基板処理装置及び半導体装置の製造方法
【課題】 基板上に成膜される薄膜の面内膜厚の均一性を向上させる。
【解決手段】 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、ターゲット群のうち所定のターゲットにイオンが入射するようターゲット群を回動させるターゲット保持部と、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、スパッタ粒子の基板上への入射を規制する規制部材を複数保持し、所定のターゲットに応じた所定の規制部材を基板と所定のターゲットとの間に挿入させる規制部材保持部と、を備える。
【解決手段】 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、ターゲット群のうち所定のターゲットにイオンが入射するようターゲット群を回動させるターゲット保持部と、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、スパッタ粒子の基板上への入射を規制する規制部材を複数保持し、所定のターゲットに応じた所定の規制部材を基板と所定のターゲットとの間に挿入させる規制部材保持部と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
なお、基板上に複数種の薄膜を連続して成膜する場合、ターゲット保持部は、材質等の異なるターゲットを複数配列させて保持するように構成されていた。そして、ターゲット保持部は、成膜する薄膜の種類に応じて所定のターゲットにイオンを入射させるよう、ターゲットの配列を回動させるように構成されていた（例えば特許文献１，２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−２０５０７１号公報
【特許文献２】特開２００８−７５１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えばターゲットの材質等の違いにより、スパッタ粒子の入射量が基板面内で不均一になってしまう場合があった。このため、基板上に成膜される薄膜の面内膜厚の均一性が低下してしまう場合があった。
【０００６】
本発明は、基板上に成膜される薄膜の面内膜厚の均一性を向上させることが可能な基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、
イオンを発生するイオン発生部と、
ターゲットを複数配列させたターゲット群を保持し、前記ターゲット群のうち所定のターゲットに前記イオンが入射するよう前記ターゲット群を回動させるターゲット保持部と、
前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が入射されるように基板を保持する基板保持部と、
前記スパッタ粒子の前記基板上への入射を規制する規制部材を複数保持し、前記所定のターゲットに応じた所定の規制部材を前記基板と前記所定のターゲットとの間に挿入させる規制部材保持部と、
を備える基板処理装置が提供される。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、
イオン発生部により、イオンを発生させる工程と、
ターゲット保持部により、ターゲットを複数配列させたターゲット群を保持させ、前記ターゲット群のうち所定のターゲットに前記イオンが入射するよう前記ターゲット群を回
動させる工程と、
基板保持部により、前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が入射されるように基板を保持させる工程と、
規制部材保持部により、前記スパッタ粒子の前記基板上への入射を規制する規制部材を複数保持させ、前記所定のターゲットに応じた所定の規制部材を前記基板と前記所定のターゲットとの間に挿入させる工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る基板処理装置及び半導体装置の製造方法によれば、基板上に成膜される薄膜の面内膜厚の均一性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るターゲット側からウエハを見た概略図である。
【図７】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。
【図８】ターゲット材質の違いによる薄膜の面内膜厚分布の不均一性の具体例を示す図である。
【図９】規制部材を１枚しか備えていない処理炉の縦断面図である。
【図１０】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。
【図１１】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。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜本発明の第１の実施形態＞
（１）基板処理装置の構成
まず、本発明の第１の実施形態にかかる基板処理装置の概要構成例を、図１、図２を用いて説明する。本発明が適用される基板処理装置では、基板としてのウエハ１を搬送するキャリヤとして、ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ：以下、ポッドという。）が使用される。また、以下の説明において、前後左右は図１を基準とする。すなわち、図１が示されている紙面に対して、前は紙面の下、後ろは紙面の上、左右は紙面の左右とする。
【００１２】
（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。
【００１３】
（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。
【００１４】
（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。
【００１５】
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）。
【００１６】
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。
【００１７】
（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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
（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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
（３）処理炉の構成
続いて、スパッタリング成膜を実施可能に構成された第１の処理炉３３及び第２の処理炉３４の構成について、図３、図４及び図５を用いて説明する。なお、第１の処理炉３３及び第２の処理炉３４の構成はほぼ同一であるため、以下の説明では、第１の処理炉３３を例に挙げて説明することとする。
【００３４】
図３は、本発明の第１の実施形態に係る第１の処理炉３３の縦断面図である。図４は、本発明の第１の実施形態に係る第１の処理炉３３の横断面図である。図５は、本発明の第１の実施形態に係る第１の処理炉３３の縦断面図である。
【００３５】
図３、図４及び図５に示すように、第１の処理炉３３は、成膜室４２及びスパッタリング室４１を主に備えた処理室４０を備えている。
【００３６】
（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。
【００３７】
（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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
（スパッタリング室）
スパッタリング室４１は、真空容器４１ａ内に形成されている。真空容器４１ａは、直方体形状に構成されている。真空容器４１ａは、成膜室４２における背面壁に隣接して連結されている。真空容器４１ａの成膜室４２に隣接した側壁（以下、正面壁とする。）には、成膜室４２に連通する開口４１ｂが開設されている。開口４１ｂは、図示しないゲートバルブによって開閉可能となっており、スパッタリング室４１で発生したスパッタ粒子９８を出射可能に構成されている。なお、スパッタリング室４１は、後述するように開口４１ｂを介して成膜室４２内のガス雰囲気を排気可能に構成されている。スパッタリング室４１には、後述するイオン発生部８０、ターゲット保持部４６及び規制部材保持部１００が設けられている。
【００４１】
（ガス排気部）
真空容器４１ａ内の背面壁下部（図４の図中左側）には、排気口５３ａ，５３ｂが形成されている。排気口５３ａには、配管５４ａが接続されている。配管５４ａには、排気ポンプとして例えばクライオポンプ５５ａが接続されている。また、排気口５３ｂには、配管５４ｂが接続されている。配管５４ｂには、排気ポンプとして例えばターボ分子ポンプ５５ｂが接続されている。スパッタリング室４１内は、成膜室４２内と共にガス雰囲気が排気されるように構成されている。すなわち、成膜室４２の搬入搬出口４３を閉じると共に、開口４１ｂ，４２ｂを開放することで、成膜室４２内及びスパッタリング室４１内は、真空排気可能に構成されている。そして、成膜時にはターボ分子ポンプ５５ｂを用い、成膜時以外にはクライオポンプ５５ａを用いる。これにより、成膜室４２内及びスパッタリング室４１内は常に高真空の雰囲気が維持され、清浄度が保持される。主に、排気口５３ａ，５３ｂ、配管５４ａ，５４ｂ及びクライオポンプ５５ａ，ターボ分子ポンプ５５ｂにより、本実施形態に係るガス排気部が構成されている。なお、クライオポンプ５５ａ及びターボ分子ポンプ５５ｂは、コントローラ２４０によって制御されるようになっている。
【００４２】
（イオン発生部）
真空容器４１ａの外周下部には、イオン発生部８０が設置されている。イオン発生部８０は、後述するように例えばＡｒガスのイオン９７を発生させ、この発生させたイオン９
７をスパッタリング室４１内へ供給するように構成されている。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
接地電極９０、減速電極９２及び加速電極９５は、円形の平板形状に形成されている。接地電極９０、減速電極９２及び加速電極９５（以下各電極とも呼ぶ）には、それぞれ、円形の小孔として形成されたイオン９７を透過させる透過口９６が多数形成されている。なお、フィラメント電源８７、アーク電源８８、減速電源９１及び加速電源９４は、コントローラ２４０によって制御されるようになっている。
【００４６】
（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。
【００４７】
ターゲット台座４５は錐形状に構成され、ターゲット台座４５の錐面にターゲット４７を複数配列させるように構成されている。具体的には、ターゲット台座４５は、例えば八角錐台状に構成されている。ターゲット台座４５の各側面（８枚の側面）には、ターゲット群４８のうち、所定のターゲット４７（４７Ａ〜４７Ｈ）のいずれかがそれぞれ保持されるように構成されている。なお、ターゲット保持部４６は、八角錐台状に形成される場合に限らず、他の多角錐台状に構成されていてもよい。
【００４８】
ターゲット回動駆動部４４は、サーボモータ等によって構成されている。ターゲット回動駆動部４４の回動軸４４ａは、スパッタリング室４１内に回動自在に支持されている。ターゲット回動駆動部４４は、ターゲット台座４５を回動させることで、ターゲット群４８のうち所定のターゲット４７をイオン発生部８０のイオン照射口８３に対向させると共に、基板保持部５０に保持されたウエハ１に対向させるように構成されている。これにより、ターゲット台座４５を回動させるだけで、イオン発生部８０にて発生されるイオン９７を、ターゲット群４８のうち、所定のターゲット４７に照射可能であり、かつ所定のターゲット４７で発生したスパッタ粒子９８をウエハ１の上面へ照射可能となっている。な
お、ターゲット回動駆動部４４は、コントローラ２４０によって制御されるようになっている。
【００４９】
ターゲット群４８の各ターゲット４７の材質は、互いに異なる金属や酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の絶縁材等とすることができ、ウエハ１上に成膜する薄膜の種類に応じて適宜変更される。例えば、ウエハ１上にＣｏＦｅＢ（コバルト、鉄、ボロン）からなる磁性薄膜を成膜する場合には、ターゲット４７の材質としてＣｏＦｅＢ合金を用いることができる。また、ウエハ１上にＰｔＦｅＰ（プラチナ、鉄、りん）からなる磁性薄膜を成膜する場合には、ターゲット４７の材質としてＰｔＦｅＰ合金を用いることができる。また、薄膜の種類によっては、ターゲット４７の材質として、上述の三元系の合金にさらにＣｕやＮｉ等を混合した四元又は五元系合金を用いても良い。また、ターゲット４７の材質として、Ｆｅ、Ｃｕ及びＮｉ等の単体を用いてもよい。また、ターゲット４７を、例えばＣｏやＰｔ等からなる部材上にＦｅＰ合金チップ、ＦｅＣｕ合金チップ、ＦｅＮｉ合金チップ、ＦｅＣｕＰ合金チップ、ＦｅＮｉＰ合金チップ等の合金チップのうち少なくとも１種のチップを所定の組成割合となるようにして載せた複合ターゲットとして構成してもよい。なお、ターゲット４７の材質としては、単体のＴａ（タンタル）、Ｔｉ（チタン）、Ｒｕ（ルテニウム）等を用いても勿論構わないし、２元系のＮｉＦｅ（ニッケル、鉄）、ＣｏＦｅ（コバルト、鉄）、ＭｎＩｒ（マンガン、イリジウム）を用いても構わない。
【００５０】
なお、ターゲット台座４５は、それぞれ隣接する各ターゲット４７を互いに離間して保持するように構成されている。これにより、イオン供給部８０からのイオン９７が、隣接するターゲット４７に同時に照射されてしまうことを防止可能である。さらに、複数種のスパッタ粒子９８が同時に発生してウエハ１に照射されてしまうことを防止可能である。また、ターゲット４７間での材質混合によって発生する混合したスパッタ粒子９８によりウエハ１上に成膜される薄膜の膜質低下を防止可能である。なお、ターゲット４７間に仕切り板（図示しない）を設けてターゲット４７間におけるイオン９７又はスパッタ粒子９８の混入を防止するように構成してもよい。
【００５１】
（規制部材保持部）
真空容器４１ａの正面壁上部（開口４１ｂの上側）には、規制部材保持部１００が設けられている。規制部材保持部１００は、スパッタ粒子９８のウエハ１上への入射を規制する規制部材１０１を複数保持するように構成されている。規制部材保持部１００は、規制部材１０１を複数、例えば８枚の規制部材１０１（１０１Ａ〜１０１Ｈ）を配列させる規制部材台座１０２と、規制部材台座１０２を回動させる規制部材回動駆動部１０３と、を備える。規制部材回動駆動部１０３は、サーボモータ等によって構成されている。規制部材回動駆動部１０３の回動軸１０３ａは、スパッタリング室４１内に回動自在に支持されている。また、規制部材保持部１００の回動軸１０３ａとターゲット保持部４６の回動軸４４ａとが平行となるように構成されている。規制部材回動駆動部１０３は、ターゲット回動駆動部４４の回動に同期して規制部材台座１０２を回動させるように構成されている。これにより、規制部材保持部１００は、所定のターゲット４７に応じた所定の規制部材１０１（１０１Ａ〜１０１Ｈ）をウエハ１と所定のターゲット４７との間に挿入可能となっている。なお、規制部材回動駆動部１０３は、コントローラ２４０によって制御されるようになっている。
【００５２】
規制部材１０１は、規制部材保持部１００の回動により、所定のターゲット４７からのスパッタ粒子９８の入射経路の一部を遮蔽するように挿入される。図６は、本発明の第１の実施形態に係るターゲット４７側からウエハ１を見た概略図である。図６に示すように、規制部材１０１は、ウエハ１上の一部を遮蔽するようにウエハ１と所定のターゲット４７との間に挿入され、スパッタ粒子９８の入射経路の一部を遮蔽する。これにより、規制部材１０１は、スパッタ粒子９８のウエハ１上への入射量を部分的に低減させることがで
きる。
【００５３】
なお、規制部材１０１の形状又は大きさは、ターゲット４７の材質等によって適宜調整されている。例えば、ターゲット４７の材質によっては、ウエハ１上に入射するスパッタ粒子９８の放射特性が異なり、ウエハ１上へのスパッタ粒子９８の入射量が面内で不均一になってしまうことがある。そして、成膜する薄膜の膜厚が、ウエハ１の外周部で厚く、ウエハ１の中心部付近で薄くなってしまうことがある（図８参照）。係る場合、規制部材１０１の形状を、ウエハ１の外周部付近に挿入される部位の幅を広く、ウエハ１の中心部付近に挿入される部位の幅を狭く構成する。これにより、ウエハ１の外周部付近への入射量とウエハ１の中心部付近への入射量とを均等化させ、（ウエハ１へのスパッタ粒子９８の入射量の面内均一性を向上させ）、薄膜の面内膜厚均一性を向上させることができる。また例えば、ターゲット４７の材質によっては、成膜した薄膜の膜厚が、ウエハ１の外周部で薄く、ウエハ１の中心部付近で厚くなってしまうことがある。係る場合、規制部材１０１の形状を、ウエハ１の外周部付近に挿入される部位の幅を狭く、ウエハ１の中心部付近に挿入される部位の幅を広く構成する。これにより、ウエハ１へのスパッタ粒子９８の入射量の面内均一性を向上させ、薄膜の面内膜厚均一性を向上させることができる。
【００５４】
なお、規制部材１０１は、例えば石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の非金属材料により構成することができる。かかる場合、ウエハ１や処理室４０内の金属汚染を抑制できる。また、規制部材１０１は、スパッタリングされにくい材料、例えばＷ（タングステン）等により構成してもよい。
【００５５】
（４）基板処理工程
次に、磁気抵抗素子メモリ等の半導体装置の製造工程の一工程として実施される基板処理工程を、図７のフローチャートに従って、主に図３〜図５を参照しながら説明する。本工程では、ウエハ１上にＣｏＦｅＢ薄膜、ＭｇＯ薄膜、Ｒｕ薄膜を順に積層するように成膜する。図７は、本発明の第１の実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。基板処理工程は、上記構成に係る基板処理装置により実施される。
【００５６】
（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。
【００５７】
（ウエハを保持する工程（ステップＳ２））
基板保持部５０は、所定のターゲット４７にて発生したスパッタ粒子９８が入射されるようにウエハ１をチャックして位置決め保持する。そして、図３〜図５に示すように、基板保持部５０をチルト機構５２によって垂直姿勢（ウエハ１の上面がターゲット保持部４６側に向く姿勢）にする。続いて、基板保持部５０を回動機構５１によって回動させウエハ１を回動させる。なお、ウエハ１の回転は、後述するウエハ搬出工程時まで継続する。
【００５８】
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。
【００５９】
（ＣｏＦｅＢ薄膜を成膜する工程）
続いて、以下のステップ３〜６を実施することで、ウエハ１上にＣｏＦｅＢ薄膜を成膜する。
【００６０】
（ターゲット群を回動させる工程（ステップＳ３））
そして、ターゲット回動駆動部４４によってターゲット台座４５を所定の角度だけ回動
させてターゲット群４８を回動させ、所定のターゲット４７、例えばＣｏＦｅＢ合金からなるターゲット４７（ＣｏＦｅＢターゲットとも呼ぶ）を、イオン発生部８０のイオン照射口８３に対向させると共に、基板保持部５０に保持されたウエハ１の上面に対向させる。
【００６１】
（規制部材を挿入させる工程（ステップＳ４））
次に、規制部材回動駆動部１０３によって規制部材台座１０２を所定の角度だけ回動させ、所定のターゲット４７に応じた所定の規制部材１０１をウエハ１と所定のターゲット４７との間に挿入させる。規制部材１０１は、ウエハ１上の一部を遮蔽するようにウエハ１と所定のターゲット４７との間に挿入され、スパッタ粒子９８の入射経路の一部を遮蔽する。これにより、規制部材１０１は、後述するステップＳ６にて発生させるスパッタ粒子９８のウエハ１上への入射量を部分的に低減させることができる。
【００６２】
（イオンを発生させる工程（ステップＳ５））
続いて、イオン発生部８０にてＡｒガスをプラズマ化し、Ａｒのイオン９７を発生させる。具体的には、ガス導入管８４からイオン発生部８０のイオン源室８２内にＡｒガスを所定の流量、例えば２〜２０ｓｃｃｍで供給する。そして、フィラメント電源８７をＯＮにし、フィラメント８６から熱電子を放出させる。そして、アーク電源８８をＯＮにし、イオン源室８２内で電子を移動させてＡｒ原子に衝突させ、イオン源室８２内に供給されたＡｒガスをプラズマ化させる。そして、減速電源９１及び加速電源９４をＯＮとし、加速電極９５をプラス電位、減速電極９２をマイナス電位とする。その結果、加速電極９５、減速電極９２及び接地電極９０の電位差から生じる電界により、Ａｒイオン９７を透過口９６群から成膜室４２内に向けて引き出してイオン９７（イオンビーム）を発生させる。なお、減速電極９２と接地電極９０との間の電位差は、スパッタリング室４１内にある電子がイオン源室８２内に入り込むのを阻止する役目を果たす。
【００６３】
（成膜工程（ステップＳ６））
イオン発生部８０から透過口９６群を介して成膜室４２内に向けて引き出されたイオン９７は、所定のターゲット４７（ここではＣｏＦｅＢ合金からなるターゲット）に照射される。すると、ＣｏＦｅＢ合金を構成する分子等のスパッタ粒子９８が所定のターゲット４７（ＣｏＦｅＢターゲット）から飛び出す。そして、飛び出したスパッタ粒子９８がウエハ１の上面に入射して吸着（堆積）し、ウエハ１の上面に、例えば磁性薄膜であるＣｏＦｅＢ薄膜が成膜される。
【００６４】
なお、上述したように、ターゲット４７の材質によっては、ウエハ１に入射するスパッタ粒子９８の放射特性が異なり、ウエハ１へのスパッタ粒子９８の入射量が面内で不均一になってしまうことがある。そして、成膜する薄膜の膜厚が、ウエハ１の外周部で厚く、ウエハ１の中心部付近で薄くなってしまうことがある（図８参照）。
【００６５】
これに対し本実施形態では、ステップＳ４において、所定のターゲット４７に応じた所定の規制部材１０１を、ウエハ１と所定のターゲット４７との間に予め挿入するようにしている。そして、規制部材１０１の形状又は大きさは、ターゲット４７の材質等によって適宜調整するようにしている。すなわち、ＣｏＦｅＢ薄膜の膜厚が、ウエハ１の外周部で厚く、ウエハ１の中心部付近で薄くなってしまう場合には、ウエハ１とターゲット４７（ＣｏＦｅＢターゲット）との間に挿入する規制部材１０１の形状を、ウエハ１の外周部付近に挿入される部位の幅を広く、ウエハ１の中心部付近に挿入される部位の幅を狭く構成するようにしている。これにより、ウエハ１の外周部付近への入射量とウエハ１の中心部付近への入射量とを均等化させ、（ウエハ１へのスパッタ粒子９８の入射量の面内均一性を向上させ）、ＣｏＦｅＢ薄膜の面内膜厚均一性を向上させることができる。
【００６６】
また、ターゲット４７を互いに離間して保持しているので、イオン供給部８０からのイオン９７が、隣接するターゲット４７に同時に照射されてしまうことを防止可能である。そして、複数種のスパッタ粒子９８が同時に発生してウエハ１に照射されてしまうことを防止可能である。また、ターゲット４７間での材質混合によって発生する混合したスパッタ粒子９８によりウエハ１上に成膜される薄膜の膜質低下を防止可能である。
【００６７】
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。
【００６８】
（ＭｇＯ薄膜を成膜する工程）
続いて、上述のステップＳ３〜Ｓ６を再び実施することで、他の薄膜、例えば絶縁薄膜であるＭｇＯ薄膜をＣｏＦｅＢ薄膜上に積層するように成膜する（ステップＳ７で「Ｎｏ」の場合）。
【００６９】
具体的には、ターゲット回動駆動部４４によりターゲット台座４５を所定の角度だけ再び回動させ、ＭｇＯからなるターゲット４７（ＭｇＯターゲットとも呼ぶ）を、イオン照射口８３に対向させると共に、ウエハ１の上面に対向させる（ステップＳ３）。そして、規制部材回動駆動部１０３により規制部材台座１０２を所定の角度だけ再び回動させ、ＭｇＯターゲットに応じた所定の規制部材１０１を、ウエハ１とＭｇＯターゲットとの間に挿入させる（ステップＳ４）。次に、イオン発生部８０にてＡｒのイオン９７を発生させ、このＡｒのイオン９７をＭｇＯターゲットに照射させる（ステップＳ５）。そして、ＭｇＯターゲットから飛び出したスパッタ粒子９８がウエハ１の上面に入射し、ウエハ１のＣｏＦｅＢ薄膜上にＭｇＯ薄膜が成膜される（ステップＳ６）。
【００７０】
（Ｒｕ薄膜を成膜する工程）
続いて、上述のステップＳ３〜Ｓ６を再び実施することで、他の薄膜、例えば非磁性薄膜であるＲｕ薄膜をＭｇＯ薄膜上に積層するように成膜する（ステップＳ７で「Ｎｏ」の場合）。
【００７１】
具体的には、ターゲット回動駆動部４４によりターゲット台座４５を所定の角度だけ再び回動させ、Ｒｕからなるターゲット４７（Ｒｕターゲットとも呼ぶ）を、イオン照射口８３に対向させると共に、ウエハ１の上面に対向させる（ステップＳ３）。そして、規制部材回動駆動部１０３により規制部材台座１０２を所定の角度だけ再び回動させ、Ｒｕターゲットに応じた所定の規制部材１０１を、ウエハ１とＲｕーゲットとの間に挿入させる（ステップＳ４）。次に、イオン発生部８０にてＡｒのイオン９７を発生させ、このＡｒのイオン９７をＲｕターゲットに照射させる（ステップＳ５）。そして、Ｒｕターゲットから飛び出したスパッタ粒子９８がウエハ１の上面に入射し、ウエハ１のＭｇＯ薄膜上にＲｕ薄膜が成膜される（ステップＳ６）。
【００７２】
（ウエハ搬出工程（ステップＳ８））
そして、次に成膜する薄膜がなく終了する場合（ステップＳ７で「Ｙｅｓ」の場合）は、スパッタリング室４１内及び成膜室４２内にパージガスとしてＡｒガスを供給しつつ、スパッタリング室４１内及び成膜室４２内のガス雰囲気を排気する。所定時間が経過したら、回動機構５１を停止してウエハ１の回転を停止する。そして、ウエハ１を搬出して基板処理工程を終了する。その後、ゲートバルブ３５（図１及び図２参照）によって搬入搬出口４３を開放し、基板保持部５０に保持した処理済みのウエハ１を搬入搬出口４３から搬出する。
【００７３】
（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。
【００７４】
（ａ）本実施形態によれば、スパッタ粒子９８のウエハ１上への入射を規制する規制部材１０１を複数保持し、所定のターゲット４７に応じた所定の規制部材１０１をウエハ１と所定のターゲット４７との間に挿入させる規制部材保持部１００を備えている。そして、成膜の際にターゲット回動駆動部４４によりターゲット台座４５を所定の角度だけ回動させて所定のターゲット４７を選択し、さらに規制部材回動駆動部１０３により規制部材台座１０２を所定の角度だけ回動させ、所定の規制部材１０１をウエハ１と所定のターゲット４７との間に挿入している。これにより、所定のターゲット４７に応じてウエハ１に入射されるスパッタ粒子９８が規制され、ウエハ１上に成膜される薄膜の面内膜厚の均一性を向上させることができる。
【００７５】
（ｂ）本実施形態によれば、所定のターゲット４７からのスパッタ粒子９８の入射経路の一部を遮蔽するように、規制部材１０１の形状をターゲット４７の材質に応じて適宜調整している。例えば、ウエハ１の外周部の膜厚が厚く中心部付近の膜厚が薄いＭｇＯ薄膜の面内均一性を向上させようとする場合、ウエハ１の中心部付近で幅が狭く、ウエハ１の外周部付近で幅が広い形状の規制部材１０１を用いている。また、例えば、ウエハ１の上部側の膜厚が厚く下部側の膜厚が薄いＣｏＦｅＢ薄膜の面内均一性を向上させようとする場合、ウエハ１の上部側付近で幅が狭く下部側付近で幅が広い形状の規制部材１０１を用いている。これにより、スパッタ粒子９８のウエハ１上への入射量を低減させることができる。その結果、ウエハ１上に成膜される薄膜の面内膜厚の均一性を向上させることができる。
【００７６】
なお、参考までに、ターゲット４７の材質の違いによる薄膜の面内膜厚分布の均一性の例を図８に示す。図８は、ターゲット材質としてＴａ（タンタル），ＣｏＦｅＢ（コバルト、鉄、ボロン），Ｔｉ（チタン），ＭｇＯ（酸化マグネシウム），ＮｉＦｅ（ニッケル、鉄），ＣｏＦｅ（コバルト、鉄），Ｒｕ（ルテニウム），ＭｎＩｒ（マンガン、イリジウム）を選択した際の、材質の違いによる薄膜の面内膜厚分布の均一性の具体例を示す図である。なお、図８では、ウエハ１上に形成される薄膜の膜厚を色の濃さでそれぞれ示している。図８では、薄膜の膜厚に応じて色が異なるように表示している。一例を挙げると、例えば絶縁薄膜であるＭｇＯ薄膜では、面内均一性が±２．３％であり、ウエハ１の外周部の膜厚が厚く中心部付近の膜厚が薄く形成されている。また、磁性薄膜であるＣｏＦｅＢ薄膜では、面内均一性が±１．２％であり、ウエハ１の上部側の膜厚が厚く下部側の膜厚が薄く形成されている。このようにターゲット４７の材質が異なると、このターゲット４７からのスパッタ粒子９８によりウエハ１上に成膜される薄膜の膜厚分布が異なってしまう。これは、ターゲット材質によって、ターゲット４７の放射特性が異なる、すなわち、スパッタ粒子９８の入射量がウエハ１面内に亘り均一でないことによる。
【００７７】
これに対し、本実施形態では、所定のターゲット４７に応じた所定の形状の規制部材１０１を、ウエハ１と所定のターゲット４７との間に挿入させるように構成されている。そして、規制部材１０１の形状、大きさが、所定のターゲット４７に応じて適宜調整されるように構成されている。例えば、ウエハ１の外周部の膜厚が厚く中心部付近の膜厚が薄いＭｇＯ薄膜の面内均一性を向上させようとする場合、ウエハ１の中心部付近で幅が狭く、ウエハ１の外周部付近で幅が広い形状の規制部材１０１を用いるとよい。また、例えば、ウエハ１の上部側の膜厚が厚く下部側の膜厚が薄いＣｏＦｅＢ薄膜の面内均一性を向上させようとする場合、ウエハ１の上部側付近で幅が狭く下部側付近で幅が広い形状の規制部材１０１を用いるとよい。これにより、ターゲット４７の放射特性に応じてウエハ１に入射されるスパッタ粒子９８が規制され、ウエハ１上に成膜される薄膜の面内膜厚の均一性を向上させることができる。
【００７８】
また参考までに、規制部材１０１を１枚しか備えていない基板処理装置の構成について、図９を用いて説明する。図９に示すように、成膜室４２内には、規制部材１０１を１枚保持する規制部材台座１０２Ｂと、規制部材台座１０２Ｂを直動させる規制部材直動駆動部１０４と、を備える規制部材保持部１００Ｂが設けられている。図９に示す装置を用いてウエハ１上に薄膜を成膜する場合、規制部材直動駆動部１０４により規制部材台座１０２Ｂを直動させ、規制部材台座１０２Ｂを成膜室４２に対して垂直方向に移動させ、１枚の規制部材１０１をウエハ１と所定のターゲット４７との間に挿入させる。
【００７９】
しかしながら、図９に示す装置においては、ターゲット４７の材質に応じて規制部材１０１の形状や大きさを変更することを容易に行うことは困難である。仮に、ターゲット４７の材質に応じて規制部材１０１の形状や大きさを変更しないこととすれば、ウエハ１上に成膜される薄膜の面内膜厚を均一化させることが困難となる。また、ターゲット４７の材質に応じて図９に示す装置を複数用いて多層膜を形成しようとすれば、装置の占有面積が増大し、生産コストが増大する恐れが生じる。さらに、処理炉間でウエハ１の搬送時の意図しない残留酸素、水との反応生成物の発生等の恐れが生じる。
【００８０】
（ｃ）本実施形態によれば、ターゲット群４８を保持するターゲット台座４５と、ターゲット台座４５を回動させるターゲット回動駆動部４４と、を備えるターゲット保持部４６を備えている。これにより、ターゲット台座４５を回動させるだけで、ターゲット群４８を回動させて所定のターゲット４７を容易にイオン照射口８３に対向させると共に、ウエハ１の上面に対向させることができる。
【００８１】
（ｄ）本実施形態によれば、錐形状に構成され、ターゲット台座４５の錐面にターゲット４７を複数配列させるようにターゲット台座４５が構成されている。さらに、ターゲット台座４５は、錐面に隣接するターゲット４７を互いに離間して保持するように構成されている。これにより、イオン供給部８０からのイオン９７が、隣接するターゲット４７に同時に照射されてしまうことを防止可能である。さらに、複数種のスパッタ粒子９８が同時に発生してウエハ１に照射されてしまうことを防止可能である。また、ターゲット４７間での材質混合によって発生する混合したスパッタ粒子９８によりウエハ１上に成膜される薄膜の膜質低下を防止可能である。なお、ターゲット４７間に仕切り板（図示しない）を設けてターゲット４７間におけるイオン９７又はスパッタ粒子９８の混入を防止するように構成してもよい。
【００８２】
（ｅ）本実施形態によれば、イオン発生部８０、ターゲット保持部４６、及び規制部材保持部１００が設けられるスパッタリング室４１と、スパッタリング室４１に連通し、基板保持部５０が設けられる成膜室４２と、を備える。すなわち、スパッタ粒子９８を発生させるスパッタリング室４１と、ウエハ１上への成膜を行う成膜室４２とが、分離して構成されている。すなわち、処理室４０がスパッタリング室４１、成膜室４２及びイオン発生部８０で構成されている。これにより、それぞれ独立に調整、清掃し易い。また、スパッタリング室４１からのスパッタ粒子９８やイオン９７が成膜室４２内に飛散することを抑制できるので、成膜室４２室内の汚染を防止することができる。
【００８３】
（ｆ）本実施形態によれば、所定のターゲット４７と所定の規制部材１０１とが対向するように、スパッタリング室４１の側壁に規制部材保持部１００が設けられている。さらに、規制部材保持部１００の回動軸１０３ａとターゲット保持部４６の回動軸４４ａとが平行である。これにより、ターゲット保持部４６、所定の規制部材１０１、ウエハ１の位置関係の調整が容易となり、ウエハ１上へのスパッタ粒子９８の入射量を最適化させることができ、ウエハ１上に形成される薄膜の膜厚調整が容易となる。
【００８４】
＜第２の実施形態＞
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る第１の処理炉３３の縦断面図である。図１１は、本発明の第２の実施形態に係る第１の処理炉３３の縦断面図である。本実施形態では、規制部材１０１を複数配列させる規制部材台座１０２Ｃを直動させる点が第１の実施形態と異なる。それ以外の構成は第１の実施形態と同様である。
【００８５】
すなわち、図１０及び図１１に示すように、規制部材保持部１００Ｃは、規制部材１０１を複数配列させる規制部材台座１０２Ｃを直動させる規制部材直動駆動部１０４Ｃを備えている。規制部材直動駆動部１０４Ｃは、規制部材台座１０２Ｃを成膜室４２に対して垂直方向及び水平方向に移動可能に構成されている。なお、符号１１１は、規制部材台座１０２Ｃ及び規制部材直動駆動部１０４Ｃを成膜室４２に対して水平方向の所定位置に位置決めする位置決め部である。また、規制部材保持部１００Ｃは、成膜室４２と連通する真空気密可能な筐体（図示せず）内に設けられている。なお、規制部材保持部１００Ｃは、成膜室４２の上下に設けられている。成膜室４２の上部に設けられた上部保持部１１０ａは、規制部材台座１０２Ｃに規制部材１０１Ａ〜１０１Ｄを保持している。成膜室４２の下部に設けられた下部保持部１１０ｂは、規制部材台座１０２Ｃに規制部材１０１Ｅ〜１０１Ｈを保持している。
【００８６】
そして、規制部材保持部１００Ｃは、上記第１の実施形態と同様に、規制部材１０１を挿入させる工程において、所定のターゲット４７に応じて、上部保持部１１０ａ又は下部保持部１１０ｂのうち、どちらか一方を駆動させる。そして、上部保持部１１０ａ又は下部保持部１１０ｂのうち、どちらか一方の規制部材台座１０２Ｃを成膜室４２に対して水平方向に移動させて位置決め部１１１により水平方向に位置決めし、垂直方向に移動させる。これにより、所定のターゲット４７に応じた所定の規制部材１０１を、所定のターゲット４７とウエハ１との間に挿入させることができる。なお、図１１中では、下部保持部１１０ｂが駆動して成膜室４２に対して水平方向に移動している際の様子を点線で示している。
【００８７】
本実施形態によれば、規制部材１０１を複数配列させる規制部材台座１０２Ｃを直動自在に保持する規制部材直動駆動部１０４Ｃを備える。これにより、所定のターゲット４７に応じた所定の規制部材１０１をウエハ１と所定のターゲット４７との間に挿入させることができる。この結果、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００８８】
なお、本実施形態では、成膜室４２に対して水平方向に規制部材１０１を複数配列して規制部材保持部１００Ｃを構成しているが、本発明はこれに限定されず、成膜室４２に対して垂直方向に規制部材１０１を複数配列するように構成してもよい。この場合、図示しないが例えば規制部材１０１を梯子状に複数配列するように規制部材台座を構成すると共に、この規制部材台座を成膜室４２に対して垂直方向にのみ移動させるように構成する。これにより、規制部材直動駆動部１０４Ｃをより簡略化することができる。
【００８９】
＜本発明の他の実施形態＞
本実施形態では、ターゲット４７毎に規制部材１０１を１枚づつ設けているが、一部の規制部材１０１を複数のターゲット４７で共用するようにしてもよい。すなわち、ターゲット４７から放射されるスパッタ粒子９８の放射特性が同一或いは類似している場合、所定の規制部材１０１を共用するようにしてもよい。係る場合、基板処理装置の小型化や製造コストの低減が可能となる。
【００９０】
なお、上述の実施形態においては、磁性薄膜であるＣｏＦｅＢ薄膜を成膜する工程を行い、その後、絶縁薄膜であるＭｇＯ薄膜を成膜する工程を行った後、Ｒｕ薄膜を成膜する工程を行って三層成膜する基板処理工程を実施したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、成膜する薄膜は、ＣｏＦｅＢ薄膜やＭｇＯ薄膜やＲｕ薄膜等に限らず、例えばＰ
ｔＦｅＰ薄膜等であってもよい。さらに、ＣｏＦｅＢ薄膜やＰｔＦｅＰ薄膜等の三元系の薄膜に限らず、例えばＣｕやＮｉ等を混合した四元又は五元系以上の薄膜を成膜する場合にも適用可能である。また、ウエハ１上に二層以下の積層膜を形成する場合や、四層以上の積層膜を形成する場合にも、本発明は好適に適用可能である。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
＜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。
【００９４】
本発明の一態様によれば、
イオンを発生するイオン発生部と、
ターゲットを複数配列させたターゲット群を保持し、前記ターゲット群のうち所定のターゲットに前記イオンが入射するよう前記ターゲット群を回動させるターゲット保持部と、
前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が入射されるように基板を保持する基板保持部と、
前記スパッタ粒子の前記基板上への入射を規制する規制部材を複数保持し、前記所定のターゲットに応じた所定の規制部材を前記基板と前記所定のターゲットとの間に挿入させる規制部材保持部と、
を備える基板処理装置が提供される。
【００９５】
より好ましくは、前記規制部材は、前記スパッタ粒子の前記基板上への入射量を低減するように、前記スパッタ粒子の入射経路の一部を遮蔽する。
【００９６】
より好ましくは、前記規制部材の形状又は大きさは、前記ターゲットの材質によって適宜調整されている。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
より好ましくは、前記規制部材保持部は、前記規制部材を複数配列させる規制部材台座と、前記規制部材台座を回動させる規制部材回動駆動部と、を備える。
【０１０１】
より好ましくは、前記規制部材保持部は、前記規制部材を複数配列させる規制部材台座と、前記規制部材台座を直動させる規制部材直動駆動部と、を備える。
【０１０２】
より好ましくは、前記イオン発生部、前記ターゲット保持部、及び前記規制部材保持部が設けられるスパッタリング室と、前記スパッタリング室に連通し、前記基板保持部が設けられる成膜室と、を備える。
【０１０３】
より好ましくは、前記イオン発生部は、前記スパッタリング室の外周に設けられ、前記イオン発生部の照射口から前記ターゲット保持部に保持された前記所定のターゲットに向けてイオンを照射可能である。
【０１０４】
より好ましくは、前記規制部材保持部は、前記所定のターゲットと前記所定の規制部材とが対向するように、前記スパッタリング室の側壁に設けられている。
【０１０５】
より好ましくは、前記規制部材保持部の回動軸と前記ターゲット保持部の回動軸とが平行である。
【０１０６】
本発明の他の態様によれば、
イオン発生部により、イオンを発生させる工程と、
ターゲット保持部により、ターゲットを複数配列させたターゲット群を保持させ、前記ターゲット群のうち所定のターゲットに前記イオンが入射するよう前記ターゲット群を回動させる工程と、
基板保持部により、前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が入射されるように基板を保持させる工程と、
規制部材保持部により、前記スパッタ粒子の前記基板上への入射を規制する規制部材を複数保持させ、前記所定のターゲットに応じた所定の規制部材を前記基板と前記所定のターゲットとの間に挿入させる工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【符号の説明】
【０１０７】
１ ウエハ（基板）
４６ ターゲット保持部
４８ ターゲット群
４７（４７Ａ〜４７Ｈ） ターゲット
５０ 基板保持部
８０ イオン発生部
９７ イオン（イオンビーム）
９８ スパッタ粒子
１００ 規制部材保持部
１０１（１０１Ａ〜１０１Ｈ） 規制部材
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
なお、基板上に複数種の薄膜を連続して成膜する場合、ターゲット保持部は、材質等の異なるターゲットを複数配列させて保持するように構成されていた。そして、ターゲット保持部は、成膜する薄膜の種類に応じて所定のターゲットにイオンを入射させるよう、ターゲットの配列を回動させるように構成されていた（例えば特許文献１，２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−２０５０７１号公報
【特許文献２】特開２００８−７５１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えばターゲットの材質等の違いにより、スパッタ粒子の入射量が基板面内で不均一になってしまう場合があった。このため、基板上に成膜される薄膜の面内膜厚の均一性が低下してしまう場合があった。
【０００６】
本発明は、基板上に成膜される薄膜の面内膜厚の均一性を向上させることが可能な基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、
イオンを発生するイオン発生部と、
ターゲットを複数配列させたターゲット群を保持し、前記ターゲット群のうち所定のターゲットに前記イオンが入射するよう前記ターゲット群を回動させるターゲット保持部と、
前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が入射されるように基板を保持する基板保持部と、
前記スパッタ粒子の前記基板上への入射を規制する規制部材を複数保持し、前記所定のターゲットに応じた所定の規制部材を前記基板と前記所定のターゲットとの間に挿入させる規制部材保持部と、
を備える基板処理装置が提供される。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、
イオン発生部により、イオンを発生させる工程と、
ターゲット保持部により、ターゲットを複数配列させたターゲット群を保持させ、前記ターゲット群のうち所定のターゲットに前記イオンが入射するよう前記ターゲット群を回
動させる工程と、
基板保持部により、前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が入射されるように基板を保持させる工程と、
規制部材保持部により、前記スパッタ粒子の前記基板上への入射を規制する規制部材を複数保持させ、前記所定のターゲットに応じた所定の規制部材を前記基板と前記所定のターゲットとの間に挿入させる工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る基板処理装置及び半導体装置の製造方法によれば、基板上に成膜される薄膜の面内膜厚の均一性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るターゲット側からウエハを見た概略図である。
【図７】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。
【図８】ターゲット材質の違いによる薄膜の面内膜厚分布の不均一性の具体例を示す図である。
【図９】規制部材を１枚しか備えていない処理炉の縦断面図である。
【図１０】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。
【図１１】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。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜本発明の第１の実施形態＞
（１）基板処理装置の構成
まず、本発明の第１の実施形態にかかる基板処理装置の概要構成例を、図１、図２を用いて説明する。本発明が適用される基板処理装置では、基板としてのウエハ１を搬送するキャリヤとして、ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ：以下、ポッドという。）が使用される。また、以下の説明において、前後左右は図１を基準とする。すなわち、図１が示されている紙面に対して、前は紙面の下、後ろは紙面の上、左右は紙面の左右とする。
【００１２】
（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。
【００１３】
（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。
【００１４】
（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。
【００１５】
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）。
【００１６】
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。
【００１７】
（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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
（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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
（３）処理炉の構成
続いて、スパッタリング成膜を実施可能に構成された第１の処理炉３３及び第２の処理炉３４の構成について、図３、図４及び図５を用いて説明する。なお、第１の処理炉３３及び第２の処理炉３４の構成はほぼ同一であるため、以下の説明では、第１の処理炉３３を例に挙げて説明することとする。
【００３４】
図３は、本発明の第１の実施形態に係る第１の処理炉３３の縦断面図である。図４は、本発明の第１の実施形態に係る第１の処理炉３３の横断面図である。図５は、本発明の第１の実施形態に係る第１の処理炉３３の縦断面図である。
【００３５】
図３、図４及び図５に示すように、第１の処理炉３３は、成膜室４２及びスパッタリング室４１を主に備えた処理室４０を備えている。
【００３６】
（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。
【００３７】
（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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
（スパッタリング室）
スパッタリング室４１は、真空容器４１ａ内に形成されている。真空容器４１ａは、直方体形状に構成されている。真空容器４１ａは、成膜室４２における背面壁に隣接して連結されている。真空容器４１ａの成膜室４２に隣接した側壁（以下、正面壁とする。）には、成膜室４２に連通する開口４１ｂが開設されている。開口４１ｂは、図示しないゲートバルブによって開閉可能となっており、スパッタリング室４１で発生したスパッタ粒子９８を出射可能に構成されている。なお、スパッタリング室４１は、後述するように開口４１ｂを介して成膜室４２内のガス雰囲気を排気可能に構成されている。スパッタリング室４１には、後述するイオン発生部８０、ターゲット保持部４６及び規制部材保持部１００が設けられている。
【００４１】
（ガス排気部）
真空容器４１ａ内の背面壁下部（図４の図中左側）には、排気口５３ａ，５３ｂが形成されている。排気口５３ａには、配管５４ａが接続されている。配管５４ａには、排気ポンプとして例えばクライオポンプ５５ａが接続されている。また、排気口５３ｂには、配管５４ｂが接続されている。配管５４ｂには、排気ポンプとして例えばターボ分子ポンプ５５ｂが接続されている。スパッタリング室４１内は、成膜室４２内と共にガス雰囲気が排気されるように構成されている。すなわち、成膜室４２の搬入搬出口４３を閉じると共に、開口４１ｂ，４２ｂを開放することで、成膜室４２内及びスパッタリング室４１内は、真空排気可能に構成されている。そして、成膜時にはターボ分子ポンプ５５ｂを用い、成膜時以外にはクライオポンプ５５ａを用いる。これにより、成膜室４２内及びスパッタリング室４１内は常に高真空の雰囲気が維持され、清浄度が保持される。主に、排気口５３ａ，５３ｂ、配管５４ａ，５４ｂ及びクライオポンプ５５ａ，ターボ分子ポンプ５５ｂにより、本実施形態に係るガス排気部が構成されている。なお、クライオポンプ５５ａ及びターボ分子ポンプ５５ｂは、コントローラ２４０によって制御されるようになっている。
【００４２】
（イオン発生部）
真空容器４１ａの外周下部には、イオン発生部８０が設置されている。イオン発生部８０は、後述するように例えばＡｒガスのイオン９７を発生させ、この発生させたイオン９
７をスパッタリング室４１内へ供給するように構成されている。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
接地電極９０、減速電極９２及び加速電極９５は、円形の平板形状に形成されている。接地電極９０、減速電極９２及び加速電極９５（以下各電極とも呼ぶ）には、それぞれ、円形の小孔として形成されたイオン９７を透過させる透過口９６が多数形成されている。なお、フィラメント電源８７、アーク電源８８、減速電源９１及び加速電源９４は、コントローラ２４０によって制御されるようになっている。
【００４６】
（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。
【００４７】
ターゲット台座４５は錐形状に構成され、ターゲット台座４５の錐面にターゲット４７を複数配列させるように構成されている。具体的には、ターゲット台座４５は、例えば八角錐台状に構成されている。ターゲット台座４５の各側面（８枚の側面）には、ターゲット群４８のうち、所定のターゲット４７（４７Ａ〜４７Ｈ）のいずれかがそれぞれ保持されるように構成されている。なお、ターゲット保持部４６は、八角錐台状に形成される場合に限らず、他の多角錐台状に構成されていてもよい。
【００４８】
ターゲット回動駆動部４４は、サーボモータ等によって構成されている。ターゲット回動駆動部４４の回動軸４４ａは、スパッタリング室４１内に回動自在に支持されている。ターゲット回動駆動部４４は、ターゲット台座４５を回動させることで、ターゲット群４８のうち所定のターゲット４７をイオン発生部８０のイオン照射口８３に対向させると共に、基板保持部５０に保持されたウエハ１に対向させるように構成されている。これにより、ターゲット台座４５を回動させるだけで、イオン発生部８０にて発生されるイオン９７を、ターゲット群４８のうち、所定のターゲット４７に照射可能であり、かつ所定のターゲット４７で発生したスパッタ粒子９８をウエハ１の上面へ照射可能となっている。な
お、ターゲット回動駆動部４４は、コントローラ２４０によって制御されるようになっている。
【００４９】
ターゲット群４８の各ターゲット４７の材質は、互いに異なる金属や酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の絶縁材等とすることができ、ウエハ１上に成膜する薄膜の種類に応じて適宜変更される。例えば、ウエハ１上にＣｏＦｅＢ（コバルト、鉄、ボロン）からなる磁性薄膜を成膜する場合には、ターゲット４７の材質としてＣｏＦｅＢ合金を用いることができる。また、ウエハ１上にＰｔＦｅＰ（プラチナ、鉄、りん）からなる磁性薄膜を成膜する場合には、ターゲット４７の材質としてＰｔＦｅＰ合金を用いることができる。また、薄膜の種類によっては、ターゲット４７の材質として、上述の三元系の合金にさらにＣｕやＮｉ等を混合した四元又は五元系合金を用いても良い。また、ターゲット４７の材質として、Ｆｅ、Ｃｕ及びＮｉ等の単体を用いてもよい。また、ターゲット４７を、例えばＣｏやＰｔ等からなる部材上にＦｅＰ合金チップ、ＦｅＣｕ合金チップ、ＦｅＮｉ合金チップ、ＦｅＣｕＰ合金チップ、ＦｅＮｉＰ合金チップ等の合金チップのうち少なくとも１種のチップを所定の組成割合となるようにして載せた複合ターゲットとして構成してもよい。なお、ターゲット４７の材質としては、単体のＴａ（タンタル）、Ｔｉ（チタン）、Ｒｕ（ルテニウム）等を用いても勿論構わないし、２元系のＮｉＦｅ（ニッケル、鉄）、ＣｏＦｅ（コバルト、鉄）、ＭｎＩｒ（マンガン、イリジウム）を用いても構わない。
【００５０】
なお、ターゲット台座４５は、それぞれ隣接する各ターゲット４７を互いに離間して保持するように構成されている。これにより、イオン供給部８０からのイオン９７が、隣接するターゲット４７に同時に照射されてしまうことを防止可能である。さらに、複数種のスパッタ粒子９８が同時に発生してウエハ１に照射されてしまうことを防止可能である。また、ターゲット４７間での材質混合によって発生する混合したスパッタ粒子９８によりウエハ１上に成膜される薄膜の膜質低下を防止可能である。なお、ターゲット４７間に仕切り板（図示しない）を設けてターゲット４７間におけるイオン９７又はスパッタ粒子９８の混入を防止するように構成してもよい。
【００５１】
（規制部材保持部）
真空容器４１ａの正面壁上部（開口４１ｂの上側）には、規制部材保持部１００が設けられている。規制部材保持部１００は、スパッタ粒子９８のウエハ１上への入射を規制する規制部材１０１を複数保持するように構成されている。規制部材保持部１００は、規制部材１０１を複数、例えば８枚の規制部材１０１（１０１Ａ〜１０１Ｈ）を配列させる規制部材台座１０２と、規制部材台座１０２を回動させる規制部材回動駆動部１０３と、を備える。規制部材回動駆動部１０３は、サーボモータ等によって構成されている。規制部材回動駆動部１０３の回動軸１０３ａは、スパッタリング室４１内に回動自在に支持されている。また、規制部材保持部１００の回動軸１０３ａとターゲット保持部４６の回動軸４４ａとが平行となるように構成されている。規制部材回動駆動部１０３は、ターゲット回動駆動部４４の回動に同期して規制部材台座１０２を回動させるように構成されている。これにより、規制部材保持部１００は、所定のターゲット４７に応じた所定の規制部材１０１（１０１Ａ〜１０１Ｈ）をウエハ１と所定のターゲット４７との間に挿入可能となっている。なお、規制部材回動駆動部１０３は、コントローラ２４０によって制御されるようになっている。
【００５２】
規制部材１０１は、規制部材保持部１００の回動により、所定のターゲット４７からのスパッタ粒子９８の入射経路の一部を遮蔽するように挿入される。図６は、本発明の第１の実施形態に係るターゲット４７側からウエハ１を見た概略図である。図６に示すように、規制部材１０１は、ウエハ１上の一部を遮蔽するようにウエハ１と所定のターゲット４７との間に挿入され、スパッタ粒子９８の入射経路の一部を遮蔽する。これにより、規制部材１０１は、スパッタ粒子９８のウエハ１上への入射量を部分的に低減させることがで
きる。
【００５３】
なお、規制部材１０１の形状又は大きさは、ターゲット４７の材質等によって適宜調整されている。例えば、ターゲット４７の材質によっては、ウエハ１上に入射するスパッタ粒子９８の放射特性が異なり、ウエハ１上へのスパッタ粒子９８の入射量が面内で不均一になってしまうことがある。そして、成膜する薄膜の膜厚が、ウエハ１の外周部で厚く、ウエハ１の中心部付近で薄くなってしまうことがある（図８参照）。係る場合、規制部材１０１の形状を、ウエハ１の外周部付近に挿入される部位の幅を広く、ウエハ１の中心部付近に挿入される部位の幅を狭く構成する。これにより、ウエハ１の外周部付近への入射量とウエハ１の中心部付近への入射量とを均等化させ、（ウエハ１へのスパッタ粒子９８の入射量の面内均一性を向上させ）、薄膜の面内膜厚均一性を向上させることができる。また例えば、ターゲット４７の材質によっては、成膜した薄膜の膜厚が、ウエハ１の外周部で薄く、ウエハ１の中心部付近で厚くなってしまうことがある。係る場合、規制部材１０１の形状を、ウエハ１の外周部付近に挿入される部位の幅を狭く、ウエハ１の中心部付近に挿入される部位の幅を広く構成する。これにより、ウエハ１へのスパッタ粒子９８の入射量の面内均一性を向上させ、薄膜の面内膜厚均一性を向上させることができる。
【００５４】
なお、規制部材１０１は、例えば石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の非金属材料により構成することができる。かかる場合、ウエハ１や処理室４０内の金属汚染を抑制できる。また、規制部材１０１は、スパッタリングされにくい材料、例えばＷ（タングステン）等により構成してもよい。
【００５５】
（４）基板処理工程
次に、磁気抵抗素子メモリ等の半導体装置の製造工程の一工程として実施される基板処理工程を、図７のフローチャートに従って、主に図３〜図５を参照しながら説明する。本工程では、ウエハ１上にＣｏＦｅＢ薄膜、ＭｇＯ薄膜、Ｒｕ薄膜を順に積層するように成膜する。図７は、本発明の第１の実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。基板処理工程は、上記構成に係る基板処理装置により実施される。
【００５６】
（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。
【００５７】
（ウエハを保持する工程（ステップＳ２））
基板保持部５０は、所定のターゲット４７にて発生したスパッタ粒子９８が入射されるようにウエハ１をチャックして位置決め保持する。そして、図３〜図５に示すように、基板保持部５０をチルト機構５２によって垂直姿勢（ウエハ１の上面がターゲット保持部４６側に向く姿勢）にする。続いて、基板保持部５０を回動機構５１によって回動させウエハ１を回動させる。なお、ウエハ１の回転は、後述するウエハ搬出工程時まで継続する。
【００５８】
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。
【００５９】
（ＣｏＦｅＢ薄膜を成膜する工程）
続いて、以下のステップ３〜６を実施することで、ウエハ１上にＣｏＦｅＢ薄膜を成膜する。
【００６０】
（ターゲット群を回動させる工程（ステップＳ３））
そして、ターゲット回動駆動部４４によってターゲット台座４５を所定の角度だけ回動
させてターゲット群４８を回動させ、所定のターゲット４７、例えばＣｏＦｅＢ合金からなるターゲット４７（ＣｏＦｅＢターゲットとも呼ぶ）を、イオン発生部８０のイオン照射口８３に対向させると共に、基板保持部５０に保持されたウエハ１の上面に対向させる。
【００６１】
（規制部材を挿入させる工程（ステップＳ４））
次に、規制部材回動駆動部１０３によって規制部材台座１０２を所定の角度だけ回動させ、所定のターゲット４７に応じた所定の規制部材１０１をウエハ１と所定のターゲット４７との間に挿入させる。規制部材１０１は、ウエハ１上の一部を遮蔽するようにウエハ１と所定のターゲット４７との間に挿入され、スパッタ粒子９８の入射経路の一部を遮蔽する。これにより、規制部材１０１は、後述するステップＳ６にて発生させるスパッタ粒子９８のウエハ１上への入射量を部分的に低減させることができる。
【００６２】
（イオンを発生させる工程（ステップＳ５））
続いて、イオン発生部８０にてＡｒガスをプラズマ化し、Ａｒのイオン９７を発生させる。具体的には、ガス導入管８４からイオン発生部８０のイオン源室８２内にＡｒガスを所定の流量、例えば２〜２０ｓｃｃｍで供給する。そして、フィラメント電源８７をＯＮにし、フィラメント８６から熱電子を放出させる。そして、アーク電源８８をＯＮにし、イオン源室８２内で電子を移動させてＡｒ原子に衝突させ、イオン源室８２内に供給されたＡｒガスをプラズマ化させる。そして、減速電源９１及び加速電源９４をＯＮとし、加速電極９５をプラス電位、減速電極９２をマイナス電位とする。その結果、加速電極９５、減速電極９２及び接地電極９０の電位差から生じる電界により、Ａｒイオン９７を透過口９６群から成膜室４２内に向けて引き出してイオン９７（イオンビーム）を発生させる。なお、減速電極９２と接地電極９０との間の電位差は、スパッタリング室４１内にある電子がイオン源室８２内に入り込むのを阻止する役目を果たす。
【００６３】
（成膜工程（ステップＳ６））
イオン発生部８０から透過口９６群を介して成膜室４２内に向けて引き出されたイオン９７は、所定のターゲット４７（ここではＣｏＦｅＢ合金からなるターゲット）に照射される。すると、ＣｏＦｅＢ合金を構成する分子等のスパッタ粒子９８が所定のターゲット４７（ＣｏＦｅＢターゲット）から飛び出す。そして、飛び出したスパッタ粒子９８がウエハ１の上面に入射して吸着（堆積）し、ウエハ１の上面に、例えば磁性薄膜であるＣｏＦｅＢ薄膜が成膜される。
【００６４】
なお、上述したように、ターゲット４７の材質によっては、ウエハ１に入射するスパッタ粒子９８の放射特性が異なり、ウエハ１へのスパッタ粒子９８の入射量が面内で不均一になってしまうことがある。そして、成膜する薄膜の膜厚が、ウエハ１の外周部で厚く、ウエハ１の中心部付近で薄くなってしまうことがある（図８参照）。
【００６５】
これに対し本実施形態では、ステップＳ４において、所定のターゲット４７に応じた所定の規制部材１０１を、ウエハ１と所定のターゲット４７との間に予め挿入するようにしている。そして、規制部材１０１の形状又は大きさは、ターゲット４７の材質等によって適宜調整するようにしている。すなわち、ＣｏＦｅＢ薄膜の膜厚が、ウエハ１の外周部で厚く、ウエハ１の中心部付近で薄くなってしまう場合には、ウエハ１とターゲット４７（ＣｏＦｅＢターゲット）との間に挿入する規制部材１０１の形状を、ウエハ１の外周部付近に挿入される部位の幅を広く、ウエハ１の中心部付近に挿入される部位の幅を狭く構成するようにしている。これにより、ウエハ１の外周部付近への入射量とウエハ１の中心部付近への入射量とを均等化させ、（ウエハ１へのスパッタ粒子９８の入射量の面内均一性を向上させ）、ＣｏＦｅＢ薄膜の面内膜厚均一性を向上させることができる。
【００６６】
また、ターゲット４７を互いに離間して保持しているので、イオン供給部８０からのイオン９７が、隣接するターゲット４７に同時に照射されてしまうことを防止可能である。そして、複数種のスパッタ粒子９８が同時に発生してウエハ１に照射されてしまうことを防止可能である。また、ターゲット４７間での材質混合によって発生する混合したスパッタ粒子９８によりウエハ１上に成膜される薄膜の膜質低下を防止可能である。
【００６７】
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。
【００６８】
（ＭｇＯ薄膜を成膜する工程）
続いて、上述のステップＳ３〜Ｓ６を再び実施することで、他の薄膜、例えば絶縁薄膜であるＭｇＯ薄膜をＣｏＦｅＢ薄膜上に積層するように成膜する（ステップＳ７で「Ｎｏ」の場合）。
【００６９】
具体的には、ターゲット回動駆動部４４によりターゲット台座４５を所定の角度だけ再び回動させ、ＭｇＯからなるターゲット４７（ＭｇＯターゲットとも呼ぶ）を、イオン照射口８３に対向させると共に、ウエハ１の上面に対向させる（ステップＳ３）。そして、規制部材回動駆動部１０３により規制部材台座１０２を所定の角度だけ再び回動させ、ＭｇＯターゲットに応じた所定の規制部材１０１を、ウエハ１とＭｇＯターゲットとの間に挿入させる（ステップＳ４）。次に、イオン発生部８０にてＡｒのイオン９７を発生させ、このＡｒのイオン９７をＭｇＯターゲットに照射させる（ステップＳ５）。そして、ＭｇＯターゲットから飛び出したスパッタ粒子９８がウエハ１の上面に入射し、ウエハ１のＣｏＦｅＢ薄膜上にＭｇＯ薄膜が成膜される（ステップＳ６）。
【００７０】
（Ｒｕ薄膜を成膜する工程）
続いて、上述のステップＳ３〜Ｓ６を再び実施することで、他の薄膜、例えば非磁性薄膜であるＲｕ薄膜をＭｇＯ薄膜上に積層するように成膜する（ステップＳ７で「Ｎｏ」の場合）。
【００７１】
具体的には、ターゲット回動駆動部４４によりターゲット台座４５を所定の角度だけ再び回動させ、Ｒｕからなるターゲット４７（Ｒｕターゲットとも呼ぶ）を、イオン照射口８３に対向させると共に、ウエハ１の上面に対向させる（ステップＳ３）。そして、規制部材回動駆動部１０３により規制部材台座１０２を所定の角度だけ再び回動させ、Ｒｕターゲットに応じた所定の規制部材１０１を、ウエハ１とＲｕーゲットとの間に挿入させる（ステップＳ４）。次に、イオン発生部８０にてＡｒのイオン９７を発生させ、このＡｒのイオン９７をＲｕターゲットに照射させる（ステップＳ５）。そして、Ｒｕターゲットから飛び出したスパッタ粒子９８がウエハ１の上面に入射し、ウエハ１のＭｇＯ薄膜上にＲｕ薄膜が成膜される（ステップＳ６）。
【００７２】
（ウエハ搬出工程（ステップＳ８））
そして、次に成膜する薄膜がなく終了する場合（ステップＳ７で「Ｙｅｓ」の場合）は、スパッタリング室４１内及び成膜室４２内にパージガスとしてＡｒガスを供給しつつ、スパッタリング室４１内及び成膜室４２内のガス雰囲気を排気する。所定時間が経過したら、回動機構５１を停止してウエハ１の回転を停止する。そして、ウエハ１を搬出して基板処理工程を終了する。その後、ゲートバルブ３５（図１及び図２参照）によって搬入搬出口４３を開放し、基板保持部５０に保持した処理済みのウエハ１を搬入搬出口４３から搬出する。
【００７３】
（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。
【００７４】
（ａ）本実施形態によれば、スパッタ粒子９８のウエハ１上への入射を規制する規制部材１０１を複数保持し、所定のターゲット４７に応じた所定の規制部材１０１をウエハ１と所定のターゲット４７との間に挿入させる規制部材保持部１００を備えている。そして、成膜の際にターゲット回動駆動部４４によりターゲット台座４５を所定の角度だけ回動させて所定のターゲット４７を選択し、さらに規制部材回動駆動部１０３により規制部材台座１０２を所定の角度だけ回動させ、所定の規制部材１０１をウエハ１と所定のターゲット４７との間に挿入している。これにより、所定のターゲット４７に応じてウエハ１に入射されるスパッタ粒子９８が規制され、ウエハ１上に成膜される薄膜の面内膜厚の均一性を向上させることができる。
【００７５】
（ｂ）本実施形態によれば、所定のターゲット４７からのスパッタ粒子９８の入射経路の一部を遮蔽するように、規制部材１０１の形状をターゲット４７の材質に応じて適宜調整している。例えば、ウエハ１の外周部の膜厚が厚く中心部付近の膜厚が薄いＭｇＯ薄膜の面内均一性を向上させようとする場合、ウエハ１の中心部付近で幅が狭く、ウエハ１の外周部付近で幅が広い形状の規制部材１０１を用いている。また、例えば、ウエハ１の上部側の膜厚が厚く下部側の膜厚が薄いＣｏＦｅＢ薄膜の面内均一性を向上させようとする場合、ウエハ１の上部側付近で幅が狭く下部側付近で幅が広い形状の規制部材１０１を用いている。これにより、スパッタ粒子９８のウエハ１上への入射量を低減させることができる。その結果、ウエハ１上に成膜される薄膜の面内膜厚の均一性を向上させることができる。
【００７６】
なお、参考までに、ターゲット４７の材質の違いによる薄膜の面内膜厚分布の均一性の例を図８に示す。図８は、ターゲット材質としてＴａ（タンタル），ＣｏＦｅＢ（コバルト、鉄、ボロン），Ｔｉ（チタン），ＭｇＯ（酸化マグネシウム），ＮｉＦｅ（ニッケル、鉄），ＣｏＦｅ（コバルト、鉄），Ｒｕ（ルテニウム），ＭｎＩｒ（マンガン、イリジウム）を選択した際の、材質の違いによる薄膜の面内膜厚分布の均一性の具体例を示す図である。なお、図８では、ウエハ１上に形成される薄膜の膜厚を色の濃さでそれぞれ示している。図８では、薄膜の膜厚に応じて色が異なるように表示している。一例を挙げると、例えば絶縁薄膜であるＭｇＯ薄膜では、面内均一性が±２．３％であり、ウエハ１の外周部の膜厚が厚く中心部付近の膜厚が薄く形成されている。また、磁性薄膜であるＣｏＦｅＢ薄膜では、面内均一性が±１．２％であり、ウエハ１の上部側の膜厚が厚く下部側の膜厚が薄く形成されている。このようにターゲット４７の材質が異なると、このターゲット４７からのスパッタ粒子９８によりウエハ１上に成膜される薄膜の膜厚分布が異なってしまう。これは、ターゲット材質によって、ターゲット４７の放射特性が異なる、すなわち、スパッタ粒子９８の入射量がウエハ１面内に亘り均一でないことによる。
【００７７】
これに対し、本実施形態では、所定のターゲット４７に応じた所定の形状の規制部材１０１を、ウエハ１と所定のターゲット４７との間に挿入させるように構成されている。そして、規制部材１０１の形状、大きさが、所定のターゲット４７に応じて適宜調整されるように構成されている。例えば、ウエハ１の外周部の膜厚が厚く中心部付近の膜厚が薄いＭｇＯ薄膜の面内均一性を向上させようとする場合、ウエハ１の中心部付近で幅が狭く、ウエハ１の外周部付近で幅が広い形状の規制部材１０１を用いるとよい。また、例えば、ウエハ１の上部側の膜厚が厚く下部側の膜厚が薄いＣｏＦｅＢ薄膜の面内均一性を向上させようとする場合、ウエハ１の上部側付近で幅が狭く下部側付近で幅が広い形状の規制部材１０１を用いるとよい。これにより、ターゲット４７の放射特性に応じてウエハ１に入射されるスパッタ粒子９８が規制され、ウエハ１上に成膜される薄膜の面内膜厚の均一性を向上させることができる。
【００７８】
また参考までに、規制部材１０１を１枚しか備えていない基板処理装置の構成について、図９を用いて説明する。図９に示すように、成膜室４２内には、規制部材１０１を１枚保持する規制部材台座１０２Ｂと、規制部材台座１０２Ｂを直動させる規制部材直動駆動部１０４と、を備える規制部材保持部１００Ｂが設けられている。図９に示す装置を用いてウエハ１上に薄膜を成膜する場合、規制部材直動駆動部１０４により規制部材台座１０２Ｂを直動させ、規制部材台座１０２Ｂを成膜室４２に対して垂直方向に移動させ、１枚の規制部材１０１をウエハ１と所定のターゲット４７との間に挿入させる。
【００７９】
しかしながら、図９に示す装置においては、ターゲット４７の材質に応じて規制部材１０１の形状や大きさを変更することを容易に行うことは困難である。仮に、ターゲット４７の材質に応じて規制部材１０１の形状や大きさを変更しないこととすれば、ウエハ１上に成膜される薄膜の面内膜厚を均一化させることが困難となる。また、ターゲット４７の材質に応じて図９に示す装置を複数用いて多層膜を形成しようとすれば、装置の占有面積が増大し、生産コストが増大する恐れが生じる。さらに、処理炉間でウエハ１の搬送時の意図しない残留酸素、水との反応生成物の発生等の恐れが生じる。
【００８０】
（ｃ）本実施形態によれば、ターゲット群４８を保持するターゲット台座４５と、ターゲット台座４５を回動させるターゲット回動駆動部４４と、を備えるターゲット保持部４６を備えている。これにより、ターゲット台座４５を回動させるだけで、ターゲット群４８を回動させて所定のターゲット４７を容易にイオン照射口８３に対向させると共に、ウエハ１の上面に対向させることができる。
【００８１】
（ｄ）本実施形態によれば、錐形状に構成され、ターゲット台座４５の錐面にターゲット４７を複数配列させるようにターゲット台座４５が構成されている。さらに、ターゲット台座４５は、錐面に隣接するターゲット４７を互いに離間して保持するように構成されている。これにより、イオン供給部８０からのイオン９７が、隣接するターゲット４７に同時に照射されてしまうことを防止可能である。さらに、複数種のスパッタ粒子９８が同時に発生してウエハ１に照射されてしまうことを防止可能である。また、ターゲット４７間での材質混合によって発生する混合したスパッタ粒子９８によりウエハ１上に成膜される薄膜の膜質低下を防止可能である。なお、ターゲット４７間に仕切り板（図示しない）を設けてターゲット４７間におけるイオン９７又はスパッタ粒子９８の混入を防止するように構成してもよい。
【００８２】
（ｅ）本実施形態によれば、イオン発生部８０、ターゲット保持部４６、及び規制部材保持部１００が設けられるスパッタリング室４１と、スパッタリング室４１に連通し、基板保持部５０が設けられる成膜室４２と、を備える。すなわち、スパッタ粒子９８を発生させるスパッタリング室４１と、ウエハ１上への成膜を行う成膜室４２とが、分離して構成されている。すなわち、処理室４０がスパッタリング室４１、成膜室４２及びイオン発生部８０で構成されている。これにより、それぞれ独立に調整、清掃し易い。また、スパッタリング室４１からのスパッタ粒子９８やイオン９７が成膜室４２内に飛散することを抑制できるので、成膜室４２室内の汚染を防止することができる。
【００８３】
（ｆ）本実施形態によれば、所定のターゲット４７と所定の規制部材１０１とが対向するように、スパッタリング室４１の側壁に規制部材保持部１００が設けられている。さらに、規制部材保持部１００の回動軸１０３ａとターゲット保持部４６の回動軸４４ａとが平行である。これにより、ターゲット保持部４６、所定の規制部材１０１、ウエハ１の位置関係の調整が容易となり、ウエハ１上へのスパッタ粒子９８の入射量を最適化させることができ、ウエハ１上に形成される薄膜の膜厚調整が容易となる。
【００８４】
＜第２の実施形態＞
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る第１の処理炉３３の縦断面図である。図１１は、本発明の第２の実施形態に係る第１の処理炉３３の縦断面図である。本実施形態では、規制部材１０１を複数配列させる規制部材台座１０２Ｃを直動させる点が第１の実施形態と異なる。それ以外の構成は第１の実施形態と同様である。
【００８５】
すなわち、図１０及び図１１に示すように、規制部材保持部１００Ｃは、規制部材１０１を複数配列させる規制部材台座１０２Ｃを直動させる規制部材直動駆動部１０４Ｃを備えている。規制部材直動駆動部１０４Ｃは、規制部材台座１０２Ｃを成膜室４２に対して垂直方向及び水平方向に移動可能に構成されている。なお、符号１１１は、規制部材台座１０２Ｃ及び規制部材直動駆動部１０４Ｃを成膜室４２に対して水平方向の所定位置に位置決めする位置決め部である。また、規制部材保持部１００Ｃは、成膜室４２と連通する真空気密可能な筐体（図示せず）内に設けられている。なお、規制部材保持部１００Ｃは、成膜室４２の上下に設けられている。成膜室４２の上部に設けられた上部保持部１１０ａは、規制部材台座１０２Ｃに規制部材１０１Ａ〜１０１Ｄを保持している。成膜室４２の下部に設けられた下部保持部１１０ｂは、規制部材台座１０２Ｃに規制部材１０１Ｅ〜１０１Ｈを保持している。
【００８６】
そして、規制部材保持部１００Ｃは、上記第１の実施形態と同様に、規制部材１０１を挿入させる工程において、所定のターゲット４７に応じて、上部保持部１１０ａ又は下部保持部１１０ｂのうち、どちらか一方を駆動させる。そして、上部保持部１１０ａ又は下部保持部１１０ｂのうち、どちらか一方の規制部材台座１０２Ｃを成膜室４２に対して水平方向に移動させて位置決め部１１１により水平方向に位置決めし、垂直方向に移動させる。これにより、所定のターゲット４７に応じた所定の規制部材１０１を、所定のターゲット４７とウエハ１との間に挿入させることができる。なお、図１１中では、下部保持部１１０ｂが駆動して成膜室４２に対して水平方向に移動している際の様子を点線で示している。
【００８７】
本実施形態によれば、規制部材１０１を複数配列させる規制部材台座１０２Ｃを直動自在に保持する規制部材直動駆動部１０４Ｃを備える。これにより、所定のターゲット４７に応じた所定の規制部材１０１をウエハ１と所定のターゲット４７との間に挿入させることができる。この結果、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００８８】
なお、本実施形態では、成膜室４２に対して水平方向に規制部材１０１を複数配列して規制部材保持部１００Ｃを構成しているが、本発明はこれに限定されず、成膜室４２に対して垂直方向に規制部材１０１を複数配列するように構成してもよい。この場合、図示しないが例えば規制部材１０１を梯子状に複数配列するように規制部材台座を構成すると共に、この規制部材台座を成膜室４２に対して垂直方向にのみ移動させるように構成する。これにより、規制部材直動駆動部１０４Ｃをより簡略化することができる。
【００８９】
＜本発明の他の実施形態＞
本実施形態では、ターゲット４７毎に規制部材１０１を１枚づつ設けているが、一部の規制部材１０１を複数のターゲット４７で共用するようにしてもよい。すなわち、ターゲット４７から放射されるスパッタ粒子９８の放射特性が同一或いは類似している場合、所定の規制部材１０１を共用するようにしてもよい。係る場合、基板処理装置の小型化や製造コストの低減が可能となる。
【００９０】
なお、上述の実施形態においては、磁性薄膜であるＣｏＦｅＢ薄膜を成膜する工程を行い、その後、絶縁薄膜であるＭｇＯ薄膜を成膜する工程を行った後、Ｒｕ薄膜を成膜する工程を行って三層成膜する基板処理工程を実施したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、成膜する薄膜は、ＣｏＦｅＢ薄膜やＭｇＯ薄膜やＲｕ薄膜等に限らず、例えばＰ
ｔＦｅＰ薄膜等であってもよい。さらに、ＣｏＦｅＢ薄膜やＰｔＦｅＰ薄膜等の三元系の薄膜に限らず、例えばＣｕやＮｉ等を混合した四元又は五元系以上の薄膜を成膜する場合にも適用可能である。また、ウエハ１上に二層以下の積層膜を形成する場合や、四層以上の積層膜を形成する場合にも、本発明は好適に適用可能である。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
＜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。
【００９４】
本発明の一態様によれば、
イオンを発生するイオン発生部と、
ターゲットを複数配列させたターゲット群を保持し、前記ターゲット群のうち所定のターゲットに前記イオンが入射するよう前記ターゲット群を回動させるターゲット保持部と、
前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が入射されるように基板を保持する基板保持部と、
前記スパッタ粒子の前記基板上への入射を規制する規制部材を複数保持し、前記所定のターゲットに応じた所定の規制部材を前記基板と前記所定のターゲットとの間に挿入させる規制部材保持部と、
を備える基板処理装置が提供される。
【００９５】
より好ましくは、前記規制部材は、前記スパッタ粒子の前記基板上への入射量を低減するように、前記スパッタ粒子の入射経路の一部を遮蔽する。
【００９６】
より好ましくは、前記規制部材の形状又は大きさは、前記ターゲットの材質によって適宜調整されている。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
より好ましくは、前記規制部材保持部は、前記規制部材を複数配列させる規制部材台座と、前記規制部材台座を回動させる規制部材回動駆動部と、を備える。
【０１０１】
より好ましくは、前記規制部材保持部は、前記規制部材を複数配列させる規制部材台座と、前記規制部材台座を直動させる規制部材直動駆動部と、を備える。
【０１０２】
より好ましくは、前記イオン発生部、前記ターゲット保持部、及び前記規制部材保持部が設けられるスパッタリング室と、前記スパッタリング室に連通し、前記基板保持部が設けられる成膜室と、を備える。
【０１０３】
より好ましくは、前記イオン発生部は、前記スパッタリング室の外周に設けられ、前記イオン発生部の照射口から前記ターゲット保持部に保持された前記所定のターゲットに向けてイオンを照射可能である。
【０１０４】
より好ましくは、前記規制部材保持部は、前記所定のターゲットと前記所定の規制部材とが対向するように、前記スパッタリング室の側壁に設けられている。
【０１０５】
より好ましくは、前記規制部材保持部の回動軸と前記ターゲット保持部の回動軸とが平行である。
【０１０６】
本発明の他の態様によれば、
イオン発生部により、イオンを発生させる工程と、
ターゲット保持部により、ターゲットを複数配列させたターゲット群を保持させ、前記ターゲット群のうち所定のターゲットに前記イオンが入射するよう前記ターゲット群を回動させる工程と、
基板保持部により、前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が入射されるように基板を保持させる工程と、
規制部材保持部により、前記スパッタ粒子の前記基板上への入射を規制する規制部材を複数保持させ、前記所定のターゲットに応じた所定の規制部材を前記基板と前記所定のターゲットとの間に挿入させる工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【符号の説明】
【０１０７】
１ ウエハ（基板）
４６ ターゲット保持部
４８ ターゲット群
４７（４７Ａ〜４７Ｈ） ターゲット
５０ 基板保持部
８０ イオン発生部
９７ イオン（イオンビーム）
９８ スパッタ粒子
１００ 規制部材保持部
１０１（１０１Ａ〜１０１Ｈ） 規制部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンを発生するイオン発生部と、
ターゲットを複数配列させたターゲット群を保持し、前記ターゲット群のうち所定のターゲットに前記イオンが入射するよう前記ターゲット群を回動させるターゲット保持部と、
前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が入射されるように基板を保持する基板保持部と、
前記スパッタ粒子の前記基板上への入射を規制する規制部材を複数保持し、前記所定のターゲットに応じた所定の規制部材を前記基板と前記所定のターゲットとの間に挿入させる規制部材保持部と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
イオン発生部により、イオンを発生させる工程と、
ターゲット保持部により、ターゲットを複数配列させたターゲット群を保持させ、前記ターゲット群のうち所定のターゲットに前記イオンが入射するよう前記ターゲット群を回動させる工程と、
基板保持部により、前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が入射されるように基板を保持させる工程と、
規制部材保持部により、前記スパッタ粒子の前記基板上への入射を規制する規制部材を複数保持させ、前記所定のターゲットに応じた所定の規制部材を前記基板と前記所定のターゲットとの間に挿入させる工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１】
イオンを発生するイオン発生部と、
ターゲットを複数配列させたターゲット群を保持し、前記ターゲット群のうち所定のターゲットに前記イオンが入射するよう前記ターゲット群を回動させるターゲット保持部と、
前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が入射されるように基板を保持する基板保持部と、
前記スパッタ粒子の前記基板上への入射を規制する規制部材を複数保持し、前記所定のターゲットに応じた所定の規制部材を前記基板と前記所定のターゲットとの間に挿入させる規制部材保持部と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
イオン発生部により、イオンを発生させる工程と、
ターゲット保持部により、ターゲットを複数配列させたターゲット群を保持させ、前記ターゲット群のうち所定のターゲットに前記イオンが入射するよう前記ターゲット群を回動させる工程と、
基板保持部により、前記所定のターゲットにて発生したスパッタ粒子が入射されるように基板を保持させる工程と、
規制部材保持部により、前記スパッタ粒子の前記基板上への入射を規制する規制部材を複数保持させ、前記所定のターゲットに応じた所定の規制部材を前記基板と前記所定のターゲットとの間に挿入させる工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図６】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図６】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１６８８２７（Ｐ２０１１−１６８８２７Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３２９９７（Ｐ２０１０−３２９９７）
【出願日】平成２２年２月１７日（２０１０．２．１７）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１７日（２０１０．２．１７）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
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