本發(fā)明涉及一種高頻濺射裝置及濺射方法。

背景技術(shù)：

這種高頻濺射裝置例如在專利文獻(xiàn)1中已知。該裝置在真空室內(nèi)具有在處理基板的一面開放且在電絕緣的狀態(tài)下保持處理基板的臺架。并且，向抽真空到規(guī)定壓力的真空室內(nèi)導(dǎo)入氬氣等稀有氣體，向靶施加高頻電力并濺射靶，使由此產(chǎn)生的濺射粒子附著并堆積在處理基板的一面上，從而形成規(guī)定的薄膜。

此時(shí)，一旦施加高頻電力并濺射靶，則向臺架所保持的處理基板施加自偏置電位。因此，通常已知的是通過自偏置電位將等離子體中的稀有氣體的離子等引入處理基板，發(fā)生堆積在處理基板上的物質(zhì)被濺射的所謂反濺射的情況。此時(shí)，一旦反濺射量增加，則成膜率下降(成膜時(shí)間變長)，因此盡量抑制反濺射量是很重要的。

【現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)】

【專利文獻(xiàn)】

【專利文獻(xiàn)1】專利公開2014－91861號公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

鑒于以上內(nèi)容，本發(fā)明的課題是提供一種在成膜處理過程中可盡量抑制處理基板上的反濺射量并高效成膜的高頻濺射裝置及濺射方法。

解決技術(shù)問題的手段

為解決上述課題，在真空中向靶施加高頻電力并對處理基板的一面進(jìn)行成膜處理的本發(fā)明的高頻濺射裝置，其具有在處理基板的一面開放且在電絕緣的狀態(tài)下保持處理基板的臺架；所述高頻濺射裝置，其特征在于：臺架具有位于該處理基板的保持面的凹部，在處理基板保持為處理基板的外周邊部與臺架的保持面抵接時(shí)處理基板的另一面和凹部的輪廓所限定的空間內(nèi)，設(shè)置可在接近處理基板的方向或遠(yuǎn)離處理基板的方向上自由移動的與地線連接的可移動體。

采用本發(fā)明，一旦移動設(shè)置在臺架上的可移動體使其從遠(yuǎn)離處理基板的位置開始接近，則由于處理基板的另一面和可移動體之間的距離縮短且處理基板和可移動體之間的靜電容量增加，所以，與之相應(yīng)地，可使在施加高頻電力濺射靶時(shí)施加在處理基板上的自偏置電位下降。其結(jié)果是可盡量抑制處理基板上的反濺射量并高效地成膜。

在本發(fā)明中，優(yōu)選在可移動體和地線之間，插設(shè)具有規(guī)定或可變電阻的電路。作為具有可變電阻的電路，可使用可調(diào)整電阻的匹配箱。

在本發(fā)明中，優(yōu)選所述可移動體具有第一可移動部分，其帶有與處理基板的中央?yún)^(qū)域相對的相對面。由此，通過使第一可移動部分在接近處理基板的方向或遠(yuǎn)離處理基板的方向上移動并控制第一可移動部分和處理基板之間的距離，可使施加在處理基板的中央?yún)^(qū)域的自偏置電位發(fā)生局部變化并控制反濺射量，因此在調(diào)整薄膜厚度面內(nèi)分布時(shí)是有利的。此時(shí)，具有測量所述相對面和處理基板之間的靜電容量的測量裝置，如果基于其測量結(jié)果求出第一可移動部分的移動量，可精度良好地調(diào)整薄膜厚度面內(nèi)分布。此外，相對面不僅包含由平面構(gòu)成的相對面，也包含由曲面構(gòu)成的相對面。

再有，在本發(fā)明中，優(yōu)選還具有在所述第一可移動部分的周圍同心配置，且?guī)в信c處理基板的中央?yún)^(qū)域以外的區(qū)域相對的規(guī)定面積的環(huán)形面的至少一個(gè)第二可移動部分，第一可移動部分和第二可移動部分分別由驅(qū)動裝置驅(qū)動。由此，通過獨(dú)立于第一可移動部分而使第二可移動部分在接近處理基板的方向或遠(yuǎn)離處理基板的方向上移動并分別控制各可移動部分和處理基板之間的距離，可更精細(xì)地控制薄膜厚度面內(nèi)分布，是有利的。

使用上述高頻濺射裝置的本發(fā)明的濺射方法，其特征在于，包括：使所述可移動體朝接近處理基板的方向或朝遠(yuǎn)離處理基板的方向移動并調(diào)整可移動體的位置的調(diào)整工序；以及在調(diào)整了可移動體的位置后，向靶施加高頻電力并濺射，使濺射粒子附著并堆積在處理基板的一面上形成薄膜的成膜工序。

在本發(fā)明中，優(yōu)選所述調(diào)整工序具有測量在所述相對面和處理基板之間的靜電容量的工序，基于其測量結(jié)果求出可移動體的移動量。

附圖說明

圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的高頻濺射裝置的剖面示意圖。

圖2是示出可移動體的變形例的剖面圖。

圖3(a)是示出可移動體的變形例的剖面圖、(b)是示出可移動體的變形例的平面圖。

圖4是示出確認(rèn)本發(fā)明的效果的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖表。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖，以硅基板作為處理基板W，以在該硅基板的表面上形成作為絕緣膜的氧化鋁膜時(shí)使用的裝置為例，對本發(fā)明的實(shí)施方式的高頻濺射裝置進(jìn)行說明。

參照圖1，SM是磁控方式的濺射裝置，該濺射裝置SM具有限定處理室1a的真空室1。導(dǎo)入氬氣等稀有氣體即濺射氣體的氣體管11連接在真空室1的側(cè)壁上，氣體管11上插設(shè)有質(zhì)量流量控制器12，并與省略圖示的氣體源相連通。由此，可向通過下文所述的真空排氣裝置P以固定的排氣速度抽真空的處理室1a內(nèi)導(dǎo)入控制了流量的濺射氣體，在成膜處理過程中，將處理室1a的壓力保持為大致固定。與由渦輪分子泵或旋轉(zhuǎn)泵等構(gòu)成的真空排氣裝置P相連通的排氣管12連接在真空室1的底部。真空室1的內(nèi)頂部上安裝有は陰極單元C。在下文中，以圖1中朝向真空室1的內(nèi)頂部一側(cè)的方向?yàn)椤吧稀保猿蚱涞撞總?cè)的方向?yàn)椤跋隆边M(jìn)行說明。

陰極單元C由靶組件2、配置在靶組件2的上方的磁鐵單元3構(gòu)成。靶組件2與基板W的輪廓對應(yīng)，由以公知方法形成的平面視圖為圓形的板狀的氧化鋁制成的靶21和通過銦等粘接材料(省略圖示)結(jié)合在靶21的上表面的背板22構(gòu)成，在通過濺射成膜的過程中，可通過在背板22的內(nèi)部流通冷媒(冷卻水)來冷卻靶21。在安裝了靶21的狀態(tài)下將背板22下表面的周邊部通過絕緣體I安裝在真空室1的側(cè)壁上部。來自高頻電源E的輸出連接在靶21上，在成膜處理時(shí)，向靶21施加高頻電力。

磁鐵單元3是在靶21的作為濺射面的下表面的下方空間中產(chǎn)生磁場，捕捉濺射時(shí)在濺射面的下方電離的電子等并高效地使從靶21飛散出的濺射粒子離子化的具有公知結(jié)構(gòu)的裝置，此處省略詳細(xì)說明。

在真空室1的底部與靶21相對配置例如金屬制成的臺架4，基板W定位并保持為作為其成膜面的上表面開放的狀態(tài)。此時(shí)，靶21和基板W之間的間隔考慮生產(chǎn)率和散射的次數(shù)等設(shè)定在25～80mm的范圍內(nèi)。此外，臺架4也可由公知的靜電卡盤構(gòu)成。

臺架4具有位于處理基板W的保持面41上的凹部42，以在將處理基板W保持為處理基板W的外周邊部與保持面41抵接時(shí)處理基板W的另一面Wb和凹部42的輪廓限定空間43。在該空間43內(nèi)，設(shè)置與地線相連的可移動體44。在可移動體44上連接有公知的驅(qū)動裝置45的驅(qū)動軸45a，通過使用下文所述的控制裝置在上下方向上驅(qū)動驅(qū)動軸45a，使可移動體44相對于處理基板W可自由進(jìn)退。在可移動體44和地線之間插設(shè)具有規(guī)定或可變的電阻的電路46。作為電路46，可使用省略圖示的具有電阻、線圈、電容等元件的公知的電路。作為具有可變電阻的電路46，可使用能調(diào)整電阻的公知的匹配箱。此外，也可不插設(shè)電路46而將可移動體44連接在地線上(參照圖2)。再有，為了保持處理室1a內(nèi)的真空狀態(tài)，設(shè)置有省略圖示的真空波紋管等公知的真空密封裝置。

雖未特別地進(jìn)行圖示，但上述濺射裝置SM包括公知的控制裝置，其具有微型計(jì)算機(jī)或定序器等，由控制裝置統(tǒng)一管理高頻電源E的運(yùn)行、質(zhì)量流量控制器12的運(yùn)行、真空排氣裝置P的運(yùn)行和驅(qū)動裝置45的運(yùn)行等。下面再參照圖3，使用上述濺射裝置SM，以在硅基板W的表面上形成氧化鋁膜的情況為例對本實(shí)施方式的濺射方法進(jìn)行說明。

首先，一旦對驅(qū)動裝置45進(jìn)行驅(qū)動使設(shè)置在臺架4上的可移動體44從遠(yuǎn)離處理基板W的位置開始移動并接近處理基板W來調(diào)整可移動體44的位置，則處理基板W的另一面Wb和可移動體44之間的距離g縮短且處理基板W和可移動體44之間的靜電容量增加(調(diào)整工序)。然后，控制質(zhì)量流量控制器12以規(guī)定的流量(例如100sccm)導(dǎo)入氬氣(此時(shí)，處理室1a的壓力為1.3Pa)，與之配合，從高頻電源E向靶21例如施加500～5000W的頻率13.56MHz的高頻電力并在真空室1內(nèi)形成等離子體，濺射靶21。此時(shí)，通過增加上述靜電容量，可降低施加在處理基板W上的自偏置電位(Vdc)，其結(jié)果是可盡量控制處理基板W上的反濺射量，高效地形成氧化鋁膜(成膜工序)。

此處，由于作為可移動體44的第一可移動部分帶有與理基板W的中央?yún)^(qū)域Rc相對的相對面44f，所以如果使該第一可移動部分44向與處理基板W接近的方向或與處理基板W遠(yuǎn)離的方向移動的話，則可使施加在處理基板W的中央?yún)^(qū)域Rc上的自偏置電位發(fā)生局部變化，可控制該中央?yún)^(qū)域Rc上的反濺射量，因此可調(diào)整薄膜厚度面內(nèi)分布。

此外，可移動體44的相對面44f不僅如圖1所示為平面結(jié)構(gòu)，也如圖2所示包含曲面結(jié)構(gòu)。如果相對面44f由曲面構(gòu)成，則可在處理基板W的中央?yún)^(qū)域Rc上與其彎曲相對應(yīng)精細(xì)控制反濺射量，進(jìn)而可精細(xì)控制薄膜厚度面內(nèi)分布。

再有，如圖3所示，優(yōu)選可移動體44還具有：在第一可移動部分44a的周圍同心配置，且?guī)в信c處理基板W的中央?yún)^(qū)域Rc以外的區(qū)域相對的規(guī)定面積的環(huán)形面的至少一個(gè)(圖3所示的是2個(gè))第二可移動部分44b，44c，第一可移動部分和第二可移動部分44a，44b，44c分別由驅(qū)動裝置驅(qū)動。由于驅(qū)動裝置是公知的，所以圖3中省略了圖示。由此，通過移動各可移動部分44a，44b，44c而分別控制與處理基板W之間的距離，反濺射量的調(diào)整位置徑向增加，因此，可進(jìn)一步精細(xì)控制薄膜厚度面內(nèi)分布。此處，也可以是為了控制反濺射量的面內(nèi)分布，使用省略圖示的測量裝置測量各可移動部分44a，44b，44c和與之相對的處理基板W的部分之間的靜電容量，求出各可移動部分44a，44b，44c的移動量以使測量到的靜電容量為所需的值(例如彼此一致)，根據(jù)求出的移動量驅(qū)動各驅(qū)動裝置，控制各可移動部分44a，44b，44c和處理基板W之間的距離。測量裝置例如可使用像激光位移計(jì)這樣的根據(jù)與處理基板W之間的間隔求靜電容量的設(shè)備、或根據(jù)向在接觸1極的狀態(tài)下測量的極施加交流電壓(AC)而流通的電流而求靜電容量的設(shè)備等公知的設(shè)備，因此此處省略詳細(xì)說明。

以上對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不僅限于上述內(nèi)容。在上述實(shí)施方式中，以使用氧化鋁這樣的絕緣材料制成的靶形成絕緣材料膜的情況為例進(jìn)行了說明，但毫無疑問使用金屬制成的靶形成金屬膜的情況也適用本發(fā)明。

接下來，為確認(rèn)上述效果，使用上述濺射裝置SM進(jìn)行了接下來的實(shí)驗(yàn)。在本實(shí)驗(yàn)中，使用Φ300mm的硅基板作為處理基板W，在真空室1內(nèi)的臺架4上安裝了處理基板W后，向上移動可移動體44將處理基板W的另一面Wb和可移動體44之間的距離調(diào)整為0.4mm。然后，以流量100sccm將氬氣導(dǎo)入處理室1a內(nèi)(此時(shí)處理室1a內(nèi)的壓力約為1.3Pa)，向臺架4施加600W的13.56MHz的高頻電力。由此在處理室1內(nèi)形成等離子體，濺射氧化鋁制成的靶21，在處理基板W的一面Wa上形成氧化鋁膜。測量此時(shí)的成膜率，其結(jié)果如圖4中實(shí)線L1所示。橫軸表示在處理基板W的徑向上的位置。確認(rèn)此時(shí)的成膜率的面內(nèi)分布為2.04％。使可移動體44更接近處理基板W并將兩者間的距離調(diào)整為0.1mm，在與上述相同的條件下進(jìn)行濺射。測量此時(shí)的成膜率，其結(jié)果如圖4中虛線L2所示。此時(shí)的成膜率的面內(nèi)分布為1.27％，可知通過改變可移動體44和處理基板W之間的距離可調(diào)整薄膜厚度面內(nèi)分布。從而推知其可調(diào)整施加在處理基板W上的自偏置電位，可調(diào)整反濺射量。再有，使可移動體44更向上移動與處理基板W抵接(兩者間的距離為0.0mm)，在與上述相同的條件下進(jìn)行濺射。測量此時(shí)的成膜率。如圖4中線L3所示，確認(rèn)成膜率的面內(nèi)分布為1.39％。

附圖標(biāo)記說明

SM…高頻濺射裝置、W…處理基板、Wa…處理基板W的一面、Wb…處理基板W的另一面、Rc…處理基板W的中央?yún)^(qū)域、4…臺架、41…保持面、42…凹部、43…空間、44…可移動體，44a…第一可移動部分、44b，44c…第二可移動部分、44f…相對面、45…驅(qū)動裝置、46…電路。