JP6932873B1 - 成膜装置、成膜装置の制御装置及び成膜方法 - Google Patents
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
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- C23C14/564—Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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-
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Abstract
Description
しかし、特許文献1記載の薄膜形成方法では、密着膜と基材との界面および密着膜の膜中に水(H2O)ガス起因の水素や酸素が混入し、密着膜と基材との十分な密着性が得られない。
しかしながら、特許文献2に記載の成膜装置では、活性金属補助ターゲットを取付けた補助カソードが、基板および該基板ホルダの脇位置でチャンバ内壁側に向いているため、チャンバ内壁側以外の空間内の残留酸素や窒素などを捕獲するゲッターとしては不十分である。
上記目的を達成するために、請求項5記載の発明は、プロセス室と、前記プロセス室内に設けられ、基材上に密着膜を形成する処理部と、前記プロセス室内を真空排気可能な排気部と、前記プロセス室内に前記密着膜を形成するためのガスを導入するガス導入部と、を有する成膜装置の制御装置であって、前記制御装置は、制御プログラムを記憶する記憶部を備え、前記制御プログラムは、前記プロセス室内に、前記プロセス室内に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜する第1工程と、前記第1工程後に所定時間、前記プロセス室内を排気する第2工程と、前記第2工程後、前記プロセス室内に、前記プロセス室内に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜する第3工程と、前記第3工程後に所定時間、前記プロセス室内を排気する第4工程、前記第4工程後、前記プロセス室内に設けられた基材上に密着膜を形成する密着膜形成工程と、を含む、前記第1工程又は前記第3工程の時間をP1、前記第1工程と前記第2工程の合計時間又は前記第3工程と前記第4工程の合計時間をPとした場合、デューティ比D=P1/Pが、34パーセント以上66パーセント以下になるように、前記排気部と前記ガス導入部とを制御することを特徴とする制御装置としたものである。
上記目的を達成するために、請求項9記載の発明は、プロセス室内に、前記プロセス室内に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜する第1工程と、前記第1工程後に所定時間、前記プロセス室内を排気する第2工程と、前記第2工程後、前記プロセス室内に、前記プロセス室内に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜する第3工程と、前記第3工程後に所定時間、前記プロセス室内を排気する第4工程と、前記第4工程後、前記プロセス室内に設けられた基材上に、密着膜を形成する密着膜形成工程と、を含む成膜方法としたものである。
本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
図1は本発明の第1実施形態の成膜装置を鉛直方向に沿った面で切断した断面図である。ここで、XY平面は水平面に平行な面であり、Z軸は鉛直方向に平行な軸である。
本発明の成膜装置の第1の大きな特徴点は、プロセス室50の内壁表面は、プロセス室50内に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい材料で形成された防着板MS1が設置されており、ゲッター材供給源MS1として機能することである。ゲッター効果が大きな材料は、例えばチタン(Ti)であり、密着膜の材料であることが望ましい。密着膜は、基材上に電子部品に接続される配線の下地となる膜であることが好ましく、Ti膜、TiN膜、Ta膜、TaN膜、Ni膜、Cr膜、NiCr合金膜、Ta合金膜、Cu合金膜ことが好ましい。
防着板MS1は、基板Sと対向する、プロセス室50の内壁上面に設置することが望ましいが、基板Sと対向しない、プロセス室50の内壁両側面に設置しても良い。
図1に示すように、本発明の成膜装置は、プロセス室50と、プロセス室50内に設けられ、基材S上に電子部品に接続される配線の下地となる密着膜を形成する処理部FF1と、プロセス室50内を真空排気可能な排気部V50と、プロセス室50内に前記密着膜を形成するためのガスを導入するガス導入部G1と、プロセス室50の中で基材Sを保持する保持部60と、基材Sがプロセス室50の中の成膜領域を通過するように基材Sを保持した保持部60を移動させる駆動部(不図示)と、保持部60を冷却する冷却部(不図示)と、排気部V50とガス導入部G1とを制御する制御装置(不図示)とを備える。制御装置の詳細は、後述する第2図で説明する。
制御装置は、制御プログラムを記憶する記憶部を備える。
処理部FF1は複数のターゲット(T1、T2)およびイオンガンI1を保持する支持体を回転させる回転カソードで構成されている。
ターゲットT1は、プロセス室内50に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質である、例えばチタン(Ti)であり、基材S上に形成される密着膜(Ti膜、TiN膜、Ta膜、TaN膜、Ni膜、Cr膜、NiCr合金膜、Ta合金膜、Cu合金膜)の材料であることが望ましい。
ターゲットT2は、例えば、銅(Cu)であり、密着膜上に形成されるシード膜の材料であることが望ましい。シード膜は密着膜上に形成される配線を形成するための膜であることが好ましく、Cu膜、CuAl合金膜、CuW合金膜であることが好ましい。
前述の通り、プロセス室50の内壁表面は、プロセス室50内に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい防着板が設置されており、ゲッター材供給源MSとして機能する。
この状態でイオンガンI1に不図示の電圧を印加して、Arガスをプラズマ化すると、例えば、Ti製の防着板MS1がスパッタリングされ、成膜領域FFA(基板Sと対向する側)のプロセス室50の内壁およびイオンガンI1の磁極にTi膜を付着させることができる。
なお、イオンガンI1を使用せずに、例えば、Ti製のターゲットT1を用いても良い。この場合には、ターゲットT1を成膜領域FFA以外(基板Sと対向しない側)に向ける。この状態でターゲットT1に電圧を印加して、Arガスをプラズマ化すると、防着板MS1にTi膜が成膜され、成膜領域FFA以外(基板Sと対向しない側)のプロセス室50の内壁にプロセス室50内に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい材料を付着させることができる。
図3は本発明の第1実施形態の実施例1−1、実施例1−2及び実施例1−3の成膜方法のフローを示す図である。本発明の成膜方法の大きな特徴点は、図1に示すプロセス室内50に設けられた基材S上に、密着膜を形成する密着膜形成工程前に、プロセス室50内に、プロセス室内50に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜する第1工程(ステップ102)と、第1工程後(ステップ102)に所定時間、プロセス室内50を排気する第2工程(ステップ103)とを、少なくとも2回以実施したことである。図3に示すように、本発明の成膜方法は、プロセス室内50に、プロセス室内50に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜する第1工程(ステップ102)と、第1工程後(ステップ102)に所定時間、プロセス室内50を排気する第2工程(ステップ103)と、第2工程後(ステップ103)、プロセス室内50に、プロセス室内50に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜する第3工程(ステップ104)と、第3工程後(ステップ104)に所定時間、プロセス室内50を排気する第4工程(ステップ105)と、第4工程後(ステップ105)、プロセス室内50に設けられた基材上Sに、密着膜を形成する密着膜形成工程(ステップ107)と、を含む。なお、以下、本明細書において、「ゲッタープロセス」とは、図3に示す、「プロセス室内50に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜する第1工程(ステップ102)」と「第1工程(ステップ102)後に所定時間、プロセス室内50を排気する第2工程(ステップ103)」、又は、「プロセス室内50に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜する第3工程(ステップ104)」と「第3工程(ステップ104)に所定時間、プロセス室内50を排気する第4工程(ステップ105)」と、をいう。
「ゲッター工程」とは、前記ゲッタープロセスを少なくとも2回以上行う工程をいう。図3の示す「ステップ102からステップ105」を「ゲッター工程」という。従って、本明細書においては、図3に示すステップ104の後に、図3に示す(ステップ102とステップ103)又は(ステップ104とステップ105)とを行うことも「ゲッター工程」という。
図3に示すように、ステップ102の第1工程前に、基材Sの表面をエッチングするエッチング工程(ステップ101)、ステップ105の第4工程後、基材Sの表面をエッチングするエッチング工程(ステップ106)、ステップ102の第1工程前及びステップ105の第4工程後、基材Sの表面をエッチングするエッチング工程(ステップ101とステップ106)を含めても良い。
図3に示すように、密着膜形成工程後(ステップ107)、密着膜上に、配線を形成するためのシード膜を形成するシード膜形成工程(ステップ107)を含めても良い。
ステップ101又はステップ102の基材Sは、Si基板、ガラス製若しくは樹脂製の角状部材や支持体に固定された樹脂フィルムのいずれかであることが望ましい。
ステップ107の密着膜は、Ti膜、TiN膜、Ta膜、TaN膜、Ni膜、Cr膜、NiCr合金膜、Ta合金膜、Cu合金膜のいずれかであることが望ましい。
ステップ108のシード膜は、Cu膜、CuAl合金膜、CuW合金膜のいずれかであることが望ましい。
ステップ101又はステップ106のエッチング工程を行う場合、複数のターゲットおよびイオンガンを保持する保持体を回転させてイオンガンI1を成膜領域FFA(基材S側)に向ける。ガス導入部G1からプロセス室50内の圧力が安定化した後にイオンガンI1に電圧を印加して、Arガスをプラズマ化する。そして、基材Sをエッチングする。ステップ101又はステップ106のエッチング工程が完了した時点でイオンガンI1への電圧印加を停止する。
ステップ102の第1工程又はステップ104の第3工程を行う場合、複数のターゲットおよびイオンガンを保持する保持体を回転させて、イオンガンI1を成膜領域FFA以外(基材Sと対向しない側)に向ける。成膜領域FFA以外のプロセス室50のチャンバ内壁には、ゲッター材供給源MS1として、防着板MS1が設置されており、この状態でイオンガンI1に電圧を印加して、Arガスをプラズマ化すると、防着板MS1がスパッタリングされ、成膜領域FFA(基板Sと対向する側)のプロセス室50の内壁に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜することができる。
ステップ107で密着膜形成工程を行う場合、複数のターゲットおよびイオンガンを保持する保持体を回転させて、ターゲットT1を成膜領域FFA(基材S側)に向ける。プロセス室50の圧力が安定化した後にターゲットT1に予め設定された電力を供給しArガスをプラズマ化する。そして、基材Sに密着膜を成膜する。
ステップ108でシード膜形成工程を行う場合、複数のターゲットおよびイオンガンを保持する保持体を回転させて、ターゲットT2を成膜領域FFA(基材S側)に向ける。プロセス室50の圧力が安定化した後にターゲットT2に予め設定された電力を供給しArガスをプラズマ化する。そして、密着膜上にシード膜を成膜する。
ステップ102の第1工程又はステップ104の第3工程以外は、前記実施例1−1と同様である。
ステップ102の第1工程又はステップ104の第3工程は、ターゲットT1でも可能である。この場合には、複数のターゲットおよびイオンガンを保持する保持体を回転させて、ターゲットT1を成膜領域FFA以外(基材Sと対向しない側)に向ける。プロセス室50の圧力が安定化した後にターゲットT1に予め設定された電力を供給しArガスをプラズマ化する。そして、成膜領域FFA以外のプロセス室50の内壁に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜することができる。
ステップ102の第1工程又はステップ104の第3工程以外は、前記実施例1−1と同様である。
ステップ102の第1工程又はステップ104の第3工程は、前述したイオンガンI1を用いる方法とターゲットT1を用いる方法とを併用しても良い。成膜領域FFA(基板Sと対向する側)のプロセス室50の内壁及び成膜領域FFA(基板Sと対向する側)のプロセス室50の内壁に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい材料を付着させることができる。
制御プログラムは、プロセス室内50に、プロセス室内に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜する第1工程(ステップ102)と、第1工程後(ステップ102)に所定時間、プロセス室内を排気する第2工程(ステップ103)と、第2工程後(ステップ103)、プロセス室内50に、プロセス室内に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜する第3工程(ステップ104)と、第3工程後(ステップ104)に所定時間、プロセス室内50を排気する第4工程(ステップ105)と、第4工程後(ステップ105) 、プロセス室内50に設けられた基材S上に、密着膜を形成する密着膜形成工程と、を含み、第1工程又(ステップ102)は第3工程(ステップ104)の時間をP1、第1工程(ステップ102)と第2工程(ステップ103)の合計時間又は第3工程(ステップ104)と第4工程(ステップ105)の合計時間をPとした場合、デューティ比D=P1/Pが、34パーセント以上66パーセント以下になるように、排気部V50とガス導入部G1とを制御する。
まず、図4に模式的に示されているように、基材Sの表面に膜を形成するために、不図示の搬送機構によって基材Sをプロセス室50内に搬送し、保持部60に基材Sを保持する。
なお、プロセス室50に供給するArガスは、ガス導入部G1を用いて、第1工程(図3のステップ102)の開始と同時にプロセス室50内への供給を開始し、第1工程の終了と同時にプロセス室内への供給を停止することが望ましい。
また、プロセス室50内の排気は、排気部V50を用いて、第1工程(図3のステップ102)の開始前又は開始と同時に、プロセス室50内の排気を開始することが望ましい。
また、プロセス室50に供給する電力は、図2に示す電源(SP)又は電源(IG)を用いて、前記第1工程の開始と同時にプロセス室内への供給を開始し、第1工程の終了と同時にプロセス室内への供給を停止することが望ましい。
これにより、第1回ゲッタープロセス(図3のステップ102とステップ103に相当)が終了する。
なお、プロセス室50に供給するArガスは、ガス導入部G1を用いて、第3工程(図3のステップ104)の開始と同時にプロセス室50内への供給を開始し、第3工程の終了と同時にプロセス室内への供給を停止することが望ましい。
また、プロセス室50に供給する電力は、図2に示す電源(SP)又は電源(IG)を用いて、前記第3工程の開始と同時にプロセス室内への供給を開始し、第3工程の終了と同時にプロセス室内への供給を停止することが望ましい。
これにより、第2回ゲッタープロセス(図3のステップ104とステップ105に相当)が終了し、図3の「ゲッター工程」が終了する。
図3に示すステップ102の第1工程又はステップ104の第3工程は、ターゲットT1でも可能である。この場合には、図6(図3のステップ102又はステップ104に相当)に模式的に示されているように、複数のターゲットおよびイオンガンを保持する保持体を回転させて、ターゲットT1を成膜領域FFA以外(基材Sと対向しない側)に向ける。プロセス室50の圧力が安定化した後にターゲットT1に予め設定された電力を供給しArガスをプラズマ化する。そして、成膜領域FFA以外のプロセス室50の内壁に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜することができる。
更に、図3に示すステップ102の第1工程又はステップ104の第3工程は、前述したイオンガンI1を用いる方法とターゲットT1を用いる方法とを併用しても良い。この場合には、図5に示すように、イオンガンI1を成膜領域FFA以外(基材Sと対向しない側)に向ける。この時、ターゲットT1はプロセス室50の内壁の側壁と対向した位置になる。この状態で、プロセス室50の圧力が安定化した後に、イオンガンI1に電圧を印加し、ターゲットT1に予め設定された電力を供給しArガスをプラズマ化する。成膜領域FFA(基板Sと対向する側)のプロセス室50の内壁の側壁及び成膜領域FFA(基板Sと対向する側)のプロセス室50の内壁に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい材料を付着させることができる。
また、前述したイオンガンI1を用いる方法とターゲットT1を用いる方法とを併用する方法は、図6の場合でも可能である。この場合には、図6(図3のステップ102又はステップ104に相当)に模式的に示されているように、複数のターゲットおよびイオンガンを保持する保持体を回転させて、ターゲットT1を成膜領域FFA以外(基材Sと対向しない側)に向ける。この場合、イオンガンI1は、プロセス室50の内壁の側壁と対向した位置になる。この状態で、プロセス室50の圧力が安定化した後に、イオンガンI1に電圧を印加し、ターゲットT1に予め設定された電力を供給しArガスをプラズマ化する。成膜領域FFA(基板Sと対向する側)のプロセス室50の内壁の側壁及び成膜領域FFA(基板Sと対向する側)のプロセス室50の内壁に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい材料を付着させることができる。
また、前述したイオンガンI1を用いる方法とターゲットT1を用いる方法とを併用する方法は、図5の場合と図6の場合とを併用することでも可能である。
この場合には、図5に示すように、イオンガンI1を成膜領域FFA以外(基材Sと対向しない側)に向ける。この状態で、プロセス室50の圧力が安定化した後に、イオンガンI1に電圧を印加し、Arガスをプラズマ化する。成膜領域FFA(基板Sと対向する側)のプロセス室50の内壁の側壁及び成膜領域FFA(基板Sと対向する側)のプロセス室50の内壁に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい材料を付着させる。
この時、イオンガンI1により、プロセス室50の上部内壁に形成された防着板MS1がスパッタリングされる。
この状態で、図6に示されているように、複数のターゲットおよびイオンガンを保持する保持体を回転させて、ターゲットT1を成膜領域FFA以外(基材Sと対向しない側)に向けると、ターゲットT1はプロセス室50の上部内壁と対向した状態となる。プロセス室50の圧力が安定化した後にターゲットT1に予め設定された電力を供給しArガスをプラズマ化する。これにより、イオンガンI1でスパッタリングされた、プロセス室50の上部内壁に形成された防着板MS1にもゲッター効果が大きい物質を成膜することができる。
以下、添付図面を参照しながら本発明の第2実施形態の成膜装置、成膜装置の制御装置及び成膜方法をその実施例1−1から実施例3−3を通して説明する。
第2実施形態のプロセス室50の基本構成は、第1実施形態のプロセス室の基本構成と同様であるが、処理部FFが、第1処理部FF1と第2処理部FF2とからなる点で、第1実施形態のプロセス室の基本構成とは相違する。
図9の成膜装置の第1の大きな特徴点は、プロセス室50の内壁表面は、プロセス室50内に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい材料(例えばTi膜)の防着板が設置されており、ゲッター材供給源MSとして機能することである。ゲッター材供給源MSは、第1処理部FF1の第1ゲッター材供給源MS1と第2処理部FF2の第2ゲッター材供給源MS2とからなる点で、第1実施形態のゲッター材供給源MS1とは相違する。
ここで、XY平面は水平面に平行な面であり、Z軸は鉛直方向に平行な軸である。成膜装置は基材Sに膜を形成する装置として構成される。基材Sは、例えば、キャリアCRによって保持された状態で搬送され処理されうる。
制御プログラムは、プロセス室内50に、プロセス室内に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜する第1工程(図2のステップ102)と、第1工程後(図2のステップ102)に所定時間、プロセス室内を排気する第2工程(図2のステップ103)と、第2工程後(図2のステップ103)、プロセス室内50に、プロセス室内に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜する第3工程(図2のステップ104)と、第3工程後(図2のステップ104)に所定時間、プロセス室内50を排気する第4工程(図2のステップ105)と、第4工程後(図2のステップ105)、プロセス室50内に設けられた基材S上に、密着膜を形成する密着膜形成工程(図2のステップ107)と、を含み、第1工程又(図2のステップ102)は第3工程(図2のステップ104)の時間をP1、第1工程(図2のステップ102)と第2工程(図2のステップ103)の合計時間又は第3工程(図2のステップ104)と第4工程(図2のステップ105)の合計時間をPとした場合、デューティ比D=P1/Pが、34パーセント以上66パーセント以下になるように、排気部V50とガス導入部G1とを制御する。
図11は、第2実施形態の成膜装置を使用した場合における実施例1−1、実施例1−2及び実施例1−3の成膜方法のフローを示す図である。以下、このフローチャートを参照して、各工程を説明する。ゲッター工程33の基本構成は、図2の第1実施形態の成膜装置を使用した場合における成膜方法と同じである。即ち、図11のゲッター工程33は、図2の成膜方法のステップ102からステップ105から構成される。
図11の実施例1−1の成膜方法が図2の成膜方法と相違する点は、キャリア移載:ステップ31、密着膜用ターゲットクリーニング工程:ステップ34:シード膜用ターゲットクリーニング工程:ステップ36、キャリア排出工程:ステップ38を追加したことである。
また、本実施例1−1によれば、プロセス室50内の圧力若しくは四重極型質量分析計RGAでプロセス室50内の水(H2O)分圧を常時測定することで、所定の圧力以下となるまでゲッター工程を継続することができるので、密着膜形成時のプロセス室50内の雰囲気を安定化することができる。
次に、図11の実施例1−1の成膜方法のフローチャートを用いて、実施例1−1の変形例である実施例1−2の成膜方法について、説明する。実施例1−2の成膜方法が、実施例1−1の成膜方法と相違する点は、ステップ33である。ゲッター工程33の基本構成は、図2の成膜方法と同じである。即ち、図11のゲッター工程33は、図2の成膜方法のステップ102からステップ105から構成される。ゲッタープロセスは図2の成膜方法のステップ102とステップ103又はステップ104とステップ105から構成される。
以下、図11のフローチャート及び図6を参照して、ステップ33について説明する。ステップ31、ステップ32,ステップ34からステップ38の各工程は、実施例1−1の各工程と同じなので、説明を省略する。
次に、図11の実施例1−1の成膜方法のフローチャートを用いて、実施例1−1の変形例である実施例1−3の成膜方法について、説明する。実施例1−3の成膜方法が、実施例1−1の成膜方法と相違する点は、ステップ33である。ゲッター工程33の基本構成は、図2の成膜方法と同じである。即ち、図11のゲッター工程33は、図2の成膜方法のステップ102からステップ105から構成される。ゲッタープロセスは図2の成膜方法のステップ102とステップ103又はステップ104とステップ105から構成される。
以下、図11のフローチャート及び図5を参照して、ステップ33について説明する。ステップ31、ステップ32,ステップ34からステップ38の各工程は、実施例1−1の各工程と同じなので、説明を省略する。
また、前述したイオンガンI1、I2を用いる方法とターゲットT1、T3を用いる方法とを併用する方法は、図6の場合でも可能である。この場合には、図6に示すように、複数のターゲットおよびイオンガンを保持する保持体を回転させて、ターゲットT1、T3を成膜領域FFA以外(基材Sと対向しない側)に向ける。この場合、イオンガンI1、I2は、プロセス室50の内壁の側壁と対向した位置になる。この状態で、プロセス室50の圧力が安定化した後に、イオンガンI1、I2に電圧を印加し、ターゲットT1、T3に予め設定された電力を供給しArガスをプラズマ化する。成膜領域FFA(基板Sと対向する側)のプロセス室50の内壁の側壁及び成膜領域FFA(基板Sと対向する側)のプロセス室50の内壁に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい材料を付着させることができる。
また、前述したイオンガンI1、I2を用いる方法とターゲットT1、T3を用いる方法とを併用する方法は、図5の場合と図6の場合とを併用することでも可能である。
この場合には、図5に示すように、イオンガンI1、I2を成膜領域FFA以外(基材Sと対向しない側)に向ける。この状態で、プロセス室50の圧力が安定化した後に、イオンガンI1、I2に電圧を印加し、Arガスをプラズマ化する。成膜領域FFA(基板Sと対向する側)のプロセス室50の内壁の側壁及び成膜領域FFA(基板Sと対向する側)のプロセス室50の内壁に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい材料を付着させる。
この時、イオンガンI1、I2により、プロセス室50の上部内壁に形成された防着板MS1、MS2がスパッタリングされる。
この状態で、図6に示されているように、複数のターゲットおよびイオンガンを保持する保持体を回転させて、ターゲットT1、T3を成膜領域FFA以外(基材Sと対向しない側)に向けると、ターゲットT1、T3はプロセス室50の上部内壁と対向した状態となる。プロセス室50の圧力が安定化した後にターゲットT1、T3に予め設定された電力を供給しArガスをプラズマ化する。これにより、イオンガンI1、I2でスパッタリングされた、プロセス室50の上部内壁に形成された防着板MS1、MS2にもゲッター効果が大きい物質を成膜することができる。
上述の図11の実施例1−1では、エッチング工程と密着膜形成工程の間にゲッター工程を行う例について説明したが、ゲッター工程をエッチング工程の前に行ってもよい。ゲッター工程をエッチング工程の前に行う例について、実施例2−1として以下に説明する。図12は、実施例2−1、実施例2−2及び実施例2−3の成膜方法の処理手順を示すフローチャートである。ゲッタープロセスとゲッター工程42の基本構成は、図2の成膜方法と同じである。即ち、図6のゲッター工程42は、図2の成膜方法のステップ102からステップ105から構成される。ゲッタープロセスは図2の成膜方法のステップ102とステップ103又はステップ104とステップ105から構成される。
次に、図12の実施例2−1の成膜方法のフローチャートを用いて、実施例2−1の変形例である実施例2−2の成膜方法について、説明する。実施例2−2の成膜方法が、実施例2−1の成膜方法と相違する点は、ステップ42である。ゲッター工程42の基本構成は、図2の成膜方法と同じである。即ち、図12のゲッター工程33は、図2の成膜方法のステップ102からステップ105から構成される。ゲッタープロセスは図2の成膜方法のステップ102とステップ103又はステップ104とステップ105から構成される。
以下、図12のフローチャート及び図6を参照して、ステップ42について説明する。ステップ41、ステップ43からステップ48の各工程は、実施例2−1の各工程と同じなので、説明を省略する。
次に、図12の実施例2−1の成膜方法のフローチャートを用いて、実施例2−1の変形例である実施例2−3の成膜方法について、説明する。実施例2−3の成膜方法が、実施例2−1の成膜方法と相違する点は、ステップ42である。ゲッター工程42の基本構成は、図2の成膜方法と同じである。即ち、図12のゲッター工程42は、図2の成膜方法のステップ102からステップ105から構成される。ゲッタープロセスは図2の成膜方法のステップ102とステップ103又はステップ104とステップ105から構成される。
以下、図12のフローチャート及び図5を参照して、ステップ42について説明する。ステップ41、ステップ43からステップ48の各工程は、実施例2−1の各工程と同じなので、説明を省略する。
また、前述したイオンガンI1、I2を用いる方法とターゲットT1、T3を用いる方法とを併用する方法は、図6の場合でも可能である。この場合には、図6に示すように、複数のターゲットおよびイオンガンを保持する保持体を回転させて、ターゲットT1、T3を成膜領域FFA以外(基材Sと対向しない側)に向ける。この場合、イオンガンI1、I2は、プロセス室50の内壁の側壁と対向した位置になる。この状態で、プロセス室50の圧力が安定化した後に、イオンガンI1、I2に電圧を印加し、ターゲットT1、T3に予め設定された電力を供給しArガスをプラズマ化する。成膜領域FFA(基板Sと対向する側)のプロセス室50の内壁の側壁及び成膜領域FFA(基板Sと対向する側)のプロセス室50の内壁に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい材料を付着させることができる。
また、前述したイオンガンI1、I2を用いる方法とターゲットT1、T3を用いる方法とを併用する方法は、図5の場合と図6の場合とを併用することでも可能である。
この場合には、図5に示すように、イオンガンI1、I2を成膜領域FFA以外(基材Sと対向しない側)に向ける。この状態で、プロセス室50の圧力が安定化した後に、イオンガンI1、I2に電圧を印加し、Arガスをプラズマ化する。成膜領域FFA(基板Sと対向する側)のプロセス室50の内壁の側壁及び成膜領域FFA(基板Sと対向する側)のプロセス室50の内壁に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい材料を付着させる。
この時、イオンガンI1、I2により、プロセス室50の上部内壁に形成された防着板MS1、MS2がスパッタリングされる。
この状態で、図6に示されているように、複数のターゲットおよびイオンガンを保持する保持体を回転させて、ターゲットT1、T3を成膜領域FFA以外(基材Sと対向しない側)に向けると、ターゲットT1、T3はプロセス室50の上部内壁と対向した状態となる。プロセス室50の圧力が安定化した後にターゲットT1、T3に予め設定された電力を供給しArガスをプラズマ化する。これにより、イオンガンI1、I2でスパッタリングされた、プロセス室50の上部内壁に形成された防着板MS1、MS2にもゲッター効果が大きい物質を成膜することができる。
上述の実施例1−1では、エッチング工程と密着膜形成工程の間にゲッター工程を行う例、実施例2−1ではゲッター工程をエッチング工程の前に行う例について各々説明したが、ゲッター工程をエッチング工程の前と、エッチング工程と密着膜形成工程の間の両方に行ってもよい。ゲッター工程をエッチング工程の前と、エッチング工程と密着膜形成工程の間の両方に行う例について、実施例3−1として以下に説明する。図13は、実施例3−1、実施例3−2及び実施例3−3の成膜方法のフローチャートである。ゲッター工程52及びゲッター工程54の基本構成は、図2の成膜方法と同じである。即ち、図6のゲッター工程42は、図2の成膜方法のステップ102からステップ105から構成される。ゲッタープロセスは図2の成膜方法のステップ102とステップ103又はステップ104とステップ105から構成される。
次に、図13の実施例3−1の成膜方法のフローチャートを用いて、実施例3−1の変形例である実施例3−2の成膜方法について、説明する。実施例3−2の成膜方法が、実施例3−1の成膜方法と相違する点は、ステップ52とステップ54である。ゲッター工程52とゲッター工程54の基本構成は、図2の成膜方法と同じである。即ち、図13のゲッター工程52とゲッター工程54は、図2の成膜方法のステップ102からステップ105から構成される。ゲッタープロセスは図2の成膜方法のステップ102とステップ103又はステップ104とステップ105から構成される。
以下、図13のフローチャート及び図6を参照して、ステップ52とステップ54について説明する。ステップ51、ステップ53,ステップ55からステップ58の各工程は、実施例3−1の各工程と同じなので、説明を省略する。
次に、図13の実施例3−1の成膜方法のフローチャートを用いて、実施例3−1の変形例である実施例3−3の成膜方法について、説明する。実施例3−3の成膜方法が、実施例3−1の成膜方法と相違する点は、ステップ52とステップ54である。ゲッター工程52とゲッター工程54の基本構成は、図2の成膜方法と同じである。即ち、図13のゲッター工程52とゲッター工程54は、図2の成膜方法のステップ102からステップ105から構成される。ゲッタープロセスは図2の成膜方法のステップ102とステップ103又はステップ104とステップ105から構成される。
以下、図13のフローチャート及び図5を参照して、ステップ52とステップ54について説明する。ステップ51、ステップ53,ステップ55からステップ58の各工程は、実施例3−1の各工程と同じなので、説明を省略する。
また、前述したイオンガンI1、I2を用いる方法とターゲットT1、T3を用いる方法とを併用する方法は、図6の場合でも可能である。この場合には、図6に示すように、複数のターゲットおよびイオンガンを保持する保持体を回転させて、ターゲットT1、T3を成膜領域FFA以外(基材Sと対向しない側)に向ける。この場合、イオンガンI1、I2は、プロセス室50の内壁の側壁と対向した位置になる。この状態で、プロセス室50の圧力が安定化した後に、イオンガンI1、I2に電圧を印加し、ターゲットT1、T3に予め設定された電力を供給しArガスをプラズマ化する。成膜領域FFA(基板Sと対向する側)のプロセス室50の内壁の側壁及び成膜領域FFA(基板Sと対向する側)のプロセス室50の内壁に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい材料を付着させることができる。
また、前述したイオンガンI1、I2を用いる方法とターゲットT1、T3を用いる方法とを併用する方法は、図5の場合と図6の場合とを併用することでも可能である。
この場合には、図5に示すように、イオンガンI1、I2を成膜領域FFA以外(基材Sと対向しない側)に向ける。この状態で、プロセス室50の圧力が安定化した後に、イオンガンI1、I2に電圧を印加し、Arガスをプラズマ化する。成膜領域FFA(基板Sと対向する側)のプロセス室50の内壁の側壁及び成膜領域FFA(基板Sと対向する側)のプロセス室50の内壁に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい材料を付着させる。
この時、イオンガンI1、I2により、プロセス室50の上部内壁に形成された防着板MS1、MS2がスパッタリングされる。
この状態で、図6に示されているように、複数のターゲットおよびイオンガンを保持する保持体を回転させて、ターゲットT1、T3を成膜領域FFA以外(基材Sと対向しない側)に向けると、ターゲットT1、T3はプロセス室50の上部内壁と対向した状態となる。プロセス室50の圧力が安定化した後にターゲットT1、T3に予め設定された電力を供給しArガスをプラズマ化する。これにより、イオンガンI1、I2でスパッタリングされた、プロセス室50の上部内壁に形成された防着板MS1、MS2にもゲッター効果が大きい物質を成膜することができる。
前述した本発明のゲッター工程を行わない従来の工程(前述した特許文献1)で密着膜形成工程を行った。図14は、ゲッター工程を行わない成膜方法の処理手順を示すフローチャートである。
なお、P1において、プロセス室50に供給するArガスは、図3に示す第1工程又は第3工程の開始と同時にプロセス室内への供給を開始し、第1工程又は第3工程の終了と同時にプロセス室内への供給を停止することが望ましい。
また、プロセス室内50の排気は、図3に示す第1工程の開始前又は開始と同時に、プロセス室内の排気を開始することが望ましい。
また、P2において、プロセス室内50の排気は、図3に示す第1工程又は第3工程の終了と同時にプロセス室内へのArガスの供給を停止した状態で、所定時間行うことが望ましい。
プロセス室50内へのArガスの供給は図1、図9の成膜装置のガス導入部G1で、プロセス室50内の排気は図1、図9の成膜装置の排気部V50で行う。
なお、P1において、プロセス室50に供給する電力は、図3の示す第1工程又は第3工程の開始と同時にプロセス室内への供給を開始し、第1工程又は第3工程の終了と同時にプロセス室内への供給を停止する。
また、プロセス室内50の排気は、図3に示す第1工程の開始前又は開始と同時に、プロセス室内の排気を開始することが望ましい。
また、P2において、プロセス室内50の排気は、図3に示す第1工程又は第3工程の終了と同時にプロセス室内へのArガスの供給を停止した状態で、所定時間行うことが望ましい。
プロセス室50内への電力の出力は図2と図10の電源(SP)1022又は電源(IG)1023の出力信号で、プロセス室50内の排気は図1と図9の成膜装置の排気部V50で行う。
発明者は、生産性を低下することなく基材と密着膜との密着性を考慮した場合、水(H2O)分圧が0.3以下であることが望ましいことを発見した。
ゲッター工程時間を300秒とした場合、図17に示すようにデューティ比50パーセントでゲッタープロセスを2回以上繰り返すと水(H2O)分圧が0.3になった。これに対し、ゲッター工程時間を300秒とした場合、図17に示すようにゲッタープロセスを1回行うデューティ比100パーセントの場合、水(H2O)分圧が0.45になった。デューティ比50パーセントでゲッタープロセスを2回以上繰り返すと、ゲッタープロセスを1回行う場合の水(H2O)分圧と比較して、約2/3(0.3/0.45)に低減することができる。
一方、図17に示すように、ゲッタープロセスを1回行う場合、H2O分圧が0.3になるのは、ゲッター工程時間が400秒ある。このように、デューティ比50パーセントでゲッタープロセスを2回以上繰り返すと、ゲッター工程時間を100秒(400秒)短縮することができる。従って、デューティ比50パーセントでゲッタープロセスを2回以上繰り返すと、スループットは、ゲッタープロセスを1回行うデューティ比100パーセントの場合と比較して、約3/4(300/400)に低減することができる。
なお、前述したその他の成膜方法のゲッター工程(実施形態1の実施例1−1と実施例1−3、実施形態2の実施例1−1と実施例1−3と実施例2−1と実施例2−3と実施例3−1と実施例3−3)を実施した場合には、成膜領域FFAのプロセス室50のチャンバの内壁およびイオンガンの磁極に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい材料を付着させることができるので、図17に示す場合より、良い効果を得ることができる。
なお、前述したその他の成膜方法のゲッター工程(実施形態1の実施例1−1と実施例1−3、実施形態2の実施例1−1と実施例1−3と実施例2−1と実施例2−3と実施例3−1と実施例3−3)を実施した場合には、成膜領域FFAのプロセス室50のチャンバの内壁およびイオンガンの磁極に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい材料を付着させることができるので、図18に示す場合より、良い効果を得ることができる。
このように、本発明によれば、水(H2O)分圧は0.3以下となり、生産性を低下することなく基材Sと密着膜との密着性を向上できる。
更に、図15及び図16において、デューティ比D=P1/Pが34パーセントから66パーセントの範囲内で、第5工程及び前記第6工程のデューティ比D=P1/Pが、第3工程及び第4工程のデューティ比D=P1/Pより小さくなるように図1又は図9のガス導入部G1と、図1又は図9の排気部V50とを制御することが好ましい。
これにより、第3工程の時間P1が第1工程の時間P1より小さくなり、第5工程の時間P1が第3工程の時間P1より小さくなるので、相対的に、第4工程の時間P2が第2工程の時間P2より大きくなり、第6工程の時間P2が第4工程の時間P2より大きくなる。
これにより、水(H2O)分圧が高いゲッター工程初期のゲッター効果が大きくなるので、所望の水(H2O)分圧により短い時間で到達させることができ生産性向上が可能となる。
Claims (21)
- プロセス室と、
前記プロセス室内に設けられ、密着膜を形成する処理部と、
前記プロセス室内を真空排気可能な排気部と、
前記プロセス室内に前記密着膜を形成するためのガスを導入するガス導入部と、
を有する成膜装置の制御装置であって、
前記制御装置は、制御プログラムを記憶する記憶部を備え、
前記制御プログラムは、
前記プロセス室内に、前記プロセス室内に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜する第1工程と、
前記第1工程後に所定時間、前記プロセス室内を排気する第2工程と、
前記第2工程後、前記プロセス室内に、前記プロセス室内に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜する第3工程と、
前記第3工程後に所定時間、前記プロセス室内を排気する第4工程と、
前記第4工程後、前記プロセス室内に設けられた基材上に、前記密着膜を形成する密着膜形成工程と、を含む、
前記第1工程又は前記第3工程の時間をP1、前記第1工程と前記第2工程の合計時間又は前記第3工程と前記第4工程の合計時間をPとした場合、デューティ比D=P1/Pが、34パーセント以上66パーセント以下になるように、前記排気部と前記ガス導入部とを制御することを特徴とする制御装置。 - 前記プロセス室に供給するガスは、前記ガス導入部を用いて、前記第1工程又は前記第3工程の開始と同時にプロセス室内への供給を開始し、前記第1工程又は前記第3工程の終了と同時にプロセス室内への供給を停止することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
- 前記プロセス室内の排気は、前記排気部を用いて、前記第1工程の開始と同時にプロセス室内の排気を開始することを特徴とする請求項1又は2に記載の成膜装置。
- 前記プロセス室に供給する電力は、電源を用いて、前記第1工程又は前記第3工程の開始と同時に前記プロセス室内への供給を開始し、前記第1工程又は前記第3工程の終了と同時に前記プロセス室内への供給を停止することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の制御装置。
- プロセス室内に、前記プロセス室内に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜する第1工程と、
前記第1工程後に所定時間、前記プロセス室内を排気する第2工程と、
前記第2工程後、前記プロセス室内に、前記プロセス室内に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜する第3工程と、
前記第3工程後に所定時間、前記プロセス室内を排気する第4工程と、
前記第4工程後、前記プロセス室内に設けられた基材上に、密着膜を形成する密着膜形成工程と、を含み、
前記第1工程又は前記第3工程の時間をP1、前記第1工程と前記第2工程の合計時間又は前記第3工程と前記第4工程の合計時間をPとした場合、デューティ比D=P1/Pが、34パーセント以上66パーセント以下であることを特徴とする成膜方法。 - プロセス室内に、前記プロセス室内に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜する第1工程と、
前記第1工程後に所定時間、前記プロセス室内を排気する第2工程と、
前記第2工程後、前記プロセス室内に、前記プロセス室内に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜する第3工程と、
前記第3工程後に所定時間、前記プロセス室内を排気する第4工程と、
前記第4工程後、前記プロセス室内に設けられた基材上に、密着膜を形成する密着膜形成工程と、を含み、
前記密着膜形成工程後、前記密着膜上にシード膜を形成するシード膜形成工程を含むことを特徴とする成膜方法。 - プロセス室内に、前記プロセス室内に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜する第1工程と、
前記第1工程後に所定時間、前記プロセス室内を排気する第2工程と、
前記第2工程後、前記プロセス室内に、前記プロセス室内に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜する第3工程と、
前記第3工程後に所定時間、前記プロセス室内を排気する第4工程と、
前記第4工程後、前記プロセス室内に設けられた基材上に、密着膜を形成する密着膜形成工程と、を含み、
前記第1工程前に、前記基材の表面をエッチングするエッチング工程を含むことを特徴とする成膜方法。 - プロセス室内に、前記プロセス室内に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜する第1工程と、
前記第1工程後に所定時間、前記プロセス室内を排気する第2工程と、
前記第2工程後、前記プロセス室内に、前記プロセス室内に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜する第3工程と、
前記第3工程後に所定時間、前記プロセス室内を排気する第4工程と、
前記第4工程後、前記プロセス室内に設けられた基材上に、密着膜を形成する密着膜形成工程と、を含み、
前記第4工程後に、前記基材の表面をエッチングするエッチング工程を含むことを特徴とする成膜方法。 - 前記基材は、Si基板、ガラス製若しくは樹脂製の角状部材や支持体に固定された樹脂フィルムのいずれかであることを特徴とする請求項5から8のいずれか1項に記載の成膜方法。
- プロセス室内に、前記プロセス室内に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜する第1工程と、
前記第1工程後に所定時間、前記プロセス室内を排気する第2工程と、
前記第2工程後、前記プロセス室内に、前記プロセス室内に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜する第3工程と、
前記第3工程後に所定時間、前記プロセス室内を排気する第4工程と、
前記第4工程後、前記プロセス室内に設けられた基材上に、密着膜を形成する密着膜形成工程と、を含み、
前記密着膜は、Ti膜、TiN膜、Ta膜、TaN膜、Ni膜、Cr膜、NiCr合金膜、Ta合金膜、Cu合金膜のいずれかであることを特徴とする成膜方法。 - 前記シード膜は、Cu膜、CuAl合金膜、CuW合金膜のいずれかであることを特徴とする請求項6に記載の成膜方法。
- プロセス室内に、前記プロセス室内に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜する第1工程と、
前記第1工程後に所定時間、前記プロセス室内を排気する第2工程と、
前記第2工程後、前記プロセス室内に、前記プロセス室内に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜する第3工程と、
前記第3工程後に所定時間、前記プロセス室内を排気する第4工程と、
前記第4工程後、前記プロセス室内に設けられた基材上に、密着膜を形成する密着膜形成工程と、
前記密着膜形成工程後、前記密着膜上にシード膜を形成するシード膜形成工程と、を含み、
前記第1工程又は前記第3工程は、前記密着膜を形成するためのターゲット、前記シード膜を形成するためのターゲットおよびイオンガンを保持する保持体を回転させて、前記イオンガンを前記基材と対向しない側に向け、前記プロセス室の内壁表面に形成されたガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質をエッチングすることにより、前記プロセス室内に、前記プロセス室内に残留するガス又は水(H2O)に対してゲッター効果が大きい物質を成膜することを特徴とする成膜方法。 - 前記第1工程又は前記第3工程は、前記保持体を回転させて、前記密着膜を形成するためのターゲットを前記基材と対向しない側に向け、前記プロセス室の内壁表面に前記密着膜を成膜することを特徴とする請求項12に記載の成膜方法。
- 前記エッチングの工程は、前記保持体を回転させて、前記イオンガンを前記基材と対向する側に向け、前記基材の表面をエッチングすることを特徴とする請求項12又は13に記載の成膜方法。
- 前記密着膜形成工程は、前記保持体を回転させて、前記密着膜を形成するためのターゲットを前記基材と対向する側に向け、前記基材に前記密着膜を成膜することを特徴とする請求項12から14のいずれか1項に記載の成膜方法。
- 前記シード膜形成工程は、前記保持体を回転させて、前記シード膜を形成するためのターゲットを前記基材と対向する側に向け、前記密着膜上に前記シード膜を成膜することを特徴とする請求項12から15のいずれか1項に記載の成膜方法。
- 前記プロセス室に供給するガスは、前記第1工程又は前記第3工程の開始と同時に前記プロセス室内への供給を開始し、前記第1工程又は前記第3工程の終了と同時に前記プロセス室内への供給を停止することを特徴とする請求項5から15のいずれか1項に記載の成膜方法。
- 前記プロセス室内の排気は、前記第1工程の開始と同時に前記プロセス室内の排気を開始することを特徴とする請求項5から17のいずれか1項に記載の成膜方法。
- 前記プロセス室に供給する電力は、前記第1工程又は前記第3工程の開始と同時に前記プロセス室内への供給を開始し、前記第1工程又は前記第3工程の終了と同時に前記プロセス室内への供給を停止することを特徴とする請求項5から18のいずれか1項に記載の成膜方法。
- 前記デューティ比D=P1/Pが34パーセント以上66パーセント以下の範囲内で、前記第3工程及び前記第4工程のデューティ比D=P1/Pが、前記第1工程及び前記第2工程のデューティ比D=P1/Pより小さくなるように前記排気部と前記ガス導入部とを制御することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
- 前記デューティ比D=P1/Pが34パーセント以上66パーセント以下の範囲内で、前記第3工程及び前記第4工程のデューティ比D=P1/Pが、前記第1工程及び前記第2工程のデューティ比D=P1/Pより小さくすることを特徴とする請求項5に記載の成膜方法。
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