專利名稱：濺鍍裝置及濺鍍成膜方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及濺鍍裝置，尤其涉及可以抑制濺鍍中所產(chǎn)生的熱電子射入到工件(被 濺鍍品)的濺鍍裝置以及濺鍍成膜方法。
背景技術(shù)：
目前所知的濺鍍是將要求具有高品質(zhì)的半導(dǎo)體、液晶、等離子顯示器、光盤等的薄 膜，成膜于金屬、塑料等工件上的制造技術(shù)。但是，在上述濺鍍中所產(chǎn)生的熱電子成為引起作為濺鍍對象的工件溫度上升的主 要原因(非專利文獻(xiàn)1)，特別是工件使用塑料等耐熱性低的材料時，就會在濺鍍中導(dǎo)致工 件變形等問題。目前已知，為了抑制熱電子射入到工件，專利文獻(xiàn)1公開了在真空槽的槽壁設(shè)置 熱電子吸引部件的電磁場壓縮型磁控濺鍍裝置。但是，在該裝置中，因工件與熱電子吸引部件的距離較大，抑制熱電子射入到工件 的效果比較差。非專利文獻(xiàn)1 以光電子學(xué)領(lǐng)域為中心的濺鍍法的薄膜制作、控制技術(shù)，p58，技術(shù) 信息協(xié)會專利文獻(xiàn)1 日本特開平10-96719號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而提出的，其目的在于提供一種濺鍍裝置，由此即使 對作為工件的耐熱性低的塑料等材料進(jìn)行濺鍍成膜，也可以抑制熱電子射入到工件，從而 防止發(fā)生熱量引起的工件變形的問題。本發(fā)明人為了解決上述問題而銳意進(jìn)取，其結(jié)果構(gòu)思出通過在特定位置設(shè)置用于 捕獲在濺鍍中所產(chǎn)生的熱電子的部件，可以解決上述問題，從而完成了本發(fā)明。S卩，本發(fā)明的濺鍍裝置，是在真空腔室內(nèi)具備靶材和設(shè)置成與靶材對向且具有旋 轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)盤式工件夾具的濺鍍裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具具有工件夾具支撐 部和多個工件保持部，所述工件保持部設(shè)置于所述工件夾具支撐部的外周，所述轉(zhuǎn)盤式工 件夾具和/或工件保持部設(shè)置成能夠圍繞位于連接靶材與轉(zhuǎn)盤式工件夾具的旋轉(zhuǎn)軸的平 面的垂直面之內(nèi)的軸旋轉(zhuǎn)，所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具的內(nèi)側(cè)設(shè)置有熱電子捕獲部件。而且，本發(fā)明的工件上成膜的方法，是通過對靶材進(jìn)行濺鍍而在安裝于與靶材對 向設(shè)置且進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤式工件夾具的工件上成膜的方法，其特征在于使所述工件圍繞 位于連接靶材與轉(zhuǎn)盤式工件夾具的旋轉(zhuǎn)軸的平面的垂直面之內(nèi)的軸旋轉(zhuǎn)，并且通過設(shè)置于 所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具內(nèi)側(cè)的熱電子捕獲部件捕獲熱電子。根據(jù)本發(fā)明，由于濺鍍中所產(chǎn)生的熱電子被熱電子捕獲部件捕獲，因而可抑制熱 電子射入到工件。其結(jié)果，即使采用塑料等耐熱性低的材料，也不會大幅增加工件的溫度而 通過濺鍍進(jìn)行成膜。
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而且，現(xiàn)有的濺鍍裝置尤其在對三維形狀的工件執(zhí)行濺鍍時，為了改善均鍍(均 勻鍍膜)能力，多數(shù)使用采取非平衡磁場的磁控濺鍍，但由于這樣會導(dǎo)致工件附近的電子 密度上升，因此多用于提升等離子密度的情形。在這個過程中，如上所述，工件附近的電子 密度提升，由此熱電子容易流向工件側(cè)，導(dǎo)致工件溫度進(jìn)一步上升。但是，根據(jù)本發(fā)明，即使 在采取該非平衡磁場的濺鍍中，也可以抑制工件的升溫。而且，本發(fā)明還可以有效應(yīng)用于具備對濺鍍所產(chǎn)生的等離子照射無線電波或者微 波，使等離子密度(電子密度)上升的機構(gòu)的裝置中。


圖1為本發(fā)明的同軸型磁控濺鍍裝置的主要部分示意圖；圖2為圖1的A-A，剖視圖；圖3為磁鐵結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為從圖2的B方向觀察的磁鐵結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為轉(zhuǎn)盤式工件夾具的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為用于捕獲熱電子的部件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為轉(zhuǎn)盤式工件夾具的另一種結(jié)構(gòu)的示意圖。符號說明1為同軸型磁控濺鍍裝置，2為真空腔室，3為靶材，4為磁鐵容置部，5 為靶材磁鐵，5a為磁鐵支撐棒，5b、5c、5b為磁鐵，6為轉(zhuǎn)盤式工件夾具，6a為工件夾具支撐 部，6b為工件保持部，6c為掛鉤部，7為工件，8為排氣口，9為氣體導(dǎo)入口，10為等離子用高 壓電源，11為偏壓電源，12為接地，15為小型轉(zhuǎn)盤式工件夾具，20為熱電子捕獲部件，20a為 熱電子捕獲部，20b為支撐部。
具體實施例方式以下，結(jié)合附圖，繼續(xù)對本發(fā)明進(jìn)行說明，其中，附圖表示作為本發(fā)明的一種實施 方式的使用圓筒形靶材的磁控濺鍍裝置(以下稱作同軸型磁控濺鍍裝置)。圖1為模式性地表示同軸型磁控濺鍍裝置的主要部分的示意圖。圖中，1表示同軸 型磁控濺鍍裝置，2表示真空腔室，3表示圓筒形靶材，4表示磁鐵容置部，5表示靶材磁鐵，6 表示轉(zhuǎn)盤式工件夾具，7表示工件，8表示排氣口，9表示氣體導(dǎo)入口，20表示熱電子捕獲部 件。而且，圖2為圖1的A-A’剖視圖。圖中，符號1 9以及20所表示的部件與上述 說明相同，符號10表示等離子用高壓電源，符號11表示偏壓電源，符號12表示接地。真空腔室2只要能夠在其內(nèi)部設(shè)置靶材3及轉(zhuǎn)盤式工件夾具6，則對其大小以及形 狀沒有特別的限制。并且，在真空腔室2設(shè)置有排氣口 8。該排氣口 8連接有旋轉(zhuǎn)泵、渦輪 分子泵等的真空泵(未圖示)。而且，在真空腔室2設(shè)置有用于導(dǎo)入濺鍍所使用的氣體的氣 體導(dǎo)入口 9。對于用于濺鍍的氣體并沒有特別的限定，可以使用例如氬氣、氮氣、氧氣等。圓筒形靶材3是針對向以下端為支撐部的圓筒狀的導(dǎo)管，根據(jù)噴鍍等將靶材以特 定厚度附著于除所述支撐部之外的所述導(dǎo)管的外表面上。靶材的材質(zhì)可以采用例如硅、鈦、 鋯、金、銀、銅、銦、錫、鉻、鋁、碳等金屬以及這些金屬的氧化物或者氮化物等。而且，導(dǎo)管的 材質(zhì)可以選擇例如不銹鋼、銅、鋁等。所述圓筒形靶材3配置成與真空腔室2的長邊方向(圖1的垂直于紙面的方向)相同程度的長度。所述圓筒形靶材3與真空腔室2電絕緣，且 連接于高壓電源的一端。而且，高壓電源的另一端與真空腔室2連接(參照圖2)。圓筒形靶材3的內(nèi)部設(shè)置有磁鐵容置部4，而且在其內(nèi)部設(shè)置有相對于圓筒形靶 材3具有足夠長度的靶材磁鐵5。在圓筒形靶材3和磁鐵容置部4之間供應(yīng)有用于冷卻圓 筒形靶材3的冷卻水。靶材磁鐵5由被固定于磁鐵支撐棒5a的三個磁鐵5b、5c以及5d構(gòu) 成。將磁鐵5b及5d的磁鐵支撐棒側(cè)設(shè)為N極，而將靶材側(cè)設(shè)為S極，磁鐵5c則被設(shè)置成 與磁鐵5b及5d磁極相反(參照圖3)。而且，所述磁鐵5b及5d在靶材磁鐵5的上下端連 接，形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)(參照圖4)。若要使所述磁鐵5產(chǎn)生平衡的磁場，可使磁鐵5c的磁力等 效于由磁鐵5b及5d所構(gòu)成的磁鐵的磁力，而若要使磁鐵5產(chǎn)生非平衡的磁場，可使磁鐵5c 的磁力弱于由磁鐵5b及5d所構(gòu)成的磁鐵的磁力。轉(zhuǎn)盤式工件夾具6被設(shè)置成與靶材對向。如圖5所示，所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具6由 工件夾具支撐部6a以及多個工件保持部6b構(gòu)成略圓筒狀，且工件保持部6b具備用以固定 工件的多個掛鉤6c。工件保持部6b被設(shè)置在所述工件夾具支撐部6a的外周部。所述轉(zhuǎn)盤 式工件夾具6和/或工件保持部6b被設(shè)置成能夠以位于連接圓筒形靶材3的軸與轉(zhuǎn)盤式 工件夾具6的旋轉(zhuǎn)軸的平面的垂直面內(nèi)的平行軸旋轉(zhuǎn)，優(yōu)選為設(shè)置成能夠以與圓筒形靶材 3的軸相平行的軸旋轉(zhuǎn)，由此各自獨立地或同步地旋轉(zhuǎn)(公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn))。所述轉(zhuǎn)盤式工件夾 具6與真空腔室2電絕緣。在轉(zhuǎn)盤式工件夾具6的內(nèi)側(cè)設(shè)置有用于捕獲在濺鍍中產(chǎn)生的熱電子的熱電子捕 獲部件20。所述熱電子捕獲部件20具有與轉(zhuǎn)盤式工件夾具6的工件保持部6b相同程度的 長度，如圖6所示，由圓筒狀的熱電子捕獲部20a及其支撐部20b所構(gòu)成。所述熱電子捕獲 部20a及支撐部20b采用可以捕獲熱電子的材料，優(yōu)選采用例如銅、鋁等金屬，不銹鋼等合 金材料。而且，特別是熱電子捕獲部20a以具有使氣體或濺鍍粒子通過的孔的形態(tài)制作為 宜，優(yōu)選采用例如金網(wǎng)、網(wǎng)眼、沖孔金屬板等。并且，熱電子捕獲部件20優(yōu)選為可以施加偏 壓，此時優(yōu)選為使熱電子捕獲部件20與真空腔室2以及轉(zhuǎn)盤式工件夾具6絕緣，并將其連 接于偏壓電源11的一端，且將偏壓電源11的另一端設(shè)置為接地。向熱電子捕獲部件20施 加偏壓時，優(yōu)選的電壓范圍為0 +200V，但是當(dāng)電壓過高時，會對成膜造成不良影響，因此 以+50V左右為最佳。而且，本發(fā)明所使用的轉(zhuǎn)盤式工件夾具的另一形態(tài)如圖7所示，可以舉出在所述 轉(zhuǎn)盤式的工件夾具支撐部6a設(shè)置小型轉(zhuǎn)盤式工件夾具15的示例。小型轉(zhuǎn)盤式工件夾具 15與轉(zhuǎn)盤式工件夾具6相同，由工件夾具支撐部及工件保持部所構(gòu)成，工件保持部具備多 個掛鉤。小型的轉(zhuǎn)盤式工件夾具15及其工件夾具支撐部設(shè)置成能夠以位于連接圓筒形靶 材3的軸與轉(zhuǎn)盤式工件夾具6的旋轉(zhuǎn)軸的平面的垂直面內(nèi)的平行軸旋轉(zhuǎn)，優(yōu)選為被設(shè)置成 能夠以與圓筒形靶材3的轉(zhuǎn)軸平行的軸旋轉(zhuǎn)，由此各自獨立或同步旋轉(zhuǎn)(公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn))。此 時，將熱電子捕獲部件20設(shè)置在轉(zhuǎn)盤式工件夾具6和/或小型轉(zhuǎn)盤式工件夾具15的內(nèi)側(cè)。在以上說明的裝置中，在執(zhí)行濺鍍時，首先在真空腔室2進(jìn)行排氣之后，供應(yīng)濺鍍 氣體。然后，由連接于靶材3和真空腔室2的高壓電源10提供電力(在直流電源的情況下， 將靶材3設(shè)為陰極)，依此開始輝光放電，可以開始執(zhí)行濺鍍。在上述裝置中，雖然濺鍍開始的同時產(chǎn)生熱電子，但是該熱電子被設(shè)置在轉(zhuǎn)盤式 工件夾具6內(nèi)側(cè)的熱電子捕獲部件20吸收，并到達(dá)接地。其結(jié)果，抑制熱電子射入工件。而且，通過對熱電子捕獲部件20施加正偏壓，可進(jìn)一步提高熱電子的捕獲率。使用以上說明的本發(fā)明的同軸型磁控濺鍍裝置，并以下述條件在工件上成膜時， 因抑制了熱電子射入到工件，由此成膜之后的工件沒有發(fā)生變形等情形。<成膜條件>工件ABS樹脂濺鍍氣體氬靶材鈦磁場非平衡型腔室內(nèi)真空度1(T3 l(T4Torr輸入功率10kW電源類型直流捕獲熱電子的部件銅網(wǎng)對捕獲熱電子的部件施加的偏壓+50V時間20 30分鐘并且，在上述說明中，雖然對將圓筒形的靶材作為靶材使用的同軸型磁控濺鍍裝 置進(jìn)行了說明，但本發(fā)明的特征在于在轉(zhuǎn)盤式工件夾具內(nèi)側(cè)設(shè)置熱電子捕獲部件，不會對 靶材的種類等形成影響，因此即便是對例如將平板形靶材作為靶材使用的磁控濺鍍裝置、 不使用靶材用磁鐵的濺鍍裝置等，仍可以實施本發(fā)明。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明因有效抑制由濺鍍所產(chǎn)生的熱電子，因此可以適用于對塑料等耐熱性低的 材料實施濺鍍。由此，可以有效地用于在將要求高品質(zhì)薄膜的半導(dǎo)體、液晶、等離子顯示器、 光盤等的薄膜，成膜于金屬、塑料等工件上的情形。
權(quán)利要求
一種濺鍍裝置，在真空腔室內(nèi)具備靶材、設(shè)置成與所述靶材對向且具有旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)盤式工件夾具，其特征在于，所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具具備工件夾具支撐部和多個工件保持部，所述工件保持部設(shè)置在所述工件夾具支撐部的外周部，所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具和/或工件保持部被設(shè)置成能夠以位于連接所述靶材與所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具的旋轉(zhuǎn)軸的平面的垂直面內(nèi)的軸旋轉(zhuǎn)，在所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具的內(nèi)側(cè)設(shè)置有熱電子捕獲部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濺鍍裝置，其特征在于，所述熱電子捕獲部件可以施加偏壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濺鍍裝置，其特征在于，所述熱電子捕獲部件具有使氣體或 濺鍍粒子通過的孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濺鍍裝置，其特征在于，還具備靶材磁鐵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濺鍍裝置，其特征在于，靶材磁鐵產(chǎn)生非平衡磁場。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的濺鍍裝置，其特征在于，所述靶材為圓筒形結(jié)構(gòu)，且靶材 磁鐵設(shè)置于所述靶材內(nèi)部。
7.一種濺鍍成膜方法，通過對靶材進(jìn)行濺鍍，在安裝于設(shè)置成與所述靶材對向且旋轉(zhuǎn) 的轉(zhuǎn)盤式工件夾具的工件上進(jìn)行成膜，其特征在于，使所述工件以位于連接所述靶材和轉(zhuǎn)盤式工件夾具的旋轉(zhuǎn)軸的平面的垂直面內(nèi)的軸 旋轉(zhuǎn)，并且，通過設(shè)置在所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具內(nèi)側(cè)的熱電子捕獲部件捕獲熱電子。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的濺鍍成膜方法，其特征在于，以磁控濺鍍執(zhí)行靶材的濺鍍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種濺鍍裝置，其即使將塑料等耐熱性低的材料作為工件而通過濺鍍成膜時，也能夠抑制熱電子射入工件，因此不會發(fā)生因熱量而導(dǎo)致工件變形等問題。所述濺鍍裝置在真空腔室內(nèi)具備靶材、設(shè)置成與所述靶材對向且具有旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)盤式工件夾具，其特征在于，所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具具備工件夾具支撐部和多個工件保持部，所述工件保持部設(shè)置在所述工件夾具支撐部的外周部，所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具和/或工件保持部被設(shè)置成能夠以位于連接靶材與轉(zhuǎn)盤式工件夾具的旋轉(zhuǎn)軸的平面的垂直面內(nèi)的軸旋轉(zhuǎn)，在所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具的內(nèi)側(cè)設(shè)置有熱電子捕獲部件。
文檔編號C23C14/34GK101855383SQ200880116429
公開日2010年10月6日 申請日期2008年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月13日
發(fā)明者堀江邦明, 高橋直樹 申請人:荏原優(yōu)萊特科技股份有限公司