多层膜形成方法及装置.pdf

一种多层膜形成方法，使得在不进行蚀刻处理的情况下，能够形成包括复合氧化层并具有想要的元件形状的多层膜。该方法将第一掩模(30A)定位于基片(S)上方，通过溅射粘接层靶材(T1)和下部电极层靶材(T2)，利用所述第一掩模在所述基片上形成粘接层(36)和下部电极层(37)，并且将由陶瓷材料形成的第二掩模(30B)定位于所述下部电极层的上方，通过溅射氧化物层靶材(T3)，利用所述第二掩模在所述下部电极层上叠置复合氧化物层(38)，将第三掩模(30C)定位于所述复合氧化物层的上方，并且通过溅射上部电极层靶材(T4)，利用所述第三掩模在所述复合氧化物层上叠置上部电极层(39)。

1、  一种多层膜形成方法，其特征在于：
将第一掩模定位于基片上方；
通过溅射第一靶材，利用所述第一掩模在所述基片上方形成下部电极层；
将由陶瓷材料形成的第二掩模定位于所述下部电极层的上方；
通过溅射第二靶材，利用所述第二掩模在所述下部电极层上叠置复合氧化物层；
将第三掩模定位于所述复合氧化物层的上方；以及
通过溅射第三靶材，利用所述第三掩模在所述复合氧化物层上叠置上部电极层。

2、  如权利要求1所述的多层膜形成方法，其特征还在于：
当形成所述下部电极层时，通过以所述基片的法线方向相对所述基片移动所述第一掩模，将所述第一掩模移动到靠近所述基片的位置；
当形成所述复合氧化物层时，通过以所述法线方向相对所述基片移动所述第二掩模，将所述第二掩模移动到靠近所述基片的位置；
当形成所述上部电极层时，通过以所述法线方向相对所述基片移动所述第三掩模，将所述第三掩模移动到靠近所述基片的位置。

3、  如权利要求1或2所述的多层膜形成方法，其特征在于：
上述形成下部电极层包括：
溅射主要成分为钛的靶材，以利用所述第一掩模在所述基片上形成主要成分为钛的粘接层；并且
溅射主要成分为铂的靶材，以利用所述第一掩模在所述粘接层上形成主要成分为铂的所述下部电极层；
上述叠置复合氧化物层包括：
溅射至少包含铅的靶材，以利用所述第二掩模在所述下部电极层上形成主要成分为锆钛酸铅的所述复合氧化物层；并且
溅射主要成分为铂的靶材，以利用所述第三掩模在所述复合氧化物层上形成主要成分为铂的所述上部电极层。

4、  一种多层膜形成装置，其特征在于：
第一成膜单元，其将第一掩模定位于基片上方，溅射第一靶材，并且利用所述第一掩模在所述基片上方形成下部电极层；
第二成膜单元，其将由陶瓷材料形成的第二掩模定位于所述基片的上方，溅射第二靶材，并利用所述第二掩模在所述下部电极层上叠置复合氧化物层；
第三成膜单元，其将第三掩模定位于所述复合氧化物层的上方，溅射第三靶材，并利用所述第三掩模在所述复合氧化物层上叠置上部电极层；
搬送单元，其连接至所述第一成膜单元、第二成膜单元和第三成膜单元，以将所述基片搬送至所述第一成膜单元、第二成膜单元和第三成膜单元；以及
控制单元，其驱动所述搬送单元、第一成膜单元、第二成膜单元和第三成膜单元，以在所述基片上依次叠置所述下部电极层、复合氧化物层和上部电极层。

5、  如权利要求4所述的多层膜形成装置，其特征在于：
所述第一成膜单元包括第一移动机构，所述第一移动机构通过以所述基片的法线方向相对所述基片移动所述第一掩模，来改变所述基片和所述第一掩模之间的距离；
所述第二成膜单元包括第二移动机构，所述第二移动机构通过以所述法线方向相对所述基片移动所述第二掩模，来改变所述基片和所述第二掩模之间的距离；
所述第三成膜单元包括第三移动机构，所述第三移动机构通过以所述法线方向相对所述基片移动所述第三掩模，来改变所述基片和所述第三掩模之间的距离；
当形成所述下部电极层时，所述控制单元驱动所述第一移动机构以将所述第一掩模移动到靠近所述基片的位置，当叠置所述复合氧化物层时，驱动所述第二移动机构以将所述第二掩模移动到靠近所述下部电极层的位置，并当叠置所述上部电极层时，驱动所述第三移动机构以将所述第三掩模移动到靠近所述复合氧化物层的位置。

6、  如权利要求4或5所述的多层膜形成装置，其特征在于：
所述第一靶材包括主要成分为钛的粘接层靶材和主要成分为铂的下部电极层靶材；
所述第二靶材包括至少包含铅的氧化物层靶材；
所述第三靶材包括主要成分为铂的上部电极层靶材；
所述第一成膜单元溅射所述粘接层靶材和下部电极层靶材，以利用所述第一掩模在所述基片上形成主要成分为钛的粘接层和主要成分为铂的所述下部电极层；
所述第二成膜单元溅射所述氧化物层靶材，以利用所述第二掩模在所述下部电极层上形成主要成分为锆钛酸铅的所述复合氧化物层；
所述第三成膜单元溅射所述上部电极层靶材，以利用所述第三掩模在所述复合氧化物层上形成主要成分为铂的所述上部电极层。

多层膜形成方法及装置
技术领域
本发明涉及一种多层膜形成方法及多层膜形成装置。
背景技术
诸如锆钛酸铅(PZT:PB(Zr，Ti)O₃)等复合氧化物具有极优的压电特性和介电特性，因此用于诸如传感器和致动器等各种类型的电子器件中。在现有技术中，各种类型的包括复合氧化物的元件通过对复合氧化物的烧结体进行机械加工而形成。
近年，在电子器件制造领域，由于电子器件的小型化和MEMS(微电子机械系统)技术的进步，需要更薄的上述复合氧化物膜。用来获得更薄的复合氧化物膜的公知工艺包括还用于半导体制造领域的溅射和蚀刻。
专利文献1中，对包括PZT元件的三种不同的靶材溅射以形成PZT膜。在这种工艺中，控制施加给各个靶材的功率。这样以高精确度调整了PZT膜的含铅量。专利文献2中，PZT薄膜经过了干式蚀刻。这样形成PZT薄膜图案。形成图案之后，接着将PZT膜浸入预定的蚀刻液中。蚀刻液洗去附在PZT薄膜的上表面和侧面的反应性生成物。从而，在形成图案前后，PZT膜的压电特性和介电特性相同。
但是，当铅基复合氧化物的薄膜进行干式蚀刻时，氯或氟蚀刻剂以氯化铅(PbCl₄或PbCl₂)或一氧化碳(CO)的形式排出铅基复合氧化物包含的铅或氧。因此，铅基复合氧化物损失了铅或氧。这样增加了泄漏电流。在这种情况下，不能获得满意的压电特性。另外，当进行干式蚀刻形成元件时，除了蚀刻工艺，形成抗蚀剂掩模的工艺以及去除抗蚀剂掩模的工艺成为必要。这样使电子器件的生产率降低并增加了制造成本。
【专利文献1】公开号为6-57412的日本专利申请公开
【专利文献2】公开号为2000-133643的日本专利申请公开
发明内容
本发明提供一种多成膜形成方法和多层膜形成装置，允许在不进行蚀刻处理的情况下，形成包括复合氧化层并具有想要的元件形状的多层膜。
本发明的一个方面是一种多层膜形成方法。所述方法包括将第一掩模定位于基片上方，通过溅射第一靶材，利用所述第一掩模在所述基片上形成下部电极层，将由陶瓷材料形成的第二掩模定位于所述下部电极层的上方，通过溅射第二靶材，利用所述第二掩模在所述下部电极层上叠置复合氧化物层，将第三掩模定位于所述复合氧化物层的上方，以及通过溅射第三靶材，利用所述第三掩模在所述复合氧化物层上叠置上部电极层。
本发明的另一个方面是一种多层膜形成装置。所述装置包括第一成膜单元，其将第一掩模定位于基片上方，溅射第一靶材，并且利用所述第一掩模在所述基片上形成下部电极层；第二成膜单元，其将由陶瓷材料形成的第二掩模定位于所述基片的上方，溅射第二靶材，并利用所述第二掩模在所述下部电极层上叠置复合氧化物层；第三成膜单元，其将第三掩模定位于所述复合氧化物层的上方，溅射第三靶材，并利用所述第三掩模在所述复合氧化物层上叠置上部电极层。搬送单元，其连接至所述第一成膜单元、第二成膜单元和第三成膜单元，以将所述基片搬送至所述第一成膜单元、第二成膜单元和第三成膜单元。控制单元，其驱动所述搬送单元、第一成膜单元、第二成膜单元和第三成膜单元，以在所述基片上依次叠置所述下部电极层、复合氧化物层和上部电极层。
附图说明
图1为示意性地示出成膜装置实施方式的平面图；
图2为示出图1的成膜室结构的侧剖视图；
图3(a)和图3(b)为分别示出掩模结构的平面图和侧剖视图；
图4(a)和图4(b)为分别示出掩模孔结构的平面图和侧剖视图；
图4(c)为示出掩模孔和多层膜之间关系的图；
图5为示出图1的成膜装置的电气结构的电路示意方框图。
具体实施方式
现在说明根据本发明的形成多层膜的装置的一个实施方式。图1是示意性示出用作多层膜形成装置的成膜装置10的平面图。
如图1所示，成膜装置10包括加载互锁室(下文简称为LL室)11和连接至LL室11并定义为搬送单元的搬送室12。成膜装置10还包括连接至搬送室12的三个成膜室13，具体为定义为第一成膜单元的第一成膜室13A、定义为第二成膜单元的第二成膜室13B以及定义为第三成膜单元的第三成膜室13B。
LL室11包括可降压的内部空间(下文简称为收容腔11a)，用来收容多个基片S使得基片能够被搬送进出收容腔11a。硅基片、陶瓷基片等可用作基片S。当开始对基片S进行成膜处理时，LL室11使收容腔11a降压，使得所述多个基片S可被搬出搬送室12。在结束对基片S的成膜处理之后，LL室11将收容腔11a对大气开放，使得被收容的基片S可被搬出成膜装置10。
搬送室12包括可与收容腔11a连通的内部空间(下文简称为搬送腔12a)。在搬送腔12a内安装有搬送自动机械12b，用来搬送基片S。当对基片S的成膜处理开始时，搬送自动机械12b将还没经过成膜处理的基片S从LL室11装载到搬送室12。然后，搬送自动机械12b以如图1所示的逆时针方向按顺序，即，以第一成膜室13A、第二成膜室13B以及第三成膜室13C的顺序来搬送被装载的基片S。这样在基片S没被暴露给大气的情况下，连续形成各层。在对基片S的成膜处理结束之后，搬送自动机械12b将已经过成膜处理的基片S从搬送室12装载到LL室11。
成膜室13A、13B和13C分别包括可与搬送腔12a连通的内部空间(下文简称为成膜腔13S)。各个成膜腔13S包括相应的靶材T。更具体的，第一成膜室13A包括构成第一靶材的粘接层靶材T1和下部电极层靶材T2。第二成膜室13B包括用作第二靶材的氧化物层靶材T3。第三成膜室13C包括用作第三靶材的上部电极靶材T4。
粘接层靶材T1包含粘接层的主要成分，即，钛(Ti)、钽(Ta)、镍(Ni)、钴(Co)中选出的一种金属或选出金属的氧化物或氮化物的含量为90％或以上，较佳的为95％或以上。粘接层靶材T1的剩余部分包括除了上述金属元素之外的金属。下部电极层靶材T2包含下部电极层的主要成分，即，铂(Pt)、铱(Ir)、金(Au)和银(Ag)中选出的一种贵重金属或选出贵重金属的氧化物或氮化物的含量为90％或以上，较佳为95％或以上。下部电极层靶材T2的剩余部分包括除了上述金属元素之外的金属，例如铜或硅。氧化物电极层靶材T3包括复合氧化物电极层的主要成分，即锆钛酸铅(Pb(Zr，Ti)O₃:PZT)、锶钛酸铅(Pb(Sr，Ti)O₃:PST)、锆钛酸铅镧((Pb，La)(Zr，Ti)O₃:PLZT)等复合氧化物的烧结体。上部电极层靶材T4包括上部电极层的主要成分，即，铂(Pt)、铱(Ir)、金(Au)和银(Ag)中选出的一种贵重金属或选出贵重金属的氧化物或氮化物的含量为90％或以上，较佳为95％或以上。上部电极层靶材T4的剩余部分包括除了上述金属元素之外的金属，例如铜或硅。
各个成膜室13溅射靶材T并在保持在预定温度(例如500℃或更高)的基片S上形成与靶材T对应的膜层。更具体的，第一成膜室13A溅射粘接层靶材T1以及下部电极层靶材T2以形成所述粘接层和下部电极层。第二成膜室13B溅射氧化物层靶材T3以形成复合氧化物层。第三成膜室13C溅射上部电极层靶T4以形成上部电极层。
参考图2，成膜室13包括构成成膜腔13S的主室本体21。主室本体21包括经由供应管IL与成膜腔13S连通的供气单元22。供气单元22将与各个靶材T对应的气体调整成预定流量供给成膜腔13S。例如，对应第一成膜室13A和第三成膜室13C的供气单元22将氩气(Ar)供给成膜腔13S，以溅射粘接层靶材T1、下部电极层靶材T2以及上部电极层靶材T4。与第二成膜室13B对应的供气单元22将用于溅射氧化物层靶材T3的Ar气和用于给溅射颗粒提供氧气的氧气(O₂)供给成膜腔13S。
成膜腔13S经由排气管OL连接至排气系统23，排气系统23包括涡轮分子泵或干式泵。排气系统23将供给至成膜腔13S的氩气或氩气和氧气的混合气体排出并且将成膜腔13S降压至预定的压力值。
成膜腔13S包括用于保持基片S的基片台24。基片台24将装入搬送室12内的基片S保持。这样将基片S定位并固定于成膜腔13S的预定位置。
盘形靶材T直接设置于基片台24的上方。靶电极25设置于靶材T的上侧。靶电极25将面朝基片S的靶材T保持为靶材T和基片S之间具有预定的距离。靶电极25连接至外部电源FG并将预定的DC或AC电源输出从外部电源FG供给靶材T。当在成膜腔13S内生成等离子体时，接收DC或AC电路的靶电极25作为用于等离子区域的负电势或阴极，从而溅射靶材T。
靶电极25的上侧设置有磁性电路26。磁性电路26沿着靶材T的内表面和上表面形成磁控管磁场。当在成膜腔13S内生成等离子体时，磁性电路26使等离子体稳定并且增加了等离子体的密度。
当在基片S上形成与靶材T对应的薄膜时，从供气单元22给各个成膜室13提供预定流量的溅射气体或溅射气体与反应气体的混合物，并且排气系统23将腔13S降到预定的压力值。在这种状态下，各个成膜室13将预定的功率从外部电源FG施加给靶电极25，并利用高密度等离子体溅射靶材T。溅射颗粒轰击基片S的表面并在其上形成膜。
如图2所示，基片台24位于成膜腔13S内的两个升降装置L之间。连接至设置在主室本体21下方的升降机构27、并由升降机构27驱动的两个升降装置L接收升降机构27的驱动力。这样以基片S的大致法线方向，即如图2所示的垂直方向将升降装置L提升或降低。第一成膜室13A、第二成膜室13B以及第三成膜室13C中分别设置有两个升降装置L，以分别形成第一移动机构、第二移动机构以及第三移动机构。
普通的掩模升降环R设置于两个升降装置L的上侧。当从上或下看时，掩模升降环R为环形并且围绕基片S的周边。当两个升降装置L上升或下降时，掩模升降环R与两个升降装置L一起在基片S的法线方向上升或下降。即，掩模升降环R由两个升降装置L定位并且仅允许在基片S的法线方向移动。
大致为圆柱形的下部防粘接板28L设置于掩模升降环R的上侧。当靶材T被溅射时，下部防粘接板28L防止溅射颗粒粘接到相对的成膜腔13S的内下壁。当提升或降低两个升降装置L时，下部防粘接板28L与两个升降装置L一起在基片S的法线方向上升或下降。
大致为圆柱形的上部防粘接板28U设置于下部防粘接板28L的上侧。当靶材T被溅射时，上部防粘接板28U防止溅射颗粒粘接到相对的成膜腔13S的内下壁。
与基片S相对的掩模30设置于掩模升降环R的内侧。图3(a)是从靶材T所见的掩模30的平面图，图3(b)是从基片S的平面方向所见的掩模30的侧剖视图。
图3所示的掩模30为由陶瓷材料(例如氧化铝(Al₂O₃))制成的大致四方形板。多个定位孔30H沿掩模30的外围设置。定位销P经由掩模升降环插入各个定位孔30h。定位销P插入各个定位孔30h将掩模30以可分离的方式定位并固定于掩模升降环R。当提升或降低两个升降装置L时，掩模30在靠近基片S的位置(图3(b)所示的实线所示位置)与在基片S上方远离基片S的位置(图3(b)中双点划线所示的位置)之间移动。掩模30所处的靠近所述基片的位置被定义为成膜位置，掩模30所处的远离所述基片的位置被定义为搬送位置。
多个掩模孔31以基片S的法线方向延伸穿过掩模30。所述多个掩模孔31大致形成在整个基片S的上方。各个掩模孔31形成的形状与各层形状对应，即，对应于元件形状。
当在基片S上形成与靶材T1对应的薄膜时，各成膜室13利用升降机构27将掩模30定位在成膜位置，使得掩模30的位置靠近基片S。当靶材T被溅射时，溅射颗粒穿过掩模30的掩模孔31并轰击基片S的表面。即，溅射颗粒以与各个掩模孔31形状对应的形状沉积在基片S上。当搬送基片S时，各个成膜室13利用升降机构27将掩模30定位在搬送位置，使得掩模30远离基片S。从而，各个成膜室13防止了被搬送的基片S和掩模30的物理接触。
与设置在第一成膜室13A内的粘接层靶材T1以及下部电极层靶材T2对应的掩模30被定义为第一掩模30A。第一掩模30A中形成的掩模孔31被定义为第一掩模孔31A。与设置在第二成膜室13B内的氧化物层靶材T3对应的掩模30被定义为第二掩模30B。第二掩模30B中形成的掩模孔31被定义为第二掩模孔31B。与设置在第三成膜室13C内的上部电极层靶材T4对应的掩模30被定义为第三掩模30C。第三掩模30C中形成的掩模孔31被定义为第三掩模孔31C。
图4(a)为从靶材T所见的各个掩模30的掩模孔31的平面图，图4(b)为各个掩模30的掩模孔31的侧剖视图。另外，图4(c)为示出利用各掩模30形成多层膜的侧剖视图。
如图4所示，第一掩模孔31A形成为从靶材T所见的矩形且大致正方形。第一掩模孔31A具有向上方变宽的锥形内壁。当粘接层靶材T1被溅射时，溅射颗粒穿过第一掩模孔31A朝向基片S，并且粘接层36以与第一掩模孔31A对应的形状沉积在基片S上。以相同的方式，当下部电极层靶材T2被溅射时，溅射颗粒穿过第一掩模孔31A朝向基片S，并且下部电极层37以与第一掩模孔31A对应的形状沉积在基片S上，即沉积在粘接层36的上侧。在该处理中，第一掩模孔31A的锥形内壁将通过的溅射颗粒入射角的范围变宽。这样形成了具有更加均匀膜厚的粘接层36和下部电极层37。
从靶材T所见为矩形且大致正方形的第二掩模孔31B相对于共同的基片S从第一掩模孔31A向内形成。换言之，第二掩模孔31B小于第一掩模孔31A。以与第一掩模孔31A相同的方式，第二掩模孔31B具有向上方变宽的锥形内壁。当氧化物层靶材T3被溅射时，溅射颗粒穿过第二掩模孔31B朝向基片S，并且复合氧化物层38以与第二掩模孔31B对应的形状沉积在基片S上。即，复合氧化物层38经由第二掩模孔31B叠置在下部电极层37的上侧，而不会超出下部电极层37的区域。在该处理中，第二掩模孔31B的锥形内壁将通过的溅射颗粒入射角的范围变宽。这样形成了具有更加均匀膜厚的复合氧化物层38。
另外，第二掩模30B由陶瓷材料形成。因此，第二掩模30B和复合氧化物层38之间的热膨胀系数的差异很小。这样防止了沉积在第二掩模30B上的复合氧化物由于热膨胀系数的差异所致的膜脱落。即，当叠置所述复合氧化物层38时，第二掩模30B抑制了由复合氧化物的膜脱落所引起的颗粒的产生。
从靶材T所见为矩形且大致正方形的第三掩模孔31C相对于共同的基片S从第二掩模孔31B向内形成。换言之，第三掩模孔31C小于第二掩模孔31B。以与第一掩模孔31A相同的方式，第三掩模孔31C具有向上方变宽的锥形内壁。当上部电极层靶材T4被溅射时，溅射颗粒穿过第三掩模孔31C朝向基片S，并且上部电极层39以与第三掩模孔31C对应的形状沉积在基片S上。即，上部电极层39经由第三掩模孔31C叠置在复合氧化物层38的上侧，而不会超出复合氧化物层38的区域。在该处理中，第三掩模孔31C的锥形内壁将通过的溅射颗粒入射角的范围变宽。这样形成了具有更加均匀膜厚的上部电极层39。
现在参考图5说明成膜装置10的电气结构。控制单元41执行各种处理(例如，基片S的搬送处理、基片S的成膜处理等)。控制单元41包括执行各种计算的CPU、存储各类数据的RAM、存储各种控制程序的ROM、硬盘等。控制单元41例如将成膜处理程序从硬盘读出以按照该成膜处理程序执行成膜处理。
控制单元41连接至输入/输出单元42。输入/输出单元42包括诸如启动开关和停止开关等各种类型的操作开关，以及诸如液晶显示器等各种类型的显示装置。输入/输出单元42为控制单元41提供各个处理操作所用的数据并将与成膜装置10的处理状态相关的数据输出。输入/输出单元42将与成膜参数相关的数据(例如，气流量、成膜压力、成膜温度以及成膜时间等)作为成膜条件数据Id提供给控制单元41。换句话说，输入/输出单元42将形成粘接层、下部电极层、复合氧化物层以及上部电极层的各种成膜参数作为成膜条件数据Id提供给控制单元41。控制单元41在与输入/输出单元42提供的成膜条件数据Id对应的成膜条件下执行各层的成膜处理。
控制单元41连接至控制和驱动LL室11的LL室驱动电路43。LL室驱动电路43检测LL室11的状态并将检测结果提供给控制单元41。例如，LL室驱动电路43检测到收容腔11a的压力值并将与该压力值相关的检测信号提供给控制单元41。根据LL室驱动电路43提供的检测信号，控制单元41将对应的驱动控制信号提供给LL室驱动电路43。响应于控制单元41的驱动控制信号，LL室驱动电路43将收容腔11a降压或将其对大气开放，使得基片S可以被载入收容腔11a或从收容腔11a卸出。
控制单元41连接至控制和驱动搬送室12的搬送室驱动电路44。搬送室驱动电路44检测搬送室12的状态并将检测结果提供给控制单元41。例如，搬送室驱动电路44检测到搬送自动机械12b的臂部位置并将与该臂部位置相关的检测信号提供给控制单元41。根据搬送室驱动电路44提供的检测信号，控制单元41将对应的驱动控制信号提供给搬送室驱动电路44。响应于控制单元41的驱动控制信号，搬送室驱动电路44按照成膜处理程序以LL室11、搬送室12、第一成膜室13A、第二成膜室13B以及第三成膜室13C的顺序搬送基片S。
控制单元41连接至控制和驱动第一成膜室13A的第一成膜室驱动电路45。第一成膜室驱动电路45检测第一成膜室13A的状态并将检测结果提供给控制单元41。例如，第一成膜室驱动电路45检测诸如成膜腔13S的实际压力、溅射气体的实际流量、基片S的实际温度、处理时间、施加给靶材T的实际功率值以及升降装置L的位置等参数。然后第一成膜室驱动电路45将与这些参数相关的检测信号提供给控制单元41。根据第一成膜室驱动电路45提供的检测信号，控制单元41将与成膜条件数据Id对应的驱动控制信号提供给第一成膜室驱动电路45。响应于控制单元41的驱动控制信号，第一成膜室驱动电路45在与成膜条件数据Id对应的成膜条件下执行粘接层36和下部电极层37的成膜处理。
控制单元41连接至控制和驱动第二成膜室13B的第二成膜室驱动电路46。第二成膜室驱动电路46检测第二成膜室13B的状态并将检测结果提供给控制单元41。例如，第二成膜室驱动电路46检测诸如成膜腔13S的实际压力、溅射气体的实际流量、基片S的实际温度、处理时间、施加给靶材T的实际功率值以及升降装置L的位置等参数。然后第二成膜室驱动电路46将与这些参数相关的检测信号提供给控制单元41。根据第二成膜室驱动电路46提供的检测信号，控制单元41将与成膜条件数据Id对应的驱动控制信号提供给第二成膜室驱动电路46。响应于控制单元41的驱动控制信号，第二成膜室驱动电路46在与成膜条件数据Id对应的成膜条件下执行复合氧化物层38的成膜处理。
控制单元41连接至控制和驱动第三成膜室13C的第三成膜室驱动电路47。第三成膜室驱动电路47检测第三成膜室13C的状态并将检测结果提供给控制单元41。例如，第三成膜室驱动电路47检测诸如成膜腔13S的实际压力、溅射气体的实际流量、基片S的实际温度、处理时间、施加给靶材T的实际功率值以及升降装置L的位置等参数。然后第三成膜室驱动电路47将与这些参数相关的检测信号提供给控制单元41。根据第三成膜室驱动电路47提供的检测信号，控制单元41将与成膜条件数据Id对应的驱动控制信号提供给第三成膜室驱动电路47。响应于控制单元41的驱动控制信号，第三成膜室驱动电路47在与成膜条件数据Id对应的成膜条件下执行上部电极层39的成膜处理。
现在说明利用成膜装置10形成多层膜的方法。
首先，将基片S设置在LL室11内。在这种情况下，如图4(a)所示，各基片S具有其上形成有底层UL(例如，硅氧化物膜)的表面。当从输入/输出单元42接收到成膜条件数据Id，控制单元41利用LL室驱动电路43和搬送室驱动电路44驱动LL室11和搬送室12，以将基片S从收容腔11a搬移到第一成膜室13A。
当基片S被搬入第一成膜室13A的成膜腔13S时，控制单元41将粘接层36和下部电极层37依次叠置在底层UL的上侧。换言之，控制单元41利用第一成膜室驱动电路45将位于搬送位置的第一掩模30A移动到成膜位置，并在与成膜条件数据Id对应的成膜条件下利用第一掩模孔31A形成粘接层36和下部电极层37。
在形成下部电极层37之后，控制单元41将复合氧化物层38叠置在下部电极层37的上侧。即，控制单元41利用搬送室驱动电路44驱动搬送室12，并将基片S从第一成膜室13A搬送至第二成膜室13B。然后控制单元41利用第二成膜室驱动电路46将位于搬送位置的第二掩模30B搬送到成膜位置，并在与成膜条件数据Id对应的成膜条件下利用第二掩模孔31B形成复合氧化物层38。
在形成复合氧化物层38之后，控制单元41将上部电极层39叠置在复合氧化物层38的上侧。即，控制单元41利用搬送室驱动电路44驱动搬送室12，并将基片S从第二成膜室13B搬送至第三成膜室13C。然后控制单元41利用第三成膜室驱动电路47将位于搬送位置的第三掩模30C搬送到成膜位置，并在与成膜条件数据Id对应的成膜条件下利用第三掩模孔31C形成上部电极层39。这样在不进行蚀刻处理的情况下，利用成膜装置10形成了包括粘接层36、下部电极层37、复合氧化物层38和上部电极层39的多层膜。
在形成上部电极层39之后，控制单元41将基片S搬出成膜装置10。换言之，控制单元41利用搬送室驱动电路44驱动搬送室12，以将基片S从第三成膜室13C搬送至LL室11。之后，以同样的方式，控制单元41利用驱动电路43-47驱动室11-15，以在各个基片S上叠置粘接层36、下部电极层37、复合氧化物层38以及上部电极层39。然后，基片S被容置在LL室11内。在每个基片S都经过成膜处理后，控制室41利用LL室驱动电路43将LL室11对大气开放，并将所有基片S搬出成膜装置10。
实施方式中形成多层膜的方法具有下述优点。
(1)本实施方式中形成多层膜的方法将第一掩模30A定位于基片S的上方，溅射粘接层靶材T1和下部电极层靶材T2，在基片S上形成形状与第一掩模孔31A对应的粘接层36和下部电极层37，将第二掩模30B定位于下部电极层37的上方，溅射氧化物层靶材T3，在下部电极层37上叠置形状与第二掩模孔31B对应的复合氧化层38，将第三掩模30C定位于复合氧化层38的上方，溅射上部电极层靶材T4，在复合氧化物层38上叠置形状与第三掩模孔31C对应的上部电极层39。
因此，粘接层36和下部电极层37形成为具有第一掩模孔31A的形状，氧化物层38形成为具有第二掩模孔31B的形状，上部电极层39形成为具有第三掩模孔31C的形状。这样在不进行蚀刻处理的情况下，形成了包括复合氧化层38的、具有想要的元件形状的多层膜。
另外，第二掩模30B由陶瓷材料形成。这样降低了第二掩模30B和复合氧化物层38之间的热膨胀系数。因此，沉积在第二掩模上的复合氧化物不会由于热膨胀系数的差异引起膜的脱落。从而，当叠置复合氧化物层38时，抑制了由于复合氧化物层的膜脱落导致颗粒的产生。
(2)当形成粘接层36和下部电极层37时，第一掩模30A从搬送位置降到成膜位置以使第一掩模30A靠近基片S。另外，当形成复合氧化物层38时，第二掩模30B从搬送位置降到成膜位置以使第二掩模30B靠近基片S。当形成上部电极层39时，第三掩模30C从搬送位置降到成膜位置以使第三掩模30C靠近基片S。
因此，当搬送基片S时，防止了基片S和各个掩模30之间的物理接触。另外，能以更高的处理精度形成粘接层36、下部电极层37、复合氧化层38以及上部电极层39各层。
(3)掩模30各自以可分离的方式位于并固定于掩模升降环R。因此，当对成膜腔13S进行维护时(例如当更换下部防粘接板28L或上部防粘接板28U时)可以同时交换掩模30。这样对于粘接层36、下部电极层37、复合氧化物层38以及上部电极层39，更长期地实现了成膜的稳定性。
(4)通过用于提升和降低下部防粘接板28L的升降装置L将掩模30提升或降低。因此，不需要升降掩模的独立升降机构，并且成膜装置10具有更简单的结构。
(5)各个掩模孔31的内壁成锥形以向上变宽。这样使通过掩模孔31的溅射颗粒的入射角的范围变宽。因此，粘接层36、下部电极层37、复合氧化物层38以及上部电极层39各自形成为具有更均匀的膜厚度。
上述实施方式可以以下述形式实施。
掩模30A和30C可不必由陶瓷材料形成。例如第一掩模30A和第三掩模30C中的至少一个可由金属材料或树脂材料形成。即，当形成具有高粘性的诸如下部电极层37或上部电极层39等金属层时，掩模30不必由陶瓷材料形成。
代替提升或降低掩模30，可通过将基片台24提升或降低来改变基片S和掩模30之间的距离。
对于复合氧化物层38，执行了使用单个溅射用靶材的单靶溅射。但是，本发明不限于这样方式。例如，可以应用采用多个溅射用靶材的多靶溅射。
在各成膜室13内，可进行直流(DC)或交流(AC)溅射来代替DC或AC磁控管的方式。