成膜装置和成膜方法与流程

本公开涉及一种成膜装置和成膜方法。

背景技术：

在半导体装置这样的电子装置的制造中，进行在基板上形成膜的成膜处理。作为在成膜处理中使用的成膜装置，例如，已知一种如专利文献1所记载那样的成膜装置。

专利文献1所记载的成膜装置构成为溅射装置，该溅射装置具有真空容器、靶和设于真空容器内的基板载置用的载置台。靶设于载置台的上方。对于该成膜装置，一边使载置台旋转，一边使从靶发射的溅射粒子在基板上沉积，从而形成膜。

另一方面，在专利文献2中，作为用于实现相对于基板上的图案使溅射粒子入射方向一致的、指向性较高的成膜的技术，提出了一种使溅射粒子相对于基板倾斜地入射的技术。

专利文献2所记载的成膜装置具有：真空容器、设于真空容器内的基板保持台、保持靶的靶保持件、以及设于靶保持件与基板保持台之间且具有开口(穿过孔)的遮蔽组件。于是，利用移动机构使基板保持台移动，并且使从靶发射的溅射粒子穿过遮蔽组件的开口，而使溅射粒子以预定的角度向基板上入射。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开2013/179575号

专利文献2：日本特开2015-67856号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

本公开提供一种不使用其他机构就能够一边移动基板一边维持溅射粒子的入射角度地成膜的成膜装置和成膜方法。

用于解决问题的方案

本公开的一技术方案的成膜装置具有：处理腔室，其限定对基板进行成膜处理的处理空间；靶保持部，其在所述处理空间保持用于发射溅射粒子的靶；溅射粒子发射单元，其从被所述靶保持部保持的靶发射溅射粒子；溅射粒子遮蔽板，其具有供发射的所述溅射粒子穿过的穿过孔；遮蔽构件，其隔着所述处理空间的所述溅射粒子遮蔽板设于与所述靶保持部相反的一侧，所述遮蔽构件设为能够遮蔽所述穿过孔；移动机构，其使所述遮蔽构件沿水平方向移动；以及控制部，其对所述溅射粒子发射单元和所述移动机构进行控制，所述遮蔽构件具有载置基板的载置部，所述控制部一边利用所述移动机构将在所述载置部载置有基板的所述遮蔽构件控制为沿水平方向的一个方向移动，一边使所述溅射粒子发射单元从所述靶发射溅射粒子，穿过了所述穿过孔的溅射粒子沉积在所述载置部上的基板而成膜。

发明的效果

采用本公开，提供一种不使用其他机构就能够一边移动基板一边维持溅射粒子的入射角度地成膜的成膜装置和成膜方法。

附图说明

图1是表示一实施方式的成膜装置的纵剖视图。

图2是图1的ii-ii线的水平剖视图。

图3是表示一实施方式的成膜装置的成膜方法的流程图。

图4a是示意性地表示一实施方式的成膜装置的成膜方法的工序st1的工序剖视图。

图4b是示意性地表示一实施方式的成膜装置的成膜方法的工序st2的工序剖视图。

图4c是示意性地表示一实施方式的成膜装置的成膜方法的工序st3的工序剖视图。

图5是表示在遮蔽盘设有转台的一例的剖视图。

图6是表示遮蔽盘的变形例的水平剖视图。

图7是表示另一实施方式的成膜装置的遮蔽盘的图。

图8是表示再一实施方式的成膜装置的水平剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图，对实施方式具体地进行说明。

图1是表示一实施方式的成膜装置的纵剖视图，图2是图1的ii-ii线的水平剖视图。

成膜装置1是在基板w上利用溅射来形成膜的装置，具有：处理腔室10、靶保持件12、电源14、遮蔽盘(遮蔽构件)16、溅射粒子遮蔽板18和排气装置20。作为基板w，能够举出例如半导体晶圆，但并不限定于此。

处理腔室10具有：上部开口的腔室主体10a和设为堵塞腔室主体10a的上部开口的盖体10b。处理腔室10的内部成为进行成膜处理的处理空间s。

在处理腔室10的底部形成有排气口21，上述排气装置20与该排气口21连接。排气装置20包括压力控制阀和真空泵，利用排气装置20，将处理空间s真空排气至预定的真空度。

在处理腔室10的顶部插入有用于向处理空间s内导入气体的气体导入端口22。从气体导入端口22向处理空间s内导入来自气体供给部(未图示)的气体，例如非活性气体。

在处理腔室10的侧壁形成有用于送入送出基板w的送入送出口23。送入送出口23利用闸阀30开闭。处理腔室10与输送腔室50相邻设置，通过打开闸阀30，处理腔室10与输送腔室50连通。输送腔室50内被保持为预定的真空度，在其中设有用于相对于处理腔室10送入送出基板w的输送装置(未图示)。

溅射粒子遮蔽板18设于处理腔室10内。溅射粒子遮蔽板18构成为大致板状的构件，在处理空间s的高度方向上的中间位置水平地配置。溅射粒子遮蔽板18的缘部固定于腔室主体10a的侧壁。溅射粒子遮蔽板18将处理空间s划分为第1空间s1和第2空间s2。第1空间s1是溅射粒子遮蔽板18的上方的空间，第2空间s2是溅射粒子遮蔽板18的下方的空间。

在溅射粒子遮蔽板18形成有供溅射粒子穿过的呈狭缝状的穿过孔18a。穿过孔18a在溅射粒子遮蔽板18的板厚方向(图1的z方向)上贯通。穿过孔18a以图中的水平的一个方向即y方向为长度方向细长地形成。穿过孔18a的y方向上的长度形成得长于基板w的直径。也可以在穿过孔18a周围设置作为准直器发挥功能的翅片，以提高穿过穿过孔18a的溅射粒子的对基板的入射角的控制性。

靶保持件12配置于溅射粒子遮蔽板18的上方，由具有导电性的材料形成。靶保持件12隔着绝缘性的构件安装于处理腔室10(本例为盖体10b)。

靶保持件12构成为在第1空间s1内保持靶24。靶保持件12以使靶24相对于穿过孔18a位于斜上方的方式保持该靶24。靶24由含有将要成膜的膜的构成元素的材料构成，该靶24可以是导电性材料，也可以是电介质材料。

在靶保持件12电连接有电源14。在靶24是导电性材料的情况下，电源14可以是直流电源，在靶24是电介质材料的情况下，电源14可以是高频电源。在电源14是高频电源的情况下，该电源14借助匹配器与靶保持件12连接。通过对靶保持件12施加电压，从而使气体在靶24的周围解离。于是，解离了的气体中的离子与靶24碰撞，而从靶24发射其构成材料的粒子即溅射粒子。

上述遮蔽盘16设于处理腔室10的第2空间s2。遮蔽盘16具有在预溅射处理(conditioning)等时遮蔽溅射粒子遮蔽板18的穿过孔18a而防止溅射粒子在第2空间s2内扩散的功能。

遮蔽盘16形成为具有用于遮蔽穿过孔18a的呈圆形的主体部16a和从主体部16a延伸的延伸部16b的桨状。延伸部16b固定于在z方向上延伸的转动轴25，转动轴25利用设于处理腔室10的下方的马达等驱动机构26而旋转。于是，利用驱动机构26使转动轴25旋转，从而使遮蔽盘16在水平面内转动。即，遮蔽盘16能够在水平方向上移动，而在遮蔽穿过孔18a的遮蔽位置和与遮蔽位置不同的位置之间移动。

遮蔽盘16是以往就搭载于该种成膜装置的构件，但在本实施方式中，该遮蔽盘16具有作为基板载置台的功能。因此，本实施方式的成膜装置1没有以往使用的专用的基板载置台。

遮蔽盘16在主体部16a具有用于支承基板w的多个(例如4个)基板支承销27。主体部16a作为载置基板w的载置部发挥功能。于是，在使遮蔽盘16位于预定位置的状态下，利用输送腔室50内的输送装置进行基板w的相对于基板支承销27的交接。

对于被支承于基板支承销27上的基板w，能够利用遮蔽盘16的转动机构，使基板w沿与狭缝状的穿过孔18a交叉的水平方向的一个方向移动。该一个方向为圆弧状，但在基板w在穿过孔18a经过时，基板w的移动方向与穿过孔18a的长度方向大致正交。

也可以在遮蔽盘16的内部内置用于加热基板w的加热器。另外，也可以在遮蔽盘16设置静电吸附机构来静电吸附基板w。此外，也可以在遮蔽盘16内置温度传感器、静电传感器等各种传感器。

成膜装置1还具有控制部40。控制部40由计算机构成，该控制部40具有由cpu构成的主控制部、键盘、鼠标等输入装置、输出装置、显示装置、存储装置，该主控制部对成膜装置1的各构成部，例如电源14、排气装置20、驱动机构26等进行控制。通过将存储有处理制程的存储介质安装于存储装置，使控制部40的主控制部基于从存储介质调出的处理制程，使成膜装置1执行预定的动作。

接着，对如以上这样构成的成膜装置的成膜方法(成膜装置的处理动作)进行说明。图3是表示一实施方式的成膜装置的成膜方法的流程图，图4a～图4c表示成膜方法的各工序的工序剖视图。

首先，在使处理腔室10内的处理空间s排气后，从气体导入端口22向处理空间s导入例如非活性气体，并调压为预定压力。然后，在使遮蔽盘16位于遮蔽狭缝状的穿过孔18a的位置的状态下，从电源14施加电压，从靶24发射溅射粒子p而进行预溅射处理(工序st1，图4a)。此时，优选将基板支承销27设为位于避开穿过孔18a的位置，使溅射粒子不沉积于基板支承销27。

接着，使遮蔽盘16位于基板交接位置，打开闸阀30，利用输送腔室50的输送装置51将基板w载置于遮蔽盘16的载置部(基板支承销27上)(工序st2，图4b)。

接着，使输送装置51返回输送腔室50，一边使遮蔽盘16沿水平方向的一个方向(箭头方向)移动，一边从靶发射溅射粒子p，使该溅射粒子p以预定的角度倾斜地穿过狭缝状的穿过孔18a，而在基板w上成膜预定的膜(工序st3，图4c)。此时的遮蔽盘16的移动方向呈圆弧状，但为与穿过孔18a的长度方向(y方向)大致正交的方向。其中，溅射粒子的发射是通过从电源14向靶保持件12施加电压，而使在靶24的周围解离了的气体中的离子与靶24碰撞而进行的。

通过像这样成膜，能够在基板w的整个面进行在将溅射粒子的入射角度维持为大致一定的状态下的倾斜成膜。

在倾斜成膜的情况下，为了保持将溅射粒子的入射角度维持为大致一定的状态不变地在基板整个面成膜，需要在成膜时使基板沿一个方向移动。因此，在专利文献2中，另外设有使基板载置台行驶的机构。

与此相对，在本实施方式中，一边利用现有的遮蔽盘16的移动机构使基板w移动一边进行倾斜成膜。因此，不设置使基板移动的另外的机构，就能够进行倾斜成膜。

此时，由于遮蔽盘16转动，因此其移动轨迹为圆弧状。因此，若狭缝状的穿过孔18a的宽度较宽，则成膜会左右不对称。因此，穿过孔18a的宽度优选设为不会左右不对称的成膜的程度的狭窄的宽度。另外，注意到基板的移动速度在对应于作为基板移动轨迹的圆弧的外周的部位和对应于其内周的部位不同，出于使基板的每单位面积在狭缝暴露的暴露时间一致的目的，也可以设为圆弧外周侧较宽的扇形的狭缝形状。

另外，如图5所示，也可以在遮蔽盘16上隔着转台17载置基板w，并使基板w能够旋转。通过设置转台17，能够在使遮蔽盘16转动时，使基板w旋转，从而使溅射粒子的相对于基板w的入射方向根据基板的位置一定。

如图6所示，遮蔽盘16也可以是主体部16a独立地具有用于遮蔽穿过孔18a的遮蔽部16c和载置基板w的载置部16d的构件。由此，能够保持遮蔽盘16的载置部16d载置有基板w的状态不变地，利用遮蔽部16c遮蔽狭缝18a而进行预溅射处理。因此，无需在进行了预溅射处理之后载置基板w，能够简化工序。

接着，对另一实施方式进行说明。

图7是表示另一实施方式的成膜装置的遮蔽盘的图。

在本实施方式中，遮蔽盘16具有如下结构：下层的第1构件116和上层的第2构件216配置为上下两层，该第1构件116和该第2构件216分别具有独立的转动轴。而且，在下层的第1构件116具有基板w的载置部，上层的第2构件216具有其他的功能。

第1构件116固定于在z方向上延伸的转动轴125，转动轴125利用马达等驱动机构126借助带轮127和带128而旋转。另外，第2构件216固定于转动轴225，该转动轴225同轴地设于转动轴125的内部，转动轴225利用马达等驱动机构226而旋转。于是，由于利用驱动机构126使转动轴125旋转，从而使第1构件116在水平面内转动。另外，由于利用驱动机构226使转动轴225旋转，从而使第2构件216在水平面内转动。如此，第1构件116和第2构件216分别利用不同的驱动机构独立地转动。

在本例中，在第1构件116载置基板w，在第2构件216设有加热器217。而且，在适当的时刻，使第2构件216转动而位于第1构件116的上方，从而能够加热基板w。通过从上方加热，能够以尽量减少对基板给予的热的方式给予成膜所需的热。也可以在第2构件216设置温度传感器、静电传感器等传感器类，从而检测基板w的状态。

另外，对于第2构件216，也可以具有作为氧气、氮气这样的反应性气体供给源或uv、电子束等能量供给源的功能来作为其他的功能。由此，不用在溅射后将基板从处理腔室送出，就能够实施利用了溅射膜的氧化、氮化或uv照射的有机物分解效果的基板表面的清洁。另外，将反应性气体供给源和能量供给源组合也是有效的。在第1构件116与第2构件216之间形成局部的空间，因此通过向局部的空间供给气体，能够局部地调整压力，并且通过对反应性气体照射uv等，能够向基板供给离子化了的气体。因此，能够以最佳的条件促进溅射膜的反应。此外，也可以是，第1构件116和第2构件216中的一者具有载置基板w并使其移动的功能，另一者具有遮蔽狭缝18a的功能。

如此，将遮蔽盘16设为具有能够独立地移动的第1构件116和第2构件216的构造，从而能够进行自由度更高的处理。

另外，在图7中，示出了将转动轴125和转动轴225设为同轴的例子，但也可以将它们独立设置。

接着，对再一实施方式进行说明。

图8是表示再一实施方式的成膜装置的水平剖视图。

本实施方式的成膜装置1′的遮蔽盘16的驱动方法与之前的实施方式不同。本实施方式的遮蔽盘16在如下方面与之前的实施方式同样：该遮蔽盘16形成为桨状，具有遮蔽狭缝状的穿过孔18a的呈圆形的主体部16a和从主体部16a延伸的延伸部16b。不过，延伸部16b沿x方向延伸，在延伸部16b竖立有两根销72、73。并且，凸轮70设为利用驱动机构(未图示)根据转动轴71进行转动，利用凸轮70的以转动轴71为支点的转动，借助销72、销73使遮蔽盘16被直线驱动。遮蔽盘16被适当的支承机构(未图示)支承为能够移动。

根据像这样的结构，能够以简单的结构实现遮蔽盘16的功能。另外，在成膜时，在将基板w载置于遮蔽盘16上的状态下，一边使遮蔽盘16向一个方向移动，一边使发射的溅射粒子以预定的角度倾斜地穿过狭缝状的穿过孔18a，而在基板w上成膜预定的膜。

在本实施方式中，能够使遮蔽盘16直线地移动，因此在一边载置基板w并使其移动一边进行成膜时，成膜不会左右不对称。

以上，对实施方式进行了说明，但应该知道的是，本次公开的实施方式在所有方面均是例示，并非限制性的。上述的实施方式在不脱离权利要求书及其主旨的情况下，也可以以各种方式进行省略、置换、变更。

例如，使上述实施方式的溅射粒子发射的方法为例示，也可以使用其他的方法发射溅射粒子。另外，在上述实施方式中，示出了倾斜地配置靶的例子，但并不限定于此。

附图标记说明

1、成膜装置；10、处理腔室；10a、腔室主体；10b、盖体；12、靶保持件；16、遮蔽盘(遮蔽构件)；18、溅射粒子遮蔽板；18a、穿过孔；20、排气机构；22、气体导入端口；24、靶；25、125、225、转动轴；26、126、226、驱动机构；27、基板支承销；s、处理空间；s1、第1空间；s2、第2空间；w、基板。