(57)【要約】  本発明は、メインチャンバおよびバイアス磁場装置を含む、磁性薄膜堆積チャンバおよび薄膜堆積装置を提供する。被加工物を運ぶための台座がメインチャンバ内に配置される。バイアス磁場装置は台座の上方に水平磁場を形成するように構成され、水平磁場を用いて、被加工物に堆積した磁化膜層に面内異方性が与えられる。本発明は、磁性薄膜に面内異方性を誘起するのに十分な水平磁場を台座の上方に形成可能な薄膜堆積装置を提供する。
2019533767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性薄膜堆積チャンバであって、
メインチャンバを備え、被加工物を運ぶための台座が前記メインチャンバ内に配置され、前記磁性薄膜堆積チャンバはさらに、
バイアス磁場装置を備え、前記バイアス磁場装置は前記台座の上方に水平磁場を形成するように構成され、前記水平磁場を用いて、前記被加工物上に堆積した磁化膜層に面内異方性が与えられる、磁性薄膜堆積チャンバ。
【請求項２】
前記バイアス磁場装置は前記台座の周りに配置された磁石アセンブリを含み、前記磁石アセンブリは前記台座の上方に前記水平磁場を形成するように構成される、請求項１に記載の磁性薄膜堆積チャンバ。
【請求項３】
前記磁石アセンブリは２つの円弧状の磁石部分を含み、前記２つの円弧状の磁石部分は前記台座の周りに対称的に配置され、一方の磁石部分のＮ極および他方の磁石部分のＳ極の双方が前記台座を向いている、請求項２に記載の磁性薄膜堆積チャンバ。
【請求項４】
前記磁石アセンブリは閉リング磁石を含み、前記リング磁石は、永久磁性材料の積分磁化を通して前記水平磁場を形成する、請求項２に記載の磁性薄膜堆積チャンバ。
【請求項５】
前記磁石アセンブリは、各々が円弧形状を有する２つのサブ磁石群を含み、前記２つのサブ磁石群は前記台座の周りに対称的に配置され、
各サブ磁石群は複数の磁性円筒を含み、前記複数の磁性円筒は前記台座の円周方向に沿って配置される、請求項２に記載の磁性薄膜堆積チャンバ。
【請求項６】
各サブ磁石群において、前記複数の磁性円筒の磁極の方向は互いに平行である、請求項５に記載の磁性薄膜堆積チャンバ。
【請求項７】
各サブ磁石群において、前記複数の磁性円筒の磁極の方向は前記台座の径方向である、請求項５に記載の磁性薄膜堆積チャンバ。
【請求項８】
前記複数の磁性円筒は水平に配置され、前記２つのサブ磁石群のうちの一方の各磁性円筒のＮ極および前記２つのサブ磁石群のうちの他方の各磁性円筒のＳ極はすべて前記台座を向いている、請求項６または７に記載の磁性薄膜堆積チャンバ。
【請求項９】
前記複数の磁性円筒は垂直に配置され、前記２つのサブ磁石群のうちの一方の各磁性円筒のＮ極および前記２つのサブ磁石群のうちの他方の各磁性円筒のＳ極はすべて垂直に上向きである、請求項６または７に記載の磁性薄膜堆積チャンバ。
【請求項１０】
前記複数の磁性円筒は斜めに配置され、前記２つのサブ磁石群のうちの一方の各磁性円筒のＮ極および前記２つのサブ磁石群のうちの他方の各磁性円筒のＳ極はすべて前記台座に向かう方向に沿って斜め上向きである、請求項６または７に記載の磁性薄膜堆積チャンバ。
【請求項１１】
各サブ磁石群の前記複数の磁性円筒において、前記円弧形状の両端に隣接している部分における前記磁性円筒の分布密度は、前記円弧形状の中心に隣接している部分における前記磁性円筒の分布密度よりも小さい、請求項５に記載の磁性薄膜堆積チャンバ。
【請求項１２】
前記２つのサブ磁石群の前記磁性円筒は、前記台座を向いている任意の磁性円筒のＮ極と、前記Ｎ極から発せられた磁力線を受ける磁性円筒の、前記台座を向いているＳ極との間の距離が、前記被加工物の直径以上であるように配置される、請求項５に記載の磁性薄膜堆積チャンバ。
【請求項１３】
前記バイアス磁場装置は、
前記バイアス磁場装置を支持するように構成された支持プレートと、
前記支持プレート上に配置され、かつ前記磁石アセンブリの内部および外部にそれぞれ位置して前記バイアス磁場装置の両端をそれぞれ固定する、内側固定プレートおよび外側固定プレートと、
前記バイアス磁場装置の上方に位置し、かつ前記外側固定プレートおよび前記内側固定プレートにそれぞれ固定接続された上側カバーとを含み、
前記バイアス磁場装置は、前記支持プレート、前記外側固定プレート、前記内側固定プレート、および前記上側カバーによって囲まれた空間内に位置する、請求項１から７および１１から１２のいずれか１項に記載の磁性薄膜堆積チャンバ。
【請求項１４】
前記磁性薄膜堆積チャンバは遮蔽アセンブリをさらに含み、前記遮蔽アセンブリを用いて前記バイアス磁場装置を遮蔽して、ターゲット材料の前記バイアス磁場装置への堆積を防止する、請求項１から７および１１から１２のいずれか１項に記載の磁性薄膜堆積チャンバ。
【請求項１５】
前記遮蔽アセンブリは、
遮蔽要素を含み、前記遮蔽要素は、第１の垂直部、水平部、および第２の垂直部を含み、前記第１の垂直部は、前記メインチャンバの側壁の内側、前記第１の垂直部の下端に接続された前記水平部の外周、および前記第２の垂直部の上端に接続された前記水平部の内周の周りに配置され、
前記水平部および前記第２の垂直部は前記バイアス磁場装置の上方および内部にそれぞれ位置する、請求項１４に記載の磁性薄膜堆積チャンバ。
【請求項１６】
前記磁性薄膜堆積チャンバは、支持部品および押圧リングをさらに含み、
前記押圧リングは、前記被加工物の上面の端部領域を押し下げるために用いられ、
前記支持部品は、前記第２の垂直部の下端に接続され、前記押圧リングを支持するために用いられる、請求項１５に記載の磁性薄膜堆積チャンバ。
【請求項１７】
前記メインチャンバの前記側壁の前記内側に環状ボスが配置され、前記環状ボスは前記水平部の下方において前記第２の垂直部の外側に位置し、
前記バイアス磁場装置は、前記メインチャンバの前記側壁、前記環状ボス、前記水平部、および前記第２の垂直部によって形成された環状空間内に位置する、請求項１６に記載の磁性薄膜堆積チャンバ。
【請求項１８】
前記バイアス磁場装置は前記環状ボスの上面と接触している、請求項１７に記載の磁性薄膜堆積チャンバ。
【請求項１９】
前記メインチャンバの前記側壁の前記内側の周りに、および／または円周方向に沿った前記環状ボスの周りに冷却チャネルが配置され、前記冷却チャネルを用いて冷却媒体を導入して前記環状ボスおよび前記バイアス磁場装置を冷却する、請求項１８に記載の磁性薄膜堆積チャンバ。
【請求項２０】
前記バイアス磁場装置の内壁と前記第２の垂直部の外壁との間に水平方向の間隙が形成される、請求項１８に記載の磁性薄膜堆積チャンバ。
【請求項２１】
前記水平方向の間隙は０．５ｍｍ以上である、請求項２０に記載の磁性薄膜堆積チャンバ。
【請求項２２】
前記バイアス磁場装置の上面と前記水平部の下面との間に垂直方向の間隙がある、請求項１８に記載の磁性薄膜堆積チャンバ。
【請求項２３】
前記垂直方向の間隙は５ｍｍ以下である、請求項２０に記載の磁性薄膜堆積チャンバ。
【請求項２４】
薄膜堆積装置であって、磁化膜層を堆積させるための少なくとも１つの第１の堆積チャンバを備え、
前記第１の堆積チャンバの各々は、請求項１から２３のいずれか１項に記載の磁性薄膜堆積チャンバを採用する、薄膜堆積装置。
【請求項２５】
前記薄膜堆積装置は磁性薄膜スタックを堆積させるように構成され、
前記磁性薄膜スタックは磁性−絶縁ユニットを含み、前記磁性−絶縁ユニットは１つまたは複数の膜−層群を含み、前記膜−層群は磁化膜層および絶縁層を含み、複数の膜−層群の前記磁化膜層および前記絶縁層は交互に配置され、前記薄膜堆積装置はさらに、
前記絶縁層を堆積させるための少なくとも１つの第２の堆積チャンバを含む、請求項２４に記載の薄膜堆積装置。
【請求項２６】
前記磁性薄膜スタックは接着層をさらに含み、
前記薄膜堆積装置は、前記接着層を堆積させるための少なくとも１つの第３の堆積チャンバをさらに含む、請求項２５に記載の薄膜堆積装置。
【請求項２７】
前記薄膜堆積装置は、前記被加工物を前記第１の堆積チャンバと前記第２の堆積チャンバとの間で搬送するための搬送チャンバをさらに含む、請求項２５に記載の薄膜堆積装置。
【請求項２８】
前記薄膜堆積装置は、前記被加工物を前記第１の堆積チャンバ、前記第２の堆積チャンバ、および前記第３の堆積チャンバの間で搬送するための搬送チャンバをさらに含む、請求項２６に記載の薄膜堆積装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明はマイクロエレクトロニクスの分野に関し、より特定的には、磁性薄膜堆積チャンバおよび薄膜堆積装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
技術の発展に伴い、集積回路製造プロセスではプロセッサの大幅な小型化が可能となっている。しかし、集積インダクタ、雑音抑圧器などの基本的な構成要素の中には、高周波数、小型化、集積などの面で依然として多くの困難に直面しているものもある。この問題を解決するために、高磁化、高透磁率、高共振周波数、および高電気抵抗を有する軟磁性薄膜材料がますます注目を集めている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
軟磁性薄膜材料への関心は主に、高透磁率および高磁化、ならびに低保磁力および低損失に集中しているが、軟磁性薄膜材料の開発に影響を与える主な要因は、その遮断周波数である。軟磁性薄膜の面内の一軸異方性場を調整することによって、軟磁性薄膜材料の遮断周波数を調整することができる。さらに、軟磁性薄膜の面内の一軸異方性場を制御するための一般的な方法は磁場誘起型の堆積であり、これは、処理工程を追加することなく、かつチップへの損傷を抑えて単純なプロセスを提供するという利点を有しており、工業生産にとって好ましい方法である。
【０００４】
しかし、既存の磁場誘起型の堆積方法は、磁性薄膜を製作するためのＰＶＤ装置などの生産装置に適用されていない。つまり、既存の薄膜堆積チャンバは、磁性薄膜に面内異方性を誘起することができない。
【０００５】
発明の簡単な概要
本発明は、少なくとも既存の技術に存在している技術的課題の１つを解決することに向けられており、磁性薄膜内に面内異方性を誘起するのに十分な水平磁場を台座の上方に形成することによって、大型の被加工物上に面内異方性を有する磁化膜層を準備するための生産設備のニーズを満たすことができる、磁性薄膜堆積チャンバおよび薄膜堆積装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的を達成するために、磁性薄膜堆積チャンバが提供される。磁性薄膜堆積チャンバはメインチャンバを含み、被加工物を運ぶための台座がメインチャンバ内に提供される。磁性薄膜堆積チャンバはバイアス磁場装置も含む。バイアス磁場装置は台座の上方に水平磁場を形成するように構成され、水平磁場を用いて、被加工物上に堆積した磁化膜層に面内異方性が与えられる。
【０００７】
任意に、バイアス磁場装置は台座の周りに配置された磁石アセンブリを含み、磁石アセンブリは台座の上方に水平磁場を形成するように構成される。
【０００８】
任意に、磁石アセンブリは２つの円弧状の磁石部分を含み、２つの円弧状の磁石部分は台座の周りに対称的に配置され、一方の磁石部分のＮ極および他方の磁石部分のＳ極の双方が台座を向いている。
【０００９】
任意に、磁石アセンブリは閉リング磁石を含み、リング磁石は、永久磁性材料の積分磁化を通して水平磁場を形成する。
【００１０】
任意に、磁石アセンブリは、各々が円弧形状を有する２つのサブ磁石群を含む。２つのサブ磁石群は台座の周りに対称的に配置される。各サブ磁石群は複数の磁性円筒を含み、複数の磁性円筒は台座の円周方向に沿って配置される。
【００１１】
任意に、各サブ磁石群において、複数の磁性円筒の磁極の方向は互いに平行である。
任意に、各サブ磁石群において、複数の磁性円筒の磁極の方向は台座の径方向である。
【００１２】
任意に、複数の磁性円筒は水平に配置され、２つのサブ磁石群のうちの一方の各磁性円筒のＮ極および２つのサブ磁石群のうちの他方の各磁性円筒のＳ極はすべて台座を向いている。
【００１３】
任意に、複数の磁性円筒は垂直に配置され、２つのサブ磁石群のうちの一方の各磁性円筒のＮ極および２つのサブ磁石群のうちの他方の各磁性円筒のＳ極はすべて垂直に上向きである。
【００１４】
任意に、複数の磁性円筒は斜めに配置され、２つのサブ磁石群のうちの一方の各磁性円筒のＮ極および２つのサブ磁石群のうちの他方の各磁性円筒のＳ極はすべて台座に向かう方向に沿って斜め上向きである。
【００１５】
任意に、各サブ磁石群の複数の磁性円筒において、円弧の両端に隣接している部分における磁性円筒の分布密度は、円弧の中心に隣接している部分における磁性円筒の分布密度よりも小さい。
【００１６】
任意に、２つのサブ磁石群の磁性円筒は、台座を向いている任意の磁性円筒のＮ極と、Ｎ極から発せられた磁力線を受ける磁性円筒の、台座を向いているＳ極との間の距離が、被加工物の直径以上であるように配置される。
【００１７】
任意に、バイアス磁場装置は、バイアス磁場装置を支持するように構成された支持プレートと、支持プレート上に配置され、かつ磁石アセンブリの内部および外部にそれぞれ位置してバイアス磁場装置の両端をそれぞれ固定する、内側固定プレートおよび外側固定プレートと、バイアス磁場装置の上方に位置し、かつ外側固定プレートおよび内側固定プレートにそれぞれ固定接続された上側カバーとを含み、バイアス磁場装置は、支持プレート、外側固定プレート、内側固定プレート、および上側カバーによって囲まれた空間内に位置する。
【００１８】
任意に、磁性薄膜堆積チャンバは遮蔽アセンブリをさらに含み、遮蔽アセンブリを用いてバイアス磁場装置を遮蔽して、ターゲット材料のバイアス磁場装置への堆積を防止する。
【００１９】
任意に、遮蔽アセンブリは、遮蔽要素を含み、遮蔽要素は、第１の垂直部、水平部、および第２の垂直部を含み、第１の垂直部は、メインチャンバの側壁の内側、第１の垂直部の下端に接続された水平部の外周、および第２の垂直部の上端に接続された水平部の内周の周りに配置され、水平部および第２の垂直部はバイアス磁場装置の上方および内部にそれぞれ位置する。
【００２０】
任意に、磁性薄膜堆積チャンバは、支持部品および押圧リングをさらに含み、押圧リングは、被加工物の上面の端部領域を押し下げるために用いられ、支持部品は、第２の垂直部の下端に接続され、押圧リングを支持するために用いられる。
【００２１】
任意に、メインチャンバの側壁の内側に環状ボスが配置され、環状ボスは水平部の下方において第２の垂直部の外側に位置し、バイアス磁場装置は、メインチャンバの側壁、環状ボス、水平部、および第２の垂直部によって形成された環状空間内に位置する。
【００２２】
任意に、バイアス磁場装置は環状ボスの上面と接触している。
任意に、メインチャンバの側壁の内側の周りに、および／または円周方向に沿った環状ボスの周りに冷却チャネルが配置される。冷却チャネルを用いて冷却媒体を導入して環状ボスおよびバイアス磁場装置を冷却する。
【００２３】
任意に、バイアス磁場装置の内壁と第２の垂直部の外壁との間に水平方向の間隙が形成される。
【００２４】
任意に、水平方向の間隙は０．５ｍｍ以上である。
任意に、バイアス磁場装置の上面と水平部の下面との間に垂直方向の間隙が形成される。
【００２５】
任意に、垂直方向の間隙は５ｍｍ以下である。
別の技術的解決策として、本発明は、磁化膜層を堆積させるための少なくとも１つの第１の堆積チャンバを含む薄膜堆積装置も提供する。第１の堆積チャンバの各々は、本発明によって提供される磁性薄膜堆積チャンバを採用する。
【００２６】
任意に、薄膜堆積装置は磁性薄膜スタックを堆積させるように構成される。磁性薄膜スタックは磁性−絶縁ユニットを含み、磁性−絶縁ユニットは１つまたは複数の膜−層群を含む。膜−層群は磁化膜層および絶縁層を含み、複数の膜−層群の磁化膜層および絶縁層は交互に配置される。薄膜堆積装置はさらに、絶縁層を堆積させるための少なくとも１つの第２の堆積チャンバを含む。
【００２７】
任意に、磁性薄膜スタックは接着層をさらに含み、薄膜堆積装置は、接着層を堆積させるための少なくとも１つの第３の堆積チャンバをさらに含む。
【００２８】
任意に、薄膜堆積装置は、被加工物を第１の堆積チャンバと第２の堆積チャンバとの間で搬送するための搬送チャンバをさらに含む。
【００２９】
任意に、薄膜堆積装置は、被加工物を第１の堆積チャンバ、第２の堆積チャンバ、および第３の堆積チャンバの間で搬送するための搬送チャンバをさらに含む。
【発明の効果】
【００３０】
本発明は以下の有益な効果を有する。
本発明に係る磁性薄膜堆積チャンバにはバイアス磁場装置が設けられている。バイアス磁場装置は、台座の上方に水平磁場を形成するように構成される。水平磁場を用いて、被加工物上に堆積した磁化膜層に面内異方性を与えることによって、大型の被加工物上に面内異方性を有する磁化膜層を準備するための生産設備のニーズが満たされる。
【００３１】
本発明に係る薄膜堆積装置は、本発明によって提供される磁性薄膜堆積チャンバを採用することによって、被加工物上に面内異方性を有する磁化膜層を堆積させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る磁性薄膜堆積チャンバの断面図である。
【図２Ａ】図１に示される磁石アセンブリの分解図である。
【図２Ｂ】図１に示される磁石アセンブリおよび遮蔽アセンブリの半断面図である。
【図２Ｃ】図１に示される磁石アセンブリの構造図である。
【図２Ｄ】別の磁石アセンブリの構造図である。
【図２Ｅ】別の磁石アセンブリの構造図である。
【図２Ｆ】別の磁石アセンブリの構造図である。
【図３Ａ】本発明の第２の実施形態に係る磁性薄膜堆積チャンバの断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの領域Ｉの拡大図である。
【図４】本発明の実施形態によって提供される薄膜堆積装置を用いることによって得られる磁性薄膜スタックの概略構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
詳細な説明
当業者が本発明の技術的解決策をよりよく理解できるようにするために、本発明によって提供される磁性薄膜堆積チャンバおよび薄膜堆積装置を添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００３４】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る磁性薄膜堆積チャンバの断面図を示す。図２Ａは、図１に示される磁石アセンブリの分解図を示す。図２Ｂは、図１に示される磁石アセンブリおよび遮蔽アセンブリの半断面図を示す。図１から図２Ｂをともに参照して、磁性薄膜堆積チャンバはメインチャンバ１および遮蔽アセンブリを含み得る。ターゲット３がメインチャンバ１の上部に、かつメインチャンバ１の内部に配置され得る。さらに、被加工物７を運ぶための台座２がターゲット３の下方に配置され得る。遮蔽アセンブリは、上側遮蔽リング５、下側遮蔽リング４、および押圧リング６を含み得る。下側遮蔽リング４は、メインチャンバ１の側壁の内側の周りに配置され得、押圧リング６を支持するための支持部品４１が下側遮蔽リング４の下端に配置され得る。支持部品４１および下側遮蔽リング４は、下側遮蔽リング４の下端から内側に向かって曲げられた一体構造であるため、「フック」形状を形成し得る。上側遮蔽リング５は、上側遮蔽リング５の少なくとも下半分が下側遮蔽リング４の少なくとも上半分の内壁を覆い得るように、下側遮蔽リング４の内側の周りに配置され得る。上側遮蔽リング５および下側遮蔽リング４はともにメインチャンバ１の側壁を遮蔽して、スパッタリングされたターゲット材料のメインチャンバ１の側壁への堆積を防止し得る。押圧リング６は、台座２が処理位置にあるときに、被加工物７が台座２上に固定され得るように、被加工物７の上面の端部領域を押し下げるために用いられ得る。台座２が非処理位置にあるときは、押圧リング６は支持部品４１と接触し得、かつ支持部品４１によって支持され得る。台座２が処理位置にあるときは、押圧リング６は上昇した台座２によって持ち上げられ得るため、支持コンポーネント４１から離され得る。このように、押圧リング６の自己重力を利用して、被加工物７が台座２上に固定され得る。本発明の実施形態では、非処理位置は処理位置の下方に位置し得る。
【００３５】
処理の実行時、下側遮蔽リング４、支持部品４１、および押圧リング６は、スパッタリングされたターゲット材料のメインチャンバ１の底部および側壁への堆積を防止することができるように、台座２とメインチャンバ１の側壁との間の領域を覆い得る。図１は台座２の上方のメインチャンバ１の部分を概略的に示しているに過ぎず、メインチャンバ１の底部構造は示されていない。
【００３６】
薄膜堆積チャンバは、台座２の上方に水平磁場を形成するためのバイアス磁場装置をさらに含み得る。水平磁場を用いて、被加工物７上に堆積した磁化膜層に面内異方性特性を与えることによって、面内異方性を有する磁化膜層を準備するための生産設備のニーズを満たすことができる。本実施形態では、バイアス磁場装置は台座２の周りに配置された磁石アセンブリを含み、磁石アセンブリは台座２の上方に水平磁場を形成するように構成され得る。
【００３７】
具体的には、磁石アセンブリは２つの円弧状のサブ磁石群（１０，１１）を含み得る。２つのサブ磁石群（１０，１１）はメインチャンバ１の内部に配置され得、台座２を対称的に囲み得る。さらに、図２Ａに示されるように、各サブ磁石群は、台座２の円周方向に沿って配置されて円弧を形成する複数の磁性円筒１０１を含み得る。複数の磁性円筒１０１は間隔を置いて配置されてもよいし、密集して配置されてもよい。２つのサブ磁石群の磁性円筒１０１の磁極の方向は、台座２の径方向であってもよい。図２Ｃに示されるように、台座２の軸に垂直な方向に沿った台座２の断面（すなわち図２Ｃの内円）において、複数の磁性円筒１０１の磁極の方向は台座２の径方向であってもよく、すなわち、各磁性円筒１０１の軸１０１ｃは、台座２の断面（すなわち図２Ｃの内円）の中心点Ｏを通ってもよい。
【００３８】
さらに、磁性円筒１０１はすべて水平に配置されてもよく、２つのサブ磁石群のうちの一方の各磁性円筒１０１のＮ極は台座２を向いていてもよく、２つのサブ磁石群のうちの他方の各磁性円筒１０１のＳ極は台座２を向いていてもよい。
【００３９】
当然のことながら、実際の適用では、図２Ｄに示されるように、各サブ磁石群において、複数の磁性円筒の磁極の方向（すなわち複数の磁性円筒の軸１０１ｃ）は互いに平行であってもよい。これによって、磁石アセンブリが生成する磁力線の端部曲げ効果を回避するまたは弱めることができるため、水平磁場を台座２上に確実に形成することができる。この場合、各サブ磁石群において、水平面上の複数の磁性円筒の突出形状は異なっていてもよい。具体的には、同じ方向を向いている各サブ磁石群の複数の磁性円筒の磁極の端面は、滑らかで連続的な円弧面を集合的に形成してもよい。
【００４０】
あるいは、図２Ｅに示されるように、各サブ磁石群において、複数の磁性円筒の突出形状は同一であってもよく、複数の磁性円筒の磁極の同一の端面は、階段状の円弧面を集合的に形成してもよい。
【００４１】
各サブ磁石群は台座２の外周面に沿って円弧状に配置されるため、台座２を向いている任意の磁性円筒１０１のＮ極と、Ｎ極から発せられた磁力線を受ける磁性円筒１０１のＳ極との間の距離を最短にすることができる。磁性円筒１０１のＳ極は台座２を向いている。したがって、台座２の近傍に分布している磁力線の数を増加させて、一方向の水平磁場の磁場強度を、磁性薄膜の面内異方性を誘起するのに十分であるように効果的に増加させることができる。さらに、２つのサブ磁石群（１０，１１）は台座２の両側に位置するため、これは被加工物のサイズを制限せず、したがって大型の被加工物（たとえば、８インチまたは１２インチのウェハ）に適用可能である。
【００４２】
さらに、実際の適用では、磁性円筒の数、サイズおよび分布密度（隣接する２つの磁性円筒同士の間の間隔）は具体的なニーズに従って自由に設定可能であり、したがって磁場強度および分布密度の設定の柔軟性を向上させることができる。
【００４３】
上述の構造の磁石アセンブリの磁場強度は、５０から３００Ｇｓに達し得る。処理の実行時、被加工物の表面上に堆積した磁性材料の磁区は水平方向に並んでいるため、磁区が並んでいる方向において容易な磁化場が得られ得、磁区が並んでいる方向に垂直な方向において困難な磁化場が得られ得る、すなわち、面内異方性が得られ得る。このように、面内異方性を有する磁性薄膜を得ることができるため、当該磁石アセンブリは、大型の被加工物（たとえば、８インチまたは１２インチのウェハ）上に面内異方性を有する磁性薄膜を準備するのに適している。
【００４４】
図２Ｄを例にとって、台座２を向いている円弧端に隣接している磁性円筒１０１のＮ極と、Ｎ極から発せられた磁力線を受ける磁性円筒１０１のＳ極との間の距離Ｆ１は、台座２を向いている円弧の中心に隣接している磁性円筒１０１のＮ極と、Ｎ極から発せられた磁力線を受ける磁性円筒１０１のＳ極との間の距離Ｆ２よりも小さい。したがって、両端の近傍に形成される磁場の強度は、円弧の中心の近傍に形成される磁場の強度よりも大きい。すなわち、磁場分布は均一ではない。
【００４５】
上記の問題を解決するために、図２Ａに示されるように、各サブ磁石群の複数の磁性円筒において、円弧の両端に隣接している（または円弧の端における磁性円筒１０１ａに隣接している）部分における磁性円筒の分布密度を、円弧の中心に隣接している（または円弧の中心に位置する磁性円筒１０１ｂに隣接している）部分における磁性円筒の分布密度よりも小さくしてもよい。さらに、円弧を、中間領域と、中間領域の両側に位置する端部領域とに分割してもよい。端部領域に位置する磁性円筒の分布密度は、中間領域に位置する磁性円筒の分布密度よりも小さくてもよい。このようにして、中間領域に形成される磁場の強度が補償され得るため、中間領域に形成される磁場の強度は端部領域に形成される磁場の強度と一致し得る。このように、磁場の均一性を向上させることができる。
【００４６】
なお、実施形態では、各磁性円筒は水平に配置されてもよい。しかし、本発明はこれに限定されない。実際の適用では、磁性円筒は垂直に配置されてもよく、２つのサブ磁石群のうちの一方の各磁性円筒のＮ極および２つのサブ磁石群のうちの他方の各磁性円筒のＳ極がすべて垂直に上向きであることによって、水平磁場を台座２上に確実に形成できるようにしてもよい。さらに、複数の磁性円筒の磁極の方向、すなわち台座２の径方向部分上の各磁性円筒の軸の直交突出部は点状であり、この点と、台座２の径方向部分の中心点との接続は、台座２の径方向に沿っていてもよい。
【００４７】
あるいは、磁性円筒は斜めに配置されてもよく、２つのサブ磁石群のうちの一方の各磁性円筒のＮ極および２つのサブ磁石群のうちの他方の各磁極のＳ極をすべて台座２に向かう方向に沿って斜め上向きにすることによって、ターゲット３の近傍の磁場に干渉しないようにしつつ、水平磁場を台座２上に確実に形成できるようにしてもよい。さらに、台座２の径方向部分上の、複数の磁性円筒の磁極の方向の直交突出部、すなわち複数の磁性円筒の軸は直線であり、これら直線は台座２の径方向部分の中心点を通る。
【００４８】
任意に、磁力線が互いに相殺すること、および磁場の強度が弱まることを防止するために、垂直に下向きまたは斜め下向きの２つのサブ磁石群のうちの一方の複数の磁性円筒の磁極は、垂直に下向きまたは斜め下向きの２つのサブ磁石群のうちの他方の対応する磁性円筒の磁極に対して磁気伝導されてもよい。具体的には、磁気伝導部品がメインチャンバ１内において台座２の周りに配置されてもよい。磁気伝導部品は、垂直に下向きまたは斜め下向きの２つのサブ磁石群の磁性円筒の磁極に同時に接続されて磁気伝導を達成し得る。本実施形態では、各サブ磁石群は支持部品４１の上方において下側遮蔽リング４と押圧リング６との間に位置する。このように、各サブ磁石群と台座２との間の距離を最小化することができるため、水平磁場の磁場強度を、磁性薄膜の面内異方性を誘起するのに十分であるように増加させることができる。
【００４９】
本実施形態では、バイアス磁場装置は、支持プレート８１、外側固定プレート８２、内側固定プレート８３、および上側カバー８４をさらに含み得る。支持プレート８１は、磁石アセンブリを支持するために用いられ得、支持部品４１の底部に配置された複数の支持脚部およびねじ８５を介して支持部品４１に固定接続され得る。外側固定プレート８２および内側固定プレート８３はねじ８６を介して支持プレート８１上に配置され得、サブ磁石群の内部および外部にそれぞれ位置してサブ磁石群の両端の磁極（Ｎ極およびＳ極）をそれぞれ固定し得る。
【００５０】
また、外側固定プレート８２および内側固定プレート８３は磁気伝導性材料からなってもよいし、非磁性材料からなってもよい。上側カバー８４はサブ磁石群の上方に位置してもよく、ねじ８７を介して外側固定プレート８２および内側固定プレート８３にそれぞれ固定接続されてもよい。サブ磁石群は、支持プレート８１、外側固定プレート８２、内側固定プレート８３、および上側カバー８４によって囲まれた空間内に位置してもよい。支持プレート８１、外側固定プレート８２および内側固定プレート８３は一定の断熱効果を有するため、これによって、メインチャンバ内の熱が処理時に磁石アセンブリに直接伝達されることを防止することができるので、磁石アセンブリの磁性が消滅すること、および磁気誘導機能が不能になることを防止することができる。
【００５１】
本実施形態では、支持プレート８１および外側固定プレート８２の双方が円弧形状を有しており、円弧状のサブ磁石アセンブリの円弧形状と一致する。また、内側固定プレート８３は、２つのサブ磁石群同士の間の位置決めを容易にする閉リング形状を有してもよい。任意に、内側固定プレート８３は非磁性材料からなってもよい。その理由は、内側固定プレート８３が透磁性材料からなっている場合は、閉リング構造が閉じた磁力線を形成することによって磁場強度が低下し得るからである。
【００５２】
任意に、上側カバー８４は閉リング形状を有してもよい。閉リング形状は、スパッタリングされたターゲット材料が２つのサブ磁石群同士の間の間隙を通ってサブ磁石群上にまたは支持部品４１上に堆積することを防止することができるように、２つのサブ磁石群およびそれらの間の間隙を覆うことができ得る。
【００５３】
当然のことながら、実際の適用では、支持プレート８１および外側固定プレート８２も閉リング構造を採用してもよい。内側固定プレート８３および上側カバー８４も円弧状の構造を有してもよく、円弧状のサブ磁石群の円弧形状と一致してもよい。円弧状の内側固定プレート８３は透磁性材料からなってもよいし、非磁性材料からなってもよい。
【００５４】
なお、本実施形態では、磁石アセンブリは円弧状の２つのサブ磁石群（１０，１１）を含み、各サブ磁石群は複数の磁性円筒を含み、複数の磁性円筒は台座２の円周に沿って離間して分布している。しかし、本発明はこれに限定されず、実際の適用では、その他の構成の磁石アセンブリを使用してもよい。たとえば、磁石アセンブリは２つの円弧状の磁石部分を含んでもよい。すなわち、磁石は一片の円弧構造を有してもよく、２つの円弧状の磁石部分を有してもよく、当該２つの円弧状の磁石部分は台座の周りに対称的に配置されてもよい。一方の磁石部分のＮ極および他方の磁石部分のＳ極の双方が台座を向いていてもよい。別の例では、図２Ｆに示されるように、磁石アセンブリは閉リング磁石を含んでもよく、このリング磁石は永久磁性材料の積分磁化を通して水平磁場を形成してもよい。
【００５５】
図３Ａは、本発明の第２の実施形態によって提供される磁性薄膜堆積チャンバの断面図を示す。図３Ｂは図３Ａの領域Ｉの拡大図を示す。図３Ａおよび図３Ｂをともに参照して、磁性薄膜堆積チャンバは、メインチャンバ２１、遮蔽アセンブリ、およびバイアス磁場装置を含み得る。ターゲット２３がメインチャンバ２１の上部に配置され得、被加工物２４を運ぶための台座２２がメインチャンバ２１内においてターゲット２３の下方に配置され得る。
【００５６】
バイアス磁場装置は台座２２の上方に水平磁場を形成するように構成され得る。水平磁場を用いて、被加工物２４上に堆積した磁化膜層に面内異方性が与えられ得る。本実施形態では、バイアス磁場装置は２つの円弧状のサブ磁石群（３０，３１）を含み得る。２つのサブ磁石群（３０，３１）はメインチャンバ２１内に配置され得、台座２２を対称的に囲み得る。さらに、上述の第１の実施形態と同様に、各サブ磁石群は、台座２２の円周方向に沿って配置されて円弧を形成する複数の磁性円筒を含み得る。磁性円筒の各々は水平に配置され得、サブ磁石群３０の複数の磁性円筒のＮ極およびサブ磁石群３１の複数の磁性円筒のＳ極はすべて台座２を向いていてもよい。磁石アセンブリの残りの構造および機能は上述の第１の実施形態と同様であるため、説明は繰り返さない。
【００５７】
上述の構造の磁石アセンブリが生成する磁場の磁場強度は、５０から３００Ｇｓに達し得る。処理の実行時、被加工物の表面上に堆積した磁性材料の磁区は水平方向に並んでいるため、磁区が並んでいる方向において容易な磁化場が得られ得、磁区が並んでいる方向に垂直な方向において困難な磁化場が得られ得る。すなわち、面内異方性が形成され得る。このように、面内異方性を有する磁性薄膜を得ることができるため、この磁石アセンブリは大型の被加工物（たとえば、８インチまたは１２インチのウェハ）に適用可能である。
【００５８】
上記の２つのサブ磁石群の構造および機能は、上述の第１の実施形態と同様であり、また、水平磁場の磁場強度を、磁性薄膜の面内異方性を誘起するのに十分であるように効果的に増加させることができる。さらに、２つのサブ磁石群（３０，３１）は台座２２の両側に位置するため、これは被加工物のサイズを制限せず、したがって大型の被加工物（たとえば、８インチまたは１２インチのウェハ）に適用可能である。
【００５９】
任意に、磁石アセンブリが生成する磁場が被加工物全体を覆うことができるようにするために、２つのサブ磁石群の磁性円筒は、台座２２を向いている任意の磁性円筒のＮ極と、Ｎ極から発せられた磁力線を受ける磁性円筒のＳ極との間の距離Ａが被加工物の直径以上であり得るように配置されてもよい。各サブ磁石群の中心線とターゲットの表面との間の垂直距離Ｂは８４ｍｍであってもよい。
【００６０】
遮蔽アセンブリを用いてバイアス磁場装置を遮蔽して、ターゲット材料がバイアス磁場装置上に堆積するのを防止してもよい。遮蔽アセンブリは遮蔽要素２６を含み得る。具体的には、遮蔽要素２６は、第１の垂直部２６０、水平部２６１、および第２の垂直部２６２を含み得る。第１の垂直部２６０は、メインチャンバ２１の側壁の内側を囲むように配置され得、スパッタリングされたターゲット材料のメインチャンバ２１の側壁への堆積を防止するために用いられ得る。水平部２６１の外周は第１の垂直部２６０の下端に接続され得、水平部２６１の内周は第２の垂直部２６２の上端に接続され得る。水平部２６１および第２の垂直部２６２はバイアス磁場装置の上方および内部にそれぞれ位置し得る。
【００６１】
磁性薄膜堆積チャンバは、支持部品２６３および押圧リング２５をさらに含み得る。支持部品２６３および遮蔽要素２６の第２の垂直部２６２は、第２の垂直部２６２の下端から内側に向かって曲げられた一体構造であるため、押圧リング２５を支持するための「フック」形状を形成し得る。押圧リング２５は、台座２２が処理位置にあるときに、被加工物２４が台座２２上に固定され得るように、被加工物２４の上面の端部領域を押し下げるために用いられ得る。台座２２が非処理位置にあるときは、押圧リング２５は支持部品２６３と接触し得、かつ支持部品２６３によって支持され得る。台座２２が処理位置にあるときは、押圧リング２５は上昇した台座２２によって持ち上げられ得るため、支持コンポーネント２６３から離され得る。このように、押圧リング２５の自己重力を利用して、被加工物２４が台座２２上に固定され得る。本発明の実施形態では、非処理位置は処理位置の下方に位置し得る。
【００６２】
処理の実行時、遮蔽要素２６、支持部品２６３、および押圧リング２５は、台座２２とメインチャンバ２１の側壁との間の領域を覆うことによって、スパッタリングされたターゲット材料のメインチャンバ２１の底部および側壁への堆積を防止することができる。
【００６３】
任意に、メインチャンバ２１の側壁の内側に環状ボス２１１が配置されてもよい。環状ボス２１１は、水平部２６１の下方において第２の垂直部２６２の外側に位置してもよい。このように、環状ボス２１１、水平部２６１、第２の垂直部２６２、およびメインチャンバ２１の側壁はともに環状空間２９を形成してもよく、バイアス磁場装置は環状空間２９の内部に位置してもよい。
【００６４】
上述の第１の実施形態と比較して、本実施形態のバイアス磁場装置は遮蔽要素２６の下方に位置する。遮蔽要素２６の洗浄が必要な場合は、バイアス磁場装置を分解することなく遮蔽要素２６を取外すだけでよい。このように、分解および組立の時間を短縮することができ、作業効率を向上させることができる。さらに、処理の実行時、遮蔽要素２６の遮蔽効果の下で、スパッタリングターゲット材料は磁石アセンブリ上に堆積し得ない。
【００６５】
本実施形態では、バイアス磁場装置は、支持プレート２７１、外側固定プレート２７２、内側固定プレート２７３、および上側カバー２７４をさらに含み得る。支持プレート２７１は、サブ磁石群を支持するために用いられ得る。支持プレート２７１は環状ボス２１１上に配置され得、環状ボス２１１に固定接続され得る。外側固定プレート２７２および内側固定プレート２７３は支持プレート２７１上に配置され得、サブ磁石群の内部および外部にそれぞれ位置してサブ磁石群の両端の磁極（Ｎ極およびＳ極）をそれぞれ固定し得る。外側固定プレート２７２および内側固定プレート２７３は透磁性材料からなってもよいし、非磁性材料からなってもよい。上側カバー２７４はサブ磁石群の上方に位置し得、外側固定プレート２７２および内側固定プレート２７３にそれぞれ固定接続され得る。支持プレート２７１、外側固定プレート２７２、内側固定プレート２７３、および上側カバー２７４は閉空間を囲み得、サブ磁石群はこの閉空間内に位置し得る。支持プレート２７１、外側固定プレート２７２、および内側固定プレート２７３は一定の断熱効果を有するため、これによって、メインチャンバ２１内の熱が処理時に磁石アセンブリに直接伝達されることを防止することができるので、磁石アセンブリの磁性が消滅すること、および磁気誘導機能が不能になることを防止することができる。
【００６６】
実際の適用では、支持プレート２７１、外側固定プレート２７２、内側固定プレート２７３、および／または上側カバー２７４は円弧形状または閉リング形状を有してもよい。支持プレート２７１、外側固定プレート２７２、内側固定プレート２７３、および／または上側カバー２７４の円弧形状はサブ磁石群の円弧形状と一致してもよい。
【００６７】
任意に、バイアス磁場装置は環状ボス２１１の上面と接触していてもよい。環状ボス２１１はメインチャンバ２１の側壁に接続されるため、これは、バイアス磁場装置が発生する熱を環状ボス２１１およびメインチャンバ２１の側壁を通って伝達させることができるので、バイアス磁場装置の冷却において役割を果たし得る。具体的には、支持プレート２７１の下面を環状ボス２１１の上面に取付けてバイアス磁場装置と環状ボス２１１との接触領域を増加させることによって、冷却効果を向上させることができる。
【００６８】
さらに、任意に、円周方向に沿ってメインチャンバ２１の側壁の内側に冷却チャネル２８が配置されてもよい。冷却チャネル２８を用いて冷却媒体を導入して、環状ボス２１１および支持プレート２７１を冷却することができる。このように、バイアス磁場装置の熱を取り去って、磁石アセンブリが過度の温度のために消磁されることを防止することができる。実際の適用では、冷却チャネル２８は環状ボス２１１に、または環状ボス２１１およびメインチャンバ２１の側壁に配置されてもよい。
【００６９】
任意に、バイアス磁場装置の内壁、すなわち内側固定プレート２７３の内壁と、第２の垂直部２６２の外壁との間に水平方向の間隙Ｄを形成して、遮蔽要素２６の熱が環状ボス２１１およびサブ磁石群に伝達されないことを保証することによって、サブ磁石群の温度が高くなり過ぎないようにしてもよい。水平方向の間隙Ｄは０．５ｍｍ以上、たとえば２ｍｍであってもよく、この範囲内で断熱効果は最適であり得る。同様に、バイアス磁場装置の上面と水平部２６１の下面との間に垂直方向の間隙Ｃを形成して、遮蔽要素２６の熱がサブ磁石群に伝達されないことを保証してもよい。垂直方向の間隙Ｃは５ｍｍ以下、たとえば２ｍｍであってもよく、この範囲内で断熱効果は最適であり得る。
【００７０】
要約すると、本発明の実施形態によって提供される磁性薄膜堆積チャンバにはバイアス磁場装置が設けられている。バイアス磁場装置は、台座の上方に水平磁場を形成するように構成される。水平磁場を用いて、被加工物上に堆積した磁化膜層に面内異方性を与えることによって、大型の被加工物上に面内異方性を有する磁化膜層を準備するための生産設備のニーズが満たされる。
【００７１】
別の技術的解決策として、本発明の実施形態は、磁化膜層を堆積させるための少なくとも１つの第１の堆積チャンバを含む薄膜堆積装置をさらに提供する。第１の堆積チャンバは、本発明の実施形態によって提供される上記の磁性薄膜堆積チャンバを使用してもよい。
【００７２】
本発明の実施形態によって提供される薄膜堆積装置は、本発明の実施形態に係る磁性薄膜堆積チャンバを用いることによって、被加工物上に面内異方性を有する磁化膜層を堆積させることができる。これは、磁性薄膜の適用周波数を拡大するのに役立つので、生産設備のニーズを満たすことができる。
【００７３】
任意に、上記の薄膜堆積装置はさらに、磁性薄膜スタックを堆積させるために用いられてもよい。磁性薄膜スタックは磁性−絶縁ユニットを含み得、磁性−絶縁ユニットは少なくとも１対の交互に配置された磁化膜層および絶縁層を含み得る。薄膜堆積装置は、磁化膜層を堆積させるための少なくとも１つの第１の堆積チャンバと、絶縁層を堆積させるための少なくとも１つの第２の堆積チャンバとを含み得る。任意に、薄膜堆積装置は、被加工物を第１の堆積チャンバと第２の堆積チャンバとの間で搬送するための搬送チャンバをさらに含み得る。
【００７４】
具体的には、図４は、本発明の実施形態によって提供される薄膜堆積装置を用いることによって得られる磁性薄膜スタックの概略構造図を示す。図４を参照して、磁性薄膜スタックは、磁性−絶縁ユニットを含み得、磁性−絶縁ユニットは複数の膜−層群４を含み得る。膜−層群４は磁化膜層２および絶縁層３を含み得、複数の膜−層群４の磁化膜層２および絶縁層３は交互に配置され得る。
【００７５】
具体的には、本実施形態では、各膜−層群４の絶縁層３は磁化膜層２上に配置され得る。したがって、この膜−層群４に隣接している上側の膜−層群４の磁化膜層２は、この膜−層群４の絶縁層３の上に位置し得る。すなわち、複数の膜−層群４の磁化膜層２および絶縁層３は交互に配置され得る。
【００７６】
本実施形態では、上述の磁性−絶縁ユニットの磁化膜層２および絶縁層３は対として配置され得る（各膜−層群は対である）。さらに、磁化膜層２は最上の膜−層群の絶縁層３上に配置されてもよく、すなわち、磁化膜層２の全層数は絶縁層３の全層数よりも１つ多くてもよい。当然のことながら、実際の適用では、磁化膜層２は最上の膜−層群の絶縁層３上にさらに配置されなくてもよく、したがって磁化膜層２の全層数は絶縁層３の全層数と同じであってもよい。
【００７７】
任意に、磁性薄膜スタックは接着層１をさらに含んでもよく、最下の膜−層群４の磁化膜層２は接着層１上に配置されてもよい。上記の接着層１を通して、磁化膜層２の引張応力を調整することができるため、磁性薄膜スタックの引張応力を調整することができるので、大きい合計厚みを有する磁性薄膜スタックを得ることができる。このように、そこから準備されたインダクタ装置の適用周波数の範囲を拡大することができる。さらに、磁性薄膜スタック上の接着層１の応力調整効果により、磁性薄膜スタックは大型の被加工物からなるマイクロ誘導装置に適用可能である。
【００７８】
上記の接着層１が設けられる場合、薄膜堆積装置は、上述の接着層１を堆積させるための少なくとも１つの第３の堆積チャンバをさらに含んでもよい。任意に、薄膜堆積装置は、被加工物を第１の堆積チャンバ、第２の堆積チャンバ、および第３の堆積チャンバの間で搬送するための搬送チャンバをさらに含んでもよい。
【００７９】
本発明のさまざまな実施形態によって提供される磁性薄膜堆積チャンバを採用することによって、本発明の実施形態によって提供される薄膜堆積装置は、磁性薄膜の面内異方性を誘起するのに十分な大きい磁場強度を有する水平磁場を台座の上方に生成することができる。また、薄膜堆積装置は被加工物のサイズを制限しないため、大型の被加工物（たとえば、８インチまたは１２インチのウェハ）に適用可能である。
【００８０】
上述の実施形態は本発明の原理を説明するために使用した例示的な実施形態に過ぎず、本発明はこれらに限定されないことを理解すべきである。当業者は本発明の精神および範囲から逸脱することなくさまざまな変形および改良を行うことができ、そのような変形および改良も本発明の範囲内にあると考えられる。
【図１】
2019533767.tif 000003
【図２Ａ】
2019533767.tif 000004
【図２Ｂ】
2019533767.tif 000005
【図２Ｃ】
2019533767.tif 000006
【図２Ｄ】
2019533767.tif 000007
【図２Ｅ】
2019533767.tif 000008
【図２Ｆ】
2019533767.tif 000009
【図３Ａ】
2019533767.tif 000010
【図３Ｂ】
2019533767.tif 000011
【図４】
2019533767.tif 000012
【国際調査報告】
2019533767.tif 000013
2019533767.tif 000014
2019533767.tif 000015
2019533767.tif 000016
2019533767.tif 000017
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