JP7776233B2

JP7776233B2 - 成膜装置

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Publication number: JP7776233B2
Application number: JP2022097389A
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Inventors: 純一武井
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2022-06-16
Filing date: 2022-06-16
Publication date: 2025-11-26
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Description

本開示は、成膜装置に関する。

特許文献１には、基板上に金属酸化膜を形成する成膜装置であって、減圧可能に構成された処理容器と、前記処理容器内に設けられ処理空間を画成するシールド部と、前記処理容器内に設けられ、基板が前記処理空間に面するように載置される載置台と、前記処理空間にスパッタ粒子を放出するターゲットを保持するホルダと、を有する成膜装置が開示されている。

特開２０２１－１７５８１５号公報

一の側面では、本開示は、パーティクルの発生を抑制する成膜装置を提供する。

上記課題を解決するために、一の態様によれば、上部開口を有する処理容器本体及び前記上部開口を塞ぐ蓋体を有する処理容器と、前記処理容器内に設けられ、基板を載置するステージと、前記処理容器内に設けられ、スパッタ粒子を放出するターゲットと、前記処理容器内に前記スパッタ粒子を放出させる処理空間を形成するシールドと、を備え、前記シールドは、前記処理容器本体に固定されるチャンバシールドと、前記蓋体に固定されるターゲットシールドと、を有し、前記チャンバシールドは、円筒側壁部と、前記円筒側壁部から径方向外側に形成される水平壁部と、を有し、前記ターゲットシールドは、前記ステージに向かって伸びる円筒部と、前記円筒部よりも径方向外側に形成され、前記水平壁部と少なくとも一部が対向して形成され、前記水平壁部に前記スパッタ粒子が入射することを抑制するスパッタ粒子入射抑制構造部と、を有し、前記円筒部の外周面の直径は前記円筒側壁部の内周面の直径よりも小さく、かつ、前記円筒部と前記円筒側壁部とは高さ方向において少なくとも一部が重なる二重管構造を形成し、前記スパッタ粒子入射抑制構造部は、前記円筒部と前記円筒側壁部との間を通過した前記スパッタ粒子を捕捉する凹凸構造を有する、成膜装置が提供される。

一の側面によれば、パーティクルの発生を抑制する成膜装置を提供することができる。

成膜装置の構成を説明する断面図の一例。成膜装置の構成を説明する断面図の一例。成膜装置の部分拡大断面図の一例。成膜装置におけるターゲットのスパッタ粒子放出面とチャンバシールドとの位置関係を示す平面図の一例。成膜装置におけるターゲット、チャンバシールド及びマスクシールドの位置関係を示す断面図の一例。他の成膜装置の部分拡大断面図の一例。他の成膜装置におけるターゲットのスパッタ粒子放出面とチャンバシールドとの位置関係を示す平面図の一例。他の成膜装置におけるターゲット、チャンバシールド及びマスクシールドの位置関係を示す断面図の一例。

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

成膜装置（基板処理装置、スパッタ装置）１について、図１及び図２を用いて説明する。図１及び図２は、成膜装置１の構成を説明する断面図の一例である。また、図１は、基板Ｗに成膜処理を施す際の処理位置にステージ２１が配置されている状態を示す。図２は、基板Ｗを搬送する際の搬送位置にステージ２１が配置されている状態を示す。

成膜装置１は、処理容器１０と、基板保持部２０と、スパッタ粒子放出部３０と、ガス供給部４０と、シールド５０と、制御部６０と、を備える。成膜装置１は、例えば、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）装置であって、処理容器１０内で、スパッタ粒子放出部３０から放出されたスパッタ粒子（成膜原子）を基板保持部２０に保持された半導体ウエハ等の基板Ｗの表面に付着させ、成膜するスパッタ装置である。

処理容器１０は、例えばアルミニウム等の金属材料で形成され、上部が開口された処理容器本体１１と、処理容器本体１１の上部開口を塞ぐように設けられた蓋体１２と、を有する。蓋体１２は、略円錐台状をなしている。また、蓋体１２は、処理容器本体１１から取り外し可能に設けられている。

処理容器１０の底部には、排気口１３が形成されている。排気口１３には、排気装置１４が接続されている。排気装置１４は、圧力制御弁、および真空ポンプを含む。処理容器１０の内部空間は、排気装置１４によって所定の真空度まで真空排気される。

処理容器１０の側壁には、処理容器１０内に基板Ｗを搬入または処理容器１０内から基板Ｗを搬出するための搬送口１５が形成されている。搬送口１５は、ゲートバルブ１６により開閉される。

基板保持部２０は、ステージ２１と、円環部材２２と、ステージカバー２３と、支柱２４と、駆動装置２５と、真空シール機構２６と、を有する。

ステージ２１は、略円板形状を有し、基板Ｗを水平に載置する基板載置面を有する。また、ステージ２１は、ベースを有する。ベースは、例えばアルミニウム等の金属材料で形成される。ベースの上面には、静電チャックが設けられていてもよい。静電チャックは、誘電体と、誘電体内に設けられた電極と、を有する。また、静電チャックは、上面に基板載置面を有する。静電チャックの電源から電極に電圧を印加することにより、基板載置面に載置された基板Ｗを静電吸着する。また、ステージ２１の内部には、ヒータ等の温調機構が設けられていてもよい。

ステージ２１の上面には、基板載置面を囲むように円環部材２２が固定されている。円環部材２２は、例えばステンレス等の材料で形成される。

ステージ２１の側面には、略円筒形状のステージカバー２３が固定されている。ステージカバー２３は、例えばアルミニウム等の材料で形成される。

支柱２４は、処理容器１０の底壁を貫通し、一端が処理容器１０内に設けられたステージ２１の底面中心に固定され、他端が処理容器１０外に設けられた駆動装置２５と接続する。処理容器１０の底壁と支柱２４との間には、支柱２４が回転可能かつ挿抜可能とするとともに、処理容器１０内を真空シールする真空シール機構２６が設けられている。

駆動装置２５は、支柱２４を上下方向（挿抜方向）に駆動可能に構成され、かつ、支柱２４を回転可能に構成される。

駆動装置２５は、支柱２４を下方向に移動させることにより、ステージ２１を搬送位置（図２参照）に移動させることができる。

駆動装置２５は、支柱２４を上方向に移動させることにより、ステージ２１を処理位置（図１参照）に移動させることができる。ここで、ステージ２１を処理位置まで上昇させることにより、後述するマスクシールド５３は、ステージ２１に載置される。また、ステージ２１を処理位置に移動させることにより、ステージ２１、円環部材２２及びシールド５０によって、スパッタ粒子を放出させる処理空間が形成される。

駆動装置２５は、ステージ２１を処理位置に配置した状態で支柱２４を回転させることにより、ステージ２１、円環部材２２、ステージカバー２３、及び、後述するマスクシールド５３が回転する。

スパッタ粒子放出部３０は、ターゲット３１と、ターゲットフォルダ３２と、絶縁体３３と、マグネット装置３４と、電源３５と、有する。スパッタ粒子放出部３０は、処理容器１０の蓋体１２の傾斜面に設けられる。図１及び図２に示す例において、スパッタ粒子放出部３０は、２つ設けられているものとして図示しているがこれに限られるものではなく、例えば、１つであってもよく、支柱２４の回転軸を中心とする円周上に複数設けられていてもよい。

ターゲット３１は、成膜しようとする膜の構成元素を含む材料からなり、導電性材料であっても誘電体材料であってもよい。ターゲット３１は、平面形状が略矩形状を有する。なお、スパッタ粒子放出部３０が複数設けられている場合、ターゲット３１の材料は同じものであってもよく、異なっていてもよい。また、ターゲット３１は、ステージ２１の基板載置面（基板載置面に載置される基板Ｗの表面）に対して、対向して配置される。

ターゲットフォルダ３２は、導電性材料で形成され、ターゲット３１を保持する。ターゲットフォルダ３２は、絶縁体３３を介して蓋体１２に支持される。

電源３５は、ターゲット３１のスパッタリング実行時において、ターゲットフォルダ３２に対して、例えば負の直流電圧を印加する。これにより、ターゲット３１の周囲で解離したスパッタガス中のイオンがターゲット３１に衝突し、ターゲット３１からスパッタ粒子が放出される。

マグネット装置３４は、ターゲットフォルダ３２の裏面側に配置されるマグネットと、マグネットを往復運動させるマグネット駆動機構と、を有する。マグネットの磁場によって、スパッタガス中のイオンがターゲット３１に衝突する位置を変化させる。

ガス供給部４０は、ガス供給源４１と、マスフローコントローラ４２と、ガス供給配管４３と、を有する。ガス供給源４１は、プラズマ発生用のガスであるスパッタガス（不活性ガス）、例えばＡｒガスを供給する。また、スパッタ粒子と反応する反応ガス（例えば、酸化ガス、窒化ガス等）を供給してもよい。マスフローコントローラ４２は、処理容器１０内に供給するガスの流量を制御する。ガス供給配管４３は、処理容器１０内の処理空間（処理位置に配置したステージ２１、円環部材２２及びシールド５０によって形成される空間）にガスを供給する。

シールド５０は、ターゲットシールド５１と、チャンバシールド５２と、マスクシールド５３と、を有する。

ターゲットシールド５１は、ターゲット３１が露出する開口を有し、蓋体１２の下面に固定されている。即ち、処理容器本体１１から蓋体１２を取り外した際、ターゲットシールド５１は蓋体１２とともに処理容器本体１１から取り外される。ターゲットシールド５１は、例えばアルミニウム等の材料で形成される。

チャンバシールド５２は、略円筒形状に形成され、処理容器本体１１内に固定される。即ち、処理容器本体１１から蓋体１２を取り外した際、チャンバシールド５２は処理容器本体１１内に位置する。チャンバシールド５２は、例えばアルミニウム等の材料で形成される。

マスクシールド５３は、略円環形状を有する。マスクシールド５３は、例えばステンレス等の材料で形成される。ここで、ステージ２１を処理位置（図１参照）に移動させた際、マスクシールド５３は、ステージ２１に載置される。そして、駆動装置２５によってステージ２１が回転する際、ステージ２１とともにマスクシールド５３も回転する。また、ステージ２１を搬送位置（図２参照）に移動させた際、マスクシールド５３は、支持部材（図示せず）によって係止され、下方向への移動が制限される。これにより、マスクシールド５３は、ステージ２１から離間する。

制御部６０は、コンピュータからなり、成膜装置１の各構成部、例えば、排気装置１４、ゲートバルブ１６、静電チャックの電源、駆動装置２５、マグネット装置３４、電源３５、ガス供給源４１、マスフローコントローラ４２等を制御する。制御部６０は、実際にこれらの制御を行うＣＰＵからなる主制御部と、入力装置、出力装置、表示装置、記憶装置とを有している。記憶装置には、成膜装置１で実行される各種処理のパラメータが記憶されており、また、成膜装置１で実行される処理を制御するためのプログラム、すなわち処理レシピが格納された記憶媒体がセットされるようになっている。制御部６０の主制御部は、記憶媒体に記憶されている所定の処理レシピを呼び出し、その処理レシピに基づいて成膜装置１に所定の処理を実行させる。

次に、成膜装置１の動作の一例について説明する。なお、処理容器１０内は、排気装置１４によって、所定の真空度まで真空排気されている。

まず、制御部６０は、駆動装置２５を制御してステージ２１を搬送位置（図２参照）に下降させ、ゲートバルブ１６を制御してゲートバルブ１６を開く。これにより、搬送装置（図示せず）は、搬送口１５を介して基板Ｗを処理容器１０内に搬入して、ステージ２１の基板載置面に基板Ｗを載置する。また、ステージ２１に静電チャックが設けられている場合、制御部６０は、静電チャックの電源を制御して静電チャックの電極に電圧を印加することにより、ステージ２１の基板載置面に基板Ｗを静電吸着する。そして、搬送装置が搬送口１５から退避すると、制御部６０は、ゲートバルブ１６を制御してゲートバルブ１６を閉じる。

次に、制御部６０は、駆動装置２５を制御してステージ２１を処理位置（図１参照）まで上昇させる。これにより、チャンバシールド５２内において支持部材（図示せず）によって支持されたマスクシールド５３は、ステージ２１によって持ち上げられ、ステージ２１に載置される。また、ステージ２１を処理位置まで上昇することにより、上方がターゲットシールド５１で画成され、側面がチャンバシールド５２で画成され、下方がマスクシールド５３、円環部材２２、ステージ２１の基板載置面で画成される処理空間が形成される。

次に、制御部６０は、駆動装置２５を制御して支柱２４を回転させる。これにより、基板Ｗ、ステージ２１、円環部材２２、ステージカバー２３、及び、マスクシールド５３が回転する。また、制御部６０は、ガス供給源４１及びマスフローコントローラ４２を制御して、処理空間内にプラズマ発生用のスパッタガス（例えばＡｒガス）を供給する。また、制御部６０は、電源３５を制御して、ターゲットフォルダ３２に負の電圧を印加する。これにより、ターゲット３１の周囲で解離したスパッタガス中のイオンがターゲット３１に衝突し、ターゲット３１から処理空間内にスパッタ粒子が放出される。これにより、基板Ｗにスパッタ粒子が付着し、基板Ｗに膜が形成される。また、マグネット装置３４のマグネットが往復運動することにより、ターゲット３１の消耗の偏りを抑制する。

ここで、蓋体１２に固定されるターゲットシールド５１と処理容器本体１１に固定されるチャンバシールド５２との間には、隙間を有する。処理空間内のガスは、ターゲットシールド５１とチャンバシールド５２との間の隙間を通り、処理空間よりも外側の処理容器１０内の空間に排気され、更に排気口１３を介して排気装置１４によって処理容器１０外に排気される。なお、ターゲットシールド５１とチャンバシールド５２との間の隙間で形成されるガスの流路には、後述するラビリンス構造が設けられ、スパッタ粒子がシールド５０で囲われた処理空間内から処理空間よりも外側の処理容器１０内に飛散することを防止する。

また、ステージ２１とともに回転するマスクシールド５３及びステージカバー２３と処理容器本体１１に固定されるチャンバシールド５２との間には、隙間を有する。処理空間内のガスは、チャンバシールド５２とマスクシールド５３との間の隙間及びチャンバシールド５２とステージカバー２３との間の隙間を通り、処理空間よりも外側の処理容器１０内の空間に排気され、更に排気口１３を介して排気装置１４によって処理容器１０外に排気される。なお、チャンバシールド５２とマスクシールド５３との間の隙間及びチャンバシールド５２とステージカバー２３との間の隙間で形成されるガスの流路には、後述するラビリンス構造が設けられ、スパッタ粒子がシールド５０で囲われた処理空間内から処理空間よりも外側の処理容器１０内に飛散することを防止する。

成膜処理が終了すると、制御部６０は、ガス供給源４１及びマスフローコントローラ４２を制御して、スパッタガスの供給を停止する。また、制御部６０は、電源３５を制御して、ターゲットフォルダ３２への電圧の印加を停止する。また、制御部６０は、駆動装置２５を制御して支柱２４の回転を停止させる。

次に、制御部６０は、駆動装置２５を制御してステージ２１を搬送位置（図２参照）まで下降させる。これにより、マスクシールド５３は、支持部材（図示せず）によって係止され下方向への移動が制限され、チャンバシールド５２内において支持部材（図示せず）によって支持される。

そして、ステージ２１に静電チャックが設けられている場合、制御部６０は、静電チャックの電源を制御して静電チャックの電極への電圧の印加を停止することにより、静電吸着を解除する。また、制御部６０は、ゲートバルブ１６を制御してゲートバルブ１６を開く。これにより、搬送装置（図示せず）は、ステージ２１の基板載置面に載置された基板Ｗを受け取り、搬送口１５を介して処理容器１０外に搬出する。そして、搬送装置が搬送口１５から退避すると、制御部６０は、ゲートバルブ１６を制御してゲートバルブ１６を閉じる。

以上のように、成膜装置１は、ターゲット３１からスパッタ粒子を放出し、基板Ｗの表面にスパッタ粒子を付着させ、成膜する。また、スパッタ粒子がシールド５０で囲われた処理空間内から処理空間よりも外側の処理容器１０内に飛散することを防止する。

次に、シールド５０の構造について、図３から図５を用いてさらに説明する。図３は、成膜装置１の部分拡大断面図の一例である。図４は、成膜装置１におけるターゲット３１のスパッタ粒子放出面３１ａとチャンバシールド５２との位置関係を示す平面図の一例である。図５は、成膜装置１におけるターゲット３１、チャンバシールド５２及びマスクシールド５３の位置関係を示す断面図の一例である。

図３に示すように、チャンバシールド５２は、円筒側壁部５２ａと、水平壁部５２ｂと、立ち上がり部５２ｃと、を有する。

円筒側壁部５２ａは、ステージ２１の基板載置面に対して垂直な軸を中心軸とする円筒形状に形成される。円筒側壁部５２ａの内周面は、ステージ２１の基板載置面に対して、垂直な面（直立面）である。換言すれば、円筒側壁部５２ａの内周面は、ステージ２１の基板載置面に対向して配置されるターゲット３１に対して、略垂直な面である。また、円筒側壁部５２ａは、処理空間の側面を画成する。円筒側壁部５２ａの内周面の直径は、マスクシールド５３の外周面の直径よりも大きく形成されている。

水平壁部５２ｂは、円筒側壁部５２ａの上側（または上端）から径方向外側に水平に延びる円環形状に形成される。水平壁部５２ｂの上面は、ステージ２１の基板載置面に対して、平行な面（水平面）である。換言すれば、水平壁部５２ｂの上面は、ターゲット３１に対して対向して配置される対向面である。

立ち上がり部５２ｃは、水平壁部５２ｂの径方向外側（または外周端）から上方に向かって（ターゲットシールド１５１に向かって）伸び、ステージ２１の基板載置面に対して垂直な軸を中心軸とする円筒形状に形成される。

また、ターゲットシールド５１は、底面部５１ａと、円筒部５１ｂと、トラップ構造部５１ｃと、掘り込み部５１ｄと、を有する。

底面部５１ａは、ターゲット３１を露出する開口を有しターゲット３１の周囲を含む蓋体１２の底面を覆うように形成される。

円筒部５１ｂは、底面部５１ａから下方に向かって（ステージ２１に向かって）伸び、ステージ２１の基板載置面に対して垂直な軸を中心軸とする円筒形状に形成される。ここで、円筒部５１ｂは、円筒側壁部５２ａよりも内側に配置される。換言すれば、円筒部５１ｂの外周面の直径は、円筒側壁部５２ａの内周面の直径よりも小さく形成されている。また、円筒部５１ｂの下端は、水平壁部５２ｂの上面よりも低い位置まで形成されている。即ち、円筒部５１ｂと円筒側壁部５２ａとは、高さ方向において少なくとも一部がオーバーラップする構造を有する。換言すれば、円筒部５１ｂと円筒側壁部５２ａとは、高さ方向において少なくとも一部が重なる二重管構造を形成する。これにより、ターゲット３１からみて、水平壁部５２ｂは円筒部５１ｂによって隠されている。

トラップ構造部（スパッタ粒子入射抑制構造部）５１ｃは、円筒部５１ｂよりも径方向外側に形成される。また、トラップ構造部５１ｃは、水平壁部５２ｂと少なくとも一部が対向する。ここで、処理空間内のスパッタ粒子は、基板Ｗの表面等で反射したり、他のスパッタ粒子や不活性ガスと衝突したりすることにより、円筒部５１ｂと円筒側壁部５２ａとの間を通過して、トラップ構造部５１ｃに入射する。トラップ構造部５１ｃは、入射したスパッタ粒子を捕捉（トラップ）する構造を有する。例えば、トラップ構造部５１ｃは、例えば、凹凸が形成された凹凸構造または凹凸面であってもよい。また、トラップ構造部５１ｃは、ブラスト処理されたブラスト処理面であってもよい。これにより、円筒部５１ｂと円筒側壁部５２ａとの間を通過して、トラップ構造部５１ｃに入射したスパッタ粒子が、トラップ構造部５１ｃで反射して、水平壁部５２ｂに入射することを抑制することができる。よって、水平壁部５２ｂにスパッタ粒子による堆積物が堆積することを抑制することができる。換言すれば、トラップ構造部５１ｃは、水平壁部５２ｂへのスパッタ粒子に入射することを抑制するスパッタ粒子入射抑制構造部を構成する。

なお、スパッタ粒子入射抑制構造部は、トラップ構造部に限られるものではない。円筒部５１ｂよりも径方向外側に形成されるスパッタ粒子入射抑制構造部は、傾斜面であってもよい。傾斜面は、その法線方向が径方向内側に向かう面である。即ち、傾斜面は、径方向内側が径方向外側よりも高い位置に形成される面である。これにより、円筒部５１ｂと円筒側壁部５２ａとの間を通過して、傾斜面に入射したスパッタ粒子が水平壁部５２ｂへ向かって反跳することを抑制することができる。これにより、水平壁部５２ｂにスパッタ粒子による堆積物が堆積することを抑制することができる。

なお、スパッタ粒子入射抑制構造部は、傾斜面かつトラップ構造が形成されていてもよい。また、スパッタ粒子入射抑制構造部は、膜の剥離を抑制する溶射膜（例えば、イットリアを含む溶射膜等）が形成されていてもよい。

掘り込み部５１ｄは、トラップ構造部５１ｃよりも径方向外側に形成される。処理容器本体１１に蓋体１２を取り付けた際、掘り込み部５１ｄには、立ち上がり部５２ｃが挿入される。これにより、ターゲットシールド５１とチャンバシールド５２との間の隙間で形成されるガスの流路には、ラビリンス構造が形成される。

また、図３及び図４に示すように、ターゲット３１は、底面部５１ａの開口から処理空間に露出するスパッタ粒子放出面３１ａを有する。ターゲット３１のスパッタ粒子放出面３１ａは、円筒部５１ｂよりも内側に配置されている。即ち、ターゲット３１のスパッタ粒子放出面３１ａ（底面部５１ａの開口）は、円筒部５１ｂの内周面より内側に配置される。換言すれば、平面視した際、円筒部５１ｂの内周面の直径は、ターゲット３１のスパッタ粒子放出面３１ａの外接円３１ｂの直径よりも大きく形成されている。

また、ターゲット３１のスパッタ粒子放出面３１ａは、チャンバシールド５２の円筒側壁部５２ａよりも内側に配置される。換言すれば、平面視した際、円筒側壁部５２ａの内周面の直径は、ターゲット３１のスパッタ粒子放出面３１ａの外接円３１ｂの直径よりも大きく形成されている。さらに換言すれば、平面視した際、ターゲット３１のスパッタ粒子放出面３１ａの外接円３１ｂの直径と水平壁部５２ｂとが重ならない位置に、ターゲット３１が配置されている。即ち、図４に示すように、平面視した際、ターゲット３１のスパッタ粒子放出面３１ａが水平壁部５２ｂと重ならない位置に、ターゲット３１が配置されている。

また、図５に示すように、チャンバシールド５２は、下側水平壁部５２ｄと、下側立ち上がり部５２ｅと、を有する。

下側水平壁部５２ｄは、円筒側壁部５２ａの下側から径方向内側に水平に延びる円環形状に形成される。

下側立ち上がり部５２ｅは、水平壁部５２ｂの径方向内側から上方に向かって伸び、ステージ２１の基板載置面に対して垂直な軸を中心軸とする円筒形状に形成される。

また、図５に示すように、マスクシールド５３は、処理空間に露出する上面５３ａを有する。また、マスクシールド５３の下面側には、下側掘り込み部５３ｂが形成されている。ステージ２１を処理位置（図１参照）に配置した際、下側掘り込み部５３ｂには、下側立ち上がり部５２ｅが挿入される。これにより、チャンバシールド５２とマスクシールド５３との間の隙間及びチャンバシールド５２とステージカバー２３との間の隙間で形成されるガスの流路には、ラビリンス構造が形成される。

ここで、他の成膜装置における他のシールド構造について、図６から図８を用いて説明する。図６は、他の成膜装置の部分拡大断面図の一例である。図７は、他の成膜装置におけるターゲット３１のスパッタ粒子放出面３１ａとチャンバシールド１５２との位置関係を示す平面図の一例である。図８は、他の成膜装置におけるターゲット３１、チャンバシールド１５２及びマスクシールド１５３の位置関係を示す断面図の一例である。

図６から図８に示す他の成膜装置は、図１から図５に示す成膜装置１と比較して、シールド構造が異なっている。その他の構造は同様であり、重複する説明を省略する。他の成膜装置のシールド１５０は、ターゲットシールド１５１と、チャンバシールド１５２と、マスクシールド１５３とを有する。

図６に示すように、チャンバシールド１５２は、円筒側壁部１５２ａと、水平壁部１５２ｂと、立ち上がり部１５２ｃと、外側水平壁部１５２ｆを有する。

円筒側壁部１５２ａは、ステージ２１の基板載置面に対して垂直な軸を中心軸とする円筒形状に形成される。円筒側壁部１５２ａの内周面は、ステージ２１の基板載置面に対して、垂直な面である。換言すれば、円筒側壁部１５２ａの内周面は、ステージ２１の基板載置面に対向して配置されるターゲット３１に対して、略垂直な面である。また、円筒側壁部１５２ａは、処理空間の側面を画成する。円筒側壁部１５２ａの内周面の直径は、マスクシールド１５３の外周面の直径よりも大きく形成されている。

水平壁部１５２ｂは、円筒側壁部１５２ａの上側から径方向外側に水平に延びる円環形状に形成される。水平壁部１５２ｂの上面は、ステージ２１の基板載置面に対して、平行な面である。換言すれば、水平壁部１５２ｂの上面は、ターゲット３１に対して対向して配置される対向面である。

立ち上がり部１５２ｃは、水平壁部１５２ｂの径方向外側から上方に向かって伸び、ステージ２１の基板載置面に対して垂直な軸を中心軸とする円筒形状に形成される。外側水平壁部１５２ｆは、立ち上がり部１５２ｃの下側径方向外側に水平に延びる円環形状に形成される。

また、ターゲットシールド１５１は、底面部１５１ａと、円筒部１５１ｂと、掘り込み部１５１ｃと、を有する。

底面部１５１ａは、ターゲット３１を露出する開口を有しターゲット３１の周囲を含む蓋体１２の底面を覆うように形成される。

円筒部１５１ｂは、底面部１５１ａから下方に向かって伸び、ステージ２１の基板載置面に対して垂直な軸を中心軸とする円筒形状に形成される。ここで、円筒部１５１ｂは、円筒側壁部１５２ａよりも外側に配置される。換言すれば、円筒部１５１ｂの内周面の直径は、円筒側壁部１５２ａの内周面の直径よりも大きく形成されている。また、円筒部１５１ｂの下端は、水平壁部１５２ｂの上面よりも高い位置に形成されている。即ち、円筒部１５１ｂと円筒側壁部１５２ａとは、高さ方向においてオーバーラップしない構造を有する。これにより、ターゲット３１からみて、少なくとも一部の水平壁部１５２ｂが露出している。

掘り込み部１５１ｃは、円筒部１５１ｂよりも径方向外側に形成される。処理容器本体１１に蓋体１２を取り付けた際、掘り込み部１５１ｃには、立ち上がり部１５２ｃが挿入される。これにより、ターゲットシールド５１とチャンバシールド５２との間の隙間で形成されるガスの流路には、ラビリンス構造が形成される。

また、図６及び図７に示すように、ターゲット３１は、底面部１５１ａの開口から処理空間に露出するスパッタ粒子放出面３１ａを有する。ターゲット３１のスパッタ粒子放出面３１ａは、円筒部１５１ｂよりも内側に配置されている。即ち、ターゲット３１のスパッタ粒子放出面３１ａ（底面部１５１ａの開口）は、円筒部１５１ｂの内周面より内側に配置される。換言すれば、平面視した際、円筒部１５１ｂの内周面の直径は、ターゲット３１のスパッタ粒子放出面３１ａの外接円３１ｂの直径よりも大きく形成されている。

ここで、ターゲット３１のスパッタ粒子放出面３１ａの外接円３１ｂの直径は、水平壁部１５２ｂの内周面の直径よりも大きく形成されている。これにより、図７に示すように、平面視した際、ターゲット３１のスパッタ粒子放出面３１ａの一部が水平壁部１５２ｂと重なる位置に、ターゲット３１が配置されている。

また、図８に示すように、チャンバシールド１５２は、下側水平壁部１５２ｄと、下側立ち上がり部１５２ｅと、を有する。

下側水平壁部１５２ｄは、円筒側壁部１５２ａの下側から径方向内側に水平に延びる円環形状に形成される。

下側立ち上がり部１５２ｅは、水平壁部１５２ｂの径方向内側から上方に向かって伸び、ステージ２１の基板載置面に対して垂直な軸を中心軸とする円筒形状に形成される。

また、図８に示すように、マスクシールド１５３は、処理空間に露出する上面１５３ａを有する。また、マスクシールド１５３の下面側には、下側掘り込み部１５３ｂが形成されている。ステージ２１を処理位置に配置した際、下側掘り込み部１５３ｂには、下側立ち上がり部１５２ｅが挿入される。これにより、チャンバシールド１５２とマスクシールド１５３との間の隙間及びチャンバシールド１５２とステージカバー２３との間の隙間で形成されるガスの流路には、ラビリンス構造が形成される。

ここで、ターゲット３１からスパッタ粒子を放出させ、基板Ｗの表面に成膜する際、ターゲット３１から放出されたスパッタ粒子は、シールド１５０の表面にも付着し、堆積物を形成する。

図６から図８に示す成膜装置において、ターゲット３１から放出されたスパッタ粒子が、ターゲット３１と対向し、かつ、静止された面であるチャンバシールド１５２の水平壁部１５２ｂの上面に入射することにより、水平壁部１５２ｂの上面において堆積物がフレーク状に成長する。このフレーク状の堆積物が壁面から剥離することにより、パーティクルが発生するおそれがある。

なお、静止された面であっても、直立する円筒側壁部１５２ａの内周面には、フレーク状の堆積物は確認されなかった。また、ターゲット３１と対向する面であっても、回転するマスクシールド１５３の上面には、フレーク状の堆積物は確認されなかった。

これに対し、図１から図５に示す成膜装置１においては、ターゲット３１と対向し、かつ、静止された面であるチャンバシールド５２の水平壁部５２ｂを、ターゲットシールド５１の円筒部５１ｂでターゲット３１からみて隠す構造を有する。これにより、ターゲット３１から放出されたスパッタ粒子がチャンバシールド５２の水平壁部５２ｂの上面に入射することを抑制する。即ち、水平壁部５２ｂの上面においてフレーク状に成長する堆積物を抑制する。よって、このフレーク状の堆積物に起因するパーティクルを抑制することができる。

また、円筒部５１ｂと円筒側壁部５２ａとの間を通過するスパッタ粒子は、トラップ構造部５１ｃによって、トラップされる。これにより、トラップ構造部５１ｃで反射したスパッタ粒子がチャンバシールド５２の水平壁部５２ｂの上面に入射することを抑制する。即ち、水平壁部５２ｂの上面においてフレーク状に成長する堆積物を抑制する。よって、このフレーク状の堆積物に起因するパーティクルを抑制することができる。

また、図４に示すように、平面視した際、ターゲット３１のスパッタ粒子放出面３１ａが水平壁部５２ｂと重ならない位置に、ターゲット３１が配置されている。これにより、ターゲット３１から放出されたスパッタ粒子がチャンバシールド５２の水平壁部５２ｂの上面に入射することを抑制する。即ち、水平壁部５２ｂの上面においてフレーク状に成長する堆積物を抑制する。よって、このフレーク状の堆積物に起因するパーティクルを抑制することができる。

なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせ等、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１成膜装置
１０処理容器
１１処理容器本体
１２蓋体
２０基板保持部
２１ステージ
２２円環部材
２３ステージカバー
２４支柱
２５駆動装置
２６真空シール機構
３０スパッタ粒子放出部
３１ターゲット
３１ａスパッタ粒子放出面
３１ｂ外接円
３２ターゲットフォルダ
３３絶縁体
３４マグネット装置
３５電源
４０ガス供給部
５０シールド
５１ターゲットシールド
５１ａ底面部
５１ｂ円筒部
５１ｃトラップ構造部（スパッタ粒子入射抑制構造部）
５１ｄ掘り込み部
５２チャンバシールド
５２ａ円筒側壁部
５２ｂ水平壁部
５２ｃ立ち上がり部
５２ｄ下側水平壁部
５２ｅ下側立ち上がり部
５３マスクシールド
５３ａ上面
５３ｂ下側掘り込み部
６０制御部
Ｗ基板

Claims

上部開口を有する処理容器本体及び前記上部開口を塞ぐ蓋体を有する処理容器と、
前記処理容器内に設けられ、基板を載置するステージと、
前記処理容器内に設けられ、スパッタ粒子を放出するターゲットと、
前記処理容器内に前記スパッタ粒子を放出させる処理空間を形成するシールドと、を備え、
前記シールドは、前記処理容器本体に固定されるチャンバシールドと、前記蓋体に固定されるターゲットシールドと、を有し、
前記チャンバシールドは、
円筒側壁部と、
前記円筒側壁部から径方向外側に形成される水平壁部と、を有し、
前記ターゲットシールドは、
前記ステージに向かって伸びる円筒部と、
前記円筒部よりも径方向外側に形成され、前記水平壁部と少なくとも一部が対向して形成され、前記水平壁部に前記スパッタ粒子が入射することを抑制するスパッタ粒子入射抑制構造部と、を有し、
前記円筒部の外周面の直径は前記円筒側壁部の内周面の直径よりも小さく、かつ、前記円筒部と前記円筒側壁部とは高さ方向において少なくとも一部が重なる二重管構造を形成し、
前記スパッタ粒子入射抑制構造部は、前記円筒部と前記円筒側壁部との間を通過した前記スパッタ粒子を捕捉する凹凸構造を有する、
成膜装置。
上部開口を有する処理容器本体及び前記上部開口を塞ぐ蓋体を有する処理容器と、
前記処理容器内に設けられ、基板を載置するステージと、
前記処理容器内に設けられ、スパッタ粒子を放出するターゲットと、
前記処理容器内に前記スパッタ粒子を放出させる処理空間を形成するシールドと、を備え、
前記シールドは、前記処理容器本体に固定されるチャンバシールドと、前記蓋体に固定されるターゲットシールドと、を有し、
前記チャンバシールドは、
円筒側壁部と、
前記円筒側壁部から径方向外側に形成される水平壁部と、を有し、
前記ターゲットシールドは、
前記ステージに向かって伸びる円筒部と、
前記円筒部よりも径方向外側に形成され、前記水平壁部と少なくとも一部が対向して形成され、前記水平壁部に前記スパッタ粒子が入射することを抑制するスパッタ粒子入射抑制構造部と、を有し、
前記円筒部の外周面の直径は前記円筒側壁部の内周面の直径よりも小さく、かつ、前記円筒部と前記円筒側壁部とは高さ方向において少なくとも一部が重なる二重管構造を形成し、
前記スパッタ粒子入射抑制構造部は、法線方向が径方向内側に向かう傾斜面を有する、
成膜装置。
前記チャンバシールドは、前記水平壁部から前記ターゲットシールドに向けて立ち上がる立ち上がり部を有し、
前記ターゲットシールドは、前記立ち上がり部が挿入される掘り込み部を有する、
請求項１または請求項２に記載の成膜装置。
前記円筒部の下端は、前記水平壁部の上面よりも低い位置まで形成される、
請求項１または請求項２に記載の成膜装置。
前記円筒側壁部の内周面の直径は、前記ターゲットのスパッタ粒子放出面を外接する外接円より大きい、
請求項１または請求項２に記載の成膜装置。