[發(fā)明專利]成膜方法、成膜裝置、壓電膜、壓電器件和液體排出裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980136836.1
• 申請日: 2009-09-16
• 公開（公告）號: CN102159748A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 藤井隆滿;直野崇幸;新川高見
• 申請（專利權(quán)）人: 富士膠片株式會社
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;B41J2/045;B41J2/055;B41J2/16;H01L21/31;H01L21/316;H01L41/09;H01L41/18;H01L41/187
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 陳平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及成膜方法和成膜裝置，所述成膜方法和成膜裝置用于使用等離子體通過氣相沉積在基板上形成含有靶的構(gòu)成元素的膜。本發(fā)明還涉及使用所述成膜方法形成的壓電膜，以及包括該壓電膜的壓電器件和液體排出裝置。

背景技術(shù)

濺射是這樣一種成膜方法：其中將基板和靶放置成相互面對，并且使在減壓下等離子體化的氣體碰撞該靶，從而碰撞的能量使分子或原子從靶彈射出并且沉積在基板上。日本未審查專利公開11(1999)-335828和11(1999)-350126(此后分別稱為專利文件1和2)各自公開了一種成膜裝置，所述成膜裝置是用來在典型的成膜工藝中使用濺射在面內(nèi)方向上實(shí)現(xiàn)均勻的膜厚度分布。

專利文件1公開了一種濺射成膜裝置，所述裝置包括用于引入將要被等離子體化的氣體的氣體入口，所述入口設(shè)置在用于對進(jìn)行成膜的加工室進(jìn)行真空排出的排出路徑附近(見，例如權(quán)利要求1和圖1)。公開的是，這種裝置通過降低加工室中的壓力梯度而可以實(shí)現(xiàn)在面內(nèi)方向上的均勻膜厚度分布(見第0019段)。

專利文件2公開了一種成膜裝置，所述成膜裝置包括設(shè)置在加工室和排出室之間的分隔區(qū)域處的氣體限制裝置(或氣體控制裝置)，所述氣體限制裝置用于限制將要被等離子體化的氣體的流動，在所述加工室中進(jìn)行成膜(見權(quán)利要求1、2、4和5)。作為一個(gè)具體的方面，公開了所述氣體限制裝置包括：安置在所述加工室和所述排出室之間的分隔區(qū)域處的氣體限制板；和設(shè)置在排出室處的閘板(shutter)(見，例如權(quán)利要求7和8，以及圖1)。

專利文件2教導(dǎo)了：氣體限制裝置允許在加工室中提供均勻的等離子體密度分布(見權(quán)利要求1和4)和降低加工室中氣體的壓力梯度(見權(quán)利要求2和5)，并且這些效果提供了在面內(nèi)方向上的均勻膜厚度分布(見，例如第0024段)。

專利文件2還教導(dǎo)了：通過氣體限制裝置可以實(shí)現(xiàn)在要被加工的物體周圍均勻的電位分布，其中氣體引入側(cè)和排出側(cè)都被地面包圍(見，例如權(quán)利要求3和6)，并且這對于實(shí)現(xiàn)在面內(nèi)方向上的均勻膜厚度分布也是有效的(見，例如第0024段)。

在理論上，通過濺射形成的膜的組成應(yīng)當(dāng)與靶的組成基本上相同。然而，如果膜的構(gòu)成元素包括具有高蒸氣壓的元素，則該元素趨向于在形成的膜的表面上經(jīng)受逆向?yàn)R射(reverse?sputtering)，并且這可能常常使得難以提供具有與靶的組成基本上相同組成的膜。

所述逆向?yàn)R射是這樣的一種現(xiàn)象，其中如果在構(gòu)成元素中濺射的容易性(濺射率)存在大的差別，則在構(gòu)成元素中比沉積在基板上的其它元素對濺射更敏感的一種元素優(yōu)先通過濺射粒子濺射出膜的表面，盡管從靶濺射的元素具有與靶幾乎相同的組成。

例如，在作為具有高鐵電性的鈣鈦礦型氧化物的PZT(鋯鈦酸鉛)中，Pb比Ti和Zr更對逆向?yàn)R射敏感，并因此Pb在膜中的濃度趨向于低于Pb在靶中的濃度。同樣，在A位含有Bi或Ba的鈣鈦礦型氧化物中，這些元素具有高的蒸氣壓并因而具有類似的趨勢。

在含Zn化合物中，Zn具有高的蒸氣壓并因而具有類似的趨勢。例如，在氧化鋅透明導(dǎo)電膜或者透明半導(dǎo)體膜如與具有與氧化錫銦(ITO)相似的優(yōu)異的電學(xué)和光學(xué)特性并且廉價(jià)而且是豐富資源的InGaZnO₄(IGZO)中，Zn比其它構(gòu)成元素更加對逆向?yàn)R射敏感，并且Zn在膜組成中的含量趨向于低于Zn在靶組成中的含量。

為了獲得如在以上實(shí)例中所表達(dá)的體系期望組成，已經(jīng)采取了措施，如使用含有濃度增加的對逆向?yàn)R射敏感的元素的靶。

本發(fā)明人已經(jīng)使用可商購的濺射裝置在具有6英寸直徑的基板上形成了PZT膜，并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)膜的Pb濃度在面內(nèi)方向上是不同的(見比較例1和2，其將在下文中描述)。在具有對逆向?yàn)R射敏感的組成的情況下，認(rèn)為有必要更嚴(yán)格地控制成膜條件，以提供在面內(nèi)方向上的均勻條件。

盡管專利文件1和2教導(dǎo)了通過控制氣體流動而在加工室中提供均勻的氣體壓力或均勻的等離子體密度分布，但是均勻的水平未描述并且是不清楚的。

在專利文件1中公開的結(jié)構(gòu)中，將氣體通過設(shè)置在相對于基板的側(cè)面上的單口引入，并且在同一側(cè)面排出。在專利文件2中公開的結(jié)構(gòu)中，氣體從相對于基板的側(cè)面引入，并且在使用氣體限制裝置限制氣體排出的情況下在另一側(cè)面排出。由于在兩種結(jié)構(gòu)中，對于氣體流動的控制僅從相對于基板的一個(gè)或多個(gè)側(cè)面發(fā)揮作用，所以可能很難說可以實(shí)現(xiàn)在加工室內(nèi)的基板的面內(nèi)方向上的氣體壓力分布的高度均化。在專利文件1中公開的結(jié)構(gòu)中，氣體入口安置在排出路徑附近，并因此引入到加工室中的氣體被立即排出。因此，大概非常有可能的是沒有將必要量的氣體進(jìn)料到加工室中。