薄膜形成装置、溅射阴极以及薄膜形成方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供薄膜形成装置、溅射阴极以及薄膜形成方法，所述薄膜形成装置、溅射阴极及薄膜形成方法能够在大型基板上以高成膜速率形成光学多层膜。一种薄膜形成装置1，其中，在真空槽21内，利用溅射在基板43上形成金属化合物的薄膜。真空槽21内具备由金属或具有导电性的金属化合物构成的靶材63a、b和活性种源，所述活性种源按照在电磁性及压力方面与靶材63a、b相互影响的方式而设置、并且可生成反应性气体的活性种。活性种源具备供给反应性气体的气体源76、77和将能量供给至真空槽内从而将反应性气体激发为等离子体状态的能量源80。能量源80在与真空槽21之间具备用于将能量供给至真空槽21内的电介质窗，该电介质窗按照与基板43平行、或以相对于基板43呈小于90°的角度向靶材63a、b侧倾斜的方式配置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供，所述薄膜形成装置、溅射阴极及薄膜形成方法能够在大型基板上以高成膜速率形成光学多层膜。一种薄膜形成装置1，其中，在真空槽21内，利用溅射在基板43上形成金属化合物的薄膜。真空槽21内具备由金属或具有导电性的金属化合物构成的靶材63a、b和活性种源，所述活性种源按照在电磁性及压力方面与靶材63a、b相互影响的方式而设置、并且可生成反应性气体的活性种。活性种源具备供给反应性气体的气体源76、77和将能量供给至真空槽内从而将反应性气体激发为等离子体状态的能量源80。能量源80在与真空槽21之间具备用于将能量供给至真空槽21内的电介质窗，该电介质窗按照与基板43平行、或以相对于基板43呈小于90°的角度向靶材63a、b侧倾斜的方式配置。【专利说明】
本专利技术涉及，特别涉及能够在基板上以高成膜速率形成光学多层膜的。
技术介绍
作为利用溅射形成金属化合物薄膜的方法，已知有RF(射频)反应性溅射法、DC(直流)反应性溅射法等，所述RF反应性溅射法通过使用高频率电源，向金属化合物靶材或金属靶材导入反应性气体，从而利用反应性溅射进行薄膜形成；所述DC反应性溅射法通过使用直流电源，向金属化合物靶材或金属靶材导入反应性气体，利用反应性溅射进行薄膜形成。此处，图8中示出了反应性气体流量/全气体流量比与成膜速率(薄膜的形成速度)的关系。此处，反应性气体流量和全气体流量是指靶材附近的气体流量。图8中，反应性气体流量比率低的区域为金属模式A的区域，该区域中，成膜速率基本与反应性气体流量为O的情况相同。在金属模式区域中，成膜速率对反应性气体流量值的变动不敏感。在反应性气体流量比率比金属模式高的区域中，形成有成膜速率因反应性气体流量比率的上升而急剧下降的过渡区域模式B，并且若反应性气体流量比率进一步增加则形成有反应性模式C，其中，成膜速率在较低的值稳定、且对反应性气体流量值的变动不敏感。上述RF反应性溅射法或DC反应性溅射法是在图8的图表的反应性模式C的区域中进行溅射的，若与未导入反应性气体而进行金属薄膜的成膜的情况相对比，为1/5~1/10左右的成膜速率。作为消除这种RF反应性溅射法或DC反应性溅射法中的成膜速率较低的问题、同时形成高品质的光学多层膜的技术，已知有如下溅射方法:在真空容器内设置自由基源，通过利用自由基对来自金属靶材的溅射颗粒或基板上的堆积物进行氧化等来形成金属化合物(例如参照专利文献I)。专利文献I记载的溅射方法中，从空间、压力方面将真空容器内的成膜区域和反应区域分离，在成膜区域中进行源于金属靶材的溅射后，在反应区域中，使反应气体的活性种与所形成的金属薄膜接触，从而形成金属化合物的薄膜。根据专利文献I记载的溅射方法，以图8的金属模式A而并非反应性模式C来进行溅射，因此能够以高成膜速率来形成光学多层膜。但是，根据该专利文献I的溅射方法，需要从空间的角度将进行溅射的成膜区域和利用自由基进行氧化、氮化的反应区域分离，并且需要基板的高速旋转，因此装置的形式限于圆盘传送带(carousel)型的转筒式。因此无法适用基板相对型或直列(in-line)型的装置。因此，能够搭载的基板尺寸限于小型基板，难以在大型基板上进行成膜。现有技术文献专利文献 专利文献1:日本特开2001-234338(第0067~0072段，图1)
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种薄膜形成装置、溅射阴极及薄膜形成方法，所述薄膜形成装置、溅射阴极及薄膜形成方法能够在大型基板上以高成膜速率形成光学多层膜。用于解决问题的手段本专利技术人对真空槽内的靶材和活性种源的配置进行了深入探讨，结果惊讶地发现，通过使将反应性气体激发为等离子体状态的能量源为预定的配置，从而能够在不对靶材和活性种源进行空间及压力上的分离的条件下，即使按照在电磁性及压力方面相互影响的方式进行设置，也能够利用基于金属模式或过渡区域模式而非反应性模式的溅射来进行金属化合物薄膜的成膜，从而完成本专利技术。即，所述课题可以通过方案I的专利技术解决；方案I的专利技术是在真空槽内经溅射而在基板上形成金属化合物的薄膜的薄膜形成装置，其中，在所述真空槽内具备由金属或具有导电性的金属化合物构成的靶材、和活性种源，所述活性种源按照在电磁性及压力方面与该靶材相互影响的方式而设置、并且可生成反应性气体的活性种；所述活性种源具备供给所述反应性气体的气体源、和将能量供给至所述真空槽内从而将所述反应性气体激发为等离子体状态的能量源；所述能量源在与所述真空槽之间具备用于将所述能量供给至所述真空槽内的电介质窗；该电介质窗按照与所述基板平行、或以相对于所述基板呈小于90°的角度向靶材侧倾斜的方式配置。在一边导入反应性气体一边对金属等靶材进行溅射的以往的反应性溅射中，若使反应性气体的导入量增加，则会在靶材表面上形成金属化合物，因此为以成膜速率低的反应性模式进行的成膜，与此相对，本专利技术的薄膜形成方法中，能够利用基于金属模式或过渡区域模式而非反应性模式的溅射来进行金属化合物的成膜，因此能够以高成膜速率形成光学多层膜。即，具备有按照在电磁性及压力方面与靶材相互影响的方式而被设置的活性种源，因此通过由向靶材施加电压而产生的等离子体与由活性种源产生的等离子体的相互作用，使得靶材和基板之间的区域的等离子体密度升高。其结果为，靶材周围的Ar+等溅射气体活性种的量增加，溅射效率提高。另外，溅射效率提高，因此在靶材表面形成金属化合物之前，金属或具有导电性的金属化合物从靶材表面弹出。因而，可以抑制在靶材表面上形成金属化合物，可以防止成膜速率的下降。进一步地，由活性种源生成反应性气体的活性种，因此即使以较少的反应性气体量也能够得到高反应率。其结果为，即使减少反应性气体的导入量也能够使从靶材弹出的非完全化合物的颗粒、以及由该颗粒堆积于基板上而形成的非完全化合物的薄膜形成物充分反应。因此，能够以金属模式或过渡区域模式生成金属化合物薄膜。另外，能量源在与真空槽之间具备用于将能量供给至真空槽内的电介质窗，该电介质窗按照与所述基板平行、或以相对于所述基板呈小于90°的角度向所述靶材侧倾斜的方式配置。因此，能够一边通过对金属或具有导电性的金属化合物靶材进行溅射，从而使从靶材弹出的非完全化合物的颗粒向基板方向飞散、一边同时进行由该非完全化合物颗粒堆积于基板上而形成的非完全化合物的薄膜形成物向金属的完全化合物的变换。其结果为，无需对靶材和活性种源进行空间及压力方面的分离，能够按照在电磁性及压力方面相互影响的方式进行设置。 此时，可以在所述真空槽内具备搬运所述基板的基板搬运单元，在所述靶材的所述基板搬运方向的上游侧及下游侧中的至少一侧具备所述活性种源。如此，在靶材的上游侧及下游侧中的至少一侧具备活性种源，因此能够一边通过对金属靶材进行溅射，从而使从靶材弹出的非完全化合物的颗粒向基板方向飞散、一边同时进行由该非完全化合物颗粒堆积于基板上而形成的非完全化合物的薄膜形成物向金属的完全化合物的变换，无需对靶材和活性种源进行空间及压力方面的分离，能够按照在电磁性及压力上相互影响的方式进行设置。此时，所述能量源可以为通过所述电介质窗、利用感应耦合或表面波而生成等离子体的等离子体源。因这种构成，所以能够适当选择自由基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜形成装置，其是在真空槽内，经溅射而在基板上形成金属化合物的薄膜的薄膜形成装置，该薄膜形成装置的特征在于，在所述真空槽内具备由金属或具有导电性的金属化合物构成的靶材、和活性种源，所述活性种源按照在电磁性及压力方面与该靶材相互影响的方式而设置、并且可生成反应性气体的活性种；所述活性种源具备供给所述反应性气体的气体源、和将能量供给至所述真空槽内从而将所述反应性气体激发为等离子体状态的能量源；所述能量源在与所述真空槽之间具备用于将所述能量供给至所述真空槽内的电介质窗；该电介质窗按照与所述基板平行、或以相对于所述基板呈小于90°的角度向所述靶材侧倾斜的方式配置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：宫内充祐，村田尊则，菅原卓哉，盐野一郎，姜友松，林达也，长江亦周，
申请(专利权)人：株式会社新柯隆，
类型：发明
国别省市：日本;JP