TWI611035B

TWI611035B - 成膜裝置及數據製作方法

Info

Publication number: TWI611035B
Application number: TW105120896A
Authority: TW
Inventors: Atsushi Osawa
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd
Priority date: 2015-09-28
Filing date: 2016-07-01
Publication date: 2018-01-11
Also published as: CN106555164B; JP6600519B2; CN106555164A; JP2017066439A; TW201723208A

Abstract

本發明提供一種能高精度且穩定地執行所期望的膜色的成膜處理的技術的成膜裝置及數據製作方法。在成膜裝置中，確定部基於從輸入部輸入的顏色訊息，參照對應數據來確定成膜條件。另外，成膜條件中至少包含氣體供應量作為膜色調整要素。已知一般來說，成膜處理時所供應的氣體的種類或其供應量是主要的膜色調整要素。因此，本實施方式與根據成膜裝置的操作者的直覺或經驗來調整成膜條件的實施方式相比，能高精度且穩定地執行所期望的膜色的成膜處理。

Description

成膜裝置及數據製作方法

本發明有關於一種在基材表面形成膜的成膜裝置及所述成膜裝置所使用的數據（data）的製作方法。

如下的技術已為人所知，所述技術是通過對在基材表面形成膜時的成膜條件進行調整來調整所獲得的膜的顏色。作為此種技術，例如在專利文獻1及專利文獻2中公開了利用乾式鍍覆法獲得帶有紅顏色的金合金覆膜的技術。 [現有技術文獻]

[專利文獻] [專利文獻1]日本專利再表2008-108818號公報 [專利文獻2]日本專利特開2003-82452號公報

[發明所要解決的問題] 在欲形成某種顏色的膜的情況下，只要有過去執行同一顏色的成膜處理所得的數據，則通過參照所述數據並在與過去的處理相同的成膜條件下執行成膜處理，就能夠獲得目標顏色的膜。

另一方面，在欲形成某種顏色的膜的情況下，若無過去執行同一顏色的成膜處理所得的數據，則一般會根據成膜裝置的操作者的直覺或經驗來調整成膜條件。

但是在所述實施方式下，難以避免各操作者的誤差的影響而高精度且穩定地執行所期望的膜色的成膜處理。

因此，本發明的目的在於提供一種能高精度且穩定地執行所期望的膜色的成膜處理的技術。

[解決問題的技術手段] 本發明第一實施方式的成膜裝置是在基材表面形成膜的成膜裝置，其特徵在於包括：處理室，內部具有處理空間；基材保持部，在所述處理室內保持所述基材；氣體供應部，將氣體（gas）供應至所述處理空間；排氣部，排出所述處理室內的氣體；成膜處理部，在保持於所述基材保持部的所述基材的所述表面執行成膜處理；輸入部，輸入所形成的所述膜的顏色訊息；存儲部，針對多種顏色，存儲有使顏色訊息與用以形成所述顏色的膜的成膜條件相對應而成的對應數據；以及確定部，基於從所述輸入部輸入的所述顏色訊息，參照所述對應數據來確定所述成膜條件，且所述成膜條件中至少包含氣體供應量作為膜色調整要素。

根據本發明第一實施方式的成膜裝置，本發明第二實施方式的成膜裝置的特徵在於：所述氣體供應部能將多種氣體供應至所述處理空間，並且所述氣體供應量是指所述多種氣體中的至少一種氣體的供應量。

根據本發明第一實施方式或第二實施方式的成膜裝置，本發明第三實施方式的成膜裝置的特徵在於還包括：判定部，判定從所述輸入部輸入的所述顏色訊息是否包含於所述對應數據的可對應範圍；以及告知部，在所述顏色訊息並不包含於所述可對應範圍的情況下，將所述情況告知裝置的操作者。

根據本發明第一實施方式至第三實施方式中任一項所述的成膜裝置，本發明第四實施方式的成膜裝置的特徵在於：基於第一對應關係與第二對應關係來製作所述對應數據，所述第一對應關係是對在互不相同的成膜條件下所形成的各膜的各光學常數進行實際測定而獲得，且是使各成膜條件與各光學常數相對應而成，所述第二對應關係是通過理論計算而獲得，且是使各光學常數與各顏色訊息相對應而成。

根據本發明第四實施方式的成膜裝置，本發明第五實施方式的成膜裝置的特徵在於：對所述第一對應關係執行插值處理，基於插值處理後的所述第一對應關係及所述第二對應關係來製作所述對應數據。

本發明第六實施方式的數據製作方法的特徵在於包括：第一對應關係取得步驟，對在互不相同的成膜條件下所形成的各膜的各光學常數進行實際測定，獲得使各成膜條件與各光學常數相對應而成的第一對應關係；第二對應關係取得步驟，通過理論計算來獲得使各光學常數與各顏色訊息相對應而成的第二對應關係；以及製作步驟，基於所述第一對應關係及所述第二對應關係，針對多種顏色而製作使顏色訊息與用以形成所述顏色的膜的成膜條件相對應而成的對應數據，且所述成膜條件中至少包含氣體供應量作為膜色調整要素。

根據本發明第六實施方式的數據製作方法，本發明第七實施方式的數據製作方法的特徵在於：還包括對通過所述第一對應關係取得步驟所獲得的所述第一對應關係進行插值處理的插值處理步驟，在所述製作步驟中，基於插值處理後的所述第一對應關係及所述第二對應關係來製作對應數據。

[發明的效果] 在本發明的第一實施方式中，在成膜裝置中，確定部基於從輸入部輸入的顏色訊息，參照對應數據來確定成膜條件。另外，成膜條件中至少包含氣體供應量作為膜色調整要素。因此，本發明的第一實施方式與根據成膜裝置的操作者的直覺或經驗來調整成膜條件的實施方式相比，能高精度且穩定地執行所期望的膜色的成膜處理。

特別是在本發明第五實施方式及第七實施方式中，對使各成膜條件與各光學常數相對應而成的第一對應關係執行插值處理。接著，基於插值處理後的所述第一對應關係、及通過理論計算而獲得的使各光學常數與各顏色訊息相對應而成的第二對應關係來製作對應數據。因為以所述方式執行插值處理，所以會以比實際對光學常數進行實際測定所得的樣本數更多的變化（variation）來製作對應數據，所以較理想。

另外，本發明人獲得了如下見解：當在氣體供應量不同的成膜條件下獲得了多種顏色的膜時，存在顏色訊息相對於氣體供應量而急劇地發生變化的區間，相對於此，光學常數的各值相對於氣體供應量而平緩地發生變化。

在本發明的第五實施方式及第七實施方式中，對變化平緩的第一對應關係執行插值處理，由此，與對變化急劇的顏色訊息執行插值處理的實施方式相比，能利用更少的樣本數執行高精度的採樣（sampling）。接著，基於所述插值處理後的第一對應關係、與通過理論計算而獲得的第二對應關係來製作對應數據。

以下，一面參照附圖，一面說明本發明的實施方式。在附圖中，對具有相同結構及功能的部分附上相同符號且省略重複說明。再者，以下的實施方式是將本發明加以具體化而成的一例，並非是對本發明的技術範圍進行限定的事例。另外，在附圖中，為了便於理解，有時誇張或簡化地圖示各部分的尺寸或數量。另外，在附圖中，有時為了對方向進行說明而附上XYZ正交坐標軸。坐標軸中的+Z方向為鉛垂上方向，XY平面為水平面。

＜1 實施方式＞＜1.1 濺鍍裝置1的結構＞圖1是示意性地表示濺鍍裝置1的概略結構的剖面示意圖。圖2是表示濺鍍處理部50及其周邊的剖面示意圖。圖3是表示感應耦合天線（antenna）151的例子的側視圖。另外，圖4是表示濺鍍處理部50及其周邊的立體圖。

濺鍍裝置1是在所搬送的基材91的上表面濺鍍形成氮化鈦膜（例如100 nm以下的薄膜）的裝置。基材91例如由不銹鋼（Steel Use Stainless，SUS）板等構成。另外，成膜處理後的基材91例如用作建築物的內立面（interior）或外立面（exterior）的裝飾材料。

濺鍍裝置1包括：腔室100（處理室）；搬送機構30，搬送基材91；濺鍍處理部50，通過濺鍍在所搬送的基材91的上表面執行成膜處理；以及控制部190，對濺鍍裝置1的各部分進行總體控制。腔室100是呈長方體形狀的外形的中空構件。腔室100是以使其底板及頂板成為水平姿勢的方式配置。另外，X軸及Y軸各自是與腔室100的側壁平行的軸。

濺鍍裝置1還包括外罩（chimney）60，所述外罩60是配置成包圍在濺鍍處理部50周圍的筒狀的屏蔽構件。外罩60具有作為對濺鍍處理部50所產生的電漿的範圍或從靶材（target）濺鍍出的濺鍍粒子的飛散範圍進行限制的屏蔽物（shield）的功能、與將外罩內部的環境與外部阻斷的環境阻斷功能。以下，將腔室100的內部空間中的處於外罩60內側的執行濺鍍處理的空間稱為處理空間V。

在腔室100內，水平的搬送路徑面L被規定在外罩60的下方。搬送路徑面L的延伸方向為X軸方向，基材91沿著X軸方向被搬送。

另外，濺鍍裝置1包括對在腔室100內搬送的基材91進行加熱的板狀的加熱部40。加熱部40例如由配置在搬送路徑面L下側的護套式加熱器（sheathed heater）構成。

在腔室100的處於搬送路徑面L的-X側的端部，設置有用以將基材91搬入至腔室100內的閘門（gate）160。另一方面，在腔室100的處於搬送路徑面L的+X側的端部，設置有用以將基材91搬出至腔室100外的閘門161。另外，在腔室100的X方向兩端部，能以保持氣密的形態連接裝載鎖閉室（load lock chamber）或卸載鎖閉室（unload lock chamber）等其他腔室的開口部。各閘門160、161能在打開與關閉之間切換。

另外，腔室100連接著將腔室100內的氣體排出的排氣部170。排氣部170例如包括各自省略了圖示的真空泵、排氣配管及排氣閥。排氣配管的一端連接於真空泵，另一端與腔室100的內部空間連通地連接。另外，排氣閥設置在排氣配管的路徑中途。具體來說，排氣閥是能夠自動地對流經排氣配管的氣體的流量進行調整的閥。對於所述結構，若在真空泵已工作的狀態下打開排氣閥，則腔室100內的氣體會被排出，腔室100內成為真空狀態。控制部190控制利用排氣部170的排氣，由此，將腔室100內的壓力調整為特定值。

搬送機構30在腔室100的內部，包括沿著Y方向且隔著搬送路徑面L而相向配置的多對搬送輥31、與使所述多對搬送輥31同步地旋轉驅動的驅動部（圖示省略）。沿著搬送路徑面L的延伸方向即X方向設置有多對搬送輥31。再者，在圖1中描繪了五對搬送輥31的位於圖示近前側（-Y側）的五根輥。

承載架（carrier）90由板狀的托架（tray）等構成，基材91可拆卸地保持於承載架90的大致水平的上表面。再者，承載架90上的基材91的保持實施方式能夠採用通過真空吸附方式來保持基材91的實施方式、或利用夾盤銷（chuck pin）等來機械地抓住基材91的實施方式等各種實施方式。

配設有基材91的承載架90經由閘門160導入至腔室100內之後，各搬送輥31從下方抵接至所述承載架90的端緣（±Y側的端緣）附近。接著，通過驅動部（圖示省略）使各搬送輥31同步旋轉，由此，沿著搬送路徑面L搬送承載架90及保持於承載架90的基材91。在本實施方式中說明了如下實施方式，即，各搬送輥31能向順時針方向及逆時針方向這兩個方向旋轉，向兩個方向（±X方向）搬送承載架90及保持於承載架90的基材91。搬送路徑面L包括與濺鍍處理部50（成膜處理部）相向的被成膜部位P。因此，在通過搬送機構30所搬送的基材91上表面的配置在被成膜部位P的部位進行成膜處理。

濺鍍裝置1包括：濺鍍氣體供應部510，將作為惰性氣體的氬氣等濺鍍氣體供應至處理空間V；以及反應性氣體供應部520，將氮氣等反應性氣體供應至處理空間V。因此，在濺鍍氣體供應部510及反應性氣體供應部520均供應了氣體的情況下，首先在處理空間V內形成濺鍍氣體與反應性氣體的混合環境，隨著時間的經過，也會在腔室100的整個內部空間形成所述混合環境。

具體來說，濺鍍氣體供應部510例如包括作為濺鍍氣體的供應源的濺鍍氣體供應源511與配管512。配管512的一端與濺鍍氣體供應源511連接，另一端連接於與處理空間V連通的各噴嘴（nozzle）514。另外，在配管512的路徑中途設置有閥513。閥513在控制部190的控制下，對供應至處理空間V的濺鍍氣體的量進行調整。閥513較佳為能夠自動地對流經配管的氣體的流量進行調整的閥，具體來說，例如較佳包含質量流量控制器（massflow controller）等。

各噴嘴514設置在一列感應耦合天線151的±X側，且貫穿腔室100的頂板而向下側形成開口，所述一列感應耦合天線151設置在旋轉陰極（cathode）5、6之間。因此，濺鍍氣體供應源511所供應的濺鍍氣體從各噴嘴514導入至處理空間V。

具體來說，反應性氣體供應部520例如包括作為反應性氣體的供應源的反應性氣體供應源521與配管522。配管522的一端與反應性氣體供應源521連接，另一端分支成多個（在圖4的例子中為六個），從而連接於設置在處理空間V中的多個噴嘴12（在圖4的例子中為+X側的三個與-X側的三個總計六個噴嘴12）。在配管522的路徑中途設置有閥523。閥523在控制部190的控制下，對供應至處理空間V的反應性氣體的量進行調整。

各噴嘴12是以在處理空間V中的下方的區域中沿著Y方向延伸的方式設置。配管522的各另一端與各噴嘴12的X方向兩端面中的外側的各端面連接。在各噴嘴12中形成有各流路，所述各流路在所述各端面上形成開口而與配管522的另一端連接，並且在噴嘴內部分支成多條。各流路的前端到達噴嘴12的X方向兩端面中的內側的各端面而形成開口，在所述各端面中形成多個噴出口11。

在+X側的各噴嘴12的上方設置有光纖（optical fiber）探頭（probe）13。另外，設置有分光器（spectroscope）14，所述分光器14能對入射至探頭13的電漿發射光（plasma emission）的光譜強度進行測定。分光器14與控制部190電連接，分光器14的測定值供應至控制部190。控制部190基於分光器14的輸出，通過電漿發射監測（Plasma Emission Monitor，PEM）法來控制閥523，由此，控制從反應性氣體供應部520供應至腔室100內的反應性氣體的導入量。閥523較佳為能夠自動地對流經配管的氣體的流量進行調整的閥，例如較佳包含質量流量控制器等。

濺鍍裝置1所具備的各結構要素與控制部190電連接，所述各結構要素由控制部190控制。具體來說，控制部190例如由一般的工廠自動化（Factory Automation，FA）電腦（computer）構成，所述一般的FA電腦是由進行各種運算處理的中央處理器（Central Processing Unit，CPU）、存儲程序（program）等的唯讀記憶體（Read Only Memory，ROM）、作為運算處理的作業區域的隨機存取記憶體（Random Access Memory，RAM）、存儲程序或各種數據文件（data file）等的硬碟（hard disk）、具有經由局域網路（Local Area Network，LAN）等進行數據通信的功能的數據通信部等通過匯流排線（bus line）等彼此連接而成。另外，控制部190與輸入部191連接，所述輸入部191由進行各種顯示的顯示器（display）、鍵盤（keyboard）及滑鼠（mouse）等構成。輸入部191例如在裝置操作者指定並輸入所形成的膜的顏色訊息時被使用。

濺鍍處理部50包括：兩個旋轉陰極5、6；兩個旋轉部19，使兩個旋轉陰極5、6圍繞各自的中心軸線旋轉；兩個磁鐵單元21、22，分別收容在兩個旋轉陰極5、6的內部；以及濺鍍用電源163，將濺鍍電力分別供應至兩個旋轉陰極5、6。

旋轉陰極5、6在處理空間V中，沿著X方向隔開固定距離地相向配置而構成為陰極對。以所述方式並排設置旋轉陰極5、6，由此，自由基（radical）更集中於基材91上的被成膜部位P，通過濺鍍處理所獲得的膜的膜質會提高。

濺鍍處理部50還包括：一列感應耦合天線151，設置在旋轉陰極5、6之間；匹配電路（matching circuit）154；以及高頻電源153，將高頻電力經由匹配電路154供應至各感應耦合天線151。

此處，所謂一列感應耦合天線151，是指沿著Y方向隔開間隔地設置的五個感應耦合天線151。

因此，高頻電源153將高頻電力（例如頻率為13.56 MHz的電力）供應至各感應耦合天線151，由此，設置在外罩60內部的各感應耦合天線151在處理空間V內產生感應耦合電漿（inductively coupled plasma）。

各感應耦合天線151由包含石英玻璃等的介電體的保護構件152覆蓋，且貫穿腔室100的頂板而突出地設置於腔室100的內部空間。

例如，如圖3所示，各感應耦合天線151是將金屬製的管狀導體彎折成U字形而成，並以“U”字狀態，貫穿腔室100的頂板而突出設置於腔室100的內部空間。使冷卻水在感應耦合天線151的內部循環等，從而適當地冷卻所述感應耦合天線151。

各感應耦合天線151的一端經由匹配電路154電連接於高頻電源153。另外，各感應耦合天線151的另一端接地。在所述結構中，高頻電力從高頻電源153供應至感應耦合天線151後，在感應耦合天線151的周圍產生高頻感應磁場，在腔室100的內部空間中產生感應耦合電漿（Inductively Coupled Plasma：ICP）。所述感應耦合電漿是電子空間密度為3×10¹⁰ 個/cm³ 以上的高密度電漿。

另外，如本實施方式般的U字形狀的感應耦合天線151相當於匝數不足一圈的感應耦合天線，電感（inductance）低於匝數為一圈以上的感應耦合天線的電感。因此，在感應耦合天線151的兩端產生的高頻電壓減少，隨著與產生的電漿靜電耦合（electrostatic coupling）而引起的電漿電位的高頻波動受到抑制。因此，隨著電漿電位向地電位（earth potential）波動而引起的過剩的電子損耗減少，電漿電位被抑制得特別低。由此，能減少在基材91上造成的損傷（damage）。

磁鐵單元21（22）在旋轉陰極5（6）的外周面的自身附近形成磁場（靜磁場）。設置在旋轉陰極5、6之間的一列感應耦合天線151在處理空間V中的包含由磁鐵單元21、22形成了磁場的部分的空間中產生感應耦合電漿。

旋轉陰極5（6）包括：筒狀的基底（base）構件8，在水平面內沿著與搬送方向垂直的Y方向延伸設置；以及筒狀的靶材16，包覆基底構件8的外周。基底構件8為導電體，可使用包含氮化鈦成膜用的鈦（Ti）的材料作為靶材16的材料。再者，也可以不包含基底構件8而利用圓筒狀的靶材16來構成旋轉陰極5（6）。例如通過如下方法等形成靶材16，所述方法是指對靶材材料的粉末進行壓縮成型而形成為筒狀，然後***基底構件8。

本說明書中，在一體地表現並排設置的旋轉陰極5、6及配置在各個旋轉陰極內部的磁鐵單元21、22的情況下，稱為磁控陰極對。

各基底構件8的中心軸線2（3）方向上的兩端部分別由蓋部封閉，所述蓋部在中央部設置有圓狀開口。旋轉陰極5（6）的中心軸線2（3）方向上的長度例如設定為1,400 mm，直徑例如設定為150 mm。

濺鍍處理部50還包括兩對密封軸承9、10與兩個圓筒狀的支撐棒7。各對密封軸承9、10在旋轉陰極5（6）的長邊方向（Y方向）上隔著旋轉陰極5（6）地設置。密封軸承9、10各自包括從腔室100的頂板的下表面豎立設置的台部、與設置在台部的下部的大致圓筒狀的圓筒部。

各支撐棒7的一端支撐於密封軸承9的圓筒部，另一端支撐於密封軸承10的圓筒部。各支撐棒7從基底構件8的一端的蓋部的開口***至旋轉陰極5（6）內，沿著中心軸線2（3）貫穿旋轉陰極5（6），並從基底構件8的另一端的蓋部的開口伸出至旋轉陰極5（6）外。

磁鐵單元21（22）包括由導磁鋼等磁性材料形成的磁軛（yoke）25（支撐板）、與設置在磁軛25上的多個磁鐵（後述的中央磁鐵23a、周邊磁鐵23b）。

磁軛25為平板狀的構件，其與旋轉陰極5（6）的內周面相向地沿著旋轉陰極5的長邊方向（Y方向）延伸。在與旋轉陰極5、6的內周面相向的磁軛25的表面上，沿著磁軛25的長邊方向延伸的中央磁鐵23a配置在沿著磁軛25的長邊方向的中心線上。在磁軛25表面的外緣部，還設置有包圍中央磁鐵23a周圍的環狀（無端狀）的周邊磁鐵23b。中央磁鐵23a、周邊磁鐵23b例如由永久磁鐵構成。

中央磁鐵23a與周邊磁鐵23b各自的處於靶材16側的極性互不相同。另外，兩個磁鐵單元21、22中的各個極性互補。例如在磁鐵單元21中，將靶材16側的中央磁鐵23a的極性設為N極，將周邊磁鐵23b的極性設為S極，另一方面，在磁鐵單元22中，將靶材16側的中央磁鐵23a的極性設為S極，將周邊磁鐵23b的極性設為N極。

在磁軛25的背面接合著固定構件27的一端。固定構件27的另一端接合於支撐棒7。由此，磁鐵單元21、22連結於支撐棒7。在本實施方式中，構成磁控陰極對的磁鐵單元21、22以從彼此相向的位置向靠近被成膜部位P的-Z方向旋轉規定角度後的狀態被固定。因此，在旋轉陰極5、6之間且處於被成膜部位P側的空間中，通過磁鐵單元21、22形成相對較強的靜磁場。

在各密封軸承9的台部設置有旋轉部19，所述旋轉部19包括馬達（motor）與傳遞馬達旋轉的齒輪（gear）（分別省略了圖示）。另外，在旋轉陰極5、6的基底構件8的+Y側的蓋部的開口部周圍，設置有與各旋轉部19的齒輪嚙合的齒輪（圖示省略）。

各旋轉部19因馬達旋轉而使旋轉陰極5（6）以中心軸線2（3）為中心旋轉。更詳細來說，旋轉部19是以使旋轉陰極5、6各自的外周面中的彼此相向的部分分別從下側向上側移動的方式，使旋轉陰極5、6圍繞中心軸線2、3而彼此向反方向旋轉。旋轉速度例如設定為10轉/分鐘～20轉/分鐘，在濺鍍處理期間，以所述旋轉速度及旋轉方向進行定速旋轉。另外，經由密封軸承10及支撐棒7使冷卻水在旋轉陰極5、6的內部循環等，從而適當地冷卻所述旋轉陰極5、6。

連接於濺鍍用電源163的電線分支成兩根後，被引導至旋轉陰極5、6的各密封軸承10內。在各電線的前端，設置有與旋轉陰極5、6的基底構件8的-Y側的蓋部接觸的電刷（brush）。濺鍍用電源163將濺鍍電力經由所述電刷供應至基底構件8。在本實施方式中，濺鍍用電源163將負電位的直流電力供應至旋轉陰極5、6。此外，例如既可以是濺鍍用電源163將相位彼此相反的交流濺鍍電力供應至旋轉陰極5、6的實施方式，也可以是濺鍍用電源163將包含負電位與正電位的脈衝狀的電力供應至旋轉陰極5、6的實施方式。

濺鍍電力供應至各基底構件8（進而供應至各靶材16）後，在處理空間V的各靶材16的表面產生濺鍍氣體的電漿。所述電漿通過磁鐵單元21、22形成的靜磁場，處於旋轉陰極5、6之間且被高密度地封閉在被成膜部位P側的空間中。本說明書中，將以所述方式通過磁場封閉效果而高密度化後的電漿稱為磁控電漿。在如本實施方式般，在磁控陰極對產生磁控電漿的實施方式中，與一個磁控陰極產生磁控電漿的情況相比，電漿更加高密度化。因此，就提高成膜速率的觀點來說，本實施方式的實施方式較理想。

如上所述，設置在旋轉陰極5、6之間的一列感應耦合天線151在處理空間V中的包含由磁鐵單元21、22形成了磁場的部分的空間中產生感應耦合電漿。結果，通過磁控陰極對所產生的磁控電漿與通過感應耦合天線151所產生的感應耦合電漿彼此重合，從而形成混合電漿。使感應耦合天線151產生的高密度的感應耦合電漿也與磁控電漿一起作用於靶材16的濺鍍，所述磁控電漿是由磁鐵單元21、22在旋轉陰極5、6的外周面附近形成的磁場所產生。

在以所述方式使感應耦合電漿作用於濺鍍的情況下，與感應耦合電漿不起作用的情況相比，即使供應至旋轉陰極5、6的濺鍍電力的大小相同，也能夠降低濺鍍電壓（能夠降低阻抗（impedance））。由此，從靶材16飛出的反彈氬離子或負離子對基材91的被成膜面造成的損傷降低，並且會以高成膜速率執行成膜處理。

在濺鍍處理中，將氬氣作為濺鍍氣體，並將氮氣作為反應性氣體導入至腔室100的處理空間V，在所述混合電漿的環境中，濺鍍包覆旋轉陰極5、6外周的鈦的靶材16，在與所述靶材16相向的基材91上形成氮化鈦膜。

＜1.2 處理例＞＜1.2.1 對應數據的製作處理＞圖5是表示對應數據的製作處理流程的圖。圖6是表示對應數據的一例的圖。在圖6中，橫軸表示氬氣與氮氣的混合氣體中的氮氣的比率，圖示左側的縱軸表示L^* a^* b^* 色彩系統（color system）的a^* b^* 值，圖示右側的縱軸表示L^* a^* b^* 色彩系統的L^* 值。

首先，執行對應數據的製作處理。此處，對應數據是指針對多種顏色，使顏色訊息（例如L^* a^* b^* 色彩系統中所特定的一種顏色）與用以形成所述顏色的膜的成膜條件相對應而成的數據。對在本實施方式中氬氣供應量固定，氮氣供應量可變，並將氮氣供應量用作膜色調整要素的情況進行說明。

首先，裝置的操作者從輸入部191輸入各種成膜條件（步驟ST1）。以下對如下實施方式進行說明：在步驟ST1中，操作者指示輸入成膜條件中的膜色調整要素（氮氣供應量）及應形成的膜的膜厚，對於成膜條件中的其他各要素（例如濺鍍電壓值、高頻電力值、腔室內的壓力值等），分別自動地指定規定的基準值。此處，在本實施方式中，因為氬氣供應量固定，所以輸入氮氣供應量等同於指定氬氣與氮氣的混合氣體中的氮氣的比率。

接著，在步驟ST1中所指定的成膜條件下進行濺鍍處理（步驟ST2）。

首先，通過濺鍍氣體供應部510及反應性氣體供應部520，在處理空間V內形成所指定的氮氣比率的混合環境。通過高頻電源153將高頻電力供應至配置在旋轉陰極5、6之間的各感應耦合天線151。由此，在處理空間V中產生感應耦合電漿。另外，在處理空間V中產生感應耦合電漿後，排氣部170排出腔室100內的氣體，直至達到適合在腔室100內進行電漿處理的製程壓力為止。腔室100內的壓力達到製程壓力後，通過濺鍍用電源163將濺鍍電力供應至旋轉陰極5、6。由此，在處理空間V的Y方向中央位置產生磁控電漿。結果，在處理空間V的Y方向中央位置（具體來說，在旋轉陰極5、6之間且處於被成膜部位P側的空間），形成磁控電漿與感應耦合電漿的混合電漿。

在所述狀態下，搬送機構30從閘門160搬入基材91，並沿著搬送路徑面L搬送基材91。更具體來說，搬送機構30是以使基材91多次通過被成膜部位P的方式，使基材91沿著搬送路徑面L在±X方向上移動。另外，加熱部40對所搬送的基材91進行加熱。結果，從旋轉陰極5、6的靶材16濺鍍出的氮化鈦粒子結晶化並堆積於所搬送的基材91的上表面，形成氮化鈦膜。

然後，在經過規定的處理時間，且已形成的膜的膜厚達到從輸入部191輸入的膜厚之後，濺鍍處理結束。具體來說，濺鍍用電源163停止向旋轉陰極5、6施加濺鍍電壓。濺鍍氣體供應源511停止供應濺鍍氣體。另外，反應性氣體供應源521停止供應反應性氣體。另外，高頻電源153停止向各感應耦合天線151供應高頻電力。接著，搬送機構30從閘門161向濺鍍裝置1的外部搬出成膜後的基材91。

濺鍍處理結束後，操作者使用橢圓偏光儀（ellipsometry）等測定器來實際測定所形成的膜的光學常數（第一對應關係取得步驟：步驟ST3）。由此，獲得膜的折射率n及消光係數（extinction coefficient）k。

圖7是表示濺鍍處理時的氮氣比率與折射率n的光譜（spectrum）的關係的圖。在圖7中，橫軸表示波長，縱軸表示折射率n。圖8是表示濺鍍處理時的氮氣比率與消光係數k的光譜的關係的圖。在圖8中，橫軸表示波長，縱軸表示消光係數k。以下，如圖7及圖8所示，將使各成膜條件（本實施方式中為各氮氣比率）與各光學常數相對應而成的關係稱為第一對應關係。

另外，操作者使用色度計（colorimeter）來實際測定所形成的膜的顏色訊息（步驟ST4）。由此，獲得膜的顏色訊息（例如L^* a^* b^* 色彩系統中的L^* 值、a^* 值及b^* 值）。

如以上的說明般，通過將步驟ST1～步驟ST4實施一次，獲得與以某特定的氮氣比率（例如10%）進行濺鍍處理而獲得的膜相關的第一對應關係（折射率n的光譜、消光係數k的光譜）及對應數據（L^* a^* b^* 的各值）。

因此，在步驟ST5中分支到“否（No）”，並在不同的多個氮氣比率（例如10%、15%、18%、19%、20%、30%、40%）下，分別將步驟ST1～步驟ST4實施多次，由此，獲得與以所述多個氮氣比率進行濺鍍處理而獲得的各膜相關的第一對應關係（圖7、圖8）及對應數據（圖6）。

在多個氮氣比率下，將步驟ST1～步驟ST4實施多次，由此獲得所期望的實際測定樣本數後，在步驟ST5中分支到“是（Yes）”。

接著，對通過多次的步驟ST3所獲得的第一對應關係執行插值處理（插值處理步驟：步驟ST6）。例如能應用樣條插值（spline interpolation）處理等各種處理作為所述插值處理。由此，對於未實際測定的氮氣比率及光學常數，也能夠通過預測來獲得第一對應關係。

在後面的步驟ST7中，使用使各光學常數與各顏色訊息相對應而成的第二對應關係。以下，一邊參照數式1～數式18的各數式，一邊對獲得第二對應關係的流程（第二對應關係取得步驟）進行說明。再者，在各數式中，下標“0”是指空氣，下標“1”是指所形成的膜，下標“2”是指基材91。另外，下標“p”是指p偏光，下標“s”是指s偏光。

若將複折射率設為N，則使用光學常數（折射率n及消光係數k）及虛數i，以下的數式1成立。

[數式1]

另外，若將在各層中的入射角設為θ，則根據司乃耳定律（Snell's law），以下的數式2成立。

[式2]

此時，若將相位變化設為β，則以下的數式3成立。

[數式3]

接著，若將振幅反射係數設為r，將振幅透射係數設為t，將反射率設為R，並將所形成的膜的膜厚設為d，則根據菲涅耳公式（Fresnel formula），以下的數式4～數式9成立。

[數式4]

[數式5]

[數式6]

[數式7]

[數式8]

[數式9]

圖9是表示濺鍍處理時的氮氣比率與反射率光譜的關係的圖。在圖9中，橫軸表示波長，縱軸表示反射率R。

另外，若將反射率分佈設為S（λ），並將XYZ色彩系統中的顏色匹配函數（color-matching function）設為x（λ）、y（λ）、z（λ），則以下的數式10～數式13成立。

[數式10]

[數式11]

[數式12]

[數式13]

此處，若將顏色從XYZ色彩系統轉換成L^* a^* b^* 色彩系統，則以下的數式14～數式18成立。

[數式14]

[數式15]

[數式16]

[數式17]

[數式18]

如以上的說明般，通過理論計算來獲得光學常數與顏色訊息逐一對應的第二對應關係。

接著，基於插值處理後的第一對應關係及第二對應關係，製作使顏色訊息（例如L^* a^* b^* 色彩系統中所特定的一種顏色）與用以形成所述顏色的膜的成膜條件（在本實施方式中為氮氣供應率）相對應而成的對應數據（製作步驟：步驟ST7）。所製作的對應數據儲存於控制部190的存儲部。

在本實施方式中，因為在步驟ST6中執行插值處理，所以會以比實際對光學常數進行實際測定所得的樣本數更多的變化來製作對應數據。因此，在後述的＜1.2.2 利用對應數據的濺鍍處理＞中，可選擇的顏色指定範圍增大，所以較理想。

另外，在本實施方式中，並非對多個氮氣供應率下的膜的顏色訊息（圖6）執行插值處理，而是對多個氮氣供應率下的第一對應關係（圖7、圖8）執行插值處理。

此處，根據圖6可知：存在顏色訊息相對於氮氣供應率而急劇地發生變化的區間。具體來說，在氮氣供應率為16%～20%的區間中，L^* a^* b^* 的各值急劇地發生變化。相對於此，根據圖7、圖8可知：光學常數的各值相對於氮氣供應率而平緩地發生變化。具體來說，隨著氮氣供應率增大，表示折射率n及消光係數k的下限的峰值（peak）平緩地向長波長側偏移。

在本實施方式中，以所述方式對變化平緩的第一對應關係執行插值處理，由此，與對變化急劇的顏色訊息執行插值處理的實施方式相比，能利用更少的樣本數執行高精度的採樣。接著，在步驟ST7中，基於所述插值處理後的第一對應關係、與通過理論計算而獲得的第二對應關係來製作對應數據。

如此，在本實施方式中，因為基於在步驟ST3中所獲得的第一對應關係來製作對應數據，所以無需在步驟ST4中對顏色訊息進行實際測定的步驟。其中，若預先在步驟ST4中對所獲得的顏色訊息進行實際測定，則在確認所製作的對應數據的準確性時，或在適當地修正對應數據時，能利用所述顏色訊息。

＜1.2.2 利用對應數據的濺鍍處理＞圖10是表示利用對應數據的濺鍍處理的流程的圖。

製作對應數據後，在濺鍍處理中，能由裝置的操作者從輸入部191指定膜色。具體來說，操作者將顏色訊息（例如L^* a^* b^* 的各值）及膜厚輸入至輸入部191（步驟ST11）。

控制部190判定從輸入部輸入的顏色訊息是否包含於對應數據的可對應範圍（步驟ST12）。此處，在顏色訊息包含於對應數據的可對應範圍的情況下，包含如下兩種情況，一種情況是對應數據中，存在能形成顏色與所輸入的顏色訊息完全一致的膜的成膜條件，另一種情況是對應數據中，存在能形成顏色與所輸入的顏色訊息之間的偏差處於允許範圍的膜的成膜條件。

接著，在所輸入的顏色訊息包含於對應數據的可對應範圍的情況下，在步驟ST12中分支到“是”，控制部190基於從輸入部191輸入的顏色訊息，參照對應數據來確定用以利用濺鍍裝置1來形成所述顏色的膜的成膜條件（步驟ST13）。然後，執行與步驟ST2的說明中所述的情況相同的濺鍍處理（步驟ST14）。

另一方面，在所輸入的顏色訊息並不包含於對應數據的可對應範圍的情況下，在步驟ST12中分支到“否”，控制部190通過顯示於顯示器或發出警告音等，將所述情況告知裝置的操作者（步驟ST15）。

如此，控制部190除了具有對裝置的各部分進行控制的功能之外，還具有作為判定能否形成所輸入的顏色的膜的判定部的功能、作為確定成膜條件的確定部的功能、及作為告知部的功能，所述告知部在無法形成所輸入的顏色的膜時，將所述情況告知操作者。

在本實施方式中，參照使顏色訊息與成膜條件相對應而成的對應數據來確定成膜條件。因此，本實施方式的實施方式與根據操作者的直覺或經驗來使顏色與成膜條件相對應的其他實施方式相比，能高精度且穩定地執行所期望的膜色的成膜處理。

另外，在本實施方式中，在所輸入的顏色訊息並不包含於對應數據的可對應範圍的情況下，所述情況被迅速地告知操作者。因此，省略了操作者針對目前的對應數據所無法成膜的顏色進行試錯所耗費的時間或工夫，所以較理想。

另外，在所述情況下，裝置的操作者只要變更成膜條件中的作為膜色調整要素的氮氣供應率以外的其他各要素（例如濺鍍電壓值、高頻電力值、腔室內的壓力值等），並且進行步驟ST1～步驟ST7的處理即可。由此，對應數據被更新後，其數據量擴大，因此，能利用更新後的對應數據，形成之前的時間點的對應數據所無法成膜的顏色。

＜2 變形例＞以上，對本發明的實施方式進行了說明，但本發明能在不脫離其主旨的範圍內，進行所述內容以外的各種變更。

另外，在所述實施方式中，對使用濺鍍裝置1作為成膜裝置的實施方式進行了說明，但不限於此。也能將本發明應用於其他成膜裝置（例如蒸鍍裝置等）中。

另外，在所述實施方式中，對僅將供應氣體（氬氣及氮氣）中的氮氣的供應量用作膜色調整要素的情況進行了說明。已知一般來說，成膜處理時所供應的氣體的種類或其供應量是主要的膜色調整要素。因此，只要至少包含氣體供應量作為膜色調整要素，就能應用本發明。其中，就進行更精密的膜色調整的觀點來說，也可以將氣體供應量以外的各要素（例如濺鍍電壓值、高頻電力值、腔室內的壓力值等）用作膜色調整要素。

另外，在氣體供應部（濺鍍氣體供應部510、反應性氣體供應部520）能將多種氣體供應至處理空間V的情況下，只要如所述實施方式般，在成膜條件中包含至少一種氣體的供應量作為膜色調整要素，就能應用本發明。

另外，在所述實施方式中，對輸入至輸入部191的顏色訊息為L^* a^* b^* 色彩系統中的顏色訊息的情況進行了說明，但不限於此。輸入至輸入部191的顏色訊息也可以是XYZ色彩系統等L^* a^* b^* 色彩系統以外的色彩系統中的顏色訊息。

另外，在所述實施方式中，對在作為成膜裝置的濺鍍裝置1中製作對應數據的實施方式進行了說明，但也可以在與成膜裝置不同的裝置中製作對應數據。

另外，在所述實施方式中，對使用保持並搬送基材91的搬送機構30作為基材保持部的實施方式進行了說明，但也可以使用以靜止狀態保持基材91的基材保持部。另外，關於搬送機構30搬送基材91時的方向，除了如所述實施方式般的水平方向的情況之外，例如也可以是垂直方向。

另外，在所述實施方式中，對各感應耦合天線151貫穿腔室100的頂板而突出地設置於腔室100的內部空間的實施方式進行了說明，但不限於此。各感應耦合天線151也可以貫穿腔室100的側壁或底板等而突出地設置於腔室100的內部空間。另外，還可以設置為如下實施方式，即，各感應耦合天線151埋入至腔室100的內壁（頂板、側壁或底板）而不突出至腔室100的內部空間。

另外，在所述實施方式中，對並排設置兩個旋轉陰極5、6的情況進行了說明，但旋轉陰極也可以是一個。另外，也可以不使用旋轉陰極而使用平板形的陽極（cathode）。

另外，在所述實施方式中，對構成一列的感應耦合天線151的個數為五個的情況進行了說明，但只要根據旋轉陰極5（6）的長度來適當地變更所述個數即可。另外，也可以設置多列感應耦合天線151。此外，能適當地變更各部分的位置、個數、長度等設計事項。

另外，在所述實施方式中，對在所搬送的基材91表面中的上表面進行成膜處理的實施方式進行了說明，但不限於此。例如，可以在所搬送的基材91表面中的另一面（側面或下表面等）進行成膜處理，也可以同時在所搬送的基材91表面中的多個面（例如上表面及下表面）進行成膜處理。

以上，對實施方式及其變形例的成膜裝置及數據製作方法進行了說明，但這些例子是本發明的較佳實施方式的例子，並不限定本發明的實施範圍。本發明能在本發明範圍內，自由地組合各實施方式，或使各實施方式的任意的結構要素變形，或者能在各實施方式中增減任意的結構要素。

1‧‧‧濺鍍裝置
2、3‧‧‧中心軸線
5、6‧‧‧旋轉陰極
7‧‧‧支撐棒
8‧‧‧基底構件
9、10‧‧‧密封軸承
11‧‧‧噴出口
12、514‧‧‧噴嘴
13‧‧‧探頭
14‧‧‧分光器
16‧‧‧靶材
19‧‧‧旋轉部
21、22‧‧‧磁鐵單元
23a‧‧‧中央磁鐵
23b‧‧‧周邊磁鐵
25‧‧‧磁軛
27‧‧‧固定構件
30‧‧‧搬送機構
31‧‧‧搬送輥
40‧‧‧加熱部
50‧‧‧濺鍍處理部
60‧‧‧外罩
90‧‧‧承載架
91‧‧‧基材
100‧‧‧腔室
151‧‧‧感應耦合天線
152‧‧‧保護構件
153‧‧‧高頻電源
154‧‧‧匹配電路
160、161‧‧‧閘門
163‧‧‧濺鍍用電源
170‧‧‧排氣部
190‧‧‧控制部
191‧‧‧輸入部
510‧‧‧濺鍍氣體供應部
511‧‧‧濺鍍氣體供應源
512、522‧‧‧配管
513、523‧‧‧閥
520‧‧‧反應性氣體供應部
521‧‧‧反應性氣體供應源
L‧‧‧搬送路徑面
P‧‧‧被成膜部位
ST1～ST7、ST11～ST15‧‧‧步驟
V‧‧‧處理空間
X、Y、Z‧‧‧方向

圖1是示意性地表示濺鍍（sputtering）裝置的概略結構的剖面示意圖。圖2是表示濺鍍處理部及其周邊的剖面示意圖。圖3是表示感應耦合天線的例子的側視圖。圖4是表示濺鍍處理部及其周邊的立體圖。圖5是表示對應數據的製作處理流程的圖。圖6是表示對應數據的一例的圖。圖7是表示濺鍍處理時的氮氣比率與折射率的光譜的關係的圖。圖8是表示濺鍍處理時的氮氣比率與消光係數的光譜的關係的圖。圖9是表示濺鍍處理時的氮氣比率與反射率光譜的關係的圖。圖10是表示利用對應數據的濺鍍處理的流程的圖。

Claims

一種成膜裝置，其是在基材表面形成膜的成膜裝置，其特徵在於包括：處理室，其內部具有處理空間；基材保持部，在所述處理室內保持所述基材；氣體供應部，將氣體供應至所述處理空間；排氣部，排出所述處理室內的氣體；成膜處理部，在保持於所述基材保持部的所述基材的所述表面執行成膜處理；輸入部，輸入所形成的所述膜的顏色訊息；存儲部，針對多種顏色，存儲有使顏色訊息與用以形成所述顏色的膜的成膜條件相對應而成的對應數據；以及確定部，基於從所述輸入部輸入的所述顏色訊息，參照所述對應數據來確定所述成膜條件，且所述成膜條件中至少包含氣體供應量作為膜色調整要素，所述氣體供應部能將多種氣體供應至一個所述處理空間，並且所述氣體供應量是指所述多種氣體中的至少一種氣體的供應量。
如申請專利範圍第1項所述的成膜裝置，其中還包括：判定部，判定從所述輸入部輸入的所述顏色訊息是否包含於所述對應數據的可對應範圍；以及告知部，在所述顏色訊息並不包含於所述可對應範圍的情況下，將所述情況告知裝置的操作者。
如申請專利範圍第1項所述的成膜裝置，其中基於第一對應關係與第二對應關係來製作所述對應數據，所述第一對應關係是對在互不相同的成膜條件下所形成的各膜的各光學常數進行實際測定而獲得，且是使各成膜條件與各光學常數相對應而成，所述第二對應關係是通過理論計算而獲得，且是使各光學常數與各顏色訊息相對應而成。
如申請專利範圍第3項所述的成膜裝置，其中對所述第一對應關係執行插值處理，基於插值處理後的所述第一對應關係及所述第二對應關係來製作所述對應數據。
一種數據製作方法，其特徵在於包括：第一對應關係取得步驟，對在互不相同的成膜條件下所形成的各膜的各光學常數進行實際測定，獲得使各成膜條件與各光學常數相對應而成的第一對應關係；第二對應關係取得步驟，通過理論計算來獲得使各光學常數與各顏色訊息相對應而成的第二對應關係；以及製作步驟，基於所述第一對應關係及所述第二對應關係，針對多種顏色而製作使顏色訊息與用以形成所述顏色的膜的成膜條件相對應而成的對應數據，且所述成膜條件中至少包含氣體供應量作為膜色調整要素。
如申請專利範圍第5項所述的數據製作方法，其中還包括對通過所述第一對應關係取得步驟所獲得的所述第一對應關係進行插值處理的插值處理步驟，且在所述製作步驟中，基於插值處理後的所述第一對應關係及所述第二對應關係來製作對應數據。
一種成膜裝置，其是在基材表面形成膜的成膜裝置，其特徵在於包括：處理室，其內部具有處理空間；基材保持部，在所述處理室內保持所述基材；氣體供應部，將氣體供應至所述處理空間；排氣部，排出所述處理室內的氣體；成膜處理部，在保持於所述基材保持部的所述基材的所述表面執行成膜處理；輸入部，輸入所形成的所述膜的顏色訊息；存儲部，針對多種顏色，存儲有使顏色訊息與用以形成所述顏色的膜的成膜條件相對應而成的對應數據；以及確定部，基於從所述輸入部輸入的所述顏色訊息，參照所述對應數據來確定所述成膜條件，且所述成膜條件中至少包含氣體供應量作為膜色調整要素，基於第一對應關係與第二對應關係來製作所述對應數據，所述第一對應關係是對在互不相同的成膜條件下所形成的各膜的各光學常數進行實際測定而獲得，且是使各成膜條件與各光學常數相對應而成，所述第二對應關係是通過理論計算而獲得，且是使各光學常數與各顏色訊息相對應而成，對所述第一對應關係執行插值處理，基於插值處理後的所述第一對應關係及所述第二對應關係來製作所述對應數據。