[发明专利]溅射装置

说明书

本发明提供一种能够以良好的薄膜厚度分布均匀性形成结晶性进一步提高的绝缘材料膜的溅射装置。本发明的溅射装置(SM)具有在设置了绝缘材料靶(4)的真空室(1)内保持待处理基板(W)与该绝缘材料靶相对的台架(2)，设置有旋转驱动台架的驱动装置(3)，向绝缘材料靶施加高频电力的溅射电源(E1)，以及向真空室内导入稀有气体的气体导入装置(13，14)，在该溅射装置(SM)中，基板与绝缘材料靶的溅射面之间的间隔(d3)设置在40mm～150mm的范围内。

技术领域

本发明涉及一种形成氧化镁膜等绝缘材料膜的溅射装置。

背景技术

近年来，使用利用了隧道磁阻(TMR：Tunneling Magneto Resistance)效应的MTJ(Magnetic Tunnel Junction)元件的磁随机存取存储器(MRAM：Magnetic Random AccessMemory)备受关注。并且，正在研究使用结晶性氧化镁(MgO)膜作为由两块强磁性材料的电极层夹着隧道势垒层构成的MTJ元件的隧道势垒层。对于提高这类MTJ元件的特性，磁阻变化率(两侧的电极层的磁化平行时的隧道电阻(R_P)与两侧的电极层的磁化反向平行时的隧道电阻(R_AP)的变化率：MR比)是一个重要的要素，要尽量提高MR比，通常已知的是需要改进电极层和隧道势垒层的界面结构(界面上没有过多残留O和O₂等)以及提高氧化镁的结晶性。另一方面，在上述氧化镁膜的成膜装置中，在要求批量生产性的同时，还要求可在待处理基板(例如的硅晶片)面内形成薄膜厚度分布不足1σ1％的薄膜。

作为可形成这样的氧化镁膜的成膜装置，已知有专利文献1中的下述的溅射装置，该装置包括：在设置了氧化镁制成的靶的真空室的内底部保持待处理基板与靶相对的台架；设置有向靶施加高频电力的溅射电源，以及向真空室内导入稀有气体的气体导入装置。并且，在台架上设置有以该台架的中心为旋转中心进行旋转驱动的驱动装置，同时配置在真空室的上部的靶由第一靶材和面积小于第一靶材的第二靶材构成且第一靶材和第二靶材相对于基板表面(成膜面)倾斜配置。此时，例如为降低由成膜时的氧离子造成的氧化镁膜的局部缺陷，考虑从各靶的中心向台架所保持的基板面内做垂线时的所谓的T-S间距离例如加长设置为190mm以上，且各靶的溅射面可不与基板相对设置。

此处，有时在MTJ元件的隧道势垒层中使用的氧化镁膜在其成膜后的工序中进行用来提高结晶性的退火处理。退火温度存在装置上的限制和由基膜结构等带来的限制，只能升温到700℃左右。因此，人们希望通过在使用溅射装置形成氧化镁膜时预先提高结晶性，实现更大的MR比。故此，本发明的发明人经过多方研究发现如果在向氧化镁的靶施加高频电力进行溅射时，在尽量抑制从靶飞散出的溅射粒子中主要为MgO的中性粒子所带有的(溅射)能量减少的同时使该溅射粒子到达成膜对象物(面)的话，则通过溅射粒子的迁移可进一步提高岩盐型结构的结晶性，增大MR比。

现有技术文献

专利文献

【专利文献1】专利公开2011－058073号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明是基于上述认识实现的，其课题是提供一种能够以良好的薄膜厚度分布均匀性形成结晶性进一步提高的绝缘材料膜的溅射装置。

解决技术问题的方法

为解决上述技术问题，本发明的溅射装置，包括在设置了绝缘材料靶的真空室内保持待处理基板与该绝缘材料靶相对的台架；设置有旋转驱动台架的驱动装置，向绝缘材料靶施加高频电力的溅射电源，以及向真空室内导入稀有气体的气体导入装置；在该溅射装置中，其特征在于：基板与绝缘材料靶的溅射面之间的间隔设置在40mm～150mm的范围内。此外，作为绝缘材料靶，虽然最优选使用氧化镁制成的靶，但可以使用具有岩盐型结构的氧化钙、氧化钡、氧化锶以及氧化锆这样的氧化物靶和氟化镁、氟化钙、氟化钡、氟化锶以及氟化锆这样的氟化物靶。