(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に薄膜を形成するためのスパッタ装置であって、
真空槽と、
前記真空槽の内部において同一円周上に等角度間隔で配置された第１、第２及び第３のターゲットと、
前記基板を支持するステージと、
前記第１乃至第３のターゲットと前記ステージとの間に配置され、かつ、前記第１のターゲットと対応する第１の開口、前記第２のターゲットと対応する第２の開口及び前記第３のターゲットと対応する第３の開口、及び、前記第１の開口と前記第２の開口との間に位置する第４の開口がそれぞれ同一円周上に形成された、当該円周方向に回転可能な第１のシャッタと、
前記第１のシャッタと同軸的に配置され、かつ、前記第１のターゲットと対応する第５の開口、前記第２のターゲットと対応する第６の開口、前記第３のターゲットと対応する第７の開口、前記第５の開口と前記第６の開口との間の前記同一円周上に位置する第８の開口、及び、前記第６の開口と前記第７の開口との間の前記同一円周上に位置する第９の開口がそれぞれ同一円周上に形成された、当該円周方向に回転可能な第２のシャッタと、
前記第１乃至第３のターゲットに対する前記第１のシャッタ及び前記第２のシャッタの各々の回転位置を制御するための制御ユニットと
を具備し、
前記制御ユニットは、
前記第４の開口が前記第１乃至第３の何れか１つのターゲットと対応する位置に前記第１のシャッタが回転し、前記第８及び第９の開口が前記第１乃至第３の残りの２つのターゲットと対応する位置に前記第２のシャッタが回転した第１の状態と、
前記第１乃至第３の開口が前記第１乃至第３のターゲットと対応する位置に前記第１のシャッタが回転し、前記第５乃至第７の開口が前記第１乃至第３の開口と対応する位置に前記第２のシャッタが回転した第２の状態と、
前記第４の開口が前記第１乃至第３の何れか１つのターゲットと対応する位置に前記第１のシャッタが回転し、前記第５乃至第７の何れか１つの開口が前記第４の開口と対応する位置に前記第２のシャッタが回転した第３の状態と、
前記第１乃至第３の何れか２つの開口が前記２つのターゲットと対応する位置に前記第１のシャッタが回転し、前記第８及び第９の開口が前記２つのターゲットと対応する位置に前記第２のシャッタが回転した第４の状態と、を選択的に切り替え可能に構成される
スパッタ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスパッタ装置であって、
前記第１乃至第３のターゲットは、それぞれ異種の材料でなる
スパッタ装置。
【請求項３】
それぞれ等角度間隔で配置された第１乃至第３のターゲットに対向して配置され、前記第１のターゲットと対応する第１の開口、前記第２のターゲットと対応する第２の開口、前記第３のターゲットと対応する第３の開口、及び、前記第１の開口と前記第２の開口との間に位置する第４の開口がそれぞれ同一円周上に形成された、当該円周方向に回転可能な第１のシャッタと、
前記第１のシャッタと同軸的に配置され、かつ、前記第１のターゲットと対応する第５の開口、前記第２のターゲットと対応する第６の開口及び前記第３のターゲットと対応する第７の開口、前記第５の開口と前記第６の開口との間に位置する第８の開口、及び、前記第６の開口と前記第７の開口との間に位置する第９の開口がそれぞれ同一円周上に形成された、当該円周方向に回転可能な第２のシャッタとを用いたスパッタ方法であって、
前記第１乃至第３のターゲットをスパッタして薄膜を形成する場合には、
前記第４の開口が前記第１乃至第３の何れか１つのターゲットと対応する位置に前記第１のシャッタを回転させ、前記第８及び第９の開口が前記第１乃至第３の残りの２つのターゲットと対応する位置に前記第２のシャッタを回転させて前記第１乃至第３のターゲットを予備放電した後、
前記第１乃至第３の開口が前記第１乃至第３のターゲットと対応する位置に前記第１のシャッタを回転させ、前記第５乃至第７の開口が前記第１乃至第３の開口と対応する位置に前記第２のシャッタを回転させて前記第１乃至第３のターゲットをスパッタし、
前記第１乃至第３の何れか１つのターゲットをスパッタして薄膜を形成する場合には、
前記第４の開口が前記第１乃至第３の何れか１つのターゲットと対応する位置に前記第１のシャッタを回転させ、
前記第８及び第９の開口が前記第１乃至第３の残りの２つのターゲットと対応する位置に前記第２のシャッタを回転させて前記１つのターゲットを予備放電した後、
前記第５乃至第７の何れか１つの開口が前記第４の開口と対応する位置に前記第２のシャッタを回転させて前記１つのターゲットをスパッタし、
前記第１乃至第３の何れか２つのターゲットをスパッタして薄膜を形成する場合には、
前記第４の開口が前記第１乃至第３の何れか１つのターゲットと対応する位置に前記第１のシャッタを回転させ、前記第８及び第９の開口が前記第１乃至第３の残りの２つのターゲットと対応する位置に前記第２のシャッタを回転させて前記２つのターゲットを予備放電した後、
前記第１乃至第３の何れか２つの開口が前記２つのターゲットと対応する位置に前記第１のシャッタを回転させ、前記第８及び第９の開口が前記２つのターゲットと対応する位置に前記第２のシャッタを回転させて前記２つのターゲットをスパッタする
スパッタ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のターゲットを単独または同時にスパッタして薄膜を形成するスパッタ装置及びスパッタ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスや磁気デバイスなどの製造分野においては、機能膜や絶縁膜の形成装置として、真空蒸着装置、ＣＶＤ装置、スパッタ装置などが広く利用されている。特に、スパッタ装置は、イオンでターゲットをスパッタし、ターゲットから飛散する粒子を基板表面に堆積させることで薄膜を形成する。したがって、真空槽の内部に異なる材料でなる複数のターゲットを用意しておき、スパッタするターゲットまたはその組合せを適宜変更することによって、所望の積層膜または多成分膜を形成することが可能となる。
【０００３】
複数のターゲットを用いて１つのスパッタ空間で異なる成膜プロセスを実施する場合、異なるプロセス相互間での汚染（クロスコンタミネーション）が問題となる。このクロスコンタミネーションの発生を抑えるために、基板を支持するステージとターゲットとの間に、成膜空間を区画するための遮蔽板を設置したスパッタ装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載のスパッタ装置は、４つのターゲットの中から使用する１つのターゲットを選択して当該１つのターゲットを基板側へ露出させ、他のターゲットは遮蔽する二重構造の回転シャッタ機構が開示されている。この回転シャッタ機構は、同一円周上に１つ又は２つ以上の孔がそれぞれ形成された第１シャッタ板及び第２シャッタ板で構成されている。そして、これら第１及び第２シャッタ板を独立して回転制御し、プロセス毎にターゲットに対する各シャッタ板の孔の位置を異ならせることで、プロセス間におけるクロスコンタミネーションの発生を抑えるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２５６１１２号公報（段落［００４１］、図２、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のスパッタ装置においては、第１シャッタ板及び第２シャッタ板がともに３つ以上の孔を有する構成は開示されていない。すなわち、３つ以上のターゲットを同時にスパッタすることで、３元系以上の多成分膜を基板上に形成することができないという不都合がある。
【０００７】
また、３つ以上のターゲットを同時にスパッタして薄膜を形成する場合以外にも、複数のターゲットのうち任意の１つのターゲットをスパッタして薄膜を形成したいという要求がある。このような要求に対しての具体的な解決策について、特許文献１に何ら記載はされていない。
【０００８】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、３つ以上のターゲットを同時にスパッタ可能とするのみならず、任意の１つのターゲットのみをスパッタして所望の薄膜を形成することが可能なスパッタ装置及びスパッタ方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一形態に係るスパッタ装置は、真空槽と、第１乃至第３のターゲットと、ステージと、第１及び第２のシャッタと、制御ユニットとを具備する。
第１乃至第３のターゲットは、上記真空槽の内部において同一円周上に等角度間隔で配置されている。
ステージは、上記スパッタ装置で薄膜が形成される基板を支持する。
上記第１のシャッタは、上記第１乃至第３のターゲットと上記ステージとの間に配置されている。第１のシャッタは、上記第１のターゲットと対応する第１の開口、上記第２のターゲットと対応する第２の開口及び上記第３のターゲットと対応する第３の開口、及び、上記第１の開口と上記第２の開口との間に位置する第４の開口がそれぞれ同一円周上に形成されており、当該円周方向に回転可能である。
上記第２のシャッタは、上記第１のシャッタと同軸的に配置されている。上記第２のシャッタは、上記第１のターゲットと対応する第５の開口、上記第２のターゲットと対応する第６の開口及び上記第３のターゲットと対応する第７の開口がそれぞれ同一円周上に形成されており、当該円周方向に回転可能である。
上記制御ユニットは、上記第１乃至第３のターゲットに対する上記第１のシャッタ及び上記第２のシャッタの各々の回転位置を制御するためのものである。
【００１０】
本発明の一形態に係るスパッタ方法は、第１のシャッタと第２のシャッタとを用いたスパッタ方法である。
上記第１のシャッタは、第１のターゲットと対応する第１の開口、第２のターゲットと対応する第２の開口、第３のターゲットと対応する第３の開口、及び、上記第１の開口と上記第２の開口との間に位置する第４の開口がそれぞれ同一円周上に形成されており、当該円周方向に回転可能である。
上記第２のシャッタは、上記第１のシャッタと同軸的に配置されている。上記第２のシャッタは、上記第１のターゲットと対応する第５の開口、上記第２のターゲットと対応する第６の開口及び上記第３のターゲットと対応する第７の開口がそれぞれ同一円周上に形成されており、当該円周方向に回転可能である。
このスパッタ方法は、上記第１乃至第３のターゲットをスパッタして薄膜を形成する場合には、当該第１乃至第３の開口が上記第１乃至第３のターゲットと対応する位置に上記第１のシャッタを回転させることを含む。上記第２のシャッタは、上記第５乃至第７の開口が上記第１乃至第３の開口と対応する位置に回転させられる。
このスパッタ方法は、上記第１乃至第３の何れか１つのターゲットをスパッタして薄膜を形成する場合には、上記第４の開口が上記１つのターゲットと対応する位置に上記第１のシャッタを回転させることを含む。上記第２のシャッタは、上記第５乃至第７の何れか１つの開口が上記第４の開口と対応する位置に回転させられる。
【００１１】
本発明の他の形態に係るスパッタ方法は、第１のシャッタと第２のシャッタとを用いたスパッタ方法である。
上記第１のシャッタは、第１のターゲットと対応する第１の開口、第２のターゲットと対応する第２の開口、第３のターゲットと対応する第３の開口、及び、上記第１の開口と上記第２の開口との間に位置する第４の開口がそれぞれ同一円周上に形成されており、当該円周方向に回転可能である。
上記第２のシャッタは、上記第１のシャッタと同軸的に配置されている。上記第２のシャッタは、上記第１のターゲットと対応する第５の開口、上記第２のターゲットと対応する第６の開口及び上記第３のターゲットと対応する第７の開口、上記第５の開口と上記第６の開口との間に位置する第８の開口、及び、上記第６の開口と上記第７の開口との間に位置する第９の開口がそれぞれ同一円周上に形成されており、当該円周方向に回転可能である。
このスパッタ方法は、上記第１乃至第３のターゲットをスパッタして薄膜を形成する場合には、上記第１乃至第３の開口が上記第１乃至第３のターゲットと対応する位置に上記第１のシャッタを回転させることを含む。上記第２のシャッタは、上記第５乃至第７の開口が上記第１乃至第３の開口と対応する位置に回転させられる。
このスパッタ方法は、上記第１乃至第３の何れか１つのターゲットをスパッタして薄膜を形成する場合には、上記第４の開口が上記第１乃至第３の何れか１つのターゲットと対応する位置に上記第１のシャッタを回転させることを含む。上記第２のシャッタは、上記第５乃至第７の何れか１つの開口が上記第４の開口と対応する位置に回転させられる。
そして、このスパッタ方法は、上記第１乃至第３の何れか２つのターゲットをスパッタして薄膜を形成する場合には、上記第１乃至第３の何れか２つの開口が上記２つのターゲットと対応する位置に上記第１のシャッタを回転させることを含む。上記第２のシャッタは、上記第８及び第９の開口が上記２つのターゲットと対応する位置に回転させられる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態によるスパッタ装置の構成を概略的に示す側断面図である。
【図２】図１のスパッタ装置の概略平面図である。
【図３】図１のスパッタ装置におけるターゲットと各シャッタとの関係を模式的に示す斜視図である。
【図４】図３において基板側から見たときの第１及び第２のシャッタの関係を示す図である。
【図５】図４の各シャッタを重ね合わせたときの図である。
【図６】本発明の一実施の形態における第１のターゲットの予備放電時の第１及び第２のシャッタの関係を示す図である。
【図７】本発明の一実施の形態における第１のターゲットを用いた薄膜形成時の第１及び第２のシャッタの関係を示す図である。
【図８】本発明の一実施の形態における第２のターゲットの予備放電時の第１及び第２のシャッタの関係を示す図である。
【図９】本発明の一実施の形態における第２のターゲットを用いた薄膜形成時の第１及び第２のシャッタの関係を示す図である。
【図１０】本発明の一実施の形態における第３のターゲットの予備放電時の第１及び第２のシャッタの関係を示す図である。
【図１１】本発明の一実施の形態における第３のターゲットを用いた薄膜形成時の第１及び第２のシャッタの関係を示す図である。
【図１２】本発明の一実施の形態における第１及び第２のターゲットの予備放電時の第１及び第２のシャッタの関係を示す図である。
【図１３】本発明の一実施の形態における第１及び第２のターゲットを用いた薄膜形成時の第１及び第２のシャッタの関係を示す図である。
【図１４】本発明の一実施の形態における第２及び第３のターゲットの予備放電時の第１及び第２のシャッタの関係を示す図である。
【図１５】本発明の一実施の形態における第２及び第３のターゲットを用いた薄膜形成時の第１及び第２のシャッタの関係を示す図である。
【図１６】本発明の一実施の形態における第１及び第３のターゲットの予備放電時の第１及び第２のシャッタの関係を示す図である。
【図１７】本発明の一実施の形態における第１及び第３のターゲットを用いた薄膜形成時の第１及び第２のシャッタの関係を示す図である。
【図１８】本発明の一実施の形態における第１〜第３のターゲットの予備放電時の第１及び第２のシャッタの関係を示す図である。
【図１９】本発明の一実施の形態における第１〜第３のターゲットを用いた薄膜形成時の第１及び第２のシャッタの関係を示す図である。
【図２０】図６〜図１９に示した各動作例をまとめて示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態に係るスパッタ装置は、真空槽と、第１乃至第３のターゲットと、ステージと、第１及び第２のシャッタと、制御ユニットとを具備する。
第１乃至第３のターゲットは、上記真空槽の内部において同一円周上に等角度間隔で配置されている。
ステージは、上記スパッタ装置で薄膜が形成される基板を支持する。
上記第１のシャッタは、上記第１乃至第３のターゲットと上記ステージとの間に配置されている。第１のシャッタは、上記第１のターゲットと対応する第１の開口、上記第２のターゲットと対応する第２の開口及び上記第３のターゲットと対応する第３の開口、及び、上記第１の開口と上記第２の開口との間に位置する第４の開口がそれぞれ同一円周上に形成されており、当該円周方向に回転可能である。
上記第２のシャッタは、上記第１のシャッタと同軸的に配置されている。上記第２のシャッタは、上記第１のターゲットと対応する第５の開口、上記第２のターゲットと対応する第６の開口及び上記第３のターゲットと対応する第７の開口がそれぞれ同一円周上に形成されており、当該円周方向に回転可能である。
上記制御ユニットは、上記第１乃至第３のターゲットに対する上記第１のシャッタ及び上記第２のシャッタの各々の回転位置を制御するためのものである。
【００１４】
このスパッタ装置によれば、上記第１乃至第３のターゲットに対して、上記第１乃至第４の開口を有する第１のシャッタと、上記第５乃至第７の開口を有する第２のシャッタの回転位置が各々制御される。これにより、全てのターゲットに対する同時スパッタによる薄膜形成と、個々のターゲットに対する個別スパッタによる薄膜形成が可能となる。
【００１５】
上記スパッタ装置は、上記第２のシャッタが、上記第５の開口と上記第６の開口との間の上記同一円周上に位置する第８の開口、及び、上記第６の開口と上記第７の開口との間の上記同一円周上に位置する第９の開口を有する構成としてもよい。
このスパッタ装置によれば、上記第２のシャッタを上記第８、第９の開口が上記第１乃至第３の何れか２つのターゲットと対応する位置に回転させることができる。上記第１のシャッタは、上記第１乃至第３の何れか２つの開口が上記２つのターゲットを対応する位置に回転させられる。これにより、全てのターゲットの同時スパッタによる薄膜形成と、任意の２つのターゲットの同時スパッタによる薄膜形成と、個々のターゲットに対する個別スパッタによる薄膜形成が可能となる。
【００１６】
上記スパッタ装置は、上記第１乃至第３のターゲットがそれぞれ異種の材料でなる構成であってもよい。
これにより、一元系、二元系及び三元系の材料でなる薄膜を同一の真空槽内で形成することが可能となる。
【００１７】
上記スパッタ装置においては、上記真空槽の内部に配置されるターゲットの数は３つに限られず、４つ以上であってもよい。この場合においても、第１、第２のシャッタは、少なくとも、上記４つ以上のターゲットに対応する位置に、ターゲットの数に対応する数の開口を有している。そして、各々のシャッタについて、例えば、４つの開口のうち隣接する任意の２つの開口の間に少なくとも１つの開口を別途設ければよい。
【００１８】
上記スパッタ装置において、第１乃至第３のターゲットは、スパッタカソードの一部として構成することができる。このスパッタカソードには、直流電源または高周波電源が接続される。スパッタカソードは、マグネトロンスパッタカソードとして構成されていてもよい。
【００１９】
一方、本発明の一実施形態に係るスパッタ方法は、以下の構成を有する第１のシャッタと第２のシャッタを用いたスパッタ方法である。
上記第１のシャッタは、第１のターゲットと対応する第１の開口、第２のターゲットと対応する第２の開口、第３のターゲットと対応する第３の開口、及び、上記第１の開口と上記第２の開口との間に位置する第４の開口がそれぞれ同一円周上に形成されており、当該円周方向に回転可能である。
上記第２のシャッタは、上記第１のシャッタと同軸的に配置されている。上記第２のシャッタは、上記第１のターゲットと対応する第５の開口、上記第２のターゲットと対応する第６の開口及び上記第３のターゲットと対応する第７の開口がそれぞれ同一円周上に形成されており、当該円周方向に回転可能である。
このスパッタ方法は、上記第１乃至第３のターゲットをスパッタして薄膜を形成する場合には、当該第１乃至第３の開口が上記第１乃至第３のターゲットと対応する位置に上記第１のシャッタを回転させることを含む。上記第２のシャッタは、上記第５乃至第７の開口が上記第１乃至第３の開口と対応する位置に回転させられる。
このスパッタ方法は、上記第１乃至第３の何れか１つのターゲットをスパッタして薄膜を形成する場合には、上記第４の開口が上記１つのターゲットと対応する位置に上記第１のシャッタを回転させることを含む。上記第２のシャッタは、上記第５乃至第７の何れか１つの開口が上記第４の開口と対応する位置に回転させられる。
【００２０】
このスパッタ方法によれば、全てのターゲットに対する同時スパッタによる薄膜形成と、個々のターゲットに対する個別スパッタによる薄膜形成が可能となる。
【００２１】
上記スパッタ方法は、さらに、上記第１乃至第３の何れか１つのターゲットまたは全部のターゲットを予備放電することを含むことができる。この場合、上記第１のシャッタは、上記第４の開口が上記第１乃至第３の何れか１つのターゲットと対応する位置に回転させられる。第２のシャッタは、上記第５乃至第７の開口が上記第１乃至第３の開口と対応する位置に回転させられる。
ターゲットの予備放電は、成膜前のターゲット表面の清浄化などを目的として実施することができる。
このスパッタ方法によれば、上記第１、第２のシャッタ部材による遮蔽効果によって、基板にスパッタ粒子を付着させることなく、任意の１つのターゲットまたは全部のターゲットの予備放電を実施することが可能である。
【００２２】
本発明の他の実施形態に係るスパッタ方法は、以下の構成を有する第１のシャッタと第２のシャッタを用いたスパッタ方法である。
上記第１のシャッタは、第１のターゲットと対応する第１の開口、第２のターゲットと対応する第２の開口、第３のターゲットと対応する第３の開口、及び、上記第１の開口と上記第２の開口との間に位置する第４の開口がそれぞれ同一円周上に形成されており、当該円周方向に回転可能である。
上記第２のシャッタは、上記第１のシャッタと同軸的に配置されている。上記第２のシャッタは、上記第１のターゲットと対応する第５の開口、上記第２のターゲットと対応する第６の開口、上記第３のターゲットと対応する第７の開口、上記第５の開口と上記第６の開口との間に位置する第８の開口、及び、上記第６の開口と上記第７の開口との間に位置する第９の開口がそれぞれ同一円周上に形成されており、当該円周方向に回転可能である。
このスパッタ方法は、上記第１乃至第３のターゲットをスパッタして薄膜を形成する場合には、上記第１乃至第３の開口が上記第１乃至第３のターゲットと対応する位置に上記第１のシャッタを回転させることを含む。上記第２のシャッタは、上記第５乃至第７の開口が上記第１乃至第３の開口と対応する位置に回転させられる。
このスパッタ方法は、上記第１乃至第３の何れか１つのターゲットをスパッタして薄膜を形成する場合には、上記第４の開口が上記第１乃至第３の何れか１つのターゲットと対応する位置に上記第１のシャッタを回転させることを含む。上記第２のシャッタは、上記第５乃至第７の何れか１つの開口が上記第４の開口と対応する位置に回転させられる。
そして、このスパッタ方法は、上記第１乃至第３の何れか２つのターゲットをスパッタして薄膜を形成する場合には、上記第１乃至第３の何れか２つの開口が上記２つのターゲットと対応する位置に上記第１のシャッタを回転させることを含む。上記第２のシャッタは、上記第８及び第９の開口が上記２つのターゲットと対応する位置に回転させられる。
【００２３】
このスパッタ方法によれば、全てのターゲットに対する同時スパッタによる薄膜形成と、任意の２つのターゲットに対する同時スパッタによる薄膜形成と、個々のターゲットに対する個別スパッタによる薄膜形成が可能となる。
【００２４】
上記スパッタ方法は、さらに、上記第１乃至第３の何れか２つのターゲットを予備放電することを含むことができる。この場合、上記第１のシャッタは、上記第４の開口が上記第１乃至第３の何れか１つのターゲットと対応する位置に回転させられる。第２のシャッタは、上記第８及び第９の開口が上記第１乃至第３の残りの２つのターゲットと対応する位置に回転させられる。
ターゲットの予備放電は、成膜前のターゲット表面の清浄化などを目的として実施することができる。
このスパッタ方法によれば、上記第１、第２のシャッタ部材による遮蔽効果によって、基板にスパッタ粒子を付着させることなく、任意の２つのターゲットの予備放電を実施することが可能である。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態の詳細につき図面を参照して説明する。
【００２６】
図１及び図２は本発明の一実施の形態によるスパッタ装置１の概略構成図である。本実施の形態において、スパッタ装置１は、マグネトロンスパッタ装置として構成されている。
【００２７】
スパッタ装置１は、真空槽２を備えている。真空槽２の内部には、基板Ｗを支持するためのステージ３と、複数（本例では３組）のスパッタカソード５Ａ、５Ｂ、５Ｃが設置されている。ステージ３とスパッタカソード５Ａ〜５Ｃの間には、シャッタ機構１４が設けられている。
【００２８】
真空槽２の内部には処理室６が画成されている。処理室６は、図示しない真空排気装置を介して所定の真空度にまで減圧されることが可能である。スパッタ装置１は、処理室６の内部にアルゴンガス等、あるいは酸素、窒素等の反応性ガスを導入するためのガス導入ノズル（図示略）を備えている。上記ガス導入ノズルは、真空槽２の所定位置に取り付けられている。
【００２９】
ステージ３は、内部に加熱源１０を有するホットプレートで構成されている。この加熱源１０は、ステージ３上に載置された基板Ｗを所定温度に加熱する。上記所定温度としては、例えば、２０℃から５００℃の範囲の一定温度とされる。加熱源１０は、例えば抵抗加熱方式の加熱源が適用される。
【００３０】
ステージ３は、絶縁性材料（例えばＰＢＮ：パイロリティックボロンナイトライド）で構成されており、その表面近傍の内部には静電チャック用電極１１が適宜の位置に適宜の個数設置されている。これにより、基板Ｗをステージ３の表面に密着させて基板温度の面内均一化を図るようにしている。基板Ｗは、例えばシリコン基板等の半導体基板である。
【００３１】
ステージ３は、金属（例えばアルミニウム）製の台座７の上に設置される。台座７はその下面中心部に回転軸４が取り付けられており、モータ等の駆動源９を介して回転可能に構成されている。回転軸４は、軸受機構（図示略）及び磁性流体シール等のシール機構８を介して真空槽２の底壁に取り付けられている。
【００３２】
台座７の内部には図示せずとも冷却媒が循環する冷却ジャケットが設けられており、ステージ３を所定温度（例えば−４０℃から０℃）に冷却することが可能である。この冷却媒の導入・導出管路１２は、加熱源用配線１０Ｌ、静電チャック用配線１１Ｌ等とともに回転軸４の内部に設置されている。この回転軸４の内部には更に、ステージ３の温度を測定する図示しない熱電対等の測温手段に接続される測温用配線１３Ｌが設置されている。
【００３３】
次に、スパッタカソード５Ａ〜５Ｃは、図２に示すように、真空槽２の上部において基板Ｗを中心とする円周上に等角度間隔（本例では１２０度間隔）で配置されている。これらスパッタカソード５Ａ〜５Ｃには、詳細を省略するが、処理室６内においてプラズマを形成するための高周波電源及びマグネット機構等を含むプラズマ発生源が、各々独立して配備されている。
【００３４】
各々のスパッタカソード５Ａ、５Ｂ、５Ｃには基板Ｗに成膜する任意の材料からなるスパッタターゲット（以下、単にターゲットという。）Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３がそれぞれ保持されている。ターゲットＴ１〜Ｔ３は、同一の形状及び大きさで形成されている。スパッタカソード５Ａ〜５Ｃは、プラズマ中のアルゴンイオンによってターゲットＴ１〜Ｔ３から叩き出されたスパッタ粒子が基板Ｗの法線方向に対して斜め方向から入射するように、各々所定角度傾斜して真空槽２に設置されている。以下の説明では、ターゲットＴ１を第１のターゲット、ターゲットＴ２を第２のターゲット、ターゲットＴ３を第３のターゲットともいう。
【００３５】
すなわち、本実施の形態においては、自転するステージ３上の基板Ｗに対して斜め方向からスパッタ粒子を入射させて成膜する際、基板温度を一定に保持することで、成膜時における基板上の温度ムラをなくして膜質の面内均一化を図るようにしている。
【００３６】
スパッタカソード５Ａ〜５Ｃに保持されるターゲットＴ１〜Ｔ３は、それぞれ略同一径の円板状に形成されている。本実施形態において、ターゲットＴ１〜Ｔ３は、例えば異種の材料で構成されて積層順に使い分けられる。あるいは、上記スパッタカソード５Ａ〜５Ｃに保持されるターゲットは、複数同時に使用されて所定の成分組成比をもった２元系材料層あるいは３元系材料層の成膜に供せられる。スパッタカソードの数は３つに限られず、４つ以上でもよく、成膜すべき材料層の組成等に応じて適宜設定される。
【００３７】
ターゲットの構成材料は特に限定されない。例えば、ＭＲＡＭ（Magnetic Random Access Memory）、ＰＲＡＭ（Phase change Random Access Memory）等の抵抗変化素子の作製においては、当該素子の少なくとも１つの機能層を構成する強磁性材料あるいは反強磁性材料を用いることができる。具体的には、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｐｔ−Ｍｎ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｔｂ−Ｓｂ−Ｆｅ−Ｃｏ系材料などが挙げられる。これら元素毎にターゲットを用意し、複数同時にスパッタして所望の成分組成比をもった材料層を形成することができる。
【００３８】
また、磁性多層膜素子における絶縁層や保護層、導電層を構成する材料のターゲットが用いられていてもよく、例えば、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｔａ、Ａｌ等、作製される素子の種類に応じてターゲット材料を選定することができる。また、酸素や窒素等の反応性ガスを導入して酸化膜や窒化膜を成膜することも可能である。
【００３９】
なお、スパッタカソードを複数使用して成膜する場合、個々のスパッタカソードの駆動周波数を例えば１ｋＨｚ以上相互に異ならせることで、スパッタカソード間のクロストークを回避することができ、安定したプラズマ形成が可能となる。
【００４０】
ところで、スパッタカソードを複数設置した場合、これら複数のスパッタカソードは同時に全部使用される場合に限らず、任意の１つ又は２つのスパッタカソードを使用して基板Ｗ上に薄膜を形成する場合がある。この場合、処理室６に形成されたプラズマに使用されないスパッタターゲットが曝されることによって、形成された薄膜中に異種材料の混入（コンタミネーション）が発生するおそれがある。これを防止するため、本実施形態のスパッタ装置１はシャッタ機構１４を備えている。
【００４１】
シャッタ機構１４は、第１のシャッタ１５Ａと、第２のシャッタ１５Ｂと、これら第１、第２のシャッタ１５Ａ，１５Ｂを回転させる駆動機構２０とを有する。
【００４２】
各シャッタ１５Ａ、１５Ｂは、例えば、全てのスパッタカソード５Ａ〜５Ｃを覆うことができる大きさの傘状の金属板で構成されている。そして、第１、第２の各スパッタカソード５Ａ〜５Ｃの対応部位に、後述する開口Ｈ１〜Ｈ４及び開口Ｈ５〜Ｈ９がそれぞれ形成されている。
【００４３】
シャッタ１５Ａ，１５Ｂのそれぞれの周縁部には、後述するように、ターゲットＴ１〜Ｔ３の少なくとも１つを基板Ｗ側へ露出させるための複数の開口を有している。シャッタ１５Ａ，１５Ｂはほぼ同等の外形状を有し、同軸的に重ねて設置されている。本実施の形態では、ターゲット側に第１のシャッタ１５Ａが配置され、ステージ３側に第２のシャッタ１５Ｂが配置されているが、第１のシャッタ１５Ａがステージ側に配置され、第２のシャッタ１５Ｂがターゲット側に配置されてもよい。シャッタ１５Ａ，１５Ｂの各々の中心部には、これらシャッタ１５Ａ，１５Ｂを回転させることが可能な回動軸１６が設置されている。
【００４４】
回動軸１６は、第１のシャッタ１５Ａと第２のシャッタ１５Ｂとを相互に独立して回転させることが可能な２軸構造を有している。すなわち、回動軸１６は、第１のシャッタ１５Ａを回動させる第１の軸部１６Ａと、第２のシャッタ１５Ｂを回動させる第２の軸部１５Ｂを有している。第１、第２の軸部１６Ａ、１６Ｂは、それぞれ同軸的に配置されており、中空状の第２の軸部１６Ｂの軸心部に第１の軸部１６Ａが挿通されている。第１の軸部１６Ａは第１のシャッタ１５Ａの中心部を貫通して第２のシャッタ１５Ｂの中心部に固定されており、第２の軸部１６Ｂは第２のシャッタ１５Ｂの中心部に固定されている。第１、第２のシャッタ１５Ａ，１５Ｂの中心部は、ターゲットＴ１〜Ｔ３を通る円の中心にそれぞれ相当する。駆動機構２０は、第１の軸部１６Ａと第２の軸部１６Ｂを相互に独立して回転させることが可能である。
【００４５】
また、スパッタ装置１は、制御ユニット２１を備えている。制御ユニット２１は、駆動機構２０に対して、第１の軸部１６Ａ及び第２の軸部１６Ｂに対する駆動信号を生成し、第１〜第３のターゲットＴ１〜Ｔ３に対する第１のシャッタ１５Ａ及び第２のシャッタ１５Ｂの回転位置を制御する。
【００４６】
図３は、ターゲットＴ１〜Ｔ３とシャッタ機構１４との関係を説明する概略斜視図である。説明を分かりやすくするため、図３においては、ターゲットＴ１〜Ｔ３及びシャッタ１５Ａ，１５Ｂがいずれも基板Ｗの表面に対して平行な平面形状で描かれている。
【００４７】
第１のシャッタ１５Ａは、第１の開口Ｈ１と、第２の開口Ｈ２と、第３の開口Ｈ３と、第１の開口Ｈ１１と第２の開口Ｈ１２の間に位置する第４の開口Ｈ４とを有している。第１〜第４の開口Ｈ１〜Ｈ４は、ターゲットＴ１〜Ｔ３と対応する形状を有している。すなわち、第１〜第４の開口Ｈ１〜Ｈ４はそれぞれ丸孔であり、ターゲットＴ１〜Ｔ３の外径よりもやや大きな内径を有している。本実施の形態では、第１〜第４の開口Ｈ１〜Ｈ４はそれぞれ同一の大きさで形成されている。
【００４８】
第１〜第３の開口Ｈ１〜Ｈ３は、第１〜第３のターゲットＴ１〜Ｔ３と対向し得るように同一円周上に等角度間隔（１２０度間隔）で形成されている。第４の開口Ｈ４は、第１の開口Ｈ１と第２の開口Ｈ２の中間位置における上記円周上に形成されている。したがって、開口Ｈ１〜Ｈ３がそれぞれターゲットＴ１〜Ｔ３と対応する位置に第１のシャッタ１５Ａが回転したとき、開口Ｈ４は、図３に示すようにターゲットＴ１とターゲットＴ２の間に位置することになる。また、開口Ｈ１〜Ｈ３がターゲットＴ１〜Ｔ３と対応しない位置に第１のシャッタ１５Ａが回転したとき、開口Ｈ４は、ターゲットＴ１〜Ｔ３の何れか１つに対応して位置することになる。
【００４９】
一方、第２のシャッタ１５Ｂは、第５の開口Ｈ５と、第６の開口Ｈ６と、第７の開口Ｈ７と、第８の開口Ｈ８と、第９の開口Ｈ９とを有している。第５〜第９の開口Ｈ５〜Ｈ９は、ターゲットＴ１〜Ｔ３と対応する形状を有している。すなわち、第５〜第９の開口Ｈ５〜Ｈ９はそれぞれ丸孔であり、ターゲットＴ１〜Ｔ３の外径よりもやや大きな内径を有している。本実施の形態では、第１〜第９の開口Ｈ１〜Ｈ９はそれぞれ同一の大きさで形成されている。
【００５０】
第５〜第７の開口Ｈ５〜Ｈ７は、第１〜第３のターゲットＴ１〜Ｔ３と対向し得るように同一円周上に等角度間隔（１２０度間隔）で形成されている。第８の開口Ｈ８は、第５の開口Ｈ５と第６の開口Ｈ６の中間位置における上記円周上に形成されている。第９の開口Ｈ９は、第６の開口Ｈ６と第７の開口Ｈ７の中間位置における上記円周上に形成されている。したがって、開口Ｈ５〜Ｈ７がターゲットＴ１〜Ｔ３と対応する位置に第２のシャッタ１５Ｂが回転したとき、開口Ｈ８及びＨ９は、それぞれターゲットＴ１〜Ｔ３の間に位置することになる。また、開口Ｈ８及びＨ９がそれぞれターゲットＴ２及びターゲットＴ１と対応する位置に第２のシャッタ１５Ｂが回転したとき、開口Ｈ５〜Ｈ７は、図３に示すようにターゲットＴ１〜Ｔ３のそれぞれの間に位置することになる。
【００５１】
そして、本実施形態のスパッタ装置１は、処理室６の内部に、真空槽２の内壁面への成膜材料の付着を防止するための防着板１７を備えている。この防着板１７は上下方向に移動可能であり、ステージ３に対する基板Ｗの着脱操作に応じて駆動される。また、基板Ｗに磁性薄膜を形成する場合、成膜時に当該磁性膜の磁化方向を制御するためのマグネット１８がステージ３の上面周縁に適宜配置されていてもよい。
【００５２】
次に、以上のように構成される本実施形態のスパッタ装置１の動作を説明する。
【００５３】
本実施形態のスパッタ装置１は、第１〜第３のターゲットＴ１〜Ｔ３のうち何れか１つ、２つ又は全部のターゲットを使用して基板Ｗの表面に薄膜を形成する。制御ユニット２１は、シャッタ機構１４を駆動することによって、全てのターゲットＴ１〜Ｔ３を基板Ｗ側に開放させる状態と任意の１つ又は２つのターゲットのみを基板側へ開放させる状態とを選択する。
【００５４】
図４は、図３において、基板Ｗ側から第１、第２のシャッタ１５Ａ、１５Ｂを見たときの各シャッタ１５Ａ、１５Ｂの回転位置を示している。図５は、図３において、基板Ｗ側から第１、第２のシャッタ１５Ａ，１５Ｂを介してターゲットＴ１〜Ｔ３側を見たときの状態を示している。
【００５５】
Ｐ１は第１のターゲットＴ１に対応する回転位置、Ｐ２は第２のターゲットＴ２に対応する回転位置、Ｐ３は第３のターゲットＴ３に対応する回転位置をそれぞれ示している。Ｐ４は、第１のターゲットＴ１と第３のターゲットＴ３の中間の回転位置、Ｐ５は、第１のターゲットＴ１と第２のターゲットＴ２の中間の回転位置、Ｐ６は、第２のターゲットＴ２と第３のターゲットＴ３の中間の回転位置をそれぞれ示している。
【００５６】
Ｄａ，Ｄｂは、第１、第２のシャッタ１５Ａ，１５Ｂの回転位置を説明するために便宜的に表した指標である。図４に示すように、第１のシャッタ１５Ａに関しては、指標Ｄａが回転位置Ｐ３を向いているとき、第１の開口Ｈ１は第１のターゲットＴ１に、第２の開口Ｈ２は第２のターゲットＴ２に、そして、第３の開口Ｈ３は第３のターゲットＴ３にそれぞれ対向している。また、第２のシャッタ１５Ｂに関しては、指標Ｄｂが回転位置Ｐ３を向いているとき、第８の開口Ｈ８は第１のターゲットＴ１に、そして、第９の開口Ｔ９は第２のターゲットＴ２にそれぞれ対向している（図５）。
【００５７】
したがって、第１のシャッタ１５Ａと第２のシャッタ１５Ｂがそれぞれ図４に示す回転位置関係にある場合、基板Ｗから見ると、開口Ｈ１及びＨ８を介して第１のターゲットＴ１が開放された状態にあり、開口Ｈ２及びＨ９を介して第２のターゲットＴ２が開放された状態にある。また、第３のターゲットＴ３は第２のシャッタ１５Ｂによって閉塞された状態にある。
【００５８】
本実施形態のスパッタ装置１は、ターゲットＴ１〜Ｔ３を用いた薄膜形成に先立って、使用するターゲットを予備放電して当該ターゲットの表面を清浄化するように遮蔽板１５Ａ，１５Ｂの回転位置を制御する。すなわち、ターゲットの予備放電時、放電により発生するスパッタ粒子が基板Ｗへ到達することを防止するため、制御ユニット２１は、予備放電されるターゲットを遮蔽できるように第１及び第２のうち少なくとも何れかのシャッタ１５Ａ，１５Ｂの回転位置を制御する。
【００５９】
以下、使用するターゲットの組み合わせに応じて、成膜時（放電時）及び予備放電時における各シャッタ１５Ａ，１５Ｂの回転位置の制御例を説明する。なお、各シャッタ１５Ａ，１５Ｂの回転位置の制御例は以下の例に限定されるものではない。
【００６０】
［ターゲットＴ１の単独使用時］
図６及び図７は、第１のターゲットＴ１の単独使用時における各シャッタ１５Ａ、１５Ｂの回転位置の組み合わせの一例を示している。
【００６１】
図６に示すように、ターゲットＴ１の単独での予備放電時、第１のシャッタ１５Ａはその指標Ｄａが回転位置Ｐ６に対応する位置に回転され、第２のシャッタ１５Ｂはその指標Ｄｂが回転位置Ｐ１に対応する位置に回転される。その結果、Ｐ１からＰ３に位置するターゲットＴ１〜Ｔ３はそれぞれ第１、第２のシャッタ１５Ａ、１５Ｂによって基板Ｗ側から遮蔽された状態とされる。この状態で、ターゲットＴ１の表面にマグネトロン放電を発生させる。これにより、ターゲットＴ１は、プラズマ中のイオンによりスパッタされて、清浄化される。
【００６２】
予備放電後、図７に示すように、第１のシャッタ１５Ａはその回転位置が維持され、第２のシャッタ１５Ｂはその指標Ｄｂが回転位置Ｐ４に対応する位置に回転される。その結果、第１のターゲットＴ１は、第４及び第５の開口Ｈ４、Ｈ５を介して基板Ｗ側に向かって開放された状態とされる。この状態で、ターゲットＴ１の表面にマグネトロン放電を発生させることで、ターゲットＴ１がスパッタされる。これにより、ターゲットＴ１の構成材料でなる薄膜が基板Ｗの表面に形成される。
【００６３】
ターゲットＴ１を用いた薄膜形成の際に適用可能な他の実施形態として、図７において第２のシャッタ１５Ｂをその指標Ｄｂが回転位置Ｐ６に対応する位置に回転させる方法と、Ｄｂが回転位置Ｐ５に対応する位置に回転させる方法とがある。前者の場合、第１のターゲットＴ１は、第４及び第６の開口Ｈ４、Ｈ６を介して基板Ｗ側に開放される。後者の場合、第１のターゲットＴ１は、第４及び第７の開口Ｈ４、Ｈ７を介して基板Ｗ側に開放される。これらの方法によっても、ターゲットＴ１の構成材料でなる薄膜を基板Ｗの表面に形成することが可能である。
【００６４】
［ターゲットＴ２の単独使用時］
図８及び図９は、第２のターゲットＴ２の単独使用時における各シャッタ１５Ａ，１５Ｂの回転位置の組み合わせの一例を示している。
【００６５】
図８に示すように、ターゲットＴ２の単独での予備放電時、第１のシャッタ１５Ａはその指標Ｄａが回転位置Ｐ４に対応する位置に回転され、第２のシャッタ１５Ｂはその指標Ｄｂが回転位置Ｐ２に対応する位置に回転される。その結果、Ｐ１からＰ３に位置するターゲットＴ１〜Ｔ３はそれぞれ第１、第２のシャッタ１５Ａ、１５Ｂによって基板Ｗ側から遮蔽された状態とされる。この状態で、ターゲットＴ２の表面にマグネトロン放電を発生させる。これにより、ターゲットＴ２は、プラズマ中のイオンによりスパッタされて、清浄化される。
【００６６】
予備放電後、図９に示すように、第１のシャッタ１５Ａはその回転位置が維持され、第２のシャッタ１５Ｂはその指標Ｄｂが回転位置Ｐ５に対応する位置に回転される。その結果、第２のターゲットＴ２は、第４及び第５の開口Ｈ４、Ｈ５を介して基板Ｗ側に向かって開放された状態とされる。この状態で、ターゲットＴ２の表面にマグネトロン放電を発生させることで、ターゲットＴ２がスパッタされる。これにより、ターゲットＴ２の構成材料でなる薄膜が基板Ｗの表面に形成される。
【００６７】
ターゲットＴ２を用いた薄膜形成の際に適用可能な他の実施形態として、図９において第２のシャッタ１５Ｂをその指標Ｄｂが回転位置Ｐ４に対応する位置に回転させる方法と、Ｄｂが回転位置Ｐ６に対応する位置に回転させる方法とがある。前者の場合、第２のターゲットＴ２は、第４及び第６の開口Ｈ４、Ｈ６を介して基板Ｗ側に開放される。後者の場合、第１のターゲットＴ１は、第４及び第７の開口Ｈ４、Ｈ７を介して基板Ｗ側に開放される。これらの方法によっても、ターゲットＴ２の構成材料でなる薄膜を基板Ｗの表面に形成することが可能である。
【００６８】
［ターゲットＴ３の単独使用時］
図１０及び図１１は、第３のターゲットＴ３の単独使用時における各シャッタ１５Ａ，１５Ｂの回転位置の組み合わせの一例を示している。
【００６９】
図１０に示すように、ターゲットＴ３の単独での予備放電時、第１のシャッタ１５Ａはその指標Ｄａが回転位置Ｐ５に対応する位置に回転され、第２のシャッタ１５Ｂはその指標Ｄｂが回転位置Ｐ３に対応する位置に回転される。その結果、Ｐ１からＰ３に位置するターゲットＴ１〜Ｔ３はそれぞれ第１、第２のシャッタ１５Ａ、１５Ｂによって基板Ｗ側から遮蔽された状態とされる。この状態で、ターゲットＴ３の表面にマグネトロン放電を発生させる。これにより、ターゲットＴ３は、プラズマ中のイオンによりスパッタされて、清浄化される。
【００７０】
予備放電後、図１１に示すように、第１のシャッタ１５Ａはその回転位置が維持され、第２のシャッタ１５Ｂはその指標Ｄｂが回転位置Ｐ６に対応する位置に回転される。その結果、第３のターゲットＴ３は、第４及び第５の開口Ｈ４、Ｈ５を介して基板Ｗ側に向かって開放された状態とされる。この状態で、ターゲットＴ３の表面にマグネトロン放電を発生させることで、ターゲットＴ３がスパッタされる。これにより、ターゲットＴ３の構成材料でなる薄膜が基板Ｗの表面に形成される。
【００７１】
ターゲットＴ３を用いた薄膜形成の際に適用可能な他の実施形態として、図１１において第２のシャッタ１５Ｂをその指標Ｄｂが回転位置Ｐ５に対応する位置に回転させる方法と、Ｄｂが回転位置Ｐ４に対応する位置に回転させる方法とがある。前者の場合、第３のターゲットＴ３は、第４及び第６の開口Ｈ４、Ｈ６を介して基板Ｗ側に開放される。後者の場合、第３のターゲットＴ３は、第４及び第７の開口Ｈ４、Ｈ７を介して基板Ｗ側に開放される。これらの方法によっても、ターゲットＴ３の構成材料でなる薄膜を基板Ｗの表面に形成することが可能である。
【００７２】
［ターゲットＴ１とＴ２の同時使用時］
図１２及び図１３は、第１のターゲットＴ１と第２のターゲットＴ２の同時使用時における各シャッタ１５Ａ，１５Ｂの回転位置の組み合わせの一例を示している。
【００７３】
図１２に示すように、ターゲットＴ１及びＴ２の同時予備放電時、第１のシャッタ１５Ａはその指標Ｄａが回転位置Ｐ５に対応する位置に回転され、第２のシャッタ１５Ｂはその指標Ｄｂが回転位置Ｐ３に対応する位置に回転される。その結果、Ｐ１からＰ３に位置するターゲットＴ１〜Ｔ３はそれぞれ第１、第２のシャッタ１５Ａ，１５Ｂによって基板Ｗ側から遮蔽された状態とされる。この状態で、ターゲットＴ１及びＴ２の表面に同時にマグネトロン放電を発生させる。これにより、ターゲットＴ１及びＴ２は、プラズマ中のイオンによりスパッタされて、清浄化される。
【００７４】
予備放電後、図１３に示すように、第１のシャッタ１５Ａはその指標Ｄａが回転位置Ｐ１に対応する位置に回転され、第２のシャッタ１５Ｂはその回転位置が維持される。その結果、ターゲットＴ１は、第３及び第８の開口Ｈ３、Ｈ８を介して基板Ｗ側に向かって開放された状態とされ、ターゲットＴ２は、第１及び第９の開口Ｈ１、Ｈ９を介して基板Ｗ側に向かって開放された状態とされる。この状態で、ターゲットＴ１及びＴ２の表面に同時にマグネトロン放電を発生させることで、ターゲットＴ１及びＴ２がスパッタされる。これにより、ターゲットＴ１及びＴ２の構成材料を含有する２元系材料の薄膜が基板Ｗの表面に形成される。
【００７５】
［ターゲットＴ２とＴ３の同時使用時］
図１４及び図１５は、第２のターゲットＴ２と第３のターゲットＴ３の同時使用時における各シャッタ１５Ａ，１５Ｂの回転位置の組み合わせの一例を示している。
【００７６】
図１４に示すように、ターゲットＴ２及びＴ３の同時予備放電時、第１のシャッタ１５Ａはその指標Ｄａが回転位置Ｐ６に対応する位置に回転され、第２のシャッタ１５Ｂはその指標Ｄｂが回転位置Ｐ１に対応する位置に回転される。その結果、Ｐ１からＰ３に位置するターゲットＴ１〜Ｔ３はそれぞれ第１、第２のシャッタ１５Ａ，１５Ｂによって基板Ｗ側から遮蔽された状態とされる。この状態で、ターゲットＴ２及びＴ３の表面に同時にマグネトロン放電を発生させる。これにより、ターゲットＴ２及びＴ３は、プラズマ中のイオンによりスパッタされて、清浄化される。
【００７７】
予備放電後、図１５に示すように、第１のシャッタ１５Ａはその指標Ｄａが回転位置Ｐ２に対応する位置に回転され、第２のシャッタ１５Ｂはその回転位置が維持される。その結果、ターゲットＴ２は、第３及び第８の開口Ｈ３、Ｈ８を介して基板Ｗ側に向かって開放された状態とされ、ターゲットＴ３は、第１及び第９の開口Ｈ１、Ｈ９を介して基板Ｗ側に向かって開放された状態とされる。この状態で、ターゲットＴ２及びＴ３の表面に同時にマグネトロン放電を発生させることで、ターゲットＴ２及びＴ３がスパッタされる。これにより、ターゲットＴ２及びＴ３の構成材料を含有する２元系材料の薄膜が基板Ｗの表面に形成される。
【００７８】
［ターゲットＴ１とＴ３の同時使用時］
図１６及び図１７は、第１のターゲットＴ１と第３のターゲットＴ３の同時使用時における各シャッタ１５Ａ，１５Ｂの回転位置の組み合わせの一例を示している。
【００７９】
図１６に示すように、ターゲットＴ１及びＴ３の同時予備放電時、第１のシャッタ１５Ａはその指標Ｄａが回転位置Ｐ４に対応する位置に回転され、第２のシャッタ１５Ｂはその指標Ｄｂが回転位置Ｐ２に対応する位置に回転される。その結果、Ｐ１からＰ３に位置するターゲットＴ１〜Ｔ３はそれぞれ第１、第２のシャッタ１５Ａ，１５Ｂによって基板Ｗ側から遮蔽された状態とされる。この状態で、ターゲットＴ１及びＴ３の表面に同時にマグネトロン放電を発生させる。これにより、ターゲットＴ１及びＴ３は、プラズマ中のイオンによりスパッタされて、清浄化される。
【００８０】
予備放電後、図１７に示すように、第１のシャッタ１５Ａはその指標Ｄａが回転位置Ｐ３に対応する位置に回転され、第２のシャッタ１５Ｂはその回転位置が維持される。その結果、ターゲットＴ１は、第１及び第９の開口Ｈ１、Ｈ９を介して基板Ｗ側に向かって開放された状態とされ、ターゲットＴ３は、第３及び第８の開口Ｈ３、Ｈ８を介して基板Ｗ側に向かって開放された状態とされる。この状態で、ターゲットＴ１及びＴ３の表面に同時にマグネトロン放電を発生させることで、ターゲットＴ１及びＴ３がスパッタされる。これにより、ターゲットＴ１及びＴ３の構成材料を含有する２元系材料の薄膜が基板Ｗの表面に形成される。
【００８１】
［ターゲットＴ１、Ｔ２、Ｔ３の同時使用時］
図１８及び図１９は、第１のターゲットＴ１と第２のターゲットＴ２と第３のターゲットＴ３の同時使用時における各シャッタ１５Ａ，１５Ｂの回転位置の組み合わせの一例を示している。
【００８２】
図１８に示すように、ターゲットＴ１〜Ｔ３の同時予備放電時、第１のシャッタ１５Ａはその指標Ｄａが回転位置Ｐ６に対応する位置に回転され、第２のシャッタ１５Ｂはその指標Ｄｂが回転位置Ｐ１に対応する位置に回転される。その結果、Ｐ１からＰ３に位置するターゲットＴ１〜Ｔ３はそれぞれ第１、第２のシャッタ１５Ａ，１５Ｂによって基板Ｗ側から遮蔽された状態とされる。この状態で、ターゲットＴ１〜Ｔ３の表面に同時にマグネトロン放電を発生させる。これにより、ターゲットＴ１〜Ｔ３は、プラズマ中のイオンによりスパッタされて、清浄化される。
【００８３】
予備放電後、図１９に示すように、第１のシャッタ１５Ａはその指標Ｄａが回転位置Ｐ２に対応する位置に回転され、第２のシャッタ１５Ｂはその指標Ｄｂが回転位置Ｐ４に対応する位置に回転される。その結果、ターゲットＴ１は、第２及び第５の開口Ｈ２、Ｈ５を介して基板Ｗ側に向かって開放された状態とされ、ターゲットＴ２は、第３及び第６の開口Ｈ３、Ｈ６を介して基板Ｗ側に向かって開放された状態とされる。さらに、ターゲットＴ３は、第１及び第７の開口Ｈ１、Ｈ７を介して基板Ｗ側に向かって開放された状態とされる。この状態で、ターゲットＴ１〜Ｔ３の表面に同時にマグネトロン放電を発生させることで、ターゲットＴ１〜Ｔ３がスパッタされる。これにより、ターゲットＴ１〜Ｔ３の構成材料を含有する３元系材料の薄膜が基板Ｗの表面に形成される。
【００８４】
上述したような各シャッタ１５Ａ，１５Ｂの組み合わせ例を図２０にまとめて示す。ターゲットの項目中、「○」は使用、「×」は非使用、放電時の回転位置Ｐ１〜Ｐ６は、各シャッタ１５Ａ，１５Ｂの指標Ｄａ，Ｄｂの位置をそれぞれ表している。
【００８５】
以上のように、本実施形態のスパッタ装置１においては、第１〜第３のターゲットＴ１〜Ｔ３に対して、第１〜第４の開口Ｈ１〜Ｈ４を有する第１のシャッタ１５Ａと、第５〜第７の開口Ｈ５〜Ｈ７を有する第２のシャッタ１５Ｂの回転位置が各々制御される。これにより、全てのターゲットに対する同時スパッタによる薄膜形成と、個々のターゲットに対する個別スパッタによる薄膜形成が可能となる。
【００８６】
また、本実施形態のスパッタ装置１においては、第２のシャッタ１５Ｂを第８、第９の開口Ｈ８、Ｈ９が第１〜第３の何れか２つのターゲットと対応する位置に回転させることができる。この場合、第１のシャッタ１５Ａは、第１〜第３の開口Ｈ１〜Ｈ３のうち何れか２つの開口が上記２つのターゲットを対応する位置に回転させられる。これにより、全てのターゲットの同時スパッタによる薄膜形成と、任意の２つのターゲットの同時スパッタによる薄膜形成と、個々のターゲットに対する個別スパッタによる薄膜形成が可能となる。
【００８７】
さらに、本実施形態のスパッタ装置１によれば、薄膜形成の前に、基板を汚染することなく、使用するターゲットの予備放電を実行することが可能である。これにより、ターゲットの表面を清浄化できるので、異種材料でなる各ターゲットＴ１〜Ｔ３間におけるクロスコンタミネーションの発生を抑制することができる。
【００８８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００８９】
例えば以上の実施形態では、ターゲットを３つ有するスパッタ装置１を例に挙げて説明した。これに代えて、４つ以上のターゲットを有するスパッタ装置にも本発明は適用可能である。この場合、第１、第２のシャッタは、少なくとも、上記４つ以上のターゲットに対応する位置に、ターゲットの数に対応する数の開口を有する。そして、各々のシャッタについて、例えば、４つの開口のうち隣接する任意の２つの開口の間に少なくとも１つの開口を別途設ければよい。
【００９０】
また、以上の実施形態では、第１〜第３のスパッタカソード５Ａ〜５Ｃをマグネトロン放電型スパッタカソードで構成したが、勿論これに限られない。さらに、ターゲットＴ１〜Ｔ３の構成材料は、磁性多層膜を構成する各種材料に限られず、他の電子材料あるいは光学薄膜の作製にも、本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１  スパッタ装置
２  真空槽
３  ステージ
５Ａ〜５Ｃ  スパッタカソード
６  処理室
１４  シャッタ機構
１５Ａ  第１のシャッタ
１５Ｂ  第２のシャッタ
１６  回動軸
２０  駆動軸
２１  制御ユニット
Ｈ１〜Ｈ９  第１〜第９の開口
Ｔ１〜Ｔ３  第１〜第３のターゲット
Ｗ  基板
【図１】
0005503905.tif 000002
【図２】
0005503905.tif 000003
【図３】
0005503905.tif 000004
【図４】
0005503905.tif 000005
【図５】
0005503905.tif 000006
【図６】
0005503905.tif 000007
【図７】
0005503905.tif 000008
【図８】
0005503905.tif 000009
【図９】
0005503905.tif 000010
【図１０】
0005503905.tif 000011
【図１１】
0005503905.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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