成膜装置および成膜方法
【課題】駆動機構の複雑化やフットプリントの増加を最小限に抑えつつ、防着板によって構成されたシールド空間の排気コンダクタンスを向上し、残留ガスを効果的に減少させた成膜装置を提供する。
【解決手段】シールド空間に開口部を設け、真空ポンプと真空チャンバとの間の排気口を封止可能な可動板を、成膜時に前記開口部を塞ぎ前記排気口を開く第１のポジションと、被処理基板搬送時に前記開口部と前記排気口の両方を開く第２のポジションと、前記排気口を封止する第３のポジションと、に移動可能なように構成された成膜装置。
【解決手段】シールド空間に開口部を設け、真空ポンプと真空チャンバとの間の排気口を封止可能な可動板を、成膜時に前記開口部を塞ぎ前記排気口を開く第１のポジションと、被処理基板搬送時に前記開口部と前記排気口の両方を開く第２のポジションと、前記排気口を封止する第３のポジションと、に移動可能なように構成された成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理蒸着成長（ＰＶＤ）など、真空ポンプ及び真空チャンバを用いた減圧環境下で基板上に成膜処理を行なう成膜装置および成膜方法に関し、特に真空チャンバ内に防着板（シールド）を備えた成膜装置および成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、真空室内で基板上に薄膜を堆積させる成膜装置は、様々な産業分野において薄膜形成に古くから用いられている。また最近は半導体デバイス産業に代表されるように、ナノメーターオーダーという極薄膜の需要が高まっており、これに伴って形成される膜質もより高純度なものが要求されるようになっている。こうした要求に応えるため、スパッタに代表される物理蒸着(Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ;ＰＶＤ)（以下、「ＰＶＤ」という。）を用いて、高真空下で成膜を行なう技術が注目されている。
【０００３】
図３は従来用いられてきたＰＶＤ装置の一例を示す模式図である（特許文献１参照）。図３において、３０１は真空容器、３０２はターゲット、３０３はマグネット、３０４はガスリザーバー、３０５は直流電源、３０７は基板、３０８は基板ホルダー、３０９はホルダー支持台、３１０はベローズ、３１１はゲートバルブ、３１２はポンプ、３１３はギア、３１４は駆動モーター、３１６はシールド固定部品、３３０は固定金具、３４０は絶縁リングである。
【０００４】
真空室の内壁面に沿って配置されている防着シールドは、真空容器３０１の内壁に固定されている円筒状の上部防着シールド３０６ａ１と、可動の基板ホルダー３０８に固定されていてその下端部の内周側に折り返し構造を備えている円筒状の下部防着シールド３０６ａ２とに分割されている。 上部防着シールド３０６ａ１と下部防着シールド３０６ａ２とは、分割されている部分において、互いに間隔を開けて重なり合うように配置されている。
【０００５】
また、可動の基板ホルダー３０８に、下部防着シールド３０６ａ２の内周側に位置する円筒状の第三の防着シールド３０６ｂが固定されていて、第三の防着シールド３０６ｂの下端側と下部防着シールド３０６ａ２の下端部の折り返し構造部分とが互いに間隔を開けて重なり合っている。
【０００６】
上部防着シールド３０６ａ１、下部防着シールド３０６ａ２、第三の防着シールド３０６ｂは、スパッタされた膜が基板３０７のみならず真空容器３０１内全域へ飛散・堆積するため、成膜工程においてパーティクルを発生させないため、飛散した膜をトラップし、容易に剥離しないようにするため必要となる。
【０００７】
この上部防着シールド３０６ａ１、下部防着シールド３０６ａ２、第三の防着シールド３０６ｂは、ブラスト加工等により表面粗さが母材より増加するよう処理されており（例えば、中心線粗さＲａが数μｍ以上）、付着した膜が容易に剥離しないように構成され、なおかつ一定量の膜が堆積した場合には交換可能となるよう構成されている。
【０００８】
上部防着シールド３０６ａ１と下部防着シールド３０６ａ２は、ターゲット３０３から放出されたスパッタ粒子の飛翔方向を制限すると同時に、膜が上部防着シールド３０６ａ１と下部防着シールド３０６ａ２空間の外部に付着することを防止している。
【０００９】
図３のＰＶＤ装置においては、真空容器３０１が所定のガス圧となるようにガスリザーバー３０４よりスパッタ用ガスを導入し、直流電源３０５よりターゲット３０２が負電圧となるよう電力を投入することで、マグネット３０３によってマグネトロン放電が発生する。
【００１０】
マグネトロン放電によってターゲット３０２の近傍にてスパッタガスがプラズマ化され、このプラズマ中の陽イオンが負電圧のターゲット３０２に加速されて衝突する。この陽イオンの衝突によりターゲット３０２から原子・分子等が放出され、放出された原子が対向する基板の表面に達し、所望の膜が堆積される。
【００１１】
また、上述のようなスパッタガスに加えて反応ガスを使用する、いわゆる反応性スパッタと呼ばれる技術も知られている。これは、真空容器３０１内にスパッタガスと共に、例えば酸素・窒素といった反応ガスを導入し、この反応ガスの分子とスパッタリング時にターゲットから放出される原子とを反応させ、生成された反応化合物の薄膜を基板上に形成するものである。例えば、ターゲット３０２をチタン（Ｔｉ）で形成し、反応ガスとして窒素（Ｎ２）ガスを用いることにより、基板上にチタンナイトライド（ＴｉＮ）膜を形成することができる。
【００１２】
しかしながら、特許文献１に開示されているような装置においては、上部防着シールド３０６ａ１と下部防着シールド３０６ａ２のシールド空間は、上部防着シールド３０６ａ１と下部防着シールド３０６ａ２の外部へのコンダクタンスを大きく制限する場合が多く、基板３０７からの脱ガスや メンテナンスを行なった際の空気中の水分など残留ガス成分が上部防着シールド３０６ａ１と下部防着シールド３０６ａ２と第三の防着シールド３０６ｂとのシールド空間内に滞留しやすい。
【００１３】
その結果、装置のメンテナンス時に真空容器３０１を開放すると、空気中の水分が上部防着シールド３０６ａ１と下部防着シールド３０６ａ２と第三の防着シールド３０６ｂとに付着し、シールド空間内の圧力が低下するまでに時間がかかるため、装置の稼働率が低下する問題を生じる
【００１４】
また、反応性スパッタを連続して行なった場合に上部防着シールド３０６ａ１と下部防着シールド３０６ａ２と第三の防着シールド３０６ｂに反応ガスが吸着され、シールド空間内の圧力が徐々に上昇する場合があり、さらには シールド空間内へ放出されるガスの量・成分が変動することにより成膜された膜質が安定しないといった問題が有った。
【００１５】
この特許文献１の課題への改善策として、図４に示すような装置が開示されている（特許文献２参照）。図４において、４０１は半導体ウエハ、４１０は真空容器、４１０ａは排気口、４１０ｂは真空容器上面、４１０ｃは真空容器上面、４１２は試料台、４１２ａはウエハ加熱機構、４１４はスパッタリングソース、４１６はシールドリング、４１６ａは開口、４１８はスパッタガス導入口、４１８ａはバルブ、４１８ｂはマスフローコントローラ、４２０は反応ガス導入口、４２０ａはバルブ、４２０ｂはマスフローコントローラ、４２２はコンダクタンスリング、４２２ａは隙間、４２４は支持アーム、４２６はベローズ、４２８は支持アーム駆動手段である。
【００１６】
図４に示す装置は、スパッタされた粒子の飛翔方向を制御するためのシールドリング４１６の外周面を囲むように、コンダクタンスリング４２２を設け、このコンダクタンスリング４２２を移動させることにより、シールドリング４１６の排気コンダクタンスを可変にするよう構成されている。図４に示す装置は、このような構成により、シールドリング４１６の内部を所定ガス圧とし、外部を高真空状態で維持したまま、シールドリング４１６内でスパッタリングを行うようにしている。このため図４に示す装置においては、成膜時は、コンダクタンスリング４２２が下降することで、試料台４１２周囲からシールド空間外に漏れたスパッタ粒子が真空容器４１０の内壁や、真空ポンプに付着することを抑制し、基板搬出入の際には、前記コンダクタンスリング４２２が上昇し、シールド空間の排気コンダクタンスを向上させることで、シールド空間内の残留ガスを効果的に排気することが可能になるとされている。
【００１７】
また、真空チャンバ内に防着板（シールド）を備えた成膜装置として図５記載のものがある（特許文献３参照）。図５において、５１０はスパッタリング装置、５１２はチャンバ、５１４はハウジング、５１６はターゲット、５１８は蓋体、５２０は昇降機構、５２１はウエハ支持ペディスタル、５２１ａはガス流路、５２１ｂは開口部、５２１ｃは環状溝、５２２はウエハ、５２４は上部部材、５２４ａは上部フランジ、５２４ｂは下部フランジ、５２６は駆動伝達部材、５２８は駆動機構、５３０はベローズ、５３２はガス導管、５３４はカバーリング、５３６はシールド、５３８は排気口、５４０は高真空ポンプ、５４２はスパッタリング領域である。
【００１８】
図５に示す装置は、内部にチャンバ５１２を有するハウジング５１４と、このハウジングの上部に配置されたターゲット５１６と、ウエハ５２２を支持すると共に昇降させる昇降機構５２０と、ターゲットと昇降機構との間に設けられたシールド５３６とを備え、少なくともターゲット、昇降機構及びシールドによりチャンバ内に形成されるスパッタリング領域５４２にプロセスガスを供給するガス流路５２１ａ，５３２を昇降機構に備えたスパッタリング装置である。
【００１９】
図５に示す装置によれば、昇降機構５２０に備えられたガス流路を介して直接スパッタリング領域にプロセスガスが供給されるため、チャンバ５１２の全体にプロセスガスを供給する必要が無くなり、プロセスガスを無駄に消費することなく、少量のプロセスガスで少量のプロセスガスで所望のプロセスガスの分圧を得ることができる。
【００２０】
また、真空チャンバ内に防着板（シールド）を備えた成膜装置として図６記載のものがある（特許文献４参照）。図６において、６０１は可動シールド筒、６０２は固定シールド筒、６０３はロッド、６０４はモータ、６０５は制御部、６０６はガス導入口、６０７は排気口、６０８はクライポンプ、６０９はターゲット、６１０はカソード、６１１は載置台、６１２はチャック、６１３は開口、６１４はチャンバ、６１４ａは真空計、６１５はウェハである。
【００２１】
図６に示す装置は、ウェハ６１５を囲む可動シールド筒６０１を上下動させ、固定シールド筒６０２との開口の開度をチャンバ６１４内の圧力に応じて調節できるようにしチャンバ６１４内の圧力を一定に維持することによって、ウェハ６１５のスパッタ膜の特性（シート抵抗，膜厚等）のばらつきの経時的な変動を抑制できるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開２００４−１８８８５号公報
【特許文献２】特開平０４−３５０９２９号公報
【特許文献３】特開平０９−１７６８４８号公報
【特許文献４】特開平１０−６４８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかし、上記特許文献２記載の装置において、コンダクタンスリング３２２が昇降しても試料台３１２の周囲に形成された狭窄部を通じて排気されることは変わりがないため、シールドリング３１６とコンダクタンスリング３２２との間の空間の排気コンダクタンスは充分拡大されるとは言えない。
【００２４】
さらに、コンダクタンスリング３２２シを昇降するための昇降手段をコンダクタンスリング３２２の外側に新たに設けているために、機構の複雑化及び装置の大型化を招く恐れもある。
【００２５】
また、上記特許文献３記載の装置においては、ウエハ５２２の成膜を行う場合には、駆動機構５２８によりウエハ支持ペディスタル５２１を二点鎖線で示す位置まで上昇させ、ウエハ５２２を搬送する場合には、駆動機構５２８によりウエハ支持ペディスタル５２１を実線で示す位置まで下降させ、行うことが可能である。しかし、上記特許文献３記載の装置においてペデスタルが搬送位置にある時にしかシールド内の残留ガスを効率よく排気することができない。
【００２６】
また、上記特許文献４記載の装置においては、ウエハ６１５の搬送をする場合には、可動シールド筒６０１を再下端の状態し、ウエハ６１５の成膜を行う場合には、可動シールド筒６０１を所定の位置まで上昇させ行うことが可能である。しかし、上記特許文献４記載の装置においては、可動シールド筒６０１を昇降するためのモータ６０４を真空チャンバ６１４の外側に新たに設けているために、機構の複雑化及び装置の大型化を招く恐れがある。
【００２７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、複雑な機構を追加することなくシールド空間内の排気コンダクタンスを向上させ、防着板からの脱ガスの滞留を低減することができる成膜装置およ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】
【００２８】
この目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の発明は、真空容器と、該真空容器内に設けられ、被処理基板を保持する基板保持手段と、該処理基板上に成膜処理を行う成膜処理手段と、前記真空容器外に設けられ、該真空容器内を減圧可能に排気する排気手段と、前記真空容器の内壁面に沿って配置されたシールドと、を備えた成膜装置であって、前記シールドの一部に開口部を設け、該開口部と対向しかつ該開口部と所定の間隔を有するように排気口を前記真空容器に形成し、前記排気口に前記排気手段を取り付け、前記開口部の幅以上の幅を有する可動板が、前記開口部を塞ぐ第１の位置と、該開口部を開口する第２の位置と、前記排気口を封止する第３の位置と、にそれぞれ移動可能な駆動機構を前記真空容器に設けたことを特徴とする成膜装置である。
【００２９】
この目的を達成するため、本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記駆動機構は、前記第１の位置と前記第２の位置と前記第３の位置に上下動可能な昇降機構であることを特徴とする成膜装置である。
【００３０】
この目的を達成するため、本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記駆動機構は、前記第１の位置と前記第２の位置と前記第３の位置にそれぞれ回転可能な回転移動手段であることを特徴とする成膜装置である。
【００３１】
この目的を達成するため、本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記シールドは、前記真空容器の内壁面に沿って配置された第１のシールド部と、前記基板保持手段に固定され該基板保持手段の周囲に設けられた第２のシールド部と、からなり、前記開口部は、前記第１のシールド部と前記第２のシールド部の一方の一部に設けられていることを特徴とする成膜装置である。
【００３２】
この目的を達成するため、本発明の請求項５に記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記第１のシールド部に、該第１のシールド部の内周側に折り返す第１の折り返し構造部を設け、前記第２のシールド部に、前記第１のシールド部の第１の折り返し構造部と互いに間隔を開けて重なり合う第２の折り返し構造部を設けたことを特徴とする成膜装置である。
【００３３】
この目的を達成するため、本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記成膜処理手段が、前記被処理基板と対向して真空容器内に設けられたターゲットと、該ターゲットの上側に設けられたマグネットと、該ターゲットに接続された電源と、からなることを特徴とする成膜装置である。
【００３４】
この目的を達成するため、本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記可動板が着脱可能な防着板を備えることを特徴とする成膜装置である。
【００３５】
この目的を達成するため、本発明の請求項８に記載の発明は、真空容器と、該真空容器内に設けられ、被処理基板を保持する基板保持手段と、該処理基板上に成膜処理を行う成膜処理手段と、前記真空容器外に設けられ、該真空容器内を減圧可能に排気する排気手段と、前記真空容器の内壁面に沿って配置されたシールドと、を備えた成膜装置であって、前記シールドの一部に開口部を設け、該開口部と対向しかつ該開口部と所定の間隔を有するように排気口を前記真空容器に形成し、前記排気口に前記排気手段を取り付け、前記開口部の幅以上の幅を有する可動板が、駆動機構により、前記開口部を塞ぐ第１の位置にある時に被処理基板上に成膜処理を行い、前記可動板が、該開口部を開口する第２の位置にある時に被処理基板の真空容器内への搬入・搬出を行い、前記可動板が、前記排気口を封止する第３の位置にある時に前記成膜装置のメンテナンスを行うことを特徴とする成膜方法である。
【００３６】
この目的を達成するため、本発明の請求項９に記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記駆動機構は、前記第１の位置と前記第２の位置と前記第３の位置に上下動可能な昇降機構であることを特徴とする成膜方法である。
【００３７】
この目的を達成するため、本発明の請求項１０に記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記駆動機構は、前記第１の位置と前記第２の位置と前記第３の位置にそれぞれ回転可能な回転移動手段であることを特徴とする成膜方法である。
【００３８】
この目的を達成するため、本発明の請求項１１に記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記成膜処理手段が、前記被処理基板と対向して真空容器内に設けられたターゲットと、該ターゲットの上側に設けられたマグネットと、該ターゲットに接続された電源と、からなることを特徴とする成膜方法である。
【００３９】
この目的を達成するため、本発明の請求項１２に記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記可動板が着脱可能な防着板を備えることを特徴とする成膜方法である。
【発明の効果】
【００４０】
本発明により、駆動機構の複雑化を招くことなく、成膜チャンバ内に構成されたシールド空間内の排気コンダクタンスを向上することが可能となり、該シールド空間内の残留ガスを効果的に排気し、メンテナンス時間の短縮や成膜品質の向上、安定性の向上などの効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１Ａ】本発明の第一の実施形態であるマグネトロンスパッタ装置の構造を示す模式図である。
【図１Ｂ】本発明の第一の実施形態であるマグネトロンスパッタ装置の構造を示す模式図である。
【図１Ｃ】本発明の第一の実施形態であるマグネトロンスパッタ装置の構造を示す模式図である。
【図２Ａ】本発明の第二の実施形態であるマグネトロンスパッタ装置の構造を示す模式図である。
【図２Ｂ】本発明の第二の実施形態であるマグネトロンスパッタ装置の構造を示す模式図である。
【図２Ｃ】本発明の第二の実施形態であるマグネトロンスパッタ装置の構造を示す模式図である。
【図２Ｄ】本発明の第二の実施形態であるマグネトロンスパッタ装置の構造を示す模式図である。
【図２Ｅ】本発明の第二の実施形態であるマグネトロンスパッタ装置の構造を示す模式図である。
【図２Ｆ】本発明の第二の実施形態であるマグネトロンスパッタ装置の構造を示す模式図である。
【図３】従来技術（特許文献１）の一例である成膜装置の構造を示す模式図である。
【図４】従来技術（特許文献２）の別の一例である成膜装置の構造を示す模式図である。
【図５】従来技術（特許文献３）の別の一例である成膜装置の構造を示す模式図である。
【図６】従来技術（特許文献４）の別の一例である成膜装置の構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００４２】
図１Ａから図１Ｃは、本発明の第１の実施形態の一例である、半導体装置製造に用いるスパッタ装置の模式図である。
【００４３】
本発明の第１の実施形態の特徴点は、シールド（防着板）１０５の一部に開口部１１３を設け、開口部１１３と対向しかつ開口部１１３と所定の間隔を有するように排気口１１４を真空容器（真空チャンバ）１０１に形成し、排気口１１４に排気手段（ターボ分子ポンプ）１０４を取り付け、開口部１１３の幅以上の幅を有する可動板１０３が、開口部１１３を塞ぐ第１の位置（第１のポジション）と、開口部１１３を開口する第２の位置（第２のポジション）と、排気口１１４を封止する第３の位置（第３のポジション）と、にそれぞれに上下動可能な昇降機構１１２を真空容器（真空チャンバ）１０１外に設けた点である。
【００４４】
真空チャンバ１０１内に、排気口１１４を通じてターボ分子ポンプ１０４が設けられ、該チャンバ内を１×１０−８Ｔｏｒｒ未満の高真空に減圧可能となっている。真空チャンバ１０１内には、ターゲット１０８が設けられ、接続されたＤＣ電源１０９と、近傍に設けられたマグネット１０７とによりマグネトロン放電が可能となっている。さらに真空チャンバ１０１内には、ガス導入手段１１０が設けられており、該ガス導入手段１１０によって例えばアルゴン等のスパッタガスが導入され、前述したマグネトロン放電によりプラズマを発生させ、ターゲット１０８をスパッタリングすることが可能となっている。
【００４５】
本装置では、防着板１０５によって構成されるシールド空間が、ターゲット１０８及び被処理基板Ｗを戴置するステージ１０２を取り囲みかつ導入されたガスをステージ１０２の周囲より排気可能な成膜空間１１１と、可動板１０３を収納可能な可動板収納空間１１５とを備えており、可動板収納空間１１５には前記排気口１１４に対向した開口１１３が設けられている。
【００４６】
可動板１０３は、例えばサーボモーター及びベローズ等の直線運動導入機構から成る昇降機構１１２により可動板１０３に対して垂直方向に昇降が可能となっており、可動板１０３が排気口を封止する第３のポジションへ移動し、下降時には図１Ａに示すように排気口１１４を封止することで所謂ゲートバルブと同じ役割を果たし、真空チャンバ１０１のベント、メンテナンスを可能とする。
【００４７】
その一方で成膜時には、図１Ｂに示すようにシールド空間の開口１１３を塞ぐような第１のポジションへ移動することで、排気口１１４を開き高真空下での成膜を可能とし、さらにシールド空間の外へスパッタされた粒子が漏れることを防止する防着板の役割を果たす。
【００４８】
ここで、可動板１０３のシールド空間に面する側には、例えばブラスト処理や溶射処理といった公知の技術により表面粗度を通常より大きくする加工が施された防着板が取り付けられており、可動板１０３に堆積したスパッタ膜が容易に剥離しないようにすると共に、一定量の膜厚が堆積した場合には交換が可能となるよう構成されている。
【００４９】
さらに、可動板１０３の第１のポジションでは、開口１１３の排気コンダクタンスを著しく制限するように可動板１０３周囲と防着板１０５とのクリアランスが例えば２ｍｍ程度まで狭められている。これによりシールド空間内へ導入されたガスは、ステージ１０２周囲に設けられた開口より主に排気されることとなり被処理基板Ｗ面内において均一な成膜プロセスを行なうことが出来る。
【００５０】
さらに可動板１０３は、被処理基板Ｗの搬出入時において、図１Ｃに示す前記可動板収納空間１１５内の第２のポジションへ移動可能となっている。この第２のポジションにおいて可動板１０３と防着板１０５とのクリアランスは例えば１０mm以上に拡大させることで、シールド空間の開口１１３のコンダクタンスを可動板１０３が前記第１のポジションに有った場合と比べて大幅に向上される。同時に、排気口１１４のコンダクタンスはほとんど変化しないため、成膜の際の第１のポジションに比べシールド空間内の排気コンダクタンスを上昇させ 残留ガスを効果的に排気することで、メンテナンスから成膜工程実施への復帰時間短縮や 膜質の安定化、高品質化といった効果が得られる。
【００５１】
さらに、可動板１０３と昇降機構１１２は、従来の装置で設けられていた真空ポンプのゲートバルブとそのまま置換えることが可能であるため、機構の複雑化も最小限に抑えることができる。
【００５２】
なお、第１の実施形態においては、シールド（防着板）１０５は、第１のシールド部１０５ａと第２のシールド部１０５ｂとからなり、開口部１１３は第１のシールド部１０５ａに形成されているが、第２のシールド部１０５ｂに形成してもよい。また、第１のシールド部１０５ａと第２のシールド部１０５ｂとを一体で形成してもよい。また、第１の実施形態においては、図１Ａから図１Ｃに示す第１のシールド部１０５ａに、第１のシールド部１０５ａの内周側に折り返す第１の折り返し構造部１０５ａ１を設け、第２のシールド部１０５ｂに、第１のシールド部１０５ａの第１の折り返し返し構造部１０５ａ１と互いに間隔を開けて重なり合う第２の折り返し構造部１０５ｂ２を設けてもよい。
【実施例２】
【００５３】
図２Ａから図２Ｆは第一の実施形態と同様に、本発明の別の実施形態の一例である半導体ウェハ用スパッタ装置の模式図である。
【００５４】
本発明の第２の実施形態の特徴点は、シールド（防着板）２０５の一部に開口部２１３を設け、開口部２１３と対向しかつ開口部２１３と所定の間隔を有するように排気口２１４を真空容器（真空チャンバ）２０１に形成し、排気口２１４に排気手段（ターボ分子ポンプ）２０４を取り付け、開口部２１３の幅以上の幅を有する可動板２０３が、開口部２１３を塞ぐ第１の位置（第１のポジション）と、開口部２１３を開口する第２の位置（第２のポジション）と、排気口２１４を封止する第３の位置（第３のポジション）と、にそれぞれに回転可能な回転機構２１２を真空容器（真空チャンバ）２０１内に設けた点である。
【００５５】
本装置において真空チャンバ２０１内にターゲット２０８、ステージ２０２、ターボ分子ポンプ２０４、スパッタ用ガスの動入手段２１０が設けられ、ターゲット２０８にはマグネトロン放電を行なうためにＤＣ電源２０９が接続され、マグネット２０７が設けられている。
【００５６】
本装置では、可動板２０３が防着板２０５上に設けられた回転機構２１２によって角度を変えられるよう取り付けられており、成膜時には図２Ｂに示すようにシールド空間２１１の開口２１３を塞ぐ第１のポジションに位置し、ターゲット２０８と被処理基板Ｗを取り囲む筒状の防着板２０５の一部として機能すると共にターボ分子ポンプ２０４の導入部２１４を開放する。この際、可動板２０３はターゲット２０８から飛来するスパッタ粒子がシールド空間２１１から外へ漏れるのを防止すると共にシールド空間の開口２１３のコンダクタンスを制限し、導入されたスパッタ用ガスの主たる排気路がステージ周囲に形成されるようにする。
【００５７】
さらに可動板２０３は、図２Ｃに示すように、被処理基板Ｗの搬出入時にシールド空間２１１内部の第２のポジションへ移動する。この動作により、排気口２１４のコンダクタンスを維持したまま開口２１３のコンダクタンスを成膜時に比べて大きく増加させ、シールド空間２１１内に残留したガス成分を効率よく除去することが可能となる。
【００５８】
さらに可動板２０３は、図２Ａに示すように、排気口２１４を封止する第３のポジションへも移動可能であるため、本発明の可動板３０３を従来のゲートバルブと置換えることで、機構の複雑化を最小限とすることが出来る。本装置により目的の効果を奏することができる。
【００５９】
本発明の装置形態はこれらに限る物ではなく、真空ポンプの種類、配置など適宜変更することができる。また、基板の形状・大きさ・材質も変更が可能であることは言うまでもない。
【００６０】
上記実施形態としてはスパッタ装置を挙げているが、本発明の用途は当然ながらこれに限られる物ではなく、防着板を備えた真空成膜装置全般に適用することが可能である。具体的には、電子ビーム等を用いた他の物理蒸着装置や、化学気相堆積（ＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）装置等に適用することができる。
【００６１】
なお、第２の実施形態においては、シールド（防着板）２０５は、第１のシールド部２０５ａと第２のシールド部２０５ｂとからなり、開口部２１３は第１のシールド部２０５ａに形成されているが、第２のシールド部２０５ｂに形成してもよい。また、第２の実施形態においては、図２Ａから図２Ｃに示すように、第１のシールド部２０５ａに、第１のシールド部２０５ａの内周側に折り返す第１の折り返し構造部２０５ａ１を設け、第２のシールド部２０５ｂに、第１のシールド部２０５ａの第１の折り返し返し構造部２０５ａ１と互いに間隔を開けて重なり合う第２の折り返し構造部２０５ｂ２を設けてよい。また、図２Ｄから図２Ｆに示すように、第１のシールド部２０５ａと第２のシールド部２０５ｂとを一体で形成してもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１０１、２０１ 真空容器（真空チャンバ）
１０２、２０２ ステージ
１０３、２０３ 可動板
１０４、２０４ 排気手段（ターボ分子ポンプ）
１０５、２０５ シールド（防着板）
１０５ａ、２０５ａ 第１のシールド部
１０５ａ１、２０５ａ１ 第１の折り返し構造部
１０５ｂ、２０５ｂ 第２のシールド部
１０５ｂ２、２０５ｂ２ 第２の折り返し構造部
１０６、２０６ シールド（防着板）固定部材
１０７、２０７ マグネット
１０８、２０８ ターゲット
１０９、２０９ ＤＣ電源
１１０、２１０ ガス導入手段
１１１、２１１ 成膜空間
１１２、２１２ 駆動機構
１１３、２１３ 開口部
１１４、２１４ 排気口
Ｗ 被処理基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理蒸着成長（ＰＶＤ）など、真空ポンプ及び真空チャンバを用いた減圧環境下で基板上に成膜処理を行なう成膜装置および成膜方法に関し、特に真空チャンバ内に防着板（シールド）を備えた成膜装置および成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、真空室内で基板上に薄膜を堆積させる成膜装置は、様々な産業分野において薄膜形成に古くから用いられている。また最近は半導体デバイス産業に代表されるように、ナノメーターオーダーという極薄膜の需要が高まっており、これに伴って形成される膜質もより高純度なものが要求されるようになっている。こうした要求に応えるため、スパッタに代表される物理蒸着(Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ;ＰＶＤ)（以下、「ＰＶＤ」という。）を用いて、高真空下で成膜を行なう技術が注目されている。
【０００３】
図３は従来用いられてきたＰＶＤ装置の一例を示す模式図である（特許文献１参照）。図３において、３０１は真空容器、３０２はターゲット、３０３はマグネット、３０４はガスリザーバー、３０５は直流電源、３０７は基板、３０８は基板ホルダー、３０９はホルダー支持台、３１０はベローズ、３１１はゲートバルブ、３１２はポンプ、３１３はギア、３１４は駆動モーター、３１６はシールド固定部品、３３０は固定金具、３４０は絶縁リングである。
【０００４】
真空室の内壁面に沿って配置されている防着シールドは、真空容器３０１の内壁に固定されている円筒状の上部防着シールド３０６ａ１と、可動の基板ホルダー３０８に固定されていてその下端部の内周側に折り返し構造を備えている円筒状の下部防着シールド３０６ａ２とに分割されている。 上部防着シールド３０６ａ１と下部防着シールド３０６ａ２とは、分割されている部分において、互いに間隔を開けて重なり合うように配置されている。
【０００５】
また、可動の基板ホルダー３０８に、下部防着シールド３０６ａ２の内周側に位置する円筒状の第三の防着シールド３０６ｂが固定されていて、第三の防着シールド３０６ｂの下端側と下部防着シールド３０６ａ２の下端部の折り返し構造部分とが互いに間隔を開けて重なり合っている。
【０００６】
上部防着シールド３０６ａ１、下部防着シールド３０６ａ２、第三の防着シールド３０６ｂは、スパッタされた膜が基板３０７のみならず真空容器３０１内全域へ飛散・堆積するため、成膜工程においてパーティクルを発生させないため、飛散した膜をトラップし、容易に剥離しないようにするため必要となる。
【０００７】
この上部防着シールド３０６ａ１、下部防着シールド３０６ａ２、第三の防着シールド３０６ｂは、ブラスト加工等により表面粗さが母材より増加するよう処理されており（例えば、中心線粗さＲａが数μｍ以上）、付着した膜が容易に剥離しないように構成され、なおかつ一定量の膜が堆積した場合には交換可能となるよう構成されている。
【０００８】
上部防着シールド３０６ａ１と下部防着シールド３０６ａ２は、ターゲット３０３から放出されたスパッタ粒子の飛翔方向を制限すると同時に、膜が上部防着シールド３０６ａ１と下部防着シールド３０６ａ２空間の外部に付着することを防止している。
【０００９】
図３のＰＶＤ装置においては、真空容器３０１が所定のガス圧となるようにガスリザーバー３０４よりスパッタ用ガスを導入し、直流電源３０５よりターゲット３０２が負電圧となるよう電力を投入することで、マグネット３０３によってマグネトロン放電が発生する。
【００１０】
マグネトロン放電によってターゲット３０２の近傍にてスパッタガスがプラズマ化され、このプラズマ中の陽イオンが負電圧のターゲット３０２に加速されて衝突する。この陽イオンの衝突によりターゲット３０２から原子・分子等が放出され、放出された原子が対向する基板の表面に達し、所望の膜が堆積される。
【００１１】
また、上述のようなスパッタガスに加えて反応ガスを使用する、いわゆる反応性スパッタと呼ばれる技術も知られている。これは、真空容器３０１内にスパッタガスと共に、例えば酸素・窒素といった反応ガスを導入し、この反応ガスの分子とスパッタリング時にターゲットから放出される原子とを反応させ、生成された反応化合物の薄膜を基板上に形成するものである。例えば、ターゲット３０２をチタン（Ｔｉ）で形成し、反応ガスとして窒素（Ｎ２）ガスを用いることにより、基板上にチタンナイトライド（ＴｉＮ）膜を形成することができる。
【００１２】
しかしながら、特許文献１に開示されているような装置においては、上部防着シールド３０６ａ１と下部防着シールド３０６ａ２のシールド空間は、上部防着シールド３０６ａ１と下部防着シールド３０６ａ２の外部へのコンダクタンスを大きく制限する場合が多く、基板３０７からの脱ガスや メンテナンスを行なった際の空気中の水分など残留ガス成分が上部防着シールド３０６ａ１と下部防着シールド３０６ａ２と第三の防着シールド３０６ｂとのシールド空間内に滞留しやすい。
【００１３】
その結果、装置のメンテナンス時に真空容器３０１を開放すると、空気中の水分が上部防着シールド３０６ａ１と下部防着シールド３０６ａ２と第三の防着シールド３０６ｂとに付着し、シールド空間内の圧力が低下するまでに時間がかかるため、装置の稼働率が低下する問題を生じる
【００１４】
また、反応性スパッタを連続して行なった場合に上部防着シールド３０６ａ１と下部防着シールド３０６ａ２と第三の防着シールド３０６ｂに反応ガスが吸着され、シールド空間内の圧力が徐々に上昇する場合があり、さらには シールド空間内へ放出されるガスの量・成分が変動することにより成膜された膜質が安定しないといった問題が有った。
【００１５】
この特許文献１の課題への改善策として、図４に示すような装置が開示されている（特許文献２参照）。図４において、４０１は半導体ウエハ、４１０は真空容器、４１０ａは排気口、４１０ｂは真空容器上面、４１０ｃは真空容器上面、４１２は試料台、４１２ａはウエハ加熱機構、４１４はスパッタリングソース、４１６はシールドリング、４１６ａは開口、４１８はスパッタガス導入口、４１８ａはバルブ、４１８ｂはマスフローコントローラ、４２０は反応ガス導入口、４２０ａはバルブ、４２０ｂはマスフローコントローラ、４２２はコンダクタンスリング、４２２ａは隙間、４２４は支持アーム、４２６はベローズ、４２８は支持アーム駆動手段である。
【００１６】
図４に示す装置は、スパッタされた粒子の飛翔方向を制御するためのシールドリング４１６の外周面を囲むように、コンダクタンスリング４２２を設け、このコンダクタンスリング４２２を移動させることにより、シールドリング４１６の排気コンダクタンスを可変にするよう構成されている。図４に示す装置は、このような構成により、シールドリング４１６の内部を所定ガス圧とし、外部を高真空状態で維持したまま、シールドリング４１６内でスパッタリングを行うようにしている。このため図４に示す装置においては、成膜時は、コンダクタンスリング４２２が下降することで、試料台４１２周囲からシールド空間外に漏れたスパッタ粒子が真空容器４１０の内壁や、真空ポンプに付着することを抑制し、基板搬出入の際には、前記コンダクタンスリング４２２が上昇し、シールド空間の排気コンダクタンスを向上させることで、シールド空間内の残留ガスを効果的に排気することが可能になるとされている。
【００１７】
また、真空チャンバ内に防着板（シールド）を備えた成膜装置として図５記載のものがある（特許文献３参照）。図５において、５１０はスパッタリング装置、５１２はチャンバ、５１４はハウジング、５１６はターゲット、５１８は蓋体、５２０は昇降機構、５２１はウエハ支持ペディスタル、５２１ａはガス流路、５２１ｂは開口部、５２１ｃは環状溝、５２２はウエハ、５２４は上部部材、５２４ａは上部フランジ、５２４ｂは下部フランジ、５２６は駆動伝達部材、５２８は駆動機構、５３０はベローズ、５３２はガス導管、５３４はカバーリング、５３６はシールド、５３８は排気口、５４０は高真空ポンプ、５４２はスパッタリング領域である。
【００１８】
図５に示す装置は、内部にチャンバ５１２を有するハウジング５１４と、このハウジングの上部に配置されたターゲット５１６と、ウエハ５２２を支持すると共に昇降させる昇降機構５２０と、ターゲットと昇降機構との間に設けられたシールド５３６とを備え、少なくともターゲット、昇降機構及びシールドによりチャンバ内に形成されるスパッタリング領域５４２にプロセスガスを供給するガス流路５２１ａ，５３２を昇降機構に備えたスパッタリング装置である。
【００１９】
図５に示す装置によれば、昇降機構５２０に備えられたガス流路を介して直接スパッタリング領域にプロセスガスが供給されるため、チャンバ５１２の全体にプロセスガスを供給する必要が無くなり、プロセスガスを無駄に消費することなく、少量のプロセスガスで少量のプロセスガスで所望のプロセスガスの分圧を得ることができる。
【００２０】
また、真空チャンバ内に防着板（シールド）を備えた成膜装置として図６記載のものがある（特許文献４参照）。図６において、６０１は可動シールド筒、６０２は固定シールド筒、６０３はロッド、６０４はモータ、６０５は制御部、６０６はガス導入口、６０７は排気口、６０８はクライポンプ、６０９はターゲット、６１０はカソード、６１１は載置台、６１２はチャック、６１３は開口、６１４はチャンバ、６１４ａは真空計、６１５はウェハである。
【００２１】
図６に示す装置は、ウェハ６１５を囲む可動シールド筒６０１を上下動させ、固定シールド筒６０２との開口の開度をチャンバ６１４内の圧力に応じて調節できるようにしチャンバ６１４内の圧力を一定に維持することによって、ウェハ６１５のスパッタ膜の特性（シート抵抗，膜厚等）のばらつきの経時的な変動を抑制できるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開２００４−１８８８５号公報
【特許文献２】特開平０４−３５０９２９号公報
【特許文献３】特開平０９−１７６８４８号公報
【特許文献４】特開平１０−６４８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかし、上記特許文献２記載の装置において、コンダクタンスリング３２２が昇降しても試料台３１２の周囲に形成された狭窄部を通じて排気されることは変わりがないため、シールドリング３１６とコンダクタンスリング３２２との間の空間の排気コンダクタンスは充分拡大されるとは言えない。
【００２４】
さらに、コンダクタンスリング３２２シを昇降するための昇降手段をコンダクタンスリング３２２の外側に新たに設けているために、機構の複雑化及び装置の大型化を招く恐れもある。
【００２５】
また、上記特許文献３記載の装置においては、ウエハ５２２の成膜を行う場合には、駆動機構５２８によりウエハ支持ペディスタル５２１を二点鎖線で示す位置まで上昇させ、ウエハ５２２を搬送する場合には、駆動機構５２８によりウエハ支持ペディスタル５２１を実線で示す位置まで下降させ、行うことが可能である。しかし、上記特許文献３記載の装置においてペデスタルが搬送位置にある時にしかシールド内の残留ガスを効率よく排気することができない。
【００２６】
また、上記特許文献４記載の装置においては、ウエハ６１５の搬送をする場合には、可動シールド筒６０１を再下端の状態し、ウエハ６１５の成膜を行う場合には、可動シールド筒６０１を所定の位置まで上昇させ行うことが可能である。しかし、上記特許文献４記載の装置においては、可動シールド筒６０１を昇降するためのモータ６０４を真空チャンバ６１４の外側に新たに設けているために、機構の複雑化及び装置の大型化を招く恐れがある。
【００２７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、複雑な機構を追加することなくシールド空間内の排気コンダクタンスを向上させ、防着板からの脱ガスの滞留を低減することができる成膜装置およ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】
【００２８】
この目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の発明は、真空容器と、該真空容器内に設けられ、被処理基板を保持する基板保持手段と、該処理基板上に成膜処理を行う成膜処理手段と、前記真空容器外に設けられ、該真空容器内を減圧可能に排気する排気手段と、前記真空容器の内壁面に沿って配置されたシールドと、を備えた成膜装置であって、前記シールドの一部に開口部を設け、該開口部と対向しかつ該開口部と所定の間隔を有するように排気口を前記真空容器に形成し、前記排気口に前記排気手段を取り付け、前記開口部の幅以上の幅を有する可動板が、前記開口部を塞ぐ第１の位置と、該開口部を開口する第２の位置と、前記排気口を封止する第３の位置と、にそれぞれ移動可能な駆動機構を前記真空容器に設けたことを特徴とする成膜装置である。
【００２９】
この目的を達成するため、本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記駆動機構は、前記第１の位置と前記第２の位置と前記第３の位置に上下動可能な昇降機構であることを特徴とする成膜装置である。
【００３０】
この目的を達成するため、本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記駆動機構は、前記第１の位置と前記第２の位置と前記第３の位置にそれぞれ回転可能な回転移動手段であることを特徴とする成膜装置である。
【００３１】
この目的を達成するため、本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記シールドは、前記真空容器の内壁面に沿って配置された第１のシールド部と、前記基板保持手段に固定され該基板保持手段の周囲に設けられた第２のシールド部と、からなり、前記開口部は、前記第１のシールド部と前記第２のシールド部の一方の一部に設けられていることを特徴とする成膜装置である。
【００３２】
この目的を達成するため、本発明の請求項５に記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記第１のシールド部に、該第１のシールド部の内周側に折り返す第１の折り返し構造部を設け、前記第２のシールド部に、前記第１のシールド部の第１の折り返し構造部と互いに間隔を開けて重なり合う第２の折り返し構造部を設けたことを特徴とする成膜装置である。
【００３３】
この目的を達成するため、本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記成膜処理手段が、前記被処理基板と対向して真空容器内に設けられたターゲットと、該ターゲットの上側に設けられたマグネットと、該ターゲットに接続された電源と、からなることを特徴とする成膜装置である。
【００３４】
この目的を達成するため、本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記可動板が着脱可能な防着板を備えることを特徴とする成膜装置である。
【００３５】
この目的を達成するため、本発明の請求項８に記載の発明は、真空容器と、該真空容器内に設けられ、被処理基板を保持する基板保持手段と、該処理基板上に成膜処理を行う成膜処理手段と、前記真空容器外に設けられ、該真空容器内を減圧可能に排気する排気手段と、前記真空容器の内壁面に沿って配置されたシールドと、を備えた成膜装置であって、前記シールドの一部に開口部を設け、該開口部と対向しかつ該開口部と所定の間隔を有するように排気口を前記真空容器に形成し、前記排気口に前記排気手段を取り付け、前記開口部の幅以上の幅を有する可動板が、駆動機構により、前記開口部を塞ぐ第１の位置にある時に被処理基板上に成膜処理を行い、前記可動板が、該開口部を開口する第２の位置にある時に被処理基板の真空容器内への搬入・搬出を行い、前記可動板が、前記排気口を封止する第３の位置にある時に前記成膜装置のメンテナンスを行うことを特徴とする成膜方法である。
【００３６】
この目的を達成するため、本発明の請求項９に記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記駆動機構は、前記第１の位置と前記第２の位置と前記第３の位置に上下動可能な昇降機構であることを特徴とする成膜方法である。
【００３７】
この目的を達成するため、本発明の請求項１０に記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記駆動機構は、前記第１の位置と前記第２の位置と前記第３の位置にそれぞれ回転可能な回転移動手段であることを特徴とする成膜方法である。
【００３８】
この目的を達成するため、本発明の請求項１１に記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記成膜処理手段が、前記被処理基板と対向して真空容器内に設けられたターゲットと、該ターゲットの上側に設けられたマグネットと、該ターゲットに接続された電源と、からなることを特徴とする成膜方法である。
【００３９】
この目的を達成するため、本発明の請求項１２に記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記可動板が着脱可能な防着板を備えることを特徴とする成膜方法である。
【発明の効果】
【００４０】
本発明により、駆動機構の複雑化を招くことなく、成膜チャンバ内に構成されたシールド空間内の排気コンダクタンスを向上することが可能となり、該シールド空間内の残留ガスを効果的に排気し、メンテナンス時間の短縮や成膜品質の向上、安定性の向上などの効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１Ａ】本発明の第一の実施形態であるマグネトロンスパッタ装置の構造を示す模式図である。
【図１Ｂ】本発明の第一の実施形態であるマグネトロンスパッタ装置の構造を示す模式図である。
【図１Ｃ】本発明の第一の実施形態であるマグネトロンスパッタ装置の構造を示す模式図である。
【図２Ａ】本発明の第二の実施形態であるマグネトロンスパッタ装置の構造を示す模式図である。
【図２Ｂ】本発明の第二の実施形態であるマグネトロンスパッタ装置の構造を示す模式図である。
【図２Ｃ】本発明の第二の実施形態であるマグネトロンスパッタ装置の構造を示す模式図である。
【図２Ｄ】本発明の第二の実施形態であるマグネトロンスパッタ装置の構造を示す模式図である。
【図２Ｅ】本発明の第二の実施形態であるマグネトロンスパッタ装置の構造を示す模式図である。
【図２Ｆ】本発明の第二の実施形態であるマグネトロンスパッタ装置の構造を示す模式図である。
【図３】従来技術（特許文献１）の一例である成膜装置の構造を示す模式図である。
【図４】従来技術（特許文献２）の別の一例である成膜装置の構造を示す模式図である。
【図５】従来技術（特許文献３）の別の一例である成膜装置の構造を示す模式図である。
【図６】従来技術（特許文献４）の別の一例である成膜装置の構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００４２】
図１Ａから図１Ｃは、本発明の第１の実施形態の一例である、半導体装置製造に用いるスパッタ装置の模式図である。
【００４３】
本発明の第１の実施形態の特徴点は、シールド（防着板）１０５の一部に開口部１１３を設け、開口部１１３と対向しかつ開口部１１３と所定の間隔を有するように排気口１１４を真空容器（真空チャンバ）１０１に形成し、排気口１１４に排気手段（ターボ分子ポンプ）１０４を取り付け、開口部１１３の幅以上の幅を有する可動板１０３が、開口部１１３を塞ぐ第１の位置（第１のポジション）と、開口部１１３を開口する第２の位置（第２のポジション）と、排気口１１４を封止する第３の位置（第３のポジション）と、にそれぞれに上下動可能な昇降機構１１２を真空容器（真空チャンバ）１０１外に設けた点である。
【００４４】
真空チャンバ１０１内に、排気口１１４を通じてターボ分子ポンプ１０４が設けられ、該チャンバ内を１×１０−８Ｔｏｒｒ未満の高真空に減圧可能となっている。真空チャンバ１０１内には、ターゲット１０８が設けられ、接続されたＤＣ電源１０９と、近傍に設けられたマグネット１０７とによりマグネトロン放電が可能となっている。さらに真空チャンバ１０１内には、ガス導入手段１１０が設けられており、該ガス導入手段１１０によって例えばアルゴン等のスパッタガスが導入され、前述したマグネトロン放電によりプラズマを発生させ、ターゲット１０８をスパッタリングすることが可能となっている。
【００４５】
本装置では、防着板１０５によって構成されるシールド空間が、ターゲット１０８及び被処理基板Ｗを戴置するステージ１０２を取り囲みかつ導入されたガスをステージ１０２の周囲より排気可能な成膜空間１１１と、可動板１０３を収納可能な可動板収納空間１１５とを備えており、可動板収納空間１１５には前記排気口１１４に対向した開口１１３が設けられている。
【００４６】
可動板１０３は、例えばサーボモーター及びベローズ等の直線運動導入機構から成る昇降機構１１２により可動板１０３に対して垂直方向に昇降が可能となっており、可動板１０３が排気口を封止する第３のポジションへ移動し、下降時には図１Ａに示すように排気口１１４を封止することで所謂ゲートバルブと同じ役割を果たし、真空チャンバ１０１のベント、メンテナンスを可能とする。
【００４７】
その一方で成膜時には、図１Ｂに示すようにシールド空間の開口１１３を塞ぐような第１のポジションへ移動することで、排気口１１４を開き高真空下での成膜を可能とし、さらにシールド空間の外へスパッタされた粒子が漏れることを防止する防着板の役割を果たす。
【００４８】
ここで、可動板１０３のシールド空間に面する側には、例えばブラスト処理や溶射処理といった公知の技術により表面粗度を通常より大きくする加工が施された防着板が取り付けられており、可動板１０３に堆積したスパッタ膜が容易に剥離しないようにすると共に、一定量の膜厚が堆積した場合には交換が可能となるよう構成されている。
【００４９】
さらに、可動板１０３の第１のポジションでは、開口１１３の排気コンダクタンスを著しく制限するように可動板１０３周囲と防着板１０５とのクリアランスが例えば２ｍｍ程度まで狭められている。これによりシールド空間内へ導入されたガスは、ステージ１０２周囲に設けられた開口より主に排気されることとなり被処理基板Ｗ面内において均一な成膜プロセスを行なうことが出来る。
【００５０】
さらに可動板１０３は、被処理基板Ｗの搬出入時において、図１Ｃに示す前記可動板収納空間１１５内の第２のポジションへ移動可能となっている。この第２のポジションにおいて可動板１０３と防着板１０５とのクリアランスは例えば１０mm以上に拡大させることで、シールド空間の開口１１３のコンダクタンスを可動板１０３が前記第１のポジションに有った場合と比べて大幅に向上される。同時に、排気口１１４のコンダクタンスはほとんど変化しないため、成膜の際の第１のポジションに比べシールド空間内の排気コンダクタンスを上昇させ 残留ガスを効果的に排気することで、メンテナンスから成膜工程実施への復帰時間短縮や 膜質の安定化、高品質化といった効果が得られる。
【００５１】
さらに、可動板１０３と昇降機構１１２は、従来の装置で設けられていた真空ポンプのゲートバルブとそのまま置換えることが可能であるため、機構の複雑化も最小限に抑えることができる。
【００５２】
なお、第１の実施形態においては、シールド（防着板）１０５は、第１のシールド部１０５ａと第２のシールド部１０５ｂとからなり、開口部１１３は第１のシールド部１０５ａに形成されているが、第２のシールド部１０５ｂに形成してもよい。また、第１のシールド部１０５ａと第２のシールド部１０５ｂとを一体で形成してもよい。また、第１の実施形態においては、図１Ａから図１Ｃに示す第１のシールド部１０５ａに、第１のシールド部１０５ａの内周側に折り返す第１の折り返し構造部１０５ａ１を設け、第２のシールド部１０５ｂに、第１のシールド部１０５ａの第１の折り返し返し構造部１０５ａ１と互いに間隔を開けて重なり合う第２の折り返し構造部１０５ｂ２を設けてもよい。
【実施例２】
【００５３】
図２Ａから図２Ｆは第一の実施形態と同様に、本発明の別の実施形態の一例である半導体ウェハ用スパッタ装置の模式図である。
【００５４】
本発明の第２の実施形態の特徴点は、シールド（防着板）２０５の一部に開口部２１３を設け、開口部２１３と対向しかつ開口部２１３と所定の間隔を有するように排気口２１４を真空容器（真空チャンバ）２０１に形成し、排気口２１４に排気手段（ターボ分子ポンプ）２０４を取り付け、開口部２１３の幅以上の幅を有する可動板２０３が、開口部２１３を塞ぐ第１の位置（第１のポジション）と、開口部２１３を開口する第２の位置（第２のポジション）と、排気口２１４を封止する第３の位置（第３のポジション）と、にそれぞれに回転可能な回転機構２１２を真空容器（真空チャンバ）２０１内に設けた点である。
【００５５】
本装置において真空チャンバ２０１内にターゲット２０８、ステージ２０２、ターボ分子ポンプ２０４、スパッタ用ガスの動入手段２１０が設けられ、ターゲット２０８にはマグネトロン放電を行なうためにＤＣ電源２０９が接続され、マグネット２０７が設けられている。
【００５６】
本装置では、可動板２０３が防着板２０５上に設けられた回転機構２１２によって角度を変えられるよう取り付けられており、成膜時には図２Ｂに示すようにシールド空間２１１の開口２１３を塞ぐ第１のポジションに位置し、ターゲット２０８と被処理基板Ｗを取り囲む筒状の防着板２０５の一部として機能すると共にターボ分子ポンプ２０４の導入部２１４を開放する。この際、可動板２０３はターゲット２０８から飛来するスパッタ粒子がシールド空間２１１から外へ漏れるのを防止すると共にシールド空間の開口２１３のコンダクタンスを制限し、導入されたスパッタ用ガスの主たる排気路がステージ周囲に形成されるようにする。
【００５７】
さらに可動板２０３は、図２Ｃに示すように、被処理基板Ｗの搬出入時にシールド空間２１１内部の第２のポジションへ移動する。この動作により、排気口２１４のコンダクタンスを維持したまま開口２１３のコンダクタンスを成膜時に比べて大きく増加させ、シールド空間２１１内に残留したガス成分を効率よく除去することが可能となる。
【００５８】
さらに可動板２０３は、図２Ａに示すように、排気口２１４を封止する第３のポジションへも移動可能であるため、本発明の可動板３０３を従来のゲートバルブと置換えることで、機構の複雑化を最小限とすることが出来る。本装置により目的の効果を奏することができる。
【００５９】
本発明の装置形態はこれらに限る物ではなく、真空ポンプの種類、配置など適宜変更することができる。また、基板の形状・大きさ・材質も変更が可能であることは言うまでもない。
【００６０】
上記実施形態としてはスパッタ装置を挙げているが、本発明の用途は当然ながらこれに限られる物ではなく、防着板を備えた真空成膜装置全般に適用することが可能である。具体的には、電子ビーム等を用いた他の物理蒸着装置や、化学気相堆積（ＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）装置等に適用することができる。
【００６１】
なお、第２の実施形態においては、シールド（防着板）２０５は、第１のシールド部２０５ａと第２のシールド部２０５ｂとからなり、開口部２１３は第１のシールド部２０５ａに形成されているが、第２のシールド部２０５ｂに形成してもよい。また、第２の実施形態においては、図２Ａから図２Ｃに示すように、第１のシールド部２０５ａに、第１のシールド部２０５ａの内周側に折り返す第１の折り返し構造部２０５ａ１を設け、第２のシールド部２０５ｂに、第１のシールド部２０５ａの第１の折り返し返し構造部２０５ａ１と互いに間隔を開けて重なり合う第２の折り返し構造部２０５ｂ２を設けてよい。また、図２Ｄから図２Ｆに示すように、第１のシールド部２０５ａと第２のシールド部２０５ｂとを一体で形成してもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１０１、２０１ 真空容器（真空チャンバ）
１０２、２０２ ステージ
１０３、２０３ 可動板
１０４、２０４ 排気手段（ターボ分子ポンプ）
１０５、２０５ シールド（防着板）
１０５ａ、２０５ａ 第１のシールド部
１０５ａ１、２０５ａ１ 第１の折り返し構造部
１０５ｂ、２０５ｂ 第２のシールド部
１０５ｂ２、２０５ｂ２ 第２の折り返し構造部
１０６、２０６ シールド（防着板）固定部材
１０７、２０７ マグネット
１０８、２０８ ターゲット
１０９、２０９ ＤＣ電源
１１０、２１０ ガス導入手段
１１１、２１１ 成膜空間
１１２、２１２ 駆動機構
１１３、２１３ 開口部
１１４、２１４ 排気口
Ｗ 被処理基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器と、該真空容器内に設けられ、被処理基板を保持する基板保持手段と、該処理基板上に成膜処理を行う成膜処理手段と、前記真空容器外に設けられ、該真空容器内を減圧可能に排気する排気手段と、前記真空容器の内壁面に沿って配置されたシールドと、を備えた成膜装置であって、
前記シールドの一部に開口部を設け、該開口部と対向しかつ該開口部と所定の間隔を有するように排気口を前記真空容器に形成し、前記排気口に前記排気手段を取り付け、前記開口部の幅以上の幅を有する可動板が、前記開口部を塞ぐ第１の位置と、該開口部を開口する第２の位置と、前記排気口を封止する第３の位置と、にそれぞれ移動可能な駆動機構を前記真空容器に設けたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記駆動機構は、前記第１の位置と前記第２の位置と前記第３の位置に上下動可能な昇降機構であることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
前記駆動機構は、前記第１の位置と前記第２の位置と前記第３の位置にそれぞれ回転可能な回転移動手段であることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項４】
前記シールドは、前記真空容器の内壁面に沿って配置された第１のシールド部と、前記基板保持手段に固定され該基板保持手段の周囲に設けられた第２のシールド部と、からなり、前記開口部は、前記第１のシールド部と前記第２のシールド部の一方の一部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記第１のシールド部に、該第１のシールド部の内周側に折り返す第１の折り返し構造部を設け、前記第２のシールド部に、前記第１のシールド部の第１の折り返し構造部と互いに間隔を開けて重なり合う第２の折り返し構造部を設けたことを特徴とする請求項４に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記成膜処理手段が、前記被処理基板と対向して真空容器内に設けられたターゲットと、該ターゲットの上側に設けられたマグネットと、該ターゲットに接続された電源と、からなることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項７】
前記可動板が着脱可能な防着板を備えることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項８】
真空容器と、該真空容器内に設けられ、被処理基板を保持する基板保持手段と、該処理基板上に成膜処理を行う成膜処理手段と、前記真空容器外に設けられ、該真空容器内を減圧可能に排気する排気手段と、前記真空容器の内壁面に沿って配置されたシールドと、を備えた成膜装置であって、
前記シールドの一部に開口部を設け、該開口部と対向しかつ該開口部と所定の間隔を有するように排気口を前記真空容器に形成し、前記排気口に前記排気手段を取り付け、前記開口部の幅以上の幅を有する可動板が、駆動機構により、前記開口部を塞ぐ第１の位置にある時に被処理基板上に成膜処理を行い、前記可動板が、該開口部を開口する第２の位置にある時に被処理基板の真空容器内への搬入・搬出を行い、前記可動板が、前記排気口を封止する第３の位置にある時に前記成膜装置のメンテナンスを行うことを特徴とする成膜方法。
【請求項９】
前記駆動機構は、前記第１の位置と前記第２の位置と前記第３の位置に上下動可能な昇降機構であることを特徴とする請求項８記載の成膜方法。
【請求項１０】
前記駆動機構は、前記第１の位置と前記第２の位置と前記第３の位置にそれぞれ回転可能な回転移動手段であることを特徴とする請求項８記載の成膜方法。
【請求項１１】
前記成膜処理手段が、前記被処理基板と対向して真空容器内に設けられたターゲットと、該ターゲットの上側に設けられたマグネットと、該ターゲットに接続された電源と、からなることを特徴とする請求項８記載の成膜方法。
【請求項１２】
前記可動板が着脱可能な防着板を備えることを特徴とする請求項８記載の成膜方法。
【請求項１】
真空容器と、該真空容器内に設けられ、被処理基板を保持する基板保持手段と、該処理基板上に成膜処理を行う成膜処理手段と、前記真空容器外に設けられ、該真空容器内を減圧可能に排気する排気手段と、前記真空容器の内壁面に沿って配置されたシールドと、を備えた成膜装置であって、
前記シールドの一部に開口部を設け、該開口部と対向しかつ該開口部と所定の間隔を有するように排気口を前記真空容器に形成し、前記排気口に前記排気手段を取り付け、前記開口部の幅以上の幅を有する可動板が、前記開口部を塞ぐ第１の位置と、該開口部を開口する第２の位置と、前記排気口を封止する第３の位置と、にそれぞれ移動可能な駆動機構を前記真空容器に設けたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記駆動機構は、前記第１の位置と前記第２の位置と前記第３の位置に上下動可能な昇降機構であることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
前記駆動機構は、前記第１の位置と前記第２の位置と前記第３の位置にそれぞれ回転可能な回転移動手段であることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項４】
前記シールドは、前記真空容器の内壁面に沿って配置された第１のシールド部と、前記基板保持手段に固定され該基板保持手段の周囲に設けられた第２のシールド部と、からなり、前記開口部は、前記第１のシールド部と前記第２のシールド部の一方の一部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記第１のシールド部に、該第１のシールド部の内周側に折り返す第１の折り返し構造部を設け、前記第２のシールド部に、前記第１のシールド部の第１の折り返し構造部と互いに間隔を開けて重なり合う第２の折り返し構造部を設けたことを特徴とする請求項４に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記成膜処理手段が、前記被処理基板と対向して真空容器内に設けられたターゲットと、該ターゲットの上側に設けられたマグネットと、該ターゲットに接続された電源と、からなることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項７】
前記可動板が着脱可能な防着板を備えることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項８】
真空容器と、該真空容器内に設けられ、被処理基板を保持する基板保持手段と、該処理基板上に成膜処理を行う成膜処理手段と、前記真空容器外に設けられ、該真空容器内を減圧可能に排気する排気手段と、前記真空容器の内壁面に沿って配置されたシールドと、を備えた成膜装置であって、
前記シールドの一部に開口部を設け、該開口部と対向しかつ該開口部と所定の間隔を有するように排気口を前記真空容器に形成し、前記排気口に前記排気手段を取り付け、前記開口部の幅以上の幅を有する可動板が、駆動機構により、前記開口部を塞ぐ第１の位置にある時に被処理基板上に成膜処理を行い、前記可動板が、該開口部を開口する第２の位置にある時に被処理基板の真空容器内への搬入・搬出を行い、前記可動板が、前記排気口を封止する第３の位置にある時に前記成膜装置のメンテナンスを行うことを特徴とする成膜方法。
【請求項９】
前記駆動機構は、前記第１の位置と前記第２の位置と前記第３の位置に上下動可能な昇降機構であることを特徴とする請求項８記載の成膜方法。
【請求項１０】
前記駆動機構は、前記第１の位置と前記第２の位置と前記第３の位置にそれぞれ回転可能な回転移動手段であることを特徴とする請求項８記載の成膜方法。
【請求項１１】
前記成膜処理手段が、前記被処理基板と対向して真空容器内に設けられたターゲットと、該ターゲットの上側に設けられたマグネットと、該ターゲットに接続された電源と、からなることを特徴とする請求項８記載の成膜方法。
【請求項１２】
前記可動板が着脱可能な防着板を備えることを特徴とする請求項８記載の成膜方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図２Ｆ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図２Ｆ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１３２５８０（Ｐ２０１１−１３２５８０Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９４２９５（Ｐ２００９−２９４２９５）
【出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【出願人】（０００２２７２９４）キヤノンアネルバ株式会社 (564)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【出願人】（０００２２７２９４）キヤノンアネルバ株式会社 (564)
【Ｆターム（参考）】
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