[发明专利]溅射装置、溅射方法和电子器件制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于通过向阴极施加高电压以在阴极和基板保持器之间产生放电并且溅射连附到阴极的靶而在基板上沉积膜的溅射装置和溅射方法，以及电子器件制造方法。更特别地，本发明涉及用于在沿基板的处理面旋转基板的同时沉积膜的溅射装置和溅射方法，以及电子器件制造方法。

背景技术

常规上已知在基板上沉积膜的溅射装置。更特别地，在基板的斜上方偏移布置支撑靶的阴极。在沿基板的处理面旋转基板的同时，通过斜入射溅射来溅射靶材料。

作为与此相关的技术，提出了一种溅射方法和装置，在该溅射方法和装置中，基板以适当的速度旋转，并且，靶的中心轴关于基板的法线的角度θ保持在15°≤θ≤45°(参见专利文献1)。即使靶直径小于或等于基板直径，该溅射装置也可产生具有均匀的厚度和质量的膜。

引文列表

专利文献

专利文献1：日本专利特开No.2000-265263

发明内容

技术问题

即使当使用常规的斜入射溅射技术以沉积磁性膜时，与使用另一材料的膜沉积相比，薄层电阻(sheet resistance)分布也变得不均匀。但是，由于面内分布(1σ)小于1％，因此不发生严重的问题。

最近，随着对更高溅射速率(sputtering rate)的需求的增加，已尝试增大放电功率。当通过使用高功率的斜入射溅射来沉积磁性膜时，薄层电阻分布变得非常地不均匀。当使用多个阴极来共溅射多个靶时，膜沉积分布的不均匀性导致各靶材料的分布的不均匀性。

为了解决以上的问题，做出了本发明，并且，本发明的目的是，提供能够沉积具有均匀的面内分布的膜并且容易地制造高性能电子器件的溅射技术。

问题的解决方案

为了解决以上的问题，根据本发明的溅射装置包括：基板保持器，保持基板以能够沿基板的处理面的面方向旋转基板；基板磁场形成装置，被布置在基板周围，用于在基板的处理面上形成磁场；阴极，被布置在与基板斜向对置的位置处，并且接收放电功率；位置检测装置，用于检测基板的旋转位置；和功率控制装置，用于根据由位置检测装置检测的旋转位置来控制向阴极施加的功率。

根据本发明的溅射方法包括：通过在沿基板的处理面的面方向旋转基板并且在该处理面上形成磁场的同时向被布置在与基板斜向对置的位置处的阴极施加根据通过位置检测装置检测的基板的旋转位置而调整的功率，执行膜沉积。

根据本发明的电子器件制造方法包括膜沉积步骤，通过在沿基板的处理面的面方向旋转基板并且在该处理面上形成磁场的同时向被布置在与基板斜向对置的位置处的阴极施加根据通过位置检测装置检测的基板的旋转位置而调整的功率，通过溅射方法沉积膜。

本发明的有益效果

本发明可沉积具有膜厚和组分的均匀面内分布的膜，并且可制造高性能电子器件。

附图说明

包含于说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出本发明的实施例，并且与描述一起用于说明本发明的原理。

图1是示意性地示出根据第一实施例的溅射装置的示意性截面图；

图2是示意性地示出由基板侧磁体形成的磁场的例子的平面图；

图3是示出根据第一实施例的阴极单元和控制器的布置的框图；

图4是例示根据实施例的放电功率正弦波控制图的示图；

图5是示出通过施加恒定放电功率沉积磁性材料的比较例的溅射装置的视图；

图6A是例示根据实施例的基板上的薄层电阻分布(膜厚分布)的视图；

图6B是例示比较例中的基板上的薄层电阻分布(膜厚分布)的视图；

图7是示出根据第二实施例的控制器的布置的框图；

图8是例示限定靶材料和控制模式之间的对应关系的表的表；

图9是用于说明图8中的控制模式的视图；

图10是示意性地示出根据第三实施例的溅射装置的示意性截面图；

图11是示意性地示出根据第三实施例的溅射装置的平面图；

图12是示出根据第三实施例的阴极单元和控制器的布置的框图；

图13是示出根据第四实施例的控制器的布置的框图；

图14是例示限定阴极位置和控制模式之间的对应关系的表的表；

图15是示出根据第五实施例的溅射装置的布置的框图；

图16例示溅射装置的另一布置；

图17是示出作为可通过应用本发明的溅射方法制造的电子部件的例子的TMR元件的说明视图。

具体实施方式

以下将参照附图描述本发明的实施例。但是，本发明不限于以下的实施例。