基板処理装置及び半導体装置の製造方法
【課題】処理面近傍に形成する磁場の強度を変更しても処理面近傍に均一な磁場を形成することが可能であり基板上に成膜する磁性薄膜の磁気異方性を良好に揃える。
【解決手段】基板を処理する処理室と、処理室内で基板を支持する基板支持部と、基板支持部に支持された基板の処理面に磁性薄膜を成膜する成膜機構と、基板支持部に支持された基板の処理面に対して該処理面を側方から挟むように互いに対向して配置される一対の磁気部と、処理室内のガス雰囲気を排気するガス排気部と、を備えている。磁気部は、複数の磁気体がそれぞれ配列してなり、基板の中心部を挟む磁気体の配列間隔が、基板の外縁部を挟む磁気体の配列間隔よりも大きく設定されている。
【解決手段】基板を処理する処理室と、処理室内で基板を支持する基板支持部と、基板支持部に支持された基板の処理面に磁性薄膜を成膜する成膜機構と、基板支持部に支持された基板の処理面に対して該処理面を側方から挟むように互いに対向して配置される一対の磁気部と、処理室内のガス雰囲気を排気するガス排気部と、を備えている。磁気部は、複数の磁気体がそれぞれ配列してなり、基板の中心部を挟む磁気体の配列間隔が、基板の外縁部を挟む磁気体の配列間隔よりも大きく設定されている。
【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工程の一工程として、例えばＣｏＦｅＢ膜等の磁性薄膜を基板上に形成する基板処理工程が実施されてきた。係る工程を実施する従来の基板処理装置は、基板を処理する処理室と、前記処理室内で前記基板を支持する基板支持部と、前記基板支持部に支持された前記基板の処理面に磁性薄膜を成膜する成膜機構と、前記基板支持部に支持された前記基板の処理面に対して該処理面を側方から挟むように対向して配置される磁気部と、前記処理室内のガス雰囲気を排気するガス排気部と、を備えて構成されている。
【０００３】
磁性薄膜を前記基板の前記処理面に成膜する際には、磁性薄膜を構成する粒子を前記成膜機構から前記基板の前記処理面に向けて照射する。この際、前記磁気部により前記基板の前記処理面近傍に均一な磁場を形成する。前記成膜機構から前記基板の前記処理面に向けて照射される粒子は、前記処理面近傍に形成された均一な磁場による作用を受ける。その結果、前記磁性薄膜の磁区（磁力を持った結晶集合体）の磁極方向を揃えることができ、磁性薄膜の磁気異方性を揃えることができる（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１０−１６３０５８号公報
【特許文献２】特開昭６３−３０２６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の基板処理工程では、例えば磁気抵抗素子メモリの仕様変更や特性向上のため、前記基板上に成膜する磁性薄膜の種類を変える場合がある。その場合、成膜する磁性薄膜の種類に応じて、処理面近傍に形成する磁場の強度を変更する場合がある。
【０００６】
しかしながら、上述の基板処理装置では、処理面近傍に形成する磁場の強度を変更すると、前記磁場の均一性が低下してしまう場合があった。その結果、前記基板上に成膜する磁性薄膜の磁気異方性を揃えることが困難となってしまう場合があった。
【０００７】
本発明は、処理面近傍に形成する磁場の強度を変更しても処理面近傍に均一な磁場を形成することが可能であり、基板上に成膜する磁性薄膜の磁気異方性を良好に揃え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】
【０００８】
本発明の一態様によれば、基板を処理する処理室と、前記処理室内で前記基板を支持する基板支持部と、前記基板支持部に支持された前記基板の処理面に磁性薄膜を成膜する成膜機構と、前記基板支持部に支持された前記基板の前記処理面に対して該処理面を側方から挟むように互いに対向して配置される一対の磁気部と、前記処理室内のガス雰囲気を排気するガス排気部と、を備え、前記磁気部は複数の磁気体がそれぞれ配列してなり、前記基板の中心部を挟む前記磁気体の配列間隔が、前記基板の外縁部を挟む前記磁気体の配列間隔よりも大きく設定されている基板処理装置が提供される。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、処理室内に搬入した基板を基板支持部により支持する工程と、前記基板支持部に支持された前記基板の処理面に対して該処理面を側方から挟むように互いに対向して配置される一対の磁気部であって、前記磁気部は複数の磁気体がそれぞれ配列してなり、前記基板の中心部を挟む前記磁気体の配列間隔が、前記基板の外縁部を挟む前記磁気体の配列間隔よりも大きく設定されるように前記磁気体がそれぞれ複数配置され、前記磁気体間であって少なくとも前記基板の前記処理面近傍に磁場を形成した状態で、ガス排気部から前記処理室内のガス雰囲気を排気しつつ、成膜機構により前記基板の前記処理面に磁性薄膜を成膜する工程と、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】
【００１０】
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、処理面近傍に形成する磁場の強度を変更しても処理面近傍に均一な磁場を形成することが可能であり、基板上に成膜する磁性薄膜の磁気異方性を良好に揃えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の概略構成図である。
【図２】図１の基板処理装置の側面断面図である。
【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の処理炉を図３のＡ方向からみた断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る第１の処理炉を図３のＢ方向からみた断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係るターゲット保持機構の平面図であり、（ｂ）は図６（ａ）に示すターゲット保持機構の断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るミリング用イオン供給部及びスパッタ用イオン供給部が備える各種電極の平面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係るイオンミリング工程の様子を示す概略図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る磁性薄膜形成工程の様子を示す概略図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る磁気部及びウエハの平面図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る磁気部及びウエハの断面図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係る磁気部を構成している小片磁石の配列の説明図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態に係る磁気部によりウエハの処理面近傍に形成される磁場の平面方向における強度分布の解析例である。
【図１４】本発明の第１の実施形態に係る磁気部によりウエハの処理面近傍に形成される磁場の垂直方向における強度分布の解析例である。
【図１５】本発明の第１の実施形態に係る磁気部によりウエハの処理面近傍に形成される磁場偏向角のウエハ中心からの距離依存性を示すグラフ図である。
【図１６】長尺な磁石として形成された従来の磁気部及びウエハの平面図である。
【図１７】長尺な磁石として形成された従来の磁気部によりウエハの処理面近傍に形成される磁場の平面方向における強度分布の解析例である。
【図１８】（ａ）はウエハの処理面近傍に磁場を形成することなく成膜した磁性薄膜内の各磁区の磁極方向を例示する概略図であり、（ｂ）はウエハの処理面近傍に均一な磁場を形成しつつ成膜した磁性薄膜内の各磁区の磁極方向を例示する概略図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態に係る磁気部及びウエハの平面図である。
【図２０】本発明の第２の実施形態に係る磁気部及びウエハの断面図である。
【図２１】本発明の第３の実施形態に係る磁気部及びウエハの平面図である。
【図２２】本発明の第４の実施形態に係る磁気部及びウエハの平面図である。
【図２３】本発明の第５の実施形態に係る磁気部の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜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。
【００１３】
（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。
【００１４】
（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。
【００１５】
（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。
【００１６】
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）。
【００１７】
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。
【００１８】
（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は、後述するようにスパッタリング成膜装置として構成されている。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
（２）処理炉の構成
続いて、スパッタリング成膜装置として構成された第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。
【００２２】
図３は、本実施形態に係る第１の処理炉３３を筐体１１側から見た断面図である。図４は、本実施形態に係る第１の処理炉３３を図３のＡ方向（下側）からみた断面図である。図５は、本実施形態に係る第１の処理炉３３を図３のＢ方向（側方）からみた断面図である。
【００２３】
図３、図４及び図５に示すように、第１の処理炉３３は、ウエハ１を処理する処理室してのスパッタリング成膜室４２と、スパッタリング成膜室４２内でウエハ１を支持する基板支持部５０と、基板支持部５０に支持されたウエハ１の処理面に磁性薄膜を成膜する後述の成膜機構と、基板支持部５０に支持されたウエハ１の処理面に対して処理面を側方から挟むように互いに対向して配置される後述する一対の磁気部と、スパッタリング成膜室４２内のガス雰囲気を排気する後述のガス排気部と、を主に備えて構成されている。
【００２４】
（スパッタリング成膜室）
処理室としてのスパッタリング成膜室４２は、真空容器４１内に形成されている。真空容器４１は、直方体の筐体形状に構成されている。真空容器４１は、筐体１１における背面壁に隣接して連結されている。真空容器４１の筐体１１に隣接した側壁（以下、正面壁とする。）には、スパッタリング成膜室４２内にウエハ１を搬入搬出する搬入搬出口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。スパッタリング成膜室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とスパッタリング成膜室４２との間で、ウエハ１を搬送可能となっている。また、ゲートバルブ３５を閉めることにより、スパッタリング成膜室４２内を気密に保ち、スパッタリング成膜室４２内を真空排気することが可能となっている。
【００２５】
真空容器４１の側壁上部（図３の左側上部）には、回転機構４４が設置されている。
回転機構４４は、サーボモータ等によって構成されている。回転機構４４の回転軸４５は、スパッタリング成膜室４２内に左右方向に延在するように水平に挿入されて回転自在に支持されている。回転軸４５の端部にはターゲット保持機構４６が配置されている。図６（ａ）は、本実施形態に係るターゲット保持機構４６の平面図（図３の下側から見た図）であり、図６（ｂ）はターゲット保持機構４６の断面図である。図６に示すように、ターゲット保持機構４６は例えば八角錐台状に形成されている。八角錐台状に形成されたターゲット保持機構４６の各側面（８枚の側面）には、スパッタリングターゲットとしての第１ターゲット４７Ａ〜第８ターゲット４７Ｈがそれぞれ保持されるように構成されている。回転機構４４によりターゲット保持機構４６を回転させることにより、後述するスパッタ用イオン供給部８０から供給されるイオンガス（スパッタリングガス）を、第１ターゲット４７Ａ〜第８ターゲット４７Ｈのうちいずれか選択された１つのターゲットに照射させることが可能なように構成されている。なお、ターゲット保持機構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く、また表裏にそれぞれターゲットを保持する板部材として構成されていてもよい。
【００２６】
第１ターゲット４７Ａ〜第８ターゲット４７Ｈの材料は、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、基板としてのウエハ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、ターゲットの材料として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、ターゲットの材料としてＰｔＦｅＰ合金を用いることができる。また、磁性薄膜の種類によっては、ターゲットの材料として、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、スパッタリングターゲットの材料として、Ｆｅ、Ｃｕ及びＮｉ等の単体を用いてもよい。また、スパッタリングターゲットを、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。
【００２７】
（基板支持部）
スパッタリング成膜室４２の下部には、基板支持部５０が設けられている。基板支持部５０の上面（保持面）には、磁性薄膜が成膜される基板として、Ｓｉからなるウエハ１が水平姿勢で載置されるように構成されている。なお、磁性薄膜が成膜される基板としては、Ｓｉウエハ基板の他に例えば、石英ガラス基板、結晶化ガラス基板、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）基板等を用いてもよい。基板支持部５０上に載置されたウエハ１の上面（磁性薄膜が成膜される処理面）は、ターゲット保持機構４６の第１ターゲット４７Ａ〜第８ターゲット４７Ｈのうち、いずれか選択された１つのターゲットに対向するように配置されている。
【００２８】
基板支持部５０は、回転機構５１によって回転可能に構成されている。回転機構５１は、チルト機構５２によって、水平姿勢（ウエハ１の処理面がターゲット保持機構４６側に向く姿勢）とされるか、或いは垂直姿勢（ウエハ１の処理面が後述するミリング用イオン供給部６０側に向く姿勢）とされるように構成されている。なお、図３〜図５は、回転機構５１が水平姿勢となっている様子を示している。回転機構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、本実施形態では、基板支持部５０に一対の磁気部を設けて、ウエハ１の処理面近傍に均一な磁場を形成するようにしている。磁気部の詳細構成は、後述する。
【００２９】
（ミリング用イオン供給部）
真空容器４１の側壁下部（図３の右側下部）には、ミリング用イオン供給部６０が設置
されている。ミリング用イオン供給部６０は、対向したウエハ１にイオンを照射することによってウエハ１の表面の自然酸化膜又は汚染物質を除去（イオンミリング）するように構成されている。
【００３０】
図３〜図５に示すように、ミリング用イオン供給部６０は、イオン源室６２を備えている。イオン源室６２は、筐体６１内に形成されている。筐体６１は、一端（真空容器４１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４１の側壁下部（筐体６１との接続部）には、イオン照射口６３が開設されている。イオン照射口６３には、ミリング用イオン供給部６０の筐体６１の開口が整合されている。筐体６１の閉塞壁には、ミリング用イオン源としてのＡｒガスをイオン源室６２内に導入（供給）するガス導入管６４が接続されている。ミリング用イオン供給部６０の筐体６１外周には、磁石６５が設置されている。磁石６５は、筐体６１内にプラズマを閉じ込めるカスプ磁場を生成するように構成されている。
【００３１】
筐体６１内の閉塞壁（イオン照射口６３の反対側の端部）には、フィラメント６６が設置されている。フィラメント６６には、フィラメント６６に電力を供給するフィラメント電源（直流電源）６７が接続されている。フィラメント電源６７の陰極は、イオン源室６２内にプラズマを形成するアーク電源（直流電源）６８の陰極に接続されている。筐体６１のイオン照射口６３側の端部には、接地電極７０と、減速電極７２と、加速電極７５とが、イオン照射口６３側から順に設置されている。接地電極７０はアースに接続されている。減速電極７２は減速電源（直流電源）７１の陰極に接続されている。減速電源７１の陽極はアースに接続されている。加速電極７５は、抵抗７３を介して加速電源（直流電源）７４の陽極に接続されている。また、筐体６１及びアーク電源６８の陽極も加速電源７４の陽極に接続されている。加速電源７４の陰極はアースに接続されている。
【００３２】
接地電極７０、減速電極７２及び加速電極７５は、円形の平板形状に形成されている。なお、図７は、加速電極７５を代表して示している。接地電極７０、減速電極７２及び加速電極７５（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ビームを透過させる透過口７６が多数個形成されている。各電極における透過口７６群の開口率（開口面積／全体面積）は、全体的に均一になるように設定されている。例えば、口径の等しい透過口７６が全面にわたって均一に分布されている。ミリング用イオン供給部６０のイオン照射口６３の手前には、イオン照射口６３を開閉するシャッタ機構７７が設置されている。なお、フィラメント電源６７、アーク電源６８、減速電源７１、加速電源７４及びシャッタ機構７７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。
【００３３】
（スパッタ用イオン供給部）
真空容器４１の側壁上部（図３の左側上部）には、スパッタ用イオン供給部８０が設置されている。スパッタ用イオン供給部８０は、第１ターゲット４７Ａ〜第８ターゲット４７Ｈのうち、いずれか選択された１つのターゲットにイオンガス（スパッタリングイオン）を照射することにより、選択されたターゲットから粒子を叩き出してウエハ１の処理面に供給し、ウエハ１の処理面に薄膜を成膜するように構成されている。
【００３４】
図３〜図５に示すように、スパッタ用イオン供給部８０は、イオン源室８２を備えている。イオン源室８２は、筐体８１内に形成されている。筐体８１は、一端（真空容器４１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４１の側壁上部（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、スパッタ用イオン供給部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、スパッタ用イオン源としてのＡｒガスをイオン源室８２内に導入するガス導入管８４が接続されている。スパッタ用イオン供給部８０の筐体８１外周には、磁石８５が設置
されている。磁石８５は、筐体８１内にプラズマを閉じ込めるカスプ磁場を生成するように構成されている。
【００３５】
筐体８１内の閉塞壁（イオン照射口８３と反対側の端部）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。
【００３６】
接地電極９０、減速電極９２及び加速電極９５は、ミリング用イオン供給部６０の場合と同様に、円形の平板形状に形成されている。なお、図７は、加速電極９５を代表して示している。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ビームを透過させる透過口９６が多数個形成されている。各電極における透過口９６群の開口率（開口面積／全体面積）は、全体的に均一になるように設定されている。例えば、口径の等しい透過口９６が全面にわたって均一に分布されている。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。
【００３７】
主に、スパッタ用イオン供給部８０、ターゲット保持機構４６により、本実施形態に係る成膜機構が構成されている。
【００３８】
（ガス排気部）
真空容器４１の側壁下部（図３の左側下部）には、排気口５３が形成されている。排気口５３には、配管５４が接続されている。配管５４には、排気ポンプ５５が接続されている。排気口５３は、イオン照射口６３から供給されたイオンが直接照射しない位置に配置されている。すなわち、排気口５３は、ミリング用イオン供給部６０からのイオンが直接照射されないように、イオン照射口６３と対向しない位置にずらされて配置されている。このように排気口５３をスパッタ用イオン供給部８０の下方に設置することにより、スパッタ用イオン供給部８０の下方に形成されるデッドスペースを有効に活用することができるようにしている。また、排気口５３をイオン照射口６３とは対向しない位置に設置することにより、イオンの直接照射による配管５４内壁や排気ポンプ５５の劣化を抑制することができる。主に、排気口５３、配管５４及び排気ポンプ５５により、本実施形態に係るガス排気部が構成されている。
【００３９】
（磁気部）
次に、本実施形態に係る磁気部の詳細構成について図１０、図１１及び図１２を用いて説明する。図１０は、本実施形態に係る磁気部１００及びウエハ１の平面図である。図１１は、本実施形態に係る磁気部１００及びウエハ１の断面図である。図１２は、本実施形態に係る磁気部１００を構成している小片磁石１０１の配列の説明図である。図１０、図１１に示すように、基板支持部５０は、回転機構５１に連結される連結ベース８と、連結ベース８上に設けられウエハ１を保持する基板保持部４と、連結ベース８の外周を囲うように環状に設けられる磁気ヨーク３と、を備えている。基板保持部４は、位置決め機構としてウエハ１の周方向の位置決めを行う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ている。磁気ヨーク３には磁気部１００が取り付けられるように構成されている。磁気ヨーク３に取り付けられた磁気部１００は、基板支持部５０に支持され
たウエハ１の処理面に対して処理面を側方から挟むように互いに対向して配置されるように構成されている。磁気部１００は、真空封止可能に構成された磁石ケース１００ａと、磁石ケース１００ａに設けられた複数の磁気体としての小片磁石１０１と、を備えている。
【００４０】
一対の磁石ケース１００ａは、互いに平行に配置されている。磁石ケース１００ａは、ウエハ１の外縁部から所定の距離を空けて配置されている。磁石ケース１００ａは、ウエハ１の接線に対して平行方向に設置されるようになっている。磁石ケース１００ａは、長手状に形成されている。磁気ケース１００ａは、ウエハ１の直径よりも長手方向に長く延在している。磁石ケース１００ａは、真空封止可能な箱体により構成されている。磁気ケース１００ａは、複数の小片磁石１０１を収納可能に構成されており、開閉自在な蓋体（図示しない）を閉じることにより気密に封止可能となっている。
【００４１】
複数の小片磁石１０１は、磁石ケース１００ａの長手方向に沿って配置されている。すなわち、複数の小片磁石１０１は、ウエハ１の接線に対して平行方向に配置されている。複数の小片磁石１０１は、同一形状、同一サイズに形成されている。隣接する小片磁石１０１同士の間には、非磁気体としてのスペーサ１０２が設けられている。スペーサ１０２と小片磁石１０１とは、交互に配列されるようになっている。ウエハ１の中心部を挟む小片磁石１０１の配列間隔は、ウエハ１の外縁部を挟む小片磁石１０１の配列間隔よりも大きく設定されている。すなわち、小片磁石１０１は、ウエハ１の中心部側からウエハ１の外縁部側に向って隣接する間隔が小さくなるように配置されている。そして、ウエハ１の中心部を挟むスペーサ１０２の配列間隔は、ウエハ１の外縁部を挟むスペーサ１０２の配列間隔よりも小さくなるように設定されている。
複数の小片磁石１０１は、ウエハ１の直径よりも長手方向に長く配列されている。ウエハ１の直径範囲内に配置される小片磁石１０１の単位長さ当たりの配置数は、ウエハ１の直径範囲外に配置される小片磁石１０１の単位長さ当たりの配置数よりも少なくなるようになっている。
例えば、小片磁石１０１の間隔を、ウエハ１の外縁部からウエハ１の中心部に向かって順にＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６とした場合、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４＜Ｌ５＜Ｌ６を満たすように各小片磁石１０１がそれぞれ配置される（図１２参照）。
【００４２】
これにより、ウエハ１の直径範囲外に配置される小片磁石１０１の形成する磁場の磁束密度は、ウエハ１の直径範囲内に配置される小片磁石１０１の形成する磁場の磁束密度よりも少なくなるようになっている。また、小片磁石１０１は、ウエハ１の処理面近傍に形成する磁場の磁力線の傾斜角度（水平方向の傾斜角度）が３％以内に収まるように配置されている。従って、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の磁力線が、ウエハ１の中心部付近から外縁部に至るまで互いに平行となり、これによりウエハ１の処理面近傍に形成される磁場が均一になる。また、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の磁力線が、ウエハ１の処理面に対して平行となり、これによりウエハ１の処理面近傍に形成される磁場が均一になる。これにより、ウエハ１に成膜される磁性薄膜の磁気異方性を良好に揃え、磁性薄膜を用いる磁気抵抗素子メモリ等のデバイス性能を向上させることができる。
【００４３】
なお、スペーサ１０２を用いることで、磁気部１００の組み立て性が向上し、小片磁石１０１のそれぞれの配置の微調整が容易となる。また、小片磁石１０１の個数は、ウエハ１の処理面近傍に形成する磁場の強度により変更可能である。
スペーサ１０２の形状、磁石形状、磁石特性の組合せを変更することで、ウエハ１の処理面近傍に形成する磁場領域の変更も可能となる。小片磁石１０１に用いられる磁石としては、例えば、ネオジウム磁石、サマリウムコバルト磁石等の希土類系磁石、フェライト磁石、鉄・クロム・コバルト磁石、プラチナ磁石、アルニコ（Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ）磁石などである。なお、磁石は、永久磁石に限らず、例えば、コイルを用いた電磁石でもよい。
また、磁気ヨーク３は、例えば、保磁力が小さく透磁率が大きい鉄（Ｆｅ）、ケイ素鋼等の軟磁性材料により構成されている。また、スペーサ１０２は、例えば非磁性のＳＵＳ、石英（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等により構成されている。なお、スペーサ１０２の代わりに隔壁を磁石ケース１００ａに設けてもよい。
【００４４】
上述のように小片磁石１０１及びスペーサ１０２が収納された磁石ケース１００ａは、磁気ヨーク３の左右それぞれに取り付けられる。そして、磁気ヨーク３は、連結ベース８により基板保持部４と回転機構５１とに連結される。これにより、磁気部１００は、基板支持部５０にウエハ１を載置保持した際に、ウエハ１の処理面に対して処理面を側方から挟むように互いに対向して配置されるようになっている。そして、ウエハ１の処理面に磁性薄膜を成膜する際に、回転機構５１により磁気部１００をウエハ１と一体的に回転させることが可能となっている。これにより、ウエハ１の処理面近傍での均一な磁場の形成を保持しつつ、成膜される磁性薄膜の磁気異方性を良好に揃えることが可能となり、磁性薄膜の面内膜厚均一性を向上することが可能となる。
【００４５】
（３）基板処理装置の動作
まず、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。尚、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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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、磁性薄膜形成工程を含む基板処理工程を第１の処理炉３３において実施する。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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、後述するように、磁性薄膜形成工程を含む基板処理工程を第１の処理炉３３において実施する。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
（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、主に図３〜図５を参照しながら説明する。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。
【００５９】
（ウエハを支持する工程）
まず、予め所定の圧力に減圧したスパッタリング成膜室４２内に搬入搬出口４３からウ
エハ１を搬入し、水平姿勢の基板支持部５０の基板保持部４の上に受け渡す。このとき、基板支持部５０の基板保持部４は、ウエハ１をチャックして位置決め保持する（図１１参照）。
【００６０】
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、スパッタリング成膜室４２内を排気ポンプ５５によって真空引きし、スパッタリング成膜室４２内の圧力を例えば０．１〜０．０１Ｐａに減圧する。
【００６１】
（イオンミリング工程）
続いて、ミリング用イオン供給部６０にてＡｒガスをプラズマ化し、Ａｒのイオンビーム７８を発生させる。具体的には、ガス導入管６４からミリング用イオン供給部６０のイオン源室６２内にＡｒガスを所定の流量、例えば１０ｓｃｃｍで供給する。そして、フィラメント電源６７をＯＮにし、フィラメント６６から熱電子を放出させる。そして、アーク電源６８をＯＮにし、イオン源室６２内で電子を移動させてＡｒ原子に衝突させ、イオン源室６２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７１及び加速電源７４をＯＮとし、加速電極７５をプラス電位、減速電極７２をマイナス電位とする。その結果、加速電極７５、減速電極７２及び接地電極７０の電位差から生じる電界により、Ａｒイオンを透過口７６群からスパッタリング室内４２に向けて引き出してイオンビーム７８を発生させる。このとき、イオン照射口６３をシャッタ機構７７によって閉じておく。なお、減速電極７２と接地電極７０との間の電位差は、スパッタリング室４２内にある電子がイオン源室６２内に入り込むのを阻止する役目を果たす。
【００６２】
そして、図８に示すように、基板支持部５０をチルト機構５２によって垂直姿勢（ウエハ１の処理面がミリング用イオン供給部６０側に向く姿勢）にする。続いて、基板支持部５０を回転機構５１によって回転させつつ、イオン照射口６３をシャッタ機構７７によって開く。そして、ミリング用イオン供給部６０からイオンビーム７８をウエハ１に照射し、ウエハ１をイオンミリング加工するイオンミリング工程を実施する。イオンミリング加工とは、イオンビームを対象物（ウエハ）に照射することにより、対象物を削る加工方法をいう。このイオンミリング加工により、ウエハ１の表面の酸化膜や汚染物質を除去する。所定時間（例えば６０〜１２０秒）が経過したら、ミリング用イオン供給部６０によるイオンビーム７８の照射を停止し、イオンミリング工程を終了する。
【００６３】
（磁性薄膜を成膜する工程）
続いて、回転機構５１による基板支持部５０の回転を継続させつつ、図９に示すように、基板支持部５０をチルト機構５２によって水平姿勢（ウエハ１の処理面がターゲット保持機構４６側に向く姿勢）にする。
【００６４】
また、ターゲット保持機構４６を回転機構４４によって所定の角度だけ回転させ、第１ターゲット４７Ａ〜４７Ｈのうち、予め選択した所望のターゲットをウエハ１の処理面に対向させる。本工程では、例えばＣｏＦｅＢ合金からなるターゲットをウエハ１の処理面に対向させる。
【００６５】
ガス導入管８４からスパッタ用イオン供給部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、イオンミリング工程の場合と同様にスパッタ用イオン供給部８０にてＡｒガスをプラズマ化し、Ａｒのイオンビーム９７を発生させる。次いで、スパッタ用イオン供給部８０からターゲットに、Ａｒのイオンビーム９７を照射する。すると、ＣｏＦｅＢ合金を構成する分子等の粒子９８が前記ターゲットから飛び出す。そして、飛び出した粒子９８をウエハ１の処理面に照射して吸着（堆積）させ、ウエハ１の処理面にＣｏＦｅＢの磁性薄膜を成膜する。
【００６６】
ここで、本実施形態では、磁気部１００により、ウエハ１の全面にわたって均一な磁場をウエハ１の処理面近傍に形成させるようにしている。すなわち、磁気部１００によりウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の磁力線がウエハ１の中心部付近から外縁部に至るまで互いに平行となり、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場が均一になるようにしている。また、磁気部１００によりウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の磁力線がウエハ１の処理面に対して平行となり、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場が均一になるようにしている。このため、ＣｏＦｅＢ合金を構成する分子等の粒子９８は、磁気部１００が形成している均一な磁場による作用を受け、磁極方向が揃いつつウエハ１の処理面に堆積する。
【００６７】
このとき、粒子９８がウエハ１の処理面に向かって飛ぶ力（粒子９８の流れる力）の方が、粒子９８がウエハ１の処理面近傍に形成されている磁場から受ける力（ローレンツ力）より大きくなるようにする。このようにすることで、粒子９８のウエハ１の処理面への到達が妨げられることはなく、ウエハ１の処理面への成膜量の磁場による影響を抑制できる。所定時間（例えば３０〜１８０秒）が経過し、ウエハ１の処理面に所望の膜厚の磁性薄膜を形成したら、スパッタ用イオン供給部８０によるイオンビーム９７の供給を停止し、磁性薄膜形成工程を終了する。
【００６８】
（絶縁薄膜を成膜する工程）
続いて、絶縁薄膜としてＭｇＯ薄膜を成膜する。ターゲット保持機構４６を回転機構４４によって所定の角度だけ回転させ、ターゲット材をＭｇＯ合金に切り換えてＭｇＯ合金をウエハ１の処理面に対向させる。
そして、上述の磁性薄膜形成工程と同様にスパッタ用イオン供給部８０を作動させてウエハ１の処理面に成膜したＣｏＦｅＢ薄膜上にＭｇＯ薄膜を成膜する。所定時間（例えば３００〜５００秒）経過してウエハ１の処理面に所望の膜厚の絶縁薄膜を形成したら、スパッタ用イオン供給部８０によるイオンビーム９７の供給を停止し絶縁薄膜を成膜する工程を終了する。
【００６９】
その後、再び磁性薄膜であるＣｏＦｅＢ薄膜を成膜する場合には、ターゲット保持機構４６を回転機構４４によって回転させ、ターゲット材をＣｏＦｅＢ合金に切り換えて上述したようにスパッタ用イオン供給部８０を作動してウエハ１の処理面（ＭｇＯ薄膜）上にＣｏＦｅＢ薄膜を形成する。これにより、磁気抵抗素子メモリに用いられるＣｏＦｅＢ／ＭｇＯ／ＣｏＦｅＢの三層構造を形成することができる。
【００７０】
（ウエハの搬出工程）
ウエハ１の処理面にＣｏＦｅＢ薄膜とＭｇＯ薄膜とを順に成膜したら、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、基板支持部５０に保持した処理後のウエハ１を搬入搬出口４３から搬出する。
【００７１】
（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。
【００７２】
（ａ）本実施形態によれば、ウエハ１の処理面に対して処理面を側方から挟むように互いに対向して一式の磁気部１００が配置されている。磁気部１００は、磁石ケース１００ａに複数の磁気体として複数の小片磁石１０１をそれぞれ配列している。そしてウエハ１の中心部を挟む小片磁石１０１の配列間隔が、ウエハ１の外縁部を挟む小片磁石１０１の配列間隔よりも大きく設定されている。
【００７３】
これにより、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の磁力線がウエハ１の中心部付近
から外縁部に至るまで互いに平行となり、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場が均一になる。また、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の磁力線がウエハ１の処理面に対して平行となり、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場が均一になる。これにより、ウエハ１に成膜される磁性薄膜の磁気異方性を良好に揃え、磁性薄膜を用いる磁気抵抗素子メモリ等のデバイス性能を向上させることができる。
【００７４】
なお、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場と、磁性薄膜の磁気異方性との関係について、以下に説明する。図１８（ａ）はウエハ１の処理面近傍に外部磁場を形成することなく成膜した磁性薄膜内の各磁区３２０の磁極方向３２１を例示する概略図であり、図１８（ｂ）はウエハ１の処理面近傍に均一な外部磁場を形成しつつ成膜した磁性薄膜内の各磁区３２０の磁極方向３２１を例示する概略図である。図１８（ａ）に示すように、ウエハ１の処理面近傍に外部磁場を形成することなく成膜した磁性薄膜の場合には、各磁区３２０の磁極方向３２１は不規則となる。一方、図１８（ｂ）に示すように、ウエハ１の処理面近傍に均一な外部磁場を形成しつつ成膜した磁性薄膜の場合には、外部磁場の作用を受け、各磁区３２０の磁極方向３２１が外部磁場と一様に揃う。このように磁性薄膜形成中にウエハ１の処理面近傍に均一な磁場を形成することで、磁性薄膜内の各磁区の磁極方向の状態を一様に揃え、磁気抵抗素子メモリのデバイス特性の向上が可能となる。
【００７５】
また、以下に、本実施形態に係る磁気部１００を用いた場合のウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の強度分布の解析例を、図１３〜図１５に示す。
【００７６】
図１３は、本実施形態に係る磁気部１００によりウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の平面方向における強度分布の解析例である。図１４は、本実施形態に係る磁気部１００によりウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の垂直方向における強度分布の解析例である。図１５は、本実施形態に係る磁気部１００によりウエハ１の処理面近傍に形成される磁場偏向角のウエハ１中心からの距離依存性を示すグラフ図である。なお、図１３〜図１５に示す解析モデルは、簡素化のため実機の半領域で解析を実施している。
【００７７】
図１３によれば、本実施形態の磁気部１００を用いた場合、ウエハ１の処理面を上方から見ると、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の磁力線が、ウエハ１の中心部付近から外縁部に至るまで互いに平行となり、ウエハ１の処理面全面にわたり磁場が均一になっていることが分かる。また、図１４によれば、本実施形態の磁気部１００を用いた場合、ウエハ１の処理面を側方から見ると、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の磁力線が、ウエハ１の処理面に対して平行となり、ウエハ１の処理面全面にわたり磁場が均一になっていることが分かる。また、図１５によれば、本実施形態の磁気部１００を用いた場合、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の磁力線３０１の傾きは±約２度以下であり、目標である磁力線３０１の傾きの±３度を下回っていることが分かる。なお、図１３〜図１５のいずれにおいても、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の強度は、例えば５０〜１００［Ｏｅ］であった。従って、本実施形態の磁気部１００を用いた場合、磁性薄膜の形成に必要な磁場条件を満足する均一な磁場の形成が可能であることが分かる。
【００７８】
なお、参考までに、長尺な磁石４０１として形成された従来の磁気部４００を用いた場合のウエハ１の処理面近傍に形成される磁場について説明する。図１６は、長尺な磁石４０１として形成された従来の磁気部４００及びウエハ１を示す平面図である。図１７は、長尺な磁石として形成された従来の磁気部４００によりウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の平面方向における強度分布の解析例である。なお、図１６、図１７に示す解析モデルも同様に、簡素化のため実機の半領域で解析を実施している。図１７に示すように、磁気部４００として従来の長尺な磁石４０１を用いた場合、磁石４０１両端の磁極周辺（Ｎ極、Ｓ極）の磁束密度に引きずられ、ウエハ１外縁部の磁力線３０１ｂがウエハ１中心部の磁力線３０１ｂに対して斜めに形成されている。このため、ウエハ１中心部の磁力線
３０１ａとウエハ１外縁部での磁力線３０１ｂとは互いに平行にならず、不均一な磁場となっていることが分かる。
【００７９】
（ｂ）磁気抵抗素子メモリの仕様変更や特性向上等のため、成膜する磁性薄膜の種類を、例えばＣｏＦｅＢ薄膜からＰｔＦｅＰ薄膜等に変更する場合がある。かかる場合、成膜する磁性薄膜の種類に応じてウエハ１の処理面近傍に形成する磁場の強度変更が必要となる場合がある。本実施形態においては、基板支持部５０から磁気部１００を取り外し、磁石ケース１００ａ内に配置する小片磁石１０１の磁力強度や個数等を変更することで、ウエハ１の処理面近傍に形成する磁場の強度を容易に変更することが可能である。そして、磁石ケース１００ａ内に配置する小片磁石１０１及びスペーサ１０２の配列を調整することで、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場を均一に保つことが可能である。これにより、ウエハ１に成膜される磁性薄膜の磁気異方性を良好に揃え、磁性薄膜を用いる磁気抵抗素子メモリ等のデバイス性能を向上させることができる。なお、成膜する磁性薄膜の種類に応じて小片磁石１０１及びスペーサ１０２の配列を予め調整した磁気部１００を用意しておくことで、磁気部１００を迅速に交換することが可能となる。
【００８０】
（ｃ）本実施形態によれば、粒子９８がウエハ１の処理面に向かって飛ぶ力（粒子９８の流れる力）の方が、粒子９８がウエハ１の処理面近傍に形成されている磁場から受ける力（ローレンツ力）より大きくなるようにしている。その結果、粒子９８のウエハ１の処理面への到達が妨げられることを抑制でき、ウエハ１の処理面への成膜量への磁場よる影響を抑制できる。
【００８１】
（ｄ）本実施形態によれば、小片磁石１０１を同一形状、同一サイズに形成している。これにより、小片磁石１０１の製造コストを低減させ、基板処理装置の製造コストを抑制することができる。
【００８２】
（ｅ）本実施形態によれば、磁石ケース１００ａを取り付けた磁気ヨーク３を回転機構５１に連結している。そして、ウエハ１の処理面に磁性薄膜を成膜する際に、ウエハ１だけを回転させるのではなく、回転機構５１により磁気部１００をウエハ１と一体的に回転させている。すなわち、磁性薄膜の面内膜厚均一性を向上させるためにウエハ１を回転させた場合であっても、ウエハ１の処理面近傍での磁場の均一性を保持し、成膜される磁性薄膜の磁気異方性を良好に揃えることができる。なお、磁性を有する粒子９８がウエハ１の処理面に吸着（堆積）した後では、磁性薄膜の各磁区の磁場方向を変えることは困難である。本実施形態によれば、粒子９８がウエハ１の処理面に堆積する直前に、粒子９８に対して磁気部１００の形成している均一な磁場を作用させることができるため、成膜される磁性薄膜の磁気異方性を良好に揃えることができる。
【００８３】
（ｆ）本実施形態によれば、位置決め機構としてウエハ１の周方向の位置決めを行う基板保持部４を設けている。これにより、基板支持部５０に載置されるウエハ１の磁気部１００に対する位置、すなわちウエハ１の外周と磁気部１００との距離を一定とすることができる。従って、ウエハ１の処理面に再現性良く均一な磁場を形成することができ、基板処理の歩留りを改善させることができる。
【００８４】
（ｇ）本実施形態によれば、真空封止可能な磁石ケース１００ａに小片磁石１０１を複数配列している。これにより、磁気部１００（磁石ケース１００ａ）の大きさを任意に変更でき、磁気部１００（磁気ケース１００ａ）をウエハ１の直径２倍未満の大きさにすることができる。従って、スパッタリング成膜室４２内の磁気部１００を設置するスペースを縮小化でき、基板処理装置を小型化することが可能である。
また、スパッタリング成膜室４２の真空置換時間を短縮化することができ、ウエハ１の処理時間を短縮化でき、基板処理の生産性を向上させることができる。
【００８５】
（ｈ）本実施形態によれば、一対の磁気部１００をウエハ１の処理面を側方から挟むように互いに対向して配置している。そして、磁気部１００をウエハ１の接線に対して平行方向にそれぞれ配列している。そして、搬入搬出口４３を一対の磁気部１００の間に設けるようにしている。これにより、ウエハ１の搬入搬出のスペースを常に確保することができる。
【００８６】
＜第２の実施形態＞
図１９は、本発明の第２の実施形態に係る磁気部１００Ｂ及びウエハ１の平面図である。図２０は、本発明の第２の実施形態に係る磁気部１００Ｂ及びウエハ１の断面図である。
【００８７】
本実施形態では、磁気部１００Ｂが備える磁気体が、永久磁石ではなく電磁石である点が第１の実施形態と異なる。すなわち、本実施形態では、図１９及び図２０に示すように、磁気部１００Ｂは、磁石ケース１００ａに複数の磁気体としての複数の小片電磁石１０１Ｂが設けられている点が第１の実施形態と異なる。なお、ウエハ１の中心部を挟む小片電磁石１０１Ｂの配列間隔は、第１の実施形態と同様に、ウエハ１の外縁部を挟む小片電磁石１０１Ｂの配列間隔よりも大きく設定されている。複数の小片電磁石１０１Ｂには、それぞれ給電部１１１が接続されている。なお、給電部１１１と小片電磁石１０１Ｂとは、カップリング部（図示しない）を介して接続されている。なお、カップリング部は、回転側と固定側との間を金属ブラシ等により電気的に接続するスリップリング機構として構成されている。これにより、基板支持部５０の回転が妨げられないようになっている。給電部１１１は、コントローラ２４０（図１参照）に接続されている。コントローラ２４０は、給電部１１１が複数の小片電磁石１０１Ｂのそれぞれに給電する電力量を調整制御する給電制御部として構成されている。
【００８８】
それ以外の構成は第１の実施形態と同様である。
【００８９】
本実施形態によれば、磁気部１００Ｂが備える磁気体が、永久磁石ではなく、電磁石である小片電磁石１０１Ｂにより構成されている。したがって、給電部１１１から小片電磁石１０１Ｂに給電する電力量を変更することで、ウエハ１の処理面近傍に形成する磁場の強度を容易且つ任意に変更可能である。すなわち、成膜する磁性薄膜の種類に応じて磁場の強度を変更する場合であっても、磁場の強度を容易且つ任意に変更することができる。
【００９０】
また、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、ウエハ１の中心部を挟む小片電磁石１０１Ｂの配列間隔が、ウエハ１の外縁部を挟む小片電磁石１０１Ｂの配列間隔よりも大きく設定されている。これにより、各小片電磁石１０１Ｂに給電する電力量を個別に調整することなく、ウエハ１の処理面近傍に均一な磁場を形成することが可能である。すなわち、各小片電磁石１０１Ｂに給電する電力量を同一としても、ウエハ１の処理面近傍に均一な磁場を形成することが可能である。
【００９１】
また、本実施形態によれば、上述したように、各小片電磁石１０１Ｂに給電する電力量を個別に調整する必要がない。すなわち、小片電磁石１０１Ｂへの給電制御を簡素化することが可能となる。従って、給電部１１１及び磁気部１００Ｂを安価に製造することができ、基板処理装置の製造コストを抑制することができる。
【００９２】
なお、本実施形態は、各小片電磁石１０１Ｂに給電する電力量を同一とする場合に限らず、各小片電磁石１０１Ｂに給電する電力量を個別に調整するようにしてもよい。かかる場合、ウエハ１の処理面近傍に形成する磁場をより均一化させることが可能となる。
【００９３】
なお、本実施形態では、ウエハ１の回転と共に、このウエハ１と一体的に磁気部１００Ｂを回転させるようにしている。すなわち、ウエハ１の処理面に磁性薄膜を成膜する際に、ウエハ１だけを回転させるのではなく、回転機構５１により磁気部１００をウエハ１と一体的に回転させている。
すなわち、磁性薄膜の面内膜厚均一性を向上させるためにウエハ１を回転させた場合であっても、ウエハ１の処理面近傍での磁場の均一性を保持し、成膜される磁性薄膜の磁気異方性を良好に揃えることができる。
【００９４】
これに対し、ウエハ１と一体的に磁気部１００Ｂを回転させない方法も考えられる。かかる方法では、ウエハ１の外周を円周状に囲むように複数の電磁石を配置する。そして、各電磁石に対する給電をウエハ１の回転に合わせて切り替えるようにし、ウエハ１の処理面とウエハ１の処理面近傍に形成する外部磁場とを合わせて同期させて回転させる。しかしながら、このような方法の場合、ウエハ１の回転に合わせて各電磁石に対する給電を切り換える複雑な制御が必要となり、基板処理装置の製造コストが増大してしまう。また、ウエハ１の外周を囲むように複数の電磁石が配置されるためスパッタリング成膜室４２の容積が増大し、真空置換時間等が増大し、基板処理の生産性が悪化してしまう。これに対し、本実施形態では、ウエハ１の回転に伴う複雑な給電制御を行う必要がなく、基板処理装置の製造コストを低減させることができる。また、磁気部１００Ｂ（磁石ケース１００ａ）を小型化できるため、スパッタリング成膜室４２（処理室）の容積の増大を防ぎ、真空置換時間等を短縮でき、基板処理の生産性を向上させることができる。
【００９５】
＜第３の実施形態＞
図２１は、本発明の第３の実施形態に係る磁気部１００Ｃ及びウエハ１の平面図である。
【００９６】
本実施形態では、磁気部１００Ｃが備える非磁性体の長手方向のサイズを同一にし、磁気体の長手方向のサイズを異ならせている点が第１の実施形態と異なる。すなわち、本実施形態では、図２１に示すように、磁気部１００Ｃは、非磁気体としてのスペーサ１０２Ｃの長手方向のサイズを同一にし、磁気体としての小片磁石１０１Ｃの長手方向のサイズを異ならせている点が第１の実施形態と異なる。具体的には、スペーサ１０２Ｃが長手方向のサイズを同一に形成されると共に、ウエハ１の中心部を挟む小片磁石１０１のサイズ（磁気部１００Ｃの長手方向に沿った小片磁石１０１の長さ）が、ウエハ１の外縁部を挟むサイズ（磁気部１００Ｃの長手方向に沿った小片磁石１０１の長さ）よりも大きく設定されている。また、磁気ケース１００ｃがウエハ１の直径サイズの大きさに形成されている。すなわち、小片磁石１０１Ｃ及びスペーサ１０２Ｃは、ウエハ１の直径サイズの大きさの位置まで配列されている。
【００９７】
それ以外の構成は第１の実施形態と同様である。
【００９８】
本実施形態によれば、スペーサ１０２Ｃが長手方向のサイズを同一に形成されると共に、ウエハ１の中心部を挟む小片磁石１０１Ｃの長手方向のサイズが、ウエハ１の外縁部を挟む小片磁石１０１Ｃの長手方向のサイズよりも大きく設定されている。これにより、ウエハ１の中心部を挟む小片磁石１０１Ｃの単位長さ当たりの配置数を、ウエハ１の外縁部を挟む小片磁石１０１Ｃの単位長さ当たりの配置数よりも少なくすることができる。また、磁気ケース１００ｃの大きさがウエハ１の直径サイズの大きさと略同一の大きさに形成されている。これにより、磁気部１００Ｃを小型化でき、基板処理装置の装置サイズを小型化できるとともに、スパッタリング成膜室４２（処理室）の真空置換時間等を短縮でき、基板処理の生産性を向上させることができる。
【００９９】
＜第４の実施形態＞
図２２は、本発明の第４の実施形態に係る磁気部１００Ｄ及びウエハ１の平面図である。
【０１００】
本実施形態では、ウエハ１の接線に対して平行方向に小片磁石１０１Ｄを配置するのではなく、ウエハ１の外縁部側に向って湾曲させて、すなわち、ウエハ１の中心側近傍からウエハ１の外周に沿わせて小片磁石１０１Ｄを配置している点が第３の実施形態と異なる。すなわち、本実施形態では、図２２に示すように磁気部１００Ｄは、ウエハ１の中心側近傍からウエハ１の外周に沿わせえてウエハ１の外縁部側に向って湾曲させて小片磁石１０１Ｄを配置している点が第３の実施形態と異なる。また、本実施形態では、第３の実施形態と同様に、スペーサ１０２Ｄが長手方向のサイズを同一に形成されると共に、ウエハ１の中心部を挟む小片磁石１０１Ｄの長手方向のサイズが、ウエハ１の外縁部を挟む小片磁石１０１Ｄの長手方向のサイズよりも大きく設定されている。なお、第３の実施形態と同様に、磁気ケース１００ｄの大きさがウエハ１の直径サイズの大きさと略同一の大きさに形成されている。
【０１０１】
それ以外の構成は第３の実施形態と同様である。
【０１０２】
本実施形態によれば、ウエハ１の中心側近傍からウエハ１の外縁部側に向って湾曲させて小片磁石１０１Ｄを配置している。
これにより、小片磁石１０１Ｄがウエハ１の外縁部側でより近くに位置するので、ウエハ１の外縁部側に形成される磁場の磁束密度を増大させることができる。従って、成膜される磁性薄膜の磁気異方性をウエハ１の外縁部側でより良好に揃えることができる。
【０１０３】
＜第５の実施形態＞
図２３は、本発明の第５の実施形態に係る磁気部１００Ｅの部分拡大図である。
【０１０４】
本実施形態では、小片磁石１０１Ｅは、少なくともウエハ１側方向の形状が鋭角に形成されている点が第１の実施形態と異なる点である。すなわち、本実施形態では、図２３に示すように、小片磁石１０１Ｅは、少なくともウエハ１側方向の形状が鋭角に形成されている点が第１の実施形態と異なる点である。
【０１０５】
それ以外の構成は第１の実施形態と同様である。
【０１０６】
本実施形態によれば、小片磁石１０１Ｅは、少なくともウエハ１側方向の形状が鋭角に形成されている。これにより、小片磁石１０１Ｅのウエハ１に対向する面の表面積を増大させることができ、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の磁力線の量をウエハ１の中心部付近からウエハ１の外縁部に至るまで増大させることができる。従って、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の強度を増大させることができ、成膜される磁性薄膜の磁気異方性をより良好に揃えることができる。
【０１０７】
＜本発明の他の実施形態＞
なお、上述の実施形態においては、イオンミリング工程を行った後、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う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。イオンミリング工程を行った後、磁性薄膜であるＣｏＦｅＢ薄膜を成膜する工程のみを行い、ＣｏＦｅＢ薄膜の一層のみ成膜することも勿論適用可能である。また、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に、さらに磁性薄膜であるＣｏＦｅＢ薄膜を成膜する工程を行って三層成膜することも適用可能であり、さらに成膜を重ねて三層以上成膜することも適用可能である。
【０１０８】
また、成膜する磁性薄膜は、ＣｏＦｅＢ薄膜に限らず、例えばＰｔＦｅＰ薄膜等の磁性薄膜であってもよい。さらに、ＣｏＦｅＢ薄膜やＰｔＦｅＰ薄膜等の三元系の磁性薄膜に限らず、例えばＣｕやＮｉ等を混合した四元又は五元系以上の磁性薄膜を成膜する場合にも適用可能である。
【０１０９】
また、上述の実施形態においては、第１の処理炉３３及び第２の処理炉３４がスパッタリング成膜装置として構成されている場合について説明したが、本発明はかかる場合に限らず、磁性薄膜を成膜する他の基板処理装置全般に適用することができる。
【０１１０】
また、磁性薄膜が成膜される基板としては、Ｓｉウエハ基板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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
＜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。
【０１１４】
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内で前記基板を支持する基板支持部と、
前記基板支持部に支持された前記基板の処理面に磁性薄膜を成膜する成膜機構と、
前記基板支持部に支持された前記基板の前記処理面に対して該処理面を側方から挟むように互いに対向して配置される一対の磁気部と、
前記処理室内のガス雰囲気を排気するガス排気部と、を備え、
前記磁気部は複数の磁気体がそれぞれ配列してなり、
前記基板の中心部を挟む前記磁気体の配列間隔が、前記基板の外縁部を挟む前記磁気体の配列間隔よりも大きく設定されている
基板処理装置が提供される。
【０１１５】
前記成膜機構は、前記基板支持部に支持される前記基板の前記処理面に粒子を照射するターゲットが保持されるターゲット保持部と、前記ターゲット保持部に保持されたターゲットにイオンを照射するスパッタ用イオン供給部とを備えている。
【０１１６】
好ましくは、前記基板支持部と、前記磁気部とを一体で回転させる回転機構をさらに有する。
【０１１７】
さらに好ましくは、複数の前記磁気体にそれぞれ給電する給電部と、前記給電部が複数の前記磁気体のそれぞれに給電する給電電流を調整制御する給電制御部と、をさらに有する。
【０１１８】
さらに好ましくは、隣接する前記磁気体同士の間に非磁気体が設けられて前記非磁気体と前記磁気体とが交互に配置され、前記基板の中心部を挟む前記非磁気体の配列間隔が前記基板の外縁部を挟む前記非磁気体の配列間隔よりも大きく設定されている。
【０１１９】
さらに好ましくは、前記磁気体は、前記基板の中心部側から前記基板の外縁部側に向っ
て隣接する間隔が小さくなるように配置されている。
【０１２０】
さらに好ましくは、前記磁気体は、同一形状に形成されている。
【０１２１】
さらに好ましくは、前記磁気部は前記基板の直径よりも平行方向に長く延在し、該延在部分に配置される前記磁気体の単位長さ当たりの配置数が前記基板の直径範囲内に配置される前記磁気体の単位長さ当たりの配置数よりも少なくなるよう構成されている。
【０１２２】
さらに好ましくは、前記磁気部は前記基板の直径よりも前記基板の接線に対して平行方向に長く延在し、該延在部分に配置される前記磁気体の単位長さ当たりの配置数が前記基板の直径範囲内に配置される前記磁気体の単位長さ当たりの配置数よりも少なくなるよう構成されている。
【０１２３】
さらに好ましくは、前記磁気体は、それぞれ形成される磁力線の傾斜角度が３％以内に収まるように配置されている。
【０１２４】
さらに好ましくは、前記磁気部は前記基板の直径よりも前記基板の接線に対して平行方向に長く延在し、該延在部分に配置される前記磁気体の形成する磁束密度が、前記基板の直径範囲内に配置される前記磁気体の形成する磁束密度よりも少なくなるよう構成されている。
【０１２５】
さらに好ましくは、前記基板支持部に、前記基板の周方向の位置決めを行う位置決め機構をさらに有する。
【０１２６】
さらに好ましくは、前記磁気部は、前記基板の中心側近傍から前記基板の外周に沿って前記基板の外縁部側に向って湾曲されて形成されている。
【０１２７】
さらに好ましくは、前記磁気体は、少なくとも前記基板側方向の形状が鋭角に形成されている。
【０１２８】
さらに好ましくは、前記基板の外縁部から近い位置に配置される前記磁気体の配列間隔が、前記基板の外縁部から遠い位置に配置される前記磁気体の配列間隔よりも大きく設定されている。
【０１２９】
さらに好ましくは、隣接する前記磁気体同士の間に非磁気体が設けられて前記非磁気体と前記磁気体とが交互に配置され、前記基板の中心部を挟む前記非磁気体の長手方向のサイズが前記基板の外縁部を挟む前記非磁気体の長手方向のサイズよりも大きく設定されている。
【０１３０】
さらに好ましくは、前記基板の中心部を挟む前記磁気体の長手方向のサイズが前記基板の外縁部を挟む前記磁気体の長手方向のサイズよりも大きく設定されている。
【０１３１】
本発明の他の態様によれば、
処理室内に搬入した基板を基板支持部により支持する工程と、
前記基板支持部に支持された前記基板の処理面に対して該処理面を側方から挟むように互いに対向して配置される一対の磁気部であって、前記磁気部は複数の磁気体がそれぞれ配列してなり、前記基板の中心部を挟む前記磁気体の配列間隔が、前記基板の外縁部を挟む前記磁気体の配列間隔よりも大きく設定されるように前記磁気体がそれぞれ複数配置され、前記磁気体間であって少なくとも前記基板の前記処理面近傍に磁場を形成した状態で、ガス排気部から前記処理室内のガス雰囲気を排気しつつ、成膜機構により前記基板の前
記処理面に磁性薄膜を成膜する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【０１３２】
好ましくは、前記基板処理工程は、回転機構により前記基板支持部及び前記磁気部を一体で回転させつつ前記基板を処理する。
【０１３３】
さらに好ましくは、前記基板処理工程は、少なくとも前記基板の前記処理面近傍に形成される前記磁場に対してそれぞれの磁力線の傾斜角度が３％以内に収まる状態で前記基板を処理する。
【０１３４】
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内で前記基板を支持する基板支持部と、
前記基板支持部に支持された前記基板の処理面に磁性薄膜を成膜する成膜機構と、
前記基板支持部に支持された前記基板の処理面に対して該処理面を側方から挟むように互いに対向して配置される一対の磁気部と、
前記処理室内のガス雰囲気を排気するガス排気部と、を備え、
前記磁気部は複数の磁気体と複数の非磁気体とがそれぞれ前記基板の接線に対して平行方向に交互に配列してなり、前記基板の中心部を挟む前記非磁気体の配列間隔が前記非磁気体の配列間隔よりも大きく設定される
基板処理装置が提供される。
【０１３５】
本発明のさらに他の態様によれば、
処理室内に搬入した基板を基板支持部により支持する工程と、
前記基板支持部に支持された前記基板の処理面に対して該処理面を側方から挟むように互いに対向して配置される一対の磁気部であって、前記磁気部は複数の磁気体がそれぞれ前記基板の接線に対して平行方向に配列してなり、前記基板の中心部を挟む前記磁気体の平行方向の配列間隔が、前記基板の外縁部を挟む前記磁気体の前記平行方向の配列間隔よりも大きく設定され、前記磁気体間であって少なくとも前記基板の前記処理面近傍に磁場を形成した状態で、ガス排気部から前記処理室内のガス雰囲気を排気しつつ、成膜機構により前記基板の前記処理面に磁性薄膜を成膜する工程と、
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】
【０１３６】
１ ウエハ（基板）
３ 磁気ヨーク
４ 基板保持部（位置決め機構）
４２ スパッタリング成膜室（処理室）
４６ ターゲット保持機構（成膜機構）
５０ 基板支持部
５１ 回転機構
５３ 排気口（ガス排気部）
５４ 配管（ガス排気部）
５５ 排気ポンプ（ガス排気部）
８０ スパッタ用イオン供給部（成膜機構）
１００ 磁気部
１００ａ 磁石ケース
１０１ 小片永久磁石（磁気体）
１０２ スペーサ（非磁気体）
【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工程の一工程として、例えばＣｏＦｅＢ膜等の磁性薄膜を基板上に形成する基板処理工程が実施されてきた。係る工程を実施する従来の基板処理装置は、基板を処理する処理室と、前記処理室内で前記基板を支持する基板支持部と、前記基板支持部に支持された前記基板の処理面に磁性薄膜を成膜する成膜機構と、前記基板支持部に支持された前記基板の処理面に対して該処理面を側方から挟むように対向して配置される磁気部と、前記処理室内のガス雰囲気を排気するガス排気部と、を備えて構成されている。
【０００３】
磁性薄膜を前記基板の前記処理面に成膜する際には、磁性薄膜を構成する粒子を前記成膜機構から前記基板の前記処理面に向けて照射する。この際、前記磁気部により前記基板の前記処理面近傍に均一な磁場を形成する。前記成膜機構から前記基板の前記処理面に向けて照射される粒子は、前記処理面近傍に形成された均一な磁場による作用を受ける。その結果、前記磁性薄膜の磁区（磁力を持った結晶集合体）の磁極方向を揃えることができ、磁性薄膜の磁気異方性を揃えることができる（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１０−１６３０５８号公報
【特許文献２】特開昭６３−３０２６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の基板処理工程では、例えば磁気抵抗素子メモリの仕様変更や特性向上のため、前記基板上に成膜する磁性薄膜の種類を変える場合がある。その場合、成膜する磁性薄膜の種類に応じて、処理面近傍に形成する磁場の強度を変更する場合がある。
【０００６】
しかしながら、上述の基板処理装置では、処理面近傍に形成する磁場の強度を変更すると、前記磁場の均一性が低下してしまう場合があった。その結果、前記基板上に成膜する磁性薄膜の磁気異方性を揃えることが困難となってしまう場合があった。
【０００７】
本発明は、処理面近傍に形成する磁場の強度を変更しても処理面近傍に均一な磁場を形成することが可能であり、基板上に成膜する磁性薄膜の磁気異方性を良好に揃え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】
【０００８】
本発明の一態様によれば、基板を処理する処理室と、前記処理室内で前記基板を支持する基板支持部と、前記基板支持部に支持された前記基板の処理面に磁性薄膜を成膜する成膜機構と、前記基板支持部に支持された前記基板の前記処理面に対して該処理面を側方から挟むように互いに対向して配置される一対の磁気部と、前記処理室内のガス雰囲気を排気するガス排気部と、を備え、前記磁気部は複数の磁気体がそれぞれ配列してなり、前記基板の中心部を挟む前記磁気体の配列間隔が、前記基板の外縁部を挟む前記磁気体の配列間隔よりも大きく設定されている基板処理装置が提供される。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、処理室内に搬入した基板を基板支持部により支持する工程と、前記基板支持部に支持された前記基板の処理面に対して該処理面を側方から挟むように互いに対向して配置される一対の磁気部であって、前記磁気部は複数の磁気体がそれぞれ配列してなり、前記基板の中心部を挟む前記磁気体の配列間隔が、前記基板の外縁部を挟む前記磁気体の配列間隔よりも大きく設定されるように前記磁気体がそれぞれ複数配置され、前記磁気体間であって少なくとも前記基板の前記処理面近傍に磁場を形成した状態で、ガス排気部から前記処理室内のガス雰囲気を排気しつつ、成膜機構により前記基板の前記処理面に磁性薄膜を成膜する工程と、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】
【００１０】
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、処理面近傍に形成する磁場の強度を変更しても処理面近傍に均一な磁場を形成することが可能であり、基板上に成膜する磁性薄膜の磁気異方性を良好に揃えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の概略構成図である。
【図２】図１の基板処理装置の側面断面図である。
【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の処理炉を図３のＡ方向からみた断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る第１の処理炉を図３のＢ方向からみた断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係るターゲット保持機構の平面図であり、（ｂ）は図６（ａ）に示すターゲット保持機構の断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るミリング用イオン供給部及びスパッタ用イオン供給部が備える各種電極の平面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係るイオンミリング工程の様子を示す概略図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る磁性薄膜形成工程の様子を示す概略図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る磁気部及びウエハの平面図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る磁気部及びウエハの断面図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係る磁気部を構成している小片磁石の配列の説明図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態に係る磁気部によりウエハの処理面近傍に形成される磁場の平面方向における強度分布の解析例である。
【図１４】本発明の第１の実施形態に係る磁気部によりウエハの処理面近傍に形成される磁場の垂直方向における強度分布の解析例である。
【図１５】本発明の第１の実施形態に係る磁気部によりウエハの処理面近傍に形成される磁場偏向角のウエハ中心からの距離依存性を示すグラフ図である。
【図１６】長尺な磁石として形成された従来の磁気部及びウエハの平面図である。
【図１７】長尺な磁石として形成された従来の磁気部によりウエハの処理面近傍に形成される磁場の平面方向における強度分布の解析例である。
【図１８】（ａ）はウエハの処理面近傍に磁場を形成することなく成膜した磁性薄膜内の各磁区の磁極方向を例示する概略図であり、（ｂ）はウエハの処理面近傍に均一な磁場を形成しつつ成膜した磁性薄膜内の各磁区の磁極方向を例示する概略図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態に係る磁気部及びウエハの平面図である。
【図２０】本発明の第２の実施形態に係る磁気部及びウエハの断面図である。
【図２１】本発明の第３の実施形態に係る磁気部及びウエハの平面図である。
【図２２】本発明の第４の実施形態に係る磁気部及びウエハの平面図である。
【図２３】本発明の第５の実施形態に係る磁気部の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜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。
【００１３】
（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。
【００１４】
（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。
【００１５】
（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。
【００１６】
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）。
【００１７】
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。
【００１８】
（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は、後述するようにスパッタリング成膜装置として構成されている。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
（２）処理炉の構成
続いて、スパッタリング成膜装置として構成された第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。
【００２２】
図３は、本実施形態に係る第１の処理炉３３を筐体１１側から見た断面図である。図４は、本実施形態に係る第１の処理炉３３を図３のＡ方向（下側）からみた断面図である。図５は、本実施形態に係る第１の処理炉３３を図３のＢ方向（側方）からみた断面図である。
【００２３】
図３、図４及び図５に示すように、第１の処理炉３３は、ウエハ１を処理する処理室してのスパッタリング成膜室４２と、スパッタリング成膜室４２内でウエハ１を支持する基板支持部５０と、基板支持部５０に支持されたウエハ１の処理面に磁性薄膜を成膜する後述の成膜機構と、基板支持部５０に支持されたウエハ１の処理面に対して処理面を側方から挟むように互いに対向して配置される後述する一対の磁気部と、スパッタリング成膜室４２内のガス雰囲気を排気する後述のガス排気部と、を主に備えて構成されている。
【００２４】
（スパッタリング成膜室）
処理室としてのスパッタリング成膜室４２は、真空容器４１内に形成されている。真空容器４１は、直方体の筐体形状に構成されている。真空容器４１は、筐体１１における背面壁に隣接して連結されている。真空容器４１の筐体１１に隣接した側壁（以下、正面壁とする。）には、スパッタリング成膜室４２内にウエハ１を搬入搬出する搬入搬出口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。スパッタリング成膜室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とスパッタリング成膜室４２との間で、ウエハ１を搬送可能となっている。また、ゲートバルブ３５を閉めることにより、スパッタリング成膜室４２内を気密に保ち、スパッタリング成膜室４２内を真空排気することが可能となっている。
【００２５】
真空容器４１の側壁上部（図３の左側上部）には、回転機構４４が設置されている。
回転機構４４は、サーボモータ等によって構成されている。回転機構４４の回転軸４５は、スパッタリング成膜室４２内に左右方向に延在するように水平に挿入されて回転自在に支持されている。回転軸４５の端部にはターゲット保持機構４６が配置されている。図６（ａ）は、本実施形態に係るターゲット保持機構４６の平面図（図３の下側から見た図）であり、図６（ｂ）はターゲット保持機構４６の断面図である。図６に示すように、ターゲット保持機構４６は例えば八角錐台状に形成されている。八角錐台状に形成されたターゲット保持機構４６の各側面（８枚の側面）には、スパッタリングターゲットとしての第１ターゲット４７Ａ〜第８ターゲット４７Ｈがそれぞれ保持されるように構成されている。回転機構４４によりターゲット保持機構４６を回転させることにより、後述するスパッタ用イオン供給部８０から供給されるイオンガス（スパッタリングガス）を、第１ターゲット４７Ａ〜第８ターゲット４７Ｈのうちいずれか選択された１つのターゲットに照射させることが可能なように構成されている。なお、ターゲット保持機構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く、また表裏にそれぞれターゲットを保持する板部材として構成されていてもよい。
【００２６】
第１ターゲット４７Ａ〜第８ターゲット４７Ｈの材料は、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、基板としてのウエハ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、ターゲットの材料として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、ターゲットの材料としてＰｔＦｅＰ合金を用いることができる。また、磁性薄膜の種類によっては、ターゲットの材料として、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、スパッタリングターゲットの材料として、Ｆｅ、Ｃｕ及びＮｉ等の単体を用いてもよい。また、スパッタリングターゲットを、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。
【００２７】
（基板支持部）
スパッタリング成膜室４２の下部には、基板支持部５０が設けられている。基板支持部５０の上面（保持面）には、磁性薄膜が成膜される基板として、Ｓｉからなるウエハ１が水平姿勢で載置されるように構成されている。なお、磁性薄膜が成膜される基板としては、Ｓｉウエハ基板の他に例えば、石英ガラス基板、結晶化ガラス基板、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）基板等を用いてもよい。基板支持部５０上に載置されたウエハ１の上面（磁性薄膜が成膜される処理面）は、ターゲット保持機構４６の第１ターゲット４７Ａ〜第８ターゲット４７Ｈのうち、いずれか選択された１つのターゲットに対向するように配置されている。
【００２８】
基板支持部５０は、回転機構５１によって回転可能に構成されている。回転機構５１は、チルト機構５２によって、水平姿勢（ウエハ１の処理面がターゲット保持機構４６側に向く姿勢）とされるか、或いは垂直姿勢（ウエハ１の処理面が後述するミリング用イオン供給部６０側に向く姿勢）とされるように構成されている。なお、図３〜図５は、回転機構５１が水平姿勢となっている様子を示している。回転機構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、本実施形態では、基板支持部５０に一対の磁気部を設けて、ウエハ１の処理面近傍に均一な磁場を形成するようにしている。磁気部の詳細構成は、後述する。
【００２９】
（ミリング用イオン供給部）
真空容器４１の側壁下部（図３の右側下部）には、ミリング用イオン供給部６０が設置
されている。ミリング用イオン供給部６０は、対向したウエハ１にイオンを照射することによってウエハ１の表面の自然酸化膜又は汚染物質を除去（イオンミリング）するように構成されている。
【００３０】
図３〜図５に示すように、ミリング用イオン供給部６０は、イオン源室６２を備えている。イオン源室６２は、筐体６１内に形成されている。筐体６１は、一端（真空容器４１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４１の側壁下部（筐体６１との接続部）には、イオン照射口６３が開設されている。イオン照射口６３には、ミリング用イオン供給部６０の筐体６１の開口が整合されている。筐体６１の閉塞壁には、ミリング用イオン源としてのＡｒガスをイオン源室６２内に導入（供給）するガス導入管６４が接続されている。ミリング用イオン供給部６０の筐体６１外周には、磁石６５が設置されている。磁石６５は、筐体６１内にプラズマを閉じ込めるカスプ磁場を生成するように構成されている。
【００３１】
筐体６１内の閉塞壁（イオン照射口６３の反対側の端部）には、フィラメント６６が設置されている。フィラメント６６には、フィラメント６６に電力を供給するフィラメント電源（直流電源）６７が接続されている。フィラメント電源６７の陰極は、イオン源室６２内にプラズマを形成するアーク電源（直流電源）６８の陰極に接続されている。筐体６１のイオン照射口６３側の端部には、接地電極７０と、減速電極７２と、加速電極７５とが、イオン照射口６３側から順に設置されている。接地電極７０はアースに接続されている。減速電極７２は減速電源（直流電源）７１の陰極に接続されている。減速電源７１の陽極はアースに接続されている。加速電極７５は、抵抗７３を介して加速電源（直流電源）７４の陽極に接続されている。また、筐体６１及びアーク電源６８の陽極も加速電源７４の陽極に接続されている。加速電源７４の陰極はアースに接続されている。
【００３２】
接地電極７０、減速電極７２及び加速電極７５は、円形の平板形状に形成されている。なお、図７は、加速電極７５を代表して示している。接地電極７０、減速電極７２及び加速電極７５（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ビームを透過させる透過口７６が多数個形成されている。各電極における透過口７６群の開口率（開口面積／全体面積）は、全体的に均一になるように設定されている。例えば、口径の等しい透過口７６が全面にわたって均一に分布されている。ミリング用イオン供給部６０のイオン照射口６３の手前には、イオン照射口６３を開閉するシャッタ機構７７が設置されている。なお、フィラメント電源６７、アーク電源６８、減速電源７１、加速電源７４及びシャッタ機構７７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。
【００３３】
（スパッタ用イオン供給部）
真空容器４１の側壁上部（図３の左側上部）には、スパッタ用イオン供給部８０が設置されている。スパッタ用イオン供給部８０は、第１ターゲット４７Ａ〜第８ターゲット４７Ｈのうち、いずれか選択された１つのターゲットにイオンガス（スパッタリングイオン）を照射することにより、選択されたターゲットから粒子を叩き出してウエハ１の処理面に供給し、ウエハ１の処理面に薄膜を成膜するように構成されている。
【００３４】
図３〜図５に示すように、スパッタ用イオン供給部８０は、イオン源室８２を備えている。イオン源室８２は、筐体８１内に形成されている。筐体８１は、一端（真空容器４１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４１の側壁上部（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、スパッタ用イオン供給部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、スパッタ用イオン源としてのＡｒガスをイオン源室８２内に導入するガス導入管８４が接続されている。スパッタ用イオン供給部８０の筐体８１外周には、磁石８５が設置
されている。磁石８５は、筐体８１内にプラズマを閉じ込めるカスプ磁場を生成するように構成されている。
【００３５】
筐体８１内の閉塞壁（イオン照射口８３と反対側の端部）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。
【００３６】
接地電極９０、減速電極９２及び加速電極９５は、ミリング用イオン供給部６０の場合と同様に、円形の平板形状に形成されている。なお、図７は、加速電極９５を代表して示している。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ビームを透過させる透過口９６が多数個形成されている。各電極における透過口９６群の開口率（開口面積／全体面積）は、全体的に均一になるように設定されている。例えば、口径の等しい透過口９６が全面にわたって均一に分布されている。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。
【００３７】
主に、スパッタ用イオン供給部８０、ターゲット保持機構４６により、本実施形態に係る成膜機構が構成されている。
【００３８】
（ガス排気部）
真空容器４１の側壁下部（図３の左側下部）には、排気口５３が形成されている。排気口５３には、配管５４が接続されている。配管５４には、排気ポンプ５５が接続されている。排気口５３は、イオン照射口６３から供給されたイオンが直接照射しない位置に配置されている。すなわち、排気口５３は、ミリング用イオン供給部６０からのイオンが直接照射されないように、イオン照射口６３と対向しない位置にずらされて配置されている。このように排気口５３をスパッタ用イオン供給部８０の下方に設置することにより、スパッタ用イオン供給部８０の下方に形成されるデッドスペースを有効に活用することができるようにしている。また、排気口５３をイオン照射口６３とは対向しない位置に設置することにより、イオンの直接照射による配管５４内壁や排気ポンプ５５の劣化を抑制することができる。主に、排気口５３、配管５４及び排気ポンプ５５により、本実施形態に係るガス排気部が構成されている。
【００３９】
（磁気部）
次に、本実施形態に係る磁気部の詳細構成について図１０、図１１及び図１２を用いて説明する。図１０は、本実施形態に係る磁気部１００及びウエハ１の平面図である。図１１は、本実施形態に係る磁気部１００及びウエハ１の断面図である。図１２は、本実施形態に係る磁気部１００を構成している小片磁石１０１の配列の説明図である。図１０、図１１に示すように、基板支持部５０は、回転機構５１に連結される連結ベース８と、連結ベース８上に設けられウエハ１を保持する基板保持部４と、連結ベース８の外周を囲うように環状に設けられる磁気ヨーク３と、を備えている。基板保持部４は、位置決め機構としてウエハ１の周方向の位置決めを行う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ている。磁気ヨーク３には磁気部１００が取り付けられるように構成されている。磁気ヨーク３に取り付けられた磁気部１００は、基板支持部５０に支持され
たウエハ１の処理面に対して処理面を側方から挟むように互いに対向して配置されるように構成されている。磁気部１００は、真空封止可能に構成された磁石ケース１００ａと、磁石ケース１００ａに設けられた複数の磁気体としての小片磁石１０１と、を備えている。
【００４０】
一対の磁石ケース１００ａは、互いに平行に配置されている。磁石ケース１００ａは、ウエハ１の外縁部から所定の距離を空けて配置されている。磁石ケース１００ａは、ウエハ１の接線に対して平行方向に設置されるようになっている。磁石ケース１００ａは、長手状に形成されている。磁気ケース１００ａは、ウエハ１の直径よりも長手方向に長く延在している。磁石ケース１００ａは、真空封止可能な箱体により構成されている。磁気ケース１００ａは、複数の小片磁石１０１を収納可能に構成されており、開閉自在な蓋体（図示しない）を閉じることにより気密に封止可能となっている。
【００４１】
複数の小片磁石１０１は、磁石ケース１００ａの長手方向に沿って配置されている。すなわち、複数の小片磁石１０１は、ウエハ１の接線に対して平行方向に配置されている。複数の小片磁石１０１は、同一形状、同一サイズに形成されている。隣接する小片磁石１０１同士の間には、非磁気体としてのスペーサ１０２が設けられている。スペーサ１０２と小片磁石１０１とは、交互に配列されるようになっている。ウエハ１の中心部を挟む小片磁石１０１の配列間隔は、ウエハ１の外縁部を挟む小片磁石１０１の配列間隔よりも大きく設定されている。すなわち、小片磁石１０１は、ウエハ１の中心部側からウエハ１の外縁部側に向って隣接する間隔が小さくなるように配置されている。そして、ウエハ１の中心部を挟むスペーサ１０２の配列間隔は、ウエハ１の外縁部を挟むスペーサ１０２の配列間隔よりも小さくなるように設定されている。
複数の小片磁石１０１は、ウエハ１の直径よりも長手方向に長く配列されている。ウエハ１の直径範囲内に配置される小片磁石１０１の単位長さ当たりの配置数は、ウエハ１の直径範囲外に配置される小片磁石１０１の単位長さ当たりの配置数よりも少なくなるようになっている。
例えば、小片磁石１０１の間隔を、ウエハ１の外縁部からウエハ１の中心部に向かって順にＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６とした場合、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４＜Ｌ５＜Ｌ６を満たすように各小片磁石１０１がそれぞれ配置される（図１２参照）。
【００４２】
これにより、ウエハ１の直径範囲外に配置される小片磁石１０１の形成する磁場の磁束密度は、ウエハ１の直径範囲内に配置される小片磁石１０１の形成する磁場の磁束密度よりも少なくなるようになっている。また、小片磁石１０１は、ウエハ１の処理面近傍に形成する磁場の磁力線の傾斜角度（水平方向の傾斜角度）が３％以内に収まるように配置されている。従って、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の磁力線が、ウエハ１の中心部付近から外縁部に至るまで互いに平行となり、これによりウエハ１の処理面近傍に形成される磁場が均一になる。また、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の磁力線が、ウエハ１の処理面に対して平行となり、これによりウエハ１の処理面近傍に形成される磁場が均一になる。これにより、ウエハ１に成膜される磁性薄膜の磁気異方性を良好に揃え、磁性薄膜を用いる磁気抵抗素子メモリ等のデバイス性能を向上させることができる。
【００４３】
なお、スペーサ１０２を用いることで、磁気部１００の組み立て性が向上し、小片磁石１０１のそれぞれの配置の微調整が容易となる。また、小片磁石１０１の個数は、ウエハ１の処理面近傍に形成する磁場の強度により変更可能である。
スペーサ１０２の形状、磁石形状、磁石特性の組合せを変更することで、ウエハ１の処理面近傍に形成する磁場領域の変更も可能となる。小片磁石１０１に用いられる磁石としては、例えば、ネオジウム磁石、サマリウムコバルト磁石等の希土類系磁石、フェライト磁石、鉄・クロム・コバルト磁石、プラチナ磁石、アルニコ（Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ）磁石などである。なお、磁石は、永久磁石に限らず、例えば、コイルを用いた電磁石でもよい。
また、磁気ヨーク３は、例えば、保磁力が小さく透磁率が大きい鉄（Ｆｅ）、ケイ素鋼等の軟磁性材料により構成されている。また、スペーサ１０２は、例えば非磁性のＳＵＳ、石英（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等により構成されている。なお、スペーサ１０２の代わりに隔壁を磁石ケース１００ａに設けてもよい。
【００４４】
上述のように小片磁石１０１及びスペーサ１０２が収納された磁石ケース１００ａは、磁気ヨーク３の左右それぞれに取り付けられる。そして、磁気ヨーク３は、連結ベース８により基板保持部４と回転機構５１とに連結される。これにより、磁気部１００は、基板支持部５０にウエハ１を載置保持した際に、ウエハ１の処理面に対して処理面を側方から挟むように互いに対向して配置されるようになっている。そして、ウエハ１の処理面に磁性薄膜を成膜する際に、回転機構５１により磁気部１００をウエハ１と一体的に回転させることが可能となっている。これにより、ウエハ１の処理面近傍での均一な磁場の形成を保持しつつ、成膜される磁性薄膜の磁気異方性を良好に揃えることが可能となり、磁性薄膜の面内膜厚均一性を向上することが可能となる。
【００４５】
（３）基板処理装置の動作
まず、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。尚、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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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、磁性薄膜形成工程を含む基板処理工程を第１の処理炉３３において実施する。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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、後述するように、磁性薄膜形成工程を含む基板処理工程を第１の処理炉３３において実施する。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
（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、主に図３〜図５を参照しながら説明する。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。
【００５９】
（ウエハを支持する工程）
まず、予め所定の圧力に減圧したスパッタリング成膜室４２内に搬入搬出口４３からウ
エハ１を搬入し、水平姿勢の基板支持部５０の基板保持部４の上に受け渡す。このとき、基板支持部５０の基板保持部４は、ウエハ１をチャックして位置決め保持する（図１１参照）。
【００６０】
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、スパッタリング成膜室４２内を排気ポンプ５５によって真空引きし、スパッタリング成膜室４２内の圧力を例えば０．１〜０．０１Ｐａに減圧する。
【００６１】
（イオンミリング工程）
続いて、ミリング用イオン供給部６０にてＡｒガスをプラズマ化し、Ａｒのイオンビーム７８を発生させる。具体的には、ガス導入管６４からミリング用イオン供給部６０のイオン源室６２内にＡｒガスを所定の流量、例えば１０ｓｃｃｍで供給する。そして、フィラメント電源６７をＯＮにし、フィラメント６６から熱電子を放出させる。そして、アーク電源６８をＯＮにし、イオン源室６２内で電子を移動させてＡｒ原子に衝突させ、イオン源室６２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７１及び加速電源７４をＯＮとし、加速電極７５をプラス電位、減速電極７２をマイナス電位とする。その結果、加速電極７５、減速電極７２及び接地電極７０の電位差から生じる電界により、Ａｒイオンを透過口７６群からスパッタリング室内４２に向けて引き出してイオンビーム７８を発生させる。このとき、イオン照射口６３をシャッタ機構７７によって閉じておく。なお、減速電極７２と接地電極７０との間の電位差は、スパッタリング室４２内にある電子がイオン源室６２内に入り込むのを阻止する役目を果たす。
【００６２】
そして、図８に示すように、基板支持部５０をチルト機構５２によって垂直姿勢（ウエハ１の処理面がミリング用イオン供給部６０側に向く姿勢）にする。続いて、基板支持部５０を回転機構５１によって回転させつつ、イオン照射口６３をシャッタ機構７７によって開く。そして、ミリング用イオン供給部６０からイオンビーム７８をウエハ１に照射し、ウエハ１をイオンミリング加工するイオンミリング工程を実施する。イオンミリング加工とは、イオンビームを対象物（ウエハ）に照射することにより、対象物を削る加工方法をいう。このイオンミリング加工により、ウエハ１の表面の酸化膜や汚染物質を除去する。所定時間（例えば６０〜１２０秒）が経過したら、ミリング用イオン供給部６０によるイオンビーム７８の照射を停止し、イオンミリング工程を終了する。
【００６３】
（磁性薄膜を成膜する工程）
続いて、回転機構５１による基板支持部５０の回転を継続させつつ、図９に示すように、基板支持部５０をチルト機構５２によって水平姿勢（ウエハ１の処理面がターゲット保持機構４６側に向く姿勢）にする。
【００６４】
また、ターゲット保持機構４６を回転機構４４によって所定の角度だけ回転させ、第１ターゲット４７Ａ〜４７Ｈのうち、予め選択した所望のターゲットをウエハ１の処理面に対向させる。本工程では、例えばＣｏＦｅＢ合金からなるターゲットをウエハ１の処理面に対向させる。
【００６５】
ガス導入管８４からスパッタ用イオン供給部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、イオンミリング工程の場合と同様にスパッタ用イオン供給部８０にてＡｒガスをプラズマ化し、Ａｒのイオンビーム９７を発生させる。次いで、スパッタ用イオン供給部８０からターゲットに、Ａｒのイオンビーム９７を照射する。すると、ＣｏＦｅＢ合金を構成する分子等の粒子９８が前記ターゲットから飛び出す。そして、飛び出した粒子９８をウエハ１の処理面に照射して吸着（堆積）させ、ウエハ１の処理面にＣｏＦｅＢの磁性薄膜を成膜する。
【００６６】
ここで、本実施形態では、磁気部１００により、ウエハ１の全面にわたって均一な磁場をウエハ１の処理面近傍に形成させるようにしている。すなわち、磁気部１００によりウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の磁力線がウエハ１の中心部付近から外縁部に至るまで互いに平行となり、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場が均一になるようにしている。また、磁気部１００によりウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の磁力線がウエハ１の処理面に対して平行となり、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場が均一になるようにしている。このため、ＣｏＦｅＢ合金を構成する分子等の粒子９８は、磁気部１００が形成している均一な磁場による作用を受け、磁極方向が揃いつつウエハ１の処理面に堆積する。
【００６７】
このとき、粒子９８がウエハ１の処理面に向かって飛ぶ力（粒子９８の流れる力）の方が、粒子９８がウエハ１の処理面近傍に形成されている磁場から受ける力（ローレンツ力）より大きくなるようにする。このようにすることで、粒子９８のウエハ１の処理面への到達が妨げられることはなく、ウエハ１の処理面への成膜量の磁場による影響を抑制できる。所定時間（例えば３０〜１８０秒）が経過し、ウエハ１の処理面に所望の膜厚の磁性薄膜を形成したら、スパッタ用イオン供給部８０によるイオンビーム９７の供給を停止し、磁性薄膜形成工程を終了する。
【００６８】
（絶縁薄膜を成膜する工程）
続いて、絶縁薄膜としてＭｇＯ薄膜を成膜する。ターゲット保持機構４６を回転機構４４によって所定の角度だけ回転させ、ターゲット材をＭｇＯ合金に切り換えてＭｇＯ合金をウエハ１の処理面に対向させる。
そして、上述の磁性薄膜形成工程と同様にスパッタ用イオン供給部８０を作動させてウエハ１の処理面に成膜したＣｏＦｅＢ薄膜上にＭｇＯ薄膜を成膜する。所定時間（例えば３００〜５００秒）経過してウエハ１の処理面に所望の膜厚の絶縁薄膜を形成したら、スパッタ用イオン供給部８０によるイオンビーム９７の供給を停止し絶縁薄膜を成膜する工程を終了する。
【００６９】
その後、再び磁性薄膜であるＣｏＦｅＢ薄膜を成膜する場合には、ターゲット保持機構４６を回転機構４４によって回転させ、ターゲット材をＣｏＦｅＢ合金に切り換えて上述したようにスパッタ用イオン供給部８０を作動してウエハ１の処理面（ＭｇＯ薄膜）上にＣｏＦｅＢ薄膜を形成する。これにより、磁気抵抗素子メモリに用いられるＣｏＦｅＢ／ＭｇＯ／ＣｏＦｅＢの三層構造を形成することができる。
【００７０】
（ウエハの搬出工程）
ウエハ１の処理面にＣｏＦｅＢ薄膜とＭｇＯ薄膜とを順に成膜したら、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、基板支持部５０に保持した処理後のウエハ１を搬入搬出口４３から搬出する。
【００７１】
（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。
【００７２】
（ａ）本実施形態によれば、ウエハ１の処理面に対して処理面を側方から挟むように互いに対向して一式の磁気部１００が配置されている。磁気部１００は、磁石ケース１００ａに複数の磁気体として複数の小片磁石１０１をそれぞれ配列している。そしてウエハ１の中心部を挟む小片磁石１０１の配列間隔が、ウエハ１の外縁部を挟む小片磁石１０１の配列間隔よりも大きく設定されている。
【００７３】
これにより、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の磁力線がウエハ１の中心部付近
から外縁部に至るまで互いに平行となり、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場が均一になる。また、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の磁力線がウエハ１の処理面に対して平行となり、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場が均一になる。これにより、ウエハ１に成膜される磁性薄膜の磁気異方性を良好に揃え、磁性薄膜を用いる磁気抵抗素子メモリ等のデバイス性能を向上させることができる。
【００７４】
なお、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場と、磁性薄膜の磁気異方性との関係について、以下に説明する。図１８（ａ）はウエハ１の処理面近傍に外部磁場を形成することなく成膜した磁性薄膜内の各磁区３２０の磁極方向３２１を例示する概略図であり、図１８（ｂ）はウエハ１の処理面近傍に均一な外部磁場を形成しつつ成膜した磁性薄膜内の各磁区３２０の磁極方向３２１を例示する概略図である。図１８（ａ）に示すように、ウエハ１の処理面近傍に外部磁場を形成することなく成膜した磁性薄膜の場合には、各磁区３２０の磁極方向３２１は不規則となる。一方、図１８（ｂ）に示すように、ウエハ１の処理面近傍に均一な外部磁場を形成しつつ成膜した磁性薄膜の場合には、外部磁場の作用を受け、各磁区３２０の磁極方向３２１が外部磁場と一様に揃う。このように磁性薄膜形成中にウエハ１の処理面近傍に均一な磁場を形成することで、磁性薄膜内の各磁区の磁極方向の状態を一様に揃え、磁気抵抗素子メモリのデバイス特性の向上が可能となる。
【００７５】
また、以下に、本実施形態に係る磁気部１００を用いた場合のウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の強度分布の解析例を、図１３〜図１５に示す。
【００７６】
図１３は、本実施形態に係る磁気部１００によりウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の平面方向における強度分布の解析例である。図１４は、本実施形態に係る磁気部１００によりウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の垂直方向における強度分布の解析例である。図１５は、本実施形態に係る磁気部１００によりウエハ１の処理面近傍に形成される磁場偏向角のウエハ１中心からの距離依存性を示すグラフ図である。なお、図１３〜図１５に示す解析モデルは、簡素化のため実機の半領域で解析を実施している。
【００７７】
図１３によれば、本実施形態の磁気部１００を用いた場合、ウエハ１の処理面を上方から見ると、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の磁力線が、ウエハ１の中心部付近から外縁部に至るまで互いに平行となり、ウエハ１の処理面全面にわたり磁場が均一になっていることが分かる。また、図１４によれば、本実施形態の磁気部１００を用いた場合、ウエハ１の処理面を側方から見ると、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の磁力線が、ウエハ１の処理面に対して平行となり、ウエハ１の処理面全面にわたり磁場が均一になっていることが分かる。また、図１５によれば、本実施形態の磁気部１００を用いた場合、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の磁力線３０１の傾きは±約２度以下であり、目標である磁力線３０１の傾きの±３度を下回っていることが分かる。なお、図１３〜図１５のいずれにおいても、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の強度は、例えば５０〜１００［Ｏｅ］であった。従って、本実施形態の磁気部１００を用いた場合、磁性薄膜の形成に必要な磁場条件を満足する均一な磁場の形成が可能であることが分かる。
【００７８】
なお、参考までに、長尺な磁石４０１として形成された従来の磁気部４００を用いた場合のウエハ１の処理面近傍に形成される磁場について説明する。図１６は、長尺な磁石４０１として形成された従来の磁気部４００及びウエハ１を示す平面図である。図１７は、長尺な磁石として形成された従来の磁気部４００によりウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の平面方向における強度分布の解析例である。なお、図１６、図１７に示す解析モデルも同様に、簡素化のため実機の半領域で解析を実施している。図１７に示すように、磁気部４００として従来の長尺な磁石４０１を用いた場合、磁石４０１両端の磁極周辺（Ｎ極、Ｓ極）の磁束密度に引きずられ、ウエハ１外縁部の磁力線３０１ｂがウエハ１中心部の磁力線３０１ｂに対して斜めに形成されている。このため、ウエハ１中心部の磁力線
３０１ａとウエハ１外縁部での磁力線３０１ｂとは互いに平行にならず、不均一な磁場となっていることが分かる。
【００７９】
（ｂ）磁気抵抗素子メモリの仕様変更や特性向上等のため、成膜する磁性薄膜の種類を、例えばＣｏＦｅＢ薄膜からＰｔＦｅＰ薄膜等に変更する場合がある。かかる場合、成膜する磁性薄膜の種類に応じてウエハ１の処理面近傍に形成する磁場の強度変更が必要となる場合がある。本実施形態においては、基板支持部５０から磁気部１００を取り外し、磁石ケース１００ａ内に配置する小片磁石１０１の磁力強度や個数等を変更することで、ウエハ１の処理面近傍に形成する磁場の強度を容易に変更することが可能である。そして、磁石ケース１００ａ内に配置する小片磁石１０１及びスペーサ１０２の配列を調整することで、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場を均一に保つことが可能である。これにより、ウエハ１に成膜される磁性薄膜の磁気異方性を良好に揃え、磁性薄膜を用いる磁気抵抗素子メモリ等のデバイス性能を向上させることができる。なお、成膜する磁性薄膜の種類に応じて小片磁石１０１及びスペーサ１０２の配列を予め調整した磁気部１００を用意しておくことで、磁気部１００を迅速に交換することが可能となる。
【００８０】
（ｃ）本実施形態によれば、粒子９８がウエハ１の処理面に向かって飛ぶ力（粒子９８の流れる力）の方が、粒子９８がウエハ１の処理面近傍に形成されている磁場から受ける力（ローレンツ力）より大きくなるようにしている。その結果、粒子９８のウエハ１の処理面への到達が妨げられることを抑制でき、ウエハ１の処理面への成膜量への磁場よる影響を抑制できる。
【００８１】
（ｄ）本実施形態によれば、小片磁石１０１を同一形状、同一サイズに形成している。これにより、小片磁石１０１の製造コストを低減させ、基板処理装置の製造コストを抑制することができる。
【００８２】
（ｅ）本実施形態によれば、磁石ケース１００ａを取り付けた磁気ヨーク３を回転機構５１に連結している。そして、ウエハ１の処理面に磁性薄膜を成膜する際に、ウエハ１だけを回転させるのではなく、回転機構５１により磁気部１００をウエハ１と一体的に回転させている。すなわち、磁性薄膜の面内膜厚均一性を向上させるためにウエハ１を回転させた場合であっても、ウエハ１の処理面近傍での磁場の均一性を保持し、成膜される磁性薄膜の磁気異方性を良好に揃えることができる。なお、磁性を有する粒子９８がウエハ１の処理面に吸着（堆積）した後では、磁性薄膜の各磁区の磁場方向を変えることは困難である。本実施形態によれば、粒子９８がウエハ１の処理面に堆積する直前に、粒子９８に対して磁気部１００の形成している均一な磁場を作用させることができるため、成膜される磁性薄膜の磁気異方性を良好に揃えることができる。
【００８３】
（ｆ）本実施形態によれば、位置決め機構としてウエハ１の周方向の位置決めを行う基板保持部４を設けている。これにより、基板支持部５０に載置されるウエハ１の磁気部１００に対する位置、すなわちウエハ１の外周と磁気部１００との距離を一定とすることができる。従って、ウエハ１の処理面に再現性良く均一な磁場を形成することができ、基板処理の歩留りを改善させることができる。
【００８４】
（ｇ）本実施形態によれば、真空封止可能な磁石ケース１００ａに小片磁石１０１を複数配列している。これにより、磁気部１００（磁石ケース１００ａ）の大きさを任意に変更でき、磁気部１００（磁気ケース１００ａ）をウエハ１の直径２倍未満の大きさにすることができる。従って、スパッタリング成膜室４２内の磁気部１００を設置するスペースを縮小化でき、基板処理装置を小型化することが可能である。
また、スパッタリング成膜室４２の真空置換時間を短縮化することができ、ウエハ１の処理時間を短縮化でき、基板処理の生産性を向上させることができる。
【００８５】
（ｈ）本実施形態によれば、一対の磁気部１００をウエハ１の処理面を側方から挟むように互いに対向して配置している。そして、磁気部１００をウエハ１の接線に対して平行方向にそれぞれ配列している。そして、搬入搬出口４３を一対の磁気部１００の間に設けるようにしている。これにより、ウエハ１の搬入搬出のスペースを常に確保することができる。
【００８６】
＜第２の実施形態＞
図１９は、本発明の第２の実施形態に係る磁気部１００Ｂ及びウエハ１の平面図である。図２０は、本発明の第２の実施形態に係る磁気部１００Ｂ及びウエハ１の断面図である。
【００８７】
本実施形態では、磁気部１００Ｂが備える磁気体が、永久磁石ではなく電磁石である点が第１の実施形態と異なる。すなわち、本実施形態では、図１９及び図２０に示すように、磁気部１００Ｂは、磁石ケース１００ａに複数の磁気体としての複数の小片電磁石１０１Ｂが設けられている点が第１の実施形態と異なる。なお、ウエハ１の中心部を挟む小片電磁石１０１Ｂの配列間隔は、第１の実施形態と同様に、ウエハ１の外縁部を挟む小片電磁石１０１Ｂの配列間隔よりも大きく設定されている。複数の小片電磁石１０１Ｂには、それぞれ給電部１１１が接続されている。なお、給電部１１１と小片電磁石１０１Ｂとは、カップリング部（図示しない）を介して接続されている。なお、カップリング部は、回転側と固定側との間を金属ブラシ等により電気的に接続するスリップリング機構として構成されている。これにより、基板支持部５０の回転が妨げられないようになっている。給電部１１１は、コントローラ２４０（図１参照）に接続されている。コントローラ２４０は、給電部１１１が複数の小片電磁石１０１Ｂのそれぞれに給電する電力量を調整制御する給電制御部として構成されている。
【００８８】
それ以外の構成は第１の実施形態と同様である。
【００８９】
本実施形態によれば、磁気部１００Ｂが備える磁気体が、永久磁石ではなく、電磁石である小片電磁石１０１Ｂにより構成されている。したがって、給電部１１１から小片電磁石１０１Ｂに給電する電力量を変更することで、ウエハ１の処理面近傍に形成する磁場の強度を容易且つ任意に変更可能である。すなわち、成膜する磁性薄膜の種類に応じて磁場の強度を変更する場合であっても、磁場の強度を容易且つ任意に変更することができる。
【００９０】
また、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、ウエハ１の中心部を挟む小片電磁石１０１Ｂの配列間隔が、ウエハ１の外縁部を挟む小片電磁石１０１Ｂの配列間隔よりも大きく設定されている。これにより、各小片電磁石１０１Ｂに給電する電力量を個別に調整することなく、ウエハ１の処理面近傍に均一な磁場を形成することが可能である。すなわち、各小片電磁石１０１Ｂに給電する電力量を同一としても、ウエハ１の処理面近傍に均一な磁場を形成することが可能である。
【００９１】
また、本実施形態によれば、上述したように、各小片電磁石１０１Ｂに給電する電力量を個別に調整する必要がない。すなわち、小片電磁石１０１Ｂへの給電制御を簡素化することが可能となる。従って、給電部１１１及び磁気部１００Ｂを安価に製造することができ、基板処理装置の製造コストを抑制することができる。
【００９２】
なお、本実施形態は、各小片電磁石１０１Ｂに給電する電力量を同一とする場合に限らず、各小片電磁石１０１Ｂに給電する電力量を個別に調整するようにしてもよい。かかる場合、ウエハ１の処理面近傍に形成する磁場をより均一化させることが可能となる。
【００９３】
なお、本実施形態では、ウエハ１の回転と共に、このウエハ１と一体的に磁気部１００Ｂを回転させるようにしている。すなわち、ウエハ１の処理面に磁性薄膜を成膜する際に、ウエハ１だけを回転させるのではなく、回転機構５１により磁気部１００をウエハ１と一体的に回転させている。
すなわち、磁性薄膜の面内膜厚均一性を向上させるためにウエハ１を回転させた場合であっても、ウエハ１の処理面近傍での磁場の均一性を保持し、成膜される磁性薄膜の磁気異方性を良好に揃えることができる。
【００９４】
これに対し、ウエハ１と一体的に磁気部１００Ｂを回転させない方法も考えられる。かかる方法では、ウエハ１の外周を円周状に囲むように複数の電磁石を配置する。そして、各電磁石に対する給電をウエハ１の回転に合わせて切り替えるようにし、ウエハ１の処理面とウエハ１の処理面近傍に形成する外部磁場とを合わせて同期させて回転させる。しかしながら、このような方法の場合、ウエハ１の回転に合わせて各電磁石に対する給電を切り換える複雑な制御が必要となり、基板処理装置の製造コストが増大してしまう。また、ウエハ１の外周を囲むように複数の電磁石が配置されるためスパッタリング成膜室４２の容積が増大し、真空置換時間等が増大し、基板処理の生産性が悪化してしまう。これに対し、本実施形態では、ウエハ１の回転に伴う複雑な給電制御を行う必要がなく、基板処理装置の製造コストを低減させることができる。また、磁気部１００Ｂ（磁石ケース１００ａ）を小型化できるため、スパッタリング成膜室４２（処理室）の容積の増大を防ぎ、真空置換時間等を短縮でき、基板処理の生産性を向上させることができる。
【００９５】
＜第３の実施形態＞
図２１は、本発明の第３の実施形態に係る磁気部１００Ｃ及びウエハ１の平面図である。
【００９６】
本実施形態では、磁気部１００Ｃが備える非磁性体の長手方向のサイズを同一にし、磁気体の長手方向のサイズを異ならせている点が第１の実施形態と異なる。すなわち、本実施形態では、図２１に示すように、磁気部１００Ｃは、非磁気体としてのスペーサ１０２Ｃの長手方向のサイズを同一にし、磁気体としての小片磁石１０１Ｃの長手方向のサイズを異ならせている点が第１の実施形態と異なる。具体的には、スペーサ１０２Ｃが長手方向のサイズを同一に形成されると共に、ウエハ１の中心部を挟む小片磁石１０１のサイズ（磁気部１００Ｃの長手方向に沿った小片磁石１０１の長さ）が、ウエハ１の外縁部を挟むサイズ（磁気部１００Ｃの長手方向に沿った小片磁石１０１の長さ）よりも大きく設定されている。また、磁気ケース１００ｃがウエハ１の直径サイズの大きさに形成されている。すなわち、小片磁石１０１Ｃ及びスペーサ１０２Ｃは、ウエハ１の直径サイズの大きさの位置まで配列されている。
【００９７】
それ以外の構成は第１の実施形態と同様である。
【００９８】
本実施形態によれば、スペーサ１０２Ｃが長手方向のサイズを同一に形成されると共に、ウエハ１の中心部を挟む小片磁石１０１Ｃの長手方向のサイズが、ウエハ１の外縁部を挟む小片磁石１０１Ｃの長手方向のサイズよりも大きく設定されている。これにより、ウエハ１の中心部を挟む小片磁石１０１Ｃの単位長さ当たりの配置数を、ウエハ１の外縁部を挟む小片磁石１０１Ｃの単位長さ当たりの配置数よりも少なくすることができる。また、磁気ケース１００ｃの大きさがウエハ１の直径サイズの大きさと略同一の大きさに形成されている。これにより、磁気部１００Ｃを小型化でき、基板処理装置の装置サイズを小型化できるとともに、スパッタリング成膜室４２（処理室）の真空置換時間等を短縮でき、基板処理の生産性を向上させることができる。
【００９９】
＜第４の実施形態＞
図２２は、本発明の第４の実施形態に係る磁気部１００Ｄ及びウエハ１の平面図である。
【０１００】
本実施形態では、ウエハ１の接線に対して平行方向に小片磁石１０１Ｄを配置するのではなく、ウエハ１の外縁部側に向って湾曲させて、すなわち、ウエハ１の中心側近傍からウエハ１の外周に沿わせて小片磁石１０１Ｄを配置している点が第３の実施形態と異なる。すなわち、本実施形態では、図２２に示すように磁気部１００Ｄは、ウエハ１の中心側近傍からウエハ１の外周に沿わせえてウエハ１の外縁部側に向って湾曲させて小片磁石１０１Ｄを配置している点が第３の実施形態と異なる。また、本実施形態では、第３の実施形態と同様に、スペーサ１０２Ｄが長手方向のサイズを同一に形成されると共に、ウエハ１の中心部を挟む小片磁石１０１Ｄの長手方向のサイズが、ウエハ１の外縁部を挟む小片磁石１０１Ｄの長手方向のサイズよりも大きく設定されている。なお、第３の実施形態と同様に、磁気ケース１００ｄの大きさがウエハ１の直径サイズの大きさと略同一の大きさに形成されている。
【０１０１】
それ以外の構成は第３の実施形態と同様である。
【０１０２】
本実施形態によれば、ウエハ１の中心側近傍からウエハ１の外縁部側に向って湾曲させて小片磁石１０１Ｄを配置している。
これにより、小片磁石１０１Ｄがウエハ１の外縁部側でより近くに位置するので、ウエハ１の外縁部側に形成される磁場の磁束密度を増大させることができる。従って、成膜される磁性薄膜の磁気異方性をウエハ１の外縁部側でより良好に揃えることができる。
【０１０３】
＜第５の実施形態＞
図２３は、本発明の第５の実施形態に係る磁気部１００Ｅの部分拡大図である。
【０１０４】
本実施形態では、小片磁石１０１Ｅは、少なくともウエハ１側方向の形状が鋭角に形成されている点が第１の実施形態と異なる点である。すなわち、本実施形態では、図２３に示すように、小片磁石１０１Ｅは、少なくともウエハ１側方向の形状が鋭角に形成されている点が第１の実施形態と異なる点である。
【０１０５】
それ以外の構成は第１の実施形態と同様である。
【０１０６】
本実施形態によれば、小片磁石１０１Ｅは、少なくともウエハ１側方向の形状が鋭角に形成されている。これにより、小片磁石１０１Ｅのウエハ１に対向する面の表面積を増大させることができ、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の磁力線の量をウエハ１の中心部付近からウエハ１の外縁部に至るまで増大させることができる。従って、ウエハ１の処理面近傍に形成される磁場の強度を増大させることができ、成膜される磁性薄膜の磁気異方性をより良好に揃えることができる。
【０１０７】
＜本発明の他の実施形態＞
なお、上述の実施形態においては、イオンミリング工程を行った後、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う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。イオンミリング工程を行った後、磁性薄膜であるＣｏＦｅＢ薄膜を成膜する工程のみを行い、ＣｏＦｅＢ薄膜の一層のみ成膜することも勿論適用可能である。また、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に、さらに磁性薄膜であるＣｏＦｅＢ薄膜を成膜する工程を行って三層成膜することも適用可能であり、さらに成膜を重ねて三層以上成膜することも適用可能である。
【０１０８】
また、成膜する磁性薄膜は、ＣｏＦｅＢ薄膜に限らず、例えばＰｔＦｅＰ薄膜等の磁性薄膜であってもよい。さらに、ＣｏＦｅＢ薄膜やＰｔＦｅＰ薄膜等の三元系の磁性薄膜に限らず、例えばＣｕやＮｉ等を混合した四元又は五元系以上の磁性薄膜を成膜する場合にも適用可能である。
【０１０９】
また、上述の実施形態においては、第１の処理炉３３及び第２の処理炉３４がスパッタリング成膜装置として構成されている場合について説明したが、本発明はかかる場合に限らず、磁性薄膜を成膜する他の基板処理装置全般に適用することができる。
【０１１０】
また、磁性薄膜が成膜される基板としては、Ｓｉウエハ基板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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
＜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。
【０１１４】
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内で前記基板を支持する基板支持部と、
前記基板支持部に支持された前記基板の処理面に磁性薄膜を成膜する成膜機構と、
前記基板支持部に支持された前記基板の前記処理面に対して該処理面を側方から挟むように互いに対向して配置される一対の磁気部と、
前記処理室内のガス雰囲気を排気するガス排気部と、を備え、
前記磁気部は複数の磁気体がそれぞれ配列してなり、
前記基板の中心部を挟む前記磁気体の配列間隔が、前記基板の外縁部を挟む前記磁気体の配列間隔よりも大きく設定されている
基板処理装置が提供される。
【０１１５】
前記成膜機構は、前記基板支持部に支持される前記基板の前記処理面に粒子を照射するターゲットが保持されるターゲット保持部と、前記ターゲット保持部に保持されたターゲットにイオンを照射するスパッタ用イオン供給部とを備えている。
【０１１６】
好ましくは、前記基板支持部と、前記磁気部とを一体で回転させる回転機構をさらに有する。
【０１１７】
さらに好ましくは、複数の前記磁気体にそれぞれ給電する給電部と、前記給電部が複数の前記磁気体のそれぞれに給電する給電電流を調整制御する給電制御部と、をさらに有する。
【０１１８】
さらに好ましくは、隣接する前記磁気体同士の間に非磁気体が設けられて前記非磁気体と前記磁気体とが交互に配置され、前記基板の中心部を挟む前記非磁気体の配列間隔が前記基板の外縁部を挟む前記非磁気体の配列間隔よりも大きく設定されている。
【０１１９】
さらに好ましくは、前記磁気体は、前記基板の中心部側から前記基板の外縁部側に向っ
て隣接する間隔が小さくなるように配置されている。
【０１２０】
さらに好ましくは、前記磁気体は、同一形状に形成されている。
【０１２１】
さらに好ましくは、前記磁気部は前記基板の直径よりも平行方向に長く延在し、該延在部分に配置される前記磁気体の単位長さ当たりの配置数が前記基板の直径範囲内に配置される前記磁気体の単位長さ当たりの配置数よりも少なくなるよう構成されている。
【０１２２】
さらに好ましくは、前記磁気部は前記基板の直径よりも前記基板の接線に対して平行方向に長く延在し、該延在部分に配置される前記磁気体の単位長さ当たりの配置数が前記基板の直径範囲内に配置される前記磁気体の単位長さ当たりの配置数よりも少なくなるよう構成されている。
【０１２３】
さらに好ましくは、前記磁気体は、それぞれ形成される磁力線の傾斜角度が３％以内に収まるように配置されている。
【０１２４】
さらに好ましくは、前記磁気部は前記基板の直径よりも前記基板の接線に対して平行方向に長く延在し、該延在部分に配置される前記磁気体の形成する磁束密度が、前記基板の直径範囲内に配置される前記磁気体の形成する磁束密度よりも少なくなるよう構成されている。
【０１２５】
さらに好ましくは、前記基板支持部に、前記基板の周方向の位置決めを行う位置決め機構をさらに有する。
【０１２６】
さらに好ましくは、前記磁気部は、前記基板の中心側近傍から前記基板の外周に沿って前記基板の外縁部側に向って湾曲されて形成されている。
【０１２７】
さらに好ましくは、前記磁気体は、少なくとも前記基板側方向の形状が鋭角に形成されている。
【０１２８】
さらに好ましくは、前記基板の外縁部から近い位置に配置される前記磁気体の配列間隔が、前記基板の外縁部から遠い位置に配置される前記磁気体の配列間隔よりも大きく設定されている。
【０１２９】
さらに好ましくは、隣接する前記磁気体同士の間に非磁気体が設けられて前記非磁気体と前記磁気体とが交互に配置され、前記基板の中心部を挟む前記非磁気体の長手方向のサイズが前記基板の外縁部を挟む前記非磁気体の長手方向のサイズよりも大きく設定されている。
【０１３０】
さらに好ましくは、前記基板の中心部を挟む前記磁気体の長手方向のサイズが前記基板の外縁部を挟む前記磁気体の長手方向のサイズよりも大きく設定されている。
【０１３１】
本発明の他の態様によれば、
処理室内に搬入した基板を基板支持部により支持する工程と、
前記基板支持部に支持された前記基板の処理面に対して該処理面を側方から挟むように互いに対向して配置される一対の磁気部であって、前記磁気部は複数の磁気体がそれぞれ配列してなり、前記基板の中心部を挟む前記磁気体の配列間隔が、前記基板の外縁部を挟む前記磁気体の配列間隔よりも大きく設定されるように前記磁気体がそれぞれ複数配置され、前記磁気体間であって少なくとも前記基板の前記処理面近傍に磁場を形成した状態で、ガス排気部から前記処理室内のガス雰囲気を排気しつつ、成膜機構により前記基板の前
記処理面に磁性薄膜を成膜する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【０１３２】
好ましくは、前記基板処理工程は、回転機構により前記基板支持部及び前記磁気部を一体で回転させつつ前記基板を処理する。
【０１３３】
さらに好ましくは、前記基板処理工程は、少なくとも前記基板の前記処理面近傍に形成される前記磁場に対してそれぞれの磁力線の傾斜角度が３％以内に収まる状態で前記基板を処理する。
【０１３４】
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内で前記基板を支持する基板支持部と、
前記基板支持部に支持された前記基板の処理面に磁性薄膜を成膜する成膜機構と、
前記基板支持部に支持された前記基板の処理面に対して該処理面を側方から挟むように互いに対向して配置される一対の磁気部と、
前記処理室内のガス雰囲気を排気するガス排気部と、を備え、
前記磁気部は複数の磁気体と複数の非磁気体とがそれぞれ前記基板の接線に対して平行方向に交互に配列してなり、前記基板の中心部を挟む前記非磁気体の配列間隔が前記非磁気体の配列間隔よりも大きく設定される
基板処理装置が提供される。
【０１３５】
本発明のさらに他の態様によれば、
処理室内に搬入した基板を基板支持部により支持する工程と、
前記基板支持部に支持された前記基板の処理面に対して該処理面を側方から挟むように互いに対向して配置される一対の磁気部であって、前記磁気部は複数の磁気体がそれぞれ前記基板の接線に対して平行方向に配列してなり、前記基板の中心部を挟む前記磁気体の平行方向の配列間隔が、前記基板の外縁部を挟む前記磁気体の前記平行方向の配列間隔よりも大きく設定され、前記磁気体間であって少なくとも前記基板の前記処理面近傍に磁場を形成した状態で、ガス排気部から前記処理室内のガス雰囲気を排気しつつ、成膜機構により前記基板の前記処理面に磁性薄膜を成膜する工程と、
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】
【０１３６】
１ ウエハ（基板）
３ 磁気ヨーク
４ 基板保持部（位置決め機構）
４２ スパッタリング成膜室（処理室）
４６ ターゲット保持機構（成膜機構）
５０ 基板支持部
５１ 回転機構
５３ 排気口（ガス排気部）
５４ 配管（ガス排気部）
５５ 排気ポンプ（ガス排気部）
８０ スパッタ用イオン供給部（成膜機構）
１００ 磁気部
１００ａ 磁石ケース
１０１ 小片永久磁石（磁気体）
１０２ スペーサ（非磁気体）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内で前記基板を支持する基板支持部と、
前記基板支持部に支持された前記基板の処理面に磁性薄膜を成膜する成膜機構と、
前記基板支持部に支持された前記基板の前記処理面に対して該処理面を側方から挟むように互いに対向して配置される一対の磁気部と、
前記処理室内のガス雰囲気を排気するガス排気部と、を備え、
前記磁気部は複数の磁気体がそれぞれ配列してなり、
前記基板の中心部を挟む前記磁気体の配列間隔が、前記基板の外縁部を挟む前記磁気体の配列間隔よりも大きく設定されている
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記基板支持部と前記磁気部とを一体で回転させる回転機構をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
複数の前記磁気体にそれぞれ給電する給電部と、前記給電部が複数の前記磁気体のそれぞれに給電する給電電流を調整する給電量調整部と、をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項４】
処理室内に搬入した基板を基板支持部により支持する工程と、
前記基板支持部に支持された前記基板の処理面に対して該処理面を側方から挟むように互いに対向して配置される一対の磁気部であって、前記磁気部は複数の磁気体がそれぞれ配列してなり、前記基板の中心部を挟む前記磁気体の配列間隔が、前記基板の外縁部を挟む前記磁気体の配列間隔よりも大きく設定されるように前記磁気体がそれぞれ複数配置され、前記磁気体間であって少なくとも前記基板の前記処理面近傍に磁場を形成した状態で、ガス排気部から前記処理室内のガス雰囲気を排気しつつ、成膜機構により前記基板の前記処理面に磁性薄膜を成膜する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記基板処理工程は、回転機構により前記基板支持部及び前記磁気部を回転させつつ前記基板を処理することを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内で前記基板を支持する基板支持部と、
前記基板支持部に支持された前記基板の処理面に磁性薄膜を成膜する成膜機構と、
前記基板支持部に支持された前記基板の前記処理面に対して該処理面を側方から挟むように互いに対向して配置される一対の磁気部と、
前記処理室内のガス雰囲気を排気するガス排気部と、を備え、
前記磁気部は複数の磁気体がそれぞれ配列してなり、
前記基板の中心部を挟む前記磁気体の配列間隔が、前記基板の外縁部を挟む前記磁気体の配列間隔よりも大きく設定されている
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記基板支持部と前記磁気部とを一体で回転させる回転機構をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
複数の前記磁気体にそれぞれ給電する給電部と、前記給電部が複数の前記磁気体のそれぞれに給電する給電電流を調整する給電量調整部と、をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項４】
処理室内に搬入した基板を基板支持部により支持する工程と、
前記基板支持部に支持された前記基板の処理面に対して該処理面を側方から挟むように互いに対向して配置される一対の磁気部であって、前記磁気部は複数の磁気体がそれぞれ配列してなり、前記基板の中心部を挟む前記磁気体の配列間隔が、前記基板の外縁部を挟む前記磁気体の配列間隔よりも大きく設定されるように前記磁気体がそれぞれ複数配置され、前記磁気体間であって少なくとも前記基板の前記処理面近傍に磁場を形成した状態で、ガス排気部から前記処理室内のガス雰囲気を排気しつつ、成膜機構により前記基板の前記処理面に磁性薄膜を成膜する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記基板処理工程は、回転機構により前記基板支持部及び前記磁気部を回転させつつ前記基板を処理することを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１５】
【図１６】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図６】
【図１３】
【図１４】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１５】
【図１６】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図６】
【図１３】
【図１４】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１１−５８０７２（Ｐ２０１１−５８０７２Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１１０３９（Ｐ２００９−２１１０３９）
【出願日】平成２１年９月１１日（２００９．９．１１）
【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３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１１日（２００９．９．１１）
【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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