JP2022108909A - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】スパッタリングにより基板上に膜を形成する成膜装置に対し、カソードのサイズを変更することなく、且つ、装置を大型化させることなく、より多種のターゲットを搭載可能とする。【解決手段】基板上にスパッタリングにより膜を形成する成膜装置であって、基板を保持する基板保持部を備え、スパッタ粒子を放出するターゲットを保持し、電源に接続されるカソードを複数備え、前記複数の前記カソードのうち、少なくとも１つの前記カソードは、複数種類の前記ターゲットを保持する。【選択図】図２
Description
本開示は、成膜装置及び成膜方法に関する。
特許文献１に開示の成膜装置は、処理容器を有し、処理容器内にステージが設けられている。ステージはウェハが載置される静電チャックを有する。また、ステージの上方には、三つ以上の複数のターゲットが設けられている。複数のターゲットは、互いに異なる金属材料を有する。また、複数のターゲットの各々は、金属製のホルダによって保持されている。ホルダは、絶縁部材を介して処理容器の天部に支持されている。複数のターゲットには、ホルダを介して電源がそれぞれ接続されている。電源は負の直流電圧を複数のターゲットにそれぞれ印加する。また、複数のマグネットが、対応のターゲットを対向するように、処理容器の外部に配置されている。成膜装置は、複数のマグネットをそれぞれ操作するための複数の走査機構を備えている。
本開示にかかる技術は、スパッタリングにより基板上に膜を形成する成膜装置に対し、カソードのサイズを変更することなく、且つ、装置を大型化させることなく、より多種のターゲットを搭載可能とする。
本開示の一態様は、基板上にスパッタリングにより膜を形成する成膜装置であって、基板を保持する基板保持部を備え、スパッタ粒子を放出するターゲットを保持し、電源に接続されるカソードを複数備え、前記複数の前記カソードのうち、少なくとも１つの前記カソードは、複数種類の前記ターゲットを保持する。
本開示によれば、スパッタリングにより基板上に膜を形成する成膜装置に対し、カソードのサイズを変更することなく、且つ、装置を大型化させることなく、より多種のターゲットを搭載することができる。
半導体デバイス等の製造プロセスにおいては、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という）等の基板に対して、金属膜等の所望の膜を形成する成膜処理が行われる。この成膜処理は、例えばスパッタリングにより行われる。
スパッタリングにより成膜を行う成膜装置は、基板を保持する基板保持部と、スパッタ粒子を放出するターゲットが基板保持部に向くようにターゲットを保持し、電源に接続されるカソードと、を備える。カソードは、例えば、基板保持部が内部に設けられた処理容器の天部に支持される。
成膜装置には、複数のターゲットが搭載されることがある。例えば、層間で組成が異なる多層膜を１つの成膜装置で形成する場合には、複数のターゲットが搭載される。複数のターゲットが搭載される場合、ターゲットはそれぞれ異なるカソードに保持される（特許文献１参照）。
また、近年、多層膜のさらなる多層化等により、さらに多くの種類のターゲットを成膜装置に搭載することが要求される場合がある。しかし、成膜装置に搭載するターゲットの数を増やすために、カソードの数を増やすと、カソードを支持する処理容器が大きくなり、成膜装置が大型化してしまう。カソードの設計を変更してカソードを小さくすれば、カソード数を増やしたときの成膜装置の大型化は抑制することができるが、カソードの設計を変更すると、スパッタリング時の処理空間へのスパッタ粒子の放出状態が変化するため、処理条件の見直しが必要になり、好ましくない。
そこで、本開示にかかる技術は、スパッタリングにより基板上に膜を形成する成膜装置に対し、カソードのサイズを変更することなく、且つ、装置を大型化させることなく、より多種のターゲットを搭載可能とする。
以下、本実施形態にかかる成膜装置を、図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
＜成膜装置＞
図１は、本実施形態にかかる成膜装置１の構成の概略を示す縦断面図である。図２は、後述の処理容器１０の天井部の模式下面図である。図３は、後述の第１カソードの周辺の構成を説明するための図である。図４は、後述の第２カソードの周辺の構成を説明するための図である。図５は、後述の第１シャッタの模式下面図である。図６は、後述の第２シャッタの模式下面図である。図７～図９は、第１シャッタ及び第２シャッタにより１つのターゲットを選択的に露出させる様子を示す図である。なお、図１では、後述のシールドの図示を省略している。
図１は、本実施形態にかかる成膜装置１の構成の概略を示す縦断面図である。図２は、後述の処理容器１０の天井部の模式下面図である。図３は、後述の第１カソードの周辺の構成を説明するための図である。図４は、後述の第２カソードの周辺の構成を説明するための図である。図５は、後述の第１シャッタの模式下面図である。図６は、後述の第２シャッタの模式下面図である。図７～図９は、第１シャッタ及び第２シャッタにより１つのターゲットを選択的に露出させる様子を示す図である。なお、図１では、後述のシールドの図示を省略している。
図１の成膜装置１は、スパッタリングにより基板としてのウェハＷ上に膜を形成するものであり、より具体的には、マグネトロンスパッタリングによりウェハＷ上に多層膜を形成するものである。この成膜装置１は処理容器１０を備える。
処理容器１０は、減圧可能に構成され、ウェハＷを収容するものであり、例えばアルミニウムから形成され、接地電位に接続されている。処理容器１０の底部には、当該処理容器１０内の空間を減圧するための排気装置１１が、ＡＰＣバルブ１２を介して接続されている。また、処理容器１０の側壁には、ウェハＷの搬出入口１３が形成されており、この搬出入口１３には当該搬出入口１３を開閉するためのゲートバルブ１３ａが設けられている。
処理容器１０内には、基板保持部としての載置台１４が設けられている。載置台１４には、ウェハＷが載置される。載置台１４は、ベース部１４ａ及び静電チャック１４ｂを有する。
ベース部１４ａは、例えば、アルミニウムを用いて円板状に形成されている。このベース部１４ａには、ウェハＷを加熱するためのヒータ（図示せず）が設けられている。なお、ヒータに代えて冷却機構を設けてもよいし、ヒータと冷却機構の両方を設けてもよい。
静電チャック１４ｂは、誘電体膜と、当該誘電体膜の内層として設けられた電極と、を有し、ベース部１４ａ上に設けられている。静電チャック１４ｂの電極には、直流電源１５が接続されている。静電チャック１４ｂ上に載置されたウェハＷは、直流電源１５から直流電圧を上記電極に印加することにより生じる静電力によって静電チャック１４ｂに吸着保持される。
載置台１４は、回転・移動機構１６に接続されている。回転・移動機構１６は、例えば支軸１６ａ及び駆動部１６ｂを有する。
支軸１６ａは、処理容器１０の底壁を貫通するように、上下方向に延在する。この支軸１６ａと処理容器１０の底壁との間には、封止部材ＳＬが設けられている。封止部材ＳＬは、支軸１６ａが回転及び上下動可能であるように、処理容器１０の底壁と支軸１６ａとの間の空間を封止する部材であり、例えば、磁性流体シールである。支軸１６ａの上端は、載置台１４の下面中央に接続されており、下端は駆動部１６ｂに接続されている。
駆動部１６ｂは、支軸１６ａを回転及び上下動させるための駆動力を発生する駆動源（例えばモータ等）を有する。支軸１６ａがその軸線ＡＸを中心に回転することに伴って、載置台１４が上記軸線ＡＸを中心に回転し、支軸１６ａが上下動することに伴って、載置台１４が上下動する。
支軸１６ａは、処理容器１０の底壁を貫通するように、上下方向に延在する。この支軸１６ａと処理容器１０の底壁との間には、封止部材ＳＬが設けられている。封止部材ＳＬは、支軸１６ａが回転及び上下動可能であるように、処理容器１０の底壁と支軸１６ａとの間の空間を封止する部材であり、例えば、磁性流体シールである。支軸１６ａの上端は、載置台１４の下面中央に接続されており、下端は駆動部１６ｂに接続されている。
駆動部１６ｂは、支軸１６ａを回転及び上下動させるための駆動力を発生する駆動源（例えばモータ等）を有する。支軸１６ａがその軸線ＡＸを中心に回転することに伴って、載置台１４が上記軸線ＡＸを中心に回転し、支軸１６ａが上下動することに伴って、載置台１４が上下動する。
載置台１４の上方には、ターゲット２０を保持する銅等の金属製のカソード２０ａが複数設けられており、本例では、４つ設けられている。各カソード２０ａは、ターゲット２０が処理容器１０内に配置され且つ載置台１４に向くように、当該ターゲット２０を正面に保持する。この各カソード２０ａは、処理容器１０の天井部に取り付けられている。処理容器１０における各カソード２０ａの取り付け位置には、貫通口が形成されている。また、上記貫通口を囲うように処理容器１０の内壁面に絶縁部材１０ａが設けられている。各カソード２０ａは、上記貫通口を塞ぐように、絶縁部材１０ａを介して処理容器１０に取り付けられている。
また、各カソード２０ａには、電源２１が接続され、当該電源２１から、負の直流電圧が印加される。負の直流電圧に代えて、交流電圧が印加されるようにしてもよい。
さらに、各カソード２０ａの背面側であって、処理容器１０の外側となる位置にマグネット２２が設けられている。マグネット２２は、移動機構２３に接続されており、この移動機構２３により、対応するカソード２０ａの背面に沿って所定の方向に揺動する。所定の方向は、例えば、軸線ＡＸを中心とする円の、対応するカソード２０ａの中心点における接線方向である。なお、移動機構２３は、マグネット２２を揺動させるための駆動力を発生する駆動源（例えばモータ等）を含む駆動部（図示せず）を有する。
さらに、各カソード２０ａの背面側であって、処理容器１０の外側となる位置にマグネット２２が設けられている。マグネット２２は、移動機構２３に接続されており、この移動機構２３により、対応するカソード２０ａの背面に沿って所定の方向に揺動する。所定の方向は、例えば、軸線ＡＸを中心とする円の、対応するカソード２０ａの中心点における接線方向である。なお、移動機構２３は、マグネット２２を揺動させるための駆動力を発生する駆動源（例えばモータ等）を含む駆動部（図示せず）を有する。
本例においてカソード２０ａの数は前述のように４つである。これら４つのカソード２０ａは、図２に示すように軸線ＡＸを中心とした円周上に沿って等間隔で配設されている。なお、以下では、上述のように円周上に沿って等間隔で配設されたカソード２０ａそれぞれを、図２における上側のものから順に時計回りに、第１カソード２０ａ１、第２カソード２０ａ２、第３カソード２０ａ３、第４カソード２０ａ４ということがある。
本実施形態において、４つのカソード２０ａのうち、少なくとも１つのカソード２０ａは、同時に複数種類のターゲット２０が保持可能とされている。
例えば、図２及び図３に示すように、第１及び第３カソード２０ａ１、２０ａ３には１つの大型のターゲット２０が保持され、図２及び図４に示すように、第２及び第４カソード２０ａ２、２０ａ４には２つの小型のターゲット２０がマグネット２２の揺動方向に並ぶように保持される。
例えば、図２及び図３に示すように、第１及び第３カソード２０ａ１、２０ａ３には１つの大型のターゲット２０が保持され、図２及び図４に示すように、第２及び第４カソード２０ａ２、２０ａ４には２つの小型のターゲット２０がマグネット２２の揺動方向に並ぶように保持される。
なお、以下では、第１カソード２０ａ１に保持されたターゲット２０を第１ターゲット２０１、第２カソード２０ａ２に保持された２つのターゲット２０のうち、載置台１４側から見た、軸線ＡＸを軸とした周方向正側のターゲット２０を第２ターゲット２０２、同負側のターゲット２０を第３ターゲット２０３ということがある。同様に、第３カソード２０ａ３に保持されたターゲット２０を第４ターゲット２０４、第４カソード２０ａ４に保持された２つのターゲット２０のうち、載置台１４側から見た上記周方向正側のターゲット２０を第５ターゲット２０５、同負側のターゲット２０を第６ターゲット２０６ということがある。
第１～第６ターゲット２０１～２０６は、互いに異なる種類の材料からなる。
また、第１カソード２０ａ１には、当該第１カソード２０ａ１が保持する単一のターゲット２０と他のカソード２０ａが保持するターゲット２０との間での汚染（クロスコンタミネーション）を防ぐため、シールド２４が設けられている。シールド２４は、第１カソード２０ａ１が保持するターゲット２０の外周を覆うように設けられている。第３カソード２０ａ３にも同様なシールド２４が設けられている。
２つのターゲット２０を保持する第２カソード２０ａ２には、当該第２カソード２０ａ２が保持する２つのターゲット２０間での汚染及び当該第２カソード２０ａ２が保持するターゲット２０と他のカソード２０ａが保持するターゲット２０との間での汚染を防ぐため、シールド２５が設けられている。シールド２５は、第２カソード２０ａ２が保持する複数のターゲット２０全体の外周を覆い且つ第２カソード２０ａ２が保持する２つのターゲット２０間を隔てるように設けられている。第４カソード２０ａ４にも同様なシールド２５が設けられている。
なお、シールド２４、２５により、カソード２０ａがスパッタされるのを防ぐことができる。また、シールド２４、２５は例えばアルミニウムから形成される。
シールド２４、２５の載置台１４側の端面（図の下面）は、未使用状態の対応するターゲット２０の載置台１４側の端面（図の下面）は、載置台１４よりに位置する（図では下方に位置する）。
シールド２４、２５の載置台１４側の端面（図の下面）は、未使用状態の対応するターゲット２０の載置台１４側の端面（図の下面）は、載置台１４よりに位置する（図では下方に位置する）。
各ターゲット２０に対するマグネット２２の揺動範囲は、当該ターゲット２０の大きさによって異なる。例えば、図３及び図４において両矢印で示すように、第２ターゲット２０２のように小型のターゲット２０に対するマグネット２２の揺動範囲は、第１ターゲット２０１のように大型のターゲット２０に対するマグネット２２の揺動範囲より小さく、具体的には約半分である。これにより、小型のターゲット２０を用いた成膜時に、不要な部分（例えばシールド２５や同じカソードに保持された他の小型のターゲット）がスパッタされるのを抑制することができる。
さらに、図１に示すように、カソード２０ａと載置台１４との間には、シャッタ３０が設けられている。具体的には、カソード２０ａに保持されたターゲット２０と載置台１４との間には、第１シャッタ３１及び第２シャッタ３２が設けられている。第１シャッタ３１及び第２シャッタ３２はそれぞれ、軸線ＡＸを中心軸線とする円錐面に沿う形状を有している。第１シャッタ３１と載置台１４との間に第２シャッタ３２が設けられている。
図５に示すように、第１シャッタ３１には、第１及び第３カソード２０ａ１、２０ａ３に保持される大型のターゲット２０に対応した大きさの開口である大開口３１ａが形成されている。また、図１に示すように、第１シャッタ３１の中央部分には、回転軸３３の一端が接続されている。
図６に示すように、第２シャッタ３２には、第１及び第３カソード２０ａ１、２０ａ３に保持される大型のターゲット２０に対応した大きさの開口である大開口３２ａと、第２及び第４カソード２０ａ２、２０ａ４に保持される小型のターゲット２０に対応した大きさの開口である小開口３２ｂ、３２ｃを有する。小開口３２ｂは、第２及び第４カソード２０ａ２、２０ａ４に保持される２つの小型のターゲット２０のうち、載置台１４側から見た上記周方向正側のターゲット２０のための開口である。一方、小開口３２ｃは、第２及び第４カソード２０ａ２、２０ａ４に保持される２つの小型のターゲット２０のうち、載置台１４側から見た上記周方向正側のターゲット２０のための開口である。以下では、小開口３２ｂ及び小開口３２ｃをそれぞれ、正側小開口３２ｂ及び負側小開口３２ｃということがある。
載置台１４側から見て、大開口３２ａの位置を１２時の位置としたときに、例えば、正側小開口３２ｂの位置は３時付近の位置であり、負側小開口３２ｃの位置は６時付近の位置である。
載置台１４側から見て、大開口３２ａの位置を１２時の位置としたときに、例えば、正側小開口３２ｂの位置は３時付近の位置であり、負側小開口３２ｃの位置は６時付近の位置である。
なお、第１シャッタ３１に、大開口３２ａ、小開口３２ｂ、３２ｃと同様な開口が形成され、第２シャッタ３２に、大開口３１ａと同様な開口が形成されていてもよい。
また、図１に示すように第２シャッタ３２の中央部分には、一端が第１シャッタ３１の中央部分に接続された回転軸３４の他端が接続されている。
回転軸３３及び回転軸３４の中心軸線は、同軸に設けられており、軸線ＡＸに略一致する。回転軸３３は、処理容器１０の外側まで伸びて、その他端が回転機構３５に接続されている。回転機構３５は、回転軸３３及び回転軸３４を、軸線ＡＸを中心に互いに度立して回転させることが可能に構成されている。なお、回転機構３５は、回転軸３３及び回転軸３４を回転させるための駆動力を発生する駆動源（例えばモータ等）を含む駆動部（図示せず）を有する。
回転軸３３の軸線ＡＸを中心とした回転に伴い第１シャッタ３１も軸線ＡＸを中心に回転し、回転軸３４の軸線ＡＸを中心とした回転に伴い第２シャッタ３２も軸線ＡＸを中心に回転する。第１シャッタ３１及び第２シャッタ３２の回転により、大開口３２ａ、小開口３２ｂ、小開口３２ｃ、ターゲット２０の相対的な位置が変化する。これにより、例えば、全ターゲット２０のうち、１つのターゲット２０のみが第１シャッタ３１及び第２シャッタ３２の開口を介して載置台１４に対して選択的に露出される。
具体的には、例えば、全ターゲット２０のうち、第１ターゲット２０１のみが図７に示すように大開口３１ａ及び大開口３２ａを介して載置台１４に対して露出されると共に、その他のターゲット２０が第１シャッタ３１及び第２シャッタ３２により載置台１４に対して遮蔽される。
また、全ターゲット２０のうち、第２ターゲット２０２のみが図８に示すように大開口３１ａ及び正側小開口３２ｂを介して載置台１４に対して露出されると共に、その他のターゲット２０が第１シャッタ３１及び第２シャッタ３２により載置台１４に対して遮蔽される。
さらに、全ターゲット２０のうち、第３ターゲット２０３のみが図９に示すように大開口３１ａ及び負側小開口３２ｃを介して載置台１４に対して露出されると共に、その他のターゲット２０が第１シャッタ３１及び第２シャッタ３２により載置台１４に対して遮蔽される。
また、全ターゲット２０のうち、第２ターゲット２０２のみが図８に示すように大開口３１ａ及び正側小開口３２ｂを介して載置台１４に対して露出されると共に、その他のターゲット２０が第１シャッタ３１及び第２シャッタ３２により載置台１４に対して遮蔽される。
さらに、全ターゲット２０のうち、第３ターゲット２０３のみが図９に示すように大開口３１ａ及び負側小開口３２ｃを介して載置台１４に対して露出されると共に、その他のターゲット２０が第１シャッタ３１及び第２シャッタ３２により載置台１４に対して遮蔽される。
また、成膜装置１は、処理容器１０内にガスを供給するガス供給部（図示せず）を備えている。ガス供給部は、例えば、ガスソース、マスフローコントローラ等の流量制御器及びガス導入部を有する。ガスソースは、処理容器１０内において励起されるガス（例えばＡｒガス）を貯留している。ガスソースは、流量制御器を介してガス導入部に接続されている。ガス導入部は、ガスソースからのガスを処理容器１０内に導入する部材である。
このガス供給部からガスが供給され、電源２１によってターゲット２０に電力が供給されると、処理容器１０内に供給されたガスが励起される。また、マグネット２２により、ターゲット２０の正面近傍に磁界が発生し、プラズマがターゲット２０の正面近傍に集中する。そして、ターゲット２０にプラズマ中の正イオンが衝突することで、ターゲット２０から当該ターゲット２０を構成する物質がスパッタ粒子として放出される。これにより、ウェハＷ上に所望の膜が形成される。
成膜装置１は図１に示すようにさらに制御部Ｕを備える。制御部Ｕは、例えばＣＰＵやメモリ等を備えたコンピュータにより構成され、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、駆動部１６ｂ、移動機構２３の駆動部、回転機構３５の駆動部等を制御して、成膜装置１における後述の成膜処理を実現するためのプログラムが格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、当該記憶媒体から制御部Ｕにインストールされたものであってもよい。また、プログラムの一部または全ては専用ハードウェア（回路基板）で実現してもよい。
＜成膜処理＞
次に、成膜装置１を用いた成膜処理の一例について説明する。
次に、成膜装置１を用いた成膜処理の一例について説明する。
（搬入）
まず、制御部Ｕの制御の下、所望の圧力に調整されている処理容器１０内にウェハＷが搬入される。具体的には、ゲートバルブ１３ａが開かれ、処理容器１０に隣接する真空雰囲気の搬送室（図示せず）から搬出入口１３を介して、ウェハＷを保持した搬送機構（図示せず）が処理容器１０内に挿入される。そして、ウェハＷが、載置台１４の上方に搬送される。次いで上昇した支持ピン（図示せず）の上にウェハＷが受け渡され、その後、上記搬送機構は処理容器１０から抜き出され、ゲートバルブ１３ａが閉じられる。それと共に、上記支持ピンの下降が行われ、ウェハＷが、載置台１４上に載置され、静電チャック１４ｂの静電吸着力により吸着保持される。
まず、制御部Ｕの制御の下、所望の圧力に調整されている処理容器１０内にウェハＷが搬入される。具体的には、ゲートバルブ１３ａが開かれ、処理容器１０に隣接する真空雰囲気の搬送室（図示せず）から搬出入口１３を介して、ウェハＷを保持した搬送機構（図示せず）が処理容器１０内に挿入される。そして、ウェハＷが、載置台１４の上方に搬送される。次いで上昇した支持ピン（図示せず）の上にウェハＷが受け渡され、その後、上記搬送機構は処理容器１０から抜き出され、ゲートバルブ１３ａが閉じられる。それと共に、上記支持ピンの下降が行われ、ウェハＷが、載置台１４上に載置され、静電チャック１４ｂの静電吸着力により吸着保持される。
（多層膜形成）
続いて、マグネトロンスパッタリングによりウェハＷ上に多層膜が形成される。具体的には、第１ターゲット２０１を用いた成膜、第２ターゲット２０２を用いた成膜、第３ターゲット２０３を用いた成膜、第４ターゲット２０４を用いた成膜、第５ターゲット２０５を用いた成膜、第６ターゲット２０６を用いた成膜がウェハＷに対し行われる。成膜の順番任意であり予め定められている。また、上記６種類の成膜の少なくともいずれか１つが複数回行われてもよい。
続いて、マグネトロンスパッタリングによりウェハＷ上に多層膜が形成される。具体的には、第１ターゲット２０１を用いた成膜、第２ターゲット２０２を用いた成膜、第３ターゲット２０３を用いた成膜、第４ターゲット２０４を用いた成膜、第５ターゲット２０５を用いた成膜、第６ターゲット２０６を用いた成膜がウェハＷに対し行われる。成膜の順番任意であり予め定められている。また、上記６種類の成膜の少なくともいずれか１つが複数回行われてもよい。
第１ターゲット２０１を用いた成膜では、回転機構３５による第１シャッタ３１及び第２シャッタ３２の回転により、全ターゲット２０のうち、第１ターゲット２０１のみが大開口３１ａ及び大開口３２ａを介して載置台１４に対して選択的に露出される。そして、回転・移動機構１６によって載置台１４が回転されると共に、ガス供給部（図示せず）から処理容器１０内に、例えばＡｒガスが供給される。また、電源２１から第１ターゲット２０１に電力が供給される。それと共に、移動機構２３によって、マグネット２２が、第１カソード２０ａ１に沿って前述の所定の方向に揺動される。電源２１からの電力により、処理容器１０内のＡｒガスが電離し、電離によって生じた電子が、対応するマグネット２２が第１ターゲット２０１の正面に形成した磁場（すなわち漏洩磁場）によってドリフト運動し、高密度なプラズマを発生させる。このプラズマ中に生じたＡｒイオンによって、第１ターゲット２０１の表面がスパッタリングされ、第１ターゲット２０１の構成材料のスパッタ粒子がウェハＷ上に堆積され、第１ターゲット２０１の構成材料の層が形成される。
第２ターゲット２０２を用いた成膜では、回転機構３５による第１シャッタ３１及び第２シャッタ３２の回転により、全ターゲット２０のうち、第２ターゲット２０２のみが大開口３１ａ及び正側小開口３２ｂを介して載置台１４に対して選択的に露出される。そして、この状態で、第１ターゲット２０１を用いた成膜と同様に、処理容器１０内へのＡｒガスの供給、電源２１からの電力供給、対応するマグネット２２の揺動等が行われる。これにより、第２ターゲット２０２の構成材料の層が形成される。なお、小型の第２ターゲット２０２を用いた成膜では、大型の第１ターゲット２０１を用いた成膜より、マグネット２２の揺動範囲が狭く設定される。
第３ターゲット２０３を用いた成膜では、回転機構３５による第１シャッタ３１及び第２シャッタ３２の回転により、全ターゲット２０のうち、第３ターゲット２０３のみが大開口３１ａ及び負側小開口３２ｃを介して載置台１４に対して選択的に露出される。そして、この状態で、第２ターゲット２０２を用いた成膜と同様に、処理容器１０内へのＡｒガスの供給、電源２１からの電力供給、対応するマグネット２２の揺動等が行われる。これにより、第３ターゲット２０３の構成材料の層が形成される。
第４ターゲット２０４を用いた成膜では、回転機構３５による第１シャッタ３１及び第２シャッタ３２の回転により、全ターゲット２０のうち、第４ターゲット２０４のみが大開口３１ａ及び大開口３２ａを介して載置台１４に対して選択的に露出される。そして、この状態で、第１ターゲット２０１を用いた成膜と同様に、処理容器１０内へのＡｒガスの供給、電源２１からの電力供給、対応するマグネット２２の揺動等が行われる。これにより、第４ターゲット２０４の構成材料の層が形成される。
第５ターゲット２０５を用いた成膜では、回転機構３５による第１シャッタ３１及び第２シャッタ３２の回転により、全ターゲット２０のうち、第５ターゲット２０５のみが大開口３１ａ及び正側小開口３２ｂを介して載置台１４に対して選択的に露出される。そして、この状態で、第２ターゲット２０２を用いた成膜と同様に、処理容器１０内へのＡｒガスの供給、電源２１からの電力供給、対応するマグネット２２の揺動等が行われる。これにより、第５ターゲット２０５の構成材料の層が形成される。
第６ターゲット２０６を用いた成膜では、回転機構３５による第１シャッタ３１及び第２シャッタ３２の回転により、全ターゲット２０のうち、第６ターゲット２０６のみが大開口３１ａ及び負側小開口３２ｃを介して載置台１４に対して選択的に露出される。そして、この状態で、第２ターゲット２０２を用いた成膜と同様に、処理容器１０内へのＡｒガスの供給、電源２１からの電力供給、対応するマグネット２２の揺動等が行われる。これにより、第６ターゲット２０６の構成材料の層が形成される。
（搬出）
その後、処理容器１０からウェハＷが搬出される。具体的には、搬入時と逆の動作で、ウェハＷが処理容器１０の外に搬出される。
そして、前述の搬入工程に戻り、次の成膜対象のウェハＷが同様に処理される。
その後、処理容器１０からウェハＷが搬出される。具体的には、搬入時と逆の動作で、ウェハＷが処理容器１０の外に搬出される。
そして、前述の搬入工程に戻り、次の成膜対象のウェハＷが同様に処理される。
＜効果＞
以上のように、本実施形態では、成膜装置１が、カソード２０ａを複数備えており、そして、複数のカソード２０ａのうち、少なくとも１つのカソード２０ａが、複数種類のターゲット２０を保持する。したがって、本実施形態によれば、カソード２０ａのサイズを変更することなく、且つ、成膜装置１を大型化させることなく、当該成膜装置１により多種のターゲット２０を同時に搭載することができる。
なお、本実施形態と異なり、カソードのサイズを小さくして、カソードの数を増やす方法は、マグネトロンスパッタリングにより成膜を行う装置では、カソード毎にマグネット及びマグネットの揺動機構が必要となるため、結局、装置の大型化の抑制には限界がある。
以上のように、本実施形態では、成膜装置１が、カソード２０ａを複数備えており、そして、複数のカソード２０ａのうち、少なくとも１つのカソード２０ａが、複数種類のターゲット２０を保持する。したがって、本実施形態によれば、カソード２０ａのサイズを変更することなく、且つ、成膜装置１を大型化させることなく、当該成膜装置１により多種のターゲット２０を同時に搭載することができる。
なお、本実施形態と異なり、カソードのサイズを小さくして、カソードの数を増やす方法は、マグネトロンスパッタリングにより成膜を行う装置では、カソード毎にマグネット及びマグネットの揺動機構が必要となるため、結局、装置の大型化の抑制には限界がある。
また、本実施形態にかかる成膜装置１の構成は、カソード２０ａを複数備え、カソード２０ａ毎にマグネット２２が設けられた既存の成膜装置に、カソード２０ａやマグネット２２の設計を変更することなく、適用することができる。したがって、本実施形態にかかる成膜装置１を作製するにあたり、成膜条件の見直し等は最小限で済む。
さらに、本実施形態では、ターゲット２０を複数保持するカソード２０ａには、複数のターゲット２０が、マグネット２２の揺動方向に並ぶように取り付けられる。本実施形態と異なり、マグネット２２の揺動方向と直交する方向に並ぶように取り付けられる場合、例えば、１つのカソード２０ａに対してマグネット２２を複数設ける等、マグネット２２の設計の変更が必要である。それに対し、本実施形態では、上述のようなマグネット２２の設計の変更は必要がない。また、マグネット２２の揺動範囲はマグネット２２の設計を既存のものから変更しなくても調整可能であり、小型のターゲット２０に対するマグネット２２の揺動範囲を小さく調整すれば、不要な領域がスパッタされるのを防ぐことができる。
また、１つのカソード２０ａに対するマグネット２２の数は１つで良いため、製造コストの上昇を抑えることができる。
また、１つのカソード２０ａに対するマグネット２２の数は１つで良いため、製造コストの上昇を抑えることができる。
さらに、本実施形態にかかる成膜装置１では、厚い層を形成するためのターゲット２０は大型、薄い層を形成するためのターゲット２０は小型という構成も取り得るため、ターゲット２０の寿命のターゲット２０間差を小さくすることができる。そのため、薄い層を形成するためのターゲットを無駄にせずに、厚い層を形成するためのターゲットと薄い層を形成するためのターゲットを同時に交換することができる。このように同時に交換することができれば、交換に伴う装置のダウンタイム（稼働停止期間）を削減することができるため、好ましい。
＜カソードの他の例＞
図１０は、カソードの他の例を示す図である。
以上の例では、複数のターゲット２０を保持可能に構成されたカソード２０ａのターゲット２０の保持数は２つであったが、図に示すように３以上であってもよい。
なお、この例においても、シールド２５は、カソード２０ａが保持する複数のターゲット２０全体の外周を覆い且つカソード２０ａが保持する３つのターゲット２０間を隔てるように設けられている。
図１０は、カソードの他の例を示す図である。
以上の例では、複数のターゲット２０を保持可能に構成されたカソード２０ａのターゲット２０の保持数は２つであったが、図に示すように３以上であってもよい。
なお、この例においても、シールド２５は、カソード２０ａが保持する複数のターゲット２０全体の外周を覆い且つカソード２０ａが保持する３つのターゲット２０間を隔てるように設けられている。
＜シールドの他の例＞
第１シールド及び第２シールドは、以上の例に限られない。
例えば、図５や図６の例のものと開口の数や位置を異ならせること等によって、回転機構が、第１シャッタ及び第２シャッタを回転せることにより、以下（Ａ）、（Ｂ）を切り替え可能としてもよい。
（Ａ）複数のカソード２０ａに保持された全てのターゲットのうち、１つのターゲット２０を、第１シャッタ及び第２シャッタの開口を介して載置台１４に対して選択的に露出させる。
（Ｂ）複数のカソード２０ａに保持された全てのターゲットのうち、２以上のターゲット２０を、第１シャッタ及び第２シャッタの開口を介して載置台１４に対して選択的に露出させる。
第１シールド及び第２シールドは、以上の例に限られない。
例えば、図５や図６の例のものと開口の数や位置を異ならせること等によって、回転機構が、第１シャッタ及び第２シャッタを回転せることにより、以下（Ａ）、（Ｂ）を切り替え可能としてもよい。
（Ａ）複数のカソード２０ａに保持された全てのターゲットのうち、１つのターゲット２０を、第１シャッタ及び第２シャッタの開口を介して載置台１４に対して選択的に露出させる。
（Ｂ）複数のカソード２０ａに保持された全てのターゲットのうち、２以上のターゲット２０を、第１シャッタ及び第２シャッタの開口を介して載置台１４に対して選択的に露出させる。
回転機構が上述のように切り替えることができれば、（Ａ）のように１つのターゲット２０を載置台１４に対して選択的に露出させて、ウェハＷ上に単一材料の層を形成し、（Ｂ）のように２以上のターゲットを載置台１４に対して選択的に露出させて、ウェハＷ上に合金層を形成することができる。したがって、合金層を含む多層膜をウェハＷ上に形成することができる。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
１ 成膜装置
１４ 載置台
２０ ターゲット
２０ａ カソード
２０ａ１ 第１カソード
２０ａ２ 第２カソード
２０ａ３ 第３カソード
２０ａ４ 第４カソード
２１ 電源
３０ シャッタ
３１ 第１シャッタ
３１ａ 大開口
３２ 第２シャッタ
３２ａ 大開口
３２ｂ 小開口
３２ｃ 小開口
２０１ 第１ターゲット
２０２ 第２ターゲット
２０３ 第３ターゲット
２０４ 第４ターゲット
２０５ 第５ターゲット
２０６ 第６ターゲット
Ｗ ウェハ
１４ 載置台
２０ ターゲット
２０ａ カソード
２０ａ１ 第１カソード
２０ａ２ 第２カソード
２０ａ３ 第３カソード
２０ａ４ 第４カソード
２１ 電源
３０ シャッタ
３１ 第１シャッタ
３１ａ 大開口
３２ 第２シャッタ
３２ａ 大開口
３２ｂ 小開口
３２ｃ 小開口
２０１ 第１ターゲット
２０２ 第２ターゲット
２０３ 第３ターゲット
２０４ 第４ターゲット
２０５ 第５ターゲット
２０６ 第６ターゲット
Ｗ ウェハ
Claims (7)
- 基板上にスパッタリングにより膜を形成する成膜装置であって、
基板を保持する基板保持部を備え、
スパッタ粒子を放出するターゲットを保持し、電源に接続されるカソードを複数備え、
前記複数の前記カソードのうち、少なくとも１つの前記カソードは、複数種類の前記ターゲットを保持する、成膜装置。 - 前記少なくとも１つの前記カソードは、当該カソードが保持する前記ターゲット間を隔てるようにシールドが設けられている、請求項１に記載の成膜装置。
- 前記複数の前記カソードのうち、前記少なくとも１つの前記カソードは、複数種類の小型の前記ターゲットを保持し、他の前記カソードは、大型の前記ターゲットを１つ保持する、請求項１に記載の成膜装置。
- 前記カソードと前記基板保持部との間に設けられ、開口を有するシャッタと、
前記シャッタを回転させることにより、前記成膜装置において前記カソードに保持された全ての前記ターゲットのうち、特定の前記ターゲットを、前記開口を介して前記基板保持部に対して選択的に露出させる回転機構と、をさらに備える、請求項１～３のいずれか１項に記載の成膜装置。 - 前記シャッタとして、それぞれ前記開口を有する第１シャッタ及び第２シャッタを備え、
前記回転機構は、
前記第１シャッタ及び前記第２シャッタを回転させることにより、
前記成膜装置において前記カソードに保持された全ての前記ターゲットのうち、１つの前記ターゲットを、前記第１シャッタ及び第２シャッタの前記開口を介して前記基板保持部に対して選択的に露出させる、請求項４に記載の成膜装置。 - 前記回転機構は、
前記第１シャッタ及び前記第２シャッタを回転させることにより、
前記成膜装置において前記カソードに保持された全ての前記ターゲットのうち、１つの前記ターゲットを、前記第１シャッタ及び第２シャッタの前記開口を介して前記基板保持部に対して選択的に露出させることと、
前記成膜装置において前記カソードに保持された全ての前記ターゲットのうち、２以上の前記ターゲットを、前記第１シャッタ及び第２シャッタの前記開口を介して前記基板保持部に対して選択的に露出させることと、を切り換える、請求項５に記載の成膜装置。 - 成膜装置を用い、基板上にスパッタリングにより膜を形成する成膜装置であって、
前記成膜装置は、
基板を保持する基板保持部を備え、
スパッタ粒子を放出するターゲットを保持し、電源に接続されたカソードを複数備え、
前記カソードと前記基板保持部との間に設けられ、それぞれ開口を複数有する第１シャッタ及び第２シャッタをさらに備え、
前記複数の前記カソードのうち、少なくとも１つの前記カソードには、複数種類の前記ターゲットが保持されており、
前記第１シャッタ及び前記第２シャッタを回転させることにより、前記成膜装置において前記カソードに保持された全ての前記ターゲットのうち、１つの前記ターゲットを、前記第１シャッタ及び第２シャッタの前記開口を介して前記基板保持部に対して選択的に露出させ、基板上に単一材料の層を形成する工程と、
前記第１シャッタ及び前記第２シャッタを回転させることにより、前記成膜装置において前記カソードに保持された全ての前記ターゲットのうち、２以上の前記ターゲットを、前記第１シャッタ及び第２シャッタの前記開口を介して前記基板保持部に対して選択的に露出させ、基板上に合金層を形成する工程と、を含む、成膜方法。
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