(57)【要約】【課題】スパッタリング装置のスペース効率とスループットを向上させる。【解決手段】ウエハにスパッタリングを施すスパッタリング室４２に、ウエハ１を保持するウエハチャック５０と、ウエハ１を保持したウエハチャック５０を回転させる回転機構５１と、その回転機構５１をチルトさせるチルト機構５２と、ウエハ１に向けてイオンビーム７８を照射するミリング部６０と、ターゲット４７Ａ、４７Ｂを保持するターゲット保持機構４６と、ターゲットにイオンビームを照射するスパッタリング部８０とを設ける。スパッタリング室にスパッタリング部とミリング部とを連結することにより、同一のスパッタリング室内でウエハ上の自然酸化膜や汚染物質を除去後に、直ちにスパッタリングを施すことができるので、スパッタリング装置のスループットの向上を図りつつスペース効率を向上させることができる。【選択図】図５
2008075163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を基板保持部で保持しつつ処理する処理室と、
前記処理室の第一側面に設けられ、対向した前記基板上に付着した付着物を除去するためにイオンを照射するイオン供給部と、
前記処理室内に設けられ、ターゲットを保持するターゲット保持機構と、
前記処理室の前記第一側面と対向する第二側面に設けられ、前記ターゲットにイオンを照射するスパッタ用イオン供給部と、
を備えている基板処理装置。
【請求項２】
処理室の第一側面に設けられたイオン供給部から該処理室内で基板保持部によって保持されて対向した前記基板にイオンを照射し前記基板上に付着した付着物を除去するステップと、
前記処理室の前記第一側面と対向する第二側面に設けられたスパッタ用イオン供給部からターゲットにイオンを照射し、前記基板に成膜するステップと、
を備えてい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し、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造方法においてＩＣが作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）の一主面の上に金属をスパッタリングによって成膜するのに利用して有効なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣの製造方法において、ウエハの一主面の上に金属膜を形成する薄膜形成方法として、スパッタリング装置を使用した薄膜形成方法が、広く使用されている。
一般に、スパッタリング装置はスパッタリング室に配設された一対の電極を備えており、一方の電極はウエハに被着させるべき金属膜と同質の材料が用いられて形成されたターゲットが装着されるように構成され、もう一方の電極はウエハが保持されるように構成されている。例えば、特許文献１参照。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−９３７８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、スパッリングする前にウエハにイオンビームを照射してプレクリーニングする場合において、ウエハに均一なイオンビームを照射するためには、イオンビームはウエハよりも広い範囲に照射する必要があるために、ウエハが大きくなると、イオン供給部が大きくなり、装置全体が大きくなるという問題点がある。
【０００５】
本発明の目的は、スペース効率が良好でコンパクトな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】
本願において開示される発明のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）基板を基板保持部で保持しつつ処理する処理室と、
前記処理室の第一側面に設けられ、対向した前記基板上に付着した付着物を除去するためにイオンを照射するイオン供給部と、
前記処理室内に設けられ、ターゲットを保持するターゲット保持機構と、
前記処理室の前記第一側面と対向する第二側面に設けられ、前記ターゲットにイオンを照射するスパッタ用イオン供給部と、
を備えている基板処理装置。
（２）処理室の第一側面に設けられたイオン供給部から該処理室内で基板保持部によって保持されて対向した前記基板にイオンを照射し前記基板上に付着した付着物を除去するステップと、
前記処理室の前記第一側面と対向する第二側面に設けられたスパッタ用イオン供給部からターゲットにイオンを照射し、前記基板に成膜するステップと、
を備えている半導体装置の製造方法。
（３）基板を基板保持部で保持しつつ処理する処理室と、
前記処理室の第一側面に設けられ、対向した前記基板にイオンを照射するイオン供給部と、
前記処理室内に設けられ、ターゲットを保持するターゲット保持機構と、
前記基板保持部を少なくとも前記ターゲット側に対向する位置と前記イオン供給部に対向する位置とに移行させるチルト機構と、
前記処理室の前記第一側面と対向する第二側面に設けられ、前記ターゲットにイオンを照射するスパッタ用イオン供給部と、
を備えている基板処理装置。
（４）前記イオン供給部と前記基板保持部との間には、前記イオン供給部を開閉するシャッタ機構が設けられている前記（１）（３）の基板処理装置。
（５）前記ターゲット保持機構は回転機構を有する前記（１）（３）の基板処理装置。
（６）前記基板保持部は前記基板を回転させる回転機構を有する前記（１）（３）の基板処理装置。
（７）前記第二側面には排気口が設けられている前記（１）（３）の基板処理装置。
（８）前記排気口には直管の配管が接続されており、該配管には排気ポンプが接続されている前記（７）の基板処理装置。
（９）前記イオン供給部は前記基板の表面の自然酸化膜および／または汚染物質を除去するために設けられており、前記イオン供給部が前記基板の自然酸化膜および／または汚染物質を除去した後に、同一の処理室内で前記スパッタ用イオン供給部から前記ターゲットにイオンを照射して前記基板に成膜する前記（１）（３）の基板処理装置。
（１０）前記スパッタ用イオン供給部は、円形形状である前記（１）（３）の基板処理装置。
（１１）前記スパッタ用イオン供給部の照射線方向と前記イオン供給部の照射線方向とが平行になっている前記（１）（３）の基板処理装置。
（１２）前記第一側面と前記第二側面とが平行になっている前記（１）（３）の基板処理装置。
（１３）処理室の第一側面に設けられた矩形イオン供給部から該処理室内で基板保持部によって保持されて対向した前記基板にイオンを照射するステップと、
チルト機構が前記基板保持部を前記イオン供給部に対向する位置からターゲットに対向する位置へ移行させるステップと、
前記処理室の前記第一側面と対向する第二側面に設けられたスパッタ用イオン供給部から前記ターゲットにイオンを照射し、前記基板に成膜処理するステップと、
を備えている半導体装置の製造方法。
（１４）前記イオン供給部は矩形形状に形成されており、該矩形短辺の延長線方向の第一側面と対向する第二側面に前記スパッタ用イオン供給部が配置されている前記（１）（３）の基板処理装置。
（１５）前記スパッタ用イオン供給部は、前記イオン供給部から供給されるイオンに直接照射されていない位置であって、前記イオン供給部が円形形状で形成された場合には該イオン供給部から供給されるイオンに直接照射される位置に配置されている前記（１４）の基板処理装置。
【発明の効果】
【０００７】
前記（１）によれば、イオン供給部をコンパクトに設定することにより、スペース効率を向上させることができるので、装置全体をコンパクトに設計することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【０００９】
本実施の形態において、図１および図２に示されているように、本発明に係る基板処理装置はマルチチャンバ形連続処理装置（以下、連続処理装置という。）として構成されている。
なお、本実施の形態に係る連続処理装置においては、ウエハ等の基板を搬送するキャリヤとしては、ＦＯＵＰ（front opening unified pod 。以下、ポッドという。）が使用されている。
また、以下の説明において、前後左右は図１を基準とする。すなわち、図１が示されている紙面に対して、前は紙面の下、後ろは紙面の上、左右は紙面の左右とする。
【００１０】
図１および図２に示されているように、連続処理装置は平面視が六角形で上下両端が閉塞した箱形状に形成された筐体１１を備えており、筐体１１は第一の搬送室１２を形成している。第一の搬送室１２は真空状態等の大気圧未満の圧力（負圧）に耐え得るロードロックチャンバ構造に構成されている。
第一の搬送室１２内には負圧下でウエハ１を移載する第一のウエハ移載機１３が設置されている。第一のウエハ移載機１３はエレベータ１４によって、第一の搬送室１２の気密性を維持しつつ昇降することができるように構成されている。
【００１１】
筐体１１の６枚の側壁のうち前側に位置する２枚の側壁には、搬入用の予備室１５と搬出用の予備室１６とがそれぞれゲートバルブ１７、１８を介して連結されており、それぞれ負圧に耐え得るロードロックチャンバ構造に構成されている。
さらに、予備室１５には搬入室用のウエハ置き台１９が設置されており、予備室１６には搬出室用のウエハ置き台２０が設置されている。
【００１２】
予備室１５および予備室１６の前側には、略大気圧下で用いられる第二の搬送室２２を形成する筐体２１が連結されている。第二の搬送室２２と搬入用の予備室１５および搬出用の予備室１６とはゲートバルブ２３、２４を介して連結されている。
図２に示されているように、第二の搬送室２２にはウエハ１を移載する第二のウエハ移載機２５が設置されている。第二のウエハ移載機２５は第二の搬送室２２に設置されたエレベータ２６によって昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータ２７によって左右方向に往復移動されるように構成されている。
【００１３】
図１に示されているように、第二の搬送室２２の左側にはノッチまたはオリフラ合わせ装置２８が設置されている。
また、図２に示されているように、第二の搬送室２２の上部にはクリーンエアを供給するクリーンユニット２９が設置されている。
【００１４】
図１および図２に示されているように、第二の搬送室２２の筐体２１の前側には、ウエハ１を第二の搬送室２２に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口３０とポッドオープナ３１とが設置されている。
ウエハ搬入搬出口３０を挟んでポッドオープナ３１と反対側すなわち筐体２１の外側には、ＩＯステージ３２が設置されている。
ポッドオープナ３１はポッド２のキャップ２ａを開閉するとともに、ウエハ搬入搬出口３０を閉塞可能なクロージャ３１ａと、クロージャ３１ａを駆動する駆動機構３１ｂとを備えており、ＩＯステージ３２に載置されたポッド２のキャップ２ａを開閉することにより、ポッド２に対するウエハ１の出し入れを可能にする。
なお、ポッド２は図示しない工程内搬送装置（ＲＧＶ）によって、ＩＯステージ３２に対して、供給および排出されるようになっている。
【００１５】
図１に示されているように、筐体１１の６枚の側壁のうち後ろ側（背面側）に位置する２枚の側壁には、ウエハに所望の処理を施す第一の処理炉３３と第二の処理炉３４とがゲートバルブ３５、３６を介してそれぞれ隣接して連結されている。
第一の処理炉３３および第二の処理炉３４はいずれも、図３、図４および図５に示されたスパッタリング装置４０によって構成されている。
また、筐体１１における６枚の側壁のうちの残りの互いに対向する２枚の側壁には、第一のクーリングユニット３７と、第二のクーリングユニット３８とがそれぞれ連結されており、第一のクーリングユニット３７および第二のクーリングユニット３８はいずれも処理済みのウエハ１を冷却するように構成されている。
【００１６】
図３、図４および図５に示されたスパッタリング装置４０は、直方体の筐体形状に形成された真空容器４１を備えており、真空容器４１は処理室としてのスパッタリング室４２を構成している。
図１および図２に示されているように、真空容器４１は連続処理装置の筐体１１における背面壁に隣接して連結されている。
真空容器４１の筐体１１に隣接した側壁（以下、正面壁とする。）には、スパッタリング室４２に基板としてのウエハ１を出し入れするための搬入搬出口４３が開設されている。搬入搬出口４３はゲートバルブ３５、３６（図１および図２参照）によって開閉されるように構成されている。
【００１７】
真空容器４１の背面壁の上部には、サーボモータ等によって構成された回転機構４４が水平方向に設置されている。回転機構４４の回転軸４５はスパッタリング室４２に前後方向に延在するように水平に挿入されて回転自在に両持ち支持されている。
なお、回転軸４５は片持ち支持でもよい。
回転軸４５には円盤形状に形成されたターゲット保持機構４６が直交するように配されて固定されており、ターゲット保持機構４６は両方の端面によって第一ターゲット４７Ａと第二ターゲット４７Ｂとをそれぞれ保持することができるように構成されている。
第一ターゲット４７Ａと第二ターゲット４７Ｂとは互いに異なる材料（例えば、金属材料としてのチタンと絶縁材料としてのアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）等）が使用されて、ターゲット保持機構４６に対応した円形の平板形状にそれぞれ形成されている。
【００１８】
スパッタリング室４２の下部におけるターゲット保持機構４６の中心を通る垂直線上には、基板を保持する基板保持部としてのウエハチャック５０が配置されている。
ウエハチャック５０はサーボモータ等によって構成された回転機構５１によって回転されるように構成されている。
回転機構５１はサーボモータ等から構成されたチルト機構５２によって、水平姿勢（保持面が水平の姿勢）と垂直姿勢（保持面が垂直の姿勢）との間で姿勢をチルトされる（角度を調整される）ように構成されている。
【００１９】
処理室の第一側面としてのスパッタリング室４２の右側面を形成した真空容器４１の右側壁の下部には、対向したウエハにイオンを照射することによってウエハの表面の自然酸化膜および／または汚染物質を除去するイオン供給部（以下、ミリング部という。）６０が水平に設置されている。
【００２０】
図３、図４および図５に示されているように、ミリング部６０は筐体６１を備えており、筐体６１は一端が閉塞した円筒形状に形成されている。筐体６１はイオン源室６２を形成している。
真空容器４１の右側壁におけるミリング部６０が設置された部分にはイオン照射口６３が大きく開設されており、イオン照射口６３にはミリング部６０の筐体６１の開口が整合されている。
筐体６１の閉塞壁にはイオン種のガスとしてのアルゴンガスをイオン源室６２内に導入するためのガス導入管６４が接続されている。
ミリング部６０の筐体６１の外周にはプラズマを閉じ込めるためにカスプ磁場を生成する磁石６５が設置されている。
【００２１】
イオン源室６２のイオン照射口６３と反対側の端部にはフィラメント６６が設置されており、フィラメント６６にはフィラメント６６を加熱するフィラメント電源６７が電気的に接続されている。フィラメント電源６７にはイオン源室６２内にプラズマを形成するためのアーク電源６８が接続されている。
イオン源室６２内のイオン照射口６３側の端部には、アースに接続された接地電極７０と、減速電源７１が接続された減速電極７２と、抵抗７３を介して加速電源７４が接続された加速電極７５とが、イオン照射口６３側から順に並べられて縦断するように垂直に設置されている。
なお、フィラメント電源６７、アーク電源６８、減速電源７１および加速電源７４は、ミリング部コントローラ（図示せず）によって制御されるようになっている。
【００２２】
図６で参照されるように、接地電極７０、減速電極７２および加速電極７５は円形の平板形状に形成されており、イオンビームを透過させる透過口７６が円形の小孔形状で多数個開設されている。
各電極における透過口７６群の開口率（開口面積／全体面積）は、全体的に均一になるように設定されている。
例えば、図６に示されているように、口径の等しい透過口７６が全面にわたって均一に分布されている。
なお、図６は加速電極７５を代表として示している。
【００２３】
スパッタリング室４２におけるミリング部６０のイオン照射口６３の手前には、イオン照射口６３を開閉するシャッタ機構７７が設置されており、シャッタ機構７７もミリング部コントローラによって制御されるようになっている。
【００２４】
処理室の第一側面に対向する処理室の第二側面としてのスパッタリング室４２の左側面を形成した真空容器４１の左側壁の上部には、ターゲットにイオンを照射するスパッタ用イオン供給部８０が水平に設置されている。スパッタ用イオン供給部（以下、スパッタリング部という。）８０はターゲットにイオンを照射することにより、ターゲットからスパッタ粒子を叩き出してウエハの表面にスパッタリングするように構成されている。
【００２５】
図３、図４および図５に示されているように、スパッタリング部８０は筐体８１を備えており、筐体８１は一端が閉塞した円筒形状に形成されている。筐体８１はイオン源室８２を形成している。
真空容器４１の左側壁におけるスパッタリング部８０が設置された部分にはイオン照射口８３が大きく開設されており、イオン照射口８３にはスパッタリング部８０の筐体８１の開口が整合されている。
筐体８１の閉塞壁にはイオン種のガスとしてのアルゴンガスをイオン源室８２内に導入するためのガス導入管８４が接続されている。
スパッタリング部８０の筐体８１の外周にはプラズマを閉じ込めるためにカスプ磁場を生成する磁石８５が設置されている。
【００２６】
イオン源室８２のイオン照射口８３と反対側の端部にはフィラメント８６が設置されており、フィラメント８６にはフィラメント８６を加熱するフィラメント電源８７が電気的に接続されている。フィラメント電源８７にはイオン源室８２内にプラズマを形成するためのアーク電源８８が接続されている。
イオン源室８２内のイオン照射口８３側の端部には、アースに接続された接地電極９０と、減速電源９１が接続された減速電極９２と、抵抗９３を介して加速電源９４が接続された加速電極９５が、イオン照射口８３側から順に並べられて縦断するように垂直に立設されている。
なお、フィラメント電源８７、アーク電源８８、減速電源９１および加速電源９４は、スパッタリング部コントローラ（図示せず）によって制御されるようになっている。
【００２７】
図６で参照されるように、接地電極９０、減速電極９２および加速電極９５は円形の平板形状に形成されており、イオンビームを透過させる透過口９６が円形の小孔形状で多数個開設されている。
各電極における透過口９６群の開口率（開口面積／全体面積）は全体的に均一になるように設定されている。
例えば、図６に示されているように、口径の等しい透過口９６が全面にわたって均一に分布されている。
なお、図６は加速電極９５を代表として示している。
【００２８】
真空容器４１のスパッタリング部８０が設置された左側壁の下部には排気口５３が開設されている。排気口５３には直管の配管５４が接続されており、配管５４には排気ポンプ５５が接続されている。
排気口５３は第一側面のイオン照射口６３から供給されたイオンが直接照射しない位置に配置されている。すなわち、排気口５３は第一側面に対向する第二側面にミリング部６０で生成されたイオンがイオン照射口６３からスパッタリング室４２に供給された後、第二側面ないしウエハに到達する（照射する）が該イオンが直接照射しないように、イオン照射口６３と対向しないように下部にずらされて設けられている。
このように排気ポンプ５５をスパッタリング部８０の下方に設置することにより、スパッタリング部８０の下方に形成されるデッドスペースを有効に活用することができる。
また、第二側面と対向する第一側面のイオン照射口６３とは対向しないように設置することにより、配管５４や排気ポンプ５５へのイオン直接照射による劣化を抑制することができる。
【００２９】
以下、前記構成に係る連続処理装置を使用した半導体装置の製造方法における薄膜形成工程を説明する。
まず、連続処理装置におけるウエハの一連の流れを、図１および図２に即して説明し、その後に、スパッタリング装置４０の作用を説明する。
【００３０】
未処理のウエハ１は２５枚がポッド２に収納された状態で、薄膜形成工程を実施する連続処理装置へ工程内搬送装置によって搬送されて来る。
図１および図２に示されているように、搬送されて来たポッド２はＩＯステージ３２の上に工程内搬送装置から受け渡されて載せられる。
ポッド２のキャップ２ａがポッドオープナ３１によって取り外され、ポッド２のウエハ出し入れ口が開放される。
【００３１】
ポッド２がポッドオープナ３１により開放されると、第二の搬送室２２に設置された第二のウエハ移載機２５は、ポッド２からウエハ１をピックアップして予備室１５に搬入し、ウエハ１をウエハ置き台１９に移載する。
この移載作業中には、予備室１５の第一の搬送室１２側のゲートバルブ１７は閉じられており、第一の搬送室１２内の負圧は維持されている。
ポッド２に収納された所定枚数、例えば、２５枚のウエハ１のウエハ置き台１９への移載が完了すると、ゲートバルブ２３が閉じられ、予備室１５内が排気装置（図示せず）によって負圧に排気される。
【００３２】
予備室１５内が予め設定された圧力値となると、ゲートバルブ１７が開かれて、予備室１５と第一の搬送室１２とが連通される。
続いて、第一の搬送室１２の第一のウエハ移載機１３はウエハ置き台１９からウエハ１をピックアップして第一の搬送室１２に搬入する。
ゲートバルブ１７が閉じられた後、ゲートバルブ３５が開かれ、第一の搬送室１２と第一の処理炉３３とが連通される。
続いて、第一のウエハ移載機１３はウエハ１を第一の搬送室１２から第一の処理炉３３に搬入して、第一の処理炉３３内の支持具に移載する。
ゲートバルブ３５が閉じられた後に、第一の処理炉３３であるスパッタリング装置４０において、薄膜形成工程としてのスパッタリング工程が後述するように実施される。
【００３３】
第一の処理炉３３においてウエハ１に対する薄膜形成工程（スパッタリング装置４０によるスパッタリング工程）が完了すると、ゲートバルブ３５が開かれ、処理済みのウエハ１は第一のウエハ移載機１３によって第一の搬送室１２に搬出される。
搬出後、ゲートバルブ３５は閉じられる。
【００３４】
第一のウエハ移載機１３は第一の処理炉３３から搬出したウエハ１を第一のクーリングユニット３７へ搬送し、処理済みのウエハ１は冷却される。
【００３５】
第一のクーリングユニット３７に処理済みウエハ１を搬送すると、第一のウエハ移載機１３は予備室１５のウエハ置き台１９に予め準備されたウエハ１を第一の処理炉３３に、前述した作動と同様の作動によって搬送する。
第一の処理炉３３のゲートバルブ３５が閉じられた後に、第一の処理炉３３であるスパッタリング装置４０において、薄膜形成工程としてのスパッタリング工程が後述するように実施される。
【００３６】
翻って、第一のクーリングユニット３７において予め設定された冷却時間が経過すると、冷却済みのウエハ１は第一のウエハ移載機１３によって第一のクーリングユニット３７から第一の搬送室１２に搬出される。
【００３７】
冷却済みのウエハ１が第一のクーリングユニット３７から第一の搬送室１２に搬出された後に、ゲートバルブ１８が開かれる。
第１のウエハ移載機１３は第一のクーリングユニット３７から搬出したウエハ１を予備室１６へ搬送し、ウエハ置き台２０に移載した後に、予備室１６はゲートバルブ１８によって閉じられる。
【００３８】
以上の作動が繰り返されることにより、予備室１５内に搬入された所定枚数、例えば、２５枚のウエハ１が順次処理されて行く。
【００３９】
予備室１５内に搬入された全てのウエハ１に対する処理が終了し、全ての処理済みウエハ１が予備室１６に収納され、予備室１６がゲートバルブ１８によって閉じられると、予備室１６内が不活性ガスにより略大気圧に戻される。
予備室１６内が略大気圧に戻されると、ゲートバルブ２４が開かれ、ＩＯステージ３２に載置された空のポッド２のキャップ２ａがポッドオープナ３１によって開かれる。
続いて、第二の搬送室２２の第二のウエハ移載機２５はウエハ置き台２０からウエハ１をピックアップして第二の搬送室２２に搬出し、第二の搬送室２２におけるウエハ搬入搬出口３０を通してポッド２に収納して行く。
【００４０】
２５枚の処理済みウエハ１のポッド２への収納が完了すると、ポッド２のキャップ２ａがポッドオープナ３１によって閉じられる。
閉じられたポッド２はＩＯステージ３２の上から次の工程へ工程内搬送装置によって搬送されて行く。
【００４１】
以上の作動は第一の処理炉３３および第一のクーリングユニット３７が使用される場合を例にして説明したが、第二の処理炉３４および第二のクーリングユニット３８が使用される場合についても同様の作動が実施される。
【００４２】
前述の連続処理装置では、一方の予備室１５を搬入用、他方の予備室１６を搬出用としたが、一方の予備室１６を搬入用、他方の予備室１５を搬出用としてもよい。
【００４３】
第一の処理炉３３と第二の処理炉３４は、それぞれ同じ処理を行ってもよいし、別の処理を行ってもよい。
第一の処理炉３３と第二の処理炉３４とで別の処理を行う場合、例えば、第一の処理炉３３でウエハ１にある処理を行った後に、続けて、第二の処理炉３４で別の処理を行わせてもよい。
また、第一の処理炉３３でウエハ１にある処理を行った後に、第二の処理炉３４で別の処理を行わせる場合においては、第一のクーリングユニット３７または第二のクーリングユニット３８を経由するようにしてもよい。
また、第一の処理炉３３と第二の処理炉３４での処理で熱処理しない等、必要に応じ、第一のクーリングユニット３７または第二のクーリングユニット３８を経由しないようにしてもよい。
【００４４】
次に、前述した連続処理装置において第一の処理炉３３として設置されたスパッタリング装置４０によるスパッタリング工程を説明する。
【００４５】
スパッタリングすべきウエハ１は予め所定の圧力に減圧されたスパッタリング室４２に搬入搬出口４３から搬入されて、図４および図５に示されているように、水平姿勢のウエハチャック５０の上に受け渡される。
【００４６】
続いて、搬入搬出口４３がゲートバルブ３５（図１および図２参照）によって閉じられた後に、スパッタリング室４２が排気ポンプ５５によって真空引きされ、スパッタリング室４２の圧力が１／１００〜１／１０００Ｐａに減圧される。
その後に、アルゴンガスがガス導入管６４からミリング部６０のイオン源室６２に所定の流量（例えば、１０ｓｃｃｍ）だけ供給される。
【００４７】
次いで、図７に示されているように、ウエハチャック５０がチルト機構５２によって垂直姿勢にチルトされる。
続いて、ウエハチャック５０が回転機構５１によって回転されつつ、イオン照射口６３がシャッタ機構７７によって開かれて、ミリング部６０からイオンビーム７８がウエハ１に照射され、ウエハ１はイオンミリング加工される。
イオンミリング加工とは、イオンビームを対象物（ウエハ）に照射することにより、対象物を削る加工方法を言う。
このイオンミリング加工により、ウエハ１の表面の酸化膜や汚染物質が除去される。
【００４８】
この際、図６で参照されるように、接地電極７０、減速電極７２および加速電極７５の透過口７６群の開口率が全体的に均一になるように設定され、かつ、ウエハ１が回転されているので、イオンビーム７８のウエハ１に対する照射量は、ウエハ１の照射面の中心と周辺部とで略同一となる。
したがって、ミリング部６０のイオンビーム７８によるウエハ１に対するイオンミリング加工量は、ウエハ１の全面にわたって均一な分布となる。
【００４９】
ここで、ミリング部６０の作動を説明する。
フィラメント電源６７がＯＮすると、フィラメント６６から熱電子が放出する。
減速電源７１および加速電源７４がＯＮした後に、アーク電源６８がＯＮすると、イオン源室６２内で電子が加速されて移動し、アルゴン原子に衝突して電離する。
この現象により、イオン源室６２内でアルゴンプラズマが発生する。
プラズマが発生すると、アルゴンイオンとアルゴン原子および電子等の間で衝突が繰り返し起こり、電離や励起や再結合等の他の現象も同時に発生する。
加速電極７５はプラスの電位、減速電極７２はマイナスの電位、接地電極７０は０Ｖであり、これらの電位差から生じる電界により、イオンビーム７８が発生される。
加速電極７５と減速電極７２との間の電位差により、アルゴンイオンだけが透過口７６群からスパッタリング室４２に、イオンビーム７８として引き出される。
減速電極７２と接地電極７０との間の電位差は、スパッタリング室４２内になる電子がイオン源室６２内に入り込むのを阻止する役目を果たす。
なお、アルゴンイオンが照射されることによるチャージアップを防止する等アルゴンイオンを電気的に中和するために、接地電極７０のスパッタリング室４２側には、図示しない中和用のフィラメント（ニュートラライザ）が設置される。
【００５０】
ところで、イオンの運動エネルギが大きな領域（１０ｋＶ〜数ＭｅＶ）では、主として入射イオンが固体内に注入する現象（イオン注入）が起こり、中程度の運動エネルギ領域では（数百ｅＶ〜数千ｅＶ）では、固体原子を飛び出させるスパッタリング現象が起こり、非常に低い運動エネルギ領域（数ｅＶ〜数百ｅＶ）では、入射原子は固体内部に深く入り込むことができずに、固体表面に付着・結合する現象が起こる。
そこで、ミリング部６０においては、スパッタリング現象が起こる中程度の運動エネルギ領域（数百ｅＶ〜数千ｅＶ）を使用して、アルゴンイオンのイオンビーム７８をウエハ１に照射することにより、ウエハ１の表面の自然酸化膜および汚染物質を飛び出させて除去する。
【００５１】
以上のミリング部６０によるウエハ１の表面に対するイオンミリング加工が終了した後に、図８に示されているように、ウエハチャック５０がチルト機構５２によって水平姿勢にチルトされる。
【００５２】
次いで、ウエハチャック５０が回転機構５１によって回転されつつ、スパッタリング部８０からアルゴンイオンのイオンビーム９７が第一ターゲット４７Ａに照射される。
イオンビーム９７が第一ターゲット４７Ａに照射されると、第一ターゲット４７Ａからスパッタ粒子（例えば、チタン分子）９８が飛び出す。
そして、飛び出したスパッタ粒子９８がウエハ１の表面に蒸着し、ウエハ１の表面には第一ターゲット４７Ａの金属のスパッタリング膜が形成される。
【００５３】
第一ターゲット４７Ａからのスパッタ粒子によるスパッタリング膜の上に第二ターゲット４７Ｂの絶縁材料（例えば、アルミナ）の薄膜を形成する場合には、ターゲット保持機構４６が回転機構４４によって１８０度回転される。
次いで、ウエハチャック５０が回転機構５１によって回転されつつ、スパッタリング部８０からアルゴンイオンのイオンビーム９７が第二ターゲット４７Ｂに照射されると、第二ターゲット４７Ｂからスパッタ粒子（例えば、アルミナ分子）９８が飛び出す。
そして、飛び出したスパッタ粒子９８がウエハ１の表面の薄膜の上に蒸着し、第二ターゲット４７Ｂの金属のスパッタリング膜が形成される。
【００５４】
なお、スパッタリング部８０の作動は、前述したミリング部６０のそれに準ずる。
スパッタリング部８０においても、スパッタリング現象が起こる中程度の運動エネルギ領域（数百ｅＶ〜数千ｅＶ）を使用するが、アルゴンイオンのイオンビーム９７をターゲットに照射してスパッタ粒子９８を叩き出し、このスパッタ粒子９８をウエハ１の表面に蒸着させることができる運動エネルギが必要である。
【００５５】
以上のスパッタリング部８０によるウエハ１に対するスパッタリング膜の形成処理が終了すると、スパッタリング作動が停止される。
その後に、搬入搬出口４３がゲートバルブ３５（図１および図２参照）によって開放されて、ウエハチャック５０に保持されたウエハ１が搬入搬出口４３から搬出される。
【００５６】
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００５７】
1)  スパッタリング室にスパッタリング部とミリング部とを連結することにより、同一のスパッタリング室内でウエハ上の自然酸化膜や汚染物質を除去後に、直ちに本処理であるスパッタリングを施すことができるので、スパッタリング装置のスループットを向上させることができる。
【００５８】
2)  スパッタリング室にスパッタリング部とミリング部とを連結することにより、スパッタリング部と別にミリング部を設置する場合に比べて、スペース効率を向上させることができる。
【００５９】
図９は本発明の第二の実施の形態に係るスパッタリング装置を示す一部切断側面図であり、ミリング加工時を示している。
図１０はそのスパッタリング加工時を示す一部切断側面図である。
図１１はそのミリング部における矩形電極とウエハの関係を示す斜視図である。
図１２はその作用効果を比較して示す各模式図であり、（ａ）は第二の実施の形態の照射範囲を示し、（ｂ）は第一の実施の形態の照射範囲を示している。
【００６０】
本実施の形態が前記第一の実施の形態と異なる点は、図９に示されているように、ミリング部である矩形イオン供給部６０Ａが垂直方向寸法が短い矩形形状に形成されている点、ミリング部が垂直方向の短い矩形イオン供給部６０Ａに形成された分だけ排気口５３や配管５４および排気ポンプ５５が上方にずらされて配置されている点、ミリング部が垂直方向の短い矩形イオン供給部６０Ａに形成された分だけスパッタリング部８０が下方にずらされて配置されている点、排気口５３や配管５４および排気ポンプ５５が上方にずらされて配置され、かつ、スパッタリング部８０が下方にずらされて配置された分だけ真空容器４１Ａの全高が低く設定されている点、矩形イオン供給部６０Ａの接地電極、減速電極および加速電極が矩形に形成されているとともに、矩形の各電極の透過口群の開口率がウエハの中心側より周辺側が大きくなるように設定されている点、である。
なお、図９において、想像線（二点鎖線）は第一の実施の形態におけるミリング部６０、配管５３や排気ポンプ５５、スパッタリング部８０および真空容器４１Ａのそれぞれの外形を示している。
【００６１】
すなわち、図９に示されているように、ミリング部である矩形イオン供給部６０Ａは、一端が閉塞した垂直方向寸法が短い矩形の角筒形状に形成された矩形筐体６１Ａを備えており、矩形筐体６１Ａは略平盤中空体形状の矩形イオン源室６２Ａを形成している。
真空容器４１Ａの右側壁における矩形イオン供給部６０Ａが設置された部分には、矩形イオン照射口６３Ａが垂直方向寸法が短い矩形形状に大きく開設されており、矩形イオン照射口６３Ａには矩形筐体６１Ａの開口が整合されている。
矩形筐体６１Ａの一側壁には、イオン種のガスとしてのアルゴンガスを矩形イオン源室６２Ａ内に導入するためのガス導入管６４が接続されている。
矩形筐体６１Ａの外周にはプラズマを閉じ込めるためにカスプ磁場を生成する磁石６５が設置されている。
矩形イオン源室６２Ａの矩形イオン照射口６３Ａと反対側の端部にはフィラメント６６が設置されている。
矩形イオン源室６２Ａ内の矩形イオン照射口６３Ａ側の端部には、いずれも矩形の平板形状に形成された矩形接地電極７０Ａと矩形減速電極７２Ａと矩形加速電極７５Ａとが、イオン照射口６３Ａ側から順に並べられて縦断するように垂直に設置されている。
スパッタリング室４２における矩形イオン照射口６３Ａの手前側には、矩形イオン照射口６３Ａに対応した矩形形状に形成された矩形シャッタ機構７７Ａが設置されており、矩形シャッタ機構７７Ａは矩形イオン照射口６３Ａを開閉するようになっている（図９および図１０参照）。
【００６２】
図９の実線と想像線との比較で明らかなように、真空容器４１Ａの左側壁の下部に配置される排気口５３や配管５４および排気ポンプ５５は、ミリング部である矩形イオン供給部６０Ａの垂直方向寸法が短くなった分だけ、第一の実施の形態の場合に比べて上方にずらされて配置されている。
すなわち、配管５４や排気ポンプ５５へのイオン直接照射による劣化を抑制するために、排気口５３は矩形イオン照射口６３Ａから供給されたイオンが直接照射しない位置に配置する必要があるが、矩形イオン照射口６３Ａからのイオンの照射範囲は矩形イオン照射口６３Ａの垂直方向寸法が短くなった分だけ上側に狭くなるので、排気口５３は第一の実施の形態の場合に比べて上方にずらして配置することができる。
図９に示されているように、スパッタ用イオン供給部であるスパッタリング部８０は、第二側面としての矩形イオン供給部６０Ａとの対向側面において、矩形短辺側延長線（垂直線）の対向位置に設けられている。
【００６３】
そして、図９の実線と想像線との比較で明らかなように、真空容器４１Ａの左側壁の上部に配置されるスパッタリング部８０は、ミリング部である矩形イオン供給部６０Ａの垂直方向寸法が短くなった分だけ、第一の実施の形態の場合に比べて下方にずらされて配置されている。
すなわち、スパッタリング部およびミリング部相互のイオン直接照射による劣化を抑制するために、スパッタリング部８０は矩形イオン照射口６３Ａから供給されたイオンが直接照射しない位置に配置する必要があるが、矩形イオン照射口６３Ａからのイオンの照射範囲は矩形イオン照射口６３Ａの垂直方向寸法が短くなった分だけ下側に狭くなり、相対的に、スパッタリング部８０からのイオンが入射する範囲も狭くなるので、スパッタリング部８０は第一の実施の形態の場合に比べて下方にずらして配置することができる。
なお、図１０に示されているように、スパッタリング部８０によるスパッタリング加工時には、矩形イオン照射口６３Ａは矩形シャッタ機構７７Ａによって閉鎖される。
【００６４】
図９の実線と想像線との比較で明らかなように、排気口５３が上方にずらされて配置され、かつ、スパッタリング部８０が下方にずらされて配置された分だけ、真空容器４１Ａの全高は第一の実施の形態の場合に比べて低く設定されている。
このように真空容器４１Ａの全高を低くすることにより、スパッタリング室４２が小さくなるために、大気と真空との置換時間の短縮や設置スペースの縮小化等に寄与することができる。
なお、ミリング部である矩形イオン供給部６０Ａの垂直方向寸法が短くなった分だけ、スパッタリング部８０および排気口５３のいずれか一方をずらして配置し、当該一方をずらして配置した分だけ、真空容器４１Ａの全高を低くする、すなわち、真空容器４１Ａの容量（スパッタリング室４２）を小さくするようにしてもよい。
【００６５】
矩形イオン源室６２Ａ内に設置された矩形接地電極７０Ａと矩形減速電極７２Ａと矩形加速電極７５Ａとにおける透過口群の開口率は、ウエハの中心側より周辺側が大きくなるように設定されている。
図１１および図１２（ａ）は矩形イオン供給部６０Ａの矩形加速電極（以下、ミリング用矩形電極という。）７５Ａの透過口７６群を代表として示している。
すなわち、図１１および図１２（ａ）に示されているように、矩形イオン供給部６０Ａのミリング用矩形電極７５Ａは垂直方向がウエハ１の外径より短く水平方向がウエハ１の外径より長い矩形形状に形成されている。
ミリング用矩形電極７５Ａには上下で一対のブランクエリアＡ１、Ａ１と、左右で一対の開口部エリアＡ２、Ａ２とがそれぞれ形成されている。
図１２（ａ）に示されているように、両ブランクエリアＡ１、Ａ１はミリング用矩形電極７５Ａの上下の長辺と、ミリング部６０に対向する垂直姿勢に配置された際のウエハ１の円周との四つの交点ａ、ｂ、ｃ、ｄのそれぞれａ‐ｃ間とｂ‐ｄ間とを結ぶ対角線が画成するエリアと略同じエリアとなるように、上下で一対の二等辺三角形のエリアとしてそれぞれ設定されている。
左右の開口部エリアＡ２、Ａ２は矩形のミリング用矩形電極７５Ａにおける上下のブランクエリアＡ１、Ａ１を除いた一対の細長い五角形形状（ハウス形状）のエリアとしてそれぞれ設定されており、両開口部エリアＡ２、Ａ２には円形（好ましくは略真円形）の透過口７６が複数個、マトリックス（格子）形状に形成されている。
【００６６】
ところで、第一の実施の形態のように、透過口７６群が円板形状の加速電極７５に全体的に分布されている場合（図６参照）においては、図１２（ｂ）に示されているように、イオンビーム７８が照射されるウエハ１以外の範囲は斜線の範囲で示されるように、ウエハ１の円周外側の全周照射範囲Ａ３になる。
これに対して、本実施の形態においては、イオンビーム７８（図９参照）が照射されるウエハ１以外の範囲は、図１２（ａ）に斜線の範囲で示されているように、ウエハ１の円周外側の矩形のミリング用矩形電極７５Ａにおける両開口部エリアＡ２、Ａ２にそれぞれ対応する狭小の照射範囲Ａ４、Ａ４だけになる。
また、前述したように、ミリング用矩形電極７５Ａの垂直方向の幅が狭くなった分だけイオンビーム７８の垂直方向の範囲が狭くなる。
したがって、第二の実施の形態によれば、スパッタリング室４２内のウエハ１以外の範囲に余分なイオンビーム７８が照射されてパーティクルが発生する現象を、第一の実施の形態における円板形状のミリング用電極７５の場合に比べて、少なく抑制することができる。
【００６７】
本実施の形態によれば、前記第一の実施の形態の効果に加えて次の効果が得られる。
【００６８】
1)  ミリング部の電極を短辺側がウエハの外径より小さく、長辺側がウエハの外径より大きい矩形形状に形成することにより、イオンビームが照射されるウエハ以外の範囲を矩形のミリング部の電極におけるウエハの円周外側の狭小の範囲に限定することができるので、スパッタリング室内のウエハ以外の範囲に余分なイオンビームが照射されてパーティクルが発生する現象を抑制することができる。
【００６９】
2)  矩形の電極の透過口群の開口率をウエハの中心側より周辺側が大きくなるように設定し、かつ、ウエハを回転させることにより、イオンビームのウエハに対する照射量をウエハの照射面の中心部と周辺部とで略同量とすることができるので、ミリング部のイオンビームによるウエハに対するミリング加工量をウエハの全面にわたって均一化することができる。
【００７０】
3)  ミリング部を垂直方向が短い矩形イオン供給部に形成することにより、短くなった分だけ排気口を上方にずらしても矩形イオン供給部からのイオンビームが排気口に照射するのを回避することができるので、真空容器の全高を低くすることができる。その結果、スパッタリング室が小さくなるために、大気と真空との置換時間の短縮や設置スペースの縮小化等に寄与することができる。
【００７１】
4)  ミリング部を垂直方向が短い矩形イオン供給部に形成することにより、短くなった分だけスパッタリング部を下方にずらしても矩形イオン供給部とスパッタリング部相互のイオンビームの直接照射を回避することができるので、真空容器の全高を低くすることができる。その結果、スパッタリング室が小さくなるために、大気と真空との置換時間の短縮や設置スペースの縮小化等に寄与することができる。
【００７２】
なお、ミリング用矩形電極の透過口群の開口率をウエハの中心側より周辺側が大きくなるように設定する構成は、複数個の透過口を一対の細長い五角形形状のエリアに均一に配置する構成に限らない。
例えば、透過口群のピッチを中心部と周辺部とで変更する（中心部のピッチよりも周辺部のピッチを外側に行くほど広くする。）構成であってもよい。
また、透過口の口径を中心部と周辺部とで変更する（中心部の透過口の口径よりも周辺部の透過口の口径を外側に行くほど大きくする。）構成であってもよい。
【００７３】
なお、本発明は前記実施の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。
【００７４】
前記実施の形態においては、スパッタリング装置について説明したが、本発明はこれに限らず、基板処理装置全般に適用することができる。
【００７５】
また、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。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の一実施の形態である連続処理装置を示す平面断面図である。
【図２】側面断面図である。
【図３】その主要部であるスパッタリング装置を示す平面図である。
【図４】その側面断面図である。
【図５】その正面断面図である。
【図６】スパッタリング部の電極を示す正面図である。
【図７】ミリング加工時を示す一部切断正面図である。
【図８】スパッタリング時を示す一部切断正面図である。
【図９】本発明の第二の実施の形態に係るスパッタリング装置を示す一部切断正面図であり、ミリング加工時を示している。
【図１０】そのスパッタリング時を示す一部切断正面図である。
【図１１】そのミリング部における矩形電極とウエハの関係を示す斜視図である。
【図１２】その作用効果を比較して示す各模式図であり、（ａ）は第二の実施の形態の照射範囲を示し、（ｂ）は第一の実施の形態の照射範囲を示している。
【符号の説明】
【００７７】
１…ウエハ（基板）、２…ポッド、２ａ…キャップ、１１…筐体、１２…第一の搬送室、１３…第一のウエハ移載機、１４…エレベータ、１５、１６…予備室、１７、１８…ゲートバルブ、１９、２０…ウエハ置き台、２１…筐体、２２…第二の搬送室、２３、２４…ゲートバルブ、２５…第二のウエハ移載機、２６…エレベータ、２７…リニアアクチュエータ、２８…ノッチまたはオリフラ合わせ装置、２９…クリーンユニット、３０…ウエハ搬入搬出口、３１…ポッドオープナ、３１ａ…クロージャ、３１ｂ…駆動機構、３２…ＩＯステージ、３３…第一の処理炉、３４…第二の処理炉、３５、３６…ゲートバルブ、３７…第一のクーリングユニット、３８…第二のクーリングユニット、４０…スパッタリング装置、４１…真空容器、４２…スパッタリング室（処理室）、４３…搬入搬出口、４４…回転機構、４５…回転軸、４６…ターゲット保持機構、４７Ａ…第一ターゲット、４７Ｂ…第二ターゲット、５０…ウエハチャック（基板保持部）、５１…回転機構、５２…チルト機構、５３…排気口、５４…配管、５５…排気ポンプ、６０…ミリング部（イオン供給部）、６１…筐体、６２…イオン源室、６３…イオン照射口、６４…ガス導入管、６５…磁石、６６…フィラメント、６７…フィラメント電源、６８…アーク電源、７０…接地電極、７１…減速電源、７２…減速電極、７３…抵抗、７４…加速電源、７５…加速電極、７６…透過口、７７…シャッタ機構、７８…イオンビーム、８０…スパッタリング部（スパッタ用イオン供給部）、８１…筐体、８２…イオン源室、８３…イオン照射口、８４…ガス導入管、８５…磁石、８６…フィラメント、８７…フィラメント電源、８８…アーク電源、９０…接地電極、９１…減速電源、９２…減速電極、９３…抵抗、９４…加速電源、９５…加速電極、９６…透過口、９７…イオンビーム、９８…スパッタ粒子。
４１Ａ…真空容器、６０Ａ…矩形イオン供給部、６１Ａ…矩形筐体、６２Ａ…矩形イオン源室、６３Ａ…矩形イオン照射口、７０Ａ…矩形接地電極、７２Ａ…矩形減速電極、７５Ａ…矩形加速電極、７７Ａ…矩形シャッタ機構。
【図１】
2008075163.tif 000003
【図２】
2008075163.tif 000004
【図３】
2008075163.tif 000005
【図４】
2008075163.tif 000006
【図５】
2008075163.tif 000007
【図６】
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【図７】
2008075163.tif 000009
【図８】
2008075163.tif 000010
【図９】
2008075163.tif 000011
【図１０】
2008075163.tif 000012
【図１１】
2008075163.tif 000013
【図１２】
2008075163.tif 000014