TWI391513B - 濺鍍裝置及成膜方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種濺鍍裝置及成膜方法。
本案係基於2007年11月28日在日本提出申請之日本專利特願2007-307817號來主張優先權，並將其內容引用於本申請案中。
自先前，作為適合形成構成MRAM(Magnetic Random Access Memory，磁性隨機存取記憶體)之穿隧接合磁阻(Tunneling Magnetic Resistive，TMR)元件等構成半導體裝置之被膜的成膜處理裝置，廣泛使用濺鍍裝置。
作為該濺鍍裝置之一例，有使載置基板之平台、及以相對於基板之法線方向傾斜的方式配置的複數個靶材配設於處理腔室內而成者。如此之濺鍍裝置係一面使平台旋轉一面進行濺鍍處理，以獲得良好之膜厚分布。
另外，於近年來，不斷進行開發之MRAM具有包含TMR膜之穿隧接合元件。
圖4A係穿隧接合元件之剖面圖。如圖4A所示，穿隧接合元件10係積層磁性層(固定層)14、穿隧障壁層(絕緣層)15、及磁性層(自由層)16等而形成。該穿隧障壁層15係由包含MgO膜等之電氣絕緣性材料所構成。
此處，於將包含MgO膜等之穿隧障壁層15製成膜時，靶材中所含有之氧原子或者濺鍍時所導入之氧氣於電漿中會產生氧離子，該氧離子被靶電位加速而入射至基板上。若電子或氧離子等荷電粒子入射至基板上，則會損害穿隧障壁層15之結晶配向性，其結果存在穿隧障壁層15之電阻值增加等有損膜特性之問題。
因此，重要的是藉由減少入射至穿隧障壁層15或基板上的荷電粒子而降低損傷。
此處，例如有如專利文獻1所示，於靶材與基板之間，以夾持基板並且相對向之方式配置有2塊永久磁鐵的膜形成裝置。一般認為：根據該構成，利用永久磁鐵於基板附近形成偏向磁場，藉此可使朝基板方向飛行之荷電粒子的飛行方向發生偏向而抑制荷電粒子進入成膜面。
專利文獻1：日本專利特開2000-313958號公報
然而，如上所述，採用一面使基板旋轉一面使用複數個靶材進行成膜處理之濺鍍裝置時，雖然可獲得良好之膜厚分布，但另一方面卻存在於基板之表面上，因膜特性在面內不同而使膜電阻值產生不均的問題。
具體而言，由於靶材之軸線方向與基板之表面的交點附近之區域、即基板之邊緣部分，與其他部分相比，自靶材附近入射之荷電粒子的飛行距離較短，且相對於基板之表面的入射角亦較小，故而入射之荷電粒子的能量較大。因此，對穿隧障壁層15之結晶配向性的損害會局部地擴大，而使穿隧障壁層15之電阻值增加。
另一方面，隨著自基板之邊緣部分朝向中心部，自靶材附近入射之荷電粒子的飛行距離變長，且相對於基板表面之入射角亦增大，因而入射之荷電粒子的能量降低。因此，對穿隧障壁層15之結晶配向性的損害變小，穿隧障壁層15之電阻值變得小於基板之邊緣部分。其結果存在於基板之表面上，電阻分布不均勻，基板之膜特性分布的均勻性降低的問題。
在如上述專利文獻1之以夾持基板之方式配置永久磁鐵的構成中，由於基板之邊緣部分存在磁場較強部分及較弱部分，故而無法使入射至基板上之荷電粒子均等地偏向。因此，存在無法消除電阻值不均的問題。
尤其是，於採用基板尺寸為200mm以上之大型基板時，變得極其難以獲得良好之膜特性分布。
因此，本發明係為解決上述課題開發而成者，其目的在於提供一種濺鍍裝置及成膜方法，該濺鍍裝置於藉由濺鍍法進行成膜時，對於整個基板可均等地抑制荷電粒子向基板入射，藉此提高膜特性。
為了解決上述課題，本發明係採用如下手段。即，本發明之濺鍍裝置係對基板之表面進行成膜處理之濺鍍裝置，其具備：載置上述基板之平台；以中心軸相對於載置在該平台上之上述基板之法線傾斜的方式配置的複數個靶材；於上述各靶材與上述基板之間，以包圍上述基板之周圍的方式設置的複數個磁場施加機構；該等磁場施加機構係於上述基板之邊緣部分的上方，產生具有與上述基板表面平行之水平磁場成分的磁場。
又，較好的是上述濺鍍裝置具備至少3個以上之上述磁場施加機構。
藉由上述濺鍍裝置，以包圍載置在平台上之基板周圍的方式設置的複數個磁場施加機構，於基板之上方產生具有與基板表面平行之水平磁場成分的磁場。因此，電漿中所產生之荷電粒子，由於所產生之磁場而受到勞侖茲力，會偏向為與荷電粒子之飛行方向及磁場方向分別正交的方向。尤其是，於基板之邊緣部分的上方會產生較強之磁場，因而即使於荷電粒子之能量大於其他部分的基板邊緣部分，亦可抑制荷電粒子之入射。因此，可減小對基板或基板上之膜的損害，因而可抑制成膜材料之電阻值增加。其結果於藉由濺鍍法進行成膜時，對於整個基板可均等地抑制荷電粒子向基板入射，因而可提高於基板上成膜的成膜材料之膜特性。
又，上述濺鍍裝置亦可進而具備：使上述平台圍繞與載置在上述平台上之上述基板的法線平行的旋轉軸進行旋轉的旋轉機構。
於該情形時，可利用旋轉機構，一面使基板於與其表面平行之面內旋轉一面進行成膜，因而可於基板表面之各部分均可均勻地成膜。其結果可實現良好之膜厚分布。又，於基板之邊緣部分，由於可均勻地施加利用磁場施加機構所產生之磁場，故而不僅可在於穿隧接合元件之下部層成膜的MgO等之穿隧障壁層的初期成長過程中降低對基板或基板上之膜的損害，亦可於整個成膜過程中降低對基板或基板上之膜的損害。其結果，尤其是對於數~20之極薄之穿隧障壁層而言，亦可於整個成膜過程中維持其結晶性等膜特性。
又，上述濺鍍裝置具備至少4個以上且為偶數個之上述磁場施加機構；上述各磁場施加機構亦可以相鄰之上述各磁場施加機構於上述基板側的極性相互不同的方式進行配置。
於該情形時，利用以包圍基板周圍之方式設置的磁場施加機構來產生磁場，藉此可於基板之上方產生磁場。因此，電漿中所產生之荷電粒子，由於所產生之磁場而受到勞侖茲力，會偏向與荷電粒子之飛行方向及磁場方向分別正交的方向。
尤其是，藉由設置4個以上且為偶數個之磁場施加機構，可產生幾乎完全包圍基板邊緣部分之磁場。因此，於基板之邊緣部分的上方可產生更強之磁場，因而即使於荷電粒子之能量大於其他部分的基板邊緣部分，亦可抑制荷電粒子之入射。因此，可降低對基板或基板上之膜的損害，因而可抑制以MgO等作為絕緣材料之TMR膜之穿隧電阻值的增加。其結果於藉由濺鍍法進行成膜時，由於在穿隧絕緣層之整個成膜過程中，對於整個基板可均等地抑制荷電粒子向基板入射，故而可提高形成在基板上之成膜材料的膜特性。
又，上述各磁場施加機構與上述各靶材，亦可配置在上述基板之圓周方向上的同一角度位置。
於此情形時，由於上述磁場施加機構與上述靶材係配置在基板之圓周方向上的同一角度位置，故而入射至基板上的荷電粒子之能量更大的區域可產生更強之磁場，而能量更小之區域可產生更弱之磁場。藉此，可使入射至基板上之荷電粒子均等地偏向。其結果對於整個基板可均等地抑制荷電粒子向基板入射，因而可提高膜特性。
又，上述各靶材亦可含有MgO作為成膜材料。
於此情形時，如上所述，可防止電漿中所產生之電子或氧離子入射至基板表面，而降低對基板或基板上之膜的損害，因而可在基板之整個面上形成結晶配向性較高之絕緣膜。
又，上述濺鍍裝置進而可具備：配置有上述平台及上述各靶材之濺鍍室；進行該濺鍍室內之真空排氣的真空排氣機構；向上述濺鍍室內供給濺鍍氣體之氣體供給機構；對上述各靶材施加電壓之電源。
於此情形時，利用真空排氣機構將濺鍍室內抽成真空後，自氣體供給機構向濺鍍室內導入濺鍍氣體，並由電源對靶材施加電壓，藉此產生電漿。如此，濺鍍氣體之離子轟擊作為陰極之靶材，使成膜材料之原子自靶材飛出，附著在基板上。藉此，可對基板之表面進行成膜處理。
另一方面，本發明之成膜方法係使用具備下述機構的濺鍍裝置者：載置基板之平台、以中心軸相對於載置在該平台之上述基板的法線傾斜之方式配置的複數個靶材、於上述靶材與上述基板之間以包圍基板周圍之方式設置的複數個磁場施加機構；該成膜方法係於上述基板之邊緣部分的上方施加具有與上述基板之表面平行的水平磁場成分的磁場，並且對上述基板之表面進行成膜處理。
又，較好的是上述濺鍍裝置具備至少3個以上之上述磁場施加機構。
根據上述成膜方法，利用以包圍載置在平台上之基板周圍之方式設置的磁場施加機構，於基板之上方產生具有與基板之表面平行之水平磁場成分的磁場。因此，電漿中所產生之荷電粒子，由於所產生之磁場而受到勞侖茲力，偏向為與荷電粒子之飛行方向及磁場方向分別正交的方向。尤其是，於基板之邊緣部分的上方產生更強之磁場，因而即使於荷電粒子之能量大於其他部分的基板之邊緣部分，亦可抑制荷電粒子之入射。因此，可降低對基板或基板上之膜的損害，因而可抑制成膜材料之電阻值的增加。其結果於藉由濺鍍法進行成膜時，對於整個基板可均等地抑制荷電粒子向基板入射，因而可提高形成在基板上之成膜材料的膜特性。
根據本發明，可於基板之邊緣部分的上方產生更強之磁場，因而即使於荷電粒子之能量大於其他部分的基板之邊緣部分，亦可抑制荷電粒子之入射。因此，可降低對基板或基板上之膜的損害，因而可抑制成膜材料之電阻值的增加。其結果於藉由濺鍍法進行成膜時，對於整個基板可均等地抑制荷電粒子向基板入射，因而可提高形成在基板上之成膜材料的膜特性。
其次，基於圖式，對本發明之一實施形態的濺鍍裝置及成膜方法進行說明。再者，以下用於說明之各圖式中，為了使各構件達到可識別之大小，而適當改變各構件之縮尺。
(磁性多層膜)
首先，對具備含有磁性層之多層膜的一例即TMR膜的穿隧接合元件、及具備其穿隧接合元件之MRAM加以說明。
圖4A係穿隧接合元件之側面剖面圖。
穿隧接合元件10係以包含PtMn或IrMn等之反鐵磁性層(未圖示)，包含NiFe、CoFe或CoFeB等之磁性層(固定層)14，包含MgO等之穿隧障壁層15，及包含NiFe、CoFe或CoFeB等之磁性層(自由層)16作為主要構成。再者，於實際使用中，亦積層上述以外之功能層，而形成15層左右之多層構造。
圖4B係具備穿隧接合元件的MRAM之概略構成圖。
MRAM100係於基板5上將上述穿隧接合元件10及MOSFET(金屬氧化物半導體場效電晶體)110對齊配置為矩陣狀而構成。穿隧接合元件10之上端部係與位元線102連接，其下端部係與MOSFET110之源極電極或汲極電極連接。又，MOSFET110之閘極電極係與讀取用字元線104連接。另一方面，穿隧接合元件10之下方配置有寫入用字元線106。
於圖4A所示之穿隧接合元件10中，磁性層14之磁化方向保持固定，另一方面，自由層16之磁化方向可進行反轉。穿隧接合元件10之電阻值會根據該等磁性層14及自由層16之磁化方向相互平行或反平行而有所不同。即，在向穿隧接合元件10之厚度方向施加電壓之情形時，流過穿隧障壁層15之電流的大小會根據磁性層14及自由層16之磁化方向相互平行或反平行而有所不同(TMR效果)。因此，利用圖4B所示之讀取用字元線104，使MOSFET110處於ON狀態，測定其電流值，藉此可讀取「1」或「0」。
又，若向寫入用字元線106供給電流，而使其周圍產生磁場，則可反轉自由層16之磁化方向。藉此，可寫入「1」或「0」。
(穿隧接合元件之製造裝置)
圖1係本實施形態之穿隧接合元件之製造裝置(以下稱為製造裝置)的概略構成圖。
如圖1所示，本實施形態之製造裝置20具備以基板搬送室26為中心而配置成放射狀的複數個濺鍍裝置21~24。製造裝置20例如係連貫進行上述穿隧接合元件10之成膜步驟的枚葉式製造裝置。
具體而言，製造裝置20具備如下部分：保持成膜前之基板5的基板卡匣室27、進行反鐵磁性層之成膜步驟的第1濺鍍裝置21、進行磁性層(固定層)14之成膜步驟的第2濺鍍裝置22、進行穿隧障壁層15之成膜步驟的濺鍍裝置(第3濺鍍裝置)23、進行磁性層(自由層)16之成膜步驟的第4濺鍍裝置24、於各濺鍍裝置21~24中所成膜之穿隧接合元件10之基板預處理用裝置25。藉此，製造裝置20可不使供給至製造裝置20內之基板5暴露在空氣中，而於基板5上形成磁性多層膜。
再者，進行反鐵磁性層及磁性層14、16之成膜步驟的第1、2、4濺鍍裝置21、22、24內，設置有用於使反鐵磁性層及磁性層14、16具有磁異向性且未圖示的磁場施加機構。
此處，對本實施形態之濺鍍裝置，即進行穿隧障壁層15之成膜步驟的濺鍍裝置23加以更詳細之說明。
圖2A係本實施形態之濺鍍裝置的立體圖，圖2B係沿圖2A之A-A線的側面剖面圖。又，圖3係沿圖2A之B-B線的平剖面圖。
如圖2A及圖2B所示，濺鍍裝置23具備配設在既定位置之載置基板5之平台62與靶材64。利用上述第1、2濺鍍裝置21、22進行過反鐵磁性層及磁性層14之成膜步驟的基板5，係經由未圖示之搬入口，自基板搬送室26搬送至濺鍍裝置23中。
如圖2B所示，濺鍍裝置23具備利用Al合金或不鏽鋼等金屬材料而形成為箱型之腔室61。腔室61之底面附近的中央部設置有載置基板5之平台62。利用未圖示之旋轉機構，使其旋轉軸62a與基板5之中心O一致，可使平台62於任意之旋轉速度下旋轉。平台62可使載置在其上之基板5與該基板5之表面平行地旋轉。再者，本實施形態之基板5，係使用基板尺寸例如為直徑200mm者。
於濺鍍裝置23中，以包圍上述平台62及靶材64之方式，設置有包含不鏽鋼等之遮蔽板(側部遮蔽板71及下部遮蔽板72)。側部遮蔽板71係形成為圓筒狀，且以其中心軸與平台62之旋轉軸62a一致的方式進行配設。又，於自側部遮蔽板71之下端部至平台62之外邊緣設置有下部遮蔽板72。該下部遮蔽板72係以平行於基板5之表面的方式而形成，且以其中心軸與平台62之旋轉軸62a一致之方式進行配設。
並且，由平台62、下部遮蔽板72及側部遮蔽板71、以及腔室61之內頂面所包圍之空間，係對基板5進行濺鍍處理之濺鍍處理室70(濺鍍室)。該濺鍍處理室70係軸對稱形狀，其對稱軸與平台62之旋轉軸62a一致。因此，可對基板5之各部分進行均質之濺鍍處理，其結果可降低膜厚分布不均。
構成濺鍍處理室70之側部遮蔽板71之上部，連接有供給濺鍍氣體之濺鍍氣體供給機構(氣體供給機構)73。該濺鍍氣體供給機構73向濺鍍處理室70內導入氬氣(Ar)等濺鍍氣體。濺鍍氣體係由設置在濺鍍處理室70之外部的濺鍍氣體之供給源74進行供給。再者，由濺鍍氣體供給機構73亦可供給O2
等反應氣體。又，腔室61之側面設置有排氣口69。該排氣口69與未圖示之排氣泵(真空排氣機構)相連接。
於腔室61之內頂面附近的邊緣部，沿著平台62之旋轉軸62a之周圍(基板5之圓周方向)而等間隔地設置有複數個(例如4個)靶材64。靶材64與未圖示之外部電源(電源)相連接，而保持為負電位(陰極)。
靶材64之表面配置有穿隧障壁層15之成膜材料。該成膜材料係使用具有絕緣性者。於本實施形態中，例如使用可獲得高MR之MgO等。
再者，上述靶材64係相對於載置在平台62上之基板5而設置在既定位置。此處，如圖2B所示，將平台62之旋轉軸62a至載置在平台62上之基板5之外端點的距離設為R。於本實施形態中，由於平台62之旋轉軸62a與基板5之中心O一致，故而基板5之半徑為R。並且，於將平台62之旋轉軸62a至靶材64之表面之中心點T的距離設為OF，且將載置在平台62上之基板5之表面至靶材64之表面之中心點T的高度設為TS時，例如可設定為OF=175mm、TS=195mm左右。
又，靶材64係以如下方式進行配置：通過其表面之中心點T的法線(中心軸)64a相對於基板5之旋轉軸62a例如傾斜角度θ(22.5度左右)，且靶材64之法線64a與基板5之表面於基板5之邊緣部分相交。於該情形時，通過靶材64之中心點T的法線64a與基板5之表面的交點，於基板5之直徑為200mm之情形時，處於距基板5之外邊緣2mm左右之位置。
此處，亦如圖3所示，於靶材64與基板5之間，於基板5之徑向外側，沿側部遮蔽板71，配置有複數個(例如4個)永久磁鐵(磁場施加機構)65。各永久磁鐵65係以包圍基板5之周圍的方式，沿基板5之圓周方向，等間隔地進行配置。各永久磁鐵65係沿基板5之圓周方向，以朝向基板5之徑向內側之面的極性交互排列的方式進行配置。即，永久磁鐵65係以相鄰之永久磁鐵65的極性彼此不同的方式進行配置。進而，永久磁鐵65係以夾持基板5且相互對向之永久磁鐵65之間的極性彼此相同的方式進行配置。
如上所述，永久磁鐵65係沿基板5之圓周方向而設置。又，靶材64亦沿基板5之圓周方向而設置。進而，該等永久磁鐵65與靶材64，係配置在基板5之圓周方向上的同一角度位置，即以於俯視下重疊之方式進行配置。並且，相鄰之永久磁鐵65中，一個永久磁鐵65之N極向另一永久磁鐵65之S極延伸出磁力線Q，而產生磁場。藉此，於各靶材64與基板5之間，產生具有與基板5之表面平行的水平磁場成分且沿基板5之邊緣部分的磁場(參照圖3中之箭頭Q)。此時，至少於基板5之中心O附近，因自各永久磁鐵65所產生之磁場發生重疊，而存在磁場強度為0之部分。
(成膜方法)
其次，對利用本實施形態之濺鍍裝置的成膜方法加以說明。再者，於以下說明中，主要對利用濺鍍裝置23而進行之穿隧障壁層15之成膜方法加以說明。
首先，如圖2A及圖2B所示，將基板5載置於平台62上，利用旋轉機構使平台62以既定之旋轉數進行旋轉。繼而，利用真空泵將濺鍍處理室70內抽成真空，其後，由濺鍍氣體供給機構73向濺鍍處理室70內導入氬氣等濺鍍氣體。繼而，由連接在靶材64上之外部電源對靶材64施加電壓，而產生電漿。如此，濺鍍氣體之離子轟擊作為陰極之靶材64，而使成膜材料之原子自靶材64飛出。飛出之成膜材料之原子附著在基板5上。藉此，於基板5之表面形成穿隧障壁層15(參照圖4A及圖4B)。此時，若於靶材64附近產生高密度電漿，則可使成膜速度高速化。
然而，如上所述，採用一面使基板旋轉一面利用複數個靶材進行成膜處理的濺鍍裝置時，可獲得良好之膜厚分布，但另一方面，存在於基板之表面上，因膜特性不同而導致膜電阻值產生不均的問題。
具體而言，於靶材64之軸線與基板5之表面的交點附近區域、即基板5之邊緣部分，由於自靶材64附近入射之電子或氧離子的飛行距離較短，且相對於基板5之表面的入射角亦較小，故而入射之電子或氧離子的能量較大。因此，對穿隧障壁層15之結晶配向性的損害會局部地擴大，而導致穿隧障壁層15之電阻值增加。
另一方面，隨著自基板5之邊緣部分朝向中心部，自靶材64附近入射之電子或氧離子的飛行距離變長，且相對於基板5表面之入射角亦增大，因而入射之電子或氧離子的能量降低。因此，對穿隧障壁層15之結晶配向性的損害變小，穿隧障壁層15之電阻值變得小於基板之邊緣部分。其結果存在於基板5之表面上，電阻分布不均勻，基板5之膜特性分布的均勻性降低的問題。
此處，於本實施形態中，藉由在基板5與靶材64之間，利用永久磁鐵65來產生磁場，可防止電子或氧離子入射至基板5之表面。
如圖3所示，若利用配置在靶材64與基板65之間的永久磁鐵65來施加磁場，則可產生與基板5之表面大致平行且包圍基板5之周圍的磁場(參照圖3中之箭頭Q)。具體而言，相鄰之永久磁鐵65中，一個永久磁鐵65之N極向另一永久磁鐵65之S極延伸出磁力線Q，而產生磁場。
此時，於基板5之表面上，磁場集中在基板5之邊緣部分，另一方面隨著遠離永久磁鐵65而朝向中心O，磁場開始減弱。其結果於基板5之邊緣部分，產生包圍基板5之周圍的更強之磁場。再者，基板5與靶材64之間的磁場，較好的是以磁場最強之區域、即基板5之邊緣部分達到10(Oe)以上之方式施加。
靶材64附近之電漿中所產生之飛向基板5的電子或氧離子，在靠近產生有磁場之區域時，會偏向與電子或氧離子之飛行方向及磁場方向分別正交的方向。尤其是，由於電子或氧離子之入射量較多，且於基板5之邊緣部分產生有較強之磁場，故而飛向基板5之邊緣部分的能量較大的電子或氧離子會更準確地偏向。
上述情況係利用通常帶電荷q之荷電粒子受到以F=q(E＋v×B)所表示之勞侖茲力F的影響。再者，E為粒子飛行之空間中的電場，B為磁場強度，v為荷電粒子之速度。
此處，若形成作用於與荷電粒子之速度v垂直(與基板5之表面平行)之方向的磁場B，則荷電粒子會在與該等之方向垂直的方向上受力。因此，於本實施形態中，由於受到勞侖茲力之電子或氧離子偏向與其飛行方向及磁場方向正交的方向，故而該等電子或氧離子並不入射至基板5之表面地飛行。
如上所述，於本實施形態中，於靶材64與基板5之間，於基板5之徑向外側，以包圍基板5之周圍的方式設置有複數個永久磁鐵65。
根據該構成，利用以包圍基板5之周圍的方式設置的複數個永久磁鐵65而產生磁場，藉此可產生與基板5之表面平行的磁場。因此，電漿中所產生之電子或氧離子，由於所產生之磁場而受到勞侖茲力，而偏向為與電子或氧離子之飛行方向及磁場方向分別正交的方向。尤其是，於設置有偶數個永久磁鐵65(例如4個)之情形時，會產生完全包圍基板5之周圍的較強磁場。因此，即使於電子或氧離子之能量大於其他部分的基板5之邊緣部分，亦可抑制電子或氧離子之入射。因此，可降低對基板5或形成在基板5上之穿隧障壁層15的損害，因而可抑制以MgO等作為絕緣材料之穿隧障壁層15之穿隧電阻值的增加。
其結果，於藉由濺鍍法進行成膜時，即使於使用基板尺寸為200mm以上之大型基板之情形時，於穿隧障壁層15之整個成膜過程中，對於整個基板5可均等地抑制荷電粒子向基板5入射，因而可提高於基板5上成膜之穿隧障壁層15的膜特性之基板面內均勻性。
又，由於可利用旋轉機構，一面使基板5與其表面平行地旋轉一面進行成膜，故而可於基板5之表面的各部分均勻地進行成膜。其結果，例如可實現1%以下之良好的膜厚分布均勻性。又，由於在基板5之邊緣部分，可均勻地施加由永久磁鐵65所產生之磁場，故而不僅可在形成於穿隧接合元件10之下部層的MgO等穿隧障壁層15的初期成長過程中降低對基板5之損害，亦可於穿隧障壁層15之整個成膜過程中降低對基板5之損害。其結果，尤其是對於數~20之極薄之穿隧障壁層15，可於整個成膜過程中維持其結晶性等膜特性。
進而，由於各永久磁鐵65係以於俯視下與靶材64重疊的方式進行配置，故而於入射至基板5上之電子或氧離子的能量較大的區域可產生較強之磁場，而於能量較小之區域可產生較弱之磁場。藉此，可均等地使入射至基板5上之電子或氧離子偏向。其結果，對於整個基板5可均等地抑制荷電粒子向基板5入射，因此可提高膜特性。
並且，藉由利用如此之濺鍍裝置23來形成穿隧障壁層(絕緣膜)15，可防止電漿中所產生之電子或氧離子入射至基板5之表面，而降低對基板5之損害。其結果可於基板5之整個面上形成結晶配向性較高之穿隧障壁層15。
以上，一面參照隨附圖式，一面對本發明之較好的實施形態進行了說明，但本發明並不限定為上述例。上述例中所示之各構成構件或組合等係一例，可於不脫離本發明之主旨的範圍內，基於設計要求等而進行各種變更。
例如，於本實施形態中，作為TMR元件中之穿隧障壁層的成膜材料，對形成MgO膜之情形進行了說明，但成膜材料並不限定於該等。
又，於本實施形態中，係以包圍基板5之方式配置4個永久磁鐵65(參照圖3)，但若為利用至少3個以上之永久磁鐵包圍基板之構成，亦可適當改變設計。
例如如圖5所示，亦可為於基板5之徑向外側，以包圍基板5之方式配置8個永久磁鐵165的構成。若採用該構成，則可使基板5之邊緣部分的磁場強度進一步均勻化，因而可效率良好地使入射至基板5之邊緣部分的電子或氧離子偏向。
又，於本實施形態中，係藉由將永久磁鐵配置為與側部遮蔽板平行，而產生與基板平行之磁場，但若為沿基板之表面的磁場，則亦可使永久磁鐵相對於基板而傾斜(例如0~35度左右)。例如，亦可以施加與電子或氧離子之飛行方向正交之磁場的方式配置永久磁鐵。
本發明可提供一種於藉由濺鍍法進行成膜時，對於整個基板可均等地抑制荷電粒子向基板入射，藉此而提高膜特性的濺鍍裝置及成膜方法。
5．．．基板
23．．．濺鍍裝置
62．．．平台
64．．．靶材
65．．．永久磁鐵(磁場施加機構)
73．．．濺鍍氣體供給機構(氣體供給機構)
圖1係本發明之一實施形態的穿隧接合元件之製造裝置的概略構成圖。
圖2A係同實施形態之濺鍍裝置的立體圖。
圖2B係同實施形態之濺鍍裝置的側面剖面圖(沿圖2A之A-A線的剖面圖)。
圖3係沿圖2A之B-B線的剖面圖。
圖4A係穿隧接合元件之側剖面圖。
圖4B係MRAM之概略構成圖。
圖5係表示濺鍍裝置之其他構成的相當於圖2A之B-B線的剖面圖。
5．．．基板
23．．．第3濺鍍裝置
61．．．腔室
62．．．平台
62a．．．平台62之旋轉軸
64．．．靶材
64a．．．靶材64之法線
65．．．永久磁鐵(磁場施加機構)
69．．．排氣口
70．．．濺鍍處理室
71．．．側部遮蔽板
72．．．下部遮蔽板
73．．．濺鍍氣體供給機構(氣體供給機構)
74．．．濺鍍氣體之供給源
Ar．．．氬氣
O．．．基板5之中心
OF．．．平台62之旋轉軸62a至靶材64之表面之中心點T的距離
R．．．平台62之旋轉軸62a至載置在平台62上之基板5之外端點的距離
T．．．靶材64之表面之中心點
TS．．．載置在平台62上之基板5之表面至靶材64之表面之中心點T的高度
θ．．．角度
Claims (8)
- 一種濺鍍裝置，其特徵在於：其係對基板之表面進行成膜處理者，其具備：載置上述基板之平台；以中心軸相對於載置在該平台上之上述基板的法線傾斜的方式配置的複數個靶材；於每一該些靶材與上述基板之間以包圍上述基板周圍之方式設置的複數個磁場施加機構；該等磁場施加機構係於上述基板之邊緣部分的上方，產生具有與上述基板之表面平行之水平磁場成分的磁場，上述濺鍍裝置具備至少3個以上之上述磁場施加機構。
- 一種濺鍍裝置，其特徵在於：其係對基板之表面進行成膜處理者，其具備：載置上述基板之平台；以中心軸相對於載置在該平台上之上述基板的法線傾斜的方式配置的複數個靶材；於每一該些靶材與上述基板之間以包圍上述基板周圍之方式設置的複數個磁場施加機構；該等磁場施加機構係於上述基板之邊緣部分的上方，產生具有與上述基板之表面平行之水平磁場成分的磁場，上述濺鍍裝置進而具備使上述平台圍繞與載置在上述平台上之上述基板的法線平行的旋轉軸進行旋轉的旋轉 機構。
- 一種濺鍍裝置，其特徵在於：其係對基板之表面進行成膜處理者，其具備：載置上述基板之平台；以中心軸相對於載置在該平台上之上述基板的法線傾斜的方式配置的複數個靶材；於每一該些靶材與上述基板之間以包圍上述基板周圍之方式設置的複數個磁場施加機構；該等磁場施加機構係於上述基板之邊緣部分的上方，產生具有與上述基板之表面平行之水平磁場成分的磁場，上述濺鍍裝置具備至少4個以上且為偶數個之上述磁場施加機構，上述各磁場施加機構係以相鄰之上述各磁場施加機構在上述基板側的極性相互不同的方式進行配置。
- 一種濺鍍裝置，其特徵在於：其係對基板之表面進行成膜處理者，其具備：載置上述基板之平台；以中心軸相對於載置在該平台上之上述基板的法線傾斜的方式配置的複數個靶材；於每一該些靶材與上述基板之間以包圍上述基板周圍之方式設置的複數個磁場施加機構；該等磁場施加機構係於上述基板之邊緣部分的上方，產生具有與上述基板之表面平行之水平磁場成分的磁 場，上述各磁場施加機構與每一該些靶材係配置在上述基板之圓周方向上的同一角度位置。
- 如請求項1至4中任一項之濺鍍裝置，其中每一該些靶材含有MgO作為成膜材料。
- 如請求項1至4中任一項之濺鍍裝置，其進而具備：配置有上述平台及每一該些靶材之濺鍍室；進行該濺鍍室內之真空排氣的真空排氣機構；向上述濺鍍室內供給濺鍍氣體之氣體供給機構；對每一該些靶材施加電壓之電源。
- 一種成膜方法，其特徵在於：其係使用具備下述機構的濺鍍裝置者：載置基板之平台、以中心軸相對於載置該平台之上述基板的法線傾斜的方式配置的複數個靶材、於上述靶材與上述基板之間以包圍基板周圍之方式設置的複數個磁場施加機構；該成膜方法係於上述基板之邊緣部分的上方施加具有與上述基板之表面平行的水平磁場成分的磁場，並對上述基板之表面進行成膜處理。
- 如請求項7之成膜方法，其中上述濺鍍裝置具備至少3個以上之上述磁場施加機構。
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