(57)【要約】【課題】簡易に所望の形状の膜を形成することができる成膜装置および成膜方法を提供する。【解決手段】成膜装置は、処理チャンバと、処理チャンバ内で基板を支持する基板支持部と、基板に対してスパッタ粒子を放出させるターゲット有するスパッタ粒子放出部と、基板に対してエッチング作用を有するエッチング粒子を放出させるエッチング粒子放出部とを備え、スパッタ粒子放出部から放出されたスパッタ粒子が基板上に堆積されて膜が形成され、エッチング粒子放出部から放出されたエッチング粒子により、膜の一部がエッチングされる。【選択図】図１
2020026547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対して成膜処理が行われる処理空間を規定する処理チャンバと、
前記処理チャンバ内で前記基板を支持する基板支持部と、
前記基板に対してスパッタ粒子を放出させるターゲット有するスパッタ粒子放出部と、
前記基板に対してエッチング作用を有するエッチング粒子を放出させるエッチング粒子放出部と、
を備え、
前記スパッタ粒子放出部から放出された前記スパッタ粒子が前記基板上に堆積されて膜が形成され、
前記エッチング粒子放出部から放出された前記エッチング粒子により、前記膜の一部がエッチングされる、成膜装置。
【請求項２】
前記処理チャンバ内にスパッタガスを導入するガス導入部をさらに有し、
前記スパッタ粒子放出部は、それぞれ、前記ターゲットを保持するターゲットホルダと、前記ターゲットホルダに電圧を印加する電源とを有し、前記ターゲットホルダに前記電源から電圧が印加されることにより、前記スパッタガスが解離して形成されたイオンが前記ターゲットに衝突し、スパッタ粒子が放出される、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記エッチング粒子放出部は、エッチング粒子としてイオンまたはガスクラスターを、イオンビームまたはガスクラスタービームとして放出する、請求項１または請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記スパッタ粒子放出部からの前記スパッタ粒子の放出と、前記エッチング粒子放出部からの前記エッチング粒子の放出とは、同時にまたは一方ずつ行われる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記スパッタ粒子放出部および前記エッチング粒子放出部と、前記基板支持部との間に設けられ、前記スパッタ粒子放出部から放出された前記スパッタ粒子および前記エッチング粒子放出部から放出された前記エッチング粒子が通過する通過孔を有する遮蔽板と、
前記基板支持部に支持された基板を直線的に移動させる基板移動機構と、
をさらに備え、
前記スパッタ粒子放出部は、斜め方向に前記スパッタ粒子を放出させ、
前記基板移動機構により前記基板が直線的に移動された状態で、前記スパッタ粒子放出部から放出され、前記通過孔を通過した前記スパッタ粒子により前記膜が形成され、
前記基板移動機構により前記基板が直線的に移動された状態で、前記エッチング粒子放出部から放出され、前記通過孔を通過した前記エッチング粒子により前記膜の一部がエッチングされる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記スパッタ粒子放出部と前記エッチング粒子放出部とは、前記通過孔を挟んで対向する位置に設けられている、請求項５に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記スパッタ粒子放出部と前記エッチング粒子放出部とは、同じ側に設けられている、請求項５に記載の成膜装置。
【請求項８】
前記スパッタ粒子放出部は、前記通過孔を挟んで対向するように２つ設けられ、前記エッチング粒子放出部は、前記２つのスパッタ粒子放出部に対応する位置に、前記通過孔を挟んで互いに対向するように２つ設けられている、請求項５に記載の成膜装置。
【請求項９】
前記２つのスパッタ粒子放出部のうち一方と、前記一方のスパッタ粒子放出部に対向する前記エッチング粒子放出部を用いて、前記基板を一方向に直線的移動させながら第１処理を行い、
前記２つのスパッタ粒子放出部のうち他方と、前記他方のスパッタ粒子放出部に対向する前記エッチング粒子放出部を用いて、前記基板を前記一方向と反対方向に直線的移動させながら第２処理を行う、請求項８に記載の成膜装置。
【請求項１０】
成膜装置により所定の膜を成膜する成膜方法であって、
前記成膜装置は、
基板に対して成膜処理が行われる処理空間を規定する処理チャンバと、
前記処理チャンバ内で前記基板を支持する基板支持部と、
前記基板に対してスパッタ粒子を放出させるターゲット有するスパッタ粒子放出部と、
前記基板に対してエッチング作用を有するエッチング粒子を放出させるエッチング粒子放出部と、
を備え、
基板を前記基板支持部に支持させる工程と、
前記スパッタ粒子放出部から前記スパッタ粒子を放出させる工程と、
前記エッチング粒子放出部から前記エッチング粒子を放出させる工程と、
を有し、
前記スパッタ粒子放出部から放出された前記スパッタ粒子を前記基板上に堆積させて膜を形成し、
前記エッチング粒子放出部から放出された前記エッチング粒子により、前記膜の一部をエッチングする、成膜方法。
【請求項１１】
前記エッチング粒子放出部は、エッチング粒子としてイオンまたはガスクラスターを、イオンビームまたはガスクラスタービームとして放出する、請求項１０に記載の成膜方法。
【請求項１２】
前記スパッタ粒子放出部から前記スパッタ粒子を放出させる工程と、前記エッチング粒子放出部から前記エッチング粒子を放出させる工程とは、同時に、または一方ずつ行われる、請求項１０または請求項１１に記載の成膜方法。
【請求項１３】
前記スパッタ粒子放出部から前記スパッタ粒子を放出させる工程と、前記エッチング粒子放出部から前記エッチング粒子を放出させる工程とを２回以上行う、請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項１４】
前記基板は凸部を有し、前記スパッタ粒子放出部から前記スパッタ粒子を放出させる工程と、前記エッチング粒子放出部から前記エッチング粒子を放出させる工程とを２回以上行うことにより、前記凸部上に積層成膜を行う、請求項１３に記載の成膜方法。
【請求項１５】
前記凸部上に積層成膜を行って形成された積層膜に対し、前記エッチング粒子放出部から前記エッチング粒子を放出させて前記積層膜をエッチングする工程をさらに有する、請求項１４に記載の成膜方法。
【請求項１６】
前記基板は凸部を有し、前記スパッタ粒子放出部から前記スパッタ粒子を放出させる工程により前記凸部を含む部分に膜を形成し、前記エッチング粒子放出部から前記エッチング粒子を放出させる工程により、前記凸部の少なくとも１つの側面に形成された膜部分を除去する、請求項１０から請求項１３のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項１７】
前記成膜装置は、
前記スパッタ粒子放出部および前記エッチング粒子放出部と、前記基板支持部との間に設けられ、前記スパッタ粒子放出部から放出された前記スパッタ粒子および前記エッチング粒子放出部から放出された前記エッチング粒子が通過する通過孔を有する遮蔽板と、
前記基板支持部に支持された基板を直線的に移動させる基板移動機構と、
をさらに備え、
前記スパッタ粒子を放出させる工程は、前記基板移動機構により前記基板を直線的に移動させつつ、前記スパッタ粒子放出部から前記スパッタ粒子を斜めに放出させ、前記通過孔を通過した前記スパッタ粒子を前記基板上に堆積させて膜を形成し、
前記エッチング粒子を放出させる工程は、前記基板移動機構により前記基板を直線的に移動させつつ、前記エッチング粒子放出部から前記エッチング粒子を放出させ、前記通過孔を通過した前記エッチング粒子により、前記膜の一部をエッチングする、請求項１０から請求項１３のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項１８】
前記スパッタ粒子放出部と前記エッチング粒子放出部とは、前記通過孔を挟んで対向する位置に設けられている、請求項１７に記載の成膜方法。
【請求項１９】
前記成膜装置において、前記スパッタ粒子放出部は、前記通過孔を挟んで対向するように２つ設けられ、前記エッチング粒子放出部は、前記２つのスパッタ粒子放出部に対応する位置に、前記通過孔を挟んで互いに対向するように２つ設けられ、
前記２つのスパッタ粒子放出部のうち一方と、前記一方のスパッタ粒子放出部に対向する前記エッチング粒子放出部を用いて、前記基板を一方向に直線的移動させながら、前記スパッタ粒子を放出させる工程と、前記エッチング粒子放出部から前記エッチング粒子を放出させる工程とを有する第１処理を行い、
前記２つのスパッタ粒子放出部のうち他方と、前記他方のスパッタ粒子放出部に対向する前記エッチング粒子放出部を用いて、前記基板を前記一方向と反対方向に直線的移動させながら、前記スパッタ粒子を放出させる工程と、前記エッチング粒子放出部から前記エッチング粒子を放出させる工程とを有する第２処理を行う、請求項１７または請求項１８に記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、成膜装置および成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスといった電子デバイスの製造においては、基板上に膜を形成する成膜処理が行われる。成膜処理に用いられる成膜装置としては、特許文献１に記載されたようなスパッタリング装置が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載されたスパッタリング装置は、真空容器と、真空容器内に設けられた基板載置用のステージと、ターゲットとを有するスパッタ装置として構成されている。ターゲットは、ステージの上方に設けられている。この成膜装置では、ステージを回転させつつ、ターゲットから放出されたスパッタ粒子を基板上に堆積させることにより膜が形成される。
【０００４】
一方、特許文献２には、基板上のパターンに対して、スパッタ粒子入射方向を揃えた指向性の高い成膜を実現するための技術として、スパッタ粒子を基板に対して斜めに入射させるスパッタリング装置が提案されている。
【０００５】
特許文献２に記載されたスパッタリング装置は、真空容器と、真空容器内に設けられた基板保持台と、ターゲットを保持するターゲットホルダと、ターゲットホルダと基板保持台との間に設けられた、開口（通過孔）を有する遮蔽アッセンブリとを有する。そして、移動機構により基板保持台を移動させながら、ターゲットから放出されたスパッタ粒子を、遮蔽アッセンブリの開口を通過させて、スパッタ粒子を基板上に所定の角度で入射させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開２０１３／１７９５７５号
【特許文献２】特開２０１５−６７８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本開示は、簡易に所望の形状の膜を形成することができる成膜装置および成膜方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様に係る成膜装置は、基板に対して成膜処理が行われる処理空間を規定する処理チャンバと、前記処理チャンバ内で前記基板を支持する基板支持部と、前記基板に対してスパッタ粒子を放出させるターゲット有するスパッタ粒子放出部と、前記基板に対してエッチング作用を有するエッチング粒子を放出させるエッチング粒子放出部と、を備え、前記スパッタ粒子放出部から放出された前記スパッタ粒子が前記基板上に堆積されて膜が形成され、前記エッチング粒子放出部から放出された前記エッチング粒子により、前記膜の一部がエッチングされる基板に対して成膜処理が行われる。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、簡易に所望の膜を形成することができる成膜装置および成膜方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る成膜装置の一例を示す縦断面図である。
【図２】図１のII−II線による水平断面図である。
【図３】図１の成膜装置において、スパッタ粒子の放出とエッチング粒子の放出を同時に行う場合の実施状態を説明するための模式図である。
【図４Ａ】図１の成膜装置において、スパッタ粒子の放出とエッチング粒子の放出を一方ずつ行う場合の実施状態を説明するための模式図である。
【図４Ｂ】図１の成膜装置において、スパッタ粒子の放出とエッチング粒子の放出を一方ずつ行う場合の実施状態を説明するための模式図である。
【図４Ｃ】図１の成膜装置において、スパッタ粒子の放出とエッチング粒子の放出を一方ずつ行う場合の実施状態を説明するための模式図である。
【図４Ｄ】図１の成膜装置において、スパッタ粒子の放出とエッチング粒子の放出を一方ずつ行う場合の実施状態を説明するための模式図である。
【図５Ａ】斜め成膜により基板上に膜形成した場合の膜の状態を示す図である。
【図５Ｂ】斜め成膜の後、エッチング粒子により処理した後の状態を示す図である。
【図６】第１の実施形態に係る成膜装置の他の例を示す縦断面図である。
【図７】第１の実施形態に係る成膜装置のさらに他の例を示す縦断面図である。
【図８】第１の実施形態に係る成膜装置のさらに他の例を示す縦断面図である。
【図９Ａ】図８の成膜装置による実施状態を説明するための図である。
【図９Ｂ】図８の成膜装置による実施状態を説明するための図である。
【図１０】第２の実施形態に係る成膜装置の一例を示す縦断面図である。
【図１１Ａ】図１０の成膜装置を用いてトレンチパターンが形成された基板にスパッタ成膜を行った場合の形成された膜の状態を示す断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａの状態からエッチング粒子により膜の側面部分を除去した状態を示す断面図である。
【図１１Ｃ】図１０の成膜装置により、スパッタ成膜とエッチング粒子によるエッチングを繰り返すことにより形成された積層膜の状態を示す断面図である。
【図１２】図１１Ｃの状態から、エッチング粒子によりさらに側面のエッチングを行って細い膜を形成した場合の状態を示す断面図である。
【図１３Ａ】凸部パターンに膜を形成した状態を示す平面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａの状態から対向する側面の膜部分をエッチング除去した状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して実施形態について具体的に説明する。
【００１２】
＜第１の実施形態＞
まず、第１の実施形態について説明する。
図１は第１の実施形態に係る成膜装置の一例を示す縦断面図、図２は図１のII-II線による水平断面図である。
である。
【００１３】
本実施形態の成膜装置１は、基板Ｗ上にスパッタリングによって膜を形成するものである。成膜装置１は、処理チャンバ１０と、スパッタ粒子放出部１２と、エッチング粒子放出部１３と、基板支持部１４と、基板移動機構１６と、遮蔽板１８と、排気装置２０とを有している。基板Ｗとしては、例えば半導体ウエハを挙げることができるがこれに限定されない。
【００１４】
処理チャンバ１０は、上部が開口されたチャンバ本体１０ａと、チャンバ本体１０ａの上部開口を塞ぐように設けられた蓋体１０ｂとを有する。蓋体１０ｂは頂面と側面とを有し、側面が傾斜面となっている。処理チャンバ１０の内部は、成膜処理が行われる処理空間Ｓとなっている。
【００１５】
処理チャンバ１０の底部には排気口２１が形成され、上記排気装置２０はこの排気口２１に接続されている。排気装置２０は、圧力制御弁、および真空ポンプを含んでおり、排気装置２０により、処理空間Ｓが所定の真空度まで真空排気されるようになっている。
【００１６】
蓋体１０ｂの頂面には、処理空間Ｓ内にガスを導入するためのガス導入ポート２２が挿入されている。ガス導入ポート２２から、ガス供給部（図示せず）からのスパッタガス、例えば不活性ガスが、処理空間Ｓ内に導入される。
【００１７】
処理チャンバ１０の側壁には、基板Ｗを搬入出するための搬入出口２３が形成されている。搬入出口２３はゲートバルブ２４により開閉される。処理チャンバ１０は、搬送チャンバ５０に隣接して設けられており、ゲートバルブ２４が開かれることにより、処理チャンバ１０と搬送チャンバ５０が連通するようになっている。搬送チャンバ５０内は所定の真空度に保持され、その中に基板Ｗを処理チャンバ１０に対して搬入出するための搬送装置（図示せず）が設けられている。
【００１８】
遮蔽板１８は、スパッタ粒子およびエッチング粒子を遮蔽するためのものであり、略板状の部材として構成されており、処理空間Ｓの高さ方向の中間位置に水平に配置されている。遮蔽板１８の縁部は、チャンバ本体１０ａの側壁に固定されている。遮蔽板１８は、処理空間Ｓを第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２に区画している。第１空間Ｓ１は遮蔽板１８の上方の空間であり、第２空間Ｓ２は遮蔽板１８の下方の空間である。
【００１９】
遮蔽板１８には、スパッタ粒子およびエッチング粒子を通過させるスリット状をなす通過孔１９が形成されている。通過孔１９は、遮蔽板１８の板厚方向（Ｚ方向）に貫通している。通過孔１９は、図中の水平な一方向であるＹ方向を長手方向にして細長く形成されている。通過孔１９のＹ方向の長さは基板Ｗの直径よりも長く形成される。
【００２０】
スパッタ粒子放出部１２は、ターゲットホルダ２６と、ターゲットホルダ２６に保持されるターゲット３０と、ターゲットホルダ２６に電圧を印加する電源２８とを有する。
【００２１】
ターゲットホルダ２６は、導電性を有する材料からなり、遮蔽板１８の上方に配置され、絶縁性の部材を介して、処理チャンバ１０の蓋体１０ｂの傾斜面に取り付けられている。ターゲットホルダ２６は、通過孔１９に対して斜め上方にターゲット３０が位置するように、当該ターゲット３０を保持する。ターゲット３０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。
【００２２】
電源２８は、ターゲットホルダ２６に電気的に接続されている。電源２８は、ターゲット３０が導電性材料である場合には、直流電源であってよく、ターゲット３０が誘電性材料である場合には、高周波電源であってよい。電源２８が高周波電源である場合には、整合器を介してターゲットホルダ２６に接続される。ターゲットホルダ２６に電圧が印加されることにより、ターゲット３０の周囲でスパッタガスが解離する。そして、解離したスパッタガス中のイオンがターゲット３０に衝突し、ターゲット３０からその構成材料の粒子であるスパッタ粒子が放出される。
【００２３】
スパッタ粒子放出部１２に保持されたターゲット３０から斜め方向に放出されたスパッタ粒子のうち通過孔１９を通過したものが、基板Ｗに斜めに入射し、基板Ｗ上に堆積される。
【００２４】
エッチング粒子放出部１３は、エッチング作用を有するエッチング粒子を放出するものである。エッチング粒子放出部１３から放出されるエッチング粒子としては、イオンまたはガスクラスター等を挙げることができ、これらはイオンビームやガスクラスタービーム等の指向性の高い状態で放出されることが好ましい。エッチング粒子がイオンビームとして放出される場合、エッチング粒子放出部１３は、イオン源で生成されたイオンを加速して放出する。エッチング粒子がガスクラスタービームとして放出される場合、ＣＯ２等のクラスター生成用ガスを高圧にしてノズルから噴射し、断熱膨張によりガスクラスターを放出する。すなわち、エッチング粒子放出部１３は、一般的なイオンビーム放射装置やガスクラスタービーム放射装置と同様に構成され、エッチング粒子として、イオンまたはガスクラスターを放出する。ガスクラスターは、ガスの原子または分子の一部がファンデルワールス力により数個から約１０７個程度凝集して生成されたものである。ガスクラスターは、イオン化されていても中性であってもよい。
【００２５】
エッチング粒子は、エッチング粒子放出部１３から斜めに放出され、放出されたエッチング粒子のうち通過孔１９を通過したものが、基板Ｗに斜めに入射し、基板Ｗに形成された膜に対してエッチング作用を及ぼし、膜の一部が除去される。
【００２６】
なお、エッチング粒子放出部１３は、エッチング粒子の放出方向を調整できるようにすることが好ましく、また、それ自体が移動可能であってもよい。これにより、基板Ｗの所望の位置にエッチング粒子を照射してエッチングすることができる。
【００２７】
スパッタ粒子放出部１２とエッチング粒子放出部１３とは、通過孔１９からみての反対側の位置に対向して設けられている。このようにすることにより、基板Ｗの一方側からスパッタ粒子を放射して指向性のある成膜を行うとともに、基板Ｗの反対側からエッチング粒子を放射して、余分な成膜部分をエッチング除去することができる。
【００２８】
基板支持部１４は、処理チャンバ１０のチャンバ本体１０ａ内に設けられ、支持ピン３１を介して基板Ｗを水平に支持するようになっている。基板支持部１４は、基板移動機構１６により水平な一方向であるＸ方向に沿って直線的に移動（往復動）可能となっている。したがって、基板支持部１４に支持された基板Ｗは、基板移動機構１６により水平面内で直線移動される。基板移動機構１６は、多関節アーム部３２と、駆動部３３とを有しており、駆動部３３により多関節アーム部３２を駆動することにより、基板支持部１４をＸ方向に移動可能となっている。
【００２９】
成膜装置１は、さらに制御部４０を有する。制御部４０は、コンピュータからなり、成膜装置１の各構成部、例えば、スパッタ粒子放出部１２の電源２８、エッチング粒子放出部１３、排気装置２０、駆動部３３等を制御する。制御部４０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４０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。
【００３０】
次に、以上のように構成される成膜装置における成膜方法について説明する。
【００３１】
まず、処理チャンバ１０内の処理空間Ｓを排気した後、ガス導入ポート２２から処理空間Ｓにスパッタガス、例えば不活性ガスを導入して所定圧力に調圧する。
【００３２】
次いで、基板支持部１４を基板受け渡し位置に位置させ、ゲートバルブ２４を開け、搬送チャンバ５０の搬送装置（図示せず）により、基板Ｗを基板支持部１４（支持ピン３１上）に載置する。次いで、搬送装置を搬送チャンバ５０に戻し、ゲートバルブ２４を閉じる。
【００３３】
次いで、基板支持部１４上の基板Ｗを水平方向の一方向であるＸ方向に移動させながら、スパッタ粒子放出部１２のターゲット３０からスパッタ粒子を斜めに放出させる。
【００３４】
このときのスパッタ粒子の放出は、電源２８からターゲットホルダ２６に電圧を印加して、ターゲット３０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３０に衝突することによりなされる。
【００３５】
スパッタ粒子放出部１２のターゲット３０から斜めに放出されたスパッタ粒子は、遮蔽板１８に形成された通過孔１９を通過して基板Ｗに斜めに入射されて基板Ｗ上に堆積され、斜め成膜による所定の膜が形成される。
【００３６】
また、基板支持部１４上の基板Ｗを水平方向の一方向であるＸ方向に移動させながら、エッチング粒子放出部１３からエッチング粒子、例えばイオンビームやガスクラスタービームを斜めに放出させる。
【００３７】
エッチング粒子放出部１３から斜めに放出されたエッチング粒子は、遮蔽板１８に形成された通過孔１９を通過して基板Ｗに斜めに入射され、基板Ｗ上に堆積された膜の一部、典型的には余分な部分をエッチング除去することができる。
【００３８】
スパッタ粒子放出部１２からのスパッタ粒子の放出と、エッチング粒子放出部１３からのエッチング粒子の放出は、同時であってもよいし、スパッタ粒子放出後にエッチング粒子を放出してもよい。
【００３９】
同時の場合は、例えば、図３に示すように、基板ＷをＸ方向に沿った図中Ａ方向またはその反対方向のＢ方向に移動させながら、スパッタ粒子放出部１２からスパッタ粒子Ｐを放出させるとともに、エッチング粒子放出部１３からエッチング粒子Ｅを放出させる。これにより、スパッタ粒子を堆積させて成膜を行いながら、エッチング粒子Ｅにより膜の余分な部分をエッチングする。
【００４０】
また、一方ずつの場合は、最初にスパッタ粒子放出部１２からスパッタ粒子を放出して膜形成を行った後、スパッタ粒子の放出を停止し、エッチング粒子放出部１３からエッチング粒子を放出して形成された膜の余分な部分のエッチングを行う。
【００４１】
具体的には、図４Ａ〜４Ｄに示すような手順で行われる。
最初に図４Ａに示すように、退避位置にある基板支持部１４に基板Ｗを受け渡す。次いで、図４Ｂに示すように、基板支持部１４上の基板ＷをＸ方向に沿った図中Ａ方向に移動させながら、スパッタ粒子放出部１２のターゲット３０からスパッタ粒子Ｐを斜めに放出させる。これにより、スパッタ粒子Ｐが一方向から基板Ｗ上に斜めに入射されて、基板上に堆積され、斜め成膜により所定の膜が形成される。
【００４２】
図４Ｃに示すように、基板Ｗが全て遮蔽板１８の通過孔１９を通過した後、スパッタ粒子放出部１２によるターゲット３０からのスパッタ粒子の放出を停止する。
【００４３】
次いで、図４Ｄに示すように、基板支持部１４上の基板ＷをＡ方向と反対のＢ方向に移動させながら、エッチング粒子放出部１３からエッチング粒子Ｅを斜めに放出させる。これにより、エッチング粒子が従前の一方向とは反対方向から基板Ｗ上に斜めに入射され、形成された膜の余分な部分がエッチングされる。
【００４４】
以上のような膜形成とエッチングを２回以上行ってもよい。
【００４５】
従来は、特許文献２に示すように、基板を走査させながら、一つのスパッタ粒子放出部のターゲットから斜めにスパッタ粒子を放出させて成膜を行うことにより、指向性の高い成膜を実現していたが、余分な部分にも膜形成されることがあった。このような場合は、成膜部分を所望の形状に形状補正するために、別途の装置にてエッチング処理を行う必要があり、装置および工程が複雑になってしまう。
【００４６】
これに対して、本実施形態では、一つの処理チャンバ１０内で、スパッタ粒子放出部１２から斜めにスパッタ粒子を放出して基板上に膜を形成し、かつ、エッチング粒子放出部１３からエッチング粒子を放出して形状補正を行うことができる。このため、極めて簡易に所望の形状の膜形成を行うことができる。また、イオンビーム等のエッチング粒子によりエッチングを行うので、除去部分の箇所や大きさを任意に設定することができる。
【００４７】
例えば、斜め成膜を行うと、図５Ａに示すように、基板Ｗ上に、スパッタ粒子の入射方向に応じた方向に結晶７２が成長し、指向性の高い膜７１が形成される。このとき、膜７１の表面部分には、余分な凸状の突起部分７３が形成される場合がある。この状態で、突起部分７３に向かうようにエッチング粒子放出部１３からエッチング粒子を放出することにより、図５Ｂに示すように、突起部分７３が除去された、所望の平坦な面が形成される。
【００４８】
なお、本実施形態において、スパッタ粒子放出部１２（ターゲット３０）の配置位置および向き、ならびにエッチング粒子放出部１３の配置位置および向きは任意であり、基板Ｗに形成されたパターンに応じて設定することができる。
【００４９】
例えば、図６に示すように、エッチング粒子放出部１３をスパッタ粒子放出部１２と同じ側に設け、基板Ｗのスパッタ粒子入射側の余分な部分をエッチングするようにしてもよい。
【００５０】
また、例えば、図７に示すように、エッチング粒子放出部１３と同様に構成された２つのエッチング粒子放出部１３ａおよび１３ｂを、スパッタ粒子放出部１２と同じ側および反対側の蓋体１０ｂの傾斜面に互いに対向するように設けてもよい。これにより、基板Ｗのスパッタ粒子入射側とその反対側において、膜の余分な部分をエッチングすることができる。
【００５１】
また、エッチング粒子放出部は、平面視において、スパッタ粒子放出方向に直交する方向にエッチング粒子が放出される位置に配置されていてもよい。
【００５２】
さらに、例えば、図８に示すように、２つのスパッタ粒子放出部１２ａおよび１２ｂと、２つのエッチング粒子放出部１３ａおよび１３ｂを設けてもよい。２つのスパッタ粒子放出部１２ａおよび１２ｂは、通過孔１９を挟んで互いに対向するように設けられていてもよい。本例の場合は、２つのエッチング粒子放出部１３ａおよび１３ｂは、それぞれ２つのスパッタ粒子放出部１２ａおよび１２ｂに対応する位置に、通過孔１９を挟んで互いに対向するように設けられている。
【００５３】
スパッタ粒子放出部１２ａは、ターゲットホルダ２６ａと、ターゲットホルダ２６ａに保持されるターゲット３０ａと、ターゲットホルダ２６ａに電圧を印加する電源２８ａとを有する。また、スパッタ粒子放出部１２ｂは、ターゲットホルダ２６ｂと、ターゲットホルダ２６ｂに保持されたターゲット３０ｂと、ターゲットホルダ２６ｂに電圧を印加する電源２８ｂとを有する。
【００５４】
本例の装置においては、最初に、図９Ａに示すように、基板ＷをＡ方向に移動させながら、スパッタ粒子放出部１２ｂからスパッタ粒子を放出させるとともに、反対側のエッチング粒子放出部１３ａからエッチング粒子を放出させる。これにより、スパッタ粒子Ｐが一方向から基板Ｗ上に斜めに入射され、基板上に堆積されるとともに、エッチング粒子Ｅが反対方向から基板Ｗ上に斜めに入射されて、余分な部分がエッチングされる（第１処理）。
【００５５】
次いで、図９Ｂに示すように、基板ＷをＢ方向に移動させながら、スパッタ粒子放出部１２ａからスパッタ粒子を放出させるとともに、反対側のエッチング粒子放出部１３ｂからエッチング粒子を放出させる。これにより、スパッタ粒子Ｐが従前の一方向とは反対方向から基板Ｗ上に斜めに入射されるとともに、エッチング粒子Ｅがそれと反対の従前の一方向から斜めに入射され、余分な部分がエッチングされる（第２処理）。
【００５６】
このように、第１処理および第２処理において、余分な部分を除去した所望の形状の膜が形成されるので、これらを１回以上交互に繰り返して積層成膜を行うことができる。これにより、短時間で所望の厚さの膜を形成することができる。
【００５７】
また、図８の成膜装置において、スパッタ粒子による成膜とエッチング粒子によるエッチングを交互に行ってもよい。その場合には、第１の処理として、基板ＷをＡ方向に移動させながらスパッタ粒子放出部１２ｂからスパッタ粒子を放出させ、次いで、基板ＷをＢ方向に移動させながらエッチング粒子放出部１３ａからエッチング粒子を放出させる。また、第２の処理として、基板ＷをＢ方向に移動させながらスパッタ粒子放出部１２ａからスパッタ粒子を放出させ、次いで、基板ＷをＡ方向に移動させながらエッチング粒子放出部１３ｂからエッチング粒子を放出させる。これらの第１処理および第２処理を繰り返すことにより積層成膜を行うことができる。
【００５８】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。
図１０は第２の実施形態に係る成膜装置を示す縦断面図である。
【００５９】
本実施形態の成膜装置１′は、斜め成膜を行う第１の実施形態とは異なり、通常のスパッタ成膜を行うものである。このため、ターゲットは基板Ｗと対向して設けられ、通過孔を有する遮蔽板が存在せず、また、基板Ｗを直線的に移動させる移動機構も存在しない。
【００６０】
成膜装置１′は、第１の実施形態の成膜装置１と同様、上部が開口されたチャンバ本体１０ａと、チャンバ本体１０ａの上部開口を塞ぐように設けられた蓋体１０ｂとを有する処理チャンバ１０を備える。蓋体１０ｂは頂面と側面とを有し、側面が傾斜面となっている。
【００６１】
処理チャンバ１０の内部は、成膜処理が行われる処理空間Ｓ′となっており、処理チャンバ１０の底部中央には、基板Ｗを載置する載置台（基板支持部）６０が設けられている。また、成膜装置１と同様、処理チャンバ１０の底部には排気口２１が形成され、この排気口２１に上記排気装置２０が接続されている。
【００６２】
また、蓋体１０ｂの頂面近傍には、処理空間Ｓ′内にスパッタガスを導入するためのガス導入ポート２２が挿入されている。
【００６３】
処理チャンバ１０の側壁には、基板Ｗを搬入出するための搬入出口２３が形成されている。搬入出口２３はゲートバルブ２４により開閉される。
【００６４】
処理チャンバ１０における蓋体１０ｂの頂面には、スパッタ粒子を放出するためのスパッタ粒子放出部１２′が、載置台６０と対向するように設けられている。スパッタ粒子放出部１２′はスパッタ粒子放出部１２と同様、ターゲットホルダ２６と、ターゲットホルダ２６に保持されるターゲット３０と、ターゲットホルダ２６に電圧を印加する電源２８とを有する。
【００６５】
蓋体１０ｂの側面には、図７と同様、互いに対向するように、２つのエッチング粒子放出部１３ａおよび１３ｂが設けられている。ただし、エッチング粒子放出部の数および配置位置は任意である。また、エッチング粒子放出部は、エッチング粒子の放出方向を調整できるようにすることが好ましく、また、それ自体が移動可能であってもよい。これにより、基板Ｗの所望の位置にエッチング粒子を照射してエッチングすることができる。
【００６６】
次に、以上のように構成される第２の実施形態の成膜装置における成膜方法について説明する。
【００６７】
まず、処理チャンバ１０内の処理空間Ｓ′を排気した後、ガス導入ポート２２から処理空間Ｓ′にスパッタガス、例えば不活性ガスを導入して所定圧力に調圧する。
【００６８】
次いで、ゲートバルブ２４を開け、搬送チャンバ５０の搬送装置（図示せず）により、基板Ｗを載置台６０上に載置する。次いで、搬送装置を搬送チャンバ５０に戻し、ゲートバルブ２４を閉じる。
【００６９】
次いで、スパッタ粒子放出部１２′のターゲット３０からスパッタ粒子を下方に放出させる。このときのスパッタ粒子の放出は、電源２８からターゲットホルダ２６に電圧を印加して、ターゲット３０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３０に衝突することによりなされる。放出されたスパッタ粒子は、基板Ｗの上に堆積され、所定の膜が形成される。
【００７０】
また、エッチング粒子放出部１３ａおよび１３ｂから、エッチング粒子、例えばイオンビーム、ガスクラスタービーム等を斜めに放出させる。エッチング粒子放出部１３ａおよび１３ｂから斜めに放出されたエッチング粒子は、基板Ｗに斜めに入射され、基板Ｗ上に堆積された膜の余分な部分がエッチングされる。
【００７１】
スパッタ粒子放出部１２′からのスパッタ粒子の放出と、エッチング粒子放出部１３ａおよび１３ｂからのエッチング粒子の放出は、同時であってもよいし、スパッタ粒子放出後にエッチング粒子を放出してもよい。
【００７２】
このように、本実施形態においても、一つの処理チャンバ１０内で、スパッタ成膜と、スパッタ成膜により形成された余分な成膜部分のエッチング除去による形状補正を行うことができる。このため、極めて簡易に所望の形状の膜形成を行うことができる。
【００７３】
また、載置台６０を回転させる機構を設け、スパッタ成膜や、エッチング除去による形状補正を行う際、載置台６０を回転させることにより、基板Ｗを回転させてもよい。基板Ｗを回転させることにより、スパッタ成膜では、トレンチパターンに全体を覆うような成膜が可能となり、エッチング除去によって、トレンチパターンに付着している膜の成膜量の補正または最適化を行うことができるという効果が得られる。
【００７４】
また、トレンチパターンの凸部に比較的高さが高い膜を形成する必要がある場合には、余分な部分は極力除去する必要がある。例えば、トレンチパターンが形成された基板Ｗに通常のスパッタ成膜を行った場合には、図１１Ａに示すように、凸部８１に形成された膜８２は、凸部の上面のみならず側面にも形成される。この場合、膜８２の側面部分８２ａが高さ方向の膜形成の妨げとなる。しかし、スパッタ後にエッチング粒子放出部１３ａおよび１３ｂから放出されたエッチング粒子によりエッチングを行うことにより、図１１Ｂに示すように、側面部分８２ａを除去して凸部８１の上面の膜８３のみを残すことができる。このため、スパッタ成膜およびエッチングを複数回繰り返すことにより、図１１Ｃに示すように、凸部８１の上面にのみ積層成膜を行うことができ、所望の高さの膜８４を形成することができる。
【００７５】
さらに、このように所望の高さの膜８４を形成した後、エッチング粒子放出部１３ａおよび／またはエッチング粒子放出部１３ｂからエッチング粒子を放出して、さらにエッチングを行うことにより、図１２に示すように、膜８４をさらに細くすることができる。例えば、膜８４が配線の場合は、より細い配線を形成することができる。すなわち、パターンエッチングを行うことなく、一つの処理チャンバで配線の細線化を実現することができる。
【００７６】
また、三次元成膜の場合、スパッタ成膜後、エッチング粒子放出部１３ａおよび／または１３ｂにより、凸部の側面のうち少なくとも１つの側面の膜部分のみをエッチング粒子によりエッチング除去することができる。これにより、除去が必要な特定の側面の膜部分のみをエッチング除去することができる。例えば図１３Ａの平面図に示すように、凸部パターン９１に膜９２を形成した後、図１３Ｂに示すように、対向する側面の膜部分をエッチング除去し、他の面の膜部分を残すこともできる。
【００７７】
これらの点については、第１の実施形態でも同様である。
【００７８】
＜他の適用＞
以上、実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は、全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、添付の特許請求の範囲およ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。
【００７９】
例えば、上記実施形態のスパッタ粒子を放出させる手法は例示であり、他の方法でスパッタ粒子を放出させてもよい。また、エッチング粒子および放出させる手法も例示であり、エッチング粒子はエッチング作用を及ぼす粒子であればよく、その放出手法も限定されない。
【００８０】
また、上記第１の実施形態では、基板移動機構として多関節アーム機構を用いたが、これに限らず、ベルトコンベア等、基板を直線的に移動できるものであればよい。ベルトコンベアを用いた場合は、ベルトコンベアが基板支持部と基板移動機構とを兼ねる。
【符号の説明】
【００８１】
１、１′；成膜装置
１０；処理チャンバ
１２、１２′、１２ａ，１２ｂ；スパッタ粒子放出部
１３、１３ａ、１３ｂ；エッチング粒子放出部
１４；基板支持部
１６；基板移動機構
１８；遮蔽板
１９；通過孔
２２；ガス導入ポート
３０，３０ａ，３０ｂ；ターゲット
４０；制御部
６０；載置台
Ｐ；スパッタ粒子
Ｅ；エッチング粒子
Ｗ；基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2020026547.tif 000007
【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
2020026547.tif 000009
【図５Ａ】
2020026547.tif 000010
【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
2020026547.tif 000013
【図８】
2020026547.tif 000014
【図９Ａ】
2020026547.tif 000015
【図９Ｂ】
2020026547.tif 000016
【図１０】
2020026547.tif 000017
【図１１Ａ】
2020026547.tif 000018
【図１１Ｂ】
2020026547.tif 000019
【図１１Ｃ】
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【図１２】
2020026547.tif 000021
【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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