KR101716547B1 - 성막 장치 및 성막 방법 - Google Patents

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히로시 미키
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

일 실시 형태의 성막 장치는, 처리 용기와, 처리 용기 내를 감압하기 위한 배기 장치와, 피처리체를 탑재하기 위한 탑재대로서, 처리 용기 내에 마련된 탑재대와, 탑재대의 위쪽에 마련되고, 제 1 절연 재료제의 제 1 및 제 2 타겟과, 처리 용기 내에 가스를 공급하는 가스 공급부와, 가스 공급부로부터 공급되는 가스 중의 양 이온을 제 1 타겟에 충돌시키기 위한 제 1 고주파 전력을 발생하는 제 1 고주파 전원과, 가스 공급부로부터 공급되는 가스 중의 양 이온을 제 2 타겟에 충돌시키기 위한 제 2 고주파 전력을 발생하는 제 2 고주파 전원과, 제 1 고주파 전력과 제 2 고주파 전력간의 위상차를 조정하는 위상 조정기를 구비한다.

Description

성막 장치 및 성막 방법{FILM FORMING APPARATUS AND FILM FORMING METHOD}
본 발명의 실시 형태는 성막 장치 및 성막 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스라고 하는 전자 디바이스의 제조에 있어서는, 피처리체에 대해 여러 처리가 행해진다. 피처리체에 실시되는 처리의 일종으로서는, 성막이 예시된다. 또한, 성막의 일종으로서, 스퍼터링이 이용되는 일이 있다.
금속층의 성막 장치로서, 웨이퍼의 탑재대의 위쪽에 복수의 금속제의 타겟이 마련된 성막 장치가 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조). 이 성막 장치에서는, 금속제의 타겟의 각각으로 전원으로부터 전압이 공급되는 것에 의해서, Ar 이온이 타겟에 충돌한다. 그 결과, 웨이퍼 상에 금속층이 성막된다. 또한, 이 성막 장치는 탑재대를 회전 및 상하 이동하는 승강 기구를 구비하고 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2012-74522호 공보
그런데, 전자 디바이스의 일종으로서, MTJ(Magnetic Tunnel Junction) 소자가 개발되어 있다. MTJ 소자는 복수의 자성층 사이에 끼워진 터널 절연층을 구비한다. 터널 절연층이라는 절연층을 성막하기 위해서는, 상기 성막 장치에 있어서, 금속제의 타겟을 절연 재료제의 타겟으로 치환하는 것을 생각할 수 있다. 통상, 성막되는 절연층의 막 두께의 면내 분포를 제어하기 위해서는, 성막 장치의 하드웨어를 변경할 필요가 있다. 예를 들면, 타겟과 탑재대 사이의 거리, 타겟의 크기, 캐소드 마그네트의 자기 회로 등을 변경할 필요가 있다. 그러나, 성막 장치의 하드웨어를 변경하는 것은 용이하지 않다. 특히, 타겟과 탑재대 사이의 거리를 변경하기 위해서 탑재대를 진공 중에서 상하 이동하는 승강 기구는 복잡하고 고가이다.
본 발명의 여러 측면 및 실시 형태는 절연층의 막 두께의 면내 분포를 간편하게 제어할 수 있는 성막 장치 및 성막 방법을 제공하는 것을 목적으로 할 수 있다.
일 측면에 있어서, 처리 용기와, 상기 처리 용기 내를 감압하기 위한 배기 장치와, 피처리체를 탑재하기 위한 탑재대로서, 상기 처리 용기 내에 마련된 상기 탑재대와, 상기 탑재대의 위쪽에 마련되고, 제 1 절연 재료제의 제 1 및 제 2 타겟과, 상기 처리 용기 내에 가스를 공급하는 가스 공급부와, 상기 가스 공급부로부터 공급되는 가스 중의 양 이온을 상기 제 1 타겟에 충돌시키기 위한 제 1 고주파 전력을 발생하여, 상기 제 1 고주파 전력을 상기 제 1 타겟에 인가하는 제 1 고주파 전원과, 상기 가스 공급부로부터 공급되는 가스 중의 양 이온을 상기 제 2 타겟에 충돌시키기 위한 제 2 고주파 전력을 발생하여, 상기 제 2 고주파 전력을 상기 제 2 타겟에 인가하는 제 2 고주파 전원과, 상기 제 1 고주파 전력과 상기 제 2 고주파 전력간의 위상차를 조정하는 위상 조정기를 구비하는 성막 장치가 제공된다.
본 발명의 여러 측면 및 실시 형태에 의하면, 절연층의 막 두께의 면내 분포를 간편하게 제어할 수 있는 성막 장치 및 성막 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 일 실시 형태에 따른 성막 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시 형태에 따른 성막 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시 형태에 따른 성막 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 일 실시 형태에 따른 성막 장치를 나타내는 도면이다.
도 5는 제 1 고주파 전력 및 제 2 고주파 전력의 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 막 두께 분포와 위상차의 관계의 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 일 실시 형태의 성막 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 다른 실시 형태에 따른 성막 장치를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 여러 실시 형태가 상세히 설명된다. 도면의 설명에 있어서, 동일 또는 동등한 요소에는 동일 부호가 이용되고, 중복하는 설명은 생략된다.
우선, 일 실시 형태에 따른 성막 장치에 대해 설명한다. 도 1, 도 2, 도 3, 및 도 4는 일 실시 형태에 따른 성막 장치를 나타내는 도면이다. 도 1 및 도 2에는, 일 실시 형태에 따른 성막 장치(10)의 종단면에 있어서의 구조가 개략적으로 도시되어 있다. 도 1에는, 성막 장치(10)의 셔터가 제 1 영역에 배치된 상태가 도시되어 있고, 도 2에는, 성막 장치(10)의 셔터가 제 2 영역에 배치된 상태가 도시되어 있다. 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선에서 본 도면이다. 도 4는 성막 장치(10)의 시스템 블럭도이다.
도 1~4에 나타내는 성막 장치(10)는, 예를 들면 스퍼터링 장치이다. 성막 장치(10)는 처리 용기(12)를 구비하고 있다. 처리 용기(12)는, 예를 들면, 알루미늄으로 구성되어 있고, 접지 전위에 접속되어 있다. 처리 용기(12)는 그 내부에 공간 S를 형성하고 있다. 이 처리 용기(12)의 바닥부에는, 공간 S를 감압하기 위한 배기 장치(14)가 어댑터(14a)를 거쳐서 접속되어 있다. 또한, 처리 용기(12)의 측벽에는, 피처리체(이하, 「웨이퍼」라고 함) W의 반송용의 개구 AP가 형성되어 있고, 당해 측벽을 따라 개구 AP를 개폐하기 위한 게이트 밸브 GV가 마련되어 있다.
처리 용기(12) 내에는, 탑재대(16)가 마련되어 있다. 탑재대(16)는 베이스부(16a) 및 정전 척(16b)을 포함하고 있다. 베이스부(16a)는, 예를 들면, 알루미늄 또는 스테인레스로 구성되어 있고, 대략 원반 형상을 가지고 있다. 일 실시 형태에서는, 베이스부(16a)의 내부에, 온도 제어 기구가 마련되어 있어도 좋다. 예를 들면, 베이스부(16a)의 내부에는, 냉매를 순환시키기 위한 냉매 유로가 형성되어 있어도 좋다.
베이스부(16a) 상에는, 정전 척(16b)이 마련되어 있다. 정전 척(16b)은 유전체막과, 당해 유전체막의 내층(內層)으로서 마련된 전극을 가진다. 정전 척(16b)의 전극에는, 직류 전원 SDC가 접속되어 있다. 정전 척(16b) 상에 탑재된 웨이퍼 W는 정전 척(16b)이 발생하는 정전기력에 의해서, 당해 정전 척(16b)에 흡착된다. 또, 정전 척(16b)의 표면에 있어서 웨이퍼 W가 탑재되는 영역은 웨이퍼 W용의 탑재 영역 PR을 구성한다.
탑재대(16)는 탑재대 구동 기구(18)에 접속되어 있다. 탑재대 구동 기구(18)는 지축(支軸)(18a) 및 구동 장치(18b)를 포함하고 있다. 지축(18a)은 공간 S에 있어서 탑재대(16)의 바로 아래로부터 처리 용기(12)의 바닥부를 통해 처리 용기(12)의 외부까지 연장되어 있다. 이 지축(18a)와 처리 용기(12)의 바닥부 사이에는, 밀봉 부재 SL1이 마련되어 있다. 밀봉 부재 SL1은, 지축(18a)이 회전 가능하도록, 처리 용기(12)의 바닥부와 지축(18a) 사이의 공간을 밀봉한다. 이러한 밀봉 부재 SL1은, 예를 들면, 자성 유체 실(seal)일 수 있다.
지축(18a)의 일단에는, 탑재대(16)가 결합되어 있고, 당해 지축(18a)의 타단에는 구동 장치(18b)가 접속되어 있다. 구동 장치(18b)는 지축(18a)을 회전시키기 위한 구동력을 발생한다. 탑재대(16)는 지축(18a)이 회전하는 것에 의해서 제 1 축선 AX1 중심으로 회전한다.
탑재대(16)의 위쪽에는, 제 1 절연 재료제의 제 1 타겟(20)과 제 1 절연 재료제의 제 2 타겟(22)이 마련되어 있다. 타겟(20, 22)은 동일 재료제의 1쌍의 타겟이다. 제 1 절연 재료는, 예를 들면 산화 마그네슘(MgO), 산화 알루미늄, 산화 티탄, 산화 니켈, 산화 갈륨, 산화 은 등의 금속 산화물일 수 있다. 또, 타겟(20, 22)은 성막해야 할 절연층의 종별에 따라 임의로 선택될 수 있다. 타겟(20)은 금속제의 홀더(20a)에 의해서 유지되어 있다. 홀더(20a)는 절연 부재(20b)를 거쳐서 처리 용기(12)의 천정부에 지지되어 있다. 타겟(22)은 금속제의 홀더(22a)에 의해서 유지되어 있다. 홀더(22a)는 절연 부재(22b)를 거쳐서 처리 용기(12)의 천정부에 지지되어 있다.
타겟(20, 22)은 제 1 축선 AX1을 포함하는 가상 평면에 대해 대략 대칭으로 마련되어 있다. 타겟(20, 22)은, 예를 들면 판 형상이며, 두께 방향에서 보아 직사각형 형상을 가진다. 또한, 타겟(20, 22)은 위쪽으로 향함에 따라 제 1 축선 AX1에 가까워지도록 경사져 있다. 또, 제 1 축선 AX1은, 탑재대(16)의 대략 중심을 통해 연직(鉛直) 방향으로 연장되는 당해 탑재대(16) 및 탑재 영역 PR의 중심 축선이며, 탑재대(16)의 회전 축선이다.
타겟(20)에는, 홀더(20a) 및 매칭 박스(「임피던스 정합기」라고도 함)(25a)를 거쳐서 제 1 고주파 전원(24a)이 접속되어 있다. 또한, 타겟(22)에는, 홀더(22a) 및 매칭 박스(25b)를 거쳐서 제 2 고주파 전원(24b)이 접속되어 있다. 제 1 고주파 전원(24a) 및 제 2 고주파 전원(24b)은 예를 들면 RF 전원이다. 또, 캐소드 마그네트(26a)가 홀더(20a)를 사이에 두고 타겟(20)과 대치하도록, 처리 용기(12)의 외측에 마련되어 있다. 또한, 캐소드 마그네트(26b)가 홀더(22a)를 사이에 두고 타겟(22)과 대치하도록, 처리 용기(12)의 외측에 마련되어 있다. 캐소드 마그네트(26a, 26b)에는, 마그네트 구동부(28a, 28b)가 각각 접속되어 있다.
또한, 성막 장치(10)는 처리 용기(12) 내에 가스를 공급하는 제 1 가스 공급부(30)를 구비하고 있다. 가스 공급부(30)는, 일 실시 형태에서는, 가스 소스(30a), 매스플로우 콘트롤러라는 유량 제어기(30b), 및 가스 도입부(30c)를 구비하고 있다. 가스 소스(30a)는 처리 용기(12) 내에서 여기되는 가스의 소스이며, 예를 들면, Ar 가스의 소스이다. 가스 소스(30a)는 유량 제어기(30b)를 거쳐서 가스 도입부(30c)에 접속되어 있다. 가스 도입부(30c)는 가스 소스(30a)로부터의 가스를 처리 용기(12) 내로 도입하는 가스 라인이다. 가스 도입부(30c)는, 일 실시 형태에서는 제 1 축선 AX1을 따라 연장되어 있다.
이 가스 공급부(30)로부터 가스가 공급되고, 제 1 고주파 전원(24a) 및 제 2 고주파 전원(24b)에 의해서 대응하는 타겟(20, 22)에 제 1 고주파 전력 P1 및 제 2 고주파 전력 P2가 각각 인가되면, 처리 용기(12) 내에 공급된 가스가 여기된다. 또한, 대응하는 마그네트(26a, 26b)가 마그네트 구동부(28a, 28b)에 의해서 구동되면, 타겟(20, 22)의 주위에 자계가 발생한다. 이것에 의해, 플라즈마가 타겟(20, 22)의 근방에 집중한다. 그리고, 타겟(20, 22)에 플라즈마 중의 양 이온이 충돌함으로써, 타겟(20, 22)으로부터 타겟을 구성하는 제 1 절연 재료가 방출된다. 이것에 의해, 제 1 절연 재료가 웨이퍼 W 상에 퇴적된다. 제 1 절연 재료로 이루어지는 절연층은 MTJ 소자의 터널 절연층일 수 있다.
성막 장치(10)는 제 1 고주파 전원(24a)으로부터의 제 1 고주파 전력 P1과 제 2 고주파 전원(24b)으로부터의 제 2 고주파 전력 P2간의 위상차 φa를 조정하는 위상 조정기(40)를 구비한다. 위상 조정기(40)는, 예를 들면 이하의 순서로 위상차 φa를 조정할 수 있다. 우선, 매칭 박스(25a, 25b)로부터 제 1 고주파 전력 P1 및 제 2 고주파 전력 P2의 위상을 각각 판독한다. 다음으로, 소망하는 위상차 φa로 되도록, 판독한 제 1 고주파 전력 P1 및 제 2 고주파 전력 P2의 위상의 한쪽을 고정하면서 다른쪽을 시프트한다. 다음으로, 제 1 고주파 전원(24a) 및 제 2 고주파 전원(24b) 중 적어도 한쪽에, 위상을 시프트하도록 명령을 보낸다. 위상차 φa는 1°씩 조정 가능하다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 위상 조정기(40), 제 1 고주파 전원(24a) 및 제 2 고주파 전원(24b)은, 예를 들면 통신 케이블 등에 의해 제어부(42)에 접속되고, 예를 들면 전원 케이블 등에 의해 분전 박스(44)에 접속될 수 있다. 위상 조정기(40), 제 1 고주파 전원(24a), 제 2 고주파 전원(24b), 제어부(42) 및 분전 박스(44)는 제어 모듈(80)을 구성할 수 있다. 분전 박스(44)에는, 처리 용기(12)의 외부 단자(46)를 거쳐서 전원 박스(48)가 접속될 수 있다. 외부 단자(46), 매칭 박스(25a, 25b), 타겟(20, 22), 및 탑재대(16)는 성막 모듈(70)을 구성할 수 있다.
도 1 및 2에 나타내는 바와 같이, 성막 장치(10)는 성막 장치(10) 전체를 제어하는 제어 장치(50)를 구비할 수 있다. 제어 장치(50)는, 위상차 φa가, 제 1 절연 재료의 종류에 따라 미리 정해진 값 φ1로 되도록, 위상 조정기(40)를 제어한다. 제어 장치(50)는 도 4에 나타내는 제어부(42)를 구비할 수 있다. 값 φ1은 실험 등에 의해 미리 정해진다. 제어 장치(50)는 값 φ1을 포함하는 프로세스 레시피가 기억되는 기억부를 구비할 수 있다. 그러한 프로세스 레시피를 이용하여, 제 1 절연 재료로 이루어지는 절연층의 성막을 행할 수 있다.
또한, 성막 장치(10)는 셔터(32)를 더 구비할 수 있다. 셔터(32)는 타겟(20, 22)으로부터 방출되는 제 1 절연 재료가 웨이퍼 W 상에 퇴적하는 것을 억제한다.
셔터(32)는 당해 셔터(32)를 축 지지하는 헤드 구동 기구(34)에 접속되어 있다. 일 실시 형태에 있어서, 헤드 구동 기구(34)는 지축(34a), 구동 장치(34b)를 포함하고 있다. 지축(34a)은 제 2 축선 AX2를 따라 연장되어 있다. 이 제 2 축선 AX2는, 제 1 축선 AX1과 대략 평행하고, 탑재대(16)의 측방에 대해 연직 방향으로 연장되어 있다. 셔터(32)는, 일 실시 형태에서는, 대략 원반 형상을 가지고 있다. 이 셔터(32)의 중심 위치와 제 2 축선 AX2 사이의 거리는 제 1 축선 AX1과 제 2 축선 AX2 사이의 거리에 대략 일치하고 있다.
지축(34a)은 처리 용기(12)의 내부로부터 처리 용기(12)의 외부까지 연장되어 있다. 이 지축(34a)과 처리 용기(12)의 바닥부 사이에는, 밀봉 부재 SL2가 마련되어 있다. 밀봉 부재 SL2는 지축(34a)이 회전 가능하도록 처리 용기(12)의 바닥부와 지축(34a) 사이의 공간을 밀봉한다. 이러한 밀봉 부재 SL2는, 예를 들면, 자성 유체 실(seal)일 수 있다.
지축(34a)의 상단은 제 2 축선 AX2에 대해 직교하는 방향으로 연장되는 연결부(34c)의 일단에 접속하고 있다. 연결부(34c)의 타단은 셔터(32)의 주연부에 결합하고 있다. 한편, 지축(34a)의 하단은 구동 장치(34b)에 접속하고 있다. 구동 장치(34b)는 지축(34a)을 회전시키기 위한 구동력을 발생한다. 셔터(32)는 지축(34a)이 회전하는 것에 의해서 제 2 축선 AX2 중심으로 요동한다.
구체적으로, 셔터(32)는 구동 기구(34)의 동작에 따라 영역 R1과 영역 R2 사이에서 이동한다. 영역 R1은, 탑재대(16)의 위쪽의 영역이며, 타겟(20, 22)과 탑재대(16) 사이의 공간 S1 내의 영역이다. 또한, 영역 R2는 공간 S1로부터 떨어진 영역, 즉 공간 S1과는 다른 공간 S2 내의 영역이다.
이 성막 장치(10)에서는, 제 1 절연 재료로 이루어지는 절연층을 웨이퍼 W 상에 성막할 수 있다. 절연층의 막 두께의 면내 분포는 제 1 고주파 전력 P1과 제 2 고주파 전력 P2간의 위상차 φa에 의존한다. 도 5는 제 1 고주파 전력 P1 및 제 2 고주파 전력 P2의 예를 나타내는 도면이다. 도 5의 (a)는 위상차 φa가 0°인 경우의 제 1 고주파 전력 P1 및 제 2 고주파 전력 P2의 정현파를 나타낸다. 도 5의 (b)는 위상차 φa가 90°(270°)인 경우의 제 1 고주파 전력 P1 및 제 2 고주파 전력 P2의 정현파를 나타낸다. 도 5의 (c)는 위상차 φa가 180°인 경우의 제 1 고주파 전력 P1 및 제 2 고주파 전력 P2의 정현파를 나타낸다.
도 6은 막 두께 분포와 위상차의 관계의 예를 나타내는 도면이다. 예를 들면, 위상차 φa가 0°에서는 웨이퍼 W의 중심으로부터 외주로 향해 막 두께가 서서히 두꺼워지는 한편, 위상차 φa가 180°에서는 웨이퍼 W의 중심으로부터 외주로 향해 막 두께가 서서히 얇아진다. 위상차 φa가 90°에서는, 웨이퍼 W의 중심으로부터 외주로 향해 막 두께가 서서히 두꺼워진 후, 서서히 얇아진다. 성막은 탑재대(16)를 회전시키면서 행해지기 때문에, 모든 직경 방향에 있어서, 웨이퍼 W의 중심으로부터 외주로 향해 실질적으로 동일한 막 두께 분포로 된다. 막 두께 분포의 경향은 절연 재료의 종류에 따라 변하지 않지만, 경향의 강약은 절연 재료의 종류에 따라 바뀐다. 예를 들면, 위상차 φa가 0°에서는 Al2O3쪽이 MgO보다 편차가 크다. 위상차 φa가 90°및 180°에서는 Al2O3쪽이 MgO보다 편차가 작다.
따라서, 성막 장치(10)에서는, 위상차 φa를 조정하는 것에 의해서, 하드웨어를 변경하지 않아도, 절연층의 막 두께의 면내 분포를 간편하게 제어할 수 있다. 그 때문에, 탑재대(16)를 상하 이동하는 승강 기구가 불필요하게 되기 때문에, 성막 장치(10)의 구조를 심플하게 할 수 있음과 아울러 성막 장치(10)의 제조 비용을 저감할 수 있다. 또, 위상차 φa가 제 1 절연 재료의 종류에 따라 미리 정해진 값 φ1로 되도록, 위상 조정기(40)를 제어하는 경우, 제 1 절연 재료의 종류가 바뀌어도, 절연층의 막 두께의 면내 분포를 간편하게 제어할 수 있다.
이하, 성막 장치(10)를 이용하여 실시하는 것이 가능한 일 실시 형태의 성막 방법에 대해 설명한다. 도 7은 일 실시 형태의 성막 방법을 나타내는 흐름도이다. 본 실시 형태의 성막 방법은, 위상 조정기(40)에 의해서, 제 1 고주파 전력 P1과 제 2 고주파 전력 P2간의 위상차 φa를 조정하는 공정 S10과, 제 1 고주파 전력과 제 2 고주파 전력간의 위상차 φa에 근거하여, 제 1 고주파 전력 P1 및 제 2 고주파 전력 P2를 타겟(20, 22)에 각각 인가해서, 타겟(20, 22)으로부터 제 1 절연 재료를 방출하여, 웨이퍼 W 상에 퇴적시키는 공정 S20을 포함한다. 이하, 본 실시 형태의 성막 방법에 대해 설명한다.
(공정 S10)
우선, 매칭 박스(25a, 25b)로부터 제 1 고주파 전력 P1 및 제 2 고주파 전력 P2의 위상을 각각 판독한다. 다음으로, 소망한 위상차 φa로 되도록, 판독한 제 1 고주파 전력 P1 및 제 2 고주파 전력 P2의 위상의 한쪽을 고정하면서 다른쪽을 시프트한다. 다음으로, 제 1 고주파 전원(24a) 및 제 2 고주파 전원(24b) 중 적어도 한쪽에, 위상을 시프트하도록 명령을 보낸다. 제어 장치(50)에 의해서, 위상차 φa가, 제 1 절연 재료의 종류에 따라 미리 정해진 값 φ1로 되도록, 위상 조정기(40)를 제어하여도 좋다.
(공정 S20)
우선, 웨이퍼 W가 처리 용기(12) 내로 반송되고, 탑재대(16) 상에 탑재된다. 다음으로, 배기 장치(14)에 의해서 공간 S가 소정의 압력으로 설정된다. 또, 구동 기구(18)에 의해서 탑재대(16)가 회전된다. 제 1 가스 공급부(30)로부터 처리 용기(12) 내로 가스가 공급되고, 제 1 고주파 전원(24a) 및 제 2 고주파 전원(24b)으로부터 타겟(20, 22)으로 각각 제 1 고주파 전력 P1 및 제 2 고주파 전력 P2가 인가된다. 또, 마그네트(26a, 26b)에 의해서 자계가 생성된다. 그리고, 생성된 플라즈마 중의 양 이온이 타겟(20, 22)에 충돌하는 것에 의해, 타겟(20, 22)의 표면으로부터 제 1 절연 재료가 방출되고, 방출된 제 1 절연 재료가 웨이퍼 W 상에 퇴적된다. 성막시에, 셔터(32)는 영역 R2에 배치된다(도 2 참조).
도 8은 다른 실시 형태에 따른 성막 장치를 나타내는 도면이다. 도 8에 나타내는 성막 장치(10a)는, 성막 장치(10)의 구성요소에 부가하여, 제 3 타겟(60), 제 3 고주파 전원(64a), 제 4 타겟(62) 및 제 4 고주파 전원(64b)을 구비한다. 도 8에 있어서의 성막 장치(10a)의 관찰 방향은 도 3에 있어서의 성막 장치(10)의 관찰 방향과 동일하다.
동일 재료제의 1쌍의 타겟(60, 62)은 탑재대(16)의 위쪽에 마련되어 있다. 타겟(60, 62)은 타겟(20, 22)과 동일한 형상을 가지지만, 제 1 절연 재료와는 다른 제 2 절연 재료제이다. 제 2 절연 재료로서는, 상기 제 1 절연 재료와 동일한 재료를 들 수 있다. 또, 타겟(60, 62)은 성막해야 할 절연층의 종별에 따라 임의로 선택될 수 있다. 타겟(60)은 금속제의 홀더(60a)에 의해서 유지되어 있다. 홀더(60a)는 절연 부재를 거쳐서 처리 용기(12)의 천정부에 지지되어 있다. 타겟(62)은 금속제의 홀더(62a)에 의해서 유지되어 있다. 홀더(62a)는 절연 부재를 거쳐서 처리 용기(12)의 천정부에 지지되어 있다.
타겟(60, 62)은 제 1 축선 AX1을 포함하는 가상 평면에 대해 대략 대칭으로 마련되어 있다. 이 가상 평면은 타겟(20, 22) 사이에 있는 제 1 축선 AX1을 포함하는 가상 평면과 직교한다. 또한, 타겟(60, 62)은 위쪽으로 향함에 따라 제 1 축선 AX1에 가까워지도록 경사져 있다.
타겟(60)에는, 홀더(60a) 및 매칭 박스(65a)를 거쳐서 제 3 고주파 전원(64a)이 접속되어 있다. 또한, 타겟(62)에는, 홀더(62a) 및 매칭 박스(65b)를 거쳐서 제 4 고주파 전원(64b)이 접속되어 있다. 또, 성막 장치(10)와 마찬가지로, 캐소드 마그네트가 홀더(60a)를 사이에 두고 타겟(60)과 대치하도록, 처리 용기(12)의 외측에 마련되어 있다. 또한, 캐소드 마그네트가, 홀더(62a)를 사이에 두고 타겟(62)과 대치하도록, 처리 용기(12)의 외측에 마련되어 있다. 캐소드 마그네트에는, 마그네트 구동부가 각각 접속되어 있다.
제 3 고주파 전원(64a)은 가스 공급부(30)로부터 공급되는 가스 중의 양 이온을 제 3 타겟(60)에 충돌시키기 위한 제 3 고주파 전력 P3을 발생한다. 제 4 고주파 전원(64b)은 가스 공급부(30)로부터 공급되는 가스 중의 양 이온을 제 4 타겟(62)에 충돌시키기 위한 제 4 고주파 전력 P4를 발생한다. 제 3 고주파 전력 P3과 제 4 고주파 전력 P4간의 위상차 φb는 위상 조정기(40)에 의해서 조정될 수 있다. 위상차 φb가 제 2 절연 재료의 종류에 따라 미리 정해진 값 φ2로 되도록, 제어 장치(50)가 위상 조정기(40)를 제어하여도 좋다. 제어 장치(50)는 값 φ2를 포함하는 프로세스 레시피가 기억되는 기억부를 구비하여도 좋다. 그러한 프로세스 레시피를 이용하여, 제 2 절연 재료로 이루어지는 절연층의 성막을 행할 수 있다.
성막 장치(10a)에서는, 제 1 절연 재료로 이루어지는 절연층을 웨이퍼 W 상에 성막하는 경우, 성막 장치(10)와 동일한 작용 효과가 얻어진다. 또, 성막 장치(10a)에서는, 제 1 절연 재료로 이루어지는 절연층뿐만 아니라, 제 2 절연 재료로 이루어지는 절연층을 웨이퍼 W 상에 성막할 수 있다. 통상, 서로 다른 절연 재료로 이루어지는 복수의 절연층을 동일한 처리 용기 내에서 성막할 때에, 막 두께의 면내 분포를 제어하기 위해서는, 절연 재료의 종류에 따라 성막 장치의 하드웨어를 변경할 필요가 있다. 그러나, 성막 장치(10a)에서는, 제 3 고주파 전력 P3과 제 4 고주파 전력 P4간의 위상차 φb를 조정하는 것에 의해서, 하드웨어를 변경하지 않아도, 동일한 처리 용기(12) 내에서, 제 2 절연 재료로 이루어지는 절연층의 막 두께의 면내 분포를 간편하게 제어할 수 있다. 그 때문에, 서로 다른 절연 재료로 이루어지는 복수의 절연층을 동일한 처리 용기(12) 내에서 성막하는 경우이더라도, 성막 장치(10a)의 하드웨어를 변경할 필요가 없다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 상세히 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않는다. 각 실시 형태의 구성요소는 서로 임의로 조합할 수 있다.
예를 들면, 성막 장치는 동일 재료제의 1쌍의 타겟을 3대 이상 구비하여도 좋다.
10, 10a: 성막 장치
12: 처리 용기
14: 배기 장치
16: 탑재대
20: 제 1 타겟
22: 제 2 타겟
24a: 제 1 고주파 전원
24b: 제 2 고주파 전원
30: 가스 공급부
40: 위상 조정기
50: 제어 장치
60: 제 3 타겟
62: 제 4 타겟
64a: 제 3 고주파 전원
64b: 제 4 고주파 전원

Claims (5)

  1. 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내를 감압하기 위한 배기 장치와,
    피처리체를 탑재하기 위한 탑재대로서, 상기 처리 용기 내에 마련된 상기 탑재대와,
    상기 탑재대의 위쪽에 마련되고, 제 1 절연 재료제의 제 1 및 제 2 타겟과,
    상기 처리 용기 내에 가스를 공급하는 가스 공급부와,
    상기 가스 공급부로부터 공급되는 가스 중의 양 이온을 상기 제 1 타겟에 충돌시키기 위한 제 1 고주파 전력을 발생하여, 상기 제 1 고주파 전력을 상기 제 1 타겟에 인가하는 제 1 고주파 전원과,
    상기 가스 공급부로부터 공급되는 가스 중의 양 이온을 상기 제 2 타겟에 충돌시키기 위한 제 2 고주파 전력을 발생하여, 상기 제 2 고주파 전력을 상기 제 2 타겟에 인가하는 제 2 고주파 전원과,
    상기 제 1 고주파 전력과 상기 제 2 고주파 전력간의 위상차를 조정하는 위상 조정기와,
    상기 제 1 고주파 전력과 상기 제 2 고주파 전력간의 위상차가 상기 제 1 절연 재료의 종류에 따라 미리 정해진 값으로 되도록, 상기 위상 조정기를 제어하는 제어 장치
    를 구비하는 성막 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탑재대의 위쪽에 마련되고, 상기 제 1 절연 재료와는 다른 제 2 절연 재료제의 제 3 및 제 4 타겟과,
    상기 가스 공급부로부터 공급되는 가스 중의 양 이온을 상기 제 3 타겟에 충돌시키기 위한 제 3 고주파 전력을 발생하여, 상기 제 3 고주파 전력을 상기 제 3 타겟에 인가하는 제 3 고주파 전원과,
    상기 가스 공급부로부터 공급되는 가스 중의 양 이온을 상기 제 4 타겟에 충돌시키기 위한 제 4 고주파 전력을 발생하여, 상기 제 4 고주파 전력을 상기 제 4 타겟에 인가하는 제 4 고주파 전원
    을 더 구비하며,
    상기 위상 조정기는 상기 제 3 고주파 전력과 상기 제 4 고주파 전력간의 위상차를 조정하는 성막 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 기재된 성막 장치를 마련하는 공정과,
    상기 위상 조정기에 의해서, 상기 제 1 고주파 전력과 상기 제 2 고주파 전력간의 위상차를 조정하는 공정과,
    상기 제 1 고주파 전력과 상기 제 2 고주파 전력간의 위상차에 근거하여, 상기 제 1 고주파 전력 및 상기 제 2 고주파 전력을 상기 제 1 타겟 및 상기 제 2 타겟에 각각 인가하여, 상기 제 1 타겟 및 상기 제 2 타겟으로부터 방출되는 제 1 절연 재료를 상기 피처리체 상에 퇴적시키는 공정
    을 포함하되,
    상기 위상차를 조정하는 공정에서는, 상기 제 1 고주파 전력과 상기 제 2 고주파 전력간의 위상차가 상기 제 1 절연 재료의 종류에 따라 미리 정해진 값으로 되도록, 상기 위상 조정기를 제어하는
    성막 방법.
  5. 삭제
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