JPS6365069A - スパツタ装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスパッタ装置に係り、特に、膜厚分布の均一な
磁性体膜を成膜できる構成に関する。

〔従来の技術〕

磁気記録方式の高密度化を目的とし、磁気ヘッドの小型
化を図るため、薄膜プロセスを用いて作成した薄膜磁気
ヘッドがある。この中で、コア材料である磁性体膜では
膜の磁気特性を満たすため、−軸異方性をつける必要が
あり、成膜には特別の工夫を要する。１［の材料はパー
マロイ（鉄、ニッケルの合金）をはじめ、合金材料、成
分比等で種々のものが用いられるが、いずれも基本的な
考え方は以下に述べるものと同じである。薄膜の製法に
ついても、スパッタ法、メッキ法等が一般的に用いられ
るが、ここではスパッタ法について述べる。

磁性体膜を成膜する際に求められる特性は、先に述べた
一軸異方性を付与することにより得られる磁気特性と、
基板面内での膜厚分布の均一性。

及び段差部での膜厚を確保する点にある。

−軸異方性の付与は成膜時に基板に平行磁界を印加する
ことによりなされる６通常は外部に空芯コイルを置き、
これに通電することにより磁界を発生している。このと
き基板と磁界の向きを相対的に固定して成膜することが
重要である。すなわち、例えば、基板を回転させるとき
、印加磁界も同一の角速度で同一方向に回転させなけれ
ばならない、従って、以下に述べる自転、もしくは自公
転運動、もしくは、基板傾斜等の基板の運動を考えると
きの大きな障害となっていた。

一方、膜厚分布の均一化の問題では、一枚の基板内での
膜厚不均一を改善するため自転運動が、又、同時に処理
される複数枚の基板変動を少なくするために公転運動が
なされる。特開昭５８−１７４５５７７号公報の様に、
両者を同時に実現した自公転運動を可能にするものもあ
る。

次に、基板面内に作成された段差部で膜厚確保の問題が
ある。これに対しては、例えば、特開昭５６−１５６７
６５号公報に述べられている様に、基板設置台をターゲ
ットに対し傾斜させるのが良い。

このように、膜厚分布の均−化及び段差部での膜厚確保
の観点から、基板の自公転運動及び基板傾斜保持が有効
であるが、基板に磁界を印加する方式では印加磁界を基
板と共に自公転及び傾斜させることが必要となり、不可
能か、又は、出来ても装置が非常に大がかりになる。

［発明が解決しようとする問題点〕 このように従来技術では、磁性体膜に一軸異方性を付与
するため、成膜時基板に平行磁界を印加する方法がとら
れていたが、これによると膜厚の均一性を確保するため
の基板の運動について配慮されておらず、非常に大がか
りになる問題があった。

を得ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の要点は、基板毎に永久磁石で磁界を印加するこ
とにより、磁界印加系と基板を組にして独立した系とし
、この系を単位として自公転運動、又、基板を傾斜させ
るようにしたことである。

〔作用〕

その結果、基板の回転・傾斜等の動作に伴って一体に構
成された永久磁石も同時に回転・傾斜するため、基板に
印加される平行磁界も基板との相対位置関係を失なうこ
となく追従動作する。さらに基板毎に永久磁石を設ける
ことができ、この結果、多数の基板を同時に処理する場
合でも、基板間の規制がなく、全く独立した運動が可能
である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する０図で
は、真空容器１内にターゲット電極２及び基板側電極３
が配置されている。

真空容器１内は排気口５より図示しない排気装置により
、通常１０−’ＴｏｒｒＴｏｒｒ台真空に排気した後、
給気口４より図示しないガス供給系により所望の、例え
ば、アルゴンガスを流量制御しながら供給し、真空容器
１の中を、例えば、１０−２〜ｌ　Ｏ−’　Ｔｏｒｒ台
の一定の雰囲気ガス圧に保つ。

ターゲット電極２は、絶縁物６により真空容器１により
絶縁保持されたターゲット７、永久磁石８、永久磁石８
から出る磁束の帰路を与える鉄心９、及び、それらを収
納する容１６１０と、真空容器１と同電位のアースシー
ルド１１からなる。

基板電極３は絶縁物１２により真空容器１から絶縁保持
さた基板ホルダ１３と、基板ホルダ１３に保持された基
板１４と、基板１４に平行磁場を印加する永久磁石１５
からなる。

電気的には、真空容器１は通常接地電位とし、ターゲッ
トにはグロー放電を維持する負の電源を接続する。目的
によっては主に１３．５６ＭＨｚの高周波電源も多用さ
れる。基板電極３はここでは接地電位としているが、バ
イアススパッタの目ターゲット電極２と基板電極３の間
にグロー放電が生じ、プラズマが形成される。このとき
、ターゲット７の前面には、ここで永久磁石８によりマ
グネトロン磁場が発生しており、局部的に高密度のプラ
ズマが生じる。これによりスパッタされた粒子は基板１
４上に付着して薄膜を形成する。ここで、基板１４には
永久磁石１５により平行磁場が印加されており、基板１
４上に生成された膜には永久磁石１５で印加された磁界
の向きに磁化容易軸をもつ一軸異方性が付与される。

さられ、基板側電極３は回転駆動機構１７に接続され、
基板１４は自身の中心を回転軸とする、いわゆる、自転
運動１８が可能となっているこれにより、成膜中、自転
運動を続ける結果、基板１４面上に生成された膜の膜厚
分布を均一化することができる。ここで、基板１４は永
久磁石１５と一体に回転駆動されるため、印加される磁
場との相対位置関係は自転動作中不変のため、作成した
膜に良好な磁気特性が付与できる。

第２図に基板面の正面図を示す０本例では図示のようバ
捧状の永久磁石１５を対にして用いることにより、簡単
な磁石形状で基板１４の範囲内に平行性の良い磁界１９
を印加することが出来る。

第３図は、さらに、磁界１９が周辺でふくらむのを防止
するため、永久磁石１５の端部に磁性体でできた突起２
０を設けたものである。これにより磁界１９の平行性が
さらに改善される。

第４図は永久磁石１５の周辺に磁界の帰路を構成する鉄
心２１を設けたものである。これにより同一の磁石の大
きさで磁界の強さを約二倍以上に強める。又は、磁石サ
イズを小型化できる。

第５図は板状磁石２２と基板１４を重ね合わせた構成で
あり、基板の取付は密度を上げる場合に有効となる。

第６図と第７図に多数枚の基板を同時に処理する場合の
基板ホルダの構成例を示す、第６図は断面図、第７図は
正面図である。これは第１図の構−成に加え、真空容器
１に取付けた大径歯車と、基し騰ホルダ２３の外周部に
設けた歯車部２７をかみ合わせ、さらに回転摺動支持部
２８を介して公転部２４に取付けたものである。こうす
ることにより、回転駆動機［１７で公転部２４を矢印２
９の方向に回転させると、基板ホルダ２３は歯車部２７
により矢印３０の回転駆動を実現することができる。基
板１４と永久磁石１５の配置は第１図のものと同一のま
ま、その組数を増すだけで本実施例の機構を用いること
により多数枚の基板を同時に処理できる。自公転機構を
実現することが可能となる。ここで、自転運動により基
板面内の膜厚分布均一性の改善が、公転運動により基板
間の変動幅の改善がなされる。

このときのターゲット形状は、はぼ、基板設置範囲に対
応する大面積ターゲットとすることも可能であるが、第
８図のように、小面積のターゲット電極２を複数個配置
する、又は、第９図のように、ターゲット電極２と基板
加熱ヒータ３１を交互に並べることも可能である。真空
中では１ａＪ当たり９．８　Ｎの力が加わるため、ター
ゲットの大泗積化はその強度設計上不必要に厚くするこ
とが必要となり、小面積のターゲットを複数測置いた方
が有利となる場合が多い、又１作成する膜の材料により
適正温度が変るが、一般には、ある程度の温度管理が必
要となる場合が多い。

以上、基板とターゲットが平行平板状に対向している例
を示したが、第１０図に同軸円筒状に対向している例を
示す１図ではターゲット７がターゲット支持台３２に絶
縁支持され、基板１４が永久磁石１５と共に一体に固定
されている基板ホルダ２３が回転環３３に円筒状に回転
摺動可能に等間隔に配置されている０回転環３３を図示
しない外部駆動系により、矢印２９の方向に回転させる
と、基板ホルダ２３は歯車部２７の効果により図示しな
い大径歯車との作用で矢印３０の回転運動を実現できる
。ここでは外周に基板、内周側にターゲットを配置した
が、逆に外周側にターゲット、内周側に基板を配置する
ことも可能である。

第１１図、第１２図に基板傾斜機構を備えた例を示す、
第１１図は断面図、第１２図は正面図である０図におい
て、真空容器１内に大径歯車２６が部材３４を介して固
着されている。公転部２４は摺動可能に真空容器１に支
持され、部材３５の歯車部３６を介して回転駆動機構１
７に接続されている。基板及び永久磁石を挿着する基板
ホルダ１３は傾斜ガイド３７に摺動可能に支持され、歯
車部２７で大径歯車２６に接続されている自転駆動部材
３８に球形接合部３９を介して接合される。

自転駆動部材３８は公転部２４に摺動可能に支持されて
いる、さらに、傾斜調整機構４０を外部がら回転操作す
ることにより、ねじ部４１を介して接続されている部材
４２を矢印４３の方向に駆動し、その結果、傾斜ガイド
の角度が変わり、基板ホルダ１３の傾斜角度を制御する
ことが可能となっている６以上の構成で回転駆動機構１
７が回転することにより、公転部を経て基板ホルダ１３
の公転運動が得られ、歯車部２７の作用により同時に自
転運動も得られる。この公転速度は比較的ゆっくりした
ものであり、動作中に傾斜調整機構４０を手動操作する
ことにより傾斜角度を変更することが可能である。モー
タ等の駆動機構を備えることにより、これも自動化する
ことは当然可能である。

本実施例によれば、自公転運動に加えて、基板傾斜角度
も制御可能になることにより、基板表面に作成された段
差部への膜厚を、傾斜角度を適切に制御することにより
、所望の厚さが得られる様になる特徴をもつ。

〔発明の効果〕

本発明によれば、一つの基板面内の膜厚分布の均一性を
改善することができ、多数枚の基板を同時に処理する際
に、基板面での膜厚変動も少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図はｆ５１図
の要部を示す正面図、第３図ｙｔ第４図。 第５図は第２図の変形例図、第６図は本発明の他の実施
例の断面図、第７図は第６図の正面図、第８図、第９図
は異なる部位を示す正面図、第１０図は異なる実施例を
示す断面図、第１１図は基板傾斜角度を備えた例の断面
図、第１２図は第１１図の正面図である。 １・・・真空容器、７・・・ターゲット、１４・・・裁
板。 １８．３０・・・自転回転、１５・・・永久磁石、２９
・・・乎６１２］ 専（Ｏの 塾１］区

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真空容器と前記真空容器より電気的に絶縁支持され
   たターゲットと、前記ターゲットと略対向位置に支持さ
   れた基板とからなり、前記基板は該基板の略中心を軸に
   自転回転駆動されるものにおいて、 前記基板は前記基板面に略平行な磁界を発生するように
   配置した一つもしくは一対の永久磁石と組にし、かつ、
   相対的位置を固定して配置したことを特徴とするスパッ
   タ装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、 前記基板は複数枚よりなり、それらの略中心軸に公転回
   転運動されることを特徴とするスパッタ装置。