[发明专利]微波等离子体生成装置和采用该装置的磁控溅射成膜装置

说明书

技术领域

本发明涉及能够在低压条件下生成微波等离子体的微波等离子体生成装置和采用该装置的磁控溅射成膜装置。

背景技术

作为采用溅射的成膜方法，存在二极溅射法、磁控溅射法等。例如在利用高频（RF）进行的二极溅射法中，存在成膜速度较慢，由从靶材飞出来的二次电子的照射导致基材的温度易于上升这样的问题。由于成膜速度较慢，因此，RF二极溅射法不适合量产。另一方面，在采用磁控溅射法时，能够利用在靶材表面产生的磁场捕捉从靶材飞出来的二次电子。因此，基材的温度不易上升。另外，由于能够利用捕捉到的二次电子促进气体的离子化，因此，能够加快成膜速度。（例如参照专利文献1、2）。

专利文献1：日本特开平6－57422号公报

专利文献2：日本特开2010－37656号公报

专利文献3：日本特开2005－197371号公报

专利文献4：日本特开平7－6998号公报

专利文献5：日本特开2003－301268号公报

在磁控溅射法中，从成膜速度等的方面考虑，大多采用DC（直流）磁控溅射法（包含DC脉冲方式）。但是，在DC磁控溅射法中存在若不对靶材施加恒定的高电压则等离子体不稳定、或者不生成等离子体这样的问题。因此，通常对靶材施加几百伏特的高电压。在施加电压较高时，存在从靶材飞出粒子团这样的粒径较大的粒子的情况。在粒径较大的粒子附着于基材时，会在形成的膜的表面产生凹凸。在膜表面的凹凸较大的情况下，氧等易于吸附在凹部，有可能使膜自身、与膜接触的对应材料劣化。另外，有可能由凸部导致对应材料劣化。

发明内容

本发明即是鉴于这样的实际情况而做成的，其课题在于提供能够形成表面的凹凸较小的薄膜的磁控溅射成膜装置、和该成膜装置所采用的、能够在低压条件下生成微波等离子体的微波等离子体生成装置。

（1）本发明人基于对利用DC磁控溅射法进行的成膜反复进行深入研究的结果，得出了这样的观点：只要在照射微波等离子体的同时利用由磁控管放电生成的等离子体（以下适当地称作“磁控管等离子体”）进行成膜，就能够降低施加电压，能够解决上述课题。但是，为了抑制杂质进入，维持薄膜质量，通常是在磁控管等离子体稳定的恒定的低压条件下进行磁控溅射。成膜时的压力期望为0.5Pa～1.0Pa左右。另一方面，一般的微波等离子体生成装置是在5Pa以上的压力较高的条件下生成微波等离子体（例如参照专利文献3）。因此，在使用以往的微波等离子体生成装置的情况下，在进行磁控溅射的1Pa以下的低压条件下难以生成微波等离子体。其理由被认为如下。

图6表示以往的微波等离子体生成装置的等离子体生成部的立体图。如图6所示，等离子体生成部9具有波导管90、缝隙天线91、电介质部92。缝隙天线91以堵塞波导管90的前方开口部的方式配置。即，缝隙天线91形成波导管90的前壁。在缝隙天线91中形成有多个长孔状的缝隙910。电介质部92以覆盖缝隙910的方式配置在缝隙天线91的前表面（真空容器侧）。如图中前后方向的空心箭头Y1所示，从波导管90的右端传送来的微波经过缝隙910入射到电介质部92。如图中左右方向的空心箭头Y2所示，入射到电介质部92的微波沿着电介质部92的前表面920传播。由此，生成微波等离子体P。

在此，从缝隙910向电介质部92入射的微波的入射方向（箭头Y1）与电介质部92的前表面920正交。因此，入射到电介质部92的微波被生成的微波等离子体P遮挡，将行进方向改变90°从而在电介质部92的前表面920传播（箭头Y2）。这样，由于微波与生成的微波等离子体P垂直地入射，因此，作为等离子体源的微波难以传播到微波等离子体P。因此，一般认为难以在低压条件下生成等离子体。

因此，本发明人着眼于微波相对于生成的微波等离子体的入射方向，开发了一种即使在1Pa以下的低压条件下也能够生成微波等离子体的微波等离子体生成装置。即，本发明的微波等离子体生成装置用于在真空容器内生成微波等离子体，其特征在于，包括：矩形波导管，其用于传送微波；缝隙天线，其配置在该矩形波导管的一个面，具有供该微波通过的缝隙；电介质部，其以覆盖该缝隙天线的该缝隙的方式配置，等离子体生成区域侧的表面与从该缝隙入射的该微波的入射方向平行。

图3表示本发明的微波等离子体生成装置的等离子体生成部的立体图。另外，图3是表示等离子体生成部的一实施方式的图（参照后述的第一实施方式）。图3并未对本发明的微波等离子体生成装置有任何限定。