特許 7581953 スパッタリング処理を行う装置、及び方法

(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】

(24)【登録日】2024-11-05

(45)【発行日】2024-11-13

(54)【発明の名称】スパッタリング処理を行う装置、及び方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/34 20060101AFI20241106BHJP

   C23C 14/35 20060101ALI20241106BHJP

【ＦＩ】

C23C14/34 T

C23C14/35 B

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021027688

(22)【出願日】2021-02-24

(65)【公開番号】P2022129119

(43)【公開日】2022-09-05

【審査請求日】2023-11-01

(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】110002756

【氏名又は名称】弁理士法人弥生特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮下 哲也

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 直樹

【審査官】山本 一郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－３２３３７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／１５２４８２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０８－１３４６４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １４／３４

Ｃ２３Ｃ １４／３５

Ｈ０１Ｌ ２１／２０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板にスパッタリング処理を行う装置において、
複数の基板を収容するように構成された処理容器と、
前記処理容器内に設けられ、予め設定された中心位置を囲む円に沿って並ぶように配置され、各々、前記基板が載置される複数の載置台と、
前記複数の載置台の上方位置に配置され、前記処理容器内に形成されるプラズマにより、前記載置台に載置された基板に付着させるターゲット粒子を放出させるためのターゲットと、
前記載置台側から見て、前記ターゲットの背面側に設けられ、前記プラズマの状態を調節するためのマグネットと、
前記ターゲットの背面に沿って前記マグネットを移動させるためのマグネット移動機構と、を備え、
前記ターゲットの上方側から平面視したとき、前記複数の載置台は、前記ターゲットからターゲット粒子が放出される領域である放出領域と、前記複数の載置台に載置された各基板とが重なった状態となる重なり領域が、前記中心位置の周りに回転対称となる位置に配置され、
前記ターゲットの上方側から平面視したとき、前記放出領域の外縁は円形であり、
前記マグネットは、外縁が円形の前記放出領域の径方向に沿って伸びるように設けられ、前記マグネット移動機構は前記放出領域の周方向に沿って前記マグネットを移動させる、装置。

【請求項2】

前記複数の載置台は、各々、前記載置台に載置された基板の中心を通る鉛直軸回りに、当該載置台を回転させるための回転機構を備える、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記中心位置を囲む円の直径は、前記ターゲットの上方側から平面視したとき、前記円が前記放出領域を内包する寸法に設定されている、請求項１または２に記載の装置。

【請求項4】

前記放出領域は、前記処理容器内に露出する前記ターゲットの全面であり、前記マグネット移動機構は、前記ターゲットの上方側から平面視したとき、前記マグネットが移動する領域内に前記ターゲットの全面が内包されるように前記マグネットを移動させる、請求項１ないし３のいずれか一つに記載の装置。

【請求項5】

前記放出領域は、前記処理容器内に露出する前記ターゲットの一部領域であり、前記マグネット移動機構は、前記ターゲットの上方側から平面視したとき、前記放出領域の形状に対応させて前記マグネットを移動させる、請求項１ないし３のいずれか一つに記載の装置。

【請求項6】

外縁が円形である前記放出領域は、円環形状である、請求項１ないし５のいずれか一つに記載の装置。

【請求項7】

基板にスパッタリング処理を行う方法において、
処理容器内に複数の基板を収容し、前記処理容器内に設けられ、予め設定された中心位置を囲む円に沿って並ぶように配置された複数の載置台に対して、各々、前記基板を載置する工程と、
前記処理容器内に形成されるプラズマにより、前記複数の載置台の上方位置に配置されたターゲットからターゲット粒子を放出させ、前記基板にターゲット粒子を付着させる工程と、を含み、
前記基板にターゲット粒子を付着させる工程は、前記ターゲットの上方側から平面視したとき、前記ターゲットからターゲット粒子が放出される領域である放出領域と、前記複数の載置台に載置された各基板とが重なった状態となる重なり領域が、前記中心位置の周りに回転対称となる位置に配置されている前記複数の載置台を用いて実施され、
前記基板にターゲット粒子を付着させる工程では、前記載置台側から見て、前記ターゲットの背面側に設けられ、前記プラズマの状態を調節するためのマグネットを、前記ターゲットの背面に沿って移動させる工程を実施し、
前記ターゲットの上方側から平面視したとき、前記放出領域の外縁は円形であり、
前記マグネットは、外縁が円形の前記放出領域の径方向に沿って伸びるように設けられ、前記マグネットを移動させる工程では、前記放出領域の周方向に沿って前記マグネットを移動させる、方法。

【請求項8】

前記基板にターゲット粒子を付着させる工程では、前記載置台に載置された基板の中心を通る鉛直軸回りに、前記複数の載置台を回転させる工程を実施する、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記中心位置を囲む円の直径は、前記ターゲットの上方側から平面視したとき、前記円が前記放出領域を内包する寸法に設定されている、請求項７または８に記載の方法。

【請求項10】

前記放出領域は、前記処理容器内に露出する前記ターゲットの全面であり、前記マグネットを移動させる工程では、前記ターゲットの上方側から平面視したとき、前記マグネットが移動する領域内に前記ターゲットの全面が内包されるように前記マグネットを移動させる、請求項７ないし９のいずれか一つに記載の方法。

【請求項11】

前記放出領域は、前記処理容器内に露出する前記ターゲットの一部領域であり、前記マグネットを移動させる工程では、前記ターゲットの上方側から平面視したとき、前記放出領域の形状に対応させて前記マグネットを移動させる、請求項７ないし９のいずれか一つに記載の方法。

【請求項12】

外縁が円形である前記放出領域は、円環形状である、請求項７ないし１１のいずれか一つに記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、スパッタリング処理を行う装置、及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置の製造工程においては、金属膜などの成膜にマグネトロンスパッタ装置が用いられている。この装置は、真空の処理容器内に成膜する材料からなるターゲットを配置し、処理容器内に磁界と電界とを形成してプラズマを発生させ、プラズマのイオンによりターゲットをスパッタするように構成されている。

【0003】

例えば特許文献１には、ベース支持台を回転させる主駆動軸の周りに、副駆動軸を介して回転するホルダーベースを複数組設け、副駆動軸の周りに複数の基板を配置した低圧遠隔スパッタ装置が記載されている。この装置では、ホルダーベースに保持された複数の基板の処理にあたり、ターゲットからスパッタ粒子を放出させると共に、副駆動軸の周りの回転と、主駆動軸の周りの回転とを組み合わせつつ成膜が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平１０－２９８７５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本開示は、共通の処理容器内に配置された複数の基板に対し、均一にスパッタリング処理を行う技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る基板にスパッタリング処理を行う装置は、
複数の基板を収容するように構成された処理容器と、
前記処理容器内に設けられ、予め設定された中心位置を囲む円に沿って並ぶように配置され、各々、前記基板が載置される複数の載置台と、
前記複数の載置台の上方位置に配置され、前記処理容器内に形成されるプラズマにより、前記載置台に載置された基板に付着させるターゲット粒子を放出させるためのターゲットと、
前記載置台側から見て、前記ターゲットの背面側に設けられ、前記プラズマの状態を調節するためのマグネットと、
前記ターゲットの背面に沿って前記マグネットを移動させるためのマグネット移動機構と、を備え、
前記ターゲットの上方側から平面視したとき、前記複数の載置台は、前記ターゲットからターゲット粒子が放出される領域である放出領域と、前記複数の載置台に載置された各基板とが重なった状態となる重なり領域が、前記中心位置の周りに回転対称となる位置に配置され、
前記ターゲットの上方側から平面視したとき、前記放出領域の外縁は円形であり、
前記マグネットは、外縁が円形の前記放出領域の径方向に沿って伸びるように設けられ、前記マグネット移動機構は前記放出領域の周方向に沿って前記マグネットを移動させる。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、共通の処理容器内に配置された複数の基板に対し、均一にスパッタリング処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に係る基板処理システムの平面図である。

【図2】前記基板処理システムに設けられているスパッタリング装置の縦断側面図である。

【図3】前記ターゲットに対するプラズマ調節用のマグネットの移動範囲を示す模式図である。

【図4】前記スパッタリング装置のターゲットと載置台の配置を示す平面図である。

【図5】比較形態に係るターゲットと載置台の配置を示す平面図である。

【図6】ターゲットと載置台の第２の構成例を示す模式図である。

【図7】ターゲットと載置台の第３の構成例を示す模式図である。

【図8】ターゲットと載置台の第４の構成例を示す模式図である。

【図9】ターゲットと載置台の第５の構成例を示す模式図である。

【図10】マグネットの他の構成例を示す平面図である。

【図11】ターゲットと載置台の第６の構成例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１は、本開示に係るスパッタリング装置２を備えた基板処理システム１の構成例を示している。この基板処理システム１は、搬入出ポート１１と、搬入出モジュール１２と、真空搬送モジュール１３と、複数のスパッタリング装置２と、を備えている。図１において、搬入出ポート１１側から基板処理システム１に向かって左右方向をＸ方向、前後方向をＹ方向として説明する。搬入出モジュール１２の手前側には搬入出ポート１１が接続され、搬入出モジュール１２の奥手側には真空搬送モジュール１３が接続されている。

【0010】

搬入出ポート１１には、処理対象の基板を収容した搬送容器であるキャリアＣが載置される。キャリアＣには、例えば直径が３００ｍｍの円形基板である、複数のウエハＷが収容されている。搬入出モジュール１２は、キャリアＣと真空搬送モジュール１３との間でウエハＷの搬入出を行うための設備である。搬入出モジュール１２は、常圧雰囲気中でウエハＷの受け渡し及び搬送を行う搬送機構１２３を備えた大気搬送室１２１と、ウエハＷが置かれる雰囲気を常圧雰囲気と真空雰囲気との間で切り替えるロードロック室１２２と、を備えている。搬送機構１２３は、レール１２４に沿って左右方向に移動自在、及び、昇降・回転・伸縮自在に構成されている。

【0011】

真空搬送モジュール１３は、真空雰囲気が形成された真空搬送室１４を備え、この真空搬送室１４の内部には基板搬送機構１５が配置されている。本例の真空搬送室１４は、平面視したとき、前後方向に伸びる長辺を有する長方形に構成されている。真空搬送室１４の４つの側壁のうち、互いに対向する長辺には、各々、複数、例えば２つのスパッタリング装置２が接続されている。また手前側の短辺にはロードロック室１２２が接続されている。図中の符号Ｇは、搬入出モジュール１２と真空搬送モジュール１３との間、真空搬送モジュール１３とスパッタリング装置２との間に夫々介設されたゲートバルブである。このゲートバルブＧは、互いに接続されるモジュールに各々設けられるウエハＷの搬入出口を開閉する。

【0012】

本例の基板搬送機構１５は、搬入出モジュール１２と各スパッタリング装置２との間でウエハＷの搬送を行うための多関節アームとして構成され、ウエハＷを保持するエンドエフェクタ１６を備えている。後述するように、この例におけるスパッタリング装置２は、真空雰囲気中で複数枚、例えば４枚のウエハＷに対して一括してスパッタリング処理を行うものである。このため基板搬送機構１５のエンドエフェクタ１６は、スパッタリング装置２に一括してウエハＷを受け渡すため、例えば４枚のウエハＷを同時に保持することができるように構成されている。

【0013】

エンドエフェクタ１６は、基板保持部１６１及び接続部１６２を備えている。基板保持部１６１は、互いに並行して水平に伸びる２つの細長いへら状の部材により構成されている。接続部１６２は、基板保持部１６１の伸長方向に対して直交するように水平方向に伸び、２本の基板保持部１６１の基端を互いに接続する部材である。接続部１６２の長さ方向の中央部は、基板搬送機構１５を構成する多関節アームの先端部に接続されている。基板搬送機構１５は旋回及び伸縮自在に構成されている。

【0014】

続いて、ウエハＷに対しスパッタリング処理により成膜を行なうスパッタリング装置２の構成について、図２～図４を参照しながら説明する。図２は、スパッタリング装置２の構成を示す縦断側面図、図３、図４はターゲット４１と載置台３１との配置などを示す平面図である。なお、図２、図４などには、スパッタリング装置２内の機器の配置関係を説明するための副座標（Ｘ’－Ｙ’―Ｚ’座標）を併記してある。副座標は、真空搬送モジュール１３と接続ざれる位置を手前側として、Ｘ’方向を前後方向、Ｙ’方向を左右方向として設定している。

【0015】

真空搬送モジュール１３に接続されている４つのスパッタリング装置２は、互いに同様に構成され、複数のスパッタリング装置２にて、互いに並行してウエハＷの処理を行うことができる。
スパッタリング装置２は、平面視矩形の処理容器２０を備えている。処理容器２０は、内部雰囲気を真空排気することが可能な真空容器として構成されている。処理容器２０の手前側の側壁には、ゲートバルブＧを介して真空搬送室１４に接続される搬入出口２１が形成されている。この搬入出口２１はゲートバルブＧによって開閉される。

【0016】

処理容器２０の内部には、エンドエフェクタ１６によるウエハＷの搬送が行われる位置に対応させて、４つの載置台３１が配置される。各載置台３１は、円板状の部材により構成されている。本例では、円板状の載置台３１の中心と、ウエハＷの中心とが揃うように、各載置台３１に対してウエハＷが載置される。
また、これら複数の載置台３１は、後述するターゲット４１の平面形状や配置との関係において、特定の位置に配置された状態となっているが、配置の具体的な設定例については、後段で説明する。

【0017】

各載置台３１は支柱３２によって前記円板の中心位置を下面側から支持されている。支柱３２の下部側は、処理容器２０の底面を貫通して下方側に突出している。支柱３２の下端部には、載置台３１に載置されたウエハＷの中心を通る鉛直軸回りに、当該載置台３１を回転させるための駆動機構３３が設けられている。この観点で駆動機構３３は、本例の回転機構に相当する。なお、ウエハＷを回転させなくても、所望の膜厚分布を有する膜を成膜することができる場合には、駆動機構３３を用いて載置台３１を回転させることは必須の要件ではない。
図２に示す符号３２１は、処理容器２０内を真空雰囲気に保つために、支柱３２が処理容器２０の底面を貫通する開口の周囲と、駆動機構３３の上面との間に設けられ、支柱３２の周囲を囲むカバー部材を示している。

【0018】

また駆動機構３３は、ウエハＷに対するスパッタリング処理が行われる処理位置と、エンドエフェクタ１６との間でウエハＷの受け渡しが行われる受け渡し位置との間で載置台３１を昇降させる機能も備えている。図２中に載置台３１が配置されている高さ位置が処理位置に相当し、同図中に破線で示す高さ位置が受け渡し位置に相当する。
処理容器２０には、その内部空間を上下に分けるシールド板２４が配置されている。シールド板２４には、円形の開口部２４１が形成されていて、処理位置に上昇した載置台３１は、開口部２４１の内側に配置された状態となる。

【0019】

処理容器２０の底面には、不図示の受け渡しピンが設けられている。受け渡しピンは、載置台３１を受け渡し位置に降下させたとき、載置台３１に設けられている不図示の貫通孔を通って載置台３１の上面に突出する。これにより、受け渡しピンとエンドエフェクタ１６との間でウエハＷの受け渡しを行うことができる。

【0020】

載置台３１にはヒーター３１１が埋設されていて、不図示の給電部から供給された電力により発熱して、載置台３１に載置されたウエハＷの加熱を行う。載置台３１によりウエハＷを加熱する温度としては、５０～４５０℃の範囲内の温度を例示することができる。

【0021】

処理容器２０の上面の中央位置には、円形の開口部２０１が形成され、この開口部２０１の内側にターゲット４１が設けられている。ターゲット４１の上面には、例えば銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）よりなる導電性のターゲット電極４２が接合されている。例えばターゲット電極４２は、環状の絶縁部材４３を介して処理容器２０の上面に配置される。この結果、処理容器２０の上面に設けられた既述の開口部２０１は、ターゲット電極４２によって塞がれた状態となる

【0022】

ターゲット４１には直流電源部４４が接続され、この直流電源部４４から直流電力を供給することにより、処理容器２０内にプラズマを形成することができる。なお、直流電力に代わり交流電力を印加してプラズマを形成してもよい。

【0023】

ターゲット４１は、処理容器２０内に形成されたプラズマにより、ウエハＷに付着させるターゲット粒子を放出することにより成膜を行う。例えばターゲット４１は、Ｔｉ（チタン）、Ｓｉ（ケイ素）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、タングステン（Ｗ）、コバルト-鉄-ホウ素合金、コバルト-鉄合金、鉄（Ｆｅ）、タンタル（Ｔａ)、ルテニウム（Ｒｕ）、マグネシウム（Ｍｇ）、イリジウムマンガン（ＩｒＭｎ）、プラチナマンガン（ＰｔＭｎ）などにより構成される。また、ターゲット４１として、金属以外に、ＳｉＯ_２などの絶縁体を用いることもできる。

【0024】

載置台３１側から見て、ターゲット４１の背面側には、処理容器２０内に形成されるプラズマの状態を調節するための永久磁石よりなるマグネット５が配置されている。詳細にはマグネット５は、マグネット移動機構５０によって保持され、ターゲット４１に接合されたターゲット電極４２の上面から数ミリメートル程度、離間した高さ位置に配置されている。
図３に模式的に示すように、本例のマグネット５は、平面視したとき、細長い矩形状に構成され、その長辺は、円形に構成されたターゲット４１の直径よりも長くなっている。なお、マグネット５は、電磁コイルに電力を供給して磁界を発生させる電磁石によって構成してもよい。

【0025】

例えばマグネット移動機構５０は、細長い棒状のマグネット保持部５１を備え、当該マグネット保持部５１の下面側にマグネット５が保持される。マグネット保持部５１の両端部には、各々、当該マグネット保持部５１を貫通するボールねじ５３１が設けられ、各ボールねじ５３１の両端は、処理容器２０の上面に配置された支柱部５２によって支持されている。各ボールねじ５３１は、端部に設けられた駆動モーター５３によって回転駆動することが可能であり、回転方向及び回転速度を同期させて両ボールねじ５３１を回転させることにより、マグネット５を水平移動させることができる。

【0026】

上述の構成により、図３に矢印を併記したように、本例のマグネット５は、ターゲット４１の上面側を往復移動してターゲット４１の全面を走査する。この結果、ターゲット４１の上方側から平面視したとき、マグネット５が移動する領域内にターゲット４１の全面が内包されることになる。そして、マグネット５の往復移動に合わせてプラズマの発生領域が移動することにより、ターゲット４１の全面がターゲット粒子の放出される放出領域となる。
なお、図示の便宜上、図３においては、マグネット移動機構５０やターゲット電極４２、処理容器２０などの記載は省略してある。

【0027】

図２の説明に戻ると、処理容器２０の側壁には、シールド板２４の上方側の空間（処理空間）に向けて、プラズマ形成用のガスを供給するための供給ポート２５が設けられている。供給ポート２５には、プラズマガス供給源２５１が接続されており、このプラズマガス供給源２５１からは、プラズマ形成用のガスとして例えばアルゴン（Ａｒ）ガスが供給される。

【0028】

以上に説明した構成を備えるスパッタリング装置２において、ターゲット４１と載置台３１とは、各ウエハＷの面内で均一な膜厚を有する膜を成膜するための特別な配置関係となっている。また、この配置関係によれば、処理容器２０内でスパッタリング処理される複数のウエハＷの面間でも、膜厚の分布が揃った成膜を行うことができる。

【0029】

以下、図４を参照しながら、本例のスパッタリング装置２におけるターゲット４１と載置台３１との配置関係について説明する。図４は、ターゲット４１の上方側からスパッタリング装置２を平面視した透視図である。同図においては、マグネット移動機構５０やマグネット５、ターゲット電極４２などの記載を省略し、ターゲット４１と載置台３１との配置関係に着目した記載としてある。

【0030】

また既述のように、各載置台３１に対しては、円板状の載置台３１の中心と、ウエハＷの中心とが揃うようにウエハＷが載置される。従って、載置台３１とウエハＷとの直径の違いを無視すると、図４には、各載置台３１に載置されたウエハＷの配置位置が示されているともいえる（図３～図１１において同じ）。

【0031】

このとき、図４に示す本例のスパッタリング装置２において、複数の載置台３１は、各載置台３１の中心位置が、予め設定された中心位置Ｏを囲む円Ｒに沿って並ぶように配置されている。また、図４に示す例では、円Ｒの直径は、ターゲット４１の上方側から平面視したとき、円Ｒがターゲット４１の全面を内包する寸法に設定されている。回転するウエハＷの全面にターゲット粒子が届く大きさのターゲット４１を設ける必要はあるが、上記の構成を採用することにより、ターゲット４１の大型化を抑えつつ、効率よくスパッタリング処理を行うことができる。

【0032】

また以下の説明において、ターゲット４１の上方側から平面視したとき、ターゲット粒子が放出される領域である放出領域と、複数の載置台３１に載置された各ウエハＷとが重なった状態となる領域を「重なり領域ＯＲ」と呼ぶ。本例では、ターゲット４１の全面が放出領域となっている。また図４及び後述の図６～図９、図１１においては、重なり領域ＯＲを灰色に塗りつぶしてある。

【0033】

本例のスパッタリング装置２において、重なり領域ＯＲは、既述の中心位置Ｏの周りに回転対称となる位置に配置されている。図４に示す例において、４つの載置台３１と１つのターゲット４１との間には、４つの重なり領域ＯＲが形成される。そしてこれらの重なり領域ＯＲは、既述の中心位置Ｏの周りに、９０°回転させると重なり合う、４回対称となる位置に形成されている。

【0034】

ここで図４におけるターゲット４１、載置台３１の配置の特徴を理解しやすくするため、図５に示す比較形態に係るスパッタリング装置２ａと対比しながら説明を行う。
既述のように、共通の処理容器２０内に、複数の載置台３１を設け、各載置台３１に載置されたウエハＷの面内で均一な厚さの膜を成膜するという課題がある。この場合には、図５に示すように、複数の載置台３１（ウエハＷ）と各々対向するように、複数のターゲット４１ａを設け、各ターゲット４１ａから個別のウエハＷの全面にターゲット粒子を供給した方が、均一な成膜を行うことが可能なようにも思える。

【0035】

しかしながら、装置のフットプリントに制約がある条件下において、複数の載置台３１は、図５に示すように互いに近接した位置に配置せざるを得ない。この場合において、各載置台３１の上方に、各々ターゲット４１ａを配置すると、ターゲット４１ａ同士も近接した位置に配置せざるを得ない。この結果、１つのターゲット４１ａから放出されたターゲット粒子が、隣り合う他のターゲット４１ａの下方側に配置されたウエハＷにも到達してしまう場合がある。

【0036】

例えば図５に示す配置の例では、破線で囲んだ近接領域ＣＲにて、２つのターゲット４１ａが近接位置に配置されている。このとき、これらのターゲット４１ａから放出されたターゲット粒子が、互いに隣り合う他のターゲット４１ａの下方側に配置されたウエハＷにも到達してしまうおそれがある。この場合には、駆動機構３３を用いてウエハＷ（載置台３１）を回転させたとしても、ウエハＷの周縁部で膜が厚く、中央部で膜が薄い凹部状の膜厚分布が形成されてしまうおそれがある。
このような膜厚分布の形成を避けるためには、載置台３１同士を十分に離して配置する必要が生じ、スパッタリング装置２や基板処理システム１のフットプリント増大につながるおそれがある。

【0037】

そこで既述のように、本例のスパッタリング装置２は、平面視したとき、載置台３１とターゲット４１とが重なって見える複数の重なり領域ＯＲが、中心位置Ｏの周りに回転対称（本例では４回対称）となる配置を採用している。図５を用いて説明した比較形態と異なり、この構成では、載置台３１に載置されたウエハＷに対して、１つのターゲット４１からターゲット粒子が供給される構成となる。

【0038】

以上、図１～図４を用いて説明した構成を備える基板処理システム１、スパッタリング装置２は、制御部６を備えている。この制御部６は、例えば図示しないＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなる。制御部６の記憶部には、搬入出ポート１１に載置されたキャリアＣと各スパッタリング装置２との間でウエハＷの搬送を行う動作や、各スパッタリング装置２にてウエハＷへの成膜を行う動作を実行するために必要な制御についてのステップ(命令)群が組まれたプログラムが記憶されている。プログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカードなどの記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。

【0039】

続いて、上述の基板処理システム１及びスパッタリング装置２の作用について説明する。
処理対象のウエハＷを収容したキャリアＣが搬入出ポート１１に載置されると、搬送機構１２３がウエハＷを受け取り、大気搬送室１２１を介してロードロック室１２２内に搬送する。次いで、ロードロック室１２２内を常圧雰囲気から真空雰囲気に切り替えた後、真空搬送モジュール１３の基板搬送機構１５がウエハＷを受け取り、真空搬送室１４を介して、所定のスパッタリング装置２にウエハＷを搬送する。既述のように基板搬送機構１５は、エンドエフェクタ１６に合計４枚のウエハＷを保持した状態で処理容器２０内に進入する。そして、エンドエフェクタ１６から不図示の受け渡しピンにこれらのウエハＷを受け渡した後、エンドエフェクタ１６を処理容器２０から退避させてゲートバルブＧを閉じる。しかる後、受け渡し位置に退避していた各載置台３１を上昇させて、昇降ピンからこれら４つの載置台３１に同時にウエハＷを受け渡す。

【0040】

次いで、各載置台３１を処理位置に上昇させると共に、供給ポート２５からのプラズマ形成用ガスの供給、処理容器２０内の圧力調節、ヒーター３１１によるウエハＷの加熱を実施する。また、駆動機構３３による載置台３１の回転を開始する。
しかる後、直流電源部４４からターゲット電極４２に直流電力を印加する。これによりターゲット電極４２の周囲に電界が生じ、この電界により加速された電子がＡｒガスに衝突することによりＡｒガスが電離することにより、新たな電子が発生する。

【0041】

一方、マグネット移動機構５０によるマグネット５の移動を開始すると、マグネット５の配置位置に応じ、ターゲット４１の表面に磁界が形成され、ターゲット４１近傍の電界と磁界によってＡｒガスから電離した電子が加速される。この加速によってエネルギーを持った電子が、さらにＡｒガスと衝突し、電離を起こす現象が連鎖してプラズマが形成される。このプラズマ中のＡｒイオンがターゲット４１をスパッタリングすることにより、ターゲット粒子が放出される。

【0042】

こうして、マグネット５の下方側に位置するターゲット４１の表面から載置台３１上のウエハＷに向けてターゲット粒子が放射状に放出される。この結果、ターゲット粒子がウエハＷに到達して付着する。そして、図３を用いて説明したようにマグネット５を往復移動させることにより、当該ターゲット４１の全面を放出領域として、ターゲット粒子の放出を行うことができる。

【0043】

このとき既述のように、本例のスパッタリング装置２は、載置台３１とターゲット４１との重なり領域ＯＲが、複数の載置台３１の中心位置を並べて構成される円Ｒの中心位置Ｏの周りに回転対称に配置されている。この構成によると、コンパクトな領域内に複数の載置台３１を配置した場合であっても、各載置台３１に載置されたウエハＷに対しては、１つのターゲット４１からターゲット粒子が供給される。この結果、図５を用いて説明した比較形態に係るスパッタリング装置２ａとは異なり、近接した位置に配置された他のターゲット４１ａからのターゲット粒子の影響を受けずに、均一な膜を形成することができる。
また、各載置台３１が円板状のターゲット４１に対して回転対称に配置されているので、載置台３１の配置位置の違いに伴う膜厚分布の相違も形成されにくく、ウエハＷの面間でも膜厚の分布が揃った成膜を行うことができる。

【0044】

そして、所定の時間が経過し、スパッタリング処理による成膜が完了したら、Ａｒガス、直流電力の供給、ウエハＷの加熱、載置台３１の回転を停止し、処理容器２０内の圧力調節を行った後、搬入時とは反対の手順で成膜後の４枚のウエハＷを処理容器２０から同時に搬出する。
さらに、処理容器２０から取り出されたウエハＷは、真空搬送モジュール１３、ロードロック室１２２、大気搬送室１２１の順に、搬入時とは反対の経路を通って搬入出ポート１１上のキャリアＣへと戻される。

【0045】

本実施の形態に係るスパッタリング装置２によれば、共通の処理容器２０内に配置された複数のウエハＷに対し、面内及び面間で均一なスパッタリング処理を行うことができる。

【0046】

次いで、図６～図１１を参照しながら、載置台３１の配置やターゲット４１の平面形状などのバリエーションについて説明する。なお、これらの図においては、ターゲット４１と載置台３１との配置位置の関係を中心に記載し、適宜、処理容器２０などの記載を省略してある。

【0047】

処理容器２０内に設けられる載置台３１の数は、図４を用いて説明した例に限定されない、３つ以下の載置台３１を設けてもよいし、５つ以上の載置台３１を設けてもよい。
例えば、図６は円Ｒに沿って２つの載置台３１を設け、重なり領域ＯＲが２回対称となる位置に形成されるように、これらの載置台３１の配置位置を設定した例を示している。

【0048】

また、一般に、重なり領域ＯＲがＭ回対称となるように載置台３１を配置するとき、この条件を満たす全ての位置に合計Ｍ個の載置台３１を配置することは必須の要件ではない。図７には、円Ｒを周方向にＭ分割して、中心位置Ｏの周りのＭ回対称となる位置に重なり領域ＯＲを形成するにあたり、分割数Ｍよりも少ないＮ個の載置台３１を配置した例を示している。

【0049】

このほか、ターゲット４１ｂ、４１ｃの形状は円形に限定されない。例えば図８は、平面形状が正方形のターゲット４１ｂの頂点と載置台３１の中心とを揃えて配置した例を示している。この場合には、４回対称となるように重なり領域ＯＲが形成される。また図９は、正三角形のターゲット４１ｃの各辺の中点と載置台３１の中心とを揃えて配置した例を示している。この場合には、３回対称となるように重なり領域ＯＲが形成される。

【0050】

次いで図１０は、図２、図３を用いて説明したものとは異なる構成のマグネット５ａ、マグネット移動機構５０ａを設けた例である。この例では、４つの載置台３１に対応して、円形のターゲット４１の径方向に沿って伸びるように構成された、細長い４本のマグネット５ａが設けられている。各マグネット５ａは、腕部５４を介して、ターゲット４１の中央部に設けられた回転軸５５に接続されている。回転軸５５は、不図示の回転駆動部により時計回りの正転方向、反時計回りの反転方向の双方に回転自在に構成されている。腕部５４、回転軸５５や不図示の回転駆動部は、本例のマグネット移動機構５０ａを構成している。

【0051】

図１０に示すマグネット移動機構５０ａを用い、各マグネット５ａが重なり領域ＯＲを走査するように、正転方向及び反転方向に往復移動させる。この動作により、ターゲット４１にはマグネット５ａが移動する範囲に対応して、図１０中に一点鎖線で示す扇形の放出領域Ｄが形成される。本例では、４つの載置台３１の配置位置に対応して、４本のマグネット５ａを設けているので、これらのマグネット５ａを往復移動させることにより、ターゲット４１には上方側から平面視したときほぼ円環形状の放出領域Ｄ（外縁が円形の放出領域Ｄ）が形成されることになる。

【0052】

なお、図１０に示す例では、各マグネット５ａにより形成される放出領域Ｄの形状を明確にする趣旨で扇形の放出領域Ｄの端部が重なり合わない記載としている。一方で、これらの放出領域Ｄが重なり合うように、マグネット５ａの往復移動範囲を設定してもよい。
また、図１０に示す構成において、重なり領域ＯＲを走査する範囲に限定してマグネット５ａを往復移動させることは必須の要件ではない。例えば正転方向または反転方向にマグネット５ａを回転移動させてもよい。この場合には、重なり領域ＯＲの数よりも多い、または少ない本数のマグネット５ａを用いてスパッタリング処理を行ってもよい。

【0053】

ここで図３、図４を用いて説明した例では、ターゲット４１の上方側から平面視したとき、マグネット５が移動する領域内にターゲット４１の全面が内包されるように、マグネット５の移動範囲を設定した。この設定により、ターゲット粒子が放出される放出領域は、ターゲット４１の全面となる。
これに対して図１０を用いて説明した例では、放出領域Ｄは、処理容器２０内に露出するターゲット４１の一部領域となっている。このように、ターゲット４１の一部領域を放出領域Ｄとする場合には、当該放出領域Ｄの形状に対応させてマグネット５ａを移動させるとよい。

【0054】

図１１は、平面視したとき、任意の平面形状のターゲット４１ｄ内に、円形の放出領域Ｄを形成した例を示している。この例のように、ターゲット４１ｄの輪郭が中心位置Ｏの周りに回転対称となっていない場合であっても、ターゲット粒子の放出領域Ｄの外縁形状を円形（放出領域Ｄの全体の形状は円形であっても、円環であってもよい）にすることで、前記中心位置Ｏの周りに回転対称に配置された重なり領域ＯＲを形成することができる。

【0055】

円形の放出領域Ｄを形成する手法としては、図１０に示すマグネット５ａを径方向に回転軸５５側まで伸ばし、放出領域Ｄの半径に対応する長さのマグネットを回転させる場合を例示できる。または、放出領域Ｄに対応する磁界の形成面を有するマグネット（不図示）を固定配置してもよい。
なお、ターゲット４１の一部領域として形成する放出領域Ｄは、円形や円環形状の場合に限定されない。例えば図８や図９を用いて説明した例に対応させて、正方形や正三角形などの他の形状の放出領域Ｄを形成してもよい。

【0056】

さらに図４、図６～図１１では、上方側から平面視したとき、ターゲット４１、４１ｂ～４１ｄが円Ｒに内包された状態となる場合を例示した。但し、例えばウエハＷの全面が重なり領域ＯＲとなるように、円Ｒよりも大きなターゲット４１、４１ｂ～４１ｄを設置する場合を否定するものではない。

【0057】

今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【符号の説明】

【0058】

Ｏ 中心位置
ＯＲ 重なり領域
Ｒ 円
Ｗ ウエハ
２ スパッタリング装置
２０ 処理容器
３１ 載置台
４１、４１ａ～４１ｄ
ターゲット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】