成膜装置、膜的制造方法和程序的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及使用复合材料的成膜装置、膜的制造方法、以及用于使计算机作为成膜装置的控制部发挥功能的程序。
【背景技术】
[0002]以往，公知有使用过滤阴极真空电弧(简称为FCVA)法进行成膜的方法(例如，参照专利文献I)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]【专利文献I】日本特开2005- 139547号公报
【发明内容】
[0006]发明要解决的课题
[0007]存在这样的方法:使用FCVA法得到包含碳和碳以外的金属元素的膜(简称为复合膜)。在该方法中，考虑的是将利用碳原料的FCVA机构和利用碳以外的金属元素的原料的FCVA机构组合来使用。然而，在该方法中，需要多个FCVA机构。由于一个FCVA机构具有等离子体产生机构和电磁过滤器等，因而在多个FCVA机构中，需要多个等离子体产生机构和多个电磁过滤器等。因此，当采用多个FCVA机构时，成膜装置变得复杂。
[0008]并且，还考虑了这样的方法:以利用FCVA法得到复合膜为目的，使用FCVA机构，该FCVA机构利用包含碳和碳以外的金属元素的复合材料。在该方法中，FCVA机构可以是一个。然而，由于复合膜中的组成比反映有复合材料中的碳和碳以外的金属元素的组成比，因而控制复合膜中的组成比是困难的。例如，在得到不同组成比的复合膜的情况下，必须使用不同组成比的复合材料。
[0009]用于解决课题的手段
[0010]在本发明的第I方式中，提供一种成膜装置，其使用混合有多种原料的复合材料，使包含多种原料中的多种元素的膜成膜于对象物上，其中，成膜装置具有:放电部，其对复合材料产生电弧放电，使多种元素处于等离子体状态并释放出来；和控制部，其根据朝向对象物的等离子体流中存在的多种元素的组成比，控制到达对象物的等离子体流的量。
[0011]在本发明的第2方式中，提供一种膜的制造方法，其具有如下步骤:准备具有多种元素的复合材料的步骤；用于产生电弧放电而从复合材料生成等离子体流的等离子体产生步骤；观测多种元素的比率的观测步骤；以及根据等离子体流中的多种元素的比率，控制到达被成膜体的等离子体流的量的控制步骤。
[0012]在本发明的第3方式中，提供一种程序，其用于使计算机作为第I方式的成膜装置中的控制部发挥功能。
[0013]另外，上述发明的概要未列举本发明的全部必要特征。并且，这些特征组的子组合也可成为本发明。
【附图说明】
[0014]图1是示出第I实施方式中的使用FCVA法的成膜装置的图。
[0015]图2是示出第I实施方式中的放电部的放大图的图。
[0016]图3是示出第I实施方式的复合材料中的光谱强度对波长的图。
[0017]图4是示出第I实施方式的复合材料中的光谱强度对时间的变化的图。
[0018]图5A是示出第I实施方式中的组成比的控制算法的图。
[0019]图5B是以时间轴示出图5A的控制算法的图。
[0020]图6A是示出第2实施方式中的组成比的控制算法的图。
[0021]图6B是示出在图6A中计算出平均组成比(:2之后的控制算法的图。
[0022]图7是示出第3实施方式中的使用FCVA法的成膜装置的图。
[0023]图8是示出第4实施方式中的计算机的硬件结构的一例的图。
【具体实施方式】
[0024]以下，通过发明的实施方式说明本发明，以下的实施方式并不限定权利要求范围的发明。并且，在实施方式中说明的特征的全部组合对发明的解决手段不一定是必须的。
[0025]图1是示出第I实施方式中的使用FCVA法的成膜装置100的图。成膜装置100使用混合有多种原料的复合材料11，使包含多种原料中的多种元素的膜成膜于作为成膜对象物的基板80，成膜装置100具有:放电部10、过滤部20、测定部30、扫描部40、控制部50和成膜室70。
[0026]在放电部10的内部放置有复合材料11。在复合材料11内混合有多种原料。多种原料也可以是碳和作为碳以外的金属元素的钛和铝等。在本例中，在复合材料11内混合有碳和钛。另外，在本例中，复合材料11电接地。
[0027]放电部10具有等离子体产生触发器15和触发器移动部16。等离子体产生触发器15具有末端是尖的形状的接触部14。当使高电压的接触部14与复合材料11的表面接触分离时，对复合材料11产生电弧放电。通过电弧放电，碳和钛处于等离子体状态并从复合材料11释放出来。另外，触发器移动部16使接触部14相对于复合材料11的位置移动。移动后的接触部14可以与复合材料11的表面的不同位置接触。因此，可以在复合材料11的不同位置产生电弧放电。
[0028]过滤部20与放电部10连接。过滤部20是例如等离子体流电磁的空间过滤器。过滤部20是弯曲的筒形状。过滤部20对等离子体流施加磁场，控制等离子体流的流动。
[0029]过滤部20根据等离子体流内包含的离子的离子价数和离子质量，改变从放电部10产生的等离子体流的方向。在本例中，过滤部20使作为预定的离子种类的碳离子和钛离子的流通过(等离子体流29)。然而，过滤部20改变由预定的离子种类以外的离子构成的等离子体流的方向，使该等离子体流与弯曲的筒的内部碰撞(等离子体流27)。因此，过滤部20可以在过滤部20内遮蔽等离子体流27。
[0030]过滤部20具有卷绕在弯曲的筒的外部表面的绕组25。绕组25也可以形成螺线管线圈。通过使电流流过绕组25，可以在过滤部20的内部施加沿着弯曲的筒的内部的磁场。并且，通过控制流过绕组25的电流量，可以控制磁场的大小。因此，通过控制磁场的大小，可以根据离子价数和离子质量控制离子流。
[0031]测定部30测定等离子体流中的多个离子的存在比。测定部30是例如观测发光分光光谱并确定多个离子的光谱强度的发光分光光度计。测定部30也可以是依据等离子体流中对象离子种类而观测吸收光谱的测定部。测定部30设置成与过滤部20连接。可以根据多个离子的光谱强度比，计算等离子体流中的多个离子的存在比。可以利用测定部30观测等离子体流的同时，通过将等离子体流照射到基板80，确定成膜在基板80上的元素的组成比。在本例中，通过观测碳离子和钛离子固有的波长的光谱强度，确定成膜在基板80上的碳和钛的组成比。另外，在本说明书中，组成比只要没有特别说明就是指原子数比。
[0032]本例的测定部30配备在比扫描部40靠近放电部10的位置的过滤部20处。另外，测定部30也可以配备在比放电部10靠近扫描部40的位置的过滤部20处。并且，测定部也可以配备在后述的扫描部40处。在将测定部30配备在扫描部40处的情况下，可以将设置在过滤部20处的绕组25无间隙地配置，因而与将测定部30配备在过滤部20处的情况相比较，可以更均匀地产生磁场。另外，作为测定部30，除了发光分光光度计以外，还可以使用紫外?可见区域的吸收分光光度计、拉曼分光光度计、CARS分光光度计、朗缪尔探针等。
[0033]扫描部40设置在过滤部20与成膜室70之间。等离子体流的一部分在通过了过滤部20之后，进入到扫描部40。通过了扫描部40的等离子体流被引导到成膜室70。
[0034]扫描部40通过在与等离子体流交叉的方向上改变磁场的大小，控制等离子体流照射到基板80上的方向。例如，扫描部40通过对等离子体流不施加磁场，可以使等离子体流照射到基板80上(等离子体流43)。并且，扫描部40通过在与等离子体流交叉的方向上施加磁场，可以调节基板80中的成膜位置。通过使用扫描部40均匀地扫描基板80的表面，可以使形成在基板80上的膜均匀成膜。并且，扫描部40通过施加比均匀地扫描基板80的表面的情况大的磁场，还可以改变等离子体流的流动方向，不向基板80照射等离子体流(等离子体流45)。
[0035]在本例中，在过滤部20与成膜室70之间设置有扫描部40。另外，还可以省略扫描部40。S卩，过滤部20也可以构成为与有基板80的成膜室70直接连结。
[0036]控制部50根据来自测定部30的信息，控制放电部10的等离子体产生触发器15和触发器移动部16、绕组25的电流量、扫描部40的磁场、以及后述的位于成膜室70的闸门部60的位置。控制部50根据测定部30测定的、朝向基板80的等离子体流中存在的多种元素的组成比，控制到达基板80的等离子体流的量。
[0037]在对复合材料11施加电弧放电来产生等离子体流的情况下，观测到了等离子体流中的多种元素比进行时间变动。因此，在本例中，控制部50在使用测定部30测定等离子体流中存在的多种元素的组成比的随时间变动的同时，控制等离子体流。
[0038]具体地，控制部50从测定部30取得朝向作为成膜对象物的基板80的等离子体流中存在的多种元素的组成比的随时间变动信息。然后，控制部50根据该随时间变动，控制到达基板80的等离子体流的量。例如，控制部50通过调整过滤部20的磁场的大小，调整照射到基板80上的等离子体流的量。由此，包含多种原料中的多种元素的膜成膜在基板80上。另外，到达对象物的等离子体流的量也可以是等离子体流的流量，即每单位时间内到达对象物的等离子体流的量。
[0039]并且，控制部50控制成，在多种元素的组成比在预定的范围外的情况下，不对基板80照射等离子体流。另一方面