[发明专利]溅射设备和薄膜形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及溅射设备和薄膜形成方法，更特别地，涉及获 得均一性品质优异的膜并且抑制从靶材产生粒子的溅射设备和 薄膜形成方法。

背景技术

在溅射设备的反应溅射中，如氧气或氮气等反应气体与如 氩气等惰性气体一起被导入，以在真空室内发生溅射。在该反 应溅射中，由于所产生的等离子体中的氩离子碰撞靶材，靶材 的粒子被击出。靶材的粒子与上述反应气体反应，并且由该反 应所产生的反应物形成的膜沉积在基板上。另外，如果反应气 体的浓度高，则靶材的表面与反应气体反应以形成化合物层。 由于这些物质被溅射，具有期望组成的反应物沉积在基板上。

在传统的溅射设备的情况下，从真空室的壁附近进行到真 空室的气体导入。真空室内的气体浓度保持均一，直到产生等 离子体为止。然而，一旦产生等离子体，反应气体与等离子体 中的溅射原子反应从而被消耗。因此，反应气体的浓度在等离 子体的周围高而在等离子体的中央部低。另外，如上所述，在 真空室的壁附近进行气体导入。因此，即使连续供给反应气体， 也由等离子体外侧的反应首先消耗反应气体。从而，在等离子 体的外侧和内侧之间可能出现反应气体的浓度梯度。结果，可 能出现如下问题：沉积在基板上的膜的品质在中央部与外周部 之间是不同的。

因此，为了解决上述问题，过去已经提出了几个提案。

根据专利文献1，公开了一种溅射设备，在该溅射设备中， 也从设置于靶材的多个小孔或者设置于插入构件的多个小孔以 及从传统的气体导入口(设置在真空室的壁附近的气体导入口) 导入气体，其中，插入构件被置于被分割靶材的分割面上。

专利文献1：日本特开平5-320891号公报

发明内容

然而，尽管专利文献1所示的方法由于能够使等离子体中的 反应气体的分布均一而成为有效的技术，但是该方法具有下述 待解决的问题。首先，在作为专利文献1所公开的一种形式的通 过在靶材自身中产生小孔来导入气体的方法中，可消耗的靶材 需要被加工，从而导致运行成本增加。另外，还需要在垫板 (backing plate)中产生小孔，从而当接合具有小孔的靶材时需 要相当高的精度。随着基板和靶材的尺寸增加，如上所述的该 问题变得日益严重。

接着，在作为专利文献1所公开的另一形式的从设置在插入 构件中的多个小孔导入气体的方法中，其中，该插入构件被置 于被分割靶材的分割面上，由于设备构造的原因，溅射时电压 也被施加到插入构件。因此，不仅靶材被溅射，而且插入构件 也被溅射，因此，基板可能被污染。

另外，随着平行板式溅射设备中的基板和靶材的尺寸的增 加，垫板也不可避免地变得更大。另一方面，由于制造方法或 者操作的问题，难以制造作为一体部件的大的垫板。因此，采 用例如如下方法：形成通过将多个构件(也被称为垫板元件) 放在一起而使尺寸增加的垫板(也被称为大尺寸垫板)，并且将 大尺寸垫板安装到设备。然而，垫板元件之间的间隙用作粒子 产生源，并且在如ITO膜等透明导电膜的情况下可成为产生结 瘤(nodule)的原因。也就是说，粒子积聚在各垫板之间的间 隙中，并且积聚的粒子在间隙中堆积形成结瘤。产生结瘤的进 程导致如薄膜形成速度降低和电弧放电频率增加等问题。这进 一步导致关闭设备以进行去除结瘤的工作，从而降低了制造效 率。另外，结瘤可能导致产生额外的粒子，并且额外的粒子可 能例如附着到形成于基板的膜，从而可能导致膜品质的劣化。

本发明的目的是解决上述问题并且提供溅射设备和薄膜形 成方法，使得即使对于较大的基板也能够获得均一性品质优异 的膜并且抑制粒子和结瘤的产生。

本发明的第一方面是一种溅射设备，该溅射设备包括：真 空容器；基板保持件，其位于真空容器内以支撑基板；多个垫 板，其被配置成与基板保持件相对以支撑多个靶材；以及气体 导入机构，其用于将气体导入到真空容器中；其中，多个垫板 被配置成彼此之间形成有第一间隙，气体导入机构经由第一间 隙导入气体。

本发明的第二方面是一种薄膜形成方法，其利用根据第一 方面的溅射设备在基板上形成薄膜，该方法包括在多个垫板上 配置彼此之间形成有间隙的多个靶材的步骤，其中，多个靶材 被以如下方式配置在多个垫板上：使得多个靶材两两之间的第 二间隙比多个垫板两两之间的第一间隙小，并且第二间隙与第 一间隙的至少一部分重叠。