CN1320156C

CN1320156C - 薄膜的制造方法及溅射装置

Info

Publication number: CN1320156C
Application number: CNB2003101130606A
Authority: CN
Inventors: 宋亦周; 樱井武
Original assignee: Shincron Co Ltd
Current assignee: Shincron Co Ltd
Priority date: 2002-12-25
Filing date: 2003-12-25
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2023-12-25
Also published as: CN1536098A; JP3824993B2; JP2004204304A

Abstract

本发明提供简单易行的制造膜厚倾斜程度大的薄膜的薄膜制造方法及溅射装置。该方法通过使真空室11内的成膜工序区20、40和反应工序区60在空间上相互分离并通过溅射形成薄膜。在中间薄膜形成工序形成由不完全反应物形成的中间薄膜。该中间薄膜形成工序中，在基板S和靶29a、29b、49a、49b之间设有使形成的薄膜膜厚均匀的修正板35和使形成的薄膜具备对应基板S形成薄膜的面的所需膜厚分布的屏蔽板36，在基板S相对修正板35和屏蔽板36移动的同时形成中间薄膜。在形成最终薄膜的膜组成转化工序中，在反应工序区60使中间薄膜和反应性气体的活性基反应，使最终薄膜的膜厚与中间薄膜的膜厚相比有所增加。

Description

薄膜的制造方法及溅射装置

技术领域

本发明涉及薄膜的制造方法及溅射装置，特别涉及通过溅射在基板上形成具有所需膜厚分布的薄膜的薄膜制造方法及溅射装置。

背景技术

现有在基板上形成薄膜的光学部件和电子部件等。这样的光学部件和电子部件中，有些部件的薄膜是在基板上膜厚分布不均匀，向一定方向增加或减少的薄膜(以下称作“倾斜膜厚薄膜”)。例如用于液晶投影机的分光镜也尝试使用倾斜膜厚薄膜。

图21是说明使用分光镜的液晶投影机光学***结构的示意图。如图21所示，液晶投影机的光学***包括发光部310、分光部320、光调制部330、光混频部340和投影部350。分光部320中配置有分光镜321和反射镜322，分光镜321将从发光部310发出的光分离成红、绿、蓝的光束R、G、B。为生成所需画面，分离成光束R、G、B的光束在光调制部330进行调制。然后将在光调制部330调制后的光束R，G，B在光混频部340混频，生成所需画面，生成的画面经投影部350放大。

如上所述，分光镜321将从发光部310发出的光分离成红、绿、蓝的光束R、G、B。为了用液晶投影机放映出鲜明的画面，希望利用分光镜321将反射光和透射光的波长范围明显地区分开。同时，如果为了使液晶投影机小型化而缩小发光部310和分光部320的距离，则有时不能利用分光镜321明显地区分反射光和透射光的波长范围。即，缩短发光部310和分光部320的距离，则从发光部310对分光镜321发出的光的入射角度在分光镜321距发光部310近的一侧(一端)和远的一侧(另一端)产生细微的差异，有时在反射光波长中产生偏移。

因此，为了消除这种不良现象，尝试改变分光镜表层的薄膜的光学特性，使其从分光镜一端向另一端逐渐变化。具体地说，将倾斜膜厚薄膜用于分光镜，使光学膜厚度具有一定的倾斜，用膜厚度的倾斜，修正伴随分光镜入射角度偏移的反射光波长的偏移。关于形成这样的倾斜膜厚薄膜的成膜技术，已知有例如倾斜蒸镀技术。

图22是说明现有蒸镀技术中的倾斜蒸镀技术的图示。蒸镀技术作为形成薄膜的技术被广泛认知，如图22(A)所示，在以蒸镀源201为中心的近球面上的基板保持装置202上设置多个基板204，(图中左侧以3个基板204为例)，各基板204和蒸镀源201的距离相等，同时一边旋转基板保持装置202，一边进行蒸镀，在各基板204上形成均匀膜厚的薄膜。

与此相反，在倾斜蒸镀技术中，如图22(A)所示，各基板205相对蒸发源201成倾斜状，配置在基板保持装置202上(图中以右侧3个基板205为例)，从蒸镀源201到基板205一端的距离为D1，从蒸镀源201到基板205另一端的距离变成D2，在基板205上形成倾斜膜厚薄膜。

作为形成倾斜膜厚薄膜的技术，除了所述倾斜蒸镀技术之外，已知还有如专利文献1、专利文献2所述的屏蔽蒸镀技术。图23是说明以往的蒸镀技术中屏蔽蒸镀技术的图示。如图23(A)所示，屏蔽蒸镀技术通过将特殊形状的屏蔽板(mask)203配置在基板204和蒸镀源201之间，启动屏蔽板203(例如旋转)的同时，进行蒸镀，形成具有所需膜厚分布的薄膜。

专利文献1

特开平7-138740号公报(第2-4页、图1)

专利文献2

特开平2-73974号公报(第2-4页、第1图)

但是，利用一般的蒸镀法制作薄膜时，蒸镀源和基板之间必需有一定的间隔。一般来说，蒸镀源和基板的间隔为500mm～1000mm。因此存在如下问题。倾斜蒸镀法中，即使基板保持装置202保持基板205倾斜，从蒸镀源201到基板205的一端的距离D1和从蒸镀源201到基板205另一端的距离D2的差与蒸镀源和基板之间的距离相比只是极小的差，相对基板的大小，只能制作膜厚的倾斜程度小的薄膜。

因此，以达到液晶投影机小型化为例，当要求增大分光镜中膜厚的倾斜程度时，现有的蒸镀法不能制造具有充分膜厚倾斜的倾斜膜厚薄膜。

另外，现有的蒸镀技术中，通常一边使基板保持装置202旋转(公转)，且使基板204自身旋转(自转)，一边进行蒸镀，此时，如果采用现有的屏蔽蒸镀法，在基板保持装置202上配置多个基板204的装置或对应基板204的公转或自转对屏蔽板203的形状或屏蔽板203的驱动装置进行设计等，困难的是屏蔽板203的形状等不得不变得复杂。

特别是如图22(B)和图23(B)所示，设置多个蒸镀源201形成薄膜时，各蒸镀源201的蒸发物质的蒸发速度和分布不同，存在有要考虑这些情况对应于各基板204位置来设计屏蔽板203形状等极为困难的问题。另外，在多个蒸镀源201使用的蒸发物质不同，薄膜由不同的物质构成的薄膜层叠形成，但对应多个蒸镀源201，使用的屏蔽板203形状相同，同时屏蔽板203的设置位置也相同，所以还存在有难以独立地调整由不同物质构成的各层的膜厚分布，很难在各层得到精密的膜厚分布的问题。

发明内容

因此，鉴于上述问题，本发明的目的是提供简单易行的制造膜厚倾斜程度大的薄膜的薄膜制造方法及溅射装置。

根据本发明第1项的技术，上述课题可以通过使真空室内的第1成膜工序区和第2成膜工序区在空间上相互分离，并通过溅射形成薄膜的薄膜制造方法解决，所述制造方法包括如下工序；在第1成膜工序区配置第1靶，为了使形成的薄膜膜厚均匀，在所述第1靶和所述基板之间配置修正板，同时为了使形成的薄膜具有所需膜厚分布，在所述第1靶和所述基板之间配置屏蔽板，通过在所述基板相对所述修正板和所述屏蔽板移动的同时进行溅射，在所述基板上形成薄膜的工序；在第2成膜工序区配置第2靶，在所述第2靶和所述基板之间配置所述修正板和所述屏蔽板；通过在所述基板相对所述修正板和所述屏蔽板移动的同时进行溅射，在所述基板上形成薄膜的工序。

如上所述，为了使形成的薄膜膜厚均匀而配置修正板，同时为了使形成的薄膜具有所需膜厚分布而配置屏蔽板，在空间上分离的第1成膜工序区和第2成膜工序区分别进行溅射，因此在第1成膜工序区和第2成膜工序区不受各自溅射的影响，可以形成具有对应分别设置在第1成膜工序区和第2成膜工序区的屏蔽板的形状的膜厚分布。所以，可以独立且高精度地调整第1成膜工序区形成的薄膜和第2成膜工序区形成的薄膜的各自薄膜的膜厚分布。

根据本发明第2项的技术，上述课题可以通过使真空室内的成膜工序区和反应工序区在空间上相互分离，并通过溅射形成薄膜的薄膜制造方法解决，所述制造方法包括利用所述成膜工序区配有的靶进行溅射，在基板上形成由金属或不完全反应物形成的中间薄膜的中间薄膜形成工序；在所述反应工序区，使构成所述中间薄膜的所述金属或所述不完全反应物与反应性气体的活性基进行反应，形成最终薄膜的膜组成转化工序；在所述中间薄膜形成工序，为了使形成的薄膜膜厚均匀，在所述靶和所述基板之间配置修正板，同时为了使形成的薄膜具有所需膜厚分布，在所述靶和所述基板之间配置屏蔽板；在所述基板相对所述修正板和所述屏蔽板移动的同时形成所述中间薄膜；在所述膜组成转化工序，使所述最终薄膜的膜厚与所述中间薄膜形成的薄膜的膜厚相比有所增加。

如上所述，在中间薄膜形成工序，为了使形成的薄膜膜厚均匀，在基板和靶之间配置修正板，同时为了使形成的薄膜具有所需膜厚分布，在基板和靶之间配置屏蔽板，在基板相对修正板和屏蔽板移动的同时，形成中间薄膜，这样可以形成具备对应于屏蔽板形状的膜厚分布的中间薄膜，同时在膜组成转化工序，可以进一步改变中间薄膜的膜厚分布。因此，可以简单易行地制造膜厚倾斜程度大的薄膜。

根据本发明第3项的技术，上述课题可以通过使真空室内的成膜工序区和反应工序区在空间上相互分离，并通过溅射形成薄膜的薄膜制造方法解决，所述方法包括利用所述成膜工序区配有的靶进行溅射，在基板上形成由金属或不完全反应物形成的中间薄膜的中间薄膜形成工序；在所述反应工序区，使构成所述中间薄膜的所述金属或所述不完全反应物和反应性气体的活性基进行反应，形成最终薄膜的膜组成转化工序；在所述中间薄膜形成工序，为了使形成的薄膜膜厚均匀，在所述基板和所述靶之间设有修正板；在所述基板和所述修正板相对移动的同时，形成所述最终薄膜的面处于向所述靶倾斜的状态，并在所述基板上形成所述中间薄膜；在所述膜组成转化工序，使所述最终薄膜的膜厚与所述中间薄膜形成的薄膜的膜厚相比有所增加。

如上所述，为了使形成的薄膜均匀，在溅射电极和基板夹具之间设有修正板，在基板和修正板相对移动的同时，形成最终薄膜的面处于向靶倾斜的状态，在基板上形成中间薄膜，所以可以形成具备对应于其倾斜的膜厚分布的中间薄膜，同时，在膜组成转化工序，可以进一步改变中间薄膜的膜厚分布。因此，可以简单易行地制造膜厚倾斜程度大的薄膜。

根据本发明第4项的技术，上述课题可以通过使真空室内的成膜工序区和反应工序区在空间上相互分离，并通过溅射形成薄膜的薄膜的制造方法解决，所述方法包括利用所述第1成膜工序区配有的第1靶进行溅射，在基板上形成由第1金属或第1不完全反应物形成的第1中间薄膜的第1中间薄膜形成工序；在所述反应工序区，使构成所述第1中间薄膜的所述第1金属或所述第1不完全反应物和反应性气体的活性基进行反应，形成第1最终薄膜的第1膜组成转化工序；利用所述第2成膜工序区配有的第2靶进行溅射，在所述第1最终薄膜上形成由第2金属或第2不完全反应物形成的第2中间薄膜的第2中间薄膜形成工序；和在所述反应工序区，使构成所述第2中间薄膜的所述第2金属或所述第2不完全反应物和反应性气体的活性基进行反应，形成第2最终薄膜的第2膜组成转化工序；在所述第1中间薄膜形成工序，为了使形成的薄膜膜厚均匀，在所述基板和所述第1靶之间配置修正板，同时为了使形成的薄膜具有所需膜厚分布，在所述基板和所述第1靶之间配置屏蔽板；在所述基板相对所述修正板和所述屏蔽板移动的同时，形成所述第1中间薄膜；在所述第2中间薄膜形成工序，所述基板和所述第2靶之间设有所述修正板和所述屏蔽板，在所述基板与所述修正板和所述屏蔽板相对移动的同时，形成所述第2中间薄膜；在所述第1膜组成转化工序，使所述第1最终薄膜膜厚与所述第1中间薄膜形成的薄膜膜厚相比有所增加；在所述第2膜组成转化工序，使所述第2最终薄膜膜厚与所述第2中间薄膜形成的薄膜膜厚相比有所增加。

如上所述，在第1中间薄膜形成工序和第2中间薄膜形成工序中基板和靶之间为了使形成的薄膜膜厚均匀设置修正板，为了使形成的薄膜具有所需膜厚分布设置屏蔽板，形成第1中间薄膜和第2中间薄膜，所以可以形成具备对应于屏蔽板形状的膜厚分布的第1中间薄膜和第2中间薄膜，同时，所述在第1膜组成转化工序和所述第2膜组成转化工序可以进一步改变第1中间薄膜和第2中间薄膜的膜厚分布。因此，可以简单易行地制造膜厚倾斜程度大的薄膜。

另外，在空间上分离的第1成膜工序区和第2成膜工序区进行第1中间薄膜形成工序和第2中间薄膜形成工序，并在基板和靶之间设有修正板和屏蔽板的条件下，形成第1中间薄膜和第2中间薄膜，所以在第1中间薄膜形成工序，不需考虑第2成膜工序区的靶产生的溅射原子的影响，可以形成具备对应于第1中间薄膜形成工序中屏蔽板形状的膜厚分布的第1中间薄膜。另外，在第2中间薄膜形成工序，不需考虑第1成膜工序区的靶产生的溅射原子的影响，可以形成具备对应第2中间薄膜形成工序中屏蔽板形状的膜厚分布的第2中间薄膜。所以，可以独立且高精度地调整第1成膜工序区形成的第1中间薄膜和第2成膜工序区形成的第2中间薄膜的各自薄膜的膜厚分布。

根据本发明第5项的技术，上述课题可以通过使真空室内的成膜工序区和反应工序区在空间上相互分离，并通过溅射形成薄膜的薄膜制造方法解决，所述方法包括利用所述第1成膜工序区配有的第1靶进行溅射，在基板上形成由第1金属或第1不完全反应物形成的第1中间薄膜的第1中间薄膜形成工序；在所述反应工序区，使构成所述第1中间薄膜的所述第1金属或所述第1不完全反应物和反应性气体的活性基进行反应，形成第1最终薄膜的第1膜组成转化工序；利用所述第2成膜工序区配有的第2靶进行溅射，在所述第1最终薄膜上形成由第2金属或第2不完全反应物形成的第2中间薄膜的第2中间薄膜形成工序；和在所述反应工序区，使构成所述第2中间薄膜的所述第2金属或所述第2不完全反应物和反应性气体的活性基进行反应，形成第2最终薄膜的第2膜组成转化工序；在所述第1中间薄膜形成工序，为了使形成的薄膜膜厚均匀，在所述基板和所述第1靶之间设有修正板，在所述基板和所述修正板相对移动的同时，形成所述最终薄膜的面处于向所述第1靶倾斜的状态，在所述基板上形成所述第1中间薄膜；在所述第2中间薄膜形成工序，所述基板和所述第2靶之间设有所述修正板，在所述基板和所述修正板相对移动的同时，形成所述第1最终薄膜的面处于向所述第2靶倾斜的状态，在所述基板上形成所述第2中间薄膜；在所述第1膜组成转化工序，使所述第1最终薄膜膜厚与所述第1中间薄膜形成的薄膜膜厚相比有所增加；在所述第2膜组成转化工序，使所述第2最终薄膜膜厚与所述第2中间薄膜形成的薄膜膜厚相比有所增加。

如上所述，第1中间薄膜形成工序和第2中间薄膜形成工序中，使在基板上形成第1最终薄膜的面向靶倾斜，形成第1中间薄膜和第2中间薄膜，所以可以形成具备对应于屏蔽板形状的膜厚分布的第1中间薄膜和第2中间薄膜，同时，在所述第1膜组成转化工序和所述第2膜组成转化工序还可以改变第1中间薄膜和第2中间薄膜的膜厚分布。因此，可以简单易行地制造膜厚倾斜程度大的薄膜。

另外，在空间上分离的第1成膜工序区和第2成膜工序区进行第1中间薄膜形成工序和第2中间薄膜形成工序，使在基板上形成第1最终薄膜的面向靶倾斜，形成第1中间薄膜和第2中间薄膜，所以，在第1中间薄膜形成工序不需考虑第2制膜工序区靶产生的溅射原子的影响，可以形成具备对应该倾斜的膜厚分布的第1中间薄膜。另外，在第2中间薄膜形成工序，不需考虑第1制膜工序区的靶产生的溅射原子的影响，可以形成具备对应该倾斜的膜厚分布的第2中间薄膜。

此时，在所述本发明第4或5项技术中，优选本发明第6的技术，优选为了使第1中间薄膜和第1最终薄膜的膜厚比与第2中间薄膜和第2最终薄膜的膜厚比基本一致，第1中间薄膜形成工序和第2中间薄膜形成工序至少有一个工序中一边导入反应性气体，一边形成第1中间薄膜和第2中间薄膜。

如上所述，因为第1中间薄膜形成工序和第2中间薄膜形成工序至少有一个工序中一边导入反应性气体，一边形成薄膜，所以第1中间薄膜和第2中间薄膜的组成可以是所需组成，从而可以控制膜厚分布。

根据本发明第7项的技术，上述课题可以通过利用真空室内第1成膜工序区配置的第1靶和第2成膜工序区配置第2靶进行溅射，在基板上形成薄膜的溅射装置解决，所述装置包括在空间上分离所述第1成膜工序区和所述第2成膜工序区的间隔装置、配置在所述真空室内的用来保持所述基板的基板夹具和溅射电极、固定于所述溅射电极和所述基板夹具之间的使形成的薄膜膜厚均匀的修正板和使形成的薄膜具有所需膜厚分布的屏蔽板、使所述基板与所述修正板和所述屏蔽板相对移动的驱动所述基板夹具的基板夹具驱动装置；所述溅射电极、所述修正板和所述屏蔽板分别配置在所述第1成膜工序区和所述第2成膜工序区；所述修正板和所述屏蔽板配置在所述溅射电极和所述基板夹具之间。

通过所述装置，在空间上分离的第1成膜工序区和第2成膜工序区分别设置使形成的薄膜膜厚均匀的修正板和使形成的薄膜具有所需膜厚分布的屏蔽板，所以，可以不考虑第2成膜工序区靶产生溅射原子的影响，设计配置在第1成膜工序区的屏蔽板形状。另外，可以不考虑第1成膜工序区靶产生的溅射原子的影响，设计配置在第2成膜工序区的屏蔽板形状。因此，在使用多个靶制造具有所需膜厚分布的薄膜时，可以极容易地设计修正板和屏蔽板的形状等。

根据本发明第8项的技术，上述课题可以通过利用真空室内成膜工序区配置的靶进行溅射，在基板上形成中间薄膜，在所述真空室内的反应工序区使所述中间薄膜与电中性的反应性气体的活性基进行反应，从而形成薄膜的溅射装置解决，所述装置配有配置在所述真空室内的保持所述基板的基板夹具、空间上分离所述成膜工序区和所述反应工序区的间隔装置、配置在所述成膜工序区的溅射电极、固定于所述溅射电极和所述基板夹具之间的使形成的薄膜膜厚均匀的修正板和使形成的薄膜具有所需膜厚分布的屏蔽板、连接所述反应工序区产生所述活性基的活性基产生装置、在面向所述成膜工序区的位置和面向所述反应工序区的位置之间搬运所述基板的驱动所述基板夹具的基板夹具驱动装置。

如上所述，因为在所述溅射电极和所述基板夹具之间设置有使形成的薄膜膜厚均匀的修正板和使形成的薄膜具有所需膜厚分布的屏蔽板，所以在成膜工序区可以形成具备对应于屏蔽板形状的膜厚分布的薄膜，同时，通过改变屏蔽板形状，可以容易地对制造的薄膜膜厚分布进行更改。另外，在反应工序区使在成膜工序区形成的薄膜与活性基进行反应，可以改变在成膜工序区形成的薄膜膜厚分布。因此，可以简单易行地制造膜厚倾斜程度大的薄膜。

根据本发明第9项的技术，上述课题可以通过利用真空室内成膜工序区配置的靶进行溅射，在基板上形成中间薄膜，在所述真空室内的反应工序区使所述中间薄膜与电中性的反应性气体的活性基进行反应，从而形成薄膜的溅射装置解决，所述装置在所述真空室内配有保持所述基板的基板夹具、空间上分离所述成膜工序区和所述反应工序区的间隔装置、配置在所述成膜工序区的溅射电极、固定于所述溅射电极和所述基板夹具之间的使形成的薄膜膜厚均匀的修正板、连接所述反应工序区产生所述活性基的活性基产生装置、在所述成膜工序区的对向位置和所述反应工序区的对向位置之间搬运所述基板的驱动所述基板夹具的基板夹具驱动装置；所述基板保持装置可以保持所述基板处于所述基板的所述薄膜形成面向所述靶倾斜的状态。

如上所述，因为可以保持基板处于基板形成薄膜面向靶倾斜的状态，所以在成膜工序区可以形成具备对应所述倾斜的膜厚分布的薄膜。另外，在反应工序区，使在成膜工序区形成的薄膜与活性基进行反应，可以改变成膜工序区形成的薄膜的膜厚分布。因此，可以简单易行地制造膜厚倾斜程度大的薄膜。

另外，溅射装置中基板和靶的间隔比蒸镀装置中基板和蒸发源的间隔更狭小，可以保持基板处于基板形成薄膜面向靶倾斜的状态，相对基板和靶的距离，可以充分确保基板和靶的间隔最窄的距离和最宽的距离的差。因此，与蒸镀装置相比，可以简单易行地制造膜厚倾斜程度大的薄膜。

此时，如本发明第8或9项所述的技术而提出的本发明第10的技术，优选所述间隔装置在空间上至少分离2个所述成膜工序区。

通过所述装置，在空间上分离的2个成膜工序区各自设有修正板和屏蔽板，可以不考虑从其中一个成膜工序区的靶产生的溅射原子的影响，设计配置在另一个成膜工序区的屏蔽板形状。即，对应在2个成膜工序区分别配置的靶的材料和各自的成膜条件，可以改变分别设计配置的修正板和屏蔽板的形状。因此，在使用多个靶制造具备所需膜厚分布的薄膜时，可以极容易地设计修正板和屏蔽板的形状等。

此时，根据本发明第10项所述的技术的本发明第11项的技术，优选所述至少的2个所述成膜工序区分别连接导入所述反应性气体的气体导入装置。

通过所述装置，可以在各成膜工序区分别导入反应气体，可以使在各成膜工序区形成的薄膜组成为所需组成。

此时，根据本发明第7至11项任一项所述的技术的本发明第12项的技术，优选所述基板夹具是圆筒状或中空多棱柱状；所述基板保持在所述基板夹具的外周面；所述基板夹具驱动装置驱动所述基板夹具旋转。

通过所述装置，可以对保持在基板夹具外周面的多个基板形成溅射薄膜。因此，可以增加薄膜的产量。

附图说明

图1

表示溅射装置的示意图。

图2

表示本发明使用装置的实施例，是沿图1中A-B-C线的断面图。

图3

说明基板保持装置的断面示意图。

图4

说明修正板和屏蔽板的图示。

图5

说明修正板和屏蔽板的图示，是沿图4中D-D断面观察的示意图。

图6

说明修正板与屏蔽板相对基板S移动情况的示意图。

图7

说明修正板与屏蔽板相对基板S移动情况的示意图。

图8

说明修正板与屏蔽板相对基板S移动情况的示意图。

图9

表示多孔栅极的平面图。

图10

表示多级狭缝栅极的平面图。

图11

表示实验结果的图示。

图12

表示实验结果的图示。

图13

表示实验结果的图示。

图14

表示实验结果的图示。

图15

表示实验结果的图示。

图16

说明基板保持装置的断面示意图。

图17

表示等离子体源构成例子的示意图。

图18

表示等离子体源的构成例子的示意图。

图19

表示等离子体源的构成例子的示意图。

图20

表示溅射装置的示意图。

图21

说明液晶投影机的光学***的简图。

图22

说明现有蒸镀技术的倾斜蒸镀技术的图示。

图23

说明现有蒸镀技术的屏蔽蒸镀技术图示。

符号说明

1溅射装置

11真空室

12，14，16，151，161，171间隔板

13，143基板夹具

13a，13a’基板保持装置

13b，13b’凹部

15真空泵

17电机

20，153第1成膜工序区

21a，21b，41a，41b磁控管溅射电极

23，43交流电源

24，44变压器

25，45，77流量控制装置

27，47溅射气体钢瓶

29a，29b，155a，155b第1靶

35修正板

36屏蔽板

40，163第2成膜工序区

49a，49b，165a，165b第2靶

60，173反应工序区

61，175活性基发生装置

63反应性气体等离子体发生室

65电极

67匹配箱

69高频电源

71外部磁石

73内部磁石

79反应性气体钢瓶

81栅极

91渦巻状电极

93平板状电极

95螺旋形电极

101多孔栅极

103孔

105，115冷却管

111多级狭缝栅极

121成膜室

123基板装配室

125基板卸载室

131，133，135，137门阀

141，204，205，S基板

201蒸镀源

202基板保持装置

203屏蔽板

310发光部

320分光部

321分光镜

322反射镜

330光调制部

340光混频部

350投影部

具体实施方式

本发明是涉及通过进行溅射在基板上形成薄膜的薄膜制造方法和溅射装置的发明。下面用附图对本发明的实施方式进行说明。另外，以下说明的部件或部件配置等不够成对本发明的限制，可以在本发明要点范围内做各种改变。

本实施方式中，为了得到目标的膜厚，通过在基板上反复形成比目标的膜厚薄得多的薄膜，从而形成目标的膜厚的薄膜。本实施方式中，反复形成平均0.01～1.5nm膜厚的薄膜，从而形成数nm到数百nm的目标膜厚的薄膜。本发明可以通过2极溅射、3极溅射、4极溅射、磁控管溅射、ECR溅射、偏压溅射等各种已知的溅射方法实施。

图1和图2是表示本实施方式的溅射装置的说明图，为了便于理解，图1是去掉部分断面的俯视图，图2是沿图1中A-B-C线的侧视图。本实施方式中，溅射的一个例子是使用磁控管进行溅射的溅射装置，但这并不限定本发明的实施方式，也可以使用众所周知的非磁控管放电的2极溅射等其他溅射装置。

本实施方式的溅射装置1以真空室11、基板夹具13、电机17、间隔板12，14，16、磁控管溅射电极21a、21b、41a、41b、交流电源23、43、修正板35(参考图4、图5)、屏蔽板36(参考图4、图5)和活性基发生装置61作为主要结构要素。基板夹具13用来保持形成薄膜的基板处于真空室11内；电机17是驱动基板夹具13的基板夹具驱动装置；间隔板12，14，16作为间隔装置间隔出形成薄膜的空间第1成膜工序区20、第2成膜工序区40、反应工序区60；磁控管溅射电极21a、21b、41a、41b作为溅射电极；修正板35使形成的薄膜膜厚均匀，屏蔽板36使形成薄膜具有所需的膜厚分布；活性基发生装置61是产生活性基的活性基发生装置。另外，为了避免杂乱，图1和图2中省略了修正板35、屏蔽板36。

在众所周知的溅射装置中，真空室11通常是使用不锈钢制的大体为长方体形的中空件。真空室11的形状也可以是中空的圆柱形。真空室11的底面连接有用来排气的配管，如图2所示，为了排出真空室11内的气体，该配管连接在真空泵15上。通过该真空泵15和图中没有表示的控制装置可以调节真空室11内的真空度。

基板夹具13配制在真空室11的中央附近。基板夹具13的形状为圆柱形，其外面装有多个基板。基板夹具13的形状也可以不是圆柱形，而是中空多棱柱形。基板夹具13与真空室11绝缘。因此，可以防止基板的异常放电。基板夹具13设置在真空室11内，其圆筒的筒长方向中心轴线Z与真空室11竖直方向一致。在维持真空室11内真空状态下，利用设置在真空室11上部的电机17的驱动，基板夹具13以中心轴线Z为中心旋转。

基板夹具13的外表面设有基板保持装置13a，以使基板夹具13可以夹持基板S。图3是说明基板保持装置13a的断面示意图。图3的上下方向与溅射装置1的上下方向(中心轴线Z方向)一致。本实施方式中基板保持装置13a是不锈钢制的底座，用螺栓等固定在基板夹具13上，配有卡盘(图中没有表示)，以便夹住基板。

基板保持装置13a上设有放置基板S的凹部13b，凹部13b沿上下方向排成一列。本实施方式中，在一列上设置有6个凹部13b，其数目可根据基板S的大小和基板夹具13的大小改变。用卡盘(图中没有表示)夹住基板S并保持在基板保持装置13a的凹部13b。卡盘上使用螺丝和弹簧片等。沿基板夹具13外圆周方向设置多列这样的基板保持装置13a，所以在沿基板夹具13的中心轴线Z方向(上下方向)，保持一定间隔排列，可以在基板夹具13的外表面装有许多基板S。

本实施方式中，使用的是基板S的形成薄膜面(以下称作“膜形成面”)和膜形成面的反面(以下称“基板背面”)平行的平板状基板S，构成基板保持装置13a的底座形状做成在持有基板S时，与凹部13b的基板背面相对的面朝向基板夹具13中心轴线Z的垂直方向。因此，基板S的膜形成面朝向基板夹具13中心轴线Z的垂直方向。

第1成膜工序区20、第2成膜工序区40和反应工序区60由真空室11内固定的间隔板12、14、16间隔形成。成膜工序区中第1成膜工序区20由间隔板12围绕形成，成膜工序区中第2成膜工序区40由间隔板14围绕形成，反应工序区60由间隔板16围绕形成。

本实施方式中，间隔板12和14固定在真空室11上，使第1成膜工序区20和第2成膜工序区40相对，并夹有基板夹具13。另外，以基板夹具旋转轴为中心，将间隔板16固定在从形成第1成膜工序区20(或第2成膜工序区40)的位置沿圆周旋转大约90度处的真空室11上，形成反应工序区60。这样，第1成膜工序区20、第2成膜工序区40和反应工序区60通过间隔板12、14和16在空间上形成相互间分隔开的状态。

通过电机17驱动基板夹具13旋转，则装在基板夹具13上的基板S在面向第1成膜工序区20的位置、面向第2成膜工序区40的位置和面向反应工序区60的位置之间运送。这样基板S相对于下述配置在第1成膜工序区20的靶29a、29b，配置在第2成膜工序区40的靶49a、49b，修正板35和屏蔽板36移动。

本实施方式中的间隔板12、14、16是一对正对面开口的筒状长方体，用不锈钢制造。间隔板12、14、16固定在真空室11侧壁和基板夹具13之间，从真空室11侧壁朝向基板夹具13直立设置，此时间隔板12、14、16固定在真空室内，其开口侧的一侧与真空室11侧壁相接，开口侧的另一侧朝向基板夹具13。间隔板12、14、16上分别安装图中没有表示的水冷用配管，可以对间隔板12、14、16进行冷却。

第1成膜工序区20和第2成膜工序区40分别通过配管连接作为气体导入装置的流量控制装置25、45。该流量控制装置25、45连接溅射气体钢瓶27、47和反应性气体钢瓶79，溅射气体钢瓶27、47储藏惰性气体氩气，反应性气体钢瓶79储藏反应性气体。该反应性气体在流量控制装置25、45的控制下，从反应性气体钢瓶79通过配管导入成膜工序区20和40。作为反应性气体例如可以考虑用氧气、氮气、氟气、臭氧气体等。

第1成膜工序区20中，在真空室11壁上配置磁控管溅射电极21a、21b，使其朝向基板夹具13外周面。该磁控管溅射电极21a、21b通过图中没有表示的绝缘部件固定在处于接地电位的真空室11。磁控管溅射电极21a、21b通过变压器24连接交流电源23，可以被施加交变电场。磁控管溅射电极21a、21b上固定有作为第1靶的靶29a、29b。靶29a、29b的形状为平板形，固定靶29a、29b，使其面对基板夹具13的外周面的面朝向基板夹具13中心轴线Z的垂直方向。

第2成膜工序区40中，在真空室11壁上配置磁控管溅射电极41a、41b，使其朝向基板夹具13外周面。该磁控管溅射电极41a、41b通过图中没有表示的绝缘部件固定在处于接地电位的真空室11。磁控管溅射电极41a、41b可以通过变压器44连接交流电源43，可以被施加交变电场。磁控管溅射电极41a、41b上固定有作为第2靶的靶49a、49b。靶49a、49b的形状为平板形，固定靶49a、49b，使其面对基板夹具13的外周面的面朝向基板夹具13中心轴线Z的垂直方向。

图4和图5是说明配置在第1成膜工序区20的修正板35和屏蔽板36配置状态的示意图。图4是从基板夹具13向磁控管溅射电极21a、21b方向观察的示意图。图4的纵向方向是溅射装置1的上下方向(中心轴线Z方向)。图5是图4沿D-D断面观察时的示意图。

修正板35和屏蔽板36调整溅射原子射向基板夹具13方向的量，所述溅射原子由固定在磁控管溅射电极21a、21b上的靶29a、29b产生。另外，溅射原子是通过对靶29a、29b、49a、49b进行溅射，在靶29a、29b、49a、49b产生的构成靶29a、29b、49a、49b的原子或原子团。

本实施方式中，修正板35和屏蔽板36固定在间隔板12的内壁面上。本实施方式的溅射装置1中，作为进行溅射的靶使用10mm左右厚度的物质，靶29a、29b和基板夹具13的距离d1为80mm，靶29a、29b和修正板35的距离d2为72mm，靶29a、29b和屏蔽板36的距离d2为65mm。

修正板35具有使进行溅射在基板S上形成薄膜的膜厚均匀的作用。修正板35是扇形板，在间隔板12左右内壁面上，左右对称各固定1个修正板，固定成使扇形曲线的山脊相对。从基板夹具13向磁控管溅射电极21a、21b方向观察时，配置的修正板35遮住了靶29a、29b的一部分。这样间隔板12上固定有扇形修正板35，所以可以控制从靶29a产生的溅射原子飞向基板夹具13方向的量，从而可以使堆积在基板S上的溅射原子均匀覆盖在基板S的整个面上。图4、图5和图6对这点进行了说明。

图6是说明在基板夹具13的旋转驱动下，修正板35和屏蔽板36相对基板S移动情形的图示，是从磁控管溅射电极21a、21b向基板夹具13方向观察的示意图。图6的上下方向是溅射装置1的上下方向(中心轴线Z方向)。基板夹具13以基板夹具13的中心轴线Z为中心旋转时，从磁控管溅射电极21a、21b侧观察，与基板夹具13的外周面上下相连的排列基板S左右移动。图6中箭头表示基板S的移动方向。

对上下方向长的靶29a、29b进行溅射时，在没有修正板35和屏蔽板36的情况下，则朝向基板夹具13的溅射原子的量在基板夹具13上下方向的中心附近(以下、简称为“中心附近”)变多。所以，固定在中心附近的基板S上堆积更多的溅射原子，固定在中心附近的基板S上形成的薄膜膜厚和固定在上方或下方的基板S上形成的薄膜膜厚之间出现偏差。另外，即使是同一个基板S上形成的薄膜，膜形成面上端附近形成的膜的膜厚和下端附近形成的膜的膜厚之间也会产生偏差。

因此，配置扇形的修正板35，控制朝向基板夹具13的溅射原子数量中通过中心附近的溅射原子的数量，使堆积在基板S上的溅射原子的数量均匀覆盖在各基板S的基板整个面，从而消除膜厚偏差。基板S在左右方向(图6的箭头方向)相对移动时，从靶29a、29b侧观察，位于中心附近的基板S被修正板35遮蔽的时间比位于上侧或下侧的基板S被修正板35遮蔽的时间长。

因为中心附近被长时间地遮蔽，导致朝向所述基板夹具13中心附近的溅射原子的量减少，中心附近的膜厚相对于没有设置修正板35时要薄。因此，通过设置修正板35，可以使不设置修正板35时膜厚变厚的中心附近的膜变薄，基板上下方向形成没有偏差的、均匀厚度的薄膜。

屏蔽板36具有对通过溅射在基板上形成希望的薄膜膜厚分布的作用。屏蔽板36是板状体，具有对应所要制造的薄膜膜厚分布的形状。在图4所示的例子中，屏蔽板36是菱形上下方向(基板夹具13中心轴线Z方向)相连的形状。通过将屏蔽板36做成菱形相连的形状，可以做成膜厚从基板S膜形成面上端到膜形成面下端呈线性变化的薄膜。图4、图5和图6对此进行了说明。

如果将屏蔽板36做成菱形相连的形状，在对应该菱形的各斜边的位置配置基板S，那么基板S左右方向(图6的箭头方向)相对移动时，从靶29a、29b侧观察，可以造成各基板S上端侧和下端侧的基板S被屏蔽板36遮蔽的时间上有差别。从靶29a、29b侧观察到的基板S被屏蔽板36遮蔽的时间短的一方上有较多的溅射原子从靶29a、29b到达基板S，因此可以在基板S上形成较厚膜厚的薄膜。

同时，如上所述，通过修正板35的作用，在基板S上形成均匀膜厚的薄膜。因此，设有修正板35，并设有屏蔽板36的话，对上下方向膜厚的偏差没有影响，从靶29a、29b观察，基板S被屏蔽板36遮蔽的时间，即，在基板S上形成直接对应于屏蔽板36左右方向的宽度的膜厚薄膜。

本实施方式中，由于屏蔽板36形状为菱形相连的形状，所以如果在对应该菱形斜边的位置配置各基板S，则可以做成膜厚从基板S上端侧到下端侧呈线性变化的薄膜。

另外，虽然本实施方式中是通过将屏蔽板36的形状做成菱形相连的形状，可以做成膜厚从基板S上端侧到下端侧呈线性变化的薄膜，但这并不限定做成膜厚从基板S上端侧到下端侧呈线性变化的薄膜时屏蔽板36的形状。

图7是说明将屏蔽板36的形状做成三角形相连形状时，通过基板夹具13的旋转驱动，修正板35和屏蔽板36相对基板S移动情形的图示，是从磁控管溅射电极21a，21b向基板夹具13方向观察的示意图。图7的上下方向是溅射装置1的上下方向(中心轴线Z方向)。与屏蔽板36的形状为菱形相连形状时相同，在对应于三角形斜边位置配置各基板S的话，可以做成膜厚从基板S上端侧到下端侧呈线性变化的薄膜。

另外，屏蔽板36的形状为三角形相连形状时，屏蔽板36的左右方向宽度在三角形横向突出点部分急剧变化(变化称上下方向不对称)。如上所述，屏蔽板36左右方向的宽度有急剧变化时，受到从靶沿上下方向斜飞出的溅射原子的影响，难以控制在其附近形成的薄膜的膜厚。

所以，屏蔽板36的形状为菱形相连形状与为三角形相连形状相比，不容易受到从靶沿纵向方向斜飞出的溅射原子的影响，优选使用屏蔽板36的形状为菱形相连形状的屏蔽板36。如果不容易受到从靶沿纵向方向斜飞出的溅射原子的影响，则可以将屏蔽板塞进上下相邻的基板S的间隔进行配置，可以在基板夹具13固定多个基板S，或在基板夹具13固定更大的基板S，因此从制造成本上考虑这是合理的。

另外，屏蔽板36的形状除了菱形相连的形状以外，可以容易地制造具有对应其形状的膜厚分布的薄膜。例如，图8是说明屏蔽板36的形状为圆形上下相连形状时，利用基板夹具13的旋转驱动，修正板35和屏蔽板36相对基板S移动情形的图示，是从基板夹具13观察磁控管溅射电极21a、21b方向时的示意图。图8的上下方向是溅射装置1的上下方向(中心轴线Z方向)。如图8所示，屏蔽板36的形状为圆形相连形状时，可以做成膜厚从基板S上端侧到下端侧呈放射线变化的薄膜。

如上所述，如果在设有修正板35和屏蔽板36的溅射装置1中制造薄膜，溅射装置与蒸镀装置相比，基板和靶之间的距离窄。另外，即使与基板相比，靶也是充分大的，可以在几乎该靶的整个面形成溅射原子，从而形成薄膜，所以通过在基板和靶之间配置所需的膜厚分布的形状的屏蔽板36可以高精度地制造具有所需膜厚分布的薄膜。

特别是采用本实施方式的溅射装置1的话，无论修正板35设置在各基板S的什么位置都可以使各基板S的膜厚均匀，同时还可以通过屏蔽板36的形状形成具备所需膜厚分布的薄膜，通过改变屏蔽板36的形状可以容易地改变形成薄膜的膜厚分布。另外，屏蔽板36的形状设计不需要考虑因各基板S的位置不同造成膜厚的差，可以容易地设计形成具有所需膜厚分布薄膜的屏蔽板36的形状。

并且，如本实施方式所述，溅射装置1是所谓的圆盘型溅射装置，在基板夹具13上可以一次配置多个基板S，所以生产效率高，扩大基板夹具的径还可以容易地提高产量。

另外，靶29a、29b和修正板35、靶29a、29b和屏蔽板36的距离尽可能的近，形成薄膜的膜厚分布重现性和精度提高。

除在第1成膜工序区20设置的修正板35和屏蔽板36以外，还在第2成膜工序区40设置修正板35和屏蔽板36。此时，在形成第1成膜工序区20的间隔板12上固定修正板35和屏蔽板36，其与磁控管溅射电极21a、21b或基板夹具13相对，同样，在形成第2成膜工序区40的间隔板14上固定修正板35和屏蔽板36，其与磁控管溅射电极21a、21b或基板夹具13相对。

此时，配置在第1成膜工序区20的修正板35或屏蔽板36的形状与配置在第2成膜工序区40的修正板35或屏蔽板36的形状不一定要求是同样的形状，可以根据靶29a、29b、49a、49b的材料和第1成膜工序区20、第2成膜工序区40的成膜条件等进行改变。

如上所述，在真空室11内形成第1成膜工序区20和第2成膜工序区40，在第1成膜工序区20和第2成膜工序区40分别配置修正板35和屏蔽板36，配置在第1成膜工序区20的靶29a、29b与配置在第1成膜工序区20的修正板35和屏蔽板36对应，配置第2成膜工序区40的靶49a、49b与配置在第2成膜工序区40的修正板35和屏蔽板36对应。

因此，在第1成膜工序区20形成薄膜时，可以不考虑从第2成膜工序区40的靶49a，49b产生的溅射原子的影响，设计配置在第1成膜工序区20的修正板35和屏蔽板36的形状。在第2成膜工序区40形成薄膜时，可以不考虑从第1成膜工序区20的靶29a，29b产生的溅射原子的影响，设计配置在第2成膜工序区40的修正板35和屏蔽板36的形状。所以，在使用多个靶制造具有所需膜厚分布的薄膜时，对修正板35和屏蔽板36的形状等的设计变得极为容易。

另外，图中虽然没有给出，但在第1成膜工序区20的靶29a、29b和基板夹具13之间，以及在第2成膜工序区40的靶49a、49b和基板夹具13之间配置有可动的预溅射屏蔽，其可以在靶29a、29b、49a、49b和基板夹具13之间遮断或开通。该预溅射屏蔽在溅射开始到溅射稳定进行期间，在靶29a、29b、49a、49b和基板夹具13之间遮断预溅射，在溅射稳定进行后，在靶29a、29b、49a、49b和基板夹具13之间开通，这样可以通过稳定溅射在基板S上堆积溅射原子。

反应工序区60的真空室11的壁面上形成开口，在该开口连接作为产生活性基的活性基产生装置61。

活性基产生装置61也称作原子团源，配有反应性气体等离子体发生室63、螺旋形电极65、匹配箱67、高频电源69、流量控制装置77和反应性气体钢瓶79。反应性气体等离子体发生室63包括产生反应性气体等离子体的石英管；螺旋形电极65围绕在反应性气体等离子体发生室63上；高频电源69通过匹配箱67连接在线圈状电极65上；反应性气体钢瓶79通过流量控制装置77连接。

在活性基产生装置61的反应性气体等离子体发生室63通过放电产生等离子体，该等离子体以等离子体离子、电子、原子团、激发状态的原子团、原子、分子等为构成元素。

反应性气体等离子体发生室63和真空室11之间设置栅极81。该栅极81选择的以至优先使作为反应性气体等离子体中的活性基的原子团、激发状态的原子团、原子、分子等导入反应工序区60。这样阻止作为带电粒子的电子、离子通过栅极81，使其***漏到反应工序区60中。该功能是通过等离子体中的离子和电子之间在栅极81表面发生电荷交换中和实现的。

另外，这里的原子团是自由基，是具有一个或一个以上的不成对电子的原子或分子。激发状态是相对于能量最低的稳定的基础状态，具有更高能量的状态。

作为栅极81，可以使用多孔栅极、多级狭缝栅极。图9是表示多孔栅极101平面图。多孔栅极101有金属或绝缘体形成的平板，上面设有无数个直径0.1～3.0mm左右的孔103。

图10是表示多级狭缝栅极的平面图。多级狭缝栅极111有由金属或绝缘体形成的平板，上面设有无数宽0.1～1.0mm左右的缝隙。栅极101、111中配有冷却管105和115，可以通过冷却水进行冷却。

从反应性气体钢瓶79输出的氧气等反应性气体经流量控制装置77提供到反应性气体等离子体发生室63中，通过匹配箱67从高频电源69输出的高频功率施加在螺旋形电极65上，在反应性气体等离子体发生室63内产生反应性气体的等离子体。

另外，如图1、图2所示，外部磁石71配置在反应性气体等离子体发生室63的外侧，内部磁石73配置在反应工序区60内栅极81的外侧。所述外部磁石71、内部磁石73具有在等离子体发生部形成20～300高斯的磁场，从而产生高密度等离子体，提高活性基发生效率的功能。另外，本实施方式中，设置有外部磁石71和内部磁石73两部分，但也可只设置外部磁石71和内部磁石73任意一种。

下面，以制造层积二氧化硅(SiO₂)和氧化铌(Nb₂O₅)的薄膜为例，对上述使用本实施方式的溅射装置1制造薄膜的方法进行说明。首先，对形成二氧化硅薄膜的工序进行说明，然后对形成氧化铌薄膜的工序进行说明。

(形成二氧化硅薄膜的工序)

首先，将基板S、靶29a、29b、49a和49b配置在溅射装置1上。基板S通过基板保持装置13a固定在基板夹具13上。靶29a、29b、49a和49b分别固定在磁控管溅射电极21a、21b、41a和41b上。使用硅(Si)作为靶29a和29b的材料，使用铌(Nb)作为靶49a和49b的材料。作为金属的硅和铌分别相当于本发明的第1金属和第2金属。

然后，将真空室11内减压至规定压力，启动电机17，开始旋转基板夹具13。接着在真空室11内压力稳定后，调整成膜工序区20内的压力至1.0×10^-1～1.3Pa。

然后，在流量控制装置25调整从溅射气体钢瓶27、反应性气体钢瓶79输送的溅射用惰性气体氩气和反应性气体氧气，导入第1成膜工序区20，调整成膜工序区20内的气体，进行溅射。此时，导入第1成膜工序区20的氩气的流量约为300sccm。调整导入第1成膜工序区20的氧气流量至下述所需值。流量单位为sccm表示在0□，1atm下，1分钟的流量，等价于cm³/分钟。

接着从交流电源23通过变压器24向磁控管溅射电极21a、21b施加频率为1～100KHz的交流电压，使靶29a和29b处于交流电场。这样，在某个时间点，靶29a成为阴极(负极)，此时靶29b一定是阳极(正极)。在下一个时间点交流方向变化时，靶29b成为阴极(负极)，靶29a成为阳极(正极)。如上所述，一对靶29a和29b交互形成阳极和阴极，从而形成等离子体，对阴极上的靶进行溅射。

从溅射开始到溅射可以稳定进行的期间，预溅射屏蔽在靶29a、29b和板夹具13之间遮断预溅射，在溅射稳定进行后，预溅射屏蔽29a、29b和基板夹具13之间开通。这样可以通过稳定溅射在基板S上堆积溅射原子。

进行溅射过程中，阳极上有时附着非导电性或导电性低的硅不完全氧化物、二氧化硅等，但阳极在交流电场作用下转化成阴极时，这些硅不完全氧化物等被溅射，靶表面形成原来的清洁状态。

通过一对靶29a、29b反复交互形成阳极和阴极，得到稳定的阳极电位状态，防止等离子体电位(通常基本与阳极电位相等)的变化，在基板S的膜形成面稳定地形成硅不完全氧化物。

如上所述，通过在第1成膜工序区20进行溅射，在基板S的膜形成面形成作为中间薄膜的由硅或硅不完全氧化物形成的第1中间薄膜。硅不完全氧化物作为本发明中不完全反应物的第1不完全反应物，是缺少二氧化硅SiO₂的构成元素氧的不完全二氧化硅SiOx(x＜2)。

根据调整向第1成膜工序区20导入氧气流量决定构成第1中间薄膜的物质的组成。

图11表示本实施方式中溅射装置1的实验结果，表示向第1成膜工序区20导入的氧气流量和构成第1中间薄膜的硅不完全氧化物SiOx(x＜2)化学配比x的关系。

图11中横轴表示导入的氧气流量，纵轴(左侧的数值轴)表示硅不完全氧化物SiOx(x＜2)的组成中二氧化硅的计量系数x。如图11所示，随着导入的氧气流量的增大，化学配比x值变大。

本实施方式中，根据图11，调整导入的氧气的流量到所需的值，在第1成膜工序区20进行溅射，使硅或所需化学配比x的硅不完全氧化物在基板S的膜形成面上形成。进行溅射过程中，以所需的旋转速度旋转基板夹具13，使基板S移动，同时在基板S的膜形成面形成硅或硅不完全氧化物的第1中间薄膜。

并且，本实施方式中在磁控管溅射电极21a、21b和基板夹具13之间设有修正板35和屏蔽板36，所以，如上所述，可以形成对应于屏蔽板36形状的膜厚分布的第1中间薄膜。

在第1成膜工序区20，通过在基板S的膜形成面上形成硅或硅不完全氧化物的第1中间薄膜，在进行作为本发明中间薄膜形成工序的第1中间薄膜形成工序之后，通过驱动基板夹具13旋转，将基板S从面向第1成膜工序区20的位置输送到面向反应工序区60的位置。

从反应性气体钢瓶79向反应工序区60导入作为反应性气体的氧气。向螺旋形电极65施加100KHz～50MHz高频电，在活性基发生装置61产生等离子体。另外，反应工序区60的压力维持在0.7×10^-1～1.0Pa。反应性气体等离子体发生室63内的等离子体中存在带电粒子氧气离子、电子和电中性的反应性气体的活性基原子团、激发状态的原子团、原子和分子。其中，通过栅极81选择性地以至优先将后者电中性反应性气体的活性基导入反应工序区60。

旋转基板夹具13，将形成硅或硅不完全氧化物的第1中间薄膜的基板S输送到面向反应工序区60的位置，然后在反应工序区60，进行使第1中间薄膜的硅或硅不完全氧化物氧化的工序。即，硅或硅不完全氧化物利用氧气的活性基被完全氧化，转化成二氧化硅(SiO₂)。

本实施方式中，在反应工序区60使构成第1中间薄膜的硅或硅不完全氧化物发生氧化反应，使其转化成二氧化硅(SiO₂)，这样形成作为由二氧化硅构成的最终薄膜的第1最终薄膜。通过上述过程，进行作为本发明的膜组成转化工序的第1膜组成转化工序。

该反应工序区60的第1膜组成转化工序中，形成第1最终薄膜。这时的第1最终薄膜的膜厚比第1中间薄膜的膜厚更厚。即，构成第1中间薄膜的硅或硅不完全氧化物SiOx(x＜2)在转化成二氧化硅(SiO₂)时，第1中间薄膜的体积发生膨胀，从而使薄膜增厚，使第1最终薄膜的膜厚比第1中间薄膜的膜厚更厚。

图11给出了在第1中间薄膜形成工序向第1成膜工序区20导入的氧气流量和第1最终薄膜相对第1中间薄膜的膜厚增加率(＝(第1最终薄膜的膜厚)/(第1中间薄膜的膜厚))的关系。图11中横轴表示导入的氧气流量，纵轴(右侧的数值轴)表示膜厚的增加率。

如图11所示，减少在第1中间薄膜形成工序向第1成膜工序区20导入的氧气流量，硅不完全氧化物的化学配比x值减小，同时，膜厚增加率变大。即，硅不完全氧化物的组成(化学配比x的值)决定第1最终薄膜相对于第1中间薄膜的膜厚增加率。换句话说，采用本实施方式，在上述第1中间薄膜形成工序，调整向第1成膜工序区20导入的氧气流量，从而决定构成第1中间薄膜的硅不完全氧化物的化学配比x(x为0的话，第1中间薄膜由硅构成)，可以决定第1最终薄膜相对于第1中间薄膜的膜厚增加率。

例如，在第1中间薄膜形成工序，以20sccm的流速向第1成膜工序区导入氧气，同时形成第1中间薄膜，形成由化学配比x为0.16的硅不完全氧化物构成的第1中间薄膜，在反应工序区60的第1膜组成转化工序，第1最终薄膜相对于第1中间薄膜的膜厚增加率为1.4。

本实施方式中，在第1中间薄膜形成工序使用配有修正板35和屏蔽板36的溅射装置1在基板S上形成第1中间薄膜，所以在进行第1膜组成转化工序之前，已经在基板S的膜形成面形成了具备所需膜厚分布的第1中间薄膜。在这种状态下进行第1膜组成转化工序可以进一步改变第1中间薄膜的膜厚分布。

例如，基板长度方向朝向基板夹具13的上下方向，将长为10mm的基板固定在S基板夹具13上，在第1中间薄膜形成工序形成基板S的膜形成面上端侧膜厚为0.3nm，下端侧膜厚为0.4nm的第1中间薄膜。此时，长为10mm的基板S的膜形成面上端侧到下端侧形成的薄膜的膜厚倾斜度为0.1nm/10mm。进行相对该第1中间薄膜的增加率为1.4的第1膜组成转化工序时，形成膜形成面上端侧膜厚为0.42nm，下端侧膜厚为0.56nm的第1最终薄膜。即，第1最终薄膜从膜形成面的上端侧到下端侧的膜厚倾斜度变为0.14nm/10mm。

即采用本实施方式，使只进行溅射生成的第1中间薄膜进一步与反应性气体反应获得第1最终薄膜，该第1最终薄膜即使与只进行溅射生成的第1中间薄膜相比，也可以增大其膜厚倾斜度。

本实施方式中，在旋转带有基板S的基板夹具13的同时，通过反复进行上述说明的第1中间薄膜形成工序和第1膜组成转化工序，反复地使第1成膜工序区20的硅或硅不完全氧化物(SiOx(x＜2))在基板上形成和转化成反应工序区60的硅或硅不完全反应物二氧化硅(SiO₂)，可以形成所需膜厚的基板S膜形成面上端侧到下端侧膜厚倾斜度变大的二氧化硅(SiO₂)薄膜。

(形成氧化铌薄膜的工序)

调整第2成膜工序区40内的压力为1.0×10^-1～1.3Pa。用质量流量控制装置45调整流量，同时将作为从溅射气体钢瓶47输送的惰性气体的氩气和作为从反应性气体钢瓶79输送的反应性气体的氧气导入成膜工序区40。此时导入成膜工序区20的氩气流量大约为300sccm。按下述所需值调整导入第2成膜工序区40的氧气流量。

然后，交流电源43施加频率为1～100KHz交流电压，在靶49a和49b之间产生交流电场，进行溅射。从溅射开始到溅射可以稳定进行的过程中，用预溅射屏蔽在靶49a、49b和基板夹具13之间遮断预溅射，在溅射稳定进行后，预溅射屏蔽在靶49a、49b和基板夹具13之间开通。这样可以通过稳定溅射在基板S上堆积溅射原子。

进行上述形成二氧化硅薄膜工序之后，驱动基板夹具13旋转，使基板S从面向反应工序区60的位置输送到面向第2成膜工序区40的位置。然后在第2成膜工序区40进行溅射，进而在已经形成第1最终薄膜的基板S的膜形成面上层积形成作为中间薄膜的由铌或铌不完全氧化物形成的第2中间薄膜(下面的形成氧化铌薄膜工序的说明中，为了避免表达的冗长，记做在基板S的膜形成面形成第2中间薄膜)。铌不完全氧化物是本发明中不完全反应物的第2不完全反应物，是在氧化铌Nb₂O₅的构成元素氧缺乏时的不完全氧化铌NbOx(x＜2.5)。

构成第2中间薄膜的物质组成可以通过调整向第2成膜工序区40导入的氧气流量来决定。

图12表示本实施方式溅射装置1的实验结果，表示向第2成膜工序区40导入的氧气的流量和构成第2中间薄膜的铌不完全氧化物NbOx(x＜2.5)的化学配比x的关系。

图12中横轴表示导入的氧气的流量，纵轴(左侧的数值轴)表示铌不完全氧化物NbOx(x＜2.5)的组成的氧化铌的化学配比x。如图12所示，随着导入的氧气流量的增大，化学配比x的值增大。

本实施方式中，根据图12按规定值调整导入氧气流量，在第2成膜工序区40进行溅射，可以在基板S的膜形成面上形成铌或所需化学配比x的铌不完全氧化物。进行溅射的过程中，驱动基板夹具13以规定速度旋转，移动基板S，与此同时，在基板S的膜形成面上形成由铌或铌不完全氧化物形成的第2中间薄膜。

并且在本实施方式中，磁控管溅射电极41a、41b和基板夹具13之间设有修正板35和屏蔽板36，所以如上所述，可以形成对应于屏蔽板36形状的膜厚分布的第2中间薄膜。

在第2成膜工序区40，基板S的膜形成面上形成由铌或铌不完全氧化物形成的第2中间薄膜，所以作为本发明的中间薄膜形成工序的第2中间薄膜形成工序之后，驱动基板夹具13旋转，将基板S从面向第2成膜工序区40的位置输送到面向反应工序区60的位置。

在反应工序区60，与上述形成二氧化硅薄膜的工序相同，从反应性气体钢瓶79导入作为反应性气体的氧气，向螺旋形电极65施加高频电，在活性基发生装置61产生等离子体，维持反应工序区60的压力。然后将电中性的反应气体的等电子体通过栅极81选择性地以至优先地导入反应工序区60。

然后旋转基板夹具13，将形成由铌或铌不完全氧化物构成的第2中间薄膜的基板S输送到面向反应工序区60的位置，在反应工序区60进行使第2中间薄膜的铌或铌不完全氧化物进行氧化的工序。即铌或铌不完全氧化物在氧气的活性基的作用下被完全氧化，转化成氧化铌(Nb₂O₅)。

在本实施方式中，反应工序区60将构成第2中间薄膜铌或铌不完全氧化物氧化，进而转化成氧化铌(Nb₂O₅)，从而形成由氧化铌构成的最终薄膜的第2最终薄膜。这样进行作为本发明的膜组成转化工序的第2膜组成转化工序。

在该反应工序区60的第2膜组成转化工序中，第2最终薄膜的膜厚比第2中间薄膜的膜厚更厚，形成第2最终薄膜。即通过此构成第2中间薄膜的铌或铌不完全氧化物NbOx(x＜2.5)转化成氧化铌(Nb₂O₅)，使第2中间薄膜增长，从而使第2最终薄膜的膜厚比第2中间薄膜的膜厚更厚。

图12给出了在第2中间薄膜形成工序向第2成膜工序区40导入的氧气流量和第2最终薄膜相对第2中间薄膜的膜厚增加率(＝(第2最终薄膜的膜厚)/(第2中间薄膜的膜厚))的关系。图12中横轴表示导入的氧气流量，纵轴(右侧的数值轴)表示膜厚的增加率。

如图12所示，减少在第2中间薄膜形成工序向第2成膜工序区40导入的氧气流量，则铌不完全氧化物的化学配比x值也随着减小，膜厚增加率变大。即根据铌不完全氧化物的组成(化学配比x值)决定第2最终薄膜的膜厚对第2中间薄膜的增加率。换句话说，采用本实施方式，在上述第2中间薄膜形成工序，通过向第2成膜工序区40导入的氧气流量，决定构成第2中间薄膜的铌不完全氧化物的化学配比x(x为0时，中间薄膜由铌构成)，进而可以决定第2最终薄膜的膜厚对第2中间薄膜的增加率。

例如，在第2中间薄膜形成工序，一边以30sccm的流速向第2成膜工序区40导入氧气，一边形成第2中间薄膜，形成由化学配比x为0.08的铌不完全氧化物构成的第2中间薄膜，在反应工序区60的第2膜组成转化工序，第2最终薄膜相对于第2中间薄膜的膜厚增加率为1.4。

本实施方式中，第2中间薄膜形成工序与第1中间薄膜形成工序相同使用配有修正板35和屏蔽板36的溅射装置1在基板S上形成第2中间薄膜，所以在进行第2膜组成转化工序之前，已经在基板S的膜形成面形成了具备所需膜厚分布的第2中间薄膜。

采用本实施方式，与上述第1膜组成转化工序相同，进行第2中间薄膜形成工序之后进行第2膜组成转化工序，使只进行溅射生成的第2中间薄膜进一步与反应性气体反应获得第2最终薄膜，该第2最终薄膜即使与只进行溅射生成的第2中间薄膜相比，也可以增大其膜厚倾斜度。

本实施方式中，在旋转带有基板S的基板夹具13的同时，通过反复进行上述说明的第2中间薄膜形成工序和第2膜组成转化工序，反复地使第2成膜工序区40的铌或铌不完全氧化物(NbOx(x＜2.5))在基板上形成，使反应工序区60的铌或铌不完全反应物转化成氧化铌(Nb₂O₅)，可以形成所需膜厚的基板S膜形成面上端侧到下端侧膜厚倾斜度变大的氧化铌(Nb₂O₅)薄膜。

通过进行上述说明的形成二氧化硅薄膜工序和形成氧化铌薄膜工序，可以在基板S上制造层积二氧化硅(SiO₂)和氧化铌(Nb₂O₅)的薄膜。另外，反复进行形成二氧化硅薄膜工序和形成氧化铌薄膜工序，可以增加二氧化硅(SiO₂)和氧化铌(Nb₂O₅)层积数。

并且在本实施方式中，通过在上述第1中间薄膜形成工序调整向第1成膜工序区20导入的氧气流量和在上述第2中间薄膜形成工序调整向第2成膜工序区40导入的氧气流量，可以使上述第1膜组成转化工序的第1最终薄膜相对第1中间薄膜的膜厚增加率和上述第2膜组成转化工序的第2最终薄膜相对第2中间薄膜的膜厚增加率一致。

即假设第1最终薄膜相对于第1中间薄膜增长率和第2最终薄膜相对于第2中间薄膜的增长率都作为Y。此时在第1中间薄膜形成工序，调整反应性气体流量形成第1不完全反应物，所述第1不完全反应物是第1最终薄膜相对于第1中间薄膜的增长率为Y的组成，在第2中间薄膜形成工序，也调整反应性气体流量形成第2不完全反应物，所述第2不完全反应物是第2最终薄膜相对于第2中间薄膜的增长率为Y的组成。

图13表示根据图11和图12的实验结果，在中间薄膜形成工序向成膜工序区导入的氧气流量和最终薄膜相对于中间薄膜的膜厚增加率(＝(最终薄膜的膜厚)/(中间薄膜的膜厚))的关系。图13中横轴表示导入的氧气流量，纵轴表示膜厚增加率。

从图13可以看出，增长率的值一致为1.4时，可以如下调整氧气流量，形成二氧化硅薄膜时，第1中间薄膜形成工序的氧气流量为20sccm，形成氧化铌薄膜时，第2中间薄膜形成工序的氧气流量为30sccm。其他可以参考以下例子的实验结果。

增长率的值一致为1.5时，可以如下调整氧气流量，第1中间薄膜形成工序的氧气流量为17.5sccm，第2中间薄膜形成工序的氧气流量为22.5sccm。

增长率的值一致为1.7时，可以如下调整氧气流量，第1中间薄膜形成工序的氧气流量为Osccm，第2中间薄膜形成工序的氧气流量为15sccm。

如上所述，第1中间薄膜形成工序或第2中间薄膜形成工序至少一方一边导入氧气一边形成第1中间薄膜或第2中间薄膜，所述氧气的导入可以使第1膜组成转化工序和第2膜组成转化工序的增长率基本一致，这样可以预计在基板S上形成的第1最终薄膜和第2最终薄膜的膜厚分布(倾斜程度)。

如上所述形成的薄膜的膜厚分布可以通过改变屏蔽板36的形状，并调整中间薄膜形成工序向成膜工序区导入的氧气流量来得到所需分布。

当然也可以在中间薄膜形成工序调整向成膜工序区导入的氧气流量，以获得在第1膜组成转化工序和第2膜组成转化工序的增长率不同且层积倾斜程度不同的薄膜。

图14和图15表示利用本实施方式的溅射装置1和薄膜的制造方法制造薄膜时的实验结果。图14表示屏蔽板36的形状是菱形相连形状，调整氧气流量，使其可以形成增长率的值为1.4的薄膜时的薄膜膜厚分布。图15中，屏蔽板36的形状是圆形相连形状，调整氧气流量，使其可以形成增长率的值为1.4的薄膜时的薄膜膜厚分布。图14和图15中的横轴表示上下方向的位置，纵轴(左侧的数值轴)表示屏蔽板36横向宽度，纵轴(右侧的数值轴)表示制造的薄膜膜厚。

从图14可以看出，对应菱形的屏蔽板36，可以制造膜厚呈线性变化的薄膜。另外，从图15可以看出，对应圆形的屏蔽板36，可以制造膜厚成放射状变化的薄膜。

下面给出通过本实施方式形成层积二氧化硅(SiO₂)和氧化铌(Nb₂O₅)的薄膜时的工作条件。

(1)硅的溅射条件

使用功率：7.0kW

基板温度：室温

成膜工序区内的压力：1.3Pa

施加交流电压频率：40KHz

基板夹具旋转数：100rpm

第1中间薄膜的厚度：0.2～0.6nm

(2)铌的溅射条件

使用功率：5.0kW

基板温度：室温

成膜工序区内的压力：1.3Pa

施加交流电压频率：40KHz

基板夹具旋转数：100rpm

第2中间薄膜的厚度：0.1～0.4nm

(3)活性基发生装置的驱动条件

装置：如图1和图2所示的诱导结合型等离子体发生源

使用功率：2.0kW

压力：6.5×10^-1Pa

上述实施方式可作如下(a)～(i)的改变。

(a)虽然上述实施方式的基板保持装置13a做成凹部13b的面向基板背面的面朝向基板夹具13的中心轴线Z的垂直方向，但也可以设置基板保持装置13a的凹部13b形状，使其可以保持基板S处于平板状的基板S的膜形成面向靶倾斜的状态。

图16是说明基板保持装置13a的其他实施方式的断面示意图。图16的纵向方向是溅射装置1的上下方向(中心轴线Z的方向)。图16中，将基板保持装置13a’做成收纳基板S的凹部13b’的面向基板背面的面朝向基板夹具13的外周面垂直方向向上或向下倾斜。

如上所述，因为做成凹部13b’的面向基板背面的面朝向基板夹具13的外周面垂直方向向上或向下倾斜，保持基板S处于平板状的基板S的膜形成面处于向靶倾斜的状态，所以固定基板S，可以使固定于基板夹具13的基板S的膜形成面上端到磁控管溅射电极21a、21b、41a、41b(靶29a、29b、49a、49b)的距离和基板S的膜形成面下端到磁控管溅射电极21a、21b、41a、41b(靶29a、29b、49a、49b)的距离有差值。

如果使用配有基板保持装置13a’的溅射装置，进行上述实施方式说明的形成中间薄膜的工序，则基板S的膜形成面上端和膜形成面下端到磁控管溅射电极21a、21b、41a、41b(靶29a、29b、49a、49b)的距离有差值，可以在基板S的膜形成面处于向靶倾斜的状态下，在基板上形成中间薄膜。如上所述，因为根据基板S的膜形成面上端和膜形成面下端的差设计形成中间薄膜，所以在距离磁控管溅射电极21a等(靶29a等)近的基板S的膜形成面上端侧形成的中间薄膜的膜较厚，在距离磁控管溅射电极21a等(靶29a等)远的基板S膜形成面下端侧形成的中间薄膜的膜较薄，可以形成膜厚从基板S的膜形成面上端到膜形成面下端呈线性变化的中间薄膜。

使用基板保持装置13a’的溅射装置中基板和靶的间隔比蒸镀装置中基板和蒸发源的间隔更窄，所以保持基板处于基板的薄膜形成面向靶倾斜的状态可以保证基板和靶的间隔最狭地方的距离和最宽地方的距离的差相对基板和靶的距离是充分的。因此，与蒸镀装置相比，所述溅射装置可以制造膜厚倾斜度更大的薄膜。

另外，使用修正板35和基板保持装置13a’的话，即使不设置屏蔽板36，也可以使制造的薄膜的膜厚具有较大的倾斜。设置修正板35和屏蔽板36，并且使用基板保持装置13a’时，可以在基板S上形成膜厚倾斜更大的中间薄膜。所以，在任何所述情况下，通过进行形成最终薄膜的工序可以制造膜厚倾斜更加大的薄膜。

另外，因为是在空间上分离的第1成膜工序区20和第2成膜工序区40，保持基板S处于基板S的膜形成面向靶倾斜的状态下，形成第1中间薄膜和第2中间薄膜，所以在第1中间薄膜形成工序，不需考虑第2成膜工序区40内靶49a、49b产生的溅射原子的影响，可以形成具有对应其倾斜度的膜厚分布的第1中间薄膜。在第2中间薄膜形成工序，不需考虑第1成膜工序区20内靶29a、29b产生的溅射原子的影响，可以形成具有对应其倾斜度的膜厚分布的第2中间薄膜。所以，在使用多个靶制造具有所需膜厚分布的薄膜时，设计基板S的膜形成面向靶倾斜的角度变得极为容易。

当然，也可以做成基板保持装置13a’上凹部13b’的面向基板背面的面朝向基板夹具13的外周面垂直方向向右或左倾斜。

(b)本实施方式的溅射装置1中，作为成膜工序区包括第1成膜工序区20和第2成膜工序区40，但这不构成一种限定，成膜工序区可以只有1个第1成膜工序区20，也可以有3个或3个以上的成膜工序区。成膜工序区有3个或3个以上时，可以以基板夹具的中心轴线Z为中心，从第1成膜工序区20的位置开始，在沿圆周每旋转一定角度的位置设置第2个和以后的成膜工序区。

(c)上述实施方式依照第1中间薄膜形成工序、第1膜组成转化工序、第2中间薄膜形成工序、第2膜组成转化工序的顺序进行薄膜的形成，也可以在进行第1中间薄膜形成工序和第2中间薄膜形成工序之后，在反应工序区使构成第1中间薄膜的第1金属或第1不完全反应物和构成第2中间薄膜的第2金属或第2不完全反应物与反应性气体的活性基反应，进而形成薄膜。

另外，在夹有基板夹具13与反应工序区60相对的位置形成与反应工序区60相同的反应工序区60’，驱动基板夹具13面向基板依照第1成膜工序区20、反应工序区60、第2成膜工序区40、反应工序区60’的顺序旋转，在基板夹具13旋转的第1转，可以依次进行第1中间薄膜形成工序、第1膜组成转化工序、第2中间薄膜形成工序、第2膜组成转化工序。

另外，也可以不进行第1膜组成转化工序和第2膜组成转化工序，通过第1中间薄膜形成工序和第2中间薄膜形成工序形成薄膜。

所述这些情况还可以做如下述(d)说明的那样变化靶29a、29b、49a、49b的材料。

(d)上述实施方式中，使用硅作为靶29a、29b的材料，使用铌作为靶49a、49b的材料，但这并不构成限定，也可以使用这些物质的氧化物。另外，还可以使用铝(Al)，钛(Ti)，锆(Zr)，锡(Sn)，铬(Cr)，钽(Ta)，碲(Te)，铁(Fe)，镁(Mg)，铪(Hf)，镍-铬(Ni-Cr)、铟-锡(In-Sn)等金属。另外，也可以使用这些金属的化合物，例如，Al₂O₃，TiO₂，ZrO₂，Ta2O₅，HfO₂等。当然，靶29a、29b、49a、49b的材料可以全部相同，例如，本发明的第1金属和第2金属可以是相同的金属。

使用这些靶时，通过曝露在反应工序区60的反应性气体的活性基，形成Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂、Ta2O₅、SiO₂、Nb₂O₅、HfO₂、MgF₂等光学膜或绝缘膜，ITO等导电膜，Fe₂O₃等磁性膜，TiN、CrN、TiC等超硬膜。与金属(Ti，Zr，Si)相比，向TiO₂、ZrO₂、SiO₂这样的绝缘性金属化合物的溅射速度极为缓慢，产量低，对此本发明的双磁控管溅射法特别有效。

(e)上述实施方式中，靶29a和靶29b、靶49a和靶49b是相同的材料，但也可以是不同的材料。使用相同的金属靶时，如上所述，通过进行溅射在基板上形成单一金属的不完全反应物，使用不同的金属靶时，在基板上形成合金的不完全反应物。

(f)上述实施方式中，如图1所示，从同一个反应性气体钢瓶79向成膜工序区20，40和反应工序区60导入反应气体，但这不构成限定，成膜工序区20，40和反应工序区60也可以连接不同的气体钢瓶，可以导入有相同元素的不同气体。

(g)上述实施方式中，作为反应性气体向第1成膜工序区20、第2成膜工序区40、反应工序区60导入的是氧气，但也可以导入其他的气体，例如臭氧、一氧化二氮等氧化性气体，氮气等氮化性气体，甲烷等碳化性气体，氟气、四氟化碳(CF4)等氟化性气体等。另外，向第1成膜工序区20、第2成膜工序区40导入氮气时，导入的气体流量如下：作为惰性气体的氩气为300sccm，氮气为9～60sccm。

(h)上述实施方式中，作为反应性气体等离子体部，如图1、图2所示，在反应性气体等离子体发生室的外部或内部使用设有电极的诱导结合型等离子体源，可以在反应性气体等离子体发生室内使用配置线圈电极的诱导结合型等离子体源(下记(1))、容量结合型等离子体源(下记(2))、诱导结合-容量结合混合型等离子体源(下记(3))等。具体如下述说明。

(1)图17所示的等离子体源：在圆盘状石英玻璃等绝缘材料形成的反应性气体等离子体发生室63的大气侧配置旋涡状(蚊香状)的旋涡状电极91，向该旋涡状电极91施加100KHz～50MHz高频电，产生等离子体的诱导结合型等离子体发生源。图17(B)是旋涡状电极91平面的示意简图。

(2)图18所示的等离子体源：在反应性气体等离子体发生室63内部配置平板状电极93，向该平板状电极93施加100KHz～50MHz的高频电，产生等离子体的容量结合型等离子体发生源。

(3)图19所示的等离子体源：在反应性气体等离子体发生室63的内部设置螺旋形电极95和旋涡状电极，向这些电极施加100KHz～50MHz的高频电产生诱导结合型等离子体和容量结合型等离子体，同时存在等离子体的等离子体发生源。可以使用这些等离子体发生源等。另外，通过调整线圈的形状等，作为螺旋波等离子体源可以提高等离子体中活性基的产生效率。

(i)上述实施方式中，使用所谓圆盘传送型的溅射装置，但这并不构成限定。例如，也可以使用如图20所示的溅射装置。图20是表示本发明其他实施方式的溅射装置的示意图。装置是整体的真空室的成膜室121，其包括前后的基板装配室123和基板卸载室125。各室分别具有各自的排气***，RP表示循环泵，TMP表示涡轮高真空泵。各室之间通过门阀131、133连接。基板装配室123通过门阀135或开关可以与大气相通，基板卸载室125通过门阀137或开关可以与大气相通。即，各室压力独立，有各自的排气***，另外通过门阀131、133可以输送基板夹具143。

带有基板141的基板夹具143通过门阀135输送到基板装配室123中，用循环泵将基板装配室123抽成真空，根据需要进行加热等前处理。即基板装配室123是基板夹具进行脱吸附、排气、必要的前处理的室。该处理结束后，将基板夹具143输送到成膜室121。在成膜室121使基板141上形成薄膜。另外，为避免附图上的杂乱，只有成膜室121的基板夹具143用虚线表示，省略了基板141。

作为成膜室121中的间隔装置有间隔板151，161，171，通过这些间隔板形成第1成膜工序区153、第2成膜工序区163和反应工序区173。第1成膜工序区153中配置第1靶155a、155b，第2成膜工序区163中配置第2靶165a、165b。反应工序区173中连接活性基发生装置。成膜室121的成膜处理除了基板夹具143是水平板状之外，与使用上述实施方式说明的溅射装置1制造薄膜的方法相同。

成膜处理结束后，将基板夹具143输送到基板卸载室125，根据需要进行后处理，通过门阀137取到外部。即基板卸载室125用来进行基板夹具的脱吸附-排気-必要的后处理。

以下(A)～(D)所述的是从上述实施方式可得出的权利要求范围所述的发明以外的技术的思想。

(A)通过利用靶进行溅射在基板上形成薄膜的薄膜制造方法，其特征为，为了使形成的薄膜膜厚均匀，在所述基板和所述靶之间设有修正板，同时为了使形成的薄膜具有所需膜厚分布，在所述基板和所述靶之间设有屏蔽板；在所述基板相对所述修正板和所述屏蔽板移动的同时进行溅射，在所述基板上形成薄膜。

根据这样的薄膜的制造方法，为了使形成的薄膜膜厚均匀，在溅射电极和基板夹具之间设有修正板，同时为了使形成的薄膜具有所需膜厚分布，在溅射电极和基板夹具之间设有屏蔽板；在基板相对修正板和屏蔽板移动的同时进行溅射，这样可以形成具备对应屏蔽板形状的膜厚分布的薄膜，同时改变屏蔽板形状可以容易地改变制造的薄膜的膜厚分布。因此，通过改变屏蔽板的形状，可以极为容易地制造具备所需膜厚分布薄膜。

(B)通过利用靶进行溅射在基板上形成薄膜的薄膜制造方法，其特征为，为了使形成的薄膜膜厚均匀，在所述基板和所述靶之间设有修正板，在所述基板相对所述修正板移动的同时，使所述基板形成所述最终薄膜的面向所述靶倾斜，在这种状态下进行溅射形成薄膜。

根据这样的薄膜的制造方法，为了使形成的薄膜膜厚均匀，在溅射电极和基板夹具之间设有修正板，在基板相对修正板移动的同时，使基板形成薄膜的面向所述靶倾斜，在这种状态下进行溅射可以形成具备对应该倾斜的膜厚分布的薄膜。

另外，溅射中基板和靶的间隔比蒸镀装置中基板和蒸发源的间隔狭小也可以制造品质好的薄膜，所以在基板形成薄膜的面向所述靶倾斜的状态下进行溅射，相对基板和靶的距离，可以充分确保基板和靶的间隔最窄的距离和最宽的距离的差。

所以通过在基板处于基板形成薄膜面向靶倾斜的状态进行溅射，相对基板和靶的距离，可以充分确保基板和靶的间隔最窄的距离和最宽的距离的差。因此，与蒸镀装置相比，可以简单易行地制造膜厚倾斜程度大的薄膜。

(C)通过利用真空室中配置的靶进行溅射在基板上形成薄膜溅射装置，其特征为，具有基板夹具、溅射电极、修正板、屏蔽板和基板夹具驱动装置；基板夹具和溅射电极配置在所述真空室内，用来固定所述基板，修正板和屏蔽板固定在该溅射电极和所述基板夹具之间，修正板用来使形成的薄膜膜厚均匀，屏蔽板用来使形成的薄膜具有所需膜厚分布，基板夹具驱动装置驱动所述基板夹具使所述基板相对所述修正板和所述屏蔽板移动。

通过这样的溅射装置，为了使形成的薄膜膜厚均匀，在溅射电极和基板夹具之间设有修正板，同时为了使形成的薄膜具有所需膜厚分布，在溅射电极和基板夹具之间设有屏蔽板，这样可以形成具备对应屏蔽板形状的膜厚分布的薄膜，同时改变屏蔽板形状可以容易地改变制造的薄膜的膜厚分布。

(D)通过利用真空室中配置的靶进行溅射在基板上形成薄膜溅射装置，其特征为，具有基板夹具、溅射电极、修正板和基板夹具驱动装置；基板夹具和溅射电极配置在所述真空室内，用来固定所述基板，修正板固定在该溅射电极和所述基板夹具之间用来使形成的薄膜膜厚均匀，基板夹具驱动装置驱动所述基板夹具使所述基板相对所述修正板移动；所述基板保持装置可以保持所述基板处于所述基板形成薄膜的面向所述靶倾斜的状态。

通过这样的溅射装置，为了使形成的薄膜膜厚均匀，在溅射电极和基板夹具之间设有修正板，同时，可以保持基板处于基板形成薄膜的面向靶倾斜的状态，所以可以形成具备对应该倾斜的膜厚分布的薄膜。

另外，溅射装置中基板和靶的间隔比蒸镀装置中基板和蒸发源的间隔狭小，通过保持基板处于基板形成薄膜面向靶倾斜的状态，相对基板和靶的距离，可以充分确保基板和靶的间隔最窄的距离和最宽的距离的差。因此，与蒸镀装置相比，可以简单易行地制造膜厚倾斜程度大地薄膜。

根据如上所述的本发明，使用配置在第1成膜工序区和第2成膜工序区的多个靶，制造具备所需膜厚分布的薄膜时，由于可以根据靶的材料和成膜条件等改变分别配置在第1成膜工序区和第2成膜工序区的屏蔽板的形状等，因此可以分别独立而且精确地调整第1成膜工序区形成的薄膜和第2成膜工序区形成的薄膜的薄膜膜厚分布。

另外，采用本发明，可以简单易行地制造膜厚倾斜程度大的薄膜。

并且采用本发明，可以按所需膜厚分布设计在基板上形成第1最终薄膜和第2最终薄膜的膜厚分布。

采用本发明，使用配置在第1成膜工序区和第2成膜工序区的多个靶，制造具备所需膜厚分布的薄膜时，可以容易地设计修正板和屏蔽板的形状等。

另外，采用本发明，装在所述基板夹具外周面上的多个基板上，通过溅射可以形成薄膜，扩大基板夹具的外周可以容易地增加薄膜的生产能力。

Claims

1.使真空室内的第1成膜工序区和第2成膜工序区在空间上相互分离，通过溅射形成薄膜的薄膜制造方法，其特征为，所述制造方法包括如下工序：

在第1成膜工序区配置第1靶，为了使形成的薄膜膜厚均匀，在所述第1靶和所述基板之间配置修正板，同时为了使形成的薄膜具有所需膜厚分布，在所述第1靶和所述基板之间配置屏蔽板，通过在所述基板相对所述修正板和所述屏蔽板移动的同时进行溅射，在所述基板上形成薄膜的工序；

在第2成膜工序区配置第2靶，在所述基板和所述第2靶之间设有所述修正板和所述屏蔽板，通过在所述基板相对所述修正板和所述屏蔽板移动的同时进行溅射，在所述基板上形成薄膜的工序。

2.使真空室内的成膜工序区和反应工序区在空间上相互分离，并通过溅射形成薄膜的薄膜制造方法，其特征为，所述方法包括如下工序：

利用所述成膜工序区配有的靶进行溅射，在基板上形成由金属或不完全反应物形成的中间薄膜的中间薄膜形成工序，

在所述反应工序区，使构成所述中间薄膜的所述金属或所述不完全反应物和反应性气体的活性基反应，形成最终薄膜的膜组成转化工序；

在所述中间薄膜形成工序，为了使形成的薄膜膜厚均匀，在所述靶和所述基板之间配置修正板，同时为了使形成的薄膜具有所需膜厚分布，在所述靶和所述基板之间配置屏蔽板，在所述基板相对所述修正板和所述屏蔽板移动的同时形成所述中间薄膜；

在所述膜组成转化工序，使所述最终薄膜的膜厚与所述中间薄膜的膜厚相比有所增加。

3.使真空室内的成膜工序区和反应工序区在空间上相互分离，并通过溅射形成薄膜的薄膜的制造方法，其特征为，所述方法包括：

在所述中间薄膜形成工序，为了使形成的薄膜膜厚均匀，在所述基板和所述靶之间设有修正板；在所述基板和所述修正板相对移动的同时，形成所述最终薄膜的面处于向所述靶倾斜的状态，并在所述基板上形成所述中间薄膜；

4.使真空室内的成膜工序区和反应工序区在空间上相互分离，并通过溅射形成薄膜的薄膜制造方法，其特征为，所述方法包括：

利用所述第1成膜工序区配有的第1靶进行溅射，在基板上形成由第1金属或第1不完全反应物形成的第1中间薄膜的第1中间薄膜形成工序，

在所述反应工序区，使构成所述第1中间薄膜的所述第1金属或所述第1不完全反应物和反应性气体的活性基反应，形成第1最终薄膜的第1膜组成转化工序，

利用所述第2成膜工序区配有的第2靶进行溅射，在所述第1最终薄膜上形成由第2金属或第2不完全反应物形成的第2中间薄膜的第2中间薄膜形成工序，

在所述反应工序区，使构成所述第2中间薄膜的所述第2金属或所述第2不完全反应物和反应性气体的活性基反应，形成第2最终薄膜的第2膜组成转化工序；

在所述第1中间薄膜形成工序，为了使形成的薄膜膜厚均匀，在所述基板和所述第1靶之间配置修正板，同时为了使形成的薄膜具有所需膜厚分布，在所述基板和所述第1靶之间配置屏蔽板，在所述基板相对所述修正板和所述屏蔽板移动的同时，形成所述第1中间薄膜；

在所述第2中间薄膜形成工序，在所述基板和所述第2靶之间设有所述修正板和所述屏蔽板，在所述基板相对所述修正板和所述屏蔽板移动的同时，形成所述第2中间薄膜；

在所述第1膜组成转化工序，使所述第1最终薄膜的膜厚与所述第1中间薄膜的膜厚相比有所增加；

在所述第2膜组成转化工序，使所述第2最终薄膜的膜厚与所述第2中间薄膜的膜厚相比有所增加。

5.使真空室内的成膜工序区和反应工序区在空间上相互分离，并通过溅射形成薄膜的薄膜制造方法，其特征为，所述方法包括：

在所述反应工序区，使构成所述第1中间薄膜的所述第1金属或所述第1不完全反应物和反应性气体的活性基反应，形成第1最终薄膜的第1膜组成转化工序；

在所述第1中间薄膜形成工序，为了使形成的薄膜膜厚均匀，在所述基板和所述第1靶之间设有修正板，在所述基板和所述修正板相对移动的同时，在形成所述基板的所述最终薄膜的面向所述第1靶倾斜的状态下形成所述第1中间薄膜；

在所述第2中间薄膜形成工序，在所述基板和所述第2靶之间设有所述修正板；在所述基板和所述修正板相对移动的同时，在形成所述基板的所述第1最终薄膜的面向所述第2靶倾斜的状态下形成所述第2中间薄膜；

6.如权利要求4或5所述的薄膜制造方法，其特征为，为了使所述第1中间薄膜和所述第1最终薄膜的膜厚比与所述第2中间薄膜和所述第2最终薄膜的膜厚比基本一致，在所述第1中间薄膜形成工序和所述第2中间薄膜形成工序的至少有一个工序中一边导入所述反应性气体，一边形成所述第1中间薄膜和所述第2中间薄膜。

7.利用真空室内第1成膜工序区配置的第1靶和第2成膜工序区配置第2靶进行溅射，在基板上形成薄膜的溅射装置，其特征为，所述装置包括：

在空间上分离所述第1成膜工序区和所述第2成膜工序区的间隔装置，

配置在所述真空室内的用来保持所述基板的基板夹具和溅射电极，

固定于所述溅射电极和所述基板夹具之间的使形成的薄膜膜厚均匀的修正板和使形成的薄膜具有所需膜厚分布的屏蔽板，

使所述基板相对所述修正板和所述屏蔽板移动的驱动所述基板夹具的基板夹具驱动装置；

所述溅射电极、所述修正板和所述屏蔽板分别配置在所述第1成膜工序区和所述第2成膜工序区；

所述修正板和所述屏蔽板配置在所述溅射电极和所述基板夹具之间。

8.利用真空室内成膜工序区配置的靶进行溅射，在基板上形成中间薄膜，在所述真空室内的反应工序区使所述中间薄膜与电中性的反应性气体的活性基反应，从而形成薄膜的溅射装置，其特征为，所述装置包括：

配置在所述真空室内的保持所述基板的基板夹具，

空间上分离所述成膜工序区和所述反应工序区的间隔装置，

配置在所述成膜工序区的溅射电极，

连接所述反应工序区产生所述活性基的活性基产生装置，

在面对所述成膜工序区的位置和面对所述反应工序区的位置之间搬运所述基板的驱动所述基板夹具的基板夹具驱动装置。

9.利用真空室内成膜工序区配置的靶进行溅射，在基板上形成中间薄膜，在所述真空室内的反应工序区使所述中间薄膜与电中性的反应性气体的活性基反应，从而形成薄膜的溅射装置，其特征为，所述装置包括：

配置在所述真空室内的作为保持所述基板装置的基板夹具，

空间上分离所述成膜工序区和所述反应工序区的间隔装置，

配置在所述成膜工序区的溅射电极，

固定于所述溅射电极和所述基板夹具之间的使形成的薄膜膜厚均匀的修正板，

连接所述反应工序区产生所述活性基的活性基产生装置，

在面对所述成膜工序区的位置和面对所述反应工序区的位置之间搬运所述基板的驱动所述基板夹具的基板夹具驱动装置；

所述基板保持装置可以在所述基板的所述薄膜形成面向所述靶倾斜的状态下保持所述基板。

10.如权利要求8或9所述的溅射装置，其特征为，所述间隔装置在空间上至少分离2个所述成膜工序区。

11.如权利要求10所述的溅射装置，其特征为，所述至少2个成膜工序区分别连接导入所述反应性气体的气体导入装置。

12.如权利要求7～11任意一项所述的溅射装置，其特征为，所述基板夹具是圆筒状或中空多棱柱状的；

所述基板保持在所述基板夹具的外周面；

所述基板夹具驱动装置驱动所述基板夹具旋转。