TWI784223B - Ｅｃｒ濺鍍用靶材及成膜裝置以及成膜對象物之製造方法 - Google Patents

Ｅｃｒ濺鍍用靶材及成膜裝置以及成膜對象物之製造方法 Download PDF

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Abstract

達成靶材構件的長壽命化。

藉由使靶材TA2的構造為對稱 構造，來實現可反轉的構成。藉此，即使在電漿密度高的電漿生成部側，靶材構件71的消耗變大，亦可藉由使靶材TA2反轉，而將位於電漿密度低之成膜對象物側的消耗少之靶材構件71的部位重新配置於電漿密度高的電漿生成部側。

Description

ECR濺鍍用靶材及成膜裝置以及成膜對象物之製造方法
本發明係關於一種靶材及成膜裝置以及成膜對象物之製造技術，例如係關於利用電漿在成膜對象物上形成膜的技術。
日本特開昭59-47728號公報(專利文獻1)中記載了一種技術，其係使利用電子迴旋加速共振現象(Electron Cyclotron Resonance：ECR)而產生之電漿所包含的離子碰撞靶材構件，藉此使從靶材構件飛出之靶材粒子被覆於成膜對象物，而在成膜對象物上形成膜。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開昭59-47728號公報
濺鍍(sputtering)技術中，係使電漿所包含之離子碰撞靶材構件，以使從靶材構件飛出之靶材粒子被覆於成膜對象物，藉此在成膜對象物上形成膜。因此，若重複實施在成膜對象物上形成膜的步驟，則靶材構件會消耗。特別是由於靶材構件係透過接合材料固定於支撐構件，因此若靶材構件消耗而接合材料或支撐構件露出，則離子會與接合材料或支撐構件碰撞，構成接合材料或支撐構件的粒子飛出，進而導致該粒子附著於成膜對象物。這意味著在形成於成膜對象物上的膜中導入摻質。因此，必須在靶材構件消耗而接合材料或支撐構件露出之前更換靶材構件。關於此點，若靶材構件的更換頻率變高，則成膜裝置的運轉成本上升。由此，從抑制運轉成本的觀點來看，期望盡量達成靶材構件的長壽命化。
其他課題與新特徵由本說明書的記載及附圖將明確可知。
一實施方式中的靶材具備形成筒狀之靶材構件及支撐靶材構件之支撐構件。該支撐構件具有透過接著構件與靶材構件連接的壁部。然後，壁部具有：第1部位，以第1厚度形成；第2部位，以比第1厚度更厚的第2厚度形成；及第3部位，以第1厚度形成；，且第2部位係夾於第1部位與第3部位之間。此處，第1部位與第3部位係相對於與筒狀的中心線正交且將靶材構件二等分之虛擬面而對稱配置。
一實施方式中的成膜裝置具備：保持部，保持成膜對象物；電漿生成部，生成電漿；靶材，設於保持部與電漿生成部之間；及固定部，固定靶材。此時，固定部包含本體部及推壓靶材之推壓部。然後，成膜裝置具有：第1密封構件，與靶材之第1部位、靶材之第2部位及固定部之推壓部接觸；第2密封構件，與靶材之第2部位、靶材之第3部位及固定部之本體部接觸；及第3密封構件，與固定部的本體部及固定部的推壓部接觸。
一實施方式中的成膜對象物之製造方法具備：使用設於保持第1成膜對象物之保持部與生成電漿之電漿生成部之間且由固定部所固定的筒狀靶材，在第1成膜對象物上形成膜的步驟（（a）步驟）；及在（a）步驟之後，從保持部將第1成膜對象物拆卸的步驟（（b）步驟）。接著，一實施方式中的成膜對象物之製造方法具備：在（b）步驟之後，將靶材從固定部拆卸的步驟（（c）步驟）；及在（c）步驟之後，使靶材反轉，並將靶材安裝於固定部的步驟（（d）步驟）。接著，一實施方式中的成膜對象物之製造方法具備：在（d）步驟之後，以保持部保持第2成膜對象物的步驟（（e）步驟）；及在（e）步驟之後，使用靶材，在第2成膜對象物上形成膜的步驟（（f）步驟）。
根據一實施方式，可達成靶材構件的長壽命化。結果，根據一實施方式，可減少成膜裝置的運轉成本。
用以說明實施方式的全部圖式中，原則上針對相同構件標註相同符號，而省略其重複說明。此外，為了容易理解圖式，俯視圖有時亦標註影線。
＜成膜裝置的構成＞ 圖1係顯示成膜裝置之示意性構成的圖。
在圖1中，成膜裝置1具有成膜室的腔室10。該腔室10中配置有保持部11，藉由該保持部11來保持例如以基板為代表的成膜對象物SUB。保持部11與鄰近配置於腔室10之機構部12連接，其構成可藉由機構部12運作。該腔室10中設有氣體導入口10a與氣體排出口10b。
接著，腔室10中，在與保持於保持部11之成膜對象物SUB對向的位置上設有電漿生成部13。該電漿生成部13係以生成電漿的方式構成，在電漿生成部13的周圍配置有例如由線圈所構成的磁場產生部14。又，在電漿生成部13上連接有導波管15，而構成將在導波管15中傳播之微波導入電漿生成部13的態樣。再者，在保持部11與電漿生成部13之間且與電漿生成部13鄰近的位置配置有例如由圓筒狀所構成的靶材TA，該靶材TA與高頻電源16電連接。藉此，靶材TA構成為對其施加來自高頻電源16的高頻電壓的態樣。該靶材TA係由固定部17所固定。
按照以上方式構成成膜裝置1。
＜成膜裝置中的成膜運作＞ 接著，對成膜裝置1中的成膜運作進行說明。
圖2係說明成膜運作之流程的流程圖。
首先，在圖1中，於電漿生成部13中導入例如以氬氣為代表的氣體。然後，當從配置於電漿生成部13周圍的磁場產生部14產生磁場時，導入電漿生成部13之氣體所包含的電子因受到勞侖茲力（Lorentz force）而進行圓周運動。此時，若將與電子的圓周運動週期（或是頻率）具有相同週期（或是頻率）的微波（電磁波）從導波管15導入電漿生成部13，則進行圓周運動之電子與微波產生共鳴，而微波的能量高效率地供給至進行圓周運動之電子（電子迴旋加速共振現象）（圖2的S101）。結果，氣體所包含之電子的動能變大，氣體分離成正離子與電子。藉此，生成由正離子與電子所構成的電漿（圖2的S102）。
接著，在圖1中，從高頻電源16對靶材TA供給高頻電壓。此情況下，對經供給高頻電壓之靶材TA交互地施加正電位與負電位。此處，構成電漿之正離子與電子之中，可追隨施加至靶材TA之高頻電壓的是質量輕的電子，另一方面，質量重的正離子則無法追隨高頻電壓。結果，吸引所追隨之電子的正電位與電子所具有的負電荷相抵，另一方面，負電位則會殘留，故高頻電力的平均值從0V轉移至負電位。這意味著，盡管是對靶材TA施加高頻電壓，但可視為猶如對靶材TA施加負電位。藉此，正離子被吸引至被視為平均地施加了負電位的靶材TA，而碰撞靶材TA（圖2的S103）。
接著，若正離子碰撞靶材TA，則構成靶材TA之靶材粒子接受到正離子的部分動能，而從靶材TA飛出至腔室10的內部空間（圖2的S104）。之後，飛出至腔室10之內部空間的部分靶材粒子附著於以保持部11保持之成膜對象物SUB的表面（圖2的S105）。然後，藉由重複這種現象，大量靶材粒子附著於成膜對象物SUB表面，結果在成膜對象物SUB的表面上形成膜（圖2的S106）。
按照以上方式實現成膜裝置1中的成膜運作。
例如，由鋁構成靶材TA的情況下，靶材粒子為鋁原子，形成於成膜對象物SUB的膜為鋁膜。但是，若一邊從圖1所示之成膜裝置1的腔室10中所設置的氣體導入口10a導入氧氣或氮氣一邊實施上述成膜運作，則可於成膜對象物SUB的表面上形成氧化鋁膜或氮化鋁膜。
同樣地，例如，由矽構成靶材TA的情況下，靶材粒子為矽原子，形成於成膜對象物SUB的膜為矽膜。但是，若一邊從圖1所示之成膜裝置1的腔室10中所設置的氣體導入口10a導入氧氣或氮氣一邊實施上述成膜運作，則可於成膜對象物SUB的表面上形成氧化矽膜或氮化矽膜。
＜成膜裝置的優點＞ 上述成膜裝置1係對成膜對象物SUB照射利用電子迴旋加速共振現象（ECR）與發散磁場所產生之電漿流，同時在靶材TA與接地之間施加高頻電壓，藉此使電漿中的離子碰撞靶材TA以於成膜對象物SUB形成膜的方法。若將該成膜方法稱為ECR濺鍍法，則該ECR濺鍍法有下列優點。
例如，磁控濺鍍法中，若不是10-3 Torr（10-3 ×133.32Pa）等級以上則無法得到穩定的電漿。相對於此，ECR濺鍍法中，能夠以10-4 Torr（10-4 ×133.32Pa）等級的壓力得到穩定的ECR電漿。又，ECR濺鍍法中係藉由高頻電壓使電漿中的粒子（正離子）擊中靶材TA以進行濺鍍，故能夠在低壓力下於成膜對象物SUB上形成膜。
ECR濺鍍法中，對成膜對象物SUB照射ECR電漿流與被濺射出來的粒子。ECR電漿流的離子具有10eV～數十eV的能量，由於其為低壓力，故到達成膜對象物SUB之離子的離子電流密度亦可較大。因此，ECR電漿流的離子將能量賦予被濺射出來而飛至成膜對象物SUB上的原料粒子，同時促進原料粒子與氧的鍵結反應，而改善ECR濺鍍法中堆積於成膜對象物SUB之膜的膜質。這種ECR濺鍍法中，特別是可於低基板溫度（成膜對象物SUB的溫度）下在成膜對象物上形成高品質的膜為其優點。
由以上可知，成膜裝置1的優良之處在於能夠形成高品質的膜。特別是成膜裝置1中，可避免使成膜對象物SUB暴露於高溫下而在成膜對象物的表面形成高品質的膜，在此點上可以說是非常優異。亦即，成膜裝置1在下述特點上可以說非常優異：可減少對成膜對象物SUB造成的損傷，並且在成膜對象物SUB的表面形成高品質的膜。
＜筒狀靶材的優點＞ 圖3係顯示成膜裝置1中使用之靶材TA的外觀構成的示意圖。
如圖3所示，靶材TA形成圓筒狀。具體而言，靶材TA具有例如由銅材所構成的圓筒狀背管（backing tube；支撐構件）20，在該背管20的內壁，藉由圖中未顯示之接合材料（接著材料）接著有例如由鋁所構成的圓筒狀靶材構件21。
根據以此方式所構成的圓筒狀靶材TA，相較於應用一般使用之圓盤狀靶材的情況，可減少對成膜對象物SUB造成的損傷。以下說明此優點。
圖4係示意性地說明使用圓盤狀靶材時容易對成膜對象物造成損傷的圖。
在圖4中，以與成膜對象物SUB對向的方式配置圓盤狀靶材100。該圓盤狀靶材100具有支撐構件30及配置於支撐構件30上的靶材構件31。此處，例如，如圖4所示，藉由具有動能之氬離子碰撞靶材構件31，靶材粒子50從靶材構件31飛出，而附著於成膜對象物SUB的表面。藉此，在成膜對象物SUB的表面形成由靶材粒子所構成的膜。但是，此時，碰撞到靶材構件31之氬離子40亦會反彈，如圖4所示，使用圓盤狀靶材100的情況下，成膜對象物SUB配置在與圓盤狀靶材100對向的位置。因此，如圖4所示，反彈之氬離子40亦容易碰撞成膜對象物SUB。亦即，使用圓盤狀靶材100在與靶材100對向配置之成膜對象物SUB的表面上形成膜的情況下，不僅是作為膜之構成要素的靶材粒子50，還有反彈之氬離子40也容易碰撞成膜對象物SUB的表面。由此，若為使用圓盤狀靶材100在與靶材100對向配置之成膜對象物SUB的表面上形成膜之構成的成膜裝置，反彈之氬離子碰撞成膜對象物SUB的機率變高，結果由於反彈之氬離子而容易對成膜對象物SUB造成損傷。
相對於此，圖5係說明使用圓筒狀靶材時可減少對成膜對象物造成損傷的圖。
在圖5中，將圓筒狀靶材TA配置於與成膜對象物SUB對向的位置。然後，圓筒狀靶材TA中，在圓筒狀背管20的內壁配置有圓筒狀靶材構件21。因此，在圖5所示之靶材TA中，靶材構件21並未相對於成膜對象物SUB而對向配置。此時，如圖5所示，在圓筒狀靶材TA中，亦藉由具有動能之氬離子40碰撞靶材構件21，靶材粒子50從靶材構件21飛出，而在成膜對象物SUB的表面附著靶材粒子50。結果，使用圓筒狀靶材TA的情況下，亦可在成膜對象物SUB的表面上形成由靶材粒子50所構成的膜。另一方面，圖5所示之圓筒狀靶材TA與圖4所示之圓盤狀靶材100不同，靶材構件21本身並未與成膜對象物SUB對向配置。由此，如圖5所示，若為圓筒狀靶材TA，在碰撞到靶材構件21後反彈之氬離子40，碰撞成膜對象物SUB的機率變小。因此，若為使用圓筒狀靶材TA在成膜對象物SUB的表面上形成膜之構成的成膜裝置，反彈之氬離子碰撞成膜對象物SUB的機率變小，結果可減少因反彈之氬離子碰撞成膜對象物SUB而對成膜對象物SUB造成的損傷。
由以上可知，根據圖5所示之圓筒狀靶材TA，相較於應用一般使用之圓盤狀靶材100（參照圖4）的情況，可得到能夠減少對成膜對象物SUB造成損傷的優點。
但是，本案發明人進行研究分析，結果新發現到雖然使用圓筒狀靶材TA的成膜裝置具有可減少對成膜對象物SUB造成損傷的優點，但另一方面，從達成圓筒狀靶材TA之長壽命化的觀點來看，仍存在改善的空間。
以下，首先針對本案發明人新發現的圓筒狀靶材TA存在之改善空間，使用相關技術進行說明。
＜圓筒狀靶材中特有的改善空間＞ 圖6係顯示相關技術中的靶材TA1之示意性構成的剖面圖。
在圖6中，相關技術中的靶材TA1形成大致圓筒狀，其具有大致圓筒狀的背管60及透過由銦所構成之接合材料（圖中未顯示）而接著於背管60之內壁的靶材構件61。此時，如圖6所示，可知支撐靶材構件61之背管60形成上下不對稱的構造。因此，包含上下不對稱之背管60的靶材TA1亦形成上下不對稱的構造。換而言之，如圖6所示，相關技術中的靶材TA1形成相對於與筒狀的中心線CL正交且將靶材構件61二等分的虛擬面VP為不對稱的構造。
接著，圖7係示意性地顯示將相關技術中的靶材TA1安裝於成膜裝置之固定部FU的狀態的圖。在圖7中，可知相關技術中的靶材TA1由設於成膜裝置之固定部FU所固定。
接著，圖8係放大顯示圖7所示之區域AR的圖。
在圖8中，靶材TA1之構成要件的背管60具有：第1厚度的第1部位60a，以及與該第1部位60a連接且比第1厚度薄之第2厚度的第2部位60b。進一步，背管60具有：與第2部位60b連接且比第1厚度薄而比第2厚度厚的第3部位60c，以及與第3部位60c連接且比第2厚度薄的第4部位60d。
另一方面，在圖8中，將靶材TA1進行固定的固定部FU具有本體部200及配置於本體部200上的推壓部201。再者，相關技術中的固定部FU之本體部200上形成有供冷卻水流動的流路200a。
以此方式所構成的相關技術中的靶材TA1，如以下所說明，係固定於設在成膜裝置的固定部FU。亦即，如圖8所示，靶材TA1之構成要件的背管60與固定部FU連接。具體而言，如圖8所示，形成於背管60之第1部位60a與第2部位60b之間的階差部透過O型環300a與固定部FU之本體部200連接。相同地，形成於背管60之第3部位60c與第4部位60d之間的階差部透過O型環300b與固定部FU之本體部200連接。然後，如圖8所示，背管60之第1部位60a的上表面被固定部FU的推壓部201推壓。
藉此，形成於固定部FU之本體部200的流路200a藉由介於本體部200與第1部位60a之間的O型環300a以及介於本體部200與第3部位60c之間的O型環300b而密閉（密封）。結果，即使讓用以將靶材TA1冷卻的冷卻水在流路200a中流動，亦可防止冷卻水從流路200a洩漏。此時，經密閉之流路200a係沿著背管60的圓周方向而形成。結果，藉由使冷卻水在沿著靶材TA1之圓周方向所形成的流路200a中流動，可高效率地將整個靶材TA1冷卻。
此外，在靶材TA1與固定部FU之間設置流路200a，並使冷卻水在流路200a中流動的理由，是因為電漿生成部所生成之氬離子會碰撞構成靶材TA1之靶材構件61。亦即，氬離子碰撞靶材構件61，意味著氬離子所具有的部分動能作為熱能而供給至靶材構件61，因而藉此導致靶材構件61的溫度上升。然後，若靶材構件61的溫度上升，則會導致使靶材構件61接著於背管60之接合材料（例如，銦）熔融，因此需要以冷卻水將靶材TA1進行冷卻。由以上可知，如圖8所示，相關技術中的靶材TA1與形成有流路200a之固定部FU係以藉由O型環300a與O型環300b將流路200a密閉的方式配置。
此處，如圖8所示，相關技術中的靶材TA1係形成上下不對稱的構造，從以最簡單的構成實現將設於固定部FU之本體部200的流路200a密閉之構造的觀點來看，由該上下不對稱構造來構成靶材TA1可說是必然的構成。因為利用推壓部201從上方施加壓力，而以O型環（300a、300b）將連接背管60與本體部200兩處之連接部位進行密封的構造，係用以將流路200a密閉最簡單的構成。然後，為了實現該最簡單的構成，如圖8所示，必須將O型環300a與O型環300b在橫向（x方向）上錯開而配置。亦即，若使O型環300a與O型環300b在橫向（x方向）上一致而配置，則為了實現利用推壓部201從上方施加壓力來使2個O型環（300a、300b）一次性密封的構造，必須採取複雜的構造。
由以上可知，從實現用以密閉流路200a之最簡單構成的觀點來看，相關技術中的靶材TA1必然會形成上下不對稱的構造。若像這樣根據相關技術中的靶材TA1，藉由採用上下不對稱的構造，可實現用以密閉流路200a之最簡單的構成，但另一方面，根據本案發明人的研究分析，新發現到從達成靶材TA1之長壽命化的觀點來看，上下不對稱的構造係需要研究改善的構成。以下說明此點。
例如，如圖1所示，圓筒狀靶材TA配置於電漿生成部13與成膜對象物SUB之間。然後，電漿從電漿生成部13朝向以保持部11保持之成膜對象物SUB移動。由此，電漿密度會因位置而有所不同。具體而言，接近電漿生成部13之處的電漿密度高，另一方面，遠離電漿生成部13之處的電漿密度變低。
此處，在圖1中，由於圓筒狀靶材TA配置於電漿生成部13與成膜對象物SUB之間，故靶材TA之電漿生成部側的電漿密度高於靶材TA之成膜對象物側的電漿密度。換而言之，靶材TA之成膜對象物側的電漿密度低於靶材TA之電漿生成部側的電漿密度。結果，在靶材TA之電漿生成部側的氬離子引起濺鍍現象的頻率，高於在靶材TA之成膜對象物側的氬離子引起濺鍍現象的頻率。這是因為，相較於電漿密度低的區域，在電漿密度高的區域中，引起濺鍍現象的氬離子量更多。
具體而言，圖9係示意性地顯示相關技術中靶材TA1上的靶材構件61之消耗狀態的圖。該圖9中顯示了相關技術中的靶材TA1的局部。在圖9中，於靶材TA1的上方配置成膜對象物，另一方面，於靶材TA1的下方配置電漿生成部。亦即，在圖9中，靶材TA1的上方側表示成膜對象物側，另一方面，靶材TA1的下方側表示電漿生成部側。因此，如圖9所示，靶材TA1之電漿生成部側的電漿密度較高，另一方面，靶材TA1之成膜對象物側的電漿密度變低。結果，在靶材TA1的電漿生成部側，靶材構件61的消耗變大，相對於此，在靶材TA1的成膜對象物側，靶材構件61的消耗變小。因此，如圖9所示，即使在靶材TA1的成膜對象物側靶材構件61仍充分殘留，但若在靶材TA1的電漿生成部側靶材構件61的殘留量變少，則必須更換相關技術中的靶材TA1。此處，若相關技術中的靶材TA1形成上下對稱的構造，則可藉由使靶材TA1的上下反轉，再繼續使用靶材TA1。關於此點，如上所述，相關技術中的靶材TA1形成上下不對稱的構造。因此，例如，在靶材TA1的電漿生成部側靶材構件61的殘留量變少時，無法使相關技術中的靶材TA1反轉而使用。這意味著即使在靶材TA1的成膜對象物側靶材構件61的殘留量充足，但若在靶材TA1的電漿生成部側靶材構件61的殘留量變少，則必須更換靶材TA1。結果，相關技術中，靶材TA1的更換頻率變高，由此，使用相關技術中之靶材TA1的成膜裝置的運轉成本上升。
如此，相關技術中的靶材TA1由於以下兩點加乘因素，靶材TA1的更換頻率變高：（1）形成圓筒狀，且配置於成膜對象物與電漿生成部之間，結果靶材TA1之下方側（電漿生成部側）的電漿密度比上方側（成膜對象物側）高；（2）形成上下不對稱的構造，結果無法反轉使用。因此，相關技術中，成膜裝置的運轉成本上升。亦即，從通過達成靶材TA1的長壽命化來降低成膜裝置之運轉成本的觀點來看，相關技術存在改善的空間。於是，本實施方式中，藉由設法達成靶材的長壽命化，而降低成膜裝置的運轉成本。以下，針對設計為達成靶材的長壽命化之本實施方式中的技術思想進行說明。
＜實施方式中的基本思想（特徵）＞ 本實施方式中的基本思想係藉由使靶材的構造為對稱構造，而實現可反轉之構成的思想。根據該基本思想，即使在電漿密度高的電漿生成部側，靶材構件的消耗變大，亦可藉由使靶材反轉，而將位於電漿密度低之成膜對象物側的消耗少之靶材構件的部位重新配置於電漿密度高的電漿生成部側。結果，可回復在電漿密度高的電漿生成部側中靶材構件的厚度。因此，根據本實施方式中的基本思想，可達成靶材的長壽命化，由此，可減少使用本實施方式中之靶材的成膜裝置的運轉成本。
以下，參照圖式說明本實施方式中的基本思想。
圖10係顯示本實施方式中的靶材TA2之示意性構成的圖。
在圖10中，本實施方式中的靶材TA2具有形成圓筒狀之背管70及透過接合材料（圖中未顯示）接著於該背管70之內壁的靶材構件71。此時，如圖10所示，構成靶材TA2之局部的背管70形成上下對稱的構造。換而言之，本實施方式中的背管70係相對於與圓筒狀的中心線CL正交且將靶材構件71二等分之虛擬面VP而對稱配置。藉此，具有對稱構造之背管70的靶材TA2構成為可上下反轉。
圖11係簡單易懂地說明本實施方式中的基本思想的圖。
首先，在圖11（a）中，使用安裝有本實施方式中之靶材TA2的成膜裝置，對成膜對象物實施成膜處理。於是，由於靶材TA2之電漿生成部側（下方側）的電漿密度高於靶材TA2之成膜對象物側（上方側）的電漿密度，故在靶材TA2的電漿生成部側（下方側），靶材構件71的消耗量變多。
此時，使用不對稱構造之靶材的情況下，無法使靶材反轉而使用，故在圖11（a）所示之狀態下必須更換靶材。相對於此，本實施方式中的靶材TA2形成上下對稱構造。由此，如圖11（b）所示，可使靶材TA2反轉。此情況下，可將位於電漿密度低之成膜對象物側（上方側）的消耗少之靶材構件的部位重新配置於電漿密度高的電漿生成部側（下方側）。因此，根據本實施方式，在圖11（a）所示的狀態之後，可以繼續使用反轉過之靶材TA2，對成膜對象物繼續進行成膜處理。之後，由於重複對成膜對象物實施成膜處理，而成為圖11（c）的狀態。本實施方式中，在變成此狀態後才開始更換靶材TA2。如此，根據本實施方式中的基本思想，藉由採用上下對稱構造的靶材TA2，可達成靶材TA2的長壽命化。結果，可降低使用本實施方式中之靶材TA2的成膜裝置的運轉成本。
本實施方式中的基本思想在於使用上下對稱構造之靶材TA2，改變靶材TA2的構造意味著必須研究將靶材TA2安裝於成膜裝置的安裝構造。特別是本實施方式中係採用以冷卻水將靶材TA2冷卻的構造，因此更需要花工夫。於是，以下參照圖式說明將上下對稱構造之靶材TA2安裝於成膜裝置的構造。
＜靶材的安裝構造＞ 圖12係示意性地顯示將本實施方式中的靶材TA2安裝於成膜裝置之固定部FU2的狀態的圖。在圖12中，可知本實施方式中的靶材TA2係由設於成膜裝置的固定部FU2所固定。
接著，圖13係放大顯示圖12所示之區域BR的圖。
在圖13中，本實施方式中的靶材TA2具有發揮作為支撐構件之功能的圓筒狀背管70。此處，背管70具有透過例如由銦所構成之接著構件（接著材料）與靶材構件71連接的壁部。然後，該壁部具有：第1部位70a，以第1厚度形成；第2部位70b，以比第1厚度更厚的第2厚度形成；及第3部位70c，以第1厚度形成。此時，第2部位70b係夾於第1部位70a與第3部位70c之間。然後，第1部位70a與第3部位70c係相對於第2部位70b而對稱配置。亦即，第1部位70a與第3部位70c係相對於與圓筒狀的中心線正交且將靶材構件71二等分之虛擬面而對稱配置。
接著，在圖13中，固定部FU2包含本體部400及推壓靶材TA2的推壓部401。然後，在實施方式中的固定部FU2之本體部400中形成有供冷卻水流動的流路400a。該固定部FU2係以可將靶材TA2拆卸的方式構成。特別是由於本實施方式中的靶材TA2構成可上下反轉，故固定部FU2係以亦可安裝經反轉之靶材TA2的方式構成。
如以下所說明，本實施方式中的靶材TA2係固定於設在成膜裝置的固定部FU2。亦即，如圖13所示，將靶材TA2之構成要件的背管70與固定部FU2連接。具體而言，如圖13所示，形成於背管70的第1部位70a與第2部位70b之間的階差部透過O型環（密封構件）500a被固定部FU2的推壓部401推壓。亦即，O型環500a配置成與第1部位70a、第2部位70b及推壓部401接觸。另一方面，形成於背管70的第2部位70b與第3部位70c之間的階差部透過O型環500b與固定部FU2的本體部400連接。亦即，O型環500b配置成與第2部位70b、第3部位70c及本體部400接觸。再者，如圖13所示，構成固定部FU2之本體部400與推壓部401透過O型環500c連接。亦即，O型環500c配置成與本體部400及推壓部401接觸。
例如，O型環500a與O型環500b係由相同尺寸所構成。另一方面，O型環500c係由大於O型環500a的尺寸所構成。
形成於固定部FU2之本體部400的流路400a藉由介於推壓部401與第2部位70b之間的O型環500a、介於本體部400與第2部位70b之間的O型環500b及介於本體部400與推壓部401之間的O型環500c而密閉（密封）。此處，本體部400具有與第2部位70b對向的側表面，在第2部位70b與側表面之間存在間隙。然後，該間隙被O型環500a、O型環500b及O型環500c所密閉，而構成流路400a的一部分。此時，用以將靶材TA2冷卻的冷卻水亦在該間隙中流動。
按照以上方式，即使讓用以將靶材TA2冷卻的冷卻水在流路400a中流動，亦可防止冷卻水從流路400a洩漏。此時，經密閉之流路400a係沿著背管70的圓周方向而形成。結果，藉由使冷卻水在沿著靶材TA2之圓周方向所形成的流路400a中流動，可高效率地將整個靶材TA2冷卻。
本實施方式中的靶材TA2形成對稱構造。然後，如圖13所示，形成對稱構造之靶材TA2透過2個配置於在x方向一致之位置的O型環500a與O型環500b而固定於固定部FU2。但是，僅以該構成，如圖13所示，無法將形成於固定部FU2之本體部400的流路400a（亦包含與背管70之壁部連接的間隙）完全密閉。這是因為該構成無法將推壓部401、本體部400及交界密閉。於是，如圖13所示，本實施方式中，使O型環500c介於本體部400與推壓部401之間，而將流路400a完全密閉（密封）。如此一來，本實施方式中將靶材TA2變更成由對稱構造所構成的結果，靶材TA2的安裝構造成為與例如圖8所示之靶材TA1的安裝構造不同。特別是本實施方式中的靶材TA2的安裝構造中需要3個O型環來將形成於本體部400之流路400a密閉（密封），在此點上，其比只需2個O型環的相關技術中之靶材TA1的安裝構造更複雜。但是，本實施方式中的靶材TA2與相關技術中的靶材TA1不同，其形成對稱構造。由此，在亦可安裝經反轉之靶材TA2此點上，固定部FU2優於相關技術中的固定部FU。
＜變化例＞ 圖14係示意性地顯示本變化例中的靶材TA3之構造的圖。
在圖14中，本變化例中的靶材TA3亦形成上下對稱構造，但與實施方式中的靶材TA2不同，在背管70的第2部位形成有凹部72。亦即，在本變化例的靶材TA3中，背管70的第2部位70b係構成為包含比第1部位70a之第1厚度更厚的凹部72。以此方式所構成的靶材TA3中，由於在背管70的側表面形成有凹部72，故背管70之側表面上的表面積大於實施方式中的靶材TA2（第1主要原因）。又，在本變化例中的靶材TA3形成有凹部72，結果與冷卻水接觸之背管70的厚度變薄（第2主要原因）。結果，根據本變化例，利用上述第1主要原因與第2主要原因的加乘效果，可藉由與靶材TA3接觸之冷卻水而高效率地使因氬離子與設於背管70之內壁的靶材構件71碰撞所產生的熱擴散。
＜成膜對象物之製造方法＞ 接著，對本實施方式中的成膜對象物之製造方法進行說明。
圖15係用以說明成膜對象物之製造方法的流程的流程圖。
首先，在圖15中，將成膜對象物搬入成膜裝置的內部（S201）。之後，於成膜裝置中，在成膜對象物的表面形成膜（S202）。接著，將表面形成有膜之成膜對象物從成膜裝置的內部搬出（S203）。
接著，判斷是否繼續成膜裝置中的成膜處理（S204）。例如，預先確認將靶材反轉之前成膜裝置中處理之成膜對象物的大致片數，並預先決定作為是否繼續成膜裝置中的成膜處理之閾值的處理片數（規定值）。然後，成膜裝置中進行處理之成膜對象物的處理片數小於規定值的情況下，繼續成膜裝置中的成膜處理。亦即，重複實施S201～S203的步驟。另一方面，成膜裝置中進行處理之成膜對象物的處理片數滿足規定值的情況下，將靶材從成膜裝置取出並使其反轉後，裝設於成膜裝置（S205）。
接著，在使靶材反轉的狀態下，將成膜對象物搬入成膜裝置的內部（S206）。之後，於成膜裝置中，在成膜對象物的表面形成膜（S207）。接著，將表面形成有膜之成膜對象物從成膜裝置的內部搬出（S208）。
接著，判斷是否繼續成膜裝置中的成膜處理（S209）。例如，預先確認更換靶材之前成膜裝置中處理之成膜對象物的大致片數，並預先決定作為是否繼續成膜裝置中的成膜處理之閾值的處理片數（規定值）。然後，成膜裝置中進行處理之成膜對象物的處理片數小於規定值的情況下，繼續成膜裝置中的成膜處理。亦即，重複實施S206～S208的步驟。另一方面，成膜裝置中進行處理之成膜對象物的處理片數滿足規定值的情況下，判斷靶材到達壽命而更換靶材。
按照以上方式實現本實施方式中的成膜對象物之製造方法。特別是根據本實施方式，由於使靶材反轉而再利用，故可達成靶材的長壽命化。結果，根據本實施方式中的成膜對象物之製造方法，可降低成膜裝置的運轉成本。
接著，參照圖式對本實施方式中的成膜對象物之製造方法的詳細內容進行說明。首先，如圖16所示，使用設於保持成膜對象物（第1成膜對象物）SUB之保持部11與生成電漿之電漿生成部13之間且由固定部FU2所固定的圓筒狀靶材TA2，準備在成膜對象物SUB上形成膜。該靶材TA具有上下反轉對稱性。
接著，如圖17所示，藉由使成膜裝置運作，而在成膜對象物SUB的表面上形成膜TF。例如，成膜對象物SUB具有劈開面，膜TF形成於成膜對象物SUB的劈開面。此時，一邊藉由冷卻水將靶材TA2進行冷卻，一邊在成膜對象物SUB上形成膜TF。
在此，如圖17所示，相較於保持部11更接近電漿生成部13之位置上的靶材構件71的厚度，比相較於電漿生成部13更接近保持部11之位置上的靶材構件71的厚度更薄。
之後，如圖18所示，將成膜對象物SUB從保持部11拆卸。
接著，如圖19所示，將靶材TA2從固定部FU2拆卸後，使靶材TA2反轉，再次將靶材TA2安裝於固定部FU2。
在此，如圖19所示，使靶材TA2反轉，結果相較於保持部11更接近電漿生成部13之位置上的靶材構件71的厚度，會比相較於電漿生成部13更接近保持部11之位置上的靶材構件71的厚度更厚。
接著，如圖20所示，以保持部11保持成膜對象物（第2成膜對象物）SUB。然後，如圖21所示，藉由使成膜裝置運作，在成膜對象物SUB的表面上形成膜TF2。例如，成膜對象物SUB具有劈開面，膜TF2形成於成膜對象物SUB的劈開面。此時，一邊藉由冷卻水將靶材TA2進行冷卻，一邊在成膜對象物SUB上形成膜TF2。
之後，如圖22所示，將成膜對象物SUB從保持部11拆卸。
按照以上方式實現本實施方式中的成膜對象物之製造方法。
以上，雖然根據其實施方式具體說明由本案發明人所完成之發明，但本發明並不限定於該實施方式，在不脫離其主旨的範圍內可進行各種變更，此自不待言。
11:保持部 13:電漿生成部 70:背管 70a:第1部位 70b:第2部位 70c:第3部位 71:靶材構件 400:本體部 400a:流路 401:推壓部 500a:O型環 500b:O型環 500c:O型環 FU:固定部 FU2:固定部 TA:靶材 TA1:靶材 TA2:靶材
圖1係顯示成膜裝置之示意性構成的圖。 圖2係說明成膜運作之流程的流程圖。 圖3係顯示成膜裝置中使用之靶材的外觀構成的示意圖。 圖4係示意性地說明使用圓盤狀靶材時容易對成膜對象物造成損傷的圖。 圖5係說明使用圓筒狀靶材時可減少對成膜對象物造成損傷的圖。 圖6係顯示相關技術中的靶材之示意性構成的剖面圖。 圖7係示意性地顯示將相關技術中的靶材安裝於成膜裝置之固定部的狀態的圖。 圖8係放大顯示圖7所示之局部區域的圖。 圖9係示意性地顯示相關技術中靶材上的靶材構件之消耗狀態的圖。 圖10係顯示實施方式中的靶材之示意性構成的圖。 圖11（a）~（c）係說明實施方式中的基本思想的圖。 圖12係示意性地顯示將實施方式中的靶材安裝於成膜裝置之固定部的狀態的圖。 圖13係放大顯示圖12所示之局部區域的圖。 圖14示意性地顯示變化例中的靶材之構造的圖。 圖15係用以說明成膜對象物之製造方法的流程的流程圖。 圖16係顯示實施方式中的成膜對象物之製造步驟的圖。 圖17係顯示接續圖16的成膜對象物之製造步驟的圖。 圖18係顯示接續圖17的成膜對象物之製造步驟的圖。 圖19係顯示接續圖18的成膜對象物之製造步驟的圖。 圖20係顯示接續圖19的成膜對象物之製造步驟的圖。 圖21係顯示接續圖20的成膜對象物之製造步驟的圖。 圖22係顯示接續圖21的成膜對象物之製造步驟的圖。
70:背管
71:靶材構件
TA2:靶材

Claims (19)

  1. 一種ECR濺鍍用靶材，具備：形成筒狀之靶材構件；及從該靶材構件的外側支撐該靶材構件之支撐構件；其中，該支撐構件具有透過接著構件與該靶材構件連接的壁部；該壁部具有：第1部位，以第1厚度形成；第2部位，以比該第1厚度更厚的第2厚度形成；及第3部位，以該第1厚度形成；該第2部位係夾於該第1部位與該第3部位之間；該第1部位與該第3部位係相對於與該筒狀的中心線正交且將該靶材構件二等分之虛擬面而對稱配置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之ECR濺鍍用靶材，其中，該第2部位包含比該第1厚度更厚且比該第2厚度更薄的凹部。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之ECR濺鍍用靶材，其中，該靶材構件係構成圓筒狀。
  4. 一種成膜裝置，具備：保持部，保持成膜對象物；電漿生成部，生成電漿；靶材，設於該保持部與該電漿生成部之間；及固定部，固定該靶材；其中，該靶材是ECR濺鍍用靶材；該靶材具有：形成筒狀之靶材構件；及從該靶材構件的外側支撐該靶材構件之支撐構件；該支撐構件包含透過接著構件與該靶材構件連接的壁部；該壁部具有：第1部位，以第1厚度形成； 第2部位，以比該第1厚度更厚的第2厚度形成；及第3部位，以該第1厚度形成；該第2部位係夾於該第1部位與該第3部位之間；該第1部位與該第3部位係相對於與該筒狀的中心線正交且將該靶材構件二等分之虛擬面而對稱配置；該固定部包含本體部及推壓該靶材之推壓部；該成膜裝置具有：第1密封構件，與該第1部位、該第2部位及該推壓部接觸；第2密封構件，與該第2部位、該第3部位及該本體部接觸；及第3密封構件，與該本體部及該推壓部接觸。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之成膜裝置，其中，該第1密封構件係由O型環所構成，該第2密封構件亦由O型環所構成，該第3密封構件亦由O型環所構成。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之成膜裝置，其中，該第1密封構件與該第2密封構件係由相同尺寸的O型環所構成。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之成膜裝置，其中，該本體部具有與該第2部位對向的側表面，該第2部位與該側表面之間存在間隙。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之成膜裝置，其中，該間隙是藉由該第1密封構件、該第2密封構件及該第3密封構件密閉。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之成膜裝置，其中，在該間隙中，有用以將該靶材冷卻的冷卻水流動。
  10. 如申請專利範圍第4項所述之成膜裝置，其中，該固定部係以可將該靶材拆卸的方式構成。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之成膜裝置，其中，該固定部係以亦可安裝經反轉之該靶材的方式構成。
  12. 如申請專利範圍第4項所述之成膜裝置，其中，該電漿生成部係利用電子迴旋加速共振現象而生成電漿。
  13. 如申請專利範圍第4項所述之成膜裝置，其中，該成膜裝置具有對該靶材施加高頻電壓的高頻電源部。
  14. 如申請專利範圍第4項所述之成膜裝置，其中，該成膜對象物具有劈開面。
  15. 一種使用ECR濺鍍法的成膜對象物之製造方法，其具備：(a)使用設於保持第1成膜對象物之保持部與生成電漿之電漿生成部之間且由固定部所固定的如申請專利範圍第1項所述之ECR濺鍍用靶材，在該第1成膜對象物上形成膜的步驟；(b)在該(a)步驟之後，從該保持部將該第1成膜對象物拆卸的步驟；(c)在該(b)步驟之後，將該ECR濺鍍用靶材從該固定部拆卸的步驟；(d)在該(c)步驟之後，使該ECR濺鍍用靶材反轉，並將該ECR濺鍍用靶材安裝於該固定部的步驟；(e)在該(d)步驟之後，以該保持部保持第2成膜對象物的步驟；及(f)在該(e)步驟之後，使用該ECR濺鍍用靶材，在該第2成膜對象物上形成膜的步驟。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之成膜對象物之製造方法，其中，該ECR濺鍍用靶材具有反轉對稱性。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之成膜對象物之製造方法，其中，該ECR濺鍍用靶材具有靶材構件，在該(a)步驟之後、該(c)步驟之前，該靶材構件之該電漿生成部側的厚度比該靶材構件之該保持部側的厚度更薄。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之成膜對象物之製造方法，其中，該ECR濺鍍用靶材具有靶材構件，在該(d)步驟之後、該(f)步驟之前，該靶材構件之該電漿生成部側的厚度比該靶材構件之該保持部側的厚度更厚。
  19. 如申請專利範圍第15項所述之成膜對象物之製造方法，其中，該(a)步驟中，將該ECR濺鍍用靶材進行冷卻，該(f)步驟中，亦將該ECR濺鍍用靶材進行冷卻。
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