成膜装置
【課題】 被処理物の表面へのパーティクルの付着を抑えることが可能な成膜装置を提供する。
【解決手段】 真空チャンバ１０内で蒸着材料を蒸発させ基板ＷＡに対して蒸着させる成膜装置１である。蒸着材料を蒸発させるプラズマガン３０と、雰囲気ガス供給源１０６と、主制御装置８０と、を備える。主制御装置８０は、プラズマガン３０による加熱状態を、成膜状態の加熱状態（成膜時電流ＩＡ）と、非成膜状態における加熱状態（成膜時電流ＩＢ）との間で切り替え制御する。そして、主制御装置８０は、成膜状態と非成膜状態との間における加熱状態の切り替え途上において、蒸着材料の蒸発やプロセスガスの導入による真空チャンバ１０内の圧力変動を緩和する方向に、雰囲気ガス供給源１０６からの雰囲気ガスの供給量を変動させる。
【解決手段】 真空チャンバ１０内で蒸着材料を蒸発させ基板ＷＡに対して蒸着させる成膜装置１である。蒸着材料を蒸発させるプラズマガン３０と、雰囲気ガス供給源１０６と、主制御装置８０と、を備える。主制御装置８０は、プラズマガン３０による加熱状態を、成膜状態の加熱状態（成膜時電流ＩＡ）と、非成膜状態における加熱状態（成膜時電流ＩＢ）との間で切り替え制御する。そして、主制御装置８０は、成膜状態と非成膜状態との間における加熱状態の切り替え途上において、蒸着材料の蒸発やプロセスガスの導入による真空チャンバ１０内の圧力変動を緩和する方向に、雰囲気ガス供給源１０６からの雰囲気ガスの供給量を変動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャンバ内で蒸着材料を蒸発させ基板に対して蒸着させる成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被処理物の表面に成膜材料を成膜する方法としては、例えばイオンプレーティング法などの物理蒸着法が知られている。イオンプレーティング装置としては、例えば特許文献１に開示されたイオンプレーティング装置がある。
【０００３】
このようなイオンプレーティング装置では、成膜材料をプラズマビームにより加熱し、蒸発させて基板に堆積させている。プラズマビームは、放電電流を調整することで、成膜材料を蒸発させ得る温度である成膜状態と、成膜材料を蒸発させ得ない温度である非成膜状態（待機放電）とに切替えることができる。従って、基板を成膜しない場合は、非成膜状態にすることにより、材料の消費を抑えることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２９５５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のようにプラズマビームを成膜状態と非成膜状態とで切替えるようにすると、材料の消費は抑えられるものの、プラズマビームを成膜状態と非成膜状態とで切替えない成膜方式と比べて、被処理物の表面に付着するパーティクルの量が多くなっていた。
【０００６】
本発明は、上記した事情に鑑みて為されたものであり、被処理物の表面へのパーティクルの付着を抑えることが可能な成膜装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者は、上記した課題を解決するため鋭意研究し、放電電流の切替時に材料が蒸発し始めると、チャンバ内圧力が変動することに着目した。すなわち、Ｓｉ化合物を成膜する場合、プロセスガス（Ｏ２又はＮ２）を導入しながら蒸着材料としてのシリコン酸化物を蒸発させるのであるが、この蒸発による圧力上昇やプロセスガスの導入による圧力上昇により、チャンバ内圧力が変動することに着目した。そして、この圧力変動により、チャンバ内においてパーティクルが巻き上げられるのではないかと考えた。
【０００８】
そこで、非成膜状態から成膜状態への切替え時において、非成膜時に放電の安定化のためにチャンバ内に導入している不活性ガスであるＡｒ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ｈｅなどの雰囲気ガスの供給量を、上記した圧力変動を抑えるように低減すると、被処理物の表面に付着するパーティクルの量を低減することができることが分かった。本発明は、かかる知見に基づいてなされたものである。
【０００９】
本発明に係る成膜装置は、チャンバ内で蒸着材料を蒸発させ基板に対して蒸着させる成膜装置であって、蒸着材料を加熱して蒸発させる加熱手段と、チャンバ内に不活性ガスである雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給手段と、加熱手段と雰囲気ガス供給手段とを制御する制御手段と、を備え、制御手段は、加熱手段による加熱状態を、蒸着材料が蒸発し始める加熱状態よりもより加熱する成膜状態における第１加熱状態と、蒸着材料を蒸発できない非成膜状態における第２加熱状態との間で切り替え制御可能であり、制御手段は、成膜状態と非成膜状態との間における加熱状態の切り替え途上において、蒸着材料の蒸発によるチャンバ内の圧力変動を緩和する方向に、雰囲気ガス供給手段による雰囲気ガスの供給量を変動させることを特徴とする。
【００１０】
この成膜装置では、成膜状態と非成膜状態との間における加熱状態の切り替え途上において、不活性ガスである雰囲気ガスの供給量を変動させることで、蒸着材料の蒸発によるチャンバ内の圧力変動を緩和でき、チャンバ内におけるパーティクルの巻き上げを抑制して、被処理物の表面へのパーティクルの付着を抑えることができる。
【００１１】
また本発明に係る成膜装置は、チャンバ内で蒸着材料を蒸発させ基板に対して蒸着させる成膜装置であって、蒸着材料を加熱して蒸発させる加熱手段と、チャンバ内に成膜に用いるプロセスガスを供給するプロセスガス供給手段と、チャンバ内に不活性ガスである雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給手段と、加熱手段とプロセスガス供給手段と雰囲気ガス供給手段とを制御する制御手段と、を備え、制御手段は、加熱手段による加熱状態を、蒸着材料が蒸発し始める加熱状態よりもより加熱する成膜状態における第１加熱状態と、蒸着材料を蒸発できない非成膜状態における第２加熱状態との間で切り替え制御可能であり、制御手段は、プロセスガス供給手段によるプロセスガスの供給量を、成膜状態における第１プロセスガス量と、非成膜状態における第２プロセスガス量との間で切り替え制御可能であり、制御手段は、成膜状態と非成膜状態との間におけるプロセスガスの供給量の切り替え途上において、プロセスガスによるチャンバ内の圧力変動を緩和する方向に、雰囲気ガス供給手段による雰囲気ガスの供給量を変動させることを特徴とする。
【００１２】
この成膜装置では、成膜状態と非成膜状態との間におけるプロセスガスの供給量の切り替え途上において、不活性ガスである雰囲気ガスの供給量を変動させることで、プロセスガスによるチャンバ内の圧力変動を緩和でき、チャンバ内におけるパーティクルの巻き上げを抑制して、被処理物の表面へのパーティクルの付着を抑えることができる。
【００１３】
制御手段は、成膜状態と非成膜状態との間における加熱状態の切り替え途上において、蒸着材料の蒸発によるチャンバ内の圧力変動を緩和する方向に、雰囲気ガス供給手段による雰囲気ガスの供給量を変動させることを特徴としてもよい。このようにすれば、蒸着材料の蒸発によるチャンバ内の圧力変動をも緩和でき、チャンバ内におけるパーティクルの巻き上げを一層抑制して、被処理物の表面へのパーティクルの付着を一層抑えることができる。
【００１４】
蒸着材料を収容すると共にプラズマビームを引き寄せる陽極として機能するハースと、ハースの周りに環状に配置されハース上方の電磁場を制御する補助陽極と、を備え、加熱手段は、プラズマビームをチャンバ内に供給するプラズマ源を有することを特徴としてもよい。このように、プラズマを利用したイオンプレーティング法による成膜において、本発明は好適である。
【００１５】
雰囲気ガス供給手段は、ハースの周りに不活性ガスを供給することを特徴としてもよい。このように、プラズマビームの放電電流が低い場合において、ハースの周りには、放電を安定させるために不活性ガスを供給することができるが、この場合において、不活性ガスの供給量を変動させることで、チャンバ内の圧力変動を緩和でき、チャンバ内におけるパーティクルの巻き上げを抑制して、被処理物の表面へのパーティクルの付着を抑えることができる。
【００１６】
制御手段は、補助陽極に供給する電流値を、成膜状態における第１電流値と、非成膜状態における第２電流値との間で切り替え制御可能であり、制御手段は、成膜状態と非成膜状態との間における電流値の切り替え途上において、電流値を所定の変動率で徐々に変動させることを特徴としてもよい。このようにすれば、成膜状態と非成膜状態との間における放電状態の切り替えをスムーズに行うことができる。
【００１７】
チャンバ内の圧力を検出する圧力センサを備え、制御手段は、成膜状態と非成膜状態との間の切り替え途上において、圧力センサの検出値に基づいて、チャンバ内の圧力が一定になるように、フィードバック制御により雰囲気ガス供給手段による雰囲気ガスの供給量を変動させることを特徴としてもよい。このようにすれば、チャンバ内の圧力変動に追従しその圧力が一定になるようにリアルタイムに制御することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、被処理物の表面へのパーティクルの付着を抑えることが可能な成膜装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態である成膜装置の全体構造を概略的に説明する図である。
【００２１】
この成膜装置１は、成膜室である真空チャンバ１０と、真空チャンバ１０中にプラズマビームＰＢを供給するプラズマ源であるプラズマガン（加熱手段）３０と、真空チャンバ１０内の底部に配置されてプラズマビームＰＢの流れを制御する陽極部材５０と、真空チャンバ１０上部に配置されて基板ＷＡを搬送する搬送機構６０と、これらの動作を統括制御する主制御装置（制御手段）８０とを備える。
【００２２】
プラズマガン３０は、圧力勾配型のプラズマガンであり、その本体部分は、真空チャンバ１０の側壁に設けられた筒状部１２に装着されている。この本体部分は、陰極３１によって一端が閉塞されたガラス管３２からなる。ガラス管３２内には、モリブデンＭｏで形成された円筒３３が陰極３１に固定されて同心に配置されており、この円筒３３内には、ＬａＢ6で形成された円盤３４とタンタルＴａで形成されたパイプ３５とが内蔵されている。ガラス管３２の両端部のうち陰極３１とは反対側の端部と、真空チャンバ１０に設けた筒状部１２の端部との間には、第１及び第２中間電極４１、４２が同心状に直列に配置されている。一方の第１中間電極４１内には、プラズマビームＰＢを収束するための環状永久磁石４４が内蔵されている。第２中間電極４２内にも、プラズマビームＰＢを収束するための電磁石コイル４５が内蔵されている。なお、筒状部１２の周囲には、陰極３１側で発生して第１及び第２中間電極４１、４２まで引き出されたプラズマビームＰＢを真空チャンバ１０内に導くステアリングコイル４７が設けられている。
【００２３】
プラズマガン３０の動作は、ガン駆動装置４８によって制御されている。このガン駆動装置４８は、陰極３１への給電をオン・オフしたりこれへの供給電流等を調整したりすることができ、さらに第２中間電極４２内の電磁石コイル４５、及びステアリングコイル４７への給電を調整する。このようなガン駆動装置４８によって、真空チャンバ１０中に供給されるプラズマビームＰＢの分布状態が制御され、特に陰極３１への供給電流を調整することでプラズマビームＰＢの強度が制御される。
【００２４】
なお、プラズマガン３０の最も内心側に配置されるパイプ３５は、プラズマビームＰＢのもととなるＡｒ等のキャリアガスをプラズマガン３０中に導入するためものであり、流量計９３及び流量調節弁９４を介してガス供給源９０に接続されている。流量計９３によって検出されたキャリアガスの流量は主制御装置８０で監視されており、流量調節弁９４によるキャリアガスの流量調整等に利用される。
【００２５】
真空チャンバ１０には、プロセスガスとしての窒素（Ｎ２）を供給するため、流量調節弁９６及び流量計９７を有するプロセスガス供給ライン１０１を介して、プロセスガス供給源１００が接続されている（プロセスガス供給手段）。また、真空チャンバ１０のプラズマガン３０に対向する側面には、真空チャンバ１０内を適宜減圧するため、真空ゲート７６を介して排気ポンプ７７が取り付けられている。
【００２６】
真空チャンバ１０中の下部に配置された陽極部材５０は、プラズマビームＰＢを下方に導く主陽極であるハース５１と、その周囲に配置された環状の補助陽極５２とからなる。
【００２７】
前者のハース５１は、導電性材料で形成されるとともに接地された真空チャンバ１０に支持されている。このハース５１に、プラズマガン３０から出射したプラズマビームＰＢが入射する。なお、ハース５１は、プラズマガン３０からのプラズマビームＰＢが入射する中央上部に蒸着材料５３を有している。膜材料であるＳｉＯ等の蒸着材料５３が、プラズマビームＰＢによって加熱されて蒸発する。
【００２８】
後者の補助陽極５２は、ハース５１の周囲にこれと同心に配置された環状の容器により構成されている。この環状容器内には、フェライト等で形成された環状の永久磁石５５と、これと同心に積層されたコイル５６とが収納されている。これら永久磁石５５及びコイル５６は、磁場制御部材であり、ハース５１の直上方にカスプ状磁場を形成する。これにより、ハース５１に入射するプラズマビームＰＢの入射位置等を修正することができる。
【００２９】
補助陽極５２の容器も、ハース５１と同様に導電性材料で形成される。この補助陽極５２は、ハース５１と真空チャンバ１０に対して図示を省略する絶縁物を介して取り付けられている。陽極切替器５８は、補助陽極５２とハース５１とを電極として切替える機構であり、これらを切替えることでプラズマビームＰＢの入射位置を選択することが可能である。
真空チャンバ１０の下部には、蒸着材料５３のロッドを上昇させてハース５１内に供給する材料供給装置５４が設けられている。蒸着材料５３のロッドは、ハース５１内で加熱され、蒸発開始温度以上になると蒸発（昇華）して蒸発粒子になる。従って、蒸発材料５３のロッドは、時間の経過に伴って消耗する。材料供給装置５４は、蒸発材料５３の消耗分を補うために、蒸発材料５３のロッドを所定時間ごとに突き上げて上昇させ、蒸発材料５３のロッドの上端面がハース５１の上端縁の位置、例えば、先端から５ｍｍ以内の位置になるように調整する。
【００３０】
ハース５１と補助陽極５２との間には、不活性ガスであるＡｒ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ｈｅなどの雰囲気ガスが供給される。この雰囲気ガスは、雰囲気ガス供給源１０６から、流量調節弁１０４及び流量計１０３を有する雰囲気ガス供給ライン１０５を介して供給される（雰囲気ガス供給手段）。
【００３１】
雰囲気圧センサ９９によって検出された真空チャンバ１０中のガス圧や、流量計９３、９７、１０３によって検出されたガスの流量は、主制御装置８０で監視されており、流量調節弁９４，９６，１０４によるガスの流量調整、すなわち真空チャンバ１０の雰囲気圧の制御に利用される。
【００３２】
搬送機構６０は、基板ＷＡを保持する枠体であるトレイ６０ａと、トレイ６０ａを定速で水平方向に移動させるためのローラ６０ｂを含む駆動装置（図示省略）とを備えている。
【００３３】
以下、図１に示す成膜装置１の動作について説明する。この成膜装置１による成膜時には、プラズマガン３０の陰極３１と真空チャンバ１０内のハース５１との間で放電を生じさせ、これによりプラズマビームＰＢを生成する。このプラズマビームＰＢは、ステアリングコイル４７と補助陽極５２内の永久磁石５５等とにより決定される磁界に案内されてハース５１に到達する。ハース５１上部の蒸着材料５３は、プラズマビームＰＢにより加熱され、蒸着材料５３が蒸発して安定して出射する。この蒸発した蒸着材料は、プラズマビームＰＢによりイオン化され、基板ＷＡの表面に付着して被膜が形成される。本実施形態では、蒸着材料がＳｉＯであり、プロセスガスとして窒素（Ｎ２）を供給しているため、基板ＷＡにはＳｉＯＮの膜が生成される。
【００３４】
上記成膜装置１を用いた成膜方法において、プラズマビームＰＢは、プラズマガン３０への給電電流を調整することで、蒸着材料が蒸発し始める加熱状態よりもより加熱する加熱状態である成膜状態と、蒸着材料を蒸発させ得ない加熱状態である非成膜状態（待機放電）とに切替えることができる。従って、真空チャンバ２０内で基板ＷＡを成膜しない場合は、次の成膜をスムーズに行うためのスタンバイ状態である非成膜状態にすることにより、材料の消費を抑えることができる。
【００３５】
しかしながら、上記のようにプラズマビームＰＢの状態を成膜状態と非成膜状態とで単に切替えるようにすると、材料の消費は抑えられるものの、プラズマビームＰＢを成膜状態と非成膜状態とで切替えない成膜方式と比べて、基板ＷＡの表面に付着するパーティクルの量が多くなっていた。これは、Ｓｉ化合物（ここではＳｉＯＮ）を成膜する場合、プロセスガスであるＯ２又はＮ２（ここではＮ２）を導入しながら蒸着材料（ここではＳｉＯ）を蒸発させるのであるが、この蒸発による圧力上昇やプロセスガスの導入による圧力上昇により、真空チャンバ１０内の圧力が変動し、この圧力変動により、真空チャンバ１０内においてパーティクルが巻き上げられるのではないかと推測された。
【００３６】
すなわち、図３（ａ）に示すように、プラズマガン３０に給電する給電電流を、蒸着材料が蒸発し始める加熱状態となる蒸発開始電流ＩＳよりもより加熱する加熱状態である成膜時電流ＩＡから、蒸着材料を蒸発させ得ない加熱状態となる非成膜時電流ＩＢに切替えると、真空チャンバ２０内で基板ＷＡを成膜しない場合は、材料の消費を抑えることができる。
【００３７】
しかしながら、図３（ａ）に示すように、プラズマガン３０に給電する給電電流を、時刻Ｔ２から時刻Ｔ４の間に、非成膜時電流ＩＢから成膜時電流ＩＡに連続的に切替える途上で、時刻Ｔ３において蒸発開始電流ＩＳ（ここでは、成膜時電流ＩＡの６割の値）になると、蒸着材料が蒸発し始めるため、これにより真空チャンバ１０内の圧力が上昇する。また、非成膜状態から成膜状態に切替えるときには、図３（ｂ）に示すように、プロセスガスの流量も時刻Ｔ２において非成膜時流量ＦＢから成膜時流量ＦＡに切替えるため、これによっても真空チャンバ１０内の圧力が上昇する。
【００３８】
なお、図３（ｃ）に示すように、非成膜状態および切替え時には、プラズマガン３０の電流値が低く、放電が不安定になるため、不活性ガスである雰囲気ガスがハース５１の周りに非成膜時流量ＧＢで供給される。そして、時刻Ｔ４において放電が安定化すると、成膜時流量ＧＡ（ここではゼロ）に切替えられる。また、図３（ｄ）に示すように、非成膜状態および切替え時には、プラズマガン３０の電流値が低く、放電が不安定になるため、補助陽極５２のコイル５６に給電するハースコイル電流は、高めの非成膜時電流ＪＢで供給される。そして、時刻Ｔ４において放電が安定化すると、低めの成膜時電流ＪＡに切替えられる。
【００３９】
そこで、本実施形態では、上記した真空チャンバ１０内の圧力変動を抑えるように、ハース５１周りに導入している不活性ガスである雰囲気ガス（ここではＡｒ）の供給量を制御することで、基板ＷＡの表面に付着するパーティクルの量を低減するのである。
【００４０】
具体的に説明すると、本実施形態では、図２（ａ）に示すように、プラズマガン３０に給電する給電電流を、時刻Ｔ２から時刻Ｔ４の間に、非成膜時電流ＩＢから成膜時電流ＩＡに所定の変動率で連続的に切替える際に、真空チャンバ１０内の急激な圧力変動を抑制するため、プロセスガスの供給量を、図２（ｂ）に示すように、非成膜時流量ＦＢから成膜時流量ＦＡに所定の変動率で徐々に連続的に増加させる。
【００４１】
そして、このときのプロセスガスの供給量の増加に伴う真空チャンバ１０内の圧力上昇を緩和するため、図２（ｃ）に示すように、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３の間に、所定の減少率でハース５１周りの雰囲気ガスの供給量を、非成膜時流量ＧＢから流量ＧＣに徐々に連続的に減少させる。更に、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４の間は、蒸着材料の蒸発による圧力上昇も加わるため、その分の圧力上昇を緩和するため、より大きな減少率で、ハース５１周りの雰囲気ガスの供給量を、流量ＧＣから成膜時流量ＧＡ（ここでは０ｓｃｃｍ）に徐々に連続的に減少させる。
【００４２】
また、図２（ｄ）に示すように、非成膜状態には、プラズマガン３０の電流値が低く、放電が不安定になるため、補助陽極に給電するハースコイル電流は、非成膜時電流ＪＢ（第２電流値）で供給される。そして、切替え時において時刻Ｔ２から時刻Ｔ４にかけて電流が連続的に所定の減少率で減少され、時刻Ｔ４において放電が安定化すると、成膜時電流ＪＡ（第１電流値）とされる。
【００４３】
なお、上記においては、プラズマガン３０に給電する給電電流を、非成膜時電流ＩＢから成膜時電流ＩＡに連続的に切替え上昇させる場合について説明しているが、プラズマガン３０に給電する給電電流を、成膜時電流ＩＡから非成膜時電流ＩＢに連続的に切替え下降させる場合は、真空チャンバ１０内の圧力減少を緩和するため、上記と逆の制御を行う。
【００４４】
以上詳述したように、本実施形態の成膜装置１では、成膜状態と非成膜状態との間におけるプラズマガン３０による加熱状態の切替え途上、すなわち、プラズマガン３０への給電電流の切り替え途上において、蒸着材料の蒸発による真空チャンバ１０内の圧力変動を緩和する方向に、不活性ガスである雰囲気ガス（ここではハース５１周りに供給されるＡｒガス）の供給量を変動させているため、蒸着材料の蒸発による真空チャンバ１０内の圧力変動を緩和でき、真空チャンバ１０内におけるパーティクルの巻き上げを抑制して、基板ＷＡの表面へのパーティクルの付着を抑えることができる。
【００４５】
また、プロセスガスの供給量を変化させる際には所定の変化率で徐々に変化させているため、真空チャンバ１０内の急激な圧力変動を抑えることができるとともに、プロセスガスの供給による真空チャンバ１０内の圧力変動を緩和する方向に、不活性ガスである雰囲気ガス（ここではハース５１周りに供給されるＡｒガス）の供給量を変動させているため、プロセスガスによる真空チャンバ１０内の圧力変動を緩和でき、真空チャンバ１０内におけるパーティクルの巻き上げを抑制して、基板ＷＡの表面へのパーティクルの付着を一層抑えることができる。
【００４６】
また、成膜状態と非成膜状態との間における補助陽極５２としてのコイル５６に供給するハースコイル電流の切り替え途上において、成膜状態における成膜時電流ＪＡと、非成膜状態における非成膜時電流ＪＢとの間で電流値を所定の変動率で徐々に変動させるため、成膜状態と非成膜状態との間におけるプラズマビームＰＢの放電状態の切り替えをスムーズに行うことができる。
【００４７】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、上記した実施形態では成膜装置１としてイオンプレーティング装置について説明したが、単に真空雰囲気下で蒸着を行う成膜装置にも本発明は適用可能である。
【００４８】
また、上記した実施形態では、蒸着材料を蒸発させる加熱手段としてプラズマガン３０について説明したが、加熱手段として電子ビーム発生器を用い電子ビームで蒸着材料を蒸発させるようにしてもよい。
【００４９】
また、上記した実施形態では、プラズマガン３０の給電電流を図２（ａ）に示すように切替える際、プロセスガスの供給量、およびハース５１周りの雰囲気ガスの供給量を、予め決定されたプロファイルに基づいて制御していたが、プロセスガスの供給量を図２（ｂ）に示すように変動させながら、雰囲気圧センサ９９の検出値に基づいて、真空チャンバ１０内の圧力が一定になるように、フィードバック制御により雰囲気ガスの供給量を変動させるようにしてもよい。このようにすれば、真空チャンバ１０内の圧力変動に追従し、その圧力が一定になるようにリアルタイムに制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施形態に係る成膜装置としてのイオンプレーティング装置の構成を示す図である。
【図２】実施形態に係る成膜装置の運転方法を示すタイムチャートである。
【図３】従来の成膜装置の運転方法を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１…成膜装置、１０…真空チャンバ、３０…プラズマガン、４４…環状永久磁石、５０…陽極部材、５１…ハース、５２…補助陽極、５３…蒸着材料、６０…搬送機構、６１…基板ホルダ、７７…排気ポンプ、８０…主制御装置、９０…ガス供給源、９４，９７…流量調節弁、９９…雰囲気圧センサ、ＷＡ…ウェハ、ＰＢ…プラズマビーム。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャンバ内で蒸着材料を蒸発させ基板に対して蒸着させる成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被処理物の表面に成膜材料を成膜する方法としては、例えばイオンプレーティング法などの物理蒸着法が知られている。イオンプレーティング装置としては、例えば特許文献１に開示されたイオンプレーティング装置がある。
【０００３】
このようなイオンプレーティング装置では、成膜材料をプラズマビームにより加熱し、蒸発させて基板に堆積させている。プラズマビームは、放電電流を調整することで、成膜材料を蒸発させ得る温度である成膜状態と、成膜材料を蒸発させ得ない温度である非成膜状態（待機放電）とに切替えることができる。従って、基板を成膜しない場合は、非成膜状態にすることにより、材料の消費を抑えることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２９５５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のようにプラズマビームを成膜状態と非成膜状態とで切替えるようにすると、材料の消費は抑えられるものの、プラズマビームを成膜状態と非成膜状態とで切替えない成膜方式と比べて、被処理物の表面に付着するパーティクルの量が多くなっていた。
【０００６】
本発明は、上記した事情に鑑みて為されたものであり、被処理物の表面へのパーティクルの付着を抑えることが可能な成膜装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者は、上記した課題を解決するため鋭意研究し、放電電流の切替時に材料が蒸発し始めると、チャンバ内圧力が変動することに着目した。すなわち、Ｓｉ化合物を成膜する場合、プロセスガス（Ｏ２又はＮ２）を導入しながら蒸着材料としてのシリコン酸化物を蒸発させるのであるが、この蒸発による圧力上昇やプロセスガスの導入による圧力上昇により、チャンバ内圧力が変動することに着目した。そして、この圧力変動により、チャンバ内においてパーティクルが巻き上げられるのではないかと考えた。
【０００８】
そこで、非成膜状態から成膜状態への切替え時において、非成膜時に放電の安定化のためにチャンバ内に導入している不活性ガスであるＡｒ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ｈｅなどの雰囲気ガスの供給量を、上記した圧力変動を抑えるように低減すると、被処理物の表面に付着するパーティクルの量を低減することができることが分かった。本発明は、かかる知見に基づいてなされたものである。
【０００９】
本発明に係る成膜装置は、チャンバ内で蒸着材料を蒸発させ基板に対して蒸着させる成膜装置であって、蒸着材料を加熱して蒸発させる加熱手段と、チャンバ内に不活性ガスである雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給手段と、加熱手段と雰囲気ガス供給手段とを制御する制御手段と、を備え、制御手段は、加熱手段による加熱状態を、蒸着材料が蒸発し始める加熱状態よりもより加熱する成膜状態における第１加熱状態と、蒸着材料を蒸発できない非成膜状態における第２加熱状態との間で切り替え制御可能であり、制御手段は、成膜状態と非成膜状態との間における加熱状態の切り替え途上において、蒸着材料の蒸発によるチャンバ内の圧力変動を緩和する方向に、雰囲気ガス供給手段による雰囲気ガスの供給量を変動させることを特徴とする。
【００１０】
この成膜装置では、成膜状態と非成膜状態との間における加熱状態の切り替え途上において、不活性ガスである雰囲気ガスの供給量を変動させることで、蒸着材料の蒸発によるチャンバ内の圧力変動を緩和でき、チャンバ内におけるパーティクルの巻き上げを抑制して、被処理物の表面へのパーティクルの付着を抑えることができる。
【００１１】
また本発明に係る成膜装置は、チャンバ内で蒸着材料を蒸発させ基板に対して蒸着させる成膜装置であって、蒸着材料を加熱して蒸発させる加熱手段と、チャンバ内に成膜に用いるプロセスガスを供給するプロセスガス供給手段と、チャンバ内に不活性ガスである雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給手段と、加熱手段とプロセスガス供給手段と雰囲気ガス供給手段とを制御する制御手段と、を備え、制御手段は、加熱手段による加熱状態を、蒸着材料が蒸発し始める加熱状態よりもより加熱する成膜状態における第１加熱状態と、蒸着材料を蒸発できない非成膜状態における第２加熱状態との間で切り替え制御可能であり、制御手段は、プロセスガス供給手段によるプロセスガスの供給量を、成膜状態における第１プロセスガス量と、非成膜状態における第２プロセスガス量との間で切り替え制御可能であり、制御手段は、成膜状態と非成膜状態との間におけるプロセスガスの供給量の切り替え途上において、プロセスガスによるチャンバ内の圧力変動を緩和する方向に、雰囲気ガス供給手段による雰囲気ガスの供給量を変動させることを特徴とする。
【００１２】
この成膜装置では、成膜状態と非成膜状態との間におけるプロセスガスの供給量の切り替え途上において、不活性ガスである雰囲気ガスの供給量を変動させることで、プロセスガスによるチャンバ内の圧力変動を緩和でき、チャンバ内におけるパーティクルの巻き上げを抑制して、被処理物の表面へのパーティクルの付着を抑えることができる。
【００１３】
制御手段は、成膜状態と非成膜状態との間における加熱状態の切り替え途上において、蒸着材料の蒸発によるチャンバ内の圧力変動を緩和する方向に、雰囲気ガス供給手段による雰囲気ガスの供給量を変動させることを特徴としてもよい。このようにすれば、蒸着材料の蒸発によるチャンバ内の圧力変動をも緩和でき、チャンバ内におけるパーティクルの巻き上げを一層抑制して、被処理物の表面へのパーティクルの付着を一層抑えることができる。
【００１４】
蒸着材料を収容すると共にプラズマビームを引き寄せる陽極として機能するハースと、ハースの周りに環状に配置されハース上方の電磁場を制御する補助陽極と、を備え、加熱手段は、プラズマビームをチャンバ内に供給するプラズマ源を有することを特徴としてもよい。このように、プラズマを利用したイオンプレーティング法による成膜において、本発明は好適である。
【００１５】
雰囲気ガス供給手段は、ハースの周りに不活性ガスを供給することを特徴としてもよい。このように、プラズマビームの放電電流が低い場合において、ハースの周りには、放電を安定させるために不活性ガスを供給することができるが、この場合において、不活性ガスの供給量を変動させることで、チャンバ内の圧力変動を緩和でき、チャンバ内におけるパーティクルの巻き上げを抑制して、被処理物の表面へのパーティクルの付着を抑えることができる。
【００１６】
制御手段は、補助陽極に供給する電流値を、成膜状態における第１電流値と、非成膜状態における第２電流値との間で切り替え制御可能であり、制御手段は、成膜状態と非成膜状態との間における電流値の切り替え途上において、電流値を所定の変動率で徐々に変動させることを特徴としてもよい。このようにすれば、成膜状態と非成膜状態との間における放電状態の切り替えをスムーズに行うことができる。
【００１７】
チャンバ内の圧力を検出する圧力センサを備え、制御手段は、成膜状態と非成膜状態との間の切り替え途上において、圧力センサの検出値に基づいて、チャンバ内の圧力が一定になるように、フィードバック制御により雰囲気ガス供給手段による雰囲気ガスの供給量を変動させることを特徴としてもよい。このようにすれば、チャンバ内の圧力変動に追従しその圧力が一定になるようにリアルタイムに制御することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、被処理物の表面へのパーティクルの付着を抑えることが可能な成膜装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態である成膜装置の全体構造を概略的に説明する図である。
【００２１】
この成膜装置１は、成膜室である真空チャンバ１０と、真空チャンバ１０中にプラズマビームＰＢを供給するプラズマ源であるプラズマガン（加熱手段）３０と、真空チャンバ１０内の底部に配置されてプラズマビームＰＢの流れを制御する陽極部材５０と、真空チャンバ１０上部に配置されて基板ＷＡを搬送する搬送機構６０と、これらの動作を統括制御する主制御装置（制御手段）８０とを備える。
【００２２】
プラズマガン３０は、圧力勾配型のプラズマガンであり、その本体部分は、真空チャンバ１０の側壁に設けられた筒状部１２に装着されている。この本体部分は、陰極３１によって一端が閉塞されたガラス管３２からなる。ガラス管３２内には、モリブデンＭｏで形成された円筒３３が陰極３１に固定されて同心に配置されており、この円筒３３内には、ＬａＢ6で形成された円盤３４とタンタルＴａで形成されたパイプ３５とが内蔵されている。ガラス管３２の両端部のうち陰極３１とは反対側の端部と、真空チャンバ１０に設けた筒状部１２の端部との間には、第１及び第２中間電極４１、４２が同心状に直列に配置されている。一方の第１中間電極４１内には、プラズマビームＰＢを収束するための環状永久磁石４４が内蔵されている。第２中間電極４２内にも、プラズマビームＰＢを収束するための電磁石コイル４５が内蔵されている。なお、筒状部１２の周囲には、陰極３１側で発生して第１及び第２中間電極４１、４２まで引き出されたプラズマビームＰＢを真空チャンバ１０内に導くステアリングコイル４７が設けられている。
【００２３】
プラズマガン３０の動作は、ガン駆動装置４８によって制御されている。このガン駆動装置４８は、陰極３１への給電をオン・オフしたりこれへの供給電流等を調整したりすることができ、さらに第２中間電極４２内の電磁石コイル４５、及びステアリングコイル４７への給電を調整する。このようなガン駆動装置４８によって、真空チャンバ１０中に供給されるプラズマビームＰＢの分布状態が制御され、特に陰極３１への供給電流を調整することでプラズマビームＰＢの強度が制御される。
【００２４】
なお、プラズマガン３０の最も内心側に配置されるパイプ３５は、プラズマビームＰＢのもととなるＡｒ等のキャリアガスをプラズマガン３０中に導入するためものであり、流量計９３及び流量調節弁９４を介してガス供給源９０に接続されている。流量計９３によって検出されたキャリアガスの流量は主制御装置８０で監視されており、流量調節弁９４によるキャリアガスの流量調整等に利用される。
【００２５】
真空チャンバ１０には、プロセスガスとしての窒素（Ｎ２）を供給するため、流量調節弁９６及び流量計９７を有するプロセスガス供給ライン１０１を介して、プロセスガス供給源１００が接続されている（プロセスガス供給手段）。また、真空チャンバ１０のプラズマガン３０に対向する側面には、真空チャンバ１０内を適宜減圧するため、真空ゲート７６を介して排気ポンプ７７が取り付けられている。
【００２６】
真空チャンバ１０中の下部に配置された陽極部材５０は、プラズマビームＰＢを下方に導く主陽極であるハース５１と、その周囲に配置された環状の補助陽極５２とからなる。
【００２７】
前者のハース５１は、導電性材料で形成されるとともに接地された真空チャンバ１０に支持されている。このハース５１に、プラズマガン３０から出射したプラズマビームＰＢが入射する。なお、ハース５１は、プラズマガン３０からのプラズマビームＰＢが入射する中央上部に蒸着材料５３を有している。膜材料であるＳｉＯ等の蒸着材料５３が、プラズマビームＰＢによって加熱されて蒸発する。
【００２８】
後者の補助陽極５２は、ハース５１の周囲にこれと同心に配置された環状の容器により構成されている。この環状容器内には、フェライト等で形成された環状の永久磁石５５と、これと同心に積層されたコイル５６とが収納されている。これら永久磁石５５及びコイル５６は、磁場制御部材であり、ハース５１の直上方にカスプ状磁場を形成する。これにより、ハース５１に入射するプラズマビームＰＢの入射位置等を修正することができる。
【００２９】
補助陽極５２の容器も、ハース５１と同様に導電性材料で形成される。この補助陽極５２は、ハース５１と真空チャンバ１０に対して図示を省略する絶縁物を介して取り付けられている。陽極切替器５８は、補助陽極５２とハース５１とを電極として切替える機構であり、これらを切替えることでプラズマビームＰＢの入射位置を選択することが可能である。
真空チャンバ１０の下部には、蒸着材料５３のロッドを上昇させてハース５１内に供給する材料供給装置５４が設けられている。蒸着材料５３のロッドは、ハース５１内で加熱され、蒸発開始温度以上になると蒸発（昇華）して蒸発粒子になる。従って、蒸発材料５３のロッドは、時間の経過に伴って消耗する。材料供給装置５４は、蒸発材料５３の消耗分を補うために、蒸発材料５３のロッドを所定時間ごとに突き上げて上昇させ、蒸発材料５３のロッドの上端面がハース５１の上端縁の位置、例えば、先端から５ｍｍ以内の位置になるように調整する。
【００３０】
ハース５１と補助陽極５２との間には、不活性ガスであるＡｒ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ｈｅなどの雰囲気ガスが供給される。この雰囲気ガスは、雰囲気ガス供給源１０６から、流量調節弁１０４及び流量計１０３を有する雰囲気ガス供給ライン１０５を介して供給される（雰囲気ガス供給手段）。
【００３１】
雰囲気圧センサ９９によって検出された真空チャンバ１０中のガス圧や、流量計９３、９７、１０３によって検出されたガスの流量は、主制御装置８０で監視されており、流量調節弁９４，９６，１０４によるガスの流量調整、すなわち真空チャンバ１０の雰囲気圧の制御に利用される。
【００３２】
搬送機構６０は、基板ＷＡを保持する枠体であるトレイ６０ａと、トレイ６０ａを定速で水平方向に移動させるためのローラ６０ｂを含む駆動装置（図示省略）とを備えている。
【００３３】
以下、図１に示す成膜装置１の動作について説明する。この成膜装置１による成膜時には、プラズマガン３０の陰極３１と真空チャンバ１０内のハース５１との間で放電を生じさせ、これによりプラズマビームＰＢを生成する。このプラズマビームＰＢは、ステアリングコイル４７と補助陽極５２内の永久磁石５５等とにより決定される磁界に案内されてハース５１に到達する。ハース５１上部の蒸着材料５３は、プラズマビームＰＢにより加熱され、蒸着材料５３が蒸発して安定して出射する。この蒸発した蒸着材料は、プラズマビームＰＢによりイオン化され、基板ＷＡの表面に付着して被膜が形成される。本実施形態では、蒸着材料がＳｉＯであり、プロセスガスとして窒素（Ｎ２）を供給しているため、基板ＷＡにはＳｉＯＮの膜が生成される。
【００３４】
上記成膜装置１を用いた成膜方法において、プラズマビームＰＢは、プラズマガン３０への給電電流を調整することで、蒸着材料が蒸発し始める加熱状態よりもより加熱する加熱状態である成膜状態と、蒸着材料を蒸発させ得ない加熱状態である非成膜状態（待機放電）とに切替えることができる。従って、真空チャンバ２０内で基板ＷＡを成膜しない場合は、次の成膜をスムーズに行うためのスタンバイ状態である非成膜状態にすることにより、材料の消費を抑えることができる。
【００３５】
しかしながら、上記のようにプラズマビームＰＢの状態を成膜状態と非成膜状態とで単に切替えるようにすると、材料の消費は抑えられるものの、プラズマビームＰＢを成膜状態と非成膜状態とで切替えない成膜方式と比べて、基板ＷＡの表面に付着するパーティクルの量が多くなっていた。これは、Ｓｉ化合物（ここではＳｉＯＮ）を成膜する場合、プロセスガスであるＯ２又はＮ２（ここではＮ２）を導入しながら蒸着材料（ここではＳｉＯ）を蒸発させるのであるが、この蒸発による圧力上昇やプロセスガスの導入による圧力上昇により、真空チャンバ１０内の圧力が変動し、この圧力変動により、真空チャンバ１０内においてパーティクルが巻き上げられるのではないかと推測された。
【００３６】
すなわち、図３（ａ）に示すように、プラズマガン３０に給電する給電電流を、蒸着材料が蒸発し始める加熱状態となる蒸発開始電流ＩＳよりもより加熱する加熱状態である成膜時電流ＩＡから、蒸着材料を蒸発させ得ない加熱状態となる非成膜時電流ＩＢに切替えると、真空チャンバ２０内で基板ＷＡを成膜しない場合は、材料の消費を抑えることができる。
【００３７】
しかしながら、図３（ａ）に示すように、プラズマガン３０に給電する給電電流を、時刻Ｔ２から時刻Ｔ４の間に、非成膜時電流ＩＢから成膜時電流ＩＡに連続的に切替える途上で、時刻Ｔ３において蒸発開始電流ＩＳ（ここでは、成膜時電流ＩＡの６割の値）になると、蒸着材料が蒸発し始めるため、これにより真空チャンバ１０内の圧力が上昇する。また、非成膜状態から成膜状態に切替えるときには、図３（ｂ）に示すように、プロセスガスの流量も時刻Ｔ２において非成膜時流量ＦＢから成膜時流量ＦＡに切替えるため、これによっても真空チャンバ１０内の圧力が上昇する。
【００３８】
なお、図３（ｃ）に示すように、非成膜状態および切替え時には、プラズマガン３０の電流値が低く、放電が不安定になるため、不活性ガスである雰囲気ガスがハース５１の周りに非成膜時流量ＧＢで供給される。そして、時刻Ｔ４において放電が安定化すると、成膜時流量ＧＡ（ここではゼロ）に切替えられる。また、図３（ｄ）に示すように、非成膜状態および切替え時には、プラズマガン３０の電流値が低く、放電が不安定になるため、補助陽極５２のコイル５６に給電するハースコイル電流は、高めの非成膜時電流ＪＢで供給される。そして、時刻Ｔ４において放電が安定化すると、低めの成膜時電流ＪＡに切替えられる。
【００３９】
そこで、本実施形態では、上記した真空チャンバ１０内の圧力変動を抑えるように、ハース５１周りに導入している不活性ガスである雰囲気ガス（ここではＡｒ）の供給量を制御することで、基板ＷＡの表面に付着するパーティクルの量を低減するのである。
【００４０】
具体的に説明すると、本実施形態では、図２（ａ）に示すように、プラズマガン３０に給電する給電電流を、時刻Ｔ２から時刻Ｔ４の間に、非成膜時電流ＩＢから成膜時電流ＩＡに所定の変動率で連続的に切替える際に、真空チャンバ１０内の急激な圧力変動を抑制するため、プロセスガスの供給量を、図２（ｂ）に示すように、非成膜時流量ＦＢから成膜時流量ＦＡに所定の変動率で徐々に連続的に増加させる。
【００４１】
そして、このときのプロセスガスの供給量の増加に伴う真空チャンバ１０内の圧力上昇を緩和するため、図２（ｃ）に示すように、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３の間に、所定の減少率でハース５１周りの雰囲気ガスの供給量を、非成膜時流量ＧＢから流量ＧＣに徐々に連続的に減少させる。更に、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４の間は、蒸着材料の蒸発による圧力上昇も加わるため、その分の圧力上昇を緩和するため、より大きな減少率で、ハース５１周りの雰囲気ガスの供給量を、流量ＧＣから成膜時流量ＧＡ（ここでは０ｓｃｃｍ）に徐々に連続的に減少させる。
【００４２】
また、図２（ｄ）に示すように、非成膜状態には、プラズマガン３０の電流値が低く、放電が不安定になるため、補助陽極に給電するハースコイル電流は、非成膜時電流ＪＢ（第２電流値）で供給される。そして、切替え時において時刻Ｔ２から時刻Ｔ４にかけて電流が連続的に所定の減少率で減少され、時刻Ｔ４において放電が安定化すると、成膜時電流ＪＡ（第１電流値）とされる。
【００４３】
なお、上記においては、プラズマガン３０に給電する給電電流を、非成膜時電流ＩＢから成膜時電流ＩＡに連続的に切替え上昇させる場合について説明しているが、プラズマガン３０に給電する給電電流を、成膜時電流ＩＡから非成膜時電流ＩＢに連続的に切替え下降させる場合は、真空チャンバ１０内の圧力減少を緩和するため、上記と逆の制御を行う。
【００４４】
以上詳述したように、本実施形態の成膜装置１では、成膜状態と非成膜状態との間におけるプラズマガン３０による加熱状態の切替え途上、すなわち、プラズマガン３０への給電電流の切り替え途上において、蒸着材料の蒸発による真空チャンバ１０内の圧力変動を緩和する方向に、不活性ガスである雰囲気ガス（ここではハース５１周りに供給されるＡｒガス）の供給量を変動させているため、蒸着材料の蒸発による真空チャンバ１０内の圧力変動を緩和でき、真空チャンバ１０内におけるパーティクルの巻き上げを抑制して、基板ＷＡの表面へのパーティクルの付着を抑えることができる。
【００４５】
また、プロセスガスの供給量を変化させる際には所定の変化率で徐々に変化させているため、真空チャンバ１０内の急激な圧力変動を抑えることができるとともに、プロセスガスの供給による真空チャンバ１０内の圧力変動を緩和する方向に、不活性ガスである雰囲気ガス（ここではハース５１周りに供給されるＡｒガス）の供給量を変動させているため、プロセスガスによる真空チャンバ１０内の圧力変動を緩和でき、真空チャンバ１０内におけるパーティクルの巻き上げを抑制して、基板ＷＡの表面へのパーティクルの付着を一層抑えることができる。
【００４６】
また、成膜状態と非成膜状態との間における補助陽極５２としてのコイル５６に供給するハースコイル電流の切り替え途上において、成膜状態における成膜時電流ＪＡと、非成膜状態における非成膜時電流ＪＢとの間で電流値を所定の変動率で徐々に変動させるため、成膜状態と非成膜状態との間におけるプラズマビームＰＢの放電状態の切り替えをスムーズに行うことができる。
【００４７】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、上記した実施形態では成膜装置１としてイオンプレーティング装置について説明したが、単に真空雰囲気下で蒸着を行う成膜装置にも本発明は適用可能である。
【００４８】
また、上記した実施形態では、蒸着材料を蒸発させる加熱手段としてプラズマガン３０について説明したが、加熱手段として電子ビーム発生器を用い電子ビームで蒸着材料を蒸発させるようにしてもよい。
【００４９】
また、上記した実施形態では、プラズマガン３０の給電電流を図２（ａ）に示すように切替える際、プロセスガスの供給量、およびハース５１周りの雰囲気ガスの供給量を、予め決定されたプロファイルに基づいて制御していたが、プロセスガスの供給量を図２（ｂ）に示すように変動させながら、雰囲気圧センサ９９の検出値に基づいて、真空チャンバ１０内の圧力が一定になるように、フィードバック制御により雰囲気ガスの供給量を変動させるようにしてもよい。このようにすれば、真空チャンバ１０内の圧力変動に追従し、その圧力が一定になるようにリアルタイムに制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施形態に係る成膜装置としてのイオンプレーティング装置の構成を示す図である。
【図２】実施形態に係る成膜装置の運転方法を示すタイムチャートである。
【図３】従来の成膜装置の運転方法を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１…成膜装置、１０…真空チャンバ、３０…プラズマガン、４４…環状永久磁石、５０…陽極部材、５１…ハース、５２…補助陽極、５３…蒸着材料、６０…搬送機構、６１…基板ホルダ、７７…排気ポンプ、８０…主制御装置、９０…ガス供給源、９４，９７…流量調節弁、９９…雰囲気圧センサ、ＷＡ…ウェハ、ＰＢ…プラズマビーム。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内で蒸着材料を蒸発させ基板に対して蒸着させる成膜装置であって、
前記蒸着材料を加熱して蒸発させる加熱手段と、
前記チャンバ内に不活性ガスである雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給手段と、
前記加熱手段と前記雰囲気ガス供給手段とを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記加熱手段による加熱状態を、前記蒸着材料が蒸発し始める加熱状態よりもより加熱する成膜状態における第１加熱状態と、前記蒸着材料を蒸発できない非成膜状態における第２加熱状態との間で切り替え制御可能であり、
前記制御手段は、前記成膜状態と前記非成膜状態との間における前記加熱状態の切り替え途上において、前記蒸着材料の蒸発による前記チャンバ内の圧力変動を緩和する方向に、前記雰囲気ガス供給手段による雰囲気ガスの供給量を変動させることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
チャンバ内で蒸着材料を蒸発させ基板に対して蒸着させる成膜装置であって、
前記蒸着材料を加熱して蒸発させる加熱手段と、
前記チャンバ内に成膜に用いるプロセスガスを供給するプロセスガス供給手段と、
前記チャンバ内に不活性ガスである雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給手段と、
前記加熱手段と前記プロセスガス供給手段と前記雰囲気ガス供給手段とを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記加熱手段による加熱状態を、前記蒸着材料が蒸発し始める加熱状態よりもより加熱する成膜状態における第１加熱状態と、前記蒸着材料を蒸発できない非成膜状態における第２加熱状態との間で切り替え制御可能であり、
前記制御手段は、前記プロセスガス供給手段によるプロセスガスの供給量を、前記成膜状態における第１プロセスガス量と、前記非成膜状態における第２プロセスガス量との間で切り替え制御可能であり、
前記制御手段は、前記成膜状態と前記非成膜状態との間におけるプロセスガスの供給量の切り替え途上において、前記プロセスガスによる前記チャンバ内の圧力変動を緩和する方向に、前記雰囲気ガス供給手段による雰囲気ガスの供給量を変動させることを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記成膜状態と前記非成膜状態との間における前記加熱状態の切り替え途上において、前記蒸着材料の蒸発による前記チャンバ内の圧力変動を緩和する方向に、前記雰囲気ガス供給手段による雰囲気ガスの供給量を変動させることを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記蒸着材料を収容すると共にプラズマビームを引き寄せる陽極として機能するハースと、
前記ハースの周りに環状に配置され前記ハース上方の電磁場を制御する補助陽極と、を備え、
前記加熱手段は、プラズマビームをチャンバ内に供給するプラズマ源を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項５】
前記雰囲気ガス供給手段は、前記ハースの周りに前記不活性ガスを供給することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記補助陽極に供給する電流値を、前記成膜状態における第１電流値と、前記非成膜状態における第２電流値との間で切り替え制御可能であり、
前記制御手段は、前記成膜状態と前記非成膜状態との間における前記電流値の切り替え途上において、該電流値を所定の変動率で徐々に変動させることを特徴とする請求項４又は５に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記チャンバ内の圧力を検出する圧力センサを備え、
前記制御手段は、前記成膜状態と前記非成膜状態との間の切り替え途上において、前記圧力センサの検出値に基づいて、前記チャンバ内の圧力が一定になるように、フィードバック制御により前記雰囲気ガス供給手段による雰囲気ガスの供給量を変動させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項１】
チャンバ内で蒸着材料を蒸発させ基板に対して蒸着させる成膜装置であって、
前記蒸着材料を加熱して蒸発させる加熱手段と、
前記チャンバ内に不活性ガスである雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給手段と、
前記加熱手段と前記雰囲気ガス供給手段とを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記加熱手段による加熱状態を、前記蒸着材料が蒸発し始める加熱状態よりもより加熱する成膜状態における第１加熱状態と、前記蒸着材料を蒸発できない非成膜状態における第２加熱状態との間で切り替え制御可能であり、
前記制御手段は、前記成膜状態と前記非成膜状態との間における前記加熱状態の切り替え途上において、前記蒸着材料の蒸発による前記チャンバ内の圧力変動を緩和する方向に、前記雰囲気ガス供給手段による雰囲気ガスの供給量を変動させることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
チャンバ内で蒸着材料を蒸発させ基板に対して蒸着させる成膜装置であって、
前記蒸着材料を加熱して蒸発させる加熱手段と、
前記チャンバ内に成膜に用いるプロセスガスを供給するプロセスガス供給手段と、
前記チャンバ内に不活性ガスである雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給手段と、
前記加熱手段と前記プロセスガス供給手段と前記雰囲気ガス供給手段とを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記加熱手段による加熱状態を、前記蒸着材料が蒸発し始める加熱状態よりもより加熱する成膜状態における第１加熱状態と、前記蒸着材料を蒸発できない非成膜状態における第２加熱状態との間で切り替え制御可能であり、
前記制御手段は、前記プロセスガス供給手段によるプロセスガスの供給量を、前記成膜状態における第１プロセスガス量と、前記非成膜状態における第２プロセスガス量との間で切り替え制御可能であり、
前記制御手段は、前記成膜状態と前記非成膜状態との間におけるプロセスガスの供給量の切り替え途上において、前記プロセスガスによる前記チャンバ内の圧力変動を緩和する方向に、前記雰囲気ガス供給手段による雰囲気ガスの供給量を変動させることを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記成膜状態と前記非成膜状態との間における前記加熱状態の切り替え途上において、前記蒸着材料の蒸発による前記チャンバ内の圧力変動を緩和する方向に、前記雰囲気ガス供給手段による雰囲気ガスの供給量を変動させることを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記蒸着材料を収容すると共にプラズマビームを引き寄せる陽極として機能するハースと、
前記ハースの周りに環状に配置され前記ハース上方の電磁場を制御する補助陽極と、を備え、
前記加熱手段は、プラズマビームをチャンバ内に供給するプラズマ源を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項５】
前記雰囲気ガス供給手段は、前記ハースの周りに前記不活性ガスを供給することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記補助陽極に供給する電流値を、前記成膜状態における第１電流値と、前記非成膜状態における第２電流値との間で切り替え制御可能であり、
前記制御手段は、前記成膜状態と前記非成膜状態との間における前記電流値の切り替え途上において、該電流値を所定の変動率で徐々に変動させることを特徴とする請求項４又は５に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記チャンバ内の圧力を検出する圧力センサを備え、
前記制御手段は、前記成膜状態と前記非成膜状態との間の切り替え途上において、前記圧力センサの検出値に基づいて、前記チャンバ内の圧力が一定になるように、フィードバック制御により前記雰囲気ガス供給手段による雰囲気ガスの供給量を変動させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の成膜装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−２２１５６８（Ｐ２００９−２２１５６８Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６９７２４（Ｐ２００８−６９７２４）
【出願日】平成２０年３月１８日（２００８．３．１８）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１８日（２００８．３．１８）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
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