(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに対してプラズマを用いて成膜を行う成膜装置であって、
成膜材料からなるターゲットが配置され、内部に前記ワークが搬入される密閉容器と、
前記ワークの搬入後、前記密閉容器を所定時間排気する排気装置と、
前記所定時間排気した後の前記密閉容器の内部に、酸素を含むスパッタガスを導入するスパッタガス導入部と、
前記所定時間排気した後、かつ前記スパッタガスを導入する前の前記密閉容器内の圧力であるベース圧力を計測する圧力計と、
前記圧力計で測定されたベース圧力に基づいて前記スパッタガスの酸素分圧の値を決定し、前記スパッタガス導入部を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記成膜が繰り返されることによって前記密閉容器内部に付着する前記成膜材料が増加することに伴う前記ベース圧力の上昇に応じて、前記酸素分圧の値が徐々に減少するように、前記スパッタガス導入部を制御することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
ワークに対してプラズマを用いて成膜を行う成膜装置であって、
成膜材料からなるターゲットが配置され、内部に前記ワークが搬入される密閉容器と、
前記ワークの搬入後、前記密閉容器を所定時間排気する排気装置と、
前記所定時間排気した後の前記密閉容器の内部に、酸素を含むスパッタガスを導入するスパッタガス導入部と、
前記ターゲットに電圧を印加する電源装置と、
前記所定時間排気した後、かつ前記スパッタガスを導入する前の前記密閉容器内の圧力であり、前記電源装置から前記ターゲットに供給された電力の積算量に基づいて決定されるベース圧力に基づいて前記スパッタガスの酸素分圧の値を決定し、前記スパッタガス導入部を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記成膜が繰り返されることによって前記密閉容器内部に付着する前記成膜材料が増加することに伴う前記ベース圧力の上昇に応じて、前記酸素分圧の値が徐々に減少するように、前記スパッタガス導入部を制御することを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
前記ベース圧力が６×１０−３［Ｐａ］を超えたときに警報を生成する警報生成部を更に備えることを特徴とする請求項１又は２記載の成膜装置。
【請求項４】
ワークに対してプラズマを用いて成膜を行う成膜方法であって、
成膜材料からなるターゲットが配置された密閉容器の内部に前記ワークを搬入し、
前記ワークの搬入後、前記密閉容器を所定時間排気し、
前記所定時間排気した後の前記密閉容器の内部に、酸素を含むスパッタガスを導入し、
前記所定時間排気した後、かつ前記スパッタガスを導入する前の圧力であるベース圧力を圧力計で測定し、測定されたベース圧力に基づいて前記スパッタガスの酸素分圧の値を決定して前記スパッタガスを導入するものであって、前記成膜が繰り返されることによって前記密閉容器内部に付着する前記成膜材料が増加することに伴う前記ベース圧力の上昇に応じて、前記酸素分圧の値を減少させることを特徴とする成膜方法。
【請求項５】
ワークに対してプラズマを用いて成膜を行う成膜方法であって、
成膜材料からなるターゲットが配置された密閉容器の内部に前記ワークを搬入し、
前記ワークの搬入後、前記密閉容器を所定時間排気し、
前記所定時間排気した後の前記密閉容器の内部に、酸素を含むスパッタガスを導入し、
前記所定時間排気した後、かつ前記スパッタガスを導入する前の圧力であり、前記ターゲットに供給された電力の積算量に基づいて決定されるベース圧力に基づいて前記スパッタガスの酸素分圧の値を決定し、前記成膜が繰り返されることによって前記密閉容器内部に付着する前記成膜材料が増加することに伴う前記ベース圧力の上昇に応じて、前記酸素分圧の値を減少させることを特徴とする成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネル等に用いられるガラスあるいはプラスチック樹脂で形成された絶縁性の基板等のワーク上に、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）膜等の透明で導電性を持つ酸化膜を形成することがある。成膜には、密閉容器であるチャンバ内に成膜材料からなるターゲットを配置した成膜装置を用いる。チャンバ内に酸素を含むスパッタガスを導入し、ターゲットに直流電圧を印加してスパッタガスをプラズマ化してイオンを生成し、このイオンをターゲットに衝突させる。ターゲットから叩き出された材料の粒子がワーク上に堆積することで成膜が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−９４７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
成膜処理の際、成膜材料はワーク上だけでなく、チャンバの内壁にも付着する。成膜処理を繰り返すと、付着量が多くなる。チャンバの内壁に付着した成膜材料からはアウトガスが放出される。アウトガスには酸素が含まれ、この酸素もプラズマによってイオン化する。したがって、成膜処理を繰り返すと酸素の量が増加していくことになる。成膜処理において酸素の量が適正量に保たれなければ、成膜されたＩＴＯ膜において、抵抗値が増加する問題が生じる。すなわち、製品の品質が一定にならず、さらに不良品が発生する可能性がある。
【０００５】
チャンバ内の酸素が増加すると、成膜速度が低下していくことが知られている。例えば、特許文献１では、チャンバ内部に成膜速度を測定する測定子を設け、成膜速度の低下に応じてチャンバに導入する酸素量を調整する技術が提案されている。しかしながら、成膜速度が低下しているということは、すでにチャンバ内に存在している酸素の全体量が適正量を超えた状態で成膜を行っている段階であり、その段階でチャンバに導入する酸素量を調整しても、品質にバラつきが生じたり、不良品が発生する可能性は否めない。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決し、成膜処理を連続して行っても、良好な品質で、かつ品質のバラつきが少ない製品を製造することができる、信頼性の高い成膜装置及び成膜方法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】
上記の目的を達成するために、本発明の成膜装置は、
ワークに対してプラズマを用いて成膜を行う成膜装置であって、
成膜材料からなるターゲットが配置され、内部に前記ワークが搬入される密閉容器と、
前記ワークの搬入後、前記密閉容器を所定時間排気する排気装置と、
前記所定時間排気した後の前記密閉容器の内部に、酸素を含むスパッタガスを導入するスパッタガス導入部と、
前記所定時間排気した後、かつ前記スパッタガスを導入する前の前記密閉容器内の圧力であるベース圧力を計測する圧力計と、
前記圧力計で測定されたベース圧力に基づいて前記スパッタガスの酸素分圧の値を決定し、前記スパッタガス導入部を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記成膜が繰り返されることによって前記密閉容器内部に付着する前記成膜材料が増加することに伴う前記ベース圧力の上昇に応じて、前記酸素分圧の値が徐々に減少するように、前記スパッタガス導入部を制御する。
また、本発明の成膜装置は、
ワークに対してプラズマを用いて成膜を行う成膜装置であって、
成膜材料からなるターゲットが配置され、内部に前記ワークが搬入される密閉容器と、
前記ワークの搬入後、前記密閉容器を所定時間排気する排気装置と、
前記所定時間排気した後の前記密閉容器の内部に、酸素を含むスパッタガスを導入するスパッタガス導入部と、
前記ターゲットに電圧を印加する電源装置と、
前記所定時間排気した後、かつ前記スパッタガスを導入する前の前記密閉容器内の圧力であり、前記電源装置から前記ターゲットに供給された電力の積算量に基づいて決定されるベース圧力に基づいて前記スパッタガスの酸素分圧の値を決定し、前記スパッタガス導入部を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記成膜が繰り返されることによって前記密閉容器内部に付着する前記成膜材料が増加することに伴う前記ベース圧力の上昇に応じて、前記酸素分圧の値が徐々に減少するように、前記スパッタガス導入部を制御する。
【０００８】
成膜装置は、前記ベース圧力を計測する圧力計と、前記圧力計で測定された前記ベース圧力に応じて、前記スパッタガス導入部が導入する前記スパッタガスの酸素分圧を決定する制御装置と、を備えても良い。
【０００９】
成膜装置は、前記ターゲットに電圧を印加する電源装置と、前記電源装置から前記ターゲットに供給された電力の積算量に基づいて決定した前記ベース圧力に応じて、前記スパッタガス導入部が導入する前記スパッタガスの酸素分圧を決定する制御装置と、を備えても良い。
【００１０】
成膜装置は、前記ベース圧力が６×１０−３［Ｐａ］を超えたときに警報を生成する警報生成部を更に備えても良い。
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明の成膜方法は、
ワークに対してプラズマを用いて成膜を行う成膜方法であって、
成膜材料からなるターゲットが配置された密閉容器の内部に前記ワークを搬入し、
前記ワークの搬入後、前記密閉容器を所定時間排気し、
前記所定時間排気した後の前記密閉容器の内部に、酸素を含むスパッタガスを導入し、
前記所定時間排気した後、かつ前記スパッタガスを導入する前の圧力であるベース圧力を圧力計で測定し、測定されたベース圧力に基づいて前記スパッタガスの酸素分圧の値を決定して前記スパッタガスを導入するものであって、前記成膜が繰り返されることによって前記密閉容器内部に付着する前記成膜材料が増加することに伴う前記ベース圧力の上昇に応じて、前記酸素分圧の値を減少させる。
また、本発明の成膜方法は、
ワークに対してプラズマを用いて成膜を行う成膜方法であって、
成膜材料からなるターゲットが配置された密閉容器の内部に前記ワークを搬入し、
前記ワークの搬入後、前記密閉容器を所定時間排気し、
前記所定時間排気した後の前記密閉容器の内部に、酸素を含むスパッタガスを導入し、
前記所定時間排気した後、かつ前記スパッタガスを導入する前の圧力であり、前記ターゲットに供給された電力の積算量に基づいて決定されるベース圧力に基づいて前記スパッタガスの酸素分圧の値を決定し、前記成膜が繰り返されることによって前記密閉容器内部に付着する前記成膜材料が増加することに伴う前記ベース圧力の上昇に応じて、前記酸素分圧の値を減少させる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の成膜装置及び成膜方法によって、成膜処理を連続して行っても、良好な品質で、かつ品質のバラつきが少ない製品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る成膜装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】成膜装置の制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図３】成膜処理の初期と後期における、チャンバ内部の圧力の変化を示すグラフである。
【図４】成膜処理の時間と抵抗値の関係を模式的に示すグラフである。
【図５】実施例における、ベース圧力に応じた酸素分圧を示すグラフである。
【図６】実施例における、ベース圧力と抵抗増加率の関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る成膜装置の制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図８】積算電力量とベース圧力の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第１の実施形態］
［構成］
本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
図１に示すように、成膜装置１は、密閉容器であるチャンバ２の底部付近に、ワークＷが載置されるステージ２１が設置されている。ワークＷの種類は特定のものに限られないが、例えばポリカーボネート基板である。
【００１６】
ステージ２１は円盤状であり、チャンバ２の底面から延びるシャフト２２に連結され支持されている。シャフト２２は、チャンバ２の底面を気密に貫通し、外部に連通している。チャンバ２には、排気装置２５と圧力計２６が設けられている。排気装置２５は、例えばポンプであり、チャンバ２の内部を常時排気して、減圧状態に保つ。圧力計２６はチャンバ２の圧力を計測する。
【００１７】
チャンバ２には、ワークＷの搬入口２０（図２参照）が設けられている。搬入口２０は、不図示のロードロック室に接続され、ワークＷは装置の外部から、ロードロック室を介してチャンバ２の内部に搬入される。ロードロック室にも排気装置が備えられており、ワークＷの搬入する際に、ロードロック室を予め設定した圧力まで減圧してから搬入口２０を開くことによって、チャンバ２の圧力の上昇を低減することができる。チャンバ２の圧力上昇の低減が目的であるため、予め設定するロードロック室の圧力は、大気圧よりは低いが、チャンバ２の圧力よりも高い圧力で良い。ロードロック室に備える排気装置は、チャンバ２の排気装置２５よりも、排気性能が低いものであっても良い。
【００１８】
チャンバ２の上部には、スパッタ源２３が配置されている。スパッタ源２３は、ワークＷに堆積されて膜となる成膜材料の供給源である。スパッタ源２３は、ターゲット２３１、バッキングプレート２３２及び導電部材２３３から構成され、電源装置２４に接続されている。
【００１９】
ターゲット２３１は、例えばチャンバ２の上面に取り付けられ、その表面がチャンバ２の底部付近に設置されたステージ２１に対向するように配置されている。ターゲット２３１は成膜材料からなり、周知のあらゆる成膜材料を適用可能である。例えば、ＩＴＯ膜を成膜する場合には、ターゲット２３１は酸化インジウムスズを含むものを使用する。ターゲット２３１の形状は、例えば、円柱形状である。但し、長円柱形状、角柱形状等、他の形状であってもよい。
【００２０】
バッキングプレート２３２は、ターゲット２３１のステージ２１側とは反対側の面を保持する部材である。導電部材２３３は、バッキングプレート２３２と電源装置２４を接続する部材である。なお、スパッタ源２３には、必要に応じてマグネット、冷却機構などが設けられている。
【００２１】
電源装置２４は、導電部材２３３及びバッキングプレート２３２を介して、ターゲット２３１に電圧を印加する構成部である。つまり、電源装置２４は、ターゲット２３１に電圧を印加することにより、ターゲット２３１の周囲に導入されたスパッタガスをプラズマ化させ、成膜材料をワークＷに堆積させる。本実施形態における電源装置２４は、例えば、高電圧を印加するＤＣ電源である。なお、高周波スパッタを行う装置の場合には、ＲＦ電源とすることもできる。
【００２２】
また、チャンバ２にはスパッタガス導入部２７が設けられている。このスパッタガス導入部２７から、チャンバ２の内部にスパッタガスを導入する。スパッタガスは特定のものに限定されないが、ＩＴＯ膜の成膜には、例えば、アルゴン等の不活性ガスと酸素との混合ガスを用いることができる。混合ガスを用いる場合に、スパッタガス導入部は、チャンバ２に導入するスパッタガスにおけるアルゴンガスと酸素の導入分圧を制御する。具体的には、スパッタガス導入部２７はアルゴンガス導入部２７１ａと酸素導入部２７２ａとから構成される。アルゴンガス導入部２７１ａと酸素導入部２７２ａにはそれぞれ流量制御計２７１ｂ，２７２ｂが設置されている。流量制御計２７１ｂ，２７２ｂは、アルゴンガスと酸素の流量を測定することにより、スパッタガスにおけるアルゴンガス分圧と酸素分圧をそれぞれ制御する。
【００２３】
制御装置４は、成膜装置１の各部の動作を制御する装置である。この制御装置４は、例えば、専用の電子回路若しくは所定のプログラムで動作するコンピュータ等によって構成できる。制御装置４には、各部の制御内容がプログラムされており、ＰＬＣやＣＰＵなどの処理装置により実行される。このため、多種多様な成膜仕様に対応可能である。
【００２４】
このような制御装置４の構成を、仮想的な機能ブロック図である図２を参照して説明する。すなわち、制御装置４は、機構制御部４１、酸素分圧決定部４２、記憶部４３、計時部４４、警報生成部４５、入出力制御部４６を有する。
【００２５】
機構制御部４１は、成膜装置１の各部の機構を制御する処理部である。制御としては、例えば、ロードロック室の開閉及び内部圧力の制御、搬入口２０の開閉、排気装置２５の排気速度、スパッタガス導入部２７のタイミング及び導入量の制御、電源装置２４における電圧印加のタイミングと供給電力量の制御等が挙げられる。
【００２６】
酸素分圧決定部４２は、チャンバ２の圧力を測定する圧力計２６から圧力計２６で測定されたベース圧力を取得する。酸素分圧決定部４２は、記憶部４３に記憶された最適酸素分圧のデータを参照して、取得したベース圧力に対応する最適酸素分圧を決定する。ベース圧力とは、スパッタガスを導入する前のチャンバ２の圧力であり、具体的には、チャンバ２にワークＷを搬入して搬入口２０を閉じてから、排気装置２５によって予め設定された時間で排気を行った後の圧力である。この予め設定された時間を、以降は「排気時間ｔ」という。最適酸素分圧とは、スパッタガスにおける酸素分圧の最適値である。
【００２７】
機構制御部４１は、スパッタガスにおける酸素分圧が、酸素分圧決定部４２で決定された最適酸素分圧となるように、制御信号を生成して酸素導入部２７２ａの流量制御計２７２ｂに送信する。酸素導入部２７２ａの流量制御計２７２ｂは、受信した制御信号に従って酸素の流量を調整して、スパッタガスにおける酸素分圧が最適酸素分圧となるように制御する。なお、本実施形態において、アルゴンガス分圧は固定とするため、アルゴンガスの流量制御計２７１ｂは予め決定されたアルゴンガス分圧に基づいて流量を調整する。
【００２８】
記憶部４３は、本実施形態の制御に必要な各種の情報を記憶するが、上述したように、本実施形態では最適酸素分圧のデータを記憶している。最適酸素分圧のデータは、予め試験等を行って得ることができるが、ベース圧力が上昇するにしたがって最適酸素分圧が減少する傾向となっている。ここで、ベース圧力の値が上昇するにしたがって、最適酸素分圧が減少する理由について説明する。
【００２９】
図３に、成膜処理におけるチャンバ２内部の圧力の変化を示している。成膜処理はワークＷを入れ替えて繰り返し行われる。グラフでは、成膜を開始後のチャンバ２内部にＩＴＯ膜が付着していない初期の状態の圧力の変化を実線で示し、成膜を繰り返してチャンバ２内部にＩＴＯ膜が付着した後期の状態の圧力の変化を破線で示している。
【００３０】
初期においても後期においても、圧力は全体的には同様の推移を示す。ワークＷをチャンバ２の内部に搬入するときには、チャンバ２の圧力よりもロードロック室の圧力が高い状態で搬入口２０を開放するため、圧力が上昇する（図中（１））。搬入口２０を閉じた後、チャンバ２を所定の排気時間ｔだけ排気して、ベース圧力まで減圧する（図中（２））。その後、スパッタガスを導入することによって、圧力は上昇する（図中（３））。成膜処理中は、スパッタガスの量が一定に保たれるように、排気とスパッタガスの供給が行われる。（図中（４））。成膜完了後は、スパッタガスの導入を止めるため、圧力が減少する。
【００３１】
しかしながら、ワークＷ搬入後に同じ排気時間ｔで排気した場合でも、後期の方が初期よりもベース圧力が高くなっている。これは、成膜によってチャンバ２の内壁に付着したＩＴＯ膜に、ワークＷの搬入時に入り込んだ外部の空気や空気中の水蒸気等のガスが吸着するためと考えられる。吸着したガスは、チャンバ２をベース圧力に減圧するときにアウトガスとしてチャンバ２の内部に放出される。成膜を繰り返すと付着するＩＴＯ膜の量も増えるため、アウトガスの量も増えていく。そのため、同じ排気時間ｔで排気した場合、放出されるアウトガスの分だけ、ベース圧力が高くなる。
【００３２】
アウトガスには酸素が含まれるため、スパッタガスにおける酸素分圧を一定にしたままであれば、スパッタガスの酸素とアウトガスに含まれる酸素との和が次第に大きくなっていく。結果として成膜処理の際にプラズマ化される酸素の量が多くなる。
【００３３】
成膜処理における酸素が適正量を超えると、製品における抵抗値も増加する。図４は、スパッタガスにおける酸素分圧を一定にしたままで成膜装置１を稼働し続けた場合の、ＩＴＯ膜の抵抗値の変化を模式的に示したグラフである。図４に示すように、酸素分圧を一定にしたまま装置を稼働し続けると、ＩＴＯ膜の抵抗値は比例的に増加する。抵抗値が一定以上になると、製品として不良品と判定される可能性がある。
【００３４】
しかしながら、アウトガスにおける酸素の増加量に応じて、スパッタガスの酸素分圧を減少させれば、成膜処理における酸素を適正量に保ち、抵抗値の増加を抑えることができる。アウトガスにおける酸素の増加量は測定することが困難であるが、上述したように、アウトガスの量の増加に応じてベース圧力が上昇する。すなわち、圧力計２６で測定することができるベース圧力の上昇に応じてスパッタガスにおける酸素分圧を減少させることによって、成膜処理の際の酸素量を適正量に保つことができる。そのような観点から、予め試験等を行い、ベース圧力に応じた最適酸素分圧のデータを作成して、記憶部４３に保存する。
【００３５】
記憶部４３にはまた、ベース圧力の上限値も記憶しておくと良い。ベース圧力が上昇し続ける、すなわち、アウトガスの量が増加し続けると、アウトガスに含まれる酸素のみで成膜処理に必要な酸素の量を超える可能性がある。さらに、チャンバ２の圧力が高くなりすぎると、ＩＴＯ膜の密度や均質性に影響を与える。結果として、スパッタガスの酸素分圧を減らしたとしても、ＩＴＯ膜の抵抗値の上昇を防げなくなってしまう。そのような場合はチャンバ２内の清掃を行ってチャンバ２の内壁に付着したＩＴＯ膜を除去する必要がある。上限値は、予め試験等を行って決定すると良いが、例えば６×１０−３［Ｐａ］としても良い。
【００３６】
計時部４４は、時間をカウントするタイマーである。機構制御部４１は、計時部４４でカウントされる時間に基づいて、ワークＷの搬入及び搬出のタイミング、スパッタガスの導入及び停止のタイミング、電圧印加のタイミング等を制御する。また、酸素分圧決定部４２は、ワークＷを搬入し搬入口２０を閉じてから、計時部４４によってカウントされる時間が所定の排気時間ｔを経過したところで、圧力計２６からベース圧力の測定値を取得する。
【００３７】
警報生成部４５は、圧力計２６から取得されるベース圧力が、記憶部４３に記憶された上限値を超えたとき、警報を生成する。警報は、例えば、ベース圧力の値とチャンバ２内の清掃が必要となった旨を報知するものとしても良い。
【００３８】
入出力制御部４６は、制御対象となる各部との間での信号の変換や入出力を制御するインタフェースである。
【００３９】
さらに、制御装置４には、入力装置４７、出力装置４８が接続されている。入力装置４７は、オペレータが、制御装置４を介して成膜装置１を操作するためのスイッチ、タッチパネル、キーボード、マウス等の入力手段である。上述した最適酸素分圧のデータは、入力装置４７から所望の値を入力することができる。
【００４０】
出力装置４８は、装置の状態を確認するための情報を、オペレータが視認可能な状態とするディスプレイ、ランプ、メータ等の出力手段である。出力装置４８は、例えば、警報生成部４５で生成された警報を出力する。
【００４１】
［動作］
次に、本実施形態に係る成膜装置１の動作及び成膜方法について説明する。以下に述べる成膜装置１の動作は、制御装置４の機構制御部４１によって制御されるものである。ワークＷは、大気圧の外部からロードロック室に搬入される。ロードロック室を予め設定された圧力まで減圧してから搬入口２０を開き、チャンバ２の内部にワークＷを搬入する。ロードロック室の圧力はチャンバ２の圧力よりも高いため、搬入口２０を開いたときにチャンバ２の圧力は一時的に上昇する。搬入したワークＷはステージ２１に載置する。ワークＷの搬入は、不図示の搬送装置で行う。ステージ２１に載置した後は、搬入口２０を閉じてチャンバ２を密閉する。チャンバ２は排気装置２５によって常時排気されているため、搬入口２０を閉じることによってチャンバ２は減圧される。
【００４２】
制御装置４の酸素分圧決定部４２は、搬入口２０を閉じてから、計時部４４によってカウントされる時間が所定の排気時間ｔを経過した時点で、圧力計２６からベース圧力の値を取得する。
【００４３】
酸素分圧決定部４２は、記憶部４３の最適酸素分圧のデータを参照し、圧力計２６から取得したベース圧力に対応する最適酸素分圧の値を決定する。機構制御部４１は、酸素分圧決定部４２で決定された最適酸素分圧に基づいて制御信号を生成し、酸素導入部２７２ａの流量制御計２７２ｂに送信する。流量制御計２７２ｂは、スパッタガスにおける酸素分圧が最適酸素分圧となるように流量を調整する。
【００４４】
スパッタガス導入部２７からスパッタガスをチャンバ２の内部に導入して、電源装置２４からターゲット２３１に直流電圧を印加する。直流電圧の印加によってスパッタガスがプラズマ化し、イオンが発生する。発生したイオンがターゲット２３１に衝突すると、ターゲット２３１の成膜材料の粒子が飛び出す。飛び出した粒子がステージ２１に載置されたワークＷに堆積することで、ワークＷ上に薄膜が形成される。
【００４５】
成膜処理が完了すると、スパッタガスの導入を停止し、搬入口２０を開放して成膜したワークＷをチャンバ２内部から搬出し、次のワークＷを搬入する。後続するワークＷについても、最初のワークＷと同様の工程で、順次成膜処理を行っていく。ただし、成膜処理を繰り返すとＩＴＯ膜がチャンバ２内部に付着してアウトガスが発生するため、圧力計２６で測定されるベース圧力の値は徐々に上昇する。酸素分圧決定部４２は記憶部４３の最適酸素分圧のデータを参照して、上昇したベース圧力に対応する最適酸素分圧を決定する。したがって、スパッタガスにおける酸素分圧は徐々に減少していくため、成膜処理における酸素の量が適正な範囲に保たる。これによって、成膜処理を繰り返しても、ベース圧力が上限値を超えるまで、膜の品質を保った成膜が行われる。
【００４６】
圧力計２６で測定されるベース圧力の値が、上限値を超えた場合、警報生成部４５は警報を生成して、出力装置４８に出力する。警報を出力した時点で、成膜処理を中断させても良く、あるいは警報を出力した上で成膜処理を継続させても良い。
【００４７】
［実施例］
上述の実施形態の成膜装置１において、以下の条件で成膜処理を行った。
・ＤＣ電力［ｋＷ］: 3.5
・Ａｒガス圧力［Ｐａ］: 1.46（420sccm）
・Ｏ２圧力［Ｐａ］: 0.037（12.5sccm）
・成膜圧力（Ａｒ＋Ｏ２）［Ｐａ］: 1.50
・放電電圧［Ｖ］: 398
・排気時間[ｓ]：23.4
・成膜時間［ｓ］: 5.2
・成膜速度［ｎｍ／ｓ］: 7.7
・ターゲット２３１：酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）
・膜厚[ｎｍ]：４０
・ワークＷ：ポリカーボネート基板
【００４８】
上記条件で複数枚のワークＷに対して連続して成膜処理を行った。各成膜処理において、ワークＷをチャンバ２内に搬入してから排気時間が経過した時点で、ベース圧力を測定した。初期のベース圧力は、２×１０−３［Ｐａ］であったが、成膜処理を繰り返すとベース圧力が上昇した。図５のグラフに示すように、ベース圧力の上昇に応じて酸素分圧を減少させた。
【００４９】
２×１０−３［Ｐａ］、６×１０−３［Ｐａ］、１０×１０−３［Ｐａ］のベース圧力でそれぞれ成膜を行ったワークＷに対して、８０℃で９２時間の加熱試験を行い、加熱後の抵抗値を測定した。加熱試験の結果を、図６のグラフに示している。ベース圧力６×１０−３［Ｐａ］で成膜を行ったＩＴＯ膜は、初期のベース圧力２×１０−３［Ｐａ］に対する抵抗増加率が低い。すなわち、スパッタガスの酸素分圧を減少させたことで、成膜処理における酸素が適正量に保たれていることがわかる。一方、ベース圧力１０×１０−３［Ｐａ］では、酸素分圧を減少させているが、初期のベース圧力２×１０−３［Ｐａ］に対する抵抗増加率が大きい。これは、アウトガスに含まれる酸素が、スパッタガスの酸素分圧の減少によって調整可能な量を超えたか、チャンバ２の圧力が高くなり、膜の密度や均質性に影響を与えたためと考えられる。
【００５０】
［効果］
（１）本実施形態の成膜装置１は、成膜材料からなるターゲット２３１が配置され、内部にワークＷが搬入される密閉容器であるチャンバ２と、ワークＷの搬入後、チャンバ２を所定の排気時間、排気してベース圧力にする排気装置２５と、ベース圧力に排気されたチャンバ２の内部に、酸素を含むスパッタガスを導入するスパッタガス導入部２７と、を備える。スパッタガス導入部２７は、チャンバ２の内部に付着する成膜材料の増加によるベース圧力の上昇に応じて、チャンバ２に導入するスパッタガスの酸素分圧を減少させる。
【００５１】
アウトガスの発生によって上昇するベース圧力を基準として、スパッタガス中の酸素の導入分圧を調整することで、チャンバ２内における酸素を適正量に保って成膜を行うことができる。これによって、良好な品質で、かつ品質のバラつきが少ない成膜を行うことができる、信頼性の高い成膜装置１及び成膜方法を提供することができる。
【００５２】
成膜装置１は、ベース圧力を計測する圧力計２６と、圧力計２６で測定されたベース圧力に応じて、スパッタガス導入部２７が導入するスパッタガスの酸素分圧を決定する制御装置４と、を備える。圧力計２６はチャンバ２の圧力管理のために通常設置されるものであり、ベース圧力は圧力計２６から容易に取得できる。よって、高精度な計器等を必要とせずに酸素分圧を制御することができ、経済性が高い。
【００５３】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、第１の実施形態の構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付与し詳細な説明を省略する。
【００５４】
第２の実施形態の成膜装置１の全体的な構成は、第１の実施形態と同様である。第２の実施形態の成膜装置１の制御装置４の機能構成を、図７に示している。制御装置４は、第１の実施形態と同様の構成に加え、ベース圧力決定部４９を備えている。第１の実施形態では、機構制御部４１が圧力計２６で測定されたベース圧力の値を取得していたが、第２の実施形態では、電源装置２４からターゲット２３１に供給された積算電力量に基づいてベース圧力を決定する。
【００５５】
積算電力量とは、ワークＷを入れ替えて成膜処理を連続して行う場合に、各成膜処理において電源装置２４からターゲット２３１に供給された電力の積算量である。図８に示すように、積算電力量は、成膜処理を繰り返すごとに増加していく。第１の実施形態でも述べたように、ベース圧力も、成膜処理を繰り返すごとに増加していく。すなわち、積算電力量の増加に応じて、ベース圧力も増加していく。そこで、予め試験等を行って、積算電力量に対応するベース圧力のデータを作成し、記憶部４３に記憶させる。
【００５６】
上述したように、機構制御部４１は、電源装置２４における電圧印加のタイミングと供給電力量を制御する。ベース圧力決定部４９は、機構制御部４１から供給電力量を取得して積算電力量を算出する。そして、記憶部４３に記憶させたベース圧力のデータを参照し、算出した積算電力量に対応するベース圧力を決定する。
【００５７】
酸素分圧決定部４２は、記憶部４３に記憶された最適酸素分圧のデータを参照して、ベース圧力決定部４９で決定されたベース圧力に対応する最適酸素分圧を決定する。機構制御部４１は、スパッタガスにおける酸素分圧が、酸素分圧決定部４２で決定された最適酸素分圧となるように、制御信号を生成して酸素導入部２７２ａの流量制御計２７２ｂに送信する。酸素導入部２７２ａの流量制御計２７２ｂは、受信した制御信号に従ってチャンバ２に導入する酸素の流量を調整する。
【００５８】
以上述べたように、第２の実施形態では、制御装置４は、電源装置２４からターゲット２３１に供給された積算電力量に基づいて決定したベース圧力に応じて、スパッタガス導入部２７におけるスパッタガスの酸素分圧を決定する。チャンバ２内部の環境や成膜状況等の事情によって、ベース圧力が測定できない場合であっても、積算電力量からベース圧力を決定することができ、第１の実施形態と同様にスパッタガスの酸素分圧を調整し、酸素を適正量に保って成膜を行うことができる
【００５９】
［その他の実施形態］
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した成膜装置１は、スパッタリング等の成膜処理とエッチング等の膜処理を行う複数のチャンバを備えた、マルチチャンバ型のプラズマ処理装置に適用しても良い。
【００６０】
また、上述の実施形態では、搬入口２０にロードロック室が接続されている例を説明したが、これに限定されず、外部から搬入口２０に直接ワークＷを搬入しても良い。ロードロック室を使用しないと、ワークＷの搬入時に入り込む外部の空気が増え、結果としてチャンバ２の内壁に付着したＩＴＯ膜からのアウトガスの量は増加する可能性があるため、例えば、排気時間ｔを長くして、入り込んだ外部の空気が排気されるようにすると良い。また、ロードロック室を使用しない場合は、搬入口２０を開くとチャンバ２の内部が大気圧まで上昇するため、搬入口２０を開いている間は排気装置２５を停止させ、搬入口を閉じた後に排気装置２５を稼働して排気を開始しても良い。
【００６１】
以上、本発明の実施形態及び各部の変形例を説明したが、この実施形態や各部の変形例は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述したこれら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明に含まれる。
【符号の説明】
【００６２】
１  成膜装置
２  チャンバ
２０  搬入口
２１  ステージ
２２  シャフト
２３  スパッタ源
２３１  ターゲット
２３２  バッキングプレート
２３３  導電部材
２４  電源装置
２５  排気装置
２６  圧力計
２７  スパッタガス導入部
２７１ａ  アルゴンガス導入部
２７２ａ  酸素導入部
２７１ｂ，２７２ｂ  流量制御計
４  制御装置
４１  機構制御部
４２  酸素分圧決定部
４３  記憶部
４４  計時部
４５  警報生成部
４６  入出力制御部
４７  入力装置
４８  出力装置
４９  ベース圧力決定部
Ｗ  ワーク
【図１】
0006775972.tif 000002
【図２】
0006775972.tif 000003
【図３】
0006775972.tif 000004
【図４】
0006775972.tif 000005
【図５】
0006775972.tif 000006
【図６】
0006775972.tif 000007
【図７】
0006775972.tif 000008
【図８】
0006775972.tif 000009