TW201708585A

TW201708585A - 成膜裝置以及成膜工件製造方法

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Publication number: TW201708585A
Application number: TW105107278A
Authority: TW
Inventors: Yotaro Fukuoka; Sosuke Yagi
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2015-03-20
Filing date: 2016-03-10
Publication date: 2017-03-01
Also published as: CN107429385A; JP6209286B2; KR102599567B1; JPWO2016152395A1; US20170183769A1; CN107429385B; US10422032B2; WO2016152395A1; TWI612165B; KR20170131816A

Abstract

本發明提供能夠利用簡單的構成，以均一的厚度在立體物等包括多個面的工件上成膜的成膜裝置及成膜工件製造方法。所述成膜裝置包括：包含平面SU3的成膜材料的靶材21；電源部3，將電力施加至靶材21；自轉部4，使作為成膜對象的工件W以自轉軸AX1為中心而自轉；以及公轉部5，使自轉部4以與自轉軸4不同的公轉軸AX2為中心而公轉，藉此，使工件W反覆地靠近與遠離靶材21，自轉過程中及公轉過程中的自轉軸4固定於使與該自轉軸4正交的自轉軌道面SU1相對於與公轉軸AX2正交的公轉軌道面SU2具有第1傾斜角度θ1的角度，靶材21固定於使平面SU3相對於公轉軌道面SU2具有第2傾斜角度SU2的角度。

Description

成膜裝置以及成膜工件製造方法

本發明是有關於一種成膜裝置及成膜工件（work）製造方法。

作為在基板等工件的表面成膜的裝置，利用濺鍍（sputtering）的成膜裝置已被廣泛使用。濺鍍是使離子（ion）碰撞作為成膜材料的靶材（target），使因該碰撞而被撞出的成膜材料的粒子附著於工件的技術，所述離子是藉由使導入至腔室（chamber）內的氣體（gas）電漿化而產生的離子。

對於如上所述的濺鍍而言，理想的是以使對於工件的厚度均一的方式成膜。例如在成膜對象為半導體晶圓（wafer）等平板狀的工件，且該工件的成膜對象面僅為一個平面的情況下，一般而言，靶材與工件平行且與該工件相向地配置。接著，藉由如下方法例如配設多個靶材且對施加至各靶材的施加電力進行調整，或對靶材與成膜對象物之間的距離進行調整，實現膜厚的面內均一化。 [現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2011-94163號公報

[發明所欲解決之課題] 然而，有時會使用成膜對象面並非僅為一個平面的工件。例如，有時將立方體、長方體等包含多個平面的多面體；半球狀、圓頂狀、碗狀等包含單個或多個曲面的曲面體；矩形圓柱形、圓柱形、圓錐形等包含曲面與平面的複合體等立體物的多個平面或曲面設為成膜對象面。以下，將具有多個此種成膜對象面的工件稱為立體物，與成膜對象面僅為一個平面的工件加以區分。在此種立體物的情況下，靶材與成膜對象面之間的距離或角度不一致，難以藉由對施加至靶材的施加電壓進行調整，或對靶材與工件之間的距離進行調整來使膜厚均一化。

為了應對所述問題，如專利文獻1所述，已提出了如下技術：在成膜過程中，相對於水平配置的靶材而使立體物旋轉且變更角度，藉此，使成膜的均一性提高。對於該現有技術而言，在成膜過程中使工件旋轉的理由如下所述。濺鍍是藉由被從靶材撞出的粒子的附著來成膜的技術。因此，能夠使粒子良好地附著於朝向靶材側的面。在如半導體晶圓般，工件為平板狀的情況下，由於成膜對象面的整體僅為平坦的一個面，故而只要僅使該面平行地面向靶材，則能比較均一地成膜。再者，此處所謂的朝向靶材側的面，是指相對於靶材表面即濺鍍面的傾斜角不足90°的成膜對象面。

另一方面，在工件為立體物等包括多個面的物體的情況下，當角度不同的多個成膜對象面中存在朝向靶材側的面與不朝向靶材側的面時，幾乎無法在不朝向靶材側的面上成膜。在該情況下，無法均一地在多個成膜對象面的整體上成膜。因此，可考慮使工件的角度傾斜，從而使各成膜對象面朝向靶材側。然而，即使在該情況下，當兩個成膜對象面處於表背面關係時，亦無法使兩個成膜對象面同時朝向靶材側。因此，藉由使傾斜的工件自轉及公轉，能夠產生全部的成膜對象面朝向靶材的時間。

然而，即使以所述方式使工件傾斜地自轉及公轉，若自轉軸的角度固定，則會產生總是朝向靶材側的成膜對象面、及反覆地處於朝向靶材側的狀態與不朝向靶材側的狀態的成膜對象面，這些成膜對象面之間的成膜量會產生差異。為了應對所述問題，現有技術是在成膜過程中檢測膜厚，且以使檢測出的膜厚達到所期望的膜厚的方式，在成膜過程中變更工件的自轉軸相對於靶材的角度。然而，用以實現在成膜過程中，對膜的厚度進行檢測，並且判斷且調整用以獲得均一的膜厚的相對於靶材的最佳角度的機械構成、控制構成非常複雜。

本發明是為了解決如上所述的現有技術的問題點而提出的發明，其目的在於提供能夠利用簡單的構成，以均一的厚度在立體物等包括多個面的工件上成膜的成膜裝置及成膜工件製造方法。 [解決課題之手段]

為了實現所述目的，實施形態的成膜裝置包括：包含平面的成膜材料的靶材；電源部，將電力施加至靶材；自轉部，使作為成膜對象的工件以所述自轉軸為中心而自轉；以及公轉部，使所述自轉部以與所述自轉軸不同的公轉軸為中心而公轉，藉此使所述工件反覆地接近與遠離所述靶材，自轉過程中及公轉過程中的所述自轉軸固定於使與所述自轉軸正交的所述自轉軌道面相對於與所述公轉軸正交的公轉軌道面呈第1傾斜角度的角度，所述靶材固定於使所述平面相對於所述公轉軌道面呈第2傾斜角度的角度。

所述第1傾斜角度亦可為在所述自轉部最接近所述靶材的位置，所述自轉軸不與所述靶材的平面平行的角度。所述第1傾斜角度亦可為在所述自轉部最遠離所述靶材的位置，所述自轉軌道面與所述靶材的平面平行的角度。所述第1傾斜角度與所述第2傾斜角度亦可相同。

由所述自轉部引起的所述工件自轉的旋轉速度亦可比由所述公轉部引起的所述工件公轉的旋轉速度更快。亦可配設多個所述靶材。亦可配設多個所述自轉部。亦可設置可改變與所述公轉軸正交的方向的位置的所述自轉部。亦可設置可變的所述第1傾斜角度。

再者，所述各形態亦能夠被視為成膜工件製造方法的發明。即，本發明的成膜工件製造方法包括如下步驟：一面使由自轉部的自轉軸所支持的作為成膜對象的工件以所述自轉軸為中心而自轉，一面由支持所述自轉部的公轉部使所述工件以與所述自轉軸不同的公轉軸為中心而公轉；以及由電源部將電力施加至成膜材料的靶材，藉此使導入至所述靶材的平面周圍的濺鍍氣體電漿化，使所述成膜材料堆積於所述工件的成膜對象面，並且與所述自轉軸正交的所述自轉軌道面相對於與所述公轉軸正交的公轉軌道面，具有在成膜過程中固定的第1傾斜角度，所述靶材固定於使所述平面相對於所述公轉軌道面呈第2傾斜角度的角度。 [發明的效果]

根據本發明，能夠提供能夠利用簡單的構成，以均一的厚度在立體物等包括多個面的工件上成膜的成膜裝置及成膜工件製造方法。

參照圖式來具體地說明本發明的實施形態（以下稱為本實施形態）。 [工件] 首先，本實施形態的作為成膜對象的工件為存在多個作為成膜對象的面的立體物。各種外裝零件、容器、殼體（case）、蓋體（cover）等所使用的多面體、曲面體、複合體包含於工件。曲面能夠被認為是角度不同的無數條線的集合，因此，一個曲面亦被視為存在多個面。

在以下的說明中，對如圖1所示，將底面與側面正交的有底圓柱形狀的立體物用作成膜對象即工件W的例子進行說明。在該情況下，工件W的外底面設為平面的成膜對象面Wa，外側面設為曲面的成膜對象面Wb。而且，將成膜後的工件稱為成膜工件，本實施形態亦能夠被視為成膜工件製造方法。

[成膜裝置] 如圖1所示，本實施形態的成膜裝置100包括腔室1、濺鍍源2、電源部3、自轉部4、公轉部5、控制裝置6。

（腔室）腔室1為內部導入有濺鍍氣體（sputter gas）的容器。濺鍍氣體為用以實施濺鍍的氣體。濺鍍為如下技術，即，藉由因對成膜材料施加電力而產生的電漿，使由濺鍍氣體產生的離子等碰撞成膜材料，使藉此而被撞出的成膜材料的粒子堆積於成膜對象面。例如，氬氣（argon gas）能夠用作濺鍍氣體。

腔室1內部的空間形成真空室11。該真空室11為具有氣密性且能夠藉由減壓而成為真空的空間。雖未圖示，但腔室1包括排氣口、導入口。排氣口為確保氣體在真空室11與外部之間流通，且用以進行排氣的開口。雖未圖示，但排氣口連接著包括配管及泵（bump）、閥（valve）等的排氣部。藉由該排氣部的排氣處理來對真空室11內進行減壓。

導入口為用以將濺鍍氣體導入至真空室11內的開口。雖未圖示，但該導入口連接著包括配管、濺鍍氣體的氣體供給源、泵、閥等的氣體供給部。藉由該氣體供給部將濺鍍氣體從導入口導入至真空室11內。

進而，腔室1包括未圖示的負載鎖（load lock）部。負載鎖部為如下裝置，其在使真空室11維持真空的狀態下，藉由搬送單元將未處理的工件W從外部搬入至真空室11，且向真空室11的外部搬出處理後的工件W。該負載鎖部能夠應用眾所周知的構造的裝置，因此省略說明。

（濺鍍源）濺鍍源2為堆積於工件W而成為膜的成膜材料的供給源。濺鍍源2包括靶材21、支承板（backing plate）22、導電構件23。靶材21包含成膜材料，該成膜材料包含平面。在圖1中，利用SU3來表示該平面及其角度（方向）。

靶材21的平面SU3被設置為朝向真空室11內的工件W的角度。靶材21的安裝位置例如為真空室11的頂板。例如能夠使用鈦（titanium）、矽（silicon）等作為成膜材料。然而，只要所述成膜材料為藉由濺鍍而成膜的材料，則能應用眾所周知的所有材料。靶材21的形狀例如為圓柱形狀。然而，所述靶材21的形狀亦可為橢圓柱形狀、稜柱形狀等其他形狀。平面SU3為所謂的濺鍍面，該濺鍍面是在濺鍍時，由電漿產生的離子所碰撞的面。

支承板22為如下構件，該構件保持著靶材21的處於平面SU3相反側的面。導電構件23為將電力從腔室1的外部經由支承板22而施加至靶材21的構件。再者，在濺鍍源2中，根據需要而設置有磁鐵（magnet）、冷卻機構等。

（電源部）電源部3為將電力施加至靶材21的構成部。即，電源部3藉由將電力施加至靶材21，使導入至靶材21的平面SU3周圍的濺鍍氣體電漿化，從而使成膜材料堆積於工件W。本實施形態中的電源部3為例如施加高電壓的直流（Direct Current，DC）電源。再者，在進行高頻濺鍍的裝置的情況下，所述電源部3亦能夠設為射頻（Radio Frequency，RF）電源。

（自轉部）自轉部4是使工件W以自轉軸AX1為中心而自轉的構成部。所謂自轉，是指以與工件W交叉的軸線為中心而旋轉。將該旋轉的軸稱為自轉軸AX1。而且，將與自轉軸AX1正交的平面稱為自轉軌道面。在圖2、圖3中，利用SU1來表示自轉軌道面及其角度（方向）。

自轉部4包括驅動部41、支持體42。驅動部41為對旋轉軸進行旋轉驅動的裝置。該旋轉軸為與自轉軸AX1相同的軸。例如能夠使用馬達（motor）作為驅動部41。

支持體42為如下裝置，該裝置以使驅動部41的旋轉軸相對於後述的公轉軌道面（參照圖2、圖3的SU2）傾斜的角度而固定著該驅動部41。例如，驅動部41安裝至支持體42所具有的傾斜面。再者，當將工件W安裝至旋轉軸時，例如可考慮使用固定用的夾具來將該工件W安裝至旋轉軸。

（公轉部）公轉部5為如下構成部，該構成部藉由使自轉部4以與自轉軸AX1不同的公轉軸AX2為中心而公轉，使工件W反覆地靠近與遠離靶材21。所謂公轉，是指自轉部4以不與工件W交叉的軸線為中心而旋轉。將該旋轉的軸稱為公轉軸AX2。而且，將與公轉軸AX2正交的平面稱為公轉軌道面。在以下的說明中，利用SU2來表示公轉軌道面及其角度（方向）。

公轉部5包括驅動部51、旋轉構件52。驅動部51為對旋轉軸進行旋轉驅動的裝置。旋轉軸為與公轉軸X2相同的軸。例如能夠使用馬達作為驅動部51。旋轉構件52為如下構件，該構件安裝著驅動部51的旋轉軸及自轉部4，且使自轉部4隨著旋轉軸的旋轉而公轉。

能夠使用圓板形狀的轉台（turn table）作為旋轉構件52。在該情況下，例如驅動部51的旋轉軸連接於轉台的中心，自轉部4固定於轉台的上表面的偏離中心的位置。

（角度設定）參照圖2及圖3來說明如上所述的各部分的角度的設定。首先，自轉部4的自轉軌道面SU1相對於公轉軌道面SU2具有第1傾斜角度θ1。而且，靶材21的平面SU3相對於公轉軌道面SU2具有第2傾斜角度θ2。第1傾斜角度θ1、第2傾斜角度θ2大於0°且不足90°。較佳為如下所述，大於0°且為45°以下。

（控制裝置）控制裝置6為對成膜裝置100的各部分進行控制的裝置。該控制裝置6例如能夠由專用的電子電路或利用規定的程式（program）進行運作的電腦（computer）等構成。即，關於與濺鍍氣體向真空室11的導入及排氣相關的控制、電源部3的控制、驅動部41、驅動部51的控制等，將這些控制的控制內容程式化，且由可程式邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）或中央處理單元（Central Processing Unit，CPU）等處理裝置執行。因此，能對應於各種各樣的成膜規格。

作為具體受到控制的內容，可列舉初始排氣壓力、施加至靶材21的施加電力、濺鍍氣體的流量、種類、導入時間及排氣時間、成膜時間、公轉的旋轉速度、自轉的旋轉速度等。

參照假想的功能方塊圖即圖4來說明如上所述的控制裝置6的構成。即，控制裝置6包括機構控制部60、記憶部61、設定部62、輸入輸出控制部63。

機構控制部60為對排氣部、氣體供給部、負載鎖部、電源部3、自轉部4、公轉部5等的驅動部41、驅動部51、閥、開關（switch）、電源等進行控制的處理部。在本實施形態中，機構控制部60是以使自轉的旋轉速度（單位時間的轉數，以下相同）高於公轉的旋轉速度的方式，對自轉部4的驅動部41、公轉部5的驅動部51進行控制。即，進行控制，使得在公轉一周的期間，自轉超過一周。

記憶部61為例如記憶自轉的旋轉速度、公轉的旋轉速度等本實施形態的控制所需的資訊的構成部。設定部62為將從外部輸入的資訊設定至記憶部61的處理部。輸入輸出控制部63為介面（interface），該介面對與作為控制對象的各部分之間的信號的轉換或輸入輸出進行控制。

進而，控制裝置6連接著輸入裝置64、輸出裝置65。輸入裝置64為用以供操作員（operator）經由控制裝置6來對成膜裝置100進行操作的開關、觸控面板（touch panel）、鍵盤（key board）、滑鼠（mouse）等輸入單元。能夠從輸入裝置64輸入所述自轉的旋轉速度、公轉的旋轉速度的所期望的值。

輸出裝置65是使用以確認裝置狀態的資訊處於操作員能看到的狀態的顯示器（display）、燈（lamp）、計器（meter）等輸出單元。所述自轉的旋轉速度、公轉的旋轉速度能夠顯示於輸出裝置65。

[作用] （成膜處理）以下，說明如上所述的本實施形態的成膜處理。首先，藉由負載鎖部的搬送單元將應進行成膜處理的工件W搬入至腔室1的真空室11內，公轉部5的旋轉構件52使自轉部4移動至從負載鎖部搬入所述工件W的搬入部位。搬送單元將已搬入的工件W安裝至自轉部4的驅動部41的旋轉軸。

排氣部對真空室11進行排氣而進行減壓，藉此使所述真空室11成為真空。氣體供給部將濺鍍氣體供給至真空室11，藉此，使靶材21的平面SU3的周圍成為濺鍍氣體環境。接著，工件W藉由自轉部4而開始自轉，自轉部4藉由公轉部5而開始公轉。即，工件W因驅動部41工作而自轉，並且在驅動部51工作後，旋轉構件52旋轉，藉此使工件W公轉。控制裝置6的機構控制部60使自轉的旋轉速度高於公轉的旋轉速度。如此，工件W一面自轉一面公轉，藉此，反覆地處於靠近靶材21的位置與遠離靶材21的位置。

若電源部3將電力施加至靶材21，則真空室11內的濺鍍氣體會電漿化。在濺鍍源2中，因電漿而產生的離子碰撞靶材21後撞飛出粒子。藉此，成膜材料的粒子堆積於工件W的成膜對象面Wa、成膜對象面Wb而形成膜。例如形成鈦膜或矽膜。

（成膜均一化的原理）首先，參照表示工件W的自轉及公轉形態的圖5及圖6來說明如下情況的理由，該情況是指當與公轉軌道面平行地將靶材配置於工件的公轉軌道面的上方，在成膜過程中使工件W傾斜地自轉及公轉時，無法以均一的厚度在成膜對象面Wa、Wb上成膜。圖5及圖6表示藉由水平配置的靶材T，在與所述相同的工件W的成膜對象面Wa、成膜對象面Wb上成膜的情況。

如圖5所示，當以使成膜對象面Wa相對於水平方向的靶材T而朝向內側上方的方式，使工件W傾斜地自轉且公轉時，工件W相對於靶材T的距離固定，成膜對象面Wa總是朝向靶材T側。而且，成膜對象面Wa如虛線箭頭所示，總是處於被從靶材撞出的成膜材料M的照射區域內。因此，單位時間的成膜量非常大。

而且，成膜對象面Wb在自轉及公轉過程中會產生如下部分，該部分比成膜對象面Wa更遠離靶材T，並且隱藏在來自靶材T的成膜材料M的照射區域的背面側。由於工件W自轉，成膜對象面Wb的與靶材T相向的面會依序發生變化，因此，成膜量雖在整個圓周上被分散而平均化，但與成膜對象面Wa之間的成膜量差異擴大。

另一方面，如圖6所示，與圖5相反地，改變工件W的角度，以使成膜對象面Wa朝向外側上方的方式，使工件W傾斜地自轉且公轉。在該情況下，工件W相對於靶材T的距離固定，成膜對象面Wb的一部分處於總是大致從正面面向靶材T的狀態，即與該靶材T相向的狀態。因此，對於成膜對象面Wb的單位時間的成膜量大於成膜對象面Wa。原因在於：由於工件W自轉，成膜對象面Wb的與靶材T相向的面會依序發生變化，因此，成膜量大的部分在整個圓周上被分散而平均化。然而，成膜對象面Wa總是相對於靶材T大幅度地傾斜，且成膜量總是少。因此，成膜對象面Wa、Wb的成膜量差異擴大。

其次，除了圖2及圖3之外，亦參照表示成膜過程中的工件W的自轉及公轉形態的圖7及圖8，說明本實施形態的均一地在成膜對象面Wa、Wb上成膜的原理。

如圖2所示，成膜對象面Wa的以平行或近似於平行的狀態而面向靶材21的平面SU3的位置是最遠離靶材21的位置。因此，即使成膜對象面Wa與靶材21相向，單位時間的成膜量亦較少。而且，如圖3所示，在成膜對象面Wa到達最接近靶材21的位置的情況下，以大傾斜角度面向靶材21的平面SU3。因此，即使與靶材21之間的距離接近，單位時間的成膜量亦較少。然而，如圖7所示，工件W的成膜對象面Wa在自轉及公轉過程中，總是會進入至來自靶材21的成膜材料M的照射區域，且朝向靶材21側。因此，在成膜對象面Wa上成膜的時間長。因此，能夠確保整體的成膜量。而且，由於靶材21自轉，故而成膜量會在成膜對象面Wa的整個面上被分散而平均化，因此膜厚均一。

另一方面，如圖3所示，成膜對象面Wb的以平行或接近於平行的狀態而面向靶材21的平面SU3的位置是最接近靶材21的位置，此時的單位時間的成膜量非常大。而且，如圖2所示，在成膜對象面Wb到達最遠離靶材21的位置的情況下，以大傾斜角度面向靶材21的平面SU3，因此，單位時間的成膜量非常少。如此，對成膜對象面Wb的成膜量雖會根據公轉軌道的位置而大幅度地有所不同，但由於工件W自轉，故而在公轉過程中朝向靶材21側的成膜對象面Wb總是會被替換。因此，由距離差異引起的成膜量的差異會被抵消。進而，如圖8所示，工件W的成膜對象面Wb在自轉及公轉過程中會產生如下部分，該部分隱藏在來自靶材21的平面SU3的成膜材料M的照射區域的背面側。然而，如上所述，由於工件W自轉，故而該工件W的與靶材21相向的面會依序發生變化，成膜量在整個圓周上被分散而平均化，因此膜厚均一。

如此，對於成膜對象面Wa而言，如上所述，因成膜時間延長，故減少了單位時間的成膜量。另一方面，對於成膜對象面Wb而言，因會產生成膜對象面Wb不朝向靶材21側的時間，故設置單位時間的成膜量非常大的時序，從而彌補了成膜時間的短促。因此，成膜對象面Wa與成膜對象面Wb最終逐步完結於近似的膜厚，工件W的成膜對象面Wa、Wb整體上能夠實現均一的膜厚。

（角度設定例）以下，說明本實施形態中的各部分的更佳的角度設定的一例。首先，第1傾斜角度θ1是在自轉部4最接近靶材21的位置，自轉軸AX1不與靶材21的平面SU3平行時的角度。而且，第1傾斜角度θ1是在自轉部4最遠離靶材21的位置，自轉軌道面SU1與靶材21的平面SU3平行時的角度。再者，在該例子中，自轉軸AX1穿過公轉軸AX2且沿著與公轉軌道面SU2正交的平面設置。因此，為了在如上所述的最遠離的位置，使自轉軌道面SU1與平面SU3實現平行，只要第1傾斜角度θ1與第2傾斜角度θ2相同即可。

而且，以使一個成膜對象面Wa與自轉軸AX1正交的角度來支持工件W。即，以使成膜對象面Wa達到與自轉軸AX1正交的角度的方式，將工件W安裝至驅動部41的旋轉軸。藉此，對於支持於自轉軸AX1的工件W而言，角度與自轉軌道面SU1平行的面成為成膜對象面Wa，角度與自轉軌道面SU1正交的面成為成膜對象面Wb。再者，理想的是使工件W的旋轉中心成為成膜對象面Wa的重心，從而抑制旋轉偏心。

如此，成膜對象面Wa與自轉軌道面SU1一致或平行。藉此，如圖2所示，在工件W到達最遠離靶材21的位置的情況下，成膜對象面Wa與靶材21的平面SU3平行。而且，如圖3所示，在工件W到達最接近靶材21的位置的情況下，不僅與自轉軸AX1平行的成膜對象面Wb以傾斜的角度面向靶材21的平面SU3，而且與該成膜對象面Wb正交的成膜對象面Wa亦以傾斜的角度而面向靶材21的平面SU3。

在採用如上所述的角度設定的情況下，如圖2所示，當工件W到達最遠離靶材21的平面SU3的位置時，成膜對象面Wa與靶材21的平面SU3平行，成膜對象面Wb呈與靶材21的平面SU3正交的角度。而且，如圖3所示，當工件W到達最接近靶材21的平面SU3的位置時，成膜對象面Wb呈平行地靠近靶材21的平面SU3的角度，成膜對象面Wa與成膜對象面Wb相比較，以大傾斜角面向靶材21的平面SU3。

如此，若對於成膜對象面Wa及成膜對象面Wb，一面使相對於靶材21的平面SU3的角度及距離發生變化，一面進行濺鍍，則如上所述，成膜對象面Wa與成膜對象面Wb的成膜量的差異被抵消，以整體上均一的厚度成膜。

（實驗結果）參照圖9對如上所述的成膜處理的實驗結果進行說明。在該實驗中，將工件W的成膜對象面Wa設為上表面，將成膜對象面Wb設為側面。首先，比較例是第1傾斜角度θ1為0°，第2傾斜角度θ2為0°，自轉軌道面SU1與靶材21的平面SU3的角度為180°的情況。在該情況下，工件W的上表面總是與靶材21的平面SU3平行。如此，會導致在工件W的上表面形成非常厚的膜。在圖9中，利用表示成膜不均一的「×」來表示該情況。

另一方面，實施例1是第1傾斜角度θ1為40°，第2傾斜角度θ2為40°，工件W最接近靶材21時，自轉軌道面SU1與靶材21的平面SU3的角度（在圖3中由α表示）為100°的情況。在該情況下，當自轉部4最接近靶材21時，工件W的上表面及側面均保持傾斜角度地與靶材21的平面SU3相向。而且，側面平行地靠近平面SU3，上表面相對於平面SU3大幅度地傾斜。因此，如所述實施形態中的說明所述，在工件W的上表面及側面均一地成膜。在圖9中，利用表示成膜的均一性非常好的「◎」來表示該情況。

實施例2是第1傾斜角度θ1為45°，第2傾斜角度θ2為45°，工件W最接近靶材21時，自轉軌道面SU1與靶材21的平面SU3的角度α為90°的情況。在該情況下，當工件W最接近靶材21時，工件W的側面與靶材21的平面SU3平行，但上表面呈與靶材21的平面SU3正交的角度。在該情況下，可獲得如下狀態，即，工件W的側面的膜厚比上表面的膜厚稍厚，但可謂大致均一。在圖9中，利用表示成膜的均一性良好的「○」來表示該情況。

根據以上的結果，只要將第1傾斜角度θ1及第2傾斜角度θ2設為40°，則能最均一地在上表面及側面成膜。然而，根據製品，所要求的均一程度不同。因此，較佳為將第1傾斜角度θ1與第2傾斜角度θ2設為大於0°且為45°以下的角度。而且，藉由在所述範圍內改變第1傾斜角度θ1與第2傾斜角度θ2的設定，能夠對上表面與側面的膜厚比率進行調整。

[效果] 在如上所述的本實施形態中，所述成膜裝置包括：包含平面SU3的成膜材料的靶材21；電源部3，將電力施加至靶材21；自轉部4，使工件W以自轉軸AX1為中心而自轉；以及公轉部5，使自轉部4以與自轉軸AX1不同的公轉軸AX2為中心而公轉，藉此，使工件W反覆地靠近與遠離靶材21，自轉過程中及公轉過程中的自轉軸AX1固定於使與該自轉軸AX1正交的自轉軌道面SU1相對於與公轉軸AX2正交的公轉軌道面SU2具有第1傾斜角度θ1的角度，靶材21固定於使平面SU3相對於公轉軌道面SU2具有第2傾斜角度θ2的角度。

在如上所述的本實施形態中，使用以使工件W自轉的自轉部4的自轉軸AX1與靶材21的平面SU3相對於公轉軌道面SU2傾斜，藉此自轉的工件W一面相對於靶材W的平面SU3改變角度，且一面藉由反覆地接近與遠離該平面SU3而改變距離，一面進行成膜。因此，成膜量分散於成膜對象面Wa、Wb的整體，從而能夠均一地成膜。

而且，雖然採用一面相對於靶材W的平面SU3使工件W的角度發生變化，一面進行成膜的構成，但由於自轉過程中及公轉過程中的第1傾斜角度固定，故而能夠防止因需要在成膜過程中調整角度而導致構造複雜化，從而能夠利用簡單的構成而均一地成膜。

特別是在本實施形態中，將第1傾斜角度θ1設定為使得在自轉部4最接近靶材21的位置，自轉軸AX1不與靶材21的平面SU3平行的角度。因此，即使在成膜量非常大的工件W最接近靶材21的位置，成膜對象面Wa、Wb該兩者亦不會呈與靶材21的平面SU3正交的角度，而是以傾斜狀態面向靶材21，因此，避免了無法在成膜對象面Wa、Wb中的一個成膜對象面上成膜的狀態，成膜量整體上更均一。

而且，在本實施形態中，第1傾斜角度θ1為在自轉部4最遠離靶材21的位置，自轉軌道面SU1與靶材21的平面SU3平行的角度。如此，在工件W遠離靶材21的情況下，由於整體的成膜量少，故而即使成膜對象面Wa、Wb與靶材21的平面SU3所成的角度不同，對成膜對象面Wa、Wb的成膜量的差異亦少，會整體上均一地成膜。

進而，在本實施形態中，第1傾斜角度θ1與第2傾斜角度θ2相同。因此，只要使自轉部4的自轉軌道面SU1的角度與靶材21的角度一致即可，容易對成膜裝置100進行設計及調整。

而且，在本實施形態中，由自轉部4引起的工件W自轉的旋轉速度比由公轉部5引起的工件W公轉的旋轉速度更快。即，在工件W公轉一周的期間，工件W會自轉超過一周。因此，工件W的成膜對象面Wa、Wb與靶材21相向的時間的不均被消除，能夠整體上均一地成膜。再者，工件W自轉的旋轉速度為比工件W公轉的旋轉速度更快的速度，但較佳設為並非公轉的旋轉速度的整數倍的旋轉速度，例如設為2.1倍或2.3倍等的旋轉速度。若設定為此種旋轉速度，則例如每當工件W因公轉而到達最接近靶材21的位置時，能夠使工件W的成膜對象面Wb中的與靶材W的平面SU3相向的部分不同。藉此，能夠進一步減少成膜對象面Wa、Wb上的成膜不均。

[其他實施形態] 本發明並不限定於所述實施形態，亦包含如下所述的形態。（1）亦可配設多個靶材。藉此，自轉及公轉的工件與所述同樣地，相對於各靶材而角度及距離反覆地發生變化，因此，每個靶材的極小的位置或角度、特性的差異等被抵消，從而容易實現整體上的均一化。而且，能夠高速地對一個工件進行成膜處理。即使在該情況下，亦以針對每個靶材使第1傾斜角度、第2傾斜角度的關係成立的方式來構成各靶材、自轉部及公轉部。例如，如圖10所示，能夠將一對濺鍍源2及電源3設置為相對於公轉軸AX2對稱的位置關係。再者，靶材的數量並不限定於兩個，亦可為三個以上。進而，多個靶材可等間隔地配置於以公轉軸AX2為中心的圓周上，亦可非等間隔地配置於以公轉軸AX2為中心的圓周上。

而且，亦可配設多個自轉部。藉此，能夠使成膜的工件的生產效率提高。即使在該情況下，亦以針對每個自轉部使第1傾斜角度、第2傾斜角度的關係成立的方式來構成靶材、各自轉部及公轉部。例如，如圖11所示，能夠將一對自轉部4設置為相對於公轉軸AX2對稱的位置關係。再者，自轉部的數量並不限定於兩個，亦可為三個以上。

進而，亦可設置多個靶材及多個自轉部。即使在該情況下，亦以針對各靶材及各自轉部使第1傾斜角度、第2傾斜角度的關係成立的方式來構成各靶材、各自轉部及公轉部。例如，如圖12所示，能夠將一對靶材21及一對自轉部4設置為相對於公轉軸AX2對稱的位置關係。再者，靶材及自轉部的數量並不限定於兩個，亦可為三個以上。

再者，如上所述，即使在將靶材、自轉部該兩者或其中一者設置為多個的情況下，只要使各靶材、各自轉部的第1傾斜角度、第2傾斜角度的關係相同即可，因此容易進行設計。在使第1傾斜角度、第2傾斜角度相同的情況下，設計更簡單。進而，與在成膜過程中改變第1傾斜角度的情況相比較，能夠簡化控制構成，因此，即使設置多個靶材或多個自轉部，亦能夠防止控制構成的複雜化。

（2）亦可設置可變的第1傾斜角度。以能相對於公轉部變更角度的方式來設置自轉軸，從而亦能在成膜處理之前改變自轉軸的第1傾斜角度。即，第1傾斜角度只要為使得在工件接近時，不同的成膜對象面分別傾斜地面向靶材的平面的角度即可，從而第1傾斜角度無需與第2傾斜角度相同。例如，可考慮將自轉部的支持體設為能以軸為中心轉動地設置於公轉部的旋轉構件上且具有可撓性的構件等，藉此，能變更角度。然而，即使在該情況下，在公轉過程中及自轉過程中，第1傾斜角度仍固定。

（3）公轉部的構成及公轉部對於自轉部的支持構成並不限定於所述形態。亦能夠將公轉部的旋轉構件設為在旋轉半徑方向上伸長的棒狀的臂部（arm）。而且，亦能夠將自轉部的支持體設為如下構成，該構成藉由與公轉部相連或連接地豎立設置的棒狀的臂部來支持驅動部。

而且，亦可設置可改變與公轉軸正交的方向的位置的自轉部4。即，在維持著第1傾斜角度及第2傾斜角度的關係的狀態下，改變自轉部的公轉半徑方向的位置，藉此，能夠改變成膜條件。例如，可考慮以能在公轉部的旋轉構件的半徑方向上滑動且能固定於所期望的位置的方式來設置自轉部。藉此，例如藉由使自轉部的位置靠近公轉軸，能夠減小工件接近靶材時與遠離靶材時的膜厚差。因此，即使為所述實施例2所示的45°的形態，亦能夠抑制側面稍微變厚的傾向，從而使膜厚均一。

自轉部的驅動部、公轉部的驅動部既可設為藉由馬達對旋轉軸進行直接驅動（direct drive）的構成，亦可為將馬達作為驅動源的旋轉軸的齒輪驅動（gear drive）機構、皮帶驅動（belt drive）機構等。關於將工件安裝至自轉部的自轉軸的安裝方法，亦能應用眾所周知的所有技術。膜厚亦會根據工件安裝至該自轉軸時的安裝角度而發生變化。然而，在獲得各工件無不均的固定的成膜結果的情況下，理想的是以使一個成膜對象面與自轉軸正交的角度進行安裝。而且，藉由對自轉的旋轉速度、公轉的旋轉速度進行調整，亦能夠改變成膜條件。

（4）作為成膜對象的工件的形狀亦並不限定於所述實施形態所示的形狀。在所述實施形態中表示了藉由濺鍍來使作為平面的成膜對象面Wa與作為曲面的成膜對象面Wb該兩個面成膜的事例。如此，工件能夠被視為具有與多個投影面相對應的成膜對象面的立體物。

例如，如圖13所示，在工件W為形狀不簡單的立體物的情況下，藉由從正交的兩個方向進行投影來形成正交的兩個投影面Pa、Pb。在投影面Pa與靶材相向時，與投影面Pa相對應的工件W的表面大致成為成膜對象面。在投影面Pb與靶材相向時，與投影面Pb相對應的工件W的表面大致成為成膜對象面。由於工件W自轉，朝向工件W的投影面在Pa與Pb之間無階段地發生變化。

然而，投影面的形狀會根據靶材的平面的角度、工件W安裝至旋轉軸時的安裝角度等各條件而有所不同。而且，成膜材料的照射區域亦會根據施加電力、濺鍍氣體的數量或種類、靶材的大小或材料等各條件而有所不同。因此，投影面、成膜對象面會根據各條件而發生變化。

如上所述，作為立體物的工件亦可包含多面體、曲面體、複合體，為有凹凸的形狀。工件有多個成膜對象面時的邊界可形成角，亦可帶有弧度。成膜對象面亦可為相連而無被稱為邊界的部分但各部分的角度不同的面。進而，工件整體的形狀或成膜對象面的形狀亦可並非為以特定的軸為基準的對象形狀。而且，例如在將曲面作為成膜對象面，且以與自轉軸正交的角度進行安裝的情況下，與自轉軸正交的成膜對象面的角度設為曲面的切線方向或投影面方向。

1‧‧‧腔室
2‧‧‧濺鍍源
3‧‧‧電源部
4‧‧‧自轉部
5‧‧‧公轉部
6‧‧‧控制裝置
11‧‧‧真空室
21、T‧‧‧靶材
22‧‧‧支承板
23‧‧‧電極（導電構件）
41、51‧‧‧驅動部
42‧‧‧支持體
52‧‧‧旋轉構件
60‧‧‧機構控制部
61‧‧‧記憶部
62‧‧‧設定部
63‧‧‧輸入輸出控制部
64‧‧‧輸入裝置
65‧‧‧輸出裝置
100‧‧‧成膜裝置
AX1‧‧‧自轉軸
AX2‧‧‧公轉軸
M‧‧‧成膜材料
Pa、Pb‧‧‧投影面
SU1‧‧‧自轉軌道面
SU2‧‧‧公轉軌道面
SU3‧‧‧平面
W‧‧‧工件
Wa、Wb‧‧‧成膜對象面
α‧‧‧自轉軌道面與靶材的平面的角度
θ1‧‧‧第1傾斜角度
θ2‧‧‧第2傾斜角度

圖1是實施形態的成膜裝置的簡略剖面圖。圖2是表示實施形態的靶材與工件的位置關係的簡略剖面圖。圖3是表示實施形態的靶材與工件的位置關係的簡略剖面圖。圖4是表示實施形態的控制裝置的方塊圖。圖5是表示相對於水平靶材的工件的自轉及公轉形態的簡略側視圖。圖6是表示相對於水平靶材的工件的自轉及公轉形態的簡略側視圖。圖7是表示實施形態中的工件的自轉及公轉形態的簡略平面圖。圖8是表示實施形態中的工件的自轉及公轉形態的簡略側視圖。圖9是表示靶材、工件的角度與成膜狀況的關係的說明圖。圖10是表示設置有多個靶材的形態的簡略剖面圖。圖11是表示設置有多個自轉部的形態的簡略剖面圖。圖12是表示設置有多個靶材及多個自轉部的形態的簡略剖面圖。圖13是表示作為立體物的工件的一例的說明圖。

1‧‧‧腔室

2‧‧‧濺鍍源

3‧‧‧電源部

4‧‧‧自轉部

5‧‧‧公轉部

6‧‧‧控制裝置

11‧‧‧真空室

21‧‧‧靶材

22‧‧‧支承板

23‧‧‧電極(導電構件)

41、51‧‧‧驅動部

42‧‧‧支持體

52‧‧‧旋轉構件

100‧‧‧成膜裝置

AX1‧‧‧自轉軸

AX2‧‧‧公轉軸

SU1‧‧‧自轉軌道面

SU2‧‧‧公轉軌道面

SU3‧‧‧平面

W‧‧‧工件

Wa、Wb‧‧‧成膜對象面

Claims

一種成膜裝置，其特徵在於包括：包含平面的成膜材料的靶材；電源部，將電力施加至所述靶材；自轉部，使作為成膜對象的工件以自轉軸為中心而自轉；以及公轉部，使所述自轉部以與所述自轉軸不同的公轉軸為中心而公轉，藉此使所述工件反覆地接近與遠離所述靶材，自轉過程中及公轉過程中的所述自轉軸固定於使與所述自轉軸正交的所述自轉軌道面相對於與所述公轉軸正交的公轉軌道面呈第1傾斜角度的角度，所述靶材固定於使所述平面相對於所述公轉軌道面呈第2傾斜角度的角度。
如申請專利範圍第1項所述的成膜裝置，其中所述第1傾斜角度為在所述自轉部最接近所述靶材的位置，所述自轉軸不與所述靶材的平面平行的角度。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的成膜裝置，其中所述第1傾斜角度為在所述自轉部最遠離所述靶材的位置，所述自轉軌道面與所述靶材的平面平行的角度。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的成膜裝置，其中所述第1傾斜角度與所述第2傾斜角度相同。
如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的成膜裝置，其中由所述自轉部引起的所述工件自轉的旋轉速度比由所述公轉部引起的所述工件公轉的旋轉速度更快。
如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的成膜裝置，其配設有多個所述靶材。
如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的成膜裝置，其配設有多個所述自轉部。
如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的成膜裝置，其設置有可改變與所述公轉軸正交的方向的位置的所述自轉部。
如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述的成膜裝置，其設置有可變的所述第1傾斜角度。
一種成膜工件製造方法，其特徵在於包括如下步驟：一面使由自轉部的自轉軸所支持的作為成膜對象的工件以所述自轉軸為中心而自轉，一面由支持所述自轉部的公轉部使所述工件以與所述自轉軸不同的公轉軸為中心而公轉；以及由電源部將電力施加至成膜材料的靶材，藉此使導入至所述靶材的平面周圍的濺鍍氣體電漿化，使所述成膜材料堆積於所述工件的成膜對象面；並且與所述自轉軸正交的所述自轉軌道面相對於與所述公轉軸正交的公轉軌道面，具有在成膜過程中固定的第1傾斜角度，所述靶材固定於使所述平面相對於所述公轉軌道面呈第2傾斜角度的角度。
如申請專利範圍第10項所述的成膜工件製造方法，其中所述公轉部藉由使所述自轉部公轉來使所述工件反覆地接近與遠離所述靶材。
如申請專利範圍第10項或第11項所述的成膜工件製造方法，其中所述第1傾斜角度為在所述自轉部最接近所述靶材的位置，所述自轉軸不與所述靶材的平面平行的角度。
如申請專利範圍第10項至第12項中任一項所述的成膜工件製造方法，其中所述第1傾斜角度為在所述自轉部最遠離所述靶材的位置，所述自轉軌道面與所述靶材的平面平行的角度。
如申請專利範圍第10項至第13項中任一項所述的成膜工件製造方法，其中由所述自轉軸所支持的所述工件將角度與所述自轉軌道面平行的面、及角度與所述自轉軌道面正交的面作為成膜對象。