JPH0649937B2 - 磁性膜形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は磁性膜形成装置に関するものである。

＜従来の技術＞ スパツタリングの手段によつて、基板上に成膜材料より
なるターゲツトからの成膜材を付着させることによつ
て、磁性膜を形成する磁性膜形成装置では、通常は基板
面に平行磁場を印加して、磁区を基板面に平行な所定方
向に配向させながらスパツタを行なう必要がある。

この場合、平行磁場を発生する手段としては、永久磁石
による方法と励磁コイルによる方法とがあるが、磁場特
性が経年変化を起すことがなく、また磁場特性を調整可
能であるという点では励磁コイルを用いる方式が有利で
ある。

しかし、励磁コイルを用いる方式では、基板面全体にわ
たつて均一且つ平行な磁場を印加することが難かしいと
いう難点がある。

この難点を解決するために、特開昭５７−７８１２３号
公報において、磁性板を使用して基板に印加される磁場
を修正する方式の磁性膜形成装置が提案されている。

一般に、この種の磁性膜形成装置には成膜材料からなる
ターゲツト及び磁場発生装置を具備する成膜室と、この
成膜室との間をゲート弁で開閉可能に仕切られた予備室
とが設けられている。

そして、通常は成膜室に複数の予備室がそれぞれのゲー
ト弁を介して接続され、それぞれの予備室では、基板の
予備加熱，除冷却，急冷却或は仕込み、取り出しなど各
種の予備処理が、成膜室間とのゲート弁を閉じた状態
で、被成膜基板に対して行なわれるようになつている。

このようにして、予備室内で基板ホルダに保持された状
態で、所定の予備処理が行なわれた基板は、基板ホルダ
の搬送手段によつて開かれたゲート弁を介して成膜室に
移送される。

成膜室においては、基板ホルダに保持された基板に対し
て、磁場発生装置から基板面に対して所定の方向の磁場
が印加され、このように磁場が印加された状態で、スパ
ツタリングの手段によつて、ターゲツトから基板面に成
膜材が放出され、基板面に磁性膜が形成される。

第３図は、前述の特開昭５７−７８１２３号公報での提
案に係る磁性膜形成装置の成膜室の要部構成を断面的に
示したもので、成膜室内に成膜材料からなるターゲツト
１０が設けられ、このターゲツト１０には電極９が取り
付けられている。

また、成膜室内にはヘルムホルツコイル３が配設され、
このヘルムホルツコイル３に挟まれるような位置に、予
備室から搬送手段によつて基板ホルダ４ｂが搬送され、
ターゲツト１０の上方に配設されている。

この基板ホルダ４ｂには開口１５が形成され、この開口
１５を被うように基板ホルダ４ｂに基板５が保持され、
この基板５を挟むようにして基板ホルダ４ｂに、例えば
ターゲツト１０と同一材質の磁性材で形成された磁性板
６が固定されている。

そして、基板ホルダ４ｂは基板５と磁性板６を保持した
状態で、搬送手段によつて予備室から成膜室に搬送され
るように構成されている。

第３図に示す前述の提案に係る方式では、先ず成膜室と
の間のゲート弁を閉じておいて、予備室内で基板ホルダ
４ｂに固定されている磁性板６間に基板５を配置し、こ
の基板５に対して所定の予備処理が行なわれる。

この予備処理を行なつた後に、磁性板６が固定されこの
磁性板６間に基板５が保持された基板ホルダ４ｂが、搬
送手段によつて予備室から開放されたゲート弁を介して
成膜室に搬送される。

次いで、成膜室と予備室間のゲート弁が閉じられ、磁場
発生装置により基板５の表面に平行に所定方向に磁場を
印加しながら、アルゴンガス雰囲気中でスパツタリング
の手段によつて、基板５の表面に開口１５を介してター
ゲツト１０から成膜材、例えばパーマロイが放出され
る。

このようにして、ターゲツト１０から放出された磁性材
は、基板５の表面に達して基板５の表面に、同一方向に
磁化された磁性膜が形成される。

前述の提案に係る方式では、ヘルムホルツコイル３間に
おいて、基板ホルダ４ｂ上に基板５を挟んで、例えばパ
ーマロイからなる磁性板６が配設されているので、第３
図に矢印Ｈで示すようにヘルムホルツコイル３を主構成
素子とする磁場発生装置で形成される磁場を、磁性板６
に集中させて基板５の表面に平行で、磁束密度が高く均
一に修正することが出来る。

また、通常は磁性膜形成の作業処理能力を向上させるた
めに、第３図と同一部分に同一符号を付した第４図に示
すように、共通の基板ホルダ４ｂ上に、複数の基板５を
保持させることにより、同時に複数の基板５に対して磁
性膜を形成するようにしている。

このようにして、前述の提案に係る方式によると、基板
ホルダ４ｂに磁性板６を固定することにより、ヘルムホ
ルツコイル３を主構成素子とする磁場発生装置で形成さ
れる磁場を、磁性板６で修正して基板面に平行で高磁束
密度で均一な磁場とし、基板５に対して高品質な磁性膜
を生産性よく形成することが出来る。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 前述の提案に係る方式では、基板ホルダ４ｂに磁性板６
が固定されているので、基板ホルダ４ｂが大型化し、こ
の基板ホルダ４ｂが搬送手段によつて、予備室と成膜室
間を搬送される構造となつている。

このため、予備室も成膜室と同様に大型の基板ホルダ４
ｂが収容されるスペースが必要となり、磁性膜形成装置
全体が大型化するという難点がある。

本発明は、前述したようなこの種の磁性膜形成装置の現
状に鑑みてなされたものであり、その目的は全体が大幅
に小型化され、高品質の磁性膜を基板上に生産効率よく
形成することが出来る磁性膜形成装置を提供することに
ある。

＜問題点を解決するための手段＞ 前述の目的を達成するために、本発明では成膜材料から
なるターゲツト及び磁場発生装置を具備する成膜室と、
この成膜室との間をゲート弁で開閉可能に仕切られた予
備室とを有し、前記ゲート弁を閉じた状態で、前記予備
室内で基板ホルダに保持され予備処理された基板が、前
記基板ホルダの搬送手段によつて、開放状態とされた前
記ゲート弁を介して前記成膜室に搬送され、前記基板近
傍に配される磁場修正用の磁性板を通る磁場が、前記磁
場発生装置により前記基板面上に印加され、前記ターゲ
ツトから前記基板面上に成膜材料が放出され、前記基板
面に前記成膜材料の磁性膜が形成される磁性膜形成装置
において、前記磁性板が、前記基板ホルダとは別体に前
記成膜室内に設けられた構成となつている。

＜作用＞ 本発明では、基板ホルダには基板のみが保持され、予備
室内でこの基板ホルダに保持された基板に対して、各種
の予備処理が行なわれる。

この予備処理完了後に、予備室と成膜室間のゲート弁が
開放され、予備処理が完了した基板を保持した基板ホル
ダが、搬送手段によつて予備室からゲート弁を介して成
膜室内に搬送される。

このようにして、基板ホルダが搬送された成膜室内に
は、搬送された基板ホルダに保持されている基板を挟む
ようにして磁性板が配設され、また前述の基板と対向す
る位置にターゲツトが設けられ、さらに磁場発生装置が
具備されている。

前述したように基板ホルダが搬送された成膜室に予備室
との間に設けられているガイド弁が閉じられ、磁場発生
装置により基板面に磁場が印加され、例えばアルゴン雰
囲気とされた成膜室で、スパツタリングの手段によつて
成膜材がターゲツトから基板面に放出される。

この場合、磁場発生装置で形成される磁場は、基板近傍
に配設されている磁性板によつて、例えば基板面に平行
に一定方向に集束し、磁束密度の基板近傍に配設されて
いる磁性板によつて、例えば基板面に平行に一定方向に
集束し、磁束密度の高い均一性に優れた磁場に修正され
る。

このために、ターゲツトから放出される成膜材は、基板
面に同一方向に磁化された高品質の磁性膜を形成する。

＜実施例＞ 以下、本発明の実施例を第１図及び第２図を用いて詳細
に説明する。

ここで、第１図は本発明の実施例の構成を示す切開平面
図、第２図は本発明の実施例の構成を示す切開正面図で
ある。

第１図及び第２図に示すように、密封構造の成膜室１と
予備室２とが、ゲート弁７によつて仕切られ、このゲー
ト弁７はゲート弁駆動装置１３によつて開閉可能になつ
ている。

また、成膜室１の底板には電極９が取り付けられ、この
電極９に例えばパーマロイからなるターゲツト１０が固
定されている。

さらに、成膜室１内には同一形状の例えばパーマロイか
らなる磁性板６が、同一高さを保持し所定の距離を保つ
て支持具１２により固定されている。

そして、成膜室１の外側において、成膜室１の両端近傍
にヘルムホルツコイル３が配設されている。

また、成膜室１及び予備室２にわたつて、搬送用モータ
１１で駆動され、基板５を保持した基板ホルダ４が搬送
される搬送具８が取り付けられている。

この搬送具８の搬送位置は、図示しない調整手段によつ
て搬送される経路によって想定される平面、すなわち搬
送具の搬送平面に対して垂直に調整可能となつていて、
第２図においては、この搬送具８の搬送位置が、前述の
磁性板６の保持位置より僅かに高い位置に設定した場合
が示されている。

このような構成の本発明の実施例において、ヘルムホル
ツコイル３が磁場発生装置の主要部を構成し、搬送用モ
ータ１１及び搬送具８が搬送手段を構成している。

以上に述べた構成の本発明の実施例について、その動作
を次に説明する。

第１図及び第２図において、ゲート弁駆動装置１３によ
りゲート弁７を閉じた状態とし、予備室２内の基板ホル
ダ４に図示せぬ搬入手段によつて基板５が保持され、図
示せぬ排気手段により予備室２内が真空状態とされる。

この予備室で予備加熱が行なわれる場合を説明すれば、
前述のようにして予備室２内の基板ホルダ４に保持され
た基板５に対して、予め設定された所定の温度で一定時
間の間予備加熱が行なわれる。

次に、真空状態とされた成膜室１に通じるゲート弁７を
ゲート弁駆動装置１３の作動により開放し、搬送用モー
タ１１を駆動させることにより搬送具８を作動させて、
基板５を保持した基板ホルダ４を、第１図に実線で示す
ように予備室２から成膜室１内に搬送させる。

この搬送によつて、基板５を保持した基板ホルダ４は、
成膜室１内において磁性板６間に磁性板６より僅かに高
い位置に、位置決めされた状態で配設される。

このようにして、基板５を保持した基板ホルダ４を成膜
室１内で位置決めした後に、ゲート弁駆動装置１３を駆
動させてゲート弁７を閉じる。

そして、密封状態とされた成膜室１をアルゴンガス雰囲
気とし、図示せぬヒータを作動させ基板５の温度を例え
ば３００℃とするように加熱が行なわれる。

このようにして、成膜室１内に配置された基板５の温度
が所定温度に達したことが確認されると、磁場発生装置
が作動され、ヘルムホルツコイル３に電流が流されて基
板５に対して、ヘルムホルツコイル３で形成される磁場
が印加される。

この磁場は磁性板６によつて修正され、第２図に矢印Ｈ
で示すように磁性板６に集中し、基板５の面に平行に磁
束密度の高い、均一性に優れた磁場に修正される。

同時に、電極９によりターゲツト１０に対して高周波電
力が供給され、スパツタリングの手段によつてターゲツ
ト１０から成膜材として、例えばパーマロイが基板ホル
ダ４に保持されている基板５の表面に放出される。

このようにして、ターゲツト１０から放出されたパーマ
ロイは、前述したように基板５の表面に平行に形成され
る均一な磁場によつて、基板５の表面に平行な所定方向
に磁化されて基板５の表面に薄膜を作り、基板５の表面
には高品質の磁性膜が形成される。

この種の磁性膜形成装置では、基板５上への磁性膜形成
を生産性よく行なうために、予備室２の数が増加し且つ
共通の基板ホルダ４に保持される基板５の枚数が増加し
た構成となる傾向がある。

前述したように本発明の実施例によると、磁性板６が成
膜室１内に固定されているので、基板ホルダ４が小型化
し、この基板ホルダ４の小型化によつて磁性膜形成装置
が大幅に小型化される。

このために、本発明の実施例によると予備室２の増加
と、共通の基板ホルダ４に保持される基板５の枚数の増
加で生じる装置の大型化の問題を、解決することが可能
となる。

また、本発明の実施例によると同時に成膜処理される基
板５の枚数が増加すると共に、多種類の予備処理を１回
の工程で処理可能な構成とすることが出来るので、磁性
膜形成の生産性を大幅に向上させることが出来る。

本発明の実施例においては、基板の面に平行な方向に磁
化された磁性膜を形成する場合を説明したが、本発明は
実施例に限定されるものでなく、ヘルムホルツコイルと
磁性板の配置方向を変化させることにより、基板の面に
垂直方向に磁化されたいわゆる垂直磁化膜を形成するこ
とも出来る。

また、本発明の実施例においては、予備室を一つだけ有
する構成のものを説明したが、本発明は実施例に限定さ
れるものでなく、各種の予備処理が行なわれる複数の予
備室を有する構成とすることも出来る。

さらに、本発明の実施例においては、調整手段によつて
搬送具をその搬送平面に垂直に調整することにより、基
板ホルダが搬送される基板の基板面に垂直に移動可能な
構成のものを説明したが、本発明は実施例に限定される
ものでなく、搬送具の位置が固定されている構成のもの
とすることも出来る。

＜発明の効果＞ 以上詳細に説明したように、本発明によると基板に対し
て高品質の磁性膜を、生産性を大幅に向上させて形成す
ることができ、且つ装置全体を大幅に小型化することが
可能な磁性膜形成装置を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成を示す切開平面図、第２
図は本発明の実施例の構成を示す切開正面図、第３図は
従来の磁性膜形成装置の構成を示す断面図、第４図は従
来の磁性膜形成装置の構成を示す平面図である。 １……成膜室、２……予備室、３……ヘルムホルツコイ
ル、４……基板ホルダ、５……基板、６……磁性板、７
……ゲート弁、８……搬送具、１０……ターゲツト。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】成膜材料からなるターゲツト及び磁場発生
   装置を具備する成膜室と、この成膜室との間をゲート弁
   で開閉可能に仕切られた予備室とを有し、前記ゲート弁
   を閉じた状態で、前記予備室内で基板ホルダに保持され
   予備処理された基板が、前記基板ホルダの搬送手段によ
   つて、開放状態とされた前記ゲート弁を介して前記成膜
   室に搬送され、前記基板近傍に配される磁場修正用の磁
   性板を通る磁場が、前記磁場発生装置により前記基板面
   上に印加され、前記ターゲツトから前記基板面上に成膜
   材料が放出され、前記基板面に前記成膜材料の磁性膜が
   形成される磁性膜形成装置において、前記磁性板が前記
   基板ホルダとは別体に前記成膜室内に設けられてなるこ
   とを特徴とする磁性膜形成装置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載において、磁性
   板がターゲツトと同一材質であることを特徴とする磁性
   膜形成装置。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載において、基板
   ホルダが搬送される基板の基板面に対して垂直に移動可
   能に構成されてなることを特徴とする磁性膜形成装置。