JP2020164927A - Film deposition apparatus - Google Patents
Film deposition apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020164927A JP2020164927A JP2019066589A JP2019066589A JP2020164927A JP 2020164927 A JP2020164927 A JP 2020164927A JP 2019066589 A JP2019066589 A JP 2019066589A JP 2019066589 A JP2019066589 A JP 2019066589A JP 2020164927 A JP2020164927 A JP 2020164927A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nitriding
- film
- work
- film forming
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000008021 deposition Effects 0.000 title abstract 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 101
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 95
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 claims abstract description 88
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 65
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 65
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 31
- 230000032258 transport Effects 0.000 claims abstract description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 16
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 15
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 14
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 6
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 79
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 22
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 15
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 abstract description 11
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 163
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 10
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- -1 nitrogen ions Chemical class 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 5
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 3
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
本発明は、成膜装置に関する。 The present invention relates to a film forming apparatus.
近年、セラミック基板表面に窒化アルミニウム膜が成膜された基板が配置された電子部品、及びパッケージ表面に窒化アルミニウム膜が成膜された電子部品が普及している。窒化アルミニウムは高熱伝導性、低熱膨張性及び良好な電気絶縁性を有しており、前述のような電子部品に成膜された窒化アルミニウム膜は、主に放熱用途で用いられている。窒化アルミニウム膜の形成方法としては、同時焼成法とも呼ばれるコファイア法(Co−fire法)、逐次焼成法とも呼ばれるポストファイア法(Post−fire法)、及び反応性スパッタが挙げられる。 In recent years, electronic components in which a substrate having an aluminum nitride film formed on the surface of a ceramic substrate are arranged, and electronic components having an aluminum nitride film formed on the surface of a package have become widespread. Aluminum nitride has high thermal conductivity, low thermal expansion, and good electrical insulation, and the aluminum nitride film formed on the electronic components as described above is mainly used for heat dissipation. Examples of the method for forming the aluminum nitride film include a cofire method (Co-fire method), which is also called a co-fired method, a postfire method (Post-fire method), which is also called a sequential firing method, and reactive sputtering.
コファイア法は、グリーンシートと呼ばれる未焼成のセラミック基板前駆体上に金属ペースト層を形成することによってメタライズドセラミック基板前駆体を作製し、これを焼成する方法である。この方法ではグリーンシート及び金属ペースト層の焼成は同時に行われる。ポストファイア法は、グリーンシートを焼成して得られたセラミック基板上に金属ペースト層を形成することによってメタライズドセラミック基板前駆体を作製し、これを焼成する方法である。この方法ではグリーンシートの焼成及び金属ペースト層の焼成は逐次的に行われる。反応性スパッタでは、窒素ガスを含むスパッタガスを導入して、アルミニウム材料をスパッタし、プラズマにより生成された窒素イオンと、アルミニウム材料から叩き出されたアルミニウム粒子とを反応させつつ、セラミック基板上に窒化アルミニウム膜を堆積させる。 The cofire method is a method in which a metallized ceramic substrate precursor is produced by forming a metal paste layer on an unfired ceramic substrate precursor called a green sheet, and the metal paste layer is fired. In this method, the green sheet and the metal paste layer are fired at the same time. The post-fire method is a method in which a metallized ceramic substrate precursor is produced by forming a metal paste layer on a ceramic substrate obtained by firing a green sheet, and the metal paste layer is fired. In this method, the green sheet and the metal paste layer are fired sequentially. In reactive sputtering, a sputter gas containing nitrogen gas is introduced to sputter an aluminum material, and nitrogen ions generated by plasma are reacted with aluminum particles ejected from the aluminum material on a ceramic substrate. An aluminum nitride film is deposited.
電子部品に適用される窒化アルミニウム膜は、緻密であり、例えば20μm等の厚い膜であり、且つ均一な膜厚であることが要求される。コファイア法、ポストファイア法及び反応性スパッタによってこの要求に沿って窒化アルミニウム膜を形成すると高コストとなり、また生産速度が極端に落ちる。コストを下げようとすると、窒化アルミニウム膜の緻密さが低下し、高温環境下で使用すると亀裂等のダメージが発生し易くなる。特に、反応性スパッタは、これらの問題が顕著である。また、コファイア法及びポストファイア法は、成膜できる寸法精度やサイズに制限がある。 The aluminum nitride film applied to the electronic component is required to be dense, to be a thick film such as 20 μm, and to have a uniform film thickness. Forming an aluminum nitride film according to this requirement by the cofire method, the postfire method and the reactive sputtering results in high cost and extremely low production rate. If an attempt is made to reduce the cost, the density of the aluminum nitride film is reduced, and when used in a high temperature environment, damage such as cracks is likely to occur. In particular, reactive sputter has these problems. Further, the cofire method and the postfire method are limited in the dimensional accuracy and size that can form a film.
本発明は、上述のような課題を解決するために提案されたものであり、緻密で均一な厚膜の窒化アルミニウム膜を安価及び高生産効率で成膜できる成膜装置を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a film forming apparatus capable of forming a dense and uniform thick aluminum nitride film at low cost and with high production efficiency. And.
上記の目的を達成するために、本発明に係る成膜装置は、スパッタリングによりワークに窒化アルミニウム膜を成膜する成膜装置であって、前記ワークを循環搬送する回転テーブルを有する搬送部と、アルミニウム材料から構成されるターゲットと、前記ターゲットと前記回転テーブルとの間に導入されるスパッタガスをプラズマ化するプラズマ発生器とを有し、前記ワークにアルミニウム膜を成膜する成膜処理部と、窒化ガスを含むプロセスガスを導入するプロセスガス導入部と、前記プロセスガスをプラズマ化するプラズマ発生器を有し、前記ワークに成膜された前記アルミニウム膜を窒化する窒化処理部と、を備え、前記搬送部は、前記ワークが前記成膜処理部と前記窒化処理部とを交互に通過するように搬送すること、を特徴とする。 In order to achieve the above object, the film forming apparatus according to the present invention is a film forming apparatus for forming an aluminum nitride film on a work by sputtering, and includes a transport unit having a rotary table for circulating and transporting the work. A film forming processing unit having a target made of an aluminum material and a plasma generator for converting sputter gas introduced between the target and the rotary table into plasma, and forming an aluminum film on the work. A process gas introduction unit for introducing a process gas containing a nitride gas, and a nitriding treatment unit having a plasma generator for converting the process gas into plasma and nitriding the aluminum film formed on the work. The transporting unit is characterized in that the work is conveyed so as to alternately pass through the film forming processing portion and the nitriding processing portion.
本発明によれば、緻密で均一な厚膜の窒化アルミニウム膜を安価及び高生産効率で成膜できる。 According to the present invention, a dense and uniform thick aluminum nitride film can be formed at low cost and with high production efficiency.
本発明に係る成膜装置の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図1に示す成膜装置100は、ワーク10上に窒化アルミニウム膜を成膜する。ワーク10は、例えばパッケージングされた電子部品、又は電子部品に配置されるセラミック基板であり、パッケージングされた電子部品であれば、パッケージ表面に窒化アルミニウム膜が成膜され、セラミック基板であれば、セラミック基板表面にアルミニウム膜が成膜される。この成膜装置100は、チャンバ20、搬送部30、成膜処理部40、窒化処理部50、ロードロック部60及び制御装置70を備え、アルミニウム膜の成膜とアルミニウム膜の窒化を交互に繰り返して所望の厚みの窒化アルミニウム膜に成長させていく。
An embodiment of the film forming apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The
チャンバ20は内部を真空とすることが可能な円柱形状の容器である。チャンバ20内は区切部22によって仕切られ、扇状に複数区画に分割されている。区画の一つに成膜処理部40が配置され、区画の他の一つに窒化処理部50が配置され、区画の更に他の一つにロードロック部60が配置される。成膜処理部40と窒化処理部50は同数配置されており、例えば成膜処理部40と窒化処理部50は1区画ずつ配置されている。即ち、ワーク10は、チャンバ20内を周方向に沿って何周も周回することで、成膜処理部40と窒化処理部50を交互に巡回して通過することになり、ワーク10上でアルミニウム膜の成膜とアルミニウム膜の窒化が交互に繰り返されて所望の厚みの窒化アルミニウム膜が成長していく。
The
尚、成膜処理部40と窒化処理部50との交互巡回が達成できれば、成膜処理部40と窒化処理部50は2以上の同数区画ずつ配置されてもよい。連続して複数の成膜処理部40を配置し、成膜処理部40と同数の窒化処理部50を連続して配置してもよいし、または成膜処理部40と窒化処理部50を1区画ずつ交互に複数配置してもよい。
If the film
図2に示すように、チャンバ20は、円盤状の天井20a、円盤状の内底面20b、及び環状の内周面20cにより囲まれて形成されている。区切部22は、円柱形状の中心から放射状に配設された方形の壁板であり、天井20aから内底面20bに向けて延び、内底面20bには未達である。即ち、内底面20b側には円柱状の空間が確保されている。この円柱状の空間には、ワーク10を搬送する回転テーブル31が配置されている。区切部22の下端は、搬送部30に載せられたワーク10が通過する隙間を空けて、回転テーブル31におけるワーク10の載置面と対向している。この区切部22によって、成膜処理部40及び窒化処理部50においてワーク10の処理が行われる処理空間が仕切られる。これにより、成膜処理部40のスパッタガスG1及び窒化処理部50のプロセスガスG2がチャンバ20内に拡散することを抑制できる。また、後述するように、成膜処理部40及び窒化処理部50においては処理空間においてプラズマが生成されるが、チャンバ20よりも小さい空間に仕切られた処理空間における圧力を調整すればよいため、圧力調整を容易に行うことができ、プラズマの放電を安定化させることができる。したがって、前述した効果が得られるのであれば、平面視において、最低でも成膜処理部40を挟む2つの区切部22、窒化処理部50を挟む2つの区切部22があればよい。尚、チャンバ20には排気口21が設けられている。排気口21には排気部80が接続されている。排気部80は配管及び図示しないポンプ、バルブ等を有する。排気口21を通じた排気部80による排気により、チャンバ20内を減圧し、真空とすることができる。
As shown in FIG. 2, the
搬送部30は、回転テーブル31、モータ32及び保持部33を有し、ワーク10を円周の軌跡である搬送経路Lに沿って循環搬送させる。回転テーブル31は円盤形状を有し、内周面20cと接触しない程度に大きく拡がっている。モータ32は、回転テーブル31の円中心を回転軸として連続的に所定の回転速度で回転させる。保持部33は、回転テーブル31の上面に円周等配位置に配設される溝、穴、突起、治具、ホルダ等であり、ワーク10を載せたトレイ34をメカチャック、粘着チャックによって保持する。ワーク10は、例えばトレイ34上にマトリクス状に整列配置され、保持部33は、回転テーブル31上に60°間隔で6つ配設される。
The
成膜処理部40は、プラズマを生成し、アルミニウム材料から構成されるターゲット42を該プラズマに曝す。これにより、成膜処理部40は、プラズマに含まれるイオンをアルミニウム材料に衝突させることで叩き出されたアルミニウム粒子をワーク10上に堆積させて成膜を行う。図2に示すように、この成膜処理部40は、ターゲット42、バッキングプレート43及び電極44で構成されるスパッタ源と、電源部46とスパッタガス導入部49で構成されるプラズマ発生器を備える。
The film forming
ターゲット42は、ワーク10上に堆積されて膜となる成膜材料で構成された板状の部材である。本実施形態の成膜材料はアルミニウム材料であり、ターゲット42はワーク10に堆積させるアルミニウム粒子の供給源となる。即ち、ターゲット42はアルミニウム材料から構成されている。「アルミニウム材料から構成されるターゲット」とは、アルミニウム粒子を供給可能なスパッタリングターゲットであれば、アルミニウム合金ターゲットなど、アルミニウム以外を含んでいても許容される。ターゲット42は、回転テーブル31に載置されたワーク10の搬送経路Lに離隔して設けられている。ターゲット42の表面は、回転テーブル31に載置されたワーク10に対向するように、チャンバ20の天井20aに保持されている。ターゲット42は例えば3つ設置される。3つのターゲット42は、平面視で三角形の頂点上に並ぶ位置に設けられている。
The
バッキングプレート43はターゲット42を保持する支持部材である。このバッキングプレート43は各ターゲット42を個別に保持する。電極44は、チャンバ20の外部から各ターゲット42に個別に電力を印加するための導電性の部材であり、ターゲット42と電気的に接続されている。各ターゲット42に印加する電力は、個別に変えることができる。その他、スパッタ源には、必要に応じてマグネット、冷却機構などが適宜具備されている。
The
電源部46は、例えば、高電圧を印加するDC電源であり、電極44と電気的に接続されている。電源部46は、電極44を通じてターゲット42に電力を印加する。尚、回転テーブル31は、接地されたチャンバ20と同電位であり、ターゲット42側に高電圧を印加することにより、電位差が発生する。電源部46としては、高周波スパッタを行うためにRF電源とすることもできる。
The
スパッタガス導入部49は、図2に示すように、チャンバ20にスパッタガスG1を導入する。スパッタガス導入部49は、図示しないボンベ等のスパッタガスG1の供給源と、配管48と、ガス導入口47を有する。
As shown in FIG. 2, the sputter
配管48は、スパッタガスG1の供給源に接続されてチャンバ20を気密に貫通してチャンバ20の内部に延び、その端部がガス導入口47として開口している。
The
ガス導入口47は、回転テーブル31とターゲット42との間に開口し、回転テーブル31とターゲット42との間に形成された処理空間41に成膜用のスパッタガスG1を導入する。スパッタガスG1としては不活性ガスが採用でき、アルゴンガス等が好適である。
The gas introduction port 47 opens between the rotary table 31 and the
このような成膜処理部40では、スパッタガス導入部49からスパッタガスG1を導入し、電源部46が電極44を通じてターゲット42に高電圧を印加すると、回転テーブル31とターゲット42との間に形成された処理空間41に導入されたスパッタガスG1がプラズマ化し、イオン等の活性種が発生する。プラズマ中のイオンはアルミニウム材料で構成されたターゲット42と衝突してアルミニウム粒子を叩き出す。また、この処理空間41を回転テーブル31によって循環搬送されるワーク10が通過する。叩き出されたアルミニウム粒子は、ワーク10が処理空間41を通過するときにワーク10上に堆積して、薄膜のアルミニウム膜がワーク10上に成膜される。ワーク10は、回転テーブル31によって循環搬送され、この処理空間41を繰り返し通過することで成膜処理が行われていく。このアルミニウム膜の膜厚は、窒化処理部50の一定時間内での窒化量、つまり窒化レートに依るが、例えば1原子程度であると良い。
In such a film forming
窒化処理部50は、窒素ガスを含むプロセスガスが導入された処理空間59内で誘導結合プラズマを生成する。即ち、窒化処理部50は、窒素ガスをプラズマ化して窒素イオンを発生させる。発生した窒素イオンは、成膜処理部40によってワーク10上に成膜されたアルミニウム膜に衝突してアルミニウムと結合することで、化合物膜である窒化膜を形成する。このように、窒化処理部50は、ワーク10上のアルミニウム膜を窒化する。図2に示すように、この窒化処理部50は、筒状体51、窓部材52、アンテナ53、RF電源54、マッチングボックス55及びプロセスガス導入部58により構成されるプラズマ発生器を有する。
The
筒状体51は、図1と図2に示すように水平断面が角丸長方形状の筒であり、開口を有する。筒状体51は、その開口が回転テーブル31側に離隔して向かうように、チャンバ20の天井20aに嵌め込まれ、チャンバ20の内部空間に突き出る。この筒状体51は、回転テーブル31と同様の材質とする。窓部材52は、筒状体51の水平断面と略相似形の石英等の誘電体の平板である。この窓部材52は、筒状体51の開口を塞ぐように設けられ、チャンバ20内の窒素ガスを含むプロセスガスG2が導入される処理空間59と筒状体51の内部とを仕切る。処理空間59は、窒化処理部50において、回転テーブル31と筒状体51の内部との間に形成される空間である。この処理空間59を回転テーブル31によって循環搬送されるワーク10が繰り返し通過することで窒化処理が行われる。なお、窓部材52は、アルミナ等の誘電体であってもよいし、シリコン等の半導体であってもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
アンテナ53は、コイル状に巻回された導電体であり、窓部材52によってチャンバ20内の処理空間59とは隔離された筒状体51内部空間に配置され、交流電流が流されることで電界を発生させる。アンテナ53から発生させた電界が窓部材52を介して処理空間59に効率的に導入されるように、アンテナ53は窓部材52の近傍に配置されることが望ましい。アンテナ53には、高周波電圧を印加するRF電源54が接続されている。RF電源54の出力側には整合回路であるマッチングボックス55が直列に接続されている。マッチングボックス55は、入力側及び出力側のインピーダンスを整合させることで、プラズマの放電を安定化させる。
The
プロセスガス導入部58は、図2に示すように、処理空間59に窒素ガスを含むプロセスガスG2を導入する。プロセスガス導入部58は、図示しないボンベ等のプロセスガスG2の供給源と、配管57、ガス導入口56を有する。
As shown in FIG. 2, the process
配管57は、プロセスガスG2の供給源に接続されてチャンバ20を気密に貫通してチャンバ20の内部に延び、その端部がガス導入口56として開口している。
The
ガス導入口56は、窓部材52と回転テーブル31との間の処理空間59に開口し、プロセスガスG2を導入する。プロセスガスG2は、窒素ガス、又は窒素ガスと不活性ガスの混合ガスである。不活性ガスとしてはアルゴンガス等が好適である。
The
このような窒化処理部50では、RF電源54からアンテナ53に高周波電圧が印加される。これにより、アンテナ53に高周波電流が流れ、電磁誘導による電界が発生する。電界は、窓部材52を介して、処理空間59に発生し、プロセスガスG2の誘導結合プラズマが発生する。このとき、窒素ガスもイオン化し、窒素イオンがワーク10上のアルミニウム膜に衝突し、アルミニウムと結合する。その結果、ワーク10上のアルミニウム膜は窒化され、化合物膜として窒化アルミニウム膜が形成される。
In such a
ロードロック部60は、チャンバ20の真空を維持した状態で、図示しない搬送手段によって、外部から未処理のワーク10を搭載したトレイ34を、チャンバ20内に搬入し、処理済みのワーク10を搭載したトレイ34をチャンバ20の外部へ搬出する装置である。このロードロック部60は、周知の構造のものを適用することができるため、説明を省略する。
The
制御装置70は、排気部80、スパッタガス導入部49、プロセスガス導入部58、電源部46、RF電源54、搬送部30など、成膜装置100を構成する各種要素を制御する。この制御装置70は、PLC(Programmable Logic Controller)や、CPU(Central Processing Unit)を含む処理装置であり、制御内容を記述したプログラムが記憶されている。具体的に制御される内容としては、成膜装置100の初期排気圧力、ターゲット42及びアンテナ53への印加電力、スパッタガスG1及びプロセスガスG2の流量、導入時間及び排気時間、成膜時間、モータ32の回転速度などが挙げられる。尚、制御装置70は、多種多様な成膜仕様に対応可能である。
The
次に、制御装置70により制御された成膜装置100の全体動作を説明する。図3は、本実施形態に係る成膜装置100による処理のフローチャートである。まず、搬送手段によって、ワーク10を搭載したトレイ34がロードロック部60からチャンバ20内に順次搬入される(ステップS01)。ステップS01においては、回転テーブル31は、空の保持部33を、順次、ロードロック部60からの搬入箇所に移動させる。保持部33は、搬送手段により搬入されたトレイ34を、それぞれ個別に保持する。このようにして、窒化アルミニウム膜が成膜されるワーク10を搭載したトレイ34が、回転テーブル31上に全て載置される。
Next, the overall operation of the
チャンバ20内は、排気部80によって排気口21から排気されて常に減圧されている。チャンバ20内が所定の圧力まで減圧される(ステップS02)。そして、ワーク10を載せた回転テーブル31が回転して、所定の回転速度に達する(ステップS03)。
The inside of the
所定の回転速度に達すると、まず成膜処理部40でワーク10上にアルミニウム膜を成膜する(ステップS04)。即ち、スパッタガス導入部49が、ガス導入口47を通じてスパッタガスG1を供給する。スパッタガスG1は、アルミニウム材料から構成されたターゲット42の周囲に供給される。電源部46はターゲット42に電圧を印加する。これにより、スパッタガスG1をプラズマ化させる。プラズマにより発生したイオンは、ターゲット42に衝突してアルミニウムの粒子を叩き出す。成膜処理部40を通過するワーク10の表面には、その通過毎にアルミニウム粒子が堆積して、アルミニウム膜が成膜される。
When the predetermined rotation speed is reached, the film forming
回転テーブル31の回転により成膜処理部40を通過し、アルミニウム膜が成膜されたワーク10は、窒化処理部50に向かい、窒化処理部50にてアルミニウム膜が窒化される(ステップS05)。即ち、プロセスガス導入部58がガス導入口56を通じて窒素ガスを含むプロセスガスG2を供給する。窒素ガスを含むプロセスガスG2は、窓部材52と回転テーブル31に挟まれた処理空間59に供給される。RF電源54はアンテナ53に高周波電圧を印加する。高周波電圧の印加により高周波電流が流れたアンテナ53が発生させた電界は、窓部材52を介して、処理空間59に発生し、この空間に供給された窒素ガスを含むプロセスガスG2を励起させてプラズマを発生させる。更にプラズマによって発生した窒素イオンは、ワーク10上に成膜されたアルミニウム膜に衝突することにより、アルミニウムと結合し、ワーク10上のアルミニウム膜は窒化アルミニウム膜に変換される。
The
このように、ステップS04、ステップS05では、稼働している成膜処理部40の処理空間41をワーク10が通過することで成膜処理が行われ、稼働している窒化処理部50の処理空間59をワーク10が通過することで窒化処理が行われる。なお、「稼働している」とは、各処理部の処理空間においてプラズマを発生させるプラズマ生成動作が行われていることと同義とする。
As described above, in steps S04 and S05, the film forming process is performed by the
窒化処理部50の稼働、換言するとプラズマ生成動作(プロセスガス導入部58によるプロセスガスG2の導入及びRF電源54によるアンテナ53への電圧印加)は、成膜処理部40で最初の成膜が行われたワーク10が窒化処理部50に到達するまでの間に開始すればよい。成膜が行われる前のワーク10の表面に窒化処理を行っても問題なければ、成膜処理部40の稼働、換言すると成膜処理部40のプラズマ生成動作(スパッタガス導入部49によるスパッタガスG1の導入及び電源部46によるターゲット42への電圧印加)と窒化処理部50のプラズマ生成動作を同時に開始させてもよいし、成膜処理部40のプラズマ生成動作が開始される前に窒化処理部50のプラズマ生成動作を開始させてもよい。
In the operation of the
回転テーブル31は、所定の厚みの窒化アルミニウム膜がワーク10上に成膜されるまで、即ちシミュレーションや実験などで予め得られた所定の時間が経過するまで(ステップS06,No)、回転を継続する。換言すると、所定の厚みの窒化アルミニウム膜が成膜されるまでの間、ワーク10は成膜処理部40と窒化処理部50とを循環し続け、ワーク10上にアルミニウムの粒子を堆積させる成膜処理(ステップS04)と、堆積させたアルミニウム粒子を窒化させる窒化処理(ステップS05)とが交互に繰り返される。
The rotary table 31 continues to rotate until a predetermined thickness of aluminum nitride film is formed on the
所定の時間が経過したら(ステップS06,Yes)、まず成膜処理部40の稼働を停止させる(ステップS07)。具体的には、スパッタガス導入部49によるスパッタガスG1の導入を停止し、電源部46によるターゲット42への電圧印加を停止する。次に、窒化処理部50の稼働を停止させる(ステップS08)。具体的には、プロセスガス導入部58によるプロセスガスG2の導入を停止し、RF電源54によるアンテナ53への高周波電力の供給を停止する。そして、回転テーブル31の回転を停止させ、ロードロック部60からワーク10が載せられたトレイ34を排出する(ステップS09)。
When the predetermined time has elapsed (step S06, Yes), the operation of the film forming
ステップS07及びステップS08では、成膜処理部40と窒化処理部50の稼働停止を行い、一連の窒化アルミニウム膜の成膜処理を終了させる。成膜処理が行われた後、窒化処理が行われずに一連の窒化アルミニウム膜の成膜処理が終了することがないように、成膜処理部40、窒化処理部50、搬送部30の各要素が制御される。換言すると、成膜処理と窒化処理のうち、窒化処理を最後に行って一連の窒化アルミニウムの成膜処理が終了するように各要素が制御される。本実施形態では、成膜処理部40を通過したワーク10が、窒化処理部50を通過して再び成膜処理部40に到達するまでの間に、成膜処理部40の稼働、換言すると成膜処理部40におけるプラズマ生成動作(スパッタガス導入部49によるスパッタガスG1の導入及び電源部46によるターゲット42への電圧印加)を停止させる。
In step S07 and step S08, the film forming
このように、成膜装置100では、ワーク10を成膜処理部40と窒化処理部50に交互に搬送し、また交互搬送を複数回繰り返す。これにより、成膜処理と窒化処理が交互に複数回行われる。図4に示すように、成膜処理では、アルミニウム材料をスパッタリングし、叩き出されたアルミニウム粒子が堆積したアルミニウムの薄膜12がワーク10上に成膜される。窒化処理では、窒素ガスをプラズマ化して窒素イオンを生成し、ワーク10上に成膜されたアルミニウムの薄膜12を窒素イオンに曝し、アルミニウムの薄膜12を窒化することで、窒化膜11を形成する。成膜処理と窒化処理が交互に複数回行われることで、成膜処理と窒化処理が交互に繰り返され、アルミニウム粒子を堆積させることで成膜されたアルミニウムの薄膜12を窒化して窒化膜11を形成し、窒化膜11の上に更にアルミニウム粒子を堆積させることで新たに成膜されたアルミニウムの薄膜12を窒化する。この一連の窒化アルミニウムの成膜処理により、所定の厚みの窒化アルミニウムにより成る窒化膜11がワーク10上に成膜される。
In this way, in the
以上のように、本実施形態に係る成膜装置100は、成膜処理部40、窒化処理部50及び搬送部30を備えるようにした。成膜処理部40は、アルミニウム材料と、当該アルミニウム材料にプラズマを曝すプラズマ発生器とを有し、ワーク10にアルミニウム膜を成膜する。窒化処理部50は、窒素ガスを含むプロセスガスG2のガス導入口56と、当該窒素ガスプラズマを生成してアルミニウム膜に曝すプラズマ発生器とを有し、ワーク10に成膜されたアルミニウム膜を窒化する。搬送部30は、ワーク10が成膜処理部40と窒化処理部50とを交互に通過するように搬送する。これにより、緻密、厚膜及び均一な膜厚の窒化アルミニウム膜をワーク10上に成膜することができ、またアルミニウム膜の成膜速度に合わせて生産できるので、生産速度が向上する。
As described above, the
搬送部30は、成膜処理部40と窒化処理部50のうち、窒化処理部50を最後に通過させてワーク10の搬送を終了するようにした。即ち、終了処理としては、まず成膜処理部40を稼働停止させて、その後に窒化処理部50の稼働を停止させるようにした。これにより、ワーク10上の膜表面も窒化アルミニウム膜とすることができるので、ワーク10の熱伝導性、熱膨張性及び電気絶縁性が更に向上する。
Of the film forming
また、成膜処理部40と窒化処理部50とが別々の区画に配置されたチャンバ20を備え、チャンバ20には、成膜処理部40と窒化処理部50が同数設けられるようにした。これにより、成膜処理及び窒化処理のために印加する電力調整によって、アルミニウム膜の膜厚と窒化のバランスを調整できるので、簡易に純度の高い窒化アルミニウム膜を成膜することができる。
Further, the
また、搬送部30は、ワーク10が載置されて所定の速度で回転する回転テーブル31を有し、成膜処理部40と窒化処理部50は、回転テーブル31の円周の搬送経路L上に備えられるようにした。これにより、ワーク10を一方向に移動させ続けるだけで、回転テーブル31の円周の搬送経路L上に配置された成膜処理部40と窒化処理部50への交互搬送が可能となり、成膜処理と窒化処理を交互に繰り返し行うことができる。そのため、成膜処理時間と窒化処理時間のバランス調整が容易となる。
Further, the
(他の実施形態)
本発明の実施形態及び各部の変形例を説明したが、この実施形態や各部の変形例は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述したこれら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明に含まれる。
(Other embodiments)
Although the embodiment of the present invention and the modification of each part have been described, the embodiment and the modification of each part are presented as an example, and the scope of the invention is not intended to be limited. These novel embodiments described above can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims.
例えば、上述した実施の形態では、ステップS07で成膜処理部40の稼働を停止させた後、ステップS08で窒化処理部50の稼働を停止させ、ステップS09で回転テーブル31の回転を停止させていたが、これに限るものではなく、成膜処理部40と窒化処理部50のうち、稼働している窒化処理部50を最後に通過させてワーク10の搬送を停止するように、搬送部30、成膜処理部50、窒化処理部50を制御すればよい。例えば、窒化処理部50を最後に通過させてワーク10の搬送を停止するように回転テーブル31の回転を停止させた後、成膜処理部40の稼働及び窒化処理部50の稼働を停止させてもよい。また例えば、稼働していない成膜処理部50では成膜処理は行われないため、成膜処理部40の稼働を停止させた後であれば、窒化処理部50を通過した後に成膜処理部40を通過させてワーク10の搬送を停止させてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the operation of the film forming
また例えば、上述した実施の形態では、成膜処理部40の稼働の停止、すなわちプラズマ生成動作を停止するには、スパッタガスG1の導入の停止とともに電源部46による電圧印加の停止を行っていたが、これに限るものではなく、スパッタガス導入部49によるスパッタガスG1の導入または電源部46による電圧印加の少なくともいずれかの動作を停止させればよい。同様に、窒化処理部50の稼働の停止におけるプラズマ生成動作を停止するには、プロセスガスG2の導入またはRF電源54による電圧印加の少なくともいずれかの動作を停止させればよい。
Further, for example, in the above-described embodiment, in order to stop the operation of the film forming
10 ワーク
11 窒化膜
12 薄膜
20 チャンバ
20a 天井
20b 内底面
20c 内周面
21 排気口
22 区切部
30 搬送部
31 回転テーブル
32 モータ
33 保持部
34 トレイ
40 成膜処理部
41 処理空間
42 ターゲット
43 バッキングプレート
44 電極
46 電源部
47 ガス導入口
48 配管
49 スパッタガス導入部
50 窒化処理部
51 筒状体
52 窓部材
53 アンテナ
54 RF電源
55 マッチングボックス
56 ガス導入口
57 配管
58 プロセスガス導入部
59 処理空間
60 ロードロック部
70 制御装置
80 排気部
100 成膜装置
G1 スパッタガス
G2 プロセスガス
10
Claims (5)
前記ワークを循環搬送する回転テーブルを有する搬送部と、
アルミニウム材料から構成されるターゲットと、前記ターゲットと前記回転テーブルとの間に導入されるスパッタガスをプラズマ化するプラズマ発生器とを有し、前記ワークにアルミニウム膜を成膜する成膜処理部と、
窒化ガスを含むプロセスガスを導入するプロセスガス導入部と、前記プロセスガスをプラズマ化するプラズマ発生器を有し、前記ワークに成膜された前記アルミニウム膜を窒化する窒化処理部と、を備え、
前記搬送部は、前記ワークが前記成膜処理部と前記窒化処理部とを交互に通過するように搬送すること、
を特徴とする成膜装置。 A film forming apparatus that deposits an aluminum nitride film on a work by sputtering.
A transport unit having a rotary table for circulating and transporting the work, and a transport unit.
A film forming processing unit having a target made of an aluminum material and a plasma generator for converting sputter gas introduced between the target and the rotary table into plasma, and forming an aluminum film on the work. ,
A process gas introduction unit for introducing a process gas containing a nitriding gas, and a nitriding treatment unit having a plasma generator for converting the process gas into plasma and nitriding the aluminum film formed on the work.
The transport section transports the work so that the film forming section and the nitriding process section alternately pass through.
A film forming apparatus characterized by.
を特徴とする請求項1記載の成膜装置。 Of the film forming section and the nitriding section, the transport section is the last to pass through the nitriding section to finish the transfer of the work.
The film forming apparatus according to claim 1.
前記チャンバには、前記成膜処理部と前記窒化処理部が同数設けられていること、
を特徴とする請求項1又は2記載の成膜装置。 A chamber in which the film-forming portion and the nitriding-treated portion are arranged in separate sections is provided.
The chamber is provided with the same number of film forming processing portions and nitriding processing portions.
The film forming apparatus according to claim 1 or 2.
を特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の成膜装置。 The film formation processing unit and the nitriding processing unit are provided on the circumferential transport path of the rotary table.
The film forming apparatus according to any one of claims 1 to 3.
を特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の成膜装置。 The plasma generator of the nitriding unit generates inductively coupled plasma.
The film forming apparatus according to any one of claims 1 to 4.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019066589A JP2020164927A (en) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | Film deposition apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019066589A JP2020164927A (en) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | Film deposition apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020164927A true JP2020164927A (en) | 2020-10-08 |
Family
ID=72715939
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019066589A Pending JP2020164927A (en) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | Film deposition apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020164927A (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007092095A (en) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Shincron:Kk | Thin film deposition method, and thin film deposition apparatus |
JP2009124100A (en) * | 2007-10-25 | 2009-06-04 | Showa Denko Kk | Apparatus for manufacturing group-iii nitride semiconductor layer, method of manufacturing group-iii nitride semiconductor layer, method of manufacturing group-iii nitride semiconductor light-emitting device, group-iii nitride semiconductor light-emitting device, and lamp |
JP2018511705A (en) * | 2015-03-31 | 2018-04-26 | ビューラー アルツェナウ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングBuehler Alzenau GmbH | Method for manufacturing coated substrate |
JP2018174300A (en) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | 芝浦メカトロニクス株式会社 | Plasma processing device |
-
2019
- 2019-03-29 JP JP2019066589A patent/JP2020164927A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007092095A (en) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Shincron:Kk | Thin film deposition method, and thin film deposition apparatus |
JP2009124100A (en) * | 2007-10-25 | 2009-06-04 | Showa Denko Kk | Apparatus for manufacturing group-iii nitride semiconductor layer, method of manufacturing group-iii nitride semiconductor layer, method of manufacturing group-iii nitride semiconductor light-emitting device, group-iii nitride semiconductor light-emitting device, and lamp |
JP2018511705A (en) * | 2015-03-31 | 2018-04-26 | ビューラー アルツェナウ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングBuehler Alzenau GmbH | Method for manufacturing coated substrate |
JP2018174300A (en) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | 芝浦メカトロニクス株式会社 | Plasma processing device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6328858B1 (en) | Multi-layer sputter deposition apparatus | |
KR101971343B1 (en) | Film formation apparatus, method for manufacturing a product with film formed and method for manufacturing a electric component | |
WO2000018979A9 (en) | Sputter deposition apparatus | |
CN113265626A (en) | Film forming apparatus and method for removing moisture in film forming apparatus | |
TW201915206A (en) | Film formation apparatus | |
JP2017005184A (en) | Substrate processing method and substrate processing apparatus | |
KR102520358B1 (en) | Film formation apparatus and moisture removal method for film formation apparatus | |
WO2022070922A1 (en) | Film deposition device and film deposition method | |
US20230097539A1 (en) | Film forming apparatus and film forming method | |
JP2020164927A (en) | Film deposition apparatus | |
JP2022056377A (en) | Film deposition apparatus and film deposition method | |
TWI758740B (en) | Film forming device | |
JP7313308B2 (en) | Film forming apparatus and film forming method | |
KR102661252B1 (en) | Film formation apparatus and film formation method | |
JP7390997B2 (en) | Film forming equipment | |
JP2022156094A (en) | Film deposition apparatus and film deposition method | |
JP2024137873A (en) | Film forming equipment | |
JP2021038415A (en) | Film deposition apparatus, method for manufacturing film deposition work-piece and film evaluation method | |
KR20240143961A (en) | Film forming apparatus | |
JP2022083129A (en) | Sputtering apparatus | |
JP2022155711A (en) | Film deposition apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220328 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230131 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230207 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20230801 |