TWI828095B

TWI828095B - 成膜裝置

Info

Publication number: TWI828095B
Application number: TW111111291A
Authority: TW
Inventors: 北見尚久; 酒見俊之
Original assignee: 日商住友重機械工業股份有限公司
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2022-03-25
Publication date: 2024-01-01
Also published as: JP2022156767A; CN115142024A; TW202302889A

Abstract

[課題] 提供一種能夠提高膜品質之成膜裝置。 [解決手段] 在成膜裝置(1)中，氣體供給部(40)從主爐缸(17)側朝向被引導至該主爐缸(17)之電漿(P)供給包括構成膜之元素之氣體。在該情況下，氣體供給部(40)能夠向電漿密度高的區域供給氣體。由於被供給至該區域之氣體的活性度提高，因此能夠抑制基板(11)中的膜的元素的缺陷。綜上所述，能夠提高膜品質。

Description

成膜裝置

本發明有關一種成膜裝置。

本申請案係主張基於2021年3月31日申請之日本專利申請第2021-060618號的優先權。該日本申請案的全部內容係藉由參閱而援用於本說明書中。

作為使成膜材料的粒子附著在對象物上而形成膜之成膜裝置，已知有專利文獻1中所記載之成膜裝置。該成膜裝置使用電漿槍在腔室內產生電漿，在腔室內使成膜材料蒸發。成膜材料附著在基板，藉此在該基板上形成膜。

[先前技術文獻]

[專利文獻1]日本特開2016-141856號公報

在此，上述的成膜裝置具有向腔室內供給氧氣而作為包括構成膜之元素之氣體的氣體供給部。在上述的成膜裝置中，氣體供給部向腔室內的搬送基板之搬送部附近供給氣體。在這樣的成膜裝置中，要求進一步提高膜品質。

因此，本發明的課題在於提供一種能夠提高膜品質之成膜裝置。

本發明之成膜裝置為使成膜材料的粒子附著在對象物上而形成膜之成膜裝置，其係具備：電漿產生部，係產生電漿；電極，係能夠保持成膜材料的同時將電漿引導至成膜材料；及氣體供給部，係從電極側朝向被引導至電極的電漿供給包括構成膜之元素之氣體。

例如，當氣體供給部均勻地向腔室內供給包括構成膜之元素之氣體的情況下，氣體擴散在腔室全體並與電漿反應而發生解離和離子化，但是存在元素的活性度不充分或者效率不高的情況。在該情況下，在對象物的膜中，有時會產生元素的缺陷。相對於此，在本發明之成膜裝置中，氣體供給部從電極側朝向被引導至電極的電漿供給包括構成膜之元素之氣體。在該情況下，氣體供給部能夠向電漿密度高的區域供給氣體。由於被供給至該區域的氣體的活性度提高，因此能夠抑制對象物中的膜的元素的缺陷。綜上所述，能夠提高膜品質。

氣體供給部可以在接受電漿的電極側的位置中，從與被該電極接受之電漿的行進方向相反的一側供給氣體。在該情況下，氣體供給部變得容易向電漿密度高的區域供給氣體。

電極可以具有使氣體通過之流路並且能夠從該流路的流出口供給氣體。在該情況下，由於能夠從電極的位置供給氣體，因此能夠向電極附近的電漿密度高的區域供給氣體。

氣體供給部可以以電極的直徑的1.5倍以下的距離，從徑向上遠離電極的位置供給氣體。藉此，氣體供給部能夠從靠近電極之位置供給氣體，因此能夠向電漿密度高的區域供給氣體。

氣體供給部可以以70mm以下的距離，從徑向上遠離電極的位置供給所述氣體。藉此，氣體供給部能夠從靠近電極之位置供給氣體，因此能夠向電漿密度高的區域供給氣體。

在電極上設置有包覆該電極的周圍之筒構件，氣體供給部可以從電極與筒構件之間供給氣體。在該情況下，氣體供給部能夠從靠近電極之位置供給氣體，因此能夠向電漿密度高的區域供給氣體。又，能夠使用筒構件容易地形成氣體的流路。

電漿產生部可以為壓力梯度型電漿槍。在該情況下，能夠在電極的附近形成電漿密度高的區域。

進一步具備圍繞電極之輔助電極，氣體供給部可以從輔助電極的內周側供給氣體。輔助電極的內部側為靠近電極之位置。藉此，氣體供給部能夠從靠近電極之位置供給氣體，因此能夠向電漿密度高的區域供給氣體。

氣體供給部具備第1供給部；及第2供給部，係在比第1供給部更靠近電極之位置供給氣體，所述第2供給部的氣體供給量多於第1供給部的氣體供給量。如此，能夠向電漿密度高的部位供給較多的氣體。

依據本發明，提供一種能夠提高膜品質之成膜裝置。

1,100:成膜裝置

6:環爐缸(輔助電極)

7:電漿槍

17:主爐缸(電極)

11:基板(對象物)

40:反應性氣體供給部(氣體供給部)

42:第1供給部

43:第2供給部

60A,60B,60C,60D:流路

86:筒構件

Ma:成膜材料

Mb:粒子

[圖1]係表示本發明的實施形態之成膜裝置的構造之示意剖視圖。

[圖2]係表示主爐缸的放大截面及與其相對之反應性氣體的流路的概要之概略圖。

[圖3]係表示具有環爐缸時的氣體供給部的構造之概略圖。

[圖4]係表示在主爐缸形成有流路之狀態之圖。

[圖5]係表示包覆主爐缸之筒構件之圖。

[圖6]係表示使用管道向與主爐缸相鄰之位置供給氣體之狀態之概略圖。

[圖7]係表示實施例及比較例的試驗例之圖。

[圖8]係變形例之成膜裝置的示意剖視圖。

以下，參照圖式對本發明的一實施形態之成膜裝置進行說明。再者，在圖式說明中對相同要件標註相同符號並省略重複說明。

首先，參照圖1對本發明的實施形態之成膜裝置的構造進行說明。圖1係表示本實施形態之成膜裝置1的構造之示意剖視圖。成膜裝置1為使成膜材料的粒子附著在對象物上而形成膜之裝置。如圖1所示，本實施形態的成膜裝置1為在所謂的離子鍍法中使用之離子鍍裝置。再者，為了方便說明，圖1中示出XYZ座標系統。Y軸方向為搬送後述之基板的方向。Z軸方向為基板與後述之爐缸機構相對置之方向。X軸方向為與Y軸方向和Z軸方向正交之方向。

成膜裝置1為基板11以基板11的板厚方向成為大致垂直方向的形態配置在真空腔室10內並進行搬送的所謂臥式成膜裝置。在該情況下，X軸方向及Y軸方向為水平方向，Z軸方向成為垂直方向且係板厚方向。再者，成膜裝置1亦可以為如下的所謂立式成膜裝置：以基板11的板厚方向成為水平方向(圖1及圖2中為Z軸方向)的形態，在使基板11直立或從直立之狀態傾斜之狀態下，將基板11配置在真空腔室10內並進行搬送。在該情況下，Z軸方向為水平方向且係基板11的板厚方向，Y軸方向為水平方向，X軸方向成為垂直方向。

成膜裝置1藉由向基板11供給成膜材料Ma的粒子Mb而在基板11的表面形成膜。成膜裝置1具備：真空腔室10(腔室)、搬送機構3、成膜機構14、惰性氣體供給部30、反應性氣體供給部40(氣體供給部)及電流供給部80。

真空腔室10為用於容納基板11，進行成膜處理之構件。真空腔室10具有：搬送室10a，係用於搬送形成有成膜材料Ma的膜之基板11；成膜室10b，係使成膜材料Ma擴散；及電漿口10c，係將從電漿槍7以射束狀照射之電漿P接收到真空腔室10中。搬送室10a、成膜室10b及電漿口10c彼此連通。搬送室10a在預定的搬送方向(圖中的箭頭A)上沿著Y軸設定。搬送室10a具有與Z軸方向相對置之長尺寸的壁部10d、10e和與X軸方向相對置之壁部。又，真空腔室10由導電性材料構成，與地電位連接。

成膜室10b中，作為壁部10W，具有：沿著搬送方向(箭頭A)的一對側壁；沿著與搬送方向(箭頭A)相交之方向(Z軸方向)的一對側壁10h、10i；及沿著X軸方向配置之底面壁10j。

搬送機構3將在與成膜材料Ma相對置之狀態下保持基板11的基板保持構件16，沿搬送方向(箭頭A)進行搬送。例如，基板保持構件16為保持基板11的外周緣的框體。搬送機構3由設置在搬送室10a內的多個搬送輥15構成。搬送輥15沿搬送方向(箭頭A)等間隔地配置，在支承基板保持構件16的同時沿搬送方向(箭頭A)進行搬送。再者，基板11例如使用玻璃基板或塑膠基板等板狀構件。

接著，對成膜機構14的構造進行詳細說明。成膜機構14藉由離子鍍法使成膜材料Ma的粒子附著在基板11。成膜機構14具有電漿產生部18、轉向線圈5、爐缸機構2及環爐缸6。

電漿產生部18在真空腔室10內產生電漿。電漿產生部18例如具有壓力梯度型電漿槍7。電漿槍7經由其主體部分設置於成膜室10b的側壁之電漿口10c與成膜室10b連接。電漿槍7在真空腔室10內產生電漿P。在電漿槍7中所產生之電漿P以射束狀從電漿口10c向成膜室10b內射出。藉此，在成膜室10b內產生電漿P。

電漿槍7的一端被陰極60封閉。在陰極60與電漿口10c之間同心地配置有第1中間電極(柵極)61和第2中間電極(柵極)62。在第1中間電極61內內置有用於使電漿P聚焦的環狀永久磁鐵61a。在第2中間電極62內亦為了使電漿P聚焦而內置有電磁線圈62a。

轉向線圈5設置在安裝有電漿槍的電漿口10c的周圍。轉向線圈5將電漿P引導至成膜室10b內。轉向線圈5由轉向線圈用電源(未圖示)激勵。

爐缸機構2保持成膜材料Ma。爐缸機構2設置在真空腔室10的成膜室10b內，從搬送機構3觀察時配置在Z軸方向的負方向上。爐缸機構2具有作為將從電漿槍7射出之電漿P引導至成膜材料Ma之主陽極或引導從電漿槍7射出之電漿P之主陽極的主爐缸17(電極)。

主爐缸17為沿填充有成膜材料Ma之Z軸方向的正方向延伸之筒狀的構件。主爐缸17相對於真空腔室10所具有的地電位保持在正電位，因此主爐缸17成為放電時的陽極，吸引電漿P。在該電漿P入射之主爐缸17中，形成有用於填充成膜材料Ma之貫通孔17a。而且，成膜材料Ma的前端部分在該貫通孔17a的一端部露出於成膜室10b。如此，主爐缸17藉由填充成膜材料Ma，能夠保持該成膜材料Ma。又，貫通孔17a的一端部成為用於保持成膜材料Ma的保持位置，以使成膜材料Ma升華。

關於成膜材料Ma，並沒有特別的限定，能夠根據所期望的膜而適當選擇，例如，例示有氧化物半導體的In2O3系的材料(摻雜Sn之ITO(氧化銦錫)、摻雜W之IWO(摻雜鎢之氧化銦))、ZnO等導電材料、金屬材料、SiON等絕緣密封材料。再者，作為成膜材料Ma，除此以外還可以採用Ga2O3、GaN、Al、AlN、SiC等，但是沒有特別限定。當成膜材料Ma由絕緣性物質構成之情況下，若對主爐缸17照射電漿P束，則主爐缸17被來自電漿P束的電流加熱，成膜材料Ma的前端部分蒸發，被電漿P束離子化之粒子Mb向成膜室10b內擴散。又，當成膜材料Ma由導電性物質構成之情況下，若對主爐缸17照射電漿P束，則電漿P束直接入射到成膜材料Ma，成膜材料Ma的前端部分被加熱而蒸發，被電漿P束離子化之粒子Mb向成膜室10b內擴散。向成膜室10b內擴散之粒子Mb向成膜室10b的Z軸正方向移動，並在搬送室10a內附著在基板11的表面。再者，成膜材料Ma為成型為預定長度的圓柱形狀之固體物質，且多個成膜材料Ma被一次性填充到爐缸機構2中。而且，根據成膜材料Ma的消耗，從爐缸機構2的Z軸負方向側依次擠壓成膜材料Ma，以使最前端側的成膜材料Ma的前端部分與主爐缸17的上端保持預定的位置關係。

環爐缸6(輔助電極)為具有用於誘導電漿P的電磁鐵之輔助陽極。環爐缸6設置成圍繞主爐缸17。環爐缸6配置在保持成膜材料Ma之主爐缸17的周圍。環爐缸6具有環狀的線圈9、環狀的永久磁鐵部20及環狀的容器12，線圈9及永久磁鐵部20容納於容器12。在本實施形態中，從搬送機構3觀察時沿Z軸負方向依次設置有線圈9及永久磁鐵部20，但亦可以沿Z軸負方向依次設置有永久磁鐵部20及線圈9。環爐缸6根據流過線圈9之電流的大小來控制入射到成膜材料Ma之電漿P的方向、或者入射到主爐缸17之電漿P的方向。再者，主爐缸17及環爐缸6的電位根據來自未圖示之控制部的控制訊號進行控制。

在本實施形態中，電漿槍7從側壁10h朝向Y軸方向的正側射出電漿P。另一方面，主爐缸17在底面壁10j側，被設置成前端朝向Z軸方向的正側。在電漿槍7與主爐缸17之間，將電漿槍7設為陰極，將主爐缸17(及成膜材料Ma)設為陽極而進行電漿放電。電漿P從電漿槍7向Y軸方向的正側行進，然後向Z軸方向的負側彎曲並向Z軸方向的負側行進而被引導至主爐缸17。藉此，在成膜室10b中形成有在主爐缸17與搬送機構3之間進行電漿放電之電漿放電區域。

主爐缸17及環爐缸6配置在分隔壁25上。分隔壁25為分隔進行基於電漿P之反應之空間和使惰性氣體流通之空間之壁部。分隔壁25設置在從底面壁10j向上側間離的位置。分隔壁25配置成在側壁10h、10i之間形成間隙。

惰性氣體供給部30向真空腔室10內供給惰性氣體。作為惰性氣體中所含有的物質，例如採用氬、氦等稀有氣體。反應性氣體供給部40向真空腔室10內供給反應性氣體。反應性氣體為與電漿進行反應之氣體，為包括構成膜之元素之氣體。當形成ITO或IWO等膜之情況下，採用氧氣作為反應性氣體。氣體供給部30、40供給基於來自未圖示之控制部的控制訊號之流量的惰性氣體及氧氣。為了得到良好的膜品質，控制部能夠控制反應性氣體的流量比。反應性氣體的流量比係指，反應性氣體相對於惰性氣體及反應性氣體全體之流量的比例。

惰性氣體供給部30具備惰性氣體供給源31和供給流路32。供給流路32將來自惰性氣體供給源31的惰性氣體供給至底面壁10j與分隔壁25之間的空間。藉此，惰性氣體從分隔壁25與真空腔室10的側壁之間的間隙被供給至成膜室10b(參照圖1中的G1)。

反應性氣體供給部40具備反應性氣體供給源41、第1供給部42及第2供給部43。第1供給部42及第2供給部43將來自反應性氣體供給源41的反應性氣體射出(供給) 至成膜室10b(參照圖1中的G2)。第2供給部43在主爐缸17的位置或者與主爐缸17相鄰之位置供給反應性氣體(詳細內容待留後述)。相對於此，第1供給部42在比環爐缸6更靠近外周側供給反應性氣體。藉此，第2供給部43在比第1供給部42更靠近主爐缸17之位置射出反應性氣體。第2供給部43的氣體供給量多於第1供給部42的氣體供給量為較佳。

再者，在本實施形態中，舉出氧氣作為包括構成膜之元素之氣體。但是，該氣體中所包括之元素可以根據而進行適當變更例如，在形成SiON或AlN等膜時，可以採用氮氣作為反應性氣體。

電流供給部80向電漿槍7供給用於進行成膜材料的離子化之電流。電流供給部80向電漿槍7的陰極60供給電流。藉此，電漿槍7以預定值的放電電流進行放電。電流供給部80供給基於來自未圖示之控制部的控制訊號之電流值的電流。

接著，參照圖2，對基於反應性氣體供給部40的反應性氣體的供給形態的概要進行說明。圖2係表示主爐缸17的放大截面及與其相對的反應性氣體的流路的概要的概略圖。

圖2所示之主爐缸17具備筒部51和底側的凸緣部52。筒部51具有前端面53、外周面54及傾斜面56。前端面53呈與筒部51的中心線CL1正交之環狀的平面。外周面54為與中心線CL1平行延伸之圓筒狀的面。傾斜面56形成於前端面53與外周面54之間，為隨著朝向前端面53而前端變細的圓錐狀(Frustum of a cone)的面。

來自電漿槍的電漿P以中心線CL1延伸之方向上的朝向主爐缸17側(圖1的Z軸方向上的負側)之方向作為行進方向D1，被主爐缸17的前端面53(及成膜材料Ma的前端面)接受。藉此，主爐缸17的正上方的區域成為電漿密度高的區域。

相對於此，反應性氣體供給部40從主爐缸17側朝向被引導至主爐缸17的電漿P射出反應性氣體。氣體供給部40在接受電漿P的主爐缸17側的位置中，從與被該主爐缸17接受之電漿P的行進方向D1相反的一側射出反應性氣體。氣體供給部40向朝向中心線CL1延伸之方向上的搬送機構3(參照圖1)之方向射出反應性氣體。在主爐缸17的正上方的區域中，電漿P與反應性氣體相互對置，成為在相互相反方向上行進之狀態。藉此，反應性氣體被供給至主爐缸17的正上方的電漿密度高的區域。反應性氣體的分子在該高電漿密度區域中以高活性發生電離和離子化。

反應性氣體供給部40從主爐缸17的位置或者從與主爐缸17相鄰之位置射出反應性氣體。例如，主爐缸17具有使反應性氣體通過之流路60A、60B、60C。反應性氣體供給部40能夠從流路60A、60B、60C的流出口60a射出反應性氣體。流路60A為形成於構成主爐缸17的筒部51的壁部的壁厚的內部的流路。流路60B為形成於主爐缸17與成膜材料Ma之間的邊界部，亦即貫通孔17a的內周面的流路。流路60C為形成於貫通孔17a的內部空間的流路。

反應性氣體供給部40具有設置於與主爐缸17相鄰之位置之流路60D，並且能夠從該流路60D的流出口60a射出反應性氣體。在此，與主爐缸17相鄰之位置係指，比限定主爐缸相鄰區域之邊界線BL更靠近內周側的位置。流路60D的流出口60a配置於比邊界線BL更靠近內周側即可，途中的流路60D可以存在於比邊界線BL更靠近外周側。邊界線BL例如可以設定在徑向上距離主爐缸17預定的距離PD的位置。再者，預定的距離PD是從主爐缸17中的接受電漿P的面亦即前端面53的外周緣部的徑向上的距離。

預定的距離PD可以是主爐缸17的直徑的1.5倍的距離。藉此，氣體供給部40以主爐缸17的直徑的1.5倍以下的距離，從徑向上遠離主爐缸17的位置射出反應性氣體。再者，主爐缸17的直徑係指，接受電漿P的面亦即前端面53的外周緣部的直徑。再者，成膜材料Ma的直徑可以設定為20~40mm左右，能夠根據情況變更主爐缸17的貫通孔17a的直徑。後述之平均自由行程大致為貫通孔17a的直徑的1.5倍左右，因此氣體供給部40以主爐缸17的直徑的1.5倍以下的距離，從徑向上遠離主爐缸17的位置射出反應性氣體。

或者，作為具體的數值，邊界線BL的預定的距離PD可以設定為70mm。該數值可以藉由被導入之反應性氣體能夠不與真空腔室10內的其他氣體碰撞而行進之平均自由程(mean free path)來定義。平均自由程由以下的式(1)表示。原子、分子直徑根據種類而不同，但由於所使用之氣體為氬、氧、氮等，因此若將室溫設為約27℃，則在真空腔室10的壓力為0.1Pa時成為約70mm，0.6Pa時成為約10mm。亦即，若將壓力範圍設在0.1~0.6Pa的範圍內，則預定的距離PD能夠設定為10mm~70mm左右。因此，流路60D的流出口60a配置於距離主爐缸17在70mm以下的位置為較佳，配置於10mm以下的位置為更佳。再者，可以根據真空腔室10的壓力來調整預定的距離PD。綜上所述，氣體供給部40以70mm以下的距離，以10mm以下的距離為更佳，從徑向上遠離主爐缸17的位置射出反應性氣體。

λ=1/(√ 2×π×σ×n)......(1)

σ：氣體種類的原子或分子的直徑

n：密度

再者，當如本實施形態設置有環爐缸6時，如圖3(a)所示，環爐缸6的內周側的位置可以被定義為與主爐缸17相鄰之位置。在該情況下，流路60D在徑向上配置於環爐缸6與主爐缸17之間的位置。藉此，氣體供給部40從環爐缸6的內周側射出反應性氣體。又，如圖3(b)所示，在主爐缸17與環爐缸6之間，存在設置有使氣相沉積物71附著之更換式的外輪緣70的情況。在該情況下，氣體供給部40可以從主爐缸17與外輪緣70之間的間隙射出反應性氣體。再者，當成膜材料Ma為導電性材料的情況下，若氣相沉積物71生長而向內周側延伸過多，則會成為主爐缸17與環爐缸6發生短路的原因。又，生長的氣相沉積物71有時干擾蒸發的粒子Mb的擴散。因此，藉由定期性地更換外輪緣70能夠進行連續運轉。

圖4係表示形成主爐缸17之流路60B的一例之圖。如圖4(b)所示，流路60B藉由在貫通孔17a的內周面的一部分形成沿軸向延伸之缺口部而設置。其中，設置有四個流路60B，但數量並沒有特別限定。如圖4(a)所示，流路60B在貫通孔17a的下端繞到凸緣部52的下表面並經由分隔壁25向下方延伸。再者，流路60B的旋轉形態並沒有特別限定。再者，由於存在成膜材料Ma附著在流路60B內的情況，因此若在主爐缸17的構件內設置流路60A(參照圖2)則能夠避免該附著。但是，流路60B相較於流路60A容易製造。

可以根據如圖5所示之雙筒構造設置流路60D。如圖5所示，在主爐缸17上設置有包覆該主爐缸17的周圍至筒構件86。筒構件86具有包覆筒部51之主體部81和包覆凸緣部52之凸緣部82。主體部81配置成在筒部51之間形成間隙85。該間隙85設置在主爐缸17的全周，該間隙85構成為流路60D。凸緣部82經由進行了轉矩管理之螺栓83被固定在凸緣部52。藉此，氣體供給部40從主爐缸17與筒構件86之間射出反應性氣體。在該情況下，能夠以圍繞主爐缸17全周之形態形成流路60D，因此能夠均勻地供給反應性氣體。再者，筒構件86的材質沒有特別限定，可以為與主爐缸17相同的材質亦可以為不同的材質。當由導電性的材質形成筒構件86之情況下，筒構件86亦能夠作為主爐缸的一部分而發揮作用。在該情況下，間隙85能夠視為形成主爐缸17的壁厚的內部之流路60A。

如圖6所示，設置於與主爐缸17相鄰之位置之流路60D可以由管道90構成。如圖6(a)所示，管道90可以藉由硬焊(brazing)或者熔接安裝於主爐缸17。在該情況下，流路60D的流出口60a的從前端面53的外周緣部的距離成為管道90的厚度。再者，管道90可以在主爐缸17設置多個。由於管道90安裝在主爐缸17上，因此在冷卻方面不會發生問題。如圖6(b)所示，可以在從主爐缸17沿徑向間離的位置設置管道90。在該情況下，以不會因電漿P而過熱之形態調整配置即可。再者，如圖6所示，流路60D無需以與軸向成為平行之形態射出反應氣體，可以在相對於軸向傾斜的狀態下射出反應性氣體。

接著，參照圖7，對確認本實施形態之成膜裝置1的效果之試驗結果進行說明。圖7表示進行ITO成膜時的試驗結果。作為顯示作為透明導電膜的ITO的膜品質的指標，顯示有電阻率、移動性、載流子密度。各參數的最佳值根據應用而不同，但當用作導電膜的情況下，電阻率越低越較佳，並且較佳載流子密度與以往相比沒有變動而提高了移動性。其中，作為比較例，在圖1中採用了與惰性氣體同樣地向真空腔室10全體供給氧的成膜裝置。在圖7中，實線的圖表表示比較例。作為實施例，採用了從主爐缸17與外輪緣70(參照圖3(b))之間供給氧之成膜裝置。在圖7中，虛線的圖表表示實施例。圖7的圖表的橫軸表示相對於導入到真空腔室10之總氣體流量(氬+氧)之氧氣流量比。用“O₂流量比=O₂氣體流量/(Ar氣體流量+O₂氣體流量))表示。如圖7(a)~(c)所示，實施例的載流子密度與比較例的載流子密度相比沒有較大變化，實施例的電阻率及移動性比比較例有所提高。因此，顯示出由實施例的成膜裝置形成的膜內的結晶性提高。因此，與向真空腔室10全體導入氧相比，從主爐缸17附近供給氧顯示出氧的使用效率變高。

接著，對本實施形態之成膜裝置1的作用‧效果進行說明。

例如，當氣體供給部40均勻地向真空腔室10內供給包括構成膜之元素之氣體的情況下，氣體擴散在真空腔室10全體並與電漿反應而發生解離和離子化，但是存在元素的活性度不充分或者效率不高的情況。在該情況下，在基板11的膜中，有時會產生元素的缺陷。例如，In容易正離子化，氧的正離子化僅靠藉由使成膜材料Ma蒸發而得到之氧是不夠的。相對於此，在本實施形態之成膜裝置1中，氣體供給部40從主爐缸17側朝向被引導至該主爐缸17的電漿P供給包括構成膜之元素之氣體。在該情況下，氣體供給部(40)能夠向電漿密度高的區域供給氣體。由於被供給至該區域之氣體的活性度提高，因此能夠抑制基板(11)中的膜的元素的缺陷。綜上所述，能夠提高膜品質。

氣體供給部40在接受電漿P的主爐缸17側的位置中，可以從與被該主爐缸17接受之電漿P的行進方向D1相反的一側射出(供給)氣體。在該情況下，氣體供給部40變得容易向電漿密度高的區域供給氣體。

主爐缸17具有使氣體通過的流路60A、60B、60C，並且能夠從該流路60A、60B、60C的流出口60a射出氣體。在該情況下，由於能夠從主爐缸17的位置射出氣體，因此能夠向主爐缸17附近的電漿密度高的區域射出氣體。

氣體供給部40可以以主爐缸17的直徑的1.5倍以下的距離，從徑向上遠離主爐缸17的位置射出氣體。藉此，氣體供給部40能夠從靠近主爐缸17的位置供給氣體，因此能夠向電漿密度高的區域射出氣體。

氣體供給部40可以以70mm以下的距離，從徑向上遠離電極的位置射出所述氣體。藉此，氣體供給部能夠從靠近電極之位置供給氣體，因此能夠向電漿密度高的區域射出氣體。

在主爐缸17中設置有包覆該主爐缸17的周圍的筒構件86，氣體供給部40可以從主爐缸17與筒構件86之間射出氣體。在該情況下，氣體供給部40能夠從靠近主爐缸17之位置供給氣體，因此能夠向電漿密度高的區域射出氣體。又，能夠使用筒構件86輕易地形成氣體的流路。

電漿產生部18可以為壓力梯度型電漿槍7。在該情況下，能夠在主爐缸17的附近形成電漿密度高的區域。

壓力梯度型的電漿槍7中，該電漿槍7的內部壓力高於成膜室的壓力。因此，從氣體供給部40導入的氣體不會進入到電漿槍7中。電漿槍7的陰極由LaB6、Ta構成，主要藉由LaB6供給熱電子來產生電漿。例如當反應性氣體為氧的情況下，達到LaB6、Ta時會變熱，因此會迅速氧化而被絕緣化，從而無法進行放電。實質上，在其他的裝置中無法一邊自由地在成膜室中調整氧氣，一邊進行電弧放電。又，當壓力梯度型的電漿槍7的情況下，其特徵為電漿密度非常高(10¹²~10¹³cm^-3)且高反應性。而且，由於陰極不被氧化，因此具有壽命長的優點。

再者，當DC濺射裝置的情況下(正負関係相反)，若靶為金屬且以氧等進行反應性氣體，則靶被氧化從而變得無法進行放電(或者變得難以進行放電)。亦即，當無法濺射成膜的(或變得非常慢)金屬氧化物不是絕緣的情況下，雖然能夠繼續放電但存在變慢的問題。被稱為所謂的金屬模式、中間模式、氧化物模式，並且成膜速度依次為金屬、中間、氧化物。由於在不完全氧化的範圍內一邊調整氧量一邊形成膜，因此對於供給的氧量存在極限，變得非常容易發生所形成的膜的氧流失。在RF濺射裝置中，雖然絕緣性的靶亦能夠濺射，但與DC相比成膜速度變慢。相對於這些成膜裝置，使用了壓力梯度型的電漿槍7的成膜裝置1能夠解決如上的問題。

進一步具備圍繞主爐缸17的環爐缸6，氣體供給部40可以從環爐缸6的內周側射出氣體。環爐缸6的內部側為靠近主爐缸17的位置。藉此，氣體供給部40能夠從靠近主爐缸17的位置供給氣體，因此能夠向電漿密度高的區域射出氣體。

氣體供給部40具備：第1供給部42；及第2供給部43，係在比第1供給部42更靠近主爐缸17之位置射出氣體，第2供給部43的氣體供給量多於第1供給部42的氣體供給量。如此，能夠向電漿密度高的部位供給較多的氣體。

本發明並不限定於上述實施形態。

例如，在上述的實施形態中，對具有環爐缸6的成形裝置進行了說明。換言之，如圖8所示，可以採用未設置有環爐缸6的成膜裝置100。主爐缸117具有坩堝狀的形狀。又，在主爐缸117的下側設置有磁鐵部109。在該成膜裝置100中，反應性氣體供給部40亦能夠在主爐缸117的位置或在與主爐缸117相鄰之位置供給反應性氣體。藉由在主爐缸117的位置或在與主爐缸117相鄰之位置供給反應性氣體，能夠採用與圖2所示之流路60A、60B、60C、60D相同宗旨的流路。

再者，亦可以採用混合反應氣體供給源和惰性氣體供給源的機構。亦可以在一個氣體的供給口處混合反應性氣體和惰性氣體。例如，可以在前述的反應性氣體供給部40的流出口60a混合惰性氣體並供給。

1:成膜裝置

3:搬送機構

5:轉向線圈

6:環爐缸(輔助電極)

7(18):電漿槍

9:線圈

10:真空腔室

10a:搬送室

10b:成膜室

10c:電漿口

10d:壁部

10e:壁部

10h(10W):側壁

10i(10W):側壁

10j(10W):底面壁

11:基板(對象物)

12:容器

14:成膜機構

15:搬送輥

16:環爐缸

17:主爐缸(電極)

17a:貫通孔

20:永久磁鐵部

25:分隔壁

30:惰性氣體供給部

31:惰性氣體供給源

32:供給流路

40:反應性氣體供給部(氣體供給部)

41:反應性氣體供給源

42:第1供給部

43:第2供給部

60:陰極

61:第1中間電極(柵極)

61a:環狀永久磁鐵

62:第2中間電極

62a:電磁線圈

80:筒構件

A:搬送方向

Ma:成膜材料

Mb:粒子

P:電漿

Claims

一種成膜裝置，其係使成膜材料的粒子附著在對象物上而形成膜，前述成膜裝置具備：電漿產生部，係產生電漿；電極，係能夠保持前述成膜材料的同時將前述電漿引導至前述成膜材料；及氣體供給部，係從前述電極側朝向被引導至前述電極的前述電漿供給包括構成前述膜之元素之氣體；前述氣體供給部在接受前述電漿之前述電極側的位置處，從與被該電極接受之前述電漿的行進方向相反的一側供給前述氣體。
如請求項1所述之成膜裝置，其中前述電極具有使前述氣體通過之流路並且能夠從該流路的流出口供給前述氣體。
如請求項1或請求項2所述之成膜裝置，其中前述氣體供給部以前述電極的直徑的1.5倍以下的距離，從徑向上遠離前述電極之位置供給前述氣體。
如請求項1或請求項2所述之成膜裝置，其中前述氣體供給部以70mm以下的距離，從徑向上遠離前述電極之位置供給前述氣體。
如請求項1或請求項2所述之成膜裝置，其中在前述電極上設置有包覆該電極的周圍之筒構件，前述氣體供給部從前述電極與前述筒構件之間供給前述氣體。
如請求項1或請求項2所述之成膜裝置，其中前述電漿產生部為壓力梯度型電漿槍。
如請求項1或請求項2所述之成膜裝置，其係進一步具備圍繞前述電極之輔助電極，前述氣體供給部從前述輔助電極的內周側供給前述氣體。
如請求項1或請求項2所述之成膜裝置，其中前述氣體供給部係具備：第1供給部；及第2供給部，係在比前述第1供給部更靠近前述電極之位置供給前述氣體，前述第2供給部的氣體供給量多於前述第1供給部的氣體供給量。