(57)【要約】【課題】静電チャックの基板吸着面にパーティクルが付着することを抑制できるようにした多元スパッタリング装置を提供する。【解決手段】本発明の多元スパッタリング装置ＳＭは、真空チャンバ１と、この真空チャンバの底部に配置され、上面に基板Ｗを吸着する静電チャック３を有するステージ２と、この真空チャンバの上部に、静電チャックで吸着された基板に対してスパッタ粒子を斜入射させるように配置された少なくとも２個のスパッタリングカソードＣと、各スパッタリングカソードと基板との間を選択的に遮蔽する遮蔽手段４とを備える。静電チャックの上面が露出している場合に、当該静電チャックの上面を選択的に覆う保護板５を更に備える。【選択図】図１
2013057108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバと、この真空チャンバの底部に配置され、上面に基板を吸着する静電チャックを有するステージと、この真空チャンバの上部に、静電チャックで吸着された基板に対してスパッタ粒子を斜入射させるように配置された少なくとも２個のスパッタリングカソードと、各スパッタリングカソードと基板との間を選択的に遮蔽する遮蔽手段と、を備え、
前記静電チャックの上面が露出している場合に、当該静電チャックの上面を選択的に覆う保護板を更に備えたことを特徴とする多元スパッタリング装置。
【請求項２】
前記保護板を、基板への成膜に先立ってスパッタリングカソードのターゲットをプレスパッタリングする際に、基板上面を覆うシャッター板と兼用することを特徴とする請求項１記載の多元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、単一の処理室内に複数のターゲットを備えた多元スパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば半導体デバイスの製造工程では、処理すべき基板表面に、組成の異なる多層構造の薄膜を成膜する場合があり、このような多層構造の薄膜を単一の処理室内で効率よく成膜するために、単一の処理室内に複数のターゲットを備えた所謂多元スパッタリング装置が用いられることが従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
多元スパッタリング装置は、真空排気手段が接続された真空チャンバを備え、この真空チャンバの底部には、基板を保持するステージが回転自在に設けられている。また、真空チャンバの上部には、水平方向に対して所定角度で傾斜させて配置されるターゲットを備えるスパッタリングカソードが設けられると共に、各ターゲットのいずれかを選択的に遮蔽する遮蔽板が、鉛直方向にのびる回転軸を回転中心として回動自在に設けられている。そして、基板表面に成膜するのに際しては、成膜に使用するスパッタリングカソードのターゲットのみが処理基板を臨むように遮蔽板を移動し、真空チャンバ内に希ガス等のスパッタガス（及び反応性ガス）を導入し、スパッタリングカソードのターゲットに負の電位を持った直流電力や高周波電力を投入する。これにより、当該ターゲットがスパッタリングされて、一定の速度で回転する基板に対してスパッタ粒子が斜入射されて成膜される。
【０００４】
ここで、成膜に際しては基板を所定温度に加熱したり、冷却したりする場合がある。このような場合には、ステージにヒータ等の加熱手段や冷媒循環機構を組み付けると共に、ステージ上面に、基板との接触面（基板吸着面）に、板状の絶縁性材料からなる誘電体を備える所謂静電チャックを設けることが一般的である。このような用途のものでは、基板を効率よく加熱または冷却するため、誘電体を例えばＰＢＮ層から構成することが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
ところで、上記多元スパッタリング装置は、基板に対して平行にターゲットが配置されるものとは異なり、ステージ（ひいては、静電チャックの誘電体）の直上に、遮蔽板やこの遮蔽板の駆動機構等の部品が存在し、これらの部品にも、スパッタリングによる成膜中、スパッタ粒子が付着、堆積するようになる。そして、非成膜時（ターゲットをスパッタリングして基板表面に成膜するとき以外の時間をいい、例えば、処理前の基板が搬送されてくるまでの間や処理済みの基板を搬出し、次の基板が搬入されて静電チャック上に設置されるまでの間で前記静電チャックの上面が露出しているとき等、静電チャック上に基板が存在しないときをいう）、上記各部品に付着、堆積したもの（以下、パーティクルという）が剥離し、誘電体上に落下することがある。このことは、ターゲットの一つが、例えばＴｅのように揮発性が高くかつ密着性が弱いものを使用すると、頻発する。
【０００６】
このようにターゲット種に応じたパーティクルが誘電体に付着すると、場合によっては静電チャックの絶縁破壊を招来し、基板を確実に吸着できなくなる虞があり、これでは、基板への熱伝導が低下して効率よく基板を加熱または冷却できない。また、パーティクルが付着している静電チャックに基板を吸着させると、このパーティクルが基板に転写され、次の工程へと持ち込まれてしまうという不具合も生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００７−６６５１１号
【特許文献２】特開平９−２１３７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記点に鑑み、静電チャックの基板吸着面にパーティクルが付着することを抑制できるようにした多元スパッタリング装置を提供することをその課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の多元スパッタリング装置は、真空チャンバと、この真空チャンバの底部に配置され、上面に基板を吸着する静電チャックを有するステージと、この真空チャンバの上部に、静電チャックで吸着された基板に対してスパッタ粒子を斜入射させるように配置された少なくとも２個のスパッタリングカソードと、各スパッタリングカソードと基板との間を選択的に遮蔽する遮蔽手段と、を備え、前記静電チャックの上面が露出している場合に、当該静電チャックの上面を選択的に覆う保護板を更に備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、保護板を設け、処理すべき基板が存在せず、静電チャックの上面が露出している場合には、この保護板で静電チャック上面を覆うため、遮蔽板やこの遮蔽板の駆動手段等の各部品に付着、堆積したパーティクルが剥離して落下しても、保護板上に落下するだけである。従って、静電チャックの基板吸着面にパーティクルが付着することが抑制される。
【００１１】
本発明においては、前記保護板を、基板への成膜に先立ってカソードユニットのターゲットをプレスパッタリングする際に、基板上面を覆うシャッター板と兼用するようにすれば、少ない部品点数で、静電チャックの基板吸着面にパーティクルが付着することを抑制する構成をも実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態の多元スパッタリング装置の構成を模式的に示す断面図。
【図２】図１に示す保護板の移動を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、処理すべき基板Ｗをウエハとし、単一の処理室内でこのウエハＷの表面に多層構造の薄膜を成膜する複数のターゲットを備えた本発明の実施形態の多元スパッタリング装置を説明する。
【００１４】
多元スパッタリング装置ＳＭは、図１及び図２に示すように、図外の真空排気手段が接続される真空チャンバ１を備え、処理室１１を構成する。真空チャンバ１の底部には、円筒形状のステージ２が設けられている。ステージ２には、抵抗加熱式のヒータ２１が内蔵されている。なお、特に図示して説明しないが、冷媒循環路を設けて当該ステージ２を所定の温度に冷却できるようにしてもよい。ステージ２の上面には静電チャック３が配置されている。静電チャック３は、ＰＢＮ（パイロリティックボロンナイトライド）製の誘電体で構成され、その内部には、相互に絶縁された正負の電極３１、３２が埋設されている。そして、両電極３１、３２に図外のチャック電源から直流電圧を印加すると、発生する静電気力で基板Ｗが静電チャック３の上面で吸着される。また、ステージ２には、真空チャンバ１内に図示省略の真空シールを介して突設する回転軸２２が連結され、成膜時にステージ２、ひいては、基板Ｗを一定の回転速度で回転するようにしている。
【００１５】
真空チャンバ１の上部には、水平方向に対して所定角度で傾斜させて配置されるターゲットＴ１、Ｔ２を備えるスパッタリングカソードＣが設けられている。なお、図１では、２個のカソードユニットのみを図示しているが、カソードユニットの個数はこれに限定されるものではない。各ターゲットＴ１、Ｔ２は、基板Ｗ表面に形成しようとする薄膜に応じた材料製（例えば、Ｔｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｏ製またはこれらの合金や化合物）であり、各ターゲットＴ１、Ｔ２には、そのターゲット種に応じて、図外のＤＣ電源や交流電源等のスパッタ電源が電気的に接続されている。そして、ターゲットＴ１、Ｔ２のスパッタリングによる成膜中、ターゲットＴ１、Ｔ２に負の電位を持った直流電力や交流電力が投入されるようになっている。カソードユニットＣは、マグネトロン方式等、公知の構造のものが利用できるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００１６】
また、真空チャンバ１の天板には、真空チャンバ１内に図示省略の真空シールを介して突設する回転軸４１が設けられ、回転軸４１の下端にはドーム状の遮蔽板４が設けられている。遮蔽板４には、ターゲットＴ１、Ｔ２のいずれか１つのみが静電チャック３に吸着された基板Ｗを臨む開口４２が形成されている。なお、特に図示して説明しないが、真空チャンバ１内には、希ガス等のスパッタガス（及び反応性ガス）を導入するガス導入手段が設けられている。
【００１７】
基板Ｗ表面に成膜する場合、静電チャック３で基板Ｗを吸着した状態の真空チャンバ１が所定圧力に達すると、回転軸４１により遮蔽板４を回転させ、基板Ｗ表面に成膜しようとする薄膜に対応して選択されるターゲットＴ１（またはＴ２）に開口４２を対応させる。この場合、ステージ２に内蔵したヒータ２１を作動させて基板Ｗが所定温度に加熱される。そして、真空チャンバ１内にスパッタガスを導入し、ターゲットＴ１（またはＴ２）に負の電位を持った直流電力や高周波電力を投入し、当該ターゲットＴ１（またはＴ２）をスパッタリングすると、開口４２を通過したスパッタ粒子が一定の速度で回転する基板Ｗに対して斜入射し、付着、堆積して所定の薄膜が成膜される。
【００１８】
ところで、上記多元スパッタリング装置ＳＭは、基板Ｗに対して平行にターゲットが配置されるものとは異なり、静電チャック３の直上に、遮蔽板４が存在し、スパッタリングによる成膜中、遮蔽板４の下面にもスパッタ粒子が付着、堆積する。そして、非成膜時（ターゲットＴ１、Ｔ２をスパッタリングして基板Ｗ表面に成膜するとき以外の時間をいい、特に、処理前の基板Ｗが静電チャック３上に設置されるまでの間や処理済みの基板Ｗを搬出し、次の基板が搬入されて静電チャック上に設置されるまでの間で静電チャック３の上面が露出しているとき等、静電チャック３上に基板が存在しないときをいう）、遮蔽板４に付着、堆積したもの（以下、パーティクルという）が剥離し、静電チャック３上に落下することがある。このことは、ターゲットＴ１、Ｔ２の一つが、例えばＴｅのように揮発性が高くかつ密着性が弱いものを使用していると、頻発する。
【００１９】
そこで、本発明の実施形態では、真空チャンバ１に処理室１１に連通する待機室１２を設け、待機室１２に静電チャック３の上面を選択的に覆う保護板５を配置している。保護板５は、静電チャック３により吸着可能な材質から構成され、静電チャック３の上面の面積より大きな面積を有する板状部材で構成される。そして、この保護板５を待機室１２と処理室１１内の静電チャック３直上の位置との間で移動するために、真空チャンバ１の底部には真空ロボットＲが設けられている。真空ロボットＲは、真空チャンバ１内に図示省略の真空シールを介して突設する回転軸Ｒ１と、この回転軸Ｒ１の上端に設けられたロボットハンドＲ２とから構成され、待機室１２においては、ロボットハンドＲ２で保護板５が支持されるようになっている。なお、真空ロボットＲについては、特に制限がなく、待機室１２と処理室１１内で静電チャック３直上の位置との間で保護板５を移動するものであれば他のものを使用することができる。
【００２０】
また、ロボットハンドＲ２で支持されている保護板５の静電チャック３への受渡しについては、例えば、ステージ２に、当該ステージ２内に位置する退避位置と、当該ステージ２の上方に突出する受渡位置との間で上下動自在な複数本の支持ピン（図示せず）を内蔵しておき、この支持ピンを用いて行えばよい。そして、非成膜時、真空ロボットＲにより保護板５を待機室１２から処理室１１の静電チャック３直上の位置に移動し、静電チャック３へと受渡した後、両電極３１、３２に図外のチャック電源から直流電圧を印加し発生する静電気力で保護板５を静電チャック３の上面で吸着させる。なお、基板Ｗの静電チャック３への受渡しについても、上記と同様に行うことができる。
【００２１】
上記実施形態によれば、保護板５を設け、処理すべき基板Ｗが静電チャック３上面に存在せず、静電チャック３の上面が露出している場合には、この保護板５で静電チャック３の基板吸着面に吸着させてこの基板吸着面を覆うため、遮蔽板４の下面に付着、堆積したパーティクルが剥離して落下しても、保護板５上に落下するだけである。従って、静電チャック３の基板吸着面たる上面にパーティクルが付着することを抑制することができる。
【００２２】
ところで、上記多元スパッタリング装置ＳＭにおいて、ターゲット種によっては、基板Ｗへの成膜に先立ってターゲット表面を一旦スパッタリングしてクリーニングする所謂プレスパッタリングを行う場合がある。このときには、基板表面にスパッタ粒子が付着しないように保護する必要がある。このような場合には、真空ロボットＲにより保護板５を待機室１２から処理室１１の静電チャック３直上の位置に移動させておけば、この保護板５が、基板Ｗの上面を覆うシャッター板の役割を果たすようになる。これによれば、少ない部品点数で、静電チャックの基板吸着面にパーティクルが付着することを抑制する構成をも実現できる。
【００２３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではない。上記実施形態では、一枚のドーム状の遮蔽板を備えたものを例に説明したが、各ターゲットを個々に遮蔽するように構成することもできる。また、本発明は、成膜により処理室内に存する部品に付着したものが静電チャック上面に付着する虞があるものであれば、多元スパッタリング装置以外の真空処理装置であっても適用できる場合がある。
【符号の説明】
【００２４】
ＳＭ…多元スパッタリング装置、Ｃ…スパッタカソード、Ｔ１、Ｔ２…ターゲット、１…真空チャンバ、２…ステージ、３…静電チャック、４…遮蔽板、５…保護板。
【図１】
2013057108.tif 000003
【図２】
2013057108.tif 000004