JP2022088862A - Film deposition apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板に成膜処理を行う成膜装置に関するものである。 The present invention relates to a film forming apparatus that performs a film forming process on a substrate.
従来、ターゲットをスパッタすることによりスパッタ粒子を発生させるスパッタリング装置として、成膜処理中に基板とターゲットとを互いに相対移動させることにより、膜厚分布のばらつきを低減させるものが知られている。このようなスパッタリング装置として、例えば特許文献1には、処理基板に対向するように並べて配置された複数の円筒状のターゲットを備え、成膜処理中にこれら複数のターゲットをその軸方向に直交する方向に移動させることで、その移動方向に沿った膜厚分布のばらつきを低減させるものが記載されている。 Conventionally, as a sputtering apparatus that generates sputtered particles by sputtering a target, a sputtering device that reduces variation in film thickness distribution by moving the substrate and the target relative to each other during the film forming process is known. As such a sputtering apparatus, for example, Patent Document 1 includes a plurality of cylindrical targets arranged side by side so as to face the processing substrate, and the plurality of targets are orthogonal to each other in the axial direction during the film forming process. It is described that by moving in a direction, the variation in the film thickness distribution along the moving direction is reduced.
しかしながら、前記したスパッタリング装置では、移動方向に沿った膜厚分布のばらつきを低減できるものの、移動方向に直交する方向に沿った膜厚分布のばらつきを低減できないという問題がある。 However, although the above-mentioned sputtering apparatus can reduce the variation in the film thickness distribution along the moving direction, there is a problem that the variation in the film thickness distribution along the direction orthogonal to the moving direction cannot be reduced.
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、基板と、成膜前駆体を発生させる前駆体発生部と互いに相対移動させる成膜装置において、基板上の膜厚分布のばらつきを低減することを主たる課題とするものである。 The present invention has been made in view of such a problem, and reduces variations in the film thickness distribution on the substrate in a film forming apparatus that moves relative to each other between the substrate and the precursor generating portion that generates a film forming precursor. The main task is to do.
すなわち本発明の成膜装置は、基板に対して成膜処理を行うものであって、前記基板が配置される処理室と、前記処理室内に成膜前駆体を発生させるものであり、前記基板の表面に沿って並列に配置された直線状を成す複数の前駆体発生部とを備え、前記基板と前記複数の前駆体発生部とが、前記基板の表面に沿って互いに相対的に直線移動するように構成されており、前記複数の前駆体発生部が、その長手方向が前記直線移動方向に対して傾斜するように配置されていることを特徴とする。 That is, the film forming apparatus of the present invention performs a film forming process on a substrate, and generates a film forming precursor in a processing chamber in which the substrate is arranged and in the processing chamber, and the substrate is formed. The substrate and the plurality of precursor generators are provided with a plurality of linear precursor generators arranged in parallel along the surface of the substrate, and the substrate and the plurality of precursor generators move linearly with each other along the surface of the substrate. The plurality of precursor generation portions are arranged so that their longitudinal directions are inclined with respect to the linear movement direction.
このようなものであれば、複数の直線状の前駆体発生部を、その長手方向が基板の相対的な移動方向に対して傾斜するように配置しているので、移動方向に対して前駆体発生部を直交させるように配置する従来のものに比べて、移動方向に直交する方向における各前駆体発生部から発生した成膜前駆体の分布のばらつきを低減することができ、これにより移動方向に直交する方向における膜厚分布のばらつきを低減することができる。
なおこの成膜前駆体とは、基板の表面に堆積して薄膜となるものであり、例えば成膜装置がスパッタリング装置である場合にはスパッタ粒子であり、成膜装置がプラズマCVD装置である場合には原料ガスをプラズマ状態にしたものである。
In such a case, since the plurality of linear precursor generators are arranged so that their longitudinal directions are inclined with respect to the relative moving direction of the substrate, the precursors are arranged with respect to the moving direction. Compared with the conventional one in which the generation parts are arranged orthogonally, it is possible to reduce the variation in the distribution of the film-forming precursors generated from each precursor generation part in the direction orthogonal to the movement direction, thereby reducing the movement direction. It is possible to reduce the variation in the film thickness distribution in the direction orthogonal to.
The film forming precursor is deposited on the surface of the substrate to form a thin film. For example, when the film forming apparatus is a sputtering apparatus, it is a sputtered particle, and when the film forming apparatus is a plasma CVD apparatus, it is a sputtered particle. Is a plasma state of the raw material gas.
移動方向に直交する方向における膜厚分布のばらつきをより低減するには、前記複数の前駆体発生部が、前記直線移動方向に交差する方向に沿って並んで配置されていることが好ましい。 In order to further reduce the variation in the film thickness distribution in the direction orthogonal to the moving direction, it is preferable that the plurality of precursor generating portions are arranged side by side along the direction intersecting the linear moving direction.
前記直線移動方向から視て、隣り合う前記前駆体発生部同士が重複するように配置されていることが好ましい。
このようにすれば、基板の被処理表面の全部が前駆体発生部に対向するようにできるので、移動方向に直交する方向における膜厚分布のばらつきをより一層低減できる。
It is preferable that the precursor generation portions adjacent to each other are arranged so as to overlap each other when viewed from the linear movement direction.
By doing so, the entire surface to be treated of the substrate can be made to face the precursor generating portion, so that the variation in the film thickness distribution in the direction orthogonal to the moving direction can be further reduced.
前記複数の前駆体発生部に対して前記基板を相対的に移動させるように構成されていることが好ましい。 It is preferable that the substrate is configured to move relative to the plurality of precursor generators.
前記成膜装置の態様として、前記複数の前駆体発生部が前記処理室内に配置されたスパッタリングターゲットであり、前記スパッタリングターゲットをスパッタすることにより前記基板を成膜するものが挙げられる。
このようにすれば、スパッタリングにより成膜処理を行うものにおいて、基板上の膜厚分布のばらつきを低減することができる。
Examples of the film forming apparatus include a sputtering target in which the plurality of precursor generating portions are arranged in the processing chamber, and the substrate is formed by sputtering the sputtering target.
By doing so, it is possible to reduce the variation in the film thickness distribution on the substrate in the film formation process performed by sputtering.
前記各スパッタリングターゲットに印加するバイアス電圧を個別に制御するバイアス電源を備えることが好ましい。
このようにすれば、例えば不活性ガスの供給量が少ない箇所に対応するスパッタリングターゲットに印加するバイアス電圧を、他のスパッタリングターゲットに印加する電圧よりも高くすることで、移動方向に直交する方向における膜厚分布のばらつきをより一層低減できる。
It is preferable to provide a bias power supply that individually controls the bias voltage applied to each of the sputtering targets.
By doing so, for example, the bias voltage applied to the sputtering target corresponding to the place where the supply amount of the inert gas is small is made higher than the voltage applied to the other sputtering targets, so that the bias voltage is increased in the direction orthogonal to the moving direction. The variation in the film thickness distribution can be further reduced.
また前記成膜装置の別の態様として、前記複数の前駆体発生部が前記処理室内に高周波磁場を生じさせるアンテナであり、前記処理室内に導入された原料ガスを前記高周波磁場によりプラズマ化して前記基板を成膜するものが挙げられる。
このようにすれば、プラズマを用いて成膜処理を行うものにおいて、基板上の膜厚分布のばらつきを低減することができる。
Further, as another embodiment of the film forming apparatus, the plurality of precursor generators are antennas that generate a high-frequency magnetic field in the processing chamber, and the raw material gas introduced into the processing chamber is converted into plasma by the high-frequency magnetic field and described as described above. Examples include those that form a substrate.
By doing so, it is possible to reduce the variation in the film thickness distribution on the substrate in the film forming process using plasma.
前記各アンテナに流れる高周波電流を個別に制御する高周波電源を備えることが好ましい。
このようにすれば、例えば不活性ガスの供給量が少ない箇所に対応するアンテナに印加するバ高周波電流を、他のスパッタリングターゲットに印加する高周波電流よりも大きくすることで、移動方向に直交する方向における膜厚分布のばらつきをより一層低減できる。
It is preferable to provide a high frequency power supply that individually controls the high frequency current flowing through each of the antennas.
By doing so, for example, the high-frequency current applied to the antenna corresponding to the place where the supply amount of the inert gas is small is made larger than the high-frequency current applied to the other sputtering targets, so that the direction orthogonal to the moving direction is obtained. The variation in the film thickness distribution in the above can be further reduced.
このように構成した本発明によれば、基板と、成膜前駆体を発生させる前駆体発生部と互いに相対移動させる成膜装置において、基板上の膜厚分布のばらつきを低減することができる。 According to the present invention configured in this way, it is possible to reduce variations in the film thickness distribution on the substrate in the film forming apparatus that moves the substrate and the precursor generating portion that generates the film forming precursor relative to each other.
以下に、本発明に係る成膜装置の一実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the film forming apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
<装置構成>
本実施形態の成膜装置100は、誘導結合型のプラズマPを用いて、前駆体発生部であるターゲットTをスパッタリングして基板Wに成膜するスパッタリング装置である。ここで、基板Wは、例えば、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ(FPD)用の基板、フレキシブルディスプレイ用のフレキシブル基板等である。
<Device configuration>
The
具体的に成膜装置100は、図1及び図2に示すように、真空排気され且つガスが導入される処理室Rが内側に形成された真空容器2と、処理室R内において基板Wを保持する基板保持部3と、処理室R内においてターゲットTを保持するターゲット保持部4と、処理室R内に配置された直線状をなす複数のアンテナ5と、処理室R内に誘導結合型のプラズマPを生成するための高周波を複数のアンテナ5に印加する高周波電源6と、基板保持部3に保持された基板Wを移動させる移動機構7とを備えている。複数のアンテナ5に高周波電源6から高周波を印加することにより複数のアンテナ5には高周波電流IRが流れて、処理室R内に誘導電界が発生して誘導結合型のプラズマPが生成される。
Specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, the
真空容器2は、例えば金属製の容器であり、その内部は真空排気装置16によって真空排気される。真空容器2はこの例では電気的に接地されている。
The
真空容器2の内壁により形成された処理室R内に、例えば流量調整器80及びガス導入口21を経由して、スパッタ用ガス90が導入される。スパッタ用ガス90は、基板Wに施す処理内容に応じたものにすれば良い。スパッタ用ガス90としては、例えばアルゴン(Ar)等の不活性ガスが挙げられる。
The sputtering
基板保持部3は、処理室R内において平板状をなす基板Wを例えば水平状態となるように保持するホルダである。なお、基板保持部3は、後述するように処理室R内において直線状に往復走査されるように構成されている。
The
ターゲット保持部4は、基板保持部3に保持された基板Wと対向してターゲットTを保持するものである。本実施形態のターゲットTは、平面視において長尺状(直線状)をなす平板状のものである。このターゲット保持部4は、真空容器2を形成する側壁2a(例えば上側壁)に設けられている。また、ターゲット保持部4と真空容器2の上側壁2aとの間には、真空シール機能を有する絶縁部9が設けられている。ターゲットTには、それにターゲットバイアス電圧を印加するターゲットバイアス電源10が、この例ではターゲット保持部4を介して接続されている。ターゲットバイアス電圧は、プラズマP中のイオンをターゲットTに引き込んでスパッタさせる電圧である。
The
本実施形態では、ターゲットT及びターゲット保持部4は複数(ここでは6つずつ)設けられている。複数のターゲット保持部4は、処理室R内における基板Wの表面側に、基板Wの表面に沿うように(例えば、基板Wの裏面と実質的に平行に)同一平面上に並列に配置されている。各ターゲット保持部4は、その長手方向が互いに平行となるように等間隔に配置されている。これにより、処理室R内に配置された各ターゲットTは、図1及び図2に示すように、基板Wの表面と実質的に平行であり、且つ、長手方向が互いに平行となるように等間隔に配置されることになる。なお、各ターゲット保持部4及び各ターゲットTは、それぞれ同一構成である。
In the present embodiment, a plurality of targets T and target holding portions 4 (here, 6 each) are provided. The plurality of
アンテナ5は、処理室R内における基板Wの表面側に、基板Wの表面に沿うように(例えば、基板Wの表面と実質的に平行に)同一平面上に並列に複数本(ここでは5本)が配置されている。各アンテナ5は、その長手方向が互いに平行となるように等間隔に配置されている。各アンテナ5は平面視において直線状で同一構成であり、その長さは数十cm以上である。
A plurality of
各アンテナ5は、図1及び図2に示すように、各ターゲットTの間にそれぞれ配置されている。つまり、アンテナ5とターゲットTとが交互に配置されており、1本のアンテナ5が2つのターゲットTにより挟まれた構成となる。ここで、各アンテナ5の長手方向と各ターゲットTの長手方向とは同一方向(すなわち平行)である。また、複数のターゲットTのピッチ幅と、複数のアンテナ5のピッチ幅とは同一となるように配置されている。さらに、2つのターゲットTの間に配置されるアンテナ5はそれら2つのターゲットTから等距離の位置に配置されている。
Each
なお各アンテナ5の材質は、例えば、銅、アルミニウム、これらの合金、ステンレス等であるが、これに限られるものではない。なお、アンテナ5を中空にして、その中に冷却水等の冷媒を流し、アンテナ5を冷却するようにしても良い。また各アンテナ5は、処理室R内に位置する部分は、絶縁物製で直管状の絶縁カバー12により覆われている。
The material of each
アンテナ5の一端部である給電端部5aには、整合回路61を介して高周波電源6が接続されており、他端部である終端部(図示しない)は直接接地されている。なお、給電端部5a又は終端部には、各アンテナ5のインピーダンスを調整するインピーダンス調整部(図示しない)が接続されている。具体的にこのインピーダンス調整部は、アンテナ5の端部に接続されるリアクタンスが可変な負荷(具体的には可変コンデンサ)である。このように各アンテナ5のインピーダンスを調整することによって、アンテナ5の長手方向におけるプラズマPの密度分布をより均一にすることができ、アンテナ5の長手方向の膜厚をより均一にすることができる。
A high-
上記構成によって、高周波電源6から、整合回路61を介して、アンテナ5に高周波電流IRを流すことができる。高周波の周波数は、例えば、一般的な13.56MHzであるが、これに限られるものではない。
With the above configuration, a high frequency current IR can be passed from the high
移動機構7は、基板保持部3に保持された基板WをターゲットTに対して相対的に直線移動させるものである。ここでは移動機構7は、基板Wをその表面に沿って、図1における奥行方向に直線移動させるように構成されている。より具体的には、図2に示すように、移動機構7は、基板Wをその表面の全部がターゲットTの下を完全に通過するように移動させる。移動機構7は、基板Wをその直線移動方向に沿って往復移動させてもよく、片道移動させてもよい。
The moving
しかして本実施形態の成膜装置100は、基板Wの直線移動方向に交差する方向における膜厚分布のばらつきを低減するべく、複数のターゲットTが、その長手方向が基板Wの直線移動方向に対して傾斜するように配置されている。
However, in the
具体的に複数のターゲットTは、図2に示すように、平面視において直線移動方向に交差する方向に沿って等間隔に並んで配置されている。より具体的には、複数のターゲットTは、直線移動方向に沿った各両端の位置が互いに揃うようにして、直線移動方向に直交する方向に沿って並べられている。そしてこの複数のターゲットTは、その長手方向が、0°超90°未満(好ましくは30°以上60°以下)の傾斜角度θTで直線移動方向に交差するように配置されている。ここでは、複数のターゲットTは、直線移動方向から視て、隣り合うターゲットT同士が重複するように、その傾斜角度θTが調整されて配置されている。つまり、基板Wの表面の全部がターゲットTの真下を通るように、各ターゲットTが配置されている。 Specifically, as shown in FIG. 2, the plurality of targets T are arranged side by side at equal intervals along the directions intersecting the linear movement directions in a plan view. More specifically, the plurality of targets T are arranged along a direction orthogonal to the linear movement direction so that the positions of both ends along the linear movement direction are aligned with each other. The plurality of targets T are arranged so that their longitudinal directions intersect in a linear movement direction at an inclination angle θ T of more than 0 ° and less than 90 ° (preferably 30 ° or more and 60 ° or less). Here, the plurality of targets T are arranged so that their inclination angles θ T are adjusted so that the adjacent targets T overlap each other when viewed from the linear movement direction. That is, each target T is arranged so that the entire surface of the substrate W passes directly under the target T.
また複数のターゲットTは、図3に示すように、基板Wの表面の任意の点(ここでは、a、b及びc)において、ターゲットのTの真下を通過する合計距離長さ(太線部分)が等しくなるように配置されている。 Further, as shown in FIG. 3, the plurality of targets T have a total distance length (thick line portion) passing directly under the target T at an arbitrary point (here, a, b, and c) on the surface of the substrate W. Are arranged so that they are equal.
また本実施形態では、ターゲットTと同様に複数のアンテナ5が、その長手方向が直線移動方向に対して傾斜するように配置されている。具体的には、各アンテナ5は、平面視において直線移動方向に交差する方向、より具体的には直線移動方向に直交する方向に沿って等間隔に並んで配置されている。そして各アンテナ5は、その長手方向が、ターゲットTと同一の傾斜角度θTで直線移動方向に交差するように、各ターゲットTの間に配置されている。
Further, in the present embodiment, similarly to the target T, a plurality of
そして本実施形態の成膜装置100では、ターゲットバイアス電源10は各ターゲットTに印加するターゲットバイアス電圧を個別に調節するように構成されており、高周波電源6は各アンテナ5に通電する高周波電流を個別に調節するように構成されている。具体的には、成膜装置100は、導入された不活性ガスの処理室R内での分布を検知するガス分布検知機構(図示しない)を備えている。そして、ターゲットバイアス電源10及び高周波電源6は、ガス分布検知機構が検知した不活性ガスの分布に基づき、不活性ガスの導入量が少ない箇所に対応するターゲットTに印加するターゲットバイアス電圧及びアンテナ5に通電する高周波電流を大きくするように構成されている。また逆にターゲットバイアス電源10及び高周波電源6は、不活性ガスの導入量が多い箇所に対応するターゲットTに印加するターゲットバイアス電圧及びアンテナ5に通電する高周波電流を小さくするように構成されている。
In the
<本実施形態の効果>
このようにした本実施形態の成膜装置100によれば、前駆体発生部である複数の直線状のターゲットTを、その長手方向が基板Wの相対的な移動方向に対して傾斜するように配置しているので、移動方向に対してターゲットを直交させるように配置するものに比べて、移動方向に直交する方向における各ターゲットTから発生したスパッタ粒子の分布のばらつきを低減することができ、これにより移動方向に直交する方向における膜厚分布のばらつきを低減することができる。
<Effect of this embodiment>
According to the
<その他の変形実施形態>
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
<Other modified embodiments>
The present invention is not limited to the above embodiment.
例えば成膜装置100は、図4に示すように、基板Wの各部における成膜レートを検知するための成膜レート検知機構8を備えていてもよい。この成膜レート検知機構8は、直線移動方向に直交する方向に沿った各部における成膜レートを検知するものである。具体的にこの成膜レート検知機構8は、例えば水晶振動子等を備えて構成され、基板保持部3の基板搭載面において、基板Wの移動方向の前方に複数設けられてよい。ターゲットバイアス電源10及び高周波電源6は、成膜レート検知機構8が検知した各部の成膜レートに応じて、ターゲットTに印加するターゲットバイアス電圧及びアンテナ5に通電する高周波電流を調節するように構成されてよい。
For example, as shown in FIG. 4, the
また前記実施形態の成膜装置100は、誘導結合型のプラズマを用いたプラズマスパッタリング装置であったがこれに限らない。他の実施形態の成膜装置100は、プラズマCVD法によって成膜を行う場合はプラズマCVD装置であってもよい。この場合、成膜装置100は、図5に示すようにターゲットTを備えていなくてもよく、前駆体発生部がアンテナ5により構成されていてもよい。
Further, the
また別の実施形態では、成膜装置100は、マグネトロンスパッタリング装置であってもよい。この場合、成膜装置100は、図6に示すようにアンテナ5を備えなくてもよい。
In yet another embodiment, the
また前記実施形態では、移動機構7は、前駆体発生部(例えばターゲットT)に対して基板Wを移動させるように構成されていたが、これに限らない。他の実施形態の移動機構7は、基板Wに対して前駆体発生部(例えばターゲットT)を相対的に移動させてもよく、基板W及び前駆体発生部の両方を互いに相対的に移動させるように構成されてもよい。
Further, in the above embodiment, the moving
また前記実施形態の成膜装置100では、ターゲットバイアス電源10は、各ターゲットTに印加するターゲットバイアス電圧を個別に調節するように構成されていたがこれに限らない。他の実施形態では、ターゲットバイアス電源10は、各ターゲットTに同一のターゲットバイアス電圧を印加するように構成されてもよい。同様に高周波電源6は、各アンテナ5に同一の高周波電流を通電させるように構成されてもよい。
Further, in the
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
100・・・スパッタリング装置
T ・・・前駆体発生部
W ・・・基板
R ・・・処理室
100 ... Sputtering device T ... Precursor generator W ... Substrate R ... Processing room
Claims (8)
前記基板が配置される処理室と、
前記処理室内に成膜前駆体を発生させるものであり、前記基板の表面に沿って並列に配置された直線状を成す複数の前駆体発生部とを備え、
前記基板と前記複数の前駆体発生部とが、前記基板の表面に沿って互いに相対的に直線移動するように構成されており、
前記複数の前駆体発生部が、その長手方向が前記直線移動方向に対して傾斜するように配置されている成膜装置。 A film forming device that performs film forming processing on a substrate.
The processing room in which the substrate is placed and
A film-forming precursor is generated in the processing chamber, and is provided with a plurality of linear precursor generators arranged in parallel along the surface of the substrate.
The substrate and the plurality of precursor generators are configured to linearly move relative to each other along the surface of the substrate.
A film forming apparatus in which the plurality of precursor generating portions are arranged so that their longitudinal directions are inclined with respect to the linear moving direction.
前記スパッタリングターゲットをスパッタすることにより前記基板を成膜する請求項1~4のいずれか一項に記載の成膜装置。 The plurality of precursor generators are sputtering targets arranged in the processing chamber.
The film forming apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the substrate is formed by sputtering the sputtering target.
前記処理室内に導入された原料ガスを前記高周波磁場によりプラズマ化して前記基板を成膜する請求項1~4のいずれか一項に記載の成膜装置。 The plurality of precursor generators are antennas that generate a high-frequency magnetic field in the processing chamber.
The film forming apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the raw material gas introduced into the processing chamber is turned into plasma by the high frequency magnetic field to form a film on the substrate.
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