CN112955580A - 等离子体成膜装置以及等离子体成膜方法 - Google Patents

等离子体成膜装置以及等离子体成膜方法 Download PDF

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Abstract

等离子体成膜装置1具有：真空腔2，在基板4上进行成膜处理；基板支座3，设置为能够沿基板4的膜形成面4a旋转；旋转轴5，与基板支座3连接；等离子体产生部10，产生等离子体6且设置为使得等离子体6相对于旋转轴5的照射角度成锐角。而且，具有：第一驱动部7，使基板支座3在与旋转轴5平行的上下方向11上移动；第二驱动部8，使基板支座3在与旋转轴5正交的水平方向12上移动；以及使旋转轴5旋转的第三驱动部9，基板支座3在上下方向11和水平方向12上分别独立地移动。

Description

等离子体成膜装置以及等离子体成膜方法
技术领域
本发明涉及对半导体基板等基板照射等离子体而进行成膜的等离子体成膜装置以及等离子体成膜方法。
背景技术
已知有以下的一种技术，利用由电子回旋共振(Electron Cyclotron Resonance：ECR)产生的等离子体，通过向配置在该等离子体周围的ECR靶施加电压，使等离子体中包含的离子加速入射到靶上，从而产生溅射现象，使靶粒子附着于基板上而形成薄膜。
作为用于这种技术的制造装置，例如在日本特开2005-281726号公报中公开了一种等离子体成膜装置的构造。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-281726号公报
发明内容
发明要解决的课题
在所述专利文献1中公开了一种等离子体成膜装置的构造，该等离子体成膜装置具备：容纳能够旋转的样品基板的样品室；以及具有等离子体产生源且与样品室连接的等离子体生成室(等离子体产生部)。
所述等离子体成膜装置中，在等离子体生成室内通过微波和磁场的相互作用并利用电子回旋共振生成等离子体，而且从倾斜方向向利用发散磁场在样品室内旋转的样品基板上照射该生成的等离子体，由此，在样品基板上进行成膜。等离子体生成室的大小被限制为微波(例如，2.45GHz)的波长左右，难以大型化。因此，在所述等离子体成膜装置中，为了防止其大型化，使等离子体生成室倾斜配置而将等离子体从倾斜方向照射到样品基板。
另外，通过从倾斜方向向样品基板照射等离子体，还能够扩大照射样品基板的等离子体的照射范围。此外，还考虑不倾斜配置等离子体生成室，而使保持样品基板的支座的角度相对于水平倾斜，但在该情况下，样品基板的保持机构变得复杂，装置大型化。
近年来，直径超过200mm的大口径的样品基板的需求逐步提高。在利用ECR等离子体的溅射装置中，样品基板的尺寸越大，样品基板的放置位置等调整的主要因素对通过溅射使膜厚均匀化的影响也越大。
在倾斜配置等离子体生成室的ECR等离子体成膜装置中，本发明人对直径超过200mm的大口径的样品基板实施模拟实验的结果是，对于直径大于200mm的大口径的样品基板，仅通过相对于样品基板的位置在上下方向的调整，无法得到足够的膜厚均匀性。
即，本发明人提出了以下课题，在倾斜配置等离子体生成室(等离子体产生部)的ECR等离子体成膜装置中，仅上下方向调整样品基板的位置时，控制范围窄，膜厚的控制范围无法应对大口径的样品基板。
本发明的目的提供一种技术，在等离子体成膜处理中，即使对于大口径的基板也能够实现膜厚的均匀化。
从本说明书的记述以及附图可知本发明的所述目的和新的特征。
用于解决课题的手段
简单说明本申请公开的实施方式中代表性的方式的概要的话，如下所述。
一实施方式中的等离子体成膜装置照射等离子体进行成膜处理，具备：真空容器，在基板上进行成膜处理；以及基板支撑部，在所述真空容器内支撑所述基板，并设置为能够沿所述基板的膜形成面旋转。而且，具备：旋转轴，与所述基板支撑部连接；以及等离子体产生部，与所述真空容器连通，产生所述等离子体，且设置为使得所述等离子体相对于所述旋转轴的照射角度成锐角。而且，具备：第一驱动部，使所述基板支撑部在与所述旋转轴平行的第一方向上移动；第二驱动部，使所述基板支撑部在与所述旋转轴正交的第二方向上移动；以及第三驱动部，使所述旋转轴旋转，所述基板支撑部在所述第一方向和所述第二方向上分别独立地移动。
另外，一实施方式中的等离子体成膜方法照射等离子体进行成膜处理，包括工序(a)，通过设置在真空容器内的能够旋转的基板支撑部支撑基板。而且，包括：工序(b)，以所述基板支撑部旋转的状态下所述等离子体相对于所述基板支撑部的旋转轴的照射角度成锐角的方式，对所述基板照射所述等离子体而对所述基板进行成膜；以及工序(c)，从所述真空容器内取出所述基板，测定形成于所述基板的膜的膜厚分布。而且，包括工序(d)，基于所述膜厚分布的测定结果，在与平行于所述旋转轴的第一方向正交的第二方向或所述第一方向和所述第二方向上使所述基板支撑部移动。而且，包括工序(e)，以所述基板支撑部旋转的状态下所述等离子体相对于所述基板支撑部的所述旋转轴的照射角度成锐角的方式对所述基板照射所述等离子体而对所述基板进行成膜。
发明效果
简单说明由本申请公开的发明中代表性的方式得到的效果的话，如下所述。
在等离子体成膜处理中，能够扩大形成于基板的膜的膜厚的控制范围，即使对于大口径的基板也不会使等离子体成膜装置大型化而能够实现膜厚的均匀化。另外，能够形成高品质的薄膜。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式中的等离子体成膜装置的概略构成的示意图。
图2是示出图1所示的等离子体成膜装置中的基板的坐标轴上的移动概念的示意图。
图3(a)是图1所示的等离子体成膜装置中溅射时的粒子的分布的概念图，(b)是示出形成于基板的膜的样式的概念图。
图4(a)是图1所示的等离子体成膜装置中溅射时的粒子的分布的概念图，(b)是示出形成于基板的膜的样式的概念图。
图5(a)是图1所示的等离子体成膜装置中溅射时的粒子的分布的概念图，(b)是示出形成于基板的膜的样式的概念图。
图6是示出使用图1所示的等离子体成膜装置进行成膜的基板上的膜厚的分布状态的膜厚分布图。
图7是示出基于图6的实测值的基板上的膜厚的分布状态的示意图，(a)是Xs＝0mm的情况，(b)是Xs＝90mm的情况，(c)是Xs>90mm的情况。
具体实施方式
使用附图说明本发明的实施方式。
以下，使用图说明本发明的实施方式。图1是示出本发明的实施方式中的等离子体成膜装置的概略构成的示意图，图2是示出图1所示的等离子体成膜装置中的基板的坐标轴上的移动概念的示意图。
图1所示的本实施方式的等离子体成膜装置1，通过微波16的电场和由设置于等离子体产生部10周围的线圈15形成的磁场而产生ECR，形成等离子体6，使用该等离子体6对半导体晶片等样品即基板4进行通过溅射的成膜处理。
另外，本实施方式的等离子体成膜装置1中，能够成膜的基板4的大小是例如直径300mm，也可应对向大口径的基板4的成膜处理。
对图1所示的等离子体成膜装置1进行说明。等离子体成膜装置1具有：作为处理室的真空腔(真空容器)2，其中配置有进行成膜处理的基板4；以及等离子体产生部10，与真空腔2连通，且在真空腔2内产生等离子体6。
而且，在等离子体产生部10与真空腔2连通的部位即等离子体产生部10的出口配置有圆筒形的靶13，在靶13的内壁设置有溅射材料(成膜材料)。在成膜时，对靶13施加RF(Radio Frequency：高频)功率14。
另外，在等离子体产生部10的周围设置有线圈15，在等离子体产生部10产生的等离子体中的电子沿着磁场梯度移动到真空腔2内。此时，离子也被电子形成的电位牵引从而被拉入真空腔2内。此时，对靶13施加RF功率14，通过使等离子体中的离子与靶13冲突，能够通过溅射作用在基板4上进行成膜。在成膜时，从真空腔2的气体导入口2a导入处理气体17。图1中的箭头P表示等离子体6的流动和溅射粒子的流动。
此外，等离子体产生部10的大小被制约为2.45GHz的微波16的波长(12.2cm)左右，因此难以大型化。
因此，本实施方式的等离子体成膜装置1，为了在不使等离子体源(等离子体产生部10)大型化的情况下，即使对于直径300mm的大口径的基板4也可得到高的膜厚均匀性，为此将等离子体产生部10相对于基板4倾斜配置，且具备能够使基板4旋转的机构。
在此，详细说明图1所示的等离子体成膜装置1的构造。等离子体成膜装置1具备：在真空腔2内支撑基板4、且设置为能够沿基板4的膜形成面4a旋转的基板支座(基板支撑部)3；以及与基板支座3连接的旋转轴5。基板支座3具有：保持基板4的保持部3a；以及与旋转轴5连接的连接部3b。基板4仅放置于基板支座3的保持部3a，而未进行吸附等。此时，基板4以其膜形成面4a与靶13相对的朝向载置于保持部3a。
此外，从基板支座3的水平方向通过保持部3a与连接部3b之间的间隙进行基板4向基板支座3的放置以及从基板支座3的取出。
而且，等离子体成膜装置1具备等离子体产生部10，该等离子体产生部10设置为与真空腔2连通，并且产生等离子体6，且等离子体6相对于旋转轴5的照射角度θ成锐角。即，等离子体产生部10不是位于基板4的正下方，而是相对于基板4的膜形成面4a倾斜配置。由此，由等离子体产生部10生成的等离子体6从斜下方照射到基板4的膜形成面4a。此时，从斜下方照射的等离子体6能够扩大其照射范围，将等离子体6遍及基板4的膜形成面4a整体而照射。另外，基板支座3和旋转轴5以基板支座3的基板载置面与旋转轴5呈大致直角的方式连接(连续)，因此，从斜下方照射到基板4的膜形成面4a的等离子体6相对于旋转轴5的照射角度θ成锐角(0<θ<90°)。
如上所述，在等离子体成膜装置1中，等离子体产生部10相对于基板4的膜形成面4a倾斜地配置。即，如图2所示，靶13也相对于基板4的膜形成面4a倾斜地配置。靶13的大小也存在限制，因此通过将靶13相对于基板4的膜形成面4a倾斜地配置，等离子体6的照射范围扩大，即使对于大的基板4也对其整个面照射等离子体6。由此，能够实现形成于基板4上的膜21(参照图3)的均匀化。
另外，等离子体成膜装置1具有：使基板支座3向与旋转轴5平行的上下方向(第一方向，Z方向)11移动的第一驱动部7；使基板支座3向与旋转轴5正交的水平方向(第二方向，X方向)12移动的第二驱动部8；以及使旋转轴5旋转的第三驱动部9。第一驱动部7是用于基板升降的电机，第二驱动部8是用于基板水平移动的电机，第三驱动部9是用于基板旋转的电机。
因此，在等离子体成膜装置1中，基板支座3在上下方向11和水平方向12分别独立地移动。即，在等离子体成膜装置1中，能够使载置了基板4的基板支座3在上下方向11和水平方向12上分别独立地移动。
另外，等离子体成膜装置1在该真空腔2上分别具备：与第一驱动部7卡合且与上下方向11平行设置的第一动作轴7a；以及与第二驱动部8卡合且与水平方向12平行设置的第二动作轴8a。第一动作轴7a以及第二动作轴8a例如是滚珠丝杠。而且，与第一动作轴7a平行地设置有作为其他滚珠丝杠的辅助动作轴7b。第一动作轴7a和辅助动作轴7b能够通过同步带7d同步地运动。另外，与第二动作轴8a平行地设置有作为其他滚珠丝杠的辅助动作轴8b。第二动作轴8a和辅助动作轴8b能够通过同步带8d同步地运动。
另外，沿水平方向12设置的可动基体板7c与第一动作轴7a卡合。第一驱动部7设置于安装在可动基体板7c上的固定板7f。可动基体板7c还卡合于与第一动作轴7a平行设置的导向杆7e，且配置为能够升降。可动基体板7c还卡合于辅助动作轴7b以及与辅助动作轴7b平行设置的辅助动作轴7b侧的导向杆7e。
另外，在可动基体板7c的端部安装有与第二动作轴8a以及辅助动作轴8b卡合的支撑板8e，而且在安装于支撑板8e的固定板8f上设置有第二驱动部8。
另外，在第二动作轴8a和辅助动作轴8b设置有与双方的轴卡合的可动板8c。而且，在可动板8c上安装有固定板9b，在该固定板9b设置有第三驱动部9。
另外，在可动基体板7c上设置有基于第二驱动部8的动作机构(水平移动机构)和基于第三驱动部9的动作机构(基板旋转机构)。具体而言，在可动基体板7c上设置有箱状的第一可动部(可动部)20a，而且在箱状的第一可动部20a的内部，设置有将沿水平方向12设置的第三动作轴9a的旋转转换为沿上下方向11设置的旋转轴5的旋转的转换机构部18。该转换机构部18例如是设置于第三动作轴9a和旋转轴5各自的卡合部位的圆锥齿轮，并配置于箱状的第二可动部20b的内部。而且，第二可动部20b配置于箱状的第一可动部20a的内部。即，第一可动部20a也经由第二可动部20b覆盖转换机构部18，安装在可动基体板7c上而能够在上下方向11上移动。
此外，第二动作轴8a从箱状的第一可动部20a的外部延伸至内部而贯通设置，箱状的第二可动部20b的上部在第一可动部20a内，与第二动作轴8a卡合。而且，第二可动部20b经由连接轴8g与可动板8c连接。
在以上的构造中，当第一动作轴7a通过第一驱动部7的驱动旋转时，辅助动作轴7b也通过同步带7d而旋转。而且，通过第一动作轴7a以及辅助动作轴7b的旋转，可动基体板7c与设置于固定板7f的第一驱动部7一起由导向杆7e引导而上升或者下降(在Z方向上移动)。
而且，通过可动基体板7c的升降(Z方向的移动)，作为通过第三驱动部9的驱动而动作的机构(基板旋转机构)的一部分的旋转轴5上升或者下降。而且，通过旋转轴5的上升或者下降，基板支座3上升或者下降，由此基板4也上升或者下降。即，通过可动基体板7c的上升或者下降，能够使基板4的上下方向11的位置移动到所期望的位置。
另外，当第二动作轴8a通过第二驱动部8的驱动旋转时，辅助动作轴8b也通过同步带8d而同步旋转。而且，第二动作轴8a和辅助动作轴8b旋转时，与双方的轴卡合的可动板8c在水平方向12上移动。即，可动板8c通过第二动作轴8a以及辅助动作轴8b的旋转，在水平方向12上移动(在X方向上移动)。而且，伴随可动板8c在水平方向12的移动，经由连接轴8g与可动板8c连接的第二可动部20b在箱状的第一可动部20a内，由第二动作轴8a引导而在水平方向12上移动。由此，旋转轴5也在水平方向12上移动。而且，通过旋转轴5在水平方向12的移动，基板支座3在水平方向12上移动，由此基板4也在水平方向12上移动。即，通过可动板8c在水平方向12的移动，能够使基板4的水平方向12的位置移动到所期望的位置。
另外，通过第三驱动部9的驱动，沿水平方向12设置的第三动作轴9a旋转，而且，该第三动作轴9a的旋转通过由圆锥齿轮构成的转换机构部18转换为沿上下方向11设置的旋转轴5的旋转。而且，通过旋转轴5的旋转，基板支座3旋转，由此基板4也沿水平方向12旋转。即，通过第三动作轴9a的旋转，能够使基板4在水平方向12上旋转。此外，在等离子体成膜装置1中，在成膜处理时进行基板4在水平方向12的旋转。
另外，等离子体成膜装置1具备第一波纹管部19a，该第一波纹管部19a安装于可动基体板7c，以使第一可动部20a和真空腔2连通，且包围旋转轴5的一部分，并且保持真空腔2内部为真空氛围。第一波纹管部19a具有蛇腹结构，能够伸缩，从而跟随可动基体板7c向上下方向11的移动。由此，即使可动基体板7c在上下方向11上移动，通过第一波纹管部19a也能够维持第一可动部20a与真空腔2的真空氛围。
另外，等离子体成膜装置1中，第二波纹管部19b安装于可动板8c，该第二波纹管部19b经由第一波纹管部19a和第一可动部20a与真空腔2连通，且包围第三动作轴9a以及连接轴8g各自的一部分。第二波纹管部19b也是蛇腹构造，能够伸缩，从而跟踪可动板8c在水平方向12的移动。由此，即使可动板8c在水平方向12上移动，通过第二波纹管部19b也能够维持第一可动部20a与真空腔2的真空氛围。
本实施方式的等离子体成膜装置1，能够在真空腔2内，使基板4在上下方向11和水平方向12上分别独立地移动。即，能够使基板支座3的位置在上下方向11和水平方向12上分别独立地移动。此外，在基于溅射的成膜处理时，基板4仅是旋转动作，在上下方向11或水平方向12的移动在开始成膜处理前进行。
因此，本实施方式的等离子体成膜装置1具有即使靶13磨损或成膜的处理条件不同、也能够维持形成在基板4上的膜21的膜厚的均匀性的功能。
在此，使用图2说明等离子体成膜装置1中的基板4的位置调整的概念。如图2所示，将靶13与基板4的膜形成面4a的中心的距离设为T-S，将靶13的中心与基板4的膜形成面4a的中心的偏移量设为Xs。等离子体成膜装置1具备：能够在上下方向11(Z方向)上移动基板4的机构(上下移动机构)；以及能够在水平方向12(X方向)上移动基板4的机构(水平移动机构)。例如，固定Xs，仅使T-S变化，或者相反地固定T-S，仅使Xs变化等。
接着，在本实施方式的等离子体成膜装置1中，说明从靶13溅射的粒子的分布状态。图3(a)、(b)、图4(a)、(b)以及图5(a)、(b)分别示出图1所示的等离子体成膜装置中溅射时的粒子的分布的概念图以及形成于基板的膜的样式的概念图。此外，图3(a)、图4(a)以及图5(a)各自的R部示出溅射粒子的分布状态，在各R部中，点的密度越高，溅射粒子的分布量越多。
图3(a)示出基板4的中心和靶13的中心大致一致的情况下溅射时的粒子的分布量，并示出箭头V的V1侧(点密度高)的成膜速度快，箭头V的V2侧(点密度低)的成膜速度慢。而且，在成膜时，基板4旋转。在这种情况下，如图3(b)所示，基板4的中心附近的成膜速度快，因此成膜的膜21的量也多，膜厚分布的形态成为凸型。
图4(a)示出使基板4的中心向面对图的右方向(远离靶13的水平方向)偏移的情况下溅射时的粒子的分布量。在这种情况下，如图4(b)所示，基板4的外周部附近的成膜速度变快，因此在外周部附近成膜的膜21的量变多。但是，中央附近的成膜量变少但由于基板4旋转，因此膜厚被均匀化。
图5(a)示出使基板4的中心进一步向面对图的右方向(进一步远离靶13的水平方向)偏移的情况下溅射时的粒子的分布量。在这种情况下，如图5(b)所示，基板4的外周部附近的成膜速度进一步变快，因此在外周部附近成膜的膜21的量进一步变多。而且，中央附近的成膜量进一步变少，由于基板4旋转，因此膜厚分布的形态的中央附近成为凹陷的凹型。
因此，在本实施方式的等离子体成膜装置1中，膜厚的分布的形态优选图4(b)所示那样的样式。因此，在等离子体成膜装置1中，如图2所示，将基板4的膜形成面4a的中心和靶13的中心以Xs(偏移量)的长度量偏移。即，将等离子体照射的中心设置在从基板4的中心偏移的位置。而且，在成膜处理中，由于基板4旋转，其结果是，在成膜时形成在基板4上的膜21的膜厚分布的形态在外周部附近成为凸型，由于基板4进一步旋转，则外周部附近的凸型的部分被填补进一步平均化。由此，等离子体成膜装置1能够实现膜厚的均匀化。
如以上那样，在等离子体成膜装置1中，Xs和T-S的大小对膜厚的均匀化产生影响。而且，在进行成膜处理前，调整基板4的上下方向11或水平方向12的位置，膜厚的分布的形态成为图4(b)所示的形态。此时，在等离子体成膜装置1中，能够使上下方向11以及水平方向12中的各参数例如按每1mm移动。由此，能够自由改变基板4中成膜的位置。
根据本实施方式的等离子体成膜装置1，通过具备能够使基板4沿上下方向11和水平方向12分别独立移动的机构，能够扩大形成于基板4的膜21的膜厚的控制范围。而且，能够使基板4的位置灵活地移动，能够实现形成于基板4的膜21的膜厚的均匀化。例如，对于直径300mm的大口径的基板4也能够得到高的膜厚均匀性。另外，能够形成高品质的薄膜。
接着，说明本实施方式的等离子体成膜方法。本实施方式的等离子体成膜方法使用图1所示的等离子体成膜装置1进行基于溅射的成膜处理。
首先，将基板4传送到图1所示的等离子体成膜装置1的真空腔2内，并将基板4放置在设置于真空腔2内的能够旋转的基板支座3上。此时，通过基板支座3的保持部3a与连接部3b之间的间隙插入基板4，以基板4的膜形成面4a朝向下方的方式(基板4的膜形成面4a与靶13相对的方式)将基板4放置在保持部3a。由此，由基板支座3支撑基板4。设置于靶13的溅射材料能够利用例如包括铝、硅、钽等在内的所有固体材料。
在放置基板后，在真空腔2内，以通过第三驱动部9使基板支座3沿水平方向12旋转的状态下、等离子体6相对于基板支座3的旋转轴5的照射角度θ成锐角的方式，从等离子体产生部10对基板4照射等离子体6而在基板4进行成膜。
详细而言，通过微波16的电场和由设置在等离子体产生部10周围的线圈15形成的磁场而产生ECR，从而形成等离子体6。同时，沿着由线圈15产生的磁场梯度，等离子体中的电子移动到真空腔2。
此时，离子也被电子形成的电位牵引从而被拉入真空腔2内。此时，对靶13施加RF功率14，使等离子体中的离子向靶13冲突，由此通过溅射作用在基板4上进行成膜。而且，在成膜时，从真空腔2的气体导入口2a导入处理气体17。
另外，在等离子体成膜装置1中具备等离子体产生部10，该等离子体产生部10设置成使得等离子体6相对于基板4的旋转轴5的照射角度θ成锐角。即，等离子体产生部10相对于基板4的膜形成面4a倾斜配置。由此，在等离子体产生部10中产生的等离子体6从斜下方照射基板4的膜形成面4a。此时，从斜下方照射的等离子体6的照射范围扩大，并且照射基板4的膜形成面4a的整体。
由此，在基板4的膜形成面4a形成基于溅射的所期望的膜21。
在膜形成后，从真空腔2内取出基板4，测定形成于基板4的膜21的膜厚分布。此外，在从基板支座3取出基板4时，也通过保持部3a与连接部3b之间的间隙取出基板4，进而，将基板4传送到真空腔2的外部。
而且，从真空腔2取出基板4后，测定形成于基板4上的膜21的膜厚分布。接着，在上述膜厚分布的测定后，基于上述膜厚分布的测定结果，在与平行于旋转轴5的上下方向11正交的水平方向12、或上下方向11和水平方向12上使基板支座3移动。即，调整基板4的位置，使得基板4上的膜厚的分布的形态成为图4(b)所示的形态。
在本实施方式中，作为一例，使基板支座3在水平方向12上移动。即，靶13与基板4的膜形成面4a的中心的距离T-S不变，仅调整靶13的中心与基板4的膜形成面4a的中心的偏移量Xs。
在此，图6是示出使用图1所示的等离子体成膜装置进行成膜的基板上的膜厚的分布状态的膜厚分布图，图7是示出基于图6的实测值的基板上膜厚的分布状态的示意图，(a)是Xs＝0mm的情况，(b)是Xs＝90mm的情况，(c)是Xs>90mm的情况。此外，图6、图7均将T-S的值固定为T-S＝295mm而进行测定或者模拟实验。另外，图7(a)的膜厚分布中的膜厚均匀性是±17.5％，图7(b)的膜厚分布中的膜厚均匀性是±2.9％。
在通过成膜处理形成于基板4的膜21的膜厚分布的测定结果中，当膜厚分布的形态接近图6的Xs＝0mm的形态时，即当膜厚分布的形态是凸型时(图7(a)的情况)，在将靶13与基板4的膜形成面4a的中心的距离T-S固定为295mm的状态下(不改变距离T-S)，改变靶13的中心与基板4的中心的偏移量Xs的大小。即，反馈形成于基板4的膜21的膜厚分布的测定结果，在将距离T-S固定为295mm的状态下，仅改变偏移量Xs的大小而调整基板4的位置。在这种情况下，移动基板支座3，使得偏移量Xs变得大于用于测定的成膜时的偏移量Xs。例如，将偏移量Xs的值调整为图6的Xs＝90mm(图7(b))。实际上，根据调整的偏移量Xs的大小计算输入到等离子体成膜装置1的水平方向12的移动距离X1而输入该X1值。
本实施方式的等离子体成膜装置1能够使基板支座3的位置在上下方向11和水平方向12上分别独立地移动。因此，能够使基板支座3(基板4)的位置仅在水平方向12上移动而调整。
将基板4放置在真空腔2内的基板支座3上，使用上述X1值调整基板支座3的位置后，再次，以通过第三驱动部9使基板支座3旋转的状态下、等离子体6相对于基板支座3的旋转轴5的照射角度θ成锐角的方式，从等离子体产生部10对基板4照射等离子体6在基板4上进行成膜。
由此，如图7(b)所示，能够实现形成在基板4上的膜21的膜厚的均匀化。
此外，说明形成于基板4的膜21的膜厚分布的测定结果中，膜厚分布的形态接近图6的Xs>90mm的形态的情况，即膜厚分布的形态的中央部是凹型的情况(图7(c)的情况)。
在形成于基板4的膜21的膜厚分布的形态的中央部是凹型的情况下，在靶13与基板4的膜形成面4a的中心的距离T-S固定为295mm的状态下(不改变距离T-S)，改变靶13的中心与基板4的中心的偏移量Xs的大小。在这种情况下，使基板支座3移动，使得偏移量Xs变得小于用于测定的成膜时的偏移量Xs。例如，将偏移量Xs的值调整为图6的Xs＝90mm(图7(b))。实际上，根据调整的偏移量Xs的大小，计算输入到等离子体成膜装置1的水平方向12的移动距离X2而输入该X2值。
本实施方式的等离子体成膜装置1能够使基板支座3的位置在上下方向11和水平方向12上分别独立地移动，因此能够使基板支座3(基板4)的位置仅在水平方向12上移动而调整。
将基板4放置在真空腔2内的基板支座3，在使用上述X2值调整基板支座3的位置后，再次，以通过第三驱动部9使基板支座3旋转的状态下、等离子体6相对于基板支座3的旋转轴5的照射角度θ成锐角的方式，从等离子体产生部10对基板4照射等离子体6而在基板4进行成膜。
由此，如图7(b)所示，能够实现形成在基板4上的膜21的膜厚的均匀化。
此外，在上述的等离子体成膜方法中，说明了固定距离T-S仅调整偏移量Xs从而使基板4在水平方向12移动的情况，但也可以固定偏移量Xs仅调整距离T-S从而使基板4在上下方向11上移动，再次进行成膜。另外，也可以调整距离T-S和偏移量Xs这双方而使基板4在上下方向11和水平方向12上分别独立移动，在该状态下再次进行成膜。
根据本实施方式的等离子体成膜方法，进行一次成膜并测定膜厚分布，基于该测定结果，在与基板支座3的旋转轴5正交的水平方向12、或上下方向11和水平方向12上使基板支座3移动而调整基板4的位置，在该状态下，再次，向基板4照射等离子体6而在基板4上进行成膜。
即，将基板4的位置调整到与预先通过模拟实验、实测等求出的膜厚分布均匀化的基板4的位置接近的位置，再次进行成膜，由此能够扩大形成于基板4的膜21的膜厚的控制范围，即使对于大口径的基板4也不会使等离子体成膜装置1大型化，能够实现膜厚的均匀化。另外，能够形成高品质的薄膜。
而且，通过将等离子体6照射到基板4的膜形成面4a整体，形成在基板4上的膜21不会成为叠层状态，能够实现膜厚的均匀化。
在本实施方式的等离子体成膜装置1中，倾斜地向基板4照射等离子体6，并且不仅能够在上下方向11上还能够在水平方向12上调整基板4的位置。原本在等离子体成膜装置中，在水平方向12上移动基板4与在上下方向11上移动基板4相比，结构上是困难的，如果没有必要性则不设置水平方向12的移动机构。但是，本发明人注意到在直径300mm等大口径的基板4上进行成膜处理时，使基板4在水平方向12上移动的必要性。
即，还考虑仅将基板4在上下方向11和水平方向12上移动而照射等离子体6，但要应对大口径的基板4时，通过增大基板4向水平方向12的移动量，则等离子体成膜装置会大型化。而且，在大口径的基板4中会出现等离子体6没有触碰的区域。当在基板4上产生等离子体6未照射的状态和照射的状态时，形成的膜21存在层叠的可能性(存在膜21上形成界面的可能性)。
因此，如本实施方式的等离子体成膜装置1那样，通过从基板4的斜下方进行等离子体6的照射，如上所述能够扩大等离子体6的照射范围，等离子体6能够照射基板4的膜形成面4a整体。由此，形成在基板4上的膜21不会成为叠层状态，能够实现膜厚的均匀化。
假设并非倾斜照射等离子体6，而从基板4的正下方进行垂直照射时，无需设置基板4的水平方向12的移动机构，但在该情况下，成膜范围变窄。因此，在向直径300mm等大口径的基板4进行成膜处理中，如本实施方式的等离子体成膜装置1那样，从基板4的斜下方照射等离子体6是重要的。再有，在本实施方式的等离子体成膜装置1中，能够在上下方向11和水平方向12上使基板4独立地移动，因此如上述那样能够扩大形成于基板4的膜21的膜厚的控制范围，不会使等离子体成膜装置1大型化，即使对于大口径的基板4也能够应对基板4的位置的控制范围。而且，即使是大口径的基板4也能够实现膜厚的均匀化。
以上，基于实施方式具体说明了本发明人作出的发明，但本发明不限于上述的实施方式，包括各种变形例。例如，上述的实施方式是为了容易理解地说明本发明而详细地说明的，并非限定为具备说明的全部构成。
在上述实施方式中，作为等离子体成膜方法，说明了首先进行成膜处理测定膜厚分布，基于该测定结果，在水平方向12或上下方向11和水平方向12双方向上移动而调整基板4的位置，之后，再次进行成膜处理的情况。作为上述等离子体成膜方法，也可以在基于膜厚分布的测定结果调整了基板4的位置后，在基板4进行了多次成膜处理的阶段再次测定膜厚分布的数据，基于该测定结果再次在水平方向12或上下方向11和水平方向12双方向上移动而调整基板4的位置。
例如，多次进行成膜处理时靶材料逐渐减少，但此时，形成于基板4的膜21的膜厚分布也变化，因此需要再次调整基板4的高度。此时，改变基板4的高度(上下方向11的位置)而增大靶13与基板4的膜形成面4a的中心的距离T-S时，成膜的速率变化。但是，在上述实施方式的等离子体成膜装置1中，能够使基板4在水平方向12上移动，因此能够实现膜厚的均匀化，并且也不改变上述速率，膜质也能够维持同等的水平。
标号说明
1等离子体成膜装置
2真空腔(真空容器)
2a气体导入口
3基板支座(基板支撑部)
3a保持部
3b连接部
4基板
4a膜形成面
5旋转轴
6等离子体
7第一驱动部
7a第一动作轴
7b辅助动作轴
7c可动基体板
7d同步带
7e导向杆
7f固定板
8第二驱动部
8a第二动作轴
8b辅助动作轴
8c可动板
8d同步带
8e支撑板
8f固定板
8g连接轴
9第三驱动部
9a第三动作轴
9b固定板
10等离子体产生部11上下方向(第一方向)12水平方向(第二方向)13靶
14RF功率
15线圈
16微波
17处理气体
18转换机构部19a第一波纹管部19b第二波纹管部20a第一可动部(可动部)20b第二可动部21膜。

Claims (8)

1.一种等离子体成膜装置，照射等离子体进行成膜处理，其特征在于，具备：
真空容器，在基板上进行成膜处理；
基板支撑部，在所述真空容器内支撑所述基板，并设置为能够沿所述基板的膜形成面旋转；
旋转轴，与所述基板支撑部连接；
等离子体产生部，与所述真空容器连通，产生所述等离子体，并且设置为使得所述等离子体相对于所述旋转轴的照射角度成锐角；
第一驱动部，使所述基板支撑部在与所述旋转轴平行的第一方向上移动；
第二驱动部，使所述基板支撑部在与所述旋转轴正交的第二方向上移动；以及
第三驱动部，使所述旋转轴旋转，
所述基板支撑部在所述第一方向和所述第二方向上分别独立地移动。
2.如权利要求1所述的等离子体成膜装置，其特征在于，
具备：第一动作轴，与所述第一驱动部卡合；以及
第二动作轴，与所述第二驱动部卡合，
通过所述第一动作轴的旋转，使所述旋转轴在所述第一方向上动作而使所述基板支撑部在所述第一方向上移动，
通过所述第二动作轴的旋转，使所述旋转轴在所述第二方向上动作而使所述基板支撑部在所述第二方向上移动。
3.如权利要求2所述的等离子体成膜装置，其特征在于，
具备：第三动作轴，与所述第三驱动部卡合；以及
转换机构部，将所述第三动作轴的旋转转换为所述旋转轴的旋转，
所述等离子体成膜装置还具备第一波纹管部，所述第一波纹管部覆盖所述转换机构部并且连通沿所述第一方向移动的可动部和所述真空容器，包围所述旋转轴的一部分，并将所述真空容器内保持为真空氛围。
4.如权利要求3所述的等离子体成膜装置，其特征在于，
具备第二波纹管部，所述第二波纹管部经由所述第一波纹管部以及所述可动部与所述真空容器连通，并包围所述第三动作轴的一部分。
5.一种等离子体成膜方法，照射等离子体进行成膜处理，其特征在于，包括：
工序(a)，通过设置在真空容器内的能够旋转的基板支撑部支撑基板；
工序(b)，在所述(a)工序后，以所述基板支撑部旋转的状态下所述等离子体相对于所述基板支撑部的旋转轴的照射角度成锐角的方式，对所述基板照射所述等离子体而在所述基板上进行成膜；
工序(c)，在所述(b)工序后，从所述真空容器内取出所述基板，测定形成于所述基板的膜的膜厚分布；
工序(d)，在所述(c)工序后，基于所述膜厚分布的测定结果，在与平行于所述旋转轴的第一方向正交的第二方向、或所述第一方向和所述第二方向上移动所述基板支撑部；以及
工序(e)，在所述(d)工序后，以所述基板支撑部旋转的状态下所述等离子体相对于所述基板支撑部的所述旋转轴的照射角度成锐角的方式，对所述基板照射所述等离子体而在所述基板上进行成膜。
6.如权利要求5所述的等离子体成膜方法，其特征在于，
在所述(d)工序，在所述第二方向、或所述第一方向和所述第二方向上移动所述基板支撑部，调整靶与所述基板的膜形成面的中心的距离、或者所述靶的中心与所述基板的所述膜形成面的中心的偏移量中的至少一方。
7.如权利要求6所述的等离子体成膜方法，其特征在于，
在所述(d)工序，不改变所述靶与所述基板的所述膜形成面的中心的所述距离，而以所述靶的中心与所述基板的中心的所述偏移量大于或小于所述(b)工序中成膜时的所述偏移量的方式移动所述基板支撑部。
8.如权利要求5所述的等离子体成膜方法，其特征在于，
在所述(b)工序以及所述(e)工序中，将所述等离子体照射到所述基板的膜形成面的整个面。
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