JP4993368B2 - 成膜方法及び成膜装置 - Google Patents
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Description
本実施形態では、成膜装置として、図1に示すスパッタリング装置2を例示して説明する。
図1及び図2に示すように、本実施形態に係るスパッタリング装置2は、一度の処理で複数の基板(図示省略)に対して成膜可能なバッチ方式の所謂カルーセル型のスパッタ成膜装置であって、真空槽4を有する。
次に、上述した構成のスパッタリング装置2を用いた成膜方法の一例としてのスパッタリング方法を説明する。本実施形態では、酸化ケイ素(SiO2 )からなる誘導体薄膜(最終薄膜)を基板上に形成する場合を例示する。
図8に示すように、本実施形態では、図1及び図2に示す真空槽4内の略中央付近には、中空状の第1の筒体として機能する中空状の小円筒体6aが、軸線Z1を中心軸としてその回りに回転可能に配置してある。小円筒体6aは、真空槽4から電気的に絶縁され、電位的にフローティングされた状態となっており、真空槽4内を真空に維持した状態で、真空槽4の上部に設けられた第1の駆動手段としての第1サーボモータ8a(図2及び図11参照)によって軸線Z1を中心軸とし、その回りを回転駆動される。
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
まず、マグネトロンスパッタを行う構成の図1〜図5に示すスパッタリング装置2を準備した。本例では、断面が円形(半径r1=450mm)の中空円筒体をメインドラム6として用い、このメインドラム6の内側に第2仕切壁64によって区画された4つの領域に、各領域ごとに、断面が円形(半径r2=150mm)の円筒体をサブドラム12として配置した。
次に、反応プロセスゾーン30内に、酸素ガスを180sccm程度の流量で導入するとともに、反応プロセスゾーン30内の圧力を0.15Paに調整し、さらに活性種発生装置31としての誘導結合型プラズマ発生装置(図1及び図2参照)を作動させた(投入電力:3kW)。このとき、コイル状の電極35に135MHzの高周波電力を印加し、プラズマを発生させた。
結果を表1に示す。なお、表中での消衰係数の表示において、例えば「8E−4」は「8×10−4」を意味し、以下同様である。
図13に示す構造のスパッタリング装置を準備した。真空チャンバーの側壁付近には、複数の仕切壁で区画されたスパッタ成膜ゾーンと、酸化反応ゾーンとを形成した。真空チャンバーの中央付近に、基板ホルダを装着した断面が円形(半径=450mm)の中空円筒体を回転ドラムを配置した。回転ドラムは真空チャンバーの鉛直方向に延びる中心軸の回りに回転(自転)可能に配置され、基板ホルダに保持された基板を、スパッタ成膜ゾーンと、酸化反応ゾーンとの間で繰り返し移動させることが可能である。本例では、回転ドラムを中心軸の回りに100rpmの回転速度で回転させた。これら以外は、上述した《実験例1〜8》と同じ条件で、中間薄膜の成膜と反応を繰り返し実施して最終薄膜を形成し、同様の評価を行った。結果を表1に示す。
4… 真空槽
44… 第1仕切壁
6… メインドラム(第1の筒体)
6a… 小円筒体(第1の筒体)
Z1… メインドラムの中心軸線(第2の中心軸)
62,62a… 側壁
64,64a… 第2仕切壁
66,66a… 開口窓
8,8a… 第1サーボモータ(第2の駆動手段)
10,10a… 第1駆動制御装置
12… サブドラム(第2の筒体)
Z2… サブドラムの中心軸線(第1の中心軸)
14… 基板ホルダ
16… 第2サーボモータ(第1の駆動手段)
18… 第2駆動制御装置
20… 成膜プロセスゾーン(成膜ゾーン)
30… 反応プロセスゾーン(反応ゾーン)
Claims (13)
- 真空を維持した状態で、基板ホルダに保持された基板を成膜ゾーンと、真空槽の鉛直方向を長手方向とする筒状に形成され前記真空槽内の略中央付近に配置された反応ゾーンとの間で繰り返し移動させる工程と、
金属ターゲットをスパッタすることにより、前記成膜ゾーンに導入された基板に超薄膜を形成する工程と、
反応性ガスを接触させることにより、前記反応ゾーンに導入された基板の前記超薄膜の膜組成を変換させる工程とを、有する成膜方法であって、
前記基板ホルダの自転軸を第1の中心軸とし、前記反応ゾーンの中心軸を第2の中心軸としたときに、前記基板ホルダを前記第1の中心軸の回りに自転させながら前記第2の中心軸の回りに公転させることによって、前記反応ゾーンに面する領域内で前記基板ホルダを移動させることを特徴とする成膜方法。 - 請求項1に記載の成膜方法において、
前記成膜ゾーンを、前記真空槽の側壁に沿って複数形成し、
前記基板ホルダを、前記第2の中心軸と同心の円上に沿って、かつ略等分周した位置に形成された複数の前記第1の中心軸の回りに自転可能に配置し、
各基板ホルダのそれぞれを自転させながら公転させることを特徴とする成膜方法。 - 請求項1又は2記載の成膜方法において、前記基板ホルダの自転速度と公転速度をそれぞれ独立して制御する成膜方法。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の成膜方法において、前記基板ホルダの自転速度が公転速度より早くなるよう制御する成膜方法。
- 請求項3又は4に記載の成膜方法において、前記公転速度に対する前記自転速度の比(自転速度/公転速度)が20以上である成膜方法。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の成膜方法において、前記基板ホルダに保持された基板が前記成膜ゾーンに面する領域内に導入されてから導出されるまでの間に、前記基板ホルダを第1の中心軸の回りに少なくとも1周回、回転させる成膜方法。
- 基板ホルダに保持される基板を成膜ゾーンと反応ゾーンとの間で繰り返し移動させる基板保持移動手段と、
金属ターゲットをスパッタすることにより前記成膜ゾーンに導入される基板に超薄膜を形成する成膜ゾーンと、
反応性ガスを接触させることにより前記反応ゾーンに導入される基板の前記超薄膜の膜組成を変換させる反応ゾーンとを、真空槽内に少なくとも有し、前記反応ゾーンが、前記真空槽の鉛直方向を長手方向とする筒状に形成されるとともに前記真空槽内の略中央付近に配置されている成膜装置であって、
中心軸の回りに前記基板ホルダを自転させる第1の駆動手段と、
前記反応ゾーンに面する領域内で前記基板ホルダを移動させる第2の駆動手段とを有し、
前記基板ホルダの自転軸を第1の中心軸とし、前記反応ゾーンの中心軸を第2の中心軸としたときに、前記第2の中心軸と同心の円上に沿って前記第1の中心軸が形成してあり、前記第1の中心軸の回りに前記基板ホルダが自転可能に配置してあり、
前記第1の駆動手段は前記第1の中心軸の回りに前記基板ホルダを自転させ、前記第2の駆動手段は前記第2の中心軸の回りに前記基板ホルダを公転させるように構成してある成膜装置。 - 請求項7に記載の成膜装置において、
前記成膜ゾーンを、前記真空槽の側壁に沿って複数形成し、
前記第2の中心軸と同心の円上に沿って、かつ略等分周した位置に、前記第1の中心軸が複数形成してあり、
各第1の中心軸の回りに前記基板ホルダが自転可能に配置してあり、
各基板ホルダごとに、前記第1の駆動手段が複数設置してある成膜装置。 - 請求項8に記載の成膜装置において、
前記第2の中心軸の回りに自転する中空状の第1の筒体と、
前記第1の筒体の内部に形成された前記各第1の中心軸の回りにそれぞれ自転し、外周面に前記基板ホルダを装着する複数の第2の筒体とを備え、
前記第1の駆動手段は、前記第1の中心軸の回りに前記第2の筒体を自転させるものであり、前記第2の駆動手段は、前記第2の中心軸の回りに前記第1の筒体を自転させるとともに前記第2の円筒体を公転させるように構成してある成膜装置。 - 請求項9に記載の成膜装置において、
前記第1の筒体の外周には、前記第2の中心軸の軸線方向を長手方向とする開口窓が前記第1の筒体の回転方向に沿って断続的に複数形成してあり、
前記第1の筒体の内壁に一端が固定され、他端が前記第2の中心軸に向けて延びる複数の仕切手段により前記第1の筒体の内部が複数の領域に区画してあり、この区画された各領域に、複数の前記第2の筒体が配置してある成膜装置。 - 請求項7〜10のいずれかに記載の成膜装置において、前記第1の駆動手段と前記第2の駆動手段の各作動状況を別々に制御可能な制御手段をさらに有する成膜装置。
- 請求項11に記載の成膜装置において、前記制御手段は、前記基板ホルダの自転速度が公転速度より早くなるように制御する成膜装置。
- 請求項11又は12に記載の成膜装置において、前記制御手段は、前記基板ホルダに保持された基板が、前記成膜ゾーンに面する領域に導入されてから導出されるまでの間に、前記基板ホルダを第1の中心軸の回りに少なくとも1周回、回転させるように制御する成膜装置。
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