(57)【要約】【課題】成膜とアニールを繰返し行うことにより結晶粒の安定化が図れ、かつ複数枚のウェハのセットが可能なターンテーブルを有する構成により、複数枚を同時に成膜できるスパッタリング装置を提供することを目的とする。【解決手段】真空チャンバー６ａと真空ベース６ｂでなる真空槽１の内部に複数枚のウェハ５を載置できるターンテーブル３と、ターンテーブル３に載置されるウェハ５の数量と同一のヒータ２と、複数個のターゲット１２と、ターゲット１２を円周上に囲む内防着板８と、その外周を囲む外防着板９を有し、１枚のウェハ５にスパッタリングによる成膜とアニールを、ターンテーブル３を所定角度回転させることにより繰り返し行うとともに同時に複数枚の処理が可能な構成とする。【選択図】図１
2006336085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の真空に設定かつ維持できる真空槽と、この真空槽内にあってスパッタリングにより成膜されるウェハを載置するウェハホルダーと、このウェハホルダーを成膜するカソードに順次移動させる複数のウェハホルダーを載置できるターンテーブルと、前記ウェハホルダーに対向して配設されたターゲットに電極を介して高周波電力を印加する電源と、前記ウェハホルダーに載置されたウェハを加熱するヒータとを備え、膜を形成するスパッタリングと加熱によるアニールを順次繰返して成膜することを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
ＮＣ制御可能なモータにより駆動されるターンテーブルを有し、このターンテーブルに載置されたウェハを、間欠送りや連続回転および静止状態にて成膜を可能とすることを特徴とする請求項１記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
搭載台および電極である２基以上のカソードを有し、各々のカソードに対し独立して印加高周波電力における設定電力までの時間を、任意に設定あるいは変更できることを特徴とする請求項１記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
順次放電の開始および順次放電の停止を行う複数個のカソードを有することを特徴とする請求項１記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
ターゲット周辺に同心円状に設けた円形の防着板が２枚以上設置され、外側の防着板の高さが内側の防着板の高さより０．５〜２０ｍｍ高くすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のスパッタリング装置。
【請求項６】
ウェハをフローティング状態にできるターンテーブルおよびウェハホルダーを有する構成とすることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のスパッタリング装置。
【請求項７】
ターンテーブルの上面に載置されたウェハを間にして電極と反対側にヒータを配設し、前記ウェハとヒータの間にウェハホルダーとともに移動自在で、前記ヒータの熱を保持均一化するためのセラミック材でなる板を設けることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のスパッタリング装置。
【請求項８】
ターゲット周辺に防着板が２枚以上設置され、外側の防着板の表面に導電性で表面粗さが大きくなる表面処理を施し、外側の防着板の表面積を他の防着板の表面積より大きくすることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のスパッタリング装置。
【請求項９】
防着板表面にディンプル加工を施し、外側の防着板の表面積を他の防着板の表面積より大きくすることを特徴とする請求項５あるいは８に記載のスパッタリング装置。
【請求項１０】
直径がシース厚み以上かつ２０ｍｍ以内で、深さがその直径の２倍未満とした複数の穴を外側の防着板に加工し設けることを特徴とする請求項５あるいは８に記載のスパッタリング装置。
【請求項１１】
防着板表面に導電性材料の溶射を施し、外側の防着板の表面積を他の防着板の表面積より大きくすることを特徴とする請求項５あるいは８に記載のスパッタリング装置。
【請求項１２】
スパッタリングに必要なガスをアースシールド内のガス流路を経由してターゲットの直上に噴出させることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のスパッタリング装置。
【請求項１３】
ターンテーブルの上面に載置されているウェハのうち、少なくとも１枚にプリスパッタ中の成膜を形成させることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のスパッタリング装置。
【請求項１４】
プリスパッタリング中における成膜を、ターンテーブルの上面におけるダミーのウェハホルダーに形成させることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のスパッタリング装置。
【請求項１５】
ターゲットの表面と側面に対し、シース距離よりも小さい隙間を設けたプレートを、ターゲットを囲うように設けることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のスパッタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種のスパッタリング、特に酸化物などの絶縁体を成膜する際に、安定かつ高精度の成膜を行うことができるスパッタリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種のスパッタリング装置について図９を用いて説明する。真空槽を構成する真空チャンバー５１には排気口５８が設けられ、真空チャンバー５１は排気口５８にて真空排気できるようになっており、また真空チャンバー５１にはガス導入口５７が設けられており、このガス導入口５７から、必要かつ所定のガスを導入することができる構成となっている。
【０００３】
真空チャンバー５１には、真空チャンバー５１とは絶縁された状態でバッキングプレート５２が配置され、バッキングプレート５２の真空チャンバー５１の内部に面する側面には、ターゲット５３の表面に対向するようにアースシールドである防着板５６が配置されている。
【０００４】
真空チャンバー５１の内部底面における載置台５５の周囲の所定箇所には、対向電極６１が配置され、真空チャンバー５１の内部側面の近傍には防着板５９が設けられている。
【０００５】
防着板５９は、防着板５９の上端部が真空チャンバー５１の内部上方の側面に固定され、また防着板５９の下端部が対向電極６１の表面近傍に位置し、真空チャンバー５１の内部側面に近接し、かつ内部側面と平行の状態となるように配置されている。
【０００６】
真空チャンバー５１の外部には高周波電源５４が設けられ、この高周波電源５４はバッキングプレート５２に電気的に接続されており、高周波電源５４を起動すると、バッキングプレート５２を介してターゲット５３に高周波電力を供給することができる構成となっている。
【０００７】
前記構成のスパッタリング装置で成膜するには、まず、真空チャンバー５１の内部を真空排気し、真空状態を維持しながらウェハ６０を真空チャンバー５１の内部に搬入し、載置台５５の表面の所定箇所に載置する。
【０００８】
次に、ガス導入口５７から、スパッタガスとしてアルゴンガスと酸素ガスをそれぞれ真空チャンバー５１に導入し、内部の圧力を所定の圧力に調整し設定する。その状態で高周波電源５４を起動し高周波電力を供給すると、真空チャンバー５１の内部で放電が発生し、その放電によりターゲット５３がスパッタリングされる。
【０００９】
スパッタリングされたターゲット５３は、ターゲット５３の直下に配置されたウェハ６０の表面方向に飛来し、ウェハ６０にターゲット５３の薄膜が成膜されることになる。
【００１０】
ウェハ６０の表面に所定の膜厚の薄膜が成膜されたら、高周波電源５４による高周波電力の供給を停止し、スパッタガスであるアルゴンガスと酸素ガスの導入を止めてスパッタリングの処理を終了し、真空チャンバー５１の内部の真空状態を維持しながら処理済みの被スパッタ体であるウェハ６０を真空チャンバー５１の外へ取り出す。
【００１１】
引き続き、真空チャンバー５１の内部の真空状態を維持しながら新規のウェハ６０を真空チャンバー５１の内へと搬入し、前記で説明した成膜処理と同じ操作を行う。この成膜処理を繰返すことにより、複数の被スパッタ体であるウェハ６０に連続的にターゲット材を所定の膜厚で成膜することができるのである。
【００１２】
なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００２−３８２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、前記従来のスパッタリング装置では単一真空チャンバー内に１枚のウェハをセットし、成膜をしながらウェハの加熱を行う構成となっており、成膜とアニールの繰り返しによる結晶粒の安定化を単一真空チャンバー内でできないのに加えて、１枚／バッチしか処理できないという課題を有していた。
【００１４】
本発明は、前記課題を解決しようとするものであり、成膜とアニールを繰返し行うことにより結晶粒の安定化が図れ、かつ複数枚のウェハのセットが可能なターンテーブルを有する構成とすることにより、複数枚のウェハを同時に安定かつ高精度に成膜できるスパッタリング装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【００１６】
本発明の請求項１に記載の発明は、特に、所定の真空に設定かつ維持できる真空槽と、この真空槽内にあってスパッタリングにより成膜されるウェハを載置するウェハホルダーと、このウェハホルダーを成膜するカソードに順次移動させる複数のウェハホルダーを載置できるターンテーブルと、前記ウェハホルダーに対向して配設されたターゲットに電極を介して高周波電力を印加する電源と、前記ウェハホルダーに載置されたウェハを加熱するヒータからなり、膜を形成するスパッタリングと加熱によるアニールを順次繰返して成膜するという構成を有しており、これにより、成膜とアニールを同一真空チャンバー内で行うことができ、スパッタリングにおける結晶粒を安定化できるという作用効果を有する。
【００１７】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、ＮＣ制御可能なモータにより駆動されるターンテーブルを有し、このターンテーブルに載置されたウェハを、間欠送りや連続回転および静止状態にて成膜を可能とする構成であり、これにより、ウェハをターンテーブル上の任意の箇所に位置決めすることが可能で、成膜前に印加するウェハへの予備加熱の時間、および成膜直後のアニールの時間を任意に設定変更でき、結晶の安定化を制御できるという作用効果を有する。
【００１８】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、搭載台および電極である２基以上のカソードを有し、各々のカソードに対し独立して印加高周波電力における設定電力までの時間を、任意に設定あるいは変更できるという構成を有しており、これにより、瞬時に所定の高周波電力が印加可能な金属材などのターゲットにおいては瞬時に印加し、瞬時に印加するとターゲットにダメージを与え、破損する恐れがある絶縁体などにおいては、所定時間をかけ所定の高周波電力まで漸次印加することができるため、ターゲット毎に最適なスローアップ時間を設定でき、生産性の向上とターゲットの破損を防止できるという作用効果を有する。
【００１９】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、順次放電の開始および順次放電の停止を行う複数個のカソードを有するという構成を有しており、これにより、ターンテーブル上のウェハトレイに載置されたウェハは、全てにおいて同一の順序で成膜され、ウェハ間でのバラツキを抑制することができるという作用効果を有する。
【００２０】
本発明の請求項５に記載の発明は、特に、ターゲット周辺に同心円状に設けた円形の防着板が２枚以上設置され、外側の防着板の高さが内側の防着板の高さより０．５〜２０ｍｍ高くするという構成を有しており、これにより、内側の防着板に絶縁膜が付着し、放電に必要なアノード部が内側の防着板にその機能が期待できなくなっても、プラズマにさらされ、絶縁膜が付着していない外側の防着板により、安定した放電が維持できるという作用効果を有する。
【００２１】
本発明の請求項６に記載の発明は、特に、ウェハをフローティング状態にできるターンテーブルおよびウェハホルダーを有する構成とするもので、これにより、ターンテーブル、ウェハトレイおよびウェハに絶縁物が成膜される前に導電性であったものが、成膜するに従い絶縁体となることにより成膜状態が変化し、結果として成膜した膜の結晶性が変化するのを抑制するという作用効果を有する。
【００２２】
本発明の請求項７に記載の発明は、特に、ターンテーブルの上面に載置されたウェハを間にして電極と反対側にヒータを配設し、前記ウェハとヒータの間にウェハホルダーとともに移動自在で、前記ヒータの熱を保持均一化するためのセラミック材でなる板を設けるという構成を有しており、これにより、ウェハの温度分布の均一性を良くするとともに、ヒータ直下から次のヒータに移動する際のウェハの温度低下を防ぐという作用効果を有する。
【００２３】
本発明の請求項８に記載の発明は、特に、ターゲット周辺に防着板が２枚以上設置され、外側の防着板の表面に導電性で表面粗さが大きくなる表面処理を施し、外側の防着板の表面積を他の防着板の表面積より大きくするという構成を有しており、これにより、成膜時にターゲットのマイナスバイアスの電位を下げることが可能となり、絶縁体膜など安定した組成の成膜ができるという作用効果を有する。
【００２４】
本発明の請求項９に記載の発明は、特に、防着板表面にディンプル加工を施し、外側の防着板の表面積を他の防着板の表面積より大きくするという構成を有しており、これにより、同一外形の防着板に対しても外側の表面積を大きくすることができ、成膜時にターゲットのマイナスバイアスの電位を下げることが可能で、絶縁体膜など安定した組成の成膜ができるという作用効果を有する。
【００２５】
本発明の請求項１０に記載の発明は、特に、直径がシース厚み以上かつ２０ｍｍ以内で、深さがその直径の２倍未満とした複数の穴を外側の防着板に加工し設けるという構成を有しており、これにより、外側の防着板の表面積を大きくすることができ、成膜時にターゲットのマイナスバイアスの電位を下げることが可能で、絶縁体膜など安定した組成の成膜ができるという作用効果を有する。
【００２６】
本発明の請求項１１に記載の発明は、特に、防着板表面に導電性材料の溶射を施し、外側の防着板の表面積を他の防着板の表面積より大きくするという構成を有しており、これにより、外側の防着板の表面積を大きくすることができ、成膜時にターゲットのマイナスバイアスの電位を下げることが可能で、絶縁体膜など安定した組成の成膜ができるという作用効果を有する。
【００２７】
本発明の請求項１２に記載の発明は、特に、スパッタリングに必要なガスをアースシールド内のガス流路を経由してターゲットの直上に噴出させるという構成を有しており、これにより、複数枚の防着板で囲まれた放電空間に対して効率的にガス導入を行うことができ、ターゲットとウェハがさらされている空間において、プラズマの安定化が図れ、成膜状態を安定にすることができるという作用効果を有する。
【００２８】
本発明の請求項１３に記載の発明は、特に、ターンテーブルの上面に載置されているウェハのうち、少なくとも１枚にプリスパッタ中の成膜を形成させるという構成を有しており、これにより、ターゲットに高周波電力を印加中、あるいはプリスパッタ中には、常に決められ設定されたウェハに成膜するのであり、成膜初期で発生する不純な膜を１枚をウェハに着膜させ、それ以外のウェハは常に安定した状態で所定の成膜ができるという作用効果を有する。
【００２９】
本発明の請求項１４に記載の発明は、特に、プリスパッタリング中における成膜を、ターンテーブルの上面におけるダミーのウェハホルダーに形成させるという構成を有しており、これにより、ターゲットに高周波電力を印加中、あるいはプリスパッタ中には常に所定のダミー用のウェハトレイに成膜するものであり、成膜初期で発生する不純な膜をダミートレイに着膜させ、それ以外のウェハは常に安定した状態で所定の成膜ができるという作用効果を有する。
【００３０】
本発明の請求項１５に記載の発明は、特に、ターゲットの表面と側面に対し、シース距離よりも小さい隙間を設けたプレートを、ターゲットを囲うように設けるという構成を有しており、これにより、ターゲットに高周波電力を印加中に発生するターゲット側面での放電を抑制でき、ターゲット側面で発生する異常放電によるターゲットのダメージや、ターゲットの破損を防止するという作用効果を有する。
【発明の効果】
【００３１】
本発明のスパッタリング装置は、真空槽と、２つ以上のウェハホルダーと、ウェハホルダーを順次成膜するカソードに移動させるターンテーブルと、ウェハホルダーに対向して配設された電極に高周波電力を供給する高周波電源と、ウェハを加熱するヒータを有する構成であり、所定の膜を形成する成膜と成膜した膜の結晶性を成長させるアニールを繰返すことが可能であり、スパッタリングによる安定した高精度の膜が形成できるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１，２，５〜７，１２および１５に記載の発明について図面を参照しながら説明する。
【００３３】
図１は本発明の実施の形態１におけるスパッタリング装置の要部構成概要図、図２は同装置のターンテーブルにおける概要平面図、図３は同装置の放電空間の要部構成概要図、そして図４は同装置の防着板の要部構成概要図である。
【００３４】
本実施の形態１におけるスパッタリング装置においては、気密構造の真空チャンバー６ａと基盤である真空ベース６ｂにより真空槽１を構成しており、その真空槽１の底部には真空排気管１８が配設され、その真空排気管１８には真空排気バルブ１５と真空排気系（図示せず）とが接続配管されており、真空排気系を駆動させるとともに真空排気バルブ１５を開放することにより、真空槽内を真空排気し所定の真空の雰囲気にするものである。
【００３５】
真空槽１にはガス導入管７が接続配管されており、ガス導入系（図示せず）とはガス導入バルブ１７により仕切られ区分されており、ガス導入バルブ１７を開放することにより真空槽内に所定ガスを導入することができる。
【００３６】
真空槽１の真空度の調整は、ガス導入バルブ１７により、マスフローメータ（図示せず）で設定された量だけ真空槽内に供給されるスパッタガスにより真空度が低下するのに対し、真空排気バルブ１５の開度を調整することにより行うものであり、真空度を所望の値（例えば０．１Ｐａ〜０．５Ｐａの任意の値）に設定することができる構成となっている。
【００３７】
真空ベース６ｂには搭載台および電極であるカソード１６が配設固定され、カソード１６には真空ベース６ｂとは絶縁された状態で電極となるバッキングプレート１１が搭載固定されており、またバッキングプレート１１の上面、すなわち真空チャンバー６ａに面する側には、成膜する材料の絶縁体からなるターゲット１２が配置されており、ターゲット１２の周囲にはターゲット押え２３が配設されている。
【００３８】
またターゲット１２の周囲には、真空チャンバー６ａと同電位のアースリング１０が囲うように配設され、さらに図３および図４に示すようにアースリング１０には、ターゲット１２と同心円上に内防着板８と、内防着板８より０．５ｍｍ〜２０ｍｍ背の高い外防着板９が真空チャンバー６ａと同電位として配設されており、これらがスパッタリングにおける際のアース（接地）としての役目を果たすように構成されている。
【００３９】
真空槽１には、ターゲット１２に対向してシリコン基材やＭｇＯ基板などでなるウェハ５を載置したウェハホルダー４が配置されており、ウェハホルダー４は真空チャンバー６ａとは絶縁された状態のターンテーブル３の上面に載置されている。
【００４０】
ターンテーブル３は、その中心部を一端にて固定している軸１９をＮＣ制御のモータ１３による駆動で、連続回転、間欠回転あるいは所定の位置決めを自由に行うことができる。
【００４１】
前記の構成および動作により、ウェハ５は真空槽１の内部に複数ある任意のターゲット１２と対向した位置への移動および所定の位置決めをすることが可能となっている。
【００４２】
さらにターゲット１２に対向した位置におけるウェハ５の直上には、ヒータ２が配設されており、成膜中あるいは成膜する直前でのウェハ５への加熱が可能となる構成としている。
【００４３】
真空槽１の内部にあるバッキングプレート１１には高周波電源１４が電気的に接続されており、高周波電源１４を起動すると、バッキングプレート１１を介してターゲット１２に高周波電力を供給することができるのである。
【００４４】
なお、均熱板２１はヒータ２とウェハ５の間に配設され、ウェハ５全体を均一に加熱するためのものでセラミック材などから構成されている。ガス供給孔２２はガス導入管７の先端に接続され、真空槽１内に所定のスパッタガスを供給するものであり、導入管７を含めてアースシールド内のガス流路を構成しており、ガス流路を経由してターゲット１２の直上にスパッタガスを噴出させるものである。
【００４５】
なお図２に膜が生成される箇所（位置）である成膜ポジション２４、同じくアニールが行われる箇所（位置）であるアニールポジション２５を示す。
【００４６】
以上の構成でなるスパッタリング装置におけるウェハ５の表面への成膜方法について図面を用いて説明する。
【００４７】
真空槽１の内部を、真空排気バルブ１５を開放し真空排気系を駆動することにより真空排気を行い、真空状態を維持したままあらかじめシリコン基材やＭｇＯ基板などでなるウェハ５、およびウェハ５の直上に均熱板２１が配設されているウェハホルダー４を、真空槽１内部のターンテーブル３の所定の位置に載置する。
【００４８】
これを、ターンテーブル３における全てのポジションに行い、ターンテーブル３の上面における全ての載置位置に、ウェハ５と均熱板２１が配設されたウェハホルダー４をセットするのである。
【００４９】
その状態でウェハ５が設定温度になるように、例えばＰＩＤ制御されたヒータ２の電源をＯＮとしてウェハ５を加熱するが、その際にターンテーブル３は、必要とする連続回転あるいは間欠回転、または静止状態を、例えばＮＣ制御のモータ１３により任意に設定し決めることができる。
【００５０】
次にウェハ５が設定温度になったら、ガス導入バルブ１７を開放することにより、ガス導入管７を経由し、図３に示すガス供給孔２２から真空槽１内部のターゲット１２の直上に所定のスパッタガス、すなわちアルゴンガスと酸素ガスをそれぞれ設定量だけ供給し、真空槽１内の圧力が０．１Ｐａ〜０．５Ｐａの設定した値になるように排気バルブ１５の開度を調整する。
【００５１】
真空槽１内部の圧力が設定値となり、高周波電源１４を起動させてバッキングプレート１１を介してターゲット１２に高周波電力を供給すると、真空槽１内部でプラズマが発生しターゲット１２がスパッタリングされることになる。
【００５２】
また、ターゲット押え２３の作用効果により、プラズマはターゲット１２の真空チャンバー６ａに面した側にのみ発生し、ターゲット１２の側面に発生することがないため、ターゲット１２が側面で発生する異常放電などによりダメージを受けることはない。
【００５３】
ターゲット１２からスパッタリングされた絶縁体のターゲット材料は、ターゲット１２の直上に配置されたウェハ５の方向に飛翔するとともに、内防着板８の内面とターンテーブル防着板２０の下面およびウェハホルダー４の下面に飛翔することになる。
【００５４】
さらに、内防着板８から外側に回りこむターゲット材料の粒子については、外防着板９の内面にターゲット材料を付着させるため、その他の構成機構や部品にはターゲット材料による絶縁体膜は付着することはない。
【００５５】
さらにまた、絶縁体でなるターゲット材料が、内防着板８やアースリング１０に付着しても、スパッタリングを正常に起こすアース面（アノード）が、内防着板８の裏面側と外防着板９の内側面のプラズマ空間にあることから、ターゲット１２はマイナスのバイアス電位を維持することができ、これにより、ターゲット材料のみをウェハ５における下面側すなわち成膜面に成膜することができるのである。
【００５６】
なお図２に示すように、成膜する際における結晶の成長を促進させるため、所定の膜厚が成膜できる時間に到達すると、複数の成膜ポジション２４との間に配置されているアニールポジション２５にウェハ５を移動させ、成膜時間とほぼ同じ時間アニールを行い、ウェハ５の上面に成膜された膜の配向性や結晶性を安定化させることができる構成となっている。
【００５７】
その際、成膜ポジション２４からアニールポジション２５に移動させる際に、ヒータ２のないところをウェハ５は通過して、ウェハ５の温度低下が発生する恐れがあるが、熱容量の大きい均熱板２１からの熱をウェハ５の移動の際にも与え続けられることにより、ウェハ５の温度の大きな変化を防いでいる。
【００５８】
また、最初に成膜されたウェハ５の膜がアニールされている間も、最初に成膜されたウェハ５に隣接したウェハ５ａは成膜されているものであり、このようにして、ウェハ５は成膜ポジションに搭載数の２倍のウェハ５を連続して成膜していくことになる。
【００５９】
このようにして、所定のウェハ５の上面にスパッタリングされたターゲット材料である絶縁体膜が所定の膜厚に到達したら、ガス導入バルブ１７を閉鎖し、スパッタガスであるアルゴンガスと酸素ガスの供給を停止し、同時に高周波電源１４からの高周波電力の供給を止めてスパッタリング処理を終了させ、真空排気バルブ１５を全開にして真空槽１内を真空状態に維持しながら、取り出しが可能となる温度にウェハ５の温度が下がるまで、ターンテーブルを連続回転あるいは間欠回転、または静止状態とし、取り出し可能な温度になれば成膜処理済みのウェハ５の基板を真空槽１から外に取り出す。
【００６０】
続いて、真空チャンバー６ａと真空ベース６ｂで構成される真空槽１の内部を真空維持しながら、新規のウェハ５が載置されたウェハホルダー４を真空槽１の内部に移載し、前記の動作あるいは操作と同じ成膜処理を行うことにより、連続的に多数のウェハ５の上面への成膜処理を行うことができるのである。
【００６１】
なお、ターゲット１２の表面と側面に対し、シース距離よりも小さい隙間を設けたプレートを、ターゲット１２を囲うように配設すれば、ターゲット１２に高周波電力を印加する際に発生するターゲット１２の側面での放電などを抑制でき、ターゲット１２の側面で発生する異常放電によるターゲット１２のダメージや、ターゲット１２の破損などを防止することができる。
【００６２】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項３に記載の発明について図面を参照しながら説明する。
【００６３】
図５は本発明の実施の形態２におけるスパッタリング装置の高周波電力印加における時間−印加電力図である。真空チャンバー６ａと真空ベース６ｂで構成される真空槽１の内部を真空排気して真空状態にし、ガス導入バルブ１７から所定のスパッタガスを導入して高周波電力を印加する際の時間と印加電力の関係は、図５に示すように時間経過とともに漸次電力を印加することにより、絶縁体などでなるターゲット１２の熱衝撃による損傷などに対しても、急激な温度変化を起こすことなく安定して高周波電力を印加させることができる。
【００６４】
また、２枚以上の異なった成膜材料をスパッタリングする場合においても、各々のターゲット材料に対して、図５に示すように時間−印加電力の傾斜を変化させることにより、各々のターゲット材料に対して最適な高周波電力の設定値到達への印加時間を設けることができるものである。
【００６５】
例えば、２枚のターゲットを使用する際、１枚目のターゲットに対しては、ｔ１時間で電力Ｐ（Ｗ）まで徐々に高周波電力を印加し、他の１枚のターゲットに対してはｔ２時間で電力Ｐ（Ｗ）まで高周波電力を印加することにより、ターゲット材料に適した時間による成膜の開始を行うことができるものである。
【００６６】
（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項４，１３，１４に記載の発明について図面を参照しながら説明する。
【００６７】
図６は本発明の実施の形態３におけるスパッタリング装置のターンテーブルの要部構成概要平面図、図７は同装置の３基のターゲットを有する場合における各々の高周波電力印加における時間−印加電力図である。
【００６８】
真空チャンバー６ａと真空ベース６ｂで構成される真空槽１の内部を真空排気して真空状態にし、ガス導入バルブ１７から所定スパッタガスを導入して高周波電力を印加する際、スパッタリング初期に発生するターゲット１２の表面に付着している不要かつ不純な材料がウェハ５に付着しないようにするために、図６に示すようにターゲット１２ａの直上に、ターンテーブル３により位置決め設定されているウェハ５ａが載置されている場合について説明する。
【００６９】
ウェハ５ａがターゲット１２ａの直上にある場合に、図７に示すようにターゲット１２ａに印加する高周波電力をＴ時間にて設定電力Ｐ（Ｗ）となるように供給していく。この状態で、ターゲット１２ａの表面の不要な不純物は全てスパッタリングされ除去することができ、その不要な不純物は全てウェハ５ａとターゲット１２ａの周辺に配設された防着板（図示せず）に付着する。
【００７０】
所定のＴ時間が経過したら、ターンテーブル３を時計方向に６０度回転させる。これにより、表面に成膜されたウェハ５ａはターゲット１２ａとターゲット１２ｂの中間の箇所（ポジション）に移動することになる。この状態でウェハ５ａはアニールされ、一方ターゲット１２ａの直上に位置するウェハ５ｂは必要とする純粋なターゲット材料のみがスパッタリングにて成膜されることになる。
【００７１】
所定のＴ時間が経過すると再度ターンテーブルは時計方向に６０度回転し、ウェハ５ａはターゲット１２ｂの直上に位置し、この状態でターゲット１２ｂをＴ時間で高周波電力が設定電力Ｐ（Ｗ）に到達するように印加する。この段階でウェハ５ａにターゲット１２ｂにおける表面の不要で不純な材料は全てスパッタリングされ、ウェハ５ａとターゲット１２ｂの周辺に配設された防着板（図示せず）に付着していく。一方、ウェハ５ａはアニールされ、ウェハ５ｃはターゲット１２ａによるスパッタリングで成膜される。
【００７２】
この状態から再度６０度時計方向にターンテーブル３を回転させると、ウェハ５ａはターゲット１２ｂとターゲット１２ｃとの中間の箇所（ポジション）にてアニールされる。ウェハ５ｂは、ターゲット１２ｂによるスパッタリングで成膜され、ウェハ５ｃはアニールされ、ウェハ５ｄはターゲット１２ａによるスパッタリングで成膜される。
【００７３】
この状態で所定のＴ時間経過すると、再度時計方向に６０度ターンテーブル３を回転させると、ウェハ５ａはターゲット１２ｃの直上に位置し、この状態でターゲット１２ｃに対しＴ時間で高周波電力が設定電力Ｐ（Ｗ）に到達するように印加する。これにより、ターゲット１２ｃの表面における不要な不純物はウェハ５ａおよびターゲット１２ｃの周辺に配設された防着板（図示せず）に付着していく。
【００７４】
さらに再度ターンテーブルを時計方向に６０度回転させることにより、ウェハ５ａはターゲット１２ａとターゲット１２ｃとの中間の箇所（ポジション）にてアニールされ、ウェハ５ｂはターゲット１２ｃで、ウェハ５ｄはターゲット１２ｂで、そしてウェハ５ｆはターゲット１２ａでそれぞれスパッタリングにより成膜され、またウェハ５ｃとウェハ５ｅはそれぞれアニールされる。
【００７５】
所定のＴ時間経過したら、ウェハ５ａは再びターゲット１２ａの直上に戻り、以後、所定の回数、時計方向への６０度の回転移動を繰り返し、それぞれのウェハ５ａ〜５ｆに所定の膜厚のターゲット材料による膜が形成されたら、ガス導入バルブ１７を閉鎖するとともに所定のスパッタガスの供給を停止し、同時に高周波電力の供給を停止してスパッタリング処理を終了するものである。
【００７６】
以上により、ウェハ５ａおよび防着板にターゲット１２ａ〜１２ｃの表面に付着している不要な不純物を付着させることにより、ウェハ５ｂ〜５ｆには必要で純粋なターゲット材料でのスパッタリングにより膜が形成でき、優れた特性で安定した成膜を行うことが可能となる。
【００７７】
なお、ウェハ５ａの代わりに穴を設けていないウェハホルダー４を使用し、ターゲット表面に付着している不要な不純物を、そのウェハホルダー４に付着させても同様の効果を得ることができる。
【００７８】
（実施の形態４）
以下、実施の形態４を用いて、本発明の請求項８〜１１に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。図８（ａ）は本発明の実施の形態における外防着板にディンプル加工を施した場合の要部構成概要断面図、図８（ｂ）は同外防着板の内面に溶射を施した場合の要部構成概要断面図、図８（ｃ）は同外防着板に穴加工を施した場合の要部構成概要断面図である。
【００７９】
スパッタリング時において発生する放電空間におけるプラズマにさらされている外防着板９に、図８（ａ）に示すようにディンプル２６の加工を行うことにより、アース面であるアノードの面積を増加させることができ、これにより、ターゲット表面のマイナスバイアス電圧を下げることができ、効率的かつ安定なスパッタリングを行うことができる。
【００８０】
また図８（ｂ）に示すように、外防着板９の内面に算術平均粗さが０．０１ｍｍ以上で導電性材料の溶射２７を行った場合、および図８（ｃ）に示すように外防着板９に直径がシース厚み以上で２０ｍｍ以内の穴加工を施し、かつ穴の深さが穴径の２倍未満とする複数の穴２８を施した場合においても、外防着板９のプラズマにさらされている面積、すなわちアース面であるアノードの面積を増加させることができ、前記と同じ作用効果が得られる。
【００８１】
すなわち、ターゲット１２の周辺に防着板を２枚以上設置し、外防着板９の表面に導電性で表面粗さが大きくなる表面処理を施し、外防着板９の表面積を他の内防着板８の表面積より大きくするのである。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明にかかるスパッタリング装置は、特性が良好かつ安定な成膜が可能であり、同時に複数枚のスパッタリング処理ができて生産性の向上が図れるという効果を有し、シリコン基材のウェハやＭｇＯ基板などへの酸化膜などの絶縁体膜の成膜形成などの用途として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるスパッタリング装置の要部構成概要図
【図２】同装置のターンテーブルにおける概要平面図
【図３】同装置の放電空間の要部構成概要図
【図４】同装置の防着板の要部構成概要図
【図５】本発明の実施の形態２におけるスパッタリング装置の高周波電力印加における時間−印加電力図
【図６】本発明の実施の形態３におけるスパッタリング装置のターンテーブルの要部構成概要平面図
【図７】同装置の３基のターゲットを有する場合における各々の高周波電力印加における時間−印加電力図
【図８】本発明の実施の形態４における外防着板に各種加工を施した場合の要部構成概要断面図
【図９】従来におけるスパッタリング装置の要部構成概要図
【符号の説明】
【００８４】
１  真空槽
２  ヒータ
３  ターンテーブル
４  ウェハホルダー
５  ウェハ
６ａ  真空チャンバー
６ｂ  真空ベース
７  ガス導入管
８  内防着板
９  外防着板
１０  アースリング
１１  バッキングプレート
１２  ターゲット
１３  モータ
１４  高周波電源
１５  真空排気バルブ
１６  カソード
１７  ガス導入バルブ
１８  真空排気管
１９  軸
２０  ターンテーブル防着板
２１  均熱板
２２  ガス供給孔
２３  ターゲット押え
２４  成膜ポジション
２５  アニールポジション
２６  ディンプル
２７  溶射
２８  穴
【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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