JP4099328B2 - スパッタリング装置におけるパーティクル発生防止方法、スパッタリング方法、スパッタリング装置及び被覆用部材 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願の発明は、スパッタリング装置、特にフォトマスクの製造の際に好適に用いられるスパッタリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スパッタリング装置は、対象物の表面に薄膜を作成する装置として産業の各分野で盛んに使用されている。特に、ＬＳＩを始めとする各種電子デバイスの製造では、各種導電膜や絶縁膜の作成にスパッタリング装置は多用されている。また、スパッタリング装置は、微細な回路パターンを転写するフォトリソグラフィ工程で使用されるフォトマスクの製造にも使用されている。
このようなスパッタリング装置においては、作成される薄膜の品質は、その装置の性能を評価する最も重要な指標の一つである。作成される薄膜の品質を損なう要因の一つとして、スパッタチャンバー内に存在するパーティクルの問題がある。パーティクルとは、作成される薄膜の品質を損なう微粒子の総称である。
【０００３】
パーティクルが発生する主な原因として次のようなものがある。スパッタリングを行うスパッタチャンバー内では、基板の表面のみならず、スパッタチャンバー内の露出面にも薄膜が堆積することが避けられない。この露出面への薄膜の堆積が重なると、内部応力や自重により薄膜が剥離することがある。剥離した薄膜は、ある程度の大きさの微粒子となる。この微粒子が、基板に付着すると、作成される薄膜に微小な突起が形成される等の形状欠陥を生じさせる場合がある。また、基板の表面に予め微細回路が形成されている場合、微粒子の付着により回路の断線や短絡等の重大な欠陥が生じる恐れがある。従って、この微粒子はパーティクルである。
【０００４】
特に、フォトマスクの製造においては、クロム（Ｃｒ）やケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ）等の材料の薄膜を作成することが多い。これらの材料の薄膜は、内部応力が高い状態で堆積し易く、パーティクルを発生させ易い。その一方で、フォトマスクは、ＬＳＩなどの集積回路を製造する際の「原画」であるので、回路の形状精度に対する要求はウェーハプロセスに比べて格段に厳しい。僅かなパーティクルの付着でも、製造されるフォトマスクが欠陥品になってしまうことが多い。
【０００５】
パーティクルの発生を防止するため、通常、スパッタチャンバー内には、防着シールドと呼ばれる部材が設けられている。防着シールドは、基板の表面以外の不必要な場所へのスパッタ粒子の付着を防止するものである。防着シールドにはスパッタ粒子が付着して薄膜が堆積することが避けられないが、防着シールドには、表面に微細な凹凸を形成する等、薄膜の剥離を防止する構成となっている。それでも、スパッタリングを数多く繰り返すと、薄膜の剥離が避けられないため、所定回数のスパッタリングの後、防着シールドは新品又は薄膜が除去されたものと交換される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、防着シールドの交換のためには、スパッタチャンバーを一旦大気に開放する必要がある。さらに、防着シールドを交換した後、スパッタチャンバー内の雰囲気の清浄度を確保するため、スパッタチャンバー内を再度高真空排気するとともに、スパッタチャンバー内の残留パーティクル数が基準値以内であることや処理の再現性が確保されるかどうか等の確認を行う必要がある。このような作業の後、スパッタリングを再開する。このため、処理の再開までに長時間（例えば８時間）要し、生産性を著しく低下させる原因となっている。
【０００７】
本願の発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、パーティクルの発生を抑制する効果的な構成を提供するとともに、その際にも生産性を低下させないようにするという技術的意義を有する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、スパッタチャンバー内に基板を配置するとともにターゲットをスパッタして基板の表面に成膜処理を施すスパッタリング装置において、ターゲットの材料より小さな応力で膜が堆積する材料から成る被覆用部材をスパッタチャンバー内に配置するとともに、この被覆用部材をスパッタし、前記成膜処理の際にスパッタチャンバー内の基板以外の表面に堆積した薄膜を被覆用部材の材料の薄膜で被覆する被覆オペレーションを行うとともに、この被覆オペレーションの後、基板をスパッタチャンバーに搬入することなくターゲットをスパッタすることで、前記被覆オペレーションの際に被覆用部材から放出されてターゲットに付着したスパッタ粒子をターゲットから弾き出して除去する除去オペレーションを行うという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、スパッタチャンバー内に基板を配置するとともにターゲットをスパッタして基板の表面に成膜処理を施すスパッタリング方法において、前記成膜処理の後、ターゲットの材料より小さな応力で膜が堆積する材料から成る被覆用部材をスパッタチャンバー内に配置するとともにこの被覆用部材をスパッタし、前記成膜処理の際にスパッタチャンバー内の基板以外の表面に堆積した薄膜を被覆用部材の材料の薄膜で被覆する被覆オペレーションを行うとともに、この被覆オペレーションの後、基板をスパッタチャンバーに搬入することなくターゲットをスパッタすることで、前記被覆オペレーションの際に被覆用部材から放出されてターゲットに付着したスパッタ粒子をターゲットから弾き出して除去する除去オペレーションを行い、その後、基板をスパッタチャンバー内に搬入して前記成膜処理を行うという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、排気系を備えたスパッタチャンバーと、スパッタチャンバー内に基板を保持する基板ホルダーと、ターゲットの被スパッタ面を臨む空間に電界を設定してスパッタ放電を生じさせる基板用スパッタ電源とを備え、スパッタ放電によりスパッタされたターゲットから放出されるスパッタ粒子を基板の表面に到達させて基板の表面に成膜処理を施すスパッタリング装置であって、
前記成膜処理の際にスパッタチャンバー内の基板以外の表面に堆積した膜である成膜時堆積膜の表面に、その成膜時堆積膜より小さな応力で堆積する膜であるパーティクル防止膜を堆積させて被覆する被覆手段を有しており、
前記被覆手段は、成膜時堆積膜より小さな応力で膜が堆積する材料から成る被覆用部材と、この被覆用部材をスパッタチャンバー内の所定位置に搬送する被覆用搬送系と、前記スパッタチャンバー内に搬送された被覆用部材をスパッタするスパッタ放電を発生させる被覆用スパッタ電源とから成るものであり、
前記被覆用部材は、前記被覆用スパッタ電源によるスパッタ放電をマグネトロン放電とするための磁石を備えているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、排気系を備えたスパッタチャンバーと、スパッタチャンバー内に基板を保持する基板ホルダーと、ターゲットの被スパッタ面を臨む空間に電界を設定してスパッタ放電を生じさせる基板用スパッタ電源とを備え、スパッタ放電によりスパッタされたターゲットから放出されるスパッタ粒子を基板の表面に到達させて基板の表面に成膜処理を施すスパッタリング装置であって、
前記成膜処理の際にスパッタチャンバー内の基板以外の表面に堆積した膜である成膜時堆積膜の表面に、その成膜時堆積膜より小さな応力で堆積する膜であるパーティクル防止膜を堆積させて被覆する被覆手段を有していおり、
前記被覆手段は、成膜時堆積膜より小さな応力で膜が堆積する材料から成る被覆用部材と、この被覆用部材をスパッタチャンバー内の所定位置に搬送する被覆用搬送系と、前記スパッタチャンバー内に搬送された被覆用部材をスパッタするスパッタ放電を発生させる被覆用スパッタ電源とから成るものであり、
さらに、
装置全体を制御する制御部が設けられており、この制御部は、前記被覆手段によるパーティクル防止膜の堆積の後、前記基板を前記スパッタチャンバーに搬送することなく前記 基板用スパッタ電源を動作させて、前記ターゲットに付着した前記被覆用部材からのスパッタ粒子である被覆用スパッタ粒子を弾き出す除去オペレーションが行われるよう前記基板用スパッタ電源を制御する制御プログラムを有しているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、前記請求項３又は４の構成において、前記被覆用搬送系は、前記スパッタチャンバー内に前記基板を搬送する基板搬送系が兼用されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項６記載の発明は、前記請求項３、４又は５の構成において、前記被覆用部材を、前記スパッタチャンバーと真空が連通するように設けられた他の真空チャンバー内に収容する収容部材が設けられており、前記被覆用搬送系は、この他の真空チャンバーと前記スパッタチャンバー内との間で前記被覆用部材を搬送するものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項７記載の発明は、前記請求項３乃至６いずれかの構成において、前記被覆用部材を前記スパッタチャンバーの所定位置に配置するものとして前記基板ホルダーが兼用されており、前記被覆用スパッタ電源は前記基板ホルダーに接続されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項８記載の発明は、前記請求項４の構成において、前記除去オペレーションの際、前記基板ホルダーの表面のうち前記基板が接触する領域を、前記ターゲットから弾き出された前記被覆用スパッタ粒子から遮蔽する遮蔽用部材を有しているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項９記載の発明は、前記請求項８の構成において、前記遮蔽用部材は前記基板と同様の寸法形状の板状の部材であって、この遮蔽用部材を、前記スパッタチャンバーに真空が連通するように設けられた他の真空チャンバー内に収容する収容部材と、この他の真空チャンバーとスパッタチャンバーとの間で前記遮蔽用部材を搬送する遮蔽用搬送系とが設けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１０記載の発明は、前記請求項９の構成において、前記遮蔽用搬送系は、前記スパッタチャンバー内に前記基板を搬送する基板搬送系が兼用されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１２記載の発明は、前記請求項６又は９の構成において、前記スパッタチャンバーと大気側との間の前記基板の搬送の際に前記基板が一時的に滞留するチャンバーであるロードロックチャンバーが設けられているとともに、このロードロックチャンバー内には、複数の基板を一時的に収容するロック内カセットが設けられており、前記収容部材は、このロック内カセットが兼用されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１２記載の発明は、前記請求項６、９又は１１の構成において、前記被覆用部材又は前記遮蔽用部材を前記収容部材から取り出して交換する時期が到来した旨の表示を行う表示部を有しているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１３記載の発明は、排気系を備えたスパッタチャンバーと、スパッタチャンバー内の所定位置に基板を保持するための基板ホルダーと、スパッタチャンバー内に被スパッタ面が露出するよう設けられたターゲットと、ターゲットの被スパッタ面を臨む空間に電界を設定してスパッタ放電を生じさせる基板用スパッタ電源とを備えてスパッタ放電によりスパッタされたターゲットから放出されるスパッタ粒子を基板に到達させて基板の表面に成膜処理を施すスパッタリング装置に使用される被覆用部材であるとともに、基板ホルダーに基板に代えて保持される被覆用部材であって、前記成膜処理の際にスパッタチャンバー内の基板以外の表面に堆積した膜である成膜時堆積膜より小さな応力で膜が堆積する材料で形成された部材本体と、基板ホルダーを介してスパッタ放電用の電界が設定された際にその放電をマグネトロン放電にする磁石とから成り、スパッタ放電によって放出するスパッタ粒子が堆積させる膜により前記成膜時堆積膜が被覆されるものであるという構成を有する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１は、本願発明の実施の形態であるスパッタリング装置の構成を説明する平面概略図である。
このスパッタリング装置は、マルチチャンバータイプの装置であり、中央に配置されたセパレーションチャンバー１と、セパレーションチャンバー１の周囲に設けられた複数の処理チャンバー２，３，４及び二つのロードロックチャンバー５とからなるチャンバー配置になっている。各チャンバー１，２，３、４，５は、専用又は兼用の不図示の排気系を備えており、所定の圧力まで排気されるようになっている。各チャンバー１，２，３、４，５同士の接続箇所には、ゲートバルブ１０が設けられている。
そして、ロードロックチャンバー５の外側には、オートローダ６が設けられている。オートローダ６は、大気側にある外部カセット６１から基板９を一枚ずつ取り出し、ロードロックチャンバー５内のロック内カセット５１に収容するようになっている。
【００１０】
また、セパレーションチャンバー１内には、搬送ロボット１１が設けられている。この搬送ロボット１１は多関節ロボットが使用されている。搬送ロボット１１は、いずれか一方のロードロックチャンバー５から基板９を一枚ずつ取り出し、各処理チャンバー２，３，４に送って順次処理を行い、最後の処理を終了した後、いずれか一方のロードロックチャンバー５に戻すようになっている。セパレーションチャンバー１内は不図示の排気系によって常時１０−３〜１０−５Ｐａ程度の真空圧力が維持される。従って、搬送ロボット１１としてはこの真空圧力下で動作可能なものが採用される。
【００１１】
複数の処理チャンバー２，３，４のうちの一つは、基板９の表面に所定の薄膜を作成するためのスパッタリングを行うスパッタチャンバー４である。この他は、スパッタリングの前に基板９の表面の自然酸化膜又は表面汚染物質を除去するための前処理エッチングを行う前処理エッチングチャンバー２、スパッタリングの前に基板９を予備加熱するプリヒートチャンバー３である。
【００１２】
まず、スパッタリング装置の主要部を成すスパッタチャンバー４の構成について図２を使用して説明する。図２は、図１に示す装置の断面概略図概略図である。スパッタチャンバー４は、ゲートバルブ１０を介してセパレーションチャンバー１に気密に接続された真空チャンバーであり、電気的には接地されている。そして、スパッタチャンバー４内は、排気系４６により常時１０−４〜１０−６Ｐａ程度に排気されるよう構成されている。
【００１３】
スパッタチャンバー４には、ガス導入系４５が設けられており、アルゴン等のスパッタ率の高いガスを内部に所定の流量で導入できるようになっている。具体的には、ガス導入系４５は、アルゴン等のスパッタ放電用のガスを溜めたガスボンベ４５１と、スパッタチャンバー４とガスボンベ４５１とをつなぐ配管４５２と、配管４５２に設けられたバルブ４５３や流量調整器４５４とから主に構成されている。
スパッタチャンバー４内に被スパッタ面が露出するようにして、ターゲット４１が設けられている。ターゲット４１は、基板９の表面に作成しようとする薄膜の材料で形成されている。ターゲット４１は、ターゲットホルダー４１１及び絶縁体４１２を介して、スパッタチャンバー４上部の開口を気密に塞ぐようスパッタチャンバー４に取り付けられている。
【００１４】
ターゲット４１をスパッタするための基板用スパッタ電源４３が、ターゲット４１に接続されている。基板用スパッタ電源４３は、７００Ｖ、３０ｋＷ程度の負の直流電圧をターゲット４１に印加するよう構成されている。ガス導入系４５によって所定のガスが導入された状態でこの基板用スパッタ電源４３が動作すると、スパッタ放電が生じターゲット４１がスパッタされるようになっている。また、この基板用スパッタ電源４３には、高周波電源が用いられることがある。
【００１５】
ターゲット４１の背後には、磁石機構４２が設けられている。磁石機構４２は、中心磁石４２１と、この中心磁石４２１を取り囲む周辺磁石４２２と、中心磁石４２１及び周辺磁石４２２とを繋ぐ円盤状のヨーク４２３とから構成されている。
この磁石機構４２は、上記ガス放電をマグネトロン放電にして効率のよいマグネトロンスパッタリングを行うために備えられている。即ち、磁石機構４２により、ターゲット４１の付近に磁場が形成され、この磁場の作用により電子がマグネトロン運動を行い、より密度の高いプラズマが形成される。この結果スパッタ放電の効率がよくなり、基板９への成膜の効率も良くなる。尚、磁石機構４２の各磁石４１２，４２２は、いずれも永久磁石であるが、電磁石でこれらを構成することも可能である。
【００１６】
また、スパッタチャンバー４内には、基板ホルダー４４が設けられている。基板ホルダー４４は、基板９をスパッタチャンバー４内の所定の位置に保持するものである。基板ホルダー４４は、絶縁材４４１を介してスパッタチャンバー４に気密に取り付けられている。基板ホルダー４４は、台状で上面に基板９が載置されるようになっている。そして、基板ホルダー４４は、ターゲット４１に対してこの基板９が平行になるよう構成されている。尚、成膜中に基板９を加熱して成膜を効率的にする不図示の加熱機構が基板ホルダー４４内に設けられる場合がある。基板ホルダー４４によって基板９が保持された状態で、上記スパッタ放電を生じさせると、ターゲット４１から放出されたスパッタ粒子が基板９の表面に達し、この到達が重なって薄膜が作成される。
【００１７】
また、ターゲット４１と基板ホルダー４４との間の空間を取り囲むようにして、防着シールド４７が設けられている。防着シールド４７は円筒状の部材であり、スパッタチャンバー４の内壁面等、基板９の表面以外の不必要な場所へのスパッタ粒子の付着を防止するものである。
【００１８】
上述した成膜処理において、前述した通り、薄膜は基板９の表面のみならず、防着シールド４７にも堆積する。以下、この成膜処理の際に基板９の表面以外に堆積した膜を「成膜時堆積膜」と呼ぶ。スパッタチャンバー４内でのスパッタリング処理の回数が増えるに従い、防着シールド４７を含む放電を囲む内面全体に堆積する成膜時堆積膜の量は次第に増加する。そして、この成膜時堆積膜は、内部応力により剥離する場合があり、この剥離した膜の破片は、パーティクルとなる。さらにスパッタリングを繰り返すと、スパッタチャンバー４内に生じるパーティクルの数は増加する。
【００１９】
そこで、本実施形態では、このパーティクルの発生を防ぐため、成膜時堆積膜をさらに別の膜で被覆する処理（以下、被覆オペレーションと呼ぶ）が行える構成となっている。具体的には、被覆オペレーションは、成膜時堆積膜の上に、さらにこの成膜時堆積膜よりも小さな応力で堆積する材料の膜（以下、パーティクル防止膜と呼ぶ）を堆積させることにより被覆を行う動作である。
【００２０】
上記被覆オペレーションを可能にするため、本実施形態の装置は、パーティクル防止膜を堆積させて被覆する被覆手段を有している。本実施形態の装置の特徴点は、被覆手段が、成膜時堆積膜よりも小さく応力で堆積する材料から成る被覆用部材７１をターゲット４１とは別にスパッタチャンバー４内に配置し、この被覆用部材７１をスパッタしてパーティクル防止膜を堆積させるようになっている点である。被覆手段は、被覆用部材７１をスパッタチャンバー４内に搬入する被覆用搬送系と、スパッタチャンバー４内に搬入された被覆用部材７１の表面を臨む空間にスパッタ放電を生じさせる被覆用スパッタ電源７２等から主に構成されている。
【００２１】
まず、被覆用部材７１について説明する。図３は、被覆用部材７１の正面断面概略図である。図４は、図３の被覆用部材７１の平面断面概略図である。被覆用部材７１は、成膜対象である基板９とほぼ同じ径の円盤状である。但し、厚さは、図３に示すように、若干厚くなっている。被覆用部材７１は、ターゲット４１の材料より小さな応力で膜が堆積する材料で形成された部材本体７１１を有している。
【００２２】
上記被覆用部材７１をスパッタチャンバー４の所定位置に配置するものとして、上述した基板ホルダー４４が兼用されている。従って、被覆用スパッタ電源７２は基板ホルダー４４に接続されている。尚、被覆用スパッタ電源７２と基板ホルダー４４の間には、スイッチ７３が設けられている。スイッチ７３は、成膜処理の際には基板ホルダー４４にアースを接続し、被覆オペレーションの際には被覆用スパッタ電源７２を接続するよう制御される。
【００２３】
上記被覆用部材７１は、被覆オペレーションの際、基板ホルダー４４に基板９に代えて載置されるようになっている。基板ホルダー４４に被覆用部材７１を載置するとともに、通常のスパッタリングの際と同様にアルゴン等のガスをスパッタチャンバー４内に導入する。この状態で、被覆用スパッタ電源７２が動作すると、基板ホルダー４４及び被覆用部材７１を介して被覆用部材７１の表面を臨む空間に電界が形成され、被覆用部材７１の部材本体７１１の表面がスパッタされる。スパッタにより被覆用部材７１から放出されたスパッタ粒子は、成膜時堆積膜の表面に達し、パーティクル防止膜として堆積する。上記説明から明らかなように、パーティクル防止膜は、成膜時堆積膜よりも小さな応力で堆積するため、成膜時堆積膜の応力を緩和する作用がある。このため、パーティクル防止膜で被覆されない場合に比べ、成膜時堆積膜の剥離は抑制され、この結果、パーティクルの発生を防止することができる。
【００２４】
具体的には、成膜時堆積膜がクロム、クロム化合物、ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ）、シリコン又は窒化シリコン等である場合、これらよりも小さな応力の材料としてはアルミニウムが挙げられる。従って、被覆用部材７１の部材本体７１１にはアルミニウムが使用される。
膜の応力に関しては、一般的には、塑性変形を生じやすい材料が小さい応力で膜を形成するものと考えられる。従って、アルミニウム、銅、銀、鉛又はこれらの合金等が小さな応力で膜を形成する。ただし、蒸気圧が高い材料は、蒸発してスパッタチャンバー４内を汚損する原因となりやすいので、蒸気圧の高くないものが適している。さらにコストの点等を考えると、上記材料のうちアルミニウム，銅又はこれらの合金が実用上好ましい。このような点を考慮して、被覆用材料は適宜選定される。
【００２５】
本実施形態の別の特徴点は、上記被覆オペレーションにおけるスパッタリングがマグネトロンスパッタリングになっているとともに、このマグネトロンスパッタリングを可能にする磁石を被覆用部材７１自体が持っている点である。この点を、再び図３及び図４を使用して説明する。
【００２６】
図３及び図４に示すように、被覆用部材７１を構成する部材本体７１１の裏側（被スパッタ面である表面とは反対側）に、一対の磁石７１２，７１３が取り付けられている。一対の磁石７１２，７１３は、中央磁石７１２と、中央磁石７１２と取り囲む周辺磁石７１３である。そして、中央磁石７１２と周辺磁石７１３とをつなぐヨーク７１４が設けられている。ヨーク７１４は板状であり、部材本体７１１と面一になるように、部材本体７１１に対してネジ止め等により固定されている。
【００２７】
図３に示すように、中央磁石７１２と周辺磁石７１３との間には、部材本体７１１を貫く弧状の磁力線７１５が設定される。図４から解るように、この磁力線７１５と部材本体７１１の表面とによって閉空間は、被覆用部材７１の中心軸の周り周状に連なる。また、被覆用スパッタ電源７２による電界は、被覆用部材７１の中心軸にほぼ平行である。従って、上記被覆用部材７１のスパッタリングの際、この周状の閉空間内で電子がマグネトロン運動して閉じ込められる。即ち、マグネトロンスパッタリングが達成され、高効率のスパッタリングとなる。
このようなマグネトロンスパッタリングのため、パーティクル防止膜の成膜速度が向上する。この結果、被覆オペレーションが短時間に終了するようになっている。
【００２８】
尚、マグネトロンスパッタリングのための磁石を被覆用部材７１が持っていない場合、基板ホルダー４４内等に設ける必要が生じる。この場合、通常の成膜処理の際、基板９の表面を臨む空間に設定される磁力線に電子が捉えられて電子が基板９の表面に過剰に入射したり、基板９の表面がスパッタエッチングされたりする恐れがある。磁石を電磁石で構成し、通常の成膜処理の場合には通電しないようにすることも可能であるが、いずれにしても、機構的に複雑になる問題がある。従って、被覆用部材７１がマグネトロンスパッタリングのための磁石を持っている構成は、通常の成膜処理に影響を与えないという長所や、基板ホルダー４４等の構造を複雑にしないというメリットがある。
【００２９】
また、本実施形態では、上記被覆オペレーションの後、ターゲット４１に付着した被覆用部材７１のスパッタ粒子を除去する処理（以下、除去オペレーション）が行える構成となっている。以下、この点について説明する。
上述した被覆オペレーションの際、被覆用部材７１から放出されるスパッタ粒子（以下、被覆用スパッタ粒子）は、防着シールド４７上の成膜時堆積膜の表面のみならず、ターゲット４１の表面にも付着することが避けれられない。被覆用スパッタ粒子がターゲット４１の表面に付着した状態で、基板９をスパッタチャンバー４内に搬入してスパッタを行うと、ターゲット４１から被覆用スパッタ粒子が弾き出され、基板９の表面に付着する。被覆用スパッタ粒子はターゲット４１とは異なる材料であるから、基板９の表面に作成される薄膜を汚損してしまうことになる。
【００３０】
そこで、本実施形態では、被覆オペレーション後、通常の成膜処理を再開する前に除去オペレーションを行うようにしている。除去オペレーションは、基板９をスパッタチャンバー４内に搬入しない状態でターゲット４１をスパッタする動作である。ターゲット４１に付着した被覆用スパッタ粒子は、ターゲット４１から弾き出されて防着シールド４７等に付着するので、その後に基板９を搬入して成膜を行っても、作成される薄膜を汚損する恐れはない。
【００３１】
本実施形態の装置の別の大きな特徴点は、上記除去オペレーションの際、基板ホルダー４４の表面を被覆用スパッタ粒子から遮蔽する遮蔽用部材８が設けられている点である。上記除去オペレーションの際、ターゲット４１から弾き出される被覆用スパッタ粒子は、防着シールド４７に付着したり、あるいは排気系によって排気されたりすることが理想的であるが、時として基板ホルダー４４の表面のうちの基板９が接触する領域（以下、単に基板ホルダー４４の表面）に付着してしまうことがある。この状態で、基板９が搬入されて基板ホルダー４４に載置されると、基板９の裏面に被覆用スパッタ粒子が付着してしまうことになる。成膜終了後、この基板９が基板ホルダー４４から取り去れられる際、被覆用スパッタ粒子が基板９の裏面から遊離してスパッタチャンバー４内に浮遊し、パーティクルとなる恐れがある。もしくは、裏面に被覆用スパッタ粒子が付着したまた基板９が他のチャンバーに搬送され、そのチャンバーで被覆用スパッタ粒子が遊離すると、そのチャンバーにパーティクルを発生させることになる。
【００３２】
このような問題を防ぐため、本実施形態の装置では、除去オペレーションの際、遮蔽用部材８で基板ホルダー４４の表面を被覆用スパッタ粒子から遮蔽している。遮蔽用部材８は、基板９と同様の寸法及び形状の板状部材である。遮蔽用部材８の材料としては、万が一スパッタされてもパーティクルを発生させないよう、基板９と同様の材料とすることが好ましい。
また、上記除去オペレーションの際に遮蔽用部材８をスパッタチャンバー４内に搬送する遮蔽用搬送系が設けられている。遮蔽用搬送系は、基板９が通常基板ホルダー４４に載置する位置と同じ位置に遮蔽用部材８を配置する必要がある。
【００３３】
尚、遮蔽用部材８の他の構成としては、スパッタチャンバー４内で駆動されるシャッターのような構成でも良い。即ち、基板ホルダー４４の表面を覆うことが可能なシャッターをスパッタチャンバー４内に設ける。通常の成膜処理の際にはシャッターを開けて基板９を基板ホルダー４４に載置する。除去オペレーションの際にはシャッターにより基板ホルダー４４の表面を被覆用スパッタ粒子から遮蔽する。但し、このようなシャッター機構を設けることは、スパッタチャンバー４内の機構が複雑になる欠点がある。これに比べると、遮蔽用搬送系で遮蔽用部材８を搬送して使用する構成は、機構的に簡略化される長所がある。
【００３４】
本実施形態の装置は、大気側とスパッタチャンバー４との間で基板９を搬送する基板搬送系を備えている。前述した被覆用部材７１を搬送する被覆用搬送系と上記遮蔽用搬送系は、いずれもこの基板搬送系が兼用されている。以下、この点を説明する。
被覆用部材７１及び遮蔽用部材８は、不使用時にはロードロックチャンバー５内に収容されている。即ち、ロードロックチャンバー５内には、被覆用部材７１及び遮蔽用部材８を収容する収容部材が設けられている。この収容部材としては、ロードロックチャンバー５内で基板９を収容するロック内カセット５１が兼用されている。
【００３５】
ロック内カセット５１は、左右の側壁の内側面に水平方向に細長い突起５１１を設けている。この突起５１１は、上下方向に所定の間隔をおいて複数設けられている。そして、これらの突起５１１に基板９の縁が載ることで、基板９が収容される構成となっている。ロック内カセット５１の基板９の収容枚数は２５枚であるが、上記突起５１１は上下方向に２９個設けられている。従って、４個の余分な収容箇所がある。この４個の余分な収容箇所に二つの被覆用部材７１と二つの遮蔽用部材８が収容されるようになっている。
【００３６】
本実施形態において、基板９を搬送する基板搬送系は、上述した搬送ロボット１１と、オートローダ６と、後述するロック内カセット５１を昇降させる昇降機構５２とから主に構成されている。本実施形態では、搬送ロボット１１のアームは、あらかじめ定められ高さにおいてロック内カセット５１に進入し、ロック内カセット５１から後退するよう構成されている。以下、この高さを「アーム進入ライン」と呼ぶ。ロック内カセット５１の昇降機構５２は、ロック内カセット５１を上下に動作させ、所定の基板９の収容箇所をこのアーム進入ラインに合わせるためのものである。具体的には、昇降機構５２としては、ロック内カセット５１に固定された不図示の支柱を上下に動作させるエアシリンダでも良いし、不図示の支柱に固定されたボールネジとそのボールネジを回転させて支柱を上下動させるモータの組み合わせでも良い。
【００３７】
ロック内カセット５１と搬送ロボット１１の間における基板９の搬送の動作を説明すると、基板９をスパッタチャンバー４へ搬入する際、昇降機構５２は、アーム進入ラインよりもやや高い位置に所定の基板９の収容箇所が位置するようロック内カセット５１を昇降させる。搬送ロボット１１のアームがこの基板９の下に進入すると、昇降機構５２によりロック内カセット５１は下降し、アームに基板９が載る。その後、アームが後退してセパレーションチャンバー１まで移動し、基板９はスパッタチャンバー４へ搬入される。
【００３８】
また、成膜処理済みの基板９がスパッタチャンバー４から搬出される際、昇降機構５２は、アーム進入ラインよりもやや低い位置に基板９の所定の収容箇所が位置するよう、ロック内カセット５１を予め昇降させる。搬送ロボット１１のアームは、スパッタチャンバー４から基板９を取り出し、アーム進入ラインの高さからロック内カセット５１に進入する。基板９を載せたアームがロック内カセット５１に進入した後、昇降機構５２によってロック内カセット５１は上昇し、基板９を所定の収容箇所に収容する。
【００３９】
次に、被覆用部材７１及び遮蔽用部材８を搬送する構成について説明する。ロードロックチャンバー５とスパッタチャンバー４の間の被覆用部材７１及び遮蔽用部材８の搬送は、ロック内カセット５１の昇降機構５２と搬送用ロボット１１によって行われる。具体的には、上述した昇降機構５２は、ロック内カセット５１を上下させることにより、アーム進入ラインに沿って、所定の収容箇所の被覆用部材７１又は遮蔽用部材８を取り出したり、所定の収容箇所に被覆用部材７１又は遮蔽用部材８を収容したりするよう構成されている。
【００４０】
より具体的に説明すると、例えば被覆用部材７１をスパッタチャンバー４へ搬入する際、昇降機構５２は、アーム進入ラインよりもやや高い位置に所定の被覆用部材７１の収容箇所が位置するようロック内カセット５１を昇降させる。その後、基板９の場合と同様に搬送ロボット１１が動作し、被覆用部材７１はスパッタチャンバー４に搬入される。
【００４１】
また、被覆オペレーションが終了し、スパッタチャンバー４から被覆用部材７１が搬出される際、昇降機構５２は、アーム進入ラインよりもやや低い位置に、所定の被覆用部材７１の収容箇所が位置するようロック内カセット５１を昇降させる。その後、基板９の場合と同様に搬送ロボット１１が動作して、被覆用部材７１が収容される。遮蔽用部材８についても、同様に搬入搬出が行われる。
前述したように、被覆用部材７１は、スパッタ粒子を放出する元、即ち、ターゲット４１と同様のものであるから、被覆オペレーションに繰り返し使用されるうち、徐々に表面が削られる。限度以上に使用されると、部材本体７１１を突き抜けて磁石がスパッタされることになりかねない。そこで、本実施形態では、被覆用部材７１の使用回数を管理する手段が設けられている。以下、この点を説明する。
【００４２】
具体的には、本実施形態の装置は、装置全体の動作を制御する制御部２５を備えている。この制御部２５はマイクロコンピュータであり、各部の制御のためのプログラムを記憶した不図示の記憶部や、装置の動作状態などの各種表示を行う表示部２５１が設けられている。
図５は、制御部２５が備えるプログラムの概略について説明するフローチャートである。図５に示すように、制御部２５は、未処理の基板９を前処理エッチングチャンバー２及びプリヒートチャンバー３を経由してスパッタチャンバー４に搬入する「基板搬入指令」、スパッタチャンバー４内で基板９の成膜処理を行わせる「成膜処理指令」、処理済みの基板９を大気側に搬出する「基板搬出指令」を順次発するようにプログラミングされている。
【００４３】
そして、「基板搬出指令」の後、記憶された成膜処理の回数である処理カウンタの数を計算し、カウンタの数が限度処理回数未満であったら、再び「基板搬入指令」、「成膜処理指令」及び「基板搬出指令」を繰り返す。また、カウンタの数が限度処理回数に達していたら、「被覆オペレーション指令」及び「除去オペレーション指令」をそれぞれ発するようプログラミングされている。尚、「限度処理回数」とは、被覆オペレーションを行うことなしに連続して成膜処理が行える回数のことであり、予め決定されて入力部２５２から入力されている。
【００４４】
また、制御部２５は、被覆オペレーションの回数及び除去オペレーションの回数を記憶する不図示の記憶部を有している。ロック内カセット５１に収容されている各被覆用部材７１毎及び各遮蔽用部材８毎に使用回数が記憶されるようになっている。
図５に示すように、「除去オペレーション指令」の後、被覆オペレーションの回数である被覆カウンタの数を計算し、被覆カウンタの数が使用限度回数に達していたら、その際に使用していた被覆用部材６１が一つめであるか二つめであるかを判断する。一つめであれば、次回の被覆オペレーションから使用する被覆用部材６１を二つめのものに変更するよう基板搬送系の制御信号を変更する処理を行う。また、二つめであれば、被覆用部材７１の交換時期が来た旨の表示を行う。
【００４５】
次に、除去オペレーションの回数である除去カウンタの数を計算し、除去カウンタの数が使用限度回数未満であったら、「スタート」に戻る。また、除去カウンタの数が使用限度回数に達していたら、その際に使用していた遮蔽用部材６１が一つめであるか二つめであるかを判断する。一つめであれば、次回の除去オペレーションから使用する遮蔽用部材８を二つめのものに変更するよう基板搬送系の制御信号を変更する処理を行う。また、二つめであれば、遮蔽用８の交換時期が来た旨の表示を行う。このような処理の後、「スタート」に戻る。上記プログラムにおいて、各カウンタの数と比較する使用限度回数は、予め決定され、入力部２５２から入力されたデータである。
【００４６】
上記説明から解るように、本実施形態の装置では、被覆用部材７１が限度回数以上に使用され、被覆用部材７１中の磁石等が誤ってスパッタされてしまう事故が未然に防止されるようになっている。尚、被覆用部材７１の交換は、使用済みの被覆用部材７１を基板９と同様にオートローダ６によってロック内カセット５１から外部カセット６１に搬送することにより行う。そして、新たな二つの被覆用部材７１をオートローダ６により外部カセット６１からロック内カセット５１の所定の収容箇所に搬入するようにする。
【００４７】
尚、遮蔽用部材８は、単に被覆用スパッタ粒子が付着していくだけなので、被覆用部材７１に比べて多くの回数繰り返し使用できる。それでも、多くの被覆用スパッタ粒子が付着して薄膜に成長すると、搬送の際の衝撃等により剥離してパーティクルを発生させるため、所定の回数の使用の後、交換するようになっている。交換の際の基板搬送系の制御等の構成は、被覆用部材７１の場合と同様である。
【００４８】
上記説明から解るように、本実施形態では、被覆用部材７１及び遮蔽用部材８は、大気側に取り出されることなく常時真空側に保持され複数回のオペレーションに使用される。真空側に保持された被覆用部材７１及び遮蔽用部材８の表面は、大気側に取り出されることによる水分などの付着がない。このため、水分などの大気中の不純物がスパッタチャンバー４に取り込まれることによる問題が防止されている。
特に、パーティクル防止膜中やパーティクル防止膜と成膜時堆積膜との界面に不純物が存在すると、膜の内部応力は大きくなる。前述したように、内部応力が大きくなると、これらの膜は剥離しやすくなりパーティクルが生じる恐れが大きくなる。しかし、本実施形態では上述の通り、不純物のないパーティクル防止膜が形成されるので、被覆オペレーションの効果を高く得ることができる。
【００４９】
次に、図１に示す複数の処理チャンバーのうちの前処理エッチングチャンバー２について説明する。前処理エッチングチャンバー２は、高周波放電により基板９の表面をスパッタエッチングして自然酸化膜又は表面汚染物質を除去するようになっている。このような絶縁膜が形成されたままでスパッタチャンバー４で成膜を行うと、下地との密着性が悪くなったり、導電膜の場合には下地との導通性が低下したりする問題がある。このため、スパッタチャンバー４での成膜に先だって基板９の表面をエッチングするようにしている。
【００５０】
前処理エッチングチャンバー２は、内部にアルゴン又は窒素等のガスを導入するガス導入系と、高周波電極と、高周波電極に高周波電圧を印加して高周波放電を生じさせる高周波電源等を備えている。尚、高周波電極には、前処理エッチングチャンバー２内で基板９を保持する基板ホルダーが兼用されることが多く、基板９に自己バイアス電圧を生じさせるためのコンデンサを介して基板ホルダーに高周波電圧が印加されることが多い。
【００５１】
また、プリヒートチャンバー３におけるプリヒート（予備加熱）は、基板９の吸蔵ガスを放出させる目的で行われる。この吸蔵ガスの放出を行わない場合、成膜時の熱により吸蔵ガスが放出され、発泡によって膜の表面が粗くなる問題がある。
プリヒートチャンバー３内には、所定の温度に加熱維持される不図示のヒートステージが設けられている。基板９は、このヒートステージに載置され、所定温度に加熱されることによりプリヒートされる。
【００５２】
また、図１に示すように、セパレーションチャンバー１の周囲には、さらに別の真空チャンバー１００が設けられている。これらの真空チャンバー１００は、必要に応じて、スパッタチャンバー４と同一の構成として生産性を向上させたり、または異種薄膜を積層する場合には異種材料のターゲット４１を備えたスパッタチャンバーとしたりする。もしくは、成膜処理の後、基板９を冷却する冷却チャンバーとされたりする場合もある。
【００５３】
次に、本実施形態のスパッタリング装置の全体の動作について説明する。
外部セット８に収容された基板９は、オートローダ６によってロードロックチャンバー５内のロック内カセット５１に搬入される。ロック内カセット５１に搬入された基板９は、セパレーションチャンバー１に設けられた搬送ロボット１１により、まず前処理エッチングチャンバー２に搬入され、前処理エッチングが行われる。次に、基板９はプリヒートチャンバー３に搬送され、不図示のヒートステージに載置されて所定の温度に加熱される。これによって基板９はプリヒートされ、基板９中の吸蔵ガスが放出される。
【００５４】
そして、基板９はスパッタチャンバー４に搬入され、スパッタリングによる成膜処理が行われる。その後、基板９は搬送ロボット１１によりスパッタチャンバー４から搬出され、ロック内カセット５１に収容される。ロック内カセット５１に収容された処理済みの基板９はオートローダ６によって外部カセット６１に収容される。このような動作を繰り返して、多数の基板９に対して順次、枚葉処理を行う。
【００５５】
そして、枚葉処理が所定の回数に達した時点で制御部２５は、被覆用搬送系に兼用された基板搬送系に信号を送り、被覆用部材７１をスパッタチャンバー４内に搬入するよう制御する。この結果、被覆用部材７１はロック内カセット５１からスパッタチャンバー４に搬入され、基板ホルダー４４上の所定位置に載置される。スパッタチャンバー４は予め高真空排気されており、ガス導入系４５によって所定のガスを所定の流量で導入する。そして、スイッチ７３を切り替えて被覆用スパッタ電源７２を動作させ、被覆用部材７１をスパッタする。これにより、前述した被覆オペレーションが行われる。その後、被覆用部材７１は基板搬送系によってロック内カセット５１に収容される。
【００５６】
次に、制御部２５は、遮蔽用搬送系に兼用された基板搬送系に信号を送り、遮蔽用部材８をスパッタチャンバー４内に搬入するよう制御する。この結果、前述したように、遮蔽用部材８はロック内カセット５１からスパッタチャンバー４に搬入され、基板ホルダー４４上の所定位置に載置される。スパッタチャンバー４は再び高真空排気されており、ガス導入系４５によって所定のガスを所定の流量で導入する。そして、スイッチ７３を切り替えて基板ホルダー４４をアースにつなぐとともに、基板用スパッタ電源４３を動作させてターゲット４１をスパッタする。これにより、ターゲット４１に付着した被覆用スパッタ粒子が弾き出される。その後、遮蔽用部材８は基板搬送系によってロック内カセット５１に収容される。
この後、スパッタチャンバー４内を再度高真空排気する。そして、前述したように、次の基板９を、前処理エッチングチャンバー２及びプリヒートチャンバー３を経由してスパッタチャンバー４に搬送し、通常の成膜処理を再開する。
【００５７】
上述したように、本実施形態の装置及び方法は、被覆用部材７１をスパッタチャンバー４内に搬入してスパッタすることにより、成膜時堆積膜をパーティクル防止膜で被覆する。パーティクル防止膜は、成膜時堆積膜よりも小さな応力で堆積するため、成膜時堆積膜の剥離を抑制することができる。この結果、防着シールド４７の交換頻度は、従来に比べ飛躍的に少なくなる。従って、従来に比べ、パーティクルの発生の防止に要する全体の時間は短くなる。よって、本実施形態では、従来の装置に比べると、生産性が大きく向上する。また、パーティクルの発生が防止される結果、作成される薄膜の品質が大きく向上する。
【００５８】
【実施例】
次に、上記実施形態の装置を、フォトマスク製造用とした場合の実施例について説明する。成膜対象としての基板９は、ガラス製である。作成される膜は、ＭｏＳｉとする。
スパッタチャンバー４におけるＭｏＳｉスパッタリングの条件としては、以下の条件が挙げられる。
・ガス：アルゴン
・ガス流量：３０ｃｃ／分
・圧力：０．５Ｐａ
・スパッタ電力：３ｋＷ
上記条件でスパッタリングを行うとスパッタレートは直径８インチの基板９で１５０ｎｍ／分となり、３００ｎｍのＭｏＳｉ膜を作成するのに要する時間は２分である。尚、「スパッタ電力」とは、ターゲット４１に印加した電圧とターゲット４１を通して流れた電流の積である。
【００５９】
また、被覆オペレーションの条件としては、以下の条件が挙げられる。
・被覆用部材７１：アルミニウム
・ガス：アルゴン
・ガス流量：３０ｃｃ／分
・圧力：０．２Ｐａ
・スパッタ電力：８ｋＷ
上記条件で被覆オペレーションを行うと、パーティクル防止膜の成膜速度は５００ｎｍ／分となり、７２秒程度で一回の被覆オペレーションが終了する。また、一回のアルミニウムのスパッタ量は６００ｎｍ程度である。
また、除去オペレーションの条件としては、以下の条件が挙げられる。
・ガス：アルゴン
・ガス流量：３０ｃｃ／分
・圧力：０．５Ｐａ
・スパッタ電力：６ｋＷ
【００６０】
次に、以上のような条件である本実施例の効果について説明する。
まず、上記条件では、基板９の成膜処理の回数が５００回を越えるとパーティクルの発生が５０個以上になるため、５００枚の基板９について成膜処理を行った後に被覆オペレーションと除去オペレーションとを行うようにする。これによってパーティクルの発生は、１０個以下に抑えることができる。そして、再び基板９の成膜処理を５００回行った後、被覆オペレーションと除去オペレーションを行う。このようにして、５００回の成膜処理を行う度に、一回の被覆オペレーションと除去オペレーションとを行う。
【００６１】
しかし、この５００回の成膜処理を行う度に一回の被覆オペレーション及び除去オペレーションを行うサイクルを繰り返すと、防着シールド４７に堆積した成膜時堆積膜とパーティクル発生防止膜の全膜厚は増加していく。この厚さがある限度以上になると、防着シールド４７に堆積したこれらの膜は自重などによって剥離し、パーティクルの発生量が限度以上になってしまう場合がある。
具体的には、上記条件で成膜処理及び被覆オペレーションを行った場合には、２５００回の成膜処理（被覆オペレーション及び除去オペレーションは各５回）が限度であり、これ以上成膜処理を行うとパーティクルの発生が５０個以上になってしまう。そこで、２５００回の成膜処理を行った後、防着シールド４７を新たな防着シールド４７に交換するようにする。従来の場合には５００回の成膜処理を行った後に防着シールド４７の交換を行っており、これに比較すると、生産性は飛躍的に増大することがわかる。
【００６２】
上述した構成及び動作に係る本実施の形態において、被覆用部材７１及び遮蔽用部材８はロック内カセット５１に配備され、搬送ロボット１１によりスパッタチャンバー４内に持ち込まれるよう構成されているが、それ以外の方式として、次のような構成をすることも可能である。
まず、被覆用部材７１や遮蔽用部材８を収容する専用の収容部材をセパレーションチャンバー１内に設け、セパレーションチャンバー１内で被覆用部材７１や遮蔽用部材８を保管しても良い。また、セパレーションチャンバー１の周囲の真空チャンバーの一つを、被覆用部材７１や遮蔽用部材８を収容する専用のチャンバーとしても良い。
【００６３】
さらに、被覆用部材７１は、スパッタチャンバー４内に常時備えられていてもよい。具体的には、被覆用部材７１は、交換自在にスパッタチャンバー４の内壁に対して固定されるよう構成される。そして、被覆用部材７１がスパッタされる位置にスパッタ放電を生じさせる。尚、通常のスパッタリングの時には被覆用部材７１にスパッタ粒子が付着したり被覆用部材７１がスパッタされたりしないよう、シールドで被覆用部材７１を覆う。そして、被覆オペレーションを行う際、このシールドは除かれ、プラズマによって被覆用部材７１がエッチングされるよう構成する。この構成に比べると、上述した実施形態の構成は、シールドを設ける等の構成の煩雑さがないという点で優れている。
【００６４】
また、被覆用搬送系や遮蔽用搬送系として、基板搬送系を兼用するのではなく、専用のものを設けるようにしても良い。専用の搬送系を設けると、基板搬送系で搬送できるように基板９とほぼ同様の寸法形状や重量にする必要がなく、設計の自由度が増す。但し、基板搬送系を兼用すると、機構的に簡略化され、装置全体を小型化できるメリットがある。また、被覆用部材７１の別の構成としては、基板９と同じか同等または同様の板材の表面に被覆用材料の薄膜をスパッタリングやメッキにより形成したもの等を使用することができる。
【００６５】
また、基板用スパッタ電源４３や被覆用スパッタ電源７３としては負の直流電源が使用されているが、高周波電源が使用されることもある。また、基板用スパッタ電源７３は基板ホルダー４４に接続されたが、基板ホルダー４４とは別に被覆用の電極をスパッタチャンバー４内に設けても良い。この場合には、被覆用スパッタ電源７３をこの電極に接続するとともに、この電極に接触するように被覆用部材７１を搬入する。但し、基板ホルダー４４が被覆用の電極に兼用すると、スパッタチャンバー内の構造が簡略化できるので好適である。
また、上記の装置はフォトマスク製造用のものであったが、ＬＳＩ製造用等についても同様に実施することができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明した通り、本願の各請求項記載の発明によれば、パーティクルの発生を抑制する効果的な構成が提供されるとともに、その際にも生産性を低下させないというメリットが得られる。
また、請求項２又は４記載の発明によれば、上記効果に加え、基板の表面に作成される薄膜が被覆用スパッタ粒子によって汚損される問題が防止される。
また、請求項３記載の発明によれば、上記効果に加え、マグネトロンスパッタリングによって被覆オペレーションが行われるので、被覆オペレーションが短時間に終了する上、マグネトロンスパッタリングのための磁石を被覆用部材が持っているので、通常の成膜処理に影響を与えたり、基板ホルダー等の構造を複雑にしたりする問題が無いという効果が得られる。
また、請求項５記載の発明によれば、上記効果に加え、基板搬送系が被覆用搬送系に兼用されているので、機構的に簡略化されるという効果が得られる。
また、請求項６記載の発明によれば、上記効果に加え、被覆用部材が大気に取り出されることなく複数回被覆オペレーションに使用されるので、大気側の不純物がスパッタチャンバーに持ち込まれることによる問題が抑制される。
また、請求項７記載の発明によれば、上記効果に加え、基板ホルダーが被覆用の電極に兼用されているので、スパッタチャンバー内の構造が簡略化される効果が得られる。
また、請求項８記載の発明によれば、上記効果に加え、基板の裏面への被覆用スパッタ粒子の付着が抑制されるので、これが原因によるパーティクルの発生が防止されるという効果が得られる。
また、請求項９記載の発明によれば、上記効果に加え、遮蔽用部材が大気に取り出されることなく複数回除去オペレーションに使用されるので、大気側の不純物がスパッタチャンバーに持ち込まれることによる問題が抑制される。
また、請求項１０記載の発明によれば、上記効果に加え、基板搬送系が遮蔽用搬送系に兼用されているので、機構的に簡略化されるという効果が得られる。
また、請求項１１記載の発明によれば、上記効果に加え、ロック内カセットが被覆用部材の収容部材又は遮蔽用部材の収容部材に兼用されているので、収容部材を別途設ける場合に比べ、構造的にシンプルになるという効果が得られる。
また、請求項１２記載の発明によれば、上記効果に加え、被覆用部材又は遮蔽用部材の交換時期の到来が表示されるので、被覆用部材や遮蔽用部材を限度以上に使用してしまうことによる問題が抑制されるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施の形態であるスパッタリング装置の構成を説明する平面概略図である。
【図２】図１に示す装置のＸ−Ｘにおける断面概略図概略図である。
【図３】被覆用部材７１の正面断面概略図である。
【図４】図３の被覆用部材７１の平面断面概略図である。
【図５】制御部２５が備えるプログラムの概略について説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１ セパレーションチャンバー
１０ ゲートバルブ
１１ 搬送ロボット
２ 前処理エッチングチャンバー
３ プリヒートチャンバー
４ スパッタチャンバー
４１ ターゲット
４２ 磁石機構
４３ 基板用スパッタ電源
４４ 基板ホルダー
４５ ガス導入系
４６ 排気系
４７ 防着シールド
５ ロードロックチャンバー
５１ ロック内カセット
５２ 昇降機構
６ オートローダ
６１ 外部カセット
７１ 被覆用部材
７１１ 部材本体
７１２ 中央磁石
７１３ 周辺磁石
７１４ ヨーク
７２ 被覆用スパッタ電源
７３ スイッチ
８ 遮蔽用部材
９ 基板
【発明の属する技術分野】
本願の発明は、スパッタリング装置、特にフォトマスクの製造の際に好適に用いられるスパッタリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スパッタリング装置は、対象物の表面に薄膜を作成する装置として産業の各分野で盛んに使用されている。特に、ＬＳＩを始めとする各種電子デバイスの製造では、各種導電膜や絶縁膜の作成にスパッタリング装置は多用されている。また、スパッタリング装置は、微細な回路パターンを転写するフォトリソグラフィ工程で使用されるフォトマスクの製造にも使用されている。
このようなスパッタリング装置においては、作成される薄膜の品質は、その装置の性能を評価する最も重要な指標の一つである。作成される薄膜の品質を損なう要因の一つとして、スパッタチャンバー内に存在するパーティクルの問題がある。パーティクルとは、作成される薄膜の品質を損なう微粒子の総称である。
【０００３】
パーティクルが発生する主な原因として次のようなものがある。スパッタリングを行うスパッタチャンバー内では、基板の表面のみならず、スパッタチャンバー内の露出面にも薄膜が堆積することが避けられない。この露出面への薄膜の堆積が重なると、内部応力や自重により薄膜が剥離することがある。剥離した薄膜は、ある程度の大きさの微粒子となる。この微粒子が、基板に付着すると、作成される薄膜に微小な突起が形成される等の形状欠陥を生じさせる場合がある。また、基板の表面に予め微細回路が形成されている場合、微粒子の付着により回路の断線や短絡等の重大な欠陥が生じる恐れがある。従って、この微粒子はパーティクルである。
【０００４】
特に、フォトマスクの製造においては、クロム（Ｃｒ）やケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ）等の材料の薄膜を作成することが多い。これらの材料の薄膜は、内部応力が高い状態で堆積し易く、パーティクルを発生させ易い。その一方で、フォトマスクは、ＬＳＩなどの集積回路を製造する際の「原画」であるので、回路の形状精度に対する要求はウェーハプロセスに比べて格段に厳しい。僅かなパーティクルの付着でも、製造されるフォトマスクが欠陥品になってしまうことが多い。
【０００５】
パーティクルの発生を防止するため、通常、スパッタチャンバー内には、防着シールドと呼ばれる部材が設けられている。防着シールドは、基板の表面以外の不必要な場所へのスパッタ粒子の付着を防止するものである。防着シールドにはスパッタ粒子が付着して薄膜が堆積することが避けられないが、防着シールドには、表面に微細な凹凸を形成する等、薄膜の剥離を防止する構成となっている。それでも、スパッタリングを数多く繰り返すと、薄膜の剥離が避けられないため、所定回数のスパッタリングの後、防着シールドは新品又は薄膜が除去されたものと交換される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、防着シールドの交換のためには、スパッタチャンバーを一旦大気に開放する必要がある。さらに、防着シールドを交換した後、スパッタチャンバー内の雰囲気の清浄度を確保するため、スパッタチャンバー内を再度高真空排気するとともに、スパッタチャンバー内の残留パーティクル数が基準値以内であることや処理の再現性が確保されるかどうか等の確認を行う必要がある。このような作業の後、スパッタリングを再開する。このため、処理の再開までに長時間（例えば８時間）要し、生産性を著しく低下させる原因となっている。
【０００７】
本願の発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、パーティクルの発生を抑制する効果的な構成を提供するとともに、その際にも生産性を低下させないようにするという技術的意義を有する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、スパッタチャンバー内に基板を配置するとともにターゲットをスパッタして基板の表面に成膜処理を施すスパッタリング装置において、ターゲットの材料より小さな応力で膜が堆積する材料から成る被覆用部材をスパッタチャンバー内に配置するとともに、この被覆用部材をスパッタし、前記成膜処理の際にスパッタチャンバー内の基板以外の表面に堆積した薄膜を被覆用部材の材料の薄膜で被覆する被覆オペレーションを行うとともに、この被覆オペレーションの後、基板をスパッタチャンバーに搬入することなくターゲットをスパッタすることで、前記被覆オペレーションの際に被覆用部材から放出されてターゲットに付着したスパッタ粒子をターゲットから弾き出して除去する除去オペレーションを行うという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、スパッタチャンバー内に基板を配置するとともにターゲットをスパッタして基板の表面に成膜処理を施すスパッタリング方法において、前記成膜処理の後、ターゲットの材料より小さな応力で膜が堆積する材料から成る被覆用部材をスパッタチャンバー内に配置するとともにこの被覆用部材をスパッタし、前記成膜処理の際にスパッタチャンバー内の基板以外の表面に堆積した薄膜を被覆用部材の材料の薄膜で被覆する被覆オペレーションを行うとともに、この被覆オペレーションの後、基板をスパッタチャンバーに搬入することなくターゲットをスパッタすることで、前記被覆オペレーションの際に被覆用部材から放出されてターゲットに付着したスパッタ粒子をターゲットから弾き出して除去する除去オペレーションを行い、その後、基板をスパッタチャンバー内に搬入して前記成膜処理を行うという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、排気系を備えたスパッタチャンバーと、スパッタチャンバー内に基板を保持する基板ホルダーと、ターゲットの被スパッタ面を臨む空間に電界を設定してスパッタ放電を生じさせる基板用スパッタ電源とを備え、スパッタ放電によりスパッタされたターゲットから放出されるスパッタ粒子を基板の表面に到達させて基板の表面に成膜処理を施すスパッタリング装置であって、
前記成膜処理の際にスパッタチャンバー内の基板以外の表面に堆積した膜である成膜時堆積膜の表面に、その成膜時堆積膜より小さな応力で堆積する膜であるパーティクル防止膜を堆積させて被覆する被覆手段を有しており、
前記被覆手段は、成膜時堆積膜より小さな応力で膜が堆積する材料から成る被覆用部材と、この被覆用部材をスパッタチャンバー内の所定位置に搬送する被覆用搬送系と、前記スパッタチャンバー内に搬送された被覆用部材をスパッタするスパッタ放電を発生させる被覆用スパッタ電源とから成るものであり、
前記被覆用部材は、前記被覆用スパッタ電源によるスパッタ放電をマグネトロン放電とするための磁石を備えているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、排気系を備えたスパッタチャンバーと、スパッタチャンバー内に基板を保持する基板ホルダーと、ターゲットの被スパッタ面を臨む空間に電界を設定してスパッタ放電を生じさせる基板用スパッタ電源とを備え、スパッタ放電によりスパッタされたターゲットから放出されるスパッタ粒子を基板の表面に到達させて基板の表面に成膜処理を施すスパッタリング装置であって、
前記成膜処理の際にスパッタチャンバー内の基板以外の表面に堆積した膜である成膜時堆積膜の表面に、その成膜時堆積膜より小さな応力で堆積する膜であるパーティクル防止膜を堆積させて被覆する被覆手段を有していおり、
前記被覆手段は、成膜時堆積膜より小さな応力で膜が堆積する材料から成る被覆用部材と、この被覆用部材をスパッタチャンバー内の所定位置に搬送する被覆用搬送系と、前記スパッタチャンバー内に搬送された被覆用部材をスパッタするスパッタ放電を発生させる被覆用スパッタ電源とから成るものであり、
さらに、
装置全体を制御する制御部が設けられており、この制御部は、前記被覆手段によるパーティクル防止膜の堆積の後、前記基板を前記スパッタチャンバーに搬送することなく前記 基板用スパッタ電源を動作させて、前記ターゲットに付着した前記被覆用部材からのスパッタ粒子である被覆用スパッタ粒子を弾き出す除去オペレーションが行われるよう前記基板用スパッタ電源を制御する制御プログラムを有しているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、前記請求項３又は４の構成において、前記被覆用搬送系は、前記スパッタチャンバー内に前記基板を搬送する基板搬送系が兼用されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項６記載の発明は、前記請求項３、４又は５の構成において、前記被覆用部材を、前記スパッタチャンバーと真空が連通するように設けられた他の真空チャンバー内に収容する収容部材が設けられており、前記被覆用搬送系は、この他の真空チャンバーと前記スパッタチャンバー内との間で前記被覆用部材を搬送するものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項７記載の発明は、前記請求項３乃至６いずれかの構成において、前記被覆用部材を前記スパッタチャンバーの所定位置に配置するものとして前記基板ホルダーが兼用されており、前記被覆用スパッタ電源は前記基板ホルダーに接続されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項８記載の発明は、前記請求項４の構成において、前記除去オペレーションの際、前記基板ホルダーの表面のうち前記基板が接触する領域を、前記ターゲットから弾き出された前記被覆用スパッタ粒子から遮蔽する遮蔽用部材を有しているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項９記載の発明は、前記請求項８の構成において、前記遮蔽用部材は前記基板と同様の寸法形状の板状の部材であって、この遮蔽用部材を、前記スパッタチャンバーに真空が連通するように設けられた他の真空チャンバー内に収容する収容部材と、この他の真空チャンバーとスパッタチャンバーとの間で前記遮蔽用部材を搬送する遮蔽用搬送系とが設けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１０記載の発明は、前記請求項９の構成において、前記遮蔽用搬送系は、前記スパッタチャンバー内に前記基板を搬送する基板搬送系が兼用されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１２記載の発明は、前記請求項６又は９の構成において、前記スパッタチャンバーと大気側との間の前記基板の搬送の際に前記基板が一時的に滞留するチャンバーであるロードロックチャンバーが設けられているとともに、このロードロックチャンバー内には、複数の基板を一時的に収容するロック内カセットが設けられており、前記収容部材は、このロック内カセットが兼用されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１２記載の発明は、前記請求項６、９又は１１の構成において、前記被覆用部材又は前記遮蔽用部材を前記収容部材から取り出して交換する時期が到来した旨の表示を行う表示部を有しているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１３記載の発明は、排気系を備えたスパッタチャンバーと、スパッタチャンバー内の所定位置に基板を保持するための基板ホルダーと、スパッタチャンバー内に被スパッタ面が露出するよう設けられたターゲットと、ターゲットの被スパッタ面を臨む空間に電界を設定してスパッタ放電を生じさせる基板用スパッタ電源とを備えてスパッタ放電によりスパッタされたターゲットから放出されるスパッタ粒子を基板に到達させて基板の表面に成膜処理を施すスパッタリング装置に使用される被覆用部材であるとともに、基板ホルダーに基板に代えて保持される被覆用部材であって、前記成膜処理の際にスパッタチャンバー内の基板以外の表面に堆積した膜である成膜時堆積膜より小さな応力で膜が堆積する材料で形成された部材本体と、基板ホルダーを介してスパッタ放電用の電界が設定された際にその放電をマグネトロン放電にする磁石とから成り、スパッタ放電によって放出するスパッタ粒子が堆積させる膜により前記成膜時堆積膜が被覆されるものであるという構成を有する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１は、本願発明の実施の形態であるスパッタリング装置の構成を説明する平面概略図である。
このスパッタリング装置は、マルチチャンバータイプの装置であり、中央に配置されたセパレーションチャンバー１と、セパレーションチャンバー１の周囲に設けられた複数の処理チャンバー２，３，４及び二つのロードロックチャンバー５とからなるチャンバー配置になっている。各チャンバー１，２，３、４，５は、専用又は兼用の不図示の排気系を備えており、所定の圧力まで排気されるようになっている。各チャンバー１，２，３、４，５同士の接続箇所には、ゲートバルブ１０が設けられている。
そして、ロードロックチャンバー５の外側には、オートローダ６が設けられている。オートローダ６は、大気側にある外部カセット６１から基板９を一枚ずつ取り出し、ロードロックチャンバー５内のロック内カセット５１に収容するようになっている。
【００１０】
また、セパレーションチャンバー１内には、搬送ロボット１１が設けられている。この搬送ロボット１１は多関節ロボットが使用されている。搬送ロボット１１は、いずれか一方のロードロックチャンバー５から基板９を一枚ずつ取り出し、各処理チャンバー２，３，４に送って順次処理を行い、最後の処理を終了した後、いずれか一方のロードロックチャンバー５に戻すようになっている。セパレーションチャンバー１内は不図示の排気系によって常時１０−３〜１０−５Ｐａ程度の真空圧力が維持される。従って、搬送ロボット１１としてはこの真空圧力下で動作可能なものが採用される。
【００１１】
複数の処理チャンバー２，３，４のうちの一つは、基板９の表面に所定の薄膜を作成するためのスパッタリングを行うスパッタチャンバー４である。この他は、スパッタリングの前に基板９の表面の自然酸化膜又は表面汚染物質を除去するための前処理エッチングを行う前処理エッチングチャンバー２、スパッタリングの前に基板９を予備加熱するプリヒートチャンバー３である。
【００１２】
まず、スパッタリング装置の主要部を成すスパッタチャンバー４の構成について図２を使用して説明する。図２は、図１に示す装置の断面概略図概略図である。スパッタチャンバー４は、ゲートバルブ１０を介してセパレーションチャンバー１に気密に接続された真空チャンバーであり、電気的には接地されている。そして、スパッタチャンバー４内は、排気系４６により常時１０−４〜１０−６Ｐａ程度に排気されるよう構成されている。
【００１３】
スパッタチャンバー４には、ガス導入系４５が設けられており、アルゴン等のスパッタ率の高いガスを内部に所定の流量で導入できるようになっている。具体的には、ガス導入系４５は、アルゴン等のスパッタ放電用のガスを溜めたガスボンベ４５１と、スパッタチャンバー４とガスボンベ４５１とをつなぐ配管４５２と、配管４５２に設けられたバルブ４５３や流量調整器４５４とから主に構成されている。
スパッタチャンバー４内に被スパッタ面が露出するようにして、ターゲット４１が設けられている。ターゲット４１は、基板９の表面に作成しようとする薄膜の材料で形成されている。ターゲット４１は、ターゲットホルダー４１１及び絶縁体４１２を介して、スパッタチャンバー４上部の開口を気密に塞ぐようスパッタチャンバー４に取り付けられている。
【００１４】
ターゲット４１をスパッタするための基板用スパッタ電源４３が、ターゲット４１に接続されている。基板用スパッタ電源４３は、７００Ｖ、３０ｋＷ程度の負の直流電圧をターゲット４１に印加するよう構成されている。ガス導入系４５によって所定のガスが導入された状態でこの基板用スパッタ電源４３が動作すると、スパッタ放電が生じターゲット４１がスパッタされるようになっている。また、この基板用スパッタ電源４３には、高周波電源が用いられることがある。
【００１５】
ターゲット４１の背後には、磁石機構４２が設けられている。磁石機構４２は、中心磁石４２１と、この中心磁石４２１を取り囲む周辺磁石４２２と、中心磁石４２１及び周辺磁石４２２とを繋ぐ円盤状のヨーク４２３とから構成されている。
この磁石機構４２は、上記ガス放電をマグネトロン放電にして効率のよいマグネトロンスパッタリングを行うために備えられている。即ち、磁石機構４２により、ターゲット４１の付近に磁場が形成され、この磁場の作用により電子がマグネトロン運動を行い、より密度の高いプラズマが形成される。この結果スパッタ放電の効率がよくなり、基板９への成膜の効率も良くなる。尚、磁石機構４２の各磁石４１２，４２２は、いずれも永久磁石であるが、電磁石でこれらを構成することも可能である。
【００１６】
また、スパッタチャンバー４内には、基板ホルダー４４が設けられている。基板ホルダー４４は、基板９をスパッタチャンバー４内の所定の位置に保持するものである。基板ホルダー４４は、絶縁材４４１を介してスパッタチャンバー４に気密に取り付けられている。基板ホルダー４４は、台状で上面に基板９が載置されるようになっている。そして、基板ホルダー４４は、ターゲット４１に対してこの基板９が平行になるよう構成されている。尚、成膜中に基板９を加熱して成膜を効率的にする不図示の加熱機構が基板ホルダー４４内に設けられる場合がある。基板ホルダー４４によって基板９が保持された状態で、上記スパッタ放電を生じさせると、ターゲット４１から放出されたスパッタ粒子が基板９の表面に達し、この到達が重なって薄膜が作成される。
【００１７】
また、ターゲット４１と基板ホルダー４４との間の空間を取り囲むようにして、防着シールド４７が設けられている。防着シールド４７は円筒状の部材であり、スパッタチャンバー４の内壁面等、基板９の表面以外の不必要な場所へのスパッタ粒子の付着を防止するものである。
【００１８】
上述した成膜処理において、前述した通り、薄膜は基板９の表面のみならず、防着シールド４７にも堆積する。以下、この成膜処理の際に基板９の表面以外に堆積した膜を「成膜時堆積膜」と呼ぶ。スパッタチャンバー４内でのスパッタリング処理の回数が増えるに従い、防着シールド４７を含む放電を囲む内面全体に堆積する成膜時堆積膜の量は次第に増加する。そして、この成膜時堆積膜は、内部応力により剥離する場合があり、この剥離した膜の破片は、パーティクルとなる。さらにスパッタリングを繰り返すと、スパッタチャンバー４内に生じるパーティクルの数は増加する。
【００１９】
そこで、本実施形態では、このパーティクルの発生を防ぐため、成膜時堆積膜をさらに別の膜で被覆する処理（以下、被覆オペレーションと呼ぶ）が行える構成となっている。具体的には、被覆オペレーションは、成膜時堆積膜の上に、さらにこの成膜時堆積膜よりも小さな応力で堆積する材料の膜（以下、パーティクル防止膜と呼ぶ）を堆積させることにより被覆を行う動作である。
【００２０】
上記被覆オペレーションを可能にするため、本実施形態の装置は、パーティクル防止膜を堆積させて被覆する被覆手段を有している。本実施形態の装置の特徴点は、被覆手段が、成膜時堆積膜よりも小さく応力で堆積する材料から成る被覆用部材７１をターゲット４１とは別にスパッタチャンバー４内に配置し、この被覆用部材７１をスパッタしてパーティクル防止膜を堆積させるようになっている点である。被覆手段は、被覆用部材７１をスパッタチャンバー４内に搬入する被覆用搬送系と、スパッタチャンバー４内に搬入された被覆用部材７１の表面を臨む空間にスパッタ放電を生じさせる被覆用スパッタ電源７２等から主に構成されている。
【００２１】
まず、被覆用部材７１について説明する。図３は、被覆用部材７１の正面断面概略図である。図４は、図３の被覆用部材７１の平面断面概略図である。被覆用部材７１は、成膜対象である基板９とほぼ同じ径の円盤状である。但し、厚さは、図３に示すように、若干厚くなっている。被覆用部材７１は、ターゲット４１の材料より小さな応力で膜が堆積する材料で形成された部材本体７１１を有している。
【００２２】
上記被覆用部材７１をスパッタチャンバー４の所定位置に配置するものとして、上述した基板ホルダー４４が兼用されている。従って、被覆用スパッタ電源７２は基板ホルダー４４に接続されている。尚、被覆用スパッタ電源７２と基板ホルダー４４の間には、スイッチ７３が設けられている。スイッチ７３は、成膜処理の際には基板ホルダー４４にアースを接続し、被覆オペレーションの際には被覆用スパッタ電源７２を接続するよう制御される。
【００２３】
上記被覆用部材７１は、被覆オペレーションの際、基板ホルダー４４に基板９に代えて載置されるようになっている。基板ホルダー４４に被覆用部材７１を載置するとともに、通常のスパッタリングの際と同様にアルゴン等のガスをスパッタチャンバー４内に導入する。この状態で、被覆用スパッタ電源７２が動作すると、基板ホルダー４４及び被覆用部材７１を介して被覆用部材７１の表面を臨む空間に電界が形成され、被覆用部材７１の部材本体７１１の表面がスパッタされる。スパッタにより被覆用部材７１から放出されたスパッタ粒子は、成膜時堆積膜の表面に達し、パーティクル防止膜として堆積する。上記説明から明らかなように、パーティクル防止膜は、成膜時堆積膜よりも小さな応力で堆積するため、成膜時堆積膜の応力を緩和する作用がある。このため、パーティクル防止膜で被覆されない場合に比べ、成膜時堆積膜の剥離は抑制され、この結果、パーティクルの発生を防止することができる。
【００２４】
具体的には、成膜時堆積膜がクロム、クロム化合物、ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ）、シリコン又は窒化シリコン等である場合、これらよりも小さな応力の材料としてはアルミニウムが挙げられる。従って、被覆用部材７１の部材本体７１１にはアルミニウムが使用される。
膜の応力に関しては、一般的には、塑性変形を生じやすい材料が小さい応力で膜を形成するものと考えられる。従って、アルミニウム、銅、銀、鉛又はこれらの合金等が小さな応力で膜を形成する。ただし、蒸気圧が高い材料は、蒸発してスパッタチャンバー４内を汚損する原因となりやすいので、蒸気圧の高くないものが適している。さらにコストの点等を考えると、上記材料のうちアルミニウム，銅又はこれらの合金が実用上好ましい。このような点を考慮して、被覆用材料は適宜選定される。
【００２５】
本実施形態の別の特徴点は、上記被覆オペレーションにおけるスパッタリングがマグネトロンスパッタリングになっているとともに、このマグネトロンスパッタリングを可能にする磁石を被覆用部材７１自体が持っている点である。この点を、再び図３及び図４を使用して説明する。
【００２６】
図３及び図４に示すように、被覆用部材７１を構成する部材本体７１１の裏側（被スパッタ面である表面とは反対側）に、一対の磁石７１２，７１３が取り付けられている。一対の磁石７１２，７１３は、中央磁石７１２と、中央磁石７１２と取り囲む周辺磁石７１３である。そして、中央磁石７１２と周辺磁石７１３とをつなぐヨーク７１４が設けられている。ヨーク７１４は板状であり、部材本体７１１と面一になるように、部材本体７１１に対してネジ止め等により固定されている。
【００２７】
図３に示すように、中央磁石７１２と周辺磁石７１３との間には、部材本体７１１を貫く弧状の磁力線７１５が設定される。図４から解るように、この磁力線７１５と部材本体７１１の表面とによって閉空間は、被覆用部材７１の中心軸の周り周状に連なる。また、被覆用スパッタ電源７２による電界は、被覆用部材７１の中心軸にほぼ平行である。従って、上記被覆用部材７１のスパッタリングの際、この周状の閉空間内で電子がマグネトロン運動して閉じ込められる。即ち、マグネトロンスパッタリングが達成され、高効率のスパッタリングとなる。
このようなマグネトロンスパッタリングのため、パーティクル防止膜の成膜速度が向上する。この結果、被覆オペレーションが短時間に終了するようになっている。
【００２８】
尚、マグネトロンスパッタリングのための磁石を被覆用部材７１が持っていない場合、基板ホルダー４４内等に設ける必要が生じる。この場合、通常の成膜処理の際、基板９の表面を臨む空間に設定される磁力線に電子が捉えられて電子が基板９の表面に過剰に入射したり、基板９の表面がスパッタエッチングされたりする恐れがある。磁石を電磁石で構成し、通常の成膜処理の場合には通電しないようにすることも可能であるが、いずれにしても、機構的に複雑になる問題がある。従って、被覆用部材７１がマグネトロンスパッタリングのための磁石を持っている構成は、通常の成膜処理に影響を与えないという長所や、基板ホルダー４４等の構造を複雑にしないというメリットがある。
【００２９】
また、本実施形態では、上記被覆オペレーションの後、ターゲット４１に付着した被覆用部材７１のスパッタ粒子を除去する処理（以下、除去オペレーション）が行える構成となっている。以下、この点について説明する。
上述した被覆オペレーションの際、被覆用部材７１から放出されるスパッタ粒子（以下、被覆用スパッタ粒子）は、防着シールド４７上の成膜時堆積膜の表面のみならず、ターゲット４１の表面にも付着することが避けれられない。被覆用スパッタ粒子がターゲット４１の表面に付着した状態で、基板９をスパッタチャンバー４内に搬入してスパッタを行うと、ターゲット４１から被覆用スパッタ粒子が弾き出され、基板９の表面に付着する。被覆用スパッタ粒子はターゲット４１とは異なる材料であるから、基板９の表面に作成される薄膜を汚損してしまうことになる。
【００３０】
そこで、本実施形態では、被覆オペレーション後、通常の成膜処理を再開する前に除去オペレーションを行うようにしている。除去オペレーションは、基板９をスパッタチャンバー４内に搬入しない状態でターゲット４１をスパッタする動作である。ターゲット４１に付着した被覆用スパッタ粒子は、ターゲット４１から弾き出されて防着シールド４７等に付着するので、その後に基板９を搬入して成膜を行っても、作成される薄膜を汚損する恐れはない。
【００３１】
本実施形態の装置の別の大きな特徴点は、上記除去オペレーションの際、基板ホルダー４４の表面を被覆用スパッタ粒子から遮蔽する遮蔽用部材８が設けられている点である。上記除去オペレーションの際、ターゲット４１から弾き出される被覆用スパッタ粒子は、防着シールド４７に付着したり、あるいは排気系によって排気されたりすることが理想的であるが、時として基板ホルダー４４の表面のうちの基板９が接触する領域（以下、単に基板ホルダー４４の表面）に付着してしまうことがある。この状態で、基板９が搬入されて基板ホルダー４４に載置されると、基板９の裏面に被覆用スパッタ粒子が付着してしまうことになる。成膜終了後、この基板９が基板ホルダー４４から取り去れられる際、被覆用スパッタ粒子が基板９の裏面から遊離してスパッタチャンバー４内に浮遊し、パーティクルとなる恐れがある。もしくは、裏面に被覆用スパッタ粒子が付着したまた基板９が他のチャンバーに搬送され、そのチャンバーで被覆用スパッタ粒子が遊離すると、そのチャンバーにパーティクルを発生させることになる。
【００３２】
このような問題を防ぐため、本実施形態の装置では、除去オペレーションの際、遮蔽用部材８で基板ホルダー４４の表面を被覆用スパッタ粒子から遮蔽している。遮蔽用部材８は、基板９と同様の寸法及び形状の板状部材である。遮蔽用部材８の材料としては、万が一スパッタされてもパーティクルを発生させないよう、基板９と同様の材料とすることが好ましい。
また、上記除去オペレーションの際に遮蔽用部材８をスパッタチャンバー４内に搬送する遮蔽用搬送系が設けられている。遮蔽用搬送系は、基板９が通常基板ホルダー４４に載置する位置と同じ位置に遮蔽用部材８を配置する必要がある。
【００３３】
尚、遮蔽用部材８の他の構成としては、スパッタチャンバー４内で駆動されるシャッターのような構成でも良い。即ち、基板ホルダー４４の表面を覆うことが可能なシャッターをスパッタチャンバー４内に設ける。通常の成膜処理の際にはシャッターを開けて基板９を基板ホルダー４４に載置する。除去オペレーションの際にはシャッターにより基板ホルダー４４の表面を被覆用スパッタ粒子から遮蔽する。但し、このようなシャッター機構を設けることは、スパッタチャンバー４内の機構が複雑になる欠点がある。これに比べると、遮蔽用搬送系で遮蔽用部材８を搬送して使用する構成は、機構的に簡略化される長所がある。
【００３４】
本実施形態の装置は、大気側とスパッタチャンバー４との間で基板９を搬送する基板搬送系を備えている。前述した被覆用部材７１を搬送する被覆用搬送系と上記遮蔽用搬送系は、いずれもこの基板搬送系が兼用されている。以下、この点を説明する。
被覆用部材７１及び遮蔽用部材８は、不使用時にはロードロックチャンバー５内に収容されている。即ち、ロードロックチャンバー５内には、被覆用部材７１及び遮蔽用部材８を収容する収容部材が設けられている。この収容部材としては、ロードロックチャンバー５内で基板９を収容するロック内カセット５１が兼用されている。
【００３５】
ロック内カセット５１は、左右の側壁の内側面に水平方向に細長い突起５１１を設けている。この突起５１１は、上下方向に所定の間隔をおいて複数設けられている。そして、これらの突起５１１に基板９の縁が載ることで、基板９が収容される構成となっている。ロック内カセット５１の基板９の収容枚数は２５枚であるが、上記突起５１１は上下方向に２９個設けられている。従って、４個の余分な収容箇所がある。この４個の余分な収容箇所に二つの被覆用部材７１と二つの遮蔽用部材８が収容されるようになっている。
【００３６】
本実施形態において、基板９を搬送する基板搬送系は、上述した搬送ロボット１１と、オートローダ６と、後述するロック内カセット５１を昇降させる昇降機構５２とから主に構成されている。本実施形態では、搬送ロボット１１のアームは、あらかじめ定められ高さにおいてロック内カセット５１に進入し、ロック内カセット５１から後退するよう構成されている。以下、この高さを「アーム進入ライン」と呼ぶ。ロック内カセット５１の昇降機構５２は、ロック内カセット５１を上下に動作させ、所定の基板９の収容箇所をこのアーム進入ラインに合わせるためのものである。具体的には、昇降機構５２としては、ロック内カセット５１に固定された不図示の支柱を上下に動作させるエアシリンダでも良いし、不図示の支柱に固定されたボールネジとそのボールネジを回転させて支柱を上下動させるモータの組み合わせでも良い。
【００３７】
ロック内カセット５１と搬送ロボット１１の間における基板９の搬送の動作を説明すると、基板９をスパッタチャンバー４へ搬入する際、昇降機構５２は、アーム進入ラインよりもやや高い位置に所定の基板９の収容箇所が位置するようロック内カセット５１を昇降させる。搬送ロボット１１のアームがこの基板９の下に進入すると、昇降機構５２によりロック内カセット５１は下降し、アームに基板９が載る。その後、アームが後退してセパレーションチャンバー１まで移動し、基板９はスパッタチャンバー４へ搬入される。
【００３８】
また、成膜処理済みの基板９がスパッタチャンバー４から搬出される際、昇降機構５２は、アーム進入ラインよりもやや低い位置に基板９の所定の収容箇所が位置するよう、ロック内カセット５１を予め昇降させる。搬送ロボット１１のアームは、スパッタチャンバー４から基板９を取り出し、アーム進入ラインの高さからロック内カセット５１に進入する。基板９を載せたアームがロック内カセット５１に進入した後、昇降機構５２によってロック内カセット５１は上昇し、基板９を所定の収容箇所に収容する。
【００３９】
次に、被覆用部材７１及び遮蔽用部材８を搬送する構成について説明する。ロードロックチャンバー５とスパッタチャンバー４の間の被覆用部材７１及び遮蔽用部材８の搬送は、ロック内カセット５１の昇降機構５２と搬送用ロボット１１によって行われる。具体的には、上述した昇降機構５２は、ロック内カセット５１を上下させることにより、アーム進入ラインに沿って、所定の収容箇所の被覆用部材７１又は遮蔽用部材８を取り出したり、所定の収容箇所に被覆用部材７１又は遮蔽用部材８を収容したりするよう構成されている。
【００４０】
より具体的に説明すると、例えば被覆用部材７１をスパッタチャンバー４へ搬入する際、昇降機構５２は、アーム進入ラインよりもやや高い位置に所定の被覆用部材７１の収容箇所が位置するようロック内カセット５１を昇降させる。その後、基板９の場合と同様に搬送ロボット１１が動作し、被覆用部材７１はスパッタチャンバー４に搬入される。
【００４１】
また、被覆オペレーションが終了し、スパッタチャンバー４から被覆用部材７１が搬出される際、昇降機構５２は、アーム進入ラインよりもやや低い位置に、所定の被覆用部材７１の収容箇所が位置するようロック内カセット５１を昇降させる。その後、基板９の場合と同様に搬送ロボット１１が動作して、被覆用部材７１が収容される。遮蔽用部材８についても、同様に搬入搬出が行われる。
前述したように、被覆用部材７１は、スパッタ粒子を放出する元、即ち、ターゲット４１と同様のものであるから、被覆オペレーションに繰り返し使用されるうち、徐々に表面が削られる。限度以上に使用されると、部材本体７１１を突き抜けて磁石がスパッタされることになりかねない。そこで、本実施形態では、被覆用部材７１の使用回数を管理する手段が設けられている。以下、この点を説明する。
【００４２】
具体的には、本実施形態の装置は、装置全体の動作を制御する制御部２５を備えている。この制御部２５はマイクロコンピュータであり、各部の制御のためのプログラムを記憶した不図示の記憶部や、装置の動作状態などの各種表示を行う表示部２５１が設けられている。
図５は、制御部２５が備えるプログラムの概略について説明するフローチャートである。図５に示すように、制御部２５は、未処理の基板９を前処理エッチングチャンバー２及びプリヒートチャンバー３を経由してスパッタチャンバー４に搬入する「基板搬入指令」、スパッタチャンバー４内で基板９の成膜処理を行わせる「成膜処理指令」、処理済みの基板９を大気側に搬出する「基板搬出指令」を順次発するようにプログラミングされている。
【００４３】
そして、「基板搬出指令」の後、記憶された成膜処理の回数である処理カウンタの数を計算し、カウンタの数が限度処理回数未満であったら、再び「基板搬入指令」、「成膜処理指令」及び「基板搬出指令」を繰り返す。また、カウンタの数が限度処理回数に達していたら、「被覆オペレーション指令」及び「除去オペレーション指令」をそれぞれ発するようプログラミングされている。尚、「限度処理回数」とは、被覆オペレーションを行うことなしに連続して成膜処理が行える回数のことであり、予め決定されて入力部２５２から入力されている。
【００４４】
また、制御部２５は、被覆オペレーションの回数及び除去オペレーションの回数を記憶する不図示の記憶部を有している。ロック内カセット５１に収容されている各被覆用部材７１毎及び各遮蔽用部材８毎に使用回数が記憶されるようになっている。
図５に示すように、「除去オペレーション指令」の後、被覆オペレーションの回数である被覆カウンタの数を計算し、被覆カウンタの数が使用限度回数に達していたら、その際に使用していた被覆用部材６１が一つめであるか二つめであるかを判断する。一つめであれば、次回の被覆オペレーションから使用する被覆用部材６１を二つめのものに変更するよう基板搬送系の制御信号を変更する処理を行う。また、二つめであれば、被覆用部材７１の交換時期が来た旨の表示を行う。
【００４５】
次に、除去オペレーションの回数である除去カウンタの数を計算し、除去カウンタの数が使用限度回数未満であったら、「スタート」に戻る。また、除去カウンタの数が使用限度回数に達していたら、その際に使用していた遮蔽用部材６１が一つめであるか二つめであるかを判断する。一つめであれば、次回の除去オペレーションから使用する遮蔽用部材８を二つめのものに変更するよう基板搬送系の制御信号を変更する処理を行う。また、二つめであれば、遮蔽用８の交換時期が来た旨の表示を行う。このような処理の後、「スタート」に戻る。上記プログラムにおいて、各カウンタの数と比較する使用限度回数は、予め決定され、入力部２５２から入力されたデータである。
【００４６】
上記説明から解るように、本実施形態の装置では、被覆用部材７１が限度回数以上に使用され、被覆用部材７１中の磁石等が誤ってスパッタされてしまう事故が未然に防止されるようになっている。尚、被覆用部材７１の交換は、使用済みの被覆用部材７１を基板９と同様にオートローダ６によってロック内カセット５１から外部カセット６１に搬送することにより行う。そして、新たな二つの被覆用部材７１をオートローダ６により外部カセット６１からロック内カセット５１の所定の収容箇所に搬入するようにする。
【００４７】
尚、遮蔽用部材８は、単に被覆用スパッタ粒子が付着していくだけなので、被覆用部材７１に比べて多くの回数繰り返し使用できる。それでも、多くの被覆用スパッタ粒子が付着して薄膜に成長すると、搬送の際の衝撃等により剥離してパーティクルを発生させるため、所定の回数の使用の後、交換するようになっている。交換の際の基板搬送系の制御等の構成は、被覆用部材７１の場合と同様である。
【００４８】
上記説明から解るように、本実施形態では、被覆用部材７１及び遮蔽用部材８は、大気側に取り出されることなく常時真空側に保持され複数回のオペレーションに使用される。真空側に保持された被覆用部材７１及び遮蔽用部材８の表面は、大気側に取り出されることによる水分などの付着がない。このため、水分などの大気中の不純物がスパッタチャンバー４に取り込まれることによる問題が防止されている。
特に、パーティクル防止膜中やパーティクル防止膜と成膜時堆積膜との界面に不純物が存在すると、膜の内部応力は大きくなる。前述したように、内部応力が大きくなると、これらの膜は剥離しやすくなりパーティクルが生じる恐れが大きくなる。しかし、本実施形態では上述の通り、不純物のないパーティクル防止膜が形成されるので、被覆オペレーションの効果を高く得ることができる。
【００４９】
次に、図１に示す複数の処理チャンバーのうちの前処理エッチングチャンバー２について説明する。前処理エッチングチャンバー２は、高周波放電により基板９の表面をスパッタエッチングして自然酸化膜又は表面汚染物質を除去するようになっている。このような絶縁膜が形成されたままでスパッタチャンバー４で成膜を行うと、下地との密着性が悪くなったり、導電膜の場合には下地との導通性が低下したりする問題がある。このため、スパッタチャンバー４での成膜に先だって基板９の表面をエッチングするようにしている。
【００５０】
前処理エッチングチャンバー２は、内部にアルゴン又は窒素等のガスを導入するガス導入系と、高周波電極と、高周波電極に高周波電圧を印加して高周波放電を生じさせる高周波電源等を備えている。尚、高周波電極には、前処理エッチングチャンバー２内で基板９を保持する基板ホルダーが兼用されることが多く、基板９に自己バイアス電圧を生じさせるためのコンデンサを介して基板ホルダーに高周波電圧が印加されることが多い。
【００５１】
また、プリヒートチャンバー３におけるプリヒート（予備加熱）は、基板９の吸蔵ガスを放出させる目的で行われる。この吸蔵ガスの放出を行わない場合、成膜時の熱により吸蔵ガスが放出され、発泡によって膜の表面が粗くなる問題がある。
プリヒートチャンバー３内には、所定の温度に加熱維持される不図示のヒートステージが設けられている。基板９は、このヒートステージに載置され、所定温度に加熱されることによりプリヒートされる。
【００５２】
また、図１に示すように、セパレーションチャンバー１の周囲には、さらに別の真空チャンバー１００が設けられている。これらの真空チャンバー１００は、必要に応じて、スパッタチャンバー４と同一の構成として生産性を向上させたり、または異種薄膜を積層する場合には異種材料のターゲット４１を備えたスパッタチャンバーとしたりする。もしくは、成膜処理の後、基板９を冷却する冷却チャンバーとされたりする場合もある。
【００５３】
次に、本実施形態のスパッタリング装置の全体の動作について説明する。
外部セット８に収容された基板９は、オートローダ６によってロードロックチャンバー５内のロック内カセット５１に搬入される。ロック内カセット５１に搬入された基板９は、セパレーションチャンバー１に設けられた搬送ロボット１１により、まず前処理エッチングチャンバー２に搬入され、前処理エッチングが行われる。次に、基板９はプリヒートチャンバー３に搬送され、不図示のヒートステージに載置されて所定の温度に加熱される。これによって基板９はプリヒートされ、基板９中の吸蔵ガスが放出される。
【００５４】
そして、基板９はスパッタチャンバー４に搬入され、スパッタリングによる成膜処理が行われる。その後、基板９は搬送ロボット１１によりスパッタチャンバー４から搬出され、ロック内カセット５１に収容される。ロック内カセット５１に収容された処理済みの基板９はオートローダ６によって外部カセット６１に収容される。このような動作を繰り返して、多数の基板９に対して順次、枚葉処理を行う。
【００５５】
そして、枚葉処理が所定の回数に達した時点で制御部２５は、被覆用搬送系に兼用された基板搬送系に信号を送り、被覆用部材７１をスパッタチャンバー４内に搬入するよう制御する。この結果、被覆用部材７１はロック内カセット５１からスパッタチャンバー４に搬入され、基板ホルダー４４上の所定位置に載置される。スパッタチャンバー４は予め高真空排気されており、ガス導入系４５によって所定のガスを所定の流量で導入する。そして、スイッチ７３を切り替えて被覆用スパッタ電源７２を動作させ、被覆用部材７１をスパッタする。これにより、前述した被覆オペレーションが行われる。その後、被覆用部材７１は基板搬送系によってロック内カセット５１に収容される。
【００５６】
次に、制御部２５は、遮蔽用搬送系に兼用された基板搬送系に信号を送り、遮蔽用部材８をスパッタチャンバー４内に搬入するよう制御する。この結果、前述したように、遮蔽用部材８はロック内カセット５１からスパッタチャンバー４に搬入され、基板ホルダー４４上の所定位置に載置される。スパッタチャンバー４は再び高真空排気されており、ガス導入系４５によって所定のガスを所定の流量で導入する。そして、スイッチ７３を切り替えて基板ホルダー４４をアースにつなぐとともに、基板用スパッタ電源４３を動作させてターゲット４１をスパッタする。これにより、ターゲット４１に付着した被覆用スパッタ粒子が弾き出される。その後、遮蔽用部材８は基板搬送系によってロック内カセット５１に収容される。
この後、スパッタチャンバー４内を再度高真空排気する。そして、前述したように、次の基板９を、前処理エッチングチャンバー２及びプリヒートチャンバー３を経由してスパッタチャンバー４に搬送し、通常の成膜処理を再開する。
【００５７】
上述したように、本実施形態の装置及び方法は、被覆用部材７１をスパッタチャンバー４内に搬入してスパッタすることにより、成膜時堆積膜をパーティクル防止膜で被覆する。パーティクル防止膜は、成膜時堆積膜よりも小さな応力で堆積するため、成膜時堆積膜の剥離を抑制することができる。この結果、防着シールド４７の交換頻度は、従来に比べ飛躍的に少なくなる。従って、従来に比べ、パーティクルの発生の防止に要する全体の時間は短くなる。よって、本実施形態では、従来の装置に比べると、生産性が大きく向上する。また、パーティクルの発生が防止される結果、作成される薄膜の品質が大きく向上する。
【００５８】
【実施例】
次に、上記実施形態の装置を、フォトマスク製造用とした場合の実施例について説明する。成膜対象としての基板９は、ガラス製である。作成される膜は、ＭｏＳｉとする。
スパッタチャンバー４におけるＭｏＳｉスパッタリングの条件としては、以下の条件が挙げられる。
・ガス：アルゴン
・ガス流量：３０ｃｃ／分
・圧力：０．５Ｐａ
・スパッタ電力：３ｋＷ
上記条件でスパッタリングを行うとスパッタレートは直径８インチの基板９で１５０ｎｍ／分となり、３００ｎｍのＭｏＳｉ膜を作成するのに要する時間は２分である。尚、「スパッタ電力」とは、ターゲット４１に印加した電圧とターゲット４１を通して流れた電流の積である。
【００５９】
また、被覆オペレーションの条件としては、以下の条件が挙げられる。
・被覆用部材７１：アルミニウム
・ガス：アルゴン
・ガス流量：３０ｃｃ／分
・圧力：０．２Ｐａ
・スパッタ電力：８ｋＷ
上記条件で被覆オペレーションを行うと、パーティクル防止膜の成膜速度は５００ｎｍ／分となり、７２秒程度で一回の被覆オペレーションが終了する。また、一回のアルミニウムのスパッタ量は６００ｎｍ程度である。
また、除去オペレーションの条件としては、以下の条件が挙げられる。
・ガス：アルゴン
・ガス流量：３０ｃｃ／分
・圧力：０．５Ｐａ
・スパッタ電力：６ｋＷ
【００６０】
次に、以上のような条件である本実施例の効果について説明する。
まず、上記条件では、基板９の成膜処理の回数が５００回を越えるとパーティクルの発生が５０個以上になるため、５００枚の基板９について成膜処理を行った後に被覆オペレーションと除去オペレーションとを行うようにする。これによってパーティクルの発生は、１０個以下に抑えることができる。そして、再び基板９の成膜処理を５００回行った後、被覆オペレーションと除去オペレーションを行う。このようにして、５００回の成膜処理を行う度に、一回の被覆オペレーションと除去オペレーションとを行う。
【００６１】
しかし、この５００回の成膜処理を行う度に一回の被覆オペレーション及び除去オペレーションを行うサイクルを繰り返すと、防着シールド４７に堆積した成膜時堆積膜とパーティクル発生防止膜の全膜厚は増加していく。この厚さがある限度以上になると、防着シールド４７に堆積したこれらの膜は自重などによって剥離し、パーティクルの発生量が限度以上になってしまう場合がある。
具体的には、上記条件で成膜処理及び被覆オペレーションを行った場合には、２５００回の成膜処理（被覆オペレーション及び除去オペレーションは各５回）が限度であり、これ以上成膜処理を行うとパーティクルの発生が５０個以上になってしまう。そこで、２５００回の成膜処理を行った後、防着シールド４７を新たな防着シールド４７に交換するようにする。従来の場合には５００回の成膜処理を行った後に防着シールド４７の交換を行っており、これに比較すると、生産性は飛躍的に増大することがわかる。
【００６２】
上述した構成及び動作に係る本実施の形態において、被覆用部材７１及び遮蔽用部材８はロック内カセット５１に配備され、搬送ロボット１１によりスパッタチャンバー４内に持ち込まれるよう構成されているが、それ以外の方式として、次のような構成をすることも可能である。
まず、被覆用部材７１や遮蔽用部材８を収容する専用の収容部材をセパレーションチャンバー１内に設け、セパレーションチャンバー１内で被覆用部材７１や遮蔽用部材８を保管しても良い。また、セパレーションチャンバー１の周囲の真空チャンバーの一つを、被覆用部材７１や遮蔽用部材８を収容する専用のチャンバーとしても良い。
【００６３】
さらに、被覆用部材７１は、スパッタチャンバー４内に常時備えられていてもよい。具体的には、被覆用部材７１は、交換自在にスパッタチャンバー４の内壁に対して固定されるよう構成される。そして、被覆用部材７１がスパッタされる位置にスパッタ放電を生じさせる。尚、通常のスパッタリングの時には被覆用部材７１にスパッタ粒子が付着したり被覆用部材７１がスパッタされたりしないよう、シールドで被覆用部材７１を覆う。そして、被覆オペレーションを行う際、このシールドは除かれ、プラズマによって被覆用部材７１がエッチングされるよう構成する。この構成に比べると、上述した実施形態の構成は、シールドを設ける等の構成の煩雑さがないという点で優れている。
【００６４】
また、被覆用搬送系や遮蔽用搬送系として、基板搬送系を兼用するのではなく、専用のものを設けるようにしても良い。専用の搬送系を設けると、基板搬送系で搬送できるように基板９とほぼ同様の寸法形状や重量にする必要がなく、設計の自由度が増す。但し、基板搬送系を兼用すると、機構的に簡略化され、装置全体を小型化できるメリットがある。また、被覆用部材７１の別の構成としては、基板９と同じか同等または同様の板材の表面に被覆用材料の薄膜をスパッタリングやメッキにより形成したもの等を使用することができる。
【００６５】
また、基板用スパッタ電源４３や被覆用スパッタ電源７３としては負の直流電源が使用されているが、高周波電源が使用されることもある。また、基板用スパッタ電源７３は基板ホルダー４４に接続されたが、基板ホルダー４４とは別に被覆用の電極をスパッタチャンバー４内に設けても良い。この場合には、被覆用スパッタ電源７３をこの電極に接続するとともに、この電極に接触するように被覆用部材７１を搬入する。但し、基板ホルダー４４が被覆用の電極に兼用すると、スパッタチャンバー内の構造が簡略化できるので好適である。
また、上記の装置はフォトマスク製造用のものであったが、ＬＳＩ製造用等についても同様に実施することができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明した通り、本願の各請求項記載の発明によれば、パーティクルの発生を抑制する効果的な構成が提供されるとともに、その際にも生産性を低下させないというメリットが得られる。
また、請求項２又は４記載の発明によれば、上記効果に加え、基板の表面に作成される薄膜が被覆用スパッタ粒子によって汚損される問題が防止される。
また、請求項３記載の発明によれば、上記効果に加え、マグネトロンスパッタリングによって被覆オペレーションが行われるので、被覆オペレーションが短時間に終了する上、マグネトロンスパッタリングのための磁石を被覆用部材が持っているので、通常の成膜処理に影響を与えたり、基板ホルダー等の構造を複雑にしたりする問題が無いという効果が得られる。
また、請求項５記載の発明によれば、上記効果に加え、基板搬送系が被覆用搬送系に兼用されているので、機構的に簡略化されるという効果が得られる。
また、請求項６記載の発明によれば、上記効果に加え、被覆用部材が大気に取り出されることなく複数回被覆オペレーションに使用されるので、大気側の不純物がスパッタチャンバーに持ち込まれることによる問題が抑制される。
また、請求項７記載の発明によれば、上記効果に加え、基板ホルダーが被覆用の電極に兼用されているので、スパッタチャンバー内の構造が簡略化される効果が得られる。
また、請求項８記載の発明によれば、上記効果に加え、基板の裏面への被覆用スパッタ粒子の付着が抑制されるので、これが原因によるパーティクルの発生が防止されるという効果が得られる。
また、請求項９記載の発明によれば、上記効果に加え、遮蔽用部材が大気に取り出されることなく複数回除去オペレーションに使用されるので、大気側の不純物がスパッタチャンバーに持ち込まれることによる問題が抑制される。
また、請求項１０記載の発明によれば、上記効果に加え、基板搬送系が遮蔽用搬送系に兼用されているので、機構的に簡略化されるという効果が得られる。
また、請求項１１記載の発明によれば、上記効果に加え、ロック内カセットが被覆用部材の収容部材又は遮蔽用部材の収容部材に兼用されているので、収容部材を別途設ける場合に比べ、構造的にシンプルになるという効果が得られる。
また、請求項１２記載の発明によれば、上記効果に加え、被覆用部材又は遮蔽用部材の交換時期の到来が表示されるので、被覆用部材や遮蔽用部材を限度以上に使用してしまうことによる問題が抑制されるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施の形態であるスパッタリング装置の構成を説明する平面概略図である。
【図２】図１に示す装置のＸ−Ｘにおける断面概略図概略図である。
【図３】被覆用部材７１の正面断面概略図である。
【図４】図３の被覆用部材７１の平面断面概略図である。
【図５】制御部２５が備えるプログラムの概略について説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１ セパレーションチャンバー
１０ ゲートバルブ
１１ 搬送ロボット
２ 前処理エッチングチャンバー
３ プリヒートチャンバー
４ スパッタチャンバー
４１ ターゲット
４２ 磁石機構
４３ 基板用スパッタ電源
４４ 基板ホルダー
４５ ガス導入系
４６ 排気系
４７ 防着シールド
５ ロードロックチャンバー
５１ ロック内カセット
５２ 昇降機構
６ オートローダ
６１ 外部カセット
７１ 被覆用部材
７１１ 部材本体
７１２ 中央磁石
７１３ 周辺磁石
７１４ ヨーク
７２ 被覆用スパッタ電源
７３ スイッチ
８ 遮蔽用部材
９ 基板
Claims (13)
- スパッタチャンバー内に基板を配置するとともにターゲットをスパッタして基板の表面に成膜処理を施すスパッタリング装置において、ターゲットの材料より小さな応力で膜が堆積する材料から成る被覆用部材をスパッタチャンバー内に配置するとともに、この被覆用部材をスパッタし、前記成膜処理の際にスパッタチャンバー内の基板以外の表面に堆積した薄膜を被覆用部材の材料の薄膜で被覆する被覆オペレーションを行うとともに、この被覆オペレーションの後、基板をスパッタチャンバーに搬入することなくターゲットをスパッタすることで、前記被覆オペレーションの際に被覆用部材から放出されてターゲットに付着したスパッタ粒子をターゲットから弾き出して除去する除去オペレーションを行うことを特徴とするパーティクル発生防止方法。
- スパッタチャンバー内に基板を配置するとともにターゲットをスパッタして基板の表面に成膜処理を施すスパッタリング方法において、前記成膜処理の後、ターゲットの材料より小さな応力で膜が堆積する材料から成る被覆用部材をスパッタチャンバー内に配置するとともにこの被覆用部材をスパッタし、前記成膜処理の際にスパッタチャンバー内の基板以外の表面に堆積した薄膜を被覆用部材の材料の薄膜で被覆する被覆オペレーションを行うとともに、この被覆オペレーションの後、基板をスパッタチャンバーに搬入することなくターゲットをスパッタすることで、前記被覆オペレーションの際に被覆用部材から放出されてターゲットに付着したスパッタ粒子をターゲットから弾き出して除去する除去オペレーションを行い、その後、基板をスパッタチャンバー内に搬入して前記成膜処理を行うことを特徴とするスパッタリング方法。
- 排気系を備えたスパッタチャンバーと、スパッタチャンバー内に基板を保持する基板ホルダーと、ターゲットの被スパッタ面を臨む空間に電界を設定してスパッタ放電を生じさせる基板用スパッタ電源とを備え、スパッタ放電によりスパッタされたターゲットから放出されるスパッタ粒子を基板の表面に到達させて基板の表面に成膜処理を施すスパッタリング装置であって、
前記成膜処理の際にスパッタチャンバー内の基板以外の表面に堆積した膜である成膜時堆積膜の表面に、その成膜時堆積膜より小さな応力で堆積する膜であるパーティクル防止膜を堆積させて被覆する被覆手段を有しており、
前記被覆手段は、成膜時堆積膜より小さな応力で膜が堆積する材料から成る被覆用部材と、この被覆用部材をスパッタチャンバー内の所定位置に搬送する被覆用搬送系と、前記スパッタチャンバー内に搬送された被覆用部材をスパッタするスパッタ放電を発生させる被覆用スパッタ電源とから成るものであり、
前記被覆用部材は、前記被覆用スパッタ電源によるスパッタ放電をマグネトロン放電とするための磁石を備えていることを特徴とするスパッタリング装置。 - 排気系を備えたスパッタチャンバーと、スパッタチャンバー内に基板を保持する基板ホルダーと、ターゲットの被スパッタ面を臨む空間に電界を設定してスパッタ放電を生じさせる基板用スパッタ電源とを備え、スパッタ放電によりスパッタされたターゲットから放出されるスパッタ粒子を基板の表面に到達させて基板の表面に成膜処理を施すスパッタリング装置であって、
前記成膜処理の際にスパッタチャンバー内の基板以外の表面に堆積した膜である成膜時堆積膜の表面に、その成膜時堆積膜より小さな応力で堆積する膜であるパーティクル防止膜を堆積させて被覆する被覆手段を有していおり、
前記被覆手段は、成膜時堆積膜より小さな応力で膜が堆積する材料から成る被覆用部材と、この被覆用部材をスパッタチャンバー内の所定位置に搬送する被覆用搬送系と、前記スパッタチャンバー内に搬送された被覆用部材をスパッタするスパッタ放電を発生させる被覆用スパッタ電源とから成るものであり、
さらに、
装置全体を制御する制御部が設けられており、この制御部は、前記被覆手段によるパーティクル防止膜の堆積の後、前記基板を前記スパッタチャンバーに搬送することなく前記基板用スパッタ電源を動作させて、前記ターゲットに付着した前記被覆用部材からのスパ ッタ粒子である被覆用スパッタ粒子を弾き出す除去オペレーションが行われるよう前記基板用スパッタ電源を制御する制御プログラムを有していることを特徴とするスパッタリング装置。 - 前記被覆用搬送系は、前記スパッタチャンバー内に前記基板を搬送する基板搬送系が兼用されていることを特徴とする請求項３又は４に記載のスパッタリング装置。
- 前記被覆用部材を、前記スパッタチャンバーと真空が連通するように設けられた他の真空チャンバー内に収容する収容部材が設けられており、前記被覆用搬送系は、この他の真空チャンバーと前記スパッタチャンバー内との間で前記被覆用部材を搬送するものであることを特徴とする請求項３、４又は５に記載のスパッタリング装置。
- 前記被覆用部材を前記スパッタチャンバーの所定位置に配置するものとして前記基板ホルダーが兼用されており、前記被覆用スパッタ電源は前記基板ホルダーに接続されていることを特徴とする請求項３乃至６いずれかに記載のスパッタリング装置。
- 前記除去オペレーションの際、前記基板ホルダーの表面のうち前記基板が接触する領域を、前記ターゲットから弾き出された前記被覆用スパッタ粒子から遮蔽する遮蔽用部材を有していることを特徴とする請求項４記載のスパッタリング装置。
- 前記遮蔽用部材は前記基板と同様の寸法形状の板状の部材であって、この遮蔽用部材を、前記スパッタチャンバーに真空が連通するように設けられた他の真空チャンバー内に収容する収容部材と、この他の真空チャンバーとスパッタチャンバーとの間で前記遮蔽用部材を搬送する遮蔽用搬送系とが設けられていることを特徴とする請求項８記載のスパッタリング装置。
- 前記遮蔽用搬送系は、前記スパッタチャンバー内に前記基板を搬送する基板搬送系が兼用されていることを特徴とする請求項９記載のスパッタリング装置。
- 前記スパッタチャンバーと大気側との間の前記基板の搬送の際に前記基板が一時的に滞留するチャンバーであるロードロックチャンバーが設けられているとともに、このロードロックチャンバー内には、複数の基板を一時的に収容するロック内カセットが設けられており、前記収容部材は、このロック内カセットが兼用されていることを特徴とする請求項６又は請求項９記載のスパッタリング装置。
- 前記被覆用部材又は前記遮蔽用部材を前記収容部材から取り出して交換する時期が到来した旨の表示を行う表示部を有していることを特徴とする請求項６、９又は１１記載のスパッタリング装置。
- 排気系を備えたスパッタチャンバーと、スパッタチャンバー内の所定位置に基板を保持するための基板ホルダーと、スパッタチャンバー内に被スパッタ面が露出するよう設けられたターゲットと、ターゲットの被スパッタ面を臨む空間に電界を設定してスパッタ放電を生じさせる基板用スパッタ電源とを備えてスパッタ放電によりスパッタされたターゲットから放出されるスパッタ粒子を基板に到達させて基板の表面に成膜処理を施すスパッタリング装置に使用される被覆用部材であるとともに、基板ホルダーに基板に代えて保持される被覆用部材であって、前記成膜処理の際にスパッタチャンバー内の基板以外の表面に堆積した膜である成膜時堆積膜より小さな応力で膜が堆積する材料から成る部材本体と、基板ホルダーを介してスパッタ放電用の電界が設定された際にその放電をマグネトロン放電にする磁石とから成り、スパッタ放電によって放出するスパッタ粒子が堆積させる膜により前記成膜時堆積膜が被覆されるものであることを特徴とする被覆用部材。
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