CN111549323A - 溅射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种溅射装置。提供一种能够抑制膜在处理容器的内壁的沉积的技术。本公开的一技术方案的溅射装置具有：靶材，其配置于能够减压的处理容器的顶部；气体导入部，其向所述处理容器内导入溅射气体；第1屏蔽构件，其配置于所述靶材的周围，用于防止膜在所述靶材的周围的沉积；以及第2屏蔽构件，其以在所述处理容器内与所述顶部空开间隔地覆盖所述顶部的内壁的方式配置，且在与所述靶材相对应的部分具有开口。

Description

溅射装置
技术领域
本公开涉及一种溅射装置。
背景技术
公知有一种在真空中一边导入溅射气体一边对基板与靶材之间施加直流电压而使溅射气体原子离子化，并以高速使气体离子与靶材的表面碰撞，使被弹飞的靶物质在基板沉积的溅射装置。在所涉及的溅射装置中，公知有向靶材附近导入溅射气体的技术(例如参照专利文献1)、向阴极与阳极之间导入溅射气体的技术(例如参照专利文献2)。
专利文献1：国际公开第2011/117916号
专利文献2：日本特表2006－505906号公报
发明内容
发明要解决的问题
本公开提供一种能够抑制膜在处理容器的内壁的沉积的技术。
用于解决问题的方案
本公开的一技术方案的溅射装置具有：靶材，其配置于能够减压的处理容器的顶部；气体导入部，其向所述处理容器内导入溅射气体；第1屏蔽构件，其配置于所述靶材的周围，用于防止膜在所述靶材的周围的沉积；以及第2屏蔽构件，其以与所述顶部空开间隔地覆盖所述顶部的内壁的方式配置在所述处理容器内，且在与所述靶材相对应的部分具有开口。
发明的效果
根据本公开，能够抑制膜在处理容器的内壁的沉积。
附图说明
图1是表示第1实施方式的溅射装置的概略剖视图。
图2是放大表示图1的溅射装置的气体导入部的剖视图。
图3是放大表示图1的溅射装置的气体导入部的立体剖视图。
图4是表示第2实施方式的溅射装置的概略剖视图。
具体实施方式
以下参照附图对本公开的非限定性的例示的实施方式进行说明。在所有附图中，对相同或相对应的构件或零部件标注相同或相对应的附图标记，并省略重复的说明。
〔第1实施方式〕
参照图1对第1实施方式的溅射装置进行说明。图1是表示第1实施方式的溅射装置的概略剖视图。
如图1所示，溅射装置100为靶材124相对于收纳在处理容器112内的基板W倾斜地配置的装置。溅射装置100具有：处理容器112、狭缝板114、保持件116、载物台118、移动机构120、基板升降机构130、屏蔽构造140以及控制部180等。
处理容器112具有主体112a和盖体112b。主体112a具有例如大致圆筒形状。主体112a的上端开口。盖体112b以能够装卸的方式设于主体112a的上端的上方，来封闭主体112a的上端的开口。
在处理容器112的底部形成有排气口112e。在排气口112e连接有排气装置122。排气装置122具有例如压力控制装置、真空泵。真空泵可以是例如干式泵、涡轮分子泵。
在处理容器112的侧壁形成有输送口112p。经由输送口112p进行基板W向处理容器112内的输入和基板W自处理容器112内的输出。利用闸阀112g开闭输送口112p。
在处理容器112设有用于向处理容器112内导入溅射气体的端口112i，来自气体供给源(未图示)的溅射气体经由端口112i向处理容器112内导入。溅射气体为等离子体产生用的气体，例如可以是Ar气体等非活性气体。
狭缝板114设于处理容器112内。狭缝板114为大致板状的构件，由例如铝、不锈钢等金属材料形成。狭缝板114在处理容器112的高度方向上的大致中间位置水平地延伸。狭缝板114的边缘部固定于处理容器112。狭缝板114将处理容器112内划分为第1空间S101和第2空间S102。第1空间S101为位于狭缝板114的上方的空间。第2空间S102为位于狭缝板114的下方的空间。在狭缝板114形成有开口114s。
开口114s在狭缝板114的板厚方向(图中，Z方向)上贯通该狭缝板114。狭缝板114既可以由一个零部件形成，也可以由多个零部件形成。在溅射装置100的成膜时，基板W在开口114s的下方沿着作为水平的一个方向的X方向移动。开口114s沿着作为水平的另一方向的Y方向较长地延伸，且具有俯视大致矩形的形状。Y方向为开口114s的长度方向，且是与X方向正交的方向。开口114s在Y方向上的中心与成膜时的基板W在Y方向上的中心大致一致。开口114s在Y方向上的宽度长于成膜时的基板W在Y方向上的宽度(最大宽度)。另一方面，开口114s在X方向上的宽度设定得短于成膜时的基板W在X方向上的宽度(最大宽度)，但并不限定于此，也可以设定得长于基板W在X方向上的宽度。
保持件116设于狭缝板114的上方。保持件116由导电性材料形成。保持件116隔着绝缘构件117安装于盖体112b。保持件116用于保持配置于第1空间S101内的靶材124。保持件116以使靶材124相对于开口114s位于斜上方的方式保持靶材124。换言之，靶材124在处理容器112内相对于狭缝板114倾斜地配置。靶材124例如俯视呈大致矩形形状。将靶材124向狭缝板114投影而成的投影图像在Y方向上的宽度大于成膜时的基板W在Y方向上的宽度(最大宽度)。
在保持件116连接有电源126。在靶材124为金属材料的情况下，电源126可以是直流电源。在靶材124为电介质或绝缘体的情况下，电源126可以是高频电源，且经由匹配器与保持件116电连接。
载物台118在处理容器112内支承基板W。载物台118安装于移动机构120，而构成为能够移动。载物台118在成膜时于第2空间S102内沿着移动方向(图1的X方向)移动。
移动机构120使载物台118移动。移动机构120具有：驱动装置120a、驱动轴120b以及多关节臂120c。
驱动装置120a设于处理容器112的外侧。驱动装置120a安装于例如处理容器112的底部。驱动轴120b的下端连接于驱动装置120a。驱动轴120b自驱动装置120a贯穿主体112a的底部，且向处理容器112内的上方延伸。驱动装置120a产生用于使驱动轴120b上下移动并且使驱动轴120b旋转的驱动力。驱动装置120a可以是例如马达。
在驱动轴120b的上端，轴支承有多关节臂120c的一端。多关节臂120c的另一端安装于载物台118。在利用驱动装置120a使驱动轴120b旋转时，多关节臂120c的另一端沿着X方向直线移动。由此，实现载物台118在第2空间S102的移动。而且，在利用驱动装置120a使驱动轴120b上下移动时，多关节臂120c和载物台118上下移动。
在第2空间S102的输送口112p的附近的区域设有基板升降机构130。基板升降机构130具有：多个升降脚130a、支承构件130b、驱动轴130c以及驱动装置130d。多个升降脚130a具有沿着铅垂方向延伸的圆柱形状。多个升降脚130a各自的上端在铅垂方向上的高度大致相同。多个升降脚130a的个数可以是例如3个。多个升降脚130a支承于支承构件130b。支承构件130b具有大致马蹄形状。多个升降脚130a在支承构件130b的上方延伸。支承构件130b由驱动轴130c支承。驱动轴130c向支承构件130b的下方延伸，而连接于驱动装置130d。驱动装置130d产生用于使多个升降脚130a上下移动的驱动力。驱动装置130d可以是例如马达。
在自处理容器112的外部利用输送装置(未图示)向处理容器112内输送基板W并在将基板W搭载于载物台118上之前，基板升降机构130自输送装置在多个升降脚130a各自的上端的上方接收基板W。而且，在向处理容器112的外部输出基板W时，基板升降机构130自载物台118在多个升降脚130a各自的上端的上方接收基板W。
屏蔽构造140用于抑制膜向处理容器112的盖体112b的沉积。图2是放大表示图1的溅射装置100的气体导入部的剖视图。图3是放大表示图1的溅射装置100的气体导入部的立体剖视图。如图1至图3所示，屏蔽构造140具有第1屏蔽构件141和第2屏蔽构件142。
第1屏蔽构件141配置于靶材124的周围，为用于防止膜向靶材124的周围沉积的防附着板。第1屏蔽构件141安装于例如盖体112b。第1屏蔽构件141在内部具有气体流路141f。
气体流路141f的一端与形成于盖体112b的端口112i内的流路112f连通。气体流路141f的另一端与空间S103连通，而作为向空间S103喷出溅射气体的喷出口141m发挥功能，空间S103位于第1屏蔽构件141和第2屏蔽构件142之间。由此，自气体供给源向端口112i内的流路112f供给的溅射气体穿过在第1屏蔽构件141的内部形成的气体流路141f而自喷出口141m向空间S103喷出。另外，在图2中，由箭头示出溅射气体的流动。
喷出口141m配置于成为靶物质自靶材124释放的死角的位置。在图2所示的例子中，喷出口141m配置于从靶材124观察时被第2屏蔽构件142遮挡的位置。由此，能够抑制自靶材124释放的靶物质在气体流路141f沉积。其结果，能够抑制由膜剥离导致的微粒的产生。相对于此，在靶物质沉积于气体流路141f的情况下，由于流过气体流路141f的溅射气体，沉积于气体流路141f的膜被剥离，而可能产生微粒。
气体流路141f具有例如一个或多个弯曲部A。在图2所示的例子中，气体流路141f具有两个弯曲部A1、A2。弯曲部A1为自铅垂方向向水平方向垂直地弯曲的弯曲部，弯曲部A2为自水平方向朝向靶材124的一侧向斜下方向呈锐角弯曲的弯曲部。
气体流路141f的形成有喷出口141m的一侧相对于铅垂方向向靶材124的方向倾斜。由此，自喷出口141m喷出的溅射气体相对于铅垂方向向靶材124的方向喷出，而形成朝向靶材124的流动。因此，能够高效地向靶材124的附近供给溅射气体。
气体流路141f的喷出口141m的开口直径D优选小于第1屏蔽构件141与第2屏蔽构件142之间的空间S103的高度H。由此，自喷出口141m喷出的溅射气体由于穿过空间S103而流速减小，因此，促进溅射气体在靶材124的附近的滞留。其结果，能够降低溅射气体的消耗量。而且，能够抑制沉积于第1屏蔽构件141、第2屏蔽构件142的膜的剥离。
第2屏蔽构件142以与盖体112b空开间隔地覆盖盖体112b的内壁的方式配置在处理容器112内，且在与靶材124相对应的部分具有开口142a。
控制部180控制溅射装置100的各部位的动作。控制部180具有：CPU(CentralProcessing Unit，中央处理器)、ROM(Read Only Memory，只读存储器)以及RAM(RandomAccess Memory，随机存储器)。CPU依照存储于RAM等存储区域的制程来执行期望的处理。在制程中设定有装置的相对于加工条件的控制信息。控制信息可以是例如气体的流量、压力、温度、加工时间。制程和控制部180所使用的程序可以存储于例如硬盘、半导体存储器。制程等可以设为以收纳于CD－ROM、DVD等便携性的能够由计算机读取的存储介质的状态加载于规定的位置而被读取。
如以上已说明的那样，在第1实施方式中，具有第1屏蔽构件141和第2屏蔽构件142。而且，第1屏蔽构件141配置于靶材124的周围，来防止膜在靶材124的周围的沉积，上述靶材124配置于处理容器112的盖体112b。另外，第2屏蔽构件142以与盖体112b空开间隔地覆盖盖体112b的方式配置在处理容器112内，且在与靶材124相对应的部分具有开口142a。由此，能够抑制膜在处理容器112的内壁的沉积。
〔第2实施方式〕
参照图4对第2实施方式的溅射装置进行说明。图4是表示第2实施方式的溅射装置的概略剖视图。
如图4所示，溅射装置200为使靶材224相对于收纳在处理容器212内的基板W平行地配置的装置。
溅射装置200具有能够使内部减压的处理容器212。处理容器212由例如金属材料形成，且接地。处理容器212具有圆筒部212a和突出部212b。在圆筒部212a的顶部沿着左右(X方向)排列地水平设有靶电极223a、223b，该靶电极223a、223b均为圆形且大小也大致相同。靶电极223a、223b借助环状的保持体225a、225b分别与环状的绝缘体217a、217b相接合。绝缘体217a、217b与处理容器212的顶部相接合。因而，靶电极223a、223b以与处理容器212电绝缘的状态配置于比圆筒部212a的上表面落入得较低的位置。
在靶电极223a、223b的下表面分别接合有靶材224a、224b。靶材224a、224b的形状例如呈矩形，大小也大致相同。
靶电极223a、223b分别与电源226a、226b连接，成为被施加例如负的直流电压。
在处理容器212内以与靶材224a、224b相对的方式设有载物台218，该载物台218用于水平地载置基板W。载物台218经由驱动轴220b连接于在处理容器212的下方配置的驱动装置220a。驱动装置220a具有使载物台218旋转的功能以及使基板W在进行交接的位置和溅射时的处理位置之间升降的功能，基板W在载物台218与外部的输送机构(未图示)之间进行交接。而且，在载物台218内设有加热机构(未图示)，该加热机构构成为能够在溅射时对基板W进行加热。
在靶电极223a、223b的上部以分别与靶电极223a、223b接近的方式设有磁体排列体228a、228b。磁体排列体228a、228b通过在导磁性较高的原材料，例如铁(Fe)的基体上以例如使N极和S极成为矩阵状的方式排列N极磁体组和S极磁体组而构成。
为了提高靶材224a、224b的侵蚀的均匀性，磁体排列体228a、228b配置于自中心偏心的位置。磁体排列体228a、228b利用旋转机构229a、229b以靶材224a、224b的中心为旋转中心进行旋转。
而且，为了防止自靶材224a释放的靶物质附着于基板W，在处理容器212的内部设有狭缝板214。
狭缝板214设于处理容器212内的靶材224a、224b的下方。狭缝板214为大致板状的构件，由例如铝、不锈钢等金属材料形成。狭缝板214在处理容器212的高度方向上的大致中间位置水平地延伸。狭缝板214的边缘部固定于处理容器212。狭缝板214将处理容器212内划分为第1空间S201和第2空间S202。第1空间S201为位于狭缝板214的上方的空间。第2空间S202为位于狭缝板214的下方的空间。在狭缝板214形成有开口214s。
开口214s在狭缝板214的板厚方向(图中，Z方向)上贯通该狭缝板214。狭缝板214既可以由一个零部件形成，也可以由多个零部件形成。在溅射装置200的成膜时，基板W在开口214s的下方沿着作为水平的一个方向的X方向移动。开口214s沿着作为水平的另一方向的Y方向较长地延伸，且俯视具有大致矩形形状。Y方向为开口214s的长度方向，且是与X方向正交的方向。开口214s在Y方向上的中心与成膜时的基板W在Y方向上的中心大致一致。开口214s在Y方向上的宽度长于成膜时的基板W在Y方向上的宽度(最大宽度)。另一方面，开口214s在X方向上的宽度设定得短于成膜时的基板W在X方向上的宽度(最大宽度)，但并不限定于此，也可以设定得长于基板W在X方向上的宽度。
在处理容器212的底部形成有排气口212e。在排气口212e连接有排气装置222。排气装置222具有例如压力控制装置、真空泵。真空泵可以是例如干式泵、涡轮分子泵。
在处理容器212的侧壁形成有输送口212p。经由输送口212p进行基板W向处理容器212内的输入以及基板W自处理容器212内的输出。利用闸阀212g开闭输送口212p。
在处理容器212的上部侧壁设有用于向处理容器212内导入溅射气体的端口212i，来自气体供给源的溅射气体经由端口212i向处理容器212内导入。溅射气体为等离子体产生用的气体，可以是例如Ar气体等非活性气体。
而且，在处理容器212的内部设有用于抑制膜在处理容器212的圆筒部212a的沉积的屏蔽构造240。屏蔽构造240具有第1屏蔽构件241和第2屏蔽构件242。
第1屏蔽构件241是配置于靶材224的周围，并用于防止膜在靶材224的周围的沉积的防附着板。第1屏蔽构件241安装于例如保持体225a、225b。
第2屏蔽构件242以与圆筒部212a空开间隔地覆盖圆筒部212a的内壁的方式配置在处理容器212内，且在与靶材224相对应的部分具有开口242a。
在溅射装置200中，端口212i的靠处理容器212侧的喷出口212m配置于成为靶物质自靶材224释放的死角的位置。在图4所示的例子中，喷出口212m以从靶材224观察时被保持体225a、第1屏蔽构件241等遮挡的方式配置。由此，能够抑制自靶材224释放的靶物质在端口212i沉积。其结果，能够抑制由膜剥离导致的微粒的产生。相对于此，在靶物质沉积于端口212i的情况下，由于流过端口212i的溅射气体，沉积于端口212i的膜被剥离，而可能产生微粒。
控制部280控制溅射装置200的各部位的动作。控制部280具有：CPU(CentralProcessing Unit)、ROM(Read Only Memory)以及RAM(Random Access Memory)。CPU依照存储于RAM等存储区域的制程来执行期望的处理。在制程中设定有装置的针对加工条件的控制信息。控制信息可以是例如气体的流量、压力、温度、加工时间。制程和控制部280所使用的程序可以存储于例如硬盘、半导体存储器。制程等可以设为以收纳于CD－ROM、DVD等便携性的能够由计算机读取的存储介质的状态加载于规定的位置而被读取。
如以上已说明的那样，第2实施方式的溅射装置200具有第1屏蔽构件241和第2屏蔽构件242。而且，第1屏蔽构件241配置于靶材224a、224b的周围，来防止膜在靶材224a、224b的周围的沉积，上述靶材224a、224b配置于处理容器212的圆筒部212a。而且，第2屏蔽构件242以与圆筒部212a空开间隔地覆盖圆筒部212a的方式配置在处理容器212内，且在与靶材224a、224b相对应的部分具有开口242a。由此，能够抑制膜在处理容器212的内壁的沉积。
此外，在上述的实施方式中，端口112i、212i和气体流路141f为气体导入部的一个例子。而且，盖体112b和圆筒部212a为顶部的一个例子。
应该认为此次公开的实施方式在所有方面均为例示而并不是限制性的。上述的实施方式只要不偏离附加的权利要求书及其主旨，就能够以各种方式进行省略、替换、变更。

Claims (10)

1.一种溅射装置，其中，
该溅射装置具有：
靶材，其配置于能够减压的处理容器的顶部；
气体导入部，其向所述处理容器内导入溅射气体；
第1屏蔽构件，其配置于所述靶材的周围，用于防止膜在所述靶材的周围的沉积；以及
第2屏蔽构件，其以与所述顶部空开间隔地覆盖所述顶部的内壁的方式配置在所述处理容器内，且在与所述靶材相对应的部分具有开口。
2.根据权利要求1所述的溅射装置，其中，
所述气体导入部具有喷出口，该喷出口配置于成为靶物质自所述靶材释放的死角的位置。
3.根据权利要求2所述的溅射装置，其中，
所述气体导入部具有喷出口，该喷出口配置于在从所述靶材观察时被所述第2屏蔽构件遮挡的位置。
4.根据权利要求2或3所述的溅射装置，其中，
所述气体导入部沿着相对于铅垂方向向所述靶材的方向倾斜的方向导入溅射气体。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的溅射装置，其中，
所述气体导入部具有在所述第1屏蔽构件的内部形成的气体流路，
所述气体流路经由所述喷出口与由所述第1屏蔽构件和所述第2屏蔽构件形成的空间连通。
6.根据权利要求5所述的溅射装置，其中，
所述喷出口的开口直径小于所述空间的高度。
7.根据权利要求5或6所述的溅射装置，其中，
所述气体流路具有一个或多个弯曲部，所述弯曲部中的至少一个弯曲部呈锐角弯曲。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的溅射装置，其中，
所述处理容器具有主体和以能够装卸的方式安装于所述主体的盖体，
所述第1屏蔽构件设于所述盖体，
所述第2屏蔽构件设于所述主体。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的溅射装置，其中，
所述靶材相对于收纳在所述处理容器内的基板倾斜地配置。
10.根据权利要求1～8中任一项所述的溅射装置，其中，
所述靶材相对于收纳在所述处理容器内的基板平行地配置。
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