(57)【要約】成膜空間（２Ｓ）に配置された基板（Ｓ）に薄膜を形成するスパッタ装置（１）は、複数のターゲット（１３Ａ〜１３Ｃ）と、それらターゲット（１３Ａ〜１３Ｃ）と成膜空間（２Ｓ）との間に、選択ターゲットを成膜空間（２Ｓ）に露出させる開口部（２２）を有するシャッター機構（Ｍ）を備える。シャッター機構（Ｍ）は、選択ターゲットから放出されて基板外周部（Ｓ２）へ向かうスパッタ粒子数を制御する入射制御部（３０Ａ〜３０Ｃ）を備える。複数の入射制御部はスパッタ粒子に対する複数の遮蔽度を有している。成膜空間（２Ｓ）に露出される選択ターゲットを単体でスパッタした際の膜厚分布に応じて、複数の入射制御部の中から該選択ターゲットに適した入射制御部を適用する。
2012033198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のターゲットを備え、成膜空間に配置された基板に薄膜を形成するスパッタ装置において、
前記複数のターゲットと成膜空間との間に配置されたシャッター機構であって、前記複数のターゲットのうちの選択ターゲットを前記成膜空間に露出させる開口部を有する前記シャッター機構を備え、
前記シャッター機構は、前記選択ターゲットから放出されて基板外周部へ向かうスパッタ粒子の数を制御する複数の入射制御部を備え、当該複数の入射制御部は、スパッタ粒子に対して複数の遮蔽度を有しており、
前記成膜空間に露出される前記選択ターゲットを単体でスパッタした際の膜厚分布に応じて、前記複数の入射制御部の中から該選択ターゲットに適した入射制御部を当該選択ターゲットに適用することを特徴とするスパッタ装置。
【請求項２】
前記複数の入射制御部は、前記複数のターゲットの外側に配置される壁部の高さに応じて異なる遮蔽度を有することを特徴とする請求項１に記載のスパッタ装置。
【請求項３】
前記シャッター機構の前記複数の入射制御部は、
前記選択ターゲットの被スパッタ面の外周に設けられた壁部を有する入射制御部と、
前記選択ターゲットの被スパッタ面を露出可能な開口のみからなる入射制御部とを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のスパッタ装置。
【請求項４】
前記シャッター機構は、
前記複数のターゲットの数よりも少ない数の開口部を有し前記複数のターゲットに対して回転可能に設けられた第１シャッターであって、前記選択ターゲットは前記第１シャッターの前記開口部を介して前記成膜空間に選択的に露出されたターゲットである、前記第１シャッターと、
前記第１シャッターよりも前記基板に近い位置に設けられ、前記複数の入射制御部を有し、前記第１シャッターにより選択的に露出された前記選択ターゲットに適した入射制御部を該選択ターゲットに対向させる第２シャッターと
を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスパッタ装置。
【請求項５】
前記複数の入射制御部のうち比較的大きい遮蔽度を有する入射制御部は、前記選択ターゲットの被スパッタ面から放出され前記基板外周部に向かうスパッタ粒子を妨げる壁部を有し、
前記選択ターゲットが、当該ターゲット単体でスパッタした際に基板中央部よりも基板外周部における膜厚が大きい薄膜を形成する材質である場合、当該選択ターゲットに対し、前記比較的大きい遮蔽度を有する前記入射制御部を適用することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のスパッタ装置。
【請求項６】
前記シャッター機構は、前記成膜空間内で回転可能なドーム状部材を含み、
前記複数の入射制御部は、
前記ドーム状部材に形成された第１開口部と、前記第１開口部を囲み前記ドーム状部材から前記基板に向けて第１の高さだけ突出する第１シールド部とを含む第１入射制御部と、
前記基板に向けて突出するシールド部によって囲まれていない、前記ドーム状部材に形成された第２開口部を含む第２入射制御部と、
を含み、
前記スパッタ装置は、前記ドーム状部材を回転させる駆動モータを更に備え、
前記駆動モータは、前記複数の入射制御部の前記開口部のうち、前記選択ターゲットの材質に応じて選択された開口部を介して当該選択ターゲットが露出するように、前記ドーム状部材を回転させる、
ことを特徴とする請求項１に記載のスパッタ装置。
【請求項７】
前記複数の入射制御部は、
前記ドーム状部材に形成された第３開口部と、前記第３開口部を囲み、前記ドーム状部材から前記基板に向けて、前記第１の高さとは異なる第２の高さだけ突出する第２シールド部とを含む第３入射制御部を更に含むことを特徴とする請求項６に記載のスパッタ装置。
【請求項８】
前記第１シールド部は、前記第１開口部を囲む環状の壁部であることを特徴とする請求項６に記載のスパッタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス、磁気デバイス等の製造工程で広く用いられるスパッタ装置は、スパッタリングターゲットターゲットの被スパッタ面にイオンを衝突させ、該ターゲットから放出されるスパッタ粒子を基板表面に堆積させることにより薄膜を形成する。このスパッタ装置の一つとして、合金、化合物等からなる薄膜を形成するために、複数のカソードを有する多元式のスパッタ装置が開発されている。ターゲットは多元式のスパッタ装置の複数のカソードにそれぞれ配置されている。一般的にこれらのターゲットと基板との相対距離を一定にする等の理由から、各ターゲットの被スパッタ面は成膜対象の基板の表面に対して傾斜するように設けられている。【０００３】
ターゲットの被スパッタ面を基板表面に対し傾斜させた場合、基板表面において、被スパッタ面との相対距離が短い領域と、被スパッタ面との相対距離が長い領域が生じる。通常の場合、被スパッタ面との相対距離が比較的短い領域では、基板表面へのスパッタ粒子の入射粒子数が比較的多くなる。被スパッタ面との相対距離が比較的長い領域では、基板の周囲へ散乱するスパッタ粒子が多くなることから、基板表面への入射粒子数が比較的少なくなる。従って、多元式のスパッタ装置によって形成された薄膜の膜厚はばらつくことが一般的であった。具体的には、薄膜の同一面内において被スパッタ面との相対距離が短い領域では膜厚が大きくなり、被スパッタ面との相対距離が長い領域では膜厚が小さくなる傾向が生じる。【０００４】
膜厚分布の不均一の問題に対する対策として、回転する基板の回転軸線から基板の外周縁部までの距離と、回転軸線からカソード（ターゲット）表面の中心点までの距離と、基板表面からカソード表面の中心点までの距離との比を所定範囲にすることが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００６／０７７８３７号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、同じ成膜条件でスパッタした場合でも、基板上に形成される薄膜の膜厚分布はターゲットの材質によって異なることがあった。図１５は、異なる材質からなる３つのターゲットを個別に用いてスパッタを行った際の膜厚分布を示す。縦軸は膜厚、横軸は基板中心からの距離を示す。例えば、材料１及び材料２では、基板中心からの距離が一定範囲内においては薄膜の膜厚はほぼ均一であるが、基板中心から大きく離間した位置では膜厚が小さくなり、従来の問題点と同様な傾向がみられる。一方、材料３では、膜厚が基板中心において最も小さくなる傾向がみられる。そして基板中心から離間するにつれ膜厚は増大するものの、基板中心からの距離が一定値まで到達すると膜厚が小さくなる。【０００７】
このように、ターゲットの材質が異なると、同一面内における膜厚分布の傾向がターゲット間で大幅に異なることがある。従来のスパッタ装置でスパッタしたときに基板に形成される薄膜の膜厚分布がターゲットの材料に応じて異なるので、異種のターゲットを同時に用いて薄膜を形成した場合、薄膜の膜厚が径方向において不均一になるだけでなく、同一層内の薄膜の組成が径方向において異なることがある。例えば、基板の周縁が図１５の材料３の曲線のピーク位置の近傍にある場合を想定する。従来のスパッタ装置で複数の材料１、２、３をスパッタリングしたとき、材料に依存する膜厚分布のため、基板上には、中心付近で薄く、周縁に近づくほど厚い薄膜が形成され得る。また、その薄膜中の材料３の比率は、中心付近で低く、周縁に近づくほど高くなり得る。このように、従来のスパッタ装置で複数の材料をスパッタしたとき、薄膜の面内で膜厚と組成が不均一になりやすい。これに対し、スパッタガスの流量、ターゲットアングル、供給電力等の条件の変更を行ったとしても、所望の膜質が得られない可能性があるだけでなく、膜厚の均一化において限界がある。【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、異なる材質からなる複数のターゲットを用いた場合でも、基板上に形成される薄膜の面内均一性を向上することができるスパッタ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面は、複数のターゲットを備え、成膜空間に配置された基板に薄膜を形成するスパッタ装置を提供する。そのスパッタ装置は、前記複数のターゲットと成膜空間との間に配置されたシャッター機構であって、前記複数のターゲットのうちの選択ターゲットを前記成膜空間に露出させる開口部を有する前記シャッター機構を備える。前記シャッター機構は、前記選択ターゲットから放出されて基板外周部へ向かうスパッタ粒子数を制御する複数の入射制御部を備え、当該複数の入射制御部はスパッタ粒子に対して複数の遮蔽度を有し、前記成膜空間に露出される前記選択ターゲットを単体でスパッタした際の膜厚分布に応じて、前記複数の入射制御部の中から該選択ターゲットに適した入射制御部を当該選択ターゲットに適用することを要旨とする。【００１０】
この構成によれば、複数の入射制御部のうち、成膜空間に露出される選択ターゲット単体での膜厚分布に応じて、入射制御部のいずれか一つをその選択ターゲットに適用するので、ターゲット単体での膜厚分布の傾向が互いに異なる複数のターゲットを用いる場合でも、基板に到達するスパッタ粒子数の分布をターゲット毎に面内で均一化することができる。このため、基板に形成される薄膜の膜厚の面内均一性を向上するとともに、同一層内の薄膜の組成の均一性を向上することができる。【００１１】
好ましい例において、前記複数の入射制御部は、前記複数のターゲットの外側に配置される壁部の高さに応じて異なる遮蔽度を有する。【００１２】
この構成によれば、異なる高さの壁部によって、複数の入射制御部の遮蔽度を異ならせることができる。このため、装置又は成膜工程を複雑化させることなく、膜厚及び組成の均一化を図ることができる。【００１３】
好ましい例において、前記シャッター機構の前記複数の入射制御部は、前記ターゲットの被スパッタ面の外周に設けられた壁部を有する入射制御部と、前記ターゲットの被スパッタ面を露出可能な開口のみからなる入射制御部とを含む。【００１４】
この構成によれば、被スパッタ面の外周を囲む壁部を有する入射制御部と、開口部のみからなる入射制御部とがシャッター機構に設けられるため、膜厚分布が逆の複数のターゲットを採用する場合にも、複数のターゲットに適した入射制御部を対向させることにより、薄膜の膜厚及び組成の均一化を図ることができる。【００１５】
好ましい例において、前記シャッター機構は、前記複数のターゲットの数よりも少ない数の開口部を有し、前記複数のターゲットに対して回転可能に設けられた第１シャッターであって、前記選択ターゲットは前記第１シャッターの前記開口部を介して前記成膜空間に選択的に露出されたターゲットである、前記第１シャッターと、該第１シャッターよりも前記基板に近い位置に設けられ、前記複数の入射制御部を有し、前記第１シャッターにより選択的に露出された前記選択ターゲットに適した入射制御部を該選択ターゲットに対向させる第２シャッターとを備える。【００１６】
この構成によれば、第１シャッターによりターゲットを選択的に露出し、第２シャッターはその露出されたターゲットに適した入射制御部をそのターゲットに対向させる。このため、ターゲットを選択的に露出させる場合でも、そのターゲットに適した入射制御部を適用することができるので、成膜工程の自由度を妨げることなく、膜厚及び組成の均一化を図ることができる。【００１７】
好ましい例において、前記複数の入射制御部のうち比較的大きい遮蔽度を有する入射制御部は、前記選択ターゲットの被スパッタ面から放出され前記基板外周部に向かうスパッタ粒子を妨げる壁部を有する。選択ターゲットが、当該ターゲット単体でスパッタした際に基板中央部よりも基板外周部における膜厚が大きい薄膜を形成する材質である場合、当該選択ターゲットに対し、前記比較的大きい遮蔽度を有する前記入射制御部を適用する。【００１８】
この構成によれば、選択ターゲットが、当該ターゲット単体でスパッタを行った際に基板中央部よりも基板外周部における膜厚が大きい薄膜を形成する材質である場合、その選択ターゲットに対し、比較的大きい遮蔽度を有する入射制御部を適用することにより、そのターゲットの被スパッタ面から放出されて基板外周部に向かうスパッタ粒子を遮蔽する。このため、装置又は成膜工程を複雑化させることなく、遮蔽度を異ならせることができ、薄膜の膜厚及び組成の均一化を図ることができる。【００１９】
一例では、前記シャッター機構は、前記成膜空間内で回転可能なドーム状部材を含み、前記複数の入射制御部は、前記ドーム状部材に形成された第１開口部と、前記第１開口部を囲み、前記ドーム状部材から前記基板に向けて第１の高さだけ突出する第１シールド部とを含む第１入射制御部と、前記基板に向けて突出するシールド部によって囲まれていない、前記ドーム状部材に形成された第２開口部を含む第２入射制御部と、を含む。前記スパッタ装置は、前記ドーム状部材を回転させる駆動モータを更に備え、前記駆動モータは、前記複数の入射制御部の前記開口部のうち、前記選択ターゲットの材質に応じて選択された開口部を介して当該選択ターゲットが露出するように、前記ドーム状部材を回転させる。【００２０】
この構成によれば、駆動モータの動作によって、遮蔽度を切り替えることができる。【００２１】
一例では、前記複数の入射制御部は、前記ドーム状部材に形成された第３開口部と、前記第３開口部を囲み、前記ドーム状部材から前記基板に向けて、前記第１の高さとは異なる第２の高さだけ突出する第２シールド部とを含む第３入射制御部を更に含む。【００２２】
この構成によれば、選択ターゲットの種類の増加に対処することができる。【００２３】
一例では、前記第１シールド部は、前記第１開口部を囲む環状の壁部である。【００２４】
この構成によれば、簡単な構造でシャッター機構（例えば第２シャッター）に複数の遮蔽度を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】スパッタ装置の概略断面図。
【図２】ターゲットの配置を示す模式図。
【図３】シャッター機構の分解斜視図。
【図４】第１シャッターの下面図。
【図５】第２シャッターの下面図。
【図６】ターゲット及び第１シールド部の断面図。
【図７】ターゲット及び第２シールド部の断面図。
【図８】ターゲット及び開口部の断面図。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は第１及び第２シャッターの配置パターンを示す模式図。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は第１及び第２シャッターの配置パターンを示す模式図。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は第１及び第２シャッターの配置パターンを示す模式図。
【図１２】第２実施形態のシャッター機構の分解斜視図。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）は第１及び第２シャッターの配置パターンを示す模式図。
【図１４】変形例のスパッタ装置の概略断面図。
【図１５】異なる材質のターゲットの膜厚分布を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態のスパッタ装置１を図１〜図１１にしたがって説明する。
【００２７】
スパッタ装置１は、マグネトロンスパッタ装置である。内部空間すなわち成膜空間２Ｓを有するチャンバ２は、例えば有底筒状のチャンバ本体２ａと、チャンバ本体２ａ内を真空状態に密閉する上壁部２ｂとを含む。チャンバ本体２ａは底壁部２ｃ等に形成された排気口２ｄを介して真空ポンプ等からなる排気機構３に連結されている。
【００２８】
チャンバ本体２ａには、スパッタガスを導入するためのガス導入口２ｅが形成され、該ガス導入口２ｅには、ガス供給源やガス供給管、マスフローコントローラ等からなるガス供給機構９が連結されている。ガス供給機構９は、ガス導入口２ｅを介して、Ａｒガス、Ｋｒガス、Ｘｅガス等のスパッタガスを流量を制御しながらチャンバ本体２ａに導入する。尚、スパッタガスとしては、窒素や一酸化炭素等の反応ガスを含む構成であってもよい。
【００２９】
チャンバ２には、図示しない搬送口を介して、シリコン基板、ガラス基板等といった基板Ｓが搬入される。基板Ｓはチャンバ２内に設けられた回転式の基板ホルダ４の基板位置に載置される。
【００３０】
基板ホルダ４は円盤状に形成され、その底面において駆動軸５及び伝達機構７を介して駆動モータ６が連結されている。駆動モータ６の駆動軸５は、チャンバ２の底壁部２ｃに回転可能に支持されている。駆動モータ６が回転すると、伝達機構７を介して駆動軸５に回転が伝達されて基板ホルダ４が駆動モータ６の回転方向と同方向に回転する。この駆動モータ６はスパッタ実行時に基板ホルダ４を回転させ、基板ホルダ４に載置された基板Ｓに堆積するスパッタ粒子の偏りを抑制するようになっている。
【００３１】
チャンバ２の内部には、基板ホルダ４の外周面やチャンバ本体２ａの内壁を覆う複数の防着板８が設けられている。防着板８は、基板ホルダ４の外周面やチャンバ本体２ａの内壁に対するスパッタ粒子の付着を抑える。
【００３２】
チャンバ２の上壁部２ｂには、複数（図示した例では、３つ）のカソード１０が傾動可能に固定されている。図２は、上壁部２ｂに固定されたカソード１０の配置を示す。図２に示すように、本実施形態では、第１カソード１０Ａ，第２カソード１０Ｂ、第３カソード１０Ｃが、上壁部２ｂの周方向に沿って角度α（＝１２０°）ずつ隔てて固定されている。
【００３３】
図１に示すように、各カソード１０は、扁平形状のバッキングプレート１１を有している。このバッキングプレート１１の底面すなわち基板側の面には、アースシールド１２が設けられている。アースシールド１２は、ターゲット１３を収容するための円盤状のターゲット収容部１２ａと、該収容部１２ａを取り囲むように形成された環状凸部１２ｂとを有している。この環状凸部１２ｂの高さは例えば数ｍｍ程度である。
【００３４】
各バッキングプレート１１は、対応する外部電源Ｇに接続されており、その外部電源Ｇからの直流又は交流電力をターゲット収容部１２ａに収容されたターゲット１３に供給する。
【００３５】
各バッキングプレート１１の底面であって、各アースシールド１２のターゲット収容部１２ａには、ターゲット１３が固定されている。ターゲット１３の材質は特に限定されず、金属、金属化合物、絶縁物等から構成される。３つのカソード１０のターゲット１３は互いに異なる材質であり得る。本実施形態では、第１カソード１０Ａには、ニッケル（Ｎｉ）からなる第１ターゲット１３Ａが固定され、第２カソード１０Ｂには、コバルト（Ｃｏ）からなる第２ターゲット１３Ｂが固定され、第３カソード１０Ｃには、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる第３ターゲット１３Ｃが固定される。
【００３６】
各カソード１０に固定されたターゲット１３の基板側の表面すなわち被スパッタ面１３ａは、基板Ｓの表面Ｓ１に対して傾斜している。例えば、ターゲット１３の中心から基板Ｓのエッジのうち最遠位置に向かう直線と基板表面とがなす角度は０°超３０°以下である。本実施形態では、被スパッタ面１３ａの法線をターゲット軸線Ｘ１と称し、このターゲット軸線Ｘ１と、基板Ｓの表面Ｓ１の法線であって基板中心を通る中心軸線Ｘ２とがなす角度をターゲット１３の傾斜角という。
【００３７】
図２に示すように、第１〜第３ターゲット１３Ａ〜１３Ｃはそれぞれ円盤状に形成されている。第１〜第３ターゲット１３Ａ〜１３Ｃの中心点ＰＣ１〜ＰＣ３が同一の円周上に位置する。第１〜第３ターゲット１３Ａ〜１３Ｃは、周方向において、角度α（＝１２０°）ずつ隔てて設けられている。尚、本実施形態では第１ターゲット１３Ａはチャンバ２の正面に配置され、チャンバ２の正面からみて左側に第２ターゲット１３Ｂが配置され、右側に第３ターゲット１３Ｃが配置されているものとする。
【００３８】
各カソード１０には、バッキングプレート１１を挟んで、ターゲット１３と対向した位置に磁気装置１４が設けられている。各磁気装置１４は、磁気回路１５を備えている。外部電源Ｇからの電力がバッキングプレート１１に供給された状態でその磁気回路１５が駆動されると、ターゲット１３の被スパッタ面１３ａにマグネトロン磁場が生成される。そして、生成されたマグネトロン磁場が被スパッタ面１３ａの近傍のプラズマ生成に寄与することにより、プラズマが高密度化されて、被スパッタ面１３ａがスパッタガスのイオンでスパッタされる。
【００３９】
チャンバ２の上壁部２ｂには、シャッター機構Ｍが設けられている。このシャッター機構Ｍは、第１シャッター２０及び第２シャッター３０を有している。図３に示すように、シャッター２０，３０は、中心軸Ｘ４に沿って同軸に配置されている。チャンバ２の上方からみたとき、シャッター２０，３０は重なる。第２シャッター３０は第１シャッター２０の下方（内側）に設けられている。
【００４０】
図３に示すように、第１シャッター２０は、その外周縁に鍔部２１ａを有する略半球形状またはドーム状のシャッター本体２１を有する。シャッター本体２１には、２つの開口部２２が貫通形成されている。各開口部２２は、ターゲット１３を成膜空間２Ｓに対して露出させるための穴であって、ターゲット１３の形状に合わせて円形状に形成され、その内径はターゲット１３の直径よりも若干大きく形成されている。
【００４１】
図４は、第１シャッター２０の下面２０ａを示す。開口部２２は、シャッター本体２１の頂点ＰＣ４と鍔部２１ａとの間に形成されている。開口部２２は、シャッター本体２１の周方向において角度αだけ隔てて設けられている。換言すると、一方の開口部２２の中心点ＰＣ５と第１シャッター２０の頂点ＰＣ４とを結ぶ直線と、他方の開口部２２の中心点ＰＣ６と上記頂点ＰＣ４とを結ぶ直線とがなす角度αは、１２０°である。尚、一方の開口部２２の中心点ＰＣ５がチャンバ２の正面に位置し、チャンバ２の正面からみてその右側に他方の開口部２２が位置する状態を、第１シャッター２０の基準位置と称する。基準位置に配置された第１シャッター２０は、上記したようにチャンバ２の正面に配置された第１ターゲット１３Ａと、正面からみて右側に配置された第３ターゲット１３Ｃとを成膜空間２Ｓに露出させる。
【００４２】
この第１シャッター２０は、チャンバ２の内部で回転可能である。図１に示すように、第１シャッター２０は伝達機構２５を介して駆動モータ２３の駆動軸２４に接続されている。この駆動軸２４は、チャンバ２の上壁部２ｂに回動可能に支持されている。駆動軸２４と第１シャッター２０との間に設けられた伝達機構２５は、駆動軸２４の回転を第１シャッター２０に伝達する。伝達機構２５の構成は特に限定されないが、例えばモータ等の駆動源、ギア、ラチェット等を有し、駆動軸２４の回転を第１シャッター２０に伝達する伝達モードと、駆動軸２４の回転を第１シャッター２０に伝達しない非伝達モードとを切り替えるように構成されている。
【００４３】
駆動モータ２３を駆動して第１シャッター２０を回動させると、図４に示すように各開口部２２は、開口部２２の直径と同じ幅を有する環状の軌跡Ｒ１上を移動する。図２に示すように、この軌跡Ｒ１内に各ターゲット１３が含まれる。このため、第１シャッター２０を基準位置から１２０°ずつ回動させると、第１シャッター２０の開口部２２は３つのターゲット１３のうち２つのターゲット１３の位置とそれぞれ重なり、それら開口部２２に対向する２つのターゲット１３が成膜空間２Ｓに選択的に露出する。このとき、３つのターゲット１３のうち１つのターゲットは第１シャッター２０に遮蔽されて成膜空間２Ｓに露出しない。
【００４４】
次に、第２シャッター３０について説明する。図３に示すように、第２シャッター３０は、第１シャッター２０と同様に下端に鍔部３１ａを有する略半球状またはドーム状のシャッター本体３１を有している。シャッター本体３１は、第１シャッター２０のシャッター本体２１とほぼ同じ大きさに形成されている。このシャッター本体３１には、ターゲット１３から放出されて基板外周部へ向かうスパッタ粒子数を制御する第１〜第３入射制御部３０Ａ〜３０Ｃが設けられている。
【００４５】
図５は、第２シャッター３０の下面３０ａを示す。入射制御部３０Ａ〜３０Ｃは、シャッター本体３１を貫通する開口部３３〜３５をそれぞれ有している。各開口部３３〜３５は、第１シャッター２０に遮蔽されていないターゲット１３を成膜空間２Ｓに露出させるための穴であって、第１シャッター２０の各開口部２２と同様にターゲット１３の形状に合わせて円形状に形成され、その内径はターゲット１３の直径よりも若干大きく形成されている。
【００４６】
開口部３３〜３５は、シャッター本体３１の頂点ＰＣ８と鍔部３１ａとの間に形成されている。開口部３３〜３５は、シャッター本体３１の周方向において角度αずつ隔てて等間隔で設けられている。換言すると、開口部３３〜３５の中心点ＰＣ９〜ＰＣ１１とシャッター本体３１の頂点ＰＣ８とを結ぶ直線のうち、隣接する直線同士がなす角度αは１２０°である。
【００４７】
入射制御部３０Ａ〜３０Ｃは、開口部３３〜３５の外側に設けられた壁部としてのシールド部の高さに応じて、異なる遮蔽度を有している。例えば、第１入射制御部３０Ａは、開口部３３の外周に第１シールド部３６を備えている。第１シールド部３６は、開口部３３を取り囲む環状の壁部である。第１シールド部３６の下面３６ｕは、開口３６Ｐを区画する。図３に示すように、第１シールド部３６は、高さすなわち第１シールド長Ｈ１を有する。尚、第１シールド長Ｈ１は、特に限定されないが、５０〜１２０ｍｍが好ましい。
【００４８】
第１入射制御部３０Ａのシールド部３６の高さは、入射制御部３０Ａ〜３０Ｃの中で最も高く、それゆえ、第１入射制御部３０Ａの遮蔽度は最も大きい。
【００４９】
第２入射制御部３０Ｂは、開口部３４のみで構成されている。第１入射制御部３０Ａとは異なり、第２入射制御部３０Ｂは、開口部３４の外周に基板Ｓに向かって突出する環状の壁部を備えていない。言い換えると、第２入射制御部３０Ｂの開口部３４の外周の壁部の高さは「０」である。従って、第２入射制御部３０Ｂの遮蔽度は入射制御部３０Ａ〜３０Ｃの中で最も小さい。
【００５０】
第３入射制御部３０Ｃは、開口部３５の外周に第２シールド部３７を備えている。第２シールド部３７は、開口部３５を取り囲む環状の壁部である。第２シールド部３７の下面３７ｕは開口３７Ｐを区画する。この第２シールド部３７は、高さすなわち第２シールド長Ｈ２を有する。第２シールド長Ｈ２は、第１シールド長Ｈ１よりも短い。第２シールド長Ｈ２は、上記範囲５０〜１２０ｍｍ内であって、第１シールド長Ｈ１よりも短ければよい。第３入射制御部３０Ｃは、第１入射制御部３０Ａに次いで大きい遮蔽度を有する。
【００５１】
図１に示すように、この第２シャッター３０もチャンバ２の内部で回転可能である。第２シャッター３０の中心軸Ｘ４（図３参照）が駆動モータ２３の駆動軸２４の中心線に一致するように、第２シャッター３０は例えば伝達機構２５を介して駆動モータ２３に連結されている。第２シャッター３０は、駆動モータ２３の回動方向と同方向に回動する。
【００５２】
駆動モータ２３を駆動して第２シャッター３０を回動させると、図５に示すように、入射制御部３０Ａ〜３０Ｃの開口部３３〜３５は、開口部３３〜３５の直径と同じ幅を有する環状の軌跡Ｒ２上を移動する。図２に示すように、この軌跡Ｒ２内に、各ターゲット１３の位置が含まれる。このため、第１シャッター２０によって選択的に露出された２つのターゲット１３に対し、第２シャッター３０の開口部３３〜３５のうちいずれか２つが第１シャッター２０の開口部２２の位置と一致するように停止された際には、その２つのターゲット１３は、第１シャッター２０及び第２シャッター３０を介して成膜空間２Ｓに露出されるようになる。また、第２シャッター３０を１２０°ずつ回転させることにより、露出されるターゲット１３に対向するシールド部３６，３７又は開口部３４を変更することができる。
【００５３】
尚、第１シールド部３６がチャンバ２の正面に位置する状態を第２シャッター３０の基準位置と称する。第１シャッター２０及び第２シャッター３０をそれぞれ基準位置に配置すると、第１シャッター２０の開口部２２を介して露出された第１ターゲット１３Ａは、第１シールド部３６に対向する。また、開口部２２を介して露出された第３ターゲット１３Ｃは、第２シールド部３７に対向する。
【００５４】
次に、入射制御部３０Ａ〜３０Ｃの作用について図６〜図８に従って説明する。図６は、一ターゲット１３が第１シャッター２０の開口部２２を介して、第２シャッター３０の第１入射制御部３０Ａと対向した状態を示す。このターゲット１３は、第１シャッター２０の開口部２２及び第２シャッター３０の開口部３３を介して成膜空間２Ｓに露出されている。スパッタ実行時にはそのターゲット１３の被スパッタ面１３ａから基板Ｓに向かってスパッタ粒子が放出される。その放出されて基板外周部へ向かうスパッタ粒子の一部を第１シールド部３６が遮る。このため、第１シールド部３６は、その基板外周部に堆積する粒子の数を第１シールド部３６が無い場合に比べ減少させ、基板外周部における膜厚を小さくさせる。
【００５５】
具体的には、例えばターゲット１３の周縁部であって、基板中心を通る中心軸線Ｘ２から比較的遠い基準点Ｐｋ１から放出されて基板Ｓに向かう粒子の軌跡ＳＰ１は、図中２点鎖線で示すように第１シールド部３６に遮られない。また、ターゲット１３の中心部に位置する基準点Ｐｋ２から放出されて基板Ｓに向かう粒子の軌跡ＳＰ２も第１シールド部３６によって遮られることはない。
【００５６】
一方、ターゲット１３の周縁部に位置し、基板中心を通る中心軸線Ｘ２から比較的近い基準点Ｐｋ３から放出され基板Ｓに向かう粒子の軌跡ＳＰ３は、その一部が第１シールド部３６によって遮られる。即ち、基準点Ｐｋ３を始点として、第１シールド部３６の下面３６ｕに接して基板Ｓの表面Ｓ１に最短距離で到達する直線Ｌ１と該表面Ｓ１とがなす角度を入射角θｉｎ１とすると、その入射角θｉｎ１よりも小さい角度で入射しようとするスパッタ粒子は、第１シールド部３６によって遮られる。このため、入射角θｉｎ１よりも小さい角度で放出されるスパッタ粒子は基板Ｓ上に堆積することがないので、このスパッタ粒子が到達する予定であった領域は、シールド部が無い状態でスパッタした場合と比較して膜厚が小さくなる。この領域は、基準点Ｐｋ３からみて、基板中心軸線Ｘ２の向こう側に位置する基板外周部Ｓ２である。尚、第１シールド部３６によって膜厚が小さくなる基板外周部Ｓ２の幅をΔＷ１とする。また、本実施形態では、基準点Ｐｋ１，Ｐｋ２から放出され基板表面へ向かうスパッタ粒子は、第１シールド部３６によって遮られないとしたが、そのスパッタ粒子が遮られるように第１シールド部３６を構成してもよい。
【００５７】
図７は、一ターゲット１３が第１シャッター２０の一開口部２２を介して、第２シャッター３０の第３入射制御部３０Ｃと対向した状態を示す。このターゲット１３は、第１シャッター２０の開口部２２及び第２シャッター３０の開口部３５を介して成膜空間２Ｓに露出されている。スパッタ実行時にはそのターゲット１３の被スパッタ面１３ａから基板Ｓに向かってスパッタ粒子が放出される。その放出された一部のスパッタ粒子のうち、基板外周部Ｓ２へ向かう一部の粒子の飛行を第２シールド部３７が遮る。このため、第２シールド部３７は、その基板外周部Ｓ２に堆積する粒子の数を、第２シールド部３７が無い場合に比べ減少させ、その基板外周部Ｓ２における膜厚を小さくなる。ただし、第２シールド部３７の高さが第１シールド部３６のものに比べ低いため、第２シールド部３７によって生じる膜厚が小さくなる基板外周部Ｓ２の幅は、第１シールド部３６によって生じるものに比べ小さい。
【００５８】
具体的には、ターゲット１３の被スパッタ面１３ａのうち上記した基準点Ｐｋ１，Ｐｋ２から放出されて基板Ｓに向かうスパッタ粒子の軌跡ＳＰ１，ＳＰ２は、第２シールド部３７によって遮られることはない。一方、上記基準点Ｐｋ３から放出され基板Ｓに向かう粒子の軌跡ＳＰ３は、その一部が第２シールド部３７によって遮られる。即ち、基準点Ｐｋ３を始点として、第２シールド部３７の下面３７ｕに接して基板Ｓの表面Ｓ１に最短距離で到達する直線Ｌ２と該表面Ｓ１とがなす角度を入射角θｉｎ２とすると、その入射角θｉｎ２よりも小さい角度で入射しようとするスパッタ粒子は、第２シールド部３７によって遮られる。このため、基準点Ｐｋ３から入射角θｉｎ２よりも小さい角度で放出されるスパッタ粒子は基板Ｓ上に堆積することがないので、このスパッタ粒子が到達する予定であった基板外周部Ｓ２は、シールド部が無い状態でスパッタした場合と比較して膜厚が小さくなる。
【００５９】
また、第２シールド部３７によって膜厚が小さくなった基板外周部Ｓ２の幅ΔＷ２は、第１シールド部３６の場合の基板外周部Ｓ２の幅ΔＷ１よりも小さい。また、上記入射角θｉｎ２は、第１シールド部３６の場合の入射角θｉｎ１よりも小さい。
【００６０】
図８は、一ターゲット１３が第１シャッター２０の一開口部２２を介して第２シャッター３０の第２入射制御部３０Ｂと対向した状態を示す。この場合には、開口部３４を取り囲むシールド部が無いため、上記した基準点Ｐｋ１〜Ｐｋ３から基板Ｓの表面Ｓ１に向かうスパッタ粒子は、第２入射制御部３０Ｂに遮られることはない。このため、開口部３４に対向したターゲット１３から放出されたスパッタ粒子は、第２シャッター３０が無い状態でスパッタされた場合とほぼ同じ膜厚分布で基板上に堆積する。
【００６１】
次に、第１シャッター２０及び第２シャッター３０の配置パターン（回転位置）について図９〜図１１に従って説明する。図９〜図１１は、第１シャッター２０及び第２シャッター３０の開口がターゲット１３に重ねられた状態で、第２シャッター３０を下面３０ａからみた図である。
【００６２】
図９（ａ）〜図９（ｃ）では、第１シャッター２０が基準位置に配置されている。この場合、第１シャッター２０の開口部２２は、第１ターゲット１３Ａ及び第３ターゲット１３Ｃにそれぞれ対向する。このため、第１ターゲット１３Ａ及び第３ターゲット１３Ｃは開口部２２を介して成膜空間２Ｓに露出され、第２ターゲット１３Ｂはシャッター本体３１に遮蔽される。
【００６３】
このように成膜空間２Ｓに露出された第１ターゲット１３Ａ及び第３ターゲット１３Ｃに対しては、第２シャッター３０の配置パターンは、図９（ａ）〜（ｃ）に示す３つの配置パターンのうち、第１ターゲット１３Ａ及び第３ターゲット１３Ｃの材質に合わせて選択される。
【００６４】
図９（ａ）は、第２シャッター３０を基準位置に配置した状態を示す。この場合、第１ターゲット１３Ａに第１シールド部３６が対向し、第３ターゲット１３Ｃに第２シールド部３７が対向する。このため、本実施形態のように第１ターゲット１３Ａとして、基板外周部Ｓ２において膜厚を増大させる傾向にあるＮｉを用いる場合には、第１シールド部３６により基板外周部Ｓ２における膜厚の増大を抑制することができるため、結果的に基板Ｓに形成される薄膜の膜厚及び組成を均一化することができる。また、第３ターゲット１３ＣとしてＭｇＯを用いた場合にも、基板外周部Ｓ２における膜厚の増大を抑制することができ、結果的に基板Ｓに形成される薄膜の膜厚及び組成を均一化することができる。
【００６５】
第１ターゲット１３Ａ及び第３ターゲット１３Ｃとして上記の材質を用いた場合には図９（ａ）の配置パターンが膜厚の均一化の上で有効であるが、第１ターゲット１３Ａ及び第３ターゲット１３Ｃが他の材質である場合には、その材質の膜厚分布の傾向に応じて第２シャッター３０を他の配置パターンにすることも可能である。尚、第２シャッター３０のみを所望の配置パターンまで回動させる場合には、伝達機構２５を駆動して第１シャッター２０に回転力が伝達されない非伝達モードにし、第２シャッター３０のみを基準位置から所望の配置パターンまで回動させることができる。
【００６６】
以下の説明では、第１シャッター２０及び第２シャッター３０の回転方向は第２シャッター３０の下面から見たときに時計回りであるが、反時計回りでもよく、互いに異なっていても良い。
【００６７】
図９（ｂ）は、第２シャッター３０を基準位置から１２０°回転させた状態を示す。この場合、第１ターゲット１３Ａは開口部３４に対向し、第３ターゲット１３Ｃは、第１シールド部３６に対向する。この配置パターンは、例えば、第１ターゲット１３Ａに、シールド部が無い状態でも比較的均一な膜厚分布が得られる材質を用い、第３ターゲット１３Ｃに、シールド部が無い状態で基板外周部Ｓ２における膜厚を大きしさせ、かつ、基板外周部Ｓ２において膜厚が増大する領域（以下、膜厚増大領域という）の幅を特に大きくさせる材質を用いた場合に有効である。
【００６８】
図９（ｃ）は、第２シャッター３０を基準位置から２４０°回転させた状態を示す。第１ターゲット１３Ａは第２シールド部３７に対向し、第３ターゲット１３Ｃは開口部３４に対向する。この配置は、例えば、第１ターゲット１３Ａに、シールド部が無い状態で基板外周部Ｓ２において膜厚が大きくなる材質を用い、第３ターゲット１３Ｃに、シールド部が無くても比較的均一な膜厚分布が得られる材質を用いた場合に有効である。
【００６９】
尚、シールド部が無い状態でスパッタした際に基板外周部Ｓ２において膜厚が大きくなる材質をターゲット１３として用いる場合、その膜厚増大領域の幅は予め実験又はシミュレーションを行って調べておく。本明細書では、シールド部（３６、３７）を備えないスパッタ装置で所与のターゲットを用いてスパッタリングしたときに形成される薄膜の膜厚分布を、「ターゲットの材料に依存する膜厚分布」または「ターゲット単体でスパッタした際の膜厚分布」と呼ぶことがある。そして、スパッタ実行時には、第１シールド部３６によって膜厚増大を抑制できる幅ΔＷ１と、第２シールド部３７によって膜厚増大を抑制できる幅ΔＷ２とのうち、予め調べた膜厚増大領域の幅に近い方を、該ターゲット１３に対向させるシールド部として選択する。さらに、選択されたシールド部を備えたカソード１０を傾動させて、ターゲット１３の傾斜角を変更することにより、そのシールド部により膜厚増大を抑制できる領域の幅を、実際の膜厚増大領域の幅に近づける微調整を行うことができる。例えばターゲット１３の傾斜角を大きくすると、シールド部によって膜厚増大を抑制できる領域の幅が小さくなる。ターゲット１３の傾斜角を小さくすると、シールド部によって膜厚増大を抑制できる領域の幅が大きくなる。
【００７０】
第２ターゲット１３Ｂ及び第３ターゲット１３Ｃを用いてスパッタを実行する際には、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１シャッター２０を基準位置から１２０°回転させた位置に配置する。この位置に配置された第１シャッター２０は、開口部２２を介して第２ターゲット１３Ｂ及び第３ターゲット１３Ｃを選択的に成膜空間２Ｓに露出させ、第１ターゲット１３Ａをシャッター本体２１によって遮蔽している。
【００７１】
そして第２シャッター３０は、図１０（ａ）〜（ｃ）に示す３つの配置パターンのうち、その選択ターゲット（１３Ｂ，１３Ｃ）の材質に合わせた配置パターンに配置される。
【００７２】
図１０（ａ）は、第２シャッター３０を基準位置に配置した状態を示す。第２ターゲット１３Ｂは開口部３４に対向し、第３ターゲット１３Ｃは、第２シールド部３７に対向する。この配置パターンは、例えば本実施形態のように第２ターゲット１３ＢとしてＣｏを用い、第３ターゲット１３ＣとしてＭｇＯを用いる場合に有効である。即ち、第２ターゲット１３ＢがＣｏのようにシールド部が無くても比較的均一な膜厚分布が得られる材質である場合には、第２シャッター３０は、壁部がない開口部３４を第２ターゲット１３Ｂと対向させることで、基板外周部Ｓ２に到達するスパッタ粒子の飛行を妨げることなく、第２ターゲット１３Ｂのスパッタ粒子を該基板外周部Ｓ２に堆積させることができる。第２ターゲット１３ＢがＭｇＯのようにシールド部が無い状態で基板外周部Ｓ２において膜厚が大きくなる材質である場合には、第２シャッター３０は、第２シールド部３７を第２ターゲット１３Ｂと対向させることで、結果的に基板Ｓに形成される薄膜の膜厚及び組成を均一化することができる。
【００７３】
図１０（ｂ）は、第２シャッター３０を基準位置から１２０°回転させた状態を示す。第２ターゲット１３Ｂは第２シールド部３７に対向し、第３ターゲット１３Ｃは第１シールド部３６に対向する。この配置パターンは、例えば第２ターゲット１３Ｂに、シールド部が無い状態で基板外周部Ｓ２において膜厚が大きくなる材質を用い、第３ターゲット１３Ｃに、シールド部が無い状態で基板外周部Ｓ２において膜厚が大きくなり、その膜厚増大領域の幅が特に大きい材質を用いた場合に有効である。
【００７４】
図１０（ｃ）は、第２シャッター３０を基準位置から２４０°回転させた状態を示す。第２ターゲット１３Ｂは第１シールド部３６に対向し、第３ターゲット１３Ｃは開口部３４に対向する。この配置は、例えば、第２ターゲット１３Ｂに、シールド部が無い状態で基板外周部Ｓ２において膜厚が大きくなり、その膜厚増大領域の幅が特に大きい材質を用い、第３ターゲット１３Ｃにシールド部が無い状態でも比較的均一な膜厚分布が得られる材質を用いた場合に有効である。
【００７５】
第１ターゲット１３Ａ及び第２ターゲット１３Ｂを用いてスパッタを実行する際には、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１シャッター２０を基準位置から２４０°回転させた状態に配置する。この位置に配置された第１シャッター２０は、開口部２２を介して第１ターゲット１３Ａ及び第２ターゲット１３Ｂを選択的に成膜空間２Ｓに露出させ、第３ターゲット１３Ｃをシャッター本体２１によって遮蔽している。
【００７６】
そして第２シャッター３０は、図１１（ａ）〜（ｃ）に示す３つの配置パターンのうち、その選択ターゲット（１３Ａ，１３Ｂ）の材質に合わせた配置パターンに配置される。
【００７７】
図１１（ａ）は、第２シャッター３０を基準位置に配置した状態を示す。第１ターゲット１３Ａは第１シールド部３６に対向し、第２ターゲット１３Ｂは開口部３４に対向する。この配置パターンは、例えば本実施形態のように、第１ターゲット１３ＡとしてＮｉを用い、第２ターゲット１３ＢとしてＣｏを用いる場合に有効である。即ち、上記したように、第１ターゲット１３Ａに対しては、第２シャッター３０は第１シールド部３６により基板外周部Ｓ２における膜厚の増大を抑制し、第２ターゲット１３Ｂに対しては、第２シャッター３０は基板外周部Ｓ２に到達するスパッタ粒子の飛行を妨げない。
【００７８】
図１１（ｂ）は、第２シャッター３０を基準位置から１２０°回転させた状態を示す。第１ターゲット１３Ａは開口部３４に対向し、第２ターゲット１３Ｂは第２シールド部３７に対向する。この配置パターンは、例えば第１ターゲット１３Ａに、シールド部が無くても比較的均一な膜厚分布が得られる材質を用い、第２ターゲット１３Ｂにシールド部が無い状態で基板外周部Ｓ２において膜厚が大きくなる材質を用いた場合に有効である。
【００７９】
図１１（ｃ）は、第２シャッター３０を基準位置から２４０°回転させた状態を示す。第１ターゲット１３Ａは第２シールド部３７に対向し、第２ターゲット１３Ｂは、第１シールド部３６に対向する。この配置パターンは、例えば、第１ターゲット１３Ａに、シールド部が無い状態で基板外周部Ｓ２において膜厚が大きくなる材質を用い、第２ターゲット１３Ｂに、シールド部が無い状態で基板外周部Ｓ２において膜厚が大きくなり、その膜厚増大領域の幅が特に大きい材質を用いた場合に有効である。
【００８０】
次に、スパッタ処理の手順について説明する。基板Ｓに対して成膜処理を行う際、チャンバ２内に基板Ｓを搬入し、その基板Ｓを基板ホルダ４に載置して所定の成膜開始位置まで回転させる。さらに、ガス供給機構９からのスパッタガスを成膜空間２Ｓに導入して、チャンバ２内の圧力を所定圧力に調整する。
【００８１】
次に、第１シャッター２０及び第２シャッター３０を駆動モータ２３により所望の回転位置まで回動し、２つのターゲット１３を選択する。それらのターゲット１３に適した入射制御部を対向させる。このとき、第１シャッター２０及び第２シャッター３０が所望の回転位置に到達するまでの回転角度が互いに同一角度であれば、シャッター２０，３０を同方向に同一角度だけ回動させればよい。回転角度が互いに異なる場合には、第１シャッター２０を所望の回転位置まで回動させる。その後、伝達機構２５を非伝達モードに切り替えて、第１シャッター２０に駆動モータ２３の回転が伝達されない状態で駆動モータ２３を時計回り又は反時計回りに第２シャッター３０の所望の回転位置に応じた角度だけ回転させる。これにより、第１シャッター２０は停止した状態に保持され、第２シャッター３０のみが所望の回転位置まで回動される。このようにして、選択ターゲットに適したシールド部３６，３７又は開口部３４が、それらの選択ターゲットに対向させることができる。
【００８２】
各シャッター２０，３０が所望の回転位置まで回動した後、選択ターゲットに対するカソード１０の磁気回路１５を駆動して、選択ターゲットの被スパッタ面１３ａにマグネトロン磁場を生成する。その選択ターゲットに所定の直流又は交流電力を印加する。これにより、選択ターゲットの被スパッタ面１３ａと成膜空間２Ｓとの間で放電が開始され、その被スパッタ面１３ａを用いてスパッタが実行される。
【００８３】
このとき、各選択ターゲットには、その材質に適したシールド部３６，３７又は開口部３４が対向している。このため、シールド部が無い状態においてスパッタした際に基板外周部Ｓ２の膜厚を増大させるターゲット１３には、シールド部３６または３７が対向する。この場合、シールド部３６，３７によるスパッタ粒子の遮蔽により基板外周部Ｓ２に到達するスパッタ粒子数が少なくなり、基板外周部Ｓ２における膜厚増大が抑制される。また、シールド部が無い状態で比較的均一な膜厚分布が得られるターゲット１３には、開口部３４が対向するため、スパッタ粒子を遮蔽することなく成膜を行うことができる。このように、選択ターゲットの膜厚分布の傾向に応じたシールド部３６，３７又は開口部３４が当該選択ターゲットに選択的に対向されることで、選択ターゲット毎の膜厚の偏りを抑制できる。ガス流量、ターゲットの傾斜角、外部電源Ｇからの供給電力といった諸条件を変更することなく、結果的に薄膜の径方向における膜厚の偏りが抑制される。従って、膜質を変更することなく、膜厚の面内均一性が向上されるとともに、同一層内の組成も均一化することができる。
【００８４】
続けて選択ターゲットを変更してスパッタを行う場合には、第１シャッター２０を回動させて、第１シャッター２０の開口部２２を、変更後の選択ターゲット１３に対向させる。また、第２シャッター３０を回動させて、変更後の各選択ターゲットの材質に適したシールド部３６，３７又は開口部３４を各選択ターゲットに対向させる。その後、スパッタリングを行う。
【００８５】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００８６】
（１）上記実施形態では、スパッタ装置１は、複数のターゲット１３を備える多元式の装置であって、複数のターゲット１３と成膜空間２Ｓとの間に、選択ターゲットを成膜空間２Ｓに露出させる開口部２２を有するシャッター機構Ｍを備えた。このシャッター機構Ｍは、第１シャッター２０及び第２シャッター３０から構成される。第２シャッター３０は、開口部２２を介して選択ターゲットから放出されて基板外周部Ｓ２へ向かうスパッタ粒子数を制御する入射制御部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ（シールド部３６，３７及び開口部３４）を備える。そして、スパッタ実行時には、第１シャッター２０の開口部２２を介して成膜空間２Ｓに露出される選択ターゲットを単体でスパッタした際の膜厚分布の傾向に応じて、入射制御部３０Ａ〜３０Ｃの中から該選択ターゲットに適したいずれか一つの入射制御部を当該選択ターゲットに適用する。例えばＮｉのような材料と、Ｃｏ、Ｔｉ等のような材料とでは、ターゲット単体でスパッタした際の膜厚分布が互いに異なる。複数のターゲット１３を同一装置に搭載する場合でも、基板Ｓに到達するスパッタ粒子数の分布がターゲット毎に面内で均一化することができる。このため、ガス流量、ターゲットの傾斜角、外部電源Ｇからの供給電力といった諸条件を変えて膜質を変更することなく、基板Ｓに形成される薄膜の膜厚の面内均一性を向上するとともに、同一層内の薄膜の組成の均一性を向上することができる。
【００８７】
（２）上記実施形態では、入射制御部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ（シールド部３６，３７及び開口部３４）は、ターゲット１３の被スパッタ面１３ａの外周を囲む壁部の高さ（Ｈ１，０，Ｈ２）に応じて異なる遮蔽度を有する。即ち、入射制御部３０Ａは比較的高い（Ｈ１）壁部である第１シールド部３６を備えるため、大きな遮蔽度を有し、入射制御部３０Ｃは第１シールド部３６よりも低い（Ｈ２）壁部である第２シールド部３７を備えるため、入射制御部３０Ａのものよりも小さな遮蔽度を有する。入射制御部３０Ｂは、単なる開口部３４を備える。当該開口部３４を囲む壁部は無いすなわち高さが「０」である。従って、入射制御部３０Ｂは最も小さな遮蔽度を有する。このため、装置又は成膜工程を複雑化させることなく、ターゲット１３に応じて遮蔽度を異ならせることができる。
【００８８】
（３）上記実施形態では、シャッター機構Ｍを、２つの開口部を有する第１シャッター２０と、シールド部３６，３７及び開口部３４を有する第２シャッター３０とから構成した。第１シャッター２０は、ターゲット１３に対して回転可能に設けられて２つのターゲット１３を２つの開口部２２を介して成膜空間２Ｓに対して選択的に露出させる。第２シャッター３０は、第１シャッター２０よりも基板Ｓに近い位置に設けられ、所望の位置まで回動することにより第１シャッター２０により選択的に露出された２つのターゲット１３に応じて、シールド部３６，３７及び開口部３４のうちの２つを当該２つのターゲット１３にそれぞれ対向させる。このため、複数のターゲット１３を選択的に露出してスパッタする場合でも、それらのターゲット１３に適した入射制御部３０Ａ〜３０Ｃを適用することができるので、成膜工程の自由度を妨げることなく、膜厚及び組成の均一化を図ることができる。
【００８９】
すなわち、図１５に示したように、膜厚分布はターゲットの材質に依存する。そこで、駆動モータ２３は第２シャッター３０を回転させて、第２シャッター３０の入射制御部３０Ａ〜３０Ｃのうち、ターゲットの材質に応じて選択された入射制御部の開口部を介して当該ターゲットを露出させる。これにより、当該ターゲットに依存して基板Ｓの周縁部で膜厚が厚くなることが解消される。当該ターゲット対応する薄膜を、基板上にほぼ均一の膜厚で形成することができる。選択ターゲットが複数であるときには、駆動モータ２３は第２シャッター３０を回転して、第２シャッター３０の入射制御部３０Ａ〜３０Ｃのうちから複数の選択ターゲットの材質に応じて選択された複数の入射制御部の開口部を介して、当該複数の選択ターゲットをそれぞれ露出させる。これにより、複数の選択ターゲットに対応する複合組成の薄膜を、基板上にほぼ均一の膜厚でほぼ均一の組成で形成することができる。
【００９０】
（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２の実施形態を図１２〜図１３にしたがって説明する。尚、第２実施形態は、第１実施形態の第１シャッター２０を変更したのみの構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。
【００９１】
図１２に示すように、本実施形態の第１シャッター２０は、そのシャッター本体２１に１つの開口部２２が貫通形成されている。第１実施形態と同様に、開口部２２は、円形状であってその内径はターゲット１３の直径よりも若干大きく形成されている。このため、本実施形態では、スパッタ実行時には１つのターゲット１３が開口部２２を介して成膜空間２Ｓに露出される。
【００９２】
図１３（ａ）は、第１シャッター２０及び第２シャッター３０が基準位置に配置された状態を示す。この位置に配置された第１シャッター２０は、開口部２２を介して第１ターゲット１３Ａを成膜空間２Ｓにさせ出する。その第１ターゲット１３Ａには、第２シャッター３０の第１シールド部３６が対向する。例えばＮｉからなる第１ターゲット１３Ａのみを用いて成膜を行う際に、図１３（ａ）の配置パターンが有効である。尚、本実施形態では第１ターゲット１３Ａに第１シールド部３６を対向させたが、ターゲットの膜厚分布に応じて第２シールド部３７を第１ターゲット１３Ａに対向させるようにしてもよい。
【００９３】
図１３（ｂ）は、第１シャッター２０を基準位置から１２０°回転させ、第２シャッター３０を基準位置に配置した状態を示す。この位置に配置された第１シャッター２０は、開口部２２を介して第３ターゲット１３Ｃを成膜空間２Ｓに露出させる。その第３ターゲット１３Ｃには、第２シャッター３０の第２シールド部３７が対向する。例えばＭｇＯからなる第３ターゲット１３Ｃのみを用いて成膜を行う際に、図１３（ｂ）の配置パターンが有効である。尚、本実施形態では第３ターゲット１３Ｃに第２シールド部３７を対向させたが、ターゲットの膜厚分布に応じて第１シールド部３６を第３ターゲット１３Ｃに対向させるようにしてもよい。
【００９４】
図１３（ｃ）は、第１シャッター２０を基準位置から２４０°回転させ、第２シャッター３０を基準位置に配置した状態を示す。この位置に配置された第１シャッター２０は、開口部２２を介して第２ターゲット１３Ｂを成膜空間２Ｓに露出させる。その第２ターゲット１３Ｂには、開口部３４が対向する。例えばＣｏからなる第２ターゲット１３Ｂのみを用いて成膜を行う際に、図１３（ｃ）の配置パターンが有効である。
【００９５】
従って、第２実施形態によれば、第１実施形態に記載の効果に加えて以下の効果を得ることができる。
【００９６】
（４）第２実施形態では、第１シャッター２０に形成される開口部２２を１つとし、スパッタ実行時には、１つのターゲット１３を用いて成膜を行うようにした。また、第２シャッター３０には、複数のターゲット１３に適したシールド部３６，３７及び開口部３４を設けた。このため、１つのターゲット１３を選択的に露出させて成膜を行う場合でも、そのターゲット１３に適した入射制御部３０Ａ〜３０Ｃを適用することができるので、成膜工程の自由度を妨げることなく、膜厚及び組成の均一化を図ることができる。
【００９７】
（第３実施形態）
次に、本発明を具体化した第２の実施形態を図１４にしたがって説明する。尚、第３実施形態は、第１実施形態のシャッター機構Ｍを変更したのみの構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。
【００９８】
本実施形態のスパッタ装置１には、２つのターゲット１３Ａ，１３Ｂが設けられ、シャッター機構Ｍは、１枚のシャッター４０を有している。シャッター４０は、上記実施形態と同様に駆動モータ２３の駆動軸２４に連結され、チャンバ２に固定されたカソード１０のターゲット１３に対し回動するように構成されている。
【００９９】
シャッター４０は、そのシャッター本体４１に、２つの入射制御部５０Ａ，５０Ｂが設けられている。入射制御部５０Ａ，５０Ｂは、開口部５１，５２をそれぞれ備えている。第１入射制御部５０Ａは、開口部５１の外周に設けられた環状のシールド部５３を備える。第２入射制御部５０Ｂは、開口部５２のみを備えている。この開口部５２の外周に環状のシールド部は設けられていない。尚、開口部５１，５２は上記実施形態の開口部３３、３４と同様な構成である。
【０１００】
スパッタ時には、シャッター４０が回動されて、２つのターゲット１３が開口部５２，５３を介して成膜空間２Ｓに露出される。ターゲット１３Ａが、例えばＮｉのように、基板外周部Ｓ２において膜厚が小さくなるような材質である場合には、シールド部５３を有する第１入射制御部５０Ａがターゲット１３Ａと対向する。ターゲット１３Ｂが、例えばＣｏのようにシールド部が無い状態でも比較的膜厚が均一となる材質である場合には、シールド部がない第２入射制御部５０Ｂがターゲット１３Ｂと対向する。
【０１０１】
従って、第３実施形態によれば、第１実施形態に記載の（１）及び（２）の効果に加えて以下の効果を得ることができる。
【０１０２】
（５）上記実施形態では、シャッター機構Ｍを１枚のシャッター４０から構成し、該シャッター４０に、シールド部５３を有する第１入射制御部５０Ａと、シールド部が無い第２入射制御部５０Ｂとを設けた。従って、１枚のシャッター４０でターゲット毎に膜厚分布が均一化されるため、基板Ｓに形成される薄膜の膜厚の面内均一性を向上するとともに、同一層内の薄膜の組成の均一性を向上することができる。
【０１０３】
尚、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
【０１０４】
・上記実施形態では、複数の入射制御部は環状のシールド部３６，３７と開口部３４とを含む。複数の入射制御部は、開口部３３〜３５の周囲の壁部の高さ（高さゼロも含む）に応じて異なる遮蔽度を有する。入射制御部の壁部は他の形状にしてもよい。例えば、環状であって、しかもターゲット側から基板側に向かうに従ってその内径が小さくなる先細り形状にしてもよい。或いは、リング状部材の内側であって、基板Ｓの中心軸Ｘ４に近い方に仕切り板を有するコリメータを設け、中心軸Ｘ４から遠い方はコリメータを設けずに、コリメータを通過させることで基板外周部Ｓ２に到達するスパッタ粒子数を低減させるようにしてもよい。要は、遮蔽度が高い入射制御部は、基板外周部Ｓ２に到達するスパッタ粒子数を低減させる形状にすればよい。
【０１０５】
・第１実施形態では、シールド部３６，３７は互いに異なる高さを有するが、ターゲット１３の材質によっては、シールド部３６，３７は互いに同じ高さに形成してもよい。
【０１０６】
・上記実施形態では、各シールド部３６，３７における壁部の高さは一定である。しかし、各シールド部に対応する開口部の周方向にそって連続する壁部の高さは、不均一にしてもよい。この場合、基板外周部Ｓ２に到達するスパッタ粒子数を低減させるように、壁部の一部を高くし、その他を低くすることができる。
【０１０７】
・上記実施形態では、スパッタ装置を、マグネトロンスパッタ装置に具体化したが、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）スパッタ装置に具体化してもよい。この装置に具体化した場合でも、ターゲットに応じた膜厚分布の傾向に応じて、膜厚を小さくしたい領域に向かうスパッタ粒子の飛行を妨げるシールド部を、そのターゲットに対向するように設ける。
【符号の説明】
【０１０８】
Ｍ…シャッター機構、Ｓ…基板、Ｓ２…基板外周部、１…スパッタ装置、２…チャンバ、２Ｓ…成膜空間、１３，１３Ａ〜１３Ｂ…ターゲット、１３ａ…被スパッタ面、２０…第１シャッター、２２，３３〜３５，５１，５２，５３…開口部、３０…第２シャッター、３０Ａ〜３０Ｃ，５０Ａ，５０Ｂ…入射制御部、３６，３７，５３…壁部としてのシールド部、３６Ｐ，３７Ｐ…開口。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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