TW202225433A - 成膜裝置 - Google Patents

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吉村浩司
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Abstract

本發明提供一種減少凸起的產生同時獲得膜厚分佈的均勻性的成膜裝置。本實施方式的成膜裝置包括：腔室（10）；旋轉台（30），沿著圓周的搬運路徑（L）循環搬運工件（W）；多個靶材（42），包含成膜材料而形成，且設置於距旋轉台（30）的旋轉中心的半徑方向的距離不同的位置上；屏蔽構件（90），形成包圍成膜材料飛散的區域的成膜室（45），且在與循環搬運的工件（W）相向的一側具有開口（91）；以及電漿產生器，具有向成膜室（45）導入濺射氣體（G1）的濺射氣體導入部（47）及向靶材（42）施加電力的電源部（46），且使成膜室（45）內的濺射氣體（G1）產生電漿，關於工件（W）經由開口（91）而暴露於成膜材料的時間，相較於與距旋轉中心最遠的靶材（42）相向的區域，與距旋轉中心最近的靶材（42）相向的區域短。

Description

成膜裝置
本發明是有關於一種裝置，且特別是有關於一種成膜裝置。
在半導體裝置、液晶顯示器、有機電致發光（electroluminescence，EL）顯示器、光盤等各種產品的製造工程中，例如有時在晶片或玻璃基板等工件上製作光學膜等薄膜。另外，在電漿製程中，作為電漿處理裝置用構件的耐蝕膜，有時在裝置的內壁材料或夾具等工件上製作膜。這些膜可通過對工件形成金屬等的膜的成膜處理、或對所形成的膜進行蝕刻、氧化或氮化等膜處理等來製作。
成膜處理或者膜處理可利用各種方法進行，作為其中之一，有在減壓至規定的真空度的腔室中產生電漿，使用所述電漿進行處理的方法。在成膜處理中，向配置有包含成膜材料構成的靶材的腔室導入惰性氣體，對靶材施加電力。由此，使電漿化的惰性氣體的離子與靶材碰撞，使從靶材中敲擊出的成膜材料堆積於工件從而進行成膜。此種成膜處理被稱為濺射。
在膜處理中，向配置有電極的腔室導入製程氣體，向電極施加電力。由此，通過使電漿化的製程氣體的離子、自由基等活性種與工件上的膜碰撞來進行膜處理。
為了連續進行此種成膜處理及膜處理，有在一個腔室的內部安裝旋轉台，在旋轉台上方的周向上配置有多個成膜用的單元與膜處理用的單元的電漿處理裝置。成膜用的單元與膜處理用的單元分別具有劃分出的處理室（成膜室、膜處理室）。各處理室的朝向旋轉台的下方被開放，將工件保持於旋轉台上並加以搬運，使其通過多個處理室的正下方，由此形成光學膜或耐蝕膜等膜。
此處，關於通過旋轉台循環搬運的工件的速度，距旋轉台的旋轉中心近的內周側比外周側更慢。因此，在與靶材相向的區域中，在從靶材敲擊出的成膜材料的量均勻的情況下，即便是相同的移動距離（周長），也相較於外周側，內周側的成膜材料的堆積時間長，會產生內周側的膜變厚的情況。即，關於作為成膜材料的堆積量或膜厚的成膜速率，內周側高於外周側，結果會產生所形成的膜厚的分佈在工件的成膜對象面的整體上不會均勻的情況。
作為用於應對所述問題的方法之一，在距旋轉台的旋轉中心的半徑方向的距離不同的位置上排列配置多個靶材，並改變對各靶材的施加電力，由此緩和堆積量的不均勻。更具體而言，施加電力越大，敲擊出的成膜材料的量越多，堆積量越多，因此通過使內周側的靶材的施加電力小於外周側，抑制內周側的堆積量，緩和堆積量的不均勻。
[現有技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利第4321785號公報
[發明所要解決的問題] 在利用如上所述的成膜裝置進行成膜處理的情況下，有時會在膜表面上產生凸起。凸起是從膜的表面突出的微小的突起物。若產生此種凸起，則無法獲得膜質分佈的均勻性。因此，外觀或其功能（例如光學特性或耐蝕性）在膜表面上變得不均勻，從而有產品的品質無法保持為一定之虞。此處，一般而言，由因工件的溫度上升產生的壓縮應力帶來的膜的局部的塑性變形被說是凸起的產生原因之一。
然而，儘管工件的表面的溫度分佈大致均勻，但也如上所述，在包括多個靶材的成膜裝置中，在通過與施加電力小的內周側的靶材相向的區域而成膜的工件的表面上，凸起的產生量多。即，為了確保膜厚分佈的均勻性，減小對內周側的靶材的施加電力與凸起的產生有關。
本發明是為了解決如上所述的問題而提出，其目的在於提供一種減少凸起的產生同時獲得膜厚分佈的均勻性的成膜裝置。
[解決問題的技術手段] 為了達成所述目的，本實施方式的成膜裝置包括：腔室，能夠使內部為真空；旋轉台，設置於所述腔室內，且沿著圓周的搬運路徑循環搬運工件；多個靶材，包含堆積於所述工件成為膜的成膜材料而形成，與通過所述旋轉台循環搬運的所述工件相向，且設置於距所述旋轉台的旋轉中心的半徑方向的距離不同的位置上；屏蔽構件，形成包圍來自所述靶材的所述成膜材料飛散的區域的成膜室，且在與通過所述旋轉台循環搬運的所述工件相向的一側具有開口；以及電漿產生器，具有向所述成膜室導入濺射氣體的濺射氣體導入部及向所述靶材施加電力的電源部，且通過向所述靶材施加電力而使所述成膜室內的濺射氣體產生電漿，相較於在與距所述旋轉中心最遠的靶材相向的區域中，所述工件通過所述開口而暴露於所述成膜材料的時間，在與距所述旋轉中心最近的靶材相向的區域中，所述工件通過所述開口而暴露於所述成膜材料的時間短。
[發明的效果] 根據本發明的實施方式，可提供一種減少凸起的產生同時獲得膜厚分佈的均勻性的成膜裝置。
參照附圖對本發明的成膜裝置的實施方式進行詳細說明。 [概要] 如圖1的透視平面圖及圖2的剖面圖所示，成膜裝置1是通過濺射在工件W上進行成膜的裝置。作為工件W，使用玻璃基板或晶片等。其中，只要是作為利用濺射的成膜對象者，則可設為工件W。所述成膜裝置1具有腔室10、排氣部20、旋轉台30、成膜部40、膜處理部50、移送腔室60、冷卻裝置70、控制部80。
腔室10是密閉性高、能夠使內部為真空的容器。排氣部20對腔室10內進行排氣。旋轉台30設置於腔室10內，且沿著圓周的搬運路徑L（參照圖1）循環搬運工件W。
成膜部40通過濺射對循環搬運的工件W進行成膜處理。成膜部40沿著圓周的搬運路徑L配置有三個。膜處理部50對通過成膜部40而在工件W上生成的膜進行膜處理。
移送腔室60是用於經由閘閥GB1在腔室10中搬入及搬出工件W的容器。冷卻裝置70是通過將來自腔室10的排氣冷卻來將排氣中的水分去除的裝置。本實施方式的冷卻裝置70設置於移送腔室60中。
[結構] [腔室] 如圖1所示，腔室10為圓柱形狀的容器。在腔室10的內部配置有三個成膜部40、一個膜處理部50。另外，在腔室10，在兩個成膜部40之間的區域連接有移送腔室60。
如圖2所示，腔室10由圓盤狀的頂板10a、圓盤狀的底部10b及環狀的側壁10c形成。頂板10a能夠裝卸地設置於側壁10c。頂板10a經由未圖示的O形環等密封構件裝設，由此腔室10內被密閉。通過拆下頂板10a，能夠進行包括腔室10的內部的清潔等的維護。
[排氣部] 排氣部20具有包括配管及未圖示的泵、閥等的負壓電路。排氣部20與設置於腔室10中的排氣口11連接。排氣部20利用通過排氣口11的排氣，對腔室10內進行減壓並使其為真空。
[旋轉台] 旋轉台30具有圓盤形狀，在腔室10內大幅擴展至不與側壁10c的內周面接觸的程度。旋轉台30為金屬製，例如可設為在不銹鋼的板狀構件的表面上噴鍍氧化鋁。
中空的旋轉筒3b氣密地貫通腔室10的底部10b並豎立設置於腔室10的內部。在所述旋轉筒3b安裝有旋轉台30。在旋轉筒3b連結有未圖示的驅動機構。驅動機構將馬達作為驅動源，使旋轉台30以旋轉筒3b的軸（在圖2中以點劃線表示）為中心以規定的旋轉速度連續地旋轉。旋轉筒3b的軸為旋轉台30的旋轉中心。此外，在以下的說明中，將距旋轉台30的旋轉中心近的一側作為內周側，將距旋轉台30的旋轉中心遠的一側作為外周側。
在中空的旋轉筒3b的內部配置有不動的支柱3c。支柱3c固定於腔室10的外部所設置的未圖示的基台，貫通腔室10的底部10b並豎立設置於腔室10的內部。
在旋轉台30的中心設置有開口部。支柱3c貫通旋轉台30的開口部，支柱3c的前端位於旋轉台30的上表面與腔室10的頂板10a之間。在所述支柱3c的前端構成有支撐後述的屏蔽構件90的內周支撐部31。在旋轉筒3b與支柱3c之間配置有滾珠軸承3d，由此旋轉台30及旋轉筒3b能夠旋轉地支撐於支柱3c。
保持部33是在旋轉台30的上表面上配設在圓周等配位置的槽、孔、突起、夾具、固定器等，通過機械卡盤、黏著卡盤等保持載置有工件W的托盤34。托盤34是用於在載置有工件W的狀態下進行搬運的構件。本實施方式的保持部33在旋轉台30上以60°間隔配設有六個。其中，同時搬運的工件W、托盤34的數量不限定於此。
[成膜部] 成膜部40生成電漿，將包含成膜材料的靶材42暴露於所述電漿中。由此，成膜部40進行使電漿中包含的離子與成膜材料碰撞並使敲擊出的成膜材料的粒子堆積於工件W上的成膜。如圖2所示，所述成膜部40包括：濺射源，包括靶材42、背板43及電極44；屏蔽構件90，形成成膜室45；以及電漿產生器，包括電源部46及濺射氣體導入部47。
靶材42為包含堆積於工件W上成為膜的成膜材料而形成的板狀構件。靶材42與載置於旋轉台30的工件W的搬運路徑L隔開地設置。靶材42的表面以與載置於旋轉台30的工件W相向的方式被保持於腔室10的頂板10a。如圖1所示，靶材42設置有多個，且配置於俯視下的距旋轉台30的旋轉中心的半徑方向的距離不同的位置上。在本實施方式中，在俯視時排列於三角形的頂點上的位置上設置有三個靶材42。三個靶材42的內周側為42A，中間為42B，外周側為42C。以下，在不對三個加以區別的情況下，設為靶材42。
背板43為保持靶材42的支撐構件。所述背板43經由接合構件各別地保持各靶材42。作為接合構件，例如使用In（銦）。電極44為用於從腔室10的外部向各靶材42各別地施加電力的導電性的構件，且與靶材42電連接。施加至各靶材42的電力可各別地改變。除此以外，根據需要，在濺射源中適宜包括磁鐵、冷卻裝置等。
如圖2所示，在腔室10內設置有包圍來自靶材42的成膜材料飛散的區域的成膜室45。所述成膜室45形成於由屏蔽構件90劃定的空間中。屏蔽構件90抑制成膜材料及濺射氣體G1從成膜室45向腔室10內擴散。其中，屏蔽構件90在與通過旋轉台30循環搬運的工件W相向的一側，具有來自靶材42的成膜材料飛散的開口91。作為屏蔽構件90的材質，例如可使用鋁或不銹鋼（Steel Use Stainless，SUS）。
更具體而言，如圖2及圖3所示，屏蔽構件90具有罩部92、側面部93。罩部92為形成成膜室45的頂板的構件。罩部92為與旋轉台30的平面平行地配置的環狀扇形（annular sector）的板狀體。在罩部92，在各靶材42的位置上形成有靶材孔92a，以使各靶材42在成膜室45內露出。
側面部93為形成成膜室45的側面的構件。側面部93具有外周壁93a、內周壁93b、隔離壁93c、隔離壁93d。外周壁93a及內周壁93b為彎曲成圓弧狀的長方體形狀，且為沿旋轉台30的軸向延伸的板狀體。外周壁93a的上緣安裝於罩部92的圓弧狀的外緣。內周壁93b的上緣安裝於罩部92的圓弧狀的內緣。
隔離壁93c、隔離壁93d為平坦的長方體形狀，且為沿旋轉台30的軸向延伸的板狀體。隔離壁93c、隔離壁93d在工件W的搬運方向上相互相向。隔離壁93c、隔離壁93d的上緣分別安裝於罩部92的一對半徑方向的緣部。罩部92與側面部93的接合部被氣密地密封。此外，也可將罩部92與側面部93一體地、即由共同的材料連續地形成。通過此種屏蔽構件90，上部及周緣的側面被罩部92及側面部93覆蓋，形成在朝向工件W的一側具有開口91的成膜室45。此外，屏蔽構件90未必需要具有外周壁93a、內周壁93b、隔離壁93c、隔離壁93d全部。例如，也可通過在罩部92僅安裝隔離壁93c、隔離壁93d來構成屏蔽構件90。
如圖2所示，在隔離壁93c、隔離壁93d的下端與旋轉台30之間形成有旋轉的旋轉台30上的工件W能夠通過的間隔D1。即，以在屏蔽構件90的下緣與工件W之間產生微小的間隙的方式設定隔離壁93c、隔離壁93d的高度。工件W的處理對象面與屏蔽構件90的間隔D1較佳為設為5 mm以下。這是為了容許工件W的通過，並且維持內部的成膜室45的壓力。另外，也是為了極力減少濺射氣體G1的從成膜室45向腔室10內的洩漏。
在本實施方式中，屏蔽構件90的內周壁93b的底部由支柱3c的內周支撐部31支撐，外周壁93a的底部由豎立設置於腔室10的底部10b的支撐體10d支撐，由此設定如上所述的隔離壁93c、隔離壁93d的高度。
如上所述那樣形成的屏蔽構件90呈從俯視下的旋轉台30的半徑方向的中心側朝向外側擴徑的環狀扇形。屏蔽構件90的設置於與工件W相向的一側的開口91也同樣地為環狀扇形。保持於旋轉台30上的工件W通過與開口91相向的區域的速度在旋轉台30的半徑方向上越朝向內周側越慢，越朝向外周側越快。通過使開口91從內周側朝向外周側擴徑，可減小工件W通過開口91的時間差，可減少因通過的時間的不同引起的成膜速率的差。其中，在本實施方式中，設為利用後述的遮蔽板95而開口91被縮窄，由此使工件W通過開口91而暴露於成膜材料的時間在內周側及外周側刻意不同。
此外，與開口91相向的區域是進行大部分成膜的區域，但即便是從開口91偏離的區域，也有來自成膜室45的成膜材料的洩漏，因此並非完全沒有膜的堆積。即，在成膜部40中暴露於成膜材料並進行成膜的成膜區域成為比開口91稍寬的區域。
進而，如由圖4的影線所示，在屏蔽構件90設置有遮蔽板95。遮蔽板95通過縮窄開口91來遮蔽從靶材42飛散的成膜材料。遮蔽板95以在附著了大量成膜材料的粒子而膜容易變厚的部位不附著超出需要成膜材料的粒子的方式進行遮蔽，由此來調整膜厚分佈。
遮蔽板95設置成從隔離壁93d向成膜室45的內部突出。關於遮蔽板95覆蓋開口91的面積的比例，相較於與距旋轉台30的旋轉中心最遠的靶材42C相向的區域，與距旋轉中心最近的靶材42A相向的區域大。所謂遮蔽板95覆蓋開口91的面積，是遮蔽板95會與開口91在旋轉台30的旋轉軸方向上產生重疊的面積。所謂與靶材42相向的區域，是在由屏蔽構件90的開口91劃定的區域中，由以旋轉台30的旋轉中心為中心的同心圓劃分且包括一個靶材42的正下方，但不包括其他靶材42的正下方的區域。更具體而言，如圖4所示，是以點劃線的圓弧劃分開口91而成的各區域。
這些區域是與三個靶材42A、42B、42C相向的環狀扇形的區域，從距旋轉中心最近的內周側向外周側區別為區域α、區域β、區域γ。關於遮蔽板95的面積相對於未設置遮蔽板95的狀態的屏蔽構件90的開口91的面積的比例，區域α最大，隨著前往區域β、區域γ而變小。即，距旋轉台30的旋轉中心越近的區域，遮蔽板95覆蓋開口91的面積的比例越大。另外，在本實施方式中，遮蔽板95的一部分設置於會與距旋轉中心最近的內周側的靶材42A在旋轉台30的旋轉軸方向上產生重疊的位置上。由此，關於工件W通過開口91而暴露於成膜材料的時間，相較於與距旋轉中心最遠的靶材42C相向的區域，與距旋轉中心最近的靶材42A相向的區域短。
此外，遮蔽板95也可與屏蔽構件90一體地形成。另外，也可由與屏蔽構件90獨立的構件構成，並構成為能夠相對於屏蔽構件90裝卸。除此以外，也可設置支撐部件，並以將設為與屏蔽構件90獨立的構件的遮蔽板95位於屏蔽構件90的附近的方式進行支撐。遮蔽板95設置於屏蔽構件90的下端側可更接近工件W，因此較佳。此外，遮蔽板95與工件W之間的距離較佳為設為5 mm以下。這是為了容許工件W的通過，並且維持成膜室45的內部的壓力。
但是，即便在遮蔽板95與工件W的距離分開的情況下，通過覆蓋開口91並縮窄開口91的面積，也可獲得遮蔽所散射的成膜材料的粒子的效果。因此，也可將遮蔽板95設置於屏蔽構件90的下端側以外的位置。此外，遮蔽板95未必需要設置於工件W的搬運方向的上游側的隔離壁93d。例如，也可設置於作為搬運方向的下游側的隔離壁93c。
電源部46例如是直流（Direct Current，DC）電源，且與電極44電連接。電源部46通過電極44向各靶材42施加電力。旋轉台30與接地的腔室10為相同電位，通過向靶材42側施加高電壓，產生電位差。此外，電源部46也可作為射頻（Radio Frequency，RF）電源以進行高頻濺射。
如上所述，凸起的產生原因被說為工件W的溫度上升，但儘管工件表面的溫度分佈大致均勻，但產生凸起的區域中存在偏差。發明者等人發現，為了緩和堆積量的不均勻，在將施加至靶材42的施加電力設為42A＜42B＜42C的情況下，在與外周側的靶材42C相向的區域中，形成於工件W的膜中凸起少。
更具體而言，在從旋轉台30的旋轉中心至靶材42的中心的半徑方向的距離為靶材42A為425 mm、靶材42B為790 mm、靶材42C為1155 mm的情況下，如以下那樣設定了施加電力。 靶材42A：2.99 kW 靶材42B：4.43 kW 靶材42C：8.00 kW 於是，在通過與靶材42C相向的區域γ的部位未產生凸起。
即，發明者等人發現通過將施加至多個靶材42的電力設為一定值以上，可抑制凸起的產生。因此，認為例如通過將施加至靶材42A、靶材42B、靶材42C的電力全部設為8.00 kW以上，可減少凸起的產生。
在此情況下，為了在內周側及外周側緩和堆積量的不均勻，也需要將施加至靶材42的電力的大小設為42A＜42B＜42C。於是，相對於增大了施加的電力的內周側的靶材42A，必須進一步增大施加至靶材42B、靶材42C的電力。此處，若增大向靶材42的施加電力，則由背板43支撐的靶材42的溫度也上升。靶材42若成為過度高溫，則與背板43的接合構件熔融而從背板43落下。靶材42由冷卻裝置冷卻，但若如上所述將向所有靶材42A、靶材42B、靶材42C的施加電力設為不產生凸起的大電力、同時進一步增大向外周側的靶材42B、靶材42C的施加電力，則即便利用冷卻裝置也無法進行散熱。
因此，即便為了抑制凸起的產生而增大向多個靶材42的施加電力，改變向內周側及外周側的靶材42的施加電力也存在界限。因此，無法緩和內周側及外周側的堆積量的不均勻，無法確保膜厚的均勻性。
在本實施方式中，將向所有靶材42的施加電力設為不產生凸起的大小。例如，將向三個靶材42A、42B、42C的施加電力設為不產生凸起的大小。更具體而言，在直流電力的情況下，若施加電力為4.5 kW以下，則凸起的產生會變多，因此，使向三個靶材42A、42B、42C的施加電力全部大於4.5 kW。較佳為將施加電力設為8 kW以上。另外，隨著旋轉台30的半徑方向的距離遠離旋轉中心，依次增大向多個靶材42的施加電力。例如，按照三個靶材42A、42B、42C的順序依次增大施加電力。其中，施加電力小於產生靶材42與背板43的接合材料的熔融的值。例如設為15 kW以下。而且，關於堆積量的不均勻，在本實施方式中，通過如上所述那樣設置的遮蔽板95來抑制。
如圖2所示，濺射氣體導入部47向成膜室45內導入濺射氣體G1。濺射氣體G1是通過由電力的施加而產生的電漿產生離子的氣體。濺射氣體G1例如可使用氬等惰性氣體。
濺射氣體導入部47具有未圖示的儲氣瓶等濺射氣體G1的供給源以及配管48。配管48連接於濺射氣體G1的供給源，氣密地貫通腔室10，延伸至屏蔽構件90的內部，其端部作為氣體導入口49開口。氣體導入口49在旋轉台30與靶材42之間開口，向成膜室45導入濺射氣體G1。
[膜處理部] 膜處理部50在導入了製程氣體G2的處理空間S內生成感應耦合電漿（Inductively Coupled Plasma）。由此，對通過成膜部40而在工件W上生成的膜進行膜處理。膜處理是使通過成膜而堆積的膜的性質變化的處理，且包括氧化、氮化、蝕刻、灰化、清洗等處理。例如，在進行氧化作為膜處理的情況下，使氧氣電漿化而產生化學物種。產生的化學物種中所包含的氧離子與工件W上的膜碰撞，而形成作為化合物膜的氧化膜
如圖2所示，膜處理部50具有包括筒狀體51、窗構件52、天線53、RF電源54、匹配箱55及製程氣體導入部56的電漿產生器。
筒狀體51為覆蓋作為進行膜處理的空間的處理空間S的周圍的構件。如圖1及圖2所示，筒狀體51為水平剖面為圓角長方形形狀的筒，且具有開口。筒狀體51以其開口與旋轉台30側隔開地朝向的方式嵌入至腔室10的頂板10a，並向腔室10的內部空間突出。筒狀體51為與旋轉台30同樣的金屬製，且通過氧化釔噴鍍等，對表面實施了耐電漿性、防止成膜材料的附著的處理。
窗構件52為與筒狀體51的水平剖面大致相似形狀的石英等電介質的平板。所述窗構件52以堵塞筒狀體51的開口的方式設置，將腔室10內的被導入製程氣體G2的處理空間S與筒狀體51的內部分隔。此外，窗構件52可為氧化鋁等電介質，也可為矽等半導體。
處理空間S形成於旋轉台30與筒狀體51的內部之間。通過由旋轉台30循環搬運的工件W反覆通過處理空間S，來進行膜處理。
天線53為捲繞成線圈狀的導電體，且配置於通過窗構件52與腔室10內的處理空間S隔離的筒狀體51的內部空間中，通過交流電流流動而產生電場。天線53理想的是配置於窗構件52的附近，以使從天線53產生的電場經由窗構件52有效地導入至處理空間S中。在天線53連接有施加高頻電壓的RF電源54。在RF電源54的輸出側連接有作為匹配電路的匹配箱55。匹配箱55通過匹配輸入側及輸出側的阻抗，使電漿的放電穩定。
如圖2所示，製程氣體導入部56向處理空間S導入製程氣體G2。製程氣體導入部56具有未圖示的儲氣瓶等製程氣體G2的供給源以及配管57。配管57連接於製程氣體G2的供給源，在氣密地密封的同時貫通腔室10，延伸至腔室10的內部，其端部作為氣體導入口58開口。
氣體導入口58朝窗構件52與旋轉台30之間的處理空間S開口，導入製程氣體G2。作為製程氣體G2，可採用稀有氣體，較佳為氬氣體等。另外，本實施方式的製程氣體G2中除添加氬氣體以外添加有氧（O 2）氣體。
在此種膜處理部50中，從RF電源54向天線53施加高頻電壓。由此，在天線53流動高頻電流，產生由電磁感應引起的電場。電場經由窗構件52在處理空間S產生，使製程氣體G2電漿化，從而產生感應耦合電漿。利用所述電漿產生包含氧離子的氧的化學物種，與工件W上的膜碰撞，由此與膜材料的原子耦合。結果，工件W上的膜成為氧化膜。
工件W通過利用旋轉台30被循環搬運並沿在腔室10內環繞幾圈，交替地巡迴通過三個成膜部40與膜處理部50，在工件W上交替地反覆成膜與膜處理從而使所期望的厚度的膜成長。因此，本實施方式的成膜裝置1構成為可對由多個保持部33保持的多個工件W一併進行成膜的分批式的裝置。
[移送腔室] 如圖1所示，移送腔室60為具有用來收容搬入至腔室10之前的工件W的內部空間的通路。移送腔室60經由閘閥GB1連接於腔室10。在移送腔室60的內部空間設置有雖未圖示但用於在與腔室10之間搬入、搬出工件W的搬運部件。移送腔室60通過未圖示的真空泵的排氣而進行減壓，通過搬運部件在維持腔室10的真空的狀態下，將搭載有未處理的工件W的托盤34搬入至腔室10內，將搭載有處理完畢的工件W的托盤34從腔室10搬出。
在移送腔室60經由閘閥GB2連接有裝載鎖定部62。裝載鎖定部62為在維持移送腔室60的真空的狀態下，利用未圖示的搬運部件從外部將搭載有未處理的工件W的托盤34搬入至移送腔室60內，並將搭載有處理完畢的工件W的托盤34從移送腔室60搬出的裝置。此外，裝載鎖定部62通過未圖示的真空泵的排氣而被減壓。
[冷卻裝置] 如圖1所示，冷卻裝置70連接於移送腔室60。冷卻裝置70具有冷凍機、冷卻線圈，且為一面通過所述真空泵進行排氣一面將移送腔室60內的水分子冷凝至由冷凍機冷卻的冷卻線圈並進行捕捉的裝置。水分會變成霜並被捕捉，因此通過維護進行從線圈中去除霜的除霜作業。
[控制部] 控制部80對排氣部20、濺射氣體導入部47、製程氣體導入部56、電源部46、RF電源54、旋轉台30、閘閥GB1、移送腔室60、閘閥GB2、裝載鎖定部62、冷卻裝置70等構成成膜裝置1的各種元件進行控制。所述控制部80為包括可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）或中央處理器（Central Processing Unit，CPU）的處理裝置，且存儲有記述了控制內容的程序、設定值、閾值等。
作為具體地控制的內容，可列舉：成膜裝置1的初始排氣壓力、向靶材42及天線53的施加電力及施加時間、濺射氣體G1及製程氣體G2的流量、導入時間及排氣時間、成膜時間、驅動機構的馬達的旋轉速度等。由此，控制部80能夠對應於各種各樣的成膜規格。
[動作] 接著，對基於成膜裝置1向工件W的成膜處理的動作進行說明。以下的成膜處理為通過重複進行基於使用高純度釔（Y）的靶材42的濺射的成膜與使膜氧化的膜處理，生成膜厚1 μm～100 μm的氧化釔（Y 2О 3）的膜的例子。另外，成膜裝置1通過靶材42與工件W的距離D2（參照圖2）比較長，並設為100 mm～250 mm，工件W變得難以被加熱。另外，旋轉台30的旋轉例如可設為30 rpm～100 rpm。此外，在成膜處理之前，在將閘閥GB1閉合的狀態下，搬運部件將搭載有工件W的托盤34從裝載鎖定部62搬入至移送腔室60，通過冷卻裝置70對工件W機托盤34進行除濕。
首先，利用搬運部件，將搭載有工件W的托盤34從移送腔室60依次搬入至腔室10內。保持部33分別各別地保持通過搬運部件搬入的托盤34，由此搭載有工件W的托盤34全部載置於旋轉台30上。
腔室10內，當通過排氣部20將腔室10內減壓至規定的壓力時，載置有工件W的旋轉台30旋轉，達到規定的旋轉速度。當達到規定的旋轉速度時，開始利用成膜部40的在工件W上的成膜。即，濺射氣體導入部47通過氣體導入口49向成膜室45供給濺射氣體G1。電源部46通過電極44向靶材42施加電壓，由此使濺射氣體G1電漿化。由電漿產生的離子與靶材42碰撞而敲擊出粒子。在由旋轉台30循環搬運的工件W通過與屏蔽構件90的開口91相向的區域時，在工件W的表面上形成堆積有粒子的薄膜。在本實施方式中，形成釔的薄膜。此外，每當通過一次成膜部40時形成的薄膜較佳為厚度例如為1原子～2原子的水準（5 nm以下）。
如此，形成於工件W的薄膜在通過膜處理部50的過程中被氧化。即，製程氣體導入部56通過氣體導入口58向處理空間S供給包含氧氣的製程氣體G2。然後，由電漿產生的氧的化學物種與工件W上的薄膜碰撞，由此薄膜成為氧化膜。在本實施方式中，形成氧化釔的膜。
如此，反覆進行基於工件W通過正在運轉的成膜部40的成膜處理、與基於工件W通過正在運轉的膜處理部50的氧化處理。由此，膜的厚度依次增加。此外，「正在運轉」設為與在各處理部的成膜室45、處理空間S中進行產生電漿的電漿生成動作含義相同。
此處，施加至靶材42A、靶材42B、靶材42C的電力大於4.5 kW，並且越靠外周側越大，但小於產生靶材42與背板43的接合構件的熔融的值。由此，可抑制膜中的凸起的產生，並且可縮小成膜材料的堆積量的內外周差。例如，可將凸起的產生在與區域α、區域β、區域γ對應的位置上分別抑制為10個以下。其中，原本施加至內周側的靶材42A的電力大，外周側的靶材42C也需要設為不產生靶材42與背板43的接合構件的熔融的電力，因此增大內外周的施加電力的差存在界限。因此，僅通過增大施加電力，最內周的區域α的堆積量變多。此外，凸起的數量是在平坦的基材形成5 μm以上的氧化釔膜，利用激光顯微鏡放大至5000倍進行觀察而得。
在本實施方式中，遮蔽板95覆蓋開口91的面積的比例在區域α中大，隨著成為區域β、區域γ而變小。由此，可增多可遮蔽內周側、特別是最內周的區域α的成膜材料的量，因此可抑制成膜速率的內外周差而確保膜厚分佈的均勻性。另外，若關於每當通過成膜部40時成膜的膜厚，內周側比外周側厚，則膜處理部50中的膜處理的程度也會出現差，但在本實施方式中，可使膜厚分佈均勻，因此膜處理量也可均勻。例如，可使膜內的氧化量均勻，可獲得面內均勻的膜質。
旋轉台30持續旋轉，直至規定的厚度的氧化膜在工件W上成膜為止，即，直至經過通過仿真或實驗等預先獲得的規定的時間為止。經過規定的時間後，首先停止成膜部40的運轉，停止膜處理部50的運轉。然後，使旋轉台30的旋轉停止，經由移送腔室60從裝載鎖定部62排出載置有工件W的托盤34。
[作用效果] （1）如以上所述，本實施方式的成膜裝置1包括：腔室10，能夠使內部為真空；旋轉台30，設置於腔室10，且沿著圓周的搬運路徑L循環搬運工件W；多個靶材42，包含堆積於工件W成為膜的成膜材料而形成，與通過旋轉台30循環搬運的工件W相向，且設置於距旋轉台30的旋轉中心的半徑方向的距離不同的位置上；屏蔽構件90，形成包圍來自靶材42的成膜材料飛散的區域的成膜室45，且在與通過旋轉台30循環搬運的工件W相向的一側具有開口91；以及電漿產生器，具有向成膜室45導入濺射氣體G1的濺射氣體導入部47及向靶材42施加電力的電源部46，且通過向靶材42施加電力而使成膜室45內的濺射氣體G1產生電漿。
然後，相較於在與距旋轉中心最遠的靶材42相向的區域中，工件W通過開口91而暴露於成膜材料的時間，在與距旋轉中心最近的靶材42相向的區域中，工件W通過開口而暴露於成膜材料的時間短。
因此，即便增大了向距旋轉中心最近的靶材42的施加電力的情況下，在成膜速率變得過大的內周側中，工件W暴露於成膜材料的時間也變短。因此，通過將向靶材42的施加電力設為例如不產生凸起的大電力，可抑制凸起的產生，同時確保膜厚分佈的均勻性。
（2）具有通過縮窄開口91來遮蔽從靶材42飛散的成膜材料的遮蔽板95，關於遮蔽板95覆蓋開口91的面積的比例，相較於與距旋轉中心最遠的靶材42相向的區域，與距旋轉中心最近的靶材42相向的區域大。因此，相較於外周側，在成膜速率變得過大的內周側，遮蔽板95可更多地遮蔽成膜材料，因此可確保膜厚分佈的均勻性。
（3）靶材42為三個以上，且隨著成為距旋轉台30的旋轉中心近的區域，遮蔽板95覆蓋開口91的面積的比例大。隨著從外周側成為內周側，處於膜堆積得厚的傾向，因此隨著成為距內周側近的區域，開口91變窄，由此成膜材料的遮蔽量變多，從而獲得整體的膜厚分佈的均勻性。
（4）遮蔽板95的一部分設置於會與距旋轉中心最近的靶材42產生旋轉台30的旋轉軸方向上的重疊的位置上。與距旋轉中心最近的靶材42相向的區域的成膜速率變高，但通過在此處設置遮蔽板95，可抑制最內周側的成膜速率。
（5）向各靶材42的施加電力大於4.5 kW。由此，向所有靶材42的施加電力提高至抑制凸起的產生的電力。
（6）具有膜處理部50，所述膜處理部50設置於腔室10內，每當循環搬運的工件W通過成膜部40而形成膜時，對膜進行膜處理。通過利用循環搬運交替地進行多次成膜處理及膜處理，對在成膜部40中成膜的薄膜進行膜處理而形成化合物膜。通過在成膜部40中進行面內均勻的膜厚的成膜後在膜處理部50中進行膜處理的這一連串的成膜處理，可對以均勻的膜厚成膜的膜均勻地進行膜處理，在工件W上形成均勻的膜質的膜。
[其他實施方式] 對本發明的實施方式及各部分的變形例進行了說明，但所述實施方式或各部分的變形例是作為一例而提出，並非意圖限定發明的範圍。所述這些新穎的實施方式能夠以其他各種方式實施，在不脫離發明的主旨的範圍內可進行各種省略、置換、變更。這些實施方式及其變形包含在發明的範圍或主旨中，並且包含在權利要求書所記載的發明中。
也可使電源部46向距旋轉中心最近的靶材42施加電力的時間比向距旋轉中心最遠的靶材42施加電力的時間短。例如，隨著旋轉台30的半徑方向的距離靠近旋轉中心，依次縮短向三個靶材42A、42B、42C施加電力的時間。例如，靶材42C在成膜規定的膜厚的規定的成膜時間（合計成膜時間）的期間連續地被施加電力，靶材42B在經過了合計成膜時間的約一半的時間點被施加電力，靶材42A在經過了合計成膜時間的約6成左右的時間點被施加電力。另外，例如，在電源為脈衝電源那樣的重複接通/斷開（ON/OFF）的電源的情況下，在合計成膜時間中，以使施加了電力的總合計時間成為靶材42A＜靶材42B＜靶材42C的方式調整接通/斷開的時間間隔即可。由此，也可在成膜速率變得過大的內周側縮短工件W暴露於成膜材料的時間。因此，將向靶材42的施加電力設為例如不產生凸起的大電力來抑制凸起的產生，同時可確保膜厚分佈的均勻性。進而，在靶材42為三個以上的情況下，隨著成為距旋轉中心近的靶材42，縮短施加電力的時間，因此隨著成為距內周側近的區域而減少成膜材料的量，從而獲得整體的膜厚分佈的均勻性
也可使向各靶材42的施加電力相等。例如，使向三個靶材42A、42B、42C的施加電力為不產生凸起的大於4.5 kW的值且相等。由此，向靶材42的施加電力的設定變得容易。在此情況下，成膜速率的內外周差變大，但通過增大內周側的遮蔽板95覆蓋與靶材42相向的區域的比例，可確保膜厚分佈的均勻性。
成膜部40、膜處理部50、靶材42的數量不限定於所述例示的數量。成膜部40、膜處理部50可分別為單數也可為多個。如上所述，可包括由同質的成膜材料的靶材42形成的多個成膜部40並通過使其同時運轉來提高成膜速率，也可通過選擇性地使任一個成膜部40運轉來抑制成膜速率。也可設為包括由不同的成膜材料的靶材42形成的多個成膜部40並可形成多個種類的膜，也可設為可層疊由不同種類材料形成的多層的膜。可將進行同種的膜處理的膜處理部50的數量設為多個來提高膜處理的速率，也可設置多個進行不同種類的膜處理的膜處理部50。此外，也可省略膜處理部50。在此情況下，可不進行膜處理，也可在其他膜處理裝置中進行膜處理。另外，在距旋轉中心的距離不同的位置上配置的靶材42的數量也可為多個，並不限定於三個。
旋轉台30的方向及成膜部40、膜處理部50的配置位置也不限定於所述形態。旋轉台30不限於旋轉平面為水平的情況，可為垂直，也可傾斜。可僅在旋轉台30的任一個面上支撐工件W，並與此相向地配置成膜部40、膜處理部50，也可在兩個面上支撐工件W，並分別與此相向地配置成膜部40、膜處理部50。例如，在所述形態中，當將重力發揮作用的方向作為下方時，在旋轉台30的上表面上載置工件W，並將成膜部40、膜處理部50配置於上方，但也可僅在旋轉台30的下表面上保持工件W，僅在下方配置成膜部40、膜處理部50，也可在上下兩個面上保持工件W，在上下兩方配置成膜部40、膜處理部50。
1:成膜裝置 30:旋轉台 3b:旋轉筒 3c:支柱 3d:滾珠軸承 10:腔室 10a:頂板 10b:底部 10c:側壁 10d:支撐體 11:排氣口 20:排氣部 31:內周支撐部 33:保持部 34:托盤 40:成膜部 42、42A、42B、42C:靶材 43:背板 44:電極 45:成膜室 46:電源部 47:濺射氣體導入部 48:配管 49:氣體導入口 50:膜處理部 51:筒狀體 52:窗構件 53:天線 54:RF電源 55:匹配箱 56:製程氣體導入部 57:配管 58:氣體導入口 60:移送腔室 62:裝載鎖定部 70:冷卻裝置 80:控制部 90:屏蔽構件 91:開口 92:罩部 92a:靶材孔 93:側面部 93a:外周壁 93b:內周壁 93c、93d:隔離壁 95:遮蔽板 D1:間隔 D2:距離 G1:濺射氣體 G2:製程氣體 GB1、GB2:閘閥 L:搬運路徑 S:處理空間 W:工件 α、β、γ:區域
圖1是示意性地表示實施方式的成膜裝置的結構的透視平面圖。 圖2是圖1中的A-A剖面圖，且是從圖1的實施方式的成膜裝置的側面觀察的內部結構的詳細圖。 圖3是表示實施方式的成膜裝置的屏蔽構件的立體圖。 圖4是圖3的屏蔽構件的底視圖。
1:成膜裝置
10:腔室
30:旋轉台
40:成膜部
42、42A、42B、42C:靶材
50:膜處理部
60:移送腔室
62:裝載鎖定部
70:冷卻裝置
80:控制部
90:屏蔽構件
GB1、GB2:閘閥
L:搬運路徑
W:工件

Claims (9)

  1. 一種成膜裝置，其特徵在於，包括： 腔室，能夠使內部為真空； 旋轉台，設置於所述腔室內，且沿著圓周的搬運路徑循環搬運工件； 多個靶材，包含堆積於所述工件成為膜的成膜材料而形成，與通過所述旋轉台循環搬運的所述工件相向，且設置於距所述旋轉台的旋轉中心的半徑方向的距離不同的位置上； 屏蔽構件，形成包圍來自所述靶材的所述成膜材料飛散的區域的成膜室，且在與通過所述旋轉台循環搬運的所述工件相向的一側具有開口；以及 電漿產生器，具有向所述成膜室導入濺射氣體的濺射氣體導入部及向所述靶材施加電力的電源部，通過向所述靶材施加電力而使所述成膜室內的濺射氣體產生電漿，且 具有通過縮窄所述開口來遮蔽從所述靶材飛散的所述成膜材料的遮蔽板， 關於所述遮蔽板覆蓋所述開口的面積的比例，相較於與距所述旋轉中心最遠的靶材相向的區域，與距所述旋轉中心最近的靶材相向的區域大。
  2. 如請求項1所述的成膜裝置，其特徵在於，所述靶材為三個以上，且隨著成為距所述旋轉中心近的區域，所述遮蔽板覆蓋所述開口的面積的比例大。
  3. 如請求項2所述的成膜裝置，其特徵在於，所述遮蔽板的一部分設置於會與距所述旋轉中心最近的靶材產生所述旋轉台的旋轉軸方向上的重疊的位置上。
  4. 如請求項1至請求項3中任一項所述的成膜裝置，其特徵在於，所述遮蔽板的一部分設置於會與距所述旋轉中心最近的靶材產生所述旋轉台的旋轉軸方向上的重疊的位置上。
  5. 如請求項4所述的成膜裝置，其特徵在於，所述靶材為三個以上，且隨著成為距所述旋轉中心近的靶材，施加電力的時間短。
  6. 如請求項1至請求項5中任一項所述的成膜裝置，其特徵在於，向所述各靶材的施加電力大於4.5 kW。
  7. 如請求項6所述的成膜裝置，其特徵在於，向所述各靶材的施加電力相等。
  8. 如請求項1至請求項7中任一項所述的成膜裝置，其特徵在於，具有膜處理部，所述膜處理部設置於所述腔室內，且每當循環搬運的所述工件通過所述成膜部而形成膜時，對所述膜進行膜處理。
  9. 如請求項1至請求項8中任一項所述的成膜裝置，其特徵在於，所謂與距所述旋轉中心最遠的靶材相向的區域， 是利用以所述旋轉中心為中心的同心圓劃分由所述開口劃定的區域而成的環狀扇形的區域，且是包括距所述旋轉中心最遠的靶材的正下方、不包括其他靶材的正下方的區域， 所謂與距所述旋轉中心最近的靶材相向的區域， 是所述環狀扇形的區域，且是包括距所述旋轉中心最近的靶材的正下方、不包括其他靶材的正下方的區域。
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