[发明专利]薄膜形成装置及薄膜形成方法

说明书

本发明涉及连接物理蒸镀装置和化学蒸镀装置的小型的薄膜形成时间短的薄膜形成装置及薄膜形成方法。

近年来，将导电体、半导体、介电体、磁性体、超导体等各种材料加工到薄膜上制造薄膜器件的技术之开发很为流行。因而，对应于各种目的开发了多种薄膜形成装置。其中，有在同一内腔中进行物理蒸镀及化学蒸镀的薄膜形成装置(例如，特开平5-109655号公报)。本发明人等制作了和图5所示同样原理的薄膜形成装置。其构成为在反应腔50内设有内藏衬底加热器的电极51和电极52，电极52上接有高频电源53。而内藏衬底加热器的电极51上设衬底54，内藏衬底加热器的电极51在薄膜形成中由衬底回转机构55转动。56是为了提高反应腔50中的真空度用的排气系统。57是用来在化学蒸镀时导入将原材料加热气化而成的蒸气的管子。用此种薄膜形成装置制造如图6所示那种属于薄膜器件之一的薄膜电容的场合，首先，从管子57导入用于溅射的惰性气体氩气(流量2SCCM)，再将铂等下部电极材料做的溅射用靶子58固定在电极52的上部，在衬底54上用属于物理蒸镀法之一的rf溅射法形成铂等的下部电极59。此时基板54的温度约600℃，反应腔50内的气压约为1.4Pa。其次，下部电极59上用等离子体化学蒸镀法形成B _a1-x Sr_xTiO₃等的介电体膜60。此时，一边由管子57导入原材料蒸气(钡、锶、钛的有机金属化合物)、反应气体(氧)、运载气体(氩)一边发生形成等离子体。此时衬底54的温度约600℃，反应腔内的气压约7Pa。最后，在介电体膜60上的和下部电极59相同的条件形成铂等的上部电极61。

此外，物理蒸镀和化学蒸镀用单独的装置分别进行也广泛实行着。

对于这种已有技术，用在同一腔内进行物理蒸镀和化学蒸镀的薄膜形成装置制造薄膜器件，用化学蒸镀法形成薄膜后用物理蒸镀法形成薄膜之际，为了提高真空度，腔内壁和电极的清扫需要非常长的时间是个问题。这是由于在化学蒸镀时导入的原材料被加热气化而成的蒸气经冷却、再固化而附着残存在腔内壁和电极上之故。另一方面，物理蒸镀和化学蒸镀用单个装置进行则有所谓装置的设置面积变大的问题。

本发明的目的在于提供消除此种已有问题的小型的薄膜形成时间短的薄膜形成装置和薄膜形成方法。

为达到上述目的，本发明的薄膜形成装置是一种具有至少一台物理蒸镀装置、至少一台化学蒸镀装置的薄膜形成装置，其特征在于还具有分别连接在上述物理蒸镀装置和化学蒸镀装置以及共同的排气装置的排气管、和排气路切换装置。

其次，本发明的薄膜形成方法是一种用于具有分别与至少一台物理蒸镀装置、至少一台化学蒸镀装置连接的共同排气装置的薄膜形成装置来形成薄膜的方法，其特征在于通过排气路切换装置和排气管将排气装置连接到上述任一个蒸镀装置上进行对基材表面的蒸镀后，通过排气路切换装置和排气管将排气装置连接到另一个蒸镀装置上对基材表面再进行蒸镀。

关于上述薄膜形成装置或者薄膜形成方法，在排气路切换装置和物理蒸镀装置之间的排气管、以及排气路切换装置和化学蒸镀装置之间的排气管中选择的至少一个排气管上最好设置连接部。

另外，对于上述薄膜形成装置或者薄膜形成方法，最好是在至少一台物理蒸镀装置和至少一台化学蒸镀装置之间连接有至少一个开关阀的衬底移动通路，通过此衬底移动通路移动衬底的移动机构接在所述物理蒸镀装置或所述化学蒸镀装置上。

还有，对于上述薄膜形成装置或者薄膜形成方法，最好是由所述物理蒸镀装置和化学蒸镀装置中任一种装置在衬底上形成薄膜，在上述两蒸镀装置排气状态下，通过有所述开关阀的衬底移动通路、使用所述衬底的衬底移动机构将所述衬底移向所述两蒸镀装置的另一个之后，在衬底上形成薄膜，不将衬底曝露在大气中而形成薄膜。

还有，对于上述薄膜形成装置或者薄膜形成方法，最好是物理蒸镀装置将拟形成的薄膜材料的气体或离子在衬底上凝结固化，是一种不伴有化学反应地形成薄膜的装置。

还有，对于上述薄膜形成装置或者薄膜形成方法，物理蒸镀装置最好是从真空蒸镀、离子喷镀、溅射、离子化蒸镀、反应性离子喷镀、分子束外延(molecular beam epitaxy)中选择的装置。

还有，对于上述薄膜形成装置或者薄膜形成方法，化学蒸镀装置最好是一种将由拟形成薄膜材料的构成元素组成的化合物气体供给到衬底上，由在气相中或衬底上起化学反应而形成薄膜的装置。