JP2011168828A - Substrate treatment device and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve quality of a thin film to be formed on a substrate. <P>SOLUTION: A substrate treatment device includes: an ion generating unit for generating ions; a target holding unit which holds a target group having a plurality of targets arrayed and turns the target group so as to allow ions to enter a predetermined target in the target group; a substrate holding unit which holds a substrate so that sputtered particles generated in the predetermined target is made incident; a scattering suppressing unit which is held by the target holding unit and which includes first openings formed at positions opposing to the respective targets, and a plurality of barrier walls partitioning adjoining targets, and suppresses sputtered particles generated in a predetermined target from scattering toward other targets; and an incidence suppressing unit which is disposed between the scattering suppressing unit and the substrate, has a second opening formed therein to expose a predetermined target and is configured to cover the first openings facing other targets, and suppresses sputtered particles generated in the predetermined target from being made incident on other targets. <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、材質等の異なるターゲットを複数配列させたターゲット群を回動させ、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が入射するようにしている。そして、所定のターゲットにイオンが入射されて発生させたスパッタ粒子が基板に入射されることで、基板上に薄膜が成膜される。続けて、ターゲット群を再び回動させ、他のターゲットにイオンが入射するように位置させる。そして、他のターゲットにイオンが入射されて発生させたスパッタ粒子が基板に入射されることで、先に成膜された薄膜上に他の種類の薄膜が成膜される。このように成膜が続けて実施されることで、複数種の薄膜が連続的に多層に成膜される(例えば特許文献1,2)。   When a plurality of types of thin films are continuously formed on a substrate, a target group in which a plurality of targets of different materials and the like are arranged is rotated, and ions are applied to a predetermined target according to the type of thin film to be formed. Incident light is incident. Then, the sputtered particles generated when ions are incident on a predetermined target are incident on the substrate, whereby a thin film is formed on the substrate. Subsequently, the target group is rotated again and positioned so that ions are incident on another target. Then, other types of thin films are formed on the previously formed thin film by causing the sputtered particles generated when ions are incident on the other target to be incident on the substrate. By continuously performing the film formation in this way, a plurality of types of thin films are continuously formed in multiple layers (for example, Patent Documents 1 and 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、上述のようにターゲット群においては材質の異なるターゲットが隣接して複数配列されている。そのため、所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が、他のターゲットに飛散したり、基板以外の部位で反跳したスパッタ粒子が他のターゲットに入射等したりして、意図しない不純物として付着してしまう場合があった。そして、この不純物が付着したターゲットを用いて成膜を実施すると、所望した材質のスパッタ粒子と共に、意図しないスパッタ粒子が基板上に入射してしまう場合があった。その結果、薄膜中に不純物が混入してしまい(クロスコンタミネーションと呼ぶ)、成膜する薄膜の膜質が低下してしまう場合があった。   However, as described above, a plurality of targets of different materials are arranged adjacent to each other in the target group. For this reason, sputtered particles generated at a predetermined target may scatter to other targets, or sputtered particles that have rebounded from other parts of the substrate may enter other targets and adhere as unintended impurities. There was a case. When film formation is performed using the target to which the impurities are adhered, there are cases where unintended sputtered particles enter the substrate together with sputtered particles of a desired material. As a result, impurities may be mixed in the thin film (referred to as cross-contamination), and the film quality of the thin film to be formed may deteriorate.

本発明は、基板上に成膜する薄膜の膜質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 film quality 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を保持する基板保持部と、
前記ターゲット保持部に保持され、各前記ターゲットに対向する部位に第1開口部がそれぞれ形成されると共に、隣接する各前記ターゲット間を仕切る隔壁を複数有し、前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が他のターゲットに飛散することを抑制する飛散抑制部と、
前記飛散抑制部と前記基板との間に設けられ、前記所定のターゲットを露出させるように第2開口部が形成されると共に、前記他のターゲットに対向する前記第1開口部を覆うように構成され、前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が前記他のターゲットに入射することを抑制する入射抑制部と、
を備えた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 holding part for holding a substrate for holding a substrate so that sputtered particles generated at the predetermined target are incident thereon;
A first opening is formed in a portion that is held by the target holding portion and faces each of the targets, and includes a plurality of partition walls that partition the adjacent targets, and the sputter generated at the predetermined target. A scattering suppression unit for suppressing particles from scattering to other targets;
A second opening is provided between the scattering suppression portion and the substrate, and the second opening is formed to expose the predetermined target, and the first opening facing the other target is covered. An incident suppression unit that suppresses the sputtered particles generated at the predetermined target from entering the other 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、
前記スパッタ粒子を前記基板に入射させて前記基板上に薄膜を形成する工程と、を有し
前記薄膜を形成する工程では、
前記ターゲット保持部に保持され、各前記ターゲットに対向する部位に第1開口部がそれぞれ形成されると共に、隣接する各前記ターゲット間を仕切る隔壁を複数有する飛散抑制部により、前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が他のターゲットに飛散することを抑制すると共に、
前記飛散抑制部と前記基板との間に設けられ、前記所定のターゲットを露出させるように第2開口部が形成されると共に、前記他のターゲットに対向する前記第1開口部を覆うように構成された入射抑制部により、前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が前記他のターゲットに入射することを抑制する
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;
Forming the thin film on the substrate by causing the sputtered particles to enter the substrate, and forming the thin film,
A first opening is formed in a portion that is held by the target holding portion and faces each of the targets, and the scattering target has a plurality of partition walls that partition the adjacent targets. While suppressing the generated sputtered particles from scattering to other targets,
A second opening is provided between the scattering suppression portion and the substrate, and the second opening is formed to expose the predetermined target, and the first opening facing the other target is covered. A semiconductor device manufacturing method for suppressing sputtered particles generated at the predetermined target from entering the other target is provided by the incident suppression unit.

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、基板上に成膜する薄膜の膜質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 film quality 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の実施形態に係るターゲット保持部を図6のD方向からみた平面図である。It is the top view which looked at the target holding part which concerns on the 1st Embodiment of this invention from the D direction of FIG. 本発明の第1の実施形態に係るターゲット回動駆動部、ターゲット保持部、飛散抑制部、及び入射抑制部の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the target rotation drive part which concerns on the 1st Embodiment of this invention, a target holding part, a scattering suppression part, and an incident suppression part. 本発明の第1の実施形態に係る飛散抑制部を図6のE方向からみた平面図である。It is the top view which looked at the scattering suppression part which concerns on the 1st Embodiment of this invention from the E direction of FIG. 本発明の第1の実施形態に係る入射抑制部を図6のF方向からみた平面図である。It is the top view which looked at the entrance suppression part concerning the 1st Embodiment of this invention from the F direction of FIG. 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. 本発明の第2の実施形態に係るターゲット保持部の平面図である。It is a top view of the target holding part 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を基準とし、上下は図2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し、図2が示されている紙面に対して、上下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. 1, and top and bottom are based on FIG. That is, with respect to the paper surface shown in FIG. 1, the front is below the paper surface, the rear is above the paper surface, the left and right are the left and right sides of the paper surface, and the top and bottom are the left and right sides of the paper surface shown in FIG. And

(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及び図4を主に用いて説明する。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 mainly using FIGS. 3 and 4. 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。なお、図4では、便宜上、ターゲット回動駆動部44及び回動軸44aを記載していない。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the first processing furnace 33 according to the first embodiment of the present invention. FIG.
It is a cross-sectional view of the first processing furnace 33 according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 4, for the sake of convenience, the target rotation drive unit 44 and the rotation shaft 44a are not shown.

図3及び図4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 and 4, 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、飛散抑制部101及び入射抑制部102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, a scattering suppression unit 101, and an incident suppression unit 102, 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。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. 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97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 is configured to generate, for example, Ar gas ions 97 and supply the generated ions 97 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、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 as a circular small hole, and a large number of transmission ports 96 through which ions 97 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.

図5に示すように、ターゲット台座45は、例えば円錐台形状に構成されている。ターゲット台座45は、ターゲット回動駆動部44の回動軸44aに対してターゲット47(47A〜47H)を放射状に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、ターゲット回動駆動部44の回動軸44a上に対し垂直方向に延在するターゲットホルダ49を複数備えている。ターゲットホルダ49は、それぞれ各ターゲット47を保持するように構成されている。そして、各ターゲット47は、ターゲットホルダ49によってターゲット台座45の上面に対して斜めに保持されるように構成されている。なお、ターゲットホルダ49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。本実施形態では、ターゲット台座45に直接ターゲット47が配設されないので、スパッタリングにより発生される熱がターゲット台座45等の他の部位に伝達し難くなり、他の部位の昇温や劣化を抑制させることができる。また、ターゲットホルダ49によりターゲット47を個別に角度、位置調整等が容易となる。さらに、ターゲット台座45はターゲットホルダ49を取り付け可能な大きさ、形状であればよいので、その分ターゲット台座45の軽量化が可能となり、ターゲット回動駆動部44aの出力を小さく構成させることができる。   As shown in FIG. 5, the target base 45 is configured in a truncated cone shape, for example. The target pedestal 45 is configured so that a plurality of targets 47 (47A to 47H) are arranged radially with respect to the rotation shaft 44a of the target rotation drive unit 44. Specifically, the target base 45 includes a plurality of target holders 49 that extend in the vertical direction with respect to the rotation shaft 44 a of the target rotation drive unit 44. Each target holder 49 is configured to hold each target 47. Each target 47 is configured to be held obliquely with respect to the upper surface of the target pedestal 45 by the target holder 49. The target holder 49 is configured to hold the adjacent targets 47 apart from each other. In the present embodiment, since the target 47 is not directly disposed on the target pedestal 45, it becomes difficult for heat generated by sputtering to be transmitted to other parts such as the target pedestal 45, and temperature rise and deterioration of other parts are suppressed. be able to. Further, the target holder 49 makes it easy to adjust the angle and position of the target 47 individually. Furthermore, since the target base 45 only needs to have a size and shape to which the target holder 49 can be attached, the target base 45 can be reduced in weight, and the output of the target rotation driving unit 44a can be reduced. .

図3及び図4に示すように、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にて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、図6に示すように、ターゲット回動駆動部44は、モータ61と、モータ61により回動されるプーリ62と、プーリ62に掛けられる伝達ベルト63と、伝達ベルト63からのモータ61の回動を回動軸44aに伝達するプーリ64と、を備えている。モータ61が駆動すると、モータ61の回動(回転)はプーリ62、伝達ベルト63及びプーリ64を介して回動軸44aに伝達され、回動軸44aが回動するよう構成されている。なお、モータ61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。   As shown in FIGS. 3 and 4, the 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 a 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. As a result, the ions 97 generated by the ion generator 80 can be irradiated to the predetermined target 47 in the target group 48 and generated by 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. As shown in FIG. 6, the target rotation drive unit 44 includes a motor 61, a pulley 62 rotated by the motor 61, a transmission belt 63 hung on the pulley 62, and the motor 61 from the transmission belt 63. And a pulley 64 that transmits the rotation to the rotation shaft 44a. When the motor 61 is driven, the rotation (rotation) of the motor 61 is transmitted to the rotation shaft 44a via the pulley 62, the transmission belt 63, and the pulley 64, and the rotation shaft 44a rotates. The motor 61 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)、R
u(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. The material of the target 47 is a single Ta (tantalum), Ti (titanium), R
Of course, u (ruthenium) or the like may be used, or binary NiFe (nickel, iron), CoFe (cobalt, iron), or MnIr (manganese, iridium) may be used.

(飛散抑制部及び入射抑制部)
真空容器41aの正面壁上部(開口41bの上側)には、所定のターゲット47にて発生したスパッタ粒子98が他のターゲット47に飛散することを抑制する飛散抑制部101と、所定のターゲット47にて発生したスパッタ粒子98が他のターゲット47に入射することを抑制する入射抑制部102と、が設けられている。
(Scattering suppression part and incident suppression part)
In the upper part of the front wall of the vacuum vessel 41 a (above the opening 41 b), the scattering suppression unit 101 that suppresses the sputtered particles 98 generated at the predetermined target 47 from scattering to the other target 47 and the predetermined target 47. An incident suppression unit 102 that suppresses the incident sputtered particles 98 from entering another target 47 is provided.

(飛散抑制部)
先ず、飛散抑制部101について説明する。飛散抑制部101は、ターゲット保持部46に保持されている。図6及び図7に示すように、飛散抑制部101には、各ターゲット47に対向する部位に第1開口部103がそれぞれ形成されていると共に、隣接する各ターゲット47間を仕切る隔壁104を複数有する。
(Spattering suppression part)
First, the scattering suppression unit 101 will be described. The scattering suppression unit 101 is held by the target holding unit 46. As shown in FIGS. 6 and 7, the scattering suppression unit 101 has a first opening 103 formed at a portion facing each target 47, and a plurality of partition walls 104 that partition between adjacent targets 47. Have.

第1開口部103は、各ターゲット47をそれぞれ露出させるように例えば放射状に8つ配列されるよう形成されている。第1開口部103は、イオン97が所定のターゲット47に入射可能で、かつ所定のターゲット47にて発生したスパッタ粒子98がウエハ1へ出射可能な大きさ、形状に構成されている。なお、第1開口部103は、各ターゲット47毎にそれぞれ大きさ、形状が適宜調整されて構成されていてもよい。   For example, eight first openings 103 are formed so as to be radially arranged so that each target 47 is exposed. The first opening 103 is configured in such a size and shape that ions 97 can enter the predetermined target 47 and sputtered particles 98 generated on the predetermined target 47 can be emitted to the wafer 1. The first opening 103 may be configured by appropriately adjusting the size and shape of each target 47.

隔壁104は、隣り合うターゲット47の間を仕切る側壁104aをターゲット保持部46側に備えている。側壁104aは、例えば板状に形成され、隣接する第1開口部103をそれぞれ囲うように放射状に8個配列されて構成されている。これにより、側壁104aは、所定のターゲット47にて発生したスパッタ粒子98が隣り合う他のターゲット47に飛散することを抑制可能に構成されている。また、側壁104aは、イオン発生部80からのイオン97が隣り合う他のターゲット47に同時に照射されてしまうことを防止し、複数のターゲット47により複数種のスパッタ粒子98が同時に発生することを防止可能に構成されている。さらに隔壁104は、回動軸44aとターゲット47との間を仕切る内側壁104bをターゲット保持部46側に備えている。内側壁104bは、例えば板状に形成され、回動軸44aの外周を囲うように略円形状に1個構成されている。これにより、内側壁104bは、所定のターゲット47にて発生したスパッタ粒子98が回動軸44a方向側に飛散することを抑制可能に構成されている。   The partition wall 104 includes a side wall 104 a that partitions between adjacent targets 47 on the target holding portion 46 side. The side walls 104a are formed, for example, in a plate shape, and are arranged in a radial manner so as to surround the adjacent first openings 103, respectively. Thereby, the side wall 104a is configured to be able to suppress the sputtered particles 98 generated at the predetermined target 47 from being scattered to other adjacent targets 47. Further, the side wall 104a prevents the ions 97 from the ion generator 80 from being simultaneously irradiated to other adjacent targets 47, and prevents a plurality of types of sputtered particles 98 from being simultaneously generated by the plurality of targets 47. It is configured to be possible. Further, the partition wall 104 includes an inner wall 104 b that partitions the rotation shaft 44 a and the target 47 on the target holding portion 46 side. The inner side wall 104b is formed in a plate shape, for example, and is formed in a substantially circular shape so as to surround the outer periphery of the rotation shaft 44a. Thereby, the inner wall 104b is configured to be able to suppress the sputtered particles 98 generated at the predetermined target 47 from being scattered in the direction of the rotating shaft 44a.

なお、内側壁104bは、ターゲット保持部46に飛散抑制部101を保持する連結部を兼ね、ターゲット保持部46に飛散抑制部101を固定するよう構成されている。すなわち、飛散抑制部101は、ターゲット保持部46を覆ってターゲット保持部46と一体的に回動されるよう構成されている。これにより、第1開口部103が各ターゲット47の位置と同じ位置を維持し、第1開口部103と各ターゲット47との位置がずれることを防止可能に構成されている。その結果、イオン97が所定のターゲット47に入射可能であり、かつ所定のターゲット47にて発生したスパッタ粒子98がウエハ1に向って入射可能である。なお、内側壁104bと連結部とは、それぞれ別個に構成されてもよい。   The inner side wall 104 b also serves as a connecting part that holds the scattering suppressing part 101 on the target holding part 46, and is configured to fix the scattering suppressing part 101 to the target holding part 46. That is, the scattering suppression unit 101 is configured to cover the target holding unit 46 and rotate integrally with the target holding unit 46. Thereby, the first opening 103 is configured to maintain the same position as the position of each target 47, and to prevent the positions of the first opening 103 and each target 47 from being shifted. As a result, the ions 97 can enter the predetermined target 47 and the sputtered particles 98 generated by the predetermined target 47 can enter the wafer 1. The inner wall 104b and the connecting portion may be configured separately.

(入射抑制部)
次に、入射抑制部102について説明する。入射抑制部102は、飛散抑制部101とウエハ1との間に設けられている。入射抑制部102は、支持部106によってスパッタリング室41の正面壁に支持され固定されている(図3参照)。図6及び図8に示すように、入射抑制部102には、所定のターゲット47を露出させるように第2開口部105が1つ形成されていると共に、他のターゲット47に対向する第1開口部103を覆うように構成されている。第2開口部105は、第1開口部103と同様にイオン97が所定
のターゲット47に入射可能で、かつ所定のターゲット47にて発生したスパッタ粒子98がウエハ1へ出射可能な大きさ、形状に構成されている。これにより、入射抑制部102は、他のターゲット47に対しては第1開口部103を塞ぐことで、所定のターゲット47にて発生し、スパッタリング室41や成膜室42の内壁で反射して反跳したスパッタ粒子98が他のターゲット47に入射することを抑制可能に構成されている。
(Injection suppression part)
Next, the incident suppression unit 102 will be described. The incident suppression unit 102 is provided between the scattering suppression unit 101 and the wafer 1. The incident suppression unit 102 is supported and fixed to the front wall of the sputtering chamber 41 by a support unit 106 (see FIG. 3). As shown in FIGS. 6 and 8, the incident suppressing portion 102 is formed with one second opening 105 so as to expose a predetermined target 47, and the first opening facing the other target 47. It is configured to cover the portion 103. Similar to the first opening 103, the second opening 105 has such a size and shape that ions 97 can enter the predetermined target 47 and sputtered particles 98 generated at the predetermined target 47 can be emitted to the wafer 1. It is configured. As a result, the incident suppression unit 102 closes the first opening 103 with respect to the other target 47, and is generated at the predetermined target 47 and reflected by the inner walls of the sputtering chamber 41 and the film formation chamber 42. The recoiled sputtered particle 98 is configured to be able to be suppressed from entering the other target 47.

なお、飛散抑制部101及び入射抑制部102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、飛散抑制部101及び入射抑制部102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。 Incidentally, scattering reduction unit 101 and the incoming preventing section 102 may be composed 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 scattering suppressing unit 101 and the incident suppressing unit 102 may be made of a material that is difficult to be sputtered, such as W (tungsten).

また、飛散抑制部101及び入射抑制部102の表面は、表面粗さ処理として例えばサンドブラストにより加工されている。飛散抑制部101及び入射抑制部102の外表面の表面仕上げが細かいと、スパッタ粒子98が付着し難くなり、付着しても剥がれ等が生じ、パーティクル等の原因となる。本実施形態では、表面粗さ処理されているので、飛散抑制部101及び入射抑制部102の表面にスパッタ粒子98が付着し易くなり、付着しても剥がれ等が生じることを抑制してパーティクル等の発生を抑制可能に構成されている。   Moreover, the surface of the scattering suppression part 101 and the incident suppression part 102 is processed by sandblasting as surface roughness processing, for example. If the surface finish of the outer surfaces of the scattering suppression unit 101 and the incident suppression unit 102 is fine, the sputtered particles 98 are difficult to adhere, and even if they adhere, peeling or the like occurs, causing particles and the like. In the present embodiment, since the surface roughness treatment is performed, the sputtered particles 98 are likely to adhere to the surfaces of the scattering suppressing unit 101 and the incident suppressing unit 102, and the occurrence of peeling or the like is suppressed even if the sputtered particles 98 are adhered. It is comprised so that generation | occurrence | production of can be suppressed.

なお、飛散抑制部101及び入射抑制部102は、スパッタ粒子98が所定の付着量になったとき、交換可能に構成されている。このメンテナンスサイクルは、ターゲット47(薄膜の膜種)により、例えば処理室40内壁に装着している防着板(図示しない)との交換時機と同じであり、12時間/日使用時で約2ヶ月に1回程度である。   The scattering suppression unit 101 and the incident suppression unit 102 are configured to be replaceable when the sputtered particles 98 reach a predetermined adhesion amount. This maintenance cycle is the same as the time when the target 47 (thin film type) is replaced with, for example, a deposition plate (not shown) mounted on the inner wall of the processing chamber 40, and is about 2 when used for 12 hours / day. About once a month.

このように構成された基板処理装置は、飛散抑制部101により所定のターゲット47にて発生したスパッタ粒子98が他のターゲット47に飛散することを抑制すると共に、入射抑制部102により所定のターゲット47にて発生したスパッタ粒子98が他のターゲット47に入射することを抑制することで、ターゲット47への不純物の付着を抑制させることが可能となる。   In the substrate processing apparatus configured as described above, the spatter particles 98 generated on the predetermined target 47 by the scattering suppressing unit 101 are prevented from scattering to other targets 47 and the predetermined target 47 is detected by the incident suppressing unit 102. By suppressing the sputtered particles 98 generated in step 1 from entering the other target 47, it is possible to suppress the adhesion of impurities to the target 47.

(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9のフローチャートに従って、主に図3及び図4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9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 performed as one step of manufacturing a semiconductor device such as a magnetoresistive element memory will be described according to the flowchart of FIG. 9 mainly with reference to FIG. 3 and FIG. 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. 9 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、ウエハ1をチャックして位置決め保持する。そして、図3及び図4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 holding unit 50 chucks and holds the wafer 1 for positioning. Then, as shown in FIGS. 3 and 4, 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 side) 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S3〜S5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 S3 to S5.

(ターゲット群を回動させる工程(ステップS3))
先ず、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。このとき、飛散抑制部101は、ターゲット保持部46を覆ってターゲット保持部46と一体的に回動することで、第1開口部103が各ターゲット47の位置と同じ位置を維持し、第1開口部103と各ターゲット47との位置がずれることを防止している。これにより、所定のターゲット47にて発生したスパッタ粒子98がウエハ1に向って入射可能となる。
(Step of rotating the target group (step S3))
First, the target rotation drive unit 44 rotates the target base 45 by a predetermined angle to rotate the target group 48, and a predetermined target 47, for example, a target 47 made of a CoFeB alloy (also called a CoFeB target) is ionized. It is made to oppose the ion irradiation port 83 of the generation part 80, and is made to oppose the upper surface of the wafer 1 hold | maintained at the board | substrate holding | maintenance part 50. At this time, the scattering suppressing unit 101 covers the target holding unit 46 and rotates integrally with the target holding unit 46, whereby the first opening 103 maintains the same position as the position of each target 47, and the first The position of the opening 103 and each target 47 is prevented from shifting. As a result, the sputtered particles 98 generated by the predetermined target 47 can be incident on the wafer 1.

(イオンを発生させる工程(ステップS4))
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 S4))
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S5))
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 S5))
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.

このとき、ターゲット保持部46に保持され、各ターゲット47に対向する部位に第1開口部103がそれぞれ形成されると共に、隣接する各ターゲット47間を仕切る隔壁104を複数有する飛散抑制部101により、所定のターゲット47(CoFeBターゲット)にて発生したスパッタ粒子98が他のターゲット47に飛散することを抑制する。具体的には、飛散抑制部101の隔壁104aにより、所定のターゲット47(CoFeBターゲット)にて発生したスパッタ粒子98が隣り合う他のターゲット47に飛散することを抑制する。また、内側壁104bにより、所定のターゲット47にて発生したスパッタ粒子98の回動軸44a方向側に飛散することを抑制する。   At this time, the first opening 103 is formed in a portion that is held by the target holding unit 46 and faces each target 47, and the scattering suppressing unit 101 having a plurality of partition walls 104 that partition between the adjacent targets 47, The spatter particles 98 generated at a predetermined target 47 (CoFeB target) are prevented from scattering to other targets 47. Specifically, the partition 104a of the scattering suppressing unit 101 suppresses the sputtered particles 98 generated on the predetermined target 47 (CoFeB target) from scattering to other adjacent targets 47. Further, the inner wall 104b prevents the sputtered particles 98 generated at the predetermined target 47 from being scattered toward the rotation shaft 44a.

また、飛散抑制部101とウエハ1との間に設けられ、所定のターゲット47(CoFeBターゲット)を露出させるように第2開口部105が形成されると共に、他のターゲット47に対向する第1開口部103を覆うように構成された入射抑制部102により、所定のターゲット47(CoFeBターゲット)にて発生したスパッタ粒子98が他のタ
ーゲット47に入射することを抑制する。具体的には、入射抑制部102により、他のターゲット47に対しては第1開口部103を塞ぐことで、ウエハ1の上面以外の例えばスパッタリング室41や成膜室42の内壁で反射して反跳したスパッタ粒子98が他のターゲット47に入射することを抑制する。
Further, a second opening 105 is provided between the scattering suppression unit 101 and the wafer 1 so as to expose a predetermined target 47 (CoFeB target), and a first opening facing the other target 47. The incident suppression unit 102 configured to cover the unit 103 suppresses the sputtered particles 98 generated on the predetermined target 47 (CoFeB target) from entering the other target 47. Specifically, the incident suppression unit 102 blocks the first opening 103 with respect to the other target 47 so that it is reflected on the inner wall of the sputtering chamber 41 or the film forming chamber 42 other than the upper surface of the wafer 1. The recoiled sputtered particles 98 are prevented from entering the other target 47.

なお、所定のターゲット47(CoFeBターゲット)にイオン97が入射される際、飛散抑制部101により、イオン97が隣り合う他のターゲット47に同時に照射されてしまうことを防止し、複数のターゲット47により複数種のスパッタ粒子98が同時に発生することを防止している。   When the ions 97 are incident on the predetermined target 47 (CoFeB target), the scattering suppression unit 101 prevents the ions 97 from being irradiated to other adjacent targets 47 at the same time. The generation of a plurality of types of sputtered particles 98 is prevented.

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〜S5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S6で「No」の場合)。
(Process for forming MgO thin film)
Subsequently, the above-described steps S3 to S5 are performed again to form another thin film, for example, an MgO thin film, which is an insulating thin film, so as to be stacked on the CoFeB thin film (in the case of “No” in step S6).

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)。このとき、飛散抑制部101は、ターゲット保持部46と一体的に回動し、MgOターゲットにて発生したスパッタ粒子98がウエハ1に向って入射可能となる。次に、イオン発生部80にてArのイオン97を発生させ(ステップS4)、このArのイオン97をMgOターゲットに照射させる。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S5)。このとき、飛散抑制部101により、MgOターゲットにて発生したスパッタ粒子98が他のターゲット47に飛散することを抑制すると共に、入射抑制部102により、MgOターゲットにて発生したスパッタ粒子98が他のターゲット47に入射することを抑制する。   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). At this time, the scattering suppression unit 101 rotates integrally with the target holding unit 46, and the sputtered particles 98 generated from the MgO target can enter the wafer 1. Next, Ar ions 97 are generated in the ion generator 80 (step S4), and the ArO 97 is irradiated with the Ar ions 97. Then, the sputtered particles 98 that have jumped out of the MgO target enter the upper surface of the wafer 1, and an MgO thin film is formed on the CoFeB thin film on the wafer 1 (step S5). At this time, the spatter suppressing unit 101 suppresses the sputtered particles 98 generated in the MgO target from scattering to the other target 47, and the incident suppressing unit 102 causes the sputtered particles 98 generated in the MgO target to The incident on the target 47 is suppressed.

(Ru薄膜を成膜する工程)
続いて、上述のステップS3〜S5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S6で「No」の場合)。
(Step of forming a Ru thin film)
Subsequently, by performing the above steps S3 to S5 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 S6). .

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を所定の角度だけ回動させ、Ruターゲットをイオン照射口83に対向させると共に、ウエハ1の上面に対向させる。飛散抑制部101は、ターゲット保持部46と一体的に回動し、Ruターゲットにて発生したスパッタ粒子98がウエハ1に向って入射可能となる。次に、イオン発生部80にてArのイオン97を発生させ(ステップS4)、このArのイオン97をRuターゲットに照射させる。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S5)。このとき、飛散抑制部101により、Ruターゲットにて発生したスパッタ粒子98が他のターゲット47に飛散することを抑制すると共に、入射抑制部102により、Ruターゲットにて発生したスパッタ粒子98が他のターゲット47に入射することを抑制する。   Specifically, the target pedestal 45 is rotated by a predetermined angle by the target rotation driving unit 44 so that the Ru target is opposed to the ion irradiation port 83 and is also opposed to the upper surface of the wafer 1. The scattering suppression unit 101 rotates integrally with the target holding unit 46 so that the sputtered particles 98 generated by the Ru target can enter the wafer 1. Next, Ar ions 97 are generated in the ion generator 80 (step S4), and the Ru target is irradiated with the Ar ions 97. 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 S5). At this time, the spatter suppressing unit 101 suppresses the sputtered particles 98 generated at the Ru target from scattering to the other target 47, and the incident suppressing unit 102 causes the sputtered particles 98 generated at the Ru target to The incident on the target 47 is suppressed.

(ウエハ搬出工程(ステップS7))
そして、次に成膜する薄膜がなく終了する場合(ステップS6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。そして、基板処理工程終了から所定時間経過後、ターボ分子ポンプ55bからクライオポンプ55aに切り換え、処理室40内を高真空に維持する。
(Wafer Unloading Step (Step S7))
Then, when there is no thin film to be formed next and the process is finished (in the case of “Yes” in step S6), 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. Then, after a predetermined time has elapsed from the end of the substrate processing step, the turbo molecular pump 55b is switched to the cryopump 55a, and the inside of the processing chamber 40 is maintained at a high vacuum.

(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、ターゲット保持部46に保持され、各ターゲット47に対向する部位に第1開口部103がそれぞれ形成されると共に、隣接する各ターゲット47間を仕切る隔壁104を複数有する飛散抑制部101を備えている。これにより、所定のターゲット47にて発生したスパッタ粒子98が、所定のターゲット47とは異なる材質である他のターゲット47に飛散することを抑制させることができる。   (A) According to the present embodiment, the first opening 103 is formed in a portion that is held by the target holding portion 46 and faces each target 47, and a plurality of partition walls 104 that partition the adjacent targets 47 are provided. The scattering suppression part 101 which has is provided. Thereby, it is possible to suppress the sputtered particles 98 generated at the predetermined target 47 from being scattered to other targets 47 made of a material different from the predetermined target 47.

(b)本実施形態によれば、飛散抑制部101が連結部を兼ねる内側壁104bによりターゲット保持部46に保持され、ターゲット保持部46を覆ってターゲット保持部46と一体的に回動されるよう構成されている。これにより、第1開口部103が各ターゲット47の位置と同じ位置を維持し、第1開口部103と各ターゲット47との位置がずれることを防止可能としている。その結果、イオン97が所定のターゲット47に入射可能であり、かつ所定のターゲット47にて発生したスパッタ粒子98がウエハ1に向って入射可能である。   (B) According to the present embodiment, the scattering suppression unit 101 is held by the target holding unit 46 by the inner side wall 104 b that also serves as the coupling unit, and covers the target holding unit 46 and is rotated integrally with the target holding unit 46. It is configured as follows. Thereby, the 1st opening part 103 maintains the same position as the position of each target 47, and it can prevent that the position of the 1st opening part 103 and each target 47 shift | deviates. As a result, the ions 97 can enter the predetermined target 47 and the sputtered particles 98 generated by the predetermined target 47 can enter the wafer 1.

(c)本実施形態によれば、隔壁104が隣り合うターゲット47の間を仕切る側壁104aを備えている。これにより、側壁104aは、所定のターゲット47にて発生したスパッタ粒子98が隣り合う他のターゲット47に飛散することを抑制させることができる。   (C) According to the present embodiment, the partition wall 104 includes the side wall 104 a that partitions the adjacent targets 47. Thereby, the side wall 104 a can suppress the sputtered particles 98 generated at the predetermined target 47 from being scattered to other adjacent targets 47.

(d)本実施形態によれば、隔壁104が回動軸44aとターゲット47との間を仕切る内側壁104bを備えている。これにより、内側壁104bは、所定のターゲット47にて発生したスパッタ粒子98が回動軸44a方向側に飛散することを抑制させることができる。   (D) According to the present embodiment, the partition wall 104 includes the inner wall 104 b that partitions the rotation shaft 44 a and the target 47. Thereby, the inner wall 104b can suppress the sputtered particles 98 generated at the predetermined target 47 from being scattered in the direction of the rotating shaft 44a.

なお、隔壁104は、図示しないがターゲット群48の周囲を囲う外側壁を備えてもよい。この場合、所定のターゲット47にて発生したスパッタ粒子98がターゲット群48の外周側から飛散することを抑制することが可能となる。   The partition wall 104 may include an outer wall that surrounds the target group 48, although not shown. In this case, it is possible to prevent the sputtered particles 98 generated on the predetermined target 47 from scattering from the outer peripheral side of the target group 48.

(e)本実施形態によれば、飛散抑制部101とウエハ1との間に設けられ、所定のターゲット47を露出させるように第2開口部105が形成されると共に、他のターゲット47に対向する第1開口部103を覆うように構成される入射抑制部102を備えている。これにより、入射抑制部102は、他のターゲット47に対しては第1開口部103を塞ぐことで、所定のターゲット47にて発生し、ウエハ1の上面以外の例えばスパッタリング室41や成膜室42の内壁で反射して反跳したスパッタ粒子98が他のターゲット47に入射することを抑制することができる。 (E) According to the present embodiment, the second opening 105 is provided between the scattering suppression unit 101 and the wafer 1 so as to expose the predetermined target 47 and is opposed to the other target 47. The incident suppression part 102 comprised so that the 1st opening part 103 to cover may be covered. As a result, the incident suppression unit 102 blocks the first opening 103 with respect to the other target 47, and is generated in the predetermined target 47. It is possible to prevent the sputtered particles 98 reflected and reflected from the inner wall of 42 from entering the other target 47.

(f)本実施形態によれば、所定のターゲット47にて発生したスパッタ粒子98が他のターゲット47に飛散することを抑制すると共に、所定のターゲット47にて発生した
スパッタ粒子98が他のターゲット47に入射することを抑制することができる。この結果、ターゲット47の清浄度を維持できて、ウエハ1上に成膜される薄膜中に不純物が混入すること(クロスコンタミネーション)を抑制させることができ、ウエハ1上に成膜される薄膜の膜質を向上させることが可能となる。
(F) According to the present embodiment, the sputtered particles 98 generated at the predetermined target 47 are prevented from scattering to the other target 47, and the sputtered particles 98 generated at the predetermined target 47 are prevented from being scattered by the other target. 47 can be prevented from entering. As a result, the cleanliness of the target 47 can be maintained, impurities can be prevented from being mixed into the thin film formed on the wafer 1 (cross-contamination), and the thin film formed on the wafer 1 can be suppressed. It becomes possible to improve the film quality.

(g)本実施形態によれば、飛散抑制部101及び入射抑制部102の外表面は、表面粗さ処理されている。飛散抑制部101及び入射抑制部102の外表面の表面仕上げが細かいと、スパッタ粒子98が付着し難くなり、付着しても剥がれ等が生じ、パーティクル等の原因となる。本実施形態では、表面粗さ処理されているので、飛散抑制部101及び入射抑制部102の表面にスパッタ粒子98が付着し易くなり、付着しても剥がれ等が生じることを抑制してパーティクル等の発生を抑制可能である。 (G) According to the present embodiment, the outer surfaces of the scattering suppression unit 101 and the incidence suppression unit 102 are subjected to surface roughness treatment. If the surface finish of the outer surfaces of the scattering suppression unit 101 and the incident suppression unit 102 is fine, the sputtered particles 98 are difficult to adhere, and even if they adhere, peeling or the like occurs, causing particles and the like. In the present embodiment, since the surface roughness treatment is performed, the sputtered particles 98 are likely to adhere to the surfaces of the scattering suppressing unit 101 and the incident suppressing unit 102, and the occurrence of peeling or the like is suppressed even if the sputtered particles 98 are adhered. Can be suppressed.

(h)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。 (H) According to the present embodiment, the target holding unit 46 including the target pedestal 45 that holds the target group 48 and the target rotation driving unit 44 that rotates the target pedestal 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.

(i)本実施形態によれば、ターゲット回動駆動部44の回動軸44a上に対し垂直方向に延在するターゲットホルダ49を複数備え、各ターゲット47を保持するように構成されている。これにより、ターゲット台座45に直接ターゲット47が配設されないので、スパッタリングにより発生される熱がターゲット台座45等の他の部位に伝達し難くなり、他の部位の昇温や劣化を抑制させることができる。また、ターゲットホルダ49によりターゲット47を個別に角度、位置調整等が容易となる。さらに、ターゲット台座45はターゲットホルダ49を取り付け可能な大きさ、形状であればよいので、その分ターゲット台座45の軽量化が可能となり、ターゲット回動駆動部44aの出力を小さく構成させることができる。 (I) According to the present embodiment, a plurality of target holders 49 extending in the vertical direction with respect to the rotation shaft 44 a of the target rotation drive unit 44 are provided, and each target 47 is held. Thereby, since the target 47 is not directly disposed on the target pedestal 45, it becomes difficult to transfer heat generated by sputtering to other parts such as the target pedestal 45, and the temperature rise and deterioration of other parts can be suppressed. it can. Further, the target holder 49 makes it easy to adjust the angle and position of the target 47 individually. Furthermore, since the target base 45 only needs to have a size and shape to which the target holder 49 can be attached, the target base 45 can be reduced in weight, and the output of the target rotation driving unit 44a can be reduced. .

(j)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、飛散抑制部101及び入射抑制部102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。これにより、それぞれ独立に調整、清掃し易い。 (J) According to the present embodiment, the substrate generation unit 80 is provided in communication with the sputtering chamber 41 in which the ion generation unit 80, the target holding unit 46, the scattering suppression unit 101, and the incident suppression unit 102 are provided. A film forming chamber 42 to be provided. 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. Thereby, it is easy to adjust and clean each independently.

なお、ウエハ1上での多層膜形成において、薄膜中の不純物低減、処理室42内の水分濃度等の低減による清浄度を維持するために、高真空の環境を保つ必要がある。本実施形態では、クライオポンプ55aを用いている。クライオポンプ55aは、図示しないがポンプ内の容器内壁に設置した極低温面に容器内の気体分子を凝縮又は吸着させて捕捉させる貯め込み式ポンプである。ここで、成膜時にクライオポンプ55aを稼動していると、スパッタリング室41内の例えばArガス、キセノンガス等のガスがポンプ内容器に付着する。クライオポンプ55aは、ある程度のガス付着量で定期的にメンテナンス(再生とも呼ぶ)を行う必要がある。このメンテナンス方法は、一度クライオポンプ55a内容器の極低温面を10Kから常温まで昇温し、凝縮又は吸着しているガスを気体に戻して容器内を排気することで行われる。昇温時間は、約2時間程度である。本実施形態では、同一処理室42内にターボ分子ポンプ55bとクライオポンプ55aとを併用している。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。そして、成膜時におけるクライオポンプ55a内のガス成分の付着が抑制され、クライオポンプ55a内でのガス吸着が抑制される。従って、メンテナンスサイクルは例えば12時間/日で運用していても2ヶ月に一度程度で十分とな
る。メンテナンスタイミングとしては、後述するイオン発生部80の電極のメンテナンス時に同時に実施するとよい。なお、クライオポンプ55aのみ用いる場合、2週間に一度程度は、メンテナンスが必要となる。このため、クライオポンプ55aと共に、ターボ分子ポンプ55bを用いることは有効である。
In forming a multilayer film on the wafer 1, it is necessary to maintain a high vacuum environment in order to maintain cleanliness by reducing impurities in the thin film and reducing the moisture concentration in the processing chamber 42. In the present embodiment, a cryopump 55a is used. Although not shown, the cryopump 55a is a storage type pump that condenses or adsorbs gas molecules in the container on a cryogenic surface installed on the inner wall of the container in the pump. Here, if the cryopump 55a is operated at the time of film formation, a gas such as Ar gas or xenon gas in the sputtering chamber 41 adheres to the pump container. The cryopump 55a needs to be regularly maintained (also called regeneration) with a certain amount of gas adhesion. This maintenance method is carried out by once raising the temperature of the cryogenic surface of the inner container of the cryopump 55a from 10K to room temperature, returning the condensed or adsorbed gas to a gas and exhausting the container. The temperature raising time is about 2 hours. In the present embodiment, the turbo molecular pump 55 b and the cryopump 55 a are used in the same processing chamber 42. 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. And adhesion of the gas component in the cryopump 55a at the time of film-forming is suppressed, and gas adsorption in the cryopump 55a is suppressed. Therefore, even if the maintenance cycle is operated at, for example, 12 hours / day, about once every two months is sufficient. As a maintenance timing, it is good to carry out simultaneously with the maintenance of the electrode of the ion generation part 80 mentioned later. When only the cryopump 55a is used, maintenance is required about once every two weeks. For this reason, it is effective to use the turbo molecular pump 55b together with the cryopump 55a.

<第2の実施形態>
図10は、本発明の第2の実施形態に係るターゲット保持部46Bの平面図である。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、ターゲット保持部46に直接ターゲット47を配列させる点が第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 plan view of a target holding portion 46B 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. This embodiment is different from the first embodiment in that the target 47 is directly arranged on the target holding unit 46. 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、ターゲット保持部46Bは、ターゲット台座45Bを備えている。ターゲット台座45Bは錐形状に構成され、ターゲット台座45Bの錐面に直接ターゲット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45Bは、例えば八角錐台状に構成されている。ターゲット台座45B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直接保持されるように構成されている。そして、ターゲット台座45Bの錐面は、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。なお、ターゲット保持部46B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。   That is, as shown in FIGS. 10 and 11, the target holding portion 46B includes a target pedestal 45B. The target pedestal 45B is configured in a conical shape, and is configured such that a plurality of targets 47 are arranged directly on the conical surface of the target pedestal 45B. Specifically, the target base 45B is configured in an octagonal pyramid shape, for example. Each side surface (eight side surfaces) of the target base 45 </ b> B is configured to directly hold any one of the predetermined targets 47 (47 </ b> A to 47 </ b> H) in the target group 48. The conical surface of the target pedestal 45B is configured to hold adjacent targets 47 apart from each other. In addition, the target holding | maintenance part 46B may be comprised not only in the case where it is formed in an octagonal frustum shape but in other polygonal frustum shapes.

本実施形態によれば、第1の実施形態と同様な効果を得ることに加え、ターゲット台座45Bの錐面に直接各ターゲット47を配列できるので、ターゲット台座45Bの構造を簡略化できると共に、コストを抑制させることができる。   According to the present embodiment, in addition to obtaining the same effect as the first embodiment, each target 47 can be arranged directly on the conical surface of the target pedestal 45B, so that the structure of the target pedestal 45B can be simplified and the cost can be reduced. Can be suppressed.

<本発明の他の実施形態>
なお、本実施形態では、隔壁104をターゲット保持部46側にのみ設けるように構成しているが、本実施形態はこれに限定されない。図示しないが、入射抑制部102側に隔壁104をさらに設け、ターゲット保持部46側と入射抑制部102側との両方の隔壁104により隔壁104を構成してもよい。その場合、飛散抑制部101は、ターゲット47が第1開口部103から突出するようターゲット47の下層側に設ける。これにより、所定のターゲット47で発生したスパッタ粒子98が飛散抑制部101と入射抑制部102との間で入射抑制部102側の隔壁104により抑制されて他のターゲット47に入射されることを抑制可能となる。なお、隔壁104を入射抑制部102側にのみ設けるように構成してもよい。
<Other Embodiments of the Present Invention>
In the present embodiment, the partition 104 is provided only on the target holding portion 46 side, but the present embodiment is not limited to this. Although not shown, the partition 104 may be further provided on the incident suppression unit 102 side, and the partition 104 may be configured by both the partition 104 on the target holding unit 46 side and the incidence suppression unit 102 side. In that case, the scattering suppression unit 101 is provided on the lower layer side of the target 47 so that the target 47 protrudes from the first opening 103. As a result, the sputtered particles 98 generated at the predetermined target 47 are suppressed from being incident on another target 47 by being suppressed by the partition wall 104 on the incident suppression unit 102 side between the scattering suppression unit 101 and the incident suppression unit 102. It becomes possible. Note that the partition 104 may be provided only on the incident suppression unit 102 side.

また、本実施形態では、隔壁104を飛散抑制部101に設けるように構成しているが、本実施形態はこれに限定されない。隔壁104をターゲット保持部46に一体的に設けるように構成してもよい。   In the present embodiment, the partition 104 is provided in the scattering suppression unit 101, but the present embodiment is not limited to this. You may comprise so that the partition 104 may be provided in the target holding | maintenance part 46 integrally.

また、本実施形態では、入射抑制部102と飛散抑制部101のいずれも設けるように構成しているが、本実施形態はこれに限定されない。入射抑制部102と飛散抑制部101のいずれか一方のみ設けるように構成しても良い。   Moreover, in this embodiment, although it has comprised so that both the incident suppression part 102 and the scattering suppression part 101 may be provided, this embodiment is not limited to this. Only one of the incidence suppression unit 102 and the scattering suppression unit 101 may be provided.

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PtFeP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, or the like, but may be a PtFeP thin film, for example. 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.

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、
前記ターゲット保持部に保持され、各前記ターゲットに対向する部位に第1開口部がそれぞれ形成されると共に、隣接する各前記ターゲット間を仕切る隔壁を複数有し、前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が他のターゲットに飛散することを抑制する飛散抑制部と、
前記飛散抑制部と前記基板との間に設けられ、前記所定のターゲットを露出させるように第2開口部が形成されると共に、前記他のターゲットに対向する前記第1開口部を覆うように構成され、前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が前記他のターゲットに入射することを抑制する入射抑制部と、
を備える基板処理装置が提供される。
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 first opening is formed in a portion that is held by the target holding portion and faces each of the targets, and includes a plurality of partition walls that partition the adjacent targets, and the sputter generated at the predetermined target. A scattering suppression unit for suppressing particles from scattering to other targets;
A second opening is provided between the scattering suppression portion and the substrate, and the second opening is formed to expose the predetermined target, and the first opening facing the other target is covered. An incident suppression unit that suppresses the sputtered particles generated at the predetermined target from entering the other target;
A substrate processing apparatus is provided.

好ましくは、前記飛散抑制部は、前記ターゲット保持部を覆うように該ターゲット保持部に保持される。   Preferably, the scattering suppression unit is held by the target holding unit so as to cover the target holding unit.

より好ましくは、前記隔壁は、隣り合う前記ターゲットの間を仕切る側壁を備える。   More preferably, the said partition is provided with the side wall which partitions off between the said adjacent targets.

より好ましくは、前記隔壁は、前記ターゲット群を回動させる回動軸とターゲットとの間を仕切る内側壁を備える。   More preferably, the partition includes an inner wall that partitions a rotation shaft that rotates the target group and the target.

より好ましくは、前記隔壁は、前記ターゲット群の周囲を囲う外側壁を備える。   More preferably, the partition includes an outer wall surrounding the target group.

(飛散抑制部及び入射抑制部の外表面)
より好ましくは、前記飛散抑制部及び前記入射抑制部の外表面は、表面粗さ処理されている。
(Outer surface of scattering suppression part and incidence suppression part)
More preferably, the outer surface of the scattering suppression part and the incident suppression part is subjected to surface roughness treatment.

より好ましくは、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。
More preferably, the target holding unit is
A target base for holding the target group;
A target rotation drive unit for rotating the target pedestal;
Is provided.

より好ましくは、前記ターゲット台座は、前記ターゲット回動駆動部の回動軸に対して前記ターゲットを放射状に複数配列させるように構成されている。   More preferably, the target pedestal is configured to arrange a plurality of targets radially with respect to a rotation axis of the target rotation drive unit.

より好ましくは、前記ターゲット台座は、前記ターゲット回動駆動部の回動軸上に対し垂直方向に延在するターゲットホルダを複数備え、該ターゲットホルダにそれぞれ前記ターゲットが保持されるように構成されている。   More preferably, the target pedestal includes a plurality of target holders extending in a direction perpendicular to the rotation axis of the target rotation driving unit, and the targets are respectively held by the target holders. Yes.

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、前記ターゲットホルダは、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 holder is configured to hold adjacent targets apart from each other.

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、前記イオン発生部、前記ターゲット保持部、前記飛散抑制部、及び前記入射抑制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, the scattering suppression unit, and the incident suppression unit are provided, a film formation chamber in communication with the sputtering chamber and in which the substrate holding unit is provided, 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、
前記スパッタ粒子を前記基板に入射させて前記基板上に薄膜を形成する工程と、を有し
前記薄膜を形成する工程では、
前記ターゲット保持部に保持され、各前記ターゲットに対向する部位に第1開口部がそれぞれ形成されると共に、隣接する各前記ターゲット間を仕切る隔壁を複数有する飛散抑制部により、前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が他のターゲットに飛散することを抑制すると共に、
前記飛散抑制部と前記基板との間に設けられ、前記所定のターゲットを露出させるように第2開口部が形成されると共に、前記他のターゲットに対向する前記第1開口部を覆うように構成された入射抑制部により、前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が前記他のターゲットに入射することを抑制する
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;
Forming the thin film on the substrate by causing the sputtered particles to enter the substrate, and forming the thin film,
A first opening is formed in a portion that is held by the target holding portion and faces each of the targets, and the scattering target has a plurality of partition walls that partition the adjacent targets. While suppressing the generated sputtered particles from scattering to other targets,
A second opening is provided between the scattering suppression portion and the substrate, and the second opening is formed to expose the predetermined target, and the first opening facing the other target is covered. A semiconductor device manufacturing method for suppressing sputtered particles generated at the predetermined target from entering the other target is provided by the incident suppression unit.

1 ウエハ(基板)
46 ターゲット保持部
47(47A〜47H) ターゲット
48 ターゲット群
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
101 飛散抑制部
102 入射抑制部
103 第1開口部
104 隔壁
105 第2開口部
1 Wafer (substrate)
46 Target holding unit 47 (47A to 47H) Target 48 Target group 50 Substrate holding unit
80 Ion generator 97 Ion (ion beam)
98 Sputtered particles 101 Splashing suppression unit 102 Incident suppression unit 103 First opening 104 Partition 105 Second opening

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、
前記ターゲット保持部に保持され、各前記ターゲットに対向する部位に第1開口部がそれぞれ形成されると共に、隣接する各前記ターゲット間を仕切る隔壁を複数有し、前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が他のターゲットに飛散することを抑制する飛散抑制部と、
前記飛散抑制部と前記基板との間に設けられ、前記所定のターゲットを露出させるように第2開口部が形成されると共に、前記他のターゲットに対向する前記第1開口部を覆うように構成され、前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が前記他のターゲットに入射することを抑制する入射抑制部と、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 first opening is formed in a portion that is held by the target holding portion and faces each of the targets, and includes a plurality of partition walls that partition the adjacent targets, and the sputter generated at the predetermined target. A scattering suppression unit for suppressing particles from scattering to other targets;
A second opening is provided between the scattering suppression portion and the substrate, and the second opening is formed to expose the predetermined target, and the first opening facing the other target is covered. And an incident suppression unit that suppresses the sputtered particles generated on the predetermined target from entering the other target.
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、
前記スパッタ粒子を前記基板に入射させて前記基板上に薄膜を形成する工程と、を有し
前記薄膜を形成する工程では、
前記ターゲット保持部に保持され、各前記ターゲットに対向する部位に第1開口部がそれぞれ形成されると共に、隣接する各前記ターゲット間を仕切る隔壁を複数有する飛散抑制部により、前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が他のターゲットに飛散することを抑制すると共に、
前記飛散抑制部と前記基板との間に設けられ、前記所定のターゲットを露出させるように第2開口部が形成されると共に、前記他のターゲットに対向する前記第1開口部を覆うように構成された入射抑制部により、前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が前記他のターゲットに入射することを抑制する
ことを特徴と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;
Forming the thin film on the substrate by causing the sputtered particles to enter the substrate, and forming the thin film,
A first opening is formed in a portion that is held by the target holding portion and faces each of the targets, and the scattering target has a plurality of partition walls that partition the adjacent targets. While suppressing the generated sputtered particles from scattering to other targets,
A second opening is provided between the scattering suppression portion and the substrate, and the second opening is formed to expose the predetermined target, and the first opening facing the other target is covered. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the incident suppression unit suppresses the sputtered particles generated on the predetermined target from entering the other target.
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