TW541348B - Film depositing method and film depositing apparatus - Google Patents
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Description
541348 A7 B7 五、發明説明（1) 本發明係依據日本專利申請第1 0 - 9 0 2 2 4號（ N〇·9〇2卞1998)者，該日本申請之內容被引用 ’包含在內。 〔技術領域〕 本發明關於將被成膜物品曝晒於成膜原料氣體之電漿 中之同時對該物品照射離子射束俾於該物品上形成膜之方 法及裝置。 〔習知技術〕 對成膜原料氣體供給電力使該氣體電漿化，在該電漿 下於被成膜物品上形成膜之電漿C V D法中，爲提昇膜質 ’嘗試著在電漿成膜中倂用離子射束照射之方法。 例如，特開平9 一 2 0 8 3 8 9號公報揭示，使被成 膜物品曝晒於由成膜原料氣體所得之電漿中之同時，於該 物品表面照射離子射束以形成膜之方法。 但是，離子源，習知係使用離子射束引出電極系由2 片電極構成，或由3片電極構成者。和由2片電極（外側 電極爲接地電位之場合）構成之電極系比較，3片電極構 成之電極系可正確進行離子射束之監控，同時，在引出之 離子射束量之增大或離子射束發射角之控制性具優點。 習知具由3片電極構成之引出電極系之離子源示於圖 2。該離子源具圓筒形之電漿容器2，電漿容器2係由構 成側周壁之高頻電極2 1及構成上壁之高頻電極2 2構成 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -4- 541348 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（2) 。高頻電極2 1及22爲電氣絕緣，該兩電極2 1 ，22 間介由匹配器3連接高頻電源4。又，於該兩電極2 1， 2 2接可施加正電壓之正電源P 1。又，於電漿容器2連 接成膜原料氣體之氣體供給部1。氣體供給部1包含質量 流控制器、閥、及氣體源（未圖示）。離子源連設於成膜 裝置時，使用由該裝置連接之氣體供給部供給之朝離子源 內擴散之氣體作爲原料氣體時，該氣體供給部1可省略。 在上述電漿容器2之離子射束引出口 2 3設有由3片 電極形成之離子射束引出電極系E 1 ，電極系E 1係由電 漿容器2側朝外側依序配置之第1電極E 1 1、第2電極 E 1 2、第3電極E 1 3構成。該電極爲具多孔之電極或 形成有間隙之電極。第1電極E 1 1與連接正電源P 1之 電漿容器2爲導通，於第2電極E 1 2連接可施加負電壓 之負電源P 2，第3電極E 1 3爲接地電位。各電極 E 1 1、E 1 2、E 1 3互爲電絕緣。又，電漿容器2之 外側設磁鐵1 0 0 a以導入使電漿離持安定之磁場。 由該離子源引出正離子射束時，例如藉設有該離子源 之成膜裝置所附設之排氣裝置之運轉，對電漿容器2內減 至特定壓力後，於該容器2內由原料氣體供給部1導入離 子射束之原料氣體，另於電極2 1、2 2間介由匹配器3 ，由高頻電源4供給高顏電力使導入氣體電漿化（圖中8 表示電漿容器2內之位置）。又，電極21、 22因正電 源P 1之正電壓施加分別設爲正電位。隨之第1電極 E 1 1亦與電漿容器2同樣設爲正電位。第2電極E 1 2 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、言* 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 5 _ 541348 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（3) 因負電源P 2之負電壓施加設爲負電位。因此，由電漿容 器2內產生之電漿8，因第1電極E 1 1與第2電極 E 1 2間之電位差引出正離子射束。又，因第3電極 E 1 3使對接地電位之離子射束之能量固定。第2電極 E 1 2設爲負電位之理由之一爲，可防止電子由離子射束 照射處，例如連設離子源之腔內空間或腔壁等反向流入離 子源之電漿容器2內。電子流入容器2內之電漿8，等同 於由該電漿流出離子，因此，電子流入離子源內時，引出 之離子射束量之監控變不正確。 但是，具由圖2之3片電極形成之引出電極系之離子 源中，當第1電極之電位高時，爲防止絕緣破壞，第2電 極以較大距離與第1電極分離配置。此情況下，當第1電 極電位之可變範圍大時，爲保持第1電極一第2電極間之 電場強度略一定，第2電極電壓施加用電源需使用可變範 圍極大者，隨該電源之大型化，成本亦變高。 爲避免此，亦可使用例如具由圖3之4片電極形成之 離子射束引出電極系之離子源。該離子源，係在圖2之3 片電極之離子源中，取代離子射束引出電極系E 1，而具 有離子射束引出電極系E 2者。引出電極系E 2係由最靠 近電漿容器之內側起朝外側依序配置之第1電極E 2 1、 第2電極E2 2、第3電極E23、第4電極E24構成 ，第1電極E 2 1與接有正電源P 1之電漿容器2導通， 於第2電極E 2 2串接施加負電壓之電源P 3及正電源 P 1 ，即使正電源P 1之輸出電壓可變時，藉負電源P 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 6 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 541348 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（4) 亦可使兩電極E 2 1、E 2 2間電位差保持一定。於第3 電極接施加負電壓之負電源P 4，第4電極E 2 4爲接地 電位。各電極1E21、E22、E 2 3 > E24互爲電 絕緣。其他同圖2之裝置，實質上相同構件附加同一符號 〇 由該離子源引出離子射束時，和圖2之裝置同樣地， 產生離子原料氣體之電漿8，由該電漿，藉第1電極 E 2 1 -第2電極E 2 2間之電位差引出離子射束，藉第 2電極E 2 2 0第3電極E 2 3間之電位差加速離子射束 。又’因第4電極E 2 4使相對接地電位之離子射束之能 量固定。 第3電極E 2 3之設爲負電位，係爲防止電子由離子 源照射離子射束之處反向流入離子源內。該裝置中，藉負 一源P 3保持第1電極E 2 1與第2電極E 2 2間之電位 差一定，故電源P 3可使用較小電壓施加者。例如，可舉 出正電源P 1對第1電極E 2 1之施加電壓設爲1 OKV ，負電源P 3對第2電極E 2 2之施加電壓設爲一 5 0 0 V，第2電極E 2 2保持與第1電極E 2 1間之電位差爲 5 Ο Ο V，而施加9 . 5 K V之正電壓之場合。如此則電 源P 3不致大型化，離子射束引出用之電場強度可保持一 定。 〔發明欲解決之課題〕 但是，具由3片或4片電極形成之電極系之習知離子 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公釐） 541348 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A 7 __ B7_五、發明説明（5) 源，電漿成膜裝置，同時進行被成膜物品之電漿成膜及離 子射束照射時，有以下問題點。 即.，上述具由3片或4片電極形成之電極系之離子源 ，若將引出電極系近臨成膜用高密度電漿存在之領域而配 置，則因引出電極系中之電極間產生異常放電對離子源之 運轉帶來妨礙之情況，或因短路造成運轉不能之情況。此 乃因滲入引出電極系內之該成膜用電漿中之正離子，3片 電極時在正電位之第1電極與負電位之第2電極之間於第 2電極附近存在較多，而4片電極時在一般正電位之第2 電極與負電位之第3電極間於該第3電極附近存在較多， 因該正之空間電荷使由離子源引出正離子射束較困難，因 充滿電極間之正電荷而產生異常放電等。 又，爲避免此情況，在離開成膜用高密度電漿產生領 域，即離開成膜膜腔內之供給電漿激起用電力之電極附近 之領域之位置設離子源時，到達被成膜物品之離子射束量 變少，同時裝置大型化。又，於離子射束引出電極系不直 接接成膜用高密度電漿般，產生該成膜用高密度電漿之領 域，即供給電漿激起用電力之電極及其附近領域，被從離 子源引出電極系遮蔽之構造之場合，裝置變複雜化、大型 化。 本發明提供一種倂用電漿成膜及離子射束照射之成膜 方法，該離子射束照射不致產離子源之離子射束引出電極 系之異常放電時，沒有障礙地形成膜之成膜方法。 又，本發明係提供一種具離子源之電漿成膜裝置，離 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) _#·4_ 、1Τ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） -8- 541348 A7 B7 五、發明説明（6) 子源中之離子射束引出電極系之異常放電不致產生，可正 常運轉之小型、構造不複雜之成膜裝置。 〔解決問題之方法〕 本發明提供以下第1形態之成膜方法及成膜裝置。 第1形態之成膜方法及成膜裝置。 (1 一 1 )成膜方法 一種成膜方法，係令被成膜物品曝晒於對成膜原料氣 體供給電漿激起用電力而得之成膜用電漿中之同時，倂用 對該被成膜物品照射離子射束俾於該被成膜物品上形成膜 之方法，其特徵爲： 在照射該離子射束時，於電漿容器內從離子原料氣體 所產生電漿，對電設於該容器之離子射束引出口之4片電 極形成之離子射束引出電極系施加電壓，以使用離子射束 引出之離子源， 離子射束引出時 上述電漿容器，及構成上述引出電極系之4片被成膜 物品之中最靠近該電槳容器之內側之第1電極設爲正電位 該第1電極之鄰接外側之第2電極設爲負電位， 該第2電極之鄰接外側之第3電極設爲正電位， 最離開上述電漿容器之外側之第4電極設爲接地電位 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（加、〆297公釐） -9 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、言· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 541348 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 _ B7五、發明説明（7) 於該些電位之設定中， 上述第1電極之電位與上述第2電極之電位係設爲 可於該第1電極與第2電極間產生使上述電漿容器內所產 生之離子由該第1電極移向第2電極之電位差，上述第3 電極之電位爲不妨礙由上述第2電極抵達之離子之通過的 電位，係較上述第1電極之電位爲低的電位，而且較上述 成膜用電漿之電位稍高的電位。 (1 一 2 )成膜裝置 一種成膜裝置，係在被成膜物品形成膜之裝置，其具 有： 成膜用電漿生成室， 對上述成膜用電漿供給成膜原料氣體的原料氣體供給 裝置， 對上述成膜用電漿生成室內之成膜原料氣體供給電漿 激起用電力俾由該原料氣體生成成膜用電漿的電漿激起用 電力供給裝置， 於上述成膜用電漿生成室內支持被成膜物品的支持裝 置，及 對上述支持裝置所支持被成膜物品照射離子射束的離 子源，其特徵爲： 前記離子源，係具有電漿容器，於該電漿容器內從離 子原料氣體所產生電漿，對由設於該電漿容器之離子射束 引出口之第1、第2、第3及第4電極形成之離子射束引 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 1〇 _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 541348 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（8) 出電極系施加電壓以引出離子射束者， 上述電漿容器係接於電源裝置俾將該容器設爲正電位 ， 構成上述引出電極系之4片電極之中最靠近上述電槳 容器內側之上述第1電極係連接電源裝置俾將該第1電極 設爲正電位， 該第1電極之鄰接外側之第2電極，係連接將該第2 電極設爲負電位，且可於該第1電極與第2電極間產生使 上述電漿容器內所產生之離子由該第1電極朝向第2電極 移動之電位差的電源裝置， 該第2電極鄰接之外側之第3電極則連接將該第3電 極設爲正電位，且將該第3電極之電位設爲不致妨礙由上 述第2電極抵達之離子之通過，較上述第1電極之電位爲 低，且較上述成膜用電漿之電位稍高之電位的電源裝置， 最離開上述電漿容器之外側之第4電極設爲接地電位 0 又，本發明提供以下第2種之成膜方法及成膜裝置。 第2種成膜方法及成膜裝置。 (2 - 1 )成膜方法 一種成膜方法，係令被成膜物品曝晒於對成膜原料氣 體供給電漿激起用電力而得之成膜用電漿中之同時，倂用 對該被成膜物品照射離子射束俾於該被成膜物品上形成膜 之方法，其特徵爲： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 11 _ 541348 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（9) 在照射該離子射束時，於電漿容器內從離子原料氣體 所產生電漿，對電設於該容器之離子射束引出口之4片電 極形成之離子射束引出電極系施加電壓，以使用離子射束 引出之離子源， 離子射束引出時 上述電漿容器，及構成上述引出電極系之4片被成膜 物品之中最靠近該電漿容器之內側之第1電極設爲正電位 之同時， 該第1電極之鄰接外側之第2電極設爲較上述成膜用 電漿爲低之電位， 該第2電極之鄰接外側之第3電極設爲較上述成膜用 電漿爲高之電位， 最離開上述電漿容器之外側之第4電極設爲接地電位 5 於該些電位之設定中， 上述第1電極之電位與上述第2電極之電位係設爲， 可於該第1電極與第2電極間產生使上述電漿容器內所產 生之離子由該第1電極移向第2電極之電位差，上述第3 電極之電位爲不妨礙由上述第2電極抵達之離子之通過的 電位，係較上述第1電極之電位爲低的電位，而且較上述 成膜用電漿之電位稍高的電位。 (2 - 2 )成膜裝置 一種成膜裝置，係在被成膜物品形成膜之裝置，其具 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) #•4· 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 12 - 541348 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（1命 有： 成膜用電漿生成室’ 對上述成膜用電漿供給成膜原料氣體的原料氣體供給 裝置， 對上述成膜用電漿生成室內之成膜原料氣體供給電漿 激起用電力俾由該原料氣體生成成膜用電漿的電獎激起用 電力供給裝置， 於上述成膜用電漿生成室內支持被成膜物品的支持裝 置，及 對上述支持裝置所支持被成膜物品照射離子射束的離 子源，其特徵爲： 前記離子源，係具有電漿容器，於該電漿容器內從離 子原料氣體所產生電漿，對由設於該電漿容器之離子射束 引出口之第1、第2、第3及第4電極形成之離子射束引 出電極系施加電壓以引出離子射束者， 上述電漿容器係接於電源裝置俾將該容器設爲正電位 ， 構成上述引出電極系之4片電極之中最靠近上述電漿 容器內側之上述第1電極係連接電源裝置俾將該第1電極 設爲正電位， 該第1電極之鄰接外側之第2電極，係連接將該第2 電極設爲較上述成膜用電漿爲低之電位，且可於該第1電 極與第2電極間產生使上述電漿容器內所產生之離子由該 第1電極朝向第2電極移動之電位差的電源裝置’ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -13 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
541348 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（1) 該第2電極鄰接之外側之第3電極則連接將該第3電 極設爲較上述成膜用電漿爲高之電位，且將該第3電極之 電位設爲不致妨礙由上述第2電極抵達之離子之通過，較 上述第1電極之電位爲低，且較上述成膜用電漿之電位稍 高之電位的電源裝置， 最離開上述電漿容器之外側之第4電極設爲接地電位 〇 〔發明之實施形態〕 以下說明本發明較佳實施形態之成膜方法及成膜裝置 〇 本發明之較佳實施形態之成膜方法，係令被成膜物品 曝晒於對成膜原料氣體供給電漿激起用電力而得之成膜用 電漿中之同時，倂用對該被成膜物品照射離子射束俾於該 被成膜物品上形成膜之方法。 在照射該離子射束時，於電漿容器內從離子原料氣體 所產生電漿，對電設於該容器之離子射束引出口之4片電 極形成之離子射束引出電極系施加電壓，以使用離子射束 引出之離子源。 從該離子射束引出離子射束時 上述電漿容器，及構成上述引出電極系之4片被成膜 物品之中最靠近該電漿容器之內側之第1電極設爲正電位 ， 該第1電極之鄰接外側之第2電極設爲負電位， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -以_ 541348 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ______B7 五、發明説明（ 該第2電極之鄰接外側之第3電極設爲正電位，最離 開上述電漿容器之外側之第4電極設爲接地電位。 本發明之較佳實施形樣之成膜裝置，係令原料氣體供 給裝置供至成膜用電漿生成室內之成膜原料氣體，藉由電 漿激起用電力供給裝置之電力供給使之電漿化，使該成膜 用電漿之支持裝置支持之被成膜物品曝晒之同時，倂用離 子源之離子射束照射於該被成膜物品，俾於該物品上形成 膜的裝置。 前記離子源，係於該電漿容器內從離子原料氣體所產 生電漿，對由設於該電漿容器之離子射束引出口之4片電 極形成之離子射束引出電極系施加電壓以引出離子射束者 〇 上述電漿容器係接於電源裝置俾將該容器設爲正電位 ，構成上述引出電極系之4片電極之中最靠近上述電漿容 器內側之上述第1電極係連接電源裝置俾將該第1電極設 爲正電位，該第1電極之鄰接外側之第2電極連接將該第 2電極設爲負電位之電源裝置，該第2電極鄰接之外側之 第3電極則連接將該第3電極設爲正電位之電源裝置，最 離開上述電漿容器之外側之第4電極設爲接地電位。 上述成膜方法及成膜裝置中，從離子源照射離子射束 時，係依正電位之第1電極與負電位之第2電極間電位差 ，從離子源之電漿容器內產生之電漿引出正離子射束。又 ，因第4電極使離子射束相對於接地電位之離子射束之會g 量爲固定。又，第3電極之高度設定位，其正電位不致妨 I紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格(210X 297公釐） 彳5 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) #•4. 541348 A7 __B7 五、發明説明（1$ 礙引出之正離子射束之通過。 該離子源設置爲，上述引出電極系連接成膜用高密度 電漿時，該成膜用電漿通過設爲最外側接地電位之第4電 極，藉其內側之正電位第3電極抑制電漿中之正離子流入 離子源內。又，通過第3電極之電漿中之電子，因負電位 之第2電極被抑制其流入離子源內。即使第4電極-第3 電極間流入成膜用電漿時，因第3電極爲較低之正電位， 爲第4電極-第3電極間不致產生異常放電或短路。即使 有亦爲可以忽視之程度。因此可以正常運轉。又，電漿中 之正離子及電子之流入離子源內被抑制，引出之離子射束 量之監控可正確進行。 因此，上述成膜裝置，離子源之離子射束引出電極系 可臨接成膜用電漿形成領域而設置，故可達成構造小型化 〇 本發明之另一較佳實施態樣如下述成膜方法及成膜裝 置。 本發明之另一實施態樣之成膜方法，係令被成膜物品 曝晒於對成膜原料氣體供給電漿激起用電力而得之成膜用 電漿中之同時，倂用對該被成膜物品照射離子射束俾於該 被成膜物品上形成膜之方法。 在照射該離子射束時，於電漿容器內從離子原料氣體 所產生電漿，對電設於該容器之離子射束引出口之4片電 極形成之離子射束引出電極系施加電壓，以使用離子射束 引出之離子源。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . 、11 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） :. 541348 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（1姜 離子引出時，上述電獎容器，及構成上述引出電極系 之4片被成膜物品之中最靠近該電漿容器之內側之第1電 極設爲正電位之同時， 該第1電極之鄰接外側之第2電極設爲較上述成膜用 電漿爲低之電位， 該第2電極之鄰接外側之第3電極設爲較上述成膜用 電漿爲高之電位， 最離開上述電漿容器之外側之第4電極設爲接地電位 〇 又，本發明另一較佳實施態樣之成膜裝置爲，藉電槳 激起用電力供給裝置之電力供給使原料氣體供給裝置供至 成膜用電漿生成室之成膜原料氣體電漿化，使支持裝置支 持之被成膜物品曝晒於該成膜用電漿，且倂用離子源進行 對該被成膜物品之離子射束照射，俾於該物品上形成膜的 裝置。 前記灕子源，係於該電漿容器內從離子原料氣體所產 生電漿，對由設於該電漿容器之離子射束引出口之電極形 成之離子射束引出電極系施加電壓以引出離子射束者。 ‘上述電漿容器係接於電源裝置俾將該容器設爲正電位 ，構成上述引出電極系之4片電極之中最靠近上述電漿容 器內側之上述第1電極係連接電源裝置俾將該第1電極設 爲正電位，該第1電極之鄰接外側之第2電極連接將該第 2電極設爲較上述成膜用電漿爲低之電位之電源裝置，該 第2電極鄰接之外側之第3電極則連接將該第3電極設爲 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -17 - 541348 A7 B7 五、發明説明（1冬 較上述成膜用電漿爲高之電位之電源裝置，最離開上述電 漿容器之外側之第4電極設爲接地電位。 於上述成膜方法及成膜裝置中，從離子源照射離子射 束時，係電漿容器內產生之電槳，依正電位之第1電極與 低於成膜用電漿之電位之第2電極間之電位差引出正離子 射束。又，第1電極設爲較第2電極高之電位，因第4電 極使離子射束相對接地電位之能量爲固定。又第3電極之 電位可設爲例如較成膜用電漿稍高之電位。不論如何，設 定爲引出之正離子射束之通過不因該第3電極而受影響之 電位。 該離子源設置爲上述引出電極系連接成膜用高密度電 漿時，該成膜用電漿過最外側之接地電位之第4電極，藉 由較其內側之成膜用電漿爲高電位之第3電極抑制電漿中 之正離子之流入離子源內。又，通過第3電極之電漿中之 電子，藉由低於成膜用電漿之電位之第2電極來抑制其流 入離子源內。即使第4電極-第3電極間流入成膜用電漿 ，因第3電極可爲稍高於成膜用電漿之電位，故可抑制第 4電極-第3電極間之異常放電或短路之產生等問題。因 此，可進行正常之運轉。又，電漿中之正離子及電子之流 入離子源內被抑制，引出離子射束量之臨控可正確進行。 又，因此，上述成膜裝置，離子源之離子射束引出電 極系可臨接成膜原料氣體電漿之形成領域而設，故可達成 裝置小型化之目的。 上述說明之任一成膜方法中，離子源之電漿容器及離 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -18 - 541348 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（1备 子射束引出電極系之第1電極一般設爲同電位。此情況下 ，上述各成膜裝置中，上述電漿容器及第1電極分別接其 他電源裝置，該電漿容器及第1電極藉由各電源設爲同電 位亦可。或是，將該第1電極構成爲與電漿容器直接或介 由電阻體導通者，於任一方，例如於電漿容器接共用之電 源裝置亦可。 又，上述任一成膜裝置中，上述電漿激起用電力供給 裝置，係構成爲包含有作爲供給電漿激起用電力之電極之 與上述支持裝置支持之被成膜物品之周緣部呈對向之電極 ，上述離子源設置成可經由該電極之開口部對該被成膜物 品照射離子射束。 又，上述「 與被成膜物品之周緣呈對向之電極」， 除與被成膜物品之周緣部呈對向之電極之外，亦包含在被 成膜物品之周緣部附近可形成電漿般配置在面臨該周緣部 之位置，或與該周緣部有關係之位置者。具體言之爲如， 與被成膜物品之周緣部呈對向之環狀電極、筒狀電極、線 圏狀電極、y夕y線圈型電極、微波導入用尺線等。 使用上述環狀電極、筒狀電極、線圈狀電極之場合， 電漿激起用電力供給裝置包含之電極之代表例可用高頻電 源。又，使用y夕/線圈型電極時，爲得e c r (電子 回旋加速共振）電漿，一般而言使用微波電源之同時，在 u夕/線圈型電極外周部配置磁場形成裝置。又，使用 環狀電極、筒狀電極、線圏狀電極、微波導入用天線時， 於該電極或天線外周部配置磁場形成裝置亦可。藉由磁場 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1T· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 541348 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（1} 之形成，即使低壓下（高真空下）亦容易形成電漿。 如此般藉由具備與支持裝置支持之被成膜物品周緣部 呈對向之電極，可於該物品周緣部附近形成電漿，來自該 電漿之高速離子（具高能量之離子）或高速電子之直接射 入被成膜物品可被抑制，在膜或表面不致有過大之損傷， 促進缺陷少之良質膜之成長。同時，來自該離子源之離子 射束之照射，藉由適當選擇離子種及離子加速能量時，響 應於成膜原料氣體之種類形成結晶性膜之場合，可得表面 激起、提昇結晶性、結晶配向控制等效果，促進膜構成原 子之移動乃至於遷移，可在被成膜物品上形成具良好結晶 性之膜。 以下，參照圖面說明本發明實施例。 圖1 ( A )爲成膜裝置之1例之槪略構成。該裝置， 具電漿生成室C，於室C連接真空排氣部1 8之同時，接 原料氣體供給部1 2。原料氣體供給部1 2包含環狀氣體 噴出管1 2 1 ，質量流控制器、閥及氣體源，此處僅圖示 氣體噴出管1 2 1。又，室C內設有被成膜物品保持構件 1 1。保持構件1 1，藉由將被成膜物品1 〇搬入/搬出 之未圖示驅動部而爲水平往復動可能，於室C內配置在被 成膜物品加熱用加熱器9之上。又，在保持構件1 1保持 之被成膜物品1 0周緣部對向之位置，設圓筒狀電極1 4 。於電極1 4介由正配器1 6接高頻電源1 7。 又，挾持圓筒狀電極1 4般，在保持構件1 1之對向 位置設有離子源1。離子源1爲，在上述圖2所示離子源 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) #·， 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） _ 20 - 541348 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（ 中’取代引出電極系E 1而設引出電極系e 3者。引出電 極系E 3係由電漿容器2側起依序配置於電漿生成室c側 之第1電極E3 1、第2電極E32、第3電極E33、 及第4電極E 3 4構成。第1電極E 3 1係與連接正電源 P 1之電漿容器2直接（或介由電阻體）導通，第2電極 E32接負電源P5，第3電極E33接正電源P6，第 4電極E34爲接地。各電極E31、 E32、 E33、 E 3 4互爲電絕緣。又，圖1 ( A )中，G爲物品搬出入 之閘閥。離子源1之其他構成係和圖2之離子源同樣，實 質上相同構件附加同一符號。又，此處係將第1電極 E 3 1構成與電獎容器2導通者，但可於第1電極E 3 1 另接正電源而設爲與電漿容器2同電位或不同之正電位。 以下，說明使用該成膜裝置之本發明方法實施之一例 。首先，藉真空排氣部1 8之運轉將電漿生成室C內設特 定壓力，由原料氣體供給部1 2將成膜原料氣體導入電漿 生成室C內，同時，介由匹配器16 ，由高頻電源17將 高頻電力供至圓筒狀電極1 4，使上述導入氣體電漿化， 俾於圖中1 3所示位置，即被成膜物品1 0之周緣部附近 位置形成電漿。 又，如上述令被成膜物品1 0曝晒於電漿於其表面沈 積膜之同時，於該膜形成面照射離子射束。離子射束照射 如下進行。即，於離子源I之電漿容器2內由離子源用氣 體供給部1導入離子原料氣體，於高頻電極2 1、2 2間 介由匹配器3由電源4供給高頻電力，在圖中8所示離子 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -21 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
541348 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（1奋 源內位置產生電漿。又，電極2 1、2 2藉正電源P 1設 爲正電位。於引出電極系E 3之第2電極E 3 2施加負電 源P 5之負電壓，於第3電極E 3 3施加正電源P 6之正 電壓。於第3電極E 3 3施加不妨礙正離子射束引出程度 之正電壓。特別是，施加正電壓使第3電極E 3 3之電位 相較成膜用電漿1 3之電位不致變爲極高。如此則藉第1 電極E 3 1與第2電極E 3 2間之電位差引出電漿8中之 正離子射束。又，因接地電位之第4電極E 3 4，使離子 射束之能量相對於接地電位爲固定。如此則由電漿8經由 電漿容器2之離子射束引出口 2 3引出正離子射束，經由 圓筒狀電極1 4之開口部照射於被成膜物品1 0。又，電 漿生成室C及離子源I使用相同原料氣體時，於電漿生成 室C內由原料氣體供給部12導入之氣體或於電漿容器2 內由氣體供給部1導入之氣體，雙方可共用。因此，於被 成膜物品1 0上可形成特定之膜。 如圖1 ( A )所示將圓筒狀電極1 4及離子源I配置 於接近之位置時，會產生成膜原料氣體電漿1 3接近引出 電極系E 3之情況。但是，此情況下，藉由正電位之第3 電極抑制通過配置於最外側之接地電位之第4電極E 3 4 之該成膜原料氣體中之正離子之流入第1電極E 3 1〜弟 2電極E 3 2間。又，通過第3電極之電漿中之電子藉由 負電位之第2電極E 3 2抑制其流入電漿容器2內。於第 4電極E 3 4 -第3電極E 3 3間流入成膜用電漿1 3 ’ 但因第3電極E 3 3之電位爲稍高於成膜用電漿1 3程度 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -22- 541348 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（2》 之正電位，第4電極E 3 4 -第3電極E 3 3間不致產生 不可忽視之異常放電或短路，可正常運轉。 如上述說明，離子源I ，可將離子射束引出電極系E 3設於遠離圓筒狀電極1 4之位置，圓筒狀電極1 4之徑 可遠大於離子射束引出電極系E 3之各電極之徑，不必採 用成膜用電獎1 3直接接觸引出電極系e 3之構造，可避 免裝置之大型化、複雜化。 又，圖1 ( B )爲具離子源之成膜裝置之另一側之槪 略構成圖。此裝置爲在圖1 ( A )之成膜裝置中以離子源 1^取代離子源I者。離子源I ;爲在圖1 ( A )之離子 源I之中，在引出電極系E 3之第2電極E 3 2，取代負 電源P 5，而連接可施加該電極E 3 2較成膜用電漿1 3 爲低電位之電壓的電源P 7，於第3電極E 3 3，取代正 電源P 6，而連接可施加該電極E 3 3較成膜用電漿1 3 爲高電位電壓的P 8。其他構成則同圖1 ( A )之裝置， 實質上相同構件附加同一符號。 使用此裝置，同時進行成膜原料氣體電漿之形成及離 子射束俾於被成膜物品1 0上形成膜時，和上述圖1 ( A )之裝置之情況同樣，於電漿生成室C內產生成膜原料氣 體電漿1 3。又，和圖1 (A)之裝置之離子源I之運轉 場合同樣，於離子源I ’之電漿容器2內產生離子原料氣 體之電漿8，第2電極E 3 2藉由電源P 7之電壓施加設 爲低於成膜用電漿1 3之電位，第3電極E 3 3藉電源 P 8之電壓施加設爲高於成膜用電漿1 3之電位。施加於 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 23 - 541348 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（2) 第3電極E 3 3之電壓，設爲使該電極E 3 3之電位稍高 於成膜用電漿1 3程度者。因此’電極E 3 3實質上未妨 礙從電漿8引出正離子射束。藉第1電極E 3 1與第2電 極E 3 2間之電位差引出電榮8中之正離子射束。又，因 接地電位之第4電極E 3 4使相對於接地電位之離子射束 之能量固定。如上述般，藉成膜原料氣體電漿1 3之形成 及離子源I ’之正離子射束照射，於被成膜物品1 〇上形 成特定膜。 又’於圖1 (B)之裝置，引出電極E 3與成膜用電 漿1 3接觸時，該成膜用電漿1 3雖會通過配置於最外側 之接地電位之第4電極E 3 4，但藉由較成膜用電漿稍高 電位之第3電極E 3 3可抑制電漿1 3中之正離子流入第 1電極E3 1 -第2電極E32間。又，通過第3電極E 3 3之成膜用電漿1 3中之電子，藉由較該電漿1 3低電 位之第2電極E 3 2可抑制其流入電漿容器2內。於第4 電極E 3 4 —第3電極E 3 3間流入有成膜用電漿1 3， 但因第3電極E 3 3爲稍高於成膜用電漿1 3程度之電位 ’故第4電極E 3 4 -第3電極E 3 3間不致產生不可忽 視之異常放電或短路，可正常運轉。 又，和圖1 (A)之裝置同樣，可避免裝置之大型化 、複雜化。 以下說明使用圖1 (A)及圖1 (B)之成膜裝置之 成膜方法之實施例，同時說明，在圖1 ( A )之裝置中取 代離子源I使用具習知之圖2之3片電極之引出電極系之 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣.
、IT 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -24- 541348 A7 B7 五、發明説明（2》 離子源的成膜裝置以形成膜之比較例1 ，及於圖1 ( A ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 之裝置中取代離子源I而使用習知之具圖3之4片電極之 引出電極系之離子源的成膜裝置么形成膜之比較例2。又 ，比較例1、2使用之裝置，和上述圖1 ( A )、圖1 ( B )之裝置同樣，離子源之離子射束引出電極系爲接近圓 筒狀高頻電極之位置之構造。 實施例1 (圖1 ( A )之裝置） 成膜材料氣體 S i Η 4 3 0 % Η 2 7 0 % 成膜用電漿 高頻放電（13.56MHz) 產生之電位8OV 成膜壓力 1 X 1 0 ~ 3 Τ 〇 r r 離子源 離子原料氣體 和成膜原料氣體相同 電漿容器之電位 + 2 0 0 0 V 第1電極E 3 1之電位 + 2 0 0 0 V 第2電極E 3 2之電位 -1 0 0 V 第3電極E 3 3之電位 + 1 5 0 V 第4電極E 3 4之電位 接地電位 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於上述條件下同時連續1小時進行成膜原料氣體電漿 之形成及離子射束照射結果，未發生在離子源之引出電極 系之異常放電等運轉異常現象，可進行正常運轉。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 541348 Α7 Β7 五、發明説明（ 實施例2 (圖1 ( B )之裝置） 成膜材料氣體 成膜用電漿 成膜壓力 離子源 離子原料氣體 電漿容器之電位 第1電極E 3 1之電位 第2電極E 3 2之電位 第3電極E 3 3之電位 第4電極E 3 4之電位 S i Η 4 3 Ο % Η 2 7 Ο % 高頻放電（13·56ΜΗζ) 產生之電位8OV 1 χ 1 Ο " 3 Τ o r r 和成膜原料氣體相同 + 2 0 0 0 λ， + 2 0 0 0 V + 4 0 V + 1 5 0 V 接地電位 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於上述條件下同時連續1小時進行成膜原料氣體電漿 之形成及離子射束照射結果，未發生在離子源之引出電極 系之異常放電等運轉異常現象，可進行正常之成膜。 比較例1 (圖1 ( A )之裝置中取代離子源I ，使用習知 之具圖2之離子源之成膜裝置） 成膜材料氣體 S 1 Η 4 3 0 % Η 2 7 Ο % 成膜用電漿 高頻放電（1 3 . 5 6 Μ Η ζ ) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -26- 541348 A7 五、發明説明（ 成膜壓力 離子源 離子原料氣體 電漿容器之電位 第1電極E 1 1之電位 第2電極E 1 2之電位 第3電極E 1 3之電位 B7 產生之電位8 0V lxl〇-3Torr 和成膜原料氣體相同 + 2 Ο Ο Ο V + 2 Ο Ο Ο V -1 0 0 V 接地電位 於上述條件下同時開始成膜原料氣體電漿之形成及離 子射束照射結果，開始後在離子源之引出電極系產生之異 常放電，無法進行正常之成膜。 比較例2 (圖1 ( B )之裝置中取代離子源I ，使用具習 知之圖3之離子源之成膜裝置） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 成膜材料氣體 成膜用電漿 成膜壓力 離子源 離子原料氣體 電漿容器之電位 第1電極E 2 1之電位
S 1 Η 4 3 0 % Η 2 7 Ο % 高頻放電（13-56ΜΗζ 產生之電位80V lxl〇~3Torr 和成膜原料氣體相同 + 2 0 0 0 V + 2 0 0 0 V (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -27- 541348 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（ 第2電極E22之電位 +1000V 第3電極E23之電位 —500V 第4電極E 2 4之電位 接地電位 於上述條件下同時開始成膜原料氣體電漿之形成及離 子射束照射結果，開始係在離子源之引出電極系產生異常 放電，無法進行正常之成膜。 由以上結果可知，依本發明之成膜裝置或成膜方法， 離子源之第3電極設爲正電位或高於成膜用電漿之電位， 弟2電極設爲負電位或低於成膜用電獎之電位，則在引出 電極系內不產生異常放電等，離子源可正常運轉，可正常 成膜。 〔發明之效果〕 如上述說明，依本發明之同時進行電漿之成膜及離子 射束照射之成膜方法，該離子射束照射不致在離子源之離 子射束引出電極系產生異常放電等，可進行正常之膜形成 〇 又，依本發明可提供一種，具離子源之電漿成膜裝置 ，在離子源之離子射束引出電極系不致產生異常放電等， 可正常運轉之小型、構造簡單之成膜裝置。 〔圖面之簡單說明〕 圖1(A)、圖1(B):本發明之成膜裝置之槪略 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -28 · 541348 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（2备 構成。 圖2 :習知具3片電極形成之離子射束引出電極系之 離子源之例之槪略構成。 圖3 :習知具4片電極形成之離子射束引出電極系之 離子源之例之槪略構成。 〔符號說明〕 1 離子源用氣體供給部 2 電漿容器 2 1、2 2 高頻電極 2 3 離子射束引出口 3、 1 6 匹配器 4、 1 7 高頻電源 8 離子源內電漿 9 被成膜物品加熱用加熱器 10 被成膜物品 11 被成膜物品保持構件 12 成膜原料氣體供給部 13 成膜原料氣體電漿 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) #·裝' · 訂 1 4 圓 筒 狀 電 極 1 8 真 空 排 氣 部 1 0 0 a 磁 鐵 C 電 漿 生 成 室 G 閘 閥 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 29 - 541348 A7 B7 五、發明説明（ I ， I’ 離子源 E 1、E 2、E 3 離子射束引出電極系 Ell、 E12、 E13 電極系El之電極 E21、 E22、 E23、 E24 電極系E2之電極 E31、 E32、 E33、 E34 電極系E3之電極 P 1、P 6 正電源 P2、P3、P4、P5 負電源 P 7 可施加相對於成膜原料氣體電漿爲低電位電壓之 電源 P 8 可施加相對於成膜原料氣體電漿爲低電位電壓之 電源 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣·
、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） -30-
Claims (1)
- 541348 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 2 料氣體供給電漿激起用電力而得之成膜用電漿中之同時， 倂用對該被成膜物品照射離子射束俾於該被成膜物品上形 成膜之方法，其特徵爲： 在照射該離子射束時，於電漿容器內從離子原料氣體 所產生電漿，對電設於該容器之離子射束引出口之4片電 極形成之離子射束引出電極系施加電壓，以使用離子射束 引出之離子源， 離子射束引出時 上述電漿容器，及構成上述引出電極系之4片被成膜 物品之中最靠近該電漿容器之內側之第1電極設爲正電位 之同時， 該第1電極之鄰接外側之第2電極設爲較上述成膜用 電漿爲低之電位， 該第2電極之鄰接外側之第3電極設爲較上述成膜用 電漿爲高之電位， 最離開上述電漿容器之外側之第4電極設爲接地電位 於該些電位之設定中， 上述第1電極之電位與上述第2電極之電位係設爲， 可於該第1電極與第2電極間產生使上述電紫谷益內所產 生之離子由該第1電極移向第2電極之電位差，上述第3 電極之電位爲不妨礙由上述第2電極抵達之離子之通過的 電位，係較上述第1電極之電位爲低的電位，而且較上述 成膜用電漿之電位稍高的電位。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·-裝· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） - 32- 541348 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 3 3 · —種成膜裝置，係在被成膜物品形成膜之裝置， 其具有： . 成膜用電漿生成室， 對上述成膜用電漿供給成膜原料氣體的原料氣體供給 裝置， 對上述成膜用電漿生.成室內之成膜原料氣體供給電漿 激起用電力俾由該原料氣體生成成膜用電漿的電漿激起用 電力供給裝置， 於上述成膜用電漿生成室內支持被成膜物品的支持裝 置，及 對上述支持裝置所支持被成膜物品照射離子射束的離 子源，其特徵爲： 前記離子源，係具有電漿容器，於該電漿容器內從離 子原料氣體所產生電漿，對由設於該電漿容器之離子射束 引出口之第1、第2、第3及第4電極形成之離子射束引 出電極系施加電壓以引出離子射束者， 上述電漿容器係接於電源裝置俾將該容器設爲正電位 ， 構成上述引出電極系之4片電極之中最靠近上述電漿 容器內側之上述第1電極係連接電源裝置俾將該第1電極 設爲正電位， 該第1電極之鄰接外側之第2電極，係連接將該第2 電極設爲負電位，且可於該第1電極與第2電極間產生使 上述電漿容器內所產生之離子由該第1電極朝向第2電極 本紙張尺度適用中國國家襟準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 33 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)、1T 541348 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 々、申請專利範圍 4 移動之電位差的電源裝置， 該第2電極鄰接之外側之第3電極則連接將該第3電 極設爲正電位，且將該第3電極之電位設爲不致妨礙由上 述第2電極抵達之離子之通過，較上述第1電極之電位爲 低，且較上述成膜用電漿之電位稍高之電位的電源裝置， 最離開上述電漿容器之外側之第4電極設爲接地電位 〇 4 . 一種成膜裝置，係在被成膜物品形成膜之裝置， 其具有： 成膜用電漿生成室， 對上述成膜用電漿供給成膜原料氣體的原料氣體供給 裝置， 對上述成膜用電漿生成室內之成膜原料氣體供給電漿 激起用電力俾由該原料氣體生成成膜用電漿的電漿激起用 電力供給裝置， 於上述成fl吴用電獎生成室內支持被成膜物品的支持裝 置，及 對上述支持裝置所支持被成膜物品照射離子射束的離 子源，其特徵爲： 前記離子源，係具有電漿容器，於該電漿容器內從離 子原料氣體所產生電漿，對由設於該電漿容器之離子射束 引出口之第1、第2、第3及第4電極形成之離子射束引 出電極系施加電壓以引出離子射束者， · 上述電漿容器係接於電源裝置俾將該容器設爲正電位 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 、1T .丨簾 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -34 - 541348 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 5 1 構成上述引出電極系之4片電極之中最靠近上述電漿 容器內側之上述第1電極係連接電源裝置俾將該第1電極 設爲正電位， 該第1電極之鄰接外側之第2電極，係連接將該第2 電極設爲較上述成膜用電漿爲低之電位，且可於該第1電 極與第2電極間產生使上述電漿容器內所產生之離子由該 第1電極朝向第2電極移動之電位差的電源裝置， 該第2電極鄰接之外側之第3電極則連接將該第3電 極設爲較上述成膜用電槳爲高之電位，且將該第3電極之 電位設爲不致妨礙由上述第2電極抵達之離子之通過，較 上述第1電極之電位爲低，且較上述成膜用電漿之電位稍 高之電位的電源裝置， 最離開上述電漿容器之外側之第4電極設爲接地電位 〇 5 .如申請專利範圍第3項之成膜裝置，其中 上述電漿激起用電力供給裝置，係包含有作爲供給電 漿激起用電力之電極之與上述支持裝置支持之被成膜物品 之周緣部呈對向之電極， 上述離子源設置成可經由該電極之開口部對該被成膜 物品照射離子射束。 6 ·如申請專利範圍第4項之成膜裝置，其中 上述電漿激起用電力供給裝置，係包含有作爲供給電 漿激起用電力之電極之與上述支持裝置支持之被成膜物品 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •~^裝· 、1·τ if 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -35- 541348 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 6 之周緣部呈對向之電極， 上述離子源設置成可經由該電極之開口部對該被成膜 束 射 子 離 射 照 品 物 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)1T if 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -36-
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