JPH01283372A - マグネトロンスパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 各種の磁性膜等を形成するマグネトロンスパッタリング
装置に関し、 スパッタリング中において基板側へ干渉するターゲット
側のマグネットからの磁界を、超電導材の反磁性を利用
して阻止して、磁気特性の良好な磁性膜を容易に形成す
ることを目的とし、マグネットを内蔵したターゲット支
持体上に配置されたターゲットと薄膜形成用基板を対向
配置し、これらを収容した真空容器内をスパッタガス雰
囲気にした状態で該基板上にターゲット物質を被着形成
する装置構成において、前記薄膜形成用基板の周囲にリ
ング状の超電導部材を設けて、該基板に対する外部から
の漏洩磁界を遮断するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はターゲット側のマグネット等からの発生磁界の
影響を受けずに各種磁性膜等を形成するマグネトロンス
パッタリング装置の改良に関するものである。

マグネトロンスパッタリング装置による成膜は、一般に
用いられているスパッタリング装置等での成ｌＩ％速度
に仕べて高速であり、しかも金属薄膜は勿論のこと磁性
膜や酸化膜、窒化膜、或いは硫化膜等の各種化合物薄膜
を容易に成膜可能としていることから、各種磁性膜、磁
性電極、或いは半導体集積回路素子等の製造分野におい
て広く用いられている。

このようなマグネトロンスパッタリング装置により磁性
膜、或いは磁場中で−・定方向に磁化容易軸を有する磁
性膜を形成する場合、ターゲット側のマグネソ）等から
の磁界の干渉により良好な磁性１１りの形成を困難にし
−Ｃいる。このため、そのようなターゲット側マグネッ
トからの磁界の干渉のない良好な磁性膜を容易に形成し
得る装置構成が必要とされている。

〔従来の技術〕

従来のマグネトロンスパッタリング装置は第２図に示す
ように真空排気系及びスパッタ用ガス導入管２が付設さ
れた真空容器１のベース体側に、例えばヨークによって
磁気的に結合された円環状マグネットと中心円柱状マグ
ネットとからなる二重構成のマグネット４が内蔵された
水冷式のターケソト支持体３が配置され、その支持体３
上にターゲソｌ−５が取り付けられている。

また該ターゲット５と対向して同容器１のカバ一体側に
、薄膜形成用基板７を支持した基板支持体６が配置され
ている。

そして前記基板支持体６上に支持された基板７表面に薄
膜を被着さ廿るには、先ず真空排気系により所定の真空
度に排気された真空容器１内をアルゴン（Ａｒ）ガスな
どのスパッタガス雰囲気にした後、ターゲット５と基板
支持体６間に電力供給部８により所定電力を供給する。

この電力供給によりプラズマ放電が発生し、該プラズマ
は前記マグネット４よりターゲット５表面上に発生漏出
された円弧状の磁界９によって集束され、密度の高いプ
ラズマとなってそのスパックガスイオンが前記ターゲッ
ト５表面に衝突する。

この結果、その表面よりターゲット物質がスパッタされ
て対向する前記基板７の表面に大きな成膜速度で薄膜を
形成している。

〔発明か解決しようとする課題〕

ところで十記したような従来のマグネＩ・ロンスパッタ
リング装置では、第２図に示すようにスパッタリング中
において前記マグネソ）・４よりターゲット５表面」二
に発生漏出する円弧状の磁界９の一部が対向する前記基
板７にも到達し、例えば該基板７上に磁性膜を被着形成
する場合には、その磁界９の干渉ににより形成される磁
性膜が磁化されてしまうという問題があった。

また前記基板７の両側近傍に例えば一定方向に磁界をか
ける磁場イ］与用のマグネット（図示せず）を設ＧＪ、
このマグネノＩ・による磁場中で前記基板７１−に一定
方向に磁化容易軸を有する磁性膜を被着形成する場合、
前記クーケソト５表面上に発生漏出される磁界９の干渉
により形成された磁性膜の前記磁化容易軸の方向がずれ
たり、また乱れて良好な磁性膜が得られないといった欠
点があった。

そこでこのような問題を解決するために、例えばターゲ
ット５と前記基板７との間隔を大きくするとか、また前
記基板７の両側近傍に設けた磁場付与用のマグネットの
磁界を強力にする等の方法による成膜も試みたが、この
ような方法にも自ずと限度があり、前記磁界９の干渉を
完全に排除することが困難であった。

本発明は上記した従来の問題点に鑑み、スパッタリング
中において基板側へ干渉するターゲット側のマグネット
からの磁界を、超電導材の反磁性を利用して阻止して、
磁気特性の良好な磁性膜を容易に形成し得る新規なマグ
ネトロンスパッタリング装置を提供することを目的とす
るものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記した目的を達成するため、マグネットを内
蔵したターゲット支持体上に配置されたターゲツトと薄
膜形成用基板を対向配置し、これらを収容した真空容器
内をスパッタガス雰囲気にした状態で該基板上にターゲ
ット物質を被着形成する装置構成において、前記薄膜形
成用基板の周囲にリング状の超電導部材を設けて、該基
板に対する外部からの漏洩磁界を遮断するように構成す
る。

〔作　用〕

本発明のマグネトロンスパッタリング装置では、マグネ
ットを内蔵したターゲット支持体上のターゲソＩ−と対
向配置された薄膜形成用基板の周囲にリング状の超電導
部材が設けられているため、該超電導部材を冷却して超
電導状態にして例えば磁性膜を成膜する。或いは同様に
前記リング状の超電導部材で囲まれた中の基板の両側近
傍に磁場付与用マグネットを設け、該超電導部材を冷却
して超電導状態にし、例えば一定方向に磁界をかけた磁
場中で磁性膜を成膜することにより、ターゲット側のマ
グネットから基板側へ波及する発生磁界は、超電導部材
の完全反磁性によりそのリング内に侵入することが阻止
され、該基板側への発生磁界の干渉が解消される。この
結果、前記発生磁界の影響のない磁性膜、或いは一定方
向に磁化容易軸を有する良好な磁性膜が得られる。

〔実施例〕

以下図面を用いて本発明の実施例について詳細に説明す
る。

第１図は本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置
の一実施例を示す要部断面図であり、第２図と同等部分
には同一符号を付している。

この図による実施例が従来の第２図の例と異なる点は、
基板支持体６上に支持された薄膜形成用基板７の周囲に
対応する真空容器２１のカバ一体２１ａの一部にリング
状の四部２１ｈを設け、この凹部２Ｉｂ内にリング状の
超電導部材、例えば液体窒素（Ｌ−Ｎｚ）による冷却に
より臨界温度が得られるＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系の超電導
コイル２２（超電導リング体を用いてもよい）が配置さ
れている。

このような装置により前記基板支持体６上の薄膜形成用
基板７表面に磁性膜を成膜するに際しては、先ず前記基
板７が例えばＮｉ−Ｆｅ等の磁性ターゲット５側のマグ
ネット４からの磁界９の影響を受けないように真空容器
２１のカバ一体２１ａを上方に開けて離した状態で、該
カバ一体２１ａにおける超電導コイル２２が配置された
リング状の凹部２１ｂ内に例えば液体液体窒素などの冷
媒２４を充填し、該超電導コイル２２を臨界温度以下に
冷却して超電導状態にした後、そのカバ一体２１ａを閉
めて真空容器２１内を所定の真空度に排気し、アルゴン
（Ａｒ）ガスなどのスパッタガス雰囲気にする。

その後、前記磁性ターゲット５と基板支持体６間に電力
供給部８より所定電力を供給してプラズマ放電を発生さ
せて、従来と同様にマグネトロンスパンクリングを行う
ことにより、該ターゲット５例のマグネット４から基板
７側へ波及する発生磁界９は、前記超電導状態にある超
電導コイル２２の完全反磁性によりそのコイル２２内へ
の侵入が阻止される。

従って、前記基板７の表面への発生磁界９の影響がなく
、所謂発生磁界９により磁化されることのないＮｉ−Ｆ
ｅ等からなる磁性膜を形成することができる。

一方、このような装置における前記超電導コイル２２で
囲まれた中の薄膜形成用基板７の両側近傍に、図示のよ
うに磁場付与用マグネット２３を設けて前述したと同様
に超電導コイル２２を冷却して超電導状態にし、例えば
該基板７の一定方向に磁界をかけた磁場中でＮｉ−Ｆｅ
等からなる磁性膜を成膜する場合においても、前記ター
ゲット５側のマグネット４から基板７側へ波及する発生
磁界９が超電導コイル２２の完全反磁性によって該コイ
ル２２内に侵入することが阻止されることから、前記磁
界９の干渉が解消される。この結果、前記発生磁界９等
の影響がなく、かつ一定方向に磁化容易軸を有する良好
な磁性膜を得ることができる。

なお、上記した磁場中で磁性膜を成膜する場合、その磁
場、即ち前記磁場付与用マグネット２３より基板７に対
して一定方向に付与する磁界９は、周囲に設けた１１ｊ
記超電導コイル２２の超電導状態で原理的に保存される
が、外部からの磁界は排除される。

また、前記ターゲソｌ−５側のマグネット４が電磁イ１
１で構成されている場合には、超電導コイル２２を冷却
して超電導状態にした後、その電磁石に電流をｉｌｌ電
して磁化し、磁界を発生させるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以」−の説明から明らかなように、本発明に係るマグオ
、トロンスパッタリング装置によれば、基十反に対して
ターゲット側のマグ＊　ｙ　Ｉ・などからの発牛硼界を
影響させることなくマグネ１〜ロンスパツタリングが可
能なため、高品質な磁性膜、或いは一定方向に磁化容易
軸を有ず磁性膜等を容易に、かつ効率よく形成すること
が可能となる。

従って、磁気記録媒体、或いは磁気ヘッドの電極等の製
造に適用して優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置
の一実施例を示す要部断面図、第２図は従来のマグネト
ロンスパッタリング装置を説明するための要部断面図で
ある。 第１図において、 ３ターゲソ１へ支持体、４ばマグネット、５ばクーゲッ
ト、６ば基板支持体、７は薄膜形成用基板、８は電力供
給部、９は磁界、２１は真空容器、２１ａばカバ一体、
２１ｂは四部、２２は超電導コイル、２３ば磁場付与用
マグネット、２４は冷媒をそれぞれ示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）マグネット（４）を内蔵したターゲット支持体（
   ３）上に配置されたターゲット（５）と薄膜形成用基板
   （７）を対向配置し、これらを収容した真空容器（２１
   ）内をスパッタガス雰囲気にした状態で該基板（７）上
   にターゲット物質を被着形成する装置構成において、 上記薄膜形成用基板（７）の周囲にリング状の超電導部
   材（２２）を設けて、該基板（７）に対する外部からの
   漏洩磁界を遮断することを特徴とするマグネトロンスパ
   ッタリング装置。
2. （２）上記リング状の超電導部材（２２）と薄膜形成用
   基板（７）との間隙内に、磁場付与用のマグネット（２
   ３）を設けてなることを特徴とする請求項１に記載のマ
   グネトロンスパッタリング装置。