CN105463386B - 成膜装置及成膜基板制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种成膜装置及成膜基板制造方法。本发明的成膜装置包括：腔室，被导入溅射气体；搬送部，设置在腔室内，且具有循环搬送工件的搬送路径；靶，由堆积在工件上而成为膜的成膜材料形成，且设置在与搬送路径隔开并对向的位置；第一电源部，通过对靶施加电力，而使溅射气体等离子体化，且使成膜材料堆积在工件上；以及电源控制部，在工件利用搬送部而通过供成膜材料堆积的区域即成膜区域期间，根据工件相对于靶的位置的变化，使第一电源部对靶施加的电力变化。本发明具有小型且省空间的优点，且无论工件的形状如何，均能够高速且高效率地以均匀的厚度成膜。

Description

成膜装置及成膜基板制造方法

技术领域

本发明涉及一种成膜装置及成膜基板制造方法。

背景技术

作为在基板等工件(work)的表面进行成膜的装置，广泛使用通过溅镀(sputtering)进行成膜的成膜装置。溅镀是如下一种技术：使导入到腔室(chamber)内的气体等离子体(plasma)化而生成离子(ion)，通过该离子碰撞到作为成膜材料的靶(target)上而从靶击出材料的粒子，使所击出的粒子附着在工件上而形成膜。

这种成膜装置中，为了提高成膜效率，而开发出如下一种技术：使多个工件循环移动，一边通过与靶对向的位置，一边总括地进行成膜。然而，如果工件的尺寸(size)比靶大，那么膜不会附着在外周侧，从而膜厚分布变差。

另一方面，如果工件的尺寸比靶小，那么在腔室内附着在工件以外的部分的膜的量增加，因此，成膜效率下降。而且，附着在腔室内的成膜材料如果剥离，会污染工件。因此，必须定期对腔室内进行清洗(cleaning)，而耗费工夫。

如果对照工件的尺寸准备多个尺寸的靶，并针对不同尺寸的工件的每一个更换这些靶而进行成膜，那么会耗费工夫，导致生产效率下降、及成本上升(cost up)。

为了应对该问题，专利文献1公开了如下一种成膜装置：具有两个靶，通过改变该两个靶的位置，而改变与工件相对向的靶的面积。

而且，在专利文献1中也公开了如下内容：使对与工件的外周侧对向的靶的施加电力(electrical power)大于对与成膜对象物的内周侧对向的靶的施加电力，由此，谋求膜厚的面内均匀化。

进而，在专利文献1中也公开了如下内容：并非使对两个靶的施加电力不同，而使对两个靶的施加电力相同，在该条件下，在内周侧与外周侧改变靶与成膜对象物的距离，从而谋求膜厚的面内均匀化。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]国际公开第07/148536号

发明内容

[发明所要解决的问题]

然而，专利文献1中，在一个靶中，工件通过的区域内的成膜分布固定。而且，各工件以固定的速度、固定的方向通过成膜区域。因此，如果各工件的成为成膜对象的面为平坦面且相对于靶平行，那么易于确保膜厚的均匀性。

然而，成为成膜对象的面不一定为平坦面，且未必与靶平行。例如，存在工件为弯曲成凹状或凸状的基板的情况。这种工件像聚光透镜(lens)、反射镜、组合器(combiner)等那样用于投影仪(projector)、平视显示器(head up display)等光学设备。在这种弯曲的基板的情况下，在缘部与中央部，成为成膜对象的面与靶的距离产生大的差异。因此，在弯曲的基板的情况下，难以通过溅镀以均匀的厚度成膜。

因此，当在弯曲的基板以均匀的厚度进行成膜的情况下，一般来说，使用真空蒸镀装置。真空蒸镀装置是如下一种装置：通过对投入了蒸发材料的小的蒸发源进行加热，而使蒸发材料蒸发，从而对包围蒸发源的大面积的基板进行成膜。如果是真空蒸镀装置，那么在弯曲的基板的情况下，也能够使蒸发源与基板的距离变长，由此即便因弯曲导致距离存在差异，也能以相对较均匀的厚度成膜。

然而，为了确保使蒸发源与基板的距离长到弥补因基板本身的弯曲而产生的距离差的程度，真空蒸发装置将大型化。而且，蒸发源需要进行电阻加热或通过照射电子束来加热，所以其响应性不迅速。因此，装置的启动等会耗费时间，不适合依次高效率地制造中小批量(lot)的产品。

本发明是为了解决如上所述的现有技术的问题而提出的，其目的在于提供一种小型且省空间的成膜装置及成膜基板制造方法，无论工件的形状如何，均能够高速且高效率地以均匀的厚度成膜。

[解决问题的技术手段]

为了达成所述目的，实施方式的成膜装置是一种使溅射气体(sputter gas)等离子体化且使成膜材料堆积在工件上的成膜装置，且包括：腔室，被导入溅射气体；搬送部，设置在所述腔室内，循环搬送工件；溅射(sputter)源，由堆积在所述工件而成为膜的所述成膜材料形成，且具有靶，所述靶设置在与利用所述搬送部使所述工件移动的路径对向的位置；电源部，对所述靶施加电力；以及电源控制部，在所述工件通过供所述成膜材料堆积的区域即成膜区域期间，根据所述工件相对于所述靶的间隔、方向或从平面方向观察到的重叠面积的变化，使所述电源部对所述靶施加的电力变化。

所述电源控制部也可以根据所述处理对象物中的成为成膜对象的表面与所述靶的垂直方向的距离，使所述电源部对所述靶施加的电力变化。

所述电源控制部也可以为所述距离越短则使施加的电力越小，所述距离越长则使施加的电力越大。

所述电源控制部也可以使所述电源部施加的电力以指定的振幅及周期变化。

所述电源控制部也可以在所述工件的循环搬送的一圈中，按照所规定的变化模式，使所述电源部对所述靶施加的电力变化。

所述搬送部也可以具有将所述工件相对于所述工件的搬送方向的角度保持为固定的多个保持部，且所述保持部以等间隔配设。

所述保持部也可以将所述工件保持在如下位置，该位置是通过所述成膜区域的工件通过与所述靶的距离成为最大的部位、及与所述靶的距离成为最小的部位的位置。

所述搬送部也可以具有设置着所述保持部的旋转台。

所述搬送部也可以具有设置着所述保持部的旋转筒(drum)。

所述溅射源也可以具有多个所述靶，且所述电源部针对每个靶改变使施加的电力变化的时点。

实施方式的成膜装置也可以具有检测距离的传感器(sensor)，且所述电源控制部连接于所述传感器，根据由所述传感器检测出的到所述工件的表面的距离，使所述电源部施加的电力变化。

所述传感器也可以设置在对到所述工件表面的距离成为最大的部位、与到所述工件表面的距离成为最小的部位进行检测的位置。

而且，此外，所述各实施方式也能够作为所要成膜的工件为基板的成膜基板制造方法的发明来理解。

这种实施方式的成膜基板制造方法是在被导入有溅射气体的腔室内，利用搬送部循环搬送基板，通过电源部对与该被循环搬送的所述基板的移动路径对向地配置的靶施加电力，而使腔室内的溅射气体等离子体化，且使成膜材料堆积在基板上，通过所述搬送部使所述基板移动，根据随着所述基板的移动而产生的基板与靶的位置的变化，而改变所述电源部对靶施加的电力。

[发明的效果]

根据本发明，通过根据工件的形状，在搬送中使工件W相对于靶的位置变化，即便在靶与工件的表面的距离产生变化的情况下，也会与其对应地控制施加电力，所以能够确保膜厚的均匀性。因此，能够利用溅镀高速且高效率地以均匀的厚度对工件W进行成膜，且不会像真空蒸镀装置那样大型化，能够提供一种小型且省空间的成膜装置及成膜基板制造方法。

附图说明

图1是具有实施方式的成膜装置的等离子体处理装置的示意立体图。

图2是实施方式的示意剖视图。

图3是表示实施方式的控制装置的框图。

图4是表示旋转台上的处理对象物的示意平面图。

图5的(A)、图5的(B)、图5的(C)是表示从平面方向观察到的随着旋转台的旋转而移动的处理对象物与靶的位置关系的说明图。

图6是表示与图5的(A)、图5的(B)、图5的(C)对应的施加电力与工件的旋转角的关系的说明图。

图7的(a)、图7的(b)、图7的(c)是表示与图5的(A)、图5的(B)、图5的(C)及图6对应的靶与工件表面的距离的变化的说明图。

图8是表示旋转台的一圈中的电力的变化形态的说明图。

图9的(A)、图9的(B)是表示用作工件的弯曲的基板的剖视图。

图10是表示对于配置成凹状的基板，不使电力变化而形成着氧化钛膜的情况下的膜厚的不均的说明图。

图11是表示对于配置成凹状的基板，使电力变化且形成着氧化钛膜的情况下的膜厚的不均的说明图。

图12是表示对于配置成凹状的基板，不使电力变化而形成着氧化硅膜的情况下的膜厚的不均的说明图。

图13是表示对于配置成凹状的基板，使电力变化且形成着氧化硅膜的情况下的膜厚的不均的说明图。

图14是表示对于配置成凸状的基板，不使电力变化而形成着氧化钛膜的情况下的膜厚的不均的说明图。

图15是表示对于配置成凸状的基板，使电力变化且形成着氧化钛膜的情况下的膜厚的不均的说明图。

图16是表示对于配置成凸状的基板，不使电力变化而形成着氧化硅膜的情况下的膜厚的不均的说明图。

图17是表示对于配置成凸状的基板，使电力变化且形成着氧化硅膜的情况下的膜厚的不均的说明图。

图18的(A)、图18的(B)、图18的(C)是表示将溅射源中的多个靶配置在相对于搬送方向正交的方向上的情况下的施加电力与工件的旋转角的关系的说明图。

图19的(A)、图19的(B)、图19的(C)是表示将溅射源中的多个靶配置在相对于搬送方向倾斜的方向上的情况下的施加电力与工件的旋转角的关系的说明图。

图20的(A)、图20的(B)、图20的(C)是表示将溅射源中的多个靶配置在相对于搬送方向平行的方向上的情况下的施加电力与工件的旋转角的关系的说明图。

图21的(A)、图21的(B)、图21的(C)是针对配置成凹状的工件，表示与由传感器检测出的距离对应的电力的变化的说明图。

图22的(A)、图22的(B)、图22的(C)是针对配置成凸状的工件，表示与由传感器检测出的距离对应的电力的变化的说明图。

图23是表示使用旋转筒作为搬送部的成膜装置的一例的局部透视立体图。

附图标记：

1：等离子体处理装置

2、26：腔室

3：搬送部

4：溅射源

5：第一电源部

6：逆溅射源

7：第二电源部

8：加载互锁部

9：控制装置

10：检测器

21：真空室

22：排气口

23：排气部

24、62：导入口

25：第一气体供给部

31：旋转台

32：马达

33、35：保持部

34：旋转筒

41：靶

42：背衬板

43：电极

44：罩壳

61：筒形电极

63：第二气体供给部

90：机构控制部

91：电源控制部

92：存储部

93：设定部

94：输入输出控制部

95：输入装置

96：输出装置

c：一个循环

E：排气

F：成膜区域

G1：溅射气体

G2：反应气体

h：高度

K：传感器

P：搬送路径

r：六个工件

W：工件

Δ：高低差

具体实施方式

参照附图具体地对本发明的实施方式(以下，称为本实施方式)进行说明。本实施方式是作为等离子体处理装置1的一部分而构成的成膜装置。

[等离子体处理装置]

[概要]

等离子体处理装置1是如下一种装置：如图1所示，当旋转台31旋转时，被保持部33保持的工件W以描绘圆的轨迹移动，当通过与溅射源4对向的位置时，从靶41溅射的粒子附着而接受成膜。该等离子体处理装置1具有逆溅射源6，当工件W通过与逆溅射源6对向的位置时，通过蚀刻(etching)、或氮化、氧化等生成化合物膜。

此外，作为本实施方式的处理对象物的工件W例如为方形的基板。如图9的(A)、图9的(B)所示，该基板具有在侧视(从与长边对向的方向观察到的状态)时成为大致圆弧状的弯曲。如图9的(A)所示，在工件W以成为凹状、也就是大致U字状的方式被保持的情况下，工件W的成为成膜对象的面为凹陷侧的凹陷面。而且，如图9的(B)所示，在工件W以成为凸状、也就是大致倒U字状或圆顶(dome)状的方式被保持的情况下，工件W的成为成膜对象的面为扩展侧的隆起面。而且，工件W的成为成膜对象的面也可以为工件W的表面露出的面，也可以为已形成着单个或多个膜的面。

[构成]

如图1～图4所示，本实施方式中的等离子体处理装置1包括腔室2、搬送部3、溅射源4、第一电源部5、逆溅射源6、第二电源部7、加载互锁(load lock)部8、及控制装置9。

[腔室]

腔室2是内部被导入溅射气体G1的容器。溅射气体G1是用来实施溅镀的气体，所述溅镀是利用通过施加电力而产生的等离子体，使产生的离子等碰撞到处理对象物。例如，氩气(argon gas)可用作溅射气体G1。

腔室2内部的空间形成真空室21。该真空室21是具有气密性且能够通过减压而成为真空的空间。例如，如图1及图2所示，真空室21为圆柱形状的密闭空间。

腔室2具有排气口22、及导入口24。排气口22是用来在真空室21与外部之间确保气体的流通并进行排气E的开口。该排气口22例如形成在容器2的底部。在排气口22连接着排气部23。排气部23具有配管及未图示的泵(pump)、阀(valve)等。通过由该排气部23进行的排气处理，而使真空室21内减压。

进而，腔室2具有导入口24。导入口24是用来将溅射气体G1导入到真空室21的靶41附近的开口。在该导入口24连接着第一气体供给部25。第一气体供给部25除了具有配管以外，还具有未图示的溅射气体G1的气体供给源、泵、阀等。利用该第一气体供给部25，将溅射气体G1从导入口24导入到真空室21内。

[搬送部]

搬送部3是设置在腔室2内、循环搬送工件W的装置。如上所述，搬送部3中的供工件W移动的路径为搬送路径P。循环搬送是指使工件W在环形的移动路径移动。该搬送部3具有旋转台31、马达(motor)32、及保持部33。

旋转台31是圆形的板。马达32是对旋转台31赋予驱动力，使旋转台31以圆的中心为轴旋转的驱动源。保持部33是保持由搬送部3搬送的工件W的构成部。利用该保持部33，从而工件W以成为成膜对象的面朝上的方式定位在旋转台31上。

被保持部33保持的工件W通过旋转台31的旋转，而沿旋转台31的圆周方向以描绘圆的轨迹在真空室21内移动。这样，工件W移动的轨迹为工件W的搬送路径P。以下，在简称为“搬送方向”的情况下，是指“搬送路径P上的工件W的移动方向”、“旋转台31的圆周方向”。在简称为“半径方向”的情况下，是指“旋转台31的半径方向”。

多个保持部33将各工件W相对于搬送方向的角度保持为固定。而且，多个保持部33以等间隔配设。例如，各保持部33在旋转台31的圆周方向的与圆的切线平行的方向上以等间隔设置。更具体来说，保持部33是保持与各工件W中的成为成膜对象的面为相反侧的面及缘部的槽、孔、突起、夹具、支持器(holder)、托盘(tray)等。在托盘的情况下，也可以将工件W与托盘一同搬入、搬出。也能由静电吸盘(chuck)、机械吸盘、粘附吸盘、或它们与槽、孔、突起、夹具、支持器、托盘等的组合构成保持部33。在托盘的情况下，也可以设置将托盘保持在旋转台31的槽、孔、突起、夹具、支持器、静电吸盘、机械吸盘、粘附吸盘等保持单元。在该情况下，保持部33包含托盘及保持单元。此外，在图1的例子中，保持部33设置了六个，所以在旋转台31上保持六个工件W。

[溅射源]

溅射源4是堆积在工件W上而成为膜的成膜材料的供给源。溅射源4具有靶41、背衬板(backing plate)42、及电极43。靶41由堆积在工件W上而成为膜的成膜材料形成，且设置在与搬送路径P隔开并对向的位置。成膜材料例如可使用钛(titanium)、硅(silicon)等。但是，只要为通过溅镀而成膜的材料，则可应用众所周知的所有材料。该靶41例如为圆柱形状。但也可以是长圆柱形状、角柱形状等其他形状。

将靶41的材料以膜的形式堆积在通过与靶41对向的位置的工件W的区域设为成膜区域F。图2的成膜区域F是为了方便而图示的区域，根据靶41中的与工件W对向的面的面积、靶41与工件W的距离、施加到靶41的电力等而变动。因此，所述面积、距离、电力较理想的是设为靶41整体进入到成膜区域F并且与靶41错开的成膜区域F尽可能减少者。此外，成膜区域F比靶41中的与搬送路径P对向的面的正下方区域扩宽。

进而，在靶41的周围设置着罩壳(cover)44。罩壳44例如是设置在真空室21的顶板上且包围溅射源4的圆筒形的壁。通过具有该罩壳44，能够抑制溅射气体G1扩散到真空室21。在该情况下，抑制成膜区域F扩大到罩壳44的外部。

背衬板42是保持靶41的部件。电极43是用来从腔室2的外部对靶41施加电力的导电性构件。此外，在溅射源4中，视需要适当地具备磁铁(magnet)、冷却机构等。

如图1所示，这种溅射源4在腔室2的上盖沿圆周方向设置着多个。此外，在图1的例子中，溅射源4设置了六个。各溅射源4的靶41的底面侧与利用搬送部3而移动的工件W隔开并对向。本实施方式的保持部33较理想的是将工件W保持在如下位置，该位置是通过各靶41的成膜区域F的工件W通过与靶41的距离成为最大的位置、及与靶41的距离成为最小的位置的位置。但是，不一定限定为准确的“最大”“最小”的位置，也可以是与成为“最大”的位置、成为“最小”的位置近似的位置。也就是说，只要根据作为目标的膜厚分布的精度，通过靶41与工件W的距离的差相对较大地产生的位置即可。

也就是说，旋转台31上的工件W在弯曲的情况下，产生与靶41的距离近的部分、及与靶41的距离远的部分。例如，如图7的(a)、图7的(b)、图7的(c)、图9的(A)、图9的(B)、图21的(A)、图21的(B)、图21的(C)所示，工件W设为通过对向的两边(长边)成为大致圆弧状而弯曲的长方形状的基板。这种工件W呈凹状保持在保持部33。在该情况下，工件W的直线状的两边(短边)的缘部变高，所以与靶41的距离成为最小，工件W的中央变低，所以与靶41的距离成为最大。

与此相反，如图22的(A)、图22的(B)、图22的(C)所示，设为工件W呈凸状保持在保持部33。在该情况下，工件W的直线状的两边的缘部变低，所以与靶41的距离成为最大，工件W的中央变高，所以与靶41的距离成为最小。这样一来，成膜区域F中的工件W以包含距离成为最大的部位及成为最小的部位的方式移动。

此外，为了使工件W的成膜对象面整体均匀地成膜，必须使工件W整体通过成膜区域F。但是，如上所述，成膜区域F比靶41中的与搬送路径P对向的面的正下方区域扩宽。因此，不一定必须使工件W整体通过靶41的正下方区域。

[第一电源部]

第一电源部5是对靶41施加电力的构成部。通过利用该第一电源部5对靶41施加电力，而能够使溅射气体G1等离子体化，且能够使成膜材料堆积在工件W上。在本实施方式中，第一电源部5例如为施加高电压的直流(Direct Current，DC)电源。此外，在进行高频溅射的装置的情况下，也能设为射频(Radio Frequency，RF)电源。旋转台31与接地的腔室2为相同电位，通过对靶41侧施加高电压，而产生电位差。由此，将可动的旋转台31设为负(minus)电位，因此，避免与第一电源部5连接的难度。

[逆溅射源]

逆溅射源6是进行逆溅射处理的处理单元(unit)。逆溅射是氮化膜、氧化膜等化合物膜的生成、蚀刻等处理。该逆溅射源6具有筒形电极61。筒形电极61是有底的筒状体，一端的真空室21侧开口，另一端封闭。筒形电极61的开口侧的端部配置在与搬送路径P隔开并对向的位置。封闭的另一端贯通设置在腔室2上表面的贯通孔，而露出到外部。

而且，在筒形电极61设置着导入口62。在该导入口62连接着第二气体供给部63。第二气体供给部63具有配管及未图示的用来导入反应气体G2的反应气体G2的气体供给源、泵、阀等。利用该第二气体供给部63，将反应气体G2从导入口62导入到筒形电极61内部。反应气体G2例如可设为氮气、氧气。此外，逆溅射源6也能进行蚀刻。在该情况下，反应气体G2例如能够使用氩气(Argon)等惰性气体。

[第二电源部]

第二电源部7是用来对筒形电极61施加高频电压的RF电源。旋转台31与接地的腔室2为相同电位，通过对筒形电极61侧施加高电压，而产生电位差。

加载互锁部8是如下一种装置：在维持着真空室21的真空的状态下，利用未图示的搬送单元，将未处理的工件W从外部搬入到真空室21，且将已处理完毕的工件W向真空室21的外部搬出。该加载互锁部8可应用众所周知的构造，所以省略说明。

控制装置9是控制等离子体处理装置1的各部的装置。该控制装置9可由例如专用的电子电路或以指定的程序(program)进行动作的计算机(computer)等构成。也就是说，关于与溅射气体G1及反应气体G2向真空室21的导入及从真空室21的排出相关的控制、溅射源4及逆溅射源6的电源的控制、旋转台31的旋转的控制等，其控制内容被编程，并由可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)或中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)等处理装置执行，可应对多种多样的成膜规格。

作为具体进行控制的内容，可列举初始排气压力、溅射源4的选择、对靶41的施加电力、溅射气体G1的流量、种类、导入时间及排气时间、成膜时间、对筒形电极61的施加电力、反应气体G2的流量、种类、导入时间及排气时间、逆溅射时间等。

参照假想的功能框图即图3对如上所述那样用来执行各部的动作的控制装置9的构成进行说明。即，控制装置9包括机构控制部90、电源控制部91、存储部92、设定部93、及输入输出控制部94。

机构控制部90是控制排气部23、第一气体供给部25、搬送部3的马达32、第二气体供给部63、加载互锁部8等的驱动源、阀、开关(switch)、电源等的处理部。电源控制部91是控制第一电源部5、第二电源部7的处理部。

本实施方式的电源控制部91在工件W利用搬送部3通过成膜区域F期间，根据工件W相对于靶41的位置的变化，使第一电源部5对靶41施加的电力变化。位置的变化包含靶41与工件W的间隔的变化、靶41与工件W的方向的变化、从平面方向观察到的靶41与工件W的重叠面积的变化等。

这种位置的变化在各工件W不平坦的情况下，与靶41的表面与工件W的表面的距离的变化为相同含义。此外，靶41的表面与工件W的表面的距离只要以从靶41表面的任意一点下降到工件W表面的垂线的长度进行考虑即可。如果将该任意一点设为工件W必定通过其正下方的点，那么随着不平坦的工件W移动，与靶41的距离发生变化。

关于掌握各工件W与靶41的位置及位置的变化的方法，例如，如以下所述那样考虑各种方法。首先，利用保持部33对工件W的保持位置、与旋转台31中的包含旋转轴在内的各部分的位置的关系已决定。在旋转台31以旋转轴为中心进行旋转的情况下，可利用传感器等检测器检测旋转台31的旋转方向的位置、也就是旋转角、旋转量等。因此，根据旋转台31的旋转方向的位置，可知保持部33与工件W的位置。因为靶41固定，且保持部33与工件W的姿势也已决定，所以根据旋转台31的旋转方向的位置，可知工件W与靶41的位置关系。

此处，为了检测旋转台31的旋转方向的位置，也可以设置对旋转台31的基准位置进行检测的传感器等检测器。而且，也可以通过检测马达32的旋转位置，而检测旋转台31的旋转方向的位置。例如，可利用马达32的内置或外置的传感器、编码器(encoder)、电位计(potentiometer)等检测器，检测马达32的旋转位置。进而，也可以利用传感器等检测器直接检测工件W的位置，或直接测定靶41与工件W的距离。使用下述传感器K的其他实施方式是其一例。因此，通过将像上文所例示的检测器连接于控制装置9，电源控制部91也能进行与各工件W相对于靶41的位置变化对应的控制。

存储部92是存储旋转台31的旋转方向的位置、旋转速度、施加电力的变化形态、靶41与工件W表面的距离等本实施方式的控制所需的信息的构成部。作为施加电力的变化形态，基本上是工件W与靶41的距离越短则越小，距离越长则越大。这是因为，如果距离短，那么膜会变厚，所以减小电力而使堆积量变少，如果距离长，那么膜会变薄，所以增大电力而使堆积量增加，由此，整体上获得均匀性。

而且，如果将施加电力的变化形态设为根据各工件W与靶41的位置变化而以指定的振幅及周期变化的形态，那么只要决定振幅及周期即可，因此容易设定。进而，只要不更换各工件W，那么各工件W与靶41的位置在每一圈重复相同的变化。因此，也可以是如下形态：在工件W的循环移动的一圈中，根据所规定的工件W与靶41的位置或距离的变化模式，使施加电力变化。

设定部93是将从外部输入的信息设定在存储部92的处理部。输入输出控制部94是控制与成为控制对象的各部之间的信号转换或输入输出的接口(interface)。

进而，在控制装置9连接着输入装置95、输出装置96。输入装置95是用来供操作员(operator)经由控制装置9对等离子体处理装置1进行操作的开关、触摸屏(touch panel)、键盘(keyboard)、鼠标(mouse)等输入单元。所述施加电力的变化形态可从输入装置95输入。

输出装置96是将用来确认装置的状态的信息设为操作员能够视认的状态的显示器(display)、指示灯(lamp)、仪表(meter)等输出单元。所述施加电力的变化形态显示在输出装置96。

[作用]

[成膜处理]

以下，除了参照图1～图4以外，还参照图5～图8对如上所述的本实施方式的成膜处理进行说明。首先，利用加载互锁部8的搬送单元，将应进行成膜处理的工件W依次搬入到腔室2内。旋转台31使空的保持部33依次移动到从加载互锁部8算起的搬入部位。保持部33将由搬送单元搬入的工件W分别个别地保持。

以这种方式，工件W全部被载置到旋转台31上。此外，保持部33既能以工件W的上表面成为凹状的方式进行保持，也能以上表面成为凸状的方式进行保持。以下的说明为呈凹状保持的情况。

排气部23通过对真空室21进行排气使其减压而使真空室21成为真空。第一气体供给部25将溅射气体G1供给到靶41的周围。第二气体供给部63将反应气体G2供给到筒形电极61内。

旋转台31旋转而达到指定的旋转速度。由此，被保持部33保持的工件W的整体或一部分以描绘圆的轨迹在搬送路径P上移动，而通过与溅射源4、逆溅射源6对向的位置。

第一电源部5对靶41施加电力。第二电源部7对逆溅射源6施加电力。由此，真空室21内的溅射气体G1等离子体化。在溅射源4中，由等离子体产生的离子碰撞到靶41而使成膜材料的粒子飞溅。由此，使成膜材料的粒子堆积在通过成膜区域F的工件W的表面而生成膜。例如，形成钛膜或硅膜。

而且，在逆溅射源6中，由等离子体产生的离子使所生成的膜成为化合物膜。例如，形成氧化钛膜、氮化钛膜、氮化硅膜或氧化硅膜等化合物膜。因为通过一次溅射而形成的膜非常薄，所以通过使旋转台31旋转多圈，而能够逐渐制成所需的厚度。但是，每当在溅射源4中形成非常薄的膜，则在逆溅射源6中化合物化，所以与在相同的部位进行膜形成与化合物化的情况相比，不会妨碍膜形成。而且，化合物化的进行也迅速。

以这种方式连续地进行利用多个溅射源4的成膜、及利用逆溅射源6的化合物化的状态。当成膜结束时，第一电源部5停止施加电力，其后，第二电源部7停止施加电力。由此，在各工件W上生成化合物膜。

[电力的变化]

在所述成膜过程中，第一电源部5利用存储在存储部92的电力的变化形态，按照电源控制部91的指示，对溅射源4的靶41施加电力。

此处，将工件W与靶41的位置变化的例子表示在图4及图5的(A)、图5的(B)、图5的(C)中。在该例中，如图4所示，旋转台31在从平面方向观察时沿逆时针方向旋转。图5的(A)、图5的(B)、图5的(C)只表示一个工件W相对于一个靶41的位置的变化。如该图5的(A)所示，随着旋转台31的旋转，工件W逐渐接近靶41，当进入到图2所示的成膜区域F之后，工件W的一角与靶41的一部分重叠。

当旋转台31从图5的(A)的状态旋转45°时，如图5的(B)所示，从平面方向观察时，工件W的大半部分与靶41重叠。进而，当旋转台31旋转45°时，如图5的(C)所示，成为只有与图5的(A)的一角在对角线上对向的一角重叠的状态。进而，工件W不再与靶41重叠后，从图2所示的成膜区域F离开。随着旋转台31的旋转，各工件W与各靶41的位置关系重复如上所述的变化。

参照图6对这种根据各工件W与靶41的位置变化而改变对靶41施加的电力的实施方式的一例进行说明，所述各工件W与靶41的位置变化是随着利用搬送部3使工件W移动而产生。此外，图6的横轴为以图5的(A)、图5的(B)、图5的(C)中的0°的线(line)作为基准的工件W的旋转角，纵轴为施加的电力的大小。

首先，如图5的(A)所示，在工件W的一角与靶41重叠的瞬间，工件W的旋转角为-45°。在该阶段，如图6所示，第一电源部5施加的电力相对较小。从该状态到像图5的(B)所示那样工件W的大半部分重叠且旋转角变为0°为止，第一电源部5使施加的电力增大。在旋转角成为0°后，如图5的(C)所示，到工件W的一角离开靶41的瞬间为止，使施加的电力减少。然后，下一个工件W像图5的(A)那样一角与靶41重叠，因此，再次使施加的电力变大。

这种电力的变化形态与如下情况对应，即，工件W中的成为成膜对象的表面与靶41的距离越短则使施加的电力越小，距离越长则使施加的电力越大。也就是说，如图5的(A)、图5的(C)及与其对应的图7的(a)、图7的(c)所示，在工件W为凹状的基板且工件W的一角与靶41重叠的情况下，工件W与靶41的距离变短。因此，施加的电力变小。然后，如图5的(B)及与其对应的图7的(b)所示，在工件W的大半部分与靶41重叠的情况下，工件W与靶41的距离变长。因此，施加的电力变大。

如上所述，将针对一个工件W的电力的增减作为1个循环(cycle)c，以固定的振幅及周期变化。该情况设为如下模式：每当旋转台31旋转一圈，重复与工件W对应的次数的循环。也就是说，决定图8所示的工件W为六个r时的变化模式，在每一圈重复该模式。

[成膜处理的实验例]

将本实施方式的成膜处理、与不使电力变化的情况下的成膜处理进行比较的实验例如下。

[工件的形状]

用于实验的工件W是长边的长度(X)为210mm、短边也就是宽度(Y)为90mm、厚度为5mm的长方形状的基板。该工件W的长边弯曲成大致圆弧状，且水平的载置面到最高部的高度h为20mm。因弯曲而凹陷最深的部分的表面与两缘部的高低差Δ为15mm。关于工件W，对像图9的(A)所示那样呈凹状保持的情况、与像图9的(B)所示那样呈凸状保持的情况进行实验。

[装置条件]

此外，用于实验的装置的条件如下。

靶41的尺寸为φ127mm。

溅射所需的时间为300秒，旋转速度为60rpm。

在氧化钛膜的成膜中，向溅射源4的氩气流量为480sccm，向逆溅射源6的氧气流量为150sccm。关于对溅射源4施加的直流电力，初始电力为1.3kw，在成膜面不变的情况下电力保持不变，在使成膜面以凹状变化的情况下，呈1.3kw-2.6kw-1.3kw产生2倍的变化，与此相反，在使成膜面以凸状变化的情况下，呈2.6kw-1.3kw-2.6kw产生2倍的变化。对逆溅射源6施加的RF电力是设为300w。

在氧化硅膜的成膜中，向溅射源4的氩气流量为120sccm，逆溅射源6的氧气流量为200sccm。关于对溅射源4施加的直流电力，初始电力为1.5kw，在成膜面不变的情况下，电力保持不变，在使成膜面以凹状变化的情况下，呈1.5kw-3.0kw-1.5kw产生2倍的变化，与此相反，在使成膜面以凸状变化的情况下，呈1.5kw-3.0kw-1.5kw产生2倍的变化。对逆溅射源6施加的RF电力是设为200W。

[实验结果]

图10～图17表示利用本实验的成膜装置进行的成膜处理的膜厚分布。横轴表示将基板的长边方向X的中心设为0的水平长度为±100mm的位置。纵轴表示在将基板中心的膜厚设为1的情况下，短边方向即Y位置为0点处的膜厚的比率(无单位)。图10～图13是在相对于靶41呈凹状对向的面成膜所得的结果，图14～图17是在相对于靶41呈凸状对向的面成膜所得的结果。

图10、图11、图14、图15是氧化钛膜的成膜例，图12、图13、图16、图17是氧化硅膜的成膜例。而且，图10、图12、图14、图16是不进行像本实施方式那样的电力控制而进行成膜所得的结果，图11、图13、图15、图17是进行本实施方式的电力控制而进行成膜所得的结果。

如图10所示，在生成氧化钛膜时，在不使电力变化的情况下，表示膜厚不均的成膜分布为±11.2％，相对于此，如图11所示，在本实施方式的情况下，抑制为±6.2％。而且，如图12所示，在生成氧化硅膜时，在不使电力变化的情况下，成膜分布为±9.3％，相对于此，如图13所示，在本实施方式的情况下，抑制为±3.7％。

进而，如图14所示，在生成氧化钛膜时，在不使电力变化的情况下，成膜分布为±6.6％，相对于此，如图15所示，在本实施方式的情况下，抑制为±5.3％。而且，如图16所示，在生成氧化硅膜时，在不使电力变化的情况下，成膜分布为±7.2％，相对于此，如图17所示，在本实施方式的情况下，抑制为±3.2％。

如上所述，根据本实施方式，可明确膜厚的均匀性提高。

[效果]

如上所述的本实施方式是一种成膜装置，使溅射气体G1等离子体化，且使成膜材料堆积在工件W上，且包括：腔室2，被导入溅射气体G1；搬送部3，设置在腔室2内，循环搬送工件W；溅射源4，由堆积在工件W而成为膜的成膜材料形成，且具有靶41，该靶41设置在与利用搬送部3使工件W移动的路径对向的位置；以及电源部5，对靶41施加电力。而且，本实施方式的成膜装置包括电源控制部91，该电源控制部91在工件W利用搬送部3而通过供成膜材料堆积的区域即成膜区域F期间，根据工件W相对于靶41的位置的变化，使第一电源部5对靶41施加的电力变化。

因此，在工件W的搬送过程中，工件W相对于靶41的位置变化，由此，即便在靶41与工件W的表面的距离产生变化的情况下，也与之对应地控制施加电力，因此，能够确保膜厚的均匀性。

在工件W的形状存在弯曲等的情况下，如果靶41与工件W表面的距离短，那么膜会变厚，如果靶41与工件W表面的距离长，那么膜会变薄。而且，电力越大则膜变得越厚，电力越小则膜变得越薄。因此，在工件W相对于靶41的位置和工件W与靶41的距离的关系已决定的情况下，通过根据工件W位于哪个位置来改变电力的大小，能够使膜厚均匀。

因此，利用溅镀，可高速且高效率地以均匀的厚度对工件W成膜，并且不会像真空蒸镀装置那样大型化，可制成小型且省空间的成膜装置。

电源控制部91根据工件W的位置使电力变化，由此，根据工件W中的成为成膜对象的面与靶41的距离，使第一电源部5对靶41施加的电力变化。尤其是，电源控制部91是距离越短则使施加的电力越小，距离越长则使施加的电力越大，因此，结果为能够使膜厚均匀。

而且，电源控制部91使所控制的第一电源部5的电力以指定的振幅及周期变化。由此，可通过进行振幅与周期这种简单的设定而确保膜厚的均匀。

电源控制部91在工件W的循环搬送的一圈中，按照所规定的变化模式，使第一电源部5对靶41施加的电力变化。工件W与靶41的距离的关系是在每一圈中重复相同的关系。因此，如果决定一圈的变化模式，那么其后无论多少圈均能够进行准确的膜厚调整。

搬送部3具有将各工件W相对于工件W的搬送方向的角度保持为固定的多个保持部33，且保持部33以等间隔配设。因此，各工件W与各靶41的位置变化所引起的距离的变化形态固定，因此，将与之对应的电力的变化形态设为固定，从而设定变得容易。

保持部33将工件W保持在如下位置，该位置是通过成膜区域F的工件W通过与靶41的距离成为最大的部位、及与靶41的距离成为最小的部位的位置。因此，能将工件W整体的与靶41的距离的变化的最大幅度作为对象，来控制电力的变化，因此能够确保工件W整体的膜厚的均匀性。

搬送部3具有设置着保持部33的旋转台31。由此，能以简易的构成形成进行循环的搬送路径P。尤其是，如果旋转台31的轴的位置确定，那么移动中的工件W的表面与靶41的距离的关系也易于固定地维持。

[其他实施方式]

本发明并不限定于所述实施方式，还包含如下实施方式。

(1)也可以为溅射源4具有多个靶41，且第一电源部5针对每个靶41改变使施加的电力变化的时点。在该情况下，多个靶41可通过改变工件W相对于搬送方向的角度，而使成膜区域F的宽窄变化。该情况是只要设为旋动溅射源4的构成即可。在多个靶41中越是工件W先接近的靶41，越是使施加的电力上升的时点提早。该现象在靶41为三个以上的情况下也同样。

此外，旋转台31的外周侧的周长比内周侧长。因此，成膜对象物在外周侧比在内周侧更快地通过溅射源4的下方，从而外周侧的成膜速率(rate)比内周侧下降。即，在外周侧膜厚更容易变薄。因此，多个靶41中，越是远离旋转的轴的外周侧，则使施加的电力越大。该现象在靶41为三个以上的情况下也同样。

更具体来说，如图18的(A)、图18的(B)、图18的(C)所示，在两个靶41在与搬送方向正交的方向、也就是半径方向上排列的情况下，两个靶41的电力变化的时点相同。但是，使对远离轴的靶41施加的电力升高。

而且，如图19的(A)、图19的(B)、图19的(C)所示，在两个靶41在与搬送方向倾斜地交叉的方向上排列的情况下，使对更先接近工件W的靶41施加的电力变化的时点更早。而且，使对远离轴的靶41施加的电力升高。

而且，如图20的(A)、图20的(B)、图20的(C)所示，在两个靶41在与搬送方向相同的方向或搬送方向的切线方向上排列的情况下，使对更先接近工件W的靶41施加的电力变化的时点更早。但是，因为两个靶41相对于轴的距离大致相同，所以施加的电力设为同等。

(2)成膜装置也可以具有检测距离的传感器，且电源控制部91连接于传感器，根据由传感器检测出的从传感器到工件W的表面的距离，使第一电源部5施加的电力变化。

例如，将对到检测对象的距离进行检测的传感器连接于控制装置9。该传感器配置在能够检测从传感器到工件W的表面的距离的位置。例如，作为传感器，可使用激光传感器(laser sensor)。而且，例如，可将传感器设置在溅射源4之间的真空室21的顶板等。所谓“从传感器”是指“从指定的基准位置”，根据传感器的距离的运算方法而不同。例如，能够将传感器下表面设为指定的基准位置，但并不限定于此。

图21的(A)、图21的(B)、图21的(C)、图22的(A)、图22的(B)、图22的(C)表示利用传感器K进行的到工件W表面的距离的测量。图21的(A)、图21的(B)、图22的(A)、图22的(B)是表示测量工件W的缘部的状态的透视侧视图，图21的(C)、图22的(C)是表示测量中央部的状态的透视侧视图。基板的旋转角与电力的图表(graph)的关系与图5的(A)、图5的(B)、图5的(C)、图6相同。图21的(A)、图21的(B)、图21的(C)是将工件W配置成凹状的例子，所以到缘部的距离变短，到中央部的距离变长。图22的(A)、图22的(B)、图22的(C)是将工件W配置成凸状的例子，所以到缘部的距离长，到中央部的距离短。也就是说，也可以将传感器K设置在对到工件W表面的距离成为最大的部位、与到工件W表面的距离成为最小的部位进行检测的位置。

因为传感器K与靶41的高低差固定，所以传感器K与工件W的距离和靶41与工件W的距离成比例。因此，根据利用传感器K所得的距离的检测值改变电力，由此可获得与所述实施方式相同的作用效果。在图21的(A)、图21的(B)、图21的(C)、图22的(A)、图22的(B)、图22的(C)中，例示改变电力的形态。工件W与传感器K的距离越短，则电力越小，距离越长，则电力越大，但对照工件W的曲面，电力的上升与下降成为平缓的曲线(curve)。

在该实施方式中，基于距离的实际测量值改变电力，所以能够进行更准确地反映工件W的形状的精密的膜厚控制。进而，在将所搬入的工件W全部保持在保持部33的状态下，使旋转台31旋转一圈并利用传感器K检测距离。而且，例如，控制装置9的设定部93设定与距离成比例的电力的变化形态并存储在存储部92中。如果电源控制部91按照该变化形态控制第一电源部5，那么可节省操作员的工夫，且能够实施最佳的电力的变化形态的成膜。

(3)搬送部3所具有的搬送单元并不限定于旋转台31。搬送部3也可以包括具有保持部的旋转筒。例如，如图23所示，可由角柱形状的旋转筒34构成搬送部3。该旋转筒34是在侧面设置保持工件W的保持部35，且利用驱动源以轴为中心旋转。在收容旋转筒34的腔室26内，在与工件W的搬送路径对向的位置设置着与上文所述相同的溅射源4、逆溅射源6等。

在该实施方式中，可将通过旋转筒34的旋转来搬送工件W的搬送方向与工件W的配置方向设为平行。例如，在与所述实施方式同样地设为长方形状的工件W的情况下，工件W的长边与搬送方向平行。因此，与旋转台31相比，可减少与搬送方向正交的方向上的膜厚的不均。此外，旋转筒34并不限定于角形筒状，也可以为圆形筒状。

(4)由搬送部3同时搬送的工件W的数量、保持部33、保持部35的数量只要至少为一个即可，并不限定于所述实施方式中所例示的数量。也就是说，既可以为一个工件W循环而重复成膜的实施方式，也可以为两个以上的工件W循环而重复成膜的实施方式。因此，例如，也可以为如下实施方式：搬送部3具有一个将工件W相对于搬送路径P的搬送方向的角度保持为固定的保持部33、保持部35。溅射源4、逆溅射源6的数量既可以为单数，也可以为多个，并不限定于所述实施方式中所例示的数量。而且，一个溅射源4所具备的靶41的个数也是既可以为单数，也可以为多个。而且，也可以为如下构成：使多个靶41的材料不同，在成膜对象物形成复合膜、或者不同材料的多层膜。

(5)成为成膜对象的工件W的形状也并不限定于所述实施方式中所示的形状。也可以成为成膜对象的面形成为凹状或凸状，而保持在保持部33、保持部35一侧的面为平坦面。例如，也适合制造成为成膜对象的面呈研钵状或盘状凹陷的凹面镜。而且，也可以为成为成膜对象的面重复凹凸的工件W。在该情况下，如果可知因凹凸所引起的与靶41的距离的变化形态，那么只要对照该变化形态使施加电力变化即可。而且，如上所述，如果利用传感器K测定距离，那么可准确地施加对照凹凸的电力。

也能够利用与搬送路径P对应地具有多个靶41的情况，针对每个成膜区域F改变靶41与工件W的位置关系，从而提高宽度方向的膜厚分布。例如，考虑改变各靶41的高度、角度等位置，或改变被各保持部33、保持部35保持的工件W的高度、角度等位置等。

Claims (15)

1.一种成膜装置，使溅射气体等离子体化，且使成膜材料堆积在工件上，其特征在于包括：

腔室，被导入溅射气体；

搬送部，设置在所述腔室内，循环搬送工件；

溅射源，由堆积在所述工件而成为膜的所述成膜材料形成，且具有靶，所述靶设置在与利用所述搬送部使所述工件移动的路径对向的位置；

电源部，对所述靶施加电力；以及

电源控制部，在经由所述搬送部被循环搬送而移动中的所述工件通过作为供所述成膜材料堆积的区域的成膜区域期间，当所述工件相对于所述靶的间隔、方向或从平面方向观察到的重叠面积变化时，根据所述变化使所述电源部对所述靶施加的电力变化，并使对所述工件的成膜材料的堆积量相对地变化。

2.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于：

当所述工件中的成为成膜对象的面与所述靶的垂直方向的距离变化时，所述电源控制部根据所述变化使所述电源部对所述靶施加的电力变化。

3.根据权利要求2所述的成膜装置，其特征在于：

所述电源控制部是所述距离越短则使施加的电力越小，所述距离越长则使施加的电力越大。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的成膜装置，其特征在于：

所述电源控制部使所述电源部施加的电力以指定的振幅及周期变化。

5.根据权利要求4所述的成膜装置，其特征在于：

所述电源控制部在所述工件的循环搬送的一圈中，按照所规定的变化模式，使所述电源部对所述靶施加的电力变化。

6.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于：

所述搬送部具有将所述工件相对于所述工件的搬送方向的角度保持为固定的多个保持部，且所述保持部以等间隔配设。

7.根据权利要求6所述的成膜装置，其特征在于：

所述保持部将所述工件保持在通过所述成膜区域的工件通过与所述靶的距离成为最大的部位及与所述靶的距离成为最小的部位的位置。

8.根据权利要求7所述的成膜装置，其特征在于：

所述搬送部具有设置着所述保持部的旋转台。

9.根据权利要求7所述的成膜装置，其特征在于：

所述搬送部具有设置着所述保持部的旋转筒。

10.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于：

所述溅射源具有多个所述靶，

所述电源部针对每个靶改变使施加的电力变化的时点。

11.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于：

具有检测距离的传感器，

所述电源控制部连接于所述传感器，根据由所述传感器检测出的到所述工件的表面的距离，使所述电源部施加的电力变化。

12.根据权利要求11所述的成膜装置，其特征在于：

所述传感器设置在对到所述工件的表面的距离成为最大的部位、与到所述工件的表面的距离成为最小的部位进行检测的位置。

13.一种成膜基板制造方法，其特征在于：

在被导入有溅射气体的腔室内，利用搬送部循环搬送基板，

电源部对与被循环搬送的所述基板的移动路径对向地配置的靶施加电力，由此，使腔室内的溅射气体等离子体化，且使成膜材料堆积在经由所述搬送部被循环搬送而移动中的基板上，

通过所述搬送部使所述基板移动，当随着所述基板的移动而所述基板与靶的位置变化时，根据所述变化使所述电源部对靶施加的电力变化，并相对地改变对所述基板的成膜材料的堆积量。

14.根据权利要求13所述的成膜基板制造方法，其特征在于：

当所述基板中的成为成膜对象的面与所述靶的距离变化时，所述电源部根据所述变化使对所述溅射源施加的电力变化。

15.根据权利要求14所述的成膜基板制造方法，其特征在于：

所述距离越短则使施加的电力越小，所述距离越长则使施加的电力越大。