4 ）：（Al4 O6 +Al4 N4 ）的比例範圍為1.23-3.55。
其中，所述第一濺射區域和所述第二濺射區域被配置為濺射參數可調。所述濺射參數包括濺射功率、濺射電壓、濺射電流中的至少一種。所述第一濺射區域和所述第二濺射區域的濺射參數可以通過對各自的濺射源控制實現。
具體的，各濺射源的結構並不特別限定。在本實施例中，作為常用的，各濺射源都分別由具備2個磁控濺射電極21a、21b（或41a、41b）的雙陰極型濺射源（上述陰極電極的一個具體實施例）構成。在成膜時（後述），靶材29a、29b（或49a、49b）分別以裝卸自如的方式被保持在各電極21a、21b（或41a、41b）的一端側表面上。在各電極21a、21b（或41a、41b）的另一端側，經由對電量進行調整的作為功率控制單元的變壓器24（或44）與作為電力供給單元的交流電源23（或43）連接，並且構成為對各電極21a、21b（或41a、41b）施加頻率例如為1kHz～100kHz左右的交流電壓。
在本實施方式中，所述濺射成膜裝置具有向所述濺射區域20（或40）中導入惰性氣體的第一輸氣部。所述惰性氣體優選為氬氣。參考表2所示，經過研究發現，通過提升氬氣的流量可以有效降低薄膜應力。具體的，所述第一輸氣部所導入惰性氣體的流量在200sccm以上。通過增大惰性氣體的流量，在濺射區域形成更大的成膜壓力（濺射壓力），可以提升成膜速率，對於在基板S上形成含有4種元素以上化合物薄膜的成膜速率具有非常顯著的提升。
為便於自由地調整組成，從而能夠得到所需的光學特性、應力、硬度、表面粗糙度等機械特性的薄膜。所述第一輸氣部被配置為可調節所述惰性氣體的氣體輸送參數；所述氣體輸送參數包括流量、氣壓、流速中的至少一種。
在各濺射源的前面（濺射區域20、40）連接有濺射用氣體供給單元。在本實施例中，濺射用氣體供給單元可以包括：儲氣瓶26（或46），其貯藏濺射用氣體；和品質流量控制器25（或45），其對由該儲氣瓶26（或46）供給的濺射用氣體的流量進行調整。濺射用氣體通過配管被分別導入區域20（或40）。品質流量控制器25（或45）是對濺射用氣體的流量進行調節的裝置。來自儲氣瓶26（或46）的濺射用氣體在通過品質流量控制器25（或45）調節流量後被導入區域20（或40）。通過品質流量控制器25（45）可以實現對惰性氣體的流量控制，借此控制所獲得目標薄膜的成分或性能，以及形成速率。
在本申請實施方式中，上述對濺射區域的濺射參數、氣體輸送參數、電漿產生參數均可以通過控制器控制。控制器可以按任何適當的方式實現。具體的，例如，控制器可以採取例如微處理器或處理器以及存儲可由該微處理器或處理器執行的電腦可讀程式碼（例如軟體或固件）的電腦可讀介質、邏輯閘、開關、可程式設計邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）和嵌入微控制單元（Microcontroller Unit，MCU）的形式，上述模組的例子包括但不限於以下微控制單元：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320。本領域技術人員也應當知道，除了以純電腦可讀程式碼方式實現所述控制器的功能以外，完全可以通過將方法步驟進行邏輯程式設計來使得控制單元以邏輯閘、開關、專用積體電路、可程式設計邏輯控制器和嵌入微控制單元等形式來實現相同功能。
多個元件、成分、部件或步驟能夠由單個集成元件、成分、部件或步驟來提供。另選地，單個集成元件、成分、部件或步驟可以被分成分離的多個元件、成分、部件或步驟。用來描述元件、成分、部件或步驟的揭露“一”或“一個”並不是為了排除其他的元件、成分、部件或步驟。
應該理解，以上描述是為了進行圖示說明而不是為了進行限制。通過閱讀上述描述，在所提供的示例之外的許多實施方式和許多應用對本領域技術人員來說都將是顯而易見的。因此，本教導的範圍不應該參照上述描述來確定，而是應該參照所附申請專利範圍以及這些申請專利範圍所擁有的等價物的全部範圍來確定。出於全面之目的，所有文章和參考包括專利申請和公告的揭露都通過參考結合在本文中。在前述申請專利範圍中省略這裡揭露的主題的任何方面並不是為了放棄該主體內容，也不應該認為發明人沒有將該主題考慮為所揭露的發明主題的一部分。
1:成膜裝置 10:真空泵 11:真空容器 12、14、16:間隔壁 13:基板保持單元 15:軸 15a:配管 17:馬達 18:內壁面 20、40:濺射區域21a、21b、41a、41b:電極 23、43:濺射電源 24、44:變壓器 25、45:品質流量控制器 26、46、68:儲氣瓶 29a、29b:Si靶材 49a、49b:Al靶材 60:反應區域 67:品質流量控制器 80:電漿源 81:殼體 82:天線收納室 83:電介質板 85a、85b:天線 87:匹配器 89:交流電源 O2:氧氣 N2:氮氣 PS:電漿 S:基板 Z:軸線
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
第1圖是本申請一種實施方式提供的濺射成膜裝置示意圖； 第2圖是本申請另一種實施方式提供的濺射成膜裝置示意圖； 第3圖是第1圖的具體結構示意圖； 第4圖是第3圖的剖面圖。
20、40:濺射區域
29a、29b:Si靶材
49a、49b:Al靶材
60:反應區域
80:電漿源
O2:氧氣
N2:氮氣

Claims (24)

  1. 一種濺射成膜裝置，包括： 具有排氣機構的一真空容器； 一基板保持單元，其能保持多個基板； 位於該真空容器內部的一濺射區域和一反應區域；該濺射區域被配置為藉由濺射一靶材在該些基板上形成一濺射物質；該反應區域被配置為藉由電漿中的離子與該濺射物質相互作用形成一化合物薄膜。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之濺射成膜裝置，其中：該濺射區域和該反應區域被設置為在空間上相互分離；該濺射區域被配置為藉由濺射該靶材在該些基板上形成該濺射物質；該反應區域被配置為導入兩種以上的反應氣體並在該反應區域生成電漿；該反應區域藉由電漿中的離子與該濺射物質相互作用，形成含有至少四種元素的該化合物薄膜。
  3. 一種濺射成膜裝置，包括： 具有排氣機構的一真空容器； 一基板保持單元，其能保持多個基板； 位於該真空容器內部並且在空間上相互分離的一濺射區域和一反應區域；該濺射區域被配置為藉由濺射一靶材在該些基板上形成含有至少兩種元素的一濺射物質；該反應區域被配置為導入反應氣體並在該反應區域生成電漿；該反應區域藉由電漿中的離子與該濺射物質相互作用形成一化合物薄膜。
  4. 如申請專利範圍第1-3項中任一項所述之濺射成膜裝置，其中：該基板保持單元為筒狀；該基板保持單元能將多個基板保持其外周面上；該基板保持單元能被驅動單元驅動旋轉，以使基板在該濺射區域及該反應區域之間反復移動。
  5. 如申請專利範圍第1-3項中任一項所述之濺射成膜裝置，其中：該濺射區域濺射形成的該濺射物質藉由反應區域中產生的電漿處理形成一薄膜；該真空容器設有一間隔壁；該間隔壁將該濺射區域與該反應區域彼此分開。
  6. 如申請專利範圍第1-3項中任一項所述之濺射成膜裝置，其中：該真空容器靠近該反應區域設有一排氣機構。
  7. 如申請專利範圍第1-3項中任一項所述之濺射成膜裝置，其中：該真空容器內設有一個或更多個該反應區域；一個或更多個該反應區域被配置為同時導入兩種或更多種反應氣體，或者，被配置為至少兩種反應氣體交替導入。
  8. 如申請專利範圍7所述的濺射成膜裝置，其中：該反應區域設有用於形成電漿的一電漿源；該電漿源包括ICP源、ECR源、離子源中的至少一種。
  9. 如申請專利範圍第1-3項中任一項所述之濺射成膜裝置，其中：該濺射區域與該反應區域沿該基板保持單元運動方向在空間上相互分離；該濺射區域和該反應區域在真空容器內存在電磁耦合或電氣耦合。
  10. 如申請專利範圍第1-3項中任一項所述之濺射成膜裝置，其中：該濺射區域被配置為藉由濺射該靶材在該些基板上形成含有至少兩種金屬元素的一濺射物質。
  11. 如申請專利範圍第1-3項中任一項所述之濺射成膜裝置，其中：該真空容器內沿該些基板保持單元運動方向設有至少兩個在空間上相互分離的該些濺射區域；至少兩個該些濺射區域所濺射的該靶材的材料不同，以在該些基板上形成含有至少兩種元素的該濺射物質。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之濺射成膜裝置，其中：該濺射區域濺射的該靶材包括一金屬元素及/或含有一金屬元素的一化合物。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之濺射成膜裝置，其中：該靶材包括以下至少一種材料：Si、Al、Ta、C、Cr、Mg、Ca、Y、SiOx、AlOx、TiOx、CrOx、TaOx。
  14. 如申請專利範圍第1-3項中任一項所述之濺射成膜裝置，其中：該濺射區域與該反應區域被配置為在該些基板上形成如下至少一種薄膜：SiAlON、Mg-SiAlON、Ca-SiAlON、Y-SiAlON、TiAlON。
  15. 如申請專利範圍第1-3項任一項中所述之濺射成膜裝置，其中：該真空容器設有兩個在空間上相互分離的該些濺射區域；兩個該些濺射區域包括：濺射Si靶材的一第一濺射區域、以及濺射Al靶材的一第二濺射區域；該反應區域被配置為導入N2 和O2 ，從而在該些基板上形成一SiAlON薄膜。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之濺射成膜裝置，其中：該第一濺射區域和該第二濺射區域被配置為可調節一濺射參數，該濺射參數包括濺射功率、濺射電壓、濺射電流中的至少一種。
  17. 如申請專利範圍第1-3項中任一項所述之濺射成膜裝置，其中：該濺射成膜裝置具有向該濺射區域中導入一惰性氣體的一第一輸氣部。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之濺射成膜裝置，其中：該第一輸氣部被配置為可調節該惰性氣體的一氣體輸送參數；該氣體輸送參數包括流量、氣壓、流速中的至少一種。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之濺射成膜裝置，其中：該第一輸氣部能向該濺射區域中導入氬氣；該第一輸氣部導入氬氣的流量為200sccm以上。
  20. 如申請專利範圍第8項所述之濺射成膜裝置，其中：該電漿源的電漿產生參數可調，該電漿產生參數包括電源功率、電源電壓、天線電流中的至少一種。
  21. 如申請專利範圍第1-3項中任一項所述之濺射成膜裝置，其中：該濺射成膜裝置具有向該反應區域中導入惰性氣體、反應性氣體、以及惰性氣體和反應性氣體的混合氣體中的任意一種的一第二輸氣部；該第二輸氣部被配置為可調節所輸送氣體的氣體輸送參數；該氣體輸送參數包括流量、氣壓、流速中的至少一種。
  22. 一種濺射成膜方法，該濺射成膜方法採用如申請專利範圍第1-21項中任一項所述的濺射成膜裝置，其中，該濺射成膜方法包括： 將多個基板導入一成膜區域內，該成膜區域利用濺射放電的濺射電漿從靶材釋放出一濺射粒子，並使該濺射粒子到達該些基板的表面進行堆積，形成濺射物質； 然後使該基板移動至一反應區域內，該反應區域藉由電漿中的離子與該濺射物質相互作用形成含有至少四種元素的一化合物薄膜。
  23. 一種化合物薄膜，其中，該化合物薄膜採用如申請專利範圍第22項所述的濺射成膜方法或者如申請專利範圍第1-21項中任一項所述的濺射成膜裝置製成。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之化合物薄膜，其中，該化合物薄膜包括如下至少一種薄膜：SiAlON、Mg-SiAlON、Ca-SiAlON、Y-SiAlON、TiAlON。
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