特許 6163064 成膜装置及び成膜方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6163064

(24)【登録日】2017年6月23日

(45)【発行日】2017年7月12日

(54)【発明の名称】成膜装置及び成膜方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/34 20060101AFI20170703BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/34 S

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-193310(P2013-193310)

(22)【出願日】2013年9月18日

(65)【公開番号】特開2015-59238(P2015-59238A)

(43)【公開日】2015年3月30日

【審査請求日】2016年6月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100122507

【弁理士】

【氏名又は名称】柏岡 潤二

(74)【代理人】

【識別番号】100140453

【弁理士】

【氏名又は名称】戸津 洋介

(72)【発明者】

【氏名】古川 真司

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 直樹

(72)【発明者】

【氏名】三木 洋

(72)【発明者】

【氏名】北田 亨

(72)【発明者】

【氏名】小島 康彦

【審査官】 國方 恭子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１４４８４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０７４８６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０９３３３４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開昭６２−０５６５７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２５８９７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１００５９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１１１９７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００３／０２０９４２３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １４／００−１４／５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理容器と、
前記処理容器内を減圧するための排気装置と、
被処理体を載置するための載置台であり、前記処理容器内に設けられた前記載置台と、
前記載置台の上方に設けられ、第１絶縁材料製の第１及び第２ターゲットと、
前記処理容器内にガスを供給するガス供給部と、
前記ガス供給部から供給されるガス中の正イオンを前記第１ターゲットに衝突させるための第１高周波電力を発生する第１高周波電源と、
前記ガス供給部から供給されるガス中の正イオンを前記第２ターゲットに衝突させるための第２高周波電力を発生する第２高周波電源と、
前記第１高周波電力と前記第２高周波電力との間の位相差を調整する位相調整器と、
前記第１高周波電力と前記第２高周波電力との間の位相差が、前記第１絶縁材料の種類に応じて予め定められた値になるように、前記位相調整器を制御する制御装置と、
を備える、成膜装置。

【請求項2】

前記載置台の上方に設けられ、前記第１絶縁材料とは異なる第２絶縁材料製の第３及び第４ターゲットと、
前記ガス供給部から供給されるガス中の正イオンを前記第３ターゲットに衝突させるための第３高周波電力を発生する第３高周波電源と、
前記ガス供給部から供給されるガス中の正イオンを前記第４ターゲットに衝突させるための第４高周波電力を発生する第４高周波電源と、
を更に備え、
前記位相調整器が、前記第３高周波電力と前記第４高周波電力との間の位相差を調整する、請求項１に記載の成膜装置。

【請求項3】

成膜装置を用いた成膜方法であって、
前記成膜装置が、
処理容器と、
前記処理容器内を減圧するための排気装置と、
被処理体を載置するための載置台であり、前記処理容器内に設けられた前記載置台と、
前記載置台の上方に設けられ、第１絶縁材料製の第１及び第２ターゲットと、
前記処理容器内にガスを供給するガス供給部と、
前記ガス供給部から供給されるガス中の正イオンを前記第１ターゲットに衝突させるための第１高周波電力を発生する第１高周波電源と、
前記ガス供給部から供給されるガス中の正イオンを前記第２ターゲットに衝突させるための第２高周波電力を発生する第２高周波電源と、
前記第１高周波電力と前記第２高周波電力との間の位相差を調整する位相調整器と、
を備え、
前記成膜方法が、
前記位相調整器によって、前記第１高周波電力と前記第２高周波電力との間の位相差を調整する工程と、
前記位相差を調整した後、前記被処理体上に、前記第１及び第２ターゲットから放出される前記第１絶縁材料を堆積させる工程と、
を含み、
前記位相差を調整する工程では、前記第１高周波電力と前記第２高周波電力との間の位相差が、前記第１絶縁材料の種類に応じて予め定められた値になるように、前記位相調整器を制御する、成膜方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、成膜装置及び成膜方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスといった電子デバイスの製造においては、被処理体に対して種々の処理が行われる。被処理体に施される処理の一種としては、成膜が例示される。また、成膜の一種として、スパッタリンッグが用いられることがある。

【0003】

金属層の成膜装置として、ウエハの載置台の上方に複数の金属製のターゲットが設けられた成膜装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この成膜装置では、金属製のターゲットのそれぞれに電源から電圧が供給されることによって、Ａｒイオンがターゲットに衝突する。その結果、ウエハ上に金属層が成膜される。また、この成膜装置は、載置台を回転及び上下動する昇降機構を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−７４５２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、電子デバイスの一種として、ＭＴＪ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｕｎｎｅｌ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ）素子が開発されている。ＭＴＪ素子は、複数の磁性層の間に挟まれたトンネル絶縁層を備える。トンネル絶縁層といった絶縁層を成膜するためには、上記成膜装置において、金属製のターゲットを絶縁材料製のターゲットに置き換えることが考えられる。通常、成膜される絶縁層の膜厚の面内分布を制御するためには、成膜装置のハードウエアを変更する必要がある。例えば、ターゲットと載置台との間の距離、ターゲットの大きさ、カソードマグネットの磁気回路等を変更する必要がある。しかし、成膜装置のハードウエアを変更することは容易でない。特に、ターゲットと載置台との間の距離を変更するために載置台を真空中で上下動する昇降機構は複雑であり、高価である。

【0006】

本発明の種々の側面及び実施形態は、絶縁層の膜厚の面内分布を簡便に制御することができる成膜装置及び成膜方法を提供することを目的とし得る。

【課題を解決するための手段】

【0007】

一側面において、処理容器と、前記処理容器内を減圧するための排気装置と、被処理体を載置するための載置台であり、前記処理容器内に設けられた前記載置台と、前記載置台の上方に設けられ、第１絶縁材料製の第１及び第２ターゲットと、前記処理容器内にガスを供給するガス供給部と、前記ガス供給部から供給されるガス中の正イオンを前記第１ターゲットに衝突させるための第１高周波電力を発生する第１高周波電源と、前記ガス供給部から供給されるガス中の正イオンを前記第２ターゲットに衝突させるための第２高周波電力を発生する第２高周波電源と、前記第１高周波電力と前記第２高周波電力との間の位相差を調整する位相調整器と、を備える成膜装置が提供される。

【0008】

この成膜装置では、第１絶縁材料からなる絶縁層を被処理体上に成膜することができる。本発明者は、絶縁層の膜厚の面内分布が、第１高周波電力と第２高周波電力との間の位相差に依存することを見出した。例えば、位相差が０°では被処理体の中心から外周に向かって膜厚が徐々に厚くなる一方、位相差が１８０°では被処理体の中心から外周に向かって膜厚が徐々に薄くなる。位相差が９０°では、被処理体の中心から外周に向かって膜厚が徐々に厚くなった後、徐々に薄くなる。よって、上記成膜装置では、位相差を調整することによって、ハードウエアを変更しなくても、絶縁層の膜厚の面内分布を簡便に制御することができる。そのため、載置台を上下動する昇降機構が不要になる。

【0009】

一形態において、上記成膜装置は、前記載置台の上方に設けられ、前記第１絶縁材料とは異なる第２絶縁材料製の第３及び第４ターゲットと、前記ガス供給部から供給されるガス中の正イオンを前記第３ターゲットに衝突させるための第３高周波電力を発生する第３高周波電源と、前記ガス供給部から供給されるガス中の正イオンを前記第４ターゲットに衝突させるための第４高周波電力を発生する第４高周波電源と、を更に備え、前記位相調整器が、前記第３高周波電力と前記第４高周波電力との間の位相差を調整してもよい。

【0010】

この場合、第１絶縁材料からなる絶縁層だけでなく、第２絶縁材料からなる絶縁層を被処理体上に成膜することができる。通常、互いに異なる絶縁材料からなる複数の絶縁層を同一の処理容器内で成膜する際に、膜厚の面内分布を制御するためには、絶縁材料の種類に応じて成膜装置のハードウエアを変更する必要がある。しかし、上記成膜装置では、第３高周波電力と第４高周波電力との間の位相差を調整することによって、ハードウエアを変更しなくても、第２絶縁材料からなる絶縁層の膜厚の面内分布を簡便に制御することができる。そのため、互いに異なる絶縁材料からなる複数の絶縁層を同一の処理容器内で成膜する場合であっても、成膜装置のハードウエアを変更する必要がない。

【0011】

一形態において、上記成膜装置は、前記第１高周波電力と前記第２高周波電力との間の位相差が、前記第１絶縁材料の種類に応じて予め定められた値になるように、前記位相調整器を制御する制御装置を更に備えてもよい。

【0012】

この場合、第１絶縁材料の種類が変わっても、絶縁層の膜厚の面内分布を簡便に制御することができる。

【0013】

別の一側面において、上記成膜装置を用いた成膜方法であって、前記位相調整器によって、前記第１高周波電力と前記第２高周波電力との間の位相差を調整する工程と、前記位相差を調整した後、前記被処理体上に、前記第１及び第２ターゲットから放出される前記第１絶縁材料を堆積させる工程と、を含む、成膜方法が提供される。

【0014】

この成膜方法では、位相差を調整することによって、絶縁層の膜厚の面内分布を簡便に制御することができる。

【0015】

一形態において、前記位相差を調整する工程では、前記第１高周波電力と前記第２高周波電力との間の位相差が、前記第１絶縁材料の種類に応じて予め定められた値になるように、前記位相調整器を制御してもよい。

【0016】

この場合、第１絶縁材料の種類が変わっても、絶縁層の膜厚の面内分布を簡便に制御することができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明の種々の側面及び実施形態によれば、絶縁層の膜厚の面内分布を簡便に制御することができる成膜装置及び成膜方法が提供され得る。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】一実施形態に係る成膜装置を示す図である。

【図2】一実施形態に係る成膜装置を示す図である。

【図3】一実施形態に係る成膜装置を示す図である。

【図4】一実施形態に係る成膜装置を示す図である。

【図5】第１高周波電力及び第２高周波電力の例を示す図である。

【図6】膜厚分布と位相差との関係の例を示す図である。

【図7】一実施形態の成膜方法を示すフローチャートである。

【図8】別の実施形態に係る成膜装置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、添付図面を参照しながら種々の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。

【0020】

まず、一実施形態に係る成膜装置について説明する。図１、図２、図３、及び図４は、一実施形態に係る成膜装置を示す図である。図１及び図２には、一実施形態に係る成膜装置１０の縦断面における構造が概略的に示されている。図１には、成膜装置１０のシャッタが第１領域に配置された状態が示されており、図２には、成膜装置１０のシャッタが第２領域に配置された状態が示されている。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視図である。図４は、成膜装置１０のシステムブロック図である。

【0021】

図１〜４に示される成膜装置１０は、例えばスパッタリング装置である。成膜装置１０は、処理容器１２を備えている。処理容器１２は、例えば、アルミニウムから構成されており、接地電位に接続されている。処理容器１２は、その内部に空間Ｓを画成している。この処理容器１２の底部には、空間Ｓを減圧するための排気装置１４が、アダプタ１４ａを介して接続されている。また、処理容器１２の側壁には、被処理体（以下、「ウエハ」という）Ｗの搬送用の開口ＡＰが形成されており、当該側壁に沿って開口ＡＰを開閉するためのゲートバルブＧＶが設けられている。

【0022】

処理容器１２内には、載置台１６が設けられている。載置台１６は、ベース部１６ａ及び静電チャック１６ｂを含んでいる。ベース部１６ａは、例えば、アルミニウム又はステンレスから構成されており、略円盤形状を有している。一実施形態においては、ベース部１６ａの内部に、温度制御機構が設けられていてもよい。例えば、ベース部１６ａの内部には、冷媒を循環させるための冷媒流路が形成されていてもよい。

【0023】

ベース部１６ａ上には、静電チャック１６ｂが設けられている。静電チャック１６ｂは、誘電体膜と、当該誘電体膜の内層として設けられた電極と、を有する。静電チャック１６ｂの電極には、直流電源ＳＤＣが接続されている。静電チャック１６ｂ上に載置されたウエハＷは、静電チャック１６ｂが発生する静電気力によって、当該静電チャック１６ｂに吸着される。なお、静電チャック１６ｂの上面においてウエハＷが載置される領域は、ウエハＷ用の載置領域ＰＲを構成する。

【0024】

載置台１６は、載置台駆動機構１８に接続されている。載置台駆動機構１８は、支軸１８ａ及び駆動装置１８ｂを含んでいる。支軸１８ａは、空間Ｓにおいて載置台１６の直下から処理容器１２の底部を通って処理容器１２の外部まで延在している。この支軸１８ａと処理容器１２の底部との間には、封止部材ＳＬ１が設けられている。封止部材ＳＬ１は、支軸１８ａが回転可能であるように、処理容器１２の底部と支軸１８ａとの間の空間を封止する。このような封止部材ＳＬ１は、例えば、磁性流体シールであり得る。

【0025】

支軸１８ａの一端には、載置台１６が結合されており、当該支軸１８ａの他端には駆動装置１８ｂが接続されている。駆動装置１８ｂは、支軸１８ａを回転させるための駆動力を発生する。載置台１６は、支軸１８ａが回転することによって軸線ＡＸ１中心に回転する。

【0026】

載置台１６の上方には、第１絶縁材料製の第１ターゲット２０と、第１絶縁材料製の第２ターゲット２２が設けられている。ターゲット２０及び２２は同一材料製の一対のターゲットである。第１絶縁材料は、例えば酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ニッケル、酸化ガリウム、酸化銀等の金属酸化物であり得る。なお、ターゲット２０及び２２は、成膜すべき絶縁層の種別に応じて、任意に選択され得る。ターゲット２０は、金属製のホルダ２０ａによって保持されている。ホルダ２０ａは、絶縁部材２０ｂを介して処理容器１２の天部に支持されている。ターゲット２２は、金属製のホルダ２２ａによって保持されている。ホルダ２２ａは、絶縁部材２２ｂを介して処理容器１２の天部に支持されている。

【0027】

ターゲット２０及び２２は、第１軸線ＡＸ１を含む仮想平面に対して略対称に設けられている。ターゲット２０及び２２は、例えば板状であり、厚み方向から見て矩形形状を有する。また、ターゲット２０及び２２は、上方に向かうにつれて第１軸線ＡＸ１に近づくように傾斜している。なお、第１軸線ＡＸ１は、載置台１６の略中心を通って鉛直方向に延びる当該載置台１６及び載置領域ＰＲの中心軸線であり、載置台１６の回転軸線である。

【0028】

ターゲット２０には、ホルダ２０ａ及びマッチングボックス（「インピーダンス整合器」ともいう）２５ａを介して第１高周波電源２４ａが接続されている。また、ターゲット２２には、ホルダ２２ａ及びマッチングボックス２５ｂを介して第２高周波電源２４ｂが接続されている。第１高周波電源２４ａ及び第２高周波電源２４ｂは例えばＲＦ電源である。さらに、カソードマグネット２６ａが、ホルダ２０ａを介してターゲット２０と対峙するよう、処理容器１２の外側に設けられている。また、カソードマグネット２６ｂが、ホルダ２２ａを介してターゲット２２と対峙するよう、処理容器１２の外側に設けられている。カソードマグネット２６ａ及び２６ｂには、マグネット駆動部２８ａ及び２８ｂがそれぞれ接続されている。

【0029】

また、成膜装置１０は、処理容器１２内にガスを供給する第１のガス供給部３０を備えている。ガス供給部３０は、一実施形態においては、ガスソース３０ａ、マスフローコントローラといった流量制御器３０ｂ、及び、ガス導入部３０ｃを備えている。ガスソース３０ａは、処理容器１２内において励起されるガスのソースであり、例えば、Ａｒガスのソースである。ガスソース３０ａは、流量制御器３０ｂを介してガス導入部３０ｃに接続している。ガス導入部３０ｃは、ガスソース３０ａからのガスを処理容器１２内に導入するガスラインである。ガス導入部３０ｃは、一実施形態では、第１軸線ＡＸ１に沿って延びている。

【0030】

このガス供給部３０からガスが供給され、第１高周波電源２４ａ及び第２高周波電源２４ｂによって対応のターゲット２０及び２２に第１高周波電力Ｐ１及び第２高周波電力Ｐ２がそれぞれ印加されると、処理容器１２内に供給されたガスが励起される。また、対応のマグネット２６ａ及び２６ｂがマグネット駆動部２８ａ及び２８ｂによって駆動されると、ターゲット２０及び２２の周囲に磁界が発生する。これにより、プラズマがターゲット２０及び２２の近傍に集中する。そして、ターゲット２０及び２２にプラズマ中の正イオンが衝突することで、ターゲット２０及び２２からターゲットを構成する第１絶縁材料が放出される。これにより、第１絶縁材料がウエハＷ上に堆積する。第１絶縁材料からなる絶縁層は、ＭＴＪ素子のトンネル絶縁層であり得る。

【0031】

成膜装置１０は、第１高周波電源２４ａからの第１高周波電力Ｐ１と第２高周波電源２４ｂからの第２高周波電力Ｐ２との間の位相差φａを調整する位相調整器４０を備える。位相調整器４０は、例えば以下の手順で位相差φａを調整できる。まず、マッチングボックス２５ａ及び２５ｂから第１高周波電力Ｐ１及び第２高周波電力Ｐ２の位相をそれぞれ読み取る。次に、所望の位相差φａになるように、読み取った第１高周波電力Ｐ１及び第２高周波電力Ｐ２の位相の一方を固定しつつ他方をシフトする。次に、第１高周波電源２４ａ及び第２高周波電源２４ｂのうち少なくとも一方に、位相をシフトするように命令を送る。位相差φａは、１°ずつ調整可能である。

【0032】

図４に示されるように、位相調整器４０、第１高周波電源２４ａ及び第２高周波電源２４ｂは、例えば通信ケーブル等により制御部４２に接続され、例えば電源ケーブル等により分電ボックス４４に接続され得る。位相調整器４０、第１高周波電源２４ａ、第２高周波電源２４ｂ、制御部４２及び分電ボックス４４は、制御モジュール８０を構成し得る。分電ボックス４４には、処理容器１２の外部端子４６を介して電源ボックス４８が接続され得る。外部端子４６、マッチングボックス２５ａ及び２５ｂ、ターゲット２０及び２２、並びに載置台１６は、成膜モジュール７０を構成し得る。

【0033】

図１及び２に示されるように、成膜装置１０は、成膜装置１０全体を制御する制御装置５０を備え得る。制御装置５０は、位相差φａが、第１絶縁材料の種類に応じて予め定められた値φ１になるように、位相調整器４０を制御する。制御装置５０は、図４に示される制御部４２を備え得る。値φ１は、実験等により予め定められる。制御装置５０は、第１絶縁材料の種類に応じて予め定められた値φ１を含むプロセスレシピが記憶される記憶部を備え得る。そのようなプロセスレシピを用いて、第１絶縁材料からなる絶縁層の成膜を行うことができる。

【0034】

また、成膜装置１０は、シャッタ３２を更に備え得る。シャッタ３２は、ターゲット２０及び２２から放出される第１絶縁材料がウエハＷ上に堆積することを抑制する。

【0035】

シャッタ３２は、当該シャッタ３２を軸支するヘッド駆動機構３４に接続されている。一実施形態において、ヘッド駆動機構３４は、支軸３４ａ、駆動装置３４ｂを含んでいる。支軸３４ａは、第２軸線ＡＸ２に沿って延在している。この軸線ＡＸ２は、軸線ＡＸ１と略平行であり、載置台１６の側方において鉛直方向に延びている。シャッタ３２は、一実施形態においては、略円盤形状を有している。このシャッタ３２の中心位置と軸線ＡＸ２との間の距離は、軸線ＡＸ１と軸線ＡＸ２との間の距離に略一致している。

【0036】

支軸３４ａは、処理容器１２の内部から処理容器１２の外部まで延在している。この支軸３４ａと処理容器１２の底部との間には、封止部材ＳＬ２が設けられている。封止部材ＳＬ２は、支軸３４ａが回転可能であるように処理容器１２の底部と支軸３４ａとの間の空間を封止する。このような封止部材ＳＬ２は、例えば、磁性流体シールであり得る。

【0037】

支軸３４ａの上端は、軸線ＡＸ２に対して直交する方向に延びる連結部３４ｃの一端に接続している。連結部３４ｃの他端は、シャッタ３２の周縁部に結合している。一方、支軸３４ａの下端は、駆動装置３４ｂに接続している。駆動装置３４ｂは、支軸３４ａを回転させるための駆動力を発生する。シャッタ３２は、支軸３４ａが回転することによって、軸線ＡＸ２中心に揺動する。

【0038】

具体的に、シャッタ３２は、駆動機構３４の動作に伴って領域Ｒ１と領域Ｒ２との間で移動する。領域Ｒ１は、載置台１６の上方の領域であり、ターゲット２０及び２２と載置台１６との間の空間Ｓ１内の領域である。また、領域Ｒ２は、空間Ｓ１から離れた領域、即ち、空間Ｓ１とは別の空間Ｓ２内の領域である。

【0039】

この成膜装置１０では、第１絶縁材料からなる絶縁層をウエハＷ上に成膜することができる。絶縁層の膜厚の面内分布は、第１高周波電力Ｐ１と第２高周波電力Ｐ２との間の位相差φａに依存する。図５は第１高周波電力Ｐ１及び第２高周波電力Ｐ２の例を示す図である。図５の（ａ）は、位相差φａが０°の場合の第１高周波電力Ｐ１及び第２高周波電力Ｐ２の正弦波を示す。図５の（ｂ）は、位相差φａが９０°（２７０°）の場合の第１高周波電力Ｐ１及び第２高周波電力Ｐ２の正弦波を示す。図５の（ｃ）は、位相差φａが１８０°の場合の第１高周波電力Ｐ１及び第２高周波電力Ｐ２の正弦波を示す。

【0040】

図６は、膜厚分布と位相差との関係の例を示す図である。例えば、位相差φａが０°ではウエハＷの中心から外周に向かって膜厚が徐々に厚くなる一方、位相差φａが１８０°ではウエハＷの中心から外周に向かって膜厚が徐々に薄くなる。位相差φａが９０°では、ウエハＷの中心から外周に向かって膜厚が徐々に厚くなった後、徐々に薄くなる。成膜は載置台１６を回転させながら行われるので、全ての径方向において、ウエハＷの中心から外周に向かって同じ膜厚分布になる。膜厚分布の傾向は絶縁材料の種類によって変わらないが、傾向の強弱は絶縁材料の種類によって変わる。例えば、位相差φａが０°ではＡｌ_２Ｏ_３の方がＭｇＯよりもばらつきが大きい。位相差φａが９０°及び１８０°ではＡｌ_２Ｏ_３の方がＭｇＯよりもばらつきが小さい。

【0041】

したがって、成膜装置１０では、位相差φａを調整することによって、ハードウエアを変更しなくても、絶縁層の膜厚の面内分布を簡便に制御することができる。そのため、載置台１６を上下動する昇降機構が不要になるので、成膜装置１０の構造をシンプルにできると共に成膜装置１０の製造コストを低減できる。さらに、位相差φａが、第１絶縁材料の種類に応じて予め定められた値φ１になるように、位相調整器４０を制御する場合、第１絶縁材料の種類が変わっても、絶縁層の膜厚の面内分布を簡便に制御することができる。

【0042】

以下、成膜装置１０を用いて実施することが可能な一実施形態の成膜方法について説明する。図７は、一実施形態の成膜方法を示すフローチャートである。本実施形態の成膜方法は、位相調整器４０によって、第１高周波電力Ｐ１と第２高周波電力Ｐ２との間の位相差φａを調整する工程Ｓ１０と、位相差φａを調整した後、ウエハＷ上に、ターゲット２０及び２２から放出される第１絶縁材料を堆積させる工程Ｓ２０と、を含む。以下、本実施形態の成膜方法について説明する。

【0043】

（工程Ｓ１０）
まず、マッチングボックス２５ａ及び２５ｂから第１高周波電力Ｐ１及び第２高周波電力Ｐ２の位相をそれぞれ読み取る。次に、所望の位相差φａになるように、読み取った第１高周波電力Ｐ１及び第２高周波電力Ｐ２の位相の一方を固定しつつ他方をシフトする。次に、第１高周波電源２４ａ及び第２高周波電源２４ｂのうち少なくとも一方に、位相をシフトするように命令を送る。制御装置５０によって、位相差φａが、第１絶縁材料の種類に応じて予め定められた値φ１になるように、位相調整器４０を制御してもよい。

【0044】

（工程Ｓ２０）
まず、ウエハＷが処理容器１２内に搬送され、載置台１６上に載置される。次に、排気装置１４によって空間Ｓが所定の圧力に設定される。さらに、駆動機構１８によって載置台１６が回転される。第１のガス供給部３０から処理容器１２内にガスが供給され、第１高周波電源２４ａ及び第２高周波電源２４ｂからターゲット２０及び２２にそれぞれ第１高周波電力Ｐ１及び第２高周波電力Ｐ２が印加される。さらに、マグネット２６ａ及び２６ｂによって磁界が生成される。そして、生成されたプラズマ中の正イオンがターゲット２０及び２２に衝突することにより、ターゲット２０及び２２の表面から第１絶縁材料が放出され、放出された第１絶縁材料がウエハＷ上に堆積する。成膜の際に、シャッタ３２は領域Ｒ２に配置される（図２参照）。

【0045】

図８は、別の実施形態に係る成膜装置を示す図である。図８に示される成膜装置１０ａは、成膜装置１０の構成要素に加えて、第３ターゲット６０、第３高周波電源６４ａ、第４ターゲット６２及び第４高周波電源６４ｂを備える。図８における成膜装置１０ａの観察方向は、図３における成膜装置１０の観察方向と同一である。

【0046】

同一材料製の一対のターゲット６０及び６２は、載置台１６の上方に設けられている。ターゲット６０及び６２は、ターゲット２０及び２２と同じ形状を有するが、第１絶縁材料とは異なる第２絶縁材料製である。第２絶縁材料としては、第１絶縁材料と同様の材料が挙げられる。なお、ターゲット６０及び６２は、成膜すべき絶縁層の種別に応じて、任意に選択され得る。ターゲット６０は、金属製のホルダ６０ａによって保持されている。ホルダ６０ａは、絶縁部材を介して処理容器１２の天部に支持されている。ターゲット６２は、金属製のホルダ６２ａによって保持されている。ホルダ６２ａは、絶縁部材を介して処理容器１２の天部に支持されている。

【0047】

ターゲット６０及び６２は、第１軸線ＡＸ１を含む仮想平面に対して略対称に設けられている。この仮想平面は、ターゲット２０及び２２の間にある第１軸線ＡＸ１を含む仮想平面と直交する。また、ターゲット６０及び６２は、上方に向かうにつれて第１軸線ＡＸ１に近づくように傾斜している。

【0048】

ターゲット６０には、ホルダ６０ａ及びマッチングボックス６５ａを介して第３高周波電源６４ａが接続されている。また、ターゲット６２には、ホルダ６２ａ及びマッチングボックス６５ｂを介して第４高周波電源６４ｂが接続されている。さらに、成膜装置１０と同様に、カソードマグネットが、ホルダ６０ａを介してターゲット６０と対峙するよう、処理容器１２の外側に設けられている。また、カソードマグネットが、ホルダ６２ａを介してターゲット６２と対峙するよう、処理容器１２の外側に設けられている。カソードマグネットには、マグネット駆動部がそれぞれ接続されている。

【0049】

第３高周波電源６４ａは、ガス供給部３０から供給されるガス中の正イオンを第３ターゲット６０に衝突させるための第３高周波電力Ｐ３を発生する。第４高周波電源６４ｂは、ガス供給部３０から供給されるガス中の正イオンを第４ターゲット６２に衝突させるための第４高周波電力Ｐ４を発生する。第３高周波電力Ｐ３と第４高周波電力Ｐ４との間の位相差φｂは、位相調整器４０によって調整され得る。位相差φｂが第２絶縁材料の種類に応じて予め定められた値φ２になるように、制御装置５０が位相調整器４０を制御してもよい。制御装置５０は、第２絶縁材料の種類に応じて予め定められた値φ２を含むプロセスレシピが記憶される記憶部を備えてもよい。そのようなプロセスレシピを用いて、第２絶縁材料からなる絶縁層の成膜を行うことができる。

【0050】

成膜装置１０ａでは、第１絶縁材料からなる絶縁層をウエハＷ上に成膜する場合、成膜装置１０と同様の作用効果が得られる。さらに、成膜装置１０ａでは、第１絶縁材料からなる絶縁層だけでなく、第２絶縁材料からなる絶縁層をウエハＷ上に成膜することができる。通常、互いに異なる絶縁材料からなる複数の絶縁層を同一の処理容器内で成膜する際に、膜厚の面内分布を制御するためには、絶縁材料の種類に応じて成膜装置のハードウエアを変更する必要がある。しかし、成膜装置１０ａでは、第３高周波電力Ｐ３と第４高周波電力Ｐ４との間の位相差φｂを調整することによって、ハードウエアを変更しなくても、同一の処理容器１２内において、第２絶縁材料からなる絶縁層の膜厚の面内分布を簡便に制御することができる。そのため、互いに異なる絶縁材料からなる複数の絶縁層を同一の処理容器１２内で成膜する場合であっても、成膜装置１０ａのハードウエアを変更する必要がない。

【0051】

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されない。各実施形態の構成要素は互いに任意に組み合わせ得る。

【0052】

例えば、成膜装置は、同一材料製の一対のターゲットを３対以上備えてもよい。

【符号の説明】

【0053】

１０，１０ａ…成膜装置、１２…処理容器、１４…排気装置、１６…載置台、２０…第１ターゲット、２２…第２ターゲット、２４ａ…第１高周波電源、２４ｂ…第２高周波電源、３０…ガス供給部、４０…位相調整器、５０…制御装置、６０…第３ターゲット、６２…第４ターゲット、６４ａ…第３高周波電源、６４ｂ…第４高周波電源。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】