JP2007321238A - スパッタ装置およびスパッタ方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ターゲット42を保持しつつ、基板に対するターゲット42の傾斜角を調整可能なターゲット位置調整機構40と、そのターゲット位置調整機構40とチャンバ32の壁面との間を封止する封止部材66とを有し、ターゲット位置調整機構40とチャンバ32との摺動部61が、封止部材66により封止されたチャンバ32の外側に配置されている。ターゲット位置調整機構40は、基板に対するターゲット42の傾斜角を、チャンバ32の外側において調整しうるように構成されている。
【選択図】図4
Description
図8は、従来技術に係るスパッタ装置の左半部の側面断面図である。スパッタ装置130は、気密封止されたチャンバ32を備えている。そのチャンバ32の下部には、基板5を保持するステージ35が設けられている。またチャンバ32の上部には、被膜の形成材料(スパッタ材料)を備えたターゲット42を保持するターゲット保持機構140が設けられている。なお図示しないが、複数のターゲット保持機構140がチャンバ32の周方向に略等間隔で配置されている。ターゲット42は、スパッタ材料面がチャンバ32の内側に露出するように配置されている。
しかしながら、ターゲットの取付け位置を変更するたびにチャンバ32を大気開放(分解)する必要があり、膜厚ばらつきの調整作業が煩雑になるという問題がある。
基板に対するターゲットの相対位置を調整することにより、基板に形成される被膜の膜厚ばらつきを低減することができる。しかも、ターゲット位置調整機構とチャンバとの摺動部がチャンバの外側に配置されているので、膜厚ばらつきの調整中に前記摺動部で発生したパーティクルが基板に付着するのを防止することができる。
この構成によれば、チャンバの外側おいて基板に対するターゲットの相対位置を調整することができるので、チャンバを開放することなく真空状態を維持したまま膜厚ばらつきを調整することが可能になる。これにより、膜厚ばらつきの調整作業を効率的に行うことができる。
この構成によれば、基板に対するターゲットの相対位置が変化しても、ターゲットとシールドとの間隔を一定に保持することが可能になり、安定した放電を維持することができる。
この構成によれば、チャンバを開放してターゲットを交換した後は、チャンバの外側おいて基板に対するターゲットの相対位置を調整することにより、チャンバを開放することなく真空状態を維持したまま膜厚ばらつきを調整することが可能になる。これにより、膜厚ばらつきの調整作業を効率的に行うことができる。
最初に、本実施形態のスパッタ装置を使用することによって好適に形成されるトンネル接合素子について説明する。
図1は、トンネル接合素子の側面断面図である。このトンネル接合素子10では、基板5の表面に下地層12が形成されている。この下地層12は、Ta等からなる第1下地層12a、およびNiFe等からなる第2下地層12bを備えている。その下地層12の表面に、PtMnやIrMn等からなる反強磁性層13が形成されている。前記第2下地層12bは、この反強磁性層13の結晶性を整える機能を有する。その反強磁性層13の表面に、第1磁性層(固定層)14が形成されている。前記反強磁性層13は、この固定層14の磁化方向を固定する機能を有する。固定層14は、CoFeやNiFe等からなる第1固定層14a、Ru等からなる中間固定層14b、およびCoFeやNiFe等からなる第2固定層14cを備えた、積層フェリ型の固定層となっている。これにより、固定層14における磁化方向が強固に結合されている。
図3は、本実施形態に係るスパッタ装置であり、図2のA−A線における側面断面図である。図3に示すように、スパッタ装置30は、内部を気密封止しうるチャンバ32を備えている。チャンバ32は、円筒状の本体32aと椀状の上蓋32bとを重ねて構成されている。そのチャンバ32の内壁に沿って、防着板38が設けられている。またチャンバ32の下部には、基板5を載置するステージ35が設けられている。このステージ35は、基板5の載置面内で回転しうるように形成され、また基板5を温度調節しうるように形成されている。なお、チャンバ32にはスパッタガスを供給するスパッタガス供給手段(不図示)が設けられている。また、チャンバ32には排気ポンプに接続された排気口(不図示)が設けられている。
図4は、ターゲット位置調整機構の説明図であり、図3のB−B線における断面図である。なお以下には、ターゲット位置調整機構40の高さ方向をZ方向(チャンバ32の外側が+Z方向)、ターゲット位置調整機構の半径方向をR方向とする円筒座標系に基づいて説明する。図4に示すように、チャンバ32におけるターゲット位置調整機構40の形成位置には、略円形状の開口部33が形成されている。その開口部33の周縁から+Z方向に伸びるように、チャンバ32の外面にパイプ状のケース64が固着されている。
次に、本実施形態に係るスパッタ装置を使用して、基板上に形成される被膜の膜厚分布を調整する方法について説明する。なおターゲットの交換時に膜厚分布を最適化すれば、そのターゲットのライフ期間を通じて最適な膜厚分布が維持される。そこで、特にターゲットの交換時に膜厚分布を調整する方法について説明する。
次に、チャンバ32のステージ35に基板を供給する。具体的には、図2に示すL/UL室21から基板搬送室22に基板5を供給し、その基板搬送室22から第3スパッタ処理室26に基板5を搬入する。
図6は、ターゲット傾斜角と膜厚ばらつきとの関係を示すグラフである。なお図6は基板上にAl膜を形成する場合のグラフであり、その横軸はターゲット傾斜角であり、縦軸は膜厚分布の平均値に対する標準偏差の百分率である。図6によれば、ターゲット傾斜角が24°付近において、膜厚ばらつきが極小値をとる。そのためターゲット傾斜角の調整は、膜厚ばらつきが極小となるように行うことが望ましい。
また、上記実施形態では膜厚分布の測定結果に基づいて手動でターゲット傾斜角を調整したが、膜厚分布の測定結果からターゲット傾斜角の調整量を決定する判断部と、その調整量に合わせてモータ等を駆動しターゲット傾斜角を調整する角度調整部とを設けて、ターゲット傾斜角の調整を自動的に行ってもよい。これにより、膜厚ばらつきの調整をより効率的に行うことができる。
Claims (4)
- スパッタ処理により被膜を形成すべき基板を内部に配置するチャンバと、
前記チャンバ内に配置された、前記被膜の形成材料を含むターゲットと、
前記ターゲットを保持しつつ、前記チャンバとの相対位置を調整することにより、前記基板に対する前記ターゲットの相対位置を調整可能なターゲット位置調整機構と、
前記ターゲット位置調整機構と前記チャンバの壁面との間を封止する封止部材と、を有し、
前記ターゲット位置調整機構と前記チャンバとの摺動部が、前記封止部材により封止された前記チャンバの外側に配置されていることを特徴とするスパッタ装置。 - 前記ターゲット位置調整機構は、前記チャンバに対する前記ターゲットの相対位置を、前記封止部材により封止された前記チャンバの外側において調整しうるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のスパッタ装置。
- 前記ターゲット位置調整機構には、所定電位に保持されたシールドが、前記ターゲットの周縁部に対向配置された状態で固定されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のスパッタ装置。
- スパッタ処理により被膜を形成すべき基板を内部に配置するチャンバと、
前記チャンバ内に配置された、前記被膜の形成材料を含むターゲットと、
前記ターゲットを保持しつつ、前記チャンバとの相対位置を変化させることにより、前記基板に対する前記ターゲットの相対位置を調整可能なターゲット位置調整機構と、
前記ターゲット位置調整機構と前記チャンバの壁面との間を封止する封止部材と、
を有するスパッタ装置を用いたスパッタ方法であって、
前記ターゲット位置調整機構に保持された前記ターゲットを交換する工程と、
前記基板に対するスパッタ処理を行う工程と、
前記基板上に形成された被膜の膜厚分布を測定する工程と、
前記膜厚分布の測定結果に応じて、前記チャンバに対する前記ターゲットの相対位置を、前記封止部材により封止された前記チャンバの外側において調整する工程と、
を有することを特徴とするスパッタ方法。
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