CN107429385A - 成膜装置以及成膜工件制造方法 - Google Patents

成膜装置以及成膜工件制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供能够利用简单的构成，以均一的厚度在立体物等包括多个面的工件上成膜的成膜装置及成膜工件制造方法。所述成膜装置包括：包含平面SU3的成膜材料的靶材21；电源部3，将电力施加至靶材21；自转部4，使作为成膜对象的工件W以自转轴AX1为中心而自转；以及公转部5，使自转部4以与自转轴4不同的公转轴AX2为中心而公转，借此，使工件W反复地靠近与远离靶材21，自转过程中及公转过程中的自转轴4固定于使与该自转轴4正交的自转轨道面SU1相对于与公转轴AX2正交的公转轨道面SU2具有第1倾斜角度θ1的角度，靶材21固定于使平面SU3相对于公转轨道面SU2具有第2倾斜角度SU2的角度。

Description

成膜装置以及成膜工件制造方法
技术领域
本发明是有关于一种成膜装置及成膜工件(work)制造方法。
背景技术
作为在基板等工件的表面成膜的装置，利用溅镀(sputtering)的成膜装置已被广泛使用。溅镀是使离子(ion)碰撞作为成膜材料的靶材(target)，使因该碰撞而被撞出的成膜材料的粒子附着于工件的技术，所述离子是通过使导入至腔室(chamber)内的气体(gas)等离子体化而产生的离子。
对于如上所述的溅镀而言，理想的是以使对于工件的厚度均一的方式成膜。例如在成膜对象为半导体晶片(wafer)等平板状的工件，且该工件的成膜对象面仅为一个平面的情况下，一般而言，靶材与工件平行且与该工件相向地配置。接着，通过如下方法例如配设多个靶材且对施加至各靶材的施加电力进行调整，或对靶材与成膜对象物之间的距离进行调整，实现膜厚的面内均一化。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2011-94163号公报
发明内容
[发明所欲解决的课题]
然而，有时会使用成膜对象面并非仅为一个平面的工件。例如，有时将立方体、长方体等包含多个平面的多面体；半球状、圆顶状、碗状等包含单个或多个曲面的曲面体；矩形圆柱形、圆柱形、圆锥形等包含曲面与平面的复合体等立体物的多个平面或曲面设为成膜对象面。以下，将具有多个此种成膜对象面的工件称为立体物，与成膜对象面仅为一个平面的工件加以区分。在此种立体物的情况下，靶材与成膜对象面之间的距离或角度不一致，难以通过对施加至靶材的施加电压进行调整，或对靶材与工件之间的距离进行调整来使膜厚均一化。
为了应对所述问题，如专利文献1所述，已提出了如下技术：在成膜过程中，相对于水平配置的靶材而使立体物旋转且变更角度，借此，使成膜的均一性提高。对于该现有技术而言，在成膜过程中使工件旋转的理由如下所述。溅镀是通过被从靶材撞出的粒子的附着来成膜的技术。因此，能够使粒子良好地附着于朝向靶材侧的面。在如半导体晶片般，工件为平板状的情况下，由于成膜对象面的整体仅为平坦的一个面，故而只要仅使该面平行地面向靶材，则能比较均一地成膜。再者，此处所谓的朝向靶材侧的面，是指相对于靶材表面即溅镀面的倾斜角不足90°的成膜对象面。
另一方面，在工件为立体物等包括多个面的物体的情况下，当角度不同的多个成膜对象面中存在朝向靶材侧的面与不朝向靶材侧的面时，几乎无法在不朝向靶材侧的面上成膜。在该情况下，无法均一地在多个成膜对象面的整体上成膜。因此，可考虑使工件的角度倾斜，从而使各成膜对象面朝向靶材侧。然而，即使在该情况下，当两个成膜对象面处于表背面关系时，也无法使两个成膜对象面同时朝向靶材侧。因此，通过使倾斜的工件自转及公转，能够产生全部的成膜对象面朝向靶材的时间。
然而，即使以所述方式使工件倾斜地自转及公转，若自转轴的角度固定，则会产生总是朝向靶材侧的成膜对象面、及反复地处于朝向靶材侧的状态与不朝向靶材侧的状态的成膜对象面，这些成膜对象面之间的成膜量会产生差异。为了应对所述问题，现有技术是在成膜过程中检测膜厚，且以使检测出的膜厚达到所期望的膜厚的方式，在成膜过程中变更工件的自转轴相对于靶材的角度。然而，用以实现在成膜过程中，对膜的厚度进行检测，并且判断且调整用以获得均一的膜厚的相对于靶材的最佳角度的机械构成、控制构成非常复杂。
本发明是为了解决如上所述的现有技术的问题点而提出的发明，其目的在于提供能够利用简单的构成，以均一的厚度在立体物等包括多个面的工件上成膜的成膜装置及成膜工件制造方法。
[解决课题的手段]
为了实现所述目的，实施例的成膜装置包括：包含平面的成膜材料的靶材；电源部，将电力施加至靶材；自转部，使作为成膜对象的工件以所述自转轴为中心而自转；以及公转部，使所述自转部以与所述自转轴不同的公转轴为中心而公转，借此使所述工件反复地接近与远离所述靶材，自转过程中及公转过程中的所述自转轴固定于使与所述自转轴正交的所述自转轨道面相对于与所述公转轴正交的公转轨道面呈第1倾斜角度的角度，所述靶材固定于使所述平面相对于所述公转轨道面呈第2倾斜角度的角度。
所述第1倾斜角度也可为在所述自转部最接近所述靶材的位置，所述自转轴不与所述靶材的平面平行的角度。所述第1倾斜角度也可为在所述自转部最远离所述靶材的位置，所述自转轨道面与所述靶材的平面平行的角度。所述第1倾斜角度与所述第2倾斜角度也可相同。
由所述自转部引起的所述工件自转的旋转速度也可比由所述公转部引起的所述工件公转的旋转速度更快。也可配设多个所述靶材。也可配设多个所述自转部。也可设置可改变与所述公转轴正交的方向的位置的所述自转部。也可设置可变的所述第1倾斜角度。
再者，所述各实施例也能够被视为成膜工件制造方法的发明。即，本发明的成膜工件制造方法包括如下步骤：一面使由自转部的自转轴所支持的作为成膜对象的工件以所述自转轴为中心而自转，一面由支持所述自转部的公转部使所述工件以与所述自转轴不同的公转轴为中心而公转；以及由电源部将电力施加至成膜材料的靶材，借此使导入至所述靶材的平面周围的溅镀气体等离子体化，使所述成膜材料堆积于所述工件的成膜对象面，并且与所述自转轴正交的所述自转轨道面相对于与所述公转轴正交的公转轨道面，具有在成膜过程中固定的第1倾斜角度，所述靶材固定于使所述平面相对于所述公转轨道面呈第2倾斜角度的角度。
[发明的效果]
根据本发明，能够提供能够利用简单的构成，以均一的厚度在立体物等包括多个面的工件上成膜的成膜装置及成膜工件制造方法。
附图说明
图1是实施例的成膜装置的简略剖面图。
图2是表示实施例的靶材与工件的位置关系的简略剖面图。
图3是表示实施例的靶材与工件的位置关系的简略剖面图。
图4是表示实施例的控制装置的方块图。
图5是表示相对于水平靶材的工件的自转及公转实施例的简略侧视图。
图6是表示相对于水平靶材的工件的自转及公转实施例的简略侧视图。
图7是表示实施例中的工件的自转及公转形态的简略平面图。
图8是表示实施例中的工件的自转及公转形态的简略侧视图。
图9是表示靶材、工件的角度与成膜状况的关系的说明图。
图10是表示设置有多个靶材的实施例的简略剖面图。
图11是表示设置有多个自转部的实施例的简略剖面图。
图12是表示设置有多个靶材及多个自转部的实施例的简略剖面图。
图13是表示作为立体物的工件的一例的说明图。
具体实施方式
参照附图来具体地说明本发明的实施例(以下称为本实施例)。
[工件]
首先，本实施例的作为成膜对象的工件为存在多个作为成膜对象的面的立体物。各种外装零件、容器、壳体(case)、盖体(cover)等所使用的多面体、曲面体、复合体包含于工件。曲面能够被认为是角度不同的无数条线的集合，因此，一个曲面也被视为存在多个面。
在以下的说明中，对如图1所示，将底面与侧面正交的有底圆柱形状的立体物用作成膜对象即工件W的例子进行说明。在该情况下，工件W的外底面设为平面的成膜对象面Wa，外侧面设为曲面的成膜对象面Wb。而且，将成膜后的工件称为成膜工件，本实施例也能够被视为成膜工件制造方法。
[成膜装置]
如图1所示，本实施例的成膜装置100包括腔室1、溅镀源2、电源部3、自转部4、公转部5、控制装置6。
(腔室)
腔室1为内部导入有溅镀气体(sputter gas)的容器。溅镀气体为用以实施溅镀的气体。溅镀为如下技术，即，通过因对成膜材料施加电力而产生的等离子体，使由溅镀气体产生的离子等碰撞成膜材料，使借此而被撞出的成膜材料的粒子堆积于成膜对象面。例如，氩气(argon gas)能够用作溅镀气体。
腔室1内部的空间形成真空室11。该真空室11为具有气密性且能够通过减压而成为真空的空间。虽未图示，但腔室1包括排气口、导入口。排气口为确保气体在真空室11与外部之间流通，且用以进行排气的开口。虽未图示，但排气口连接着包括配管及泵(bump)、阀(valve)等的排气部。通过该排气部的排气处理来对真空室11内进行减压。
导入口为用以将溅镀气体导入至真空室11内的开口。虽未图示，但该导入口连接着包括配管、溅镀气体的气体供给源、泵、阀等的气体供给部。通过该气体供给部将溅镀气体从导入口导入至真空室11内。
进而，腔室1包括未图示的负载锁(load lock)部。负载锁部为如下装置，其在使真空室11维持真空的状态下，通过搬送单元将未处理的工件W从外部搬入至真空室11，且向真空室11的外部搬出处理后的工件W。该负载锁部能够应用众所周知的构造的装置，因此省略说明。
(溅镀源)
溅镀源2为堆积于工件W而成为膜的成膜材料的供给源。溅镀源2包括靶材21、支承板(backing plate)22、导电构件23。靶材21包含成膜材料，该成膜材料包含平面。在图1中，利用SU3来表示该平面及其角度(方向)。
靶材21的平面SU3被设置为朝向真空室11内的工件W的角度。靶材21的安装位置例如为真空室11的顶板。例如能够使用钛(titanium)、硅(silicon)等作为成膜材料。然而，只要所述成膜材料为通过溅镀而成膜的材料，则能应用众所周知的所有材料。靶材21的形状例如为圆柱形状。然而，所述靶材21的形状也可为椭圆柱形状、棱柱形状等其他形状。平面SU3为所谓的溅镀面，该溅镀面是在溅镀时，由等离子体产生的离子所碰撞的面。
支承板22为如下构件，该构件保持着靶材21的处于平面SU3相反侧的面。导电构件23为将电力从腔室1的外部经由支承板22而施加至靶材21的构件。再者，在溅镀源2中，根据需要而设置有磁铁(magnet)、冷却机构等。
(电源部)
电源部3为将电力施加至靶材21的构成部。即，电源部3通过将电力施加至靶材21，使导入至靶材21的平面SU3周围的溅镀气体等离子体化，从而使成膜材料堆积于工件W。本实施例中的电源部3为例如施加高电压的直流(Direct Current，DC)电源。再者，在进行高频溅镀的装置的情况下，所述电源部3也能够设为射频(Radio Frequency，RF)电源。
(自转部)
自转部4是使工件W以自转轴AX1为中心而自转的构成部。所谓自转，是指以与工件W交叉的轴线为中心而旋转。将该旋转的轴称为自转轴AX1。而且，将与自转轴AX1正交的平面称为自转轨道面。在图2、图3中，利用SU1来表示自转轨道面及其角度(方向)。
自转部4包括驱动部41、支持体42。驱动部41为对旋转轴进行旋转驱动的装置。该旋转轴为与自转轴AX1相同的轴。例如能够使用马达(motor)作为驱动部41。
支持体42为如下装置，该装置以使驱动部41的旋转轴相对于后述的公转轨道面(参照图2、图3的SU2)倾斜的角度而固定着该驱动部41。例如，驱动部41安装至支持体42所具有的倾斜面。再者，当将工件W安装至旋转轴时，例如可考虑使用固定用的夹具来将该工件W安装至旋转轴。
(公转部)
公转部5为如下构成部，该构成部通过使自转部4以与自转轴AX1不同的公转轴AX2为中心而公转，使工件W反复地靠近与远离靶材21。所谓公转，是指自转部4以不与工件W交叉的轴线为中心而旋转。将该旋转的轴称为公转轴AX2。而且，将与公转轴AX2正交的平面称为公转轨道面。在以下的说明中，利用SU2来表示公转轨道面及其角度(方向)。
公转部5包括驱动部51、旋转构件52。驱动部51为对旋转轴进行旋转驱动的装置。旋转轴为与公转轴X2相同的轴。例如能够使用马达作为驱动部51。旋转构件52为如下构件，该构件安装着驱动部51的旋转轴及自转部4，且使自转部4随着旋转轴的旋转而公转。
能够使用圆板形状的转台(turn table)作为旋转构件52。在该情况下，例如驱动部51的旋转轴连接于转台的中心，自转部4固定于转台的上表面的偏离中心的位置。
(角度设定)
参照图2及图3来说明如上所述的各部分的角度的设定。首先，自转部4的自转轨道面SU1相对于公转轨道面SU2具有第1倾斜角度θ1。而且，靶材21的平面SU3相对于公转轨道面SU2具有第2倾斜角度θ2。第1倾斜角度θ1、第2倾斜角度θ2大于0°且不足90°。较佳为如下所述，大于0°且为45°以下。
(控制装置)
控制装置6为对成膜装置100的各部分进行控制的装置。该控制装置6例如能够由专用的电子电路或利用规定的程序(program)进行运作的计算机(computer)等构成。即，关于与溅镀气体向真空室11的导入及排气相关的控制、电源部3的控制、驱动部41、驱动部51的控制等，将这些控制的控制内容程序化，且由可编程逻辑控制器(Programmable LogicController，PLC)或中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)等处理装置执行。因此，能对应于各种各样的成膜规格。
作为具体受到控制的内容，可列举初始排气压力、施加至靶材21的施加电力、溅镀气体的流量、种类、导入时间及排气时间、成膜时间、公转的旋转速度、自转的旋转速度等。
参照假想的功能方块图即图4来说明如上所述的控制装置6的构成。即，控制装置6包括机构控制部60、存储部61、设定部62、输入输出控制部63。
机构控制部60为对排气部、气体供给部、负载锁部、电源部3、自转部4、公转部5等的驱动部41、驱动部51、阀、开关(switch)、电源等进行控制的处理部。在本实施例中，机构控制部60是以使自转的旋转速度(单位时间的转数，以下相同)高于公转的旋转速度的方式，对自转部4的驱动部41、公转部5的驱动部51进行控制。即，进行控制，使得在公转一周的期间，自转超过一周。
存储部61为例如存储自转的旋转速度、公转的旋转速度等本实施例的控制所需的信息的构成部。设定部62为将从外部输入的信息设定至存储部61的处理部。输入输出控制部63为接口(interface)，该接口对与作为控制对象的各部分之间的信号的转换或输入输出进行控制。
进而，控制装置6连接着输入装置64、输出装置65。输入装置64为用以供操作员(operator)经由控制装置6来对成膜装置100进行操作的开关、触控面板(touch panel)、键盘(key board)、鼠标(mouse)等输入单元。能够从输入装置64输入所述自转的旋转速度、公转的旋转速度的所期望的值。
输出装置65是使用以确认装置状态的信息处于操作员能看到的状态的显示器(display)、灯(lamp)、计量器(meter)等输出单元。所述自转的旋转速度、公转的旋转速度能够显示于输出装置65。
[作用]
(成膜处理)
以下，说明如上所述的本实施例的成膜处理。首先，通过负载锁部的搬送单元将应进行成膜处理的工件W搬入至腔室1的真空室11内，公转部5的旋转构件52使自转部4移动至从负载锁部搬入所述工件W的搬入部位。搬送单元将已搬入的工件W安装至自转部4的驱动部41的旋转轴。
排气部对真空室11进行排气而进行减压，借此使所述真空室11成为真空。气体供给部将溅镀气体供给至真空室11，借此，使靶材21的平面SU3的周围成为溅镀气体环境。接着，工件W通过自转部4而开始自转，自转部4通过公转部5而开始公转。即，工件W因驱动部41工作而自转，并且在驱动部51工作后，旋转构件52旋转，借此使工件W公转。控制装置6的机构控制部60使自转的旋转速度高于公转的旋转速度。如此，工件W一面自转一面公转，借此，反复地处于靠近靶材21的位置与远离靶材21的位置。
若电源部3将电力施加至靶材21，则真空室11内的溅镀气体会等离子体化。在溅镀源2中，因等离子体而产生的离子碰撞靶材21后撞飞出粒子。借此，成膜材料的粒子堆积于工件W的成膜对象面Wa、成膜对象面Wb而形成膜。例如形成钛膜或硅膜。
(成膜均一化的原理)
首先，参照表示工件W的自转及公转实施例的图5及图6来说明如下情况的理由，该情况是指当与公转轨道面平行地将靶材配置于工件的公转轨道面的上方，在成膜过程中使工件W倾斜地自转及公转时，无法以均一的厚度在成膜对象面Wa、成膜对象面Wb上成膜。图5及图6表示通过水平配置的靶材T，在与所述相同的工件W的成膜对象面Wa、成膜对象面Wb上成膜的情况。
如图5所示，当以使成膜对象面Wa相对于水平方向的靶材T而朝向内侧上方的方式，使工件W倾斜地自转且公转时，工件W相对于靶材T的距离固定，成膜对象面Wa总是朝向靶材T侧。而且，成膜对象面Wa如虚线箭头所示，总是处于被从靶材撞出的成膜材料M的照射区域内。因此，单位时间的成膜量非常大。
而且，成膜对象面Wb在自转及公转过程中会产生如下部分，该部分比成膜对象面Wa更远离靶材T，并且隐藏在来自靶材T的成膜材料M的照射区域的背面侧。由于工件W自转，成膜对象面Wb的与靶材T相向的面会依序发生变化，因此，成膜量虽在整个圆周上被分散而平均化，但与成膜对象面Wa之间的成膜量差异扩大。
另一方面，如图6所示，与图5相反地，改变工件W的角度，以使成膜对象面Wa朝向外侧上方的方式，使工件W倾斜地自转且公转。在该情况下，工件W相对于靶材T的距离固定，成膜对象面Wb的一部分处于总是大致从正面面向靶材T的状态，即与该靶材T相向的状态。因此，对于成膜对象面Wb的单位时间的成膜量大于成膜对象面Wa。原因在于：由于工件W自转，成膜对象面Wb的与靶材T相向的面会依序发生变化，因此，成膜量大的部分在整个圆周上被分散而平均化。然而，成膜对象面Wa总是相对于靶材T大幅度地倾斜，且成膜量总是少。因此，成膜对象面Wa、成膜对象面Wb的成膜量差异扩大。
其次，除了图2及图3之外，也参照表示成膜过程中的工件W的自转及公转实施例的图7及图8，说明本实施例的均一地在成膜对象面Wa、成膜对象面Wb上成膜的原理。
如图2所示，成膜对象面Wa的以平行或近似于平行的状态而面向靶材21的平面SU3的位置是最远离靶材21的位置。因此，即使成膜对象面Wa与靶材21相向，单位时间的成膜量也较少。而且，如图3所示，在成膜对象面Wa到达最接近靶材21的位置的情况下，以大倾斜角度面向靶材21的平面SU3。因此，即使与靶材21之间的距离接近，单位时间的成膜量也较少。然而，如图7所示，工件W的成膜对象面Wa在自转及公转过程中，总是会进入至来自靶材21的成膜材料M的照射区域，且朝向靶材21侧。因此，在成膜对象面Wa上成膜的时间长。因此，能够确保整体的成膜量。而且，由于靶材21自转，故而成膜量会在成膜对象面Wa的整个面上被分散而平均化，因此膜厚均一。
另一方面，如图3所示，成膜对象面Wb的以平行或接近于平行的状态而面向靶材21的平面SU3的位置是最接近靶材21的位置，此时的单位时间的成膜量非常大。而且，如图2所示，在成膜对象面Wb到达最远离靶材21的位置的情况下，以大倾斜角度面向靶材21的平面SU3，因此，单位时间的成膜量非常少。如此，对成膜对象面Wb的成膜量虽会根据公转轨道的位置而大幅度地有所不同，但由于工件W自转，故而在公转过程中朝向靶材21侧的成膜对象面Wb总是会被替换。因此，由距离差异引起的成膜量的差异会被抵消。进而，如图8所示，工件W的成膜对象面Wb在自转及公转过程中会产生如下部分，该部分隐藏在来自靶材21的平面SU3的成膜材料M的照射区域的背面侧。然而，如上所述，由于工件W自转，故而该工件W的与靶材21相向的面会依序发生变化，成膜量在整个圆周上被分散而平均化，因此膜厚均一。
如此，对于成膜对象面Wa而言，如上所述，因成膜时间延长，故减少了单位时间的成膜量。另一方面，对于成膜对象面Wb而言，因会产生成膜对象面Wb不朝向靶材21侧的时间，故设置单位时间的成膜量非常大的时序，从而弥补了成膜时间的短促。因此，成膜对象面Wa与成膜对象面Wb最终逐步完结于近似的膜厚，工件W的成膜对象面Wa、成膜对象面Wb整体上能够实现均一的膜厚。
(角度设定例)
以下，说明本实施例中的各部分的更佳的角度设定的一例。首先，第1倾斜角度θ1是在自转部4最接近靶材21的位置，自转轴AX1不与靶材21的平面SU3平行时的角度。而且，第1倾斜角度θ1是在自转部4最远离靶材21的位置，自转轨道面SU1与靶材21的平面SU3平行时的角度。再者，在该例子中，自转轴AX1穿过公转轴AX2且沿着与公转轨道面SU2正交的平面设置。因此，为了在如上所述的最远离的位置，使自转轨道面SU1与平面SU3实现平行，只要第1倾斜角度θ1与第2倾斜角度θ2相同即可。
而且，以使一个成膜对象面Wa与自转轴AX1正交的角度来支持工件W。即，以使成膜对象面Wa达到与自转轴AX1正交的角度的方式，将工件W安装至驱动部41的旋转轴。借此，对于支持于自转轴AX1的工件W而言，角度与自转轨道面SU1平行的面成为成膜对象面Wa，角度与自转轨道面SU1正交的面成为成膜对象面Wb。再者，理想的是使工件W的旋转中心成为成膜对象面Wa的重心，从而抑制旋转偏心。
如此，成膜对象面Wa与自转轨道面SU1一致或平行。借此，如图2所示，在工件W到达最远离靶材21的位置的情况下，成膜对象面Wa与靶材21的平面SU3平行。而且，如图3所示，在工件W到达最接近靶材21的位置的情况下，不仅与自转轴AX1平行的成膜对象面Wb以倾斜的角度面向靶材21的平面SU3，而且与该成膜对象面Wb正交的成膜对象面Wa也以倾斜的角度而面向靶材21的平面SU3。
在采用如上所述的角度设定的情况下，如图2所示，当工件W到达最远离靶材21的平面SU3的位置时，成膜对象面Wa与靶材21的平面SU3平行，成膜对象面Wb呈与靶材21的平面SU3正交的角度。而且，如图3所示，当工件W到达最接近靶材21的平面SU3的位置时，成膜对象面Wb呈平行地靠近靶材21的平面SU3的角度，成膜对象面Wa与成膜对象面Wb相比较，以大倾斜角面向靶材21的平面SU3。
如此，若对于成膜对象面Wa及成膜对象面Wb，一面使相对于靶材21的平面SU3的角度及距离发生变化，一面进行溅镀，则如上所述，成膜对象面Wa与成膜对象面Wb的成膜量的差异被抵消，以整体上均一的厚度成膜。
(实验结果)
参照图9对如上所述的成膜处理的实验结果进行说明。在该实验中，将工件W的成膜对象面Wa设为上表面，将成膜对象面Wb设为侧面。首先，比较例是第1倾斜角度θ1为0°，第2倾斜角度θ2为0°，自转轨道面SU1与靶材21的平面SU3的角度为180°的情况。在该情况下，工件W的上表面总是与靶材21的平面SU3平行。如此，会导致在工件W的上表面形成非常厚的膜。在图9中，利用表示成膜不均一的“×”来表示该情况。
另一方面，实施例1是第1倾斜角度θ1为40°，第2倾斜角度θ2为40°，工件W最接近靶材21时，自转轨道面SU1与靶材21的平面SU3的角度(在图3中由α表示)为100°的情况。在该情况下，当自转部4最接近靶材21时，工件W的上表面及侧面均保持倾斜角度地与靶材21的平面SU3相向。而且，侧面平行地靠近平面SU3，上表面相对于平面SU3大幅度地倾斜。因此，如所述实施例中的说明所述，在工件W的上表面及侧面均一地成膜。在图9中，利用表示成膜的均一性非常好的“◎”来表示该情况。
实施例2是第1倾斜角度θ1为45°，第2倾斜角度θ2为45°，工件W最接近靶材21时，自转轨道面SU1与靶材21的平面SU3的角度α为90°的情况。在该情况下，当工件W最接近靶材21时，工件W的侧面与靶材21的平面SU3平行，但上表面呈与靶材21的平面SU3正交的角度。在该情况下，可获得如下状态，即，工件W的侧面的膜厚比上表面的膜厚稍厚，但可谓大致均一。在图9中，利用表示成膜的均一性良好的“○”来表示该情况。
根据以上的结果，只要将第1倾斜角度θ1及第2倾斜角度θ2设为40°，则能最均一地在上表面及侧面成膜。然而，根据制品，所要求的均一程度不同。因此，较佳为将第1倾斜角度θ1与第2倾斜角度θ2设为大于0°且为45°以下的角度。而且，通过在所述范围内改变第1倾斜角度θ1与第2倾斜角度θ2的设定，能够对上表面与侧面的膜厚比率进行调整。
[效果]
在如上所述的本实施例中，所述成膜装置包括：包含平面SU3的成膜材料的靶材21；电源部3，将电力施加至靶材21；自转部4，使工件W以自转轴AX1为中心而自转；以及公转部5，使自转部4以与自转轴AX1不同的公转轴AX2为中心而公转，借此，使工件W反复地靠近与远离靶材21，自转过程中及公转过程中的自转轴AX1固定于使与该自转轴AX1正交的自转轨道面SU1相对于与公转轴AX2正交的公转轨道面SU2具有第1倾斜角度θ1的角度，靶材21固定于使平面SU3相对于公转轨道面SU2具有第2倾斜角度θ2的角度。
在如上所述的本实施例中，使用以使工件W自转的自转部4的自转轴AX1与靶材21的平面SU3相对于公转轨道面SU2倾斜，借此自转的工件W一面相对于靶材W的平面SU3改变角度，且一面通过反复地接近与远离该平面SU3而改变距离，一面进行成膜。因此，成膜量分散于成膜对象面Wa、成膜对象面Wb的整体，从而能够均一地成膜。
而且，虽然采用一面相对于靶材W的平面SU3使工件W的角度发生变化，一面进行成膜的构成，但由于自转过程中及公转过程中的第1倾斜角度固定，故而能够防止因需要在成膜过程中调整角度而导致构造复杂化，从而能够利用简单的构成而均一地成膜。
特别是在本实施例中，将第1倾斜角度θ1设定为使得在自转部4最接近靶材21的位置，自转轴AX1不与靶材21的平面SU3平行的角度。因此，即使在成膜量非常大的工件W最接近靶材21的位置，成膜对象面Wa、成膜对象面Wb该两者也不会呈与靶材21的平面SU3正交的角度，而是以倾斜状态面向靶材21，因此，避免了无法在成膜对象面Wa、成膜对象面Wb中的一个成膜对象面上成膜的状态，成膜量整体上更均一。
而且，在本实施例中，第1倾斜角度θ1为在自转部4最远离靶材21的位置，自转轨道面SU1与靶材21的平面SU3平行的角度。如此，在工件W远离靶材21的情况下，由于整体的成膜量少，故而即使成膜对象面Wa、成膜对象面Wb与靶材21的平面SU3所成的角度不同，对成膜对象面Wa、成膜对象面Wb的成膜量的差异也少，会整体上均一地成膜。
进而，在本实施例中，第1倾斜角度θ1与第2倾斜角度θ2相同。因此，只要使自转部4的自转轨道面SU1的角度与靶材21的角度一致即可，容易对成膜装置100进行设计及调整。
而且，在本实施例中，由自转部4引起的工件W自转的旋转速度比由公转部5引起的工件W公转的旋转速度更快。即，在工件W公转一周的期间，工件W会自转超过一周。因此，工件W的成膜对象面Wa、成膜对象面Wb与靶材21相向的时间的不均被消除，能够整体上均一地成膜。再者，工件W自转的旋转速度为比工件W公转的旋转速度更快的速度，但较佳设为并非公转的旋转速度的整数倍的旋转速度，例如设为2.1倍或2.3倍等的旋转速度。若设定为此种旋转速度，则例如每当工件W因公转而到达最接近靶材21的位置时，能够使工件W的成膜对象面Wb中的与靶材W的平面SU3相向的部分不同。借此，能够进一步减少成膜对象面Wa、成膜对象面Wb上的成膜不均。
[其他实施例]
本发明并不限定于所述实施例，也包含如下所述的实施例。
(1)也可配设多个靶材。借此，自转及公转的工件与所述同样地，相对于各靶材而角度及距离反复地发生变化，因此，每个靶材的极小的位置或角度、特性的差异等被抵消，从而容易实现整体上的均一化。而且，能够高速地对一个工件进行成膜处理。即使在该情况下，也以针对每个靶材使第1倾斜角度、第2倾斜角度的关系成立的方式来构成各靶材、自转部及公转部。例如，如图10所示，能够将一对溅镀源2及电源3设置为相对于公转轴AX2对称的位置关系。再者，靶材的数量并不限定于两个，也可为三个以上。进而，多个靶材可等间隔地配置于以公转轴AX2为中心的圆周上，也可非等间隔地配置于以公转轴AX2为中心的圆周上。
而且，也可配设多个自转部。借此，能够使成膜的工件的生产效率提高。即使在该情况下，也以针对每个自转部使第1倾斜角度、第2倾斜角度的关系成立的方式来构成靶材、各自转部及公转部。例如，如图11所示，能够将一对自转部4设置为相对于公转轴AX2对称的位置关系。再者，自转部的数量并不限定于两个，也可为三个以上。
进而，也可设置多个靶材及多个自转部。即使在该情况下，也以针对各靶材及各自转部使第1倾斜角度、第2倾斜角度的关系成立的方式来构成各靶材、各自转部及公转部。例如，如图12所示，能够将一对靶材21及一对自转部4设置为相对于公转轴AX2对称的位置关系。再者，靶材及自转部的数量并不限定于两个，也可为三个以上。
再者，如上所述，即使在将靶材、自转部该两者或其中一者设置为多个的情况下，只要使各靶材、各自转部的第1倾斜角度、第2倾斜角度的关系相同即可，因此容易进行设计。在使第1倾斜角度、第2倾斜角度相同的情况下，设计更简单。进而，与在成膜过程中改变第1倾斜角度的情况相比较，能够简化控制构成，因此，即使设置多个靶材或多个自转部，也能够防止控制构成的复杂化。
(2)也可设置可变的第1倾斜角度。以能相对于公转部变更角度的方式来设置自转轴，从而也能在成膜处理之前改变自转轴的第1倾斜角度。即，第1倾斜角度只要为使得在工件接近时，不同的成膜对象面分别倾斜地面向靶材的平面的角度即可，从而第1倾斜角度无需与第2倾斜角度相同。例如，可考虑将自转部的支持体设为能以轴为中心转动地设置于公转部的旋转构件上且具有可挠性的构件等，借此，能变更角度。然而，即使在该情况下，在公转过程中及自转过程中，第1倾斜角度仍固定。
(3)公转部的构成及自转部对于公转部的支持构成并不限定于所述实施例。也能够将公转部的旋转构件设为在旋转半径方向上伸长的棒状的臂部(arm)。而且，也能够将自转部的支持体设为如下构成，该构成通过与公转部相连或连接地竖立设置的棒状的臂部来支持驱动部。
而且，也可设置可改变与公转轴正交的方向的位置的自转部4。即，在维持着第1倾斜角度及第2倾斜角度的关系的状态下，改变自转部的公转半径方向的位置，借此，能够改变成膜条件。例如，可考虑以能在公转部的旋转构件的半径方向上滑动且能固定于所期望的位置的方式来设置自转部。借此，例如通过使自转部的位置靠近公转轴，能够减小工件接近靶材时与远离靶材时的膜厚差。因此，即使为所述实施例2所示的45°的形态，也能够抑制侧面稍微变厚的倾向，从而使膜厚均一。
自转部的驱动部、公转部的驱动部既可设为通过马达对旋转轴进行直接驱动(direct drive)的构成，也可为将马达作为驱动源的旋转轴的齿轮驱动(gear drive)机构、皮带驱动(belt drive)机构等。关于将工件安装至自转部的自转轴的安装方法，也能应用众所周知的所有技术。膜厚也会根据工件安装至该自转轴时的安装角度而发生变化。然而，在获得各工件无不均的固定的成膜结果的情况下，理想的是以使一个成膜对象面与自转轴正交的角度进行安装。而且，通过对自转的旋转速度、公转的旋转速度进行调整，也能够改变成膜条件。
(4)作为成膜对象的工件的形状也并不限定于所述实施例所示的形状。在所述实施例中表示了通过溅镀来使作为平面的成膜对象面Wa与作为曲面的成膜对象面Wb该两个面成膜的事例。如此，工件能够被视为具有与多个投影面相对应的成膜对象面的立体物。
例如，如图13所示，在工件W为形状不简单的立体物的情况下，通过从正交的两个方向进行投影来形成正交的两个投影面Pa、Pb。在投影面Pa与靶材相向时，与投影面Pa相对应的工件W的表面大致成为成膜对象面。在投影面Pb与靶材相向时，与投影面Pb相对应的工件W的表面大致成为成膜对象面。由于工件W自转，朝向工件W的投影面在Pa与Pb之间无阶段地发生变化。
然而，投影面的形状会根据靶材的平面的角度、工件W安装至旋转轴时的安装角度等各条件而有所不同。而且，成膜材料的照射区域也会根据施加电力、溅镀气体的数量或种类、靶材的大小或材料等各条件而有所不同。因此，投影面、成膜对象面会根据各条件而发生变化。
如上所述，作为立体物的工件也可包含多面体、曲面体、复合体，为有凹凸的形状。工件有多个成膜对象面时的边界可形成角，也可带有弧度。成膜对象面也可为相连而无被称为边界的部分但各部分的角度不同的面。进而，工件整体的形状或成膜对象面的形状也可并非为以特定的轴为基准的对象形状。而且，例如在将曲面作为成膜对象面，且以与自转轴正交的角度进行安装的情况下，与自转轴正交的成膜对象面的角度设为曲面的切线方向或投影面方向。
【符号说明】
1：腔室
2：溅镀源
3：电源部
4：自转部
5：公转部
6：控制装置
11：真空室
21：靶材
22：支承板
23：电极
41：驱动部
42：支持体
51：驱动部
52：旋转构件
60：机构控制部
61：存储部
62：设定部
63：输入输出控制部
64：输入装置
65：输出装置
100：成膜装置
AX1：自转轴
AX2：公转轴
M：成膜材料
SU1：自转轨道面
SU2：公转轨道面
SU3：平面
Wa、Wb：成膜对象面
θ1：第1倾斜角度
θ2：第2倾斜角度

Claims (14)

1.一种成膜装置，其特征在于包括：
包含平面的成膜材料的靶材；
电源部，将电力施加至所述靶材；
自转部，使作为成膜对象的工件以自转轴为中心而自转；以及
公转部，使所述自转部以与所述自转轴不同的公转轴为中心而公转，借此使所述工件反复地接近与远离所述靶材，
自转过程中及公转过程中的所述自转轴固定于使与所述自转轴正交的所述自转轨道面相对于与所述公转轴正交的公转轨道面呈第1倾斜角度的角度，
所述靶材固定于使所述平面相对于所述公转轨道面呈第2倾斜角度的角度。
2.根据权利要求1所述的成膜装置，其中所述第1倾斜角度为在所述自转部最接近所述靶材的位置，所述自转轴不与所述靶材的所述平面平行的角度。
3.根据权利要求1或2所述的成膜装置，其中所述第1倾斜角度为在所述自转部最远离所述靶材的位置，所述自转轨道面与所述靶材的所述平面平行的角度。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的成膜装置，其中所述第1倾斜角度与所述第2倾斜角度相同。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的成膜装置，其中由所述自转部引起的所述工件自转的旋转速度比由所述公转部引起的所述工件公转的旋转速度更快。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的成膜装置，其配设有多个所述靶材。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的成膜装置，其配设有多个所述自转部。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的成膜装置，其设置有可改变与所述公转轴正交的方向的位置的所述自转部。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的成膜装置，其设置有可变的所述第1倾斜角度。
10.一种成膜工件制造方法，其特征在于包括如下步骤：
一面使由自转部的自转轴所支持的作为成膜对象的工件以所述自转轴为中心而自转，一面由支持所述自转部的公转部使所述工件以与所述自转轴不同的公转轴为中心而公转；以及
由电源部将电力施加至成膜材料的靶材，借此使导入至所述靶材的平面周围的溅镀气体等离子体化，使所述成膜材料堆积于所述工件的成膜对象面；并且
与所述自转轴正交的所述自转轨道面相对于与所述公转轴正交的公转轨道面，具有在成膜过程中固定的第1倾斜角度，
所述靶材固定于使所述平面相对于所述公转轨道面呈第2倾斜角度的角度。
11.根据权利要求10所述的成膜工件制造方法，其中所述公转部通过使所述自转部公转来使所述工件反复地接近与远离所述靶材。
12.根据权利要求10或11所述的成膜工件制造方法，其中所述第1倾斜角度为在所述自转部最接近所述靶材的位置，所述自转轴不与所述靶材的所述平面平行的角度。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的成膜工件制造方法，其中所述第1倾斜角度为在所述自转部最远离所述靶材的位置，所述自转轨道面与所述靶材的所述平面平行的角度。
14.根据权利要求10-13中任一项所述的成膜工件制造方法，其中由所述自转轴所支持的所述工件将角度与所述自转轨道面平行的面、及角度与所述自转轨道面正交的面作为成膜对象。
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