溅射装置以及成膜方法制造方法及图纸

一种在基板的表面上进行成膜处理的溅射装置，包括：载置有所述基板的台；被配置为中心轴相对于载置在该台上的所述基板的法线倾斜的多个靶；以及在所述各靶与所述基板之间，以包围所述基板周围的方式设置的多个磁场施加单元，这些磁场施加单元使所述基板的周边部分的上方产生具有与所述基板的表面平行的水平磁场分量的磁场。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。本申请基于2007年11月28日于日本申请的特愿2007-307817号主张优先权，在 此引用其内容。
技术介绍
一直以来，溅射装置被广泛用作成膜处理装置，适于形成构成MRAM(Magnetic Random Access Memory)的隧道磁阻(TMR，Tunneling Magnetic Resistive)元件等，也适 于形成构成半导体器件的被膜。作为这种溅射装置的一例，存在这样的装置，其在处理室内配设有载置有基板的 台以及相对于基板的法线方向倾斜配置的多个靶。在这种溅射装置中，一边使台旋转一边 进行溅射处理，以便获得良好的膜厚分布。然而，近年来所开发的MRAM具有由TMR膜构成的隧道接合元件。图4A是隧道接合元件的剖视图。如图4A所示，隧道接合元件10是层压磁性层 (固定层)14、隧道势垒层(绝缘层)15、以及磁性层(自由层)16等而形成的。该隧道势垒 层15由MgO膜等组成的电绝缘性材料构成。这里，在对由MgO膜等组成的隧道势垒层15进行成膜时，由靶中含有的氧原子或 溅射时导入的氧气在等离子体中产生氧离子，这些氧离子通过靶电位被加速并射入基板。 当电子或氧离子等带电粒子射入基板时，会对隧道势垒层15的晶体取向造成破坏，其结果 是出现隧道势垒层15的电阻值增加等损坏膜特性的问题。因此，重要的是通过减少射入隧道势垒层15或基板的带电粒子来减少破坏。所以，例如专利文献1所示，具有在靶与基板之间，以隔着基板而相互对置的方式 配置有两块永久磁铁的膜形成装置。根据这种结构，通过永久磁铁在基板附近形成偏转磁 场，从而能够使向基板方向飞行的带电粒子的飞行方向偏转，抑制其进入成膜面。专利文献1 特开2000-313958号公报然而，如上所述，在一边旋转基板一边使用多个靶进行成膜处理的溅射装置中，虽 然能够获得良好的膜厚分布，但是存在以下问题在基板的表面上，会产生因膜特性在表面 内不同而引起的膜电阻值的偏差。具体而言，在靶的轴线方向与基板表面的交叉点附近的区域，也就是在基板的周 边部分，与其它部分相比，由于从靶附近射入的带电粒子的飞行距离短、相对于基板表面的 入射角也小，因此射入的带电粒子的能量大。所以，对隧道势垒层15的晶体取向的破坏会 局部增大，隧道势垒层15的电阻值增加。另一方面，随着从基板的周边部分向中心部接近，从靶附近射入的带电粒子的飞 行距离变长、相对于基板表面的入射角也增大，因此射入的带电粒子的能量减小。所以，对 隧道势垒层15的晶体取向的破坏减小，隧道势垒层15的电阻值与基板的周边部分相比变 小。其结果是出现以下问题在基板的表面上，电阻分布产生偏差，基板的膜特性分布的均勻性降低。在上述专利文献1这样隔着基板来配置永久磁铁的结构中，由于在基板的周边部 分存在磁场强的部分和弱的部分，因此无法均等地使射入基板的带电粒子偏转。所以，存在 无法消除电阻值偏差的问题。特别是在基板尺寸为200mm以上的大型基板时，极难获得良好的膜特性分布。
技术实现思路
因此，为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种，在 利用溅射法进行成膜时，对于基板整体，均等地抑制带电粒子向基板的射入，从而能够提高 膜特性。为了解决上述问题，本专利技术采用以下方案。即，本专利技术的溅射装置，是在基板的表 面上进行成膜处理的溅射装置，包括载置有所述基板的台；被配置为中心轴相对于载置 在该台上的所述基板的法线倾斜的多个靶；以及在所述各靶与所述基板之间，以包围所述 基板周围的方式设置的多个磁场施加单元，这些磁场施加单元使所述基板的周边部分的上 方产生具有与所述基板的表面平行的水平磁场分量的磁场。另外，优选地，上述溅射装置包括至少三个以上的所述磁场施加单元。根据上述溅射装置，通过以包围载置在台上的基板周围的方式设置的多个磁场施 加单元，在基板的上方产生具有与基板的表面平行的水平磁场分量的磁场。因此，在等离子 体中产生的带电粒子因产生的磁场而受到洛伦兹力，并向着分别与带电粒子的飞行方向和 磁场方向正交的方向偏转。特别是由于在基板的周边部分的上方产生较强的磁场，因此在 带电粒子的能量大于其他部分的基板的周边部分，也能够抑制带电粒子的射入。因此，能够 减少对基板或基板上的膜的破坏，从而能够抑制成膜材料的电阻值增加。其结果是在利用 溅射法进行成膜时，对于基板整体，均等地抑制带电粒子向基板的射入，因此能够提高在基 板上成膜的成膜材料的膜特性。另外，上述溅射装置还可以进一步包括使所述台围绕与载置在所述台上的所述基 板的法线平行的旋转轴来旋转的旋转机构。此时，由于通过旋转机构，能够一边使基板在与其表面平行的面内旋转一边进行 成膜，因此在基板表面的各部分，能够均勻地进行成膜。其结果是能够实现良好的膜厚分 布。另外，在基板的周边部分中，能够均勻地施加由磁场施加单元产生的磁场，因此不仅在 成膜于隧道接合元件的下部层的MgO等隧道势垒层的初期形成过程中，而且在隧道势垒 层的整个成膜过程中，都能够减少对基板或基板上的膜的破坏。其结果是，特别是对于几 A ~ 20A的极薄的隧道势垒层，能够贯穿整个成膜过程，维持其结晶性等膜特性。另外，上述溅射装置还可以包括至少四个以上的偶数个所述磁场施加单元，所述 各磁场施加单元被配置为，彼此相邻的所述各磁场施加单元在所述基板侧的极性相异。此时，通过以包围基板周围的方式设置的磁场施加单元产生磁场，从而在基板的 上方产生磁场。因此，在等离子体中产生的带电粒子因产生的磁场而受到洛伦兹力，并向着 分别与带电粒子的飞行方向和磁场方向正交的方向偏转。特别是通过设置四个以上的偶数个磁场施加单元，能够产生完全包围基板的周边 部分的磁场。所以，在基板的周边部分的上方产生较强的磁场，因此在带电粒子的能量大于4其他部分的基板的周边部分，也能够抑制带电粒子的射入。所以，能够减少对基板或基板上 的膜的破坏，从而能够抑制将MgO等作为绝缘材料的TMR膜的隧道电阻值的增加。其结果 是利用溅射法进行成膜时，在隧道绝缘层的整个成膜过程中，对于基板整体，均等地抑制带 电粒子向基板的射入，因此能够提高在基板上成膜的成膜材料的膜特性。另外，所述各磁场施加单元与所述各靶还可以被配置在所述基板的周向上的相同 角度的位置上。此时，由于所述磁场施加单元与所述靶被配置在基板的周向上的相同角度的位置 上，因此能够使射入基板的带电粒子的能量较大的区域中产生较强的磁场，使能量较小的 区域中产生较弱的磁场。据此，能够均等地使射入基板的带电粒子偏转。其结果是对于基 板整体，均等地抑制带电粒子向基板的射入，因此能够提高膜特性。另外，所述各靶还可以包含MgO作为成膜材料。此时，如上所述，由于能够防止在等离子体中产生的电子或氧离子射入基板表面， 减少对基板或基板上的膜的破坏，因此能够在基板的整个表面上成膜晶体取向性高的绝缘膜。另外，上述溅射装置还可以进一步包括配置有所述台和所述各靶的溅射室；在 该溅射室内进行真空排气的真空排气单元；向所述溅射室内供给溅射气体的气体供给单 元；以及对所述各靶施加电压的电源。此时，通过真空排气单元对溅射室内抽真空后，由气体供给单元向溅射室内导入 溅射气体，由电源对靶施加电压，从而产生等离子体。这样一来，溅射气体的离子与作为阴 极的靶碰撞，成膜材料的原本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种溅射装置，是在基板的表面上进行成膜处理的溅射装置，其特征在于，包括：载置有所述基板的台；被配置为中心轴相对于载置在该台上的所述基板的法线倾斜的多个靶；以及在所述各靶与所述基板之间，以包围所述基板周围的方式设置的多个磁场施加单元，这些磁场施加单元使所述基板的周边部分的上方产生具有与所述基板的表面平行的水平磁场分量的磁场。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2007-11-28 2007-307817一种溅射装置，是在基板的表面上进行成膜处理的溅射装置，其特征在于，包括载置有所述基板的台；被配置为中心轴相对于载置在该台上的所述基板的法线倾斜的多个靶；以及在所述各靶与所述基板之间，以包围所述基板周围的方式设置的多个磁场施加单元，这些磁场施加单元使所述基板的周边部分的上方产生具有与所述基板的表面平行的水平磁场分量的磁场。2.根据权利要求1所述的溅射装置，其特征在于， 包括至少三个以上的所述磁场施加单元。3.根据权利要求1所述的溅射装置，其特征在于，进一步包括使所述台围绕与载置在所述台上的所述基板的法线平行的旋转轴来旋转 的旋转机构。4.根据权利要求1所述的溅射装置，其特征在于， 包括至少四个以上的偶数个所述磁场施加单元，所述各磁场施加单元被配置为，彼此相邻的所述各磁场施加单元在所述基板侧的极性 相异。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：菊地幸男，
申请(专利权)人：株式会社爱发科，
类型：发明
国别省市：JP[日本]