TWI710653B - 成膜裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種可通過使移動的工件附近的壓力下降來提升膜的緻密性的成膜裝置。包括：成膜部，具有在一端具有開口的成膜室，在成膜室內具有包括成膜材料的靶材，利用成膜室內的濺射氣體中生成的電漿使靶材的成膜材料堆積於與開口相向的工件的表面以進行成膜；以及搬運體，通過沿著規定的搬運路徑對工件進行搬運而使所述工件反覆通過與成膜室的開口相向的相向區域及不與成膜室的開口相向的非相向區域，搬運體具有：低壓部位，載置工件，在通過相向區域時，使成膜室內小於電漿的著火下限壓力且大於等於電漿的放電維持下限壓力；以及高壓部位，不載置工件，在通過相向區域時，使成膜室內大於等於著火下限壓力。

Description

成膜裝置
本發明是有關於一種成膜裝置。
在半導體裝置或液晶顯示器（display）或者光碟（optical disk）等各種產品的製造工序中，有時要在例如晶片（wafer）或玻璃（glass）基板等工件（work）上形成薄膜。薄膜例如能夠通過對工件形成金屬等的膜的成膜、或對所形成的膜進行蝕刻（etching）、氧化或氮化等膜處理而製作。
作為進行此種成膜的裝置，提出有使用電漿並通過濺射（sputtering）來進行成膜的成膜裝置。所述成膜裝置向配置有靶材（target）的真空容器內導入惰性氣體，並對靶材施加直流電壓。使由此而被電漿化的惰性氣體的離子與成膜材料的靶材碰撞，並使自靶材撞出的材料堆積於工件以進行成膜。
還存在一種成膜裝置：在一個真空容器的內部配置有旋轉平台（table），且沿旋轉平台的上方的圓周方向配置有多個進行成膜的成膜單元，以便能夠連續進行成膜處理。通過將工件保持於旋轉平台上來進行循環搬運並使其反覆通過成膜單元的正下方，可效率良好地進行成膜處理。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第4416422號公報
[發明所要解決的問題] 此處，在利用成膜裝置進行的成膜中，例如存在製作使TiO2 或SiO2 層壓多層而成的膜的情況。使TiO2 或SiO2 層壓而成的膜被用作利用了光學干涉的防反射膜、增反射膜。對防反射膜及增反射膜要求提高膜的緻密性以提升可視性。
作為利用濺射進行的成膜中提高膜的緻密性的技術，存在專利文獻1所述記載的方法。在專利文獻1中，記載有：使靶材附近的壓力相對高為0.01 Pa程度，維持用於電漿生成的放電所需的電壓，並且降低作為工件的基板的附近的壓力。若壓力低，則從靶材撞出的成膜材料即濺射粒子到達工件前與氣體分子的衝撞次數變少。因此，濺射粒子不會失去能量，方向的變化得到抑制。以高的能量到達工件的濺射粒子可在工件的表面進行移動，所以濺射粒子向薄膜的稀疏的部分移動。因此，形成緻密的膜。
另一方面，若靶材與工件的距離遠，則濺射粒子的能量衰減，方向也容易發生變化。因此，為了提高膜的緻密性，優選靶材與工件的距離近。但是，需要如上所述將靶材附近設為比較高的壓力。因此，若縮短靶材與工件的距離，則變得難以降低工件附近的壓力。即，工件附近的壓力可降低的程度存在限度。
並且，在為所述循環搬運式的成膜裝置的情況下，是在腔室內收容成膜單元及旋轉平台。因此，使成膜單元的靶材與平台上的工件的距離隔開會導致裝置整體的大型化。因此，靶材與工件的距離比較近，從而難以對靶材附近與工件附近之間設置壓力差。而且，專利文獻1中，設有向靶材附近供給濺射氣體的氣體供給裝置、圍繞靶材的噴嘴形狀構件、對工件附近進行排氣的排氣裝置。但是，難以對與旋轉平台相向的各成膜單元分別添加所述構成。
並且，若過於縮短靶材與工件的距離，則會產生膜局部性地變厚等膜厚分佈問題。尤其，在使多個靶材同時濺射以進行成膜的情況下，會在各靶材所對應的位置上產生膜厚的峰值，靶材間的膜厚變薄，膜厚分佈的均勻性下降。
而且，存在一種通過對工件施加偏壓電壓以進行濺射，而使膜的緻密性提升的方法。但是，添加對由旋轉平台循環搬運的工件施加電壓的結構會導致成膜裝置的構成變得非常複雜。並且，存在一種提高對靶材的施加電壓來使膜的緻密性提升的方法。但是，若使現狀下已施加的電壓進一步上升，則存在靶材受損的可能。
本發明的目的在於提供一種可通過使移動的工件附近的壓力下降來提升膜的緻密性的成膜裝置，以解決所述課題。
[解決問題的技術手段] 為了達成所述目的，本發明的成膜裝置具有：成膜部，具有在一端具有開口的成膜室，在所述成膜室內具有包括成膜材料的靶材，利用所述成膜室內的濺射氣體中生成的電漿使所述靶材的成膜材料堆積於與所述開口相向的工件的表面以進行成膜；以及搬運體，通過沿著規定的搬運路徑對所述工件進行搬運而使所述工件反覆通過與所述成膜室的開口相向的相向區域及不與所述成膜室的開口相向的非相向區域，所述搬運體具有：低壓部位，載置所述工件，在通過所述相向區域時，使所述成膜室內小於電漿的著火下限壓力且大於等於電漿的放電維持下限壓力；以及高壓部位，不載置所述工件，在通過所述相向區域時，使所述成膜室內大於等於著火下限壓力。
也可以為：所述低壓部位的與所述開口相向的相向面跟所述靶材的距離比所述高壓部位的與所述開口相向的相向面跟所述靶材的距離長。
也可以為：所述低壓部位的沿所述搬運路徑方向的距離及所述高壓部位的沿所述搬運路徑方向的距離分別大於等於所述開口的沿所述搬運路徑方向的距離。
也可以為：所述低壓部位具有載置所述工件的凹部。也可以為：所述低壓部位與所述開口之間的流導大於所述高壓部位與所述開口之間的流導。
也可以為：所述搬運體是以圓周的軌跡使所述工件循環搬運的旋轉平台，所述開口及所述低壓部位為大致扇形。
也可以具有：膜處理部，在所述低壓部位及所述高壓部位所對著的區域，使物質化合於由成膜部形成在工件W上的膜，由此進行生成化合物膜的處理，相對於所述高壓部位與所述開口之間的流導，所述低壓部位與所述開口之間的流導為超過1.0倍且小於等於10.0倍。
也可以為：若設所述低壓部位通過所述相向區域時的所述成膜室內的壓力為P1、所述低壓部位的與所述開口相向的相向面跟所述靶材的距離為H1、所述高壓部位通過所述相向區域時的所述成膜室內的壓力為P2、所述高壓部位的與所述開口相向的相向面跟所述靶材的距離為H2，則P1×H1≦P2×H2。
也可以為：所述低壓部位的與所述開口相向的相向面跟所述靶材的距離被設置為可變。
也可以為：在所述低壓部位，經由一個或多個托盤而載置有工件。
也可以具有：氣體供給部，以在所述低壓部位通過所述相向區域時使所述成膜室內大於等於電漿的放電維持下限壓力並且小於電漿的著火下限壓力，在所述高壓部位通過所述相向區域時使所述成膜室內大於等於著火下限壓力的方式將所述濺射氣體供給至所述成膜室內。
[發明的效果] 本發明可提供一種可通過使移動的工件附近的壓力下降來提升膜的緻密性的成膜裝置。
以下，參照附圖來對本實施方式的成膜裝置進行說明。圖1是成膜裝置1的簡略平面圖，圖2是圖1的A-A剖面圖。 [概要] 如圖1所示，本實施方式的成膜裝置1包括：腔室2、成膜部3a～成膜部3f、膜處理部4、搬運體5。腔室2是能夠使內部為真空的容器。如圖2所示，成膜部3a～成膜部3f具有在一端具有開口34a的成膜室34，並在成膜室34內具有包括成膜材料的靶材30a。成膜部3a～成膜部3f是利用由成膜室34內的濺射氣體G1生成的電漿，使靶材30a的成膜材料堆積於與開口34a相向的工件W的表面以進行成膜的構成部。
在本實施方式中，如後所述，成膜室34是在設於腔室2內的護罩構件33的內部形成的空間。護罩構件33中，與腔室2的頂面相反的一側成為開口34a。即，成膜室34及開口34a雖形成在護罩構件33上，但本發明為了方便而稱為成膜室34的開口34a。另外，在成膜裝置1中進行處理的工件W，可使用晶片、玻璃基板、電子零件等，另外，可使用在需要在表面進行成膜的所有構件。而且，工件W的形狀既可以為平板狀，也可以具有曲面或凹凸。在本實施方式中，使用如圖1及圖2所示具有曲面的工件W。
膜處理部4是對由成膜部3a～成膜部3f在工件W上形成的膜進行膜處理的構成部。作為膜處理，包括：利用後氧化處理等進行的氧化膜、氮化膜等化合物膜的生成；蝕刻、灰化（ashing）等表面改性；清潔等。所謂後氧化處理，是指如下所述的處理：使由電漿所生成的氧離子等與由成膜部3形成的金屬膜或半導體膜進行反應，從而對金屬膜或半導體膜進行氧化。
搬運體5是通過沿著規定的搬運路徑L對工件W進行搬運而使所述工件W反覆通過與成膜室34的開口34a相向的相向區域及不與成膜室34的開口34a相向的非相向區域的構成部。相向區域是與開口34a隔開距離並且俯視時產生重疊的區域，非相向區域是與開口34a隔開距離並且俯視時不產生重疊的區域。在本實施方式中，開口34a的正下方的區域成為相向區域。
多個成膜部3a、成膜部3b、成膜部3c、成膜部3d、成膜部3e、成膜部3f以及膜處理部4如圖1所示，沿著形成於搬運體5的、工件W的搬運路徑L，以彼此隔開規定的間隔而鄰接的方式配置。使工件W通過成膜部3、膜處理部4之下，由此來進行各處理。另外，在不對成膜部3a、成膜部3b、成膜部3c、成膜部3d、成膜部3e、成膜部3f進行區分的情況下，以成膜部3來進行說明。
[構成] 以下，對所述成膜裝置1的構成進行具體說明。 （腔室） 如圖1及圖2所示，腔室2是大致圓筒型的密閉容器。在腔室2設有連接於未圖示的泵等減壓裝置的排氣部2a，通過從所述排氣部2a進行排氣，能夠使腔室2的內部為真空。
（成膜部） 如圖2所示，成膜部3具有濺射源30、直流（Direct Current，DC）電源31、濺射氣體導入部32、護罩構件33。濺射源30具有靶材30a、背板（backing plate）30b、電極30c。靶材30a是包含堆積在工件W上而成為膜的成膜材料的板狀構件。靶材30a設置於工件W通過成膜室34之下時與工件W相向的位置。如圖1所示，本實施方式的靶材30a是圓形並設有兩個。但是，靶材30a的數量並不限定於此。可將靶材30a設為一個，也可以設為三個以上。
背板30b是保持靶材30a的構件。電極30c是用以自腔室2的外部對靶材30a施加電力的導電性構件。此外，濺射源30中視需要而適當具備磁鐵、冷卻機構等。
DC電源31是經由電極30c對靶材30a施加直流電壓的電源。另外，關於電源，可應用DC脈衝電源、射頻（Radio Frequency，RF）電源等眾所周知的電源。濺射氣體導入部32是從腔室2的上表面的、安裝有靶材30a處的附近，將濺射氣體G1導入至成膜室34的氣體供給部。濺射氣體G1例如可使用氬（Ar）等惰性氣體。
如圖1及圖2所示，護罩構件33為俯視時大致扇形的箱狀的構件。護罩構件33的內部為成膜室34，下部成為朝向搬運體5的開口34a。護罩構件33的外周壁是用以降低電漿從靶材30a的周圍流出的隔壁33a。另外，在護罩構件33的頂面，以使各靶材30a在成膜室34內露出的方式，在與各靶材30a相對應的位置形成有與靶材30a的大小及形狀相同的孔。
另外，成膜室34是進行大半的成膜的區域。然而，即使在離開成膜室34的區域，也存在成膜材料從成膜室34的洩漏。因此，並非完全沒有膜的堆積。即，成膜部3進行成膜的成膜區域為比由護罩構件33劃定的成膜室34稍微寬廣的區域。因此，雖然相向區域是接受成膜的區域，但在非相向區域也存在產生膜的堆積的情況。
（膜處理部） 如圖1及圖2所示，膜處理部4包括設置在腔室2的上表面的箱型的電極40。電極40的形狀並無特別限定，但在本實施方式中，在俯視時成為大致扇形。電極40在底部具有開口部41。開口部41的外緣即電極40的下端與搬運體5的上表面介隔稍許的間隙而相向。
在電極40上連接有用於施加高頻電壓的RF電源42。在RF電源42的輸出側連接有匹配箱（matching box）（未圖示）。RF電源42也連接於腔室2，電極40為陰極（cathode），腔室2為陽極（anode）。而且，在電極40上連接有製程氣體（process gas）導入部43，從外部的製程氣體供給源經由製程氣體導入部43而向電極40導入製程氣體G2。
製程氣體G2可根據膜處理的目的來適當變更。例如，在進行蝕刻時，使用氬等惰性氣體來作為蝕刻氣體。當進行氧化處理時，使用氧。當進行氮化處理時，使用氮。利用製程氣體導入部43對電極40導入製程氣體G2，並利用RF電源42施加高頻電壓，由此在電極40的內部產生電漿。另外，成膜部3、膜處理部4的排列順序及數量並無特別限定。
（搬運體） 如圖1及作為平面圖的圖3所示，搬運體5是設於腔室2的內部的圓盤狀的旋轉平台。搬運體5的中心軸5a（參照圖2）連結有未圖示的驅動機構。搬運體5通過驅動機構的驅動而以中心軸5a為旋轉軸進行旋轉。所述搬運體5及驅動機構構成搬運部。
搬運體5具有低壓部位51及高壓部位52。低壓部位51是載置工件W，在通過相向區域時，使成膜室34內小於電漿的著火下限壓力且大於等於電漿的放電維持下限壓力的部位。著火下限壓力是指在對成膜室34內施加電壓來使電漿產生（以下，也稱為著火）時可使電漿著火的下限的壓力。
所謂放電維持下限壓力是指可維持著火的電漿的下限的壓力。著火下限壓力是高於放電維持下限壓力的壓力。即使是小於著火下限壓力的壓力，只要一旦生成的電漿等到了維持，則便可進行成膜。通過像這樣在小於著火下限壓力的低壓下進行成膜，可使膜的緻密性提升。另外，所謂「通過時」是指通過的過程中的任一時間點。而且，在本實施方式中，工件W經由托盤T而載置於低壓部位51。工件W既可以直接載置於低壓部位51，也可以經由托盤T而間接載置於低壓部位51。
通過搬運體5旋轉，載置於低壓部位51的工件W沿著搬運體5的圓周方向移動。即，如圖1所示，工件W的搬運路徑L在搬運體5上形成為圓周狀。工件W通過成膜部3之下而被進行成膜，通過膜處理部4之下而被進行膜處理。以下，在簡稱作「圓周方向」時，是指「搬運體5的圓周方向」，在簡稱作「半徑方向」時，是指「搬運體5的半徑方向」。另外，在本實施方式中，如圖1所示，工件W的搬運方向俯視時為順時針，但這僅為一例，也可以為逆時針。
高壓部位52是不載置工件W，在通過相向區域時，使成膜室34內大於等於著火下限壓力的部位。因設為小於著火下限壓力的壓力，也存在一旦生成的電漿消失的情況，此時，需要將成膜室34內的壓力提高至著火下限壓力以上。在本實施方式中，可通過高壓部位52將由低壓部位51設為小於著火下限壓力的成膜室34內提高至著火下限壓力以上。
因此，低壓部位51及高壓部位52具體來說具有如下構成。首先，如圖2及圖4所示，低壓部位51的與開口34a相向的相向面跟靶材30a的距離H1比高壓部位52的與開口34a相向的相向面跟靶材30a的距離H2長。即，如圖2所示，低壓部位51具有載置工件W的凹部51a。因此，與搬運體5的上表面的高度即高壓部位52與靶材30a的距離相比，低壓部位51與靶材30a的距離變長。凹部51a是形成於搬運體5的上表面的凹陷。
此處，設低壓部位51通過相向區域時的成膜室34內的壓力為P1，並設高壓部位52通過相向區域時的成膜室內的壓力為P2。於是，優選為P1×H1≦P2×H2。將其理由敘述如下。如上所述，作為使膜變緻密的方法，有設為低壓的方法及縮短距離的方法。縮短距離存在膜的均勻性的問題，所以一定程度上拉開距離並以低壓進行成膜。但是，若過於遠離，則不再有以低壓進行成膜所獲得的效果。
低壓部位51可根據工件W的形狀而採用各種形狀，但在本實施方式中，以如圖3及圖5的平面圖所示將凹部51a設為俯視時為大致扇形的示例進行說明。凹部51a的內底面成為與開口34a相向的平坦的相向面（參照圖2）。在搬運體5的上表面沿著搬運體5的圓周方向等間隔地設有多個凹部51a。在本實施方式中，設有三個凹部51a，但並不限定於此。即，低壓部位51只要有一個以上即可。
在搬運體5的上表面中，低壓部位51之外的部分為高壓部位52。即，由未形成有凹部51a的平坦的相向面形成了高壓部位52。
而且，如圖5所示，低壓部位51的沿搬運路徑L的距離α及高壓部位52的沿搬運路徑L的距離β大於等於開口34a的沿搬運路徑L的距離γ。由此，低壓部位51與開口34a之間的流導大於高壓部位52與開口34a之間的流導。即，在成膜時，低壓部位51與開口34a的間隙變寬，所以濺射氣體G1變得容易流出，成膜室34成為低壓。在非成膜時，高壓部位52與開口34a的間隙變窄，所以濺射氣體G1變得難以流出，成膜室34被維持為高壓。另外，所謂成膜時，是指在對靶材30a施加有電壓的狀態下，低壓部位51通過相向區域時。所謂非成膜時，是指在對靶材30a施加有電壓的狀態下，高壓部位52通過相向區域時。
另外，如圖1所示，成膜部3a與成膜部3f之間設有加載互鎖（load lock）部6。加載互鎖部6將未處理的工件W從外部搬入到腔室2的內部，且將已處理完畢的工件W向腔室2的外部搬出。
成膜裝置1還包括控制部7。控制部7包括具有CPU等運算部、記憶體等存儲部的電腦。控制部7進行與濺射氣體G1向腔室2及製程氣體G2向電極40的導入及排氣相關的控制、DC電源31及RF電源42的控制、及搬運體5的轉速控制等。
[動作] 對本實施方式的成膜裝置1的動作進行說明。另外，以下的動作是通過利用成膜部3a～成膜部3f形成鈮（Nb）的膜，並利用膜處理部4進行後氧化處理來製成氧化鈮（Nb2 Ox ）的示例。
（成膜處理的概要） 首先，腔室2的內部通過自排氣部2a進行排氣而成為真空狀態。維持著腔室2內的真空狀態而從加載互鎖部6將載置於托盤T上的未處理的工件W搬入至腔室2內。搬入的托盤T被載置於依次定位於加載互鎖部6的搬運體5的低壓部位51。並且，通過連續使搬運體5旋轉，從而使工件W沿著搬運路徑L來循環搬運。通過如此操作，使工件W如圖1及圖2所示通過成膜部3a～成膜部3f、膜處理部4之下。
在成膜部3a中，從濺射氣體導入部32導入濺射氣體G1，並自DC電源31對濺射源30施加直流電壓。通過直流電壓的施加，濺射氣體G1被電漿化，從而產生離子。當所產生的離子碰撞到靶材30a時，靶材30a的材料飛出。飛出的材料堆積於通過成膜部3a之下的工件W，由此在工件W上形成薄膜。其他的成膜部3b、成膜部3c、成膜部3d、成膜部3e、成膜部3f中，也以同樣的方法來進行成膜。只是，未必需要利用所有的成膜部3來進行成膜。作為一例，此處，對工件W生成Nb的薄膜。
由成膜部3a～成膜部3f生成有薄膜的工件W如圖4所示通過膜處理部4之下。在膜處理部4中，從製程氣體導入部43向電極40內導入製程氣體G2即氧氣，並自RF電源42對電極40施加高頻電壓。通過施加高頻電壓，氧氣被電漿化，從而產生電子、離子及自由基等。電漿從作為陽極的電極40的開口部41流向作為陰極的搬運體5。電漿中的離子碰撞至通過開口部41之下的工件W上的薄膜，從而使薄膜受到後氧化。
此種薄膜的生成及後氧化處理隨著搬運體5的旋轉而反覆進行，從而在工件W上形成Nb2 Ox 。形成有期望的Nb2 Ox 的工件W與托盤T一起從加載互鎖部6搬出至腔室2之外。
（成膜室的壓力變化） 參照圖6～圖10對如上所述的成膜處理過程中的成膜室34的內部壓力發生變化的原理進行說明。另外，圖6～圖10是從圖1的B方向對搬運體5與護罩構件33的位置關係進行觀察的簡略縱剖面圖。
如圖6所示，隨著搬運體5的旋轉，低壓部位51到達與成膜室34的開口34a在俯視時開始產生重疊的位置。於是，因凹部51a，護罩構件33的下端的、搬運路徑L的旋轉方向上的上游側（圖中為右端側）與搬運體5的間隙擴大。因此，如圖中的塗白的箭頭所示，濺射氣體G1的洩漏量開始增加。由此，成膜室34內的壓力開始下降。由此，成膜室34內的壓力下降至小於著火下限壓力。
當如圖7所示，低壓部位51到達成膜室34的開口34a的正下方時，護罩構件33的下端中、搬運路徑L的旋轉方向上的上游側與下游側的兩端與搬運體5的間隙擴大。因此，如圖中的塗白的箭頭所示，濺射氣體G1的洩漏量進一步增大。這是因為凹部51a的沿搬運路徑L的距離α形成得比開口34a的沿搬運路徑L的距離γ長。
如圖8所示，隨著搬運體5的旋轉，低壓部位51到達經過了成膜室34的開口34a的正下方的位置。於是，因凹部51a，護罩構件33的下端的、搬運路徑L的旋轉方向上的上游側（圖中為右端側）與搬運體5的間隙縮小。因此，如圖中的塗白的箭頭所示，濺射氣體G1的洩漏量開始減少。由此，成膜室34內的壓力開始上升。
當如圖9所示，隨著搬運體5的旋轉，與開口34a相向的凹部51a的容積減少，護罩構件33的下端與搬運體5的間隙減少時，成膜室34內的壓力進一步上升。
當進一步如圖10所示，隨著搬運體5的旋轉，高壓部位52到達成膜室34的開口34a的正下方時，護罩構件33的下端與搬運體5的間隙進一步縮小。由此，成膜室34內的壓力上升至著火下限壓力以上。
（實施例） 對應用有如上所述的本實施方式的具體的實施例進行說明。首先，參照圖11說明對成膜過程中成膜室34內的壓力變動進行了測定的示例。在此例中，使用了放電維持下限壓力為0.08 Pa程度且著火下限壓力為0.19 Pa程度的成膜室34、濺射氣體G1、濺射源30。而且，設置工件W的低壓部位51在搬運體5上僅設置了一處。將低壓部位51與隔壁33a的間隔b1 設為30 mm，並將高壓部位52與隔壁33a的間隔b2 設為5 mm（參照圖2、圖4）。
並且，將高壓部位52的非成膜時的流導設為522 L/s，並將低壓部位51成膜時的流導設為964 L/s（1.85倍）。此處，將氣體在特定的區域中流動時所產生的阻抗稱為排氣阻抗，其倒數為流導。即，流導是指氣體的流動容易度。
如圖11所示，使Ar以72 sccm流入至成膜室34時的成膜壓力在非成膜時成為0.25 Pa，在成膜時成為0.15 Pa。由此，即使在失去了放電的情況下，也可在非成膜時使壓力上升而使其再著火，從而繼續放電，所以能夠在小於著火下限壓力下進行成膜。
另外，流導的求法存在多種。在本實施方式那樣的成膜裝置1中，如圖12（A）的塗黑的粗箭頭所示，濺射氣體G1穿過護罩構件33與搬運體5即旋轉平台的間隙而流動至位於腔室2的底部的排氣部2a。此種成膜裝置1的內部的排氣路徑的所有部分的流導C1均可根據有效排氣速度S*與作為減壓裝置的泵的排氣速度S0 使用以下的式子求出。 C1=S*S0 /（S0 -S*）
有效排氣速度S*根據Q-P測定而求出。所謂Q-P測定是根據流量Q及壓力P的測定值求出有效排氣速度的方法。具體來說，對使濺射氣體G1流入至由護罩構件33劃分成的成膜室34時的成膜室34內的壓力的值進行測定。並且，通過將濺射氣體導入部32的氣體流量的值除以壓力的值，可求出有效排氣速度。
例如，設成膜時的有效排氣速度為860 L/s，並設非成膜時的有效排氣速度為490 L/s。若設泵排氣速度共同為8000 L/s，則成膜時的流導C1x成為963.585 L/s，非成膜時的流導C1y成為521.971 L/s。
而且，護罩構件33與搬運體5即旋轉平台的間隙部分的流導C2可如下求出。假定護罩構件33與搬運體5即旋轉平台的間隙為薄的平行兩面的配管。如圖12（B）所示，將俯視護罩構件33時，形成濺射氣體G1的流路的外周邊的長度設為a，護罩構件33與旋轉平台的間隙的長度設為b。即，護罩構件33與旋轉平台的間隙的長度b在成膜時為間隔b1 ，非成膜時為間隔b2 （參照圖12（A）、圖2、圖4）。若設護罩構件33的板厚為l，修正係數為K，則流導C2可根據以下的式子求出。 C2=309 Kab2 /l
若以成膜時的流導為C2x，非成膜時的流導為C2y來考慮C2x及C2y，則共同的參數即a、l如下。若設護罩構件33的俯視時的外側的圓弧部分為c、與半徑方向大致平行的邊為d，內周側的邊為e，則a=c+2d+e。例如，若設c為487.5 mm，d為1131 mm，e不作為流路來考慮而設為0，則a=2749.5 mm。而且，l為12 mm。另外，護罩構件33的c的部分因凹部51a的形成方法而與搬運體5的間隔既有發生變化的情況，也有不發生變化的情況。
在成膜時與非成膜時會發生變動的參數即間隙的長度b及修正係數K如下。成膜時的b與所述相同，為低壓部位51的內底面與隔壁33a的間隔b1 為30 mm，非成膜時的b為高壓部位52的表面與隔壁33a的間隔b2 為5 mm。修正係數K是從l/b的值中適當選擇。若為b1 ，則K為0.13，若為b2 則K為0.46。於是，例如，成膜時的流導C2x成為8284 L/s，非成膜時的流導C2y成為814 L/s。
另外，此運算下的流導C2x是求出了最大時的值。但是，在將凹部51a設為與護罩構件33大致相同的大小的扇形時，流導C2x成為計算式所求出的8284 L/s是一瞬間。實際上，在單側的d的部分的間隔b變寬之後，逐漸地在c的部分，間隔b寬的部分不斷增加。並且，在c的部分整個區域的間隔b變寬的時間點，兩側的d的部分的間隔b成為最大。
之後，間隔b最先變寬的d的部分的間隔b變窄，c的部分中間隔b寬的部分逐漸變少。最終，後來間隔b變寬的d的部分的間隔b變窄。並且，所述全部的過程，即從先頭的d的間隔b變寬時起到最末尾的d的間隔b變窄期間，需要使成膜室34內的壓力變得低於著火下限壓力。因此，優選僅利用單側的d的部分以使成膜室34內的壓力低於著火下限壓力的方式使流導C2x產生變化。
但是，若護罩構件33與搬運體5即旋轉平台的間隙部分大，則膜處理部4的製程氣體G2會流入成膜部3。當製程氣體G2的流入量超過一定量時，濺射遷移至氧化物模式。所謂氧化物模式是指在靶材表面形成氧化物。若遷移至氧化物模式，則成膜率會下降，所以生產性會下降。因此，在進行後氧化處理時，流導C2不可過分加大。
此處，參照圖13及圖14來說明根據流導C2x與製程氣體G2的流入量的關係對相對於非成膜時的流導C2y的、成膜時的流導C2x的上限進行研究的結果的一例。在此例中，使用了包括在半徑方向上配置有三個靶材30a的成膜部3的成膜裝置1。成膜條件是對Nb2 Ox 膜進行成膜的情況。施加至三個靶材30a的DC電源31的電力從內周側至外周側依次為1.65/2.08/3.34[kW]。施加至膜處理部4的電極40的RF電源42的電力為5[kW]，濺射氣體G1即氬氣的流量為72[sccm]，製程氣體G2即氧的流量為40[sccm]～200[sccm]，旋轉平台的轉度為60[rpm]。
圖13是示出了供給至膜處理部的氧的流量與Nb2 Ox 膜的光的吸收率Ab的關係的圖表。吸收率Ab是光入射至物質時被物質吸收的比例，若設透過率為t，反射率為r，則可根據以下的式子求出。 Ab=100-t-r
在光學用途中所使用的膜中，理想的是吸收率Ab低。一般來說，若Ab≦1%，則可用於光學用途。如圖13所示，設氧的流量為40 sccm、60 sccm、90 sccm、120 sccm、150 sccm、200 sccm，而針對分別形成的Nb2 Ox 膜求出了光的吸收率Ab。於是，在150 sccm以上，吸收率Ab成為1%以下。而且，設氧的流量為150 sccm時的吸收率Ab與設氧的流量為200 sccm時的吸收率Ab大致相同。據此可認為，通過以氧的流量150 sccm以上進行導入，可獲得吸收率Ab最低的Nb2 Ox 膜。因此，若考慮作為製程氣體G2的氧的利用效率，則優選設為150 sccm～200 sccm。另外，吸收率Ab是Nb2 Ox 的膜厚為65 nm時的值。
另一方面，圖14是示出了供給至膜處理部4的氧的流量與成膜部3的放電電壓的關係的圖表。在實驗中，設低壓部位51的內底面與隔壁33a的間隔b1為5 mm（最大的C2x的值為814 L/s，即與C2y相同）、30 mm（最大C2x的值為8284 L/s）。Nb在濺射成為氧化物模式時放電電壓增加。因此，調查了在將間隔b1設為所述兩個情況時，相對於供給至膜處理部4的氧的流量，成膜部3的放電電壓是如何變化。
如圖14所示，若使氧的流量不斷增加，則在C2x=814 L/s的情況下，從氧的流量為300 sccm的附近開始，放電電壓急劇增加。據此可認為在氧的流量為300 sccm附近遷移至氧化物模式。因此，此時，優選將氧的流量設為300 sccm以下。此處，如上所述，為了降低吸收率Ab，優選將氧的流量設為150 sccm～200 sccm。即，在C2x=814 L/s的情況下，即使將氧的流量設為200 sccm也無問題。
在C2x=8284 L/s的情況下，若使氧的流量不斷增加，則在超過了150 sccm附近，放電電壓急劇增加。據此可認為從氧的流量超過了150 sccm附近起遷移至氧化物模式。因此認為，此時，優選將氧的流量設為150 sccm以下。然而，如上所述，為了降低吸收率Ab，優選將氧的流量設為150 sccm～200 sccm。由此，C2x=8284 L/s的情況下，氧的流量成為150 sccm。
根據所述結果可認為：在C2x＞8284 L/s的情況下，在氧的流量少於150 sccm的階段，遷移至氧化物模式。為了降低吸收率Ab，需要氧的流量為150 sccm以上，所以C2x=8284 L/s成為相對於C2y=814 L/s的上限。此處，C2x/C2y=10.18。由此，優選將C2x設定為相對於C2y為超過1.0倍且10.0倍以下。
而且，針對表示通過在低壓部位51中進行成膜而緻密性提升的實驗，參照圖15及圖16進行說明。圖15是示意性地示出了進行所述實驗時的搬運體5的構成的平面圖。在作為搬運體5的旋轉平台上僅設有一處凹部51a。在旋轉平台上，以10°間隔安裝了36個矽晶片的晶片（以下，稱為晶片R）。在此狀態下，進行了矽氧化膜（SiO2 ）的成膜。
圖16表示調查成膜在各晶片R上的SiO2 膜的折射率而得的實驗結果。使用折射率是因為一般來說，若形成的膜的緻密性增加，則膜的折射率會上升。根據所述實驗結果可知：在安裝在低壓部位51即凹部51a的晶片R上形成的SiO2 膜的折射率與其他晶片R相比已上升。據此可認為，成膜壓力已成為低壓。另外，在鄰接於凹部51a的位置上的晶片R的折射率也已上升，但推測是受到了凹部51a的壓力下降的影響。
[作用效果] （1）如上所述，本實施方式的成膜裝置1包括：成膜部3，具有在一端具有開口34a的成膜室34，在成膜室34內具有包括成膜材料的靶材30a，利用成膜室34內的濺射氣體G1中生成的電漿使靶材30a的成膜材料堆積於與開口34a相向的工件W的表面以進行成膜；以及搬運體5，通過沿著規定的搬運路徑L對工件W進行搬運而使所述工件反覆通過與成膜室34的開口34a相向的相向區域及不與成膜室34的開口34a相向的非相向區域，搬運體5具有：低壓部位51，載置工件W，在通過相向區域時，使成膜室34內小於電漿的著火下限壓力且大於等於電漿的放電維持下限壓力；以及高壓部位52，不載置工件W，在通過相向區域時，使成膜室34內大於等於著火下限壓力。
因此，在載置於低壓部位51的工件W通過與成膜室34的開口34a相向的相向區域而被進行成膜時，成膜室34內小於電漿的著火下限壓力而成為低壓。伴隨於此，形成緻密的膜。此時，成膜室34內的電漿的放電維持下限壓力得到維持，所以可降低電漿消失的可能性。而且，即使電漿消失，在高壓部位52通過與開口34a相向的相向區域時，成膜室34內仍會變為大於等於電漿的著火下限壓力，所以可再次使電漿產生。
因可通過設為低壓而使膜變緻密，所以不會使靶材30a與工件W的距離過於接近，從而可使膜厚分佈均勻。尤其，即使在使多個靶材30a同時濺射以進行成膜的情況下，也可通過適度保持靶材30a與工件W的距離而使膜厚分佈均勻。
（2）低壓部位51的與開口34a相向的相向面跟靶材30a的距離H1比高壓部位52的與開口34a相向的相向面跟靶材30a的距離H2長。
因此，在低壓部位51通過相向區域時，圍繞成膜時的工件W的區域擴大而成為低壓。而且，在高壓部位52通過相向區域時，圍繞工件W的區域縮小而得以維持高壓。
（3）低壓部位51的沿搬運路徑L方向的距離α及高壓部位52的沿搬運路徑L方向的距離β分別大於等於開口34a的沿搬運路徑L方向的距離γ。
因此，在低壓部位51中，因濺射氣體G1容易從開口34a流出，所以成為低壓。而且，在高壓部位52中，濺射氣體G1難以從開口34a流出，所以成為高壓。
（4）低壓部位51具有載置工件W的凹部51a。因此，可通過形成凹部51a而簡單地形成低壓部位51。
（5）低壓部位51與開口34a之間的流導大於高壓部位52與開口34a之間的流導。在低壓部位51中，因濺射氣體G1變得容易流出，所以成為低壓。
（6）搬運體5是以圓周的軌跡使工件W循環搬運的旋轉平台，開口34a及低壓部位51為大致扇形。因此，在低壓部位51通過開口34a的相向區域時，兩者的邊緣部成為直線狀，所以成膜室34的壓力的切換得以立刻進行。
（7）具有：膜處理部4，在低壓部位51及高壓部位52所對著的區域，使物質化合於由成膜部3形成在工件W上的膜，由此進行生成化合物膜的處理，相對於高壓部位52與開口34a之間的流導，低壓部位51與開口34a之間的流導為超過1.0倍且小於等於10.0倍。因此，在低壓部位51的成膜時，使其低壓化並對流導進行抑制，從而可防止因氧或氮等來自膜處理部4的用於進行化合的物質的繞入、流入導致的成膜時的化合。
（8）若設低壓部位51通過相向區域時的成膜室34內的壓力為P1、低壓部位51的與開口34a相向的相向面跟靶材30a的距離為H1、高壓部位52通過相向區域時的成膜室34內的壓力為P2、高壓部位52的與開口34a相向的相向面跟靶材30a的距離為H2，則P1×H1≦P2×H2。因此，可使與靶材30a的距離H1為在使膜厚分佈均勻的同時可維持利用低壓使膜緻密化的效果的距離。
[變形例] 本發明的實施方式並不限定於所述形態，也包含以下般的形態。另外，關於與所述形態相同的構成，將省略說明。
（1）也可以將低壓部位51的與開口34a相向的相向面跟靶材30a的距離設置為可變。例如，通過將凹部51a的內底面設為能夠升降，可變更凹部51a的容積，所以可調整壓力。而且，通過對載置於低壓部位51的托盤T的層壓數進行調整，也可變更凹部51a的容積。若利用托盤T的層壓數對壓力進行調整，則簡易。即，也可以在低壓部位51，經由一個或多個托盤T而載置有工件W。
（2）濺射氣體導入部32也可以以在低壓部位51通過相向區域時使成膜室34內大於等於電漿的放電維持下限壓力並且小於電漿的著火下限壓力，在高壓部位52通過相向區域時使成膜室34內大於等於著火下限壓力的方式將濺射氣體G1供給至成膜室34內。
即，如上所述，使低壓部位51與高壓部位52的形狀存在差異。並且，在低壓部位51通過相向區域時與高壓部位52通過相向區域時，改變濺射氣體G1的供給量。也可如此設置壓力差。或者，不使低壓部位51與高壓部位52的形狀存在差異，而是改變所述各部位通過相向區域時供給的濺射氣體G1的供給量。也可如此設置壓力差。
（3）低壓部位51的形狀並不限定於扇形。可根據所搭載的工件W的形狀、數量等來採用各種形狀。例如，可採用圓形、橢圓形、三角形、四邊形、梯形等多邊形等。
（4）以上已對本發明的實施方式及各部的變形例進行了說明，但所述實施方式或各部的變形例僅作為一例而提出，並不意圖限定發明的範圍。上文所述的這些新穎的實施方式能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、替換、變更。這些實施方式及其變形包含於發明的範圍或主旨內，並且包含於發明申請專利範圍所記載的發明內。如何將各技術方案的發明設為組合形態是自由的，既可選擇所述實施方式、變形例（1）、變形例（2）中的任一特徵來組合，也可以省略。
1‧‧‧成膜裝置2‧‧‧腔室2a‧‧‧排氣部3、3a、3b、3c、3d、3e、3f‧‧‧成膜部30‧‧‧濺射源30a‧‧‧靶材30b‧‧‧背板30c‧‧‧電極31‧‧‧DC電源32‧‧‧濺射氣體導入部33‧‧‧護罩構件33a‧‧‧隔壁34‧‧‧成膜室34a‧‧‧開口4‧‧‧膜處理部40‧‧‧電極41‧‧‧開口部42‧‧‧RF電源43‧‧‧製程氣體導入部5‧‧‧搬運體5a‧‧‧中心軸51‧‧‧低壓部位51a‧‧‧凹部52‧‧‧高壓部位6‧‧‧加載互鎖部7‧‧‧控制部G1‧‧‧濺射氣體G2‧‧‧製程氣體A-A‧‧‧剖面線B‧‧‧方向H1‧‧‧低壓部位的與開口相向的相向面跟靶材的距離H2‧‧‧高壓部位的與開口相向的相向面跟靶材的距離L‧‧‧搬運路徑R‧‧‧晶片T‧‧‧托盤W‧‧‧工件a‧‧‧俯視護罩構件時，形成濺射氣體的流路的外周邊的長度c‧‧‧護罩構件的俯視時的外側的圓弧部分d‧‧‧護罩構件的俯視時的與半徑方向大致平行的邊e‧‧‧護罩構件的俯視時的內周側的邊b1‧‧‧低壓部位與隔壁的間隔b2‧‧‧高壓部位與隔壁的間隔α‧‧‧低壓部位的沿搬運路徑的距離β‧‧‧高壓部位的沿搬運路徑的距離γ‧‧‧開口的沿搬運路徑的距離
圖1是示意性地表示本發明的實施方式的成膜裝置的構成的平面圖。 圖2是圖1的A-A剖面圖。 圖3是表示實施方式的搬運體的平面圖。 圖4是表示圖2的高壓部位（position）到達與成膜部相向的位置的狀態的剖面圖。 圖5是表示搬運體的低壓部位、高壓部位、成膜室的開口沿搬運路徑的長度的說明圖。 圖6是表示低壓部位開始重疊於開口的狀態的說明圖。 圖7是表示低壓部位到達開口的正下方的狀態的說明圖。 圖8是表示低壓部位偏離開口的正下方的狀態的說明圖。 圖9是表示低壓部位即將不再與開口有重疊的狀態的說明圖。 圖10是表示高壓部位到達開口的正下方的狀態的說明圖。 圖11是表示成膜室內的壓力變動的一例的圖表。 圖12（A）是表示成膜裝置內的濺射氣體的流動的說明圖、圖12（B）是表示護罩構件的外形尺寸的說明圖。 圖13是示出了供給至膜處理部的氧的流量與Nb2 Ox 膜的光的吸收率的關係的圖表。 圖14是示出了供給至膜處理部的氧的流量與成膜部的放電電壓的關係的圖表。 圖15是表示進行了對多個晶片的成膜的實驗的晶片的配置的說明圖。 圖16是將圖13的實驗的結果以膜的折射率來表示的圖表。
2‧‧‧腔室
2a‧‧‧排氣部
3、3a‧‧‧成膜部
30‧‧‧濺射源
30a‧‧‧靶材
30b‧‧‧背板
30c‧‧‧電極
31‧‧‧DC電源
32‧‧‧濺射氣體導入部
33‧‧‧護罩構件
33a‧‧‧隔壁
34‧‧‧成膜室
34a‧‧‧開口
4‧‧‧膜處理部
40‧‧‧電極
41‧‧‧開口部
42‧‧‧RF電源
43‧‧‧製程氣體導入部
5‧‧‧搬運體
5a‧‧‧中心軸
51‧‧‧低壓部位
51a‧‧‧凹部
52‧‧‧高壓部位
7‧‧‧控制部
G1‧‧‧濺射氣體
G2‧‧‧製程氣體
H1‧‧‧低壓部位的與開口相向的相向面跟靶材的距離
T‧‧‧托盤
W‧‧‧工件
b1‧‧‧低壓部位與隔壁的間隔

Claims (9)

  1. 一種成膜裝置，其特徵在於具有：能夠使內部為真空的容器；成膜部，設於所述容器內，具有在一端具有開口的成膜室，在所述成膜室內具有包括成膜材料的靶材，利用所述成膜室內的濺射氣體中生成的電漿使所述靶材的成膜材料堆積於與所述開口相向的工件的表面以進行成膜；以及搬運體，通過沿著搬運路徑對所述工件進行搬運而使所述工件反覆通過與所述成膜室的所述開口相向的相向區域及不與所述成膜室的所述開口相向的非相向區域，所述搬運體具有：低壓部位，具有載置所述工件的凹部，在通過所述相向區域時，使所述成膜室內小於電漿的著火下限壓力且大於等於電漿的放電維持下限壓力；以及高壓部位，不載置所述工件，在通過所述相向區域時，使所述成膜室內大於等於著火下限壓力，所述凹部具有載置所述工件的區域及未載置所述工件的區域，所述凹部中未載置所述工件的區域的與所述開口相向的相向面跟所述靶材的距離比所述高壓部位的與所述開口相向的相向面跟所述靶材的距離長。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的成膜裝置，其中所述低壓部位的沿所述搬運路徑方向的距離及所述高壓部位的沿所述搬運 路徑方向的距離分別大於等於所述開口的沿所述搬運路徑方向的距離。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的成膜裝置，其中所述低壓部位與所述開口之間的流導大於所述高壓部位與所述開口之間的流導。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的成膜裝置，其中所述搬運體是以圓周的軌跡使所述工件循環搬運的旋轉平台，所述開口及所述低壓部位為扇形。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的成膜裝置，其中具有：膜處理部，在所述低壓部位及所述高壓部位所對著的區域，使物質化合於由所述成膜部形成在所述工件上的膜，由此進行生成化合物膜的處理，相對於所述高壓部位與所述開口之間的流導，所述低壓部位與所述開口之間的流導為超過1.0倍且小於等於10.0倍。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的成膜裝置，其中設所述低壓部位通過所述相向區域時的所述成膜室內的壓力為P1、所述低壓部位的與所述開口相向的相向面跟所述靶材的距離為H1、所述高壓部位通過所述相向區域時的所述成膜室內的壓力為P2、所述高壓部位的與所述開口相向的相向面跟所述靶材的距離為H2時，P1×H1≦P2×H2。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的成膜裝置，其中所述低壓部位的與所述開口相向的相向面跟所述靶材的距離被設置為可變。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的成膜裝置，其中在所述低壓部位，經由一個或多個托盤而載置有所述工件。
  9. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的成膜裝置，其中具有：氣體供給部，以在所述低壓部位通過所述相向區域時使所述成膜室內大於等於電漿的放電維持下限壓力並且小於電漿的著火下限壓力，在所述高壓部位通過所述相向區域時使所述成膜室內大於等於著火下限壓力的方式將所述濺射氣體供給至所述成膜室內。
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