TW201945561A - 成膜裝置及成膜方法 - Google Patents

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日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種不使用額外的機構即可移動基板，同時維持濺射粒子的入射角度來進行成膜之成膜裝置及成膜方法。
成膜裝置具有：靶材保持部，係保持用以在處理腔室內的處理空間釋出濺射粒子之靶材；濺射粒子釋出機構，係使濺射粒子從靶材釋出；濺射粒子遮蔽板，係具有能夠讓濺射粒子通過之通過孔；遮蔽組件，係設置為可遮蔽通過孔；移動機構，係使遮蔽組件移動於水平方向；以及控制部。控制部係一邊將於遮蔽組件的載置部載置有基板之遮蔽組件控制為會往水平方向的一方向移動，一邊使濺射粒子從靶材釋出。通過通過孔之濺射粒子會沉積在基板。

Description

成膜裝置及成膜方法
本揭示係關於一種成膜裝置及成膜方法。
在稱作半導體元件之電子元件的製造中，會進行於基板上形成膜之成膜處理。作為成膜處理所使用之成膜裝置，已知有一種例如專利文獻1所記載之成膜裝置。
專利文獻1所記載之成膜裝置係構成為具有真空容器、真空容器內所設置之基板載置用的台座、以及靶材之濺射裝置。靶材係設置於台座的上方。此成膜裝置中，係藉由一邊讓台座旋轉，一邊使從靶材所釋出的濺射粒子沉積在基板上來形成膜。
另一方面，專利文獻2中已提出一種相對於基板來使濺射粒子斜向地入射之技術，來作為用以實現會相對於基板上的圖案來使濺射粒子的入射方向一致之指向性高的成膜之技術。
專利文獻2所記載之成膜裝置係具有真空容器、真空容器內所設置之基板保持台、會保持靶材之靶材保持具、以及設置於靶材保持具與基板保持台之間且具有開口(通過孔)之遮蔽組裝體。然後，藉由移動機構來讓基板保持台移動，同時使從靶材所釋出的濺射粒子通過遮蔽組裝體的開口，而使濺射粒子以特定的角度入射在基板上。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：國際公開2013/179575號
專利文獻2：日本特開2015-67856號公報
本揭示係提供一種不使用額外的機構即可移動基板同時維持濺射粒子的入射角度來進行成膜之成膜裝置及成膜方法。
本揭示之一樣態相關之成膜裝置具有：處理腔室，係界定出會對基板進行成膜處理之處理空間；靶材保持部，係保持用以在該處理空間釋出濺射粒子之靶材；濺射粒子釋出機構，係使濺射粒子從該靶材保持部所保持之靶材釋出；濺射粒子遮蔽板，係具有能夠讓所釋出的該濺射粒子通過之通過孔；遮蔽組件，係中間隔著該處理空間的該濺射粒子遮蔽板，而設置於與該靶材保持部為相反側，且係設置為可遮蔽該通過孔；移動機構，係使該遮蔽組件移動於水平方向；控制部，係控制該濺射粒子釋出機構與該移動機構；該遮蔽組件係具有會載置該基板之載置部；該控制部係一邊藉由該移動機構來將於該載置部載置有該基板之該遮蔽組件控制為會往水平方向的一方向移動，一邊使該濺射粒子釋出機構從該靶材釋出濺射粒子，來使通過該通過孔之濺射粒子沉積在該載置部上的該基板而成膜。
依據本揭示，便能提供一種不使用額外的機構即可移動基板同時維持濺射粒子的入射角度來進行成膜之成膜裝置及成膜方法。
1‧‧‧成膜裝置
10‧‧‧處理腔室
10a‧‧‧腔室本體
10b‧‧‧蓋體
12‧‧‧靶材保持具
16‧‧‧碟式快門(遮蔽組件)
18‧‧‧濺射粒子遮蔽板
18a‧‧‧通過孔
20‧‧‧排氣機構
22‧‧‧氣體導入埠
24‧‧‧靶材
25、125、225‧‧‧轉動軸
26、126、226‧‧‧驅動機構
27‧‧‧基板支撐銷
S‧‧‧處理空間
S1‧‧‧第1空間
S2‧‧‧第2空間
W‧‧‧基板
圖1係顯示一實施型態相關之成膜裝置之縱剖面圖。
圖2為圖1之II-II線之水平剖面圖。
圖3係顯示一實施型態相關之成膜裝置的成膜動作之流程圖。
圖4係概略顯示一實施型態相關之成膜裝置的成膜動作工序之工序剖面圖。
圖5係顯示於碟式快門設置有旋轉台之範例之剖面圖。
圖6係顯示碟式快門的變形例之水平剖面圖。
圖7係顯示其他實施型態相關之成膜裝置的碟式快門之圖式。
圖8係顯示另一其他實施型態相關之成膜裝置之水平剖面圖。
以下，參閱添附圖式來針對實施型態具體地說明。
圖1係顯示一實施型態相關之成膜裝置之縱剖面圖，圖2為圖1之II-II線之水平剖面圖。
成膜裝置1係藉由濺射來於基板W上形成膜，具有處理腔室10、靶材保持具12、電源14、碟式快門(遮蔽組件)16、濺射粒子遮蔽板18及排氣裝置20。基板W舉例為例如半導體晶圓，但不限於此。
處理腔室10係具有上部呈開口之腔室本體10a，以及設置為會封閉腔室本體10a的上部開口之蓋體10b。處理腔室10的內部會成為進行成膜處理之處理空間S。
處理腔室10的底部係形成有排氣口21，上述排氣裝置20係連接於該排氣口21。排氣裝置20係包含有壓力控制閥及真空幫浦，會藉由排氣裝置20來將處理空間S真空排氣至特定的真空度。
處理腔室10的頂部係插入有用以將氣體導入至處理空間S內之氣體導入埠22。來自氣體供應部(圖中未顯示)的氣體(例如非活性氣體)會從氣體導入埠22被導入至處理空間S內。
處理腔室10的側壁係形成有供搬出或搬入基板W之搬出入口23。搬出入口23會藉由閘閥30而開閉。處理腔室10係鄰接於搬送腔室50所設置，藉由打開閘閥30來使處理腔室10與搬送腔室50相連通。搬送腔室50內被保持為特定的真空度，當中係設置有用以相對於處理腔室10來搬出或搬入基板W之搬送裝置(圖中未顯示)。
濺射粒子遮蔽板18係設置於處理腔室10內。濺射粒子遮蔽板18係構成為略板狀的組件，且水平地配置於處理空間S之高度方向的中間位置。濺射粒子遮蔽板18的端緣部係被固定在腔室本體10a的側壁。濺射粒子遮蔽板18會將處理空間S區劃為第1空間S1與第2空間S2。第1空間S1為濺射粒子遮蔽板18上方的空間，第2空間S2為濺射粒子遮蔽板18下方的空間。
濺射粒子遮蔽板18係形成有能夠讓濺射粒子通過且呈槽縫狀之通過孔18a。通過孔18a係貫穿於濺射粒子遮蔽板18的板厚方向(圖1的Z方向)。通過孔18a係以圖中水平的一方向(Y方向)作為長邊方向而形成為細長狀。通過孔18a之Y方向的長度形成為會較基板W的直徑要來得長。為了提高通過通過孔18a之濺射粒子朝基板之入射角的控制性，亦可於通過孔18a周圍設置有具有準直器功能之風扇。
靶材保持具12係配置於濺射粒子遮蔽板18的上方，且由具導電性之材料所形成。靶材保持具12係透過絕緣性組件來被安裝在處理腔室10(本例中為蓋體10b)。
靶材保持具12係構成為會在第1空間S1內保持靶材24。靶材保持具12會保持靶材24來使該靶材24相對於通過孔18a而位在斜上方。靶材24係由包含有欲成膜之膜的構成元素之材料所構成，可為導電性材料，亦可為介電體材料。
靶材保持具12係電連接有電源14。電源14當靶材24為導電性材料的情況，可為直流電源，而當靶材24為介電性材料之情況，則可為高頻電源。電源14為高頻電源的情況，係透過匹配器而連接於靶材保持具12。藉由對靶材保持具12施加電壓，則氣體便會在靶材24的周圍解離。然後，解離後之氣體中的離子會衝撞到靶材24，而從靶材24釋出為其構成材料之粒子，即濺射粒子。
上述碟式快門16係設置於處理腔室10的第2空間S2。碟式快門16係具有在調節等之際，會遮蔽濺射粒子遮蔽板18的通過孔18a來防止濺射粒子在第2空間S2內擴散之功能。
碟式快門16係具有會遮蔽通過孔18a且呈圓形之本體部16a，以及從本體部16a延伸而出之延出部16b並呈飯匙狀。延出部16b係被固定在延伸於Z方向之轉動軸25，轉動軸25係藉由處理腔室10的下方所設置之馬達等驅動機構26而旋轉。然後，藉由驅動機構26來讓轉動軸25旋轉，則碟式快門16便會在水平面內轉動。亦即，碟式快門16可移動於水平方向，會在遮蔽通過孔18a之遮蔽位置與相異於遮蔽位置之位置之間移動。
碟式快門16過去雖為這類成膜裝置所搭載的組件，但本實施型態中係使此碟式快門16具有基板載置台的功能。因此，本實施型態之成膜裝置1並未具有過去所使用之專用的基板載置台。
碟式快門16係於本體部16a具有用以支撐基板W之複數(例如4個)基板支撐銷27。本體部16a係具有會載置基板W之載置部的功能。然後，使碟式快門16位在特定位置之狀態下，藉由搬送腔室50內之搬送裝置來進行基板W相對於基板支撐銷27的傳遞。
基板支撐銷27上所支撐之基板W可利用碟式快門16的轉動機構來使基板W往交叉於槽縫狀的通過孔18a之水平方向的一方向移動。此一方向雖為圓弧狀，但當基板W通過通過孔18a時，基板W的移動方向會幾乎正交於通過孔18a的長邊方向。
碟式快門16的內部可內建有用以加熱基板W之加熱器。又，碟式快門16亦可設置有靜電吸附機構來靜電吸附基板W。另外，碟式快門16亦可內建有溫度感測器或靜電感測器等各種感測器。
成膜裝置1另具有控制部40。控制部40係由電腦所構成，具有：CPU所構成的主控制部，會控制成膜裝置1的各構成部(例如電源14、排氣裝置20、驅動機構26等)；以及鍵盤或滑鼠等輸入裝置、輸出裝置、顯示裝置、記憶裝置。控制部40的主控制部係藉由於記憶裝置安裝有記憶有處理配方之記憶媒體，而依據從記憶媒體所呼叫出之處理配方來使成膜裝置1實行特定的動作。
接下來，針對上述方式所構成之成膜裝置的成膜動作來加以說明。圖3係顯示一實施型態相關之成膜裝置的成膜動作之流程圖，圖4係顯示此時的工序之工序剖面圖。
首先，將處理腔室10內的處理空間S排氣後，從氣體導入埠22來將例如非活性氣體導入至處理空間S並調壓為特定壓力。然後，使碟式快門16位在會遮蔽槽縫狀的通過孔18a之位置之狀態下，從電源14施加電壓來使濺射粒子P從靶材24釋出而進行調節(ST1，圖4(a))。此時，較佳宜使基 板支撐銷27成為會避開通過孔18a之位置，來讓濺射粒子不會沉積在基板支撐銷27。
接下來，使碟式快門16位在基板傳遞位置，並打開閘閥30而藉由搬送腔室50的搬送裝置51來將基板W載置於碟式快門16的載置部(基板支撐銷27上)(ST2，圖4(b))。
接下來，使搬送裝置51回到搬送腔室50，並一邊使碟式快門16往水平方向的一方向(箭頭方向)移動，一邊使濺射粒子P從靶材釋出，並以特定角度斜向地通過槽縫狀的通過孔18a而於基板W上成膜出特定的膜(ST3，圖4(c))。此時碟式快門16的移動方向雖為圓弧狀，但為幾乎正交於通過孔18a的長邊方向(Y方向)之方向。此外，濺射粒子的釋出係藉由從電源14對靶材保持具12施加電壓，來使在靶材24的周圍解離後之氣體中的離子衝撞到靶材24而進行。
藉由如此般地進行成膜，便可於基板W的整面進行會將濺射粒子的入射角度大致維持為固定之狀態的斜向成膜。
斜向成膜的情況，為了將濺射粒子的入射角度大致維持為固定來於基板整面進行成膜，則在成膜之際便必須使基板往移動一方向。因此，專利文獻2中係另外設置有會使基板載置台行走之機構。
相對於此，本實施型態中則是一邊利用既有之碟式快門16的移動機構來讓基板W移動，一邊進行斜向成膜。於是，便可在未設置會使基板移動的額外機構之情況下來進行斜向成膜。
此時，由於碟式快門16會轉動，故其移動軌跡為圓弧狀。於是，若槽縫狀通過孔18a的寬度較寬，則成膜會成為左右非對稱。因此，較佳宜使通過孔18a的寬度為不會成為左右非對稱的成膜之程度的狹窄寬度。又，著眼於基板的移動速度會在相當於基板移動軌跡(即圓弧的外周)之部位與相當於內周之部位不同，亦可為圓弧外周側較寬之扇形的槽縫形狀，其目的為使基板每單位面積露出於槽縫的時間一致。
又，如圖5所示，亦可透過旋轉台17來將基板W載置於碟式快門16上，而使基板W為可旋轉。藉由設置有旋轉台17，則讓碟式快門16轉動 之際，便可讓基板W旋轉，來使濺射粒子相對於基板W的入射方向會因基板位置而成為固定。
碟式快門16如圖6所示，亦可為本體部16a會個別地具有用以遮蔽通過孔18a之遮蔽部16c，以及用以載置基板W之載置部16d。藉由上述般之構成，便可在將基板W載置於碟式快門16的載置部16d之情況下，藉由遮蔽部16c來遮蔽槽縫18a而進行調節。於是，便不須在進行調節後再載置基板W，可簡化工序。
接下來，針對其他實施型態加以說明。
圖7係顯示其他實施型態相關之成膜裝置的碟式快門之圖式。
本實施型態中，碟式快門16係構成為於上下2段配置有下段的第1組件116與上段的第2組件216，該下段的第1組件116與上段的第2組件216係分別具有獨立的轉動軸。然後，下段的第1組件116係具有基板W的載置部，上段的第2組件216係具有其他功能。
第1組件116係被固定在延伸於Z方向之轉動軸125，轉動軸125藉由馬達等驅動機構126，會透過滑輪127及皮帶128而旋轉。又，第2組件216係被固定在同軸地設置於轉動軸125的內部之轉動軸225，轉動軸225會藉由馬達等驅動機構226而旋轉。然後，藉由驅動機構126來讓轉動軸125旋轉，藉此，第1組件116便會在水平面內轉動。又，藉由驅動機構126來讓轉動軸225旋轉，藉此，第2組件216便會在水平面內轉動。如此般地，第1組件116與第2組件216便會藉由不同的驅動機構而分別獨立地轉動。
本例中，第1組件116係載置有基板W，第2組件216係設置有加熱器217。然後，在適當的時間點使第2組件216轉動來讓其位在第1組件116的上方，便可加熱基板W。藉由從上方來進行加熱，便可盡量減少給予基板的熱來對成膜給予所需的熱。第2組件216亦可設置有溫度感測器或靜電感測器等感測器類來檢測基板W的狀態。
又，亦可使第2組件216具有作為氧或氮的反應性氣體供應源，或是UV或電子線等之能量供應源的功能來作為其他功能。藉由上述方式，則濺射後便可在不將基板從處理腔室搬出之情況下，來實施濺射膜的氧化、氮 化，或利用UV照射所致之有機物分解效果之基板表面的清潔。又，將反應性氣體供應源與能量供應源加以組合亦為有效的。由於第1組件116與第2組件216之間係形成有局部的空間，故藉由對局部的空間供應氣體，便可局部地調整壓力，同時將藉由對反應性氣體照射UV等而離子化後的氣體供應至基板。於是，便能夠以最適當的條件來促進濺射膜的反應。另外，亦可使第1組件116及第2組件216的其中一者具有會載置且移動基板W之功能，而使另一者具有會遮蔽槽縫18a之功能。
如此般地，藉由使碟式快門16為具有可獨立移動的第1組件116與第2組件216之構造，便可進行自由度更高的處理。
此外，圖7中雖係顯示同軸地設置有轉動軸125與轉動軸225之範例，但亦可個別地設置該等。
接下來，針對另一其他實施型態來加以說明。
圖8係顯示另一其他實施型態相關之成膜裝置之水平剖面圖。
本實施型態之成膜裝置1'係使碟式快門16的驅動方法與之前的實施型態不同。本實施型態之碟式快門16在具有會遮蔽槽縫狀的通過孔18a且呈圓形之本體部16a，以及從本體部16a延伸而出之延出部16b並呈飯匙狀這一點上則與之前的實施型態相同。但延出部16b係延伸於X方向，且延出部16b係立有2根銷72、73。然後，凸輪(cam)70係設置為會藉由驅動機構(圖中未顯示)而藉由轉動軸71來轉動，藉由以凸輪70的轉動軸71為支點之轉動，便可透過銷72、73來直線驅動碟式快門16。碟式快門16係藉由適當的支撐機構(圖中未顯示)而可移動地被加以支撐。
藉由上述般之構成，便能夠以單純的構成來實現碟式快門16的功能。又，在成膜之際，係在將基板W載置於碟式快門16上之狀態下，一邊使碟式快門16往一方向移動，一邊使釋出的濺射粒子以特定角度斜向地通過槽縫狀的通過孔18a，來於基板W上成膜出特定的膜。
本實施型態中，由於可使碟式快門16直線地移動，故在一邊載置並移動基板W一邊進行成膜之際，成膜不會成為左右非對稱。
以上，雖已針對實施型態加以說明，但本說明書所揭示之實施型態應被認為所有點僅為例示而非用以限制本發明之內容。上述實施型態可在未背離添附的申請專利範圍及其要旨之範圍內，而以各種型態來做省略、置換或變更。
例如，上述實施型態之讓濺射粒子釋出的方法僅為例示，而亦可以其他方法來讓濺射粒子釋出。又，上述實施型態中，雖係顯示斜向地配置靶材之範例，但並未侷限於此。

Claims (12)

  1. 一種成膜裝置，具有：處理腔室，係界定出會對基板進行成膜處理之處理空間；靶材保持部，係保持用以在該處理空間釋出濺射粒子之靶材；濺射粒子釋出機構，係使濺射粒子從該靶材保持部所保持之靶材釋出；濺射粒子遮蔽板，係具有能夠讓所釋出的該濺射粒子通過之通過孔；遮蔽組件，係中間隔著該處理空間的該濺射粒子遮蔽板，而設置於與該靶材保持部為相反側，且係設置為可遮蔽該通過孔；移動機構，係使該遮蔽組件移動於水平方向；控制部，係控制該濺射粒子釋出機構與該移動機構；該遮蔽組件係具有會載置該基板之載置部；該控制部係一邊藉由該移動機構來將於該載置部載置有該基板之該遮蔽組件控制為會往水平方向的一方向移動，一邊使該濺射粒子釋出機構從該靶材釋出濺射粒子，來使通過該通過孔之濺射粒子沉積在該載置部上的該基板而成膜。
  2. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該載置部係具有會支撐該基板之複數基板支撐銷。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之成膜裝置，其中該通過孔為槽縫狀，該移動機構會使該遮蔽組件往交叉於該通過孔之一方向移動。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之成膜裝置，其中該移動機構會使該遮蔽組件轉動。
  5. 如申請專利範圍第4項之成膜裝置，其中該遮蔽組件係具有會讓該基板旋轉之旋轉台，當藉由該移動機構來讓該遮蔽組件轉動之際，會藉由該旋轉台來讓該基板旋轉。
  6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之成膜裝置，其中該移動機構會使該遮蔽組件直線前進。
  7. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之成膜裝置，其中該遮蔽組件具有不同於載置該基板之該載置部而用以遮蔽該通過孔之遮蔽部。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之成膜裝置，其中該遮蔽組件係於上下2段設置有可獨立移動之第1組件與第2組件，該第1組件係具有該載置部，該第2組件係具有其他功能。
  9. 如申請專利範圍第8項之成膜裝置，其係設置為該第1組件為下段，該第2組件為上段，該第2組件係具有會加熱該第1組件之該載置部所載置的該基板之加熱器。
  10. 如申請專利範圍第8項之成膜裝置，其中該第2組件係具有會遮蔽該通過孔之遮蔽功能。
  11. 一種成膜方法，係藉由成膜裝置來成膜出特定的膜之成膜方法，該成膜裝置具有：處理腔室，係界定出會對基板進行成膜處理之處理空間；靶材保持部，係保持用以在該處理空間釋出濺射粒子之靶材；濺射粒子釋出機構，係從該靶材保持部所保持之靶材來使濺射粒子釋出；濺射粒子遮蔽板，係具有能夠讓所釋出的該濺射粒子通過之通過孔；遮蔽組件，係中間會挾置著該處理空間的該濺射粒子遮蔽板，而設置於與該靶材保持部為相反側，且係設置為可遮蔽該通過孔；以及移動機構，係使該遮蔽組件移動於水平方向；該遮蔽組件係具有會載置該基板之載置部；具有以下工序：將該基板載置於該遮蔽組件的該載置部之工序；以及一邊藉由該移動機構來使於該載置部載置有該基板之該遮蔽組件往水平方向的一方向移動，一邊使該濺射粒子釋出機構從該靶材釋出濺射粒子，而使通過該通過孔之濺射粒子沉積在該載置部上的該基板之工序。
  12. 如申請專利範圍第11項之成膜方法，其中在載置該基板之工序之前，另具有以下工序：使該遮蔽組件位在會遮蔽該通過孔的位置之狀態下，使該濺射粒子從該靶材釋出來進行調節。
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