JP2016108610A - スパッタリング装置、スパッタリング方法及びフォトマスクブランク - Google Patents

Abstract

【解決手段】チャンバーとスパッタターゲットとチャンバー内壁に沿って設けられたシールドとを備え、シールド内部のスパッタ空間にスパッタターゲットと基板とを配置して、基板に薄膜を形成するスパッタリング装置を用い、チャンバーと基板とをオフセット位置に配置し、スパッタターゲットのスパッタ面の中心を通る鉛直平面であり、かつ基板の被スパッタ面の中心を通る法線へのスパッタ面の中心からの垂線に直交する仮想平面上及び該仮想平面より基板側の範囲を基板側領域とし、基板側領域内に位置する側面シールドの全部を、そのスパッタ面の中心からの距離が、スパッタ面の中心から被スパッタ面の中心を通る法線までの最短距離であるオフセット距離より遠くなるように配設してスパッタリングする。【効果】シールドへのスパッタ粒子の堆積による膜の形成を効果的に防止して、膜の剥がれに起因するパーティクルによる欠陥を減少させることができる。【選択図】図３

Description

本発明は、半導体集積回路等を製造する際に使用するフォトマスクの素材となるフォトマスクブランクに形成される光機能膜等の薄膜の成膜に好適なスパッタリング装置及びスパッタリング方法、並びに該方法を用いて薄膜を成膜したフォトマスクブランクに関する。

近年、半導体加工においては、特に、大規模集積回路の高集積化により、回路パターンの微細化がますます必要になってきており、回路を構成する配線パターンの細線化や、セルを構成する層間の配線のためのコンタクトホールパターンの微細化技術への要求がますます高まってきている。そのため、これら配線パターンやコンタクトホールパターンを形成する光リソグラフィ（フォトリソグラフィ）で用いられる、回路パターンが書き込まれたフォトマスクの製造においても、上記微細化に伴い、より微細かつ正確に回路パターンを書き込むことができる技術が求められている。

より精度の高いフォトマスクパターンをフォトマスク基板上に形成するためには、まず、フォトマスクブランク上に高精度のレジストパターンを形成することが必要になる。実際の半導体基板を加工する際の光リソグラフィは縮小投影を行うため、フォトマスクパターンは実際に必要なパターンサイズの４倍程度の大きさであるが、それだけ精度が緩くなるというわけではなく、むしろ、原版であるフォトマスクには、露光後のパターン精度に求められるものよりも高い精度が求められる。

更に、既に現在行われているリソグラフィでは、描画しようとしている回路パターンは、使用する光の波長をかなり下回るサイズになっており、回路の形状をそのまま４倍にしたフォトマスクパターンを使用すると、実際の光リソグラフィを行う際に生じる光の干渉等の影響で、レジスト膜にフォトマスクパターンどおりの形状は転写されない。そこで、これらの影響を減じるため、フォトマスクパターンは、実際の回路パターンより複雑な形状（いわゆるＯＰＣ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ（光学近接効果補正）などを適用した形状）に加工する必要が生じる場合もある。そのため、フォトマスクパターンを得るためのリソグラフィ技術においても、現在、更に高精度な加工方法が求められている。リソグラフィ性能については、限界解像度で表現されることがあるが、この解像限界としては、フォトマスクを使用した半導体加工工程で使用される光リソグラフィに必要な解像限界と同等程度、あるいはそれ以上の限界解像精度がフォトマスク加工工程のリソグラフィ技術に求められている。

特開平７−１４０６３５号公報

フォトマスクブランクの製造において、透明基板への光機能膜等の薄膜の成膜には、スパッタリングが用いられるが、スパッタリングによる成膜では、ターゲットからあらゆる方向にターゲットを構成する物質がはじき出され、それらが、基板上の所定の被スパッタ面以外にも、スパッタリング装置を構成するあらゆる部材に付着して膜を形成する。この膜が厚くなると、膜の内部応力により膜が剥れ、その際、スパッタリング装置内でパーティクルが発生する。このパーティクルが基板の被スパッタ面上に落下して付着すると、基板上のパーティクル欠陥になる。また、このパーティクルは、その後のフォトマスク製造における洗浄工程等において膜から除去された場合には、ピンホールや局所的に膜の厚さが薄くなるハーフピンホール等の欠陥の発生源となる。

半導体加工において、特に、フォトマスクを用いたフォトリソグラフィにおいては、回路の微細化に伴い、１μｍ以下の非常に小さな欠陥でも回路の配線不良を引き起こす致命的な欠陥となる。そのため、フォトマスクブランクにおいては、０．２μｍ以上、特に０．１μｍ以上の大きさの欠陥がゼロであることが求められている。

従来、上述したような剥がれた膜から発生するパーティクルの問題を解決するために、スパッタリング装置の真空チャンバーの内側に沿ってシールドを設けて、シールドに膜を付着させ、定期的にシールドを交換することでパーティクル由来の欠陥の発生の防止を図っている。一般的に、シールドの材質には、ステンレスやアルミが用いられる。また、シールドの表面は、膜の剥れを防止のための処理として、付着した膜との密着性を向上させるために、ブラスト処理や溶射処理で表面に凹凸を付ける処理などが施される。しかし、シールドからの膜の剥れに起因するパーティクルによる微小な欠陥を少なくするには、シールドに膜をできるだけ形成させないようにすることが必要である。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、スパッタリング装置において、スパッタターゲットから放出したスパッタ粒子がチャンバー内壁に直接付着することを防止するためにチャンバー内壁に沿って設けられるシールドへのスパッタ粒子の堆積による膜の形成を効果的に防止して、膜の剥がれに起因するパーティクルの発生による欠陥を減少できるスパッタリング装置及びスパッタリング方法、並びに該方法を用いて薄膜を成膜したフォトマスクブランクを提供することを目的とする。

平面のスパッタ面を有するターゲットを用いて、平面の被スパッタ面を有する基板に、スパッタ面を下方、被スパッタ面を上方に向けて成膜する装置の中で、基板の被スパッタ面の中心を通る法線が、ターゲットのスパッタ面の中心からずれているオフセット配置されたスパッタリング成膜装置は、基板を自転させることで、基板の平坦な被スパッタ面に、膜厚を均一に成膜することができることから、透明基板の平坦な被スパッタ面上に、膜厚が均一な光機能材料膜を成膜することが求められるフォトマスクブランクの成膜装置として用いられている。

このようなターゲットと基板とがオフセット配置されたスパッタリング装置では、ターゲットと基板の中心位置がずれているために、基板の被スパッタ面の中心を通る法線が、ターゲットのスパッタ面の中心を通る配置のスパッタリング装置と比べてチャンバー容量が大きくなってしまう。チャンバー容量の増大には、真空引きをする際に時間がかかるなどの弱点があるため、従来は、チャンバー容量が大きくならないように、チャンバーの周壁をターゲットに近づけて配置していたため、その結果、側面シールドも、ターゲット近傍に配置していた。しかし、このような配置では、ターゲット近傍に配置された側面シールド表面に堆積するスパッタ粒子の量が多くなり、更に、このターゲット近傍に配置された側面シールドが基板にも近い配置となっていると、側面シールド表面から膜が剥がれて発生したパーティクルが、基板の被スパッタ面上に落下し、パーティクル由来の欠陥を引き起こしていた。

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、チャンバーと、平面状のスパッタ面を有する一つ又は複数のスパッタターゲットと、スパッタターゲットから放出したスパッタ粒子がチャンバー内壁に直接付着することを防止するためにチャンバー内壁に沿って設けられたシールドとを備え、該シールドが、スパッタ空間の水平方向の内外を仕切る側面シールドと、スパッタ空間の上下方向の内外を仕切る上面シールド及び下面シールドとからなり、シールド内部のスパッタ空間に、スパッタターゲットと、一つの基板とを配置して、該基板の平面状の被スパッタ面上に薄膜を形成する枚葉型のスパッタリング装置を用い、
スパッタ面を、下方に向けて水平に又は傾斜させて配設し、
被スパッタ面を、上方に向けて水平に、かつ該被スパッタ面の中心を通る鉛直線と、スパッタ面の中心を通る鉛直線とが一致しないオフセット位置に配置してスパッタリングする際、
（ｉ）スパッタターゲットが一つの場合には、スパッタ面の中心を通る鉛直平面であり、かつ被スパッタ面の中心を通る法線へのスパッタ面の中心からの垂線に直交する仮想平面上及び該仮想平面より基板側の範囲を設定し、該範囲を基板側領域とし、
（ｉｉ）スパッタターゲットが複数の場合には、各々のスパッタターゲットにおいて、スパッタ面の中心を通る鉛直平面であり、かつ被スパッタ面の中心を通る法線へのスパッタ面の中心からの垂線に直交する仮想平面上及び該仮想平面より基板側の範囲を設定し、各々のスパッタターゲットにおいて設定された上記基板側の範囲の全てが重なる共通部分を基板側領域として、
基板側領域内に位置する側面シールドの全部が、そのスパッタ面の中心からの距離が、スパッタ面の中心から被スパッタ面の中心を通る法線までの最短距離であるオフセット距離より遠くなるように配設してスパッタリングすることにより、シールドへのスパッタ粒子の堆積による膜の形成を効果的に防止して、膜の剥がれに起因するパーティクルによる欠陥の発生を減少させることが可能であることを見出し、本発明をなすに至った。

従って、本発明は、以下のスパッタリング装置、スパッタリング方法及びフォトマスクブランクを提供する。
請求項１：
チャンバーと、平面状のスパッタ面を有する一つ又は複数のスパッタターゲットと、上記スパッタターゲットから放出したスパッタ粒子がチャンバー内壁に直接付着することを防止するためにチャンバー内壁に沿って設けられたシールドとを備え、該シールドが、上記スパッタ空間の水平方向の内外を仕切る側面シールドと、上記スパッタ空間の上下方向の内外を仕切る上面シールド及び下面シールドとからなり、上記シールド内部のスパッタ空間に、上記スパッタターゲットと、一つの基板とを配置して、該基板の平面状の被スパッタ面上に薄膜を形成する枚葉型のスパッタリング装置であり、
上記スパッタ面が、下方に向けて水平に又は傾斜させて配設され、
上記被スパッタ面が、上方に向けて水平に、かつ該被スパッタ面の中心を通る鉛直線と、上記スパッタ面の中心を通る鉛直線とが一致しないオフセット位置に配置されるスパッタリング装置であって、
（ｉ）上記スパッタターゲットが一つの場合には、上記スパッタ面の中心を通る鉛直平面であり、かつ上記被スパッタ面の中心を通る法線への上記スパッタ面の中心からの垂線に直交する仮想平面上及び該仮想平面より基板側の範囲を設定し、該範囲を基板側領域とし、
（ｉｉ）上記スパッタターゲットが複数の場合には、各々のスパッタターゲットにおいて、上記スパッタ面の中心を通る鉛直平面であり、かつ上記被スパッタ面の中心を通る法線への上記スパッタ面の中心からの垂線に直交する仮想平面上及び該仮想平面より基板側の範囲を設定し、各々のスパッタターゲットにおいて設定された上記基板側の範囲の全てが重なる共通部分を基板側領域として、
上記基板側領域内に位置する上記側面シールドの全部が、その上記スパッタ面の中心からの距離が、上記スパッタ面の中心から上記被スパッタ面の中心を通る法線までの最短距離であるオフセット距離より遠くなるように配設されていることを特徴とするスパッタリング装置。
請求項２：
上記スパッタターゲットが複数であり、全てのスパッタターゲットのオフセット距離が同一となるように配置されていることを特徴とする請求項１記載のスパッタリング装置。
請求項３：
上記スパッタ空間の水平方向の一端側に上記スパッタターゲットが、他端側に上記基板が、各々配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のスパッタリング装置。
請求項４：
上記基板側領域以外の範囲であるターゲット側領域において、該ターゲット側領域内に位置する上記側面シールドの一部又は全部が、そのスパッタ面の中心から側面シールドまでの距離が、上記オフセット距離と同一又は上記オフセット距離より近くなるように配設されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のスパッタリング装置。
請求項５：
上記側面シールドが、上記シールドの、上記スパッタ面の上端を通る仮想水平面と上記被スパッタ面を通る仮想水平面との間に位置する部分であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のスパッタリング装置。
請求項６：
チャンバーと、平面状のスパッタ面を有する一つ又は複数のスパッタターゲットと、上記スパッタターゲットから放出したスパッタ粒子がチャンバー内壁に直接付着することを防止するためにチャンバー内壁に沿って設けられたシールドとを備え、該シールドが、上記スパッタ空間の水平方向の内外を仕切る側面シールドと、上記スパッタ空間の上下方向の内外を仕切る上面シールド及び下面シールドとからなり、上記シールド内部のスパッタ空間に、上記スパッタターゲットと、一つの基板とを配置して、該基板の平面状の被スパッタ面上に薄膜を形成する枚葉型のスパッタリング装置を用い、
上記スパッタ面を、下方に向けて水平に又は傾斜させて配設し、
上記被スパッタ面を、上方に向けて水平に、かつ該被スパッタ面の中心を通る鉛直線と、上記スパッタ面の中心を通る鉛直線とが一致しないオフセット位置に配置してスパッタリングする方法であって、
（ｉ）上記スパッタターゲットが一つの場合には、上記スパッタ面の中心を通る鉛直平面であり、かつ上記被スパッタ面の中心を通る法線への上記スパッタ面の中心からの垂線に直交する仮想平面上及び該仮想平面より基板側の範囲を設定し、該範囲を基板側領域とし、
（ｉｉ）上記スパッタターゲットが複数の場合には、各々のスパッタターゲットにおいて、上記スパッタ面の中心を通る鉛直平面であり、かつ上記被スパッタ面の中心を通る法線への上記スパッタ面の中心からの垂線に直交する仮想平面上及び該仮想平面より基板側の範囲を設定し、各々のスパッタターゲットにおいて設定された上記基板側の範囲の全てが重なる共通部分を基板側領域として、
上記基板側領域内に位置する上記側面シールドの全部を、その上記スパッタ面の中心からの距離が、上記スパッタ面の中心から上記被スパッタ面の中心を通る法線までの最短距離であるオフセット距離より遠くなるように配設してスパッタリングすることを特徴とするスパッタリング方法。
請求項７：
上記スパッタターゲットが複数であり、全てのスパッタターゲットをそれらのオフセット距離が同一となるように配置することを特徴とする請求項６記載のスパッタリング方法。
請求項８：
上記スパッタ空間の水平方向の一端側に上記スパッタターゲットを、他端側に上記基板を、各々配置することを特徴とする請求項６又は７記載のスパッタリング方法。
請求項９：
上記基板側領域以外の範囲であるターゲット側領域において、該ターゲット側領域内に位置する上記側面シールドの一部又は全部を、そのスパッタ面の中心から側面シールドまでの距離が、上記オフセット距離と同一又は上記オフセット距離より近くなるように配設することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項記載のスパッタリング方法。
請求項１０：
上記側面シールドが、上記シールドの、上記スパッタ面の上端を通る仮想水平面と上記被スパッタ面を通る仮想水平面との間に位置する部分であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項記載のスパッタリング方法。
請求項１１：
上記基板が、その被スパッタ面が矩形である角型基板であることを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか１項記載のスパッタリング方法。
請求項１２：
請求項６乃至１１のいずれか１項記載のスパッタリング方法により、透明基板上にスパッタリングにより薄膜を成膜したことを特徴とするフォトマスクブランク。

本発明によれば、スパッタリング装置において、スパッタターゲットから放出したスパッタ粒子がチャンバー内壁に直接付着することを防止するためにチャンバー内壁に沿って設けられるシールドへのスパッタ粒子の堆積による膜の形成を効果的に防止して、膜の剥がれに起因するパーティクルによる欠陥を減少させることができ、その結果、欠陥のないフォトマスクブランクを提供することができる。

本発明のスパッタリング装置の一例の第１の態様を示す図であり、（Ａ）は、上方からの透視図（平面図）、（Ｂ）は、（Ａ）中のＸ−Ｘ’線に沿った縦断面図である。 本発明のスパッタリング装置の一例の第２の態様を示す図であり、（Ａ）は、上方からの透視図（平面図）、（Ｂ）は、（Ａ）中のＸ−Ｘ’線に沿った縦断面図である。 本発明のスパッタリング装置の一例の第３の態様を示す図であり、（Ａ）は、上方からの透視図（平面図）、（Ｂ）は、（Ａ）中のＸ−Ｘ’線に沿った縦断面図である。 本発明のスパッタリング装置の一例の第４の態様を示す図であり、（Ａ）は、上方からの透視図（平面図）、（Ｂ）は、（Ａ）中のＸ−Ｘ’線に沿った縦断面図である。 本発明のスパッタリング装置の一例の第５の態様を示す図であり、（Ａ）は、上方からの透視図（平面図）、（Ｂ）は、（Ａ）中のＸ−Ｘ’線に沿った縦断面図である。 本発明のスパッタリング装置の一例の第６の態様を示す図であり、（Ａ）は、上方からの透視図（平面図）、（Ｂ）は、（Ａ）中のＸ−Ｘ’線に沿った縦断面図である。 本発明のスパッタリング装置の一例の第７の態様を示す図であり、（Ａ）は、上方からの透視図（平面図）、（Ｂ）は、（Ａ）中のＸ−Ｘ’線に沿った縦断面図である。 本発明のスパッタリング装置の一例の第８の態様を示す図であり、（Ａ）は、上方からの透視図（平面図）、（Ｂ）は、（Ａ）中のＸ−Ｘ’線に沿った縦断面図である。 従来のスパッタリング装置の一例を示す図であり、（Ａ）は、上方からの透視図（平面図）、（Ｂ）は、（Ａ）中のＸ−Ｘ’線に沿った縦断面図である。 従来のスパッタリング装置の他の例を示す図であり、（Ａ）は、上方からの透視図（平面図）、（Ｂ）は、（Ａ）中のＸ−Ｘ’線に沿った縦断面図である。

以下、本発明について更に詳しく説明する。
図１は、本発明のスパッタリング装置の一例の第１の態様を示す図である。本発明の第１の態様では、スパッタリング装置は、チャンバー１と、平面状のスパッタ面を有する一つのスパッタターゲット２と、スパッタターゲット２から放出したスパッタ粒子がチャンバー１の内壁に直接付着することを防止するためにチャンバー１の内壁に沿って設けられたシールド１０とを備える。このシールド１０は、スパッタ空間の水平方向の内外を仕切る側面シールド１０１と、スパッタ空間の上下方向の内外を仕切る上面シールド１０２及び下面シールド１０３とからなる。この装置は、シールド１０内部のスパッタ空間に、スパッタターゲット２と、一つの基板３とを配置して、基板３を被スパッタ面３ａに沿って自転させながら、基板３の平面状の被スパッタ面３ａ上に薄膜を形成する枚葉型のスパッタリング装置である。

このスパッタリング装置においては、スパッタターゲット２のスパッタ面２ａは、下方に向けて水平に配設されている。一方、基板３の被スパッタ面３ａは、上方に向けて水平に配置されている。また、被スパッタ面３ａは、被スパッタ面３ａの中心を通る鉛直線（重力方向の垂線、以下同じ）と、スパッタ面２ａの中心を通る鉛直線とが一致しないオフセット位置に配置されている。

第１の態様の場合、スパッタターゲット２は一つ配設されている。この場合、スパッタ面２ａの中心を通る鉛直平面（重力方向に沿った平面、以下同じ）であり、かつ被スパッタ面３ａの中心を通る法線Ｌへのスパッタ面２ａの中心からの垂線Ｖ１に直交する仮想平面Ｐ１上及び該仮想平面Ｐ１より基板３側の範囲（図１中の仮想平面Ｐ１の左側の範囲）を設定し、この範囲を基板側領域ＳＲ、基板側領域ＳＲ以外の範囲をターゲット側領域ＴＲとしたとき、この基板側領域ＳＲ内に位置する側面シールド１０１の全部が、そのスパッタ面２ａの中心からの距離が、スパッタ面２ａの中心から被スパッタ面３ａの中心を通る法線Ｌまでの最短距離であるオフセット距離Ａ１より遠くになるように配設されている。

一方、図９は、従来のスパッタリング装置の一例を示す図である。この従来のスパッタリング装置も、図１に示されるスパッタリング装置と同様に、チャンバー１と、一つのスパッタターゲット２と、側面シールド１０１、上面シールド１０２及び下面シールド１０３とからなるシールド１０とを備える枚葉型のスパッタリング装置であり、スパッタターゲット２のスパッタ面２ａは、下方に向けて水平に配設され、基板３の被スパッタ面３ａは、上方に向けて水平に配置され、被スパッタ面３ａはスパッタ面に対してオフセット位置に配置されている。しかし、この場合、図１と同様にして法線Ｌ、垂線Ｖ１及び仮想平面Ｐ１を特定して、仮想平面Ｐ１より基板３側の範囲（図９中の仮想平面Ｐ１の左側の範囲）を設定し、この範囲を基板側領域ＳＲ、基板側領域ＳＲ以外の範囲をターゲット側領域ＴＲとしたとき、この基板側領域ＳＲ内に位置する側面シールド１０１の一部（図９の場合、基板３からスパッタターゲット２に向かって右側及び左側の部分）が、そのスパッタ面２ａの中心からの距離が、オフセット距離Ａ１より近くなっている。このような配置では、この部分の側面シールド１０１が、スパッタターゲット２のスパッタ面２ａに近く、また、基板３のスパッタ面３ａにも近いため、この部分で表面に堆積するスパッタ粒子の量が多くなり、この部分の側面シールド１０１表面から膜が剥がれて発生したパーティクルが、基板３の被スパッタ面３ａ上に落下し、パーティクル欠陥を引き起こす。

これに対して、本発明のように、側面シールドの特定範囲の部分について、スパッタターゲットのスパッタ面中心から側面シールドへの距離を、オフセット距離より遠く配設することにより、側面シールドへのスパッタ粒子の堆積による膜の形成を効果的に防止して、膜の剥がれに起因するパーティクルの発生による欠陥を減少させることができる。本発明において、スパッタ空間を囲むシールドのうち、側面シールドとして、スパッタターゲットのスパッタ面中心からの距離をオフセット距離より遠くする部分は、シールド全体のうち、スパッタ面の上端を通る仮想水平面と被スパッタ面を通る仮想水平面との間に位置する部分を対象とすることが好適である。

図２は、本発明のスパッタリング装置の一例の第２の態様を示す図である。上述した第１の態様では、スパッタターゲット２のスパッタ面２ａは、下方に向けて水平に配設されているが、図２に示されるように、スパッタターゲット２のスパッタ面２ａは、傾斜させて配設してもよい。この場合、傾斜させて配設するスパッタ面は、スパッタ面が基板の被スパッタ面の方を向くように傾斜させることが好ましい。なお、図２中の各部は、図１と同一の参照符号を付して、それらの説明は省略する。

図３は、本発明のスパッタリング装置の一例の第３の態様を示す図である。この場合も、第１の態様と同様、基板側領域ＳＲ内に位置する側面シールド１０１の全部が、そのスパッタ面２ａの中心からの距離が、オフセット距離Ａ１より遠くになるように配設されているが、側面シールド１０１の他の部分は、スパッタターゲット２のスパッタ面２ａに近くても、基板３の被スパッタ面３ａからは離れているため、この他の部分では、表面に堆積するスパッタ粒子の量が多くなっても、この部分の側面シールド１０１表面から膜が剥がれて発生したパーティクルが、基板３の被スパッタ面３ａ上に落下し、パーティクル欠陥を引き起こす可能性は低い。そのため、第３の態様のように、基板側領域ＳＲ以外の範囲（図３中の仮想平面Ｐ１の右側の範囲）であるターゲット側領域ＴＲにおいて、ターゲット側領域ＴＲ内に位置する側面シールド１０１の一部又は全部が、そのスパッタ面２ａの中心から側面シールド１０１までの距離が、オフセット距離Ａ１と同一又はオフセット距離Ａ１より近くなるように配設されていてもよい。このようにすると、スパッタ空間の容量が低減され、その結果、チャンバー１の容量も低減されるので、真空引きの負荷を軽減でき、真空引きの時間を短縮することができる。なお、図３中の各部は、図１と同一の参照符号を付して、それらの説明は省略する。

図４は、本発明のスパッタリング装置の一例の第４の態様を示す図である。上述した第３の態様では、スパッタターゲット２のスパッタ面２ａは、下方に向けて水平に配設されているが、図４に示されるように、スパッタターゲット２のスパッタ面２ａは、傾斜させて配設してもよい。この場合、傾斜させて配設するスパッタ面は、スパッタ面が基板の被スパッタ面の方を向くように傾斜させることが好ましい。なお、図４中の各部は、図３と同一の参照符号を付して、それらの説明は省略する。

図５は、本発明のスパッタリング装置の一例の第５の態様を示す図である。本発明の第５の態様では、スパッタリング装置は、チャンバー１と、平面状のスパッタ面を有する複数（図５の場合２つ）のスパッタターゲット２１，２２と、スパッタターゲット２１，２２から放出したスパッタ粒子がチャンバー１の内壁に直接付着することを防止するためにチャンバー１の内壁に沿って設けられたシールド１０とを備える。このシールド１０は、スパッタ空間の水平方向の内外を仕切る側面シールド１０１と、スパッタ空間の上下方向の内外を仕切る上面シールド１０２及び下面シールド１０３とからなる。この装置は、シールド１０内部のスパッタ空間に、スパッタターゲット２１，２２と、一つの基板３とを配置して、基板３を被スパッタ面３ａに沿って自転させながら、基板３の平面状の被スパッタ面３ａ上に薄膜を形成する枚葉型のスパッタリング装置である。

このスパッタリング装置においては、スパッタターゲット２１のスパッタ面２１ａ及びスパッタターゲット２２のスパッタ面２２ａは、各々、下方に向けて水平に配設されている。一方、基板３の被スパッタ面３ａは、上方に向けて水平に配置されている。また、被スパッタ面３ａは、被スパッタ面３ａの中心を通る鉛直線と、スパッタ面２１ａの中心を通る鉛直線及びスパッタ面２２ａの中心を通る鉛直線のいずれとも一致しないオフセット位置に配置されている。

第５の態様の場合、スパッタターゲットは二つ配設されている。この場合、スパッタ面２１ａの中心を通る鉛直平面であり、かつ被スパッタ面３ａの中心を通る法線Ｌへのスパッタ面２１ａの中心からの垂線Ｖ１に直交する仮想平面Ｐ１上及び該仮想平面Ｐ１より基板３側の範囲（図５中の仮想平面Ｐ１の左側の範囲）、及びスパッタ面２２ａの中心を通る鉛直平面であり、かつ被スパッタ面３ａの中心を通る法線Ｌへのスパッタ面２２ａの中心からの垂線Ｖ２に直交する仮想平面Ｐ２上及び該仮想平面Ｐ２より基板３側の範囲（図５中の仮想平面Ｐ２の左側の範囲）を設定し、各々のスパッタターゲット２１，２２において設定された上記基板側の範囲の全てが重なる共通部分（図５中の交差した仮想平面Ｐ１及び仮想平面Ｐ２の左側の範囲）を基板側領域ＳＲ、基板側領域ＳＲ以外の範囲をターゲット側領域ＴＲとしたとき、この基板側領域ＳＲ内に位置する側面シールド１０１の全部が、そのスパッタターゲット２１ａの中心からの距離が、スパッタ面２１ａの中心から被スパッタ面３ａの中心を通る法線Ｌまでの最短距離であるオフセット距離Ａ１より遠く、かつそのスパッタターゲット２２ａの中心からの距離が、スパッタ面２２ａの中心から被スパッタ面３ａの中心を通る法線Ｌまでの最短距離であるオフセット距離Ａ２より遠くになるように配設されている。

一方、図１０は、従来のスパッタリング装置の他の例を示す図である。この従来のスパッタリング装置も、図５に示されるスパッタリング装置と同様に、チャンバー１と、二つのスパッタターゲット２１，２２と、側面シールド１０１、上面シールド１０２及び下面シールド１０３とからなるシールド１０とを備える枚葉型のスパッタリング装置であり、スパッタターゲット２１のスパッタ面２１ａ及びスパッタターゲット２２のスパッタ面２２ａは、各々、下方に向けて水平に配設され、被スパッタ面３ａはスパッタ面に対してオフセット位置に配置されている。しかし、この場合、図５と同様にして法線Ｌ、垂線Ｖ１及び仮想平面Ｐ１、並びに垂線Ｖ２及び仮想平面Ｐ２を特定して、仮想平面Ｐ１及び仮想平面Ｐ２より基板３側の範囲の共通部分（図１０中の交差した仮想平面Ｐ１及び仮想平面Ｐ２の左側の範囲）を基板側領域ＳＲ、基板側領域ＳＲ以外の範囲をターゲット側領域ＴＲとしたとき、この基板側領域ＳＲ内に位置する側面シールド１０１の一部（図１０の場合、基板３からスパッタターゲット２１に向かって左側及び基板３からスパッタターゲット２２に向かって右側の部分）が、そのスパッタ面２１ａの中心からの距離が、オフセット距離Ａ１より近く、かつそのスパッタ面２２ａの中心からの距離が、オフセット距離Ａ２より近くなっている。このような配置では、この部分の側面シールド１０１が、スパッタターゲット２１，２２のスパッタ面２１ａ，２２ａに近く、また、基板３のスパッタ面３ａにも近いため、この部分で表面に堆積するスパッタ粒子の量が多くなり、この部分の側面シールド１０１表面から膜が剥がれて発生したパーティクルが、基板３の被スパッタ面３ａ上に落下し、パーティクル欠陥を引き起こす。

図６は、本発明のスパッタリング装置の一例の第６の態様を示す図である。上述した第５の態様では、スパッタターゲット２１のスパッタ面２１ａ及びスパッタターゲット２２のスパッタ面２２ａは、下方に向けて水平に配設されているが、複数のスパッタターゲットのスパッタ面は、個々に水平に配設しても、傾斜させて配設してもよく、図６に示されるように、スパッタターゲット２１のスパッタ面２１ａ及びスパッタターゲット２２のスパッタ面２２ａの全てを傾斜させて配設してもよい。この場合、傾斜させて配設するスパッタ面は、スパッタ面が基板の被スパッタ面の方を向くように傾斜させることが好ましい。なお、図６中の各部は、図５と同一の参照符号を付して、それらの説明は省略する。

図７は、本発明のスパッタリング装置の一例の第７の態様を示す図である。この場合も、第５の態様と同様、基板側領域ＳＲ内に位置する側面シールド１０１の全部が、そのスパッタ面２１ａの中心からの距離が、オフセット距離Ａ１より遠く、かつそのスパッタターゲット２２ａの中心からの距離が、オフセット距離Ａ２より遠くになるように配設されているが、側面シールド１０１の他の部分は、スパッタターゲット２１のスパッタ面２１ａ又はスパッタターゲット２２のスパッタ面２２ａに近くても、基板３の被スパッタ面３ａからは離れているため、この他の部分では、表面に堆積するスパッタ粒子の量が多くなっても、この部分の側面シールド１０１表面から膜が剥がれて発生したパーティクルが、基板３の被スパッタ面３ａ上に落下し、パーティクル欠陥を引き起こす可能性は低い。そのため、第７の態様のように、基板側領域ＳＲ以外の範囲（図７中の仮想平面Ｐ１及び仮想平面Ｐ２の右側の範囲）であるターゲット側領域ＴＲにおいて、ターゲット側領域ＴＲ内に位置する側面シールド１０１の一部又は全部が、そのスパッタ面２１ａの中心から側面シールド１０１までの距離が、オフセット距離Ａ１と同一又はオフセット距離Ａ１より近く、又はそのスパッタ面２２ａの中心から側面シールド１０１までの距離が、オフセット距離Ａ２と同一又はオフセット距離Ａ２より近くなるように配設されていてもよい。このようにすると、スパッタ空間の容量が低減され、その結果、チャンバー１の容量も低減されるので、真空引きの負荷を軽減でき、真空引きの時間を短縮することができる。なお、図７中の各部は、図５と同一の参照符号を付して、それらの説明は省略する。

図８は、本発明のスパッタリング装置の一例の第８の態様を示す図である。上述した第７の態様では、スパッタターゲット２１のスパッタ面２１ａ及びスパッタターゲット２２のスパッタ面２２ａは、下方に向けて水平に配設されているが、複数のスパッタターゲットのスパッタ面は、個々に水平に配設しても、傾斜させて配設してもよく、図８に示されるように、スパッタターゲット２１のスパッタ面２１ａ及びスパッタターゲット２２のスパッタ面２２ａの全てを傾斜させて配設してもよい。この場合、傾斜させて配設するスパッタ面は、スパッタ面が基板の被スパッタ面の方を向くように傾斜させることが好ましい。なお、図８中の各部は、図５と同一の参照符号を付して、それらの説明は省略する。

なお、図５〜図８では、２個のスパッタターゲットを用いる場合を例示したが、スパッタターゲットは３個以上でもよく、３個以上の場合も同様にして、個々のスパッタターゲットにおいて法線、垂線及び仮想平面を特定し、仮想平面の基板側の範囲を設定して、その共通部分を基板側領域、基板側領域以外をターゲット側領域とし、オフセット距離に対して、スパッタ面の中心から側面シールドまでの距離を設定して、側面シールドを配設すればよい。また、複数のスパッタターゲットを用いる場合、スパッタターゲットを、各々のスパッタターゲットのオフセット距離が異なるように配置しても、一部のスパッタターゲットのオフセット距離が同一となるように配置してもよく、更に、図５〜図８に示されるように、全てのスパッタターゲットのオフセット距離が同一となるように配置してもよい。

また、複数のスパッタターゲットを用いる場合、スパッタターゲットと基板との配置は、スパッタ空間の水平方向の両端側にスパッタターゲット、中心部にスパッタターゲットに挟まれるように又は囲まれるように基板を、各々配置してもよく、また、図１〜図８に示されるように、スパッタ空間の水平方向の一端側にスパッタターゲット、他端側に基板を、各々配置してもよい。

基板の寸法（被スパッタ面の寸法）としては、一般的なシリコンウェハ等の場合は、１５０ｍｍφ、２００ｍｍφ、３００ｍｍφなど１５０〜３００ｍｍφのものが好ましい対象である。また、一般的なフォトマスクブランクス用の場合は、１５２ｍｍ角（６インチ角）などが好ましい対象である。なお、基板の寸法は、これらに限られることはなく、上記した寸法以上のものは好適な対象とすることが可能である。一方、スパッタターゲットの寸法（スパッタ面の寸法）は、一般的に用いられる１００ｍｍφ以上、特に１５０ｍｍφ以上で、３００ｍｍφ以下、特に２５０ｍｍφ以下のものが好適である。

オフセット距離は、スパッタターゲットと基板との上下方向の距離の設定にもよるが、自転しながら成膜される基板の成膜範囲の回転半径より長い場合に有効である。また、オフセット距離は、自転しながら成膜される基板の成膜範囲の回転半径とターゲット半径との和より長い場合に更に有効である。オフセット距離の上限は特に限定されるものではないが、通常、自転しながら成膜される基板の成膜範囲の回転半径とターゲット半径との和の３倍以下、特に２倍以下が好ましい。具体的には、１５２ｍｍ角の被スパッタ面を有する基板に対して、１５０〜２５０ｍｍφのスパッタ面を有するスパッタターゲットを用いてスパッタリングする場合、オフセット距離の上限は５００ｍｍ以下、特に４００ｍｍ以下とすることが好ましい。一方、スパッタターゲットのスパッタ面の中心から側面シールドまでの距離は、遠くしすぎるとスパッタ装置のチャンバー容量が大きくなるため、側面シールドの全ての位置において、スパッタターゲットのスパッタ面の中心からの距離が、オフセット距離の２倍以下、特に１．５倍以下となるようにすることが好ましい。

フォトマスクブランク用の基板としては、一般的に、石英基板などの透明基板で、被スパッタ面が矩形の角型基板が用いられ、基板上に、薄膜として、Ｍｏ及びＳｉを含むハーフトーン位相シフト膜、Ｓｉを含むハードマスク膜などのＳｉを含む膜、遮光膜、ハードマスク膜などのＣｒを含む膜が光機能膜としてスパッタリングにより成膜されるが、本発明によりこれらの光機能膜を形成することで、微小な欠陥を低減することが可能である。特に、本発明によれば、膜中に、寸法が０．１μｍ以上の欠陥が存在しない（即ち、寸法が０．１μｍ以上の欠陥がゼロの）フォトマスクブランクを製造することが可能であると共に、シールドを交換せずにスパッタリングによる薄膜の成膜を重ねても、側面シールドからの膜の剥れが生じにくく、寸法が０．１μｍ以上の欠陥数がゼロのフォトマスクブランクの収率の低下を避けることが可能となる。

以下、実験例を示し、本発明を、更に具体的に説明する。

［実験例１］
図９に示される構成のスパッタリング装置を用い、Ｃｒターゲットをスパッタターゲットとし、Ａｒガス、Ｎ₂ガス及びＯ₂ガスの混合雰囲気下で、角型の石英基板（被スパッタ面の寸法：１５２ｍｍ角）にＣｒＯＮ遮光膜を成膜して、フォトマスクブランクを４００枚製造した。スパッタリング成膜後、スパッタリングチャンバーを開放して内部を確認したところ、スパッタターゲットのスパッタ面の中心からオフセット距離までの範囲に配置されている側面シールド表面において、付着した膜の剥離が確認された。一方、スパッタターゲットのスパッタ面の中心からオフセット距離より遠い範囲に配置されている側面シールド表面においては、付着した膜の剥離は確認されなかった。この結果から、図１〜図４に示される構成のスパッタリング装置のような本発明のスパッタリング装置によりスパッタリングすることで、基板側領域のスパッタターゲット周辺には、スパッタターゲットのスパッタ面の中心からオフセット距離の範囲内に側面シールドが存在しないため、側面シールドからの膜剥れの可能性を低減して、欠陥数の少ない高品位なフォトマスクブランクスを製造できることが示される。

［実験例２］
図１０に示される構成のスパッタリング装置を用い、ＭｏＳｉターゲットと、Ｓｉターゲットをスパッタターゲットとし、Ａｒガス、Ｎ₂ガス及びＯ₂ガスの混合雰囲気下で、角型の石英基板（被スパッタ面の寸法：１５２ｍｍ角）にＭｏＳｉＯＮ位相シフト膜を成膜して、フォトマスクブランクを２４０枚製造した。スパッタリング成膜後、スパッタリングチャンバーを開放して内部を確認したところ、スパッタターゲットのスパッタ面の中心からオフセット距離までの範囲に配置されている側面シールド表面において、付着した膜の剥離が確認された。一方、スパッタターゲットのスパッタ面の中心からオフセット距離より遠い範囲に配置されている側面シールド表面においては、付着した膜の剥離は確認されなかった。この結果から、図５〜図８に示される構成のスパッタリング装置のような本発明のスパッタリング装置によりスパッタリングすることで、基板側領域のスパッタターゲット周辺には、スパッタターゲットのスパッタ面の中心からオフセット距離の範囲内に側面シールドが存在しないため、側面シールドからの膜剥れの可能性を低減して、欠陥数の少ない高品位なフォトマスクブランクスを製造できることが示される。

このように、スパッタターゲットと基板がオフセット位置に配置されたスパッタリング装置において、側面シールドが、所定範囲内で一部でも、スパッタターゲットと側面シールドとの距離が、スパッタターゲットと基板とのオフセット距離より近い部分がある場合では、成膜を重ねることにより、側面シールドからの膜の剥れが生じやすくなり、パーティクル由来の欠陥が発生する可能性が高い。これに対して、本発明のように、側面シールドが、所定範囲内で、全てにおいて、スパッタターゲットと側面シールドとの距離が、スパッタターゲットと基板とのオフセット距離より遠い場合では、成膜を重ねても、側面シールドからの膜の剥れが生じにくく、パーティクル由来の欠陥が発生する可能性を低減できることが明らかである。

１ チャンバー
２，２１，２２ スパッタターゲット
２ａ，２１ａ，２２ａ スパッタ面
３ 基板
３ａ 被スパッタ面
１０ シールド
１０１ 側面シールド
１０２ 上面シールド
１０３ 下面シールド
Ａ１，Ａ２ オフセット距離
Ｌ 法線
Ｐ１，Ｐ２ 仮想平面
ＳＲ 基板側領域
ＴＲ ターゲット側領域
Ｖ１，Ｖ２ 垂線

Claims (12)

1. チャンバーと、平面状のスパッタ面を有する一つ又は複数のスパッタターゲットと、上記スパッタターゲットから放出したスパッタ粒子がチャンバー内壁に直接付着することを防止するためにチャンバー内壁に沿って設けられたシールドとを備え、該シールドが、上記スパッタ空間の水平方向の内外を仕切る側面シールドと、上記スパッタ空間の上下方向の内外を仕切る上面シールド及び下面シールドとからなり、上記シールド内部のスパッタ空間に、上記スパッタターゲットと、一つの基板とを配置して、該基板の平面状の被スパッタ面上に薄膜を形成する枚葉型のスパッタリング装置であり、
   上記スパッタ面が、下方に向けて水平に又は傾斜させて配設され、
   上記被スパッタ面が、上方に向けて水平に、かつ該被スパッタ面の中心を通る鉛直線と、上記スパッタ面の中心を通る鉛直線とが一致しないオフセット位置に配置されるスパッタリング装置であって、
   （ｉ）上記スパッタターゲットが一つの場合には、上記スパッタ面の中心を通る鉛直平面であり、かつ上記被スパッタ面の中心を通る法線への上記スパッタ面の中心からの垂線に直交する仮想平面上及び該仮想平面より基板側の範囲を設定し、該範囲を基板側領域とし、
   （ｉｉ）上記スパッタターゲットが複数の場合には、各々のスパッタターゲットにおいて、上記スパッタ面の中心を通る鉛直平面であり、かつ上記被スパッタ面の中心を通る法線への上記スパッタ面の中心からの垂線に直交する仮想平面上及び該仮想平面より基板側の範囲を設定し、各々のスパッタターゲットにおいて設定された上記基板側の範囲の全てが重なる共通部分を基板側領域として、
   上記基板側領域内に位置する上記側面シールドの全部が、その上記スパッタ面の中心からの距離が、上記スパッタ面の中心から上記被スパッタ面の中心を通る法線までの最短距離であるオフセット距離より遠くなるように配設されていることを特徴とするスパッタリング装置。
2. 上記スパッタターゲットが複数であり、全てのスパッタターゲットのオフセット距離が同一となるように配置されていることを特徴とする請求項１記載のスパッタリング装置。
3. 上記スパッタ空間の水平方向の一端側に上記スパッタターゲットが、他端側に上記基板が、各々配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のスパッタリング装置。
4. 上記基板側領域以外の範囲であるターゲット側領域において、該ターゲット側領域内に位置する上記側面シールドの一部又は全部が、そのスパッタ面の中心から側面シールドまでの距離が、上記オフセット距離と同一又は上記オフセット距離より近くなるように配設されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のスパッタリング装置。
5. 上記側面シールドが、上記シールドの、上記スパッタ面の上端を通る仮想水平面と上記被スパッタ面を通る仮想水平面との間に位置する部分であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のスパッタリング装置。
6. チャンバーと、平面状のスパッタ面を有する一つ又は複数のスパッタターゲットと、上記スパッタターゲットから放出したスパッタ粒子がチャンバー内壁に直接付着することを防止するためにチャンバー内壁に沿って設けられたシールドとを備え、該シールドが、上記スパッタ空間の水平方向の内外を仕切る側面シールドと、上記スパッタ空間の上下方向の内外を仕切る上面シールド及び下面シールドとからなり、上記シールド内部のスパッタ空間に、上記スパッタターゲットと、一つの基板とを配置して、該基板の平面状の被スパッタ面上に薄膜を形成する枚葉型のスパッタリング装置を用い、
   上記スパッタ面を、下方に向けて水平に又は傾斜させて配設し、
   上記被スパッタ面を、上方に向けて水平に、かつ該被スパッタ面の中心を通る鉛直線と、上記スパッタ面の中心を通る鉛直線とが一致しないオフセット位置に配置してスパッタリングする方法であって、
   （ｉ）上記スパッタターゲットが一つの場合には、上記スパッタ面の中心を通る鉛直平面であり、かつ上記被スパッタ面の中心を通る法線への上記スパッタ面の中心からの垂線に直交する仮想平面上及び該仮想平面より基板側の範囲を設定し、該範囲を基板側領域とし、
   （ｉｉ）上記スパッタターゲットが複数の場合には、各々のスパッタターゲットにおいて、上記スパッタ面の中心を通る鉛直平面であり、かつ上記被スパッタ面の中心を通る法線への上記スパッタ面の中心からの垂線に直交する仮想平面上及び該仮想平面より基板側の範囲を設定し、各々のスパッタターゲットにおいて設定された上記基板側の範囲の全てが重なる共通部分を基板側領域として、
   上記基板側領域内に位置する上記側面シールドの全部を、その上記スパッタ面の中心からの距離が、上記スパッタ面の中心から上記被スパッタ面の中心を通る法線までの最短距離であるオフセット距離より遠くなるように配設してスパッタリングすることを特徴とするスパッタリング方法。
7. 上記スパッタターゲットが複数であり、全てのスパッタターゲットをそれらのオフセット距離が同一となるように配置することを特徴とする請求項６記載のスパッタリング方法。
8. 上記スパッタ空間の水平方向の一端側に上記スパッタターゲットを、他端側に上記基板を、各々配置することを特徴とする請求項６又は７記載のスパッタリング方法。
9. 上記基板側領域以外の範囲であるターゲット側領域において、該ターゲット側領域内に位置する上記側面シールドの一部又は全部を、そのスパッタ面の中心から側面シールドまでの距離が、上記オフセット距離と同一又は上記オフセット距離より近くなるように配設することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項記載のスパッタリング方法。
10. 上記側面シールドが、上記シールドの、上記スパッタ面の上端を通る仮想水平面と上記被スパッタ面を通る仮想水平面との間に位置する部分であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項記載のスパッタリング方法。
11. 上記基板が、その被スパッタ面が矩形である角型基板であることを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか１項記載のスパッタリング方法。
12. 請求項６乃至１１のいずれか１項記載のスパッタリング方法により、透明基板上にスパッタリングにより薄膜を成膜したことを特徴とするフォトマスクブランク。

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