JPS61179864A - スパツタ装置 - Google Patents
スパツタ装置Info
- Publication number
- JPS61179864A JPS61179864A JP60019969A JP1996985A JPS61179864A JP S61179864 A JPS61179864 A JP S61179864A JP 60019969 A JP60019969 A JP 60019969A JP 1996985 A JP1996985 A JP 1996985A JP S61179864 A JPS61179864 A JP S61179864A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrodes
- magnetic field
- substrate
- magnetic
- target
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
- H01J37/3405—Magnetron sputtering
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
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- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はスパッタ装置に係わシ、特に磁性薄膜作成に効
適な、基板上に一様な磁場を印加しながら薄膜を作成す
るスパッタ装置に関する。 −〔発明の背景〕 一般に、材料の新しい応用として薄膜化することの重要
性は知られており、その製造法としてスパッタ法は、例
えば特開昭４７−７３５４号公報で公知である。時に、
陰極前面にループ状の磁場を作シ、プラズマを閉じ込め
るマグネトロン方式が薄膜成長速度の向上に有効である
（これに関しては特開昭５０−１０９１８５号公報に開
示がある）。
適な、基板上に一様な磁場を印加しながら薄膜を作成す
るスパッタ装置に関する。 −〔発明の背景〕 一般に、材料の新しい応用として薄膜化することの重要
性は知られており、その製造法としてスパッタ法は、例
えば特開昭４７−７３５４号公報で公知である。時に、
陰極前面にループ状の磁場を作シ、プラズマを閉じ込め
るマグネトロン方式が薄膜成長速度の向上に有効である
（これに関しては特開昭５０−１０９１８５号公報に開
示がある）。
一方、コンピュータの外部記憶装置として用いられる、
磁気ディスク装置用薄膜磁気ヘッド等で、パーマロイ等
の磁性材料が多用される。このとき磁性薄膜には良質の
磁気特性（すなわち−軸異方性の形成）と均一な膜厚分
布が求められる。−軸異方性は、平等磁界中（但し、磁
界の向きが一様なら、多少の強度分布は許容される）で
膜形成することにより得られる。このような磁界は、コ
イル、又は永久磁石等で作られる。
磁気ディスク装置用薄膜磁気ヘッド等で、パーマロイ等
の磁性材料が多用される。このとき磁性薄膜には良質の
磁気特性（すなわち−軸異方性の形成）と均一な膜厚分
布が求められる。−軸異方性は、平等磁界中（但し、磁
界の向きが一様なら、多少の強度分布は許容される）で
膜形成することにより得られる。このような磁界は、コ
イル、又は永久磁石等で作られる。
実際に装置を構成する際は、薄膜成長効率を考え、陰極
と基板をある程度近づけて設置する必要がある。ところ
が、従来の構成では、薄膜成長速度向上の目的で設けた
陰極側のループ状磁場と、基板側の膜質改讐用の平等磁
場の相互作用が大きいという欠点があった。このため、
磁性膜の一軸異方性が得るのが難かしく、製造上の障害
となっていた。さらに、均一な膜厚分布を得るためには
、均一なプラズマに、成膜材料であるターゲットを均等
に晒すことが必要である。ところが、基板側磁場の影響
によシマグネトロン磁場が歪み、プラズマ密度に偏シを
生ずる。このため、基板側に平行性の良い磁場を印加す
ることと、均一なプラズマの発生を両立させることが難
しかった。
と基板をある程度近づけて設置する必要がある。ところ
が、従来の構成では、薄膜成長速度向上の目的で設けた
陰極側のループ状磁場と、基板側の膜質改讐用の平等磁
場の相互作用が大きいという欠点があった。このため、
磁性膜の一軸異方性が得るのが難かしく、製造上の障害
となっていた。さらに、均一な膜厚分布を得るためには
、均一なプラズマに、成膜材料であるターゲットを均等
に晒すことが必要である。ところが、基板側磁場の影響
によシマグネトロン磁場が歪み、プラズマ密度に偏シを
生ずる。このため、基板側に平行性の良い磁場を印加す
ることと、均一なプラズマの発生を両立させることが難
しかった。
本発明の目的は、陰極側磁界の影響を抑制し、均質なプ
ラズマ中にターゲットを平等に晒し、基板上に平等な磁
界を印加することにより磁気特性の優れた磁性薄膜を得
ることのできるスパッタ装置を提供するＫある。
ラズマ中にターゲットを平等に晒し、基板上に平等な磁
界を印加することにより磁気特性の優れた磁性薄膜を得
ることのできるスパッタ装置を提供するＫある。
本発明はターゲット電極をほぼ対称に配置し、その電極
表面上の磁界を方向の異なる形状９強さ共に同一のもの
とし、対称軸上に基板を設置するようにすることによシ
、所期の目的を達成するように成したものである。
表面上の磁界を方向の異なる形状９強さ共に同一のもの
とし、対称軸上に基板を設置するようにすることによシ
、所期の目的を達成するように成したものである。
以下、第１図に示す実施例を用いて本発明を説明する。
図において、真空容器１は気密に保持され、図示しない
給気系２と排気系３にパルプ４を介して接続されている
。容器内は排気系３によシ１０”Ｔｏｒｒ程度の高真空
に排気し、空気等の不純ガスを除いたあと、給気系２に
よシアルボン等の所望のガスを充気する。一般には給気
系２と排気系３は並行運転され、後述するグロー放電に
よる不純成分を排気しなから１０−２〜１０′″’ Ｔ
ｏｒｒ程度の雰囲気中で運転されることが多い。
給気系２と排気系３にパルプ４を介して接続されている
。容器内は排気系３によシ１０”Ｔｏｒｒ程度の高真空
に排気し、空気等の不純ガスを除いたあと、給気系２に
よシアルボン等の所望のガスを充気する。一般には給気
系２と排気系３は並行運転され、後述するグロー放電に
よる不純成分を排気しなから１０−２〜１０′″’ Ｔ
ｏｒｒ程度の雰囲気中で運転されることが多い。
容器ＩＫは、２つの電極５．６が対向して配置され、絶
縁支持物７．８を介して気密を保持しながら固定されて
いる。さらにその表面上にスパッタされるべき、ここで
はパーマロイ等のターゲラ）１０．１１が張り合わされ
ている。両電極５゜６には直流、又は交流の電圧が印加
され本実施例では＾周波電源９により、高周波（通常１
３．５６Ｍ）１２）の交流電圧が印加される。高周波電
源９には電力を効率よくプラズマに供給するための整合
回路を含む。この結果、注入された電力によシ封大ガス
中でグロー放電が維持される。グロー放電により生成し
たイオンが負の電極側へ加速され、電極前面のターゲッ
トに衝突しターゲット内の原子をはじき出す（シスバッ
タリング）。ここでスパッタの効率向上のため、電極５
，６の背後には磁場発生手段、ここでは永久磁石がはり
つけられ、ターゲット７．８の前面に第２図（ａ）、
（ｂ）に矢印で示すループ状の磁界を形成している。両
電極には図示の如く形状が同じで極性が逆向きの磁場が
印加される。電極前面からみた永久磁石形状には第２
図（ｃ） 、 （ｄ）等種々が考えられる。前述のイオ
ンが磁場中に捕獲され、高密度となる効果を狙ったもの
である。
縁支持物７．８を介して気密を保持しながら固定されて
いる。さらにその表面上にスパッタされるべき、ここで
はパーマロイ等のターゲラ）１０．１１が張り合わされ
ている。両電極５゜６には直流、又は交流の電圧が印加
され本実施例では＾周波電源９により、高周波（通常１
３．５６Ｍ）１２）の交流電圧が印加される。高周波電
源９には電力を効率よくプラズマに供給するための整合
回路を含む。この結果、注入された電力によシ封大ガス
中でグロー放電が維持される。グロー放電により生成し
たイオンが負の電極側へ加速され、電極前面のターゲッ
トに衝突しターゲット内の原子をはじき出す（シスバッ
タリング）。ここでスパッタの効率向上のため、電極５
，６の背後には磁場発生手段、ここでは永久磁石がはり
つけられ、ターゲット７．８の前面に第２図（ａ）、
（ｂ）に矢印で示すループ状の磁界を形成している。両
電極には図示の如く形状が同じで極性が逆向きの磁場が
印加される。電極前面からみた永久磁石形状には第２
図（ｃ） 、 （ｄ）等種々が考えられる。前述のイオ
ンが磁場中に捕獲され、高密度となる効果を狙ったもの
である。
また、接地電位の部材に、通常ガラス等の絶縁部材の基
板１４が支持体１５で支持されている。
板１４が支持体１５で支持されている。
これらは熱線ヒータ１６で背後から照射し、基板１４０
表面温度を制御可能としている。さらにこれらは平等磁
界を発生するための永久磁石１７で包囲され、はぼ方向
のそろった磁界中で薄膜形成される。
表面温度を制御可能としている。さらにこれらは平等磁
界を発生するための永久磁石１７で包囲され、はぼ方向
のそろった磁界中で薄膜形成される。
ここで、磁石１２．１３の影響による磁場の乱れである
が、第１図と同一方向から見た磁場の分布を示す断面第
３図（ａ）で、基板中心軸Ａ上では、磁石１２によって
作られる磁界■と磁石１３によって作られる磁界■を合
成した磁界■となる。これは第１図で磁石１７によって
作られる磁界と同一方向であり、又、両磁場の合成によ
シ絶対値も小さくなるので製造する薄膜の磁気特性には
悪影響とはならない。また、第２図Ａ軸方向の磁界成分
につき、横投影図３（ｂ）では、両磁石による磁場は大
きさが等しく方向が反対でありＡ軸上の各点で全て合成
磁界は零となる。なお、以上の考察は、第２図で磁界の
水平成分が非常に小さいと仮定した場合のものであるが
、解析結果によると電極から数十１離れた場合この仮定
がほぼ成立している。
が、第１図と同一方向から見た磁場の分布を示す断面第
３図（ａ）で、基板中心軸Ａ上では、磁石１２によって
作られる磁界■と磁石１３によって作られる磁界■を合
成した磁界■となる。これは第１図で磁石１７によって
作られる磁界と同一方向であり、又、両磁場の合成によ
シ絶対値も小さくなるので製造する薄膜の磁気特性には
悪影響とはならない。また、第２図Ａ軸方向の磁界成分
につき、横投影図３（ｂ）では、両磁石による磁場は大
きさが等しく方向が反対でありＡ軸上の各点で全て合成
磁界は零となる。なお、以上の考察は、第２図で磁界の
水平成分が非常に小さいと仮定した場合のものであるが
、解析結果によると電極から数十１離れた場合この仮定
がほぼ成立している。
以上の結果、基板上には主に磁石１７によるほぼ平等な
磁界が印加され、成長した磁性薄膜では一軸異方性を有
する良質の磁気特性が得られる。
磁界が印加され、成長した磁性薄膜では一軸異方性を有
する良質の磁気特性が得られる。
一方、基板側磁場のマグネトロン磁場に対する影響を、
第４図に示す実施例で調べてみると下記の特徴がある。
第４図に示す実施例で調べてみると下記の特徴がある。
すなわち、前述の如く基板１４側には方向の揃った磁場
を印加する必要があり、コイル、電磁石、あるいは永久
磁石でこれを実現することができる。図では永久磁石１
７による場合を示したが、これによる磁場と、ターゲッ
ト１０側の永久磁石１２．１３による磁場の干渉は、図
中に強め合う位置を○印、弱め合う位置をＸ印で示した
。この結果明らかなように、磁場強度の分布に関する対
称性は失なわれないことがわかる。
を印加する必要があり、コイル、電磁石、あるいは永久
磁石でこれを実現することができる。図では永久磁石１
７による場合を示したが、これによる磁場と、ターゲッ
ト１０側の永久磁石１２．１３による磁場の干渉は、図
中に強め合う位置を○印、弱め合う位置をＸ印で示した
。この結果明らかなように、磁場強度の分布に関する対
称性は失なわれないことがわかる。
すなわち、基板側磁場によるマグネトロン磁場への干渉
が生じてもプラズマの偏りは起こらず、膜厚分布の良好
なものが得られる。
が生じてもプラズマの偏りは起こらず、膜厚分布の良好
なものが得られる。
以上述べたように、本発明によれば、スパッタ粒子の付
着する基板を、はぼ対称に設置した電極の対称軸上に配
置したため、均質な薄膜の成長が可能となシ、両電極の
磁界を、形状が等しく逆極性となるようにしたため、基
板上への影響が少な ゛く、磁気特性の優れた磁性
薄膜が得られる効果がある。
着する基板を、はぼ対称に設置した電極の対称軸上に配
置したため、均質な薄膜の成長が可能となシ、両電極の
磁界を、形状が等しく逆極性となるようにしたため、基
板上への影響が少な ゛く、磁気特性の優れた磁性
薄膜が得られる効果がある。
第１図は本発明のスパツメ装置の一実施例をあられす要
部断面図、第２図（ａ）、 （ｂ）はターゲット部分の
拡大断面図、同（Ｃ）、 （ｄ）は電極前面から見た永
久磁石の形状を示す図、第３図（ａ）は第１図と同一方
向から見た磁界分布をあられす図、第３図（ｂ）は第２
図Ａ軸方向の磁界成分を示す横投影図、第４図は磁場の
相互干渉を説明するための図である。 １・・・容器、２・・・給気系、３・・・排気系、４・
・・パルプ、５．６・・・特許、７，８・・・絶縁支持
物、９・・・高周波電源、１０．１１・・・ターゲット
、１２．１３・・・永久磁石、１４・・・基板、１５・
・・絶縁支持体、１６・・・熱線ヒーター、１７・・・
永久磁石。
部断面図、第２図（ａ）、 （ｂ）はターゲット部分の
拡大断面図、同（Ｃ）、 （ｄ）は電極前面から見た永
久磁石の形状を示す図、第３図（ａ）は第１図と同一方
向から見た磁界分布をあられす図、第３図（ｂ）は第２
図Ａ軸方向の磁界成分を示す横投影図、第４図は磁場の
相互干渉を説明するための図である。 １・・・容器、２・・・給気系、３・・・排気系、４・
・・パルプ、５．６・・・特許、７，８・・・絶縁支持
物、９・・・高周波電源、１０．１１・・・ターゲット
、１２．１３・・・永久磁石、１４・・・基板、１５・
・・絶縁支持体、１６・・・熱線ヒーター、１７・・・
永久磁石。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、少なくとも内部が気密保持された容器と、該容器に
保持された一対の成膜材料からなるターゲットと成膜す
べき基板を有し、前記ターゲットは、その前面にループ
状の磁束を発生する手段をもち、前記基板面には略平行
な磁場を印加できるスパッタ装置において、前記ターゲ
ットの形状を、前記基板の軸を通る面に対しほぼ対称と
なる構造とし、表面に発生する磁力線の形状が対称で、
かつ、その方向が反対になるような磁場発生手段をもつ
ことを特徴とするスパッタ装置。 ２、特許請求の範囲第１項のものにおいて、前記磁場発
生手段は、対称に配置した極性が逆向きの永久磁石であ
ることを特徴とするスパッタ装置。 ３、特許請求の範囲第１項のものにおいて、前記磁場発
生手段は、対称に配置した電磁石であり、注入する電流
の向きが逆のものであることを特徴とするスパッタ装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60019969A JPS61179864A (ja) | 1985-02-06 | 1985-02-06 | スパツタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60019969A JPS61179864A (ja) | 1985-02-06 | 1985-02-06 | スパツタ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61179864A true JPS61179864A (ja) | 1986-08-12 |
Family
ID=12014016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60019969A Pending JPS61179864A (ja) | 1985-02-06 | 1985-02-06 | スパツタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61179864A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5169509A (en) * | 1991-03-04 | 1992-12-08 | Leybold Aktiengesellschaft | Apparatus for the reactive coating of a substrate |
| US5556519A (en) * | 1990-03-17 | 1996-09-17 | Teer; Dennis G. | Magnetron sputter ion plating |
| JP2004022398A (ja) * | 2002-06-18 | 2004-01-22 | Ulvac Japan Ltd | 有機エレクトロルミネッセンスの製造方法 |
-
1985
- 1985-02-06 JP JP60019969A patent/JPS61179864A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5556519A (en) * | 1990-03-17 | 1996-09-17 | Teer; Dennis G. | Magnetron sputter ion plating |
| US5169509A (en) * | 1991-03-04 | 1992-12-08 | Leybold Aktiengesellschaft | Apparatus for the reactive coating of a substrate |
| JP2004022398A (ja) * | 2002-06-18 | 2004-01-22 | Ulvac Japan Ltd | 有機エレクトロルミネッセンスの製造方法 |
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