JP5611803B2 - 反応性スパッタリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、反応性スパッタリング装置に関する。

反応性スパッタリング装置は通常のスパッタリング装置において使用するアルゴンガスなどの放電ガスに、酸素や窒素などの反応性ガスを添加することにより、ターゲット材より放出されるスパッタ粒子と、反応性ガスとの反応によって化合物薄膜を生成するものである。

反応性スパッタリング装置は、通常のスパッタリング装置に反応性ガスを添加するだけで容易に種々の化合物薄膜を形成できるため、近年、半導体製造プロセスや電子部品材料などの製造工程に使用されている。
例えば、特許文献１には、真空室内に設けられたスパッタガス導入口より、アルゴンガスを導入するとともに、真空室内に設けられた酸素ガス導入口より、酸素ガスを導入する薄膜形成装置が開示されている。

また、特許文献２には、真空チャンバー内にスパッタリング空間を画定する防着板を備え、真空チャンバー内のウエーハステージに搭載したウエーハの表面に、真空チャンバーの上部に設けたスパッタターゲットから飛来した金属粒子の薄膜を形成するスパッタ装置において、真空チャンバー内にアルゴンを導入するアルゴン導入口と、防着板にて画定された空間内に直接反応性ガスを導入する反応性ガス導入口と、真空チャンバー内の圧力を計測することが可能な圧力計と、を具備するスパッタ装置が開示されている。

特開２００４−１５６１３７号公報 特開平５−２４７６３９号公報

しかしながら、近年、デバイスの高性能化の要求に応えるため、反応性スパッタリングにより高品質な化合物薄膜を再現性よく生成するのに、従来の装置では圧力安定化の観点から量産用に適さなかった。
そこで、本発明者は、この原因を鋭意検討を行い、次のような問題点を知見するに至った。すなわち、通常、処理チャンバー内には、チャンバーへの付着を防止するための防着板が設けられている。メンテナンスのため、この防着板を定期交換すると、防着板の取付け誤差等により、この防着板、基板ホルダー及びターゲットによって画定されたスパッタリング空間の圧力が変動してしまい、これが膜質に影響し、結果として歩留まりの悪化につながっていた。

また、特許文献２に係るスパッタ装置は、真空チャンバー内にアルゴンを導入するアルゴン導入口と、防着板にて画定された空間内に直接反応性ガスを導入する反応性ガス導入口を備えることは開示されている。しかしながら、膜がガス導入管に付着し、それが膜剥がれによって、基板に混入し、歩留まりの悪化の原因となってしまう。また、特許文献２に係るスパッタ装置は、防着板とガス導入口が一体形成されているため、付着した防着板のみを交換できない。つまり、防着板を交換するためには、ガス導入口とともに交換する必要がある。しかし、ガス導入口の交換は、ガス導入口の加工に誤差が生じたり、また交換工程に手数がかかり、実用的ではなかった。一方、膜が付着した防着板を長期間使用し続けると、防着板から膜剥がれが生じ、チャンバー内にパーティクルが発生するという問題が生じる。

そこで、本発明は、従来のスパッタリング装置が有する、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、良好な膜質の膜を形成可能な反応性スパッタリング装置を提供することを目的とする。

本発明の反応性スパッタリング装置は、チャンバーと、 前記チャンバーに設けられた基板ホルダーと、前記チャンバーに設けられ、ターゲットを保持するためのターゲットホルダーと、前記チャンバー内に設けられ、前記ターゲットホルダーと基板ホルダーとの間でスパッタリング空間を形成するとともに、前記チャンバー内壁へのスパッタ粒子の付着を防止するための防着板と、
前記スパッタリング空間に反応性ガスを導入するための反応性ガス導入配管と、
前記スパッタリング空間の外側に不活性ガスを導入する不活性ガス導入口と、を備え、
スパッタリングの際に、前記ターゲットホルダーに取り付けられたターゲットからのスパッタ粒子が、前記反応性ガス導入配管の導入口に付着するのを防止する遮蔽部材を備え、前記防着板は、前記スパッタリング空間に向けられた開口部を有する筐体を有し、前記反応性ガス導入配管の導入口は、前記筐体の内部に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、良好な膜質の膜を形成可能な反応性スパッタリング装置を提供することができる。
本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。

本発明に係る実施形態の反応性スパッタリング装置の概略図である。 本発明に係る実施形態の反応性スパッタリング装置の概略図である。 図１の排気チャンバーを詳細に説明するための拡大図である。 図３のＩ−Ｉ断面図である。 図３のＩＩ−ＩＩ断面図である。 本実施形態のスパッタリング空間に反応性ガスを導入する構成を説明する図である。 本発明に適用可能な隙間を有する防着板の例を説明する図である。 本実施形態のスパッタリング空間に反応性ガスを導入する構成を説明する図である。 本実施形態の製造方法を示すフローチャートである。 本実施形態の製造方法を示すフローチャートの変形例である。 本実施形態のシャッター収納容器の内部に反応性ガスを導入する構成を説明するための拡大図である。

添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
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ない。

図１を参照して、本発明に係る実施形態の反応性スパッタリング装置の全体構成について説明する。図１は、本発明に係る実施形態の反応性スパッタリング装置の概略図である。反応性スパッタリング装置１は、真空排気可能な真空チャンバー２と、真空チャンバー２と排気口を介して隣接して設けられた排気チャンバー８と、排気チャンバー８を介して真空チャンバー２内を排気する排気装置と、を備えている。ここで、排気装置はターボ分子ポンプ４８を有する。また、排気装置のターボ分子ポンプ４８には、更に、ドライポンプ４９が接続されている。なお、排気チャンバー８の下方に排気装置が設けられているのは、装置全体の占有面積を出来るだけ小さくするためである。

真空チャンバー２内には、バックプレート５を介してターゲット４を保持するターゲットホルダー６が設けられている。ターゲットホルダー６の近傍には、カソードシャッター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。カソードシャッター１４は、回転シャッターの構造を有している。カソードシャッター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として機能する。カソードシャッター１４には、カソードシャッター１４の開閉動作を行うためのカソードシャッター駆動機構３３が設けられている。

排気チャンバー８の内部には、基板シャッター１９が真空チャンバー２から退避したときに、基板シャッター１９が収納されるシャッター収納部２３が設けられている。また、シャッター収納容器２３の内部には、スパッタリング空間に反応性ガスを導入するための反応性ガス導入配管１６１が設けられている。なお、反応性ガス導入配管１６１は、チャンバー８に固定されている。

ターゲットホルダー６とカソードシャッター１４の間における空間の、ターゲットホルダー６の周囲には、ターゲットホルダー６の周囲を取り囲むように筒状シールドであるチムニー９が取り付けられている。ターゲットホルダー６に取り付けられたターゲット４の、スパッタ面の前面のマグネトロン放電空間はチムニー９で取り囲まれ、シャッターの開状態においてはカソードシャッター１４の開口部に開口している。肉厚を有する円筒状のチムニー９内部には、ガス配管３４が設けられている。ガス配管３４は、第１不活性ガス供給装置５１を介して、第１不活性ガス供給装置５２と接続されている。図１に示すように、カソードシャッター１４を閉じた状態で、第１不活性ガス供給装置５２から、不活性ガスを導入することにより、ターゲット近傍のプラズマ密度を高く維持して着火しやすくすることができる。また、チャンバー２の天井壁（内壁）とカソードシャッター１４との間には、ガス導入口３５が設けられ、第２不活性ガス供給装置５３を介して、第２不活性ガス供給装置５４に接続されている。

真空チャンバー２の内面は接地されている。防着板４０は、ターゲットホルダー６と基板ホルダー７の間の真空チャンバー２の内面には接地された筒状の防着板（防着板４０ａ、防着板４０ｂ）、および基板ホルダー７と相対したターゲットホルダー部以外の真空チャンバー２の内面を覆うように、天井の防着板（シールド）４０ｃを有する。防着板４０ａ１の先端部はＵ字型に分割された凹形状部を有しており、Ｕ字部（凹形状部）の間に、Ｉ字型形状の防着板４０ｂ（凸形状部）が、非接触で嵌め込まれることにより、排気路４０１は、いわゆるラビリンス形状の排気路（隙間）として形成される。シールド４０ａ１とシールド４０ｂとの間に形成されている排気路４０１（第１の排気路）は、開口部３０３に対して上方の位置（成膜手段を構成するターゲットホルダー６側の位置）に、円筒状部材の円周方向の隙間として形成される。シールド４０ａ２とシールド２２との間に形成されている排気路４０３（第２の排気路）は、開口部３０３に対して下方の位置に、円筒状部材の円周方向の隙間として形成される。以上のように、防着板４０は１つ以上の部材で構成されるため、これらの部材からなる隙間が形成されている。

なお、ここでいう防着板とは、スパッタ粒子が真空チャンバー２の内面に直接付着するのを防止し、真空チャンバーの内面を保護するために真空チャンバー２とは別体で形成され、定期的に交換可能な部材をいう。すなわち、本明細書においては、シャッター収納容器（筐体）２３や後述する遮蔽部材４０ｄも、防着板に含まれる。

このように、スパッタリング装置１は、処理チャンバー２内に設けられた防着板４０、ターゲット４、及び基板ホルダー７によって画定されたスパッタリング空間内に設けられ、不活性ガスを処理チャンバー２内に導入する第１不活性ガス導入口３４と、スパッタリング空間外に設けられ、不活性ガスを処置チャンバー２内に導入する第２不活性ガス導入口３５と、を有している。なお、スパッタリング空間は、完全に密閉された空間ではなく、防着板４０によってなる隙間６０を通じてガスが相互に拡散できるような空間を言う。防着板４０と接続されたシャッター収納部２３の内部は、スパッタリング空間の位置を形成している。

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（電圧印加機構）１２が接続されている。電源１２によりターゲットホルダー６に電圧が印加されると、放電が開始され、スパッタ粒子が基板に堆積される。ターゲット４の中心を通る基板ホルダー７の上面を含む平面の法線が該平面と交差する交点とターゲット４の中心点との距離をＴ／Ｓ距離と定義すると、本例ではＴ／Ｓ距離は２４０ｍｍである。なお、本実施形態においては、図１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、絶縁体により接地電位の真空チャンバー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、基板１０へ成膜したい材料成分を含んでいる。ターゲット４は、堆積する膜の純度に影響するため、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と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。

また、真空チャンバー２内には、基板１０を載置するための基板ホルダー７と、基板ホルダー７とターゲットホルダー６の間に設けられた基板シャッター１９と、基板シャッター１９を開閉駆動する基板シャッター駆動機構３２と、を備えている。ここで、基板シャッター１９は、基板ホルダー７の近傍に配置され、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として機能する。

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遮蔽部材（以下、「カバーリング２１」という）が設けられている。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する。ここで、成膜面以外の場所とは、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、所定の速度で回転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を上下動させ、適切な位置に固定することで、ターゲットと基板間の距離（Ｔ／Ｓ）距離を、適宜調整することが可能である。

図２に示すスパッタリング装置１は、図１に示したスパッタリング装置１と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。この図２では、カソードシャッター１４が開放された状態を示している。

次に、図３、図４、図５、図６を参照して、シャッター収納部の構成を、詳細に説明する。図３は、排気チャンバー８を詳細に説明するための拡大図である。図４は、図３のＩ−Ｉでの断面図である。図５は、図３のＩＩ−ＩＩでの断面図である。図７は、本実施形態のシャッター収納容器の内部に反応性ガスを導入する構成を説明するための拡大図である。
図３に示すように排気チャンバー８の内部には、基板シャッター１９が真空チャンバー２から退避したときに、基板シャッター１９が収納されるシャッター収納部２３が設けられている。シャッター収納部２３は、基板シャッター１９を出し入れするための開口部３０３を有しており、開口部３０３以外の部分は密閉されている。

図４に示すように、シャッター収納部（筐体）２３の周辺に、メインバルブ４７を介して、ターボ分子ポンプ４８と連通している排気領域が形成されるように、シャッター収納部２３は、排気チャンバー８内に配置されている。

図５は、シャッター収納部２３の開口部３０３の周辺部を例示する図である。なお、シャッター収納部２３の開口部３０３は、前述したスパッタリング空間に向けられて、設けられている。防着板４０ａ（４０ａ１、４０ａ２），防着板４０ｂ、及び防着板２２は、真空チャンバー２の内部において、円筒状に形成されている。防着板４０ａ１と防着板４０ｂとの間に形成されている排気路４０１（第１の排気路）は、開口部３０３に対して上方の位置（成膜手段を構成するターゲットホルダー６側の位置）に、円筒状部材の円周方向の隙間として形成される。防着板４０ａ２と防着板２２との間に形成されている排気路４０３（第２の排気路）は、開口部３０３に対して下方の位置に、円筒状部材の円周方向の隙間として形成される。

ここで、本発明に適用可能な防着板の隙間について詳細に説明する。
スパッタリング空間内のガスは、ラビリンス形状の隙間で形成される排気路４０１を通り、排気チャンバー８に設置された排気手段４８によって排気される。排気路４０１を通過するガスの流量をQ、排気路の両端の圧力の差をδｐとすると、分子流領域では流量Qは圧力差に比例することが知られており、これを
Q＝C・δｐ （式１）
と書く。この比例定数Cをコンダクタンスといい、排気路を通過するガスの通り易さをあらわす。本実施例では第１の排気路のコンダクタンス４０１は１２５０little/sec.である。第２の排気路４０３のコンダクタンスは後述するように変更可能であり、本実施例では１４９〜５４９little/sec.である。
なお、コンダクタンスは、スパッタリング空間内部にガスを導入してスパッタ空間外に設置された排気手段でガスを排気しながらスパッタリング空間内部とスパッタリング空間外部の各圧力を測定し、ガス流量、スパッタ空間内とスパッタ空間外の圧力を式１に代入することで求めることができる。
図６は、本発明に適用可能な防着板に設けられた隙間の例を説明する図である。
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、凹部に凸部が非接触で嵌め込まれるようにラビリンス形状の防着板を構成することで、スパッタリング空間内で発生したスパッタ粒子を確実に防着板に付着させ、チャンバー内壁への付着を防止することができる。さらに、こうした隙間により、スパッタリング空間外に導入されたアルゴンガスをスパッタリング空間内へ拡散させることができる。
また、図６（ｄ）、（ｅ）のように、隙間を隘路にすることで、上述と同様の効果を持たすことができる。以上、本明細書では、図６に示す全ての防着板は、ラビリンス形状を有する隙間を有する防着板と定義する。

防着板４０ａは、シャッター収納部２３の開口部３０３に対応した位置に開口部（孔部）を有し、排気口を覆う第１のシールドとして機能する。防着板４０ｂは、シャッター収納部２３の開口部３０３の上方に設けられており、排気口を覆う第２のシールドとして機能する。そして、防着板２２は、シャッター収納部２３の開口部３０３の下方に設けられており、排気口を覆う第３のシールドとして機能する。基板ホルダー駆動機構３１による基板ホルダー７の移動に従って、排気路４０３の排気コンダクタンスは変更可能である。

図３、又は図５に示すようにシャッター収納部２３の開口部３０３の周囲には、排気チャンバー８の排気口３０１を覆うように、防着板４０ａ１が固定されている。防着板４０ａ１と、防着板４０ｂとにより、排気路４０１が形成される。

防着板４０ａ１の先端部はＵ字型に分割された凹形状部を有しており、Ｕ字部（凹形状部）の間に、Ｉ字型形状の防着板４０ｂ（凸形状部）が、非接触で嵌め込まれることにより、排気路４０１は、いわゆるラビリンス形状の排気路として形成される。

ラビリンス形状の排気路４０１は、非接触シールのシールとしても機能する。防着板４０ａ１の先端部に形成されたＵ字部（凹形状部）に、Ｉ字型形状の防着板４０ｂ（凸形状部）が嵌りあった状態で、非接触の状態、すなわち、凹形状部と凸形状部との間に一定の隙間が形成される。凹形状部と凸形状部とが嵌り合うことにより、シャッター収納部２３の排気口３０１が遮蔽される。そのため、ターゲットから叩き出されたスパッタ粒子が排気路４０１を通過して排気チャンバー８内へ進入するのを防止でき、結果的に排気チャンバー８の内壁にパーティクルが付着するのを防止することができる。

同様に、シャッター収納部２３の開口部３０３の周囲には、排気チャンバー８の排気口３０１を覆うように、防着板４０ａ２が固定されている。防着板４０ａ２と、基板ホルダー７に連結されている防着板２２とにより、排気路４０３が形成される。防着板２２の先端部はＵ字型に分割された凹形状部を有しており、Ｕ字部（凹形状部）の間に、Ｉ字型形状の防着板４０ａ２（凸形状部）が、非接触で嵌め込まれることにより、排気路４０３はラビリンス形状の排気路として形成される。防着板２２の凹形状部と防着板４０ａ２の凸形状部とが嵌り合うことにより、シャッター収納部２３の排気口３０１が遮蔽される。そのため、ターゲットから叩き出されたスパッタ粒子が排気路４０３を通過して排気チャンバー８内へ進入するのを防止でき、結果的に排気チャンバー８の内壁にパーティクルが付着するのを防止することができる。

図１に示すように基板ホルダーが上昇した位置において、排気路４０１の排気コンダクタンスは、排気路４０３の排気コンダクタンスより十分大きくなるように形成されている。すなわち、排気チャンバー８に流入するガスは、排気路４０３に比べて排気路４０１のほうが流れやすい構造になっている。２つの排気コンダクタンスが並列に接続されたとき、合成コンダクタンスは各排気コンダクタンスの和になる。したがって、一方の排気コンダクタンスが他方の排気コンダクタンスに比べて十分大きければ、小さいほうの排気コンダクタンスは無視できる。つまり、排気路４０３は、必須ではない。排気路４０１や排気路４０３のような構造の場合、排気コンダクタンスは排気路の隙間の幅とラビリンス形状の重なり距離（長さ）により調整することができる。

例えば、図３に示すように、排気路４０１と排気路４０３の隙間の幅が同じ程度であり、排気路４０１のラビリンス形状の重なり距離（長さ）は、排気路４０３のラビリンス形状の重なり距離（長さ）より短く形成されているので、排気路４０１の排気コンダクタンスは排気路４０３の排気コンダクタンスよりも大きくなっている。このためチャンバー２内のスパッタリング空間（防着板とターゲットで囲われたプラズマのある空間）に不活性ガス供給装置１５や反応性ガス供給装置１７から導入されたガスは、主に排気路４０１を通って排気される。従ってチャンバー２のプロセス空間から排気チャンバー８への排気コンダクタンスは、基板シャッター１９の開閉動作によって影響を受けない構造である。チャンバー２内のプロセス空間から排気チャンバー８への主な排気経路が、シャッターの開閉に影響を受けない位置に設けられているため、基板シャッター１９の開閉時にチャンバー２内のプロセス空間から排気チャンバー８への排気コンダクタンスが変化しない。従って、基板シャッター１９の開閉時にプラズマ生成に影響する真空チャンバー２内のプロセス空間のガス圧力を安定化することを可能にする。そのため、基板シャッター１９を開閉しても、真空チャンバー２内から排気チャンバー８への排気コンダクタンスの変化を抑制し、真空チャンバー２内の圧力を安定させることができ、高品質な成膜が可能になる。

図７は、本実施形態のシャッター収納容器２３の内部に反応性ガスを導入する構成を説明するための拡大図である。図７に示すように、シャッター収納容器２３は、交換および洗浄時の洗浄の容易さの観点から蓋板２３ａと枠体２３ｂとから構成されている。反応性ガス導入配管１６１はチャンバー８の外部からチャンバー内に反応性ガス（窒素など）を導入するように、チャンバー８に固定して設置されている。さらに反応性ガス導入配管１６１は、シャッター収納容器２３の枠体２３ｂに設けられたガス導入用開口部１６２を挿通してシャッター収納容器（筐体）２３内部に至る。ここで、ガス導入用開口部１６２は円形であり、その直径はガス導入管１６１より大きい。つまり、反応性ガス導入配管１６１と収納容器２３の開口部１６２の縁とは離間している。これにより、固定された反応性ガス導入配管１６１と接することなく、シャッター収納容器２３を交換することができる。

本実施例では反応性ガス配管１６１の直径は約６．３５ｍｍ、ガス導入用開口部１６２の直径は７ｍｍ、シャッター収納容器２３内に突き出したガス配管の長さ１６５は１５ｍｍである。シャッター収納容器２３の開口部１６２の高さ１６３は３３ｍｍ、開口部の幅は４５０ｍｍ（非図示）である。ガス導入管１６１と開口部１６２の直径差で作られる隙間は０．５ｍｍ程度であり、シャッター収納容器２３の高さ１６３の３３ｍｍより十分小さい。ガスはコンダクタンス（ガスの流れ易さ）の大きな流路を流れるため、このように、シャッター収納容器２３からプロセス空間へのコンダクタンスをガス導入管１６１と開口部１６２の隙間のコンダクタンスより十分大きくすることが望ましい。何故ならば、開口部１６２の形状の加工ばらつきや、シャッター収納容器２３の取り付け位置のばらつきがあっても、ガスがスパッタリング空間に確実に導入されるからである。ガスが確実に導入されることで成膜特性が安定する効果は、特に反応性ガスの場合に顕著である。

さらに、図示したように、ガス導入用開口部１６２の位置は、基板シャッター１９が退避状態にあるときの位置よりもシャッター収納容器２３の開口部１６２と反対側にあることが望ましい。この位置は、スパッタ粒子が到達しにくい位置であるので、ガス導入管１６１を含む反応性ガス導入系１７のガス噴出口がスパッタ粒子で塞がれてしまったり、ガス導入管１６１に付着したスパッタ粒子が剥離してチャンバー８内に飛散し、基板を汚染してしまうのを防止することができる。従って、本発明においては、ガス導入管１６１を交換しなくてもよい。一方、シャッター収納容器２３には、多少ではあるが、スパッタ粒子が付着するので、定期交換する必要がある。つまり、シャッター収納容器２３が本発明の遮蔽部材に該当する。
反応性ガス導入系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。

さらに、図７に示すように、ガス導入用開口部１６２を覆い、反応性ガス導入配管１６１が貫通する開口部を持つコンダクタンス調整部材１６６を取り付け可能に設けても良い。この場合、ガス導入用開口部１６２の直径は反応性ガス導入配管１６１の直径より十分大きい、例えば１２ｍｍ以上とし、コンダクタンス調整部材１６６のガス管が貫通する開口部の直径は反応性ガス導入配管１６１の外径より僅かに大きくすることが望ましく、例えば７ｍｍとすることが望ましい。シャッター収納容器２３の取り付け方法は、まずシャッター収納容器２３に設けられた開口部１６２にガス導入管１６１を差し込みながら支柱２４にネジ止めし、この後、コンダクタンス調整部材１６６を反応性ガス導入配管１６１の周りを覆うように設置する。さらにこの後、シャッター収納容器２３の蓋体２３ａをシャッター収納容器２３の枠体２３ｂの上部にネジ止め等により固定する。この手順により、シャッター収納容器２３ｂを取り付けるとき、反応性ガス導入配管１６１がシャッター収納容器２３の枠体２３ｂと接触して発塵してしまったり、シャッター収納容器２３やガス導入管１６１が破損するのを防止できる。

なお、上述したように、反応性ガス導入配管１６１は、シャッター収納容器２３の内部に設けたが、これに限定されるものではない。例えば、図８に示すように防着板４０ｂに挿入口を設けて、そこに反応性ガス導入配管１６１を設け、さらに、ターゲットホルダーと反応性ガス導入配管１６１の導入口を遮蔽する遮蔽部材４０ｄを設けるようにしてもよい。つまり、本発明では、チャンバーに固定され、スパッタリング空間に反応性ガスを導入する反応性ガス導入配管１６１と、交換可能な防着板４０ｂと、ターゲットホルダーと反応性ガス導入配管１６１であって、反応性ガス導入配管１６１の導入口にターゲットからのスパッタ粒子が付着しないように遮蔽するように構成されていることを特徴とする。また、本発明は、反応性ガス導入配管１６１を非交換部品とし、防着板（収納容器２３、遮蔽部材４０ｄを含む）を交換部品としたことを特徴としている。

図９を参照して、スパッタリング装置１を用いた、電子デバイスの製造方法を説明する。なお、スパッタリング装置１は、不図示の制御部によってスパッタ電源のオンオフ制御、ガス導入等が制御されている。ステップＳ４０１においては、制御部は、図１に示すようにカソードシャッター駆動機構３３を作動してカソードシャッター１４を閉鎖する。また、基板シャッター駆動機構３２を作動して基板シャッター１９を閉鎖しておく。

ステップＳ４０３（第１不活性ガス導入ステップ）においては、制御部は、チムニーシールド９の先端に設けられた第１ガス配管３４から、プロセスガス（例えば、アルゴン）を導入する。プロセスガスは、カソードシャッター１４、ターゲットホルダー６、及び筒型防着板４０とによって囲まれたターゲット空間に充満される。

次に本発明の特徴部分である工程を詳細に説明する。
ステップＳ４０５（第２不活性ガス導入ステップ及び反応性ガス導入ステップ）においては、制御部は、第２ガス配管（第２不活性ガス導入口）３５を作動して、不活性ガス（例えば、アルゴン）を、処理チャンバー２内に設けられた防着板４０、ターゲット４、及び基板ホルダー７によって画定されたスパッタリング空間の外側に導入する。つまり、カソードシャッター１４と処理チャンバーの内壁（天井壁）との間に導入される。また、本ステップにおいては、制御部は反応性ガス配管１６１を用いて、反応性ガスを、処理チャンバー２内に設けられた防着板４０、ターゲット４、及び基板ホルダー７によって画定されたスパッタリング空間内に導入する。このように、不活性ガスを外導入し、かつ反応性ガスを内導入するのは、スパッタリング空間の圧力を安定化させるためである。つまり、スパッタリング空間外に排気手段と、不活性ガスを導入するガス導入管１６１に設けることで、スパッタリング空間外に外導入された不活性ガスは、スパッタリング空間内に拡散し、防着板の取り付け誤差が生じてもスパッタリング空間内外での圧力が一定になる。
また、内導入された反応性ガスは、スパッタリング空間内ではスパッタ粒子との反応により消費され、スパッタリング空間外への流出はないので、コンダクタンス変化の影響を受けることがない。

次に、ステップＳ４０７（電圧印加ステップ）において、制御部は、スパッタ電源を作動して、ターゲットホルダー６に電圧を印加する。図１に示すように、カソードシャッター１４を閉じた状態で、ターゲットホルダー６に電圧を印加することで、圧力が高く着火しやすい状態で放電を開始することができる。

ステップＳ４０９において、制御部は、第１ガス配管３４からのプロセスガス導入を停止する。ステップＳ４１１においては、カソードシャッター駆動機構３３を作動してカソードシャッター１４を開放し、次いで基板シャッター駆動機構３２を作動して基板シャッター１９を開放することで、ステップＳ４１３の成膜工程が開始される。
なお、成膜工程が所定回数行なわれた後、防着板４０等が定期交換される。膜が付着した防着板４０は、別の新しい防着板と交換する場合、または、洗浄された後、再度利用される場合がある。
このように成膜工程中は、スパッタリング空間外から不活性ガスを導入する。導入された不活性ガスは拡散現象により、スパッタリング空間を含むチャンバー全体に拡散し、チャンバー内の全ての空間が均一な圧力になる。このことは防着板の交換など定期交換を行なって、隙間６０の大きさが変化して、コンダクタンスが変化してもスパッタリング空間の圧力を安定化できることを意味する。なお、不活性ガスを内導入してもスパッタリング空間内で消費されないため、防着板の隙間を経てスパッタリング空間外へ流出し、排気手段で排気されてしまう。防着板の交換により、防着板間の隙間、即ちコンダクタンスが変化してしまい、結果的にスパッタリング空間の圧力が変化してしまうので、適当ではない。
一方、反応性ガスは、スパッタリング空間に導入されると、スパッタリング空間内で消費されるので、防着板の取付け誤差やコンダクタンスの変化の影響を受けない。なお、反応性ガスを外導入すると、防着板間の隙間を経てスパッタリング空間内へ流入し、スパッタ粒子と反応して消費（反応性ガスの排気と同様の効果）されるため、隙間のコンダクタンスの変化によりスパッタリング空間の圧力が変化してしまい適当ではない。

なお、本発明が適用できる電子デバイスに、特に限定はない。本発明が適用できる電子デバイスとしては、たとえば、トランジスタ、ダイオード、ＩＣ（集積回路）、ディスプレイ、無線ＩＣタグ、光センサー、イメージセンサー、ガスセンサー、圧力センサー、レーザ素子、光スイッチング素子、エレクトロルミネッセントデバイス、液晶バックライト、液晶表示デバイスが挙げられる。

図１０は、本実施形態の製造方法を示すフローチャートの変形例である。本変形例は、図９で示したフローチャートのステップＳ４０５とステップＳ４０７の順番が交換されている点が相違する。このように、ステップＳ４０７（電圧印加ステップ）においてターゲットホルダー６に電圧を印加した後、ステップＳ４０５（第２ガス導入ステップ）においてスパッタリング空間の外側にプロセスガスを導入するようにしても、同様にスパッタ空間の圧力を安定化することができる。なお、成膜工程が所定回数行なわれた後、防着板４０等が定期交換される。膜が付着した防着板４０は、別の新しい防着板と交換する場合、または、洗浄された後、再度利用される場合がある。

図１１は、本発明のスパッタリング装置と、比較例のスパッタリング装置とを比較して、出荷装置のシート抵抗のばらつきを説明する図である。
本発明のスパッタリング装置を用いて、Ｔｉターゲットと、不活性ガスとしてＡｒガスを外導入し、反応性ガスとして窒素ガスを内導入して、ＴｉＮ膜を生成した。比較例では、スパッタリング空間内に不活性ガスと反応性ガスを導入した。
以上より、本発明のスパッタリング装置を用いることで、比較例のスパッタリング装置とを比較して、製造された製品におけるシート抵抗のバラツキを、±１６％から±４．９％まで減少させることができた。

１ スパッタ装置
２ 処理チャンバー
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 排気チャンバー
９ チムニーシールド
１０ 基板
１２ スパッタ電源
１３ マグネット
１４ カソードシャッター
１７ 反応性ガス供給装置
１８ 反応性ガス供給装置
１９ 基板シャッター機構
２０ 基板シャッター支持機構
２１ 基板周辺カバーリング
３１ 基板ホルダー駆動機構
３２ 基板シャッター駆動機構
３３ カソードシャッター駆動機構
３４ 第１不活性ガス配管（第１不活性ガス導入口）
３５ 第２不活性ガス配管（第２不活性ガス導入口）
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ 防着板（シールド）
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 第１不活性ガス供給装置
５２ 第１不活性ガス供給装置
５３ 第２不活性ガス供給装置
５４ 第２不活性ガス供給装置
１６１ 反応性ガス導入配管
４０１ 排気路（隙間）

Claims (6)

1. チャンバーと、
   前記チャンバーに設けられた基板ホルダーと、
   前記チャンバーに設けられ、ターゲットを保持するためのターゲットホルダーと、
   前記チャンバー内に設けられ、前記ターゲットホルダーと前記基板ホルダーとの間でスパッタリング空間を形成するとともに、前記チャンバー内壁へのスパッタ粒子の付着を防止する防着板と、
   前記スパッタリング空間に反応性ガスを導入するための反応性ガス導入配管と、
   前記スパッタリング空間の外側に不活性ガスを導入する不活性ガス導入口と、を備え、
   スパッタリングの際に、前記ターゲットホルダーに取り付けられたターゲットからのスパッタ粒子が、前記反応性ガス導入配管の導入口に付着するのを防止する遮蔽部材を備え、前記防着板は、前記スパッタリング空間に向けられた開口部を有する筐体を有し、前記反応性ガス導入配管の導入口は、前記筐体の内部に設けられていることを特徴とする反応性スパッタリング装置。
2. チャンバーと、
   前記チャンバーに設けられた基板ホルダーと、
   前記チャンバーに設けられ、ターゲットを保持するためのターゲットホルダーと、
   前記チャンバー内に設けられ、前記ターゲットホルダーと前記基板ホルダーとの間でスパッタリング空間を形成するとともに、前記チャンバー内壁へのスパッタ粒子の付着を防止する防着板と、
   前記スパッタリング空間の内側に反応性ガスを導入するための反応性ガス導入配管と、
   前記スパッタリング空間の外側に不活性ガスを導入する不活性ガス導入口と、を備え、
   前記反応性ガス導入配管は、前記基板ホルダーより高い位置で、かつ、前記ターゲットホルダーより低い位置に、前記反応性ガス導入配管の導入口が前記防着板の内側表面から前記スパッタリング空間内部に突出するように設けられており、
   スパッタリングの際に、前記ターゲットホルダーに取り付けられたターゲットからのスパッタ粒子が、前記反応性ガス導入配管の導入口に付着するのを防止する遮蔽部材を、前記ターゲットホルダーと前記反応性ガス導入管との間に、前記防着板とは別に設けたことを特徴とする反応性スパッタリング装置。
3. 前記遮蔽部材は、前記ターゲットホルダーと前記反応性ガス導入配管の導入口とを結ぶ直線上に、前記反応性ガス導入配管の導入口を遮蔽するように設けられていることを特徴とする請求項２に記載の反応性スパッタリング装置。
4. 前記防着板は交換可能に構成され、前記反応性ガス導入配管は前記チャンバーに固定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の反応性スパッタリング装置。
5. 前記防着板には、隙間が形成され、該隙間はラビリンス形状となっていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の反応性スパッタリング装置。
6. 前記スパッタリング空間の外側には、排気装置が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の反応性スパッタリング装置。