[发明专利]碳化硅薄膜的成膜方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用激化辅助溅射法在基板上形成由SiC组成的透明硬质薄膜的方法。

背景技术

在Si靶材的溅射中公知有以下方法：通过与惰性气体(Ar)一起流入反应性气体(O₂、N₂、CH₄等)的、所谓的反应性溅射法在基板上形成硅系薄膜(SiO₂、SiC、Si₃N₄等)(专利文献1的背景技术)。也公知使用CVD(化学气相生长)装置，使用SiH₄作为Si原料气体在基板上形成SiC单晶体薄膜的方法，该CVD(化学气相生长)装置构成为：在同一SiC薄膜形成工艺的进行中，在基板的前处理阶段(升温过程以及高温过程)、以及薄膜在基板上生长的阶段瞬时切换所供给的碳氢化合物气体的种类，或者在降温阶段也瞬时切换所供给的碳氢化合物气体的种类，从而能够提供更适于各阶段的种类的碳氢化合物气体(专利文献2)。另外，还公知如下的半导体膜的制作方法：在惰性气体和氢的混合气体氛围下对硅靶材和碳靶材进行溅射，在基板上形成Si_xC_1-x膜(其中，0＜x＜1)，成膜后进行热退火(专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平3-271197号公报

专利文献2：日本专利特开2010-95431号公报

专利文献3：日本专利特许3386436号公报

发明内容

-发明所要解决的技术课题-

但是，在专利文献1的背景技术的反应性溅射法中，因为溅射效率极差，所以存在薄膜生成的时间变长、制造成本升高这样的缺点。在专利文献2的CVD法中，作为Si原料来使用的SiH₄具有自燃性，在制作工序上存在极危险的缺点。另外，在CVD法中需要将基板温度例如设定在1400℃等高温之后执行工艺，不适合对塑料基板等耐热性低的基板的处理。由专利文件3的方法得到的半导体膜的透过率低，无法用于要求透明性的用途。

在本发明的一个方面提供如下的成膜方法：能够以短时间且安全地、甚至对于耐热性低的基板也能够高效地形成透过率和膜强度高、可用于光学用途的碳化硅薄膜。

-解决技术课题的技术方案-

根据本发明，该成膜方法在真空状态中独立地控制对靶材的溅射和等离子中的暴露，同时在移动中的基板上形成碳化硅的薄膜，该成膜方法的特征在于，

在惰性气体的气体氛围下，对材质不同的多个靶材分别进行溅射，在基板上形成含有硅和碳的中间薄膜，

然后将上述中间薄膜暴露在等离子中(或使其接触)，使该中间薄膜变换为超薄膜，之后对于该超薄膜反复进行上述中间薄膜的形成和向上述超薄膜的膜变换，上述等离子是在惰性气体和氢的混合气体的气体氛围下产生的。

上述发明可通过使用成膜装置来实现，该成膜装置构成为在单一的真空容器内将反应工序区域和多个成膜工序区域各自在空间上分离配置，并能够独立地控制各区域的处理。

具体地说，提供如下成膜方法，该成膜方法使用作为一个例子的上述成膜装置，并在移动中的基板上形成碳化硅的薄膜，其特征在于，

在惰性气体的气体氛围下，在各成膜工序区域的每一个中，对所述多个靶材中的任一个进行溅射，在基板上形成含有硅和碳的中间薄膜，

然后在所述反应工序区域，使所述中间薄膜暴露在等离子中，使该中间薄膜变换为超薄膜，之后对该超薄膜反复进行所述中间薄膜的形成和向所述超薄膜的膜变换，上述等离子是在惰性气体和氢的混合气体的气体氛围下产生的。

-发明效果-

根据上述发明，使在惰性气体的气体氛围下被溅射而在基板上形成的含有硅和碳的中间薄膜，暴露在惰性气体和氢的混合气体的气体氛围下产生的等离子中，从而变换为超薄膜，此后反复进行这些工序，由此能够短时间且安全地、而且即使是对低耐热性基板也能够有效地形成碳化硅薄膜。

根据本发明方法而成膜的碳化硅薄膜的透过率和膜强度高、且适用于光学用途。即，根据本发明能够得到如下的光学基板，该光学基板在基板上具有碳化硅的薄膜，在波长650nm～700nm下的透过率是70％以上，薄膜侧的维氏硬度HV为1300以上。

附图说明

图1是表示实现本发明方法的成膜装置的一个例子的局部横剖面图。

图2是沿着图1的II-II线的局部纵剖面图。