JP2019099882A - Ｐｖｄ処理方法およびｐｖｄ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パーティクルの発生を抑制する。【解決手段】ＰＶＤ処理方法であって、第１の工程と、第２の工程と、第３の工程と、第４の工程とを含む。第１の工程では、金属酸化物を主成分として含む第１のターゲットおよび当該金属酸化物を構成する金属を主成分として含む第２のターゲットと、成膜対象の基板が載置されるステージとの間に設けられ開口部を有するシールドの当該開口部を第１のターゲットに一致させることにより第１のターゲットをステージに対して露出させ、開口部を第１のターゲットに近接させる。第２の工程では、第１のターゲットを用いてスパッタリングを実行する。第３の工程では、開口部を第２のターゲットに一致させることにより第２のターゲットをステージに対して露出させ、開口部を第２のターゲットに近接させる。第４の工程では、第２のターゲットを用いてスパッタリングを実行する。【選択図】図５

Description

本発明の種々の側面および実施形態は、ＰＶＤ処理方法およびＰＶＤ処理装置に関する。

磁気トンネル接合（ＭＴＪ）素子領域を有する磁気抵抗素子として、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）の開発が行われている。ＭＴＪ素子領域は、２つの磁性層の間に設けられた金属酸化物からなる絶縁層を含む。このような絶縁層は、金属酸化物を含むターゲットを用いたスパッタリング法等の物理気相成長法（ＰＶＤ）により形成されることが多い。

スパッタリング法では、アルゴン（Ａｒ）イオン等によりターゲット表面をスパッタリングすることにより、ターゲットから発生した粒子を基板表面に堆積させることで、ターゲットに含まれる元素を含む薄膜が基板表面に形成される。しかし、ターゲットから発生した粒子は、基板の方向以外の方向にも飛散する。そのため、基板表面以外のチャンバ内の部材の表面にもターゲットから発生した粒子が堆積し、やがてパーティクルとなってチャンバ内に飛散する場合がある。ターゲットの主成分が金属酸化物である場合、ターゲットから発生してチャンバ内の部材の表面に堆積した粒子は、もろく、はがれやすい。これを回避するために、ターゲットの周囲に、基板の方向以外の方向への粒子の飛散を制限するシールドが設けられることがある。

特開平９−１６５６７９号公報

ターゲットの周囲にシールドを設けることにより、チャンバ内の部材表面に堆積する粒子の量を抑制することは可能である。しかし、シールドは、ターゲットの近傍に配置されるため、シールドには、ターゲットから発生した粒子が堆積しやすい。そのため、シールドに堆積した粒子がパーティクルとなってチャンバ内に飛散する場合がある。また、特許文献１のように、シールドを温調することにより、パーティクルの発生を抑えることも可能であるが、多数の基板に絶縁層を形成するために何度もスパッタリングが実行されると、シールドに堆積した粒子はやがてパーティクルとなってチャンバに飛散してしまう。

本発明の一側面は、ＰＶＤ処理方法であって、第１の工程と、第２の工程と、第３の工程と、第４の工程とを含む。第１の工程では、金属酸化物を主成分として含む第１のターゲットおよび当該金属酸化物を構成する金属を主成分として含む第２のターゲットと、成膜対象の基板が載置されるステージとの間に設けられ開口部を有するシールドの当該開口部を第１のターゲットに一致させることにより第１のターゲットをステージに対して露出させ、開口部を第１のターゲットに近接さる。第２の工程では、第１のターゲットを用いてスパッタリングを実行する。第３の工程では、シールドの開口部を第２のターゲットに一致させることにより第２のターゲットをステージに対して露出させ、開口部を第２のターゲットに近接させる。第４の工程では、第２のターゲットを用いてスパッタリングを実行する。

本発明の種々の側面および実施形態によれば、パーティクルの発生を抑制することができる。

図１は、ＰＶＤ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。 図２は、天井部を下方から見た場合のターゲットの配置の一例を示す平面図である。 図３は、ターゲット周辺の構造の一例を示す拡大断面図である。 図４は、シールドの一例を示す平面図である。 図５は、ＰＶＤ処理の一例を示すフローチャートである。 図６は、シールドの状態の一例を示す図である。 図７は、シールドと第１のターゲットとの位置関係の一例を示す図である。 図８は、シールドの状態の一例を示す図である。 図９は、シールドと第２のターゲットとの位置関係の一例を示す図である。 図１０は、シールドの状態の一例を示す図である。 図１１は、天井部を下方から見た場合のターゲットの配置の他の例を示す平面図である。 図１２は、シールドの他の例を示す平面図である。

以下に、開示するＰＶＤ処理方法およびＰＶＤ処理装置の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により、開示されるＰＶＤ処理方法およびＰＶＤ処理装置が限定されるものではない。

［ＰＶＤ処理装置１０の構成］
図１は、ＰＶＤ処理装置１０の構成を概略的に示す断面図である。ＰＶＤ処理装置１０は、例えば図１に示されるように、例えばアルミニウム等により略円筒状に形成されたチャンバ２３と、該チャンバ２３の内部の処理空間Ｓの下方に配置され、ウエハＷを載置するステージ１７と、チャンバ２３内の処理空間Ｓを減圧環境に維持する、例えばクライオポンプやドライポンプ等を含む排気装置２４とを有する。チャンバ２３は、接地されている。ウエハＷは、成膜対象の基板の一例である。

チャンバ２３は、上方が開口した略円筒状の側壁２３ｂと、側壁２３ｂの上方の開口を塞ぐように側壁２３ｂの上部に設けられた天井部２３ａとを有する。天井部２３ａは、側壁２３ｂを介して接地されている。チャンバ２３の側壁２３ｂには成膜前のウエハＷをチャンバ２３内に搬入し、成膜後のウエハＷをチャンバ２３内から搬出するために用いられる開口部２５が形成されている。当該開口部２５は、ゲートバルブ１２によって開閉される。

ステージ１７は、略円板状の形状を有し、例えばステンレス等により形成されたベース部１７ａと、該ベース部１７ａの上に設けられた静電チャック１７ｂとを有する。静電チャック１７ｂは、電極膜１７ｃを内蔵し、電極膜１７ｃは直流電源２６に接続されている。直流電源２６から電極膜１７ｃに直流電圧が印加されることによって、静電チャック１７ｂは、上面に載置されたウエハＷを吸着保持する。

ステージ１７は、チャンバ２３の下部に配置されたステージ駆動機構２７によって支持されている。ステージ駆動機構２７は、図１のｚ軸方向に沿って配置される略円柱状の支持軸２７ａと、該支持軸２７ａの下端に接続された駆動装置２７ｂとを有する。支持軸２７ａの上端は、ベース部１７ａの下面に接続されている。駆動装置２７ｂは、図１に示されたｚ軸と平行な軸線Ａを中心に支持軸２７ａを回転させる。本実施形態において、ウエハＷは、軸線ＡがウエハＷの中心を通るように、静電チャック１７ｂ上に載置される。

また、駆動装置２７ｂは、支持軸２７ａをｚ軸方向に上下に移動させることにより、ステージ１７をｚ軸方向に上下に移動させることができる。支持軸２７ａは、チャンバ２３の底部を貫通している。支持軸２７ａとチャンバ２３の底部との間には封止部材２８が配置されており、チャンバ２３の内部の気密状態が維持される。

チャンバ２３の天井部２３ａには、複数のターゲット２９が配置されている。図２は、天井部２３ａを下方から見た場合のターゲット２９の配置の一例を示す図である。本実施形態において、天井部２３ａには、例えば図２に示されるように、４個のターゲット２９が配置されている。なお、天井部２３ａに配置されるターゲット２９の数は、３個以下であってもよく、５個以上であってもよい。本実施形態において、４つのターゲット２９は、軸線Ａの方向において、ステージ１７上のウエハＷの領域の外側に配置される。

また、本実施形態において、４個のターゲット２９のうち、２個のターゲット２９は、例えば図２に示されるように、金属酸化物を主成分として含む第１のターゲット２９ａであり、残りの２個は、当該金属酸化物を構成する金属を主成分として含む第２のターゲット２９ｂである。２個の第１のターゲット２９ａと２個の第２のターゲット２９ｂは、軸線Ａを中心とする同一の円の円周上に等間隔で交互に配置されている。本実施形態において、第１のターゲット２９ａは、ウエハＷへの金属酸化膜の成膜、および、チャンバ２３内のコンディショニングに用いられる。第２のターゲット２９ｂは、第１のターゲット２９ａを用いたスパッタリングによりチャンバ２３内の部材の表面に付着した金属酸化物をペースティングするために用いられる。

ここで、金属酸化物は、剥離しやすい。そのため、チャンバ２３内の部材の表面に付着した金属酸化物は、部材の表面から剥離してチャンバ２３内に飛散する場合がある。これに対し、金属酸化物を構成する金属で構成された膜は、金属酸化物で構成された膜よりも靭性が大きい。そのため、チャンバ２３内の部材の表面に付着しても剥離し難い。そのため、本実施形態では、金属酸化物が付着したチャンバ２３内の部材の表面を、その金属酸化物を構成する金属で覆う、いわゆるペースティングを行う。これにより、チャンバ２３内の部材の表面に付着した金属酸化物の飛散が抑制される。

本実施形態において、第１のターゲット２９ａの主成分である金属酸化物は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）であり、第２のターゲット２９ｂの主成分である金属は、マグネシウム（Ｍｇ）である。なお、第１のターゲット２９ａの主成分である金属酸化物、および、第２のターゲット２９ｂの主成分である金属は、酸化タンタル（ＴａＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅）およびタンタル（Ｔａ）などであってもよい。また、以下では、第１のターゲット２９ａおよび第２のターゲット２９ｂを区別することなく総称する場合に、単にターゲット２９と記載する場合がある。

また、例えば図２に示されるように、第１のターゲット２９ａおよび第２のターゲット２９ｂのそれぞれの周囲は、導体で形成されたカバー部材２９０で囲まれている。また、天井部２３ａの略中央には、後述するシールドを、軸線Ａを中心に回転させたり、軸線Ａに沿って移動させるための支持軸が貫通する開口部２３０が形成されている。また、天井部２３ａの下面の領域であって、複数のターゲット２９が配置される領域の外側には、導体で形成されたスパイラルコンタクト等の接地部材２２が設けられている。

図３は、ターゲット２９周辺の構造の一例を示す拡大断面図である。例えば図３に示されるように、それぞれのターゲット２９は、ベースプレート２９２に固定されており、ベースプレート２９２は、クランプ２９１によって絶縁部材２３１を介して天井部２３ａに固定されている。ターゲット２９の周囲には、導体で構成されたカバー部材２９０がクランプ２９１を覆うように設けられており、カバー部材２９０は、天井部２３ａを介して接地されている。また、ベースプレート２９２において、ターゲット２９が設けられた面と反対側の面には、磁石３２が設けられている。接地部材２２は、天井部２３ａを介して接地されている。接地部材２２は、シールド３３がターゲット２９に近接する位置にある場合に、シールド３３に接触し、シールド３３を接地する。天井部２３ａは、複数のターゲット２９を保持する保持部の一例である。

それぞれのターゲット２９には、電源４８が接続されている。金属酸化物を主成分として含む第１のターゲット２９ａには、第１のターゲット２９ａに交流電圧を印加する電源４８ａが接続されている。また、金属酸化物に含まれる金属を主成分として含む第２のターゲット２９ｂには、負の直流電圧を印加する電源４８ｂが接続されている。

第１のターゲット２９ａを用いてスパッタリングが行われる場合、第１のターゲット２９ａには電源４８ａから交流電圧が印加される。また、第２のターゲット２９ｂを用いてスパッタリングが行われる場合、第２のターゲット２９ｂには電源４８ｂから負の直流電圧が印加される。これにより、それぞれのターゲット２９は、カソード電極として振る舞う。第１のターゲット２９ａおよび第１のターゲット２９ａが設けられたベースプレート２９２は、第１のカソードの一例である。また、第２のターゲット２９ｂおよび第２のターゲット２９ｂが設けられたベースプレート２９２は、第２のカソードの一例である。なお、図１の例では、１つのターゲット２９に対して１つの電源４８が設けられるが、複数のターゲット２９に対して共通に１つの電源４８が設けられてもよい。具体的には、複数の第１のターゲット２９ａに対して交流電圧を印加する電源４８ａが共通に１つ設けられてもよく、複数の第２のターゲット２９ｂに対して負の直流電圧を印加する電源４８ｂが共通に１つ設けられてもよい。

チャンバ２３の内部において、それぞれのターゲット２９とステージ１７との間には、シールド３３が配置される。図４は、シールド３３の一例を示す平面図である。本実施形態におけるシールド３３は、例えばアルミニウム等により略円板状に形成され、軸線Ａがシールド３３の中心を通るように、チャンバ２３内に配置される。また、シールド３３には、複数の開口部３３０が形成されている。それぞれの開口部３３０の領域の大きさは、ターゲット２９の下面の領域よりもわずかに大きくなるように形成されている。

また、シールド３３の略中央には、チャンバ２３内の処理空間ＳにＡｒガス等の処理ガスを供給するためのガス供給口３３１が形成されている。また、シールド３３内には、ヒータ３３２が埋め込まれており、ヒータ３３２には、図示しない電源が接続されている。本実施形態において、ヒータ３３２に供給される電力を調整することにより、シールド３３は、略一定の温度（例えば１８０〜２００℃）となるように加熱される。これにより、シールド３３の温度変化による伸縮によって、シールド３３に堆積した堆積物に発生する応力の変動を抑えることができ、シールド３３からの堆積物の剥離を抑制することができる。

図１に戻って説明を続ける。シールド３３の略中央には、支持軸３４が接続されている。支持軸３４は、移動機構３５によって、軸線Ａに沿って上下方向に動かされる。移動機構３５によって支持軸３４が上下方向に移動することにより、チャンバ２３内においてシールド３３が上下方向に移動する。これにより、シールド３３が、ターゲット２９に対して近づく方向または離れる方向に移動する。シールド３３がターゲット２９に近接する位置に移動した場合、例えば図３に示されたように、シールド３３の上面が接地部材２２に接触する。これにより、シールド３３が接地部材２２を介して接地される。

また、支持軸３４は、回転機構３６によって、軸線Ａを中心に回転させられる。回転機構３６によって支持軸３４が回転することにより、チャンバ２３内においてシールド３３が軸線Ａを中心に回転する。シールド３３が回転することにより、シールド３３の開口部３３０が軸線Ａを中心に回転する。軸線Ａの方向において、開口部３３０の領域とターゲット２９の下面の領域とが重なると、ターゲット２９がステージ１７に対して、即ち、処理空間Ｓに対して、露出される。軸線Ａの方向において、開口部３３０の領域と下面の領域が重ならないターゲット２９は、ステージ１７に対して遮蔽される。なお、開口部３３０とターゲット２９とが一致しているとは、軸線Ａの方向において、開口部３３０の領域内にターゲット２９の下面の領域が全て含まれることを意味する。

ＰＶＤ処理装置１０は、例えばＡｒガス等の処理ガスをチャンバ２３内の処理空間Ｓに供給するガス供給機構３７を有する。ガス供給機構３７は、ガス供給源３７ａと、ＭＦＣ（Mass Flow Controller）等の流量制御器３７ｂと、支持軸３４内に形成されたガス供給路３７ｃとを有する。ガス供給源３７ａから供給された処理ガスは、流量制御器３７ｂによって流量が制御され、ガス供給路３７ｃを介して、シールド３３のガス供給口３３１から、処理空間Ｓ内に供給される。

また、ＰＶＤ処理装置１０は、メモリおよびプロセッサを含む制御装置１００を有する。制御装置１００内のプロセッサは、制御装置１００内のメモリから読み出されたプログラムおよびレシピに基づいて、排気装置２４、直流電源２６、ステージ駆動機構２７、移動機構３５、回転機構３６、ガス供給機構３７、および電源４８等の各部を制御する。なお、制御装置１００内のプロセッサは、通信回線を介して他の装置からプログラムやレシピ等を取得して実行してもよい。

［ＰＶＤ処理］
図５は、ＰＶＤ処理の一例を示すフローチャートである。なお、図５のフローチャートに示されるそれぞれの処理は、制御装置１００内のメモリから読み出されたプログラムに基づいて制御装置１００内のプロセッサがＰＶＤ処理装置１０内の各部を制御することにより実現される。また、図５のフローチャートに示されるそれぞれの処理が実行されている間、制御装置１００内のプロセッサは、シールド３３が所定の温度に加熱されるようにシールド３３内のヒータ３３２に供給される電力を調整する。

まず、処理済みのウエハＷの数をカウントするための変数ｎが０に初期化される（Ｓ１００）。そして、ゲートバルブ１２が開かれ、図示しないロボットアーム等により、成膜前のウエハＷがチャンバ２３内に搬入され、静電チャック１７ｂ上に載置される（Ｓ１０１）。そして、直流電源２６から電極膜１７ｃに印加された直流電圧によって発生した静電気力により、ウエハＷが静電チャック１７ｂの上面に吸着保持される。

次に、第１のターゲット２９ａをスパッタリングすることにより、ウエハＷ上に金属酸化膜が成膜される（Ｓ１０２）。具体的には、例えば図６および図７に示されるように、軸線Ａの方向において、シールド３３の開口部３３０の領域内に第１のターゲット２９ａの下面の領域が含まれるように回転機構３６によってシールド３３を回転させることにより、第１のターゲット２９ａをステージ１７に対して露出させる。そして、第１のターゲット２９ａに近接するように移動機構３５によってシールド３３を上方に移動させる。そして、シールド３３と接地部材２２とが接触し、シールド３３が接地される。

次に、ガス供給機構３７によって処理空間Ｓ内へ処理ガスが供給され、電源４８ａからそれぞれの第１のターゲット２９ａに交流電圧が印加される。これにより、処理空間Ｓ内において処理ガスが励起されてプラズマが発生する。そして、第１のターゲット２９ａの裏面に設けられた磁石３２によってそれぞれの第１のターゲット２９ａの近傍に発生した磁界によって、それぞれの第１のターゲット２９ａの近傍にプラズマが集中する。それぞれの第１のターゲット２９ａはカソード電極として振る舞うので、それぞれの第１のターゲット２９ａがプラズマ中の陽イオンによってスパッタリングされる。これにより、それぞれの第１のターゲット２９ａからスパッタリングにより発生した金属酸化物の粒子が、シールド３３の開口部３３０を介して処理空間Ｓ内に飛散し、ステージ１７上のウエハＷに堆積する。これにより、ウエハＷ上に金属酸化物の薄膜が形成される。ステップＳ１０２は、第１の工程および第２の工程の一例である。

ここで、それぞれの第１のターゲット２９ａからスパッタリングにより発生した金属酸化物の粒子は、シールド３３の開口部３３０を介して処理空間Ｓ内に飛散するが、第１のターゲット２９ａに近接しているシールド３３の開口部３３０付近に多く堆積する。そのため、複数のウエハＷに対して金属酸化膜の成膜が行われると、シールド３３の開口部３３０付近から金属酸化物のパーティクルが発生する可能性が高まる。

次に、ゲートバルブ１２が開かれ、図示しないロボットアーム等により、成膜後のウエハＷがチャンバ２３内から搬出される（Ｓ１０３）。そして、変数ｎに１が加算される（Ｓ１０４）。そして、変数ｎの値が、所定数Ｎの値に達したか否かが判定される（Ｓ１０５）。変数ｎの値が所定数Ｎの値に達していない場合（Ｓ１０５：Ｎｏ）、再びステップＳ１０１に示された処理が実行される。

一方、変数ｎの値が所定数Ｎの値に達した場合（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、図示しないロボットアーム等により、ダミーウエハがチャンバ２３内に搬入され、静電チャック１７ｂ上に載置される（Ｓ１０６）。そして、直流電源２６から電極膜１７ｃに印加された直流電圧によって発生した静電気力により、ダミーウエハが静電チャック１７ｂの上面に吸着保持される。

次に、移動機構３５および回転機構３６によりシールド３３を移動させる（Ｓ１０７）。ステップＳ１０７では、移動機構３５によりシールド３３が第１のターゲット２９ａから離れた位置に移動され、軸線Ａの方向において、シールド３３の開口部３３０の領域内に第２のターゲット２９ｂの下面の領域が含まれるように回転機構３６によってシールド３３が（例えば９０度）回転される。そして、シールド３３が第２のターゲット２９ｂに近接するように移動機構３５によって上方に移動される。そして、シールド３３と接地部材２２とが接触し、シールド３３が接地される。これにより、シールド３３の開口部３３０と第２のターゲット２９ｂとの位置関係は、例えば図８および図９のようになる。ステップＳ１０７は、第３の工程の一例である。

次に、第２のターゲット２９ｂをスパッタリングすることにより、シールド３３の開口部３３０が第２のターゲット２９ｂの金属の粒子によりペースティングされる（Ｓ１０８）。ステップＳ１０８は、第４の工程の一例である。ステップＳ１０８では、ガス供給機構３７によって処理空間Ｓ内へ処理ガスが供給され、電源４８ｂからそれぞれの第２のターゲット２９ｂに負の直流電圧が印加される。これにより、処理空間Ｓ内において処理ガスが励起されてプラズマが発生する。そして、第２のターゲット２９ｂの裏面に設けられた磁石３２によってそれぞれの第２のターゲット２９ｂの近傍に発生した磁界によって、それぞれの第２のターゲット２９ｂの近傍にプラズマが集中する。それぞれの第２のターゲット２９ｂはカソード電極として振る舞うので、それぞれの第２のターゲット２９ｂがプラズマ中の陽イオンによってスパッタリングされる。これにより、それぞれの第２のターゲット２９ｂからスパッタリングにより金属の粒子が発生する。

ステップＳ１０８において、それぞれの第２のターゲット２９ｂからスパッタリングにより発生した金属の粒子は、シールド３３の開口部３３０を介して処理空間Ｓ内に飛散するだけでなく、第２のターゲット２９ｂに近接しているシールド３３の開口部３３０付近にも付着する。これにより、シールド３３の開口部３３０付近に堆積した金属酸化物がペースティングされる。

ここで、ステップＳ１０２における金属酸化膜の成膜の処理では、シールド３３の開口部３３０が第１のターゲット２９ａに近接した状態で第１のターゲット２９ａがスパッタリングされる。そのため、スパッタリングにより第１のターゲット２９ａから飛散した金属酸化物の粒子の多くは、開口部３３０付近に堆積する。そして、複数のウエハＷに対して金属酸化膜の成膜が行われた場合には、チャンバ２３内の部材の表面に堆積した金属酸化物よりも、シールド３３の開口部３３０付近に堆積した金属酸化物の方が早期にパーティクルとなって処理空間Ｓ内に漂う可能性が高い。

これに対し、ステップＳ１０８では、シールド３３の開口部３３０は、第２のターゲット２９ｂに近接した状態で、第２のターゲット２９ｂを用いたペースティングが行われる。これにより、１回のペースティングで十分な量の金属の粒子をシールド３３の開口部３３０に付着させることができ、シールド３３の開口部３３０付近に堆積した金属酸化物がパーティクルとなって処理空間Ｓ内に漂うことを防止することができる。

なお、ステップＳ１０８において、それぞれの第２のターゲット２９ｂからスパッタリングにより発生した金属の粒子は、シールド３３の開口部３３０を介して処理空間Ｓ内にも飛散する。これにより、ステップＳ１０２における金属酸化膜の成膜処理が繰り返されることでチャンバ２３内の部材の表面に堆積した金属酸化物もペースティングされる。これにより、チャンバ２３内の部材の表面に堆積した金属酸化物から発生するパーティクルも抑制される。

次に、例えば図１０に示されるように、移動機構３５によりシールド３３を第２のターゲット２９ｂから離れた位置に移動させる（Ｓ１０９）。そして、例えば図１０に示されるように、回転機構３６によりシールド３３を軸線Ａを中心に回転させながら第２のターゲット２９ｂをスパッタリングすることにより、シールド３３の上面（ターゲット２９側の面）が第２のターゲット２９ｂの金属の粒子によりペースティングされる（Ｓ１１０）。なお、ステップＳ１１０では、少なくとも、第２のターゲット２９ｂが開口部３３０を介して処理空間Ｓに対して露出している状態、および、第２のターゲット２９ｂがシールド３３によって遮蔽されている状態のそれぞれにおいて、第２のターゲット２９ｂがスパッタリングされればよい。そのため、第２のターゲット２９ｂがスパッタリングされている間、回転機構３６によりシールド３３が継続的に回転していなくてもよい。ステップＳ１０９は、第５の工程の一例であり、ステップＳ１１０は、第６の工程の一例である。

ここで、ステップＳ１０２における金属酸化膜の成膜の処理では、シールド３３の開口部３３０が第１のターゲット２９ａに近接した状態で第１のターゲット２９ａがスパッタリングされる。スパッタリングにより第１のターゲット２９ａから飛散した金属酸化物の粒子の多くは、開口部３３０を介して処理空間Ｓ側へ飛散するが、その一部は、天井部２３ａとシールド３３の上面との間の空間に飛散する。そして、複数のウエハＷに対して金属酸化膜の成膜が行われた場合には、シールド３３の上面側にも金属酸化物が堆積し、パーティクルの原因となる。

また、シールド３３の開口部３３０が第２のターゲット２９ｂに近接した状態で第２のターゲット２９ｂを用いたペースティングを行うことにより、シールド３３の上面をペースティングすることも考えられるが、スパッタリングにより第２のターゲット２９ｂから飛散した金属の粒子は、多くが開口部３３０に堆積するか開口部３３０を介してステージ１７側へ飛散してしまう。そのため、１回のペースティングで、天井部２３ａとシールド３３の上面との間の空間に十分な量の金属の粒子を飛散させることが難しい。そこで、本実施形態では、所定数のウエハＷに対して金属酸化膜の成膜が行われる都度、シールド３３を第２のターゲット２９ｂから離れた位置に移動させた上で、第２のターゲット２９ｂを用いてシールド３３の上面をペースティングする。これにより、シールド３３の上面側に十分な量の金属の粒子を飛散させることができ、金属酸化物によるパーティクルの発生を抑制することができる。

また、本実施形態では、シールド３３を回転させながら第２のターゲット２９ｂを用いてシールド３３の上面をペースティングする。これにより、シールド３３の上面全体に金属の粒子を効率よく堆積させることができる。

図５に戻って説明を続ける。次に、シールド３３が第１のターゲット２９ａおよび第２のターゲット２９ｂから離れた位置にある状態で、回転機構３６によりシールド３３を軸線Ａを中心に回転させながら第１のターゲット２９ａをスパッタリングする（Ｓ１１１）。これにより、シールド３３の上面に第１のターゲット２９ａの金属酸化物の粒子が堆積する。なお、ステップＳ１１１では、少なくとも、第１のターゲット２９ａが開口部３３０を介して処理空間Ｓに対して露出している状態、および、第１のターゲット２９ａがシールド３３によって遮蔽されている状態のそれぞれにおいて、第１のターゲット２９ａがスパッタリングされればよい。そのため、第１のターゲット２９ａがスパッタリングされている間、回転機構３６によりシールド３３が継続的に回転していなくてもよい。ステップＳ１１１は、第７の工程の一例である。

次に、例えば図６および図７に示されたように、再び、移動機構３５によりシールド３３を第１のターゲット２９ａに近い位置に移動させる（Ｓ１１２）。ステップＳ１１２では、軸線Ａの方向において、シールド３３の開口部３３０の領域内に第１のターゲット２９ａの下面の領域が含まれるように回転機構３６によってシールド３３が回転され、シールド３３が第１のターゲット２９ａに近接するように移動機構３５によって上方に移動される。そして、シールド３３と接地部材２２とが接触し、シールド３３が接地される。ステップＳ１１２は、第８の工程の一例である。

そして、第１のターゲット２９ａがスパッタリングされる（Ｓ１１３）。スパッタリングにより第１のターゲット２９ａから飛散した金属酸化物の粒子は、開口部３３０付近に堆積すると共に開口部３３０を介して処理空間Ｓ側へ飛散し、チャンバ２３内の部材の表面に堆積する。ステップＳ１１３は、第９の工程の一例である。そして、ゲートバルブ１２が開かれ、図示しないロボットアーム等により、ダミーウエハがチャンバ２３内から搬出される（Ｓ１１４）。そして、再びステップＳ１００に示された処理が実行される。

ステップＳ１１１〜Ｓ１１３が実行されることにより、ステップＳ１０８およびＳ１１０の処理により第１のターゲット２９ａの表面に堆積した金属の粒子が除去される。また、ステップＳ１１１〜Ｓ１１３が実行されることにより、シールド３３の上面およびチャンバ２３内の部材の表面の状態を、ウエハＷに対して金属酸化膜の成膜処理が行われる際の表面の状態に近づける（いわゆるコンディショニングを行う）ことができる。

以上、実施形態について説明した。上記した実施形態のＰＶＤ処理装置１０によれば、パーティクルの発生を抑制することができる。

［その他］
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

例えば、上記した実施形態では、例えば図２に示されたように、天井部２３ａに第１のターゲット２９ａおよび第２のターゲット２９ｂがそれぞれ２個ずつ配置されるが、開示の技術はこれに限られない。例えば図１１に示されるように、天井部２３ａには、第１のターゲット２９ａおよび第２のターゲット２９ｂがそれぞれ１個ずつ配置されてもよい。また、この場合、例えば図１２に示されるように、開口部３３０が１つ形成されたシールド３３が用いられる。

また、上記した実施形態では、金属酸化膜が成膜されたウエハＷの数が所定数Ｎに達する都度、第２のターゲット２９ｂを用いたペースティングが行われるが、開示の技術はこれに限られない。例えば、成膜処理の累積時間が所定時間に達する都度、第２のターゲット２９ｂを用いたペースティングが行われてもよく、数時間毎や数日毎などの所定の時間毎に、または、１枚のウエハＷが処理される毎に、第２のターゲット２９ｂを用いたペースティングが行われてもよい。

また、上記した実施形態では、所定数ＮのウエハＷに対して金属酸化膜の成膜が行われた後に、第２のターゲット２９ｂを用いたペースティングおよび第１のターゲット２９ａを用いたコンディショニングが行われるが、開示の技術はこれに限られない。例えば、最初のウエハＷに対して金属酸化膜の成膜が行われる前に、第２のターゲット２９ｂを用いたペースティングおよび第１のターゲット２９ａを用いたコンディショニングが行われてもよい。これにより、最初のウエハＷに対して金属酸化膜の成膜が行われる前に、チャンバ２３内の部材の表面に付着している粒子を第２のターゲット２９ｂの金属の粒子を用いてペースティングすることができ、パーティクルの発生をさらに抑制することができる。

また、上記した実施形態において、ステージ１７は、少なくともウエハＷへの金属酸化膜の成膜時には、軸線Ａを中心に回転することにより、軸線Ａを中心にウエハＷを回転させるが、開示の技術はこれに限られない。例えば、ステージ１７は、少なくともウエハＷへの金属酸化膜の成膜時には、軸線Ａに対して傾いた軸線Ａ’（不図示）を中心に回転することにより、当該軸線Ａ’を中心にウエハＷ回転させるようにしてもよい。

また、上記した実施形態では、鉛直方向であるｚ軸方向において、それぞれのターゲット２９とステージ１７上のウエハＷとが対向するようにチャンバ２３内に配置されるが、開示の技術はこれに限られず、水平方向など、鉛直方向とは異なる方向において、それぞれのターゲット２９とステージ１７上のウエハＷとが対向するようにチャンバ２３内に配置されてもよい。また、ｚ軸方向において、それぞれのターゲット２９とステージ１７上のウエハＷとが対向するようにチャンバ２３内に配置される場合であっても、ウエハＷがチャンバ２３内の上部に配置され、それぞれのターゲット２９がチャンバ２３内の下部に配置されるようにしてもよい。

また、上記した実施形態において、ステップＳ１１０の処理は、ステップＳ１０８の処理の後に実施されるが、他の形態として、ステップＳ１１０の処理は、ステップＳ１０８の処理の前に実施されてもよい。また、上記した実施形態において、ステップＳ１１３の処理は、ステップＳ１１１の処理の後に実施されるが、他の形態として、ステップＳ１１３の処理は、ステップＳ１１１の処理の前に実施されてもよい。

また、上記した実施形態において、ステップＳ１１０では、回転機構３６によりシールド３３を回転させながら第２のターゲット２９ｂをスパッタリングするが、他の形態として、シールド３３を回転させずに第２のターゲット２９ｂをスパッタリングしてもよい。また、上記した実施形態において、ステップＳ１１１では、回転機構３６によりシールド３３を回転させながら第１のターゲット２９ａをスパッタリングするが、他の形態として、シールド３３を回転させずに第１のターゲット２９ａをスパッタリングしてもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

Ｓ 処理空間
Ｗ ウエハ
１０ ＰＶＤ処理装置
１００ 制御装置
１２ ゲートバルブ
１７ ステージ
１７ａ ベース部
１７ｂ 静電チャック
１７ｃ 電極膜
２２ 接地部材
２３ チャンバ
２３ａ 天井部
２３ｂ 側壁
２３０ 開口部
２３１ 絶縁部材
２４ 排気装置
２５ 開口部
２６ 直流電源
２７ ステージ駆動機構
２７ａ 支持軸
２７ｂ 駆動装置
２８ 封止部材
２９ ターゲット
２９ａ 第１のターゲット
２９ｂ 第２のターゲット
２９０ カバー部材
２９１ クランプ
２９２ ベースプレート
３２ 磁石
３３ シールド
３３０ 開口部
３３１ ガス供給口
３３２ ヒータ
３４ 支持軸
３５ 移動機構
３６ 回転機構
３７ ガス供給機構
３７ａ ガス供給源
３７ｂ 流量制御器
３７ｃ ガス供給路
４８ 電源

Claims (12)

1. 金属酸化物を主成分として含む第１のターゲットおよび前記金属酸化物を構成する金属を主成分として含む第２のターゲットと、成膜対象の基板が載置されるステージとの間に設けられ開口部を有するシールドの前記開口部を前記第１のターゲットに一致させることにより前記第１のターゲットを前記ステージに対して露出させ、前記開口部を前記第１のターゲットに近接させる第１の工程と、
   前記第１のターゲットを用いてスパッタリングを実行する第２の工程と、
   前記シールドの前記開口部を前記第２のターゲットに一致させることにより前記第２のターゲットを前記ステージに対して露出させ、前記開口部を前記第２のターゲットに近接させる第３の工程と、
   前記第２のターゲットを用いてスパッタリングを実行する第４の工程と
   を含むことを特徴とするＰＶＤ処理方法。
2. 前記シールドを前記第１のターゲットおよび前記第２のターゲットから離れた位置に移動させる第５の工程と、
   前記第５の工程の後に、前記第２のターゲットを用いてスパッタリングを実行する第６の工程と
   を含むことを特徴とする請求項１に記載のＰＶＤ処理方法。
3. 前記第６の工程では、少なくとも、前記第２のターゲットが前記開口部を介して前記ステージに対して露出している状態、および、前記第２のターゲットが前記シールドによって遮蔽されている状態のそれぞれにおいて、前記第２のターゲットを用いてスパッタリングが行われることを特徴とする請求項２に記載のＰＶＤ処理方法。
4. 前記第４の工程または前記第６の工程の後に、前記シールドが前記第１のターゲットおよび前記第２のターゲットから離れた位置にある状態で、前記第１のターゲットを用いてスパッタリングを実行する第７の工程と
   をさらに含むことを特徴とする請求項２または３に記載のＰＶＤ処理方法。
5. 前記第７の工程では、少なくとも、前記第１のターゲットが前記開口部を介して前記ステージに対して露出している状態、および、前記第１のターゲットが前記シールドによって遮蔽されている状態のそれぞれにおいて、前記第１のターゲットを用いてスパッタリングが行われることを特徴とする請求項４に記載のＰＶＤ処理方法。
6. 前記第６の工程または前記第７の工程の後に、前記シールドの前記開口部を前記第１のターゲットに一致させることにより前記第１のターゲットを前記ステージに対して露出させ、前記開口部を前記第１のターゲットに近接させる第８の工程と、
   前記第１のターゲットを用いてスパッタリングを実行する第９の工程と
   をさらに含むことを特徴とする請求項４または５に記載のＰＶＤ処理方法。
7. 前記第１の工程の前に、前記第３の工程から前記第７の工程がさらに実行されることを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載のＰＶＤ処理方法。
8. 前記金属酸化物は、酸化マグネシウムであり、
   前記金属酸化物を構成する金属は、マグネシウムであることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のＰＶＤ処理方法。
9. 金属酸化物を主成分として含む第１のターゲットを有する第１のカソードと、
   前記金属酸化物を構成する金属を主成分として含む第２のターゲットを有する第２のカソードと、
   前記第１のカソードおよび前記第２のカソードが配置された保持部と、
   成膜対象の基板が載置されるステージと、
   前記保持部と前記ステージとの間に設けられ、開口部を有するシールドと、
   前記シールドを前記第１のターゲットおよび前記第２のターゲットに対して近づける方向および遠ざける方向に移動させる移動機構と、
   回転軸を中心として前記シールドを回転させることにより、前記第１のカソードおよび前記第２のカソードのうち、いずれか一方を前記ステージに対して露出し、いずれか他方を前記ステージに対して遮蔽する回転機構と
   を備えることを特徴とするＰＶＤ処理装置。
10. 前記第１のカソードおよび前記第２のカソードは、前記保持部にそれぞれ２つずつ保持され、
    前記第１のカソードおよび前記第２のカソードは、前記保持部上に、前記回転軸を中心とする円周方向に交互に配置されていることを特徴とする請求項９に記載のＰＶＤ処理装置。
11. 前記シールドは、２つの前記開口部を有し、
    それぞれの前記開口部は、前記回転機構による回転により、前記第１のターゲットおよび前記第２のターゲットのうち、一方の２つのターゲットを前記ステージに対して露出させ、他方の２つのターゲットを前記ステージに対して遮蔽することを特徴とする請求項１０に記載のＰＶＤ処理装置。
12. 前記シールドには、前記シールドを所定温度に加熱するヒータが埋め込まれていることを特徴とする請求項９から１１のいずれか一項に記載のＰＶＤ処理装置。

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