(57)【要約】【課題】フットプリントを抑制することができる基板処理装置を提供する。【解決手段】基板処理装置は、基板を保持する基板ホルダと、イオンを発生させるイオン源と、該イオン源から発生するイオンが照射されるターゲットと、前記基板ホルダが軸延長方向に位置するように配置される回転軸と、該回転軸に対して垂直方向であって異なる方向に複数延在する延在部と、該延在部それぞれに設けられ前記ターゲットを前記基板ホルダ側に近づくに従って前記回転軸と前記ターゲットとの距離が短くなるように保持するターゲットチャックと、前記回転軸を回転させる回転装置と、を有する。【選択図】図３
2011068966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する基板ホルダと、
イオンを発生させるイオン源と、
該イオン源から発生するイオンが照射されるターゲットと、
前記基板ホルダが軸延長方向に位置するように配置される回転軸と、
該回転軸に対して垂直方向であって異なる方向に複数延在する延在部と、
該延在部それぞれに設けられ、前記ターゲットを前記基板ホルダ側に近づくに従って前記回転軸と前記ターゲットとの距離が短くなるように保持するターゲットチャックと、
前記回転軸を回転させる回転装置と、 
を有する基板処理装置。
【請求項２】
基板ホルダが軸延長方向に位置するように配置される回転軸と、該回転軸に対して垂直方向であって異なる方向に複数延在する延在部と、該延在部それぞれに設けられたターゲットチャックのうちの第一ターゲットチャックに、前記基板ホルダ側に近づくに従って前記回転軸と前記ターゲットとの距離が短くなるように保持された第一ターゲットにイオン源が発生させたイオンを照射させて前記第一ターゲットからのターゲット成分が前記回転軸の軸延長方向に位置するように配置される前記基板ホルダに保持された基板に堆積する堆積ステップと、
前記回転軸を回転装置により回転させて前記第一ターゲットが配置されていた位置に、前記ターゲットチャックのうちの第二ターゲットチャックに前記基板ホルダ側に近づくに従って前記回転軸と前記ターゲットとの距離が短くなるように保持された第二ターゲットを配置する配置ステップと、
を有する半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造方法において、半導体装置を作り込む基板に多層膜を形成する基板処理装置としては、搬送槽に複数のスパッタリング装置を設けたもの（以下、マルチチャンバ装置という）がある。例えば、特許文献１参照。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１２４７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、マルチチャンバ装置においては、フットプリント（占有床面積）が大きくなるという問題点があった。
【０００５】
本発明の目的は、フットプリントを抑制することができる基板処理装置およびそれを使用した半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
基板を保持する基板ホルダと、
イオンを発生させるイオン源と、
該イオン源から発生するイオンが照射されるターゲットと、
前記基板ホルダが軸延長方向に位置するように配置される回転軸と、
該回転軸に対して垂直方向であって異なる方向に複数延在する延在部と、
該延在部それぞれに設けられ、前記ターゲットを前記基板ホルダ側に近づくに従って前記回転軸と前記ターゲットとの距離が短くなるように保持するターゲットチャックと、
前記回転軸を回転させる回転装置と、 
を有する基板処理装置。
【発明の効果】
【０００７】
この手段によれば、フットプリントを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第一実施形態である基板処理装置を示す正面図である。
【図２】その平面図である。
【図３】その側面断面図である。
【図４】イオン源を示す側面断面図である。
【図５】イオン源の他の実施形態を示す側面断面図である。
【図６】ＳＰＲＡＭの成膜例を示す断面図である。
【図７】スパッタリング後のアルゴンイオンの軌跡を示す側面断面図である。
【図８】本発明の第二実施形態である基板処理装置を示す正面断面図である。
【図９】本発明の第三実施形態である基板処理装置の第一例を示す一部省略正面図である。
【図１０】同じく第二例を示す側面断面図である。
【図１１】本発明の第四実施形態である基板処理装置の第一例を示す側面断面図である。
【図１２】同じく第二例を示す側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を図面に即して説明する。
図１〜図５は本発明の第一実施形態を示している。
本実施形態において、本発明に係る基板処理装置は、半導体装置の一例であるＭＲＡＭ（Magnetic Random Access Memory ）を製造するものとして構成されている。
ＭＲＡＭはスピン注入磁化反転方式を利用したメモリーである。ＭＲＡＭの製造方法においては、数原子層レベルの薄膜を積層して、ＭＴＪ（Magnetic tunnel Junction) 素子を作製する。絶縁膜（目標値で１ｎｍ以下のＭｇＯ膜（酸化マグネシウム膜））を電子の反転を利用するための磁性膜（ＣｏＦｅＢ膜）によって挟んだ極薄膜が、膜の中心部分である。
本実施形態に係る基板処理装置は、基板としてのシリコンウエハ（以下、ウエハという）に複数の薄膜を積層する。
【００１０】
図１〜図３に示されているように、本実施形態に係る基板処理装置１０は、直方体函形状に形成された第一収納容器としての第一真空容器１１を備えており、第一真空容器１１は処理室１２を構成している。第一真空容器１１の正面壁には、処理室１２に基板としてのウエハ１を搬入したり搬出するための開口１３が設けられている。開口１３はゲートバルブ１４によって開閉される。
【００１１】
処理室１２の右側壁にはチルト装置１５が設置されている。チルト装置１５はチルト軸１６を所定角度旋回可能に構成されており、例えば、９０度だけ往復回転させる。チルト軸１６は処理室１２内に挿入されている。チルト軸１６はチルトブロック１７を処理室１２内において支持する。チルトブロック１７には基板ホルダとしてのウエハホルダ１８が配置されている。チルトブロック１７内には回転装置１９が設置されている。回転装置１９はウエハホルダ１８を回転させる。
チルト装置１５はウエハホルダ１８が保持したウエハ１を、水平姿勢と垂直姿勢との間でチルトさせる。
処理室１２の底壁には昇降装置２０が設置されている。昇降装置２０は処理室１２内に配置された邪魔板２１を昇降させる。邪魔板２１はチルトブロック１７の背面側に配置されており、昇降装置２０によって昇降される。
【００１２】
第一真空容器１１の背面壁には、直方体函形状に形成された第二収納容器としての第二真空容器２２が連結されている。第二真空容器２２はターゲット室２３を構成している。ターゲット室２３の容積は処理室１２の容積よりも大きい。すなわち、処理室１２の容積はターゲット室２３の容積よりも小さい。
第一真空容器１１と第二真空容器２２との合わせ壁は、処理室１２とターゲット室２３とを仕切る隔壁２４を構成している。隔壁２４には連通孔２５が所定の位置に設けられている。所定の位置は、後述するターゲットに照射されて反射したイオンの一部が通過し、他部が隔壁２４の壁面に衝突する位置、である。
第二真空容器２２の背面壁下部には、第一真空ポンプとしてのターボ分子ポンプ２６と、第二真空ポンプとしてのクライオポンプ２７が設置されている。ターボ分子ポンプ２６およびクライオポンプ２７はターゲット室２３、処理室１２および後述するイオン源室を排気する。
【００１３】
第二真空容器２２の背面壁の上部には回転装置２８が水平方向に設置されている。回転装置２８の回転軸２９はターゲット室２３に前後方向に延在するように水平に挿入されている。回転軸２９は磁気シールによって気密封止されている。回転軸２９はターゲットホルダ３０をターゲット室２３内で支持している。
延在部としてのターゲットホルダ３０は、回転軸２９に対して垂直方向であって、異なる方向に複数延在している。具体的には、ターゲットホルダ３０は、錐形状に構成されている。例えば、ターゲットホルダ３０は八角錐（八方錐）台（切頭八角錐）形状に形成されている。錐の回転軸線（頂点の垂線）３１に回転軸２９がターゲットホルダ３０を貫通して連結されている。図３に示されているように、錐の回転軸線３１と錐面３２とがなす夾角３３は鋭角で設定され、例えば、４５度に設定されている。すなわち、回転軸線３１と直交する面３１Ａと錐面３２とがなす夾角３３Ａは、４５度である。
錐面３２は台形形状の側壁面３４を８枚備えている。８枚の側壁面３４は周方向に等間隔にそれぞれ位置している。側壁面３４は回転軸２９に対して垂直方向であって、異なる方向に８枚延在する延在部を構成している。８枚の側壁面３４にはターゲットチャック３５が１台ずつ設置されている。ターゲットチャック３５はターゲット３６を側壁面３４と平行に保持する。したがって、ターゲット３６は回転軸２９に対して４５度分傾斜する。ターゲット３６は平板形状の直方体で形成されている。また、隣り合うターゲット３６、３６の隣接する一端同士は、鋭角としての４０度の夾角を構成する。したがって、隣り合うターゲット３６、３６同士は、充分な間隙を挟む。
ターゲットチャック３５には冷却水路（図示せず）が回転軸２９の中空部を経由して配管されている。冷却水はターゲット３６のイオン照射による発熱を抑える。
【００１４】
第二真空容器２２の底壁には射出孔３９が設けられている。第二真空容器２２の底壁下面にはイオン源４０が設置されている。射出孔３９の上方にはターゲット３６が位置する。４５度傾斜したターゲット３６は射出孔３９と連通孔２５とに対向する。
【００１５】
図４に示されているように、イオン源４０はイオン源室４１、フィラメント４２、平板状の加速電極４３、平板状の減速電極４４を備えている。
イオン源室４１内はターゲット室２３に射出孔３９によって連通している。フィラメント４２はイオン源室４１内に設けられる。加速電極４３および減速電極４４は射出孔３９を横断するように設けられる。加速電極４３および減速電極４４はフィラメント４２に対向する。フィラメント４２にはフィラメント電源およびアーク電源から電力が供給され、加速電極４３および減速電極４４には加速電源および減速電源から電圧が印加される。
加速電極４３および減速電極４４は耐熱金属、例えば、モリブデン（Ｍｏ）によって形成される。加速電極４３と減速電極４４とは所定間隙ｄを置いて平行に配される。加速電極４３は多数個の加速通過孔４３ａを有する。減速電極４４は多数個の減速通過孔４４ａを有する。
減速通過孔４４ａは対向する加速通過孔４３ａに対して、軸心がずれる（偏心する）ようにそれぞれ配置される。この配置は、加速電極４３からのイオンビーム４５を偏向させるので、図４に示されているように、イオンビーム４５はターゲット３６上において収束する。イオンビーム４５の収束は、イオンビーム密度（電流密度）を高め、成膜速度を増大させるので、不純物の発生を抑制し、ウエハ１の汚染を防止する。また、この配置は、ターゲット３６を小型化し、イオン源４０を小型化する。
【００１６】
イオン源４０にはガス供給源５０が接続されている。ガス供給源５０はイオン化されるガスをイオン源室４１内に供給する。ガスとしては、通常、アルゴン（Ａｒ）ガスが用いられる。
アルゴンガスがイオン源室４１内に供給され、フィラメント４２にアーク電力が供給されると、フィラメント４２とイオン源室４１の側壁との間においてアーク放電が起こる。このアーク放電により、アルゴンのプラスイオン（以下、アルゴンイオンという）と電子とが混在した状態（プラズマ状態）になる。加速電極４３および減速電極４４はアルゴンイオンに運動エネルギを与えることにより、アルゴンイオンを加速通過孔４３ａと減速通過孔４４ａとを通して、ターゲット室２３内に引き出す。
ターゲット室２３に引き出されたアルゴンイオンは、イオンビーム４５となってターゲット３６に照射する。ターゲット３６に照射したイオンビーム４５は、ターゲット３６の構成材料を成分とする粒子（以下、スパッタ粒子という）４６をターゲット３６から叩き出す。スパッタ粒子４６は大きな平均自由行程でターゲット室２３および処理室１２内を飛翔し、処理室１２内のウエハ１上に付着する。ウエハ１上に付着したスパッタ粒子４６は堆積することにより、ターゲット３６の構成材料を成分とする薄膜を形成する。
【００１７】
図５はイオン源の他の実施形態を示している。
本実施形態に係るイオン源４０Ａにおける加速電極４７および減速電極４８は、ターゲット３６に対向する面が凹面となるように弯曲した球面形状に形成されている。加速電極４７および減速電極４８にそれぞれ穿たれた多数個の加速通過孔４７ａと多数個の減速通過孔４８ａとは、一つずつが互いに対向している。対向した一対の加速通過孔４７ａと減速通過孔４８ａとは、同一軸心上に位置し、その軸心は球面の中心に向っている。
凹面に弯曲した加速電極４７および減速電極４８はイオンビーム４５を収束する。したがって、本実施形態に係るイオン源４０Ａは前記実施形態に係るイオン源４０と同様の作用および効果を奏する。
【００１８】
図３に示されているように、基板処理装置１０はコントローラ６０を備えており、コントローラ６０はパーソナルコンピュータまたはパネルコンピュータ等によって構成されている。コントローラ６０はチルト装置１５、ウエハホルダ１８、回転装置１９、昇降装置２０、ターボ分子ポンプ２６、クライオポンプ２７、回転装置２８、イオン源４０およびガス供給源５０等々を制御する。
【００１９】
以下、本発明に係る半導体装置の製造方法の一実施形態を、前記構成に係る基板処理装置を使用したＳＰＲＡＭ（Spin Transfer Torque Magnetic Rondom Access Memory) の製造方法における薄膜形成工程について説明する。
この成膜例では、ＳｉＯ2 （二酸化珪素）もしくはＳｉ（シリコン）材で構成されるウエハ上に、Ｔａ（タングステン）膜、Ｔａ膜上にＰｔＭｎ膜、その上にＣｏＦｅ膜、第一のＲｕ（ルテニウム）膜、第一のＣｏＦｅＢ膜、ＭｇＯ膜、第二のＣｏＦｅＢ膜、第二のＴａ膜、第二のＲｕ膜の順に積層され、トータル６種類の膜種にて９層の金属膜が積層される。
ＳＰＲＡＭはＭＲＡＭの一種であり、スピン注入磁化反転するものである。
図６はＳＰＲＡＭの成膜例を示す断面図である。
【００２０】
以下の基板処理装置の作動はコントローラ６０が制御する。
初期状態において、ゲートバルブ１４は開口１３を閉じている。チルト装置１５はチルトブロック１７を水平姿勢に維持し、ウエハホルダ１８を解除している。回転装置１９は停止している。昇降装置２０は邪魔板２１を下限に位置させている。
ターゲットホルダ３０はホームポジションを維持している。すなわち、ターゲットホルダ３０はＴａのターゲット３６を保持したターゲットチャック３５をイオン源４０に対向させている。
処理室１２、ターゲット室２３およびイオン源室４１の内圧は、クライオポンプ２７の排気により１０-5Ｐａ（パスカル）以上１０-7Ｐａ以下に維持されている。
【００２１】
ウエハローディングステップにおいて、コントローラ６０はクライオポンプ２７からターボ分子ポンプ２６に切り替え、処理室１２、ターゲット室２３およびイオン源室４１の内圧を、１０-3Ｐａ以上１０-4Ｐａ以下に維持する。ゲートバルブ１４の動作により開口１３を開く。ウエハ移載装置（図示せず）はウエハ１を処理室１２内へ予備室（図示せず）から搬入し、ウエハホルダ１８上に移載する。ウエハホルダ１８はウエハ１を保持する。
【００２２】
減圧ステップにおいて、コントローラ６０はゲートバルブ１４によって開口１３を閉じた後に、ターボ分子ポンプ２６からクライオポンプ２７に切り替え、処理室１２、ターゲット室２３およびイオン源室４１を１０-3Ｐａ以上１０-4Ｐａ以下の内圧から１０-6Ｐａに真空引きする。
次いで、クライオポンプ２７からターボ分子ポンプ２６へ切り替え、処理室１２、ターゲット室２３およびイオン源室４１の内圧を、１０-7Ｐａに維持する。
【００２３】
成膜（Ｔａ）ステップにおいて、ガス供給源５０はアルゴンガスをイオン源室４１に供給する。フィラメント４２には電力が供給され、加速電極４３および減速電極４４には電圧が印加される。必要に応じて、中和電源がＯＮされる。
チルト装置１５はチルトブロック１７を処理位置である垂直姿勢に移行させる。回転装置１９はウエハ１を回転させる。昇降装置２０は邪魔板２１を所定位置へ上昇させる。
アーク電力が供給されると、イオン源４０はイオンビーム４５をＴａで構成されるターゲット３６に照射する。ターゲット３６に照射したイオンビーム４５はＴａで構成されるスパッタ粒子４６をターゲット３６から叩き出す。スパッタ粒子４６は処理室１２内に飛翔し、ウエハホルダ１８に保持されたウエハ１上に付着する。ウエハ１上に付着したスパッタ粒子４６は堆積することにより、Ｔａ膜を形成する。この時の処理室１２、ターゲット室２３およびイオン源室４１の内圧は、１０-2Ｐａに維持されている。
予め、設定された処理時間が経過すると、アーク電源がＯＦＦされる。中和電源がＯＮしている場合にはＯＦＦさせる。この時の処理室１２、ターゲット室２３およびイオン源室４１の内圧は、１０-2Ｐａ以上１０-3Ｐａ以下に維持される。
【００２４】
次の成膜（ＰｔＭｎ）ステップにおいて、回転装置２８はターゲットホルダ３０を回転して、ＰｔＭｎのターゲット３６をイオン源４０およびウエハ１に対向させる。必要に応じて、フィラメント４２の電力値を変更し、加速電極４３および減速電極４４の電圧値を変更する。
続いて、必要に応じて、供給量が調整されて、アルゴンガスがイオン源室４１に供給され、フィラメント４２には電力が供給され、加速電極４３および減速電極４４には電圧が印加され、必要に応じて、中和電源がＯＮされる。回転装置１９はウエハ１を回転させる。必要に応じて、昇降装置２０は邪魔板２１を所定位置へ上昇させる。
アーク電源がＯＮされると、イオン源４０はイオンビーム４５をＰｔＭｎで構成されるターゲット３６に照射する。ターゲット３６に照射したイオンビーム４５はＰｔＭｎで構成されるスパッタ粒子４６をターゲット３６から叩き出す。スパッタ粒子４６は処理室１２内に飛翔し、ウエハホルダ１８に保持されたウエハ１のＴａ膜上に付着する。ウエハ１のＴａ膜上に付着したスパッタ粒子４６は堆積することにより、ＰｔＭｎ膜を形成する。
予め、設定された処理時間が経過すると、アーク電源がＯＦＦされる。中和電源がＯＮしている場合にはＯＦＦさせる。
【００２５】
以降、コントローラ６０は使用するターゲット３６を前述した成膜ステップに準じて切り替えることにより、ウエハ１上に図６に示された各種の膜を順次成膜して積層する。
【００２６】
最後の成膜ステップとして、第二のＲｕ膜成膜ステップが終了すると、コントローラ６０はウエハアンローディグステップを実施する。
ウエハアンローディングステップにおいては、フィラメント４２への電力供給が停止され、加速電極４３および減速電極４４への電圧印加が停止され、必要に応じて、中和電源がＯＦＦされると、ターゲットホルダ３０はＴａのターゲット３６をホームポジションに戻す。回転装置１９が回転を停止し、昇降装置２０が邪魔板２１を下限位置に下降させると、チルト装置１５はチルトブロック１７を水平姿勢に移行させる。イオン源室４１へのアルゴンガスの供給を停止する。この時、処理室１２、ターゲット室２３およびイオン源室４１の内圧が１０-5Ｐａ以上１０-7Ｐａ以下に維持される。
処理室１２、ターゲット室２３およびイオン源室４１の内圧が、１０-3Ｐａ以上１０-4Ｐａ以下に維持されると、ゲートバルブ１４は開口１３を開く。ウエハ移載装置は処理済のウエハ１をウエハホルダ１８上からピックアップし、処理室１２内から予備室へ搬出する（ウエハアンローディグする）。
【００２７】
ところで、イオンビームのアルゴンイオンは高運動エネルギを有するため、ターゲットにおいて反射したアルゴンイオンがウエハに衝突すると、ウエハに悪影響を及ぼす。悪影響としては、次のような例がある。ウエハに形成した多層膜相互間の界面を暈す。多層膜に圧縮応力を生じさせる。意図しない結晶（例えば、柱状結晶) が成長する。
これらを抑制するためには、以下のいずれか１つ好ましくは複数の構成を採用するとよい。
（１）イオンビームのエネルギを低減する。例えば、加速電極の印加電圧を下げる。
（２）不活性ガスのうちアルゴンよりもキセノンのような質量が大きいイオン源ガスを選択する。
（３）ターゲットとウエハとの位置関係を調整して、アルゴンイオン（キセノンイオン）がウエハに衝突し難くする。
【００２８】
ここで、スパッタリング後のアルゴンイオンのウエハに対する軌跡を、図７について説明する。
ターゲット室２３および処理室１２の内圧が低いので、スパッタリング後のアルゴンイオンの平均自由行程は長い。したがって、イオンビーム４５がターゲット３６に衝突した後に反射し、アルゴンイオン４９はウエハ１に到達する可能性がある。また、ターゲット３６に入射したアルゴンイオン４９がターゲット３６内で電気的に中性化して残留し、ターゲット３６を構成する原子（例えば、Ｔａ、ＰｔＭｎ）のスパッタ粒子と共に、スパッタリングされて、ウエハ１に到達する可能性もある。
一般に、ターゲット３６からウエハ１に到達するスパッタ粒子４６のスパッタ粒子密度分布は、ｃｏｓΘ曲線分布に近似する。このΘはイオンビーム４５のターゲット３６に対する入射角である。したがって、アルゴンイオン４９は、図７に破線斜線で示された末広がりの範囲内の何処かに存在する確率が高く、特に、破線斜線の中心線付近に最も多く存在する確率が高い。 
そのため、好ましくは、破線斜線の中心線上に垂直姿勢にウエハホルダ１８に保持されたウエハ１が位置しないようにウエハホルダ１８の位置を設定するとよい。これにより、アルゴンイオン４９によるウエハ１への悪影響を低減することができる。換言すれば、ウエハホルダ１８に保持されたウエハ１に到達するアルゴンイオン４９よりもウエハ１以外に到達するアルゴンイオンの方が多くなるような位置にウエハホルダ１８を設定するとよい。
また、アルゴンイオンはスパッタ粒子である金属粒子より軽い。そのため、アルゴンイオンは、図７に示された破線斜線の中心線に対し下方側より上方側に多く存在する確率が高い。一方、スパッタ粒子は、破線斜線の中心線に対し、上方側よりも下方側に多く存在する確率が高い。そのため、好ましくは、破線斜線の中心線より下方側に垂直姿勢にウエハホルダ１８に保持されたウエハ１が位置するように、ウエハホルダ１８の位置を設定するとよい。さらに好ましくは、図７に示すように、破線斜線に示された範囲のうち、破線斜線の中心線に対し上方側のアルゴンイオンが処理室１２内に通過しないように、連通孔２５の位置を設定するとよい。
【００２９】
また、スパッタ粒子はアルゴンイオン４９にくらべて重いため、スパッタ粒子密度分布領域に対応する図７の破線斜線範囲よりも下方にも飛散し、衝突する可能性がある。この下方への飛散は、不均一なため、ウエハ１上へ成膜する際の膜厚均一性の悪化や同じ膜厚を成膜する再現性を悪化させてしまう。そのため、好ましくは、ウエハ１のスパッタ粒子密度分布領域外、特に、ウエハホルダ１８に垂直姿勢に保持されたウエハ１の中心より下方側を邪魔板２１によって被覆するとよい。これにより、膜厚均一性や再現性の悪化を防止することができる。換言すれば、スパッタ粒子密度分布領域外を飛翔する金属粒子がウエハ１に衝突する確率は、邪魔板２１の被覆によって無くなる。
邪魔板２１はスパッタ粒子密度分布領域内外のスパッタ粒子４６を遮るので、必然的に、ウエハ１に堆積する膜の膜厚分布均一性を制御することができる。
邪魔板２１の高さは昇降装置２０によって制御する。邪魔板２１の遮蔽範囲および形状は、実験、コンピュータシミュレーション等によって評価して最適なものを選択することが望ましい。
なお、邪魔板２１がチルトブロック１７に干渉するのを防止するために、チルトブロック１７が所定の位置（例えば、ウエハ１が垂直になる位置）に無い場合には、チルト装置１５は昇降装置２０を作動させないインタロックを設けることが望ましい。
【００３０】
なお、アルゴンイオンのウエハへの衝突を防止する手段としては、ウエハ１の傾斜角を変更することも有効である。ちなみに、ウエハ１の傾斜角を変更することは、均一に成膜する手段としても有効である。
しかしながら、スパッタリングによって形成した膜の膜質の悪化が懸念される。なぜならば、スパッタ粒子の入射角が浅くなることにより、結晶の成長に影響が及ぶ可能性があるためである。
【００３１】
ところで、ターゲットはアルゴンおよび他のターゲットのスパッタ粒子によって汚染される可能性がある。したがって、ターゲットをプレクリーニングすることが望ましい。プレクリーニングは１枚のウエハ処理毎でもよいし、複数枚のウエハ処理毎でもよい。
プレクリーニングはアルゴンをターゲットに照射することにより実施する。
なお、窒素（Ｎ2 ）ガスはターゲット室２３および処理室１２等を大気復帰させる場合にのみ使用される。
ちなみに、アルゴンガスがイオン源室４１に導入されていない時に、フィラメント４２の電源をＯＮさせないインタロックを設けることが望ましい。これは、アルゴンガスを導入しない状態で、フィラメント電源をＯＮすると、蒸気圧の関係からフィラメント４２の寿命が短くなるので、これを避けるためである。
【００３２】
前記実施形態によれば、次の効果のうち、少なくとも１つ以上の効果が得られる。
【００３３】
1)  マルチチャンバ装置に比べてフットプリントを小さく抑えることができる。また、真空を封止するシール部を減少させることできるので、マルチチャンバ装置に比べてイニシャルコストおよびランニングコストを低減することができる。
【００３４】
2)  ウエハホルダをターゲットホルダ側方に配置しているので、ターゲットホルダ等に付着した異物がウエハ上に落下してウエハを汚染するのを防止することができる。すなわち、超高真空のターゲット室では重力の影響を大きく受けるために、ターゲットホルダ等に付着した異物は真下に落下するが、ウエハはターゲットホルダ等の真下にないので、ウエハ上には落下しない。
【００３５】
3)  イオンビームをターゲットに収束させて照射しているので、ターゲットからのスパッタ粒子の無駄な飛散を抑制することができる。したがって、高価なターゲットの表面積を小さく抑制することができる。また、スパッタ粒子の飛散領域を小さくすることができるので、ターゲット室内が汚染するのを防止することができる。
【００３６】
4)  イオン源がターゲット室の下側に設置されているので、イオン源のメンテナンスを簡単化することができる。
【００３７】
5)  材質が異なる複数のターゲットが同一のターゲットホルダに保持されているので、ターゲットを順番に交換することにより、材質が異なる膜をウエハに順番に積層して行くことができる。
【００３８】
6)  ターゲットをイオンビームによってスパッタリングして成膜するので、マグネトロンスパッタリングによって成膜するのに比較して、良好な平坦性および膜質を得ることができ、しかも、プラズマダメージを回避することができる。処理室（成膜室）とプラズマ発生室（イオン源室およびターゲット室）とが分離されていることにより、プラズマダメージが無くなるので、平坦性が良くなり、また、ターゲットに照射するイオンビームのエネルギおよびイオン密度を最適値に制御することにより、成膜（スパッタリング）条件を適正かつ精密に制御することができるので、膜質を向上させることができる。
【００３９】
7)  スパッタリングに際してウエハを邪魔板によって遮蔽することができるので、成膜の膜厚均一性を向上させることができる。
【００４０】
8)  回転軸に対して垂直方向であって、異なる方向に複数延在する延在部と、該延在部それぞれに設けられ、ターゲットを基板ホルダ側に近づくにしたがって回転軸とターゲットホルダとの距離が短くなるように保持するターゲットチャックを備えているので、ターゲット室の容積を小さくすることができ、スループットの向上やフットプリント拡大を抑制することができる。また、複数のターゲット間に充分な間隙を挟むことができるので、種類の異なるターゲットが隣接された場合にも、クロスコンタミネーションを抑制することができる。
【００４１】
図８は本発明の第二実施形態を示している。
本実施形態が第一実施形態と異なる点は、ターゲットホルダ３０のターゲットチャック３５、３５間に遮蔽板３７を備える点、である。好ましくは、遮蔽板３７は、側壁面３４から、ターゲット３６の上面より高い位置に至るまで設けるとよい。
本実施形態によれば、遮蔽板３７が隣のターゲット３６側へのコンタミネーションの浮遊を抑制するので、クロスコンタミネーションを抑制することができる。
【００４２】
図９および図１０は本発明の第三実施形態を示している。
本実施形態が第一実施形態と異なる点は、本処理（スパッタリング）に使用するイオン源（以下、本処理イオン源という）４０とは別に、プレクリーニングに使用するイオン源（以下、クリーニングイオン源という）４０Ａが配置されている点、である。
図９が示す例においては、第二真空容器２２の底壁に配置された本処理イオン源４０とは別に、クリーニングイオン源４０Ａが第二真空容器２２の一側壁に配置されている。
図１０が示す例においては、クリーニングイオン源４０Ａが第二真空容器２２の正面壁に配置されている。
本実施形態によれば、本処理前（スパッタリング前）にターゲット３６をクリーニングイオン源４０Ａによってプレクリーニングすることができるので、ターゲット３６を清浄に維持することができる。特に、複数の膜を順番に形成する場合において、本処理イオン源４０による本処理中（スパッタリング中）に、次に使用するターゲット３６をクリーニングイオン源４０Ａによってプレクリーニングすることができるので、スループットの低下を防止しつつ、ターゲット３６を清浄に維持することができる。
【００４３】
図１１および図１２は本発明の第四実施形態を示している。
本実施形態が第一実施形態と異なる点は、本処理イオン源４０とは別に、ウエハをスパッタリングするイオン源（以下、ウエハスパッタリング源という）４０Ｂが配置されている点、である。
図１１が示す例においては、ウエハスパッタリング源４０Ｂが第一真空容器１１のウエハ１をスパッタリング可能な位置に配置されている。
図１２が示す例においては、ウエハスパッタリング源４０Ｂが第二真空容器２２のウエハ１をスパッタリング可能な位置に配置されている。
本実施形態によれば、本処理前（スパッタリング前）に、ウエハ１をウエハスパッタリング源４０Ｂによってスパッタリングすることにより、ウエハ１上の不純物を除去したり、クリーニングしたりすることができる。また、本処理中（スパッタリング中）に、ウエハ１をウエハスパッタリング源４０Ｂによって直接的にスパッタリングすることにより、ターゲット３６からのスパッタ粒子４６をイオン種に活性化することにより、ウエハ１への成膜をアシストすることができる。例えば、ＭｇＯ成膜時にＭｇとＯとの割合を見て、酸素（Ｏ2 ）が不足している場合に、酸素のイオンビームをウエハ１に当てアシストすることができる。 
【００４４】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００４５】
例えば、ターゲットホルダは、八角錐（八角錐台を含む。他の錐も同じ）に形成するに限らず、三角錐、四角錐、五角錐、六角錐、七角錐等々のように多角錐に形成してもよいし、円錐に形成してもよい。
【００４６】
ターゲット間の汚染防止等のために、ターゲットをターゲットホルダに一つ置きに配置してもよい。例えば、異なる材質のターゲットを一つ置きに配置することは、複数種の膜を積層する場合に有効である。
しかし、ターゲットホルダの高速回転の点では不利になる。
【００４７】
ターゲットホルダに対するターゲットの傾斜角度は、各ターゲット毎に相異させてもよい。ターゲットホルダに対するターゲットの傾斜角度は基本的には４５度であるが、他方で、ターゲットの傾斜角度は均一性等を考慮した成膜条件の一つであるとも考えられる。したがって、ターゲットホルダに対するターゲットの傾斜角度は、例えば、ターゲットの材質によって最適値を選択することが望ましい。
【００４８】
基板はウエハに限らず、プリント配線基板、液晶パネル、磁気ディスクやコンパクトディスク等であってもよい。
【００４９】
本発明の好ましい態様を付記する。
（１）基板を保持する基板ホルダと、
イオンを発生させるイオン源と、
該イオン源から発生するイオンが照射されるターゲットと、
前記基板ホルダが軸延長方向に位置するように配置される回転軸と、
該回転軸に対して垂直方向であって異なる方向に複数延在する延在部と、
該延在部それぞれに設けられ、前記ターゲットを前記基板ホルダ側に近づくに従って前記回転軸と前記ターゲットとの距離が短くなるように保持するターゲットチャックと、
前記回転軸を回転させる回転装置と、 
を有する基板処理装置。
（２）前記ターゲットチャックは、少なくとも隣接する前記ターゲットチャックとの間の間隙が、相対的に短い前記基板ホルダ側の一端と、前記間隙が相対的に長い前記基板ホルダ側とは反対側の他端と、を有している請求項（１）の基板処理装置。
（３）少なくとも前記ターゲットおよび前記ターゲットチャックが収納される第一収納容器と、該第一収納容器の前記回転軸の延長方向に隣設され、前記基板ホルダが収納される第二収納容器とを有し、前記第二収納容器は前記第一収納容器よりも小さい容積で形成されている請求項（１）の基板処理装置。
（４）前記第二収納容器は前記回転軸の軸延長上より下方に配置されている請求項（３）の基板処理装置。
（５）前記イオン源にイオン化されるガスを供給するガス供給源を有し、前記第一収納容器は前記第二収納容器側の第一壁面に前記第二収納容器と連通させる連通孔を有し、該連通孔は前記ガス供給源から前記イオン源に供給され前記ターゲットで反射した前記イオンの一部が通過し、前記イオンの他部が前記第一壁面に衝突する位置に配置されている請求項（３）の基板処理装置。
（６）前記イオン源にイオン化されるガスを供給するガス供給源を有し、前記基板ホルダは、前記ガス供給源から前記イオン源に供給され前記ターゲットで反射した前記イオンのうち、前記基板ホルダに保持された基板に到達するイオン量より前記基板以外に到達するイオン量が多くなる位置に配置されている請求項（３）の基板処理装置。
（７）前記ターゲットチャックは、そのターゲット保持面の平行方向延長線と、前記回転軸の軸方向延長線との交差する角度が鋭角となるように構成されている請求項（１）の基板処理装置。
（８）隣接する前記ターゲットチャックに保持された前記ターゲット同士を仕切る仕切部を有する請求項（１）の基板処理装置。
（９）基板ホルダが軸延長方向に位置するように配置される回転軸と、該回転軸に対して垂直方向であって異なる方向に複数延在する延在部と、該延在部それぞれに設けられたターゲットチャックのうちの第一ターゲットチャックに、前記基板ホルダ側に近づくに従って前記回転軸と前記ターゲットとの距離が短くなるように保持された第一ターゲットにイオン源が発生させたイオンを照射させて前記第一ターゲットからのターゲット成分が前記回転軸の軸延長方向に位置するように配置される前記基板ホルダに保持された前記基板に堆積する堆積ステップと、
前記回転軸を回転装置により回転させて前記第一ターゲットが配置されていた位置に、前記ターゲットチャックのうちの第二ターゲットチャックに前記基板ホルダ側に近づくに従って前記回転軸と前記ターゲットとの距離が短くなるように保持された第二ターゲットを配置する配置ステップと、
を有する半導体装置の製造方法。
（１０）前記配置ステップの後に、前記第二ターゲットに前記イオン源が発生させたイオンを照射させて前記第二ターゲットからのターゲット成分が前記基板ホルダに保持された基板に堆積する堆積ステップ、
をさらに有する（９）の半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【００５０】
１…ウエハ（基板）、
１０…基板処理装置、１１…第一真空容器、１２…処理室、１３…開口、１４…ゲートバルブ、
１５…チルト装置、１６…チルト軸、１７…チルトブロック、１８…ウエハホルダ（基板ホルダ）、１９…回転装置、
２０…昇降装置、２１…邪魔板、
２２…第二真空容器、２３…ターゲット室、２４…隔壁、２５…連通孔、２６…ターボ分子ポンプ（第一真空ポンプ）、２７…クライオポンプ（第二真空ポンプ）、２８…回転装置、２９…回転軸、３０…ターゲットホルダ、３１…回転軸線（頂点の垂線）、３１Ａ…回転軸線と直交する面、３２…錐面、３３…夾角、３４…側壁面、３５…ターゲットチャック、３６…ターゲット、３７…遮蔽板、
３９…射出孔、４０…イオン源、４１…イオン源室、４２…フィラメント、４３…加速電極、４４…減速電極、４３ａ…加速通過孔、４４ａ…減速通過孔、４５…イオンビーム、４６…スパッタ粒子（アルゴン成分粒子）、４７…加速電極、４７ａ…加速通過孔、４８…減速電極、４８ａ…減速通過孔、４９…アルゴンイオン、
５０…ガス供給源、６０…コントローラ。
【図１】
2011068966.tif 000003
【図２】
2011068966.tif 000004
【図３】
2011068966.tif 000005
【図４】
2011068966.tif 000006
【図５】
2011068966.tif 000007
【図６】
2011068966.tif 000008
【図７】
2011068966.tif 000009
【図８】
2011068966.tif 000010
【図９】
2011068966.tif 000011
【図１０】
2011068966.tif 000012
【図１１】
2011068966.tif 000013
【図１２】
2011068966.tif 000014