TWI564426B - Film forming apparatus and film forming method - Google Patents

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Nozomu Hattori
Naomasa Miyatake
Yasunari Mori
Yoshiharu Nakashima
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Mitsui Engineering & Shipbuilding Co Ltd
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Description

成膜裝置及成膜方法
本發明係關於使用原料氣體與反應氣體，以原子層單位來形成膜的成膜裝置及成膜方法。
目前，公知有以原子層單位來形成薄膜之ALD(Atomic Layer Deposition)所致之成膜方法。在此ALD中，藉由將作為前驅體氣體的原料氣體與反應氣體交互供給至基板，形成層積複數原子層單位之膜的層的構造的薄膜。藉由此種ALD所得的薄膜，係能以0.1nm程度之非常薄的膜厚來製作，故ALD所致之成膜方法，係作為高精度的成膜處理，有效利用於各種裝置的製作。
例如，公知有使對原料氣體反應的反應氣體，例如氧氣，使用電漿來活性化，作成氧自由基，使用使該氧自由基與吸附於基板之原料氣體的成分反應的電漿之ALD成膜方法(專利文獻1)。又，也公知有使對原料氣體反應的氣體，例如臭氧，與吸附於基板之原料氣體的成分反應，且未使用電漿的ALD成膜方法(專利文獻2)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2011-181681號公報
[專利文獻2]日本特開2009-209434號公報
在該等ALD成膜方法之中使用電漿的方法，因為使反應氣體活性化，被形成的膜可細緻地形成。但是，因為使用電漿，基板的表面會受到電漿中的離子的衝擊，有基板表面或膜受到傷害的狀況。另一方面，不使用電漿，使用臭氧或水等之活性度較高的氣體之狀況中，前述使用電漿時的基板表面或膜的傷害可以被消除，但是，相較於使用電漿之狀況，難以形成細緻的膜。
因此，本發明的目的係提供在使用電漿ALD，於基板形成膜時，可形成基板表面或膜的傷害少的膜，且自由地形成細緻乃至不細緻的膜之成膜裝置及成膜方法。
本發明的一樣態係使用原料氣體與反應氣體，以原子層單位來形成膜的成膜裝置。
[形態1]
該成膜裝置，係具有：成膜容器，係具有配置基板的成膜空間；原料氣體供給部，係為了讓原料氣體的成分吸附於前述基板，將原料氣體供給至前述成膜空間；反應氣體供給部，係對前述成膜空間供給反應氣體；電漿源，係具備以藉由使吸附於前述基板之原料氣體的成分的一部分與前述反應氣體反應，於前述基板形成膜之方式，使用供給至前述成膜空間的反應氣體，產生電漿的電極；及高頻電源，係將前述電漿的產生持續時間為0.5毫秒~100毫秒的範圍內，且為因應欲形成之膜的折射率、絕緣耐壓及介電率的至少一個特性的高低程度所設定的時間，而且欲投入至前述電漿源之電力的電力密度為0.05W/cm2~10W/cm2的範圍內之電力，供電至前述電漿源的前述電極。
[形態2]
如形態1所記載之成膜裝置，其中，更具有：第1控制部，係將被投入至前述電漿源之電力的反射電力，在前述電力的投入後，超過前述被投入之電力的85%~95%的範圍中訂定之值的時間點，訂定為前述電漿的產生的起點。
[形態3]
如形態1或2所記載之成膜裝置，其中，前述電漿的產生持續時間，係包含依據從前述原料氣體之成分的一部分與前述反應氣體的反應開始，藉由前述原料氣體之成分的一部分與前述反應氣體的反應所發生之發光的強度衰減，特定之到反應結束為止的反應時間，與前述反應結束後持續的時間；前述反應結束後持續的時間，係藉由使前述反應結束後持續的時間變化，來使藉由前述反應所形成之膜的前述特性變化的特性調整時間。
[形態4]
如形態1至3中任一所記載之成膜裝置，其中，更具有：第2控制部，係將前述原料氣體供給部所致之原料氣體的供給、前述原料氣體的供給後所進行之前述反應氣體供給部所致之反應氣體的供給、及前述電漿源所致之使用前述反應氣體的電漿的產生，設為1次的循環，以重複前述循環之方式，控制前述原料氣體供給部、及前述反應氣體供給部的動作；前述第1控制部，係在重複前述循環時，在至少兩個循環之間，變更前述電漿源所致之前述電漿的產生持續時間。
[形態5]
如形態4所記載之成膜裝置，其中，最初的1循環之前述電漿的產生持續時間，係比最後的1循環之前述電漿的產生持續時間還短。
[形態6]
如形態5所記載之成膜裝置，其中，前述電漿的產生持續時間，係伴隨循環的次數增加而變長。
[形態7]
如形態4至6中任一所記載之成膜裝置，其中，前述電漿的產生，係於至少1次的循環中進行複數次，複數次之電漿的產生持續時間的合計在0.5毫秒~100毫秒的範圍內。
[形態8]
如形態1至7中任一所記載之成膜裝置，其中，前述特性的高低程度，係包含至少3種以上不同的特性之等級。
本發明的其他一樣態係使用原料氣體與反應氣體，以原子層單位來形成膜的成膜方法。
[形態9]
該方法，係具有：對配置基板的成膜空間，供給原料氣體而讓原料氣體 的成分吸附於前述基板的步驟；對前述成膜空間供給反應氣體的步驟；及藉由於前述成膜空間中，使用供給至前述成膜空間的前述反應氣體，以接受電漿源之供電的電極來產生電漿，使吸附於前述基板之原料氣體的成分的一部分與前述反應氣體反應，於前述基板形成膜的步驟；前述電漿的產生持續時間，係0.5毫秒~100毫秒的範圍內，且為因應欲形成之膜的折射率、絕緣耐壓及介電率的至少一個特性的高低程度所設定的時間，而且欲投入至前述電漿源之電力的電力密度為0.05W/cm2~10W/cm2的範圍內。
[形態10]
如形態9所記載之成膜方法，其中，將為了前述電漿的產生而被投入至前述電漿源之電力的反射電力，在前述電力的投入後，超過前述被投入之電力的85%~95%的範圍中訂定之值的時間點，設為前述電漿的產生的起點，並訂定前述電漿源之投入電力的結束點。
[形態11]
如形態9或10所記載之成膜方法，其中，前述電漿的產生持續時間，係包含依據從前述原料氣體之成分的一部分與前述反應氣體的反應開始，藉由前述原料氣體之成分的一部分與前述反應氣體的反應所發生之發光的強度衰 減，特定之到反應結束為止的反應時間，與前述反應結束後持續的時間；前述反應結束後持續的時間，係藉由使前述反應結束後持續的時間變化，來使藉由前述反應所形成之膜的前述特性變化的特性調整時間。
[形態12]
如形態9至11中任一所記載之成膜方法，其中，將前述原料氣體的供給、前述原料氣體的供給後所進行之前述反應氣體的供給、及前述電漿源所致之使用前述反應氣體的電漿的產生，設為1次的循環，並重複前述循環；在重複前述循環時，在至少兩個循環之間，前述電漿源所致之前述電漿的產生持續時間相互不同。
[形態13]
如形態12所記載之成膜方法，其中，在重複前述循環時，最初的1循環之前述電漿的產生持續時間，係比最後的1循環之前述電漿的產生持續時間還短。
[形態14]
如形態13所記載之成膜方法，其中，在重複前述循環時，伴隨循環的次數增加，前述電漿的產生持續時間會變長。
[形態15]
如形態14所記載之成膜方法，其中，前述膜，係隨著從前述基板側朝向最表層側前進而折射率變高。
[形態16]
如形態12至15中任一所記載之成膜方法，其中，前述電漿的產生，係於至少1次的循環中進行複數次，複數次之電漿的產生持續時間的合計在0.5毫秒~100毫秒的範圍內。
[形態17]
如形態9至16中任一所記載之成膜方法，其中，前述特性的高低程度，係包含至少3種以上不同的特性之等級。
[形態18]
如形態9至17中任一所記載之成膜方法，其中，前述基板，係可撓性基板。
[形態19]
如形態9至18中任一所記載之成膜方法，其中，前述膜，係包含金屬成分；前述基板，係不包含前述金屬成分之組成的板。
依據前述之成膜裝置及成膜方法，可形成基板表面或膜的傷害較少的膜，自由地形成細緻的膜乃至不細緻的膜。
10‧‧‧成膜裝置
12‧‧‧成膜容器
12a‧‧‧突出壁
14‧‧‧平行平板電極
14a‧‧‧上部電極
14b‧‧‧下部電極
16‧‧‧氣體供給單元
16a‧‧‧TMA源
16b‧‧‧N2源
16c‧‧‧O2源
17a，17b，17c‧‧‧閥
18‧‧‧控制器
18a，18b，18c‧‧‧管
20‧‧‧高頻電源
20a‧‧‧電源控制部
22‧‧‧匹配箱
24‧‧‧排氣單元
26‧‧‧電導可變閥
28‧‧‧排氣管
30‧‧‧加熱台
30a‧‧‧升降軸
30b‧‧‧升降機構
32‧‧‧加熱器
[圖1]表示本實施形態的成膜裝置之一例的ALD裝置之構造的概略圖。
[圖2]模式說明以本實施形態的控制器所得，電漿源的投入電力相對之反射電力的時間經過的圖。
[圖3]表示被形成之膜的特性之電漿的產生持續時間相對之膜質變化的範例的圖。
[圖4]揭示電漿產生中，以光檢測感測器檢測出之氫自由基的發光強度的時間變化之一例的圖。
[圖5]揭示圖3所示之範例中形成於基板之膜的界面位準密度Dit的電漿的產生持續時間相對之變化的圖。
以下，針對本發明的成膜方法及成膜裝置，進行詳細說明。
圖1係表示本實施形態的成膜裝置之一例的ALD裝置10之構造的概略圖。同圖所示之ALD裝置10係適用ALD法，將構成欲形成之膜的原料氣體，例如成分包含有 金屬之有機金屬的原料氣體，與反應氣體，交互供給至成膜空間中的基板上。
原料氣體被供給至成膜空間的話，原料氣體被基板吸附，有原料氣體之成分的層以原子層單位均勻地形成。將反應氣體供給至成膜空間時，ALD裝置10係為了提升反應活性而使用反應氣體，利用電漿源的電極來產生電漿，作出反應氣體之成分的自由基。使該自由基與基板上之原料氣體的成分反應，以原子層單位形成膜。ALD裝置10係將前述處理設為1次的循環，藉由重複前述循環來形成欲先訂定之厚度的膜。此時，各循環之電漿的產生持續時間，係0.5毫秒~100毫秒的範圍內的時間。進而，投入至電漿源之電力的電力密度，係0.05W/cm2~10W/cm2的範圍內。在此，所謂投入至電漿源之電力的電力密度，係指將投入之電力，除以電漿之形成區域的面積之值。所謂電漿之形成區域的面積，係指在與基板平行之面切斷電漿的形成區域時的剖面積。電漿源是平行平板電極14時，電力密度係略相等於將投入電力除以上部電極14a的面積之值。藉此，可形成基板表面或膜的傷害較少的膜，且自由地形成細緻的膜乃至不細緻的膜。尤其在欲形成細緻之膜時，在前述範圍內設定較長之電漿的產生持續時間，在欲形成不細緻之膜時，在前述範圍內設定較短之電漿的產生持續時間。再者，細緻之膜與不細緻之膜因為特性不同，電漿的產生持續時間係因應針對欲形成之膜的特性(折射率、絕緣率及介電率至少一種特性)所預先設定的 資訊，例如，因應膜之折射率的高低程度所設定之時間。此特性的高低程度，係例如包含至少3種以上不同的特性之等級為佳。
此時，電漿的產生持續時間係包含原料氣體之成分的一部分與反應氣體的反應開始到反應結束為止的反應時間，與使藉由該反應所形成之膜的前述特性之值變化的特性調整時間為佳。尤其，藉由使特性調整時間變化，可使膜的特性變化。
在以下的說明中，以作為原料氣體，使用包含有機金屬的TMA(Trimethyl Aluminium)，作為反應氣體，使用氧氣，於基板形成氧化鋁的膜之狀況為例來進行說明。
又，本實施形態的ALD裝置10係將平行平板電極使用來作為電漿源之電容結合型電漿產生裝置，但是，此外，也可使用使用複數電極的電磁結合型電漿產生裝置、利用電子迴旋共振的ECR型電漿產生裝置、或感應耦合型電漿產生裝置，電漿源的構造並未有特別限制。
(ALD裝置)
ALD裝置10係具有成膜容器12、平行平板電極14、氣體供給單元16、控制器(第1控制部、第2控制部)18、高頻電源20、匹配箱22、排氣單元24。
成膜容器12係藉由排氣單元24所進行的排氣，將成膜容器12內的成膜空間所形成之減壓氣氛維持 為一定。
於成膜空間，設置有平行平板電極14。平行平板電極14係具有身為電極板的上部電極14a及下部電極14b，設置於成膜空間內，產生電漿。平行平板電極14的上部電極14a係以與設置於成膜空間內之加熱台30的基板載置面對向之方式設置。於基板載置面，設置有基板。亦即，基板設置於成膜空間內。上部電極14a係藉由從成膜容器12的上方延伸的供電線，透過匹配箱22，與高頻電源20連接。匹配箱22係以整合於平行平板電極14的電漿產生時的阻抗之方式，調整匹配箱22內之電感器的電感及電容器的電容。上部電極14a係從高頻電源20，在100毫秒以下之短時間之間，13.56~27.12MHz的高頻電力以脈衝狀供電。
下部電極14b的表面係為基板載置面，並被接地。加熱台30係於其內部具有加熱器32，藉由加熱器32，成膜中的基板係被加熱保持為例如50℃以上400℃以下。
加熱台30係以設置於加熱台30的下部之升降軸30a可透過升降機構30b，自由升降於圖中的上下方向之方式構成。加熱台30的基板載置面，係以成膜處理時，與設置於成膜容器12之突出壁12a的上面成為相同面之方式移動至上方位置。成膜處理前或成膜處理後，加熱台30係移動至下方位置，開放設置於成膜容器12之未圖示的閘門，基板從成膜容器12的外部被搬入，或被搬出至成膜容器12的外部。
氣體供給單元16係將包含有機金屬的原料氣體、與該原料氣體不會起化學反應的第1氣體、及使有機金屬的金屬成分氧化的第2氣體，分別導入至成膜空間。
具體來說，氣體供給單元16係具有TMA源16a、N2源16b、O2源16c、閥17a、17b、17c、將TMA源16a與成膜容器12內的成膜空間透過閥17a連接的管18a、將N2源16b與成膜容器12內的成膜空間透過閥17b連接的管18b、將O2源16c與成膜容器12內的成膜空間透過閥17c連接的管18c。藉由TMA源16a、閥17a及管18a，構成原料氣體供給部。又，藉由O2源16c、閥17c及管18c，構成反應氣體供給部。
閥17a、17b、17c係分別藉由控制器18所致之控制而動作，在所定時機，將TMA的原料氣體、N2氣體、及O2氣體導入至成膜空間。
排氣單元24係將從成膜容器12的左壁導入至成膜空間內的原料氣體、氮氣及氧氣，透過排氣管28，從成膜空間往水平方向排氣。於排氣管28的途中，設置有電導可變閥26，根據控制器18的指示，執行電導可變閥26的調整。
控制器18係控制原料氣體、氮氣及氧氣個別之供給的時機，與對平行平板電極14供電之電力的供電的時機。進而，控制器18係控制閥26的開閉。
具體來說，控制器18係以配合氧氣對成膜空間的供給，平行平板電極14產生使用氧氣的電漿之方式，藉由 將觸發點訊號送至高頻電源20，來控制平行平板電極14對上部電極14a的供電的開始。
於基板形成膜時，首先，控制器18係以於基板被載置於基板載置面的成膜空間導入TMA的氣體之方式進行閥17a的流量的控制。藉由該流量的控制，TMA的氣體係例如0.1秒鐘供給至成膜空間。TMA的氣體對成膜空間的供給時，排氣單元24係經常對成膜空間內的氣體進行排氣。亦即，TMA的氣體係一邊被供給至成膜空間，一邊TMA的氣體的一部分吸附於成膜空間內的基板，其以外不需要TMA的氣體從成膜空間被排氣。
接著，控制器18停止使用閥17a之TMA對成膜空間的供給的話，之後，控制器18係進行使用閥17c之氧氣的供給的控制，開始氧氣對成膜空間的供給。氧氣對成膜空間的供給係例如1秒鐘進行。之間的一定期間，以高頻電源20透過匹配箱22，將電力供給至上部電極14a之方式，控制器18係將觸發點訊號送至高頻電源20，指示高頻電源20所致之供電的開始。高頻電源20係包含遵從觸發點訊號，控制供電的開始的電源控制部20a。電源控制部20a係以電漿產生的持續時間成為例如0.01秒之方式調整供電時間。亦即，對於高頻電源20，從操作員等輸入設定欲形成之膜的特性(折射率、絕緣耐壓及介電率的至少1種特性)相關資訊，例如折射率的高低程度，將因應該設定資訊所設定之0.5毫秒~100毫秒的範圍內的時間，設為電漿的產生持續時間。此特性相關 資訊，例如高低程度的高低程度，係例如包含至少3種以上不同的特性之等級為佳。以實際上持續產生電漿的時間與該被設定之電漿產生持續時間略一致之方式，控制器18係判定(作為第1控制部)電漿之產生的開始時間點。高頻電源20係將加上根據藉由控制器18判定之電漿的產生的開始時間點所設定之電漿的產生持續時間之時間點，設為電漿的產生的結束時間點，在該結束時間點，高頻電源20係以停止電力的投入之方式，高頻電源20計算時間。再者，在本實施形態中，控制器18(作為第1控制部)判定電漿之產生的開始時間點，但是，電源控制部20a(作為第1控制部)判定電漿之產生的開始時間點亦可。高頻電源20所致之前述計算及投入電力的停止係利用電源控制部20a進行。
藉由對上部電極14之電力的投入，平行平板電極14係於成膜空間中，產生使用氧氣的電漿。氧氣對成膜空間的供給時，排氣單元24係經常對成膜空間內的氣體進行排氣。亦即，氧氣一邊被供給至成膜空間，一邊氧氣的一部分藉由電漿活性化，藉由該活性化所產生的氧自由基與吸附於成膜空間內的基板之TMA的成分的一部分反應，其以外不需要的氧氣及從電漿產生的氧自由基及氧離子被從成膜空間排氣。
之後，停止對上部電極14a的供電，閥17c所致之氧氣的成膜空間的供給停止的話，控制器18會再次以將TMA的氣體供給至成膜空間之方式進行閥17a的 流量的控制。如此，將TMA的氣體對成膜空間的供給、氧氣對成膜空間的供給、使用氧氣的電漿的產生，設為1次循環，可藉由重複該循環，於基板形成具有所定厚度之氧化鋁的膜。
再者，從氮氣源16b供給的氮氣，係在TMA之氣體的供給、氧氣的供給、及電漿的產生個別的期間中，經常供給至成膜空間亦可，部分性停止供給亦可。氮氣具有作為載體氣體，又，具有清洗氣體的功能。可使用氬氣等的惰性氣體來代替氮氣。
只要與原料氣體不產生反應，也可使用氧氣來代替氮氣。
圖2係模式說明本實施形態的高頻電源20所取得之電漿源的投入電力相對之反射電力的時間經過的圖。高頻電源20係以於電源控制部20a中，可取得上部電極14a之反射電力的資料之方式構成。反射電力係使用於高頻電源20所致之電漿的產生之開始時間點的判定。藉由控制器18，判定電漿之產生的開始時間點時，以高頻電源取得之反射電力的資料，係為了控制器18所致之判定而送至控制器18。電源控制部20a判定開始時間點時，以高頻電源取得之反射電力的資料，係不送至控制器18亦可。藉由電源控制部20a判定開始時間點，可消除訊號處理時間及傳送時間等所致之電漿的產生開始時間點之判定的時間延遲。
匹配箱22係以在成膜空間中電漿產生時確立阻抗匹 配之方式進行調整。即使調整阻抗匹配，在將電力供給至身為電漿源的上部電極14a的時間點，也不會瞬時產生電漿。從電力的投入開始時間點到電漿產生的時間點為止的時間會偏離。此係即使對上部電極14a與下部電極14b之間施加電壓，成功實現容易產生電漿的條件，也必須生成產生電漿之放電的核心。該核心的產生要因有各種要因，但是核心產生的時間點會偏差數百毫秒。在本實施形態中，如圖2所示，因為將電漿的產生持續時間T1設為短時間，必須正確判斷電漿的產生時間點。因此，被投入至電漿源的上部電極板14a之電力的反射電力Wr，係在該電力的投入後，因為電漿的產生而降低，但是，將該降低的反射電力Wr，超過對於投入的電力乘以預先訂定的比率α(α大於0且未滿1的小數)之值的時間點設為電漿產生的起點。前述比率α係在0.85~0.95的範圍中訂定之值為佳。然後，將反射電力超過α×投入電力的時間點，設為電漿的產生的時間點。使用該起點，電源控制部20a係依據訂定之電漿產生持續時間T1，訂定投入電力的結束點為佳。與投入電力的結束同時，電漿會消失。藉由在0.85~0.95的範圍中設定前述比率α，可不錯誤且確實地判定電漿的產生的開始，且可使電漿實際持續產生的時間，與被設定之電漿的產生持續時間T1略一致。在比率α未滿0.85時，可不錯誤地判定電漿的產生，但是，電漿實際持續產生的時間，係與被設定之電漿的產生持續時間T1大幅不同。例如在將比率設為0.85時與將比率設為 0.4時，前述起點的偏差為1毫秒程度。該起點的偏差係對於被設定之電漿的產生持續時間T1來說，大到無法無視的程度。所以，將前述比率α在0.85~0.95的範圍中設定為佳。
電漿的產生持續時間T1係包含原料氣體之成分的一部分與反應氣體的反應開始到反應結束為止的反應時間，與使藉由該反應所形成之膜的特性(折射率、絕緣耐壓及介電率至少一種特性)之值變化的特性調整時間為佳。尤其，藉由使反應結束後持續之特性調整時間變化，可使膜的特性變化。亦即，電漿的產生持續時間T1，係包含依據從原料氣體之成分的一部分與反應氣體的反應開始，藉由原料氣體之成分的一部分與反應氣體的反應所發生之發光的強度衰減，特定之到反應結束為止的反應時間，與反應結束後持續的時間(反應結束後也持續產生電漿的時間)為佳。藉由使該反應結束後持續之前述時間的長短變化，使藉由反應所形成之膜的特性變化為佳。亦即，前述反應結束後之電漿的產生的時間，係藉由使該時間變化，而讓膜的特性(折射率、絕緣耐壓及介電率至少一種特性)之值變化的特性調整時間。如此，在本實施形態中形成的電漿，係可藉由1次的電漿的形成，進行調整原料氣體之成分的一部分與反應氣體的反應，與膜的特性的處理。原料氣體的成分的一部分與反應氣體的反應所致之膜的形成，係因為1原子層或頂多2原子層程度的膜形成，電漿僅對形成之原子層的膜作用即可。因此，電漿的產生 持續時間可設為100毫秒以下。
圖3係表示被形成之膜的特性因應電漿的產生持續時間T1，如何變化的圖。作為膜的特性的範例，代表揭示膜的折射率。膜的特性係折射率之外，包含絕緣耐壓、介電率。膜係越細緻地形成，折射率越高。圖3所示範例係於使用電漿的ALD所致之成膜方法中，於200℃的矽基板上形成氧化鋁時之折射率的資料。氧化鋁係使用TMA的氣體與氧氣。矽基板的面積設為略300cm2，將投入電力設為500W。重複TMA的氣體的供給、氧氣的供給及電漿的產生，形成厚度0.1μm的膜。
此時，在5毫秒~500毫秒的範圍中使電漿的產生持續時間T1變化，利用橢圓偏光儀(Spectroscopic Ellipsometer)計測此時形成之膜的折射率。藉由ALD所成膜之鋁的折射率，係在充分細緻的狀態下，為1.63~1.65。如圖3所示，可知在電漿的產生持續時間為1毫秒以上100毫秒以下的區域中，可形成該產生持續時間T1越長則折射率越高的膜。
圖4係揭示電漿產生中，以設置於成膜容器12的光檢測感測器所檢測之藉由原料氣體之成分的一部分與反應氣體的反應所形成之氫自由基的發光強度之時間變化的一例的圖。從此時的反應開始到反應結束為止的反應時間，係從利用光檢測感測器檢測出發光強度而發光強度成為最大值Pmax，之後，衰減而到達最大值Pmax的α倍(大於0且未滿1的數)為止的時間。前述α係例如1/e(e為自 然對數底)為佳。此種電漿所致之原料氣體的成分之一部分與反應氣體的反應開始到反應結束為止的反應時間，係概略為0.5毫秒~2毫秒以下。
包含此種反應時間的產生持續時間T1在1毫秒以上且20毫秒以下的區域，進一步說在2毫秒以上且20毫秒以下的區域中，如圖3所示，因為電漿的產生持續時間T1而折射率會大幅變化。據此，將電漿的產生持續時間T1設為1毫秒以上且20毫秒以下，進而，2毫秒以上且20毫秒以下為佳。亦即，藉由使特性調整時間在0.5毫秒以上且18毫秒以下的範圍中變化，使折射率大幅變化為佳。進而，使特性調整時間在1.5毫秒以上且18毫秒以下的範圍中變化更理想。另一方面，在電漿的產生持續時間T1比100毫秒長的區域中，膜的折射率成為一定而不會因電漿的產生持續時間T1而變化。據此，可知在電漿的產生持續時間T1為0.5毫秒以上且100毫秒以下的區域，進一步來說為2毫秒以上且20毫秒以下的區域中，可藉由變更電漿的產生持續時間T1，來讓膜質變化。該電漿的產生持續時間T1的變更，係例如利用控制器18或電源控制部20a進行為佳。
再者，以投入的電力係在15~3000W的範圍中，除以電極(上部電極14a)的面積300cm2之每單位的投入電力係成為0.05W/cm2~10W/cm2的範圍內之方式，對上部電極14a供電。
圖5係揭示圖3所示之範例中形成於矽基板 之氧化鋁膜的界面位準密度Dit的電漿的產生持續時間T1相對之變化的圖。形成膜的基板係在界面位準密度Dit的測定前，在氮氣氛下(大氣壓下)0.5小時施加400℃的熱處理者。界面位準密度Dit係公知的特性，因為基板受到電漿中的離子的衝擊的話會變大，界面位準密度Dit係可成為表示膜受到離子的衝擊之程度的指標。界面位準密度Dit之值越大，代表膜越受到離子的傷害。由圖5可知，電漿的產生持續時間T1越短則界面位準密度Dit越小，可知基板未從電漿受到傷害。所以，根據圖3及圖5所示資料，對於為了讓膜不受到電漿所致之傷害，有效率地控制膜質來說，在20毫秒以下的區域中訂定電漿的產生持續時間T1為佳。對於對了不讓膜受到電漿所致之較大傷害來說，電漿的產生持續時間T1係在2毫秒以下且15毫秒以下的區域中訂定，進而，在2毫秒以上且10毫秒以上的區域中訂定更理想。
例如，藉由將電漿的產生持續時間T1設定為10毫秒，可形成折射率為1.60程度之比較不細緻的膜。另一方面，藉由將電漿的產生持續時間設定為20毫秒，可形成折射率為1.62程度之比較細緻的膜。先前，細緻之氧化鋁的膜(折射率較高的膜)係藉由使用氧氣來產生電漿(產生氧電漿)，作出氧自由基，並藉由與TMA的成分反應所形成。不細緻之氧化鋁的膜(折射率較低的膜)係藉由使臭氧氣與TMA的氣體成分反應所形成。所以，在1個基板於下層形成不細緻的膜，於上層形成細緻 的膜時，因為下層之膜的形成與上層之膜的形成之間所使用之反應氣體不同，必須交換成膜裝置。可將產生氧電漿的機構，與提供臭氧氣的機構組入至1個成膜裝置，但是，成膜裝置的成本會增加。此點，本實施形態的成膜裝置係僅利用調整電漿的產生持續時間T1，可自由切換形成細緻的膜及不細緻的膜。
本實施形態中形成的膜係包含鋁等的金屬成分。相對於此，形成膜的基板係作為不包含形成之膜含有鋁等的金屬成分之組成的板亦可，例如作為以樹脂等所構成之基板亦可。又，作為玻璃基板或陶瓷基板亦可。
再者，以細緻的膜與基板直接接觸之方式形成細緻的膜的話，因為膜具有的拉伸應力，膜容易從基板剝離。又，細緻的膜因為比較硬，基板彎曲的話，細緻的膜容易剝離。因此，對於為了確保膜對基板的密接性來說，接觸基板之膜的部分，係柔軟且不細緻為佳。所以，於基板形成膜時，於下層形成不細緻的膜，於其上層形成不細緻的膜為佳。此時，隨著從下層往上層前進而逐漸提升細緻的程度亦可。例如，可形成隨著從基板側往最表層側前進，折射率變高的膜。折射率可利用橢圓偏光儀來計測。此時，即使是基板大幅變形的可撓性基板，形成的膜也難剝離。此時，形成膜的基板係作為不包含形成之膜含有金屬成分之組成的板(包含薄膜)亦可，例如作為以樹脂等所構成之板(包含薄膜)亦可。又，基板作為玻璃基板或陶瓷基板亦可。形成膜的基板是不包含膜含有金屬成 分之組成的板(包含薄膜)，係一般具有與膜不同的熱膨脹率等，但是，利用形成隨著從基板側往最表層側前進，折射率變高的膜，即使於此種基板形成膜，也難以產生形成之膜的熱膨脹的差所致之剝離。
對於形成此種膜來說，如本實施形態，使用能以電漿的產生持續時間T1來控制膜質的成膜裝置10為佳。
在本實施形態中，將TMA的氣體等之原料氣體的供給、該原料氣體的供給後所進行之氧氣等的反應氣體的供給、及上部電極14a等的電漿源所致之使用反應氣體的電漿的產生，設為1次的循環，並重複前述循環。此時，在至少兩個循環之間，以電漿的產生持續時間T1相互不同之方式控制為佳。藉此，可於形成的膜，形成膜質不同的部分。
尤其，重複前述循環時，高頻電源20係以初始的1循環之電漿的產生持續時間T1比最後的1循環之電漿的產生持續時間T1還短之方式，控制上部電極14a等的電漿源為佳。藉此，可於基板側的下層形成不細緻之膜質的層，於上層形成具有細緻之膜質的層之膜。下層係位於相較於上層，更接近基板之側的層。
進而，高頻電源20係以重複前述循環時，伴隨循環的次數增加，電漿的產生持續時間T1變長之方式，控制供給至上部電極14a的電力為佳。藉此，可形成從基板側的下層朝上層，細緻的程度逐漸變高的膜。
再者，在本實施形態中，1次的循環中，使用 氧氣來產生電漿的次數為1次，但是，產生比電漿的產生持續時間T1還短之脈衝狀的電漿，產生複數次該電漿亦可。此時，設為累積之電漿產生的時間的合計成為電漿的產生持續時間T1即可。亦即，電漿的產生係於至少1次的循環中進行複數次，複數次之電漿的產生持續時間的合計在0.5毫秒~100毫秒的範圍內亦可。
再者，在本實施形態中，作為原料氣體，舉出TMA的氣體為例，但是，並不限制於TMA的氣體。例如也可使用TEA(四乙胺基)、DMAOPr(二甲基異丙醇鋁)等的氣體。又，形成的膜也不限制於氧化鋁，作為Si、Mg、Ti、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Y、Zr、In、Sn、Hf、Ta等的氧化物等亦可。又，反應氣體也不限制於氧氣，作為氮氣、N2O、NH3、H2、H2O等亦可。
以上，已針對本發明的成膜裝置及成膜方法進行詳細說明，但是，本發明並不限定於前述實施形態，於不脫離本發明的主旨的範圍中，當然也可進行各種改良及變更。

Claims (19)

  1. 一種成膜裝置，係使用原料氣體與反應氣體，以原子層單位來形成膜的成膜裝置，其特徵為具有：成膜容器，係具有配置基板的成膜空間；原料氣體供給部，係為了讓原料氣體的成分吸附於前述基板，將原料氣體供給至前述成膜空間；反應氣體供給部，係對前述成膜空間供給反應氣體；電漿源，係具備以藉由使吸附於前述基板之原料氣體的成分的一部分與前述反應氣體反應，於前述基板形成膜之方式，使用供給至前述成膜空間的反應氣體，產生電漿的電極；及高頻電源，係將前述電漿的產生持續時間為0.5毫秒~100毫秒的範圍內，且為因應欲形成之膜的折射率、絕緣耐壓及介電率的至少一個特性的高低程度所設定的時間，而且欲投入至前述電漿源之電力的電力密度為0.05W/cm2~10W/cm2的範圍內之電力，供電至前述電漿源的前述電極。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之成膜裝置，其中，更具有：第1控制部，係將被投入至前述電漿源之電力的反射電力，在前述電力的投入後，超過前述被投入之電力的85%~95%的範圍中訂定之值的時間點，訂定為前述電漿的產生的起點。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之成膜裝置，其中，前述電漿的產生持續時間，係包含依據從前述原料氣體之成分的一部分與前述反應氣體的反應開始，藉由前述原料氣體之成分的一部分與前述反應氣體的反應所發生之發光的強度衰減，特定之到反應結束為止的反應時間，與前述反應結束後持續的時間，前述反應結束後持續的時間，係藉由使前述反應結束後持續的時間變化，來使藉由前述反應所形成之膜的前述特性變化的特性調整時間。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之成膜裝置，其中，更具有：第2控制部，係將前述原料氣體供給部所致之原料氣體的供給、前述原料氣體的供給後所進行之前述反應氣體供給部所致之反應氣體的供給、及前述電漿源所致之使用前述反應氣體的電漿的產生，設為1次的循環，以重複前述循環之方式，控制前述原料氣體供給部、及前述反應氣體供給部的動作，前述第1控制部，係在重複前述循環時，在至少兩個循環之間，變更前述電漿源所致之前述電漿的產生持續時間。
  5. 如申請專利範圍第4項所記載之成膜裝置，其中， 最初的1循環之前述電漿的產生持續時間，係比最後的1循環之前述電漿的產生持續時間還短。
  6. 如申請專利範圍第5項所記載之成膜裝置，其中，前述電漿的產生持續時間，係伴隨循環的次數增加而變長。
  7. 如申請專利範圍第4項所記載之成膜裝置，其中，前述電漿的產生，係於至少1次的循環中進行複數次，複數次之電漿的產生持續時間的合計在0.5毫秒~100毫秒的範圍內。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之成膜裝置，其中，前述特性的高低程度，係包含至少3種以上不同的特性之等級。
  9. 一種成膜方法，係使用原料氣體與反應氣體，以原子層單位來形成膜的成膜方法，其特徵為：具有：對配置基板的成膜空間，供給原料氣體而讓原料氣體的成分吸附於前述基板的步驟；對前述成膜空間供給反應氣體的步驟；及藉由於前述成膜空間中，使用供給至前述成膜空間的前述反應氣體，以接受電漿源之供電的電極來產生電漿，使吸附於前述基板之原料氣體的成分的一部分與前述反應 氣體反應，於前述基板形成膜的步驟；前述電漿的產生持續時間，係0.5毫秒~100毫秒的範圍內，且為因應欲形成之膜的折射率、絕緣耐壓及介電率的至少一個特性的高低程度所設定的時間，而且欲投入至前述電漿源之電力的電力密度為0.05W/cm2~10W/cm2的範圍內。
  10. 如申請專利範圍第9項所記載之成膜方法，其中，將為了前述電漿的產生而被投入至前述電漿源之電力的反射電力，在前述電力的投入後，超過前述被投入之電力的85%~95%的範圍中訂定之值的時間點，設為前述電漿的產生的起點，並訂定前述電漿源之投入電力的結束點。
  11. 如申請專利範圍第9項或第10項所記載之成膜方法，其中，前述電漿的產生持續時間，係包含依據從前述原料氣體之成分的一部分與前述反應氣體的反應開始，藉由前述原料氣體之成分的一部分與前述反應氣體的反應所發生之發光的強度衰減，特定之到反應結束為止的反應時間，與前述反應結束後持續的時間；前述反應結束後持續的時間，係藉由使前述反應結束後持續的時間變化，來使藉由前述反應所形成之膜的前述特性變化的特性調整時間。
  12. 如申請專利範圍第9項或第10項所記載之成膜 方法，其中，將前述原料氣體的供給、前述原料氣體的供給後所進行之前述反應氣體的供給、及前述電漿源所致之使用前述反應氣體的電漿的產生，設為1次的循環，並重複前述循環，在重複前述循環時，在至少兩個循環之間，前述電漿源所致之前述電漿的產生持續時間相互不同。
  13. 如申請專利範圍第12項所記載之成膜方法，其中，在重複前述循環時，最初的1循環之前述電漿的產生持續時間，係比最後的1循環之前述電漿的產生持續時間還短。
  14. 如申請專利範圍第13項所記載之成膜方法，其中，在重複前述循環時，伴隨循環的次數增加，前述電漿的產生持續時間會變長。
  15. 如申請專利範圍第14項所記載之成膜方法，其中，前述膜，係隨著從前述基板側朝向最表層側前進而折射率變高。
  16. 如申請專利範圍第12項所記載之成膜方法，其中，前述電漿的產生，係於至少1次的循環中進行複數次，複數次之電漿的產生持續時間的合計在0.5毫秒~ 100毫秒的範圍內。
  17. 如申請專利範圍第9項或第10項所記載之成膜方法，其中，前述特性的高低程度，係包含至少3種以上不同的特性之等級。
  18. 如申請專利範圍第9項或第10項所記載之成膜方法，其中，前述基板，係可撓性基板。
  19. 如申請專利範圍第9項或第10項所記載之成膜方法，其中，前述膜，係包含金屬成分；前述基板，係不包含前述金屬成分之組成的板。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10692994B2 (en) * 2016-12-23 2020-06-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing the same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009209434A (ja) * 2008-03-06 2009-09-17 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 薄膜形成装置
TW201035361A (en) * 2009-02-12 2010-10-01 Mitsui Engineering & Shipbuilding Co Ltd Atomic layer growing apparatus and thin film forming method
JP2011181681A (ja) * 2010-03-01 2011-09-15 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 原子層堆積方法及び原子層堆積装置
TW201221688A (en) * 2010-03-29 2012-06-01 Tokyo Electron Ltd Film deposition apparatus, film deposition method, and computer readable storage medium
TW201229304A (en) * 2010-08-27 2012-07-16 Tokyo Electron Ltd Film deposition apparatus, film deposition method, and computer program storage medium

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1292970B1 (en) * 2000-06-08 2011-09-28 Genitech Inc. Thin film forming method
US6926572B2 (en) * 2002-01-25 2005-08-09 Electronics And Telecommunications Research Institute Flat panel display device and method of forming passivation film in the flat panel display device
KR100653705B1 (ko) * 2004-10-13 2006-12-04 삼성전자주식회사 원자층증착법을 이용한 박막 형성방법
FI20095382A0 (fi) * 2009-04-08 2009-04-08 Beneq Oy Heijastava kalvorakenne, menetelmä heijastavan kalvorakenteen valmistamiseksi, ja käytöt kalvorakenteelle ja menetelmälle
US8637411B2 (en) * 2010-04-15 2014-01-28 Novellus Systems, Inc. Plasma activated conformal dielectric film deposition
US8487440B2 (en) * 2010-07-09 2013-07-16 Infineon Technologies Ag Backside processing of semiconductor devices

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009209434A (ja) * 2008-03-06 2009-09-17 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 薄膜形成装置
TW201035361A (en) * 2009-02-12 2010-10-01 Mitsui Engineering & Shipbuilding Co Ltd Atomic layer growing apparatus and thin film forming method
JP2011181681A (ja) * 2010-03-01 2011-09-15 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 原子層堆積方法及び原子層堆積装置
TW201221688A (en) * 2010-03-29 2012-06-01 Tokyo Electron Ltd Film deposition apparatus, film deposition method, and computer readable storage medium
TW201229304A (en) * 2010-08-27 2012-07-16 Tokyo Electron Ltd Film deposition apparatus, film deposition method, and computer program storage medium

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