JP4537479B2 - スパッタリング装置 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置や磁性記憶媒体などの製造工程において、基板に材料を堆積するために用いられるスパッタリング装置に関する。
基板に薄膜を堆積させるスパッタリング装置は、真空に排気された真空容器と、真空容器内において、基板に堆積すべき材料で作られたターゲットとよばれる蒸着源を保持するターゲットホルダーと、基板を支持する基板ホルダーとを有する。基板に薄膜を堆積させる工程において、スパッタリング装置は、真空容器内にＡｒ等のガスを導入し、さらにターゲットに高電圧を印加してプラズマを発生させる。放電プラズマ中の荷電粒子によるターゲットのスパッタ現象を利用してターゲット材料を基板ホルダーに支持された基板に付着させる。
プラズマ中の正イオンが負の電位のターゲット材料に入射すると、ターゲット材料からターゲット材料の原子分子が弾き飛ばされる。これをスパッタ粒子と呼ぶ。このスパッタ粒子が基板に付着してターゲット材料を含む膜が形成される。スパッタリング装置では、通常、ターゲット材料と基板との間に、シャッターと呼ばれる開閉自在な遮蔽板が設けられている。
シャッターは主に以下の３つの目的に用いられる。第一の目的として、放電が安定するまで、スパッタ粒子が飛散するのを防止するためにシャッターは用いられる。具体的には、スパッタリング装置において、プラズマは、高電圧印加と同時に生成されるものではなく、通常は電圧印加から0.1秒程度の遅延時間をもって生成されたり、あるいは電圧を印加してもプラズマが生成されなかったり、生成されても放電開始直後にはプラズマが不安定である等の現象が起きる。これらの現象により、安定した膜厚や膜質で成膜ができないという問題が生じる。この問題を回避するために、シャッターが閉じられた状態で放電を開始し、放電が安定した後にシャッターを開けて、基板へスパッタ粒子が堆積するようにする、所謂プリスパッタを実施するためにシャッターが用いられる。
第二の目的として、シャッターは、コンディショニングを行なうために用いられる。コンディショニングとは、基板へ成膜する目的ではなく、特性安定のために行なわれる放電のことである。
例えば、生産のための連続成膜の開始前に、真空容器内部の雰囲気を安定させるために連続成膜条件と同じ条件の放電が行なわれる。特に、導入するガスを、窒素や酸素などの反応性ガスあるいは反応性ガスとＡｒの混合ガスとしターゲット材料の酸化物や窒化物を堆積する反応性スパッタ法の場合には、安定な堆積のために、真空容器内面を連続成膜で成膜するのと同じ状態にしておくことが重要である。
しかし、スパッタ粒子は真空容器内面のみならず、基板ホルダーの基板載置面にも付着する。ターゲットのスパッタ面からみて基板ホルダーの基板載置面を隠し、真空容器内面は隠さないように基板ホルダー付近に設けられたシャッターを用いて、シャッターを閉じて基板載置面には膜がつかないようにしながら、不活性ガスと反応性ガスを真空容器内に導入してから放電を行なう。これにより、真空容器内面に窒化物や酸化物が付着する。あらかじめ真空容器内面に窒化物や酸化物を十分付着させてから、基板への堆積を開始することで、堆積する薄膜の膜質を安定化させることができる。
コンディショニングはまた、生産のための連続成膜の途中で、生産条件とは異なる条件で放電する場合もある。例えば反応性スパッタ法により基板上へ応力の強い膜の堆積を連続して行なうと、真空容器内部の防着シールド等に付着した膜が剥がれてパーティクルとなるため、これを防止するために、非反応性スパッタ法による金属膜の成膜が定期的に実施されることがある。例えばＴｉＮを連続成膜する場合には、定期的にＴｉ成膜のコンディショニングが行なわれる。ＴｉＮのみを連続成膜すると真空容器内部の防着シールド等に付着したＴｉＮ膜が剥がれてしまうが、定期的にＴｉ成膜のコンディショニングを行なうと、これを防止することができる。
第三の目的として、生産のための連続成膜を行う前に、汚染又は酸化したターゲット表面を予めスパッタして、ターゲットの汚染又は酸化した部分を除去する際にシャッターは用いられる。具体的には、ターゲットを製造する際その最終工程において旋盤等の機械加工によりターゲットの成形が行われる。このとき研削工具から発生する汚染物質がターゲット表面に付着したり、あるいはターゲットの輸送中にターゲット表面が酸化したりしてしまうため、成膜の前にターゲット表面を十分にスパッタし、清浄なターゲットの表面を露出させることが必要とされる。こうした場合、汚染又は酸化されたターゲット粒子が基板ホルダーの基板設置面に付着しないようにシャッターを閉じた状態でスパッタを行なう、所謂ターゲットクリーニングのためにシャッターが用いられる。
ところで、近年のデバイスの高性能化要求を背景に、スパッタリング工程において半導体基板裏面に付着したターゲット材料が次工程以降に持ち込まれて次工程以降の装置を汚染させたり、あるいは基板裏面に付着したターゲット材料が剥がれ落ちたりして、デバイス性能を悪化させる問題がおきている。ここで、基板裏面を媒体とした他装置への汚染は、基板が置かれる部分の基板ホルダー表面へのターゲット材料の付着量が例えば１×１０11atms/cm2程度の極めて微量であっても影響が大きいので、厳重な管理が要求されている。
この問題は、シャッターを閉じていてもシャッターの周囲には隙間があるため、微量なスパッタ粒子が隙間を通過するために発生する。すなわち、コンディショニングやターゲットクリーニング中に基板ホルダーにスパッタ粒子が付着し、そして著しい場合には膜が堆積し、これが基板裏面に付着し基板の汚染となるばかりでなく、これが次工程に輸送されるため、他の製造装置を汚染させることによるものである。
ターゲットクリーニング時やプリスパッタ時のスパッタ粒子の廻り込みの問題を回避するための技術としては、例えば、特許文献１には、ターゲット周囲に筒型のカソードカバーを設置し、カソードカバーの開口部にシャッターを設ける技術が開示されている。この方法はスパッタ粒子の廻り込みを防止する手段として有効ではある。
また、特許文献２や特許文献３には、基板とターゲット又は基板と蒸着源の間に２枚のシャッターを持つ装置が開示されている。
特開平８−２６９７０５号公報
特開２００２−３０２７６３号公報
特開平８−７８７９１号公報
しかし、特許文献１における装置においては、シャッターを筒型カバーと接触させ放電させると、シャッターを開閉したときにシャッターに付着した膜が筒型カバーの先端と接触して、剥がされてしまい、パーティクルとなってしまう。また、そもそもシャッターと筒型カバーの接触部にも膜がつくため、シャッターと筒型カバーを離したとたんに接触部付近の膜が断裂して剥離してパーティクルとなるため、パーティクルが発生しないようにシャッターを開閉することが困難であった。このパーティクルを防ぐためには筒とシャッターを接触させない程度にわずかに離して設置する必要があった。このため原子数レベルのスパッタ粒子の廻り込みを防ぐことが出来なかった。
また、特許文献２及び３においては、安定な状態で成膜が開始できる利点はあるが、近年要求される微量レベルの、基板ホルダーの基板載置面に対して、スパッタ粒子の廻り込みの問題を解決するものではなかった。
従来の方法では、近年要求されるレベルの汚染防止に対しては不十分であった。
上記の従来技術の問題に鑑み、本発明は、コンディショニング、プリスパッタおよびターゲットクリーニングを目的とする放電を行なう際、スパッタ粒子が基板ホルダーの基板載置面に付着するのを防止するスパッタリング装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成する本発明にかかるスパッタリング装置は、
真空容器内に設けられ、基板に成膜するためのターゲットを保持するターゲットホルダーと、
前記基板を載置する基板ホルダーと、
前記基板ホルダーの近傍に配置され、前記基板ホルダーと前記ターゲットホルダーとの間を遮蔽する閉状態、または前記基板ホルダーと前記ターゲットホルダーとの間を開放する開状態にするための第１の遮蔽部材と、
前記第１の遮蔽部材を前記開状態に、または前記閉状態に開閉駆動するための第１の開閉駆動手段と、
前記基板ホルダーの面上でかつ前記基板の外周部に設置されている、リング形状を有する第２の遮蔽部材と、
前記第２の遮蔽部材が設置された前記基板ホルダーを、前記閉状態の前記第１の遮蔽部材に向けて接近させるために、前記基板ホルダーを可動させるための駆動手段と、を備え、
前記第１の遮蔽部材には、前記第２の遮蔽部材方向に伸びた少なくとも１つのリング形状を有する第１の突起部が形成されており、
前記第２の遮蔽部材には、前記第１の遮蔽部材方向に伸びた少なくとも１つのリング形状を有する第２の突起部が形成されており、
前記駆動手段により前記基板ホルダーが接近した位置で、前記第１の突起部と前記第２の突起部とが、非接触の状態で嵌り合う
ことを特徴とする。
真空容器内に設けられ、基板に成膜するためのターゲットを保持するターゲットホルダーと、
前記基板を載置する基板ホルダーと、
前記基板ホルダーの近傍に配置され、前記基板ホルダーと前記ターゲットホルダーとの間を遮蔽する閉状態、または前記基板ホルダーと前記ターゲットホルダーとの間を開放する開状態にするための第１の遮蔽部材と、
前記第１の遮蔽部材を前記開状態に、または前記閉状態に開閉駆動するための第１の開閉駆動手段と、
前記基板ホルダーの面上でかつ前記基板の外周部に設置されている、リング形状を有する第２の遮蔽部材と、
前記第２の遮蔽部材が設置された前記基板ホルダーを、前記閉状態の前記第１の遮蔽部材に向けて接近させるために、前記基板ホルダーを可動させるための駆動手段と、を備え、
前記第１の遮蔽部材には、前記第２の遮蔽部材方向に伸びた少なくとも１つのリング形状を有する第１の突起部が形成されており、
前記第２の遮蔽部材には、前記第１の遮蔽部材方向に伸びた少なくとも１つのリング形状を有する第２の突起部が形成されており、
前記駆動手段により前記基板ホルダーが接近した位置で、前記第１の突起部と前記第２の突起部とが、非接触の状態で嵌り合う
ことを特徴とする。
あるいは、本発明にかかるスパッタリング装置は、
真空容器内に設けられ、基板に成膜するためのターゲットを保持するターゲットホルダーと、
前記基板を載置する基板ホルダーと、
前記基板ホルダーの近傍に配置され、前記基板ホルダーと前記ターゲットホルダーとの間を遮蔽する閉状態、または前記基板ホルダーと前記ターゲットホルダーとの間を開放する開状態にするための第１の遮蔽部材と、
前記第１の遮蔽部材を前記開状態に、または前記閉状態に開閉駆動するための第１の開閉駆動手段と、
前記基板ホルダーの面上でかつ前記基板の外周部に設置されている、リング形状を有する第２の遮蔽部材と、
前記閉状態の前記第１の遮蔽部材を、前記第２の遮蔽部材が設置された前記基板ホルダーに向けて接近させるために、前記第１の遮蔽部材を可動させるための駆動手段と、を備え、
前記第１の遮蔽部材には、前記第２の遮蔽部材方向に伸びた少なくとも１つのリング形状を有する第１の突起部が形成されており、
前記第２の遮蔽部材には、前記第１の遮蔽部材方向に伸びた少なくとも１つのリング形状を有する第２の突起部が形成されており、
前記駆動手段により前記第１の遮蔽部材が接近した位置で、前記第１の突起部と前記第２の突起部とが、非接触の状態で嵌り合う
ことを特徴とする。
真空容器内に設けられ、基板に成膜するためのターゲットを保持するターゲットホルダーと、
前記基板を載置する基板ホルダーと、
前記基板ホルダーの近傍に配置され、前記基板ホルダーと前記ターゲットホルダーとの間を遮蔽する閉状態、または前記基板ホルダーと前記ターゲットホルダーとの間を開放する開状態にするための第１の遮蔽部材と、
前記第１の遮蔽部材を前記開状態に、または前記閉状態に開閉駆動するための第１の開閉駆動手段と、
前記基板ホルダーの面上でかつ前記基板の外周部に設置されている、リング形状を有する第２の遮蔽部材と、
前記閉状態の前記第１の遮蔽部材を、前記第２の遮蔽部材が設置された前記基板ホルダーに向けて接近させるために、前記第１の遮蔽部材を可動させるための駆動手段と、を備え、
前記第１の遮蔽部材には、前記第２の遮蔽部材方向に伸びた少なくとも１つのリング形状を有する第１の突起部が形成されており、
前記第２の遮蔽部材には、前記第１の遮蔽部材方向に伸びた少なくとも１つのリング形状を有する第２の突起部が形成されており、
前記駆動手段により前記第１の遮蔽部材が接近した位置で、前記第１の突起部と前記第２の突起部とが、非接触の状態で嵌り合う
ことを特徴とする。
本発明によれば、コンディショニング、プリスパッタおよびターゲットクリーニングを目的とする放電を行なう際、スパッタ粒子が基板ホルダーの基板載置面に付着するのを防止するスパッタリング装置の提供が可能になる。
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。
図１Ａ、図１Ｂ、図２、及び図３を参照して、スパッタリング装置（以下、「成膜装置」ともいう）の全体構成について説明する。図１Ａは、本発明の実施形態にかかる成膜装置１の概略図である。成膜装置１は、真空容器２と、排気ポート８を通じて真空容器２内を排気するターボ分子ポンプ４８とドライポンプ４９とを有する真空排気装置と、真空容器２内へ不活性ガスを導入することのできる不活性ガス導入系１５と、反応性ガスを導入することのできる反応性ガス導入系１７と、を備えている。
排気ポート８は、例えば矩形断面の導管であり、真空容器２とターボ分子ポンプ４８との間を繋いでいる。排気ポート８とターボ分子ポンプ４８の間には、メンテナンスを行うときに、成膜装置１とターボ分子ポンプ４８との間を遮断するためのメインバルブ４７が設けられている。
不活性ガス導入系１５には、不活性ガスを供給するための不活性ガス供給装置（ガスボンベ）１６が接続されている。不活性ガス導入系１５は、不活性ガスを導入するための配管と、不活性ガスの流量を制御するためのマスフローコントローラー、ガスの供給を遮断したり開始したりするためのバルブ類と、そして必要に応じて減圧弁やフィルターなどから構成されており、図示しない制御装置により指定されるガス流量を安定して流すことができる構成となっている。不活性ガスは、不活性ガス供給装置１６から供給され不活性ガス導入系１５で流量制御されたのち、後述のターゲット４の近傍に導入されるようになっている。
反応性ガス導入系１７には反応性ガスを供給するための反応性ガス供給装置（ガスボンベ）１８が接続されている。反応性ガス導入系１７は、反応性ガスを導入するための配管と、不活性ガスの流量を制御するためのマスフローコントローラー、ガスの流れを遮断したり開始したりするためのバルブ類と、そして必要に応じて減圧弁やフィルターなどから構成されており、図示しない制御装置により指定されるガス流量を安定に流すことができる構成となっている。
反応性ガスは、反応性ガス供給装置１８から供給され反応性ガス導入系１７で流量制御されたのち、後述の基板１０を保持する基板ホルダー７の近傍に導入されるようになっている。不活性ガスと反応性ガスとは、真空容器２に導入されたのち、後述のようにスパッタ粒子を発生させ、あるいは膜を形成するために使用されたのち、排気ポート８を通過してターボ分子ポンプ４８とドライポンプ４９とによって排気される。
真空容器２内には、被スパッタ面が露出しているターゲット４をバックプレート５を介して保持するターゲットホルダー６と、ターゲット４から放出されたスパッタ粒子が到達する所定の位置に基板１０を保持する基板ホルダー７と、が設けられている。また、真空容器２には、真空容器２の圧力を測定するための圧力計４１が設けられている。真空容器２の内面は接地されている。ターゲットホルダー６と基板ホルダー７との間の真空容器２の内面には接地された筒状のシールド４０（防着シールド部材）が設けられており、シールド４０（防着シールド部材）は、スパッタ粒子が真空容器２の内面に直接付着するのを防止している。
スパッタ面から見たターゲット４の背後には、マグネトロンスパッタリングを実現するためのマグネット１３が配設されている。マグネット１３は、マグネットホルダー３に保持され、図示しないマグネットホルダー回転機構により回転可能となっている。ターゲットのエロージョンを均一にするため、放電中には、このマグネット１３は回転している。
ターゲット４は、基板１０に対して斜め上方に配置された位置（オフセット位置）に設置されている。すなわち、ターゲット４のスパッタ面の中心点は、基板１０の中心点の法線に対して所定の寸法ずれた位置にある。ターゲットホルダー６には、スパッタ放電用電力を印加する電源１２が接続されている。図１Ａに示す成膜装置１は、ＤＣ電源を備えているが、これに限定されるものではなく、例えば、ＲＦ電源を備えていてもよい。ＲＦ電源を用いた場合には電源１２とターゲットホルダー６との間に整合器を設置する必要がある。
ターゲットホルダー６は、絶縁体３４により真空容器２から絶縁されており、またＣｕ等の金属製であるのでＤＣ又はＲＦの電力が印加された場合には電極となる。なお、ターゲットホルダー６は、図示しない水路を内部に持ち、図示しない水配管から供給される冷却水により冷却可能に構成されている。ターゲット４は、周知のとおり、基板へ成膜したい材料成分から構成される。膜の純度に関係するため、高純度のものが望ましい。ターゲット４とターゲットホルダー６の間に設置されているバックプレート５は、Ｃｕ等の金属から出来ており、ターゲット４を保持している。
ターゲットホルダー６の近傍には、ターゲットシャッター１４がターゲットホルダー６を覆うように設置されている。ターゲットシャッター１４は、それぞれのシャッター部材を独立して開閉することが可能な２重回転シャッターの構造を有している。ターゲットシャッター１４は、基板ホルダー７とターゲットホルダー６との間を遮蔽する閉状態、または基板ホルダー７とターゲットホルダー６との間を開放する開状態にするための遮蔽部材（第３の遮蔽部材）として機能する。また、ターゲットシャッター１４には、二重シャッターを別々に開閉可能なように、ターゲットシャッター駆動機構３３が設けられている。
基板ホルダー７の面上で、かつ基板１０の載置部分の外縁側（外周部）には、リング形状を有する第２の遮蔽部材（以下、「基板周辺カバーリング２１」ともいう）が設けられている。基板周辺カバーリング２１は、基板ホルダー７上に載置された基板１０の成膜面以外の場所へスパッタ粒子が付着することを防止している。ここで、成膜面以外の場所とは、基板周辺カバーリング２１によって覆われる基板ホルダー７の表面のほかに、基板１０の側面や裏面が含まれる。基板ホルダー７には、基板ホルダー７を上下動したり、所定の速度で回転したりするための基板ホルダー駆動機構３１が設けられている。基板ホルダー駆動機構３１は、基板ホルダー７を、閉状態の基板シャッター１９（第１の遮蔽部材）に向けて上昇させ、または基板シャッター１９（第１の遮蔽部材）に対して降下させるために、基板ホルダー７を上下動させることが可能である。
基板１０の近傍で、基板ホルダー７とターゲットホルダー６との間には、基板シャッターが配置されている。基板シャッター１９は、基板シャッター支持部材２０により基板１０の表面を覆うように支持されている。基板シャッター駆動機構３２は基板シャッター支持部材２０を回転させることにより、基板の表面付近の位置において、ターゲット４と基板１０との間に基板シャッター１９が挿入される（閉状態）。基板シャッター１９がターゲット４と基板１０との間に挿入されることによりターゲット４と基板１０との間は遮蔽される。また、基板シャッター駆動機構３２の動作によりターゲットホルダー６（ターゲット４）と基板ホルダー７（基板１０）との間から基板シャッター１９が退避すると、ターゲットホルダー６（ターゲット４）と基板ホルダー７（基板１０）との間は開放される（開状態）。基板シャッター駆動機構３２は、基板ホルダー７とターゲットホルダー６との間を遮蔽する閉状態、または基板ホルダー７とターゲットホルダー６との間を開放する開状態にするために、基板シャッター１９を開閉駆動する。
基板シャッター１９は排気ポート８の中に退避可能に構成されている。図１Ａに示すように基板シャッター１９の退避場所が高真空排気用のターボ分子ポンプ４８までの排気経路の導管に納まるようにすれば、装置面積を小さく出来て好適である。
基板シャッター１９はステンレスやアルミニウム合金により構成させている。また、耐熱性が求められる場合はチタンあるいはチタン合金で構成されることもある。基板シャッター１９の表面は、少なくともターゲット４に向いた面には、サンドブラスト等によりブラスト加工され表面に微小な凸凹が設けられている。こうすることで、基板シャッター１９に付着した膜が剥離しにくくなっており、剥離により発生するパーティクルを低減させることができる。なお、ブラスト加工の他に、金属溶射処理等で金属薄膜を基板シャッター１９の表面に作成しても良い。この場合、溶射処理はブラスト加工のみよりも高価だが、基板シャッター１９を取り外して付着した膜を剥離するメンテナンス時、溶射膜ごと付着膜を剥離すれば良いという利点がある。また、スパッタされた膜の応力が溶射薄膜により緩和され、膜の剥離を防止する効果もある。
次に、図２及び図３を参照して、基板周辺カバーリング２１及び基板シャッター１９の形状を詳細に説明する。図３は、基板シャッター１９に対向した基板周辺カバーリング２１の概略を示す図である。基板周辺カバーリング２１には、基板シャッター１９の方向に伸びたリング形状を有する突起部が形成されている。このように、基板周辺カバーリング２１はリング状であり、そして基板周辺カバーリング２１の基板シャッター１９に対向した面には、同心円状の突起部（突起２１ａ、２１ｂ）が設けられている。
図２は、基板周辺カバーリング２１に対向した基板シャッター１９の概略を示す図である。基板シャッター１９には、基板周辺カバーリング２１の方向に伸びたリング形状を有する突起部が形成されている。基板周辺カバーリング２１に対向した基板シャッター１９の面には突起部（突起１９ａ）が設けられている。なお、突起２１ａ、突起１９ａ、突起２１ｂの順に、その円周は大きく形成されている。
基板ホルダー駆動機構３１により基板ホルダーが上昇した位置で、突起１９ａと突起２１ａ、２１ｂとが、非接触の状態で嵌り合う。あるいは、基板シャッター駆動機構３２により基板シャッター１９が降下した位置で、突起１９ａと突起２１ａ、２１ｂとが、非接触の状態で嵌り合う。この場合、複数の突起２１ａ、２１ｂにより形成される凹部に、他方の突起１９ａが非接触の状態で嵌り合う。
図１Ｂは、図１Ａで示した成膜装置１を動作させるための主制御部１００のブロック図である。主制御部１００は、スパッタ放電用電力を印加する電源１２、不活性ガス導入系１５、反応性ガス導入系１７、基板ホルダー駆動機構３１、基板シャッター駆動機構３２、ターゲットシャッター駆動機構３３、圧力計４１、及びゲートバルブとそれぞれ電気的に接続されており、後述する成膜装置の動作を管理し、制御できるように構成されている。
なお、主制御部１００に具備された記憶装置６３には、本発明に係るコンディショニング、およびプリスパッタを伴う基板への成膜方法等を実行する制御プログラムが格納されている。例えば、制御プログラムは、マスクＲＯＭとして実装される。あるいは、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などにより構成される記憶装置６３に、外部の記録媒体やネットワークを介して制御プログラムをインストールすることも可能である。
次に、図４Ａ乃至４Ｃを参照して、基板シャッター１９と基板周辺カバーリング２１との位置関係を説明する。図４Ａは、基板シャッター１９と基板周辺カバーリング２１とは接近して、その相対した面の突起部が組み合わさることで、ラビリンスシールが形成された状態（以後、「位置Ａ」と称す。）を示している。なお、ここでいうラビリンスシールとは、非接触シールの一種であり、対向する面に形成されたそれぞれの突起部（２１ａ、２１ｂにより形成される凹部と、１９ａにより形成される凸部）が嵌りあった状態で、非接触の状態、すなわち、凹部と凸部との間に一定の隙間が形成されたものをいう。突起部（凹部と凸部）が嵌り合うことにより、基板シャッター１９と基板ホルダー７との間の開口部（隙間）が遮蔽されるので、基板ホルダー７の表面等にスパッタ粒子が付着するのを防止することができる。
図４Ａに示す、 ラビリンスシールが形成された状態（位置Ａ）において、基板シャッター１９の平坦面に対する突起の高さをＨ１、基板周辺カバーリング２１の平坦面に対する突起の高さをＨ２、基板シャッター１９と基板周辺カバーリング２１との平坦面の間の距離をＤ１とする。このとき、ラビリンスシールが形成された状態（位置Ａ）では、Ｄ１＜Ｈ１＋Ｈ２の関係が満たされる。
位置Ａのラビリンスシールが形成された状態では、基板シャッター１９の突起１９ａ、基板周辺カバーリング２１ａ、２１ｂの３つの突起が互いに嵌め合った状態になっている。なお、後述するように、この状態で、コンディショニング処理を行なうので、基板ホルダー７の表面にスパッタ粒子が付着するのを防止することができる。
図４Ｂは、基板シャッター１９の開閉時に、基板シャッター１９と基板周辺カバーリング２１が接触しない最小限度の距離が保たれた状態（以後、「位置Ｂ」と称す。）を示している。位置Ｂにおいて、Ｄ１＞Ｈ１＋Ｈ２の関係が満たされる。
図４Ｃは、基板シャッター１９と基板ホルダー７との間の距離が最大限度に広がった状態（以後、「位置Ｃ」と称す。）を示している。位置Ｃの状態にある基板シャッター１９と基板周辺カバーリング２１との間に形成される間隙から、基板を基板ホルダー７の基板載置面に搬送することができる。なお、本実施形態では、基板ホルダー７を上下動することにより基板周辺カバーリング２１の位置を動かし、基板シャッター１９と基板周辺カバーリング２１の間隔の調整をおこなっているが、この例に限定されず、例えば、基板シャッター駆動機構３２が基板シャッター１９を上下動するように構成してもよい。すなわち、基板シャッター駆動機構３２は、閉状態の基板シャッター１９（第１の遮蔽部材）を、基板周辺カバーリング２１（第２の遮蔽部材）が設置された基板ホルダー７に向けて降下させ、または基板ホルダー７に対して上昇させるために、基板シャッター１９（第１の遮蔽部材）を上下動させることが可能である。
あるいは、基板シャッター駆動機構３２及び基板ホルダー駆動機構３１が基板シャッター１９と、基板ホルダー７とを、それぞれ上下方向に動かして、位置Ｃの状態にすることも可能である。
本実施形態では基板シャッター支持部材２０は、回転動作により基板シャッター１９を開閉しているが、ターゲット４と基板１０との間を開閉することができれば、例えば、レールなどの摺動機構等を用いて、横方向へ基板シャッター１９をスライドさせることも可能である。ただし、基板シャッター１９をスライドさせる場合、レールなどの摺動機構等の発塵が問題となることもあるので、回転式のシャッターの方が、より望ましい。
（コンディショニング時の動作）
次に、図５Ａ乃至５Ｆを参照して、コンディショニング時における成膜装置１の動作を説明する。なお、ここでコンディショニング処理とは、基板への成膜に影響しないように、シャッター１９を閉じた状態で、成膜特性を安定させるために放電を行い、スパッタ粒子をチャンバーの内壁等に付着させる処理をいう。
次に、図５Ａ乃至５Ｆを参照して、コンディショニング時における成膜装置１の動作を説明する。なお、ここでコンディショニング処理とは、基板への成膜に影響しないように、シャッター１９を閉じた状態で、成膜特性を安定させるために放電を行い、スパッタ粒子をチャンバーの内壁等に付着させる処理をいう。
まず、主制御部１００は、基板シャッター駆動機構３２に基板シャッター１９を閉鎖するように指示する。次に、主制御部１００は、ターゲットシャッター駆動機構３３にターゲットシャッター１４を閉鎖するように指示する。主制御部１００の指示により、ターゲットシャッター１４と、基板シャッター１９と、が閉じた状態になる。この状態で、基板ホルダー７は、待機位置である位置Ｃに配置しておく。
続いて、主制御部１００は、基板ホルダー駆動機構３１に上昇動作を実施するように指示することにより、基板ホルダー７は待機位置である位置Ｃ（図４Ｃ）からラビリンスシールが形成される位置（位置Ａ（図４Ａ））へ上昇移動する（図５Ａ）。
次に、主制御部１００は、図５Ｂに示すように、ターゲットシャッター１４を閉じた状態で、ターゲット付近の不活性ガス導入系１５から、不活性ガス（Ａｒの他Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ）を導入するように、不活性ガス導入系１５を制御する制御装置に指示する。この際、図５Ｂに示すようにターゲット付近へ不活性ガスを導入することで、ターゲット付近の圧力は基板付近と比較して高くなるため、放電し易い状態になっている。この状態で、電源１２よりターゲットへ電力を印加し、放電を開始する。この際、基板シャッター１９と基板周辺カバーリング２１との間にはラビリンスシールが形成されているので、基板ホルダー７の基板載置面へスパッタ粒子が付着するのを防止することができる。
次に、主制御部１００は、図５Ｃに示すように、ターゲットシャッター駆動機構３３を駆動させ、ターゲットシャッター１４を開くように指示する。これにより、チャンバーの内壁へのコンディショニングが開始される。ターゲット４から飛び出したスパッタ粒子がチャンバーの内壁に付着して膜が堆積される。なお、内壁にシールド４０が設けられている場合には、ターゲットを望むシールド４０の表面にスパッタ粒子が付着して膜が堆積される。ただし基板シャッター１９と基板周辺カバーリング２１との間にはラビリンスシールが形成されているので、基板ホルダー７の基板載置面にスパッタ粒子が廻り込むのを防止することができる。この状態で、チャンバーの内壁又はシールド等の構成部材に膜を形成する、いわゆるコンディショニングを行なう。このようにしてコンディショニングを行なうことで、シャッター開放時におけるスパッタ粒子と反応性ガスの反応を安定させることができる。なお、反応性スパッタ放電によるコンディショニングを行ないたいときは、このとき反応性ガス導入系１７から基板付近へ反応性ガスを導入する。
所定時間放電したのち、主制御部１００は、電源１２に対して電力の印加を停止させることで、放電を停止する（図５Ｄ）。このとき、シールド４０、ターゲットシャッター１４、基板シャッター１９、その他のターゲットに面していた面には、堆積膜５１が堆積された状態になっている。
次に、図５Ｅに示すように、主制御部１００は、不活性ガス導入系１５を制御する制御装置に対して、不活性ガスの供給を停止するように指示する。主制御部１００は、反応性ガスを供給しているときは反応性ガスの供給も停止するように反応性ガス導入系１７に指示する。その後、主制御部１００は、ターゲットシャッター１４（２重回転シャッター）を閉鎖するようにターゲットシャッター駆動機構３３に指示する。
主制御部１００は、図５Ｆに示すように、基板ホルダー７を位置Ａから位置Ｃの状態に移動するように基板ホルダー駆動機構３１に指示し、コンディショニングが完了する。
以上の手順により、基板ホルダー７の基板載置面へのスパッタ粒子の廻り込みを防止して、コンディショニングを行なうことができる。
なお、成膜以前にターゲットに付着した不純物や酸化物を除去する、ターゲットクリーニング時の動作は、上述したコンディショニング時の動作と同様の手順により実現することができる。
（プリスパッタ動作および基板への成膜）
次に、図６Ａ乃至６Ｉを参照して、プリスパッタ動作および基板上への成膜を行う場合の成膜装置１の動作を説明する。基板それぞれの成膜はすべて、プリスパッタを行なってから、基板上への成膜を行なう。ここで、プリスパッタとは、基板への成膜に影響しないように、シャッターが閉じた状態で、放電を安定させるために行なうスパッタのことをいう。
次に、図６Ａ乃至６Ｉを参照して、プリスパッタ動作および基板上への成膜を行う場合の成膜装置１の動作を説明する。基板それぞれの成膜はすべて、プリスパッタを行なってから、基板上への成膜を行なう。ここで、プリスパッタとは、基板への成膜に影響しないように、シャッターが閉じた状態で、放電を安定させるために行なうスパッタのことをいう。
まず、主制御部１００は、基板シャッター駆動機構３２に基板シャッター１９を閉鎖する（位置Ａの状態にする）ように指示する。次に、主制御部１００は、ターゲットシャッター駆動機構３３にターゲットシャッター１４（２重回転シャッター）を閉鎖するように指示する。これにより、ターゲットシャッター１４（２重回転シャッター）と、基板シャッター１９と、が閉じた状態になる（図６Ａ）。この状態で、基板ホルダー７は、待機位置である位置Ｃに配置しておく。
次に、主制御部１００は、図６Ｂに示すように、チャンバー壁のゲートバルブ４２を開放し、このゲートバルブ４２から、チャンバー外の基板搬送手段（不図示）によって基板１０を搬入するように指示する。そして基板シャッター１９と基板周辺カバーリング２１との間から基板１０を搬入し、さらにチャンバー外の基板搬送手段と基板ホルダー内のリフト機構（不図示）との協同により、基板ホルダー７の基板載置面へ基板１０を載置する。
主制御部１００は、図６Ｃに示すようにゲートバルブ４２を閉め、基板ホルダー駆動機構３１によって基板ホルダー７を位置Ｃ（図４Ｃ）から位置Ｂ（図４Ｂ）の状態に移動させる。位置Ｂは、ターゲット４と基板１０の位置関係が成膜分布等の点から最適であるような点であることが好ましい。
続いて、主制御部１００は、図６Ｄに示すように、基板ホルダー駆動機構３１を駆動することにより、基板ホルダー７を回転させる。ターゲット付近に設けられた不活性ガス導入系１５から、不活性ガス（Ａｒの他Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ）を導入する。主制御部１００は、ターゲットへ電源１２より電力を印加し、放電を開始する。このように、基板シャッター１９を閉じた状態で、スパッタを開始することにより、基板へスパッタ粒子が付着するのを防止することができる。
放電を安定させる所定時間（３〜１５秒間）の放電安定時間のあと、主制御部１００は、図６Ｅに示すように、ターゲットシャッター１４を開き、プリスパッタを開始する。なお、このとき放電が開始しないなど異常が発生した場合には、主制御部１００は、放電電圧電流の監視により、それを検知し、成膜シーケンスを停止することができる。問題が無いときには前述の通りターゲットシャッター１４が開かれるので、スパッタ粒子がチャンバーの内壁に付着して膜が堆積される。反応性スパッタによる成膜を行なう場合には、このとき基板付近の反応性ガス導入系１７から反応性ガスを導入する。内壁のシールド４０のシールド表面にスパッタ粒子が付着して膜が堆積される。
基板シャッター１９は閉じられており、ラビリンスシールが形成されているコンディショニング時の位置Ａよりもこの位置Ｂではスパッタ粒子の廻り込みを防ぐ機能は弱いが、その後の基板シャッター１９の開放動作を迅速に実行することができる。つまり、プリスパッタの時間は、例えば、５秒から長くとも２０秒程度であり、コンディショニング時間（数百秒から数千秒）に比べてとても短く、さらに基板ホルダー７の基板載置面には既に基板１０が載置されているので、わずかに廻り込むスパッタ粒子は、多くの場合問題とはならない。なお、もしもわずかに廻り込むスパッタ粒子が成膜に対して問題となる場合には、このプリスパッタの間、基板シャッター１９を位置Ａとしておくと、プリスパッタ中のスパッタ粒子の廻り込みを防ぎ、さらに高品位の膜が成膜できる。この状態で、チャンバーの内壁やシールド等の内部部品に成膜時と同じ膜を形成しながら放電雰囲気の安定を待つ、すなわちプリスパッタ放電を行なう。
図６Ｆに示すように必要な時間だけプリスパッタを行なった後、主制御部１００は、基板シャッター駆動機構３２により基板シャッター１９を開けて、基板１０への成膜を開始する。
図６Ｇに示すように、所定の時間放電したのち、主制御部１００は、電力の印加を止めることで、放電を停止するとともに、不活性ガスの供給を停止する。さらに主制御部１００は、反応性ガスを供給しているときは反応性ガスの供給も停止する。主制御部１００は、基板シャッター１９とターゲットシャッター１４（２重回転シャッター）を閉鎖する。図６Ｈに示すように、主制御部１００は、基板ホルダー７を位置Ｂから位置Ｃの状態に移動させる。
図６Ｉに示すように、チャンバーの図示しないゲートバルブを開け、搬入時と逆順序で基板を搬出して、プリスパッタおよび基板への成膜処理を完了する。
以上の手順により、シャッター機構を動作させることにより、基板へのスパッタ粒子の侵入を防ぎ、高品質の成膜を形成することが可能になる。
本実施形態にかかるスパッタリング装置に拠れば、コンディショニング、プリスパッタおよびターゲットクリーニングを目的とする放電を行なう際、スパッタ粒子が基板ホルダーの基板載置面に付着するのを防止するスパッタリング装置を提供することが可能になる。
（変形例１）
図７Ａ乃至７７Ｇを参照して、基板シャッター１９と基板周辺カバーリング２１により形成されるラビリンスシールの変形例を説明する。
図７Ａ乃至７７Ｇを参照して、基板シャッター１９と基板周辺カバーリング２１により形成されるラビリンスシールの変形例を説明する。
図７Ａは、図１Ａに示す装置において基板シャッター１９と基板周辺カバーリング２１とにより形成されるラビリンスシールの拡大概略図である。このように、基板周辺カバーリングの突起２１ａと２１ｂの間の位置に対向して設けられた基板シャッターの突起１９ａにより、基板周辺カバーリング２１と基板シャッター１９の間にラビリンスシールを形成することができる。基板周辺カバーリング２１の突起が２つ（２１ａ、２１ｂ）の場合、基板シャッター１９の突起１９ａと、突起２１ａ、２１ｂとの間で、ラビリンスシャッターに形成されるシール空間の屈曲は、破線領域７１〜７４で示される４箇所になる。
ラビリンスシールの上下方向の間隔（図７ＡのＤ２）は、基板ホルダー７を上下動を制御することで変化させることができる。この場合、基板周辺カバーリング２１と基板シャッター１９は、接触しないしないように基板ホルダー７の上下動は主制御部１００により制御される。基板周辺カバーリング２１と基板シャッター１９が接触した場合、基板ホルダー７の基板載置場所にはスパッタ粒子は廻りこみは無くなるが、基板周辺カバーリング２１と基板シャッター１９の接触部からパーティクルが発生し、好ましくない。パーティクルはその後に搬送され処理される処理基板の成膜の膜質を悪化させ、デバイス収率や特性を悪化させるからである。
基板シャッター１９を開閉する場合、主制御部１００は、基板ホルダー駆動機構３１を動作させて、基板周辺カバーリング２１の突起（２１ａ、２１ｂ）が基板シャッター１９の突起（１９ａ）に接触しないような位置（位置Ｂ又は位置Ｃ）まで基板ホルダー７を下降させる。このような、基板シャッター１９の突起と基板周辺カバーリング２１の突起とが衝突（接触）しないように主制御部１００が行う制御は、以下に説明するラビリンスシールの変形例において同様である。
ラビリンスシールは、基板シャッター１９と基板周辺カバーリング２１に設けられた突起と突起又は溝の組合せにより形成される。基板シャッター１９と基板周辺カバーリング２１の少なくともどちらかが上下動可能であることが必要である。本実施形態では、基板ホルダー７を上下方向に駆動することによって基板周辺カバーリング２１の位置が上下方向に移動可能である。
基板シャッター１９と基板周辺カバーリング２１の突起の数は、それぞれ１つ以上あることが必要である。好ましくはどちらかの突起の数が２つ以上であることが、スパッタ粒子の廻り込みを防止する観点から望ましい。図１Ａに対応する図７Ａは、基板シャッター１９の突起が１つで基板周辺カバーリング２１の突起が２つある場合を例示している。
図７Ｂは、基板シャッター１９と基板周辺カバーリング２１の突起がそれぞれ１つずつの場合を例示している。基板周辺カバーリング２１の突起が１つ（２１ａ）の場合、基板シャッター１９の突起１９ａと、突起２１ａとの間で、ラビリンスシャッターに形成されるシール空間の屈曲は、破線領域７５、７６で示される２箇所になる。
図７Ｃは基板シャッター１９の突起が２つ（１９ａ、１９ｂ）で、基板周辺カバーリング２１の突起が１つ（２１ａ）の場合を例示している。図７Ｄは基板シャッター１９の突起が２つ（１９ａ、１９ｂ）で、基板周辺カバーリング２１の突起が２つ（２１ａ、２１ｂ）の場合を例示している。
また、突起が複数ある場合、例えば、図７Ｅのように突起の高さが異なっても良い。基板シャッター１９と基板周辺カバーリング２１が接触しない限り、基板シャッター１９と基板周辺カバーリング２１との平坦面の距離Ｄ１よりも突起の高さＨ１又はＨ２が長くても構わない。図７Ｅは、距離Ｄ１よりもＨ１が大きい一例である。
図７Ｅでは、基板シャッター１９に設けられている突起の高さが異なる例を示しているが、この例に限定されず、基板周辺カバーリング２１の突起の高さが異なるように構成することも可能である。
また基板シャッター１９と基板周辺カバーリング２１の突起の角やその付け根は全て直角でなくてもよく、加工やメンテナンスの容易性から、ラウンド形状でも構わない。
また、基板シャッター１９と基板周辺カバーリング２１のどちらかに溝があり、他方に突起があり、それらが相対してラビリンスシールを形成する図７Ｆのような構成でもよい。
また、基板周辺カバーリング２１は成膜中に基板の成膜面以外の部分（基板の端部（外周部））に成膜されないようにするマスク部材（シャドウリング）としての機能を有している。基板の端部（外周部）をスパッタ粒子の付着から守るために、例えば、図７Ｇのように、基板周辺カバーリング２１が基板の端部にオーバーラップする領域を有するようにしても良い。この場合、パーティクルの発生を防止するために、基板周辺カバーリング２１は基板１０に接触しないようにすることが好ましい。
（変形例２）
上述の実施形態においては、単一ターゲットを用いた例を挙げたが、図８のような複数のターゲットのスパッタ装置を使用してもよい。この場合、一方のターゲットが他方のターゲットからのスパッタ-粒子の付着により汚染するのを防止するため、それぞれのターゲットに対して、複数のターゲットシャッター１４を設ける必要がある。こうすることで、ターゲット相互のコンタミネーションを防ぐように動作することができる。
上述の実施形態においては、単一ターゲットを用いた例を挙げたが、図８のような複数のターゲットのスパッタ装置を使用してもよい。この場合、一方のターゲットが他方のターゲットからのスパッタ-粒子の付着により汚染するのを防止するため、それぞれのターゲットに対して、複数のターゲットシャッター１４を設ける必要がある。こうすることで、ターゲット相互のコンタミネーションを防ぐように動作することができる。
下記の実施例を参照して、突起の数に応じた、効果の相違を説明する。
（実施例１）
ＴｉＮ成膜時、定期的にチャンバー壁にＴｉを成膜することでチャンバー壁のＴｉＮの剥がれを防止する場合に、本発明を適用した場合を説明する。装置は上述の実施形態で説明した装置（図１Ａ）を使用している。ターゲット４は、Ｔｉを用いている。基板シャッター１９と基板周辺カバーリング２１の突起は、図７Ａに示すものを使用している。本実施例で使用した図７Ａの状態は、基板シャッター１９の突起の数が１つ、基板周辺カバーリング２１の突起の数が２つである。
ＴｉＮ成膜時、定期的にチャンバー壁にＴｉを成膜することでチャンバー壁のＴｉＮの剥がれを防止する場合に、本発明を適用した場合を説明する。装置は上述の実施形態で説明した装置（図１Ａ）を使用している。ターゲット４は、Ｔｉを用いている。基板シャッター１９と基板周辺カバーリング２１の突起は、図７Ａに示すものを使用している。本実施例で使用した図７Ａの状態は、基板シャッター１９の突起の数が１つ、基板周辺カバーリング２１の突起の数が２つである。
ＴｉＮ成膜前のコンディショニング放電（ロットプリスパッタ）は、後述のＴｉＮ成膜条件で１２００秒行なったのち、３００ｍｍ直径のＳｉ基板上にＳｉＯ２（１．５ｎｍ）／ＨｆＳｉＯ（１．５ｎｍ）の積層膜が形成されたウェハーを成膜チャンバー１に搬送して基板ホルダー７に載置し、厚み７ｎｍのＴｉＮ成膜を行なった。
その時のＴｉＮ成膜条件は、以下のとおりである。
・不活性ガスとしてＡｒガス２０ｓｃｃｍ（ｓｃｃｍ：ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｃ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅの略であり、標準状態である０℃１気圧のｃｍ３単位に換算した１分間あたり供給するガス流量の単位）、反応性ガスとしてＮ２ガス２０ｓｃｃｍ、圧力０．０４Ｐａ、パワー７００Ｗ、時間２４０秒である。
ウェハーを搬出し、さらに同様の成膜を３００枚行い、ウェハーを搬出して処理を終了した。
次に、コンディショニング処理を行なった。本実施例では基板シャッター１９の突起の高さＨ１は１０ｍｍのものが１個、基板周辺カバーリング２１の高さＨ２は１０ｍｍのものが２個であり、基板シャッター１９と基板周辺カバーリング２１の突起を除く平坦部間の距離Ｄは１５ｍｍとした。基板ホルダー７は、前述の図４Ａに示す位置Ａの状態となるように配置され、Ａｒガス５０ｓｃｃｍ、圧力０．０４Ｐａとし、パワー１０００Ｗで放電開始させたのち、ターゲットシャッター１４を開け、基板シャッター１９は閉じたまま、２４００秒間のコンディショニング放電を行なった。
なお、通常、コンディショニング時には基板を基板ホルダー７に置かないが、実験のため本実施例では３００ｍｍのＳｉベア基板を基板ホルダー７の基板載置面に載置して放電を行なった。
放電終了後、基板ホルダー７の上に載置しておいた３００ｍｍのＳｉベア基板を取り出し、全反射蛍光Ｘ線分析装置 ＴＸＲＦ：ｔｏｔａｌ-ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｘ-ｒａｙ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ（株式会社テクノス社製ＴＲＥＸ６３０IIIｘ）で基板端から２６〜３４ｍｍの部分の分析を行ったところ、検出されたＴｉの量は、検出限界以下であった。
（実施例２）
ラビリンスシールのラビリンス経路の形が、実施例１と異なる場合の効果を調べるため、図７Ｂのように突起の数を変えた基板周辺カバーリング２１用い、それ以外は実施例１と同じ装置と条件で実験を行った。本実施例で使用した基板周辺カバーリング２１（図７Ｂ）は、基板シャッター１９の突起の数が１つ、基板周辺カバーリング２１の突起の数が１つである。実施例１の場合と同じ条件で実験したところ、検出されたＴｉの量は２×１０１０ａｔｍｓ／ｃｍ２であった。
ラビリンスシールのラビリンス経路の形が、実施例１と異なる場合の効果を調べるため、図７Ｂのように突起の数を変えた基板周辺カバーリング２１用い、それ以外は実施例１と同じ装置と条件で実験を行った。本実施例で使用した基板周辺カバーリング２１（図７Ｂ）は、基板シャッター１９の突起の数が１つ、基板周辺カバーリング２１の突起の数が１つである。実施例１の場合と同じ条件で実験したところ、検出されたＴｉの量は２×１０１０ａｔｍｓ／ｃｍ２であった。
（比較例１）
比較のため、基板ホルダー７の基板周辺カバーリング２１と基板シャッター１９に突起がなく、ラビリンスシールがない装置で、それ以外は同じ条件でコンディショニング放電の実験を行なった。このときの基板周辺カバーリング２１と基板シャッター１９の平坦部の距離Ｄは実施例１、２と同じ距離で実験を行なった。この結果、基板の外周部には目視により確認できる程度のＴｉ膜が形成された。形成されたＴｉ膜が厚いため、ＴＸＲＦでは測定ができなかったので、ＴＥＭ（Transmission Electron Microscope）により断面を観察することで膜厚を測定したところ、膜厚はおよそ５ｎｍ程度であった。なおＴｉ膜５ｎｍの厚みは、Ｔｉの密度を４．５として計算した場合およそ３×１０１６ａｔｍｓ／ｃｍ２である。従って、ラビリンスシールのある実施例１や実施例２よりも、ラビリンスシールを持たない本比較例の場合、基板載置面へ廻り込むスパッタ粒子が、非常に多いことが確認された。
比較のため、基板ホルダー７の基板周辺カバーリング２１と基板シャッター１９に突起がなく、ラビリンスシールがない装置で、それ以外は同じ条件でコンディショニング放電の実験を行なった。このときの基板周辺カバーリング２１と基板シャッター１９の平坦部の距離Ｄは実施例１、２と同じ距離で実験を行なった。この結果、基板の外周部には目視により確認できる程度のＴｉ膜が形成された。形成されたＴｉ膜が厚いため、ＴＸＲＦでは測定ができなかったので、ＴＥＭ（Transmission Electron Microscope）により断面を観察することで膜厚を測定したところ、膜厚はおよそ５ｎｍ程度であった。なおＴｉ膜５ｎｍの厚みは、Ｔｉの密度を４．５として計算した場合およそ３×１０１６ａｔｍｓ／ｃｍ２である。従って、ラビリンスシールのある実施例１や実施例２よりも、ラビリンスシールを持たない本比較例の場合、基板載置面へ廻り込むスパッタ粒子が、非常に多いことが確認された。
実施例１、２と比較例をまとめると、表１のような結果となる。尚、比較例のＴｉ量（＊印）は、膜厚からの換算値を示している。
ラビリンスシールがある実施例１と２は、ラビリンスシールのない比較例よりもＴｉの量が顕著に少なかった。また、実施例１の基板周辺カバーリング２１の突起が２つの場合（シール空間の屈曲が４箇所）には、実施例２の突起が１つのみの場合（シール空間の屈曲は２箇所）よりも検出されたＴｉの量が少なかった。片方の突起が２つの場合すなわちラビリンスシールの空間の屈曲が４つある場合には、突起が１つずつ、すなわちラビリンスシールの空間の屈曲が２つしかない場合より顕著な原子数レベルの廻り込みを防止する効果が得られた。なお、図７Ｃ、図７Ｄ、図７Ｅ、図７Ｆについても同様に確認をおこなったところ、実施例１と同様そのＴｉ検出量は検出限界以下であった。これら図７Ｃ、図７Ｄ、図７Ｅ、図７Ｆではラビリンスシールの屈曲は４つ以上である。すなわち、ラビリンスシールの空間の屈曲が４つ以上である場合には、実施例１と同じかそれ以上の効果が得られるものと推測される。
１ 成膜装置
２ 真空チャンバー（真空容器）
３ マグネットホルダー
４ ターゲット
５ バックプレート
６ ターゲットホルダー
７ 基板ホルダー
８ 排気ポート
１０ 基板
１２ 電源
１３ マグネット
１４ ターゲットシャッター
１５ 不活性ガス供給系
１６ 不活性ガス供給装置
１７ 反応性ガス導入系
１８ 反応性ガス供給装置
１９ 基板シャッター機構
１９ａ 基板シャッターの突起
２０ 基板シャッター支持機構
２１ 基板周辺カバーリング
２１ａ 基板周辺カバーリングの突起
２１ｂ 基板周辺カバーリングの突起
３１ 基板ホルダー駆動機構
３２ 基板シャッター駆動機構
３３ ターゲットシャッター駆動機構
３４ 絶縁体
４０ シールド
４１ 圧力計
４２ ゲートバルブ
４７ メインバルブ
４８ ターボ分子ポンプ（TMP）
４９ ドライポンプ（DRP)
５０ 放電プラズマ
５１ 堆積膜
２ 真空チャンバー（真空容器）
３ マグネットホルダー
４ ターゲット
５ バックプレート
６ ターゲットホルダー
７ 基板ホルダー
８ 排気ポート
１０ 基板
１２ 電源
１３ マグネット
１４ ターゲットシャッター
１５ 不活性ガス供給系
１６ 不活性ガス供給装置
１７ 反応性ガス導入系
１８ 反応性ガス供給装置
１９ 基板シャッター機構
１９ａ 基板シャッターの突起
２０ 基板シャッター支持機構
２１ 基板周辺カバーリング
２１ａ 基板周辺カバーリングの突起
２１ｂ 基板周辺カバーリングの突起
３１ 基板ホルダー駆動機構
３２ 基板シャッター駆動機構
３３ ターゲットシャッター駆動機構
３４ 絶縁体
４０ シールド
４１ 圧力計
４２ ゲートバルブ
４７ メインバルブ
４８ ターボ分子ポンプ（TMP）
４９ ドライポンプ（DRP)
５０ 放電プラズマ
５１ 堆積膜
Claims (8)
- 真空容器内に設けられ、基板に成膜するためのターゲットを保持するターゲットホルダーと、
前記基板を載置する基板ホルダーと、
前記基板ホルダーの近傍に配置され、前記基板ホルダーと前記ターゲットホルダーとの間を遮蔽する閉状態、または前記基板ホルダーと前記ターゲットホルダーとの間を開放する開状態にするための第１の遮蔽部材と、
前記第１の遮蔽部材を前記開状態に、または前記閉状態に開閉駆動するための第１の開閉駆動手段と、
前記基板ホルダーの面上でかつ前記基板の外周部に設置されている、リング形状を有する第２の遮蔽部材と、
前記第２の遮蔽部材が設置された前記基板ホルダーを、前記閉状態の前記第１の遮蔽部材に向けて接近させるために、前記基板ホルダーを可動させるための駆動手段と、を備え、
前記第１の遮蔽部材には、前記第２の遮蔽部材方向に伸びた少なくとも１つのリング形状を有する第１の突起部が形成されており、
前記第２の遮蔽部材には、前記第１の遮蔽部材方向に伸びた少なくとも１つのリング形状を有する第２の突起部が形成されており、
前記駆動手段により前記基板ホルダーが接近した位置で、前記第１の突起部と前記第２の突起部とが、非接触の状態で嵌り合う
ことを特徴とするスパッタリング装置。 - 前記駆動手段により前記基板ホルダーが前記第１の遮蔽部材に接近した位置において、前記第１の遮蔽部材と前記第２の遮蔽部材との距離は、前記第１の突起部の高さと前記第２の突起部の高さとの和よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
- 真空容器内に設けられ、基板に成膜するためのターゲットを保持するターゲットホルダーと、
前記基板を載置する基板ホルダーと、
前記基板ホルダーの近傍に配置され、前記基板ホルダーと前記ターゲットホルダーとの間を遮蔽する閉状態、または前記基板ホルダーと前記ターゲットホルダーとの間を開放する開状態にするための第１の遮蔽部材と、
前記第１の遮蔽部材を前記開状態に、または前記閉状態に開閉駆動するための第１の開閉駆動手段と、
前記基板ホルダーの面上でかつ前記基板の外周部に設置されている、リング形状を有する第２の遮蔽部材と、
前記閉状態の前記第１の遮蔽部材を、前記第２の遮蔽部材が設置された前記基板ホルダーに向けて接近させるために、前記第１の遮蔽部材を可動させるための駆動手段と、を備え、
前記第１の遮蔽部材には、前記第２の遮蔽部材方向に伸びた少なくとも１つのリング形状を有する第１の突起部が形成されており、
前記第２の遮蔽部材には、前記第１の遮蔽部材方向に伸びた少なくとも１つのリング形状を有する第２の突起部が形成されており、
前記駆動手段により前記第１の遮蔽部材が接近した位置で、前記第１の突起部と前記第２の突起部とが、非接触の状態で嵌り合う
ことを特徴とするスパッタリング装置。 - 前記駆動手段により前記第１の遮蔽部材が前記第２の遮蔽部材に接近した位置において、前記第１の遮蔽部材と前記第２の遮蔽部材との距離は、前記第１の突起部の高さと前記第２の突起部の高さとの和よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載のスパッタリング装置。
- 前記第１の遮蔽部材の前記第１の突起部および前記第２の遮蔽部材の前記第２の突起部のうち、少なくとも一方は複数の突起部を有し、当該複数の突起部により形成される凹部に、他方の突起部が非接触の状態で嵌り合うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスパッタリング装置。
- 前記第１の遮蔽部材の前記第１の突起部および前記第２の遮蔽部材の前記第２の突起部が、それぞれ複数の突起部を有し、当該複数の突起部により形成される凹部に、他方の突起部が非接触の状態で嵌り合うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスパッタリング装置。
- 前記ターゲットホルダーの近傍に配置され、前記基板ホルダーと前記ターゲットホルダーとの間を遮蔽する閉状態、または前記基板ホルダーと前記ターゲットホルダーとの間を開放する開状態にするための第３の遮蔽部材と、
前記第３の遮蔽部材を前記開状態に、または前記閉状態に開閉駆動するための第２の開閉駆動手段と、を更に備えることを特徴とする請求項１または３に記載のスパッタリング装置。 - 前記第３の遮蔽部材は、それぞれのシャッター部材を独立して開閉することが可能な２重回転シャッターの構造を有していることを特徴とする請求項７に記載のスパッタリング装置。
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