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KR20080059304A - 막 형성장치 및 막 형성방법 - Google Patents

막 형성장치 및 막 형성방법 Download PDF

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KR20080059304A
KR20080059304A KR1020087011465A KR20087011465A KR20080059304A KR 20080059304 A KR20080059304 A KR 20080059304A KR 1020087011465 A KR1020087011465 A KR 1020087011465A KR 20087011465 A KR20087011465 A KR 20087011465A KR 20080059304 A KR20080059304 A KR 20080059304A
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film
film forming
spatter
temperature
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KR1020087011465A
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신야 나카무라
타다시 모리타
나오키 모리모토
Original Assignee
가부시키가이샤 알박
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Abstract

막재질의 균일성을 높여 생산성 향상을 도모할 수 있는 막 형성장치 및 막 형성방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 본 발명에 관한 막 형성장치(1)는 기판온도를 조정하는 기판온도 조정수단{가열원(10)}을 가지고, 자전하는 기판지지대(3)상의 기판(W)에 대해서 경사방향으로부터 스팻터 입자를 입사시켜서 막 형성한다. 이와 같이, 성막시에 기판온도를 일정하게 유지하는 것으로, 성막시에 있어 기판상의 온도 얼룩짐을 저감하여 막 재질의 면내 균일화를 도모할 수 있다. 이에 의해, 성막층의 막두께, 결정성, 성분조성비 등이라 하는 막재질의 면내 균일화를 도모하고, 예를 들면 면내저항 혹은 자기저항 효과 등의 소자특성 불균형을 억제해 안정된 소자특성을 가지는 저항변화소자를 생산성 높게 제조하는 것이 가능해진다.

Description

막 형성장치 및 막 형성방법{FILM FORMING APPARATUS METHOD OF FORMING FILM}
본 발명은 MRAM(Magnetic Random Access Memory) 등의 다층구조 전자·반도체 디바이스의 제조 프로세스에 이용되는 막 형성장치 및 막 형성방법에 관한 것이다.
예를 들면 비휘발성 메모리로서 반도체 메모리나 강유전체 메모리(FRAM: Ferro electric RAM) 등이 널리 이용되고 있지만, 근년, 자기 비휘발성 메모리(MRAM), 상변화형 메모리(PRAM: Phase change RAM), CBRAM(Conductive Bridging RAM) 등의 저항변화소자가 새로운 메모리 소자로서 주목받고 있다.
저항변화소자는 자성 다층 막구조를 가지고 있고, 이러한 다층막은 반도체 제조용의 박막 형성 프로세스를 이용해 막 형성된다. 그러나 저항변화소자를 구성하는 다층막은, 막두께나 결정성, 성분 조성비 등이라고 하는 막재질에 따라 특성이 크게 갈려지기 때문에, 지금까지의 반도체 디바이스 용도와 비교하여 매우 고도의 막재질 컨트롤이 필요하게 된다.
저항변화소자의 제작시에는, 종래부터 막중으로의 이물 혼입을 막기 위해서, 동일장치 내에서 진공을 깨지 않고 연속적으로 다층막을 형성하고 있다(하기 특허 문헌 1 참조). 다층막의 형성방법으로서 많게는 스팻터법이 채용되고 있고, 진공챔버 내에 복수의 스팻터 캣소드가 배치되어 있다. 이들 복수의 스팻터 캣소드에 취부되는 타겟재는 예를 들면 서로 다른 종의 재료로 구성되어 적층 순서로 나누어 사용할 수 있거나, 복수 동시에 사용되어 소정의 성분조성비를 가진 다원계 재료층의 막형성에 제공되어 진다.
또, 기판면내의 성막(막 형성)균일성을 높이기 위해서, 기판을 자전시키면서 스팻터 입자를 경사방향으로부터 기판 표면에 입사해 성막하는 방법이 알려져 있다(하기 특허문헌 2 참조).
특허문헌 1: 일본국 특개 2003-253439호 공보
특허문헌 2: 일본국 특개 2002-167661호 공보
그렇지만, 기판을 회전시켜 스팻터 입자를 경사 방향으로부터 입사하는 막 형성방법에서는, 기판의 반경방향에 생기는 온도 얼룩짐을 원인으로서 결정성이나 성분조성비가 면내 위치에 따라 다르거나 기판간에 불균형이 생긴다고 하는 문제가 있다. 온도 얼룩짐의 원인으로서는, 성막 프로세스를 계속하는 것으로 챔버내 온도가 변화하는 것, 타켓을 스팻터하는 플라스마의 형성영역이 사용되는 타켓과 기판간의 상대위치관계에 기인하여 변화하는 것 등을 들 수 있다.
따라서, 종래의 방법에서는 기판면내 혹은 기판간에 있어 막의 조성비나 결정성 등의 점에서 막재질의 균일성을 얻을 수 없음에 의해, 면내저항 등의 소자특성의 불균형에 의한 신뢰성 저하나 제품 비율의 악화가 큰 문제로 되어 있다.
게다가 저항변화소자의 제조에 있어서는, 다층막의 결정화 열처리를 실시해 특성 향상을 꾀하는 프로세스가 필요하게 된다. 종래는, 이 열처리를 다층막 제조 후에 행하기 때문에 성막후의 열처리 공정이 별도 필요하게 되어, 생산성 개선을 도모할 수 없다고 하는 문제도 있다.
본 발명은 상술한 문제를 감안해서, 막재질의 균일성을 높여 생산성 향상을 도모할 수 있는 막 형성장치 및 막 형성방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
이상의 과제를 해결함에 있어서, 본 발명의 막 형성장치는 진공챔버와, 진공챔버 내부에 배치된 기판지지대와, 기판지지대를 자전시키는 기판회전기구와, 스팻터 타겟이 장착되어 기판지지대상의 기판에 대해서 스팻터 입자를 경사방향으로부터 입사시키는 스팻터 캣소드와, 기판온도를 조정하는 기판온도 조정수단을 구비하고 있다.
또, 본 발명의 막 형성방법은 자전하는 기판지지대상의 기판에 대해서 경사방향으로부터 스팻터 입자를 입사시켜 막 형성하는 막 형성방법에 있어서, 기판지지대상에서 기판온도를 일정하게 유지해 막 형성을 하는 것을 특징으로 한다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 기판온도를 조정하는 기판온도 조정수단을 설치하고, 성막시에 기판온도를 일정하게 유지하는 것으로, 성막시에 있어서 기판상의 온도 얼룩짐을 저감해 막재질의 면내 균일화를 도모하도록 한 것이다. 이에 의해, 성막층의 막두께, 결정성, 성분조성비 등이라고 하는 막재질의 균일화가 꾀해져, 예를 들면 면내저항 혹은 자기저항 효과 등의 소자특성이 흐트러짐을 억제해 안정된 소자특성을 가지는 저항변화소자를 생산성 높게 제조하는 것이 가능해진다.
더욱, 상기 온도 조정수단에 의해 기판온도를 성막재료의 결정화 온도로 설정함에 의해, 성막공정에서 막 결정화를 동시에 행하는 것이 가능하게 되고, 다층막 형성후의 결정화 열처리를 불필요하게 해서 생산성의 가 일층 향상을 꾀하는 것이 가능해진다. 이 경우도, 기판면 내에 있어 결정화 온도를 한결같게 유지할 수가 있으므로, 결정성의 면내 불균형을 억제해 소망의 소자특성을 가지는 저항변화소자를 안정되게 제작하는 것이 가능하게 된다.
기판온도 조정수단은 기판면내에 있어 온도 분포를 일으키게 하는 일 없이 면내를 한결같은 온도로 유지할 수 있는 기구의 것이라면 특히 제한되지 않지만, 기판지지대에 가열원이 내장된 핫 플레이트가 적합하다. 덧붙여 기판온도 조정수단은 상기 가열원에 한정되지 않고 냉각원이어도 좋다.
상기 핫 플레이트에 의한 기판온도 조정을 실효적인 것으로 하기 위해서, 기판을 전면에 걸쳐 기판지지대에 밀착할 수 있는 구성이 부가되어 있으면 더욱 바람직하다. 적합하게는 기판지지대에 정전 척 기구가 병설된다.
스팻터 캣소드(타겟)는 1종으로 한정하지 않고 복수 종류 배치할 수가 있다. 이들 복수의 스팻터 캣소드는, 예를 들면 서로 다른 종의 재료로 구성되어 적층 순서로 나누어 사용할 수 있거나, 복수 동시에 사용되어 소정의 성분조성비를 가진 다원계 재료층의 막형성에 제공된다. 특히, 본 발명에 의하면 기판온도를 면내 한결같게 유지할 수가 있으므로, 성분조성비의 면내 불균형을 억제해 소망의 소자특성을 가지는 저항변화소자를 안정되게 제작하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 막 형성장치(1)의 개략단면도이다.
도 2는 막 형성장치(1)의 개략평면도이다.
도 3은 막 형성장치(1)의 작용을 설명하는 기판간 온도분포의 일실험결과이다.
도 4는 본 발명에 관한 막 형성장치를 구비한 진공처리장치의 개략구성도이다.
*부호의 설명*
1: 막 형성장치 2: 진공챔버
3: 기판지지대 4: 회전축
5A∼5C: 스팻터 캣소드 6: 처리실
7: 대좌(台座) 9:구동원
10: 가열원(기판온도 조정수단) 11: 정전 척용 전극
14: 셔터기구 20: 진공처리장치
W: 기판
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 덧붙여, 본 발명은 이하의 실시형태로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상에 근거하여 여러 가지의 변형이 가능하다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시형태에 의한 막 형성장치(1)의 개략구성도이 다. 본 실시형태에 있어서, 막 형성장치(1)는 마그네트론 스팻터 장치로서 구성되어 있다.
막 형성장치(1)는 진공챔버(2)와, 이 진공챔버(2) 내부에 배치된 기판지지대(3)와, 이 기판지지대(3)를 회전축(4)을 축심으로서 회전시키는 기판회전기구와, 진공챔버(2) 내부에 배치된 복수(본 예에서는 3조)의 스팻터 캣소드(5A, 5B, 5C) 등을 구비하고 있다.
진공챔버(2)는 내부에 처리실(6)을 구획하고 있고, 도시하지 않는 진공배기수단을 통해 처리실(6)을 소정의 진공도까지 감압 가능하게 되어 있다. 또, 처리실(6) 내부에 아르곤 가스등의 프로세스 가스나 산소, 질소 등의 반응성 가스를 도입하기 위한 가스도입노즐(도시생략)이 진공챔버(2)의 소정위치에 장착되어 있다.
기판지지대(3)는 내부에 가열원(10)을 가지는 핫 플레이트로 구성되어 있다. 이 가열원(10)은 기판지지대(3)상에 재치된 기판(W)을 소정 온도로 가열하는 온도 조정수단으로서 설치되어 있고, 기판(W)을 예컨대 20℃에서 500℃ 범위의 일정 온도로 유지한다. 덧붙여, 가열원(10)은 저항가열방식이 적용된다.
기판지지대(3)는 절연성 재료(예를 들면 PBN: 파이로리틱 보론 나이트라이드)로 구성되어 있고, 그 표면 근방의 내부에는 정전 척용 전극(11)이 적정 위치에 적정 개수 설치되어 있다. 이에 의해, 기판(W)을 기판지지대(3) 표면에 밀착시켜 기판온도의 면내 균일화를 꾀하도록 하고 있다. 덧붙여, 기판(W)은 예를 들면 실리콘 기판 등의 반도체 기판이 이용된다.
기판지지대(3)는 금속(예컨대 알루미늄)제의 대좌(7) 위에 설치된다. 대 좌(7)는 그 아래쪽면 중심부에 회전축(4)이 취부되어 있고, 모터 등의 구동원(9)을 통해 회전가능하게 구성되어 있다. 이에 의해, 기판(W)을 그 중심 주위로 자전시키는 기판회전기구가 구성된다. 덧붙여, 회전축(4)은 베어링 기구(도시생략)나 자성유체 씰(8) 등의 씰 기구를 통해서 진공챔버(2)에 장착되어 있다.
대좌(7) 내부에는 도시하지 않았지만 냉매가 순환하는 냉각 쟈켓이 설치되어 있고, 기판지지대(3)를 소정 온도(예를 들면 -40℃에서 0℃)로 냉각하는 기판온도 조정수단의 다른 구체예로써 구성되어 있다. 이 냉각매의 도입·도출관로(12)는 가열원용 배선(10L), 정전 척용 배선(11L) 등과 함께 회전축(4) 내부에 설치되어 있다. 또한, 이 회전축(4) 내부에는 더욱이 기판지지대(4) 온도를 측정하는 도시하지 않은 열전대 등의 온도 측정수단에 접속되는 측온용 배선(13L)이 설치되어 있다.
다음으로, 스팻터 캣소드(5A∼5C)는 도 2에 나타내듯이 진공챔버(2) 상부에 있어서 기판(W)을 중심으로 하는 동심원상에 등각도 간격으로 배치되어 있다. 이들 스팻터 캣소드(5A∼5C)에는 상세를 생략하지만, 처리실(6) 내에 있어 플라스마를 형성하기 위해 고주파 전원이나 마그넷 기구 등의 플라스마 발생원이 각각 독립하여 배치되어 있는 것으로 한다.
각각의 스팻터 캣소드(5A∼5C)에는 기판(W)에 성막하는 임의의 재료로 되는 스팻터 타겟이 각각 지지되어 있다. 스팻터 캣소드(5A∼5C)는 플라스마중의 아르곤 이온에 의해 타겟으로부터 내쫓아진 스팻터 입자가 기판(W)의 법선방향에 대해서 경사방향으로부터 입사하도록 각각 소정 각도 경사시켜 진공챔버(2)에 설치되어 있다.
즉, 본 실시형태에 대해서는, 자전하는 기판지지대(3)상의 기판(W)에 대해서 경사방향으로부터 스팻터 입자를 입사시켜 성막할 때에, 기판온도를 일정하게 유지하는 것으로, 성막시에 있어 기판상의 온도 얼룩짐을 없애 막재질의 면내 균일화를 꾀하도록 하고 있다.
스팻터 캣소드(5A∼5C)에 지지되는 타겟은, 예를 들면 다른 종의 재료로 구성되고 적층순서로 나누어 사용할 수 있거나, 복수 동시에 사용되어 소정의 성분조성비를 가진 3원계 재료층의 성막에 제공된다. 또, 스팻터 캣소드의 배치수는 특히 제한되지 않고, 성막하는 재료에 따라 1개라도 좋고 복수라도 좋다.
타겟의 구성재료는 특히 한정되지 않지만, MRAM이나 PRAM 등의 저항변화소자 제작에 대해서는, 해당 소자의 적어도 일 기능층을 구성하는 강자성 재료 혹은 반강자성 재료가 적절히 이용된다. 구체적으로는, Ni-F, Co-Fe, Pt-Mn, Ge-Sb-Te계 재료, 자기광학소자 용도로서 Tb-Sb-Fe-Co계 재료 등을 들 수 있다. 이들 각 원소마다 타겟을 준비해 복수 동시에 스팻터해 소망의 성분조성비를 가진 재료층을 형성하여도 좋고, 이들 원소의 합금 타겟을 이용하는 것도 가능하다.
또, 자성 다층막 소자에 있어 절연층이나 보호층, 도전층을 구성하는 재료의 타겟이 이용되고 있어도 좋고, 예를 들면, Cu, Ru, Ta, Al등, 제작되는 소자의 종류에 따라 타겟 재료를 선정할 수가 있다. 또, 산소나 질소 등의 반응성 가스를 도입해 산화막이나 질화막을 성막하는 것도 가능하다.
또, 스팻터 캣소드를 복수 사용하여 성막하는 경우, 개개의 스팻터 캣소드의 구동주파수를 예를 들면 1㎑ 이상 서로 다르게 하는 것으로, 스팻터 캣소드간의 크로스 토크를 회피할 수가 있어 안정된 플라스마 형성이 가능해진다.
그런데 스팻터 캣소드를 복수 설치한 경우, 이들 복수의 스팻터 캣소드는 동시에 사용되는 경우에 한정하지 않고, 임의의 하나 또는 전부가 아니라 복수의 스팻터 캣소드만 사용하여 소정의 재료를 기판(W)상에 성막하는 경우가 있다. 이 경우, 처리실(6)에 형성된 플라스마에 사용되지 않는 스팻터 타겟이 쐬어지는 것에 의한 성막재료 중으로의 이종 재료의 혼입(contamination)을 방지하기 위해, 처리실(6) 내부에 셔터기구(14)를 설치하고 있다.
셔터기구(14)는 복수매의 차폐판(15)과, 이들 차폐판(15)을 개별로 회전시키는 회동축(16)을 구비하고 있다. 각 차폐판(15)은 예를 들면, 모든 스팻터 캣소드(5A∼5C)를 씌울 수 있는 크기의 우산상의 금속판으로 되고, 각 스팻터 캣소드(5A∼5C)의 대응부위에 미리 개구가 형성되어 있다. 그리고 회동축(16)을 구동시켜 각각의 차폐판(15)의 회전위치를 적절히 조정함에 의해, 모든 스팻터 캣소드를 개방시키는 상태와 임의의 1개 또는 2개의 스팻터 타겟만을 개구시키는 상태를 선택할 수 있도록 한다. 또, 차폐판(15)의 배치수는 도시예로 한정되지 않는다.
그리고 본 실시형태의 막 형성장치(1)는 처리실(6) 내부에 진공챔버(2) 내벽면으로의 성막재료의 부착을 방지하기 위한 방착판(17)이 설치되어 있다. 이 방착판(17)은 상하방향으로 이동 가능하고, 기판지지대(3)에 대한 기판(W)의 착탈 조작에 응해 구동된다. 또, 기판지지대(3) 상면(上面) 주연에, 기판(W)에 막 형성된 자성재료의 자화방향을 제어하기 위한 마그넷(18)이 적절히 배치되어 있어도 좋다.
이상과 같이 구성되는 본 실시형태의 막 형성장치(1)에 있어서는, 자전하는 기판지지대(3) 위에 재치된 기판(W)에 대해서 경사방향으로부터 스팻터 입자를 입사시켜 막 형성한다. 이에 의해, 기판표면에 타겟면을 평행으로 하여 대향 배치시키는 경우에 비해, 막두께 분포의 면내 균일화를 도모하는 것이 가능해진다.
또, 본 실시형태에 있어서는 가열원(10)에 의해 기판(W)을 일정온도(예컨대 결정화 온도)로 유지한 상태에서 막 형성을 행하도록 하고 있다. 이에 의해, 성막온도를 실온으로 하는 종래의 막 형성방법과 비교하여, 성막처리의 계속에 의한 챔버내 온도변화나 처리실 내부에 있어 플라스마 형성분포 등의 외란(外亂)성분에 의한 영향을 받기 어렵게 되어, 기판(W)의 반경방향에 있어 온도 얼룩짐을 저감하는 것이 가능해진다.
따라서, 본 실시형태에 의하면 기판상에 퇴적되는 재료층의 성막온도를 더욱 동시에 균일화할 수 있게 되므로, 결정성이나 성분조성비의 온도 의존성이 큰 재료층을 기판면내에 있어 한결같은 결정성, 성분조성비로 취하여 안정하게 형성할 수 있음과 함께 막재질의 균일화를 도모할 수가 있다.
또, 본 실시형태에 있어서는 기판면내의 온도 균일화뿐만이 아니라, 기판간에 있어 온도 균일화도 도모할 수가 있다. 도 3은 본 발명자들이 실시한 실험결과의 일례를 나타내고 있다. 이 실험에서는 8인치 지름의 기판표면에 막두께 100㎚의 실리콘 산화막을 본 발명의 막 형성방법으로 성막했을 때의 기판간 온도변화를 측정했다. 횡축은 기판처리수, 종축은 기판온도이고, 기판지지대의 설정온도는 300℃이다. 도 3의 결과에서, 평균기판온도는 293.9℃이고, 기판간의 온도차를 6 ℃이하로 억제할 수 있었다.
이상과 같이 본 실시형태에 의하면, 기판상 성막층의 막두께, 결정성, 성분조성비 등이라고 하는 막재질의 면내 균일성과 함께 기판간의 균일성을 도모할 수가 있다. 특히, 본 발명에 대해서는 50㎚ 이하로 막두께가 규정되는 저항변화소자의 자성 인공격자기능층의 성막시에서 현저한 효과를 나타내었고, 면내저항 혹은 자기저항 효과 등의 소자특성을 가지는 저항변화소자를 안정되게 제작하는 것이 가능해진다. 본 발명자들의 실험에 의하면, Ge-Sb-Te계 3원 자성층을 막 형성하고 면내 결정성을 조사했던바, 높은 균일성을 얻을 수 있었던 것이 확인되었다.
또, 본 실시형태에 의하면 기판[W{기판지지대(3)}]의 설정온도를 조정하는 것만으로, 기판상 성막층의 성분조성비나 결정상을 제어하는 것이 가능해지므로, 성막층의 막재질 컨트롤을 종래에 비해 용이하게 실시할 수 있게 된다. 덧붙여, 기판 온도뿐만 아니라, 스팻터 캣소드(5A∼5C)의 인가 파워를 제어하는 것도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
더욱, 본 실시형태에 의하면 기판[W{기판지지대(3)}]의 설정온도를 성막층의 결정화 온도에 대응시킴에 의해, 막 형성과 동시에 결정화를 할 수 있게 되므로, 막 형성후에 있어 결정화 열처리를 별도로 실시할 필요가 없어져 생산성 향상을 꾀하는 것이 가능하게 된다.
그런데 자성 다층막 구조를 가지는 저항변화소자는, 예를 들면 도 4에 개략적으로 나타내는 진공처리장치(20)를 이용하여 제작된다. 이 진공처리장치(20)는 반송실(21) 주위에 게이트 밸브를 통해 복수의 처리실(1A, 1B, 1C, 1D, 22, 23, 24, 25)이 클러스터상으로 배치되어 구성되어 있다. 반송실(21)은 소정의 진공도로 감압되고, 내부에는 기판반송 로보트(도시생략)가 설치되어 있다. 처리실(22)은 예를 들면 로드/언 로드 실(室)로서 기능하고, 처리실(23)은 성막전의 전처리(가열, 클리닝 등)를 행하기 위한 예비실로서 기능한다. 그 외의 처리실은 성막실로서 기능하고, 특히, 처리실(1A∼1D)은 도 1에 나타낸 막 형성장치(1)로 구성되어 있다. 덧붙여, 성막실의 배치수 등은 소자구조나 성막재료의 종류에 따라 적절히 변경된다.
진공처리장치(20)에 장전된 기판은 각 성막실을 거쳐 소정의 재료층이 차례차례 적층되어 MRAM, PRAM, GMR(Giant Magneto-Resistive) 등의 저항변화소자가 제작된다. 이와 같이, 다층막을 동일 진공장치 내에서 진공을 깨지 않고 연속적으로 성막하는 것으로, 양질인 막을 안정되게 형성하는 것이 가능해진다.
이상 기술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 성막층의 막두께, 결정성, 성분조성비 등에 있어 막재질의 면내 균일화를 도모할 수가 있다. 이에 의해, 예를 들면 면내저항 혹은 자기저항 효과 등의 소자특성 불균형을 억제해 안정된 소자특성을 가지는 저항변화소자를 생산성 높게 제조하는 것이 가능해진다.

Claims (10)

  1. 진공챔버와,
    상기 진공챔버 내부에 배치된 기판지지대와,
    상기 기판지지대를 자전시키는 기판회전기구와,
    스팻터 타겟이 장착되고 상기 기판지지대상의 기판에 대해서 스팻터 입자를 경사방향으로부터 입사시키는 스팻터 캣소드와,
    기판온도를 조정하는 기판온도 조정수단을 구비한 것을 특징으로 하는 막 형성장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판온도 조정수단은 상기 기판지지대에 내장된 가열원 또는 냉각원인 것을 특징으로 하는 막 형성장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기판지지대에는 정전 척기구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 막 형성장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스팻터 캣소드는 복수 배치되어 있고, 그 각각에 대해서 독립한 플라스마 발생원이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 막 형성장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 스팻터 캣소드와 기판지지대 사이에는 임의의 1개 또 는 복수의 스팻터 캣소드를 차폐하는 셔터기구가 설치되고 있는 것을 특징으로 하는 막 형성장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 스팻터 타겟은 저항변화소자의 적어도 일 기능층을 형성하는 자성재료로 되는 것을 특징으로 하는 막 형성장치.
  7. 자전하는 기판지지대상의 기판에 대해서 경사방향으로부터 스팻터 입자를 입사시켜 막 형성하는 막 형성방법에 있어서,
    상기 기판지지대상에서 기판온도를 일정하게 유지해 막 형성을 하는 것을 특징으로 하는 막 형성방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 기판온도를 성막재료의 결정화 온도로 하는 것을 특징으로 하는 막 형성방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 기판으로의 막 형성이 복수의 스팻터 캣소드에 동시에 고주파 전원을 인가하여 실시하는 것을 특징으로 하는 막 형성방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 복수의 스팻터 캣소드로 인가하는 고주파 전원의 전원주파수를 서로 다르게 하는 것을 특징으로 하는 막 형성방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8920888B2 (en) 2012-04-04 2014-12-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Plasma process, film deposition method and system using rotary chuck
KR20180103979A (ko) * 2016-02-01 2018-09-19 캐논 아네르바 가부시키가이샤 자기 저항 효과 소자의 제조 방법

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5584409B2 (ja) * 2008-02-21 2014-09-03 キヤノンアネルバ株式会社 スパッタリング装置およびその制御方法
JP5310283B2 (ja) * 2008-06-27 2013-10-09 東京エレクトロン株式会社 成膜方法、成膜装置、基板処理装置及び記憶媒体
JP4537479B2 (ja) 2008-11-28 2010-09-01 キヤノンアネルバ株式会社 スパッタリング装置
JP2010126789A (ja) * 2008-11-28 2010-06-10 Shibaura Mechatronics Corp スパッタ成膜装置
JP5503905B2 (ja) * 2009-06-18 2014-05-28 株式会社アルバック スパッタ装置及びスパッタ方法
WO2011067820A1 (ja) * 2009-12-04 2011-06-09 キヤノンアネルバ株式会社 スパッタリング装置、及び電子デバイスの製造方法
WO2011117916A1 (ja) * 2010-03-24 2011-09-29 キヤノンアネルバ株式会社 電子デバイスの製造方法およびスパッタリング方法
TW201224185A (en) * 2010-09-10 2012-06-16 Ulvac Inc Sputtering apparatus
JP2012219330A (ja) * 2011-04-08 2012-11-12 Ulvac Japan Ltd 相変化メモリの形成装置、及び相変化メモリの形成方法
JP5640894B2 (ja) * 2011-05-26 2014-12-17 東京エレクトロン株式会社 温度測定装置、温度測定方法、記憶媒体及び熱処理装置
JP2013057108A (ja) * 2011-09-09 2013-03-28 Ulvac Japan Ltd 多元スパッタリング装置
EP2664690B1 (en) * 2012-05-15 2015-09-16 ZhongAo HuiCheng Technology Co. Ltd. A magnetron sputtering coating device and the preparation method of a nano-multilayer film
JP5953994B2 (ja) * 2012-07-06 2016-07-20 東京エレクトロン株式会社 成膜装置及び成膜方法
US9963777B2 (en) 2012-10-08 2018-05-08 Analog Devices, Inc. Methods of forming a thin film resistor
JP6196078B2 (ja) * 2012-10-18 2017-09-13 株式会社アルバック 成膜装置
FR3027453B1 (fr) 2014-10-20 2017-11-24 Commissariat Energie Atomique Dispositif resistif pour circuit memoire ou logique et procede de fabrication d'un tel dispositif
WO2018216226A1 (ja) * 2017-05-26 2018-11-29 アドバンストマテリアルテクノロジーズ株式会社 成膜装置及び成膜方法
JP6928331B2 (ja) * 2017-11-06 2021-09-01 株式会社アルバック スパッタリング装置及びスパッタリング方法
JP7572058B2 (ja) 2021-09-30 2024-10-23 ナノブリッジ・セミコンダクター株式会社 非線形抵抗素子、スイッチング素子、及び非線形抵抗素子の製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04107257A (ja) * 1990-08-29 1992-04-08 Japan Steel Works Ltd:The 多元系複合化合物膜の形成方法及び装置
JPH0794412A (ja) * 1993-09-20 1995-04-07 Mitsubishi Electric Corp 薄膜形成装置
US6051113A (en) * 1998-04-27 2000-04-18 Cvc Products, Inc. Apparatus and method for multi-target physical-vapor deposition of a multi-layer material structure using target indexing
US6287435B1 (en) * 1998-05-06 2001-09-11 Tokyo Electron Limited Method and apparatus for ionized physical vapor deposition
JP2002167661A (ja) 2000-11-30 2002-06-11 Anelva Corp 磁性多層膜作製装置
JP2002270682A (ja) * 2001-03-13 2002-09-20 Toshiba Corp 静電チャック装置および半導体処理装置ならびに半導体製造装置および半導体処理方法
JP2003253439A (ja) 2002-03-01 2003-09-10 Ulvac Japan Ltd スパッタ装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8920888B2 (en) 2012-04-04 2014-12-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Plasma process, film deposition method and system using rotary chuck
KR20180103979A (ko) * 2016-02-01 2018-09-19 캐논 아네르바 가부시키가이샤 자기 저항 효과 소자의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
TW200724705A (en) 2007-07-01
DE112006003218T5 (de) 2008-10-23
US20100000855A1 (en) 2010-01-07
JPWO2007066511A1 (ja) 2009-05-14
WO2007066511A1 (ja) 2007-06-14

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