JPWO2011117945A1 - スパッタリング装置及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明の課題は、排気チャンバーへの堆積膜付着を防止し、パーティクルの発生を抑制することにある。スパッタリング装置１は、排気チャンバー８内に設けられ、退避状態のシャッター１９を収納するとともに、排気チャンバーに取り付け可能なシャッター収納部２３と、排気チャンバー８の排気口の少なくとも一部を覆い、シャッター収納部２３の開口部の周囲の少なくとも一部に形成されているシールド部材４０ａ、４０ｂと、を備える。

Description

本発明は、磁性記憶媒体、半導体装置や表示装置などの電子機器装置の製造工程において、材料を堆積するために用いられるスパッタリング装置及びスパッタリング装置を用いた電子デバイスの製造方法に関する。

半導体素子の微細化に伴い成膜特性に対する要求は厳しくなってきている。例えば、ゲート絶縁膜は、非常に薄い膜厚が要求される。また、非常に薄い絶縁膜上に形成する薄い電極膜等も、安定に成膜することが求められる。また、膜中や薄膜間の界面におけるカーボンなどの不純物が素子性能へ影響するため、不純物レベルを低下させることが要求されている。

成膜方法の一つとして用いられるスパッタリング法は、ＣＶＤ法と比較してカーボンなどの不純物を原料に含まないため、高品質な成膜を行うことができる。またスパッタリング法は、ＣＶＤのように有害な有機金属材料も使用せず副生成物や未使用原料の除害処理といった問題も生じないので有用である。

例えばシリコンなどの基板（以下、「基板」という）に薄膜を堆積させるスパッタリング方法において、真空に排気された真空容器内のターゲットホルダーは、基板上に堆積させるための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。真空容器内の基板ホルダーは基板を支持する。そして、真空容器内にＡｒ等のガスが導入され、更に、ターゲットに高電圧を印加することによりプラズマが生成される。スパッタリング方法では、この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。通常、プラズマ中の正イオンが
負の電位のターゲットに入射し、ターゲット材料からターゲット材料の原子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基板上に形成される。

スパッタリング装置では、通常、ターゲットと基板の間に、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。このシャッターを用いて真空容器内のプラズマの状態が安定化するまで、成膜処理が開始しないように成膜開始のタイミングを制御することが行なわれている。すなわち、高電圧がターゲットに印加されプラズマが発生してから安定するまでの間、基板へ成膜が行なわれないようにシャッターを閉じておく。そして、プラズマが安定してからシャッターを開き成膜を開始することが行なわれている。このようにシャッターを用いて成膜の開始を制御すると、安定したプラズマを用いて制御性良く基
板上へ成膜出来るので、高品質な膜を成膜することができる。

特許文献１により開示されるプラズマ処理装置は、真空チャンバー内において、ウェハが搭載されるプレートと複数のウェハリフトピンとを有するウェハホルダーと、ウェハに対して平行に移動する移動シャッターと、プラズマにより基板が処理される間、移動シャッターを収納するためのシャッター収納部と、を有する。

特開２００４−１９３３６０号公報

しかし、従来の特許文献１に示すプラズマ処理装置では、真空排気チャンバーの内壁や、シャッター収納部の内壁に、膜が付着して、これがパーティクルの原因となっていた。

本発明は上記の問題を鑑みてなされたものであり、チャンバー内のパーティクル発生を抑制した成膜技術の提供を目的とする。

上記の目的を達成する本発明の一つの側面にかかるスパッタリング装置は、成膜処理を行うための処理チャンバーと、前記処理チャンバーと排気口を介して接続された排気チャンバーと、前記排気チャンバーに接続され、前記排気チャンバーを介して前記処理チャンバー内を排気する排気装置と、前記処理チャンバー内に設置され、基板を載置するための基板ホルダーと、前記処理チャンバー内に設置されたターゲットホルダーと、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遮蔽状態、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から退避した退避状態に移動することが可能なシャッターと、前記シャッターを前記遮蔽状態に、または前記退避状態にするために、当該シャッターを駆動する駆動手段と、前記排気チャンバー内に設けられ、前記退避状態の前記シャッターを収納するとともに、前記排気チャンバーに取り付け可能なシャッター収納部と、前記排気チャンバーの前記排気口の少なくとも一部を覆い、前記シャッター収納部の開口部の周囲の少なくとも一部に形成されているシールド部材と、を備えることを特徴とする。

本発明の他の側面にかかる電子デバイスの製造方法は、成膜処理を行うための処理チャンバーと、前記処理チャンバーと排気口を介して接続された排気チャンバーと、前記排気チャンバーに接続され、前記排気チャンバーを介して前記処理チャンバー内を排気する排気装置と、前記処理チャンバー内に設置され、基板を載置するための基板ホルダーと、前記処理チャンバー内に設置されたターゲットホルダーと、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遮蔽状態、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から退避した退避状態に移動することが可能なシャッターと、前記シャッターを前記遮蔽状態に、または前記退避状態にするために、当該シャッターを駆動する駆動手段と、前記排気チャンバー内に設けられ、前記退避状態の前記シャッターを収納するとともに、前記排気チャンバーに取り付け可能なシャッター収納部と、前記排気チャンバーの前記排気口の少なくとも一部を覆い、前記シャッター収納部の開口部の周囲の少なくとも一部に形成されているシールド部材と、を備えるスパッタリング装置を用いた電子デバイスの製造方法であって、前記駆動手段により前記シャッターを前記遮蔽状態にする第１工程と、前記シャッターを遮蔽状態に維持したまま、前記ターゲットホルダーに保持されたターゲットをスパッタすることで、成膜する第２工程と、前記第２工程の後に、前記駆動手段により前記シャッターを退避状態にするとともに、前記ターゲットをスパッタして、前記基板ホルダーに載置された前記基板に成膜する第３工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、排気チャンバーとは別体のシャッター収納部及びシールドを設けることにより、排気チャンバーに膜が付着することを防止することで、チャンバー内のパーティクル発生を抑制することができる。また、排気チャンバー内にシャッター収納部を設けることで、シャッターの開閉動作に伴う排気コンダクタンスの急激な変化を抑制できる。

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。

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２のＩ−Ｉにおける断面図である。 図２のＩＩ−ＩＩにおける断面図である。 基板シャッター１９の概略を示す図である。 カバーリング２１の概略を示す図である。 スパッタリング装置を動作させるための主制御部のブロック図である。 基板搬出・搬入時のスパッタリング装置の動作を説明するための概略図である。 本発明の実施形態にかかるスパッタリング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スパッタリング装置を用いて、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スパッタリング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スパッタリング装置を用いて図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。 本発明の実施形態にかかるスパッタリング装置の変形例の概略図である。 本発明に係るシャッター収納器及びシールドが取り付け可能であることを説明するための図である。 本発明に係る、シャッター収納器２３の他の実施形態を説明するための図である。 本発明に係る、シャッター収納器２３の他の実施形態を説明するための図である。 本発明に係る、シャッター収納器２３の他の実施形態を説明するための図である。

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あくまで例示であり、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るわけではない。

図１を参照して、スパッタリング装置１の全体構成について説明する。図１は、本実施形態のスパッタリング装置１の概略図である。なお、本実施形態においては、成膜装置としてスパッタリング装置を例示しているが、本発明の趣旨は、この例に限定されるものではなく、例えば、ＣＶＤ装置、ＰＶＤ装置に適用することもできる。

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３０１（図３参照）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を接続する。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、装置全体のフットプリント（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、ターゲット４をバックプレート５を介して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は、基板ホルダー７の基板載置位置に対してオフセットの位置に配置されている。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を遮蔽するように設置されている。ターゲットシャッター１４は、回転シャッターの構造を有している。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（遮蔽状態）、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（退避状態）にするための遮蔽部材として機能する。ターゲットシャッター１４には、ターゲットシャッター１４の開閉動作を行うためのターゲットシャッター駆動機構３３が設けられている。

また、真空チャンバー２内には、基板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。

さらに、真空チャンバー２は、真空チャンバー２内へ不活性ガス（アルゴンなど）を導入するための不活性ガス導入系１５と、反応性ガス（酸素、窒素など）を導入するための反応性ガス導入系１７と、真空チャンバー２の圧力を測定するための圧力計（不図示）とを備えている。

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、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（ガスボンベ）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、真空チャンバー２に導入されたのち、膜を形成するために使用されたのち、排気チャンバー８を通過してターボ分子ポンプ４８及びドライポンプ４９により排気される。

真空チャンバー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の間の真空チャンバー２の内面には電気的に接地された筒状のシールド部材（シールド４０ａ、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、天井部の対向シールド４０ｃが設けられている（以下、シールド４０ａ、４０ｂ、４０ｃを単に「シールド」ともいう）。ここでいうシールドとは、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。ここでシールドはステンレスやアルミニウム合金により構成されている。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。耐熱性が求められない場合、アルミニウムはチタンよりも安価であり、またステンレスよりも比重が小さいため、経済性や作業性の面から選択されることもある。また、シールドは、電気的にアース（接地）されているので、成膜空間に発生するプラズマを安定させることができる。シールドの表面は、少なくとも成膜空間に向いた面には、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。こうすることで、シールドに付着した膜が剥離しにくくなっており、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シールド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、シールドを取り外して付着した膜を剥離するメンテナンス時、溶射膜ごと付着膜を剥離すれば良いという利点がある。また、スパッタされた膜の応力が溶射薄膜により緩和され、膜の剥離を防止する効果もある。

排気チャンバー８は、真空チャンバー２とターボ分子ポンプ４８との間を繋いでいる。排気チャンバー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、スパッタリング装置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。

次に、図２、図３、図４を参照して、本発明の特徴部分である取り付け可能なシャッター収納部の構成を、詳細に説明する。図２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３は、図２のＩ−Ｉでの断面図である。図４は、図２のＩＩ−ＩＩでの断面図である。図２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が収納される取り付け可能なシャッター収納部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。なお、シャッター収納器２３は、電気的にアースされている。

図３に示すように、シャッター収納部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４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。シールド４０ａ（４０ａ１、４０ａ２），シールド４０ｂ、及びシールド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。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。

シールド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。シールド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、シールド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２、図４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、シールド４０ａ１が固定されている。シールド４０ａ１と、シールド４０ｂとにより、排気路４０１が形成される。

シールド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字型形状のシールド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。シールド４０ａ１の先端部に形成されたＵ字部（凹形状部）に、Ｉ字型形状のシールド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、シールド４０ａ２が固定されている。シールド４０ａ２と、基板ホルダー７に連結されているシールド２２とにより、排気路４０３が形成される。シールド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字型形状のシールド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。シールド２２の凹形状部とシールド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。シャッター収納部２３が排気チャンバー８と別体であることは重要である。なぜならば、排気チャンバー８に要求される耐圧および排気性能とシャッター収納部２３に要求される防塵性能の両立が難しいからである。別体のシャッター収納部２３を排気チャンバー８内に設けることにより、これらの両立が容易となる。

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。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２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。このため真空チャンバー２内のプロセス空間（シールドとターゲットで囲われたプラズマのある空間）に不活性ガス導入系１５や反応性ガス導入系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。従って真空チャンバー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。真空チャンバー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の開閉時に真空チャンバー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。

再び、説明を図１に戻して、スパッタリング装置１の全体構成について説明する。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３に保持され、図示しないマグネットホルダ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。

なお、本実施形態においては、図１に示すスパッタリング装置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３４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。

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１４を駆動するためのターゲットシャッター駆動機構３３が設けられている。ターゲットシャッター１４の基板側には、対向シールド４０ｃがある。対向シールド４０ｃはターゲットホルダー６に相対する部分に穴が開いている。

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」ともいう）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に向けて上昇させ、または基板シャッター１９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は基板シャッター支持部材２０を回転及び並進させることにより、基板１０の表面付近の位置において、ターゲット４と基板１０との間に基板シャッター１９を挿入する（閉状態）。基板シャッター１９がターゲット４と基板１０との間に挿入されることによりターゲット４と基板１０との間は遮蔽される。また、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）。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。開状態において、基板シャッター１９は、シャッター収納部２３に収納される。図１に示すように基板シャッター１９の退避場所であるシャッター収納部２３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納まるようにすれば、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れている。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、少なくともターゲット４に向いた面には、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。こうすることで、基板シャッター１９に付着した膜が剥離しにくくなっており、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剥離するメンテナンス時、溶射膜ごと付着膜を剥離すれば良いという利点がある。また、スパッタされた膜の応力が溶射薄膜により緩和され、膜の剥離を防止する効果もある。

ここで、図５及び図６を参照して、カバーリング２１及び基板シャッター１９の形状を詳細に説明する。図５は、カバーリング２１に対向する基板シャッター１９の概略を示す図である。基板シャッター１９には、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（突起１９ａ）が形成されている。図６は、基板シャッター１９に対向したカバーリング２１の概略を示す図である。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、カバーリング２１はリング状であり、そしてカバーリング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。

基板ホルダー駆動機構３１により基板ホルダー７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７は、図１で示したスパッタリング装置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、圧力計４１、及びゲートバルブ４２とそれぞれ電気的に接続されており、後述するスパッタリング装置１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、本実施形態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。

図８は、基板搬出・搬入時のスパッタリング装置１の動作を説明するための概略図である。ゲートバルブ４２が開放されると、不図示の基板搬送ロボットにより、基板１０の搬出・搬入動作が行なわれる。先端がＵ字型のシールド２２は、基板ホルダー７に接続されている。基板ホルダー駆動機構３１の駆動により、基板ホルダー７が下方に降下移動すると、シールド２２とシールド４０ａ２とにより形成されたラビリンスが解かれ、排気路４０３のコンダクタンスが大きくなり、排気路４０１に比べて排気路４０３のほうが、ガスは流れやすくなる。基板搬出・搬入時には、排気路４０３を使用することができ、基板搬出・搬入が行なわれる短時間においても、効果的に排気処理をすることができる。

なお、本発明の実施形態にかかるスパッタリング装置１は、半導体メモリ、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、不揮発性メモリ、ＭＲＡＭ、演算素子、ＣＰＵ、ＤＳＰ、画像入力素子、ＣＭＯＳセンサ、ＣＣＤ、映像出力素子、液晶表示装置などの電子デバイスの製造方法に用いられる。

図９は、本実施形態にかかるスパッタリング装置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、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スパッタリング装置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、ここではスパッタリング装置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３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はスパッタリング装置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。この時、排気路４０１の排気コンダクタンスが排気路４０３の排気コンダクタンスよりも大きいので、主に排気路４０１からガスの排気は行なわれている。主に排気路４０１を通じて排気されている場合のチャンバー２内のプロセス空間（シールドとターゲットで囲われたプラズマのある空間）の排気コンダクタンスは、基板シャッター１９の開閉により影響を受けにくい。排気路４０１から排気されたガスは排気チャンバー８へと排気されるが、シャッター収納部２３により、基板シャッター１９が閉状態から開状態に変化したときの、プロセス空間から排気装置までの排気コンダクタンスの変化が抑制されるからである。従って、放電を維持したまま基板シャッター１９が開く基板への成膜開始のとき、プロセス空間の圧力が変動することによるプラズマ特性の変動を抑制することができる。圧力変動によるプラズマ特性の変動が抑制されるので、基板上への成膜を安定して開始することができ、特にゲートスタック製造においてゲート絶縁膜上にゲート電極を堆積する場合のように界面特性が重要な場合には、そのデバイス製造においてデバイス特性の向上とその製造安定性の向上について大きな改善効果がある。

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で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リング装置１によれば、基板シャッター１９とカバーリング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リング装置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。

（変形例）
図１４は、本発明の実施形態にかかるスパッタリング装置の変形例の概略図である。この実施例のスパッタリング装置１０は、図１に示したスパッタリング装置１０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。本実施例のスパッタリング装置１０は、シールド４ａ１の排気口を設けないかわりに、天井の対向シールド４０ｃに排気路（第一の排気路）４０５を設けている。こうすることでも、上述した真空室内の圧力を安定化できると同時に、位置的にスパッタ粒子が排気口４０５付近に堆積しにくく、さらに排気コンダクタンスを一定に保つことができる。また、対向シールド４０ｃの排気路４０５は、ラビリンス構造を有している。

図１５は、シャッター収納器及びシールドが取り付け可能であることを説明するための図である。この図１５のスパッタリング装置は、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。シャッター収納器２３の底面には、シールド４０ａのフランジ部が取り付けられており、さらにシールド４０ａのフランジ部には、支柱２４によってチャンバーの底面に支持されている。シャッター収納器２３、シールド４０ａのフランジ部、及び支柱２４とは、ネジ止めにより固定され、取り付け可能に構成されている。また、シャッター収納器２３の上面には、シールド４０ｂがネジ止めにより固定され、取り付け可能に構成されている。このようにシャッター収納器２３及びシールド４０ａ、及び４０ｂは、取り付け可能に構成されているので、定期的に新規なシャッター収納器及びシールドに交換可能、或いは洗浄可能である。そのため、チャンバー内にパーティクルが過剰に発生するのを防止することができる。チャンバー内にパーティクルが発生することを抑制することで、基板ホルダー７の基板載置部２７に載置された基板１０の表面へ成膜することで電子デバイスを製造する際の製品の歩留まりを向上させることができる。また、取り付け可能な構成のシャッター収納器２３とシールドを使用することでスパッタリング装置の稼働率が上がるので、製品の製造効率を向上させることができる。

さらに、シャッター収納器２３の内部に反応性ガス（酸素、窒素など）を導入するための、反応性ガス導入系１７を設けるようにしてもよい。図１６は、本発明に係る、シャッター収納器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１６に示すように、シャッター収納器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。ガス導入管１６１はチャンバー８の外部からチャンバー内にガスを導入するように設置され、さらにシャッター収納器２３の枠体２３ｂに設けられたガス導入用開口部１６２を通ってシャッター収納器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。本実施例ではガス配管１６１の直径は６．３５ｍｍ、ガス導入用開口部１６２の直径は７ｍｍ、シャッター収納器２３内に突き出したガス配管の長さ１６５は１５ｍｍである。シャッター収納器の開口部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、シャッター収納器の高さ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、シャッター収納器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の取り付け位置のばらつきがあっても、ガスがプロセス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、シャッターが退避状態にあるときのシャッターの位置よりもシャッター収納器の開口部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、ガス管に付着したスパッタ粒子が剥離してチャンバー内に飛散し、基板を汚染してしまうのを防止することができる。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（ガスボンベ）１８が接続されている。さらに、図１６に示すように、ガス導入用開口部１６２を覆い、ガス導入管１６１が貫通する開口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の直径はガス管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ガス管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の取り付け方法は、まずシャッター収納器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をガス導入管の周りを覆うように設置する。さらにこの後、シャッター収納器の蓋体２３aをシャッター収納器の枠体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、ガス管１６１がシャッター収納器の枠体２３ｂと接触して発塵してしまったり、シャッター収納容器やガス管１６１が破損するのを防止できる。また、支柱２４の内部にガス管通路を設けて、ガスをシャッター収納器２３内に導入しても良い。この場合には、ガス管１６１は設置しなくてもよい。この構成では、部品点数が少なくできるので保守作業が簡易に出来る。

また、シャッター収納器２３の内部に、排気装置４８を通じる貫通口２９を設けるようにしてもよい。図１７はこの実施例を説明するための拡大図である。シャッター収納器２３の内部は、スパッタ粒子が到達しにくい位置であるので、貫通口２９がスパッタ粒子で塞がれてしまうのを防止することができる。またこのような構成にすることで、シャッター収納器２３の内部に滞留した残留ガスを効率よく排気することができる。なお、本例では、貫通口２９をシャッター収納器２３の枠体２３ｂの底面に設けたが、シャッター収納器２３の側面側又は上面側に貫通口２９を設けてもよい。また、シャッター収納器２３の内部に、貫通口２９を設けた場合、貫通口２９を、例えばゲートバルブを設置するなどにより、開閉可能な構造としてもよい。そのような構造にすることで、シャッター収納器２３の残留ガスの排気と成膜時の安定した排気を両立することができる。

さらにまた、シャッター収納器２３の内部に、真空チャンバー２の圧力を測定する測定手段１８１（圧力計、分圧計、分光計など）を設けるようにしてもよい。さらに測定手段１８１による測定結果に基づき、ガス流量などを調整しながら成膜又はコンディショニングを行うことで、再現性を改善した成膜方法を実現することができる。このような調整に主制御部１００による制御を使用してもよい。図１８は、この実施例を説明するための図である。測定手段１８１は、シャッター収納器２３の内部に接続されており、一部はチャンバー外部に設けられていてもよい。測定手段１８１による測定結果の情報は図示しない測定器の入出力ポートから主制御部１００へ送信される。シャッター収納器２３の内部は、スパッタ粒子が到達しにくい位置であるので、測定手段１８１がスパッタ粒子で塞がれてしまうのを防止することができる。

なお、上述した実施形態では、シャッター収納器２３の開口部の全周囲に、シールド部材を設けたが、これに限定されず、シャッター収納器２３の開口部の周囲の少なくとも一部（例えば、シャッター収納器２３の開口部上部）に、シールド部材を設けるようにしてもよい。また、上述の実施形態では、シャッター収納器２３に取り付け可能にシールド部材も設けたが、シールド部材は、シャッター収納器２３と一体構成であってもよい。

また、上述した実施形態では、単一のターゲットホルダー（カソード）６を用いたが、これに限定されず、二つ以上のターゲットホルダーを設けてもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態を添付図面の参照により説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々な形態に変更可能である。

本願は、２０１０年３月２６日提出の日本国特許出願特願２０１０−０７２１２６を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。

Claims (10)

1. 成膜処理を行うための処理チャンバーと、
   前記処理チャンバーと排気口を介して接続された排気チャンバーと、
   前記排気チャンバーに接続され、前記排気チャンバーを介して前記処理チャンバー内を排気する排気装置と、
   前記処理チャンバー内に設置され、基板を載置するための基板ホルダーと、
   前記処理チャンバー内に設置されたターゲットホルダーと、
   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遮蔽状態、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から退避した退避状態に移動することが可能なシャッターと、
   前記シャッターを前記遮蔽状態に、または前記退避状態にするために、当該シャッターを駆動する駆動手段と、
   前記排気チャンバー内に設けられ、前記退避状態の前記シャッターを収納するとともに、前記排気チャンバーに取り付け可能なシャッター収納部と、
   前記排気チャンバーの前記排気口の少なくとも一部を覆い、前記シャッター収納部の開口部の周囲の少なくとも一部に形成されているシールド部材と、を備えることを特徴とするスパッタリング装置。
2. 前記シャッター収納部の内部には、ガス導入管が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
3. 前記シャッター収納部には、前記排気装置に通じる貫通口が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
4. 前記シャッター収納部の内部には、前記処理チャンバー内の圧力を測定する測定手段が設けら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項に記載のスパッタリング装置。
5. 前記ターゲットホルダーは、前記基板ホルダーの基板載置位置に対してオフセットした位置に配置され、さらに前記基板ホルダーとほぼ対向した位置に設けられた対向シールドとを備え、前記対向シールドには、前記排気口に通じる第１の排気路が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスパッタリング装置。
6. 前記第１の排気路は、ラビリンス形状を有していることを特徴とする請求項５に記載のスパッタリング装置。
7. 前記シャッター収納器と、前記シールド部材とは、一体に構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスパッタリング装置。
8. 前記シャッター収納器と、前記シールド部材とは、別体として構成されており、該シールド部材が、該シャッター収納器に取り付け可能であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のスパッタリング装置。
9. 成膜処理を行うための処理チャンバーと、
   前記処理チャンバーと排気口を介して接続された排気チャンバーと、
   前記排気チャンバーに接続され、前記排気チャンバーを介して前記処理チャンバー内を排気する排気装置と、
   前記処理チャンバー内に設置され、基板を載置するための基板ホルダーと、
   前記処理チャンバー内に設置されたターゲットホルダーと、
   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遮蔽状態、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から退避した退避状態に移動することが可能なシャッターと、
   前記シャッターを前記遮蔽状態に、または前記退避状態にするために、当該シャッターを駆動する駆動手段と、
   前記排気チャンバー内に設けられ、前記退避状態の前記シャッターを収納するとともに、前記排気チャンバーに取り付け可能なシャッター収納部と、
   前記排気チャンバーの前記排気口の少なくとも一部を覆い、前記シャッター収納部の開口部の周囲の少なくとも一部に形成されているシールド部材と、を備えるスパッタリング装置を用いた電子デバイスの製造方法であって、
   前記駆動手段により前記シャッターを前記遮蔽状態にする第１工程と、
   前記シャッターを遮蔽状態に維持したまま、前記ターゲットホルダーに保持されたターゲットをスパッタすることで、成膜する第２工程と、
   前記駆動手段により前記シャッターを退避状態にするとともに、前記ターゲットをスパッタして、前記基板ホルダーに載置された前記基板に成膜する第３工程と、を有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
10. 前記スパッタリング装置は、
    前記ターゲットと前記基板との間を開閉することが可能であって、その開閉の位置は前記シャッターの遮蔽状態の位置よりも前記ターゲットに近い、ターゲットシャッターと、
    前記ターゲットシャッターを駆動するターゲットシャッター駆動手段と、を更に備え、
    前記第２工程は、前記ターゲットシャッター駆動手段により前記ターゲットシャッターを開状態として、ターゲットをスパッタリングするコンディショニング工程を含むことを特徴とする請求項９に記載の電子デバイスの製造方法。

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