[發明專利]反應性濺射裝置和反應性濺射方法

在審

• 申請號: 201810192417.0
• 申請日: 2018-03-09
• 公開（公告）號: CN108570647A
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 廣木珠代
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 宋巖

公開了反應性濺射裝置和反應性濺射方法。反應濺射裝置通過采用靶材和反應性氣體以化合物、轉移和金屬模式中的任何一種執行沉積，其中反應性濺射裝置包括惰性氣體饋送單元、反應性氣體饋送單元、向靶材供給電力的電力供給單元、檢測在向靶材供給電力時生成的等離子體發射的檢測單元，以及控制單元，該控制單元調節反應性氣體的流率以將一波長處的等離子體發射強度或從多個波長處的等離子體發射強度計算的值維持在指定值，并且其中控制單元控制等離子體發射強度或其計算值的指定值，使得轉移模式中的陰極電壓V與化合物模式中的陰極電壓V_c的比V/V_c接近于預設值，這兩個陰極電壓是在沉積期間檢測的。

技術領域

本公開涉及反應性濺射裝置和反應性濺射方法。

背景技術

反應性濺射處理被已知作為沉積方法。在反應性濺射處理中，通過在引入反應性氣體的情況下，利用靶材(target)材料的濺射現象來在沉積基板上形成化合物膜。例如，在形成氧化膜的情況下，通過在引入諸如Ar之類的惰性氣體和氧氣的情況下生成放電并引起靶材材料的濺射來在沉積基板上形成氧化膜。

反應性濺射被分成三種模式，其中沉積速率和膜質量依賴于膜形成期間靶材的表面狀態而不同。這些模式通常被稱為金屬模式、轉移(transition)模式和化合物模式，并且對應于三種不同的狀態。已知在膜形成期間的反應性濺射中的三種狀態可以使用考慮反應性氣體的流入、泵的排出以及在靶材表面處發生反應而排出的物理模型來解釋。(A.Pflug，Proceedings of the Annual Technical Conference，Society of Vacuum Coaters2003,241-247(以下稱為“非專利文獻1”))。

在化合物模式中，反應性氣體以足以將使用的靶材的整個表面從金屬改變成化合物的量存在于腔室內，并且化合物的膜被形成在膜形成基板上。在那種狀態下，更容易形成具有化學計量比例的化合物，但沉積速率比其它狀態下的沉積速率慢。在金屬模式中，腔室內不存在足以將使用的靶材的表面從金屬改變為化合物的量的反應性氣體，并且在靶材表面中，金屬以比化合物更高的比率存在。結果，金屬模式中的沉積速率高于化合物模式中的沉積速率，但是在沉積基板上形成的膜是金屬膜。轉移模式是化合物模式與金屬模式之間的模式，并且表示反應性氣體以將靶材表面部分地從金屬改變為化合物的量存在于腔室內的狀態。因此，在轉移模式中，沉積速率高于化合物模式中的沉積速率，并且可以依賴于條件獲得具有接近化學計量比例的成分的化合物。因此，在工業基礎上通常執行轉移模式中的沉積。

然而，由于轉移模式提供了其中沉積速率對反應性氣體的流率(flow rate)高度敏感地改變的不穩定區域，所以需要控制沉積速率以確保穩定的沉積。從這個觀點來看，通常，經常以利用等離子體發射監測(以下簡稱為“PEM”)來監測等離子體發射并調節反應性氣體的流率的方式來執行PEM控制，以控制沉積速率。日本專利特開No.2002-180247提出了如下的方法，除了調節反應性氣體的流率以保持由PEM控制監測的等離子體發射強度等于設定值的一般PEM控制以外，還基于陰極放電電壓來修改等離子體發射強度的設定值。

當將反應性濺射應用于光學膜時，需要檢查膜的厚度和吸收以確保膜滿足預定的性能。在長時間連續在大量基板上形成化合物膜的情況下，也在真空腔室的內部形成化合物膜。在PEM控制中控制用于檢查膜厚度的沉積速率。然而，在一些裝置中，真空腔室的內部的電位分布由于真空腔室的內部的構件表面的導電率的改變而改變很大，由此不僅在沉積期間的放電電壓，而且在金屬模式和化合物模式中的放電電壓改變很大。因此，膜質量改變，并且在一些情況下，膜吸收也改變。

發明內容