CN114182227A - 成膜装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种减少凸起的产生同时获得膜厚分布的均匀性的成膜装置。本实施方式的成膜装置包括：腔室；旋转台，沿着圆周的搬运路径循环搬运工件；多个靶材，包含成膜材料而形成，且设置于距旋转台的旋转中心的半径方向的距离不同的位置上；屏蔽构件，形成包围成膜材料飞散的区域的成膜室，且在与循环搬运的工件相向的一侧具有开口；以及等离子体发生器，具有向成膜室导入溅射气体的溅射气体导入部及向靶材施加电力的电源部，且使成膜室内的溅射气体产生等离子体，关于工件经由开口而暴露于成膜材料的时间，相较于与距旋转中心最远的靶材相向的区域，与距旋转中心最近的靶材相向的区域短。

Description

成膜装置
技术领域
本发明涉及一种成膜装置。
背景技术
在半导体装置、液晶显示器、有机电致发光(electroluminescence，EL)显示器、光盘等各种产品的制造工序中，例如有时在晶片或玻璃基板等工件上制作光学膜等薄膜。另外，在等离子体工艺中，作为等离子体处理装置用构件的耐蚀膜，有时在装置的内壁材料或夹具等工件上制作膜。这些膜可通过对工件形成金属等的膜的成膜处理、或对所形成的膜进行蚀刻、氧化或氮化等膜处理等来制作。
成膜处理或者膜处理可利用各种方法进行，作为其中之一，有在减压至规定的真空度的腔室中产生等离子体，使用所述等离子体进行处理的方法。在成膜处理中，向配置有包含成膜材料构成的靶材的腔室导入惰性气体，对靶材施加电力。由此，使等离子体化的惰性气体的离子与靶材碰撞，使从靶材中敲击出的成膜材料堆积于工件从而进行成膜。此种成膜处理被称为溅射。
在膜处理中，向配置有电极的腔室导入工艺气体，向电极施加电力。由此，通过使等离子体化的工艺气体的离子、自由基等活性种与工件上的膜碰撞来进行膜处理。
为了连续进行此种成膜处理及膜处理，有在一个腔室的内部安装旋转台，在旋转台上方的周向上配置有多个成膜用的单元与膜处理用的单元的等离子体处理装置。成膜用的单元与膜处理用的单元分别具有划分出的处理室(成膜室、膜处理室)。各处理室的朝向旋转台的下方被开放，将工件保持于旋转台上并加以搬运，使其通过多个处理室的正下方，由此形成光学膜或耐蚀膜等膜。
此处，关于通过旋转台循环搬运的工件的速度，距旋转台的旋转中心近的内周侧比外周侧更慢。因此，在与靶材相向的区域中，在从靶材敲击出的成膜材料的量均匀的情况下，即便是相同的移动距离(周长)，也相较于外周侧，内周侧的成膜材料的堆积时间长，会产生内周侧的膜变厚的事态。即，关于作为成膜材料的堆积量或膜厚的成膜速率，内周侧高于外周侧，结果会产生所形成的膜厚的分布在工件的成膜对象面的整体上不会均匀的情况。
作为用于应对所述问题的方法之一，在距旋转台的旋转中心的半径方向的距离不同的位置上排列配置多个靶材，并改变对各靶材的施加电力，由此缓和堆积量的不均匀。更具体而言，施加电力越大，敲击出的成膜材料的量越多，堆积量越多，因此通过使内周侧的靶材的施加电力小于外周侧，抑制内周侧的堆积量，缓和堆积量的不均匀。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利第4321785号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
在利用如上所述的成膜装置进行成膜处理的情况下，有时会在膜表面上产生凸起。凸起是从膜的表面突出的微小的突起物。若产生此种凸起，则无法获得膜质分布的均匀性。因此，外观或其功能(例如光学特性或耐蚀性)在膜表面上变得不均匀，从而有产品的品质无法保持为一定之虞。此处，一般而言，由因工件的温度上升产生的压缩应力带来的膜的局部的塑性变形被说是凸起的产生原因之一。
然而，尽管工件的表面的温度分布大致均匀，但也如上所述，在包括多个靶材的成膜装置中，在通过与施加电力小的内周侧的靶材相向的区域而成膜的工件的表面上，凸起的产生量多。即，为了确保膜厚分布的均匀性，减小对内周侧的靶材的施加电力与凸起的产生有关。
本发明是为了解决如上所述的问题而提出，其目的在于提供一种减少凸起的产生同时获得膜厚分布的均匀性的成膜装置。
[解决问题的技术手段]
为了达成所述目的，本实施方式的成膜装置包括：腔室，能够使内部为真空；旋转台，设置于所述腔室内，且沿着圆周的搬运路径循环搬运工件；多个靶材，包含堆积于所述工件成为膜的成膜材料而形成，与通过所述旋转台循环搬运的所述工件相向，且设置于距所述旋转台的旋转中心的半径方向的距离不同的位置上；屏蔽构件，形成包围来自所述靶材的所述成膜材料飞散的区域的成膜室，且在与通过所述旋转台循环搬运的所述工件相向的一侧具有开口；以及等离子体发生器，具有向所述成膜室导入溅射气体的溅射气体导入部及向所述靶材施加电力的电源部，且通过向所述靶材施加电力而使所述成膜室内的溅射气体产生等离子体，相较于在与距所述旋转中心最远的靶材相向的区域中，所述工件通过所述开口而暴露于所述成膜材料的时间，在与距所述旋转中心最近的靶材相向的区域中，所述工件通过所述开口而暴露于所述成膜材料的时间短。
[发明的效果]
根据本发明的实施方式，可提供一种减少凸起的产生同时获得膜厚分布的均匀性的成膜装置。
附图说明
图1是示意性地表示实施方式的成膜装置的结构的透视平面图。
图2是图1中的A-A剖面图，且是从图1的实施方式的成膜装置的侧面观察的内部结构的详细图。
图3是表示实施方式的成膜装置的屏蔽构件的立体图。
图4是图3的屏蔽构件的底视图。
[符号的说明]
1：成膜装置
30：旋转台
3b：旋转筒
3c：支柱
3d：滚珠轴承
10：腔室
10a：顶板
10b：底部
10c：侧壁
10d：支撑体
11：排气口
20：排气部
31：内周支撑部
33：保持部
34：托盘
40：成膜部
42、42A、42B、42C：靶材
43：背板
44：电极
45：成膜室
46：电源部
47：溅射气体导入部
48：配管
49：气体导入口
50：膜处理部
51：筒状体
52：窗构件
53：天线
54：RF电源
55：匹配箱
56：工艺气体导入部
57：配管
58：气体导入口
60：移送腔室
62：装载锁定部
70：冷却装置
80：控制部
90：屏蔽构件
91：开口
92：罩部
92a：靶材孔
93：侧面部
93a：外周壁
93b：内周壁
93c、93d：隔离壁
95：遮蔽板
D1：间隔
D2：距离
G1：溅射气体
G2：工艺气体
GB1、GB2：闸阀
L：搬运路径
S：处理空间
W：工件
α、β、γ：区域
具体实施方式
参照附图对本发明的成膜装置的实施方式进行详细说明。
[概要]
如图1的透视平面图及图2的剖面图所示，成膜装置1是通过溅射在工件W上进行成膜的装置。作为工件W，使用玻璃基板或晶片等。其中，只要是作为利用溅射的成膜对象者，则可设为工件W。所述成膜装置1具有腔室10、排气部20、旋转台30、成膜部40、膜处理部50、移送腔室60、冷却装置70、控制部80。
腔室10是密闭性高、能够使内部为真空的容器。排气部20对腔室10内进行排气。旋转台30设置于腔室10内，且沿着圆周的搬运路径L(参照图1)循环搬运工件W。
成膜部40通过溅射对循环搬运的工件W进行成膜处理。成膜部40沿着圆周的搬运路径L配置有三个。膜处理部50对通过成膜部40而在工件W上生成的膜进行膜处理。
移送腔室60是用于经由闸阀GB1在腔室10中搬入及搬出工件W的容器。冷却装置70是通过将来自腔室10的排气冷却来将排气中的水分去除的装置。本实施方式的冷却装置70设置于移送腔室60中。
[结构]
[腔室]
如图1所示，腔室10为圆柱形状的容器。在腔室10的内部配置有三个成膜部40、一个膜处理部50。另外，在腔室10，在两个成膜部40之间的区域连接有移送腔室60。
如图2所示，腔室10由圆盘状的顶板10a、圆盘状的底部10b及环状的侧壁10c形成。顶板10a能够装卸地设置于侧壁10c。顶板10a经由未图示的O形环等密封构件装设，由此腔室10内被密闭。通过拆下顶板10a，能够进行包括腔室10的内部的清扫等的维护。
[排气部]
排气部20具有包括配管及未图示的泵、阀等的负压电路。排气部20与设置于腔室10中的排气口11连接。排气部20利用通过排气口11的排气，对腔室10内进行减压并使其为真空。
[旋转台]
旋转台30具有圆盘形状，在腔室10内大幅扩展至不与侧壁10c的内周面接触的程度。旋转台30为金属制，例如可设为在不锈钢的板状构件的表面上喷镀氧化铝。
中空的旋转筒3b气密地贯通腔室10的底部10b并竖立设置于腔室10的内部。在所述旋转筒3b安装有旋转台30。在旋转筒3b连结有未图示的驱动机构。驱动机构将马达作为驱动源，使旋转台30以旋转筒3b的轴(在图2中以点划线表示)为中心以规定的旋转速度连续地旋转。旋转筒3b的轴为旋转台30的旋转中心。此外，在以下的说明中，将距旋转台30的旋转中心近的一侧作为内周侧，将距旋转台30的旋转中心远的一侧作为外周侧。
在中空的旋转筒3b的内部配置有不动的支柱3c。支柱3c固定于腔室10的外部所设置的未图示的基台，贯通腔室10的底部10b并竖立设置于腔室10的内部。
在旋转台30的中心设置有开口部。支柱3c贯通旋转台30的开口部，支柱3c的前端位于旋转台30的上表面与腔室10的顶板10a之间。在所述支柱3c的前端构成有支撑后述的屏蔽构件90的内周支撑部31。在旋转筒3b与支柱3c之间配置有滚珠轴承3d，由此旋转台30及旋转筒3b能够旋转地支撑于支柱3c。
保持部33是在旋转台30的上表面上配设在圆周等配位置的槽、孔、突起、夹具、固定器等，通过机械卡盘、粘着卡盘等保持载置有工件W的托盘34。托盘34是用于在载置有工件W的状态下进行搬运的构件。本实施方式的保持部33在旋转台30上以60°间隔配设有六个。其中，同时搬运的工件W、托盘34的数量不限定于此。
[成膜部]
成膜部40生成等离子体，将包含成膜材料的靶材42暴露于所述等离子体中。由此，成膜部40进行使等离子体中包含的离子与成膜材料碰撞并使敲击出的成膜材料的粒子堆积于工件W上的成膜。如图2所示，所述成膜部40包括：溅射源，包括靶材42、背板43及电极44；屏蔽构件90，形成成膜室45；以及等离子体发生器，包括电源部46及溅射气体导入部47。
靶材42为包含堆积于工件W上成为膜的成膜材料而形成的板状构件。靶材42与载置于旋转台30的工件W的搬运路径L隔开地设置。靶材42的表面以与载置于旋转台30的工件W相向的方式被保持于腔室10的顶板10a。如图1所示，靶材42设置有多个，且配置于俯视下的距旋转台30的旋转中心的半径方向的距离不同的位置上。在本实施方式中，在俯视时排列于三角形的顶点上的位置上设置有三个靶材42。三个靶材42的内周侧为42A，中间为42B，外周侧为42C。以下，在不对三个加以区别的情况下，设为靶材42。
背板43为保持靶材42的支撑构件。所述背板43经由接合构件各别地保持各靶材42。作为接合构件，例如使用In(铟)。电极44为用于从腔室10的外部向各靶材42各别地施加电力的导电性的构件，且与靶材42电连接。施加至各靶材42的电力可各别地改变。除此以外，根据需要，在溅射源中适宜包括磁铁、冷却装置等。
如图2所示，在腔室10内设置有包围来自靶材42的成膜材料飞散的区域的成膜室45。所述成膜室45形成于由屏蔽构件90划定的空间中。屏蔽构件90抑制成膜材料及溅射气体G1从成膜室45向腔室10内扩散。其中，屏蔽构件90在与通过旋转台30循环搬运的工件W相向的一侧，具有来自靶材42的成膜材料飞散的开口91。作为屏蔽构件90的材质，例如可使用铝或不锈钢(Steel Use Stainless，SUS)。
更具体而言，如图2及图3所示，屏蔽构件90具有罩部92、侧面部93。罩部92为形成成膜室45的顶板的构件。罩部92为与旋转台30的平面平行地配置的环状扇形(annularsector)的板状体。在罩部92，在各靶材42的位置上形成有靶材孔92a，以使各靶材42在成膜室45内露出。
侧面部93为形成成膜室45的侧面的构件。侧面部93具有外周壁93a、内周壁93b、隔离壁93c、隔离壁93d。外周壁93a及内周壁93b为弯曲成圆弧状的长方体形状，且为沿旋转台30的轴向延伸的板状体。外周壁93a的上缘安装于罩部92的圆弧状的外缘。内周壁93b的上缘安装于罩部92的圆弧状的内缘。
隔离壁93c、隔离壁93d为平坦的长方体形状，且为沿旋转台30的轴向延伸的板状体。隔离壁93c、隔离壁93d在工件W的搬运方向上相互相向。隔离壁93c、隔离壁93d的上缘分别安装于罩部92的一对半径方向的缘部。罩部92与侧面部93的接合部被气密地密封。此外，也可将罩部92与侧面部93一体地、即由共同的材料连续地形成。通过此种屏蔽构件90，上部及周缘的侧面被罩部92及侧面部93覆盖，形成在朝向工件W的一侧具有开口91的成膜室45。此外，屏蔽构件90未必需要具有外周壁93a、内周壁93b、隔离壁93c、隔离壁93d全部。例如，也可通过在罩部92仅安装隔离壁93c、隔离壁93d来构成屏蔽构件90。
如图2所示，在隔离壁93c、隔离壁93d的下端与旋转台30之间形成有旋转的旋转台30上的工件W能够通过的间隔D1。即，以在屏蔽构件90的下缘与工件W之间产生微小的间隙的方式设定隔离壁93c、隔离壁93d的高度。工件W的处理对象面与屏蔽构件90的间隔D1优选为设为5mm以下。这是为了容许工件W的通过，并且维持内部的成膜室45的压力。另外，也是为了极力减少溅射气体G1的从成膜室45向腔室10内的泄漏。
在本实施方式中，屏蔽构件90的内周壁93b的底部由支柱3c的内周支撑部31支撑，外周壁93a的底部由竖立设置于腔室10的底部10b的支撑体10d支撑，由此设定如上所述的隔离壁93c、隔离壁93d的高度。
如上所述那样形成的屏蔽构件90呈从俯视下的旋转台30的半径方向的中心侧朝向外侧扩径的环状扇形。屏蔽构件90的设置于与工件W相向的一侧的开口91也同样地为环状扇形。保持于旋转台30上的工件W通过与开口91相向的区域的速度在旋转台30的半径方向上越朝向内周侧越慢，越朝向外周侧越快。通过使开口91从内周侧朝向外周侧扩径，可减小工件W通过开口91的时间差，可减少因通过的时间的不同引起的成膜速率的差。其中，在本实施方式中，设为利用后述的遮蔽板95而开口91被缩窄，由此使工件W通过开口91而暴露于成膜材料的时间在内周侧及外周侧特意不同。
此外，与开口91相向的区域是进行大部分成膜的区域，但即便是从开口91偏离的区域，也有来自成膜室45的成膜材料的泄漏，因此并非完全没有膜的堆积。即，在成膜部40中暴露于成膜材料并进行成膜的成膜区域成为比开口91稍宽的区域。
进而，如由图4的影线所示，在屏蔽构件90设置有遮蔽板95。遮蔽板95通过缩窄开口91来遮蔽从靶材42飞散的成膜材料。遮蔽板95以在附着了大量成膜材料的粒子而膜容易变厚的部位不附着超出需要成膜材料的粒子的方式进行遮蔽，由此来调整膜厚分布。
遮蔽板95设置成从隔离壁93d向成膜室45的内部突出。关于遮蔽板95覆盖开口91的面积的比例，相较于与距旋转台30的旋转中心最远的靶材42C相向的区域，与距旋转中心最近的靶材42A相向的区域大。所谓遮蔽板95覆盖开口91的面积，是遮蔽板95会与开口91在旋转台30的旋转轴方向上产生重叠的面积。所谓与靶材42相向的区域，是在由屏蔽构件90的开口91划定的区域中，由以旋转台30的旋转中心为中心的同心圆划分且包括一个靶材42的正下方，但不包括其他靶材42的正下方的区域。更具体而言，如图4所示，是以点划线的圆弧划分开口91而成的各区域。
这些区域是与三个靶材42A、42B、42C相向的环状扇形的区域，从距旋转中心最近的内周侧向外周侧区别为区域α、区域β、区域γ。关于遮蔽板95的面积相对于未设置遮蔽板95的状态的屏蔽构件90的开口91的面积的比例，区域α最大，随着前往区域β、区域γ而变小。即，距旋转台30的旋转中心越近的区域，遮蔽板95覆盖开口91的面积的比例越大。另外，在本实施方式中，遮蔽板95的一部分设置于会与距旋转中心最近的内周侧的靶材42A在旋转台30的旋转轴方向上产生重叠的位置上。由此，关于工件W通过开口91而暴露于成膜材料的时间，相较于与距旋转中心最远的靶材42C相向的区域，与距旋转中心最近的靶材42A相向的区域短。
此外，遮蔽板95也可与屏蔽构件90一体地形成。另外，也可由与屏蔽构件90独立的构件构成，并构成为能够相对于屏蔽构件90装卸。除此以外，也可设置支撑部件，并以将设为与屏蔽构件90独立的构件的遮蔽板95位于屏蔽构件90的附近的方式进行支撑。遮蔽板95设置于屏蔽构件90的下端侧可更接近工件W，因此优选。此外，遮蔽板95与工件W之间的距离优选为设为5mm以下。这是为了容许工件W的通过，并且维持成膜室45的内部的压力。
但是，即便在遮蔽板95与工件W的距离分开的情况下，通过覆盖开口91并缩窄开口91的面积，也可获得遮蔽所散射的成膜材料的粒子的效果。因此，也可将遮蔽板95设置于屏蔽构件90的下端侧以外的位置。此外，遮蔽板95未必需要设置于工件W的搬运方向的上游侧的隔离壁93d。例如，也可设置于作为搬运方向的下游侧的隔离壁93c。
电源部46例如是直流(Direct Current，DC)电源，且与电极44电连接。电源部46通过电极44向各靶材42施加电力。旋转台30与接地的腔室10为相同电位，通过向靶材42侧施加高电压，产生电位差。此外，电源部46也可作为射频(Radio Frequency，RF)电源以进行高频溅射。
如上所述，凸起的产生原因被说为工件W的温度上升，但尽管工件表面的温度分布大致均匀，但产生凸起的区域中存在偏差。发明人等人发现，为了缓和堆积量的不均匀，在将施加至靶材42的施加电力设为42A＜42B＜42C的情况下，在与外周侧的靶材42C相向的区域中，形成于工件W的膜中凸起少。
更具体而言，在从旋转台30的旋转中心至靶材42的中心的半径方向的距离为靶材42A为425mm、靶材42B为790mm、靶材42C为1155mm的情况下，如以下那样设定了施加电力。
靶材42A：2.99kW
靶材42B：4.43kW
靶材42C：8.00kW
于是，在通过与靶材42C相向的区域γ的部位未产生凸起。
即，发明人等人发现通过将施加至多个靶材42的电力设为一定值以上，可抑制凸起的产生。因此，认为例如通过将施加至靶材42A、靶材42B、靶材42C的电力全部设为8.00kW以上，可减少凸起的产生。
在此情况下，为了在内周侧及外周侧缓和堆积量的不均匀，也需要将施加至靶材42的电力的大小设为42A＜42B＜42C。于是，相对于增大了施加的电力的内周侧的靶材42A，必须进一步增大施加至靶材42B、靶材42C的电力。此处，若增大向靶材42的施加电力，则由背板43支撑的靶材42的温度也上升。靶材42若成为过度高温，则与背板43的接合构件熔融而从背板43落下。靶材42由冷却装置冷却，但若如上所述将向所有靶材42A、靶材42B、靶材42C的施加电力设为不产生凸起的大电力、同时进一步增大向外周侧的靶材42B、靶材42C的施加电力，则即便利用冷却装置也无法进行散热。
因此，即便为了抑制凸起的产生而增大向多个靶材42的施加电力，改变向内周侧及外周侧的靶材42的施加电力也存在界限。因此，无法缓和内周侧及外周侧的堆积量的不均匀，无法确保膜厚的均匀性。
在本实施方式中，将向所有靶材42的施加电力设为不产生凸起的大小。例如，将向三个靶材42A、42B、42C的施加电力设为不产生凸起的大小。更具体而言，在直流电力的情况下，若施加电力为4.5kW以下，则凸起的产生会变多，因此，使向三个靶材42A、42B、42C的施加电力全部大于4.5kW。优选为将施加电力设为8kW以上。另外，随着旋转台30的半径方向的距离远离旋转中心，依次增大向多个靶材42的施加电力。例如，按照三个靶材42A、42B、42C的顺序依次增大施加电力。其中，施加电力小于产生靶材42与背板43的接合材料的熔融的值。例如设为15kW以下。而且，关于堆积量的不均匀，在本实施方式中，通过如上所述那样设置的遮蔽板95来抑制。
如图2所示，溅射气体导入部47向成膜室45内导入溅射气体G1。溅射气体G1是通过由电力的施加而产生的等离子体产生离子的气体。溅射气体G1例如可使用氩等惰性气体。
溅射气体导入部47具有未图示的储气瓶等溅射气体G1的供给源以及配管48。配管48连接于溅射气体G1的供给源，气密地贯通腔室10，延伸至屏蔽构件90的内部，其端部作为气体导入口49开口。气体导入口49在旋转台30与靶材42之间开口，向成膜室45导入溅射气体G1。
[膜处理部]
膜处理部50在导入了工艺气体G2的处理空间S内生成感应耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma)。由此，对通过成膜部40而在工件W上生成的膜进行膜处理。膜处理是使通过成膜而堆积的膜的性质变化的处理，且包括氧化、氮化、蚀刻、灰化、清洗等处理。例如，在进行氧化作为膜处理的情况下，使氧气等离子体化而产生化学物种。产生的化学物种中所包含的氧离子与工件W上的膜碰撞，而形成作为化合物膜的氧化膜。
如图2所示，膜处理部50具有包括筒状体51、窗构件52、天线53、RF电源54、匹配箱55及工艺气体导入部56的等离子体发生器。
筒状体51为覆盖作为进行膜处理的空间的处理空间S的周围的构件。如图1及图2所示，筒状体51为水平剖面为圆角长方形形状的筒，且具有开口。筒状体51以其开口与旋转台30侧隔开地朝向的方式嵌入至腔室10的顶板10a，并向腔室10的内部空间突出。筒状体51为与旋转台30同样的金属制，且通过氧化钇喷镀等，对表面实施了耐等离子体性、防止成膜材料的附着的处理。
窗构件52为与筒状体51的水平剖面大致相似形状的石英等电介质的平板。所述窗构件52以堵塞筒状体51的开口的方式设置，将腔室10内的被导入工艺气体G2的处理空间S与筒状体51的内部分隔。此外，窗构件52可为氧化铝等电介质，也可为硅等半导体。
处理空间S形成于旋转台30与筒状体51的内部之间。通过由旋转台30循环搬运的工件W反复通过处理空间S，来进行膜处理。
天线53为卷绕成线圈状的导电体，且配置于通过窗构件52与腔室10内的处理空间S隔离的筒状体51的内部空间中，通过交流电流流动而产生电场。天线53理想的是配置于窗构件52的附近，以使从天线53产生的电场经由窗构件52有效地导入至处理空间S中。在天线53连接有施加高频电压的RF电源54。在RF电源54的输出侧连接有作为匹配电路的匹配箱55。匹配箱55通过匹配输入侧及输出侧的阻抗，使等离子体的放电稳定。
如图2所示，工艺气体导入部56向处理空间S导入工艺气体G2。工艺气体导入部56具有未图示的储气瓶等工艺气体G2的供给源以及配管57。配管57连接于工艺气体G2的供给源，在气密地密封的同时贯通腔室10，延伸至腔室10的内部，其端部作为气体导入口58开口。
气体导入口58朝窗构件52与旋转台30之间的处理空间S开口，导入工艺气体G2。作为工艺气体G2，可采用稀有气体，优选为氩气体等。另外，本实施方式的工艺气体G2中除添加氩气体以外添加有氧(O2)气体。
在此种膜处理部50中，从RF电源54向天线53施加高频电压。由此，在天线53流动高频电流，产生由电磁感应引起的电场。电场经由窗构件52在处理空间S产生，使工艺气体G2等离子体化，从而产生感应耦合等离子体。利用所述等离子体产生包含氧离子的氧的化学物种，与工件W上的膜碰撞，由此与膜材料的原子耦合。结果，工件W上的膜成为氧化膜。
工件W通过利用旋转台30被循环搬运并沿在腔室10内环绕几圈，交替地巡回通过三个成膜部40与膜处理部50，在工件W上交替地反复成膜与膜处理从而使所期望的厚度的膜成长。因此，本实施方式的成膜装置1构成为可对由多个保持部33保持的多个工件W一并进行成膜的分批式的装置。
[移送腔室]
如图1所示，移送腔室60为具有用来收容搬入至腔室10之前的工件W的内部空间的通路。移送腔室60经由闸阀GB1连接于腔室10。在移送腔室60的内部空间设置有虽未图示但用于在与腔室10之间搬入、搬出工件W的搬运部件。移送腔室60通过未图示的真空泵的排气而进行减压，通过搬运部件在维持腔室10的真空的状态下，将搭载有未处理的工件W的托盘34搬入至腔室10内，将搭载有处理完毕的工件W的托盘34从腔室10搬出。
在移送腔室60经由闸阀GB2连接有装载锁定部62。装载锁定部62为在维持移送腔室60的真空的状态下，利用未图示的搬运部件从外部将搭载有未处理的工件W的托盘34搬入至移送腔室60内，并将搭载有处理完毕的工件W的托盘34从移送腔室60搬出的装置。此外，装载锁定部62通过未图示的真空泵的排气而被减压。
[冷却装置]
如图1所示，冷却装置70连接于移送腔室60。冷却装置70具有冷冻机、冷却线圈，且为一面通过所述真空泵进行排气一面将移送腔室60内的水分子冷凝至由冷冻机冷却的冷却线圈并进行捕捉的装置。水分会变成霜并被捕捉，因此通过维护进行从线圈中去除霜的除霜作业。
[控制部]
控制部80对排气部20、溅射气体导入部47、工艺气体导入部56、电源部46、RF电源54、旋转台30、闸阀GB1、移送腔室60、闸阀GB2、装载锁定部62、冷却装置70等构成成膜装置1的各种元件进行控制。所述控制部80为包括可编程逻辑控制器(Programmable LogicController，PLC)或中央处理器(Central Processing Unit，CPU)的处理装置，且存储有记述了控制内容的程序、设定值、阈值等。
作为具体地控制的内容，可列举：成膜装置1的初始排气压力、向靶材42及天线53的施加电力及施加时间、溅射气体G1及工艺气体G2的流量、导入时间及排气时间、成膜时间、驱动机构的马达的旋转速度等。由此，控制部80能够对应于各种各样的成膜规格。
[动作]
接着，对基于成膜装置1向工件W的成膜处理的动作进行说明。以下的成膜处理为通过重复进行基于使用高纯度钇(Y)的靶材42的溅射的成膜与使膜氧化的膜处理，生成膜厚1μm～100μm的氧化钇(Y2О3)的膜的例子。另外，成膜装置1通过靶材42与工件W的距离D2(参照图2)比较长，并设为100mm～250mm，工件W变得难以被加热。另外，旋转台30的旋转例如可设为30rpm～100rpm。此外，在成膜处理之前，在将闸阀GB1闭合的状态下，搬运部件将搭载有工件W的托盘34从装载锁定部62搬入至移送腔室60，通过冷却装置70对工件W机托盘34进行除湿。
首先，利用搬运部件，将搭载有工件W的托盘34从移送腔室60依次搬入至腔室10内。保持部33分别各别地保持通过搬运部件搬入的托盘34，由此搭载有工件W的托盘34全部载置于旋转台30上。
腔室10内，当通过排气部20将腔室10内减压至规定的压力时，载置有工件W的旋转台30旋转，达到规定的旋转速度。当达到规定的旋转速度时，开始利用成膜部40的在工件W上的成膜。即，溅射气体导入部47通过气体导入口49向成膜室45供给溅射气体G1。电源部46通过电极44向靶材42施加电压，由此使溅射气体G1等离子体化。由等离子体产生的离子与靶材42碰撞而敲击出粒子。在由旋转台30循环搬运的工件W通过与屏蔽构件90的开口91相向的区域时，在工件W的表面上形成堆积有粒子的薄膜。在本实施方式中，形成钇的薄膜。此外，每当通过一次成膜部40时形成的薄膜优选为厚度例如为1原子～2原子的水平(5nm以下)。
如此，形成于工件W的薄膜在通过膜处理部50的过程中被氧化。即，工艺气体导入部56通过气体导入口58向处理空间S供给包含氧气的工艺气体G2。然后，由等离子体产生的氧的化学物种与工件W上的薄膜碰撞，由此薄膜成为氧化膜。在本实施方式中，形成氧化钇的膜。
如此，反复进行基于工件W通过正在运转的成膜部40的成膜处理、与基于工件W通过正在运转的膜处理部50的氧化处理。由此，膜的厚度依次增加。此外，“正在运转”设为与在各处理部的成膜室45、处理空间S中进行产生等离子体的等离子体生成动作含义相同。
此处，施加至靶材42A、靶材42B、靶材42C的电力大于4.5kW，并且越靠外周侧越大，但小于产生靶材42与背板43的接合构件的熔融的值。由此，可抑制膜中的凸起的产生，并且可缩小成膜材料的堆积量的内外周差。例如，可将凸起的产生在与区域α、区域β、区域γ对应的位置上分别抑制为10个以下。其中，原本施加至内周侧的靶材42A的电力大，外周侧的靶材42C也需要设为不产生靶材42与背板43的接合构件的熔融的电力，因此增大内外周的施加电力的差存在界限。因此，仅通过增大施加电力，最内周的区域α的堆积量变多。此外，凸起的数量是在平坦的基材形成5μm以上的氧化钇膜，利用激光显微镜放大至5000倍进行观察而得。
在本实施方式中，遮蔽板95覆盖开口91的面积的比例在区域α中大，随着成为区域β、区域γ而变小。由此，可增多可遮蔽内周侧、特别是最内周的区域α的成膜材料的量，因此可抑制成膜速率的内外周差而确保膜厚分布的均匀性。另外，若关于每当通过成膜部40时成膜的膜厚，内周侧比外周侧厚，则膜处理部50中的膜处理的程度也会出现差，但在本实施方式中，可使膜厚分布均匀，因此膜处理量也可均匀。例如，可使膜内的氧化量均匀，可获得面内均匀的膜质。
旋转台30持续旋转，直至规定的厚度的氧化膜在工件W上成膜为止，即，直至经过通过仿真或实验等预先获得的规定的时间为止。经过规定的时间后，首先停止成膜部40的运转，停止膜处理部50的运转。然后，使旋转台30的旋转停止，经由移送腔室60从装载锁定部62排出载置有工件W的托盘34。
[作用效果]
(1)如以上所述，本实施方式的成膜装置1包括：腔室10，能够使内部为真空；旋转台30，设置于腔室10，且沿着圆周的搬运路径L循环搬运工件W；多个靶材42，包含堆积于工件W成为膜的成膜材料而形成，与通过旋转台30循环搬运的工件W相向，且设置于距旋转台30的旋转中心的半径方向的距离不同的位置上；屏蔽构件90，形成包围来自靶材42的成膜材料飞散的区域的成膜室45，且在与通过旋转台30循环搬运的工件W相向的一侧具有开口91；以及等离子体发生器，具有向成膜室45导入溅射气体G1的溅射气体导入部47及向靶材42施加电力的电源部46，且通过向靶材42施加电力而使成膜室45内的溅射气体G1产生等离子体。
然后，相较于在与距旋转中心最远的靶材42相向的区域中，工件W通过开口91而暴露于成膜材料的时间，在与距旋转中心最近的靶材42相向的区域中，工件W通过开口而暴露于成膜材料的时间短。
因此，即便增大了向距旋转中心最近的靶材42的施加电力的情况下，在成膜速率变得过大的内周侧中，工件W暴露于成膜材料的时间也变短。因此，通过将向靶材42的施加电力设为例如不产生凸起的大电力，可抑制凸起的产生，同时确保膜厚分布的均匀性。
(2)具有通过缩窄开口91来遮蔽从靶材42飞散的成膜材料的遮蔽板95，关于遮蔽板95覆盖开口91的面积的比例，相较于与距旋转中心最远的靶材42相向的区域，与距旋转中心最近的靶材42相向的区域大。因此，相较于外周侧，在成膜速率变得过大的内周侧，遮蔽板95可更多地遮蔽成膜材料，因此可确保膜厚分布的均匀性。
(3)靶材42为三个以上，且随着成为距旋转台30的旋转中心近的区域，遮蔽板95覆盖开口91的面积的比例大。随着从外周侧成为内周侧，处于膜堆积得厚的倾向，因此随着成为距内周侧近的区域，开口91变窄，由此成膜材料的遮蔽量变多，从而获得整体的膜厚分布的均匀性。
(4)遮蔽板95的一部分设置于会与距旋转中心最近的靶材42产生旋转台30的旋转轴方向上的重叠的位置上。与距旋转中心最近的靶材42相向的区域的成膜速率变高，但通过在此处设置遮蔽板95，可抑制最内周侧的成膜速率。
(5)向各靶材42的施加电力大于4.5kW。由此，向所有靶材42的施加电力提高至抑制凸起的产生的电力。
(6)具有膜处理部50，所述膜处理部50设置于腔室10内，每当循环搬运的工件W通过成膜部40而形成膜时，对膜进行膜处理。通过利用循环搬运交替地进行多次成膜处理及膜处理，对在成膜部40中成膜的薄膜进行膜处理而形成化合物膜。通过在成膜部40中进行面内均匀的膜厚的成膜后在膜处理部50中进行膜处理的这一连串的成膜处理，可对以均匀的膜厚成膜的膜均匀地进行膜处理，在工件W上形成均匀的膜质的膜。
[其他实施方式]
对本发明的实施方式及各部分的变形例进行了说明，但所述实施方式或各部分的变形例是作为一例而提出，并非意图限定发明的范围。所述这些新颖的实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内可进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨中，并且包含在权利要求所记载的发明中。
也可使电源部46向距旋转中心最近的靶材42施加电力的时间比向距旋转中心最远的靶材42施加电力的时间短。例如，随着旋转台30的半径方向的距离靠近旋转中心，依次缩短向三个靶材42A、42B、42C施加电力的时间。例如，靶材42C在成膜规定的膜厚的规定的成膜时间(合计成膜时间)的期间连续地被施加电力，靶材42B在经过了合计成膜时间的约一半的时间点被施加电力，靶材42A在经过了合计成膜时间的约6成左右的时间点被施加电力。另外，例如，在电源为脉冲电源那样的重复接通/断开(ON/OFF)的电源的情况下，在合计成膜时间中，以使施加了电力的总合计时间成为靶材42A＜靶材42B＜靶材42C的方式调整接通/断开的时间间隔即可。由此，也可在成膜速率变得过大的内周侧缩短工件W暴露于成膜材料的时间。因此，将向靶材42的施加电力设为例如不产生凸起的大电力来抑制凸起的产生，同时可确保膜厚分布的均匀性。进而，在靶材42为三个以上的情况下，随着成为距旋转中心近的靶材42，缩短施加电力的时间，因此随着成为距内周侧近的区域而减少成膜材料的量，从而获得整体的膜厚分布的均匀性。
也可使向各靶材42的施加电力相等。例如，使向三个靶材42A、42B、42C的施加电力为不产生凸起的大于4.5kW的值且相等。由此，向靶材42的施加电力的设定变得容易。在此情况下，成膜速率的内外周差变大，但通过增大内周侧的遮蔽板95覆盖与靶材42相向的区域的比例，可确保膜厚分布的均匀性。
成膜部40、膜处理部50、靶材42的数量不限定于所述例示的数量。成膜部40、膜处理部50可分别为单数也可为多个。如上所述，可包括由同质的成膜材料的靶材42形成的多个成膜部40并通过使其同时运转来提高成膜速率，也可通过选择性地使任一个成膜部40运转来抑制成膜速率。也可设为包括由不同的成膜材料的靶材42形成的多个成膜部40并可形成多个种类的膜，也可设为可层叠由不同种类材料形成的多层的膜。可将进行同种的膜处理的膜处理部50的数量设为多个来提高膜处理的速率，也可设置多个进行不同种类的膜处理的膜处理部50。此外，也可省略膜处理部50。在此情况下，可不进行膜处理，也可在其他膜处理装置中进行膜处理。另外，在距旋转中心的距离不同的位置上配置的靶材42的数量也可为多个，并不限定于三个。
旋转台30的方向及成膜部40、膜处理部50的配置位置也不限定于所述形态。旋转台30不限于旋转平面为水平的情况，可为垂直，也可倾斜。可仅在旋转台30的任一个面上支撑工件W，并与此相向地配置成膜部40、膜处理部50，也可在两个面上支撑工件W，并分别与此相向地配置成膜部40、膜处理部50。例如，在所述形态中，当将重力发挥作用的方向作为下方时，在旋转台30的上表面上载置工件W，并将成膜部40、膜处理部50配置于上方，但也可仅在旋转台30的下表面上保持工件W，仅在下方配置成膜部40、膜处理部50，也可在上下两个面上保持工件W，在上下两方配置成膜部40、膜处理部50。

Claims (9)

1.一种成膜装置，其特征在于，包括：
腔室，能够使内部为真空；
旋转台，设置于所述腔室内，且沿着圆周的搬运路径循环搬运工件；
多个靶材，包含堆积于所述工件成为膜的成膜材料而形成，与通过所述旋转台循环搬运的所述工件相向，且设置于距所述旋转台的旋转中心的半径方向的距离不同的位置上；
屏蔽构件，形成包围来自所述靶材的所述成膜材料飞散的区域的成膜室，且在与通过所述旋转台循环搬运的所述工件相向的一侧具有开口；以及
等离子体发生器，具有向所述成膜室导入溅射气体的溅射气体导入部及向所述靶材施加电力的电源部，通过向所述靶材施加电力而使所述成膜室内的溅射气体产生等离子体，且
具有通过缩窄所述开口来遮蔽从所述靶材飞散的所述成膜材料的遮蔽板，
关于所述遮蔽板覆盖所述开口的面积的比例，相较于与距所述旋转中心最远的靶材相向的区域，与距所述旋转中心最近的靶材相向的区域大。
2.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，所述靶材为三个以上，且
随着成为距所述旋转中心近的区域，所述遮蔽板覆盖所述开口的面积的比例大。
3.根据权利要求2所述的成膜装置，其特征在于，所述遮蔽板的一部分设置于会与距所述旋转中心最近的靶材产生所述旋转台的旋转轴方向上的重叠的位置上。
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，所述电源部向距所述旋转中心最近的靶材施加电力的时间比向距所述旋转中心最远的靶材施加电力的时间短。
5.根据权利要求4所述的成膜装置，其特征在于，所述靶材为三个以上，且
随着成为距所述旋转中心近的靶材，施加电力的时间短。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的成膜装置，其特征在于，向所述各靶材的施加电力大于4.5kW。
7.根据权利要求6所述的成膜装置，其特征在于，向所述各靶材的施加电力相等。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的成膜装置，其特征在于，具有膜处理部，所述膜处理部设置于所述腔室内，且每当循环搬运的所述工件通过所述成膜部而形成膜时，对所述膜进行膜处理。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的成膜装置，其特征在于，所谓与距所述旋转中心最远的靶材相向的区域，
是利用以所述旋转中心为中心的同心圆划分由所述开口划定的区域而成的环状扇形的区域，且是包括距所述旋转中心最远的靶材的正下方、不包括其他靶材的正下方的区域，
所谓与距所述旋转中心最近的靶材相向的区域，
是所述环状扇形的区域，且是包括距所述旋转中心最近的靶材的正下方、不包括其他靶材的正下方的区域。
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