JP2014040670A - 遮蔽部材 - Google Patents

Abstract

【課題】スパッタ粒子が、真空容器内に設けられた基板ホルダーの基板載置面に付着するのを防止し、もって基板汚染や他の製造装置の汚染を抑制し、パーティクルの発生を抑制した遮蔽部材を提供する。
【解決手段】基板ホルダー７の近傍に配置され、第１の駆動手段３２により、基板ホルダー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と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の部材１９と、基板ホルダーの面上でかつ基板の外周部に設置されている第２の部材２１と、を有し、第２の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同心円状の第１の突起部１９ａが、第１の部材に形成されており、基板ホルダーが第１の部材に接近した位置で、第１の突起部と非接触の状態で嵌り合い、第１の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同心円状の第２の突起部が、第２の部材に形成されている遮蔽部材。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、半導体装置の製造に際に、真空容器内おいて使用される遮蔽部材に関する。

基板に薄膜を堆積させるスパッタリング方法は、真空に排気された真空容器を用い、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、基板が置かれる面をもつ基板ホルダーとを設置し、さらに真空容器内にＡｒ等の不活性ガスもしくは窒素等の不活性ガス、またはこれらの混合ガスからなるプロセスガスを導入し、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ことにより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堆積方法である。

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や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３つの目的に用いられる。第一の目的は、プリスパッタを行うことである。通常のスパッタリング装置では、プラズマは、高電圧印加と同時に生成されず、電圧印加から0.1秒程度の遅延時間をもって生成される。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。

第二の目的は、コンディショニングを行うことである。コンディショニングとは、基板へスパッタ粒子を堆積する目的ではなく、堆積膜の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。この理由は、真空容器内面がターゲット材料からなる膜で覆われている状態のときに反応性ガスを真空容器内に導入すると膜と反応性ガスの結合反応が起こるため、真空容器内部の雰囲気が安定せず、よって膜特性が安定しないためである。

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。これを防ぐために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放電を行う。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、基板に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うと、真空容器内部に付着した膜が応力により剥離する。剥離した膜が基板に付着して電子デバイスの特性を悪化させる。これを防止するために、非反応性スパッタ法により応力の小さい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うと、これを防止することができる。

第三の目的は、ターゲットクリーニングを行うことである。ターゲットクリーニングは、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を用いて実行される。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が、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。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が行われる。

ところで、近年のデバイスの高性能化要求を背景に、半導体装置の製造工程において、半導体基板裏面に付着したターゲット材料が熱処理工程によって半導体基板内に拡散してデバイスの特性を劣化させたり、あるいは次工程以降に持ち込まれて次工程以降の基板処理装置を汚染させたりするなどの問題がおきている。ここで、基板裏面を媒体とした他装置への汚染は、基板裏面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。

上記の問題は、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、極めて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の基板設置面にスパッタ粒子が付着し、これが基板裏面に付着して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、シャッターをカソードカバー開口端部と最小の隙間を持つように設けられる技術が開示されている。

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、シャッターとカソードカバー開口部の隙間について、具体的な形状が開示されていない。一方、前述のように、電子デバイスの高性能化にともない基板設置面への膜付着を原子数レベルで排除する要求があるが、シャッターとカソードカバー開口面に隙間を設ける構造では原子数レベルのスパッタ粒子の回りこ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、かつパーティクルの発生を抑制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。

上記の従来技術の問題に鑑み、本発明は、半導体装置の製造に際し、スパッタ法により薄膜を基板に堆積する装置においてコンディショニングおよびターゲットクリーニングを目的とする放電を行うとき、スパッタ粒子が、真空容器内に設けられた基板ホルダーの基板載置面に付着するのを防止し、もって基板汚染や他の製造装置の汚染を抑制した遮蔽部材であって、さらには、安定な膜質を維持し、パーティクルの発生を抑制した遮蔽部材を提供することを目的とする。

本発明にかかる遮蔽部材は、ターゲットを保持するためのターゲットホルダーと、回転機構に接続され基板を載置するための基板ホルダーと、を含む真空容器内に使用される遮蔽部材であって、前記基板ホルダーの近傍に配置され、第１の駆動手段により、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の部材と、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第２の部材と、を有し、前記第２の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同心円状の第１の突起部が、前記第１の部材に形成されており、前記基板ホルダーが前記第１の部材に接近した位置で、前記第１の突起部と非接触の状態で嵌り合い、前記第１の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同心円状の第２の突起部が、前記第２の部材に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、電子デバイスの製造に際し、スパッタ法により薄膜を基板に堆積する装置においてコンディショニングおよびターゲットクリーニングを目的とする放電を行うとき、スパッタ粒子が、真空容器内に設けられた基板ホルダーの基板載置面に付着することを防止し、もって基板汚染や他の製造装置の汚染が起きない遮蔽部材を提供することが可能になる。

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。

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。
本発明の実施形態にかかる成膜装置の概略図である。 図１Ａで示した成膜装置を動作させるための主制御部のブロック図である。 基板周辺カバーリング２１に対向した基板シャッター１９の概略を示す図である。 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である。 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である。 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である。 コンディショニングにおける成膜装置の動作手順を説明する図である。 コンディショニングにおける成膜装置の動作手順を説明する図である。 コンディショニングにおける成膜装置の動作手順を説明する図である。 コンディショニングにおける成膜装置の動作手順を説明する図である。 コンディショニングにおける成膜装置の動作手順を説明する図である。 コンディショニングにおける成膜装置の動作手順を説明する図である。 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の動作を説明する図である。 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の動作を説明する図である。 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の動作を説明する図である。 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の動作を説明する図である。 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の動作を説明する図である。 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の動作を説明する図である。 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の動作を説明する図である。 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の動作を説明する図である。 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の動作を説明する図である。 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である。 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である。 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である。 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である。 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である。 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である。 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である。 本発明の実施形態にかかる成膜装置の変形例を示す概略図である。 本発明の実施形態にかかる成膜装置を備える真空薄膜形成装置の一例であるフラッシュメモリ用積層膜形成装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態にかかる成膜装置を用いて、電子デバイス製品の処理を行うフローを例示する図である。 本発明の実施形態にかかる成膜装置を用いてコンディショニングを行う際の手順を示す図である。 コンディショニングの開始条件を例示的に説明する図である。 本発明の実施形態にかかる成膜装置を用いて図１０の処理を実施したとき、基板上に付着したパーティクル個数を一日に１回測定した結果を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を説明する。

図１Ａ、図１Ｂ、図２、及び図３を参照して、本発明のスパッタリング装置（以下、「成膜装置」という）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によっ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の内面は電気的に接地されている。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の内面には電気的に接地された筒状のシールド４０が設けられている。シールド４０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、交換可能な構造を持つ。

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、このマグネットホルダー３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との間に整合器が設置される。

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、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。あるいは、バックプレート５を用いずにターゲット４を直接ターゲットホルダー６に固定しても良い。この場合、ターゲットの形状が複雑になる問題がある一方、バックプレートとターゲットを接着する必要がないため、信頼性が向上する利点がある。

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、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、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の基板設置面側で、かつ基板１０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の部分のほかに、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、あるいは基板シャッター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１９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が基板シャッター支持部材２０を回転させることによりターゲット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）。このときターゲット４と基板１０との間は遮蔽される。また、同様に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）。このように、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収納されるようにすれば、装置の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、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。よって基板シャッター１９に付着した膜が剥離しにくくなり、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取り除くとき、薬液等により溶射膜ごとスパッタ付着膜を溶解すれば良いため、シャッターに物理的なダメージを与えないという利点がある。また、柔軟なＡｌ膜がスパッタ膜との間で付着力を高めるので、スパッタ膜の自己の応力によって剥離すること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。ターゲットから弾き出されたスパッタ粒子はスパッタチャンバー内を直進する性質をもつため、凸部と凹部の間の隙間を通過することが出来ない。よって、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。このとき、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、直線導入機構などを用いて、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。

（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、基板シャッター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することにより、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、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、コンディショニングを行う。このようにしてコンディショニングを行うことで、ターゲット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。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うスパッタのことをいい、基板それぞれの成膜の前にはすべて、プリスパッタを行う。

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）との共同により、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より電力を印加することにより放電を開始する。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の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、スパッタ粒子がシールドの内壁に付着して膜が堆積される。なお、反応性スパッタによる堆積を行う場合には、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。

プリスパッタ中における基板ホルダーの位置Ｂは、ラビリンスシールが形成されない。しかし、その後の基板シャッター１９の開放動作を行うとき基板ホルダーを退避する動作が不要であるから、シャッターの開動作を迅速に実行することができる。また、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。しかし、半導体素子の特性確保のため、わずかに廻り込むスパッタ粒子が問題となる場合には、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。

必要な時間だけプリスパッタを行った後、図６Ｆに示すように主制御部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。

所定の時間放電したのち、図６Ｇに示すように、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、チャンバーのゲートバルブ４２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乃至図７Ｇ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（例えば図７ＡのＤ２）は、基板ホルダー７の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の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の接触部で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、例えば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、基板シャッター１９あるいは基板周辺カバーリング２１に掘り込まれた溝を設け、さらに他方に突起を設け、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も良い。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。基板を機械的に固定するためにオーバーラップ部が基板に接触する構成をもつことがある。あるいは、機械的な固定が不要な場合、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構成を持つこともできる。

（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。

下記の実施例により、本発明にかかる電子デバイスの製造方法を説明する。

（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成膜前のコンディショニング放電（プリスパッタ）は、後述のＴｉＮ成膜条件で１２００秒、行ったのち、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に載置して、厚み７ｎｍのＴｉＮ成膜を行った。

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。

（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。

（実施例３）
図９は、本発明の実施形態にかかる成膜装置１を備える真空薄膜形成装置の一例であるフラッシュメモリ用積層膜形成装置（以下、単に「積層膜形成装置」ともいう。）の概略構成を示す図である。図９に示す積層膜形成装置は、真空搬送ロボット９１２を内部に備えた真空搬送室９１０を備えている。真空搬送室９１０には、ロードロック室９１１、基板加熱室９１３、第１のＰＶＤ（スパッタリング）室９１４、第２のＰＶＤ（スパッタリング）室９１５、基板冷却室９１７が、それぞれゲートバルブ９２０を介して連結されている。

次に、図９に示した積層膜形成装置の動作について説明する。まず、被処理基板を真空搬送室９１０に搬出入するためのロードロック室９１１に被処理基板（シリコンウエハ）をセットし、圧力が１×１０−４Ｐａ以下に達するまで真空排気する。その後、真空搬送ロボット９１２を用いて、真空度が１×１０−６Ｐａ以下に維持された真空搬送室９１０内に被処理基板を搬入し、さらに、所望の真空処理室に搬送する。

本実施形態においては、初めに基板加熱室９１３に被処理基板を搬送して４００℃まで加熱し、次に第１のＰＶＤ（スパッタリング）室９１４に搬送して被処理基板上にＡｌ２Ｏ３薄膜を１５ｎｍの厚さに成膜する。次いで、第２のＰＶＤ（スパッタリング）室９１５に被処理基板を搬送して、その上にＴｉＮ膜を２０ｎｍの厚さに成膜する。最後に、被処理基板を基板冷却室９１７内に搬送して、室温になるまで被処理基板を冷却する。全ての処理が終了した後、ロードロック室９１１に被処理基板を戻し、大気圧になるまで乾燥窒素ガスを導入した後に、ロードロック室９１１から被処理基板を取り出す。

本実施形態の積層膜形成装置では、真空処理室の真空度は１×１０−６Ｐａ以下とした。本実施形態では、Ａｌ２Ｏ３膜とＴｉＮ膜の成膜にマグネトロンスパッタリング法を用いている。

図１０は、本発明の実施形態にかかる成膜装置１を用いて、電子デバイスの製造方法に関する電子デバイス製品の処理フローを例示する図である。なお、ここでは成膜装置１に搭載するターゲット４として、Ｔｉを、不活性ガスとしてアルゴンを、反応性ガスとして窒素を使用した場合を例として説明する。

ステップＳ１において、ターゲットおよびシールド交換後、真空容器２を排気して所定の圧力に制御される。所定の圧力になったところで、ステップＳ２において、ターゲットシャッター１４と基板シャッター１９を閉じた状態で、ターゲットクリーニングを開始する。ターゲットクリーニングとは、ターゲットの表面に付着した不純物や酸化物を除去するために行うスパッタリングのことをいう。ターゲットクリーニングにおいては、基板シャッター１９と基板周辺カバーリング２１とがラビリンスシールを形成するような基板ホルダーの高さを設定して行う。このように設定することで、基板ホルダーの基板設置面へスパッタ粒子が付着することを防止できる。なお、ターゲットクリーニングを実施するとき、基板ホルダーに基板を設置した状態で実施しても良い。

次に、ステップＳ３において、図示しない入力装置より主制御部１００に入力された成膜開始の指示に従って、主制御部１００により成膜動作が開始される。

ステップ３で成膜開始の指示がされると、ステップＳ４のコンディショニングを行う。コンディショニングとは、成膜特性を安定させるために放電を行い、ターゲットをスパッタリングしてスパッタ粒子をチャンバーの内壁等に付着させる処理のことである。

ここでコンディショニングについて、より詳細に説明する。図１１はスパッタ成膜装置１を用いてコンディショニングを行う際の手順を示す図である。具体的には、ステップ番号、各処理における時間（設定時間）、ターゲットシャッターの位置（開、閉）、基板シャッターの位置（開、閉）、ターゲット印加電力、Ａｒガス流量、および窒素ガス流量、を示している。これらの手順は記憶装置６３に記憶され、主制御部１００により連続的に実行される。

図１１を参照して成膜の手順を説明する。まず、ガススパイクを行う（Ｓ１１０１）。この工程により、チャンバー内の圧力を高くし、次のプラズマ着火工程で放電開始をしやすい状態を作る。この条件はターゲットシャッター１４および基板シャッター１９は閉状態であり、窒素ガス流量は導入せず、アルゴンガス流量は４００ｓｃｃｍである。アルゴンガス流量は次のプラズマ着火工程で着火を容易に行うために１００ｓｃｃｍ以上であることが好ましい。

次に、プラズマ着火工程を行う（Ｓ１１０２）。シャッター位置およびガス条件を保持したままＴｉターゲットに１０００ＷのＤＣ電力を印加して、プラズマを発生させる（プラズマ着火）。このガス条件を用いることにより、低圧力でおき易いプラズマの発生不良を防止しすることができる。

次に、プリスパッタ（Ｓ１１０３）を行う。プリスパッタではターゲットに印加される電力（ターゲット印加電力）を維持したままガス条件をアルゴン１００ｓｃｃｍに変更する。この手順によりプラズマが失われる事無く、放電を維持する事ができる。

次に、コンディショニング１（Ｓ１１０４）を行う。コンディショニング１ではターゲット印加電力、ガス流量条件および基板シャッター１９の位置を閉じた状態に維持したままターゲットシャッター１４を開く。こうすることで、Ｔｉターゲットからのスパッタ粒子を、シールド内壁を含むチャンバー内壁に付着させることにより、シールド内壁を低応力の膜で覆うことが出来る。よってスパッタ膜がシールドから剥離することを防止できるので、剥離した膜がチャンバー内に飛散してデバイス上に落下し、製品の特性を劣化させることを防止できる。

次に、再度、ガススパイク（Ｓ１１０５）を行う。ガススパイク工程ではターゲットへの電力印加を停止すると共に、アルゴンガス流量を２００ｓｃｃｍ、窒素ガス流量を１０ｓｃｃｍとする。アルゴンガス流量は次のプラズマ着火工程で着火を容易に行うために後述するコンディショニング２工程（Ｓ１１０８）よりも大きな流量、例えば、１００ｓｃｃｍ以上であることが好ましい。また、後述するコンディショニング２工程（Ｓ１１０８）では窒素ガスを導入した反応性スパッタ法により窒化膜を成膜するので、ガススパイク工程から窒素ガスを導入することで急激なガス流量変化を防ぐ効果もある。

次に、プラズマ着火工程を行う（Ｓ１１０６）。シャッター位置およびガス流量条件を保持したままＴｉターゲットに７５０ＷのＤＣ電力を印加して、プラズマを発生させる（プラズマ着火）。このガス条件を用いることにより、低圧力で生じやすいプラズマの発生不良を防止しすることができる。

次に、プリスパッタ（Ｓ１１０７）を行う。プリスパッタではターゲット印加電力を維持したままガス流量条件をアルゴン１０ｓｃｃｍ、窒素ガス１０ｓｃｃｍに変更する。この手順によりプラズマが失われる事無く、放電を維持する事ができる。

次に、コンディショニング２（Ｓ１１０８）を行う。コンディショニング２ではターゲット印加電力、ガス流量条件および基板シャッター１９の位置を閉じた状態に維持したままターゲットシャッター１４を開く。こうすることで、Ｔｉターゲットからのスパッタ粒子と反応性ガスである窒素が反応し、シールド内壁を含むチャンバー内壁に窒化膜を付着させることにより、次基板成膜工程に移行するときにチャンバー内ガス状態の急激な変化が抑制できる。チャンバー内ガス状態の急激な変化を抑制することで、次の基板成膜工程における成膜を初期より安定して行うことができるので、そのデバイス製造において製造安定性の向上について大きな改善効果がある。

以上の各手順に要する時間は最適な値に設定されるが、本実施形態では最初のガススパイク（Ｓ１１０１）を０．１秒、プラズマ着火（Ｓ１１０２）を２秒、プリスパッタ（Ｓ１１０３）を５秒、コンディショニング１（Ｓ１１０４）を２４０秒、２回目のガススパイク（Ｓ１１０５）を５秒、２回目のプラズマ着火（Ｓ１１０６）を２秒、２回目のプリスパッタを５秒、コンディショニング２（Ｓ１１０８）を１８０秒とした。

なお、再度のガススパイク工程（Ｓ１１０５）、それに続くプラズマ着火工程（Ｓ１１０６）、プリスパッタ工程（Ｓ１１０７）は省略することもできる。省略した場合には、コンディショニング時間を短縮できる点で望ましい。しかし、アルゴンガス放電であるコンディショニング１工程（Ｓ１１０４）に続いて窒素ガスを添加したコンディショニング２工程（Ｓ１１０８）を続けておこなった場合には、放電を続けながらプラズマの性質が大きく変化することになるので、その過渡状態に起因してパーティクルが増加することがある。そのような場合には、放電を一旦停止してガスを入れ替えることを含むこれらの工程（Ｓ１１０５、Ｓ１１０６、Ｓ１１０７）をコンディショニング１工程（Ｓ１１０４）とコンディショニング２工程（Ｓ１１０８）の間に挿入することによって、コンディショニング中のプラズマ特性の急激な変動をさらに抑えることができるので、パーティクルが発生するリスクを小さくすることができる。

なお、反応性スパッタであるコンディショニング２（Ｓ１１０８）は、後述する基板上への成膜条件とおおむね同じ条件であることが望ましい。コンディショニング２（Ｓ１１０８）と製品製造工程における基板上への成膜条件をおおむね同じ条件にすることによって、製品製造工程における基板上への成膜をより安定に再現性良く行うことができる。

説明を図１０に戻し、コンディショニング（Ｓ４）の後、基板上への成膜処理を含むステップＳ５を行う。ここで、図１０を参照してステップＳ５を構成する成膜処理のための手順を説明する。

まず、基板搬入が行なわれる（Ｓ５０１）。基板搬入工程（Ｓ５０１）では、ゲートバルブ４２が開放され、不図示の基板搬送ロボットと不図示のリフト機構とにより、真空チャンバー２内に基板１０が搬入され、基板ホルダー７上の基板載置面に載置される。基板ホルダー７は基板を載置したまま成膜位置へと上方へ移動する。

次に、ガススパイクを行う（Ｓ５０２）。ガススパイク工程（Ｓ５０２）では、ターゲットシャッター１４および基板シャッター１９は閉状態であり、アルゴンガスを、例えば、２００ｓｃｃｍ、窒素ガスを１０ｓｃｃｍ導入する。ここでアルゴンガスの量は後述する成膜工程（Ｓ５０６）で導入されるアルゴンガスの量よりも多いことが放電開始の容易さの観点から望ましい。ガススパイク工程（Ｓ５０２）に要する時間は、次の着火工程（Ｓ５０３）で必要とされる圧力を確保できればよいので、例えば、０．１秒程度である。

次にプラズマ着火を行う（Ｓ５０３）。プラズマ着火工程（Ｓ５０３）では、ターゲットシャッター１４および基板シャッター１９は閉状態を維持し、アルゴンガスと窒素ガスの流量も、ガススパイク工程（Ｓ５０２）での条件と同じままで、ターゲット４に、例えば７５０Ｗの直流（ＤＣ）電力を印加し、ターゲットのスパッタ面の近傍に放電プラズマを発生させる。プラズマ着火工程（Ｓ５０３）に要する時間は、プラズマが着火する程度の時間であればよく、例えば、２秒である。

次に、プリスパッタを行う（Ｓ５０４）。プリスパッタ工程（Ｓ５０４）では、ターゲットシャッター１４および基板シャッター１９は閉状態を維持し、アルゴンガスの流量を例えば１０ｓｃｃｍに減少させ、窒素ガスの流量は１０ｓｃｃｍとする。このとき、ターゲットへの直流（ＤＣ）電力は、例えば７５０Ｗであり、放電は維持されている。プリスパッタ工程（Ｓ５０４）に要する時間は、次の短いコンディショニングのための準備が整うだけの時間であればよく、例えば、５秒である。

次に、短いコンディショニングを行う（Ｓ５０５）。短いコンディショニング工程（Ｓ５０５）では、ターゲットシャッター１４を開いて開状態とする。基板シャッター１９は閉状態を維持し、アルゴンガスの流量を１０ｓｃｃｍ、窒素ガスの流量を１０ｓｃｃｍに維持する。このとき、ターゲットへの直流（ＤＣ）電力は、例えば７５０Ｗであり、放電は維持されている。この短いコンディショニングでは、シールド内壁等へチタンの窒化膜が成膜され、次工程の基板への成膜工程（Ｓ５０６）で安定な雰囲気で成膜するために効果がある。この効果を大きくするため、次工程の基板上への成膜工程（Ｓ５０６）での放電条件とおおむね同じ条件で成膜が行なわれることが望ましい。なお、短いコンディショニング工程（Ｓ５０５）に要する時間は、先のコンディショニング（Ｓ４）により雰囲気が整えられているため、先のコンディショニング１（Ｓ１１０４）、コンディショニング２（Ｓ１１０８）よりも短い時間で良く、例えば、５〜３０秒程度で良い。

そして次に、アルゴンガス、窒素ガス、直流電力の条件を、短いコンディショニング工程（Ｓ５０５）の条件と同じに維持して放電を維持し、ターゲットシャッター１４を開状態に維持したまま、基板シャッター１９を開き、基板への成膜を開始する（Ｓ５０６）。すなわち基板１０への成膜条件は、アルゴンガス流量が１０ｓｃｃｍ、窒素ガス流量が１０ｓｃｃｍ、ターゲットへ印加する直流電力が７５０Ｗである。

ターゲット４への電力を停止して基板上への成膜Ｓ５０６を終了したあと、基板搬出５０７を行う。基板搬出５０７では、基板ホルダー７が下方に降下移動し、ゲートバルブ４２が開放され、不図示の基板搬送ロボットと不図示のリフト機構とにより、基板１０の搬出が行なわれる。

次に、コンディショニング要否判断が主制御部１００により判断される（Ｓ６）。コンディショニング要否判断工程（Ｓ６）において、主制御部１００は記憶装置６３に記憶された判定条件に基づいてコンディショニングの要否を判断する。コンディショニングが必要と判断した場合には、処理をステップＳ４に戻し、再びコンディショニングを行う（Ｓ４）。一方、ステップＳ６において、主制御部１００によりコンディショニングが不要と判断された場合には、次のＳ７の終了判断へ進む。ステップＳ７では終了信号が主制御部１００に入力されているかどうか、装置に供給される処理用基板があるかどうかなどをもとに判断し、終了しない判断のときは（Ｓ７−ＮＯ）、処理をステップＳ５０１に戻し、再び基板搬入(Ｓ５０１)から成膜（Ｓ５０６）を経て基板搬出（Ｓ５０７）までを行う。この様にして、製品基板への成膜処理が所定の枚数、例えば、数百膜程度続けられる。

コンディショニング要否判断工程（Ｓ６）によりコンディショニング開始すべきであると判定される一例を説明する。連続処理の後、製品待ち時間などの理由により、待機時間が発生することがある。記憶装置６３に記憶された判定条件からコンディショニングが必要とされる待機時間が発生した場合、主制御部１００はコンディショニングが必要と判断し、再度、ステップＳ４のコンディショニングを実施する。このコンディショニングにより、シールド内面に付着したＴｉＮなどの高応力な膜のさらに上面を、Ｔｉなどの低応力の膜で覆うことが出来る。ＴｉＮが連続的にシールドに付着していくと、ＴｉＮ膜の応力が高く且つシールドとの密着性が弱いため膜ハガレが発生してパーティクルとなる。このために、膜ハガレを防止することを目的として、Ｔｉスパッタを行う。

Ｔｉ膜はシールドや、ＴｉＮ膜との密着性が高くＴｉＮ膜のハガレ防止の効果（壁塗り効果）がある。この場合シールド全体にスパッタするために、基板シャッターを用いて行うのが効果的である。本発明の実施形態にかかるスパッタ成膜装置１によれば、基板シャッター１９と基板周辺カバーリング２１がラビリンスシールを形成するため、基板ホルダーの基板設置面にスパッタ膜が堆積することなくコンディショニングを行うことが出来る。このコンディショニングの後、再び成膜処理Ｓ５（Ｓ５０１〜Ｓ５０７）を行う。

以上のように、コンディショニングを行い、その後、製品処理の手順をターゲット寿命まで繰り返す。その後は、メンテナンスとなり、シールドおよびターゲットを交換した後、初期のターゲットクリーニングから繰り返すことになる。

以上の手順により、シールドに付着した膜の剥離を防止し、さらに基板ホルダーの基板設置面にスパッタ膜を付着させることなく、電子デバイスを製造することが出来る。本実施形態ではターゲット寿命をもってメンテナンスを行う例を示したが、シールド交換のためのメンテナンスにも同様の運用を行う。また、ここでは、待機時間が発生した場合のコンディショニング開始例を説明したが、コンディショニングの開始条件（コンディショニング要否判断の条件）は上記の例に限定されるものではない。

図１２はコンディショニングの開始条件（コンディショニング要否判断の条件）を例示的に説明する図である。コンディショニングを開始するための判定条件は、処理された基板の総数、処理されたロットの総数、成膜された総膜厚、ターゲットへ印加された電力量、シールド交換後にそのシールドで成膜するためにターゲットへ印加された電力量、待機時間および処理の対象となる電子デバイスの変更等にともなう成膜条件の変更である。

コンディショニングの開始タイミングは、ロット（製造工程を管理する上で便宜的に設定される基板の束であり、通常は基板２５枚を１ロットとする）の処理終了後とすることができる。処理すべきロット（処理ロット）が複数ある場合には、処理ロットの総数が判定条件となり、総ロットの処理終了後をコンディショニングの開始タイミングとすることができる（コンディショニング開始条件１、３、５、７、９、１１）。あるいは、ロットの処理途中であっても、ロットに関する条件を除く前述の判定条件のいずれかを満たした場合に、処理中に割り込んでコンディショニングの開始タイミングとすることができる（コンディショニング開始条件２、４、６、８、１０、１２）。

処理された基板の総数によって判定する方法（１２０１）は、ロットを構成する基板枚数が変動してもコンディショニング間隔が一定になる利点がある。処理ロットの総和によって判定する方法（１２０２）は、ロット数で工程管理がなされている場合、コンディショニング時期が予測できる利点がある。

成膜装置が成膜した膜厚によって判定する方法（１２０３）は、シールドからの膜剥離が膜厚の増加に依存する場合、適切なタイミングでコンディショニングを実施できる利点がある。ターゲットの積算電力によって判定する方法（１２０４）は、ターゲット表面が成膜処理によって変化する場合、適切なタイミングでコンディショニングを実施できる利点がある。シールドあたりの積算電力で判定する方法（１２０５）は、シールド交換とターゲット交換の周期がずれる場合であっても、適切なタイミングでコンディショニングを実施できる利点がある。待機時間によって判定する方法（１２０６）は、待機時間中に成膜室内の残留ガス濃度や温度が変化し、成膜特性が悪化する懸念がある場合、成膜特性を良好な状態で安定させる効果がある。基板への成膜条件（製品製造条件）の変更を判定条件とする方法（１２０７）は、成膜条件が変更される場合でも安定に基板上への成膜ができる効果がある。成膜条件が変更されるとシールド内壁表面やターゲット表面の状態が変化する。これらの変化はシールド内壁表面やターゲット表面のゲッタリング性能等によるガス組成の変動や電気的性質の変動などに繋がるため、結果として基板への成膜特性のロット内変動の原因となる。基板への成膜条件（製品製造条件）の変更を判定条件とする方法（１２０７）は、そのような不良を抑制する効果がある。

ロット処理後にコンディショニングを実施する方法は、ロット単位で生産工程を管理している場合には、ロット処理が中断することを防ぐ効果がある（コンディショニング開始条件１、３、５、７、９、１１）。ロット処理中にコンディショニングを割りこむ方法は、正確なコンディショニングタイミングで実施できる利点がある（コンディショニング開始条件２、４、６、８、１０、１２）。成膜条件の変更が判定条件となる場合、ロット処理前にコンディショニングが実施される（コンディショニング開始条件１３）。

図１３は、本発明の実施形態にかかるスパッタ成膜装置１を用いて図１０の処理を実施したとき、基板上に付着したパーティクル個数を一日に１回測定した結果を示す図である。横軸は測定日を示し、縦軸は直径３００ｍｍシリコン基板上に観測された０.０９μｍ以上のパーティクル数を表わしている。パーティクル数の計測は、ＫＬＡテンコール社製の表面検査装置「ＳＰ２」（商品名）を用いて実施した。本データは、１６日間という、比較的長期にわたり、基板あたり１０個以下という極めて良好なパーティクル数が維持できたことを示している。

本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。

Claims (1)

1. ターゲットを保持するためのターゲットホルダーと、回転機構に接続され基板を載置するための基板ホルダーと、を含む真空容器内に使用される遮蔽部材であって、
   前記基板ホルダーの近傍に配置され、第１の駆動手段により、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の部材と、
   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第２の部材と、を有し、
   前記第２の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同心円状の第１の突起部が、前記第１の部材に形成されており、
   前記基板ホルダーが前記第１の部材に接近した位置で、前記第１の突起部と非接触の状態で嵌り合い、前記第１の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同心円状の第２の突起部が、前記第２の部材に形成されていることを特徴とする遮蔽部材。