溅射装置、膜的制造方法和电子器件的制造方法与流程

本发明涉及溅射装置。

背景技术：

近年来，显示器及照明、电子基板、建材等的需求提高，特别是在不耐热的柔性基板等上的成膜要求反应性溅射的过渡模式下的高速成膜。

在进行过渡模式下的成膜时，采用对等离子体发光进行监视并对反应性气体流量进行PID(比例、积分、微分)控制以将发光强度保持为固定的、被称为PEM(plasma emission monitor：等离子体发射监控)的控制方法进行(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-124811号公报

但是，在针对于大面积基板采用专利文献1所述的PEM控制方法来进行反应性溅射法的成膜的情况下，需要如图1所示地沿阴极的长度方向配置多个光导入部(例如准直器)，在各光导入部分别连接发光强度检测器(分光器、光电子倍增管、光电倍增管(Photomultiplier Tube)等)，并对每个检测器独立地设置PEM控制系统。这里，图1的PEM控制系统由根据检测出的发光强度来调整反应性气体的供给量的下位PC(个人计算机)和与下位PC连接的MFC(massflow controller：质量流量控制器)构成。此外，在图1中，设置有用于统括下位PC的上位PC。

并且，由于在各检测器之间存在个体差(灵敏度差)，因此需要进行各检测器间的个体差修正，控制系统及控制软件容易复杂。因此，有可能招致由控制误差、修正误差等引起的膜质及膜厚分布的劣化及装置成本的上涨。

技术实现要素：

本发明正是鉴于上述那样的课题而完成的，提供在针对于大面积基板进行过渡模式下的成膜时能够针对多个光导入部采用一个发光强度检测器和一个控制机构来进行PEM控制的溅射装置。

一种溅射装置，其在真空室内在被成膜部件上形成膜，该溅射装置的特征在于，其具备：阴极，其设置有靶材；气体供给部，其向真空室内供给气体；发光强度检测器，其对形成膜时产生的等离子体的发光强度进行检测；多个光导入部，其将所述等离子体的光导入到所述发光强度检测器；和切换开关部，其用于将所述发光强度检测器选择性地与所述多个光导入部中的任一个连接。

发明效果

由于本发明如上构成，因此成为在针对大面积基板进行过渡模式下的成膜时能够针对多个光导入部采用一个发光强度检测器和一个控制机构来进行PEM控制的溅射装置。

标号说明

1 真空室

2 被成膜部件

3 阴极

4 气体供给部

5 发光强度检测器

6 光导入部

7 切换开关部

8 CPU部

14 校正光源

15 吹扫用气体导入部

16 控制机构

附图说明

图1是现有示例的概略说明图。

图2是本发明的优选的一个实施例的装置的概略说明图。

图3是光导入部(准直器)的放大概略说明图。

图4是切换控制的概略说明图。

图5是本发明的优选的另一示例1的装置的概略说明图。

图6是图5中的切换开关部的放大概略说明图。

图7是本发明的优选的另一示例2的装置的概略说明图。

图8是本发明的优选的另一示例3的光导入部(准直器)的放大概略说明图。

具体实施方式

根据附图，示出本发明的作用来对本发明的优选的实施方式简单地进行说明。

在图2所示的装置中，在通过溅射在被成膜部件2上形成反应性膜时，能够根据等离子体的发光强度来调整反应性气体的供给量，能可靠地在过渡模式下形成反应性膜。

这里，对于等离子体的发光强度，通过切换开关部7选择多个光导入部中的任一个来依次地通过发光强度检测器5检测从一个光导入部导入的发光的强度。例如，通过构成为：分别每隔t秒切换多个光导入部以依次地检测从各光导入部导入的等离子体的发光强度，从而即使未对每个光导入部均设置检测器，也能够对多个光导入部各自的设置部位的发光强度以足够的频率进行监视。

因此，与图1那样的结构相比，能够简化装置结构，此外，无需检测器之间的个体差修正，能够抑制控制系统及控制软件的复杂化以控制成本。此外，本发明在反应性溅射装置中特别有效。

[实施例]

根据附图对本发明的具体的实施例进行说明。

本实施例是如下的反应性溅射装置：在真空室1内对置配设玻璃基板或膜等被成膜部件2和设置有靶材的旋转阴极3，在真空室1内导入O₂、N₂等反应性气体并采用PEM控制方法进行反应性溅射，形成反应性膜。

具体而言，在本实施例中，如图2所示，是如下结构：设置有一对旋转阴极3和用于供给反应性气体的三个气体供给部4(气体喷头)，所述一对旋转阴极3沿与通过搬送机构搬送的被成膜部件2的搬送方向垂直的方向设置，所述气体供给部4在该旋转阴极3之间沿旋转阴极3设置有多个气体排出口，并且，沿旋转阴极3而与各气体喷头对应地设置有三个作为光导入部6的准直器。无需一定在每个气体供给部4设置光导入部6，但由于通过在每个气体供给部设置光导入部6而容易对由各气体供给部4供给的气体适当地进行控制，因此是优选的。

气体喷头分别设置在旋转阴极3的中央部、左部、右部，中央部的气体喷头构成得比左右部的气体喷头的尺寸长。由于旋转阴极3的端部区域特别容易发生膜不平整，因此，利用这样的结构使供给到端部的气体流量最佳化以减少膜不平整。此外，虽在图2中未示出，但由于从中央部的长尺寸的气体喷头均匀地排出气体，因此，还优选形成如下结构：在通过MFC调整流量后使气体的流路分支而与气体喷头连接，使气体从多处流入。

将等离子体发出的光向发光强度检测器5导入的光导入部6经由切换开关部7而通过光纤被连接于作为发光强度检测器5的分光器。具体而言，对切换开关部7进行切换控制，以使所述光导入部6分别经光纤而被连接于输入侧的多个切换端子(在图1中是1ch～3ch(通道))，所述发光强度检测器5经光纤而被连接于输出侧公共端子，选择将所述等离子体发出的光导入的所述光导入部中的任一个。

此外，为了在周围的影响(从其它区域入射的散射光等)减少的状态下将设置部位的发光状态向发光强度检测器5引导，光导入部6优选具有准直结构。如图3所示，本实施例的光导入部6具有准直结构，所述准直结构设置有导入部件和准直透镜，所述导入部件具备贯通孔，所述准直透镜将等离子体发出的光向贯通孔的内部朝向光纤导入。导入部件设置有吹扫用气体导入部15，所述吹扫用气体导入部15用于导入吹扫用气体，所述吹扫用气体防止溅射形成的膜附着于准直透镜和导入部件的内周面。吹扫用气体导入部15由Ar气体导入管和节流阀构成，所述Ar气体导入管的一端与设置于导入部件的内周面的开口连接，另一端与Ar气罐连接，所述节流阀对该Ar气体导入管进行开闭。因此，通过在成膜时调整节流阀而将Ar气体喷射到导入部件内，由此能够抑制成膜材料侵入到光导入部6内。

通过控制机构16进行切换开关部7的切换控制。该控制机构16由通常的PC(个人计算机)的CPU(中央处理器)部8和控制部9构成。通过CPU部8同时进行上述切换开关部7的切换控制及操作转速/方向控制部12进行的旋转阴极3的转速和旋转方向的控制。

此外，在对来自所述气体供给部4的反应性气体的供给量进行控制以使由发光强度检测器5检测出的发光强度成为预先设定的发光强度时，根据来自CPU部8的指令操作控制部9来调整MFC11以控制反应性气体(O₂及N₂)的供给量。此外，还可以通过控制部9操作DC/AC(直流/交流)电源10以控制向旋转阴极3施加的电压等。

在本实施例中，构成为：根据预先设定的切换时间自动地按规定的巡回周期反复地进行切换控制。具体而言，如图4所示构成切换开关部7、CPU部8和控制部9，以按Tsec周期进行借助于各发光强度检测器5的检测。

即，例如，在将切换开关部7切换到1通道后，在t₁sec从发光强度检测器5取得发光强度，将该发光强度值转送至控制部9，进行PEM控制，设定下一周期(Tsec)的MFC1通道的流量值。关于其它通道也依次地同样进行(另外，在本实施例中t₁＝t₂＝t₃)。因此，在本实施例中按Tsec周期进行PEM控制，确认了过渡模式下的成膜能够良好地持续。

如上所述，通过借助于切换开关部7自动地依次切换将所述等离子体发出的光向所述发光强度检测器5导入的所述光导入部6，从而能够通过一个所述发光强度检测器5检测出设置有多个所述光导入部6的多个位置处的所述等离子体的发光强度。

此外，在本实施例中，构成为，将校正光源14连接于切换开关部7的切换端子(4通道)，从而能够将该校正光源14和所述发光强度检测器5连接起来，通过借助于发光强度检测器5检测来自校正光源14的光，从而能够进行发光强度检测器5的校正。因此，通过将切换端子切换到4通道，从而能够检测出发光强度检测器5的老化导致的灵敏度误差并进行修正。此外，本实施例的切换开关部7具备对测量值设定修正范围并在测量值处于修正范围外时发出警报以催促确认的警报功能。

另外，例如，也可以如图5、图6所示的另一示例1那样构成为：检测出包括光导入部6在内的光路整体的灵敏度误差并进行灵敏度修正。具体而言，也可以构成为：以对置的方式配置光导入部6和光射出部17，能够将光导入部6与发光强度检测器5连接，能够将光射出部17与校正光源14连接，以使得来自校正光源14的光经光射出部17、光导入部16而被导入到发光强度检测器5。在该情况下，如图6所示，在每个通道成对地配置光射出部17和光导入部6。此外，在另一示例1中也与上述同样地为如下结构：切换开关部7具备对测量值设定修正范围并在测量值处于修正范围外时发出警报以催促确认的警报功能。由此，能够检测出系统整体的灵敏度误差以进行灵敏度修正。

此外，上述控制机构16也可以为如下结构：具备滞后特性取得单元，该滞后特性取得单元自动地增减反应性气体而自动取得当时的指定波长的发光强度并将其以图表化的形式显示在与CPU部8连接的显示器上。通过使用滞后特性取得单元，从而能够预先得知在进行过渡模式下的成膜时的大致的反应气体供给量。

另外，本实施例使用了旋转阴极3，例如，如图7所示的另一示例2那样在将本发明应用于转盘(カルーセル)型溅射装置的情况下也同样。图7是如下结构：使周面设置有多个被成膜部件2的滚筒旋转，并且在真空室1内表面的三处分别设置阴极3(靶材)以进行成膜。在图7中，构成为这样：在三个靶材的附近位置分别配置光导入部6，能够分别检测出在各靶材附近产生的等离子体的发光。在图7中，标号13是由控制部9进行控制的阴极3的电源。其余与本实施例相同。

在使用上述实施例中所述的装置而在被成膜部件上形成膜的情况下，优选的是，在膜形成过程中，通过一个发光强度检测器在多处依次地检测等离子体的发光强度，并调整气体流量，以使得检测结果成为规定的发光强度。另外，也可以在膜形成前进行调整，在该情况下，可以采用这样的方法：在调整后在装置内设置被成膜部件，或者，在调整后将闸门打开以开始成膜。此外，也可以使用本发明的装置来形成用于电极等的膜并通过蒸镀、CVD(化学气相成膜)、涂布等方法形成其它膜，从而制造电子器件。

另外，作为光导入部6的另一示例3，还优选的是，具有如图8所示的准直结构，以便在设置部位的发光状态为周围的影响(从其它区域入射的散射光等)减少的状态下经由光纤将等离子体发出的光向发光强度检测器5引导。如图8所示，本另一示例3的光导入部6具有导入部件和连接部22，所述导入部件具有贯通孔20，所述连接部22与将等离子体的光向所述发光强度检测部引导的光纤连接，贯通孔20的靠所述连接部侧的直径小于所述等离子体的光入射的一侧的直径。并且，在贯通孔20与连接部22之间设置有防附着部件21。更具体而言，光导入部6具备：第一取入口18，其是将等离子体发出的光取入的取入口；和第二取入口19，其在该第一取入口18的里侧，比所述第一取入口18小，从第二取入口19被取入的等离子体发出的光穿过贯通孔20并透过防附着部件21后被引导向光纤。所述防附着部件21是防止成膜材料附着于光纤的部件，材质是被发光强度检测器5测量的波长透过的材质即可，也可以是玻璃或树脂。

并且，在光导入部6设置有吹扫用气体导入部15，所述吹扫用气体导入部15用于导入吹扫用气体，所述吹扫用气体防止成膜材料附着在防附着部件21、贯通孔20、第一取入口18和第二取入口19的内周面等。吹扫用气体导入部15由Ar气体导入管和节流阀构成，所述Ar气体导入管的一端与设置于导入路的内周面的开口连接，另一端与Ar气罐连接，所述节流阀对该Ar气体导入管进行开闭。因此，通过在成膜时调整节流阀以将Ar气体喷射到光导入部6内，从而能够抑制成膜材料侵入到光导入部6内。

另外，本发明不限于本实施例，各构成要素的具体结构可适当地设计。