JP2011168827A - Substrate treatment device and method of producing semiconductor device - Google Patents

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Norihiro Niimura
憲弘 新村
Masasue Murobayashi
正季 室林
Daisuke Hara
大介 原
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve uniformity of in-plane thickness of a thin film formed on a substrate. <P>SOLUTION: A substrate treatment device includes: an ion generation part for generating ions; a target holding part that holds a target group having a plurality of targets arrayed and rotates the target group such that ions are made incident on a prescribed target among the target group; a substrate holding part that holds the substrate such that sputtering particles generated on the prescribed target are made incident; and a regulation member holding part that holds a plurality of regulation members for regulating incidence of the sputtering particles onto the substrate and inserts a prescribed regulation member associated with the prescribed target between the substrate and the prescribed target. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、基板を処理する基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a substrate processing apparatus for processing a substrate and a method for manufacturing a semiconductor device.

磁気抵抗素子メモリ(MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory))等の半導体装置の製造方法の一工程として、例えば基板上に薄膜を多層に成膜する基板処理工程が実施されている。係る工程を実施する従来の基板処理装置は、イオンを発生するイオン発生部と、イオンが入射するようにターゲットを保持するターゲット保持部と、ターゲットにて発生したスパッタ粒子が入射されるように基板を保持する基板保持部と、を備えていた。   As one step of a method for manufacturing a semiconductor device such as a magnetoresistive element memory (MRAM (Magnetorescent Random Access Memory)), for example, a substrate processing step of forming a plurality of thin films on a substrate is performed. A conventional substrate processing apparatus that performs such a process includes an ion generating unit that generates ions, a target holding unit that holds a target so that ions are incident, and a substrate that allows sputtered particles generated on the target to be incident And a substrate holding part for holding the substrate.

なお、基板上に複数種の薄膜を連続して成膜する場合、ターゲット保持部は、材質等の異なるターゲットを複数配列させて保持するように構成されていた。そして、ターゲット保持部は、成膜する薄膜の種類に応じて所定のターゲットにイオンを入射させるよう、ターゲットの配列を回動させるように構成されていた(例えば特許文献1,2)。   When a plurality of types of thin films are continuously formed on the substrate, the target holding unit is configured to hold a plurality of targets made of different materials. And the target holding | maintenance part was comprised so that the arrangement | sequence of a target might be rotated so that ion might inject into a predetermined target according to the kind of thin film to form into a film (for example, patent documents 1, 2).

特開平1−205071号公報Japanese Patent Laid-Open No. 1-205071 特開2008−75163号公報JP 2008-75163 A

しかしながら、例えばターゲットの材質等の違いにより、スパッタ粒子の入射量が基板面内で不均一になってしまう場合があった。このため、基板上に成膜される薄膜の面内膜厚の均一性が低下してしまう場合があった。   However, for example, the incident amount of sputtered particles may be non-uniform in the substrate surface due to differences in the material of the target. For this reason, the uniformity of the in-plane film thickness of the thin film formed on the substrate may be reduced.

本発明は、基板上に成膜される薄膜の面内膜厚の均一性を向上させることが可能な基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus and a semiconductor device manufacturing method capable of improving the in-plane film thickness uniformity of a thin film formed on a substrate.

本発明の一態様によれば、
イオンを発生するイオン発生部と、
ターゲットを複数配列させたターゲット群を保持し、前記ターゲット群のうち所定のターゲットに前記イオンが入射するよう前記ターゲット群を回動させるターゲット保持部と、
前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が入射されるように基板を保持する基板保持部と、
前記スパッタ粒子の前記基板上への入射を規制する規制部材を複数保持し、前記所定のターゲットに応じた所定の規制部材を前記基板と前記所定のターゲットとの間に挿入させる規制部材保持部と、
を備える基板処理装置が提供される。
According to one aspect of the invention,
An ion generator that generates ions;
A target holding unit that holds a target group in which a plurality of targets are arranged, and rotates the target group so that the ions are incident on a predetermined target of the target group;
A substrate holder for holding the substrate so that sputtered particles generated at the predetermined target are incident thereon;
A regulating member holding unit that holds a plurality of regulating members that regulate incidence of the sputtered particles on the substrate, and inserts a prescribed regulating member corresponding to the given target between the substrate and the given target; ,
A substrate processing apparatus is provided.

本発明の他の態様によれば、
イオン発生部により、イオンを発生させる工程と、
ターゲット保持部により、ターゲットを複数配列させたターゲット群を保持させ、前記ターゲット群のうち所定のターゲットに前記イオンが入射するよう前記ターゲット群を回
動させる工程と、
基板保持部により、前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が入射されるように基板を保持させる工程と、
規制部材保持部により、前記スパッタ粒子の前記基板上への入射を規制する規制部材を複数保持させ、前記所定のターゲットに応じた所定の規制部材を前記基板と前記所定のターゲットとの間に挿入させる工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
According to another aspect of the invention,
A step of generating ions by an ion generator;
A step of holding a target group in which a plurality of targets are arranged by a target holding unit, and rotating the target group so that the ions are incident on a predetermined target of the target group;
A step of holding the substrate so that sputtered particles generated at the predetermined target are incident by the substrate holding unit;
A plurality of regulating members that regulate the incidence of the sputtered particles on the substrate are held by the regulating member holding unit, and a predetermined regulating member corresponding to the predetermined target is inserted between the substrate and the predetermined target. A process of
A method of manufacturing a semiconductor device having the above is provided.

本発明に係る基板処理装置及び半導体装置の製造方法によれば、基板上に成膜される薄膜の面内膜厚の均一性を向上させることが可能となる。   According to the substrate processing apparatus and the semiconductor device manufacturing method of the present invention, it is possible to improve the in-plane film thickness uniformity of the thin film formed on the substrate.

本発明の第1の実施形態に係る基板処理装置の横断面図である。1 is a cross-sectional view of a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る基板処理装置の縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view of a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る第1の処理炉の縦断面図である。It is a longitudinal section of the 1st processing furnace concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る第1の処理炉の横断面図である。1 is a cross-sectional view of a first processing furnace according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る第1の処理炉の縦断面図である。It is a longitudinal section of the 1st processing furnace concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係るターゲット側からウエハを見た概略図である。It is the schematic which looked at the wafer from the target side which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。It is a flow figure showing a substrate processing process concerning a 1st embodiment of the present invention. ターゲット材質の違いによる薄膜の面内膜厚分布の不均一性の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the nonuniformity of the in-plane film thickness distribution of the thin film by the difference in target material. 規制部材を1枚しか備えていない処理炉の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the processing furnace provided with only one regulating member. 本発明の第2の実施形態に係る第1の処理炉の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the 1st processing furnace which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る第1の処理炉の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the 1st processing furnace which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

<本発明の第1の実施形態>
(1)基板処理装置の構成
まず、本発明の第1の実施形態にかかる基板処理装置の概要構成例を、図1、図2を用いて説明する。本発明が適用される基板処理装置では、基板としてのウエハ1を搬送するキャリヤとして、FOUP(Front Opening Unified Pod:以下、ポッドという。)が使用される。また、以下の説明において、前後左右は図1を基準とする。すなわち、図1が示されている紙面に対して、前は紙面の下、後ろは紙面の上、左右は紙面の左右とする。
<First Embodiment of the Present Invention>
(1) Configuration of Substrate Processing Apparatus First, a schematic configuration example of a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In a substrate processing apparatus to which the present invention is applied, a FOUP (Front Opening Unified Pod: hereinafter referred to as a pod) is used as a carrier for transporting a wafer 1 as a substrate. In the following description, front, rear, left and right are based on FIG. That is, with respect to the paper surface shown in FIG. 1, the front is below the paper surface, the back is above the paper surface, and the left and right are the left and right of the paper surface.

(第1の搬送室)
図1及び図2に示されているように、基板処理装置は、第1の搬送室12を備えている。第1の搬送室12は、真空状態などの大気圧未満の圧力(負圧)に耐え得るロードロックチャンバ構造に構成されている。第1の搬送室12の筐体11は、平面視が六角形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。第1の搬送室12内には、負圧下でウエハ1を移載する第1の基板移載機13が設置されている。第1の基板移載機13は、エレベータ14によって、第1の搬送室12内の気密性を維持しつつ昇降できるように構成されている。
(First transfer chamber)
As shown in FIGS. 1 and 2, the substrate processing apparatus includes a first transfer chamber 12. The first transfer chamber 12 has a load lock chamber structure that can withstand a pressure (negative pressure) less than atmospheric pressure such as a vacuum state. The casing 11 of the first transfer chamber 12 is formed in a box shape in which the plan view is hexagonal and the upper and lower ends are closed. A first substrate transfer machine 13 for transferring the wafer 1 under a negative pressure is installed in the first transfer chamber 12. The first substrate transfer machine 13 is configured to be lifted and lowered by the elevator 14 while maintaining the airtightness in the first transfer chamber 12.

(予備室)
筐体11の六枚の側壁のうち前側に位置する二枚の側壁には、搬入用の予備室15と搬出用の予備室16とが、それぞれゲートバルブ17,18を介して連結されている。予備室15及び予備室16は、それぞれ負圧に耐え得るロードロックチャンバ構造に構成され
ている。さらに、予備室15には、搬入用の基板置き台19が設置されている。また、予備室16には、搬出用の基板置き台20が設置されている。
(Spare room)
The two side walls located on the front side of the six side walls of the housing 11 are connected to the carry-in spare chamber 15 and the carry-out spare chamber 16 via gate valves 17 and 18, respectively. . The spare chamber 15 and the spare chamber 16 are each configured to have a load lock chamber structure that can withstand negative pressure. Further, a loading substrate table 19 is installed in the preliminary chamber 15. In addition, the spare chamber 16 is provided with a substrate table 20 for carrying out.

(第2の搬送室)
予備室15及び予備室16の前側には、略大気圧下で用いられる第2の搬送室22が、ゲートバルブ23、24を介して連結されている。第2の搬送室22には、ウエハ1を移載する第2の基板移載機25が設置されている。第2の基板移載機25は、第2の搬送室22に設置されたエレベータ26によって昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータ27によって左右方向に往復移動されるように構成されている。
(Second transfer chamber)
A second transfer chamber 22 used at substantially atmospheric pressure is connected to the front sides of the reserve chamber 15 and the reserve chamber 16 via gate valves 23 and 24. A second substrate transfer machine 25 for transferring the wafer 1 is installed in the second transfer chamber 22. The second substrate transfer machine 25 is configured to be moved up and down by an elevator 26 installed in the second transfer chamber 22 and is configured to be reciprocated in the left-right direction by a linear actuator 27. Yes.

第2の搬送室22の左側には、ノッチ又はオリフラ合わせ装置28が設置されている(図1参照)。また、第2の搬送室22の上部には、クリーンエアを供給するクリーンユニット29が設置されている(図2参照)。   A notch or orientation flat aligning device 28 is installed on the left side of the second transfer chamber 22 (see FIG. 1). A clean unit 29 for supplying clean air is installed above the second transfer chamber 22 (see FIG. 2).

第2の搬送室22の筐体21の前側には、ウエハ1を第2の搬送室22に対して搬入搬出するウエハ搬入搬出口30と、ポッドオープナ31とが設置されている。ウエハ搬入搬出口30を挟んでポッドオープナ31と反対側、すなわち筐体21の外側にはIOステージ32が設置されている。ポッドオープナ31は、ポッド2のキャップ2aを開閉すると共に、ウエハ搬入搬出口30を閉塞可能なクロージャ31aと、クロージャ31aを駆動する駆動機構31bとを備えている。ポッドオープナ31は、IOステージ32に載置されたポッド2のキャップ2aを開閉することにより、ポッド2に対するウエハ1の出し入れを可能にする。また、ポッド2は図示しない工程内搬送装置(RGV)によって、IOステージ32に対して、搬入(供給)及び搬出(排出)されるようになっている。   On the front side of the housing 21 of the second transfer chamber 22, a wafer loading / unloading port 30 for loading / unloading the wafer 1 into / from the second transfer chamber 22 and a pod opener 31 are installed. An IO stage 32 is installed on the opposite side of the pod opener 31 across the wafer loading / unloading port 30, that is, on the outside of the housing 21. The pod opener 31 includes a closure 31a capable of opening and closing the cap 2a of the pod 2 and closing the wafer loading / unloading port 30, and a drive mechanism 31b for driving the closure 31a. The pod opener 31 opens and closes the cap 2 a of the pod 2 placed on the IO stage 32, thereby enabling the wafer 1 to be taken in and out of the pod 2. The pod 2 is carried in (supplied) and carried out (discharged) with respect to the IO stage 32 by an in-process transfer device (RGV) (not shown).

(処理炉及びクーリングユニット)
図1に示されているように、筐体11の六枚の側壁のうち後ろ側(背面側)に位置する二枚の側壁には、ウエハ1に所望の処理を行う第1の処理炉33と第2の処理炉34とが、ゲートバルブ35、36を介してそれぞれ隣接して連結されている。第1の処理炉33及び第2の処理炉34は、いずれもホットウォール式の処理炉として構成されている。なお、本実施形態では、第1の処理炉33及び第2の処理炉34において、後述するようにスパッタリング成膜が実施されるように構成されている。
(Processing furnace and cooling unit)
As shown in FIG. 1, a first processing furnace 33 for performing a desired process on the wafer 1 is provided on two side walls located on the rear side (back side) of the six side walls of the housing 11. And the second processing furnace 34 are connected to each other through gate valves 35 and 36, respectively. Each of the first processing furnace 33 and the second processing furnace 34 is configured as a hot wall type processing furnace. In the present embodiment, the first processing furnace 33 and the second processing furnace 34 are configured to perform sputtering film formation as described later.

また、筐体11における六枚の側壁のうちの残りの互いに対向する二枚の側壁には、冷却室としての第1のクーリングユニット37と、第2のクーリングユニット38とがそれぞれ連結されている。第1のクーリングユニット37及び第2のクーリングユニット38は、いずれも処理済みのウエハ1を冷却するように構成されている。   A first cooling unit 37 as a cooling chamber and a second cooling unit 38 are connected to the remaining two opposite side walls of the six side walls of the housing 11. . Both the first cooling unit 37 and the second cooling unit 38 are configured to cool the processed wafer 1.

なお、基板処理装置には、第1の搬送室12、第2の搬送室22、予備室15,16、第1の処理炉33、第2の処理炉34、第1のクーリングユニット37、第2のクーリングユニット38の全ての動作を制御する制御部としてのコントローラ240が設けられている。   The substrate processing apparatus includes a first transfer chamber 12, a second transfer chamber 22, spare chambers 15 and 16, a first processing furnace 33, a second processing furnace 34, a first cooling unit 37, A controller 240 is provided as a control unit that controls all the operations of the second cooling unit 38.

(2)基板処理装置の動作
次に、基板処理装置におけるウエハ1の処理の一連の流れを、図1及び図2に即して説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ240により全体的に制御される。
(2) Operation of Substrate Processing Apparatus Next, a series of processes for processing the wafer 1 in the substrate processing apparatus will be described with reference to FIGS. In the following description, the operation of each part constituting the substrate processing apparatus is entirely controlled by the controller 240.

未処理のウエハ1を例えば25枚収納したポッド2を工程内搬送装置(図示しない)によって基板処理装置へ搬送する。図1及び図2に示すように、ポッド2は、工程内搬送装置から受け渡されてIOステージ32上に載置される。ポッド2のキャップ2aをポッド
オープナ31によって取り外し、ポッド2のウエハ出し入れ口を開放する。
A pod 2 containing, for example, 25 unprocessed wafers 1 is transferred to a substrate processing apparatus by an in-process transfer apparatus (not shown). As shown in FIGS. 1 and 2, the pod 2 is delivered from the in-process transfer device and placed on the IO stage 32. The cap 2a of the pod 2 is removed by the pod opener 31, and the wafer loading / unloading port of the pod 2 is opened.

ポッドオープナ31によりポッド2を開放すると、第2の基板移載機25がポッド2内からウエハ1をピックアップして予備室15内に搬入し、ウエハ置き台19上にウエハ1を移載する。この移載作業中には、予備室15の第1の搬送室12側のゲートバルブ17を閉じており、第1の搬送室12内の負圧を維持している。ポッド2に収納された所定枚数、例えば25枚のウエハ1のウエハ置き台19上への移載を完了すると、ゲートバルブ23を閉じ、予備室15内を排気装置(図示せず)によって負圧に排気する。   When the pod 2 is opened by the pod opener 31, the second substrate transfer machine 25 picks up the wafer 1 from the pod 2 and loads it into the preliminary chamber 15, and transfers the wafer 1 onto the wafer table 19. During the transfer operation, the gate valve 17 on the first transfer chamber 12 side of the preliminary chamber 15 is closed, and the negative pressure in the first transfer chamber 12 is maintained. When the transfer of a predetermined number of, for example, 25 wafers 1 stored in the pod 2 onto the wafer table 19 is completed, the gate valve 23 is closed and the inside of the preliminary chamber 15 is negatively pressured by an exhaust device (not shown). Exhaust.

予備室15内が予め設定した圧力値になると、ゲートバルブ17を開き、予備室15と第1の搬送室12とを連通させる。続いて、第1の搬送室12の第1の基板移載機13が、ウエハ置き台19上からウエハ1をピックアップして第1の搬送室12内に搬入する。ゲートバルブ17を閉じた後、ゲートバルブ35を開き、第1の搬送室12と第1の処理炉33とを連通させる。続いて、第1の基板移載機13が第1の搬送室12内から第1の処理炉33内にウエハ1を搬入し、第1の処理炉33内の支持具上に移載する。ゲートバルブ35を閉じた後、後述するように、磁性薄膜等の薄膜を形成する基板処理工程を第1の処理炉33において実施する。   When the pressure in the preliminary chamber 15 reaches a preset pressure value, the gate valve 17 is opened to connect the preliminary chamber 15 and the first transfer chamber 12. Subsequently, the first substrate transfer device 13 in the first transfer chamber 12 picks up the wafer 1 from the wafer table 19 and loads it into the first transfer chamber 12. After closing the gate valve 17, the gate valve 35 is opened to allow the first transfer chamber 12 and the first processing furnace 33 to communicate with each other. Subsequently, the first substrate transfer machine 13 carries the wafer 1 from the first transfer chamber 12 into the first processing furnace 33 and transfers it onto the support in the first processing furnace 33. After the gate valve 35 is closed, a substrate processing step for forming a thin film such as a magnetic thin film is performed in the first processing furnace 33 as will be described later.

第1の処理炉33において基板処理工程が完了すると、ゲートバルブ35を開き、第1の基板移載機13によって、第1の処理炉33内から第1の搬送室12内に処理済みのウエハ1を搬出する。第1の処理炉33内からウエハ1を搬出した後、ゲートバルブ35を閉じる。   When the substrate processing step is completed in the first processing furnace 33, the gate valve 35 is opened, and the first substrate transfer machine 13 has processed the wafer into the first transfer chamber 12 from the first processing furnace 33. Unload 1 After unloading the wafer 1 from the first processing furnace 33, the gate valve 35 is closed.

第1の基板移載機13によって第1の処理炉33内から搬出したウエハ1を、第1のクーリングユニット37内へ搬入し、処理済みのウエハ1を冷却する。   The wafer 1 unloaded from the first processing furnace 33 by the first substrate transfer machine 13 is loaded into the first cooling unit 37, and the processed wafer 1 is cooled.

処理済みのウエハ1を冷却している間、予備室15内のウエハ置き台19上に予め準備していたウエハ1を、第1の基板移載機13によって第1の処理炉33内に搬入する。第1の処理炉33のゲートバルブ35を閉じた後、基板処理工程を第1の処理炉33において実施する。   While the processed wafer 1 is cooled, the wafer 1 prepared in advance on the wafer table 19 in the preliminary chamber 15 is carried into the first processing furnace 33 by the first substrate transfer device 13. To do. After the gate valve 35 of the first processing furnace 33 is closed, the substrate processing step is performed in the first processing furnace 33.

第1のクーリングユニット37において予め設定した冷却時間が経過したら、第1の基板移載機13によって、第1のクーリングユニット37内から第1の搬送室12内に冷却済みのウエハ1を搬出する。   When a preset cooling time has elapsed in the first cooling unit 37, the cooled wafer 1 is unloaded from the first cooling unit 37 into the first transfer chamber 12 by the first substrate transfer device 13. .

第1のクーリングユニット37内から第1の搬送室12内に冷却済みのウエハ1を搬出した後、ゲートバルブ18を開く。そして、第1のクーリングユニット37から搬出したウエハ1を予備室16内へ搬送し、ウエハ置き台20上に移載した後、ゲートバルブ18によって予備室16を閉じる。   After the cooled wafer 1 is carried out from the first cooling unit 37 into the first transfer chamber 12, the gate valve 18 is opened. Then, the wafer 1 unloaded from the first cooling unit 37 is transferred into the preliminary chamber 16 and transferred onto the wafer table 20, and then the preliminary chamber 16 is closed by the gate valve 18.

以上の作動を繰り返すことにより、予備室15内に搬入した所定枚数、例えば、25枚のウエハ1を順次処理していく。   By repeating the above operation, a predetermined number of, for example, 25 wafers 1 loaded into the preliminary chamber 15 are sequentially processed.

予備室15内に搬入した全てのウエハ1に対する処理を終了し、全ての処理済みウエハ1を予備室16内に収納して、ゲートバルブ18によって予備室16を閉じる。そして、予備室16内に不活性ガスを供給して略大気圧にする。予備室16内を略大気圧にしたら、ゲートバルブ24を開き、IOステージ32に載置した空のポッド2のキャップ2aをポッドオープナ31によって開く。続いて、第2の搬送室22内の第2の基板移載機25が、ウエハ置き台20上からウエハ1をピックアップして第2の搬送室22内に搬出し、第2の搬送室22におけるウエハ搬入搬出口30を通してポッド2内に収納していく。   The processing for all the wafers 1 loaded into the spare chamber 15 is finished, all the processed wafers 1 are stored in the spare chamber 16, and the spare chamber 16 is closed by the gate valve 18. Then, an inert gas is supplied into the preliminary chamber 16 to make it approximately atmospheric pressure. When the inside of the preliminary chamber 16 is brought to substantially atmospheric pressure, the gate valve 24 is opened, and the cap 2 a of the empty pod 2 placed on the IO stage 32 is opened by the pod opener 31. Subsequently, the second substrate transfer machine 25 in the second transfer chamber 22 picks up the wafer 1 from the wafer table 20 and carries it out into the second transfer chamber 22. Are stored in the pod 2 through the wafer loading / unloading port 30.

25枚の処理済みウエハ1のポッド2内への収納を完了すると、ポッドオープナ31によってポッド2のキャップ2aを閉じる。そして、閉じたポッド2を、IOステージ32上から次の工程へと工程内搬送装置によって搬送する。   When the storage of the 25 processed wafers 1 into the pod 2 is completed, the cap 2a of the pod 2 is closed by the pod opener 31. Then, the closed pod 2 is transferred from the IO stage 32 to the next process by the in-process transfer apparatus.

以上の動作は、第1の処理炉33及び第1のクーリングユニット37を使用する場合を例にして説明したが、第2の処理炉34及び第2のクーリングユニット38を使用する場合についても同様の動作を実施する。なお、上述の連続処理装置では、一方の予備室15を搬入用、他方の予備室16を搬出用としたが、一方の予備室16を搬入用、他方の予備室15を搬出用としてもよい。第1の処理炉33と第2の処理炉34とは、それぞれ同じ処理を行ってもよいし、別の処理を行ってもよい。第1の処理炉33と第2の処理炉34とで別の処理を行う場合、例えば、第1の処理炉33でウエハ1に所定の基板処理を行った後に、続けて、第2の処理炉34で別の基板処理を行ってもよい。また、第1の処理炉33でウエハ1に所定の基板処理を行った後に、第2の処理炉34で別の基板処理を行わない場合においては、第1のクーリングユニット37又は第2のクーリングユニット38を経由するようにしてもよい。また、第1の処理炉33と第2の処理炉34とでの処理で熱処理しない等、必要に応じ、第1のクーリングユニット37又は第2のクーリングユニット38を経由しないようにしてもよい。   The above operation has been described by taking the case where the first processing furnace 33 and the first cooling unit 37 are used as an example, but the same applies to the case where the second processing furnace 34 and the second cooling unit 38 are used. Perform the operation. In the above-described continuous processing apparatus, one spare chamber 15 is used for carrying in and the other spare chamber 16 is used for carrying out. However, one spare chamber 16 may be used for carrying in, and the other spare chamber 15 may be used for carrying out. . The first processing furnace 33 and the second processing furnace 34 may perform the same process, or may perform different processes. In the case where different processing is performed in the first processing furnace 33 and the second processing furnace 34, for example, after the predetermined substrate processing is performed on the wafer 1 in the first processing furnace 33, the second processing is continued. Another substrate processing may be performed in the furnace 34. In the case where another substrate processing is not performed in the second processing furnace 34 after a predetermined substrate processing is performed on the wafer 1 in the first processing furnace 33, the first cooling unit 37 or the second cooling is performed. You may make it go through the unit 38. Further, it may be possible not to pass through the first cooling unit 37 or the second cooling unit 38 as necessary, for example, by performing no heat treatment in the processing in the first processing furnace 33 and the second processing furnace 34.

(3)処理炉の構成
続いて、スパッタリング成膜を実施可能に構成された第1の処理炉33及び第2の処理炉34の構成について、図3、図4及び図5を用いて説明する。なお、第1の処理炉33及び第2の処理炉34の構成はほぼ同一であるため、以下の説明では、第1の処理炉33を例に挙げて説明することとする。
(3) Configuration of Processing Furnace Next, the configuration of the first processing furnace 33 and the second processing furnace 34 configured to be capable of performing the sputtering film formation will be described with reference to FIGS. 3, 4, and 5. . Since the first processing furnace 33 and the second processing furnace 34 have substantially the same configuration, the following description will be given by taking the first processing furnace 33 as an example.

図3は、本発明の第1の実施形態に係る第1の処理炉33の縦断面図である。図4は、本発明の第1の実施形態に係る第1の処理炉33の横断面図である。図5は、本発明の第1の実施形態に係る第1の処理炉33の縦断面図である。   FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the first processing furnace 33 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view of the first processing furnace 33 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the first processing furnace 33 according to the first embodiment of the present invention.

図3、図4及び図5に示すように、第1の処理炉33は、成膜室42及びスパッタリング室41を主に備えた処理室40を備えている。   As shown in FIGS. 3, 4, and 5, the first processing furnace 33 includes a processing chamber 40 mainly including a film forming chamber 42 and a sputtering chamber 41.

(成膜室)
先ず、成膜室42の構成について説明する。成膜室42は、真空容器42a内に形成されている。真空容器42aは、立方体形状に構成されている。真空容器42aは、筐体11における背面壁(図中右側)に隣接して連結されている。真空容器42aの筐体11に隣接した側壁(以下、正面壁とする。)には、成膜室42内にウエハ1を搬送する搬入搬出口43が開設されている。搬入搬出口43は、ゲートバルブ35(図1及び図2参照)によって開閉されるように構成されている。成膜室42内外へのウエハ1の搬送は、上述したように図1に示した第1の基板移載機13によって行われる。そして、ゲートバルブ35を開放することより、第1の搬送室12と成膜室42との間で、ウエハ1を搬送可能となるように構成されている。また、真空容器42aのスパッタリング室41に隣接した側壁(以下、背面壁とする。)には、スパッタリング室41に連通する開口42bが開設されている。開口42bは、図示しないゲートバルブによって開閉可能となっており、スパッタリング室41からのスパッタ粒子98が入射可能に構成されている。なお、成膜室42内のガス雰囲気は、後述するようにスパッタリング室41内を介して排気可能に構成されている。
(Deposition room)
First, the configuration of the film forming chamber 42 will be described. The film forming chamber 42 is formed in the vacuum container 42a. The vacuum vessel 42a is configured in a cubic shape. The vacuum vessel 42a is connected adjacent to the back wall (right side in the figure) of the housing 11. On the side wall (hereinafter referred to as the front wall) adjacent to the housing 11 of the vacuum vessel 42 a, a loading / unloading port 43 for transferring the wafer 1 into the film forming chamber 42 is opened. The carry-in / out port 43 is configured to be opened and closed by a gate valve 35 (see FIGS. 1 and 2). The wafer 1 is transferred into and out of the film forming chamber 42 by the first substrate transfer machine 13 shown in FIG. 1 as described above. Then, the wafer 1 can be transferred between the first transfer chamber 12 and the film forming chamber 42 by opening the gate valve 35. Further, an opening 42 b communicating with the sputtering chamber 41 is formed in a side wall (hereinafter referred to as a back wall) adjacent to the sputtering chamber 41 of the vacuum vessel 42 a. The opening 42b can be opened and closed by a gate valve (not shown) so that sputtered particles 98 from the sputtering chamber 41 can enter. Note that the gas atmosphere in the film forming chamber 42 is configured to be evacuated through the sputtering chamber 41 as described later.

(基板保持部)
成膜室42内には、基板としてのSiで構成されているウエハ1を保持する基板保持部
50が設けられている。基板保持部50は例えば真空チャックや静電チャック等のチャック機構として構成され、基板保持部50の上面(保持面)にウエハ1が保持される。基板保持部50はチルト機構52によって姿勢制御されるように構成されている。そして、基板保持部50に保持されたウエハ1は、水平姿勢(ウエハ1の搬送時、ウエハ1の上面が真空容器42aの天井に向く姿勢)とされるか、或いは垂直姿勢(ウエハ1の上面がターゲット保持部46側に向く姿勢)とされるように構成されている。なお、図3では、基板保持部50が水平姿勢(ウエハ1が水平)となっている様子を点線で示し、基板保持部50が垂直姿勢(ウエハ1が垂直)となっている様子を実線で示している。
(Substrate holder)
In the film forming chamber 42, a substrate holding unit 50 that holds the wafer 1 made of Si as a substrate is provided. The substrate holding unit 50 is configured as a chuck mechanism such as a vacuum chuck or an electrostatic chuck, and the wafer 1 is held on the upper surface (holding surface) of the substrate holding unit 50. The substrate holding unit 50 is configured to be controlled in posture by a tilt mechanism 52. Then, the wafer 1 held on the substrate holding unit 50 is set in a horizontal posture (at the time of transferring the wafer 1, a posture in which the upper surface of the wafer 1 faces the ceiling of the vacuum vessel 42 a) or in a vertical posture (upper surface of the wafer 1. Is a posture facing the target holding unit 46 side). In FIG. 3, the dotted line indicates that the substrate holding unit 50 is in the horizontal posture (the wafer 1 is horizontal), and the solid line indicates that the substrate holding unit 50 is in the vertical posture (the wafer 1 is vertical). Show.

成膜時には、基板保持部50上に載置されるウエハ1の上面(薄膜が成膜される処理面)が、後述するターゲット保持部46に保持されるターゲット群48のうち、いずれか選択された1つのターゲット(所定のターゲットとも呼ぶ)47に対向するように構成されている。そして、ウエハ1の上面に、後述する所定のターゲット47にて発生したスパッタ粒子98が入射されるように構成されている。   At the time of film formation, the upper surface (processing surface on which a thin film is formed) of the wafer 1 placed on the substrate holding unit 50 is selected from a target group 48 held by a target holding unit 46 described later. It is configured to face one target (also called a predetermined target) 47. And it is comprised so that the sputtered particle 98 which generate | occur | produced in the predetermined target 47 mentioned later may inject into the upper surface of the wafer 1. FIG.

基板保持部50は、回動機構51によってウエハ1の主面に対し周方向に回動可能に構成されている。回動機構51及びチルト機構52は、例えばサーボモータ等によって構成されている。なお、回動機構51及びチルト機構52は、コントローラ240によって制御されるようになっている。   The substrate holding unit 50 is configured to be rotatable in the circumferential direction with respect to the main surface of the wafer 1 by a rotation mechanism 51. The rotation mechanism 51 and the tilt mechanism 52 are configured by, for example, a servo motor. The rotation mechanism 51 and the tilt mechanism 52 are controlled by a controller 240.

(スパッタリング室)
スパッタリング室41は、真空容器41a内に形成されている。真空容器41aは、直方体形状に構成されている。真空容器41aは、成膜室42における背面壁に隣接して連結されている。真空容器41aの成膜室42に隣接した側壁(以下、正面壁とする。)には、成膜室42に連通する開口41bが開設されている。開口41bは、図示しないゲートバルブによって開閉可能となっており、スパッタリング室41で発生したスパッタ粒子98を出射可能に構成されている。なお、スパッタリング室41は、後述するように開口41bを介して成膜室42内のガス雰囲気を排気可能に構成されている。スパッタリング室41には、後述するイオン発生部80、ターゲット保持部46及び規制部材保持部100が設けられている。
(Sputtering chamber)
The sputtering chamber 41 is formed in the vacuum vessel 41a. The vacuum vessel 41a is configured in a rectangular parallelepiped shape. The vacuum vessel 41 a is connected adjacent to the back wall in the film formation chamber 42. An opening 41b communicating with the film forming chamber 42 is formed in a side wall (hereinafter referred to as a front wall) adjacent to the film forming chamber 42 of the vacuum vessel 41a. The opening 41b can be opened and closed by a gate valve (not shown), and is configured to be able to emit sputtered particles 98 generated in the sputtering chamber 41. The sputtering chamber 41 is configured to be able to exhaust the gas atmosphere in the film forming chamber 42 through the opening 41b as will be described later. In the sputtering chamber 41, an ion generation unit 80, a target holding unit 46, and a regulating member holding unit 100, which will be described later, are provided.

(ガス排気部)
真空容器41a内の背面壁下部(図4の図中左側)には、排気口53a,53bが形成されている。排気口53aには、配管54aが接続されている。配管54aには、排気ポンプとして例えばクライオポンプ55aが接続されている。また、排気口53bには、配管54bが接続されている。配管54bには、排気ポンプとして例えばターボ分子ポンプ55bが接続されている。スパッタリング室41内は、成膜室42内と共にガス雰囲気が排気されるように構成されている。すなわち、成膜室42の搬入搬出口43を閉じると共に、開口41b,42bを開放することで、成膜室42内及びスパッタリング室41内は、真空排気可能に構成されている。そして、成膜時にはターボ分子ポンプ55bを用い、成膜時以外にはクライオポンプ55aを用いる。これにより、成膜室42内及びスパッタリング室41内は常に高真空の雰囲気が維持され、清浄度が保持される。主に、排気口53a,53b、配管54a,54b及びクライオポンプ55a,ターボ分子ポンプ55bにより、本実施形態に係るガス排気部が構成されている。なお、クライオポンプ55a及びターボ分子ポンプ55bは、コントローラ240によって制御されるようになっている。
(Gas exhaust part)
Exhaust ports 53a and 53b are formed in the lower portion of the back wall in the vacuum vessel 41a (on the left side in FIG. 4). A pipe 54a is connected to the exhaust port 53a. For example, a cryopump 55a is connected to the pipe 54a as an exhaust pump. A pipe 54b is connected to the exhaust port 53b. For example, a turbo molecular pump 55b is connected to the pipe 54b as an exhaust pump. The inside of the sputtering chamber 41 is configured so that the gas atmosphere is exhausted together with the inside of the film forming chamber 42. That is, by closing the loading / unloading port 43 of the film forming chamber 42 and opening the openings 41b and 42b, the inside of the film forming chamber 42 and the inside of the sputtering chamber 41 can be evacuated. A turbo molecular pump 55b is used during film formation, and a cryopump 55a is used during other film formation. Accordingly, a high vacuum atmosphere is always maintained in the film forming chamber 42 and the sputtering chamber 41, and the cleanliness is maintained. The gas exhaust part according to this embodiment is mainly configured by the exhaust ports 53a and 53b, the pipes 54a and 54b, the cryopump 55a, and the turbo molecular pump 55b. The cryopump 55a and the turbo molecular pump 55b are controlled by the controller 240.

(イオン発生部)
真空容器41aの外周下部には、イオン発生部80が設置されている。イオン発生部80は、後述するように例えばArガスのイオン97を発生させ、この発生させたイオン9
7をスパッタリング室41内へ供給するように構成されている。
(Ion generator)
An ion generator 80 is installed in the lower part of the outer periphery of the vacuum vessel 41a. As will be described later, the ion generator 80 generates, for example, Ar gas ions 97, and the generated ions 9
7 is supplied into the sputtering chamber 41.

図3に示すように、イオン発生部80は、筐体81を備えている。筐体81内には、イオン源室82が形成されている。筐体81は、一端(真空容器41aとの接続側とは反対側)が閉塞した円筒形状に形成されている。真空容器41aの側壁下部(筐体81との接続部)には、イオン照射口83が開設されている。イオン照射口83には、イオン発生部80の筐体81の開口が整合されている。筐体81の閉塞壁には、イオン源としての例えばArガスをイオン源室82内に導入(供給)するガス導入管84が接続されている。イオン発生部80の筐体81外周には、磁石85が設置されている。磁石85は、プラズマを閉じ込めるカスプ磁場を筐体81内に生成するように構成されている。   As shown in FIG. 3, the ion generator 80 includes a housing 81. An ion source chamber 82 is formed in the housing 81. The casing 81 is formed in a cylindrical shape with one end (the side opposite to the connection side with the vacuum vessel 41a) closed. An ion irradiation port 83 is opened in the lower portion of the side wall of the vacuum vessel 41a (connection portion with the housing 81). The opening of the casing 81 of the ion generator 80 is aligned with the ion irradiation port 83. A gas introduction pipe 84 for introducing (supplying), for example, Ar gas as an ion source into the ion source chamber 82 is connected to the closed wall of the casing 81. A magnet 85 is installed on the outer periphery of the casing 81 of the ion generator 80. The magnet 85 is configured to generate a cusp magnetic field for confining plasma in the housing 81.

筐体81内の閉塞壁(イオン照射口83の反対側の端部)には、フィラメント86が設置されている。フィラメント86には、フィラメント86に電力を供給するフィラメント電源(直流電源)87が接続されている。フィラメント電源87の陰極は、イオン源室82内にプラズマを形成するアーク電源(直流電源)88の陰極に接続されている。筐体81のイオン照射口83側の端部には、接地電極90と、減速電極92と、加速電極95とが、イオン照射口83側から順に設置されている。接地電極90は、アースに接続されている。減速電極92は、減速電源(直流電源)91の陰極に接続されている。減速電源91の陽極は、アースに接続されている。加速電極95は、抵抗93を介して加速電源(直流電源)94の陽極に接続されている。また、筐体81及びアーク電源88の陽極も加速電源94の陽極に接続されている。加速電源94の陰極はアースに接続されている。   A filament 86 is installed on the closed wall in the casing 81 (the end opposite to the ion irradiation port 83). A filament power source (DC power source) 87 that supplies power to the filament 86 is connected to the filament 86. The cathode of the filament power supply 87 is connected to the cathode of an arc power supply (DC power supply) 88 that forms plasma in the ion source chamber 82. A ground electrode 90, a deceleration electrode 92, and an acceleration electrode 95 are installed in this order from the ion irradiation port 83 side at the end of the housing 81 on the ion irradiation port 83 side. The ground electrode 90 is connected to the ground. The deceleration electrode 92 is connected to the cathode of a deceleration power source (DC power source) 91. The anode of the deceleration power supply 91 is connected to the ground. The acceleration electrode 95 is connected to the anode of an acceleration power source (DC power source) 94 through a resistor 93. The casing 81 and the anode of the arc power supply 88 are also connected to the anode of the acceleration power supply 94. The cathode of the acceleration power supply 94 is connected to the ground.

接地電極90、減速電極92及び加速電極95は、円形の平板形状に形成されている。接地電極90、減速電極92及び加速電極95(以下各電極とも呼ぶ)には、それぞれ、円形の小孔として形成されたイオン97を透過させる透過口96が多数形成されている。なお、フィラメント電源87、アーク電源88、減速電源91及び加速電源94は、コントローラ240によって制御されるようになっている。   The ground electrode 90, the deceleration electrode 92, and the acceleration electrode 95 are formed in a circular flat plate shape. Each of the ground electrode 90, the deceleration electrode 92, and the acceleration electrode 95 (hereinafter also referred to as each electrode) is formed with a large number of transmission ports 96 through which ions 97 formed as circular small holes are transmitted. The filament power supply 87, the arc power supply 88, the deceleration power supply 91, and the acceleration power supply 94 are controlled by the controller 240.

(ターゲット保持部)
真空容器41aの背面壁上部(排気口53a,53bの上側)には、ターゲット保持部46が設けられている。ターゲット保持部46は、ターゲット47を複数配列させたターゲット群48を保持するように構成されている。ターゲット保持部46は、例えば8枚のターゲット47(47A〜47H)で構成されるターゲット群48を保持するターゲット台座45と、ターゲット台座45を回動させるターゲット回動駆動部44と、を備える。
(Target holding part)
A target holding portion 46 is provided on the upper portion of the back wall of the vacuum vessel 41a (above the exhaust ports 53a and 53b). The target holding unit 46 is configured to hold a target group 48 in which a plurality of targets 47 are arranged. The target holding unit 46 includes a target base 45 that holds a target group 48 including, for example, eight targets 47 (47A to 47H), and a target rotation drive unit 44 that rotates the target base 45.

ターゲット台座45は錐形状に構成され、ターゲット台座45の錐面にターゲット47を複数配列させるように構成されている。具体的には、ターゲット台座45は、例えば八角錐台状に構成されている。ターゲット台座45の各側面(8枚の側面)には、ターゲット群48のうち、所定のターゲット47(47A〜47H)のいずれかがそれぞれ保持されるように構成されている。なお、ターゲット保持部46は、八角錐台状に形成される場合に限らず、他の多角錐台状に構成されていてもよい。   The target pedestal 45 is configured in a conical shape, and is configured such that a plurality of targets 47 are arranged on the conical surface of the target pedestal 45. Specifically, the target base 45 is configured in, for example, an octagonal pyramid shape. Each side surface (eight side surfaces) of the target base 45 is configured to hold one of the predetermined targets 47 (47A to 47H) in the target group 48, respectively. In addition, the target holding | maintenance part 46 may be comprised not only in the case where it is formed in an octagonal frustum shape but in other polygonal frustum shapes.

ターゲット回動駆動部44は、サーボモータ等によって構成されている。ターゲット回動駆動部44の回動軸44aは、スパッタリング室41内に回動自在に支持されている。ターゲット回動駆動部44は、ターゲット台座45を回動させることで、ターゲット群48のうち所定のターゲット47をイオン発生部80のイオン照射口83に対向させると共に、基板保持部50に保持されたウエハ1に対向させるように構成されている。これにより、ターゲット台座45を回動させるだけで、イオン発生部80にて発生されるイオン97を、ターゲット群48のうち、所定のターゲット47に照射可能であり、かつ所定のターゲット47で発生したスパッタ粒子98をウエハ1の上面へ照射可能となっている。な
お、ターゲット回動駆動部44は、コントローラ240によって制御されるようになっている。
The target rotation drive unit 44 is configured by a servo motor or the like. A rotation shaft 44 a of the target rotation drive unit 44 is rotatably supported in the sputtering chamber 41. The target rotation drive unit 44 rotates the target pedestal 45 so that the predetermined target 47 in the target group 48 is opposed to the ion irradiation port 83 of the ion generation unit 80 and is held by the substrate holding unit 50. It is configured to face the wafer 1. Thereby, the ions 97 generated by the ion generator 80 can be irradiated to the predetermined target 47 in the target group 48 and generated at the predetermined target 47 only by rotating the target base 45. It is possible to irradiate the upper surface of the wafer 1 with the sputtered particles 98. The target rotation drive unit 44 is controlled by the controller 240.

ターゲット群48の各ターゲット47の材質は、互いに異なる金属や酸化マグネシウム(MgO)等の絶縁材等とすることができ、ウエハ1上に成膜する薄膜の種類に応じて適宜変更される。例えば、ウエハ1上にCoFeB(コバルト、鉄、ボロン)からなる磁性薄膜を成膜する場合には、ターゲット47の材質としてCoFeB合金を用いることができる。また、ウエハ1上にPtFeP(プラチナ、鉄、りん)からなる磁性薄膜を成膜する場合には、ターゲット47の材質としてPtFeP合金を用いることができる。また、薄膜の種類によっては、ターゲット47の材質として、上述の三元系の合金にさらにCuやNi等を混合した四元又は五元系合金を用いても良い。また、ターゲット47の材質として、Fe、Cu及びNi等の単体を用いてもよい。また、ターゲット47を、例えばCoやPt等からなる部材上にFeP合金チップ、FeCu合金チップ、FeNi合金チップ、FeCuP合金チップ、FeNiP合金チップ等の合金チップのうち少なくとも1種のチップを所定の組成割合となるようにして載せた複合ターゲットとして構成してもよい。なお、ターゲット47の材質としては、単体のTa(タンタル)、Ti(チタン)、Ru(ルテニウム)等を用いても勿論構わないし、2元系のNiFe(ニッケル、鉄)、CoFe(コバルト、鉄)、MnIr(マンガン、イリジウム)を用いても構わない。   The material of each target 47 in the target group 48 can be a different metal, an insulating material such as magnesium oxide (MgO), or the like, and is appropriately changed according to the type of thin film formed on the wafer 1. For example, when a magnetic thin film made of CoFeB (cobalt, iron, boron) is formed on the wafer 1, a CoFeB alloy can be used as the material of the target 47. When a magnetic thin film made of PtFeP (platinum, iron, phosphorus) is formed on the wafer 1, a PtFeP alloy can be used as the material of the target 47. Depending on the type of thin film, the target 47 may be made of a quaternary or quaternary alloy obtained by further mixing Cu, Ni, or the like with the above ternary alloy. Further, as a material of the target 47, a simple substance such as Fe, Cu, or Ni may be used. Further, the target 47 is made of, for example, an alloy chip such as an FeP alloy chip, an FeCu alloy chip, an FeNi alloy chip, an FeCuP alloy chip, or an FeNiP alloy chip on a member made of Co or Pt with a predetermined composition. You may comprise as a composite target mounted so that it may become a ratio. Of course, the target 47 may be made of Ta (tantalum), Ti (titanium), Ru (ruthenium) or the like, or may be binary NiFe (nickel, iron), CoFe (cobalt, iron). ), MnIr (manganese, iridium) may be used.

なお、ターゲット台座45は、それぞれ隣接する各ターゲット47を互いに離間して保持するように構成されている。これにより、イオン供給部80からのイオン97が、隣接するターゲット47に同時に照射されてしまうことを防止可能である。さらに、複数種のスパッタ粒子98が同時に発生してウエハ1に照射されてしまうことを防止可能である。また、ターゲット47間での材質混合によって発生する混合したスパッタ粒子98によりウエハ1上に成膜される薄膜の膜質低下を防止可能である。なお、ターゲット47間に仕切り板(図示しない)を設けてターゲット47間におけるイオン97又はスパッタ粒子98の混入を防止するように構成してもよい。   The target pedestal 45 is configured to hold the adjacent targets 47 so as to be separated from each other. Thereby, it is possible to prevent the ions 97 from the ion supply unit 80 from being simultaneously irradiated to the adjacent target 47. Furthermore, it is possible to prevent a plurality of types of sputtered particles 98 from being simultaneously generated and irradiated onto the wafer 1. Further, it is possible to prevent deterioration of the film quality of the thin film formed on the wafer 1 by the mixed sputtered particles 98 generated by mixing the materials between the targets 47. Note that a partition plate (not shown) may be provided between the targets 47 to prevent the mixing of ions 97 or sputtered particles 98 between the targets 47.

(規制部材保持部)
真空容器41aの正面壁上部(開口41bの上側)には、規制部材保持部100が設けられている。規制部材保持部100は、スパッタ粒子98のウエハ1上への入射を規制する規制部材101を複数保持するように構成されている。規制部材保持部100は、規制部材101を複数、例えば8枚の規制部材101(101A〜101H)を配列させる規制部材台座102と、規制部材台座102を回動させる規制部材回動駆動部103と、を備える。規制部材回動駆動部103は、サーボモータ等によって構成されている。規制部材回動駆動部103の回動軸103aは、スパッタリング室41内に回動自在に支持されている。また、規制部材保持部100の回動軸103aとターゲット保持部46の回動軸44aとが平行となるように構成されている。規制部材回動駆動部103は、ターゲット回動駆動部44の回動に同期して規制部材台座102を回動させるように構成されている。これにより、規制部材保持部100は、所定のターゲット47に応じた所定の規制部材101(101A〜101H)をウエハ1と所定のターゲット47との間に挿入可能となっている。なお、規制部材回動駆動部103は、コントローラ240によって制御されるようになっている。
(Regulating member holding part)
A regulating member holding part 100 is provided at the upper part of the front wall of the vacuum vessel 41a (above the opening 41b). The regulating member holding unit 100 is configured to hold a plurality of regulating members 101 that regulate the incidence of the sputtered particles 98 on the wafer 1. The restricting member holding part 100 includes a restricting member base 102 for arranging a plurality of restricting members 101, for example, eight restricting members 101 (101A to 101H), and a restricting member rotation driving part 103 for rotating the restricting member base 102. . The restricting member rotation drive unit 103 is configured by a servo motor or the like. A rotation shaft 103 a of the regulating member rotation drive unit 103 is rotatably supported in the sputtering chamber 41. Further, the rotation shaft 103a of the restricting member holding unit 100 and the rotation shaft 44a of the target holding unit 46 are configured to be parallel to each other. The restriction member rotation drive unit 103 is configured to rotate the restriction member base 102 in synchronization with the rotation of the target rotation drive unit 44. Accordingly, the restriction member holding unit 100 can insert a predetermined restriction member 101 (101 </ b> A to 101 </ b> H) corresponding to the predetermined target 47 between the wafer 1 and the predetermined target 47. The restricting member rotation driving unit 103 is controlled by the controller 240.

規制部材101は、規制部材保持部100の回動により、所定のターゲット47からのスパッタ粒子98の入射経路の一部を遮蔽するように挿入される。図6は、本発明の第1の実施形態に係るターゲット47側からウエハ1を見た概略図である。図6に示すように、規制部材101は、ウエハ1上の一部を遮蔽するようにウエハ1と所定のターゲット47との間に挿入され、スパッタ粒子98の入射経路の一部を遮蔽する。これにより、規制部材101は、スパッタ粒子98のウエハ1上への入射量を部分的に低減させることがで
きる。
The regulating member 101 is inserted so as to shield a part of the incident path of the sputtered particles 98 from the predetermined target 47 by the rotation of the regulating member holding unit 100. FIG. 6 is a schematic view of the wafer 1 as viewed from the target 47 side according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the regulating member 101 is inserted between the wafer 1 and the predetermined target 47 so as to shield a part on the wafer 1, and shields a part of the incident path of the sputtered particles 98. Thereby, the regulating member 101 can partially reduce the incident amount of the sputtered particles 98 on the wafer 1.

なお、規制部材101の形状又は大きさは、ターゲット47の材質等によって適宜調整されている。例えば、ターゲット47の材質によっては、ウエハ1上に入射するスパッタ粒子98の放射特性が異なり、ウエハ1上へのスパッタ粒子98の入射量が面内で不均一になってしまうことがある。そして、成膜する薄膜の膜厚が、ウエハ1の外周部で厚く、ウエハ1の中心部付近で薄くなってしまうことがある(図8参照)。係る場合、規制部材101の形状を、ウエハ1の外周部付近に挿入される部位の幅を広く、ウエハ1の中心部付近に挿入される部位の幅を狭く構成する。これにより、ウエハ1の外周部付近への入射量とウエハ1の中心部付近への入射量とを均等化させ、(ウエハ1へのスパッタ粒子98の入射量の面内均一性を向上させ)、薄膜の面内膜厚均一性を向上させることができる。また例えば、ターゲット47の材質によっては、成膜した薄膜の膜厚が、ウエハ1の外周部で薄く、ウエハ1の中心部付近で厚くなってしまうことがある。係る場合、規制部材101の形状を、ウエハ1の外周部付近に挿入される部位の幅を狭く、ウエハ1の中心部付近に挿入される部位の幅を広く構成する。これにより、ウエハ1へのスパッタ粒子98の入射量の面内均一性を向上させ、薄膜の面内膜厚均一性を向上させることができる。   The shape or size of the regulating member 101 is appropriately adjusted depending on the material of the target 47 and the like. For example, depending on the material of the target 47, the radiation characteristics of the sputtered particles 98 incident on the wafer 1 are different, and the incident amount of the sputtered particles 98 on the wafer 1 may become uneven in the plane. And the film thickness of the thin film to form into a film may become thick in the outer peripheral part of the wafer 1, and may become thin near the center part of the wafer 1 (refer FIG. 8). In this case, the shape of the regulating member 101 is configured such that the width of the portion inserted near the outer peripheral portion of the wafer 1 is wide and the width of the portion inserted near the center portion of the wafer 1 is narrow. As a result, the incident amount near the outer periphery of the wafer 1 and the incident amount near the center of the wafer 1 are equalized (in-plane uniformity of the incident amount of the sputtered particles 98 on the wafer 1 is improved). In-plane film thickness uniformity of the thin film can be improved. For example, depending on the material of the target 47, the film thickness of the formed thin film may be thin at the outer peripheral portion of the wafer 1 and thick near the center of the wafer 1. In such a case, the shape of the regulating member 101 is configured such that the width of the portion inserted near the outer periphery of the wafer 1 is narrow and the width of the portion inserted near the center of the wafer 1 is wide. Thereby, the in-plane uniformity of the incident amount of the sputtered particles 98 on the wafer 1 can be improved, and the in-plane film thickness uniformity of the thin film can be improved.

なお、規制部材101は、例えば石英(SiO)や炭化珪素(SiC)等の非金属材料により構成することができる。かかる場合、ウエハ1や処理室40内の金属汚染を抑制できる。また、規制部材101は、スパッタリングされにくい材料、例えばW(タングステン)等により構成してもよい。 The regulating member 101 can be made of a non-metallic material such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC). In such a case, metal contamination in the wafer 1 and the processing chamber 40 can be suppressed. Further, the regulating member 101 may be made of a material that is difficult to be sputtered, such as W (tungsten).

(4)基板処理工程
次に、磁気抵抗素子メモリ等の半導体装置の製造工程の一工程として実施される基板処理工程を、図7のフローチャートに従って、主に図3〜図5を参照しながら説明する。本工程では、ウエハ1上にCoFeB薄膜、MgO薄膜、Ru薄膜を順に積層するように成膜する。図7は、本発明の第1の実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。基板処理工程は、上記構成に係る基板処理装置により実施される。
(4) Substrate Processing Step Next, a substrate processing step that is performed as a step of manufacturing a semiconductor device such as a magnetoresistive element memory will be described according to the flowchart of FIG. 7 mainly with reference to FIGS. To do. In this step, a CoFeB thin film, a MgO thin film, and a Ru thin film are deposited on the wafer 1 in this order. FIG. 7 is a flowchart showing a substrate processing process according to the first embodiment of the present invention. The substrate processing step is performed by the substrate processing apparatus according to the above configuration.

(ウエハを搬入する工程(ステップS1))
まず、予め所定の圧力に減圧した成膜室42内に搬入搬出口43からウエハ1を搬入し、水平姿勢の基板保持部50上に載置する。
(Process for loading wafer (step S1))
First, the wafer 1 is loaded from the loading / unloading port 43 into the film forming chamber 42 previously depressurized to a predetermined pressure, and placed on the substrate holding unit 50 in a horizontal posture.

(ウエハを保持する工程(ステップS2))
基板保持部50は、所定のターゲット47にて発生したスパッタ粒子98が入射されるようにウエハ1をチャックして位置決め保持する。そして、図3〜図5に示すように、基板保持部50をチルト機構52によって垂直姿勢(ウエハ1の上面がターゲット保持部46側に向く姿勢)にする。続いて、基板保持部50を回動機構51によって回動させウエハ1を回動させる。なお、ウエハ1の回転は、後述するウエハ搬出工程時まで継続する。
(Process for holding wafer (step S2))
The substrate holder 50 chucks and holds the wafer 1 so that the sputtered particles 98 generated by the predetermined target 47 are incident thereon. Then, as shown in FIGS. 3 to 5, the substrate holding unit 50 is brought into a vertical posture (a posture in which the upper surface of the wafer 1 faces the target holding unit 46) by the tilt mechanism 52. Subsequently, the substrate holding unit 50 is rotated by the rotation mechanism 51 to rotate the wafer 1. The rotation of the wafer 1 is continued until a wafer unloading process described later.

続いて、搬入搬出口43をゲートバルブ35(図1及び図2参照)によって閉じた後、スパッタリング室41内及び成膜室42内をクライオポンプ55a及びターボ分子ポンプ55bによって真空引きし、室内を例えば0.1〜0.01Paに減圧する。   Subsequently, after the loading / unloading port 43 is closed by the gate valve 35 (see FIG. 1 and FIG. 2), the inside of the sputtering chamber 41 and the film forming chamber 42 are evacuated by the cryopump 55a and the turbo molecular pump 55b, For example, the pressure is reduced to 0.1 to 0.01 Pa.

(CoFeB薄膜を成膜する工程)
続いて、以下のステップ3〜6を実施することで、ウエハ1上にCoFeB薄膜を成膜する。
(Step of forming a CoFeB thin film)
Subsequently, a CoFeB thin film is formed on the wafer 1 by performing the following steps 3 to 6.

(ターゲット群を回動させる工程(ステップS3))
そして、ターゲット回動駆動部44によってターゲット台座45を所定の角度だけ回動
させてターゲット群48を回動させ、所定のターゲット47、例えばCoFeB合金からなるターゲット47(CoFeBターゲットとも呼ぶ)を、イオン発生部80のイオン照射口83に対向させると共に、基板保持部50に保持されたウエハ1の上面に対向させる。
(Step of rotating the target group (step S3))
Then, the target pedestal 45 is rotated by a predetermined angle by the target rotation driving unit 44 to rotate the target group 48, and a predetermined target 47, for example, a target 47 made of a CoFeB alloy (also referred to as a CoFeB target) is ionized. It is made to oppose the ion irradiation port 83 of the generation | occurrence | production part 80, and is made to oppose the upper surface of the wafer 1 hold | maintained at the board | substrate holding | maintenance part 50. FIG.

(規制部材を挿入させる工程(ステップS4))
次に、規制部材回動駆動部103によって規制部材台座102を所定の角度だけ回動させ、所定のターゲット47に応じた所定の規制部材101をウエハ1と所定のターゲット47との間に挿入させる。規制部材101は、ウエハ1上の一部を遮蔽するようにウエハ1と所定のターゲット47との間に挿入され、スパッタ粒子98の入射経路の一部を遮蔽する。これにより、規制部材101は、後述するステップS6にて発生させるスパッタ粒子98のウエハ1上への入射量を部分的に低減させることができる。
(Step of inserting the regulating member (step S4))
Next, the restriction member rotation drive unit 103 rotates the restriction member base 102 by a predetermined angle, and the predetermined restriction member 101 corresponding to the predetermined target 47 is inserted between the wafer 1 and the predetermined target 47. . The regulating member 101 is inserted between the wafer 1 and the predetermined target 47 so as to shield a part on the wafer 1, and shields a part of the incident path of the sputtered particles 98. Thereby, the restricting member 101 can partially reduce the incident amount of the sputtered particles 98 generated on the wafer 1 in step S6 described later.

(イオンを発生させる工程(ステップS5))
続いて、イオン発生部80にてArガスをプラズマ化し、Arのイオン97を発生させる。具体的には、ガス導入管84からイオン発生部80のイオン源室82内にArガスを所定の流量、例えば2〜20sccmで供給する。そして、フィラメント電源87をONにし、フィラメント86から熱電子を放出させる。そして、アーク電源88をONにし、イオン源室82内で電子を移動させてAr原子に衝突させ、イオン源室82内に供給されたArガスをプラズマ化させる。そして、減速電源91及び加速電源94をONとし、加速電極95をプラス電位、減速電極92をマイナス電位とする。その結果、加速電極95、減速電極92及び接地電極90の電位差から生じる電界により、Arイオン97を透過口96群から成膜室42内に向けて引き出してイオン97(イオンビーム)を発生させる。なお、減速電極92と接地電極90との間の電位差は、スパッタリング室41内にある電子がイオン源室82内に入り込むのを阻止する役目を果たす。
(Step of generating ions (step S5))
Subsequently, the Ar gas is converted into plasma by the ion generator 80 to generate Ar ions 97. Specifically, Ar gas is supplied from the gas introduction tube 84 into the ion source chamber 82 of the ion generator 80 at a predetermined flow rate, for example, 2 to 20 sccm. Then, the filament power supply 87 is turned on, and thermoelectrons are emitted from the filament 86. Then, the arc power supply 88 is turned on, electrons are moved in the ion source chamber 82 to collide with Ar atoms, and the Ar gas supplied into the ion source chamber 82 is turned into plasma. Then, the deceleration power supply 91 and the acceleration power supply 94 are turned on, the acceleration electrode 95 is set to a positive potential, and the deceleration electrode 92 is set to a negative potential. As a result, an Ar ion 97 is drawn out from the transmission port 96 group into the film forming chamber 42 by an electric field generated by a potential difference between the acceleration electrode 95, the deceleration electrode 92, and the ground electrode 90 to generate ions 97 (ion beams). The potential difference between the deceleration electrode 92 and the ground electrode 90 serves to prevent electrons in the sputtering chamber 41 from entering the ion source chamber 82.

(成膜工程(ステップS6))
イオン発生部80から透過口96群を介して成膜室42内に向けて引き出されたイオン97は、所定のターゲット47(ここではCoFeB合金からなるターゲット)に照射される。すると、CoFeB合金を構成する分子等のスパッタ粒子98が所定のターゲット47(CoFeBターゲット)から飛び出す。そして、飛び出したスパッタ粒子98がウエハ1の上面に入射して吸着(堆積)し、ウエハ1の上面に、例えば磁性薄膜であるCoFeB薄膜が成膜される。
(Film formation process (step S6))
Ions 97 drawn from the ion generator 80 into the film forming chamber 42 through the transmission port 96 group are irradiated to a predetermined target 47 (here, a target made of a CoFeB alloy). Then, sputtered particles 98 such as molecules constituting the CoFeB alloy jump out of the predetermined target 47 (CoFeB target). Then, the sputtered particles 98 that have jumped out enter the upper surface of the wafer 1 and are adsorbed (deposited), and a CoFeB thin film, for example, a magnetic thin film is formed on the upper surface of the wafer 1.

なお、上述したように、ターゲット47の材質によっては、ウエハ1に入射するスパッタ粒子98の放射特性が異なり、ウエハ1へのスパッタ粒子98の入射量が面内で不均一になってしまうことがある。そして、成膜する薄膜の膜厚が、ウエハ1の外周部で厚く、ウエハ1の中心部付近で薄くなってしまうことがある(図8参照)。   As described above, depending on the material of the target 47, the radiation characteristics of the sputtered particles 98 incident on the wafer 1 are different, and the incident amount of the sputtered particles 98 on the wafer 1 may become uneven in the plane. is there. And the film thickness of the thin film to form into a film may become thick in the outer peripheral part of the wafer 1, and may become thin near the center part of the wafer 1 (refer FIG. 8).

これに対し本実施形態では、ステップS4において、所定のターゲット47に応じた所定の規制部材101を、ウエハ1と所定のターゲット47との間に予め挿入するようにしている。そして、規制部材101の形状又は大きさは、ターゲット47の材質等によって適宜調整するようにしている。すなわち、CoFeB薄膜の膜厚が、ウエハ1の外周部で厚く、ウエハ1の中心部付近で薄くなってしまう場合には、ウエハ1とターゲット47(CoFeBターゲット)との間に挿入する規制部材101の形状を、ウエハ1の外周部付近に挿入される部位の幅を広く、ウエハ1の中心部付近に挿入される部位の幅を狭く構成するようにしている。これにより、ウエハ1の外周部付近への入射量とウエハ1の中心部付近への入射量とを均等化させ、(ウエハ1へのスパッタ粒子98の入射量の面内均一性を向上させ)、CoFeB薄膜の面内膜厚均一性を向上させることができる。   On the other hand, in the present embodiment, in step S4, a predetermined regulating member 101 corresponding to the predetermined target 47 is inserted between the wafer 1 and the predetermined target 47 in advance. The shape or size of the regulating member 101 is appropriately adjusted depending on the material of the target 47 and the like. That is, when the thickness of the CoFeB thin film is thick at the outer peripheral portion of the wafer 1 and thin near the center portion of the wafer 1, the regulating member 101 inserted between the wafer 1 and the target 47 (CoFeB target). The width of the portion inserted near the outer peripheral portion of the wafer 1 is widened and the width of the portion inserted near the center portion of the wafer 1 is narrowed. As a result, the incident amount near the outer periphery of the wafer 1 and the incident amount near the center of the wafer 1 are equalized (in-plane uniformity of the incident amount of the sputtered particles 98 on the wafer 1 is improved). In-plane film thickness uniformity of the CoFeB thin film can be improved.

また、ターゲット47を互いに離間して保持しているので、イオン供給部80からのイオン97が、隣接するターゲット47に同時に照射されてしまうことを防止可能である。そして、複数種のスパッタ粒子98が同時に発生してウエハ1に照射されてしまうことを防止可能である。また、ターゲット47間での材質混合によって発生する混合したスパッタ粒子98によりウエハ1上に成膜される薄膜の膜質低下を防止可能である。   Further, since the targets 47 are held apart from each other, it is possible to prevent the ions 97 from the ion supply unit 80 from being simultaneously irradiated to the adjacent targets 47. It is possible to prevent a plurality of types of sputtered particles 98 from being simultaneously generated and irradiated onto the wafer 1. Further, it is possible to prevent deterioration of the film quality of the thin film formed on the wafer 1 by the mixed sputtered particles 98 generated by mixing the materials between the targets 47.

所定時間(例えば30〜180秒)が経過し、ウエハ1の上面に所望の膜厚のCoFeB薄膜を形成したら、イオン発生部80によるイオン97の供給を停止し、成膜工程を終了する。   When a predetermined time (for example, 30 to 180 seconds) elapses and a CoFeB thin film having a desired film thickness is formed on the upper surface of the wafer 1, the supply of ions 97 by the ion generator 80 is stopped, and the film forming process is ended.

(MgO薄膜を成膜する工程)
続いて、上述のステップS3〜S6を再び実施することで、他の薄膜、例えば絶縁薄膜であるMgO薄膜をCoFeB薄膜上に積層するように成膜する(ステップS7で「No」の場合)。
(Process for forming MgO thin film)
Subsequently, the above-described steps S3 to S6 are performed again, so that another thin film, for example, an MgO thin film that is an insulating thin film is deposited on the CoFeB thin film (in the case of “No” in step S7).

具体的には、ターゲット回動駆動部44によりターゲット台座45を所定の角度だけ再び回動させ、MgOからなるターゲット47(MgOターゲットとも呼ぶ)を、イオン照射口83に対向させると共に、ウエハ1の上面に対向させる(ステップS3)。そして、規制部材回動駆動部103により規制部材台座102を所定の角度だけ再び回動させ、MgOターゲットに応じた所定の規制部材101を、ウエハ1とMgOターゲットとの間に挿入させる(ステップS4)。次に、イオン発生部80にてArのイオン97を発生させ、このArのイオン97をMgOターゲットに照射させる(ステップS5)。そして、MgOターゲットから飛び出したスパッタ粒子98がウエハ1の上面に入射し、ウエハ1のCoFeB薄膜上にMgO薄膜が成膜される(ステップS6)。   Specifically, the target pedestal 45 is rotated again by a predetermined angle by the target rotation driving unit 44 so that the target 47 made of MgO (also referred to as MgO target) is opposed to the ion irradiation port 83 and the wafer 1 It is made to oppose to an upper surface (step S3). Then, the restriction member rotation drive unit 103 rotates the restriction member base 102 again by a predetermined angle, and the predetermined restriction member 101 corresponding to the MgO target is inserted between the wafer 1 and the MgO target (step S4). ). Next, Ar ions 97 are generated in the ion generator 80, and the ArO 97 is irradiated to the MgO target (step S5). Then, the sputtered particles 98 that have jumped out of the MgO target are incident on the upper surface of the wafer 1, and an MgO thin film is formed on the CoFeB thin film on the wafer 1 (step S6).

(Ru薄膜を成膜する工程)
続いて、上述のステップS3〜S6を再び実施することで、他の薄膜、例えば非磁性薄膜であるRu薄膜をMgO薄膜上に積層するように成膜する(ステップS7で「No」の場合)。
(Step of forming a Ru thin film)
Subsequently, by performing the above steps S3 to S6 again, another thin film, for example, a Ru thin film that is a nonmagnetic thin film is deposited on the MgO thin film (in the case of “No” in step S7). .

具体的には、ターゲット回動駆動部44によりターゲット台座45を所定の角度だけ再び回動させ、Ruからなるターゲット47(Ruターゲットとも呼ぶ)を、イオン照射口83に対向させると共に、ウエハ1の上面に対向させる(ステップS3)。そして、規制部材回動駆動部103により規制部材台座102を所定の角度だけ再び回動させ、Ruターゲットに応じた所定の規制部材101を、ウエハ1とRuーゲットとの間に挿入させる(ステップS4)。次に、イオン発生部80にてArのイオン97を発生させ、このArのイオン97をRuターゲットに照射させる(ステップS5)。そして、Ruターゲットから飛び出したスパッタ粒子98がウエハ1の上面に入射し、ウエハ1のMgO薄膜上にRu薄膜が成膜される(ステップS6)。   Specifically, the target pedestal 45 is rotated again by a predetermined angle by the target rotation driving unit 44 so that the target 47 (also referred to as Ru target) made of Ru is opposed to the ion irradiation port 83 and the wafer 1 It is made to oppose the upper surface (step S3). Then, the restriction member rotation drive unit 103 rotates the restriction member base 102 again by a predetermined angle, and the predetermined restriction member 101 corresponding to the Ru target is inserted between the wafer 1 and the Ru target (step S4). ). Next, Ar ions 97 are generated by the ion generation unit 80, and the Ru target 97 is irradiated with the Ar ions 97 (step S5). Then, the sputtered particles 98 jumping out from the Ru target are incident on the upper surface of the wafer 1, and a Ru thin film is formed on the MgO thin film of the wafer 1 (step S6).

(ウエハ搬出工程(ステップS8))
そして、次に成膜する薄膜がなく終了する場合(ステップS7で「Yes」の場合)は、スパッタリング室41内及び成膜室42内にパージガスとしてArガスを供給しつつ、スパッタリング室41内及び成膜室42内のガス雰囲気を排気する。所定時間が経過したら、回動機構51を停止してウエハ1の回転を停止する。そして、ウエハ1を搬出して基板処理工程を終了する。その後、ゲートバルブ35(図1及び図2参照)によって搬入搬出口43を開放し、基板保持部50に保持した処理済みのウエハ1を搬入搬出口43から搬出する。
(Wafer Unloading Step (Step S8))
Then, when there is no thin film to be formed next and the process is finished (in the case of “Yes” in step S7), while Ar gas is supplied as a purge gas into the sputtering chamber 41 and the film forming chamber 42, The gas atmosphere in the film formation chamber 42 is exhausted. When the predetermined time has elapsed, the rotation mechanism 51 is stopped and the rotation of the wafer 1 is stopped. Then, the wafer 1 is unloaded and the substrate processing step is completed. Thereafter, the loading / unloading port 43 is opened by the gate valve 35 (see FIGS. 1 and 2), and the processed wafer 1 held in the substrate holding unit 50 is unloaded from the loading / unloading port 43.

(5)本実施形態に係る効果
本実施形態によれば以下に示す1つ又は複数の効果を奏する。
(5) Effects according to the present embodiment According to the present embodiment, the following one or more effects are achieved.

(a)本実施形態によれば、スパッタ粒子98のウエハ1上への入射を規制する規制部材101を複数保持し、所定のターゲット47に応じた所定の規制部材101をウエハ1と所定のターゲット47との間に挿入させる規制部材保持部100を備えている。そして、成膜の際にターゲット回動駆動部44によりターゲット台座45を所定の角度だけ回動させて所定のターゲット47を選択し、さらに規制部材回動駆動部103により規制部材台座102を所定の角度だけ回動させ、所定の規制部材101をウエハ1と所定のターゲット47との間に挿入している。これにより、所定のターゲット47に応じてウエハ1に入射されるスパッタ粒子98が規制され、ウエハ1上に成膜される薄膜の面内膜厚の均一性を向上させることができる。 (A) According to the present embodiment, the plurality of regulating members 101 that regulate the incidence of the sputtered particles 98 on the wafer 1 are held, and the predetermined regulating member 101 corresponding to the predetermined target 47 is attached to the wafer 1 and the predetermined target. 47 is provided with a restricting member holding part 100 inserted between them. During film formation, the target rotation drive unit 44 rotates the target pedestal 45 by a predetermined angle to select a predetermined target 47, and the restriction member rotation drive unit 103 moves the restriction member pedestal 102 to a predetermined value. The predetermined restricting member 101 is inserted between the wafer 1 and the predetermined target 47 by being rotated by an angle. Thereby, the sputtered particles 98 incident on the wafer 1 are regulated according to the predetermined target 47, and the in-plane film thickness uniformity of the thin film formed on the wafer 1 can be improved.

(b)本実施形態によれば、所定のターゲット47からのスパッタ粒子98の入射経路の一部を遮蔽するように、規制部材101の形状をターゲット47の材質に応じて適宜調整している。例えば、ウエハ1の外周部の膜厚が厚く中心部付近の膜厚が薄いMgO薄膜の面内均一性を向上させようとする場合、ウエハ1の中心部付近で幅が狭く、ウエハ1の外周部付近で幅が広い形状の規制部材101を用いている。また、例えば、ウエハ1の上部側の膜厚が厚く下部側の膜厚が薄いCoFeB薄膜の面内均一性を向上させようとする場合、ウエハ1の上部側付近で幅が狭く下部側付近で幅が広い形状の規制部材101を用いている。これにより、スパッタ粒子98のウエハ1上への入射量を低減させることができる。その結果、ウエハ1上に成膜される薄膜の面内膜厚の均一性を向上させることができる。   (B) According to the present embodiment, the shape of the regulating member 101 is appropriately adjusted according to the material of the target 47 so as to shield a part of the incident path of the sputtered particles 98 from the predetermined target 47. For example, when trying to improve the in-plane uniformity of a MgO thin film with a thick film at the outer periphery of the wafer 1 and a thin film near the center, the width is narrow near the center of the wafer 1 and the outer periphery of the wafer 1 is reduced. The regulating member 101 having a wide shape near the portion is used. Also, for example, when trying to improve the in-plane uniformity of a CoFeB thin film having a thick upper portion and a lower lower portion, the width is narrow near the upper portion of the wafer 1 and near the lower portion. A regulating member 101 having a wide shape is used. Thereby, the incident amount of the sputtered particles 98 on the wafer 1 can be reduced. As a result, the uniformity of the in-plane film thickness of the thin film formed on the wafer 1 can be improved.

なお、参考までに、ターゲット47の材質の違いによる薄膜の面内膜厚分布の均一性の例を図8に示す。図8は、ターゲット材質としてTa(タンタル),CoFeB(コバルト、鉄、ボロン),Ti(チタン),MgO(酸化マグネシウム),NiFe(ニッケル、鉄),CoFe(コバルト、鉄),Ru(ルテニウム),MnIr(マンガン、イリジウム)を選択した際の、材質の違いによる薄膜の面内膜厚分布の均一性の具体例を示す図である。なお、図8では、ウエハ1上に形成される薄膜の膜厚を色の濃さでそれぞれ示している。図8では、薄膜の膜厚に応じて色が異なるように表示している。一例を挙げると、例えば絶縁薄膜であるMgO薄膜では、面内均一性が±2.3%であり、ウエハ1の外周部の膜厚が厚く中心部付近の膜厚が薄く形成されている。また、磁性薄膜であるCoFeB薄膜では、面内均一性が±1.2%であり、ウエハ1の上部側の膜厚が厚く下部側の膜厚が薄く形成されている。このようにターゲット47の材質が異なると、このターゲット47からのスパッタ粒子98によりウエハ1上に成膜される薄膜の膜厚分布が異なってしまう。これは、ターゲット材質によって、ターゲット47の放射特性が異なる、すなわち、スパッタ粒子98の入射量がウエハ1面内に亘り均一でないことによる。   For reference, an example of the uniformity of the in-plane film thickness distribution of the thin film depending on the material of the target 47 is shown in FIG. FIG. 8 shows Ta (tantalum), CoFeB (cobalt, iron, boron), Ti (titanium), MgO (magnesium oxide), NiFe (nickel, iron), CoFe (cobalt, iron), Ru (ruthenium) as target materials. , MnIr (manganese, iridium) is a diagram showing a specific example of the uniformity of the in-plane film thickness distribution of the thin film due to the difference in material. In FIG. 8, the film thickness of the thin film formed on the wafer 1 is shown by color intensity. In FIG. 8, the colors are displayed differently depending on the thickness of the thin film. For example, an MgO thin film, which is an insulating thin film, for example, has an in-plane uniformity of ± 2.3%, and the wafer 1 has a thick outer peripheral portion and a thin central portion. In addition, the CoFeB thin film, which is a magnetic thin film, has in-plane uniformity of ± 1.2%, and the film thickness on the upper side of the wafer 1 is thick and the film thickness on the lower side is thin. Thus, when the material of the target 47 is different, the film thickness distribution of the thin film formed on the wafer 1 is different due to the sputtered particles 98 from the target 47. This is because the radiation characteristic of the target 47 differs depending on the target material, that is, the incident amount of the sputtered particles 98 is not uniform over the surface of the wafer 1.

これに対し、本実施形態では、所定のターゲット47に応じた所定の形状の規制部材101を、ウエハ1と所定のターゲット47との間に挿入させるように構成されている。そして、規制部材101の形状、大きさが、所定のターゲット47に応じて適宜調整されるように構成されている。例えば、ウエハ1の外周部の膜厚が厚く中心部付近の膜厚が薄いMgO薄膜の面内均一性を向上させようとする場合、ウエハ1の中心部付近で幅が狭く、ウエハ1の外周部付近で幅が広い形状の規制部材101を用いるとよい。また、例えば、ウエハ1の上部側の膜厚が厚く下部側の膜厚が薄いCoFeB薄膜の面内均一性を向上させようとする場合、ウエハ1の上部側付近で幅が狭く下部側付近で幅が広い形状の規制部材101を用いるとよい。これにより、ターゲット47の放射特性に応じてウエハ1に入射されるスパッタ粒子98が規制され、ウエハ1上に成膜される薄膜の面内膜厚の均一性を向上させることができる。   On the other hand, in this embodiment, a regulating member 101 having a predetermined shape corresponding to the predetermined target 47 is configured to be inserted between the wafer 1 and the predetermined target 47. Then, the shape and size of the regulating member 101 are configured to be adjusted as appropriate according to the predetermined target 47. For example, when trying to improve the in-plane uniformity of a MgO thin film with a thick film at the outer periphery of the wafer 1 and a thin film near the center, the width is narrow near the center of the wafer 1 and the outer periphery of the wafer 1 is reduced. It is preferable to use a regulating member 101 having a wide shape near the portion. Also, for example, when trying to improve the in-plane uniformity of a CoFeB thin film having a thick upper portion and a lower lower portion, the width is narrow near the upper portion of the wafer 1 and near the lower portion. It is preferable to use a regulating member 101 having a wide shape. Thereby, the sputtered particles 98 incident on the wafer 1 are regulated according to the radiation characteristics of the target 47, and the in-plane film thickness uniformity of the thin film formed on the wafer 1 can be improved.

また参考までに、規制部材101を1枚しか備えていない基板処理装置の構成について、図9を用いて説明する。図9に示すように、成膜室42内には、規制部材101を1枚保持する規制部材台座102Bと、規制部材台座102Bを直動させる規制部材直動駆動部104と、を備える規制部材保持部100Bが設けられている。図9に示す装置を用いてウエハ1上に薄膜を成膜する場合、規制部材直動駆動部104により規制部材台座102Bを直動させ、規制部材台座102Bを成膜室42に対して垂直方向に移動させ、1枚の規制部材101をウエハ1と所定のターゲット47との間に挿入させる。   For reference, the configuration of the substrate processing apparatus having only one regulating member 101 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 9, the film forming chamber 42 includes a regulating member base 102 </ b> B that holds one regulating member 101, and a regulating member linear motion drive unit 104 that linearly moves the regulating member base 102 </ b> B. A holding unit 100B is provided. When a thin film is formed on the wafer 1 using the apparatus shown in FIG. 9, the restriction member base 102 </ b> B is moved linearly by the restriction member linear movement drive unit 104, and the restriction member base 102 </ b> B is perpendicular to the film formation chamber 42. And one restriction member 101 is inserted between the wafer 1 and a predetermined target 47.

しかしながら、図9に示す装置においては、ターゲット47の材質に応じて規制部材101の形状や大きさを変更することを容易に行うことは困難である。仮に、ターゲット47の材質に応じて規制部材101の形状や大きさを変更しないこととすれば、ウエハ1上に成膜される薄膜の面内膜厚を均一化させることが困難となる。また、ターゲット47の材質に応じて図9に示す装置を複数用いて多層膜を形成しようとすれば、装置の占有面積が増大し、生産コストが増大する恐れが生じる。さらに、処理炉間でウエハ1の搬送時の意図しない残留酸素、水との反応生成物の発生等の恐れが生じる。   However, in the apparatus shown in FIG. 9, it is difficult to easily change the shape and size of the regulating member 101 according to the material of the target 47. If the shape and size of the regulating member 101 are not changed according to the material of the target 47, it is difficult to make the in-plane film thickness of the thin film formed on the wafer 1 uniform. If an attempt is made to form a multilayer film by using a plurality of apparatuses shown in FIG. 9 according to the material of the target 47, the occupied area of the apparatus increases and the production cost may increase. Furthermore, there is a risk that unintentional residual oxygen and reaction products with water are generated when the wafer 1 is transferred between the processing furnaces.

(c)本実施形態によれば、ターゲット群48を保持するターゲット台座45と、ターゲット台座45を回動させるターゲット回動駆動部44と、を備えるターゲット保持部46を備えている。これにより、ターゲット台座45を回動させるだけで、ターゲット群48を回動させて所定のターゲット47を容易にイオン照射口83に対向させると共に、ウエハ1の上面に対向させることができる。 (C) According to this embodiment, the target holding part 46 provided with the target base 45 holding the target group 48 and the target rotation drive part 44 which rotates the target base 45 is provided. As a result, by simply rotating the target base 45, the target group 48 can be rotated and the predetermined target 47 can be easily opposed to the ion irradiation port 83 and can be opposed to the upper surface of the wafer 1.

(d)本実施形態によれば、錐形状に構成され、ターゲット台座45の錐面にターゲット47を複数配列させるようにターゲット台座45が構成されている。さらに、ターゲット台座45は、錐面に隣接するターゲット47を互いに離間して保持するように構成されている。これにより、イオン供給部80からのイオン97が、隣接するターゲット47に同時に照射されてしまうことを防止可能である。さらに、複数種のスパッタ粒子98が同時に発生してウエハ1に照射されてしまうことを防止可能である。また、ターゲット47間での材質混合によって発生する混合したスパッタ粒子98によりウエハ1上に成膜される薄膜の膜質低下を防止可能である。なお、ターゲット47間に仕切り板(図示しない)を設けてターゲット47間におけるイオン97又はスパッタ粒子98の混入を防止するように構成してもよい。 (D) According to the present embodiment, the target pedestal 45 is configured to have a conical shape, and a plurality of targets 47 are arranged on the conical surface of the target pedestal 45. Further, the target pedestal 45 is configured to hold the targets 47 adjacent to the conical surface apart from each other. Thereby, it is possible to prevent the ions 97 from the ion supply unit 80 from being simultaneously irradiated to the adjacent target 47. Furthermore, it is possible to prevent a plurality of types of sputtered particles 98 from being simultaneously generated and irradiated onto the wafer 1. Further, it is possible to prevent deterioration of the film quality of the thin film formed on the wafer 1 by the mixed sputtered particles 98 generated by mixing the materials between the targets 47. Note that a partition plate (not shown) may be provided between the targets 47 to prevent the mixing of ions 97 or sputtered particles 98 between the targets 47.

(e)本実施形態によれば、イオン発生部80、ターゲット保持部46、及び規制部材保持部100が設けられるスパッタリング室41と、スパッタリング室41に連通し、基板保持部50が設けられる成膜室42と、を備える。すなわち、スパッタ粒子98を発生させるスパッタリング室41と、ウエハ1上への成膜を行う成膜室42とが、分離して構成されている。すなわち、処理室40がスパッタリング室41、成膜室42及びイオン発生部80で構成されている。これにより、それぞれ独立に調整、清掃し易い。また、スパッタリング室41からのスパッタ粒子98やイオン97が成膜室42内に飛散することを抑制できるので、成膜室42室内の汚染を防止することができる。 (E) According to the present embodiment, the sputtering chamber 41 in which the ion generation unit 80, the target holding unit 46, and the regulating member holding unit 100 are provided, and the film formation in which the substrate holding unit 50 is provided in communication with the sputtering chamber 41. A chamber 42. That is, the sputtering chamber 41 for generating the sputtered particles 98 and the film forming chamber 42 for forming a film on the wafer 1 are configured separately. That is, the processing chamber 40 includes a sputtering chamber 41, a film forming chamber 42, and an ion generator 80. Thereby, it is easy to adjust and clean each independently. Further, since the sputtered particles 98 and ions 97 from the sputtering chamber 41 can be prevented from scattering into the film forming chamber 42, contamination in the film forming chamber 42 can be prevented.

(f)本実施形態によれば、所定のターゲット47と所定の規制部材101とが対向するように、スパッタリング室41の側壁に規制部材保持部100が設けられている。さらに、規制部材保持部100の回動軸103aとターゲット保持部46の回動軸44aとが平行である。これにより、ターゲット保持部46、所定の規制部材101、ウエハ1の位置関係の調整が容易となり、ウエハ1上へのスパッタ粒子98の入射量を最適化させることができ、ウエハ1上に形成される薄膜の膜厚調整が容易となる。 (F) According to this embodiment, the regulating member holding part 100 is provided on the side wall of the sputtering chamber 41 so that the prescribed target 47 and the prescribed regulating member 101 face each other. Further, the rotation shaft 103 a of the restricting member holding unit 100 and the rotation shaft 44 a of the target holding unit 46 are parallel. This facilitates the adjustment of the positional relationship between the target holding portion 46, the predetermined regulating member 101, and the wafer 1, and allows the amount of sputtered particles 98 incident on the wafer 1 to be optimized. It is easy to adjust the thickness of the thin film.

<第2の実施形態>
図10は、本発明の第2の実施形態に係る第1の処理炉33の縦断面図である。図11は、本発明の第2の実施形態に係る第1の処理炉33の縦断面図である。本実施形態では、規制部材101を複数配列させる規制部材台座102Cを直動させる点が第1の実施形態と異なる。それ以外の構成は第1の実施形態と同様である。
<Second Embodiment>
FIG. 10 is a longitudinal sectional view of the first processing furnace 33 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 11 is a longitudinal sectional view of the first processing furnace 33 according to the second embodiment of the present invention. The present embodiment is different from the first embodiment in that the regulating member base 102C on which a plurality of regulating members 101 are arranged is linearly moved. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

すなわち、図10及び図11に示すように、規制部材保持部100Cは、規制部材101を複数配列させる規制部材台座102Cを直動させる規制部材直動駆動部104Cを備えている。規制部材直動駆動部104Cは、規制部材台座102Cを成膜室42に対して垂直方向及び水平方向に移動可能に構成されている。なお、符号111は、規制部材台座102C及び規制部材直動駆動部104Cを成膜室42に対して水平方向の所定位置に位置決めする位置決め部である。また、規制部材保持部100Cは、成膜室42と連通する真空気密可能な筐体(図示せず)内に設けられている。なお、規制部材保持部100Cは、成膜室42の上下に設けられている。成膜室42の上部に設けられた上部保持部110aは、規制部材台座102Cに規制部材101A〜101Dを保持している。成膜室42の下部に設けられた下部保持部110bは、規制部材台座102Cに規制部材101E〜101Hを保持している。   That is, as shown in FIGS. 10 and 11, the restricting member holding portion 100 </ b> C includes a restricting member linear motion drive portion 104 </ b> C that linearly moves the restricting member base 102 </ b> C on which a plurality of restricting members 101 are arranged. The regulating member linear motion drive unit 104 </ b> C is configured to be able to move the regulating member base 102 </ b> C in the vertical direction and the horizontal direction with respect to the film forming chamber 42. Reference numeral 111 denotes a positioning unit that positions the regulating member base 102 </ b> C and the regulating member linear drive unit 104 </ b> C at predetermined positions in the horizontal direction with respect to the film forming chamber 42. The restricting member holding portion 100 </ b> C is provided in a vacuum-tight casing (not shown) communicating with the film forming chamber 42. The restricting member holding portion 100C is provided above and below the film forming chamber 42. The upper holding part 110a provided in the upper part of the film forming chamber 42 holds the regulating members 101A to 101D on the regulating member base 102C. The lower holding part 110b provided in the lower part of the film forming chamber 42 holds the regulating members 101E to 101H on the regulating member base 102C.

そして、規制部材保持部100Cは、上記第1の実施形態と同様に、規制部材101を挿入させる工程において、所定のターゲット47に応じて、上部保持部110a又は下部保持部110bのうち、どちらか一方を駆動させる。そして、上部保持部110a又は下部保持部110bのうち、どちらか一方の規制部材台座102Cを成膜室42に対して水平方向に移動させて位置決め部111により水平方向に位置決めし、垂直方向に移動させる。これにより、所定のターゲット47に応じた所定の規制部材101を、所定のターゲット47とウエハ1との間に挿入させることができる。なお、図11中では、下部保持部110bが駆動して成膜室42に対して水平方向に移動している際の様子を点線で示している。   Then, similarly to the first embodiment, the regulating member holding unit 100C is either the upper holding unit 110a or the lower holding unit 110b depending on the predetermined target 47 in the step of inserting the regulating member 101. Drive one. Then, either one of the upper holding unit 110a and the lower holding unit 110b is moved in the horizontal direction with respect to the film forming chamber 42, and is positioned in the horizontal direction by the positioning unit 111, and moved in the vertical direction. Let Thereby, a predetermined regulating member 101 corresponding to the predetermined target 47 can be inserted between the predetermined target 47 and the wafer 1. In FIG. 11, a dotted line indicates a state where the lower holding portion 110 b is driven and moved in the horizontal direction with respect to the film forming chamber 42.

本実施形態によれば、規制部材101を複数配列させる規制部材台座102Cを直動自在に保持する規制部材直動駆動部104Cを備える。これにより、所定のターゲット47に応じた所定の規制部材101をウエハ1と所定のターゲット47との間に挿入させることができる。この結果、第1の実施形態と同様な効果を得ることができる。   According to the present embodiment, the regulation member linear motion drive unit 104C that holds the regulation member base 102C on which a plurality of regulation members 101 are arranged is linearly movable. Thereby, a predetermined regulating member 101 corresponding to the predetermined target 47 can be inserted between the wafer 1 and the predetermined target 47. As a result, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

なお、本実施形態では、成膜室42に対して水平方向に規制部材101を複数配列して規制部材保持部100Cを構成しているが、本発明はこれに限定されず、成膜室42に対して垂直方向に規制部材101を複数配列するように構成してもよい。この場合、図示しないが例えば規制部材101を梯子状に複数配列するように規制部材台座を構成すると共に、この規制部材台座を成膜室42に対して垂直方向にのみ移動させるように構成する。これにより、規制部材直動駆動部104Cをより簡略化することができる。   In the present embodiment, a plurality of regulating members 101 are arranged in the horizontal direction with respect to the film forming chamber 42 to constitute the regulating member holding portion 100C. However, the present invention is not limited to this, and the film forming chamber 42 is not limited thereto. Alternatively, a plurality of regulating members 101 may be arranged in the vertical direction. In this case, although not shown, for example, the restriction member pedestal is configured so that a plurality of restriction members 101 are arranged in a ladder shape, and the restriction member pedestal is configured to move only in the vertical direction with respect to the film forming chamber 42. Thereby, the restricting member direct acting drive unit 104C can be further simplified.

<本発明の他の実施形態>
本実施形態では、ターゲット47毎に規制部材101を1枚づつ設けているが、一部の規制部材101を複数のターゲット47で共用するようにしてもよい。すなわち、ターゲット47から放射されるスパッタ粒子98の放射特性が同一或いは類似している場合、所定の規制部材101を共用するようにしてもよい。係る場合、基板処理装置の小型化や製造コストの低減が可能となる。
<Other Embodiments of the Present Invention>
In the present embodiment, one restriction member 101 is provided for each target 47, but some of the restriction members 101 may be shared by a plurality of targets 47. That is, when the emission characteristics of the sputtered particles 98 emitted from the target 47 are the same or similar, the predetermined regulating member 101 may be shared. In such a case, the substrate processing apparatus can be downsized and the manufacturing cost can be reduced.

なお、上述の実施形態においては、磁性薄膜であるCoFeB薄膜を成膜する工程を行い、その後、絶縁薄膜であるMgO薄膜を成膜する工程を行った後、Ru薄膜を成膜する工程を行って三層成膜する基板処理工程を実施したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、成膜する薄膜は、CoFeB薄膜やMgO薄膜やRu薄膜等に限らず、例えばP
tFeP薄膜等であってもよい。さらに、CoFeB薄膜やPtFeP薄膜等の三元系の薄膜に限らず、例えばCuやNi等を混合した四元又は五元系以上の薄膜を成膜する場合にも適用可能である。また、ウエハ1上に二層以下の積層膜を形成する場合や、四層以上の積層膜を形成する場合にも、本発明は好適に適用可能である。
In the above-described embodiment, a step of forming a CoFeB thin film that is a magnetic thin film is performed, and then a step of forming a MgO thin film that is an insulating thin film is performed, and then a step of forming a Ru thin film is performed. However, the present invention is not limited to this. That is, the thin film to be formed is not limited to a CoFeB thin film, a MgO thin film, a Ru thin film, etc.
It may be a tFeP thin film or the like. Furthermore, the present invention is not limited to a ternary thin film such as a CoFeB thin film or a PtFeP thin film, but can also be applied to a case where a quaternary or quaternary thin film mixed with Cu, Ni, or the like is formed. In addition, the present invention can be suitably applied to the case where a laminated film of two layers or less is formed on the wafer 1 or the case where a laminated film of four layers or more is formed.

また、薄膜が成膜される基板としては、Siウエハの他に石英ガラス基板、結晶化ガラス基板、MgO基板等であってもよい。また、本発明は、本実施形態にかかる半導体製造装置等のウエハ基板を処理する基板処理装置に限らず、プリント配線基板、液晶パネル、磁気ディスクやコンパクトディスク等の基板を処理する基板処理装置にも好適に適用できる。   In addition to the Si wafer, the substrate on which the thin film is formed may be a quartz glass substrate, a crystallized glass substrate, an MgO substrate, or the like. Further, the present invention is not limited to a substrate processing apparatus that processes a wafer substrate such as a semiconductor manufacturing apparatus according to the present embodiment, but is also a substrate processing apparatus that processes a substrate such as a printed wiring board, a liquid crystal panel, a magnetic disk, or a compact disk. Can also be suitably applied.

以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described concretely, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, It can change variously in the range which does not deviate from the summary.

<本発明の好ましい態様>
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
<Preferred embodiment of the present invention>
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be additionally described.

本発明の一態様によれば、
イオンを発生するイオン発生部と、
ターゲットを複数配列させたターゲット群を保持し、前記ターゲット群のうち所定のターゲットに前記イオンが入射するよう前記ターゲット群を回動させるターゲット保持部と、
前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が入射されるように基板を保持する基板保持部と、
前記スパッタ粒子の前記基板上への入射を規制する規制部材を複数保持し、前記所定のターゲットに応じた所定の規制部材を前記基板と前記所定のターゲットとの間に挿入させる規制部材保持部と、
を備える基板処理装置が提供される。
According to one aspect of the invention,
An ion generator that generates ions;
A target holding unit that holds a target group in which a plurality of targets are arranged, and rotates the target group so that the ions are incident on a predetermined target of the target group;
A substrate holder for holding the substrate so that sputtered particles generated at the predetermined target are incident thereon;
A regulating member holding unit that holds a plurality of regulating members that regulate incidence of the sputtered particles on the substrate, and inserts a prescribed regulating member corresponding to the given target between the substrate and the given target; ,
A substrate processing apparatus is provided.

より好ましくは、前記規制部材は、前記スパッタ粒子の前記基板上への入射量を低減するように、前記スパッタ粒子の入射経路の一部を遮蔽する。   More preferably, the restriction member shields a part of the incident path of the sputtered particles so as to reduce the amount of the sputtered particles incident on the substrate.

より好ましくは、前記規制部材の形状又は大きさは、前記ターゲットの材質によって適宜調整されている。   More preferably, the shape or size of the regulating member is appropriately adjusted depending on the material of the target.

好ましくは、前記ターゲット保持部は、前記ターゲット群を保持するターゲット台座と、前記ターゲット台座を回動させるターゲット回動駆動部と、を備える。   Preferably, the target holding unit includes a target base that holds the target group, and a target rotation driving unit that rotates the target base.

より好ましくは、前記ターゲット台座は、錐形状に構成され、前記ターゲット台座の錐面に前記ターゲットを複数配列させるように構成されている。   More preferably, the target pedestal is configured in a conical shape, and is configured such that a plurality of the targets are arranged on the conical surface of the target pedestal.

より好ましくは、前記ターゲット台座は、前記錐面に隣接する前記ターゲットを互いに離間して保持するように構成されている。   More preferably, the target pedestal is configured to hold the targets adjacent to the conical surface apart from each other.

より好ましくは、前記規制部材保持部は、前記規制部材を複数配列させる規制部材台座と、前記規制部材台座を回動させる規制部材回動駆動部と、を備える。   More preferably, the restricting member holding part includes a restricting member pedestal for arranging a plurality of restricting members, and a restricting member turning drive part for turning the restricting member pedestal.

より好ましくは、前記規制部材保持部は、前記規制部材を複数配列させる規制部材台座と、前記規制部材台座を直動させる規制部材直動駆動部と、を備える。   More preferably, the restricting member holding part includes a restricting member pedestal for arranging a plurality of restricting members, and a restricting member direct acting drive part for directly moving the restricting member pedestal.

より好ましくは、前記イオン発生部、前記ターゲット保持部、及び前記規制部材保持部が設けられるスパッタリング室と、前記スパッタリング室に連通し、前記基板保持部が設けられる成膜室と、を備える。   More preferably, a sputtering chamber in which the ion generation unit, the target holding unit, and the regulating member holding unit are provided, and a film forming chamber in communication with the sputtering chamber and in which the substrate holding unit is provided.

より好ましくは、前記イオン発生部は、前記スパッタリング室の外周に設けられ、前記イオン発生部の照射口から前記ターゲット保持部に保持された前記所定のターゲットに向けてイオンを照射可能である。   More preferably, the ion generation unit is provided on an outer periphery of the sputtering chamber, and can irradiate ions from an irradiation port of the ion generation unit toward the predetermined target held by the target holding unit.

より好ましくは、前記規制部材保持部は、前記所定のターゲットと前記所定の規制部材とが対向するように、前記スパッタリング室の側壁に設けられている。   More preferably, the restricting member holding portion is provided on a side wall of the sputtering chamber so that the predetermined target and the predetermined restricting member face each other.

より好ましくは、前記規制部材保持部の回動軸と前記ターゲット保持部の回動軸とが平行である。   More preferably, the rotation shaft of the restricting member holding portion and the rotation shaft of the target holding portion are parallel.

本発明の他の態様によれば、
イオン発生部により、イオンを発生させる工程と、
ターゲット保持部により、ターゲットを複数配列させたターゲット群を保持させ、前記ターゲット群のうち所定のターゲットに前記イオンが入射するよう前記ターゲット群を回動させる工程と、
基板保持部により、前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が入射されるように基板を保持させる工程と、
規制部材保持部により、前記スパッタ粒子の前記基板上への入射を規制する規制部材を複数保持させ、前記所定のターゲットに応じた所定の規制部材を前記基板と前記所定のターゲットとの間に挿入させる工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
According to another aspect of the invention,
A step of generating ions by an ion generator;
A step of holding a target group in which a plurality of targets are arranged by a target holding unit, and rotating the target group so that the ions are incident on a predetermined target of the target group;
A step of holding the substrate so that sputtered particles generated at the predetermined target are incident by the substrate holding unit;
A plurality of regulating members that regulate the incidence of the sputtered particles on the substrate are held by the regulating member holding unit, and a predetermined regulating member corresponding to the predetermined target is inserted between the substrate and the predetermined target. A process of
A method of manufacturing a semiconductor device having the above is provided.

1 ウエハ(基板)
46 ターゲット保持部
48 ターゲット群
47(47A〜47H) ターゲット
50 基板保持部
80 イオン発生部
97 イオン(イオンビーム)
98 スパッタ粒子
100 規制部材保持部
101(101A〜101H) 規制部材
1 Wafer (substrate)
46 target holding unit 48 target group 47 (47A to 47H) target 50 substrate holding unit
80 Ion generator 97 Ion (ion beam)
98 Sputtered particle 100 Control member holding part 101 (101A-101H) Control member

Claims (2)

イオンを発生するイオン発生部と、
ターゲットを複数配列させたターゲット群を保持し、前記ターゲット群のうち所定のターゲットに前記イオンが入射するよう前記ターゲット群を回動させるターゲット保持部と、
前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が入射されるように基板を保持する基板保持部と、
前記スパッタ粒子の前記基板上への入射を規制する規制部材を複数保持し、前記所定のターゲットに応じた所定の規制部材を前記基板と前記所定のターゲットとの間に挿入させる規制部材保持部と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
An ion generator that generates ions;
A target holding unit that holds a target group in which a plurality of targets are arranged, and rotates the target group so that the ions are incident on a predetermined target of the target group;
A substrate holder for holding the substrate so that sputtered particles generated at the predetermined target are incident thereon;
A regulating member holding unit that holds a plurality of regulating members that regulate incidence of the sputtered particles on the substrate, and inserts a prescribed regulating member corresponding to the given target between the substrate and the given target; ,
A substrate processing apparatus comprising:
イオン発生部により、イオンを発生させる工程と、
ターゲット保持部により、ターゲットを複数配列させたターゲット群を保持させ、前記ターゲット群のうち所定のターゲットに前記イオンが入射するよう前記ターゲット群を回動させる工程と、
基板保持部により、前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が入射されるように基板を保持させる工程と、
規制部材保持部により、前記スパッタ粒子の前記基板上への入射を規制する規制部材を複数保持させ、前記所定のターゲットに応じた所定の規制部材を前記基板と前記所定のターゲットとの間に挿入させる工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
A step of generating ions by an ion generator;
A step of holding a target group in which a plurality of targets are arranged by a target holding unit, and rotating the target group so that the ions are incident on a predetermined target of the target group;
A step of holding the substrate so that sputtered particles generated at the predetermined target are incident by the substrate holding unit;
A plurality of regulating members that regulate the incidence of the sputtered particles on the substrate are held by the regulating member holding unit, and a predetermined regulating member corresponding to the predetermined target is inserted between the substrate and the predetermined target. A process of
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
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