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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023083647
(43)【公開日】2023-06-16
(54)【発明の名称】真空処理方法及び真空処理装置
(51)【国際特許分類】
C23C 14/34 20060101AFI20230609BHJP
H05H 1/46 20060101ALI20230609BHJP
【ＦＩ】
C23C14/34 R
H05H1/46 A
H05H1/46 R
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021197455
(22)【出願日】2021-12-06
(71)【出願人】
【識別番号】000231464
【氏名又は名称】株式会社アルバック
(74)【代理人】
【識別番号】110003339
【氏名又は名称】弁理士法人南青山国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】中畑 俊彦
(72)【発明者】
【氏名】橋本 一義
【テーマコード（参考）】
2G084
4K029
【Ｆターム（参考）】
2G084AA02
2G084AA04
2G084BB26
2G084CC25
2G084CC33
2G084DD14
2G084DD38
2G084DD55
2G084DD61
2G084HH22
2G084HH24
2G084HH27
4K029AA06
4K029AA08
4K029BA03
4K029BA44
4K029BA46
4K029CA05
4K029CA13
4K029DA12
4K029DC31
4K029DC35
4K029EA09
4K029FA05
(57)【要約】
【課題】安定した成膜性能を得る。
【解決手段】第１高周波電源から第１高周波電力を出力させて、第１電極と前記第２電極との間に放電プラズマが形成され、第２高周波電源から第２高周波電力を出力させるとともに位相調整器を操作して第１高周波電力の位相と第２高周波電力の位相とに位相差θが設けられ、第２高周波電源の出力インピーダンスと第２高周波電源に接続された負荷側インピーダンスとが整合した状態での、位相差θに応じた、第２高周波電力の電圧値Ｖｐｐと第１可変容量の容量値Ｃ１とを検出したデータが取得され、基板にスパッタリング膜を形成する前に、シャッタによって基板をスパッタリングターゲットに対し遮蔽しながら、第１電極と第２電極との間に放電プラズマを形成するとともに、位相差θの所定範囲における、電圧値Ｖｐｐと容量値Ｃ１とを組み合わせ選択することによって第２高周波電源から第２電極に第２高周波電力が供給される。
【選択図】図１
【解決手段】第１高周波電源から第１高周波電力を出力させて、第１電極と前記第２電極との間に放電プラズマが形成され、第２高周波電源から第２高周波電力を出力させるとともに位相調整器を操作して第１高周波電力の位相と第２高周波電力の位相とに位相差θが設けられ、第２高周波電源の出力インピーダンスと第２高周波電源に接続された負荷側インピーダンスとが整合した状態での、位相差θに応じた、第２高周波電力の電圧値Ｖｐｐと第１可変容量の容量値Ｃ１とを検出したデータが取得され、基板にスパッタリング膜を形成する前に、シャッタによって基板をスパッタリングターゲットに対し遮蔽しながら、第１電極と第２電極との間に放電プラズマを形成するとともに、位相差θの所定範囲における、電圧値Ｖｐｐと容量値Ｃ１とを組み合わせ選択することによって第２高周波電源から第２電極に第２高周波電力が供給される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
スパッタリングターゲットを含む第１電極と、
前記第１電極に対向し、基板を支持することが可能な第２電極と、
前記第２電極に電気的に接続され、前記スパッタリングターゲットに対して前記基板を露出または遮蔽することが可能なシャッタと、
第１高周波電力を出力する第１高周波電源と、前記第１高周波電源と前記第１電極との間に接続された第１整合回路器とを含む第１電力供給源と、
前記第１高周波電力と同じ周期であって前記第１高周波電力よりも低い第２高周波電力を出力する第２高周波電源と、前記第２高周波電源と前記第２電極との間に接続され、前記第２高周波電源に接続された入力端、前記第２電極に接続された出力端、前記入力端と接地電位との間に接続された第１可変容量、及び前記入力端と前記出力端との間に直列接続された第２可変容量を含む第２整合回路器とを含む第２電力供給源と、
前記第１高周波電源から出力され前記第１整合回路器に入力される前記第１高周波電力及び前記第２高周波電源から出力され前記第２整合回路器に入力される前記第２高周波電力のそれぞれの位相を調整する位相調整器と
を具備する成膜装置を用いて、
前記第１高周波電源から前記第１高周波電力を出力させて、前記第１電極と前記第２電極との間に放電プラズマを形成し、
前記第２高周波電源から前記第２高周波電力を出力させるとともに前記位相調整器を操作して前記第１高周波電力の位相と前記第２高周波電力の位相とに位相差θを設け、
前記第２高周波電源の出力インピーダンスと前記第２高周波電源に接続された負荷側インピーダンスとが整合した状態での、前記位相差θに応じた、前記第２高周波電力の電圧値Ｖｐｐと前記第１可変容量の容量値Ｃ１とを検出したデータを取得し、
前記基板にスパッタリング膜を形成する前に、前記シャッタによって前記基板または前記第２電極を前記スパッタリングターゲットに対し遮蔽しながら、前記第１電極と前記第２電極との間に前記放電プラズマを形成するとともに、前記位相差θの所定範囲における、前記電圧値Ｖｐｐと前記容量値Ｃ１とを組み合わせ選択することによって前記第２高周波電源から前記第２電極に前記第２高周波電力を供給する
真空処理方法。
前記第１電極に対向し、基板を支持することが可能な第２電極と、
前記第２電極に電気的に接続され、前記スパッタリングターゲットに対して前記基板を露出または遮蔽することが可能なシャッタと、
第１高周波電力を出力する第１高周波電源と、前記第１高周波電源と前記第１電極との間に接続された第１整合回路器とを含む第１電力供給源と、
前記第１高周波電力と同じ周期であって前記第１高周波電力よりも低い第２高周波電力を出力する第２高周波電源と、前記第２高周波電源と前記第２電極との間に接続され、前記第２高周波電源に接続された入力端、前記第２電極に接続された出力端、前記入力端と接地電位との間に接続された第１可変容量、及び前記入力端と前記出力端との間に直列接続された第２可変容量を含む第２整合回路器とを含む第２電力供給源と、
前記第１高周波電源から出力され前記第１整合回路器に入力される前記第１高周波電力及び前記第２高周波電源から出力され前記第２整合回路器に入力される前記第２高周波電力のそれぞれの位相を調整する位相調整器と
を具備する成膜装置を用いて、
前記第１高周波電源から前記第１高周波電力を出力させて、前記第１電極と前記第２電極との間に放電プラズマを形成し、
前記第２高周波電源から前記第２高周波電力を出力させるとともに前記位相調整器を操作して前記第１高周波電力の位相と前記第２高周波電力の位相とに位相差θを設け、
前記第２高周波電源の出力インピーダンスと前記第２高周波電源に接続された負荷側インピーダンスとが整合した状態での、前記位相差θに応じた、前記第２高周波電力の電圧値Ｖｐｐと前記第１可変容量の容量値Ｃ１とを検出したデータを取得し、
前記基板にスパッタリング膜を形成する前に、前記シャッタによって前記基板または前記第２電極を前記スパッタリングターゲットに対し遮蔽しながら、前記第１電極と前記第２電極との間に前記放電プラズマを形成するとともに、前記位相差θの所定範囲における、前記電圧値Ｖｐｐと前記容量値Ｃ１とを組み合わせ選択することによって前記第２高周波電源から前記第２電極に前記第２高周波電力を供給する
真空処理方法。
【請求項2】
請求項１に記載された真空処理方法であって、
前記データとして、
前記第１高周波電力の位相に対して前記第２高周波電力の位相を遅らせることによって前記位相差θを形成し、
前記位相差θを変化させることによって前記位相差θに応じた、前記電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線及び前記容量値Ｃ１のプロファイル曲線を取得し、
前記シャッタによって前記基板または前記第２電極を前記スパッタリングターゲットに対し遮蔽しながら、前記位相差θを前記電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線の前記電圧値Ｖｐｐが最低となる位相差θ１からプラス３０度からプラス５０度までの第１範囲外で、前記電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線の前記電圧値Ｖｐｐが最大となる位相差θ２からプラス１０度、マイナス１０度までの第２範囲外で、前記位相差θ２からマイナス５０度からマイナス３０度の範囲である第３範囲外の第４範囲に設定し、前記出力インピーダンスと前記負荷側インピーダンスとが整合した状態で前記第２高周波電源から前記第２電極に前記第２高周波電力を供給する
真空処理方法。
前記データとして、
前記第１高周波電力の位相に対して前記第２高周波電力の位相を遅らせることによって前記位相差θを形成し、
前記位相差θを変化させることによって前記位相差θに応じた、前記電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線及び前記容量値Ｃ１のプロファイル曲線を取得し、
前記シャッタによって前記基板または前記第２電極を前記スパッタリングターゲットに対し遮蔽しながら、前記位相差θを前記電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線の前記電圧値Ｖｐｐが最低となる位相差θ１からプラス３０度からプラス５０度までの第１範囲外で、前記電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線の前記電圧値Ｖｐｐが最大となる位相差θ２からプラス１０度、マイナス１０度までの第２範囲外で、前記位相差θ２からマイナス５０度からマイナス３０度の範囲である第３範囲外の第４範囲に設定し、前記出力インピーダンスと前記負荷側インピーダンスとが整合した状態で前記第２高周波電源から前記第２電極に前記第２高周波電力を供給する
真空処理方法。
【請求項3】
請求項２に記載された真空処理方法であって、
前記第４範囲は、前記位相差θ１からマイナス１０度からプラス１０度までの範囲である
真空処理方法。
前記第４範囲は、前記位相差θ１からマイナス１０度からプラス１０度までの範囲である
真空処理方法。
【請求項4】
スパッタリングターゲットを含む第１電極と、
前記第１電極に対向し、基板を支持することが可能な第２電極と、
前記第２電極に電気的に接続され、前記スパッタリングターゲットに対して前記基板を露出または遮蔽することが可能なシャッタと、
第１高周波電力を出力する第１高周波電源と、前記第１高周波電源と前記第１電極との間に接続された第１整合回路器とを含む第１電力供給源と、
前記第１高周波電力と同じ周期であって前記第１高周波電力よりも低い第２高周波電力を出力する第２高周波電源と、前記第２高周波電源と前記第２電極との間に接続され、前記第２高周波電源に接続された入力端、前記第２電極に接続された出力端、前記入力端と接地電位との間に接続された第１可変容量、及び前記入力端と前記出力端との間に直列接続された第２可変容量を含む第２整合回路器とを含む第２電力供給源と、
前記第１高周波電源から出力され前記第１整合回路器に入力される前記第１高周波電力及び前記第２高周波電源から出力され前記第２整合回路器に入力される前記第２高周波電力のそれぞれの位相を調整する位相調整器と、
前記第１電力供給源、前記第２電力供給源、前記シャッタ、及び前記位相調整器を制御する制御装置と
を具備し、
前記制御装置には、
前記第１高周波電源から前記第１高周波電力を出力させて、前記第１電極と前記第２電極との間に放電プラズマを形成し、
前記第２高周波電源から前記第２高周波電力を出力させるとともに前記位相調整器を操作して前記第１高周波電力の位相と前記第２高周波電力の位相とに位相差θを設け、
前記第２高周波電源の出力インピーダンスと前記第２高周波電源に接続された負荷側インピーダンスとが整合した状態での、前記位相差θに応じた、前記第２高周波電力の電圧値Ｖｐｐと前記第１可変容量の容量値Ｃ１とを検出したデータが格納され、
前記制御装置は、前記基板にスパッタリング膜を形成する前に、前記シャッタによって前記基板または前記第２電極を前記スパッタリングターゲットに対し遮蔽しながら、前記第１電極と前記第２電極との間に前記放電プラズマを形成するとともに、前記位相差θの所定領域における、前記電圧値Ｖｐｐと前記容量値Ｃ１とを組み合わせ選択することによって前記第２高周波電源から前記第２電極に前記第２高周波電力を供給する
真空処理装置。
前記第１電極に対向し、基板を支持することが可能な第２電極と、
前記第２電極に電気的に接続され、前記スパッタリングターゲットに対して前記基板を露出または遮蔽することが可能なシャッタと、
第１高周波電力を出力する第１高周波電源と、前記第１高周波電源と前記第１電極との間に接続された第１整合回路器とを含む第１電力供給源と、
前記第１高周波電力と同じ周期であって前記第１高周波電力よりも低い第２高周波電力を出力する第２高周波電源と、前記第２高周波電源と前記第２電極との間に接続され、前記第２高周波電源に接続された入力端、前記第２電極に接続された出力端、前記入力端と接地電位との間に接続された第１可変容量、及び前記入力端と前記出力端との間に直列接続された第２可変容量を含む第２整合回路器とを含む第２電力供給源と、
前記第１高周波電源から出力され前記第１整合回路器に入力される前記第１高周波電力及び前記第２高周波電源から出力され前記第２整合回路器に入力される前記第２高周波電力のそれぞれの位相を調整する位相調整器と、
前記第１電力供給源、前記第２電力供給源、前記シャッタ、及び前記位相調整器を制御する制御装置と
を具備し、
前記制御装置には、
前記第１高周波電源から前記第１高周波電力を出力させて、前記第１電極と前記第２電極との間に放電プラズマを形成し、
前記第２高周波電源から前記第２高周波電力を出力させるとともに前記位相調整器を操作して前記第１高周波電力の位相と前記第２高周波電力の位相とに位相差θを設け、
前記第２高周波電源の出力インピーダンスと前記第２高周波電源に接続された負荷側インピーダンスとが整合した状態での、前記位相差θに応じた、前記第２高周波電力の電圧値Ｖｐｐと前記第１可変容量の容量値Ｃ１とを検出したデータが格納され、
前記制御装置は、前記基板にスパッタリング膜を形成する前に、前記シャッタによって前記基板または前記第２電極を前記スパッタリングターゲットに対し遮蔽しながら、前記第１電極と前記第２電極との間に前記放電プラズマを形成するとともに、前記位相差θの所定領域における、前記電圧値Ｖｐｐと前記容量値Ｃ１とを組み合わせ選択することによって前記第２高周波電源から前記第２電極に前記第２高周波電力を供給する
真空処理装置。
【請求項5】
請求項４に記載された真空処理装置であって、
前記制御装置には、前記データとして、
前記第１高周波電力の位相に対して前記第２高周波電力の位相を遅らせることによって前記位相差θを形成し、
前記位相差θを変化させることによって前記位相差θに応じた、前記電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線及び前記容量値Ｃ１のプロファイル曲線が格納され、
前記制御装置は、
前記シャッタまたは前記第２電極によって前記基板を前記スパッタリングターゲットに対し遮蔽しながら、前記位相差θを前記電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線の前記電圧値Ｖｐｐが最低となる位相差θ１からプラス３０度からプラス５０度までの第１範囲外で、前記電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線の前記電圧値Ｖｐｐが最大となる位相差θ２からプラス１０度、マイナス１０度までの第２範囲外で、前記位相差θ２からマイナス５０度からマイナス３０度の範囲である第３範囲外の第４範囲に設定し、前記出力インピーダンスと前記負荷側インピーダンスとが整合した状態で前記第２高周波電源から前記第２電極に前記第２高周波電力を供給する
真空処理装置。
前記制御装置には、前記データとして、
前記第１高周波電力の位相に対して前記第２高周波電力の位相を遅らせることによって前記位相差θを形成し、
前記位相差θを変化させることによって前記位相差θに応じた、前記電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線及び前記容量値Ｃ１のプロファイル曲線が格納され、
前記制御装置は、
前記シャッタまたは前記第２電極によって前記基板を前記スパッタリングターゲットに対し遮蔽しながら、前記位相差θを前記電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線の前記電圧値Ｖｐｐが最低となる位相差θ１からプラス３０度からプラス５０度までの第１範囲外で、前記電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線の前記電圧値Ｖｐｐが最大となる位相差θ２からプラス１０度、マイナス１０度までの第２範囲外で、前記位相差θ２からマイナス５０度からマイナス３０度の範囲である第３範囲外の第４範囲に設定し、前記出力インピーダンスと前記負荷側インピーダンスとが整合した状態で前記第２高周波電源から前記第２電極に前記第２高周波電力を供給する
真空処理装置。
【請求項6】
請求項５に記載された真空処理装置であって、
前記第４範囲は、前記位相差θ１からマイナス１０度からプラス１０度までの範囲である
真空処理装置。
前記第４範囲は、前記位相差θ１からマイナス１０度からプラス１０度までの範囲である
真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、真空処理方法及び真空処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
３Ｄ－ＮＡＮＤ型フラッシュメモリに代表される電子デバイスでは、多層化が進み、その層数が益々増加する傾向にある。このため、その多層構造に含まれる被膜（例えば、絶縁層）についての成膜手法は、特に重要になる。
【0003】
被膜を形成する方法としては、成膜速度が比較的高く、良好な膜厚分布を示すスパッタリング法がある。この中でも、スパッタリングターゲット側と基板側とに高周波電力を供給し、それぞれの高周波電源の位相制御を行うことで、成膜速度、膜厚分布を向上させるスパッタリング法がある（例えば、特許文献１参照）。
【0004】
また、スパッタリング法では、基板への成膜を行う前に、プレスパッタリング等の予備放電が行われることがある（例えば、特許文献２参照）。この予備放電によって、スパッタリングターゲットに電力を供給する電源、及び、該電源に接続された整合回路（以下、電源等）のコンディショニングがなされる。
【0005】
このような予備放電を遂行する意義として、電源等を構成する、電子部品及び配線（以下、電子部品等）が通電すると、電子部品等にジュール熱が発生し、電子部品等の伸縮または温度変化によって通電前と通電後とで電源等のインピーダンスが変化することがあげられる。あるいは、予備放電を行うことで、成膜前にスパッタリングターゲットの表面クリーンニングがなされることも、その理由の１つである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平０８－３０２４６７号公報
【特許文献2】特開２０２１－０４６５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
予備放電では、基板側に電力を供給しないことが好ましい。これは、予備放電中に、基板側に電力を供給すると、基板側に印加されるバイアス電位によって基板側の逆スパッタリングが発生し、基板側からが真空槽内にパーティクルが飛遊したり、該パーティクルが真空槽内の内壁、治具等に付着・剥離したりするためである。あるいは、バイアス電位の程度によっては、予備放電中に基板側で異常放電が起き得る。
【0008】
しかしながら、予備放電中に基板側のコンディショニングをしないことは、スパッタリング成膜前には基板側に電力を供給する電源等を通電させず、スパッタリング成膜が開始されてから基板側に電力を供給する電源等が通電することになる。従って、スパッタリング成膜を開始してからは、基板側に電力を供給する電源等において、この電源等を構成する電子部品等のインピーダンス変化が起き得る。この結果、スパッタリング成膜を開始させても、成膜性能が安定しない現象が起き得る。
【0009】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、スパッタリング成膜前に基板側のコンディショニングを実施しても安定した成膜性能が得られる真空処理方法、該真空処理方法を実施する真空処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る真空処理方法では、
スパッタリングターゲットを含む第１電極と、
上記第１電極に対向し、基板を支持することが可能な第２電極と、
上記第２電極に電気的に接続され、上記スパッタリングターゲットに対して上記基板を露出または遮蔽することが可能なシャッタと、
第１高周波電力を出力する第１高周波電源と、上記第１高周波電源と上記第１電極との間に接続された第１整合回路器とを含む第１電力供給源と、
上記第１高周波電力と同じ周期であって上記第１高周波電力よりも低い第２高周波電力を出力する第２高周波電源と、上記第２高周波電源と上記第２電極との間に接続され、上記第２高周波電源に接続された入力端、上記第２電極に接続された出力端、上記入力端と接地電位との間に接続された第１可変容量、及び上記入力端と上記出力端との間に直列接続された第２可変容量を含む第２整合回路器とを含む第２電力供給源と、
上記第１高周波電源から出力され上記第１整合回路器に入力される上記第１高周波電力及び上記第２高周波電源から出力され上記第２整合回路器に入力される上記第２高周波電力のそれぞれの位相を調整する位相調整器と
を具備する成膜装置が用いられる。
上記第１高周波電源から上記第１高周波電力を出力させて、上記第１電極と上記第２電極との間に放電プラズマが形成され、
上記第２高周波電源から上記第２高周波電力を出力させるとともに上記位相調整器を操作して上記第１高周波電力の位相と上記第２高周波電力の位相とに位相差θが設けられ、
上記第２高周波電源の出力インピーダンスと上記第２高周波電源に接続された負荷側インピーダンスとが整合した状態での、上記位相差θに応じた、上記第２高周波電力の電圧値Ｖｐｐと上記第１可変容量の容量値Ｃ１とを検出したデータが取得され、
上記基板にスパッタリング膜を形成する前に、上記シャッタによって上記基板または上記第２電極を上記スパッタリングターゲットに対し遮蔽しながら、上記第１電極と上記第２電極との間に上記放電プラズマを形成するとともに、上記位相差θの所定範囲における、上記電圧値Ｖｐｐと上記容量値Ｃ１とを組み合わせ選択することによって上記第２高周波電源から上記第２電極に上記第２高周波電力が供給される。
スパッタリングターゲットを含む第１電極と、
上記第１電極に対向し、基板を支持することが可能な第２電極と、
上記第２電極に電気的に接続され、上記スパッタリングターゲットに対して上記基板を露出または遮蔽することが可能なシャッタと、
第１高周波電力を出力する第１高周波電源と、上記第１高周波電源と上記第１電極との間に接続された第１整合回路器とを含む第１電力供給源と、
上記第１高周波電力と同じ周期であって上記第１高周波電力よりも低い第２高周波電力を出力する第２高周波電源と、上記第２高周波電源と上記第２電極との間に接続され、上記第２高周波電源に接続された入力端、上記第２電極に接続された出力端、上記入力端と接地電位との間に接続された第１可変容量、及び上記入力端と上記出力端との間に直列接続された第２可変容量を含む第２整合回路器とを含む第２電力供給源と、
上記第１高周波電源から出力され上記第１整合回路器に入力される上記第１高周波電力及び上記第２高周波電源から出力され上記第２整合回路器に入力される上記第２高周波電力のそれぞれの位相を調整する位相調整器と
を具備する成膜装置が用いられる。
上記第１高周波電源から上記第１高周波電力を出力させて、上記第１電極と上記第２電極との間に放電プラズマが形成され、
上記第２高周波電源から上記第２高周波電力を出力させるとともに上記位相調整器を操作して上記第１高周波電力の位相と上記第２高周波電力の位相とに位相差θが設けられ、
上記第２高周波電源の出力インピーダンスと上記第２高周波電源に接続された負荷側インピーダンスとが整合した状態での、上記位相差θに応じた、上記第２高周波電力の電圧値Ｖｐｐと上記第１可変容量の容量値Ｃ１とを検出したデータが取得され、
上記基板にスパッタリング膜を形成する前に、上記シャッタによって上記基板または上記第２電極を上記スパッタリングターゲットに対し遮蔽しながら、上記第１電極と上記第２電極との間に上記放電プラズマを形成するとともに、上記位相差θの所定範囲における、上記電圧値Ｖｐｐと上記容量値Ｃ１とを組み合わせ選択することによって上記第２高周波電源から上記第２電極に上記第２高周波電力が供給される。
【0011】
このような真空処理方法であれば、スパッタリング成膜前に基板側のコンディショニングを実施しても安定した成膜性能が得られる。
【0012】
上記の真空処理方法においては、
上記データとして、
上記第１高周波電力の位相に対して上記第２高周波電力の位相を遅らせることによって上記位相差θを形成し、
上記位相差θを変化させることによって上記位相差θに応じた、上記電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線及び上記容量値Ｃ１のプロファイル曲線を取得し、
上記シャッタによって上記基板または上記第２電極を上記スパッタリングターゲットに対し遮蔽しながら、上記位相差θを上記電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線の上記電圧値Ｖｐｐが最低となる位相差θ１からプラス３０度からプラス５０度までの第１範囲外で、上記電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線の上記電圧値Ｖｐｐが最大となる位相差θ２からプラス１０度、マイナス１０度までの第２範囲外で、上記位相差θ２からマイナス５０度からマイナス３０度の範囲である第３範囲外の第４範囲に設定し、上記出力インピーダンスと上記負荷側インピーダンスとが整合した状態で上記第２高周波電源から上記第２電極に上記第２高周波電力を供給してもよい。
上記データとして、
上記第１高周波電力の位相に対して上記第２高周波電力の位相を遅らせることによって上記位相差θを形成し、
上記位相差θを変化させることによって上記位相差θに応じた、上記電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線及び上記容量値Ｃ１のプロファイル曲線を取得し、
上記シャッタによって上記基板または上記第２電極を上記スパッタリングターゲットに対し遮蔽しながら、上記位相差θを上記電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線の上記電圧値Ｖｐｐが最低となる位相差θ１からプラス３０度からプラス５０度までの第１範囲外で、上記電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線の上記電圧値Ｖｐｐが最大となる位相差θ２からプラス１０度、マイナス１０度までの第２範囲外で、上記位相差θ２からマイナス５０度からマイナス３０度の範囲である第３範囲外の第４範囲に設定し、上記出力インピーダンスと上記負荷側インピーダンスとが整合した状態で上記第２高周波電源から上記第２電極に上記第２高周波電力を供給してもよい。
【0013】
このような真空処理方法であれば、スパッタリング成膜前に基板側のコンディショニングを実施しても安定した成膜性能が得られる。
【0014】
上記の真空処理方法においては、
上記第４範囲は、上記位相差θ１からマイナス１０度からプラス１０度までの範囲であってもよい。
上記第４範囲は、上記位相差θ１からマイナス１０度からプラス１０度までの範囲であってもよい。
【0015】
このような真空処理方法であれば、スパッタリング成膜前に基板側のコンディショニングを実施しても安定した成膜性能が得られる。
【0016】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る真空処理装置は、
スパッタリングターゲットを含む第１電極と、
上記第１電極に対向し、基板を支持することが可能な第２電極と、
上記第２電極に電気的に接続され、上記スパッタリングターゲットに対して上記基板を露出または遮蔽することが可能なシャッタと、
第１高周波電力を出力する第１高周波電源と、上記第１高周波電源と上記第１電極との間に接続された第１整合回路器とを含む第１電力供給源と、
上記第１高周波電力と同じ周期であって上記第１高周波電力よりも低い第２高周波電力を出力する第２高周波電源と、上記第２高周波電源と上記第２電極との間に接続され、上記第２高周波電源に接続された入力端、上記第２電極に接続された出力端、上記入力端と接地電位との間に接続された第１可変容量、及び上記入力端と上記出力端との間に直列接続された第２可変容量を含む第２整合回路器とを含む第２電力供給源と、
上記第１高周波電源から出力され上記第１整合回路器に入力される上記第１高周波電力及び上記第２高周波電源から出力され上記第２整合回路器に入力される上記第２高周波電力のそれぞれの位相を調整する位相調整器と、
上記第１電力供給源、上記第２電力供給源、上記シャッタ、及び上記位相調整器を制御する制御装置とを具備する。
上記制御装置には、
上記第１高周波電源から上記第１高周波電力を出力させて、上記第１電極と上記第２電極との間に放電プラズマを形成し、
上記第２高周波電源から上記第２高周波電力を出力させるとともに上記位相調整器を操作して上記第１高周波電力の位相と上記第２高周波電力の位相とに位相差θを設け、
上記第２高周波電源の出力インピーダンスと上記第２高周波電源に接続された負荷側インピーダンスとが整合した状態での、上記位相差θに応じた、上記第２高周波電力の電圧値Ｖｐｐと上記第１可変容量の容量値Ｃ１とを検出したデータが格納され、
上記制御装置は、上記基板にスパッタリング膜を形成する前に、上記シャッタによって上記基板または上記第２電極を上記スパッタリングターゲットに対し遮蔽しながら、上記第１電極と上記第２電極との間に上記放電プラズマを形成するとともに、上記位相差θの所定領域における、上記電圧値Ｖｐｐと上記容量値Ｃ１とを組み合わせ選択することによって上記第２高周波電源から上記第２電極に上記第２高周波電力を供給する。
スパッタリングターゲットを含む第１電極と、
上記第１電極に対向し、基板を支持することが可能な第２電極と、
上記第２電極に電気的に接続され、上記スパッタリングターゲットに対して上記基板を露出または遮蔽することが可能なシャッタと、
第１高周波電力を出力する第１高周波電源と、上記第１高周波電源と上記第１電極との間に接続された第１整合回路器とを含む第１電力供給源と、
上記第１高周波電力と同じ周期であって上記第１高周波電力よりも低い第２高周波電力を出力する第２高周波電源と、上記第２高周波電源と上記第２電極との間に接続され、上記第２高周波電源に接続された入力端、上記第２電極に接続された出力端、上記入力端と接地電位との間に接続された第１可変容量、及び上記入力端と上記出力端との間に直列接続された第２可変容量を含む第２整合回路器とを含む第２電力供給源と、
上記第１高周波電源から出力され上記第１整合回路器に入力される上記第１高周波電力及び上記第２高周波電源から出力され上記第２整合回路器に入力される上記第２高周波電力のそれぞれの位相を調整する位相調整器と、
上記第１電力供給源、上記第２電力供給源、上記シャッタ、及び上記位相調整器を制御する制御装置とを具備する。
上記制御装置には、
上記第１高周波電源から上記第１高周波電力を出力させて、上記第１電極と上記第２電極との間に放電プラズマを形成し、
上記第２高周波電源から上記第２高周波電力を出力させるとともに上記位相調整器を操作して上記第１高周波電力の位相と上記第２高周波電力の位相とに位相差θを設け、
上記第２高周波電源の出力インピーダンスと上記第２高周波電源に接続された負荷側インピーダンスとが整合した状態での、上記位相差θに応じた、上記第２高周波電力の電圧値Ｖｐｐと上記第１可変容量の容量値Ｃ１とを検出したデータが格納され、
上記制御装置は、上記基板にスパッタリング膜を形成する前に、上記シャッタによって上記基板または上記第２電極を上記スパッタリングターゲットに対し遮蔽しながら、上記第１電極と上記第２電極との間に上記放電プラズマを形成するとともに、上記位相差θの所定領域における、上記電圧値Ｖｐｐと上記容量値Ｃ１とを組み合わせ選択することによって上記第２高周波電源から上記第２電極に上記第２高周波電力を供給する。
【0017】
このような真空処理装置であれば、スパッタリング成膜前に基板側のコンディショニングを実施しても安定した成膜性能が得られる。
【0018】
上記の真空処理装置においては、
上記制御装置には、上記データとして、
上記第１高周波電力の位相に対して上記第２高周波電力の位相を遅らせることによって上記位相差θを形成し、
上記位相差θを変化させることによって上記位相差θに応じた、上記電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線及び上記容量値Ｃ１のプロファイル曲線が格納されてもよく、
上記制御装置は、
上記シャッタによって上記基板または上記第２電極を上記スパッタリングターゲットに対し遮蔽しながら、上記位相差θを上記電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線の上記電圧値Ｖｐｐが最低となる位相差θ１からプラス３０度からプラス５０度までの第１範囲外で、上記電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線の上記電圧値Ｖｐｐが最大となる位相差θ２からプラス１０度、マイナス１０度までの第２範囲外で、上記位相差θ２からマイナス５０度からマイナス３０度の範囲である第３範囲外の第４範囲に設定し、上記出力インピーダンスと上記負荷側インピーダンスとが整合した状態で上記第２高周波電源から上記第２電極に上記第２高周波電力を供給してもよい。
上記制御装置には、上記データとして、
上記第１高周波電力の位相に対して上記第２高周波電力の位相を遅らせることによって上記位相差θを形成し、
上記位相差θを変化させることによって上記位相差θに応じた、上記電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線及び上記容量値Ｃ１のプロファイル曲線が格納されてもよく、
上記制御装置は、
上記シャッタによって上記基板または上記第２電極を上記スパッタリングターゲットに対し遮蔽しながら、上記位相差θを上記電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線の上記電圧値Ｖｐｐが最低となる位相差θ１からプラス３０度からプラス５０度までの第１範囲外で、上記電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線の上記電圧値Ｖｐｐが最大となる位相差θ２からプラス１０度、マイナス１０度までの第２範囲外で、上記位相差θ２からマイナス５０度からマイナス３０度の範囲である第３範囲外の第４範囲に設定し、上記出力インピーダンスと上記負荷側インピーダンスとが整合した状態で上記第２高周波電源から上記第２電極に上記第２高周波電力を供給してもよい。
【0019】
このような真空処理装置であれば、スパッタリング成膜前に基板側のコンディショニングを実施しても安定した成膜性能が得られる。
【0020】
上記の真空処理装置においては、
上記第４範囲は、上記位相差θ１からマイナス１０度からプラス１０度までの範囲であってもよい。
上記第４範囲は、上記位相差θ１からマイナス１０度からプラス１０度までの範囲であってもよい。
【0021】
このような真空処理装置であれば、スパッタリング成膜前に基板側のコンディショニングを実施しても安定した成膜性能が得られる。
【発明の効果】
【0022】
以上述べたように、本発明によれば、スパッタリング成膜前に基板側のコンディショニングを実施しても安定した成膜性能が得られる真空処理方法、該真空処理方法を実施する真空処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本実施形態に係る成膜装置の一例を示す概略的ブロック構成図である。
【図2】図（ａ）は、電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線の一例を説明するグラフである。図（ｂ）は、容量値Ｃ１のプロファイル曲線の一例を説明するグラフである。
【図3】図（ａ）は、スパッタリング膜が形成される前の凹パターンの断面ＳＥＭ像である。図（ｂ）～図（ｅ）は、凹パターンにスパッタリング膜が形成された後のスパッタリング膜の断面ＳＥＭ像である。
【図4】試験Ａでの電圧値Ｖｐｐ、容量値Ｃ１のプロファイル曲線である。
【図5】凹パターンにスパッタリング膜が形成された後のスパッタリング膜の断面ＳＥＭ像である。
【図6】本実施形態に係る電圧値Ｖｐｐ、容量値Ｃ１のプロファイル曲線の一例である。
【図7】図（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る成膜方法の一例を示す模式的断面である。図（ｃ）は、凹パターンにスパッタリング膜が形成された後のスパッタリング膜の断面ＳＥＭ像である。
【図8】本実施形態に係る電圧値Ｖｐｐ、容量値Ｃ１のプロファイル曲線の一例である。
【図9】本実施形態に係る容量値Ｃ２のプロファイル曲線の一例である。
【図10】比較例と本実施形態との成膜性能を示すグラフである。
【図11】比較例と本実施形態との成膜性能を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。また、同一の部材または同一の機能を有する部材には同一の符号を付す場合があり、その部材を説明した後には適宜説明を省略する場合がある。また、以下に示す数値は例示であり、この例に限らない。
【0025】
（成膜装置）
【0026】
図１は、本実施形態に係る成膜装置の一例を示す概略的ブロック構成図である。
【0027】
真空処理装置の一例である成膜装置１は、電極１１（第１電極）と、電極１２（第２電極）と、シャッタ１３と、電力供給源２１（第１電力供給源）と、電力供給源２２（第２電力供給源）と、位相調整器５０と、制御装置６０とを具備する。電極１１と、電極１２と、シャッタ１３とは、真空槽（不図示）内に設けられる。真空槽の電位は、接地電位とされる。成膜装置１は、電極１１と、電極１２と、接地電位である真空槽とを備えた３極型の成膜装置である。成膜装置１は、基板１枚ごとにスパッタリング成膜可能な枚葉式の成膜装置である。
【0028】
電極１１は、スパッタリングターゲット１１１と背面プレート（支持プレート）１１２とを含む。スパッタリングターゲット１１１は、基板１２１にスパッタリング成膜される被膜材料を含む。被膜材料としては、例えば、アルミナ、酸化シリコン等の絶縁物、アルミニウム等の金属があげられる。背面プレート１１２は、例えば、導電性金属で構成される。
【0029】
電極１２は、電極１１に対向する。電極１２は、基板１２１を支持することが可能な支持台としても機能する。電極１２が基板１２１を支持する支持面には、静電チャックが設けられてもよい。基板１２１は、半導体ウェーハ、シリコン酸化物層等を含む。基板１２１が電極１１に対向する成膜面には、ライン・アンド・スペース、スルーホール等のパターンが形成されている。
【0030】
シャッタ１３は、電極１２に設置される。シャッタ１３は、アルミナ、石英、ガラス等の絶縁体で構成されてよく、ＳＵＳ、アルミニウム等の導電体で構成されてもよい。シャッタが絶縁体の場合は、その電位は浮遊電位である。また、シャッタ１３が導電体で構成されている場合は、シャッタ１３は電極１２に電気的に接続され、その電位は電極１２の電位と同じとされる。シャッタ１３が開閉することにより、スパッタリングターゲット１１１に対して基板１２１が露出したり（開状態）、または、シャッタ１３によって基板１２１がスパッタリングターゲット１１１に対して遮蔽されたり（閉状態）する。
【0031】
電力供給源２１は、高周波電源３１（第１高周波電源）と、整合回路器４１（第１整合回路器）とを含む。高周波電源３１は、第１高周波電力を出力する。第１高周波電力は、典型的には、１３．５６ＭＨｚのＲＦ電力であり、例えば、１００Ｗ～５０００Ｗを出力することができる。
【0032】
整合回路器４１は、高周波電源３１と電極１１との間に接続される。整合回路器４１は、入力端４１５、出力端４１６、可変容量４１１、可変容量４１２、及びインダクタンス４１３を含む。入力端４１５は、高周波電源３１に接続される。出力端４１６は、電極１１に接続される。可変容量４１１は、入力端４１５と接地電位との間に接続される。可変容量４１２は、入力端４１５と出力端４１６との間に直列的に接続される。インダクタンス４１３は、入力端４１５と出力端４１６との間で可変容量４１２に直列的に接続される。整合回路器４１は、制御装置６０によって、可変容量４１１及び可変容量４１２のそれぞれが駆動して、高周波電源３１の出力インピーダンスと、高周波電源３１に接続された負荷側インピーダンス（電極１１側インピーダンス）とが整合する自動整合を行う。
【0033】
高周波電源３１に接続された負荷側インピーダンスとは、電極１１、電極１１と整合回路器４１との間のケーブル、放電プラズマ、電極１１、１２を収容する真空チャンバ（不図示）等を含む。
【0034】
電力供給源２２は、高周波電源３２（第２高周波電源）と整合回路器４２（第２整合回路器）とを含む。高周波電源３２は、第１高周波電力と同じ周期であって第１高周波電力よりも低い第２高周波電力を出力する。第２高周波電力は、典型的には、１３．５６ＭＨｚのＲＦ電力であって、５０Ｗ～５００Ｗを出力することができる。なお、高周波電力は、同じ周波数帯であればこの例に限らない。
【0035】
整合回路器４２は、高周波電源３２と電極１２との間に接続される。整合回路器４２は、入力端４２５、出力端４２６、可変容量４２１（第１可変容量）、可変容量４２２（第２可変容量）、及びインダクタンス４２３を含む。入力端４２５は、高周波電源３２に接続される。出力端４２６は、電極１２に接続される。可変容量４２１は、入力端４２５と接地電位との間に接続される。可変容量４２２は、入力端４２５と出力端４２６との間に直列接続される。インダクタンス４２３は、入力端４２５と出力端４２６との間で可変容量４２２に直列接続される。整合回路器４２は、制御装置６０によって、可変容量４２１及び可変容量４２２のそれぞれが駆動して、高周波電源３２の出力インピーダンスと、高周波電源３２に接続された負荷側インピーダンス（電極１２側インピーダンス）とが整合する自動整合を行う。
【0036】
高周波電源３２に接続された負荷側インピーダンスとは、電極１２、電極１２と整合回路器４２との間のケーブル、放電プラズマ、電極１１、１２を収容する真空チャンバ（不図示）等を含む。
【0037】
ここで、可変容量４２１の容量は、容量値Ｃ１（最大１０００ｐＦ）で表され、可変容量４２２の容量（最大５００ｐＦ）は、容量値Ｃ２で表される。また、整合回路器４２には、整合回路器４２内の高周波電力の電圧値Ｖｐｐ（Voltage peak to peak）、電圧値Ｖｄｃ（Voltage direct current）を出力端４２６で検出するセンサ４２４が搭載されている。電圧値Ｖｐｐは、交流電圧の最大電圧と最小電圧の差を意味する。電圧値Ｖｄｃは、電極１２に印加される電圧値Ｖｐｐの電圧が全体的に一定の電圧で浮遊した状態でＶｐｐの最大値と最小値の中間点となる電圧を意味する。電圧値Ｖｄｃは、オフセット電圧、バイアス電圧とも呼称される。ＲＦ放電の場合、一般的に電圧値Ｖｄｃは、プラズマ電位（Ｖｐ）に対して低い電位である。例えば、プラズマ電位が正電位ならば、電圧値Ｖｄｃは、この正電位よりも低い電位か、または、負電位である。
【0038】
なお、整合回路器４２においては、可変容量４２１が主に高周波電源３２の出力インピーダンスと、高周波電源３２に接続された負荷側インピーダンスとの整合に適用され、可変容量４２２が主に電圧波の位相と電流波の位相との整合に適用される。従って、高周波電源３２の出力インピーダンスと、高周波電源３２に接続された負荷側インピーダンスとが整合した状態であっても、可変容量４２１の容量値Ｃ１によっては、第２高周波電力が入力端４２５から優先的に出力端４２６に供給されたり、第２高周波電力の一部が接地電位へ放出されたり、あるいは、出力端４２６には届かず、接地電位へ放出されたりする。例えば、可変容量４２１の容量値Ｃ１が相対的に大きくなるほど、第２高周波電力は入力端４２５から、より優先的に出力端４２６に供給される。
【0039】
電力供給源２２において、高周波電源３２は表示部を有し、電圧値Ｖｐｐ、電圧値Ｖｄｃ、容量値Ｃ１、及び容量値Ｃ２は、この表示部において表される。また、これらの値は、制御装置６０に送られ、制御装置６０内の記憶部（不図示）に格納される。なお、このようなセンサ４２４は、整合回路器４１にも搭載されてもよい。
【0040】
位相調整器５０は、高周波電源３１から出力され、整合回路器４１に入力される第１高周波電力の位相を調整することができる。位相調整器５０は、高周波電源３２から出力され、整合回路器４２に入力される第２高周波電力の位相を調整することができる。位相調整器５０は、第１高周波電力の位相と第２高周波電力の位相との位相差θを設けることができる。
【0041】
制御装置６０は、電力供給源２１、電力供給源２２、位相調整器５０、及びシャッタ１３（シャッタ開閉）を制御する。制御装置６０は、電力供給源２１、電力供給源２２、及び位相調整器５０から独立して設けられてもよく、その一部が電力供給源２１、電力供給源２２、及び位相調整器５０のいずれかに組み込まれてもよい。制御装置６０は、データを記憶する記憶部、データを演算処理する演算部等を有する。
【0042】
（成膜方法）
【0043】
本実施形態では、データとして、予め、位相差θを変化させることによって位相差θに応じた、電圧値Ｖｐｐ及び容量値Ｃ１のそれぞれのプロファイル曲線が取得される。このプロファイル曲線を取得する段階では、基板１２１としてダミー基板を用いてもよい。
【0044】
まず、高周波電源３１から第１高周波電力を出力させて、電極１１と電極１２との間に放電プラズマが形成される。放電ガスとしては、例えば、アルゴンが適用される。高周波電源３１の出力インピーダンスと、高周波電源３１に接続された負荷側インピーダンス（電極１１側インピーダンス）とは、整合回路器４１によって整合される。
【0045】
次に、高周波電源３２から第２高周波電力を出力させるとともに、位相調整器５０を操作することによって、第１高周波電力の位相と第２高周波電力の位相とに位相差θを設ける。ここで、第１高周波電力及び第２高周波電力のそれぞれは、変化させることはなく、それぞれの電力は固定値とされる。また、第２高周波電力は、第１高周波電力よりも低く、例えば、第１高周波電力の１／１０～１／２に設定される。
【0046】
次に、放電プラズマが電極１１と電極１２との間に形成されたまま、整合回路器４２によって、高周波電源３２の出力インピーダンスと、高周波電源３２に接続された負荷側インピーダンス（電極１２側インピーダンス）とが整合した状態での、位相差θに応じた、第２高周波電力の電圧値Ｖｐｐと可変容量４２１の容量値Ｃ１とが検出される。そして、位相差θを変化させることによって、高周波電源３２の出力インピーダンスと、高周波電源３２に接続された負荷側インピーダンスとが整合した状態での位相差θに応じた電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線（図２（ａ））と、位相差θに応じた容量値Ｃ１のプロファイル曲線（図２（ｂ））とが取得される。
【0047】
ここで、位相差θは、位相調整器５０によって第１高周波電力の位相に対して第２高周波電力の位相を遅らせることによって形成され、０度～３６０度の範囲において適宜変更される。例えば、位相差θを０度から変更する場合は、０度から所定の間隔、例えば、１０度おきに、１０度、２０度・・・、３６０度と変更される。そして、変更した位相差θの所定範囲における、電圧値Ｖｐｐと容量値Ｃ１とを組み合わせを選択することによって基板１２１にスパッタリング膜が形成される。ここで、基板１２１にスパッタリング膜を形成とは、基板１２１に形成された凹パターン（ライン・アンド・スペース、スルーホール等）にスパッタリング膜を埋め込み、凹パターン外の基板１２１の表面にスパッタリング膜を形成することを意味する。凹パターン外の基板１２１の表面に成膜されたスパッタリング膜については、スパッタリング膜を形成後、必要に応じて余剰部分として化学的機械研磨（ＣＭＰ）等の手法によって除去してもよい。
【0048】
上述したように、図２（ａ）は、電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線の一例を説明するグラフである。図２（ｂ）は、容量値Ｃ１のプロファイル曲線の一例を説明するグラフである。図２（ａ）において、横軸は、位相差θであり、縦軸は、電圧値Ｖｐｐである。図２（ｂ）において、横軸は、位相差θであり、縦軸は、容量値Ｃ１である。高周波電源３１から出力される第１高周波電力は、４０００Ｗで、高周波電源３２から出力される第２高周波電力は、４００Ｗである。また、減圧雰囲気は、アルゴンガスの使用で０．１～４．０Ｐａである。スパッタリングターゲット／基板の間の距離は、５０～９０ｍｍである。なお、グラフに示されるＶｄｃは、高くなるほど電極１２に印加されるバイアス電位が負バイアス側に強くなることを意味する。
【0049】
例えば、図２（ａ）には、試験Ａと試験Ｂとの２つの試験での電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線が表されている。試験Ａは、高周波電源３２として、高周波電源３１から出力される第１高周波電力の位相と位相が同期する第２高周波電力を出力する高周波電源を用いた場合のプロファイル曲線である。
【0050】
一方、試験Ｂは、高周波電源３２として、高周波電源３１から出力される第１高周波電力の位相に対して、位相が５０度進んだ第２高周波電力を出力する高周波電源を用いた場合のプロファイル曲線である。これは、成膜装置１のメンテナンス等によって高周波電源３２と整合回路器４２との間のケーブルの長さが位相差として５０度分長くなったことと同じ意味である。なお、試験Ｂでは、試験Ａとは異なる成膜室で電圧値Ｖｐｐ及び容量値Ｃ１のプロファイル曲線が取得されている。
【0051】
試験Ａでは、位相差θが０度付近では、電圧値Ｖｐｐが高く、位相差θが増すにつれ電圧値Ｖｐｐが徐々に下がる傾向にある。そして、位相差θが６０度において電圧値Ｖｐｐが最低値となり、その後、位相差θが増すにつれ電圧値Ｖｐｐが徐々に上昇する傾向にある。一方、試験Ｂでも、位相差θが６０度付近では、電圧値Ｖｐｐが高く、位相差θが増すにつれ電圧値Ｖｐｐが徐々に下がる傾向にある。そして、位相差θが１１０度において電圧値Ｖｐｐが最低値となり、その後、位相差θが増すにつれ電圧値Ｖｐｐが徐々に上昇する傾向にある。
【0052】
このように、試験Ａ及び試験Ｂのそれぞれの電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線では、いずれも下に凸となる曲線を描いている。
【0053】
また、図２（ｂ）には、試験Ａ及び試験Ｂの容量値Ｃ１のｐのプロファイル曲線が示されている。試験Ａでは、位相差θが０度付近では、容量値Ｃ１が低く、その後、位相差θが増すにつれ容量値Ｃ１が徐々に上昇する傾向にある。一方、試験Ｂでも、位相差θが６０度付近では、容量値Ｃ１が低く、その後、位相差θが増すにつれ容量値Ｃ１が徐々に上昇する傾向にある。
【0054】
本実施形態では、これらのプロファイル曲線が利用されて、位相差θが電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線の電圧値Ｖｐｐが最低となる位相差θ１からプラス３０度からプラス５０度までの第１範囲に設定されて、基板１２１にスパッタリング膜が形成される。
【0055】
例えば、試験Ａでは、電圧値Ｖｐｐが最低となる位相差θ１は、５０度となり、第１範囲は、８０度～１００度の範囲になる。また、試験Ｂでは、電圧値Ｖｐｐが最低となる位相差θ１は、１００度となり、第１範囲は、１３０度～１５０度の範囲になる。本実施形態では、このような第１範囲に属す、電圧値Ｖｐｐと容量値Ｃ１とが適用されて、基板１２１にスパッタリング膜が形成される。
【0056】
第１範囲に属す、電圧値Ｖｐｐと容量値Ｃ１とが適用された場合のスパッタリング膜と、第１範囲に属さない、電圧値Ｖｐｐと容量値Ｃ１とが適用された場合のスパッタリング膜との違いについて説明する。
【0057】
図３（ａ）～図３（ｅ）は、断面ＳＥＭ像であり、図３（ａ）は、スパッタリング膜が形成される前の凹パターンの断面ＳＥＭ像である。図３（ａ）には、シリコン酸化物で構成された、深さ２４０ｎｍ、アスペクト比１．０の凹パターンが示されている。矢印Ａで示された部分は、凹パターンの底部と側壁とが略９０度に交差する端部であり、矢印Ｂで示された部分は、側壁の最上端である。また、図３（ｂ）～図３（ｅ）は、凹パターンにスパッタリング膜が形成された後のスパッタリング膜の断面ＳＥＭ像である。図３（ｂ）～図３（ｅ）には、この凹パターンにスパッタリング膜としてのアルミナ膜が埋め込まれた後の状態が示されている。
【0058】
例えば、第１範囲に属さない位相差θを適用した場合のスパッタリング膜として、図３（ｂ）に、試験Ｂでの位相差６０度（電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線の最低値を基準とした場合、最低値より左側の位相差θ）のＳＥＭ像、図３（ｃ）に、試験Ｂでの位相差１００度（電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線の最低値）のＳＥＭ像が示される。これらのアルミナ膜では、矢印Ａで示される端部への回り込みが優れず、端部においてアルミナ膜が鋭角状に凹む現象が現れた。このような傾向は、試験Ａでも見られた。また、矢印Ｃで示される開口部が狭くなり、継続して成膜を続けると上部で膜が閉じ、空孔を形成させてしまうことが確認された。
【0059】
一方、第１範囲に属す位相差θを適用した場合のスパッタリング膜として、図３（ｄ）に、試験Ａでの位相差１００度のＳＥＭ像、図３（ｅ）に、試験Ｂでの位相差１４０度のＳＥＭ像が示される。これらのアルミナ膜においては、端部においてアルミナ膜が鋭角状に凹むことなく、該端部において段差被覆性に優れたアルミナ膜が形成されることが分かった。また、凹パターンのアスペクト比が０．２～１．０場合でも第１範囲に属さない位相差θを適用した場合、矢印Ａで示される端部への回り込みが優れず、一方、第１範囲に属す位相差θを適用することで、段差被覆性に優れたアルミナ膜が形成されることが分かった。
【0060】
換言すれば、電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線は、下に凸となることから、第１範囲に属す電圧値Ｖｐｐと同じ電圧値が第１範囲外にも存在することになるが、この第１範囲外の電圧値Ｖｐｐを選択するのでなく、同じ値の電圧値Ｖｐｐであっても、第１範囲に属す、電圧値Ｖｐｐと、相対的に高い容量値となる容量値Ｃ１とを組み合わせ選択することで段差被覆性に優れたアルミナ膜が形成される。ここで、第１範囲においては、容量値Ｃ１は、容量値Ｃ２よりも大きく設定される。
【0061】
次に、試験Ａを利用して位相差θを１００度からさらに増加させた場合の結果を説明する。
【0062】
図４には、試験Ａでの電圧値Ｖｐｐ、容量値Ｃ１のプロファイル曲線が示されている。図４において、横軸は、位相差θであり、左側縦軸として、電圧値Ｖｐｐと、電圧値Ｖｐｐのほか電圧値Ｖｄｃが示されている。また、右側縦軸として、容量値Ｃ１が示されている。また、図４には、上述した位相差θが０度～１１０度の場合のプロファイル曲線も示されている
【0063】
位相差θが１００度を超えて１１０度～２４０度になると、容量値Ｃ１が最大容量値１０００ｐＦを振り切れ、高周波電源３２の出力インピーダンスと、高周波電源３２に接続された負荷側インピーダンスとの整合が取れなくなる現象が起きた。この非整合領域（１１０～２４０度）では、電圧値Ｖｐｐ、電圧値Ｖｄｃがともに不安定になった。
【0064】
一方、位相差θが２４０度を超えて２５０度になると、高周波電源３２の出力インピーダンスと、高周波電源３２に接続された負荷側インピーダンスとが再び整合した。その後、位相差θが増すにつれ電圧値Ｖｐｐが徐々に上がり、位相差θが３００度において電圧値Ｖｐｐが最大値となり、その後、位相差θが増すにつれ電圧値Ｖｐｐが徐々に減少した。また、位相差θが２５０度付近では、容量値Ｃ１が高く、その後、位相差θが増すにつれ容量値Ｃ１が徐々に減少することが分かった。なお、電圧値Ｖｄｃは、電圧値Ｖｐｐが上昇する２４０度～２９０度の範囲において徐々に減少することが分かった。
【0065】
このように、位相差θが２５０度～３６０度では、電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線が上に凸となる曲線を描くことが分かった。
【0066】
このように、電極１１に供給される高周波電圧の波形の位相と、電極１２に供給される高周波電圧の波形とが一致する位相差θの領域（同位相領域（in-phase region）と呼称）では、電圧値Ｖｐｐが下に凸、容量値Ｃ１が右上がりになるのに対して、電極１２に供給される高周波電圧の波形とがずれる位相差θの領域（非同位相領域（anti-phase region）と呼称）では、電圧値Ｖｐｐが上に凸、容量値Ｃ１が右下がりになることが確認された。
【0067】
本実施形態では、位相差θが２５０度～３６０度となる領域では、位相差θを電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線の電圧値Ｖｐｐが最大となる位相差θ２からプラス１０度、マイナス１０度までの第２範囲に設定し、基板１２１にスパッタリング膜を形成する。例えば、電圧値Ｖｐｐが最大となる位相差θ２は、３００度となり、第２範囲は、２９０度～３１０度の範囲になる。ここで、第２範囲においては、容量値Ｃ１は、容量値Ｃ２よりも大きく設定される。
【0068】
このような第２範囲に属す、電圧値Ｖｐｐと容量値Ｃ１とが適用された場合のスパッタリング膜と、第２範囲に属さない、電圧値Ｖｐｐと容量値Ｃ１とが適用された場合のスパッタリング膜との違いについて説明する。
【0069】
【0070】
例えば、第１範囲及び第２範囲に属さないスパッタリング膜の例として、位相差２６０度の条件で空の凹パターンに成膜を開始した場合の例を示す。図５（ａ）には、位相差２６０度のＳＥＭ像が示される。この場合、電圧値Ｖｄｃが５０（Ｖ）よりも大きくなり矢印Ｂで示された凹パターンの最上端がエッチングされて、この最上端においてアルミナ膜がファセット（facet）状になることが確認された。
【0071】
一方、第２範囲に属すスパッタリング膜の例として、図５（ｂ）に、位相差３００度のＳＥＭ像が示される。このアルミナ膜においては、端部への回り込みが良好になり、端部においてアルミナ膜が鋭角状に凹むことなく、該端部において段差被覆性に優れたアルミナ膜が形成されることが分かった。なお、位相差θが３１０度を超えると、端部においてアルミナ膜が鋭角状に凹むことが確認された。
【0072】
このように、高周波電源３１から出力される第１高周波電力及び高周波電源３２から出力される第２高周波電力がともに固定電力であったとしても、位相差θを操作することによって、凹パターンに対するスパッタリング膜の埋め込み特性が変わることが分かった。特に、電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線が最小値となる位相差θ１から位相差θをプラス３０度からプラス５０度までの第１範囲に設定することで、優れた段差被覆性を示すスパッタリング膜が形成されることが分かった。あるいは、電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線が最大値となる位相差θ２から位相差θをプラス１０度、マイナス１０度の第２範囲に設定することで、優れた段差被覆性を示すスパッタリング膜が形成されることが分かった。
【0073】
なお、電極１１と整合回路器４１との間であって電極１１の直上の位置４１８（図１）及び、電極１２と整合回路器４２との間であって電極１２の直下の位置４２８での高周波電力の波形のオシロスコープ観察を行ったところ、０度～１１０度では、電極１１に供給される高周波電圧の波形の位相と、電極１２に供給される高周波電圧の波形とが一致し、２５０度～３６０度では、電極１１に供給される高周波電圧の波形の位相と、電極１２に供給される高周波電圧の波形とがずれることが確認された。
【0074】
制御装置６０には、予め取得された、電圧値Ｖｐｐと容量値Ｃ１とのプロファイル曲線のデータが格納されている。制御装置６０は、位相差θの所定領域における、電圧値Ｖｐｐと容量値Ｃ１とを組み合わせ選択することによって基板１２１にスパッタリング膜を形成する。
【0075】
例えば、制御装置６０は、位相調整器５０を制御することによって、位相差θを電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線の電圧値Ｖｐｐが最低となる位相差θ１からプラス３０度からプラス５０度までの第１範囲（電圧値Ｖｐｐ：８０～１３０（Ｖ））、容量値Ｃ１：６００ｐＦ以上）に設定するか、または、位相差θを電圧値Ｖｐｐのプロファイル曲線の電圧値Ｖｐｐが最大となる位相差θ２からプラス１０度、マイナス１０度までの第２範囲（電圧値Ｖｐｐ：２６０～２８０（Ｖ））、容量値Ｃ１：６００～９００（ｐＦ）、Ｖｄｃ：５０（Ｖ）以下）に設定し、高周波電源３２出力インピーダンスと負荷側インピーダンスとが整合した状態で基板１２１にスパッタリング膜を形成する。
【0076】
これにより、凹パターンに対して優れた段差被覆性を示すスパッタリング膜が形成される。
【0077】
第１範囲または第２範囲においては、位相差θを段階的に変化させて、基板１２１にスパッタリング膜を形成してもよい。位相差θを段階的に変化させる際、高周波電源３１から出力される第１高周波電力は同じ電力を維持させる。例えば、容量値Ｃ１の増加に応じて、電圧値Ｖｄｃは増加する傾向にある。そして、電圧値Ｖｄｃが大きくなるほど、スパッタリング膜の下地である凹パターンはスパッタリング粒子によってダメージを受けやすくなる。
【0078】
従って、スパッタリング成膜の開始直後は、電圧値Ｖｄｃが低くなる位相差θに設定して、凹パターンにスパッタリング膜を形成し、所定の厚みのスパッタリング膜が凹パターンに埋め込まれたら、位相差θを変更して、例えば、成膜速度がより早くなる位相差θに設定してスパッタリング成膜を行ってもよい。
【0079】
図６は、本実施形態に係る電圧値Ｖｐｐ、容量値Ｃ１のプロファイル曲線の一例である。この例では、位相差θの範囲として、第１及び第２範囲のほか、第３範囲が付加されている。
【0080】
図５（ｂ）の例のように、位相差２６０度の条件で空の凹パターンに成膜を開始する場合は、凹パターンの最上端がエッチングされる。しかし、位相差θを段階的に変化させるプロセスを採用する場合、位相差θとして位相差２６０度を含む第３範囲での成膜を段階的ステップの後半のステップで採用することで、優れた段差被覆性を得ることができる。
【0081】
例えば、第１範囲または第２範囲において、基板１２１にスパッタリング膜を形成した後、第３範囲で基板１２１にスパッタリング膜を形成する。ここで、第３範囲とは、位相差θが第２範囲よりも小さく第１範囲よりも大きい範囲である。例えば、第３範囲は、位相差θ２から、マイナス５０度からマイナス３０度の範囲である。第３範囲での容量値Ｃ１は、８７５ｐＦ～１０００ｐＦである。なお、第１範囲または第２範囲の成膜から第３範囲の成膜に切り替える際、高周波電源３１から出力される第１高周波電力は同じ電力を維持させる。
【0082】
図７（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る成膜方法の一例を示す模式的断面である。また、図７（ｃ）は、凹パターンにスパッタリング膜が形成された後のスパッタリング膜の断面ＳＥＭ像である。図７（ｃ）に示す凹パターン１２２のアスペクト比は、図３（ａ）に示す凹パターンのアスペクト比と同じである。
【0083】
例えば、図７（ａ）に示すように、最初のステップとして、シリコン酸化物で構成された凹パターン１２２に、アルミナ膜等のスパッタリング膜１２５が位相差θが第１範囲または第２範囲の条件で形成される。これにより、凹パターン１２２内には、スパッタリング膜１２５が形成される。最初のステップでは、凹パターン１２２の内部の全てにスパッタリング膜１２５を埋め込むのではなく、凹パターン１２２内に未充填部分が残ったままスパッタリング膜１２５が埋められる。例えば、最初のステップでの狙い膜厚は、凹パターン１２２が形成されていない部分（フィールド部分）に堆積されるスパッタリング膜１２５の膜厚が凹パターン１２２の開口幅の４０％～６０％に設定される。ここで、開口幅とは、凹パターン１２２がライン・アンド・スペースの場合は、ライン・アンド・スペースが並設される方向に凹パターン１２２を切断した場合の凹パターン１２２の最上端での開口幅であり、スルーホールの場合は、スルーホールの最上端での最大径を意味する。また、最初のステップでは、凹パターン１２２の最上端１２２ｃがスパッタリング膜１２５によって被覆（保護）される。
【0084】
ここで、凹パターン１２２においては、凹パターン１２２の底部からスパッタリング膜１２５が堆積するとともに、凹パターン１２２の側壁からもスパッタリング膜１２５が堆積する。従って、凹パターン１２２内に形成されたスパッタリング膜１２５においては、スパッタリング膜１２５の中央付近でスパッタリング膜１２５が凹んだ凹部１２５ｂが形成される。
【0085】
位相差θを段階的に変化させないプロセスを採用した場合、換言すれば、位相差θが第１範囲または第２範囲のまま、成膜を継続する場合、凹部１２５ｂがなくなるまで凹パターン１２２をスパッタリング膜１２５で埋め尽くすには、凹パターン１２２の深さ以上の厚みのスパッタリング膜１２５を基板１２１に成膜する必要がある。しかしながら、基板１２１に成膜されるスパッタリング膜１２５の厚みが増すほど、後工程でのＣＭＰ処理の負担になる。また、凹部１２５ｂは、凹パターンのアスペクト比が高くなるほど形成され易く、第１範囲または第２範囲のまま、成膜を継続すると、スパッタリング膜１２５には、凹部１２５ｂがボイドとして残存する現象が起き得る。
【0086】
そこで、本実施形態では、第１範囲または第２範囲の成膜を図７（ａ）の状態で停止し、次のステップとして、位相差θが第３範囲でスパッタリング成膜を行う。例えば、スパッタリング膜１２５を形成した後、スパッタリング膜１２５の上に位相差θが第３範囲の条件でスパッタリング膜１２６を形成する。この状態を図７（ｂ）に示す。
【0087】
第３範囲では、容量値Ｃ１の増加に応じて、第２高周波電力がより優先的に出力端４２６を介して電極１２に供給され、第１範囲及び第２範囲よりも電圧値Ｖｄｃが増加する傾向にある。従って、スパッタリング粒子の基板１２１上への堆積と同時に、基板１２１に印加されたバイアス電位によって基板１２１にイオン（例えば、正イオン）粒子が引き込まれ、イオン粒子によるスパッタリング膜の物理エッチングも起きる。ここで、スパッタリング粒子の基板１２１上への堆積がイオン粒子によるスパッタリング膜の物理エッチングよりも優位に働くときは、スパッタリング膜が物理エッチングされながら、基板１２１にスパッタリング膜が形成される。
【0088】
これにより、第３範囲でのスパッタリング成膜では、凹部１２５ｂの幅がエッチング効果によってより広がる。また、凹パターン１２２の最上端１２２ｃを被覆するスパッタリング膜１２５においては、エッチング効果によって、所謂、膜減り（膜厚が薄くなる現象）が起きる。凹部１２５ｂの幅がより広がることから、凹部１２５ｂへのスパッタリング膜の埋め込みは、より容易になる。さらに、凹パターン１２２の最上端１２２ｃは、スパッタリング膜１２５によって保護されていることから、最上端１２２ｃはエッチングされることなく原形を維持する。
【0089】
従って、凹パターン１２２が高アスペクト比であっても、スパッタリング膜１２６を形成した後においては、スパッタリング膜１２５と、スパッタリング膜１２５を覆うスパッタリング膜１２６とによって、内部にボイドがないスパッタリング膜１２７が凹パターン１２２内に形成される。内部にボイドがないスパッタリング膜１２７によって凹パターン１２２が良好に埋め込まれることは、図７（ｃ）に示す断面ＳＥＭ像によっても確認されている。
【0090】
本実施形態においては、位相差θが第１範囲での成膜を行った後、位相差θが第３範囲での成膜を行ってもよく、位相差θが第２範囲での成膜を行った後、位相差θが第３範囲での成膜を行ってもよい。
【0091】
ここで、第１範囲の位相差θから第３範囲の位相差θに切り替えるには、位相差θを第１範囲から第３範囲にまで増加させればよい。但し、位相差θを第１範囲から第３範囲に移行する場合は、位相差θを第３範囲の手前で非整合領域を通過させなければならない。このため、この手法では第１範囲での成膜を行った後に、プラズマ放電を一旦停止して、第１範囲の位相差θから第３範囲の位相差θに切り替える成膜処理を採用する必要がある。
【0092】
一方、第２範囲の位相差θから第３範囲の位相差θに切り替えるには、位相差θを第２範囲から第３範囲にまで減少させればよい。この場合、位相差θを第２範囲から第３範囲に移行させても、第２範囲と第３範囲との間に非整合領域がないことから非整合領域を通過することを要しない。このため、第２範囲での成膜を行った後、プラズマ放電を停止させることなく位相差θを連続的に変化させて第３範囲に切り替えることが可能になる。
【0093】
また、本実施形態では、基板１２１にスパッタリング膜を形成する前に、予備放電を行いながら、電極１２に第２高周波電力を供給してもよい。例えば、スパッタリング膜を形成する前にシャッタ１３によって基板１２１または電極１２をスパッタリングターゲット１１１に対し遮蔽しながら、予備放電として電極１１と電極１２との間に第１高周波電力によって放電プラズマを形成するとともに、高周波電源３２から電極１２に第２高周波電力を供給してもよい。この際、位相差θは、所定範囲における、電圧値Ｖｐｐと容量値Ｃ１とを組み合わせて選択される。
【0094】
ここで、予備放電中に、位相差θを考慮することなく無作為に電極１２に第２高周波電力を供給する方策もある。しかし、このような方策では、予備放電中に基板１２１としてダミー基板を用いた場合、電極１２に印加されるバイアス電位の程度によっては、ダミー基板またはシャッタ１３の逆スパッタリングが起き得る。そして、このような逆スパッタリングが発生すると、ダミー基板またはシャッタ１３からパーティクル、フレーク等の異物が発し、この異物が真空槽内を飛遊したり、真空槽内の内壁、真空槽内の治具等に付着したりする。この結果、スパッタリング成膜開始後のスパッタリング膜に異物が混入する等の不具合が起きる。あるいは、バイアス電位の程度によっては、予備放電中に電極１２側で異常放電が起き、ダミー基板ばかりか、電極１２またはシャッタ１３の破損が起き得る。
【0095】
しかしながら、予備放電と並行して、電極１２に第２高周波電力を供給しないことは、電力供給源２２（高周波電源３２、整合回路器４２）を通電させないままの状態でスパッタリング成膜が開始されることになる。従って、電力供給源２２においては、スパッタリング成膜を開始すると、電力供給源２２を構成する電子部品等の熱伸縮によって、電力供給源２２のインピーダンスが変化する現象が起き得る。この結果、スパッタリング成膜を開始させても、成膜速度、成膜分布、膜質等の成膜性能が安定しない現象が起きる。
【0096】
シャッタ１３の逆スパッタリングを抑える方法として、シャッタ１３を接地電位に設定する方法が考えられる。この場合、シャッタ１３にはバイアス電位が印加されないことから、シャッタ１３の逆スパッタリングが抑えられる。また、電極１２はシャッタ１３によって遮蔽される。しかし、この方法では、シャッタ１３と電極１２との間で所定の電圧がかかってしまい、シャッタ１３と電極１２との間で放電が起きる可能性がある。この場合、結局のところ、シャッタ１３または電極１２から異物が発生することになる。
【0097】
本実施形態では、浮遊電位または電極１２と同電位のシャッタ１３によって、基板１２１または電極１２をスパッタリングターゲット１１１に対し遮蔽しながら、位相差θを第１範囲外であって、第２範囲外であって、且つ、第３範囲外の第４範囲に設定し、高周波電源３２の出力インピーダンスと負荷側インピーダンスとが整合した状態で高周波電源３２から電極１２に第２高周波電力が供給される。ここで、「シャッタ１３によって基板１２１または電極１２をスパッタリングターゲット１１１に対し遮蔽する」とは、電極１２上にウェーハ基板またはダミー基板が載置された状態でシャッタ１３が基板１２１を遮蔽するほか、電極１２上に基板が載置されていない状態でシャッタ１３が電極１２を遮蔽することを含む。
【0098】
図８は、本実施形態に係る電圧値Ｖｐｐ、容量値Ｃ１のプロファイル曲線の一例である。図９は、本実施形態に係る容量値Ｃ２のプロファイル曲線の一例である。これらの例では、試験Ａでの位相差θの範囲として、第１～第３範囲のほか、第４範囲が付加されている。
【0099】
第４範囲は、第１範囲外であって、第２範囲外であって、且つ、第３範囲外の位相差θの範囲に定められる。例えば、第４範囲は、位相差θ１からマイナス１０度からプラス１０度までの範囲である。第４範囲では、容量値Ｃ１は、５００ｐＦ以下であるまた、第４範囲では、バイアス電位（Ｖｄｃ）は、略０（Ｖ）である。また、図９に示すように、第４範囲での容量値Ｃ２は、３００ｐＦ以上である。
【0100】
本実施形態では、位相差θを第４範囲に設定し、シャッタ１３によって基板１２１または電極１２を遮蔽しながら、高周波電源３２の出力インピーダンスと負荷側インピーダンスとが整合した状態で高周波電源３２から電極１２に第２高周波電力が供給される。ここで、シャッタ１３によって電極１２を遮蔽する場合は、電極１２上に基板１２１が載置されてなくてもよいとする。さらに、高周波電源３１の出力インピーダンスと負荷側インピーダンスとが整合した状態で高周波電源３１から電極１１に第１高周波電力を供給され、電極１１と電極１２との間に放電プラズマが形成される。これにより、スパッタリング成膜前の予備放電で電力供給源２１、２２の双方のコンディショニングが行われる。
【0101】
電力供給源２１、２２のコンディショニング時には、シャッタ１３を開状態にして複数のダミー基板に対して仮のスパッタリング成膜を行ってもよい。また、スパッタリングターゲット材と、シャッタ１３の材料が同じ場合には（例えば、アルミナ）、スパッタリングターゲット１１１からのスパッタリング粒子がシャッタ１３に堆積してもスパッタリングターゲット材と、シャッタ１３の材料が同じであるため、シャッタ１３から堆積した膜がパーティクルまたはフレークとなって飛遊することもない。
【0102】
電力供給源２１、２２のコンディショニング時に、位相差θを第４範囲に設定することによって、電極１１には、第１高周波電力が供給されて電極１１と電極１２との間に放電プラズマが形成される。この際、高周波電源３２から出力された第２高周波電力は、整合回路器４２の可変容量４２２によってブロックされ、可変容量４２１を介してグランドに流れ易くなる。これにより、高周波電源３２及び整合回路器４２は、予備放電から作動する。すなわち、予備放電で電力供給源２１、２２の双方のコンディショニングがなされる。
【0103】
特に、電力供給源２２のコンディショニングをせずにスパッタリング成膜を開始してしまうと、スパッタリング成膜から目的値に設定した位相差θが実際には目的値からずれた状態でスパッタリング成膜が開始される場合がある。この結果、スパッタリング成膜を開始しても、成膜速度、成膜分布、膜質等の成膜性能が安定しない現象が起きる。
【0104】
これに対して、本実施形態では、スパッタリング成膜を開始する前に、電力供給源２１、２２の双方のコンディショニングがなされているため、この後のスパッタリング成膜では、１枚目の基板１２１に対するスパッタリング成膜から優れた成膜性能が得られる。
【0105】
電力供給源２１、２２のコンディショニング後においては、位相差θを第１範囲に設定してスパッタリング成膜を開始してもよく、位相差θを第２範囲に設定してスパッタリング成膜を開始してもよく、位相差θを第１範囲または第２範囲に設定して、さらに第３範囲に設定してスパッタリング成膜を開始してもよい。
【0106】
スパッタリング成膜では、予備放電で電極１２、基板１２１、またはシャッタ１３に印加されるバイアス電位が抑えられ、電極１２、基板１２１、またはシャッタ１３にはバイアス電位が印加されにくくなっていたため、電極１２、基板１２１、またはシャッタ１３から異物が発生しにくくなる。これにより、スパッタリング膜への異物の混入が抑えられる。
【0107】
図１０（ａ）～図１１（ｂ）は、比較例の成膜性能と本実施形態の成膜性能とを示すグラフである。比較例及び本実施形態において、同じ成膜装置１を用いている。比較例では、予備放電時に電力供給源２１のみのコンディショニングを行い、電力供給源２２のコンディショニングを行っていない。これに対し、本実施形態では、予備放電時に電力供給源２１、２２の双方のコンディショニングを行っている。
【0108】
図１０（ａ）の横軸は、スパッタリング成膜の回数であり、基板の番号で示されている。すなわち、基板１枚ごとにスパッタリング成膜が行われる（以下同じ）。図１０（ａ）の縦軸は、スパッタリング成膜を行った場合のスパッタリング膜の厚みの面内平均値（ｎｍ）である。スパッタリング時間は、どの回数でも同じである。基板１２１としては、シリコンウェーハを用いる。
【0109】
比較例では、４回目以降で膜厚が安定するものの、初回から３回目にかけて急激に膜厚が減少する。これに対し、本実施形態では、初回から膜厚が安定している。最大膜厚から最小膜厚を差し引いた値は、比較例では、Δ３．０５ｎｍであるのに対し、本実施形態では、Δ１．３１ｎｍであった。
【0110】
【0111】
比較例では、初回から３回目にかけて急激に面内分布が増加し、それ以降で膜厚が安定するのが分かる。これに対し、本実施形態では、初回から面内分布が安定している。
【0112】
【0113】
比較例では、初回から３回目にかけて急激に屈折率が低下し、それ以降で屈折率が安定する。これに対し、本実施形態では、初回から屈折率が安定している。
【0114】
図１１（ｂ）の横軸は、スパッタリング成膜の回数であり、基板の番号で示されている。図１１（ｂ）の縦軸は、基板内におけるパーティクルの数である。パーティクルとしては、粒径が０．０３４μｍ以上のものがカウントされている。
【0115】
図１１（ｂ）に示すように、予備放電時に電力供給源２２のコンディショニングを行なっていない比較例と、予備放電時に電力供給源２２のコンディショニングを行っている本実施形態とのパーティクル数は、同程度である。例えば、パーティクル数の平均値は、比較例が２４ｐｃｓ（個）、本実施形態が１５ｐｃｓ（個）となり、いずれも２５ｐｃｓ（個）以下となった。すなわち、本実施形態では、電力供給源２２のコンディショニングを行っているにもかかわらず、電極１２のバイアス電位は、電極１２にバイアス電位が印加されていない比較例と同程度となり、シャッタ１３、基板１２、またはダミー基板からのパーティクル放出が抑えられることが分かった。
【0116】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上述したコンディショニングは、成膜装置１のほか、３極型のドライエッチング装置にも適用可能である。各実施形態は、独立の形態とは限らず、技術的に可能な限り複合することができる。
【符号の説明】
【0117】
１…成膜装置
１１…電極
１１１…スパッタリングターゲット
１１２…背面プレート
１２…電極
１２１…基板
１２２ｃ…最上端
１２２…凹パターン
１２５、１２６、１２７…スパッタリング膜
１２５ｂ…凹部
１３…シャッタ
２１、２２…電力供給源
３１、３２…高周波電源
４１、４２…整合回路器
４１１、４１２、４２１、４２２…可変容量
４１３、４２３…インダクタンス
４１５、４２５…入力端
４１６、４２６…出力端
４２４…センサ
５０…位相調整器
６０…制御装置
１１…電極
１１１…スパッタリングターゲット
１１２…背面プレート
１２…電極
１２１…基板
１２２ｃ…最上端
１２２…凹パターン
１２５、１２６、１２７…スパッタリング膜
１２５ｂ…凹部
１３…シャッタ
２１、２２…電力供給源
３１、３２…高周波電源
４１、４２…整合回路器
４１１、４１２、４２１、４２２…可変容量
４１３、４２３…インダクタンス
４１５、４２５…入力端
４１６、４２６…出力端
４２４…センサ
５０…位相調整器
６０…制御装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
