WO2020137145A1 - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents

成膜装置及び成膜方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2020137145A1
WO2020137145A1 PCT/JP2019/042617 JP2019042617W WO2020137145A1 WO 2020137145 A1 WO2020137145 A1 WO 2020137145A1 JP 2019042617 W JP2019042617 W JP 2019042617W WO 2020137145 A1 WO2020137145 A1 WO 2020137145A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
target
central axis
substrate
film forming
distance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2019/042617
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
周司 小平
鉄兵 高橋
尭大 飛石
典史 山村
片桐　弘明
純也 久保
鈴木　正明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ulvac Inc
Original Assignee
Ulvac Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ulvac Inc filed Critical Ulvac Inc
Priority to US17/278,083 priority Critical patent/US20210348263A1/en
Priority to KR1020217005741A priority patent/KR20210032519A/ko
Priority to JP2020562869A priority patent/JPWO2020137145A1/ja
Priority to CN201980056231.5A priority patent/CN112639158A/zh
Publication of WO2020137145A1 publication Critical patent/WO2020137145A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/50—Substrate holders
    • C23C14/505—Substrate holders for rotation of the substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3464—Sputtering using more than one target
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process

Definitions

  • the present invention relates to a film forming apparatus and a film forming method.
  • an object of the present invention is to provide a film forming apparatus and a film forming method capable of forming a film on a substrate with high mass productivity and a more uniform film thickness distribution.
  • a film forming apparatus includes a first target, a substrate holder, a vacuum container, a power source, and a gas supply mechanism.
  • the substrate holder supports at least one substrate facing the first target, rotates about a first central axis, and rotates the substrate about a second central axis that is deviated from the first central axis. It is configured to be possible.
  • the vacuum container houses the first target and the substrate holder.
  • the power source supplies discharge power to the first target.
  • the gas supply mechanism supplies a discharge gas to the vacuum container.
  • the distance between the first central axis and the second central axis in the direction orthogonal to the first central axis is Ds
  • the distance between the first central axis and the first target in the direction orthogonal to the first central axis is Ds.
  • the distance from the center is Dt
  • the radius of the first target is R
  • the distance between the first target and the substrate in the direction of the first central axis is H
  • the absolute value of the difference between Ds and Dt is A.
  • the film forming apparatus may further include a second target arranged in parallel with the first target in a direction orthogonal to the first central axis.
  • the distance between the first central axis and the center of the second target in the direction orthogonal to the first central axis is Dt′
  • the radius of the second target is R′
  • the radius in the direction of the first central axis is
  • the distance between the second target and the substrate is H′ and the absolute value of the difference between Ds and Dt′ is A′, Ds+Dt′ ⁇ H′, A′ ⁇ R′, H′ ⁇ R′
  • the relational expression is satisfied.
  • film formation is performed under the condition that the second target, the substrate holder, and the substrate satisfy the above relationship in addition to the first target. Therefore, the mass productivity is high, and the film is formed on the substrate with a more uniform film thickness distribution.
  • the sign of the difference between Ds and Dt may be opposite to the sign of the difference between Ds and Dt′.
  • the power source may supply power to the first target different from that of the second target.
  • the film is formed on the substrate with a more uniform film thickness distribution.
  • one of the surface of the substrate, the surface of the first target, and the normal line to the surface of the second target may intersect with the first central axis.
  • one of the surface of the substrate, the surface of the first target, and the normal line to the surface of the second target is adjusted so as to intersect the first central axis, so that a more uniform A film is formed on the substrate with a film thickness distribution.
  • a film forming apparatus includes a plurality of targets, a substrate holder, a vacuum container, a power source, and a gas supply mechanism.
  • the substrate holder supports at least one substrate facing the plurality of targets, rotates about a first central axis, and rotates the substrate about a second central axis that is deviated from the first central axis. Configured to be possible.
  • the vacuum container accommodates the plurality of targets and the substrate holder.
  • the power source supplies discharge power to the plurality of targets.
  • the gas supply mechanism supplies a discharge gas to the vacuum container.
  • the plurality of targets are arranged side by side in a direction orthogonal to the first central axis.
  • the distance between the first central axis and the second central axis in the direction orthogonal to the first central axis is Ds
  • the distance between the first central axis and the plurality of targets in the direction orthogonal to the first central axis is Ds.
  • the distance between the center of any target is Dt
  • the radius of the target is R
  • the distance between the plurality of targets and the substrate in the direction of the first central axis is H
  • the difference between Ds and Dt is When the absolute value is A, the relational expressions Ds+Dt ⁇ H, A ⁇ R, and H ⁇ R are satisfied.
  • the film formation is performed under the condition that the first target, the substrate holder, and the plurality of substrates satisfy the above relationship, mass productivity is high, and the substrate is formed with a more uniform film thickness distribution. A film is formed on.
  • a substrate holder that is housed in a vacuum container and rotates around a first central axis, wherein the substrate supported by the substrate holder is the first At least one of the substrates is supported by the substrate holder that rotates about a second central axis that is deviated from the one central axis.
  • Discharge gas is supplied to the vacuum container.
  • Discharge power is supplied to the first target facing the substrate holder and housed in the vacuum container.
  • the distance between the first central axis and the second central axis in the direction orthogonal to the first central axis is Ds
  • the distance between the first central axis and the first target in the direction orthogonal to the first central axis is Ds.
  • the distance from the center is Dt
  • the radius of the first target is R
  • the distance between the first target and the substrate in the direction of the first central axis is H
  • the absolute value of the difference between Ds and Dt is A
  • the film is formed on the substrate under the condition that the relational expressions of Ds+Dt ⁇ H, A ⁇ R, and H ⁇ R are satisfied.
  • the mass productivity is high and the film is formed on the substrate with a more uniform film thickness distribution. Is formed.
  • a second target may be arranged in parallel in the vacuum container in a direction orthogonal to the first central axis, and discharge power may be supplied to the second target.
  • the distance between the first central axis and the center of the second target in the direction orthogonal to the first central axis is Dt′
  • the radius of the second target is R′
  • the radius in the direction of the first central axis is
  • the distance between the second target and the substrate is H′ and the absolute value of the difference between Ds and Dt′ is A′, Ds+Dt′ ⁇ H′, A′ ⁇ R′, H′ ⁇ R′
  • the film is formed on the substrate under the condition that the relational expression is satisfied.
  • the second target, the substrate holder, and the substrate in addition to the first target, form a film under the conditions that satisfy the above relationship, mass productivity is high and a more uniform film is formed.
  • a film is formed on the substrate with a thickness distribution.
  • the present invention provides a film forming apparatus and a film forming method capable of forming a film on a substrate with a more uniform film thickness distribution with high mass productivity.
  • FIG. 1A is a schematic top view of the film forming apparatus according to this embodiment.
  • FIG. 1B is a schematic sectional view of the film forming apparatus according to this embodiment.
  • FIG. 6A is a schematic top view of a film forming apparatus according to Modification 1 of this embodiment.
  • FIG. 1B is a schematic sectional view of the film forming apparatus according to this embodiment. It is a schematic diagram of film thickness distribution of a film formed on a substrate when a multi-source target is used. It is a schematic top view of the film-forming apparatus which concerns on the modification 2 of this embodiment. It is a schematic sectional drawing of the film-forming apparatus which concerns on the modification 3 of this embodiment.
  • FIG. 1A is a schematic top view of the film forming apparatus according to this embodiment.
  • FIG. 1B is a schematic sectional view of the film forming apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 1A shows a cross section taken along line B1-B2 of FIG.
  • FIG. 1B shows a cross section taken along line A1-A2 of FIG.
  • the film forming apparatus 1 is a so-called deposition-up type sputtering apparatus.
  • the film forming apparatus 1 includes a vacuum container 10, a target 20 (first target), a substrate holder 30, a support 40, a power source 60, a gas supply source 70, and an exhaust mechanism 71.
  • the substrate holder 30 is not limited to one, and a plurality of substrates 90 can be installed.
  • the substrate 90 is, for example, a semiconductor wafer, a glass substrate, a quartz substrate, or the like.
  • the vacuum container 10 is a container that can maintain a reduced pressure state.
  • the vacuum container 10 has a container body 101 and a lid 102.
  • the lid portion 102 covers the container body 101 and tightly closes the container body 101.
  • its outer shape is, for example, a rectangle.
  • the vacuum container 10 houses the target 20, the substrate holder 30, the support base 40, and the like.
  • a gas supply source 70 is attached to the vacuum container 10.
  • the gas supply source 70 supplies a gas for plasma discharge into the vacuum container 10.
  • the gas is, for example, an inert gas (Ar, Ne, He, etc.), oxygen (O), nitrogen (N), or the like.
  • the gas supply source 70 may be provided with a gas flow meter for adjusting the gas flow rate.
  • the vacuum container 10 may be provided with a pressure gauge for measuring the internal pressure.
  • an exhaust mechanism 71 such as a vacuum pump is connected to the vacuum container 10.
  • the exhaust mechanism 71 exhausts the atmosphere of the vacuum container 10 to maintain the vacuum state. Further, the gas introduced into the vacuum container 10 is exhausted by the exhaust mechanism 71, and the inside of the vacuum container 10 is maintained at a predetermined pressure.
  • the target 20 (sputtering target) is joined to a metal backing plate 21.
  • the planar shapes of the target 20 and the backing plate 21 are, for example, circular.
  • the target 20 is fixed to a support base 40 arranged below the vacuum container 10.
  • a magnet (not shown) may be arranged on the back surface of the target 20. Thereby, magnetron sputtering is realized.
  • the surface (target surface) of the target 20 faces the substrate holder 30.
  • the target material is appropriately selected according to the composition of the layer formed on the substrate 90.
  • the material of the target is not particularly limited, and is, for example, silicon (Si), niobium (Nb), tantalum (Ta), or the like.
  • the substrate holder 30 includes a rotation plate 301, a rotation mechanism 302, a substrate support 311, and a rotation mechanism 312.
  • the substrate holder 30 faces the target 20.
  • the rotating plate 301 has a circular plan shape.
  • the rotating plate 301 is rotated (rotated) about the central axis 300 of the rotating plate 301 by the rotating mechanism 302. Further, the rotating plate 301 is provided with a plurality of substrate support members 311. The plurality of substrate support members 311 face the target 20.
  • twelve substrate support members 311 are arranged around the central axis 300 (first central axis) of the substrate holder 30.
  • the plane shape of the substrate support 311 is designed according to the plane shape of the substrate 90, and is, for example, a circle.
  • the distances from the central axes 300 of the plurality of substrate support members 311 are the same.
  • the rotation plate 301 is provided with a rotation mechanism 312 that rotates (rotates) the substrate support 311.
  • the substrate support tool 311 rotates about a central axis 310 that is bent from the central axis 300.
  • the substrate holder 30 can support one or more substrates 90.
  • the substrate 90 supported by the substrate support 311 faces the target 20.
  • the central axis 310 also serves as the central axis around which the substrate 90 rotates. That is, the substrate 90 rotates about the central axis 310 by the rotation mechanism 312.
  • each of the plurality of substrates 90 is located at the same distance from the central axis 300 of the substrate holder 30. Accordingly, when the substrate holder 30 rotates about the central axis 300, each of the plurality of substrates 90 revolves around the central axis 300. At this time, each of the plurality of substrates 90 passes through the same path on the target 20.
  • the power source 60 supplies power to the target 20 via the backing plate 21.
  • the power is DC power, pulse DC power, RF power, or the like.
  • the target 20 serves as a cathode and the vacuum container 10 or the like serves as an anode (or ground).
  • a matching circuit (not shown) may be provided between the power source 60 and the target 20.
  • a shutter mechanism that closes the gap between the target 20 and the substrate 90 may be provided on the target 20.
  • the film forming apparatus 1 may include an oxygen plasma source that exposes the film formed on the substrate 90 to oxygen plasma and oxidizes the film to form an oxide film.
  • the distance between the central axis 300 and the central axis 310 in the direction orthogonal to the central axis 300 is Ds
  • the distance between the central axis 300 and the center of the target 20 in the direction orthogonal to the central axis 300 is Ds.
  • At least one substrate 90 is supported by the substrate holder 30 and revolves around the central axis 300 while rotating about the central axis 310.
  • the angular velocity at which the substrate 90 rotates about the central axis 310 is set to be higher than the angular velocity at which the substrate 90 revolves around the central axis 300.
  • the vacuum container 10 is supplied with a discharge gas such as Ar from a gas supply source 70, and the target 20 is supplied with discharge power from a power source 60.
  • a discharge gas such as Ar from a gas supply source 70
  • the target 20 is supplied with discharge power from a power source 60.
  • the target 20 is sputtered by the plasma, and a film is formed on the substrate 90 under the conditions satisfying the expressions (1) to (3).
  • the amount of sputtered particles flying from the target 20 depends on the emission angle at which the sputtered particles fly out of the target 20.
  • the amount of sputtered particles is greatest in the direction of the normal line of the target 20, and gradually decreases as it deviates from the normal line.
  • the substrate holder 30 can hold a plurality of substrates 90, sputtering film formation can be performed on the plurality of substrates 90 in one batch, which improves mass productivity.
  • the target 20 is not limited to one, and a plurality of targets (multi-targets) may be used.
  • FIG. 2A is a schematic top view of the film forming apparatus according to the first modification of the present embodiment.
  • FIG. 2B is a schematic sectional view of the film forming apparatus according to this embodiment.
  • FIG. 2A shows a cross section taken along line B1-B2 of FIG.
  • FIG. 2B shows a cross section taken along line A1-A2 of FIG.
  • the film forming apparatus 2 includes a target 20B (second target) arranged in parallel with the target 20A in a direction orthogonal to the central axis 300.
  • the target 20B is joined to a metal backing plate 21B.
  • the planar shapes of the target 20B and the backing plate 21B are, for example, circular.
  • the target 20B is fixed to the support base 40.
  • a magnet (not shown) may be arranged on the back surface of the target 20B.
  • the surface (the surface to be sputtered) of the target 20B faces the substrate holder 30.
  • the power source 60B supplies power to the target 20B via the backing plate 21B.
  • the backing plate 21 corresponds to the backing plate 21A
  • the power source 60 corresponds to the power source 60A.
  • the direction in which the targets 20A and 20B are arranged is parallel to a part of the inner wall of the vacuum container 10.
  • the targets 20A and 20B are arranged such that when a line is drawn from the central axis 300 to an arbitrary position on the surface of the target 20B, a part of the drawn line overlaps the surface of the target 20A.
  • the target 20A is located closer to the central axis 300 than the line through which the substrate 90 passes, and the target 20B is located closer to the vacuum container 10 than the line.
  • the substrate 90 moves (revolves) around the central axis 300 while overlapping both the targets 20A and 20B.
  • the direction in which the targets 20A and 20B are arranged is not limited to the Y-axis direction and may be arranged in a direction intersecting with the Y-axis direction.
  • the distance between the center axis 300 and the center of the target 20B in the direction orthogonal to the center axis 300 is Dt′
  • the radius of the target 20B is R′
  • the target 20B in the direction of the center axis 300 is Dt′
  • the absolute value of the difference (Ds ⁇ Dt′) between Ds and Dt′ is A′
  • Ds+Dt′ ⁇ H′ in addition to the equations (1) to (3)
  • Ds+Dt′ ⁇ H′ (4) Expression A′ ⁇ R′ (5)
  • H' is substantially the same as H.
  • the sign of the difference between Ds and Dt is opposite to the sign of the difference between Ds and Dt'. For example, if the sign of Ds-Dt' is negative, the sign of Ds-Dt is positive.
  • Discharge power is supplied from the power source 60B to the target 20B.
  • the target 20B in addition to the target 20A is sputtered by the plasma, and a film is formed on the substrate 90 under the condition that the expressions (1) to (6) are satisfied.
  • the power supplied from the power source 60A to the target 20A may be different from the power supplied from the power source 60B to the target 20B.
  • the power supplied by the power source 60B is set higher than the power supplied by the power source 60A.
  • the power supplied by the power source 60B is set to about twice the power supplied by the power source 60A.
  • FIG. 3 is a schematic view of the film thickness distribution of the film formed on the substrate when the multi-target is used.
  • the horizontal axis is the distance r from the center of the substrate 90, and the vertical axis is the film thickness (standard value).
  • the film thickness distribution that occurs when only the target 20A is used is corrected by the film thickness distribution that occurs when using the target 20B, and the thickness of the film formed on the substrate 90 becomes more uniform. Become.
  • the film thickness distribution when the target 20A is used has a film thickness distribution that is sloping down from the center of the substrate 90 toward the substrate edge.
  • the film thickness distribution is a film thickness distribution that rises to the right from the center of the substrate 90 toward the substrate edge.
  • the film thickness distribution formed when only the target 20A is used is corrected by the film thickness distribution formed when the target 20B is used, and the thickness of the film formed on the substrate 90. Becomes more uniform. In FIG. 3, this thickness is shown as 20A+20B.
  • FIG. 4 is a schematic top view of a film forming apparatus according to Modification 2 of the present embodiment.
  • FIG. 4 corresponds to the cross section taken along the line B1-B2 of FIG.
  • the number of sets of targets 20A and 20B fixed to the support base 40 is not limited to one set.
  • the film forming apparatus 3 includes two sets of targets 20A and 20B.
  • another set of targets 20A and 20B is arranged in a direction orthogonal to the direction in which one set of targets 20A and 20B is arranged, and the directions in which the respective sets of targets 20A and 20B are arranged are parallel to each other. ..
  • the film thickness distribution that occurs when one set of targets 20A and 20B is used is corrected by the film thickness distribution that occurs when another set of targets 20A and 20B is used.
  • the thickness of the film formed on the substrate 90 becomes more uniform. Further, by changing the target material for each set, films mixed with materials or films different in material can be alternately stacked.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a film forming apparatus according to Modification 3 of this embodiment.
  • one of the normals to the surface of the substrate 90 and the surface of the target 20 intersects the central axis 300.
  • the respective normals are inclined toward the central axis 300.
  • Any of the normals to the surfaces of the targets 20A and 20B may intersect the central axis 300.
  • any one of the surface of the substrate 90, the surface of the target 20, and the normals to the surfaces of the targets 20A and 20B is adjusted so as to intersect the central axis 300.
  • a film is formed on the substrate 90 with a more uniform film thickness distribution.
  • Table 1 shows the conditions and results of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2.
  • a Si wafer substrate having a diameter of about 300 mm was used as the substrate 90.
  • the film thickness distribution (%) is a value obtained by expressing the formula ⁇ (Dmax-Dmin)/(Dmax+Dmin) as a percentage, where Dmax is the maximum film thickness of the film formed on the Si wafer substrate and Dmin is the minimum film thickness. Defined in.
  • the target value of the film thickness distribution is, for example, -1% or more and 1% or less.
  • the diameter of each target was 290 mm.
  • the discharge pressure was 1.5 Pa.
  • the discharge power used was DC power.
  • Target 20A material Si Discharge gas: Ar/O 2 Film: SiO 2 film
  • Target 20A material Si Discharge gas: Ar/O 2 Material of target 20B: Nb Discharge gas: Ar/O 2 Film: Laminated film of SiO 2 film and NbO 2 film Power ratio: 0.67 (Example 2)
  • Target 20A material Si Discharge gas: Ar/O 2 Material of target 20B: Nb Discharge gas: Ar/O 2 Film: Laminated film of SiO 2 film and NbO 2 film Power ratio: 0.75
  • Target 20A material Si Discharge gas: Ar/O 2 Film: SiO 2 film
  • Target 20A material Si Discharge gas: Ar/O 2 Film: SiO 2 film
  • Comparative Example 1 Although the expression (1) is satisfied, A:100 mm and R:145 mm, and the expression (2) is not satisfied. At this time, the film thickness distribution was ⁇ 6.9%. Further, in Comparative Example 2, although the expression (1) is satisfied, H:100 mm and R:145 mm, and the expression (3) is not satisfied. At this time, the film thickness distribution was ⁇ 3.1%. Therefore, it was found that it is necessary to satisfy the expressions (2) and (3) in addition to the expression (1).
  • Examples 1 to 3 satisfy the expressions (1) to (6).
  • the film thickness distribution was -1% or more and 1% or less, and was ⁇ 0.5%.
  • the film thickness distribution was ⁇ 0.27%, and a better film thickness distribution than in Example 1 was obtained.
  • the electric power supplied to the target 20B is increased as compared with the second embodiment. In this case, the film thickness distribution was ⁇ 0.18%, which was even better than in Example 2.
  • the film thickness distribution exceeded 1%, but in each of Examples 1 to 3, the film thickness distribution was lower than 1%. It was found that a uniform film thickness distribution was obtained.
  • Film forming apparatus 10 Vacuum container 20, 20A, 20B... Target 21, 21A, 21B... Backing plate 30... Substrate holder 40... Support base 60, 60A, 60B... Electric power source 70... Gas supply Source 71... Exhaust mechanism 90... Substrate 101... Container main body 102... Lid 300... Central axis 301... Rotating plate 302... Rotating mechanism 310... Central axis 311... Substrate support 312... Rotating mechanism

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

【課題】高い量産性で、より均一な膜厚分布で基板に膜を形成する。 【解決手段】成膜装置では、基板ホルダは、第１ターゲットに対向する基板を少なくとも１つ支持し、第１中心軸を中心に回転し、基板が上記第１中心軸とは反れた第２中心軸を中心に回転可能に構成されている。真空容器は、上記第１ターゲットと、基板ホルダとを収容する。電力源は、第１ターゲットに放電電力を供給する。ガス供給機構は、真空容器に放電ガスを供給する。第１中心軸と直交する方向における第１中心軸と第２中心軸との間の距離をＤｓ、第１中心軸と直交する方向における第１中心軸と第１ターゲットの中心との間の距離をＤｔ、第１ターゲットの半径をＲ、第１中心軸の方向における第１ターゲットと基板との間の距離をＨ、ＤｓとＤｔとの差の絶対値をＡとした場合、Ｄｓ＋Ｄｔ≧Ｈ、Ａ≧Ｒ、Ｈ≧Ｒの関係式を満たしている。

Description

成膜装置及び成膜方法
　本発明は、成膜装置及び成膜方法に関する。
　近年、成膜装置においては、基板に形成される膜の膜厚分布を改善するため、スパッタリングターゲットに対向させた基板ホルダを回転しつつ、基板ホルダに支持された基板を回転しながら基板に成膜をする装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１３－１４７６７７号公報
　このような装置においては、高い量産性が要求されることはもとより、膜厚分布に関してさらなる厳格な仕様が要求される場合がある。
　以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、高い量産性で、より均一な膜厚分布で基板に膜を形成することができる成膜装置及び成膜方法を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る成膜装置は、第１ターゲットと、基板ホルダと、真空容器と、電力源と、ガス供給機構とを具備する。
　上記基板ホルダは、上記第１ターゲットに対向する基板を少なくとも１つ支持し、第１中心軸を中心に回転し、上記基板が上記第１中心軸とは反れた第２中心軸を中心に回転可能に構成されている。
　上記真空容器は、上記第１ターゲットと、上記基板ホルダとを収容する。
　上記電力源は、上記第１ターゲットに放電電力を供給する。
　上記ガス供給機構は、上記真空容器に放電ガスを供給する。
　上記第１中心軸と直交する方向における上記第１中心軸と上記第２中心軸との間の距離をＤｓ、上記第１中心軸と直交する方向における上記第１中心軸と上記第１ターゲットの中心との間の距離をＤｔ、上記第１ターゲットの半径をＲ、上記第１中心軸の方向における上記第１ターゲットと上記基板との間の距離をＨ、ＤｓとＤｔとの差の絶対値をＡとした場合、Ｄｓ＋Ｄｔ≧Ｈ、Ａ≧Ｒ、Ｈ≧Ｒの関係式を満たしている。
　このような成膜装置によれば、第１ターゲットと、基板ホルダと、基板とが上記関係を満たす条件で成膜が行われるので、量産性が高く、より均一な膜厚分布で基板に膜が形成される。
　成膜装置においては、上記第１中心軸と直交する方向において上記第１ターゲットに並設された第２ターゲットをさらに具備してもよい。
　上記第１中心軸と直交する方向における上記第１中心軸と上記第２ターゲットの中心との間の距離をＤｔ'、上記第２ターゲットの半径をＲ'、上記第１中心軸の方向における上記第２ターゲットと上記基板との間の距離をＨ'、ＤｓとＤｔ'との差の絶対値をＡ'とした場合、Ｄｓ＋Ｄｔ'≧Ｈ'、Ａ'≧Ｒ'、Ｈ'≧Ｒ'の関係式を満たしている。
　このような成膜装置によれば、このような成膜装置によれば、第１ターゲットのほかに、第２ターゲットと、基板ホルダと、基板とが上記関係を満たす条件で成膜が行われるので、量産性が高く、より均一な膜厚分布で基板に膜が形成される。
　成膜装置においては、ＤｓとＤｔとの差の符号は、ＤｓとＤｔ'との差の符号と反対になってもよい。
　このような成膜装置によれば、第１ターゲットのほかに、第２ターゲットが用いられるので、量産性が高く、より均一な膜厚分布で基板に膜が形成される。
　成膜装置においては、上記電力源は、上記第１ターゲットに上記第２ターゲットとは異なる電力を供給してよい。
　このような成膜装置によれば、第１ターゲット及び第２ターゲットのそれぞれにおいて、給電電力が調整されるので、より均一な膜厚分布で基板に膜が形成される。
　成膜装置においては、上記基板の表面、上記第１ターゲットの表面、及び上記第２ターゲットの表面に対する法線のいずれかが上記第１中心軸と交差してもよい。
　このような成膜装置によれば、基板の表面、第１ターゲットの表面、及び第２ターゲットの表面に対する法線のいずれかが第１中心軸と交差するように調整されるので、より均一な膜厚分布で基板に膜が形成される。
　上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る成膜装置は、複数のターゲットと、基板ホルダと、真空容器と、電力源と、ガス供給機構とを具備する。
　上記基板ホルダは、上記複数のターゲットに対向する基板を少なくとも１つ支持し、第１中心軸を中心に回転し、上記基板が上記第１中心軸とは反れた第２中心軸を中心に回転可能に構成される。
　上記真空容器は、上記複数のターゲットと、上記基板ホルダとを収容する。
　上記電力源は、上記複数のターゲットに放電電力を供給する。
　上記ガス供給機構は、上記真空容器に放電ガスを供給する。
　上記複数のターゲットは、上記第１中心軸と直交する方向において並設されている。
　上記第１中心軸と直交する方向における上記第１中心軸と上記第２中心軸との間の距離をＤｓ、上記第１中心軸と直交する方向における上記第１中心軸と上記複数のターゲットの任意のターゲットの中心との間の距離をＤｔ、上記ターゲットの半径をＲ、上記第１中心軸の方向における上記複数のターゲットと上記基板との間の距離をＨ、ＤｓとＤｔとの差の絶対値をＡとした場合、Ｄｓ＋Ｄｔ≧Ｈ、Ａ≧Ｒ、Ｈ≧Ｒの関係式を満たしている。
　このような成膜装置によれば、第１ターゲットと、基板ホルダと、複数の基板とが上記関係を満たす条件で成膜が行われるので、量産性が高く、より均一な膜厚分布で基板に膜が形成される。
　上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る成膜方法では、真空容器に収容され第１中心軸を中心に回転する基板ホルダであって、上記基板ホルダに支持される基板が上記第１中心軸とは反れた第２中心軸を中心に回転する上記基板ホルダに上記基板が少なくとも１つ支持される。
　上記真空容器に放電ガスが供給される。
　上記基板ホルダに対向し、上記真空容器に収容された第１ターゲットに放電電力が供給される。
　上記第１中心軸と直交する方向における上記第１中心軸と上記第２中心軸との間の距離をＤｓ、上記第１中心軸と直交する方向における上記第１中心軸と上記第１ターゲットの中心との間の距離をＤｔ、上記第１ターゲットの半径をＲ、上記第１中心軸の方向における上記第１ターゲットと上記基板との間の距離をＨ、ＤｓとＤｔとの差の絶対値をＡとした場合、Ｄｓ＋Ｄｔ≧Ｈ、Ａ≧Ｒ、Ｈ≧Ｒの関係式を満たす条件下で上記基板に成膜が行われる。
　このような成膜方法によれば、第１ターゲットと、基板ホルダと、基板とが上記関係を満たす条件で成膜が行われるので、量産性が高く、より均一な膜厚分布で基板に膜が形成される。
　成膜方法においては、上記真空容器内で上記第１中心軸と直交する方向において上記第１ターゲットに第２ターゲットを並設し、上記第２ターゲットに放電電力を供給してもよい。
　上記第１中心軸と直交する方向における上記第１中心軸と上記第２ターゲットの中心との間の距離をＤｔ'、上記第２ターゲットの半径をＲ'、上記第１中心軸の方向における上記第２ターゲットと上記基板との間の距離をＨ'、ＤｓとＤｔ'との差の絶対値をＡ'とした場合、Ｄｓ＋Ｄｔ'≧Ｈ'、Ａ'≧Ｒ'、Ｈ'≧Ｒ'の関係式を満たす条件下で上記基板に成膜が行われる。
　このような成膜装置によれば、第１ターゲットのほかに第２ターゲットと、基板ホルダと、基板とが上記関係を満たす条件で成膜が行われるので、量産性が高く、より均一な膜厚分布で基板に膜が形成される。
　以上述べたように、本発明によれば、高い量産性で、より均一な膜厚分布で基板に膜を形成することができる成膜装置及び成膜方法が提供される。
図（ａ）は、本実施形態に係る成膜装置の概略的上面図である。図（ｂ）は、本実施形態に係る成膜装置の概略的断面図である。 図（ａ）は、本実施形態の変形例１に係る成膜装置の概略的上面図である。図（ｂ）は、本実施形態に係る成膜装置の概略的断面図である。 多元ターゲットを用いた場合に基板に形成される膜の膜厚分布の概略図である。 本実施形態の変形例２に係る成膜装置の概略的上面図である。 本実施形態の変形例３に係る成膜装置の概略的断面図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各図面には、ＸＹＺ軸座標が導入される場合がある。また、同一の部材または同一の機能を有する部材には同一の符号を付す場合があり、その部材を説明した後には適宜説明を省略する場合がある。
　図１（ａ）は、本実施形態に係る成膜装置の概略的上面図である。図１（ｂ）は、本実施形態に係る成膜装置の概略的断面図である。図１（ａ）には、図１（ｂ）のＢ１－Ｂ２線に沿った断面が示されている。図１（ｂ）には、図１（ａ）のＡ１－Ａ２線に沿った断面が示されている。
　成膜装置１は、所謂、デポアップ型のスパッタリング装置である。成膜装置１は、真空容器１０と、ターゲット２０（第１ターゲット）と、基板ホルダ３０と、支持台４０と、電力源６０と、ガス供給源７０と、排気機構７１とを具備する。基板ホルダ３０は、１つに限らず、複数の基板９０を設置することができる。基板９０は、例えば、半導体ウェーハ、ガラス基板、石英基板等である。
　真空容器１０は、減圧状態を維持可能な容器である。真空容器１０は、容器本体１０１と、蓋部１０２とを有する。蓋部１０２は、容器本体１０１を覆い、容器本体１０１を密に塞ぐ。真空容器１０をＺ軸方向から上面視した場合、その外形は、例えば、矩形になっている。真空容器１０は、ターゲット２０、基板ホルダ３０、支持台４０等を収容する。
　真空容器１０には、ガス供給源７０が取り付けられている。ガス供給源７０は、真空容器１０内にプラズマ放電用のガスを供給する。ガスは、例えば、不活性ガス（Ａｒ、Ｎｅ、Ｈｅ等）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）等である。ガス供給源７０には、ガス流量を調整するガス流量計が設けられてもよい。また、真空容器１０には、内部圧力を計測する圧力計が設けられてもよい。
　また、真空容器１０には、真空ポンプ等の排気機構７１が接続されている。この排気機構７１によって真空容器１０の大気が排気され、真空状態が維持される。また、排気機構７１によって真空容器１０内に導入されたガスが排気され、真空容器１０内が所定の圧力に維持される。
　ターゲット２０（スパッタリングターゲット）は、金属製のバッキングプレート２１に接合されている。ターゲット２０及びバッキングプレート２１のそれぞれの平面形状は、例えば、円形である。ターゲット２０は、真空容器１０の下部に配置された支持台４０に固定される。また、ターゲット２０の裏面には、磁石（不図示）を配置してもよい。これにより、マグネトロンスパッタリングが実現する。ターゲット２０の表面（被スパッタリング面）は、基板ホルダ３０に対向する。
　ターゲットの材料は、基板９０に形成される層の組成に応じて、適宜選択される。ターゲットの材料は、特に限ることなく、例えば、ケイ素（Ｓｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）等である。
　基板ホルダ３０は、回転プレート３０１と、回転機構３０２と、基板支持具３１１と、回転機構３１２とを有する。基板ホルダ３０は、ターゲット２０に対向する。
　回転プレート３０１は、その平面形状が円形になっている。回転プレート３０１は、回転機構３０２によって、回転プレート３０１の中心軸３００を中心に回転（自転）する。また、回転プレート３０１には、複数の基板支持具３１１が設けられている。複数の基板支持具３１１は、ターゲット２０に対向する。
　例えば、図１（ａ）の例では、基板ホルダ３０の中心軸３００（第１中心軸）を中心に、１２個の基板支持具３１１が配置されている。基板支持具３１１の平面形状は、基板９０の平面形状に合わせて設計され、例えば、円形である。また、複数の基板支持具３１１のそれぞれの中心軸３００からの距離は、同じである。
　また、回転プレート３０１には、基板支持具３１１を回転（自転）させる回転機構３１２が設けられている。この回転機構３１２により、基板支持具３１１は、中心軸３００から反れた中心軸３１０を中心に回転する。
　基板ホルダ３０が複数の基板支持具３１１を備えることにより、基板ホルダ３０は、１つまたは複数の基板９０を支持することができる。基板支持具３１１に支持された基板９０は、ターゲット２０に対向する。また、基板支持具３１１に基板９０が支持された場合は、中心軸３１０は基板９０が回転する中心軸にもなる。すなわち、基板９０は、回転機構３１２により中心軸３１０を中心に自転する。
　また、基板ホルダ３０が複数の基板９０が支持されたとき、複数の基板９０のそれぞれは、基板ホルダ３０の中心軸３００から同じ距離に位置する。これにより、基板ホルダ３０が中心軸３００を中心に回転したときは、複数の基板９０のそれぞれが中心軸３００を中心に公転する。この際、複数の基板９０のそれぞれは、ターゲット２０上で同じ経路を通過する。
　電力源６０は、バッキングプレート２１を介してターゲット２０に、電力を供給する。電力は、ＤＣ電力、パルスＤＣ電力、ＲＦ電力等である。例えば、ターゲット２０にＤＣ電力が供給された場合、ターゲット２０は、陰極となり、真空容器１０等が陽極（または、アース）となる。また、電力源６０がＲＦ電源のときには、電力源６０とターゲット２０との間に整合回路（不図示）を設けてもよい。
　なお、ターゲット２０と基板９０の間を塞ぐシャッター機構をターゲット２０上に設けてもよい。
　また、成膜装置１は、基板９０に形成した膜に酸素プラズマを晒し、膜を酸化して酸化膜を形成する酸素プラズマ源を備えてもよい。
　成膜装置１においては、中心軸３００と直交する方向における中心軸３００と中心軸３１０との間の距離をＤｓ、中心軸３００と直交する方向における中心軸３００とターゲット２０の中心との間の距離をＤｔ、ターゲット２０の半径をＲ、中心軸３００の方向におけるターゲット２０と基板９０との間の距離をＨ、ＤｓとＤｔとの差（Ｄｓ－Ｄｔ）の絶対値をＡとした場合、
　Ｄｓ＋Ｄｔ≧Ｈ・・・（１）式
　Ａ≧Ｒ　　　　・・・（２）式
　Ｈ≧Ｒ　　　　・・・（３）式
　の関係式を満たすように、基板ホルダ３０、ターゲット２０、及び基板９０が配置されている。
　例えば、真空容器１０内において、少なくとも１つの基板９０が基板ホルダ３０に支持され、中心軸３１０を中心に自転しながら、中心軸３００を中心に公転する。この際、基板９０が中心軸３１０を中心に自転する角速度は、中心軸３００を中心に公転する角速度よりも速く設定される。
　また、真空容器１０には、ガス供給源７０からＡｒ等の放電ガスが供給され、ターゲット２０には電力源６０から放電電力が供給される。これにより、ターゲット２０がプラズマによってスパッタリングされ、（１）式～（３）式を満たす条件下で、基板９０に膜が形成される。
　ここで、ターゲット２０から飛遊するスパッタリング粒子の量は、ターゲット２０からスパッタリング粒子が飛び出す放出角度に依存する。例えば、スパッタリング粒子の量は、ターゲット２０の法線の方向が最も多くなり、法線から反れるにつれ徐々に量が減少する。
　このような放出角度分布をもってスパッタリング粒子がターゲット２０から飛び出したとしても、（１）式～（３）式を満たす条件下に従い基板９０にスパッタリング成膜を行うことで、基板９０に形成される膜の厚みは、より均一になる。また、基板ホルダ３０は、複数の基板９０を保持できることから、１バッチで複数の基板９０に対してスパッタリング成膜ができ、その量産性が向上する。
　（変形例１）
　また、ターゲット２０については、１つとは限らず、複数のターゲット（多元ターゲット）を用いてもよい。
　図２（ａ）は、本実施形態の変形例１に係る成膜装置の概略的上面図である。図２（ｂ）は、本実施形態に係る成膜装置の概略的断面図である。図２（ａ）には、図２（ｂ）のＢ１－Ｂ２線に沿った断面が示されている。図２（ｂ）には、図２（ａ）のＡ１－Ａ２線に沿った断面が示されている。
　上記ターゲット２０をターゲット２０Ａとした場合、成膜装置２は、中心軸３００と直交する方向においてターゲット２０Ａに並設されたターゲット２０Ｂ（第２ターゲット）を具備する。
　ターゲット２０Ｂは、金属製のバッキングプレート２１Ｂに接合されている。ターゲット２０Ｂ及びバッキングプレート２１Ｂのそれぞれの平面形状は、例えば、円形である。ターゲット２０Ｂは、支持台４０に固定される。また、ターゲット２０Ｂの裏面には、磁石（不図示）を配置してもよい。ターゲット２０Ｂの表面（被スパッタリング面）は、基板ホルダ３０に対向する。
　電力源６０Ｂは、バッキングプレート２１Ｂを介してターゲット２０Ｂに、電力を供給する。なお、上記バッキングプレート２１は、バッキングプレート２１Ａに対応し、上記電力源６０は、電力源６０Ａに対応している。
　図２（ａ）、（ｂ）の例では、ターゲット２０Ａ、２０Ｂが並ぶ方向は、真空容器１０の内壁の一部と平行になっている。例えば、ターゲット２０Ａ、２０Ｂは、中心軸３００からターゲット２０Ｂの表面の任意の位置に線を引き出した場合、この引き出し線の一部がターゲット２０Ａの表面に重なるように配置されている。
　ターゲット２０Ａは、基板９０が通過するラインよりも中心軸３００の側に位置し、ターゲット２０Ｂは、該ラインよりも真空容器１０の側に位置する。Ｚ軸方向から成膜装置２を上面視した場合、基板９０は、ターゲット２０Ａ、２０Ｂの双方に重なりながら中心軸３００を中心に移動（公転）する。なお、ターゲット２０Ａ、２０Ｂが並ぶ方向は、Ｙ軸方向とは限らず、Ｙ軸方向と交差する方向に並んでもよい。
　また、成膜装置２においては、中心軸３００と直交する方向における中心軸３００とターゲット２０Ｂの中心との間の距離をＤｔ'、ターゲット２０Ｂの半径をＲ'、中心軸３００の方向におけるターゲット２０Ｂと基板９０との間の距離をＨ'、ＤｓとＤｔ'との差（Ｄｓ－Ｄｔ'）の絶対値をＡ'とした場合、（１）式～（３）式のほかに、
　Ｄｓ＋Ｄｔ'≧Ｈ'・・・（４）式
　Ａ'≧Ｒ'　　　　・・・（５）式
　Ｈ'≧Ｒ'　　　　・・・（６）式
　の関係式を満たすように、基板ホルダ３０、ターゲット２０Ａ、２０Ｂ、及び基板９０が配置されている。Ｈ'は、Ｈと実質的に同じである。また、ＤｓとＤｔとの差の符号は、ＤｓとＤｔ'との差の符号と反対になる。例えば、Ｄｓ－Ｄｔ'の符号が負の場合、Ｄｓ－Ｄｔの符号は正である。
　ターゲット２０Ｂには電力源６０Ｂから放電電力が供給される。これにより、ターゲット２０Ａのほかにターゲット２０Ｂがプラズマによってスパッタリングされ、（１）式～（６）式を満たす条件下で、基板９０に膜が形成される。なお、電力源６０Ａがターゲット２０Ａに供給する電力と、電力源６０Ｂがターゲット２０Ｂに供給する電力とは、異なってもよい。例えば、電力源６０Ｂによる供給電力は、電力源６０Ａによる供給電力よりも高く設定される。例えば、電力源６０Ｂによる供給電力は、電力源６０Ａによる供給電力の２倍程度に設定される。
　図３は、多元ターゲットを用いた場合に基板に形成される膜の膜厚分布の概略図である。横軸は、基板９０の中心からの距離ｒであり、縦軸は、膜厚（規格値）である。
　成膜装置２を用いれば、ターゲット２０Ａのみを用いた場合に生じる膜厚分布がターゲット２０Ｂを用いた場合に生じる膜厚分布によって補正されて、基板９０に形成される膜の厚みがさらに均一になる。
　例えば、ターゲット２０Ａを用いた場合の膜厚分布が基板９０の中心から基板端に向かって右下がりの膜厚分布となったとする。この場合、ターゲット２０Ａよりも中心軸３００から離れたターゲット２０Ｂを用いた場合には、その膜厚分布が基板９０の中心から基板端に向かって右上がりの膜厚分布となる。
　従って、ターゲット２０Ａとターゲット２０Ｂとを用いれば、ターゲット２０Ａのみを用いた場合に生じる膜厚分布がターゲット２０Ｂを用いた場合に生じる膜厚分布によって補正されて、基板９０に形成される膜の厚みがさらに均一になる。図３では、この厚みが２０Ａ＋２０Ｂとして示されている。
　（変形例２）
　図４は、本実施形態の変形例２に係る成膜装置の概略的上面図である。図４は、図１（ｂ）のＢ１－Ｂ２線に沿った断面に対応している。
　支持台４０に固定されるターゲット２０Ａ、２０Ｂの組数は、一組とは限らない。例えば、成膜装置３は、２組のターゲット２０Ａ、２０Ｂを備える。例えば、一組のターゲット２０Ａ、２０Ｂが並ぶ方向に対して直交する方向に、別の一組のターゲット２０Ａ、２０Ｂが配置され、それぞれの組のターゲット２０Ａ、２０Ｂが並ぶ方向は、互いに平行である。
　このような成膜装置３によれば、一組のターゲット２０Ａ、２０Ｂを用いた場合に生じる膜厚分布が別の一組のターゲット２０Ａ、２０Ｂを用いた場合に生じる膜厚分布によって補正されて、基板９０に形成される膜の厚みがさらに均一になる。さらには、組ごとに、ターゲット材を変えることで、材料が混合した膜、または材料の異なる膜を交互に積層することができる。
　（変形例３）
　図５は、本実施形態の変形例３に係る成膜装置の概略的断面図である。
　成膜装置４においては、基板９０の表面及びターゲット２０の表面に対する法線のいずれかが中心軸３００と交差している。例えば、それぞれ法線は、中心軸３００に向かって傾いている。ターゲット２０Ａ、２０Ｂのそれぞれの表面に対する法線のいずれかが中心軸３００と交差してもよい。
　このような成膜装置４によれば、基板９０の表面、ターゲット２０の表面、及びターゲット２０Ａ、２０Ｂのそれぞれの表面に対する法線のいずれかが中心軸３００と交差するように調整されるので、より均一な膜厚分布で基板９０に膜が形成される。
　以下の実施例により、本実施形態を具体的に説明する。本実施形態の範囲は、以下に示す実施例には限られない。
　表１に、実施例１～３、比較例１、２のそれぞれの条件と、結果とを示す。
　実施例１～３、比較例１、２では、基板９０として、約３００ｍｍ径のＳｉウェーハ基板を用いた。膜厚分布（％）は、Ｓｉウェーハ基板に形成された膜の最大膜厚をＤmax、最小膜厚をＤminとしたとき、±（Ｄmax－Ｄmin）／（Ｄmax＋Ｄmin）の式を百分率で表した値で定義した。膜厚分布の目的値は、例えば、－１％以上１％以下とした。ターゲットの直径は、いずれも、２９０ｍｍとした。放電圧力は、１．５Ｐａとした。放電電力は、ＤＣ電力を用いた。
　また、多元ターゲットの場合、ターゲット２０Ａとターゲット２０Ｂとの２つのターゲットを使用した。それぞれのターゲットに投入される電力の比（パワー比）は、ターゲット２０Ａに投入される電力をＰ２０Ａ、ターゲット２０Ｂに投入される電力をＰ２０Ｂとした場合、Ｐ２０Ｂ／（Ｐ２０Ａ＋Ｐ２０Ｂ）の式で定義した。
　各実施例、各比較例の条件の詳細は、以下の通りである。
　（実施例１）
　ターゲット２０Ａの材料：Ｓｉ
　放電ガス：Ａｒ／Ｏ２
　膜：ＳｉＯ２膜
　（実施例２）
　ターゲット２０Ａの材料：Ｓｉ
　放電ガス：Ａｒ／Ｏ２
　ターゲット２０Ｂの材料：Ｎｂ
　放電ガス：Ａｒ／Ｏ２
　膜：ＳｉＯ２膜とＮｂＯ２膜との積層膜
　パワー比：０．６７
　（実施例２）
　ターゲット２０Ａの材料：Ｓｉ
　放電ガス：Ａｒ／Ｏ２
　ターゲット２０Ｂの材料：Ｎｂ
　放電ガス：Ａｒ／Ｏ２
　膜：ＳｉＯ２膜とＮｂＯ２膜との積層膜
　パワー比：０．７５
　（比較例１）
　ターゲット２０Ａの材料：Ｓｉ
　放電ガス：Ａｒ／Ｏ２
　膜：ＳｉＯ２膜
　（比較例２）
　ターゲット２０Ａの材料：Ｓｉ
　放電ガス：Ａｒ／Ｏ２
　膜：ＳｉＯ２膜
　比較例１においては、（１）式は、満たしているものの、Ａ：１００ｍｍ、Ｒ：１４５ｍｍとなり、（２）式が満たされていない。このとき、膜厚分布は、±６．９％となった。また、比較例２においては、（１）式は、満たしているものの、Ｈ：１００ｍｍ、Ｒ：１４５ｍｍとなり、（３）式が満たされていない。このとき、膜厚分布は、±３．１％となった。従って、（１）式のほかに、（２）、（３）式を満たす必要があることが分かった。
　一方、実施例１～３は、（１）式～（６）式を満たしている。例えば、ターゲット２０Ａのみを用いた実施例１では、膜厚分布が－１％以上１％以下に収まり、±０．５％になった。さらに、ターゲット２０Ａ、２０Ｂを用いた実施例２では、膜厚分布が±０．２７％となり、実施例１よりも良好な膜厚分布が得られた。また、実施例３では、ターゲット２０Ｂに投入される電力を実施例２よりも増加させた。この場合、膜厚分布が±０．１８％となり、実施例２よりもさらに膜厚分布が良好になった。

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　このように、比較例では、膜厚分布が１％を超える結果となったが、実施例１～３においては、いずれも膜厚分布が１％よりも低くなり、実施例によれば、良好な膜厚分布が得られることが分かった。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。各実施形態は、独立の形態とは限らず、技術的に可能な限り複合することができる。
　１、２、３、４…成膜装置
　１０…真空容器
　２０、２０Ａ、２０Ｂ…ターゲット
　２１、２１Ａ、２１Ｂ…バッキングプレート
　３０…基板ホルダ
　４０…支持台
　６０、６０Ａ、６０Ｂ…電力源
　７０…ガス供給源
　７１…排気機構
　９０…基板
　１０１…容器本体
　１０２…蓋部
　３００…中心軸
　３０１…回転プレート
　３０２…回転機構
　３１０…中心軸
　３１１…基板支持具
　３１２…回転機構

Claims (8)

  1. 　第１ターゲットと、
    　上記第１ターゲットに対向する基板を少なくとも１つ支持し、第１中心軸を中心に回転し、前記基板が前記第１中心軸とは反れた第２中心軸を中心に回転可能に構成された基板ホルダと、
    　前記第１ターゲットと、前記基板ホルダとを収容する真空容器と、
    　前記第１ターゲットに放電電力を供給する電力源と、
    　前記真空容器に放電ガスを供給するガス供給機構と
    　を具備し、
    　前記第１中心軸と直交する方向における前記第１中心軸と前記第２中心軸との間の距離をＤｓ、
    　前記第１中心軸と直交する方向における前記第１中心軸と前記第１ターゲットの中心との間の距離をＤｔ、
    　前記第１ターゲットの半径をＲ、
    　前記第１中心軸の方向における前記第１ターゲットと前記基板との間の距離をＨ、
    　ＤｓとＤｔとの差の絶対値をＡとした場合、
    　Ｄｓ＋Ｄｔ≧Ｈ、Ａ≧Ｒ、Ｈ≧Ｒの関係式を満たす
    　成膜装置。
  2. 　請求項１に記載の成膜装置であって、
    　前記第１中心軸と直交する方向において前記第１ターゲットに並設された第２ターゲットをさらに具備し、
    　前記第１中心軸と直交する方向における前記第１中心軸と前記第２ターゲットの中心との間の距離をＤｔ'、
    　前記第２ターゲットの半径をＲ'、
    　前記第１中心軸の方向における前記第２ターゲットと前記基板との間の距離をＨ'、
    　ＤｓとＤｔ'との差の絶対値をＡ'とした場合、
    　Ｄｓ＋Ｄｔ'≧Ｈ'、Ａ'≧Ｒ'、Ｈ'≧Ｒ'の関係式を満たす
    　成膜装置。
  3. 　請求項２に記載の成膜装置であって、
    　ＤｓとＤｔとの差の符号は、ＤｓとＤｔ'との差の符号と反対になっている
    　成膜装置。
  4. 　請求項２または３に記載の成膜装置であって、
    　前記電力源は、前記第１ターゲットに前記第２ターゲットとは異なる電力を供給する
    　成膜装置。
  5. 　請求項２～４のいずれか１つに記載の成膜装置であって、
    　前記基板の表面、前記第１ターゲットの表面、及び前記第２ターゲットの表面に対する法線のいずれかが前記第１中心軸と交差する
    　成膜装置。
  6. 　複数のターゲットと、
    　前記複数のターゲットに対向する基板を少なくとも１つ支持し、第１中心軸を中心に回転し、前記基板が前記第１中心軸とは反れた第２中心軸を中心に回転可能に構成された基板ホルダと、
    　前記複数のターゲットと、前記基板ホルダとを収容する真空容器と、
    　前記複数のターゲットに放電電力を供給する電力源と、
    　前記真空容器に放電ガスを供給するガス供給機構と
    　を具備し、
    　前記複数のターゲットは、前記第１中心軸と直交する方向において並設され、
    　前記第１中心軸と直交する方向における前記第１中心軸と前記第２中心軸との間の距離をＤｓ、
    　前記第１中心軸と直交する方向における前記第１中心軸と前記複数のターゲットの任意のターゲットの中心との間の距離をＤｔ、
    　前記ターゲットの半径をＲ、
    　前記第１中心軸の方向における前記複数のターゲットと前記基板との間の距離をＨ、
    　ＤｓとＤｔとの差の絶対値をＡとした場合、
    　Ｄｓ＋Ｄｔ≧Ｈ、Ａ≧Ｒ、Ｈ≧Ｒの関係式を満たす
    　成膜装置。
  7. 　真空容器に収容され第１中心軸を中心に回転する基板ホルダであって、前記基板ホルダに支持される基板が前記第１中心軸とは反れた第２中心軸を中心に回転する前記基板ホルダに前記基板を少なくとも１つ支持し、
    　前記真空容器に放電ガスを供給し、
    　前記基板ホルダに対向し、前記真空容器に収容された第１ターゲットに放電電力を供給し、
    　前記第１中心軸と直交する方向における前記第１中心軸と前記第２中心軸との間の距離をＤｓ、
    　前記第１中心軸と直交する方向における前記第１中心軸と前記第１ターゲットの中心との間の距離をＤｔ、
    　前記第１ターゲットの半径をＲ、
    　前記第１中心軸の方向における前記第１ターゲットと前記基板との間の距離をＨ、
    　ＤｓとＤｔとの差の絶対値をＡとした場合、
    　Ｄｓ＋Ｄｔ≧Ｈ、Ａ≧Ｒ、Ｈ≧Ｒの関係式を満たす条件下で前記基板に成膜を行う
    　成膜方法。
  8. 　請求項７に記載の成膜方法であって、
    　前記真空容器内で前記第１中心軸と直交する方向において前記第１ターゲットに第２ターゲットを並設し、
    　前記第２ターゲットに放電電力を供給し、
    　前記第１中心軸と直交する方向における前記第１中心軸と前記第２ターゲットの中心との間の距離をＤｔ'、
    　前記第２ターゲットの半径をＲ'、
    　前記第１中心軸の方向における前記第２ターゲットと前記基板との間の距離をＨ'、
    　ＤｓとＤｔ'との差の絶対値をＡ'とした場合、
    　Ｄｓ＋Ｄｔ'≧Ｈ'、Ａ'≧Ｒ'、Ｈ'≧Ｒ'の関係式を満たす条件下で前記基板に成膜を行う
    　成膜方法。
PCT/JP2019/042617 2018-12-28 2019-10-30 成膜装置及び成膜方法 Ceased WO2020137145A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/278,083 US20210348263A1 (en) 2018-12-28 2019-10-30 Deposition apparatus and deposition method
KR1020217005741A KR20210032519A (ko) 2018-12-28 2019-10-30 막형성 장치 및 막형성 방법
JP2020562869A JPWO2020137145A1 (ja) 2018-12-28 2019-10-30 成膜装置及び成膜方法
CN201980056231.5A CN112639158A (zh) 2018-12-28 2019-10-30 成膜装置以及成膜方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-247792 2018-12-28
JP2018247792 2018-12-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020137145A1 true WO2020137145A1 (ja) 2020-07-02

Family

ID=71128958

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/042617 Ceased WO2020137145A1 (ja) 2018-12-28 2019-10-30 成膜装置及び成膜方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20210348263A1 (ja)
JP (1) JPWO2020137145A1 (ja)
KR (1) KR20210032519A (ja)
CN (1) CN112639158A (ja)
TW (1) TW202033803A (ja)
WO (1) WO2020137145A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04325672A (ja) * 1991-04-25 1992-11-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd スパッタリング装置
JPH08239760A (ja) * 1995-03-01 1996-09-17 Toshiba Corp スパッタリング装置およびスパッタリング方法
JP2011097041A (ja) * 2009-10-02 2011-05-12 Showa Denko Kk 半導体素子の製造方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07331432A (ja) * 1994-06-09 1995-12-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 誘電体薄膜の製造方法及びその製造装置
JP4223614B2 (ja) * 1999-01-12 2009-02-12 キヤノンアネルバ株式会社 スパッタリング方法及び装置及び電子部品の製造方法
WO2001044534A1 (en) * 1999-12-16 2001-06-21 Hitachi, Ltd Method and apparatus for thin film deposition
JP2001207257A (ja) * 2000-01-24 2001-07-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ｇｍｒ膜の製造方法及び製造装置
JP4623837B2 (ja) * 2001-01-29 2011-02-02 キヤノンアネルバ株式会社 マグネトロンスパッタリング装置
TWI384472B (zh) * 2005-01-19 2013-02-01 愛發科股份有限公司 濺鍍裝置及成膜方法
JP4974582B2 (ja) * 2006-05-08 2012-07-11 株式会社アルバック 成膜装置
JP2011089146A (ja) * 2009-10-20 2011-05-06 Panasonic Corp スパッタリング装置およびスパッタリング方法
JP2013147677A (ja) 2010-04-28 2013-08-01 Ulvac Japan Ltd 成膜装置
WO2013183202A1 (ja) * 2012-06-08 2013-12-12 キヤノンアネルバ株式会社 スパッタリング装置およびスパッタリング成膜方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04325672A (ja) * 1991-04-25 1992-11-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd スパッタリング装置
JPH08239760A (ja) * 1995-03-01 1996-09-17 Toshiba Corp スパッタリング装置およびスパッタリング方法
JP2011097041A (ja) * 2009-10-02 2011-05-12 Showa Denko Kk 半導体素子の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW202033803A (zh) 2020-09-16
US20210348263A1 (en) 2021-11-11
KR20210032519A (ko) 2021-03-24
CN112639158A (zh) 2021-04-09
JPWO2020137145A1 (ja) 2021-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11094513B2 (en) Sputtering apparatus including cathode with rotatable targets, and related methods
TWI749412B (zh) 磁控濺鍍裝置
US11211233B2 (en) Film formation apparatus
TWI840426B (zh) Pvd濺射沉積腔室中的傾斜磁控管
CN107923037B (zh) 真空处理设备和用于真空处理基底的方法
US20120097534A1 (en) Magnetron sputtering cathode and film formation apparatus
TW202321484A (zh) 具有旋轉底座的傾斜pvd源
CN100540726C (zh) 用于镀覆表面的模块化装置
EP0606745B1 (en) Collimated magnetron sputter-deposition apparatus
WO2020137145A1 (ja) 成膜装置及び成膜方法
JP2003027225A (ja) スパッタリングターゲットおよびスパッタリング装置
JPH10317136A (ja) 両面同時成膜方法および装置
US6521106B1 (en) Collimated deposition apparatus
JP2002294446A (ja) スパッタ源及び成膜装置
TW201408803A (zh) 用於方向性材料沉積的pvd設備、方法及工件
JP2001323371A (ja) スパッタリング装置
US20240200185A1 (en) Method for manufacturing multilayer structure
JPH11229135A (ja) スパッタ装置および成膜方法
TW201913824A (zh) 製程零件、半導體製造設備及半導體製造方法
US20020130031A1 (en) System and method for performing sputter deposition using a divergent ion beam source and a rotating substrate
US20020130040A1 (en) System and method for performing sputter deposition using a devergent ion beam source and a rotating substrate
JP2013185224A (ja) スパッタリング装置
JPS58199863A (ja) 薄膜形成装置
JPH06158302A (ja) スパッタ装置及びスパッタ方法
JP2008179861A (ja) マグネトロンスパッタリング装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19903670

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020562869

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20217005741

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19903670

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1