JPH0776418B2 - スパツタリング方法 - Google Patents
スパツタリング方法Info
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- JPH0776418B2 JPH0776418B2 JP31331786A JP31331786A JPH0776418B2 JP H0776418 B2 JPH0776418 B2 JP H0776418B2 JP 31331786 A JP31331786 A JP 31331786A JP 31331786 A JP31331786 A JP 31331786A JP H0776418 B2 JPH0776418 B2 JP H0776418B2
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、２種または３種以上の複数の種類の原子から
なる２種あるいは３種以上の複数の薄膜が微細に多数積
層された人口的周期構造を持つ人口格子膜あるいは組成
変調膜等の多元薄膜を作成するスパッタリング法に関す
る。
なる２種あるいは３種以上の複数の薄膜が微細に多数積
層された人口的周期構造を持つ人口格子膜あるいは組成
変調膜等の多元薄膜を作成するスパッタリング法に関す
る。
（従来の技術） 複数のターゲットを用いてスパッタリングによる多元薄
膜の作成法として、従来、２種以上のターゲットと基板
の間にシャッターを設けてシャッターの開閉により各々
のターゲットを構成する成分を層状にあるいは一定比組
成で薄膜を作成する方法、基板を回転さして複数のター
ゲットとの位置の連続周期的変更によって複数ターゲッ
トの個々の成分の層状あるいは一定比組成の薄膜を作成
する方法が提案されている。さらに近年、同一領域内に
ある複数個のターゲットの印加電力を独立に制御しター
ゲットからのプラズマ流を同時に間断なく照射し多元薄
膜を得る方法（特開昭59−123768号公報）が提案されて
いる。
膜の作成法として、従来、２種以上のターゲットと基板
の間にシャッターを設けてシャッターの開閉により各々
のターゲットを構成する成分を層状にあるいは一定比組
成で薄膜を作成する方法、基板を回転さして複数のター
ゲットとの位置の連続周期的変更によって複数ターゲッ
トの個々の成分の層状あるいは一定比組成の薄膜を作成
する方法が提案されている。さらに近年、同一領域内に
ある複数個のターゲットの印加電力を独立に制御しター
ゲットからのプラズマ流を同時に間断なく照射し多元薄
膜を得る方法（特開昭59−123768号公報）が提案されて
いる。
（発明が解決しようとする問題点） 従来提案されているシャッター開閉法においては、シャ
ッター開閉のための作動機構がスパッタリング装置内に
必要となり、装置が複雑になりそのうえシャッター部に
ターゲットからの薄膜形成成分が堆積しそれが落下した
りして薄膜そのものが汚染したり異常スパッタリングが
発生したりして薄膜の均一性が阻害される。また基板回
転法においてはその移動（回転）中に薄膜形成のない空
白の時間が生じて酸化等の膜汚染が発生する等の問題点
を有している。複数ターゲットの印加電力を独立に制御
し同時に間断なくプラズマ流を基板に照射した多元薄膜
を形成する方法においては組成構成が均一な薄膜または
膜厚方向に対して連続的に組成構成が変化する薄膜の作
成しかできない。
ッター開閉のための作動機構がスパッタリング装置内に
必要となり、装置が複雑になりそのうえシャッター部に
ターゲットからの薄膜形成成分が堆積しそれが落下した
りして薄膜そのものが汚染したり異常スパッタリングが
発生したりして薄膜の均一性が阻害される。また基板回
転法においてはその移動（回転）中に薄膜形成のない空
白の時間が生じて酸化等の膜汚染が発生する等の問題点
を有している。複数ターゲットの印加電力を独立に制御
し同時に間断なくプラズマ流を基板に照射した多元薄膜
を形成する方法においては組成構成が均一な薄膜または
膜厚方向に対して連続的に組成構成が変化する薄膜の作
成しかできない。
（問題点を解決するための手段） 前記従来技術の問題点を解決し、装置が、特にスパッタ
リングチャンバー内が複雑にならず、かつターゲットを
用いて膜厚方向に200Å以下の組成変調周期を有する人
工格子膜あるいは組成変調膜を作成すべく検討の結果本
発明に到達した。すなわち本発明は、２種または３種以
上の複数の種類の原子からなり、膜厚方向に200Å以下
の組成変調周期を有する人工格子膜あるいは組成変調膜
を作成するスパッタリング方法において、ターゲットに
印加する電圧あるいは電流を周期的に変調させることを
特徴とするスパッタリング方法である。
リングチャンバー内が複雑にならず、かつターゲットを
用いて膜厚方向に200Å以下の組成変調周期を有する人
工格子膜あるいは組成変調膜を作成すべく検討の結果本
発明に到達した。すなわち本発明は、２種または３種以
上の複数の種類の原子からなり、膜厚方向に200Å以下
の組成変調周期を有する人工格子膜あるいは組成変調膜
を作成するスパッタリング方法において、ターゲットに
印加する電圧あるいは電流を周期的に変調させることを
特徴とするスパッタリング方法である。
本発明で作成せんとする薄膜は２種あるいは３種以上の
複数の原子を数Å〜数百Åの厚みの微細膜として層状に
積み重ねて人工周期構造を持つ薄膜である。ここでの数
Å〜数百Åの厚みの微細膜は単一原子からなるものでよ
いしまた酸化物、非晶合金のように複数原子からなるも
のでもよい、またおたがいに積層される該微細層は少な
くとも相異なる微細層からなるものであり、その積層順
は特に限定されるものではないが、一の微細層をＡ、他
の微細層をＢ、さらに他の微細層をＣ・・・としたと
き、膜厚方向に、ABABABABAB・・・、ACBACBACB・・
・、ABABCABABC・・・のように積層されたものが例示で
きる。このようすは、図−３にも例示してあり、本発明
は前記例示したような微細膜が一定の周期で繰り返し多
層に積層された人工格子膜あるいは組成変調膜をスパッ
タリングにより、比較的簡単な装置により、高速かつ経
済的に、精度よく制御された、多様に制御された状態で
作成することのできる方法である。
複数の原子を数Å〜数百Åの厚みの微細膜として層状に
積み重ねて人工周期構造を持つ薄膜である。ここでの数
Å〜数百Åの厚みの微細膜は単一原子からなるものでよ
いしまた酸化物、非晶合金のように複数原子からなるも
のでもよい、またおたがいに積層される該微細層は少な
くとも相異なる微細層からなるものであり、その積層順
は特に限定されるものではないが、一の微細層をＡ、他
の微細層をＢ、さらに他の微細層をＣ・・・としたと
き、膜厚方向に、ABABABABAB・・・、ACBACBACB・・
・、ABABCABABC・・・のように積層されたものが例示で
きる。このようすは、図−３にも例示してあり、本発明
は前記例示したような微細膜が一定の周期で繰り返し多
層に積層された人工格子膜あるいは組成変調膜をスパッ
タリングにより、比較的簡単な装置により、高速かつ経
済的に、精度よく制御された、多様に制御された状態で
作成することのできる方法である。
本発明における組成変調周期とは図−３に示したABAB・
・・の「AB」の−くりかえし単位をいうものであり、AB
ABCABABC・・・のときは「ABABC」の−くりかえし単位
をいう。本発明は該組成変調周期が200Å以下の人工格
子膜あるいは組成変調膜を作成する方法であり、該組成
変調周期が好ましくは150Å以下、さらに好ましくは100
Å以下の人工格子膜あるいは組成変調膜の作成に有効に
適応される方法である。そのくりかえし数は特に限定さ
れるものではないが10以上、好ましくは20以上である。
・・の「AB」の−くりかえし単位をいうものであり、AB
ABCABABC・・・のときは「ABABC」の−くりかえし単位
をいう。本発明は該組成変調周期が200Å以下の人工格
子膜あるいは組成変調膜を作成する方法であり、該組成
変調周期が好ましくは150Å以下、さらに好ましくは100
Å以下の人工格子膜あるいは組成変調膜の作成に有効に
適応される方法である。そのくりかえし数は特に限定さ
れるものではないが10以上、好ましくは20以上である。
かかる微細膜の積層された状態の多元薄膜の作成におい
ては従来のシャッター開閉法、基板回転法等の機械的制
御による方法による作成は困難であり、本発明の電気的
制御による、高速制御、精密制御によらなければならな
い。
ては従来のシャッター開閉法、基板回転法等の機械的制
御による方法による作成は困難であり、本発明の電気的
制御による、高速制御、精密制御によらなければならな
い。
本発明において、複数のターゲットを用いる場合、個々
のターゲットへの電圧あるいは電流の印加の制御は、周
波変調あるいは波形変調による制御印加が好ましく、さ
らには周波同期変調あるいは波形同期変調が好ましい。
これらの制御の具体例としては、方形波同期変調、正弦
波同期変調、三角波同期変調が挙げられ、これらの周期
同期変調の周期は200秒以下であり、好ましくは50秒以
下、さらに好ましくは30秒以下である。前記、同期変調
の意味は、複数個のターゲットへの制御印加が、該複数
個のターゲットの個々のターゲット相互の相関において
制御された条件で、個々のターゲットへの印加電圧ある
いは、印加電流が周波的に、あるいは波形状に制御印加
されていることである。
のターゲットへの電圧あるいは電流の印加の制御は、周
波変調あるいは波形変調による制御印加が好ましく、さ
らには周波同期変調あるいは波形同期変調が好ましい。
これらの制御の具体例としては、方形波同期変調、正弦
波同期変調、三角波同期変調が挙げられ、これらの周期
同期変調の周期は200秒以下であり、好ましくは50秒以
下、さらに好ましくは30秒以下である。前記、同期変調
の意味は、複数個のターゲットへの制御印加が、該複数
個のターゲットの個々のターゲット相互の相関において
制御された条件で、個々のターゲットへの印加電圧ある
いは、印加電流が周波的に、あるいは波形状に制御印加
されていることである。
具体例としてこれらの周波同期変調あるいは波形同期変
調の１例を図−２に示した。図−２においては、Ａ、Ｂ
の二つのターゲットを用い方形波同期変調による印加電
流の制御を示しており、実線はターゲットＡへの、破線
はターゲットＢへの印加電流を示し、Ａについては最初
に0.03Aの電流を7.5秒間印加し次いで7.5秒間0.8Aの電
流を印加する、Ｂについては最初の15秒間は0.03Aの電
流しか印加せず、Ａへの印加が0.03Aに低下したときの
7.5秒間にＢに0.8Aの電流を印加していることを示して
おり、以後、適当な回数、Ａへの印加とＢへの印加が、
0.03Aと0.8Aの値でたがいちがいになされることを繰り
返すことを示しているものである。本発明の適応される
スパッタリング方法は、従来公知のスパッタリング法の
いずれにも可能であるが、具体例としては、マグネトロ
ンスパッタリング方法、二極スパッタリング方法、多極
スパッタリング方法、直流電極スパッタリング方法、高
周波電極スパッタリング方法、物理的スパッタリング方
法、さらには反応を伴う反応性スパッタリング方法等が
挙げられる。本発明は反応性スパッタリングにおいて
は、単数ターゲットを用いることも可能であるが好まし
くは、物理的スパッタリング方法でかつ２種（２個）以
上のターゲットを用いて、個々のターゲットに周期的に
変調させて電圧あるいは電流を制御して印加する方法に
適応できる。
調の１例を図−２に示した。図−２においては、Ａ、Ｂ
の二つのターゲットを用い方形波同期変調による印加電
流の制御を示しており、実線はターゲットＡへの、破線
はターゲットＢへの印加電流を示し、Ａについては最初
に0.03Aの電流を7.5秒間印加し次いで7.5秒間0.8Aの電
流を印加する、Ｂについては最初の15秒間は0.03Aの電
流しか印加せず、Ａへの印加が0.03Aに低下したときの
7.5秒間にＢに0.8Aの電流を印加していることを示して
おり、以後、適当な回数、Ａへの印加とＢへの印加が、
0.03Aと0.8Aの値でたがいちがいになされることを繰り
返すことを示しているものである。本発明の適応される
スパッタリング方法は、従来公知のスパッタリング法の
いずれにも可能であるが、具体例としては、マグネトロ
ンスパッタリング方法、二極スパッタリング方法、多極
スパッタリング方法、直流電極スパッタリング方法、高
周波電極スパッタリング方法、物理的スパッタリング方
法、さらには反応を伴う反応性スパッタリング方法等が
挙げられる。本発明は反応性スパッタリングにおいて
は、単数ターゲットを用いることも可能であるが好まし
くは、物理的スパッタリング方法でかつ２種（２個）以
上のターゲットを用いて、個々のターゲットに周期的に
変調させて電圧あるいは電流を制御して印加する方法に
適応できる。
本発明のスパッタリング方法において用いられるターゲ
ットとしては、種々のターゲットが挙げられるが、無機
系のターゲット、好ましくは金属または金属系合金のタ
ーゲットであり、特に好ましくは、多元積層薄膜として
磁性を有する、Fe、Co、Ni、等の遷移金属、Pr、Nd、G
d、Ce、Dy、Tb、Smなどの希土類元素の１種からなるも
のまたはそれらの２種以上の合金である。
ットとしては、種々のターゲットが挙げられるが、無機
系のターゲット、好ましくは金属または金属系合金のタ
ーゲットであり、特に好ましくは、多元積層薄膜として
磁性を有する、Fe、Co、Ni、等の遷移金属、Pr、Nd、G
d、Ce、Dy、Tb、Smなどの希土類元素の１種からなるも
のまたはそれらの２種以上の合金である。
以下に実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるも
のではない。
のではない。
（実施例） ［実施例−１］ 図−１に示すような装置を用いて、ターゲットＡとして
Coを、ターゲットＢとしてCuを用い、雰囲気Arガス圧10
ミリトール、Arガス流量10SCC/M、ターゲットＡとター
ゲットＢの最短距離170mm、基板とターゲットの垂直距
離133mmで、図−２に示した方形波同期変調制御でＡに
は最低0.03A、最高0.8Aの電流を各7.5秒間、ターゲット
Ｂにも同様に、各々の最低電流と最高電流がたがいちが
いになるように印加した。全印加時間は、25.6分であ
る。基板上にできた多層膜は図−３にの模式図に示した
ような膜でありCoが微細膜一層として15Åの膜厚、Cuが
33.75Åの膜厚で交互に多層均一に積層されたもので全
体の多層膜厚は5000Aであった。小角Ｘ線回析を行った
ところCoの一層とCuの一層からなる組成変調周期が確認
できた。
Coを、ターゲットＢとしてCuを用い、雰囲気Arガス圧10
ミリトール、Arガス流量10SCC/M、ターゲットＡとター
ゲットＢの最短距離170mm、基板とターゲットの垂直距
離133mmで、図−２に示した方形波同期変調制御でＡに
は最低0.03A、最高0.8Aの電流を各7.5秒間、ターゲット
Ｂにも同様に、各々の最低電流と最高電流がたがいちが
いになるように印加した。全印加時間は、25.6分であ
る。基板上にできた多層膜は図−３にの模式図に示した
ような膜でありCoが微細膜一層として15Åの膜厚、Cuが
33.75Åの膜厚で交互に多層均一に積層されたもので全
体の多層膜厚は5000Aであった。小角Ｘ線回析を行った
ところCoの一層とCuの一層からなる組成変調周期が確認
できた。
さらにＸ線回析からCoの一層の結晶構造は常温安定相の
hcpではなく、高温安定相のfccであることが確認でき
た。Coの相がfccであるのは、Cuの相とエピタキシャル
成長をしたためと考えられる。
hcpではなく、高温安定相のfccであることが確認でき
た。Coの相がfccであるのは、Cuの相とエピタキシャル
成長をしたためと考えられる。
［実施例−2,3,比較例−１］ 実施例１と同様に、ターゲットＡとしてTbを、ターゲッ
トＢとしてFeを用いて実施した。結果を表−１に示す。
実施例−２、実施例−３、比較例−１とも、全薄膜にお
けるTbの比は20原子％にした。比較例−１は、TbFeの合
金単一ターゲットを用いた。
トＢとしてFeを用いて実施した。結果を表−１に示す。
実施例−２、実施例−３、比較例−１とも、全薄膜にお
けるTbの比は20原子％にした。比較例−１は、TbFeの合
金単一ターゲットを用いた。
本発明による実施例−２、実施例−３ともにTe微細薄膜
とFe微細薄膜が均一に多層積層されたものであることが
確認できた。比較例−１に比べて、共に保磁力Hcが大き
く、一軸磁気異方性Kuが大きく、高密度記録で、垂直磁
化の安定性の大きい磁性膜として優れた特性を有してい
ることがわかった。
とFe微細薄膜が均一に多層積層されたものであることが
確認できた。比較例−１に比べて、共に保磁力Hcが大き
く、一軸磁気異方性Kuが大きく、高密度記録で、垂直磁
化の安定性の大きい磁性膜として優れた特性を有してい
ることがわかった。
（発明の効果） スパッタリング法により複数の原子からなる多元薄膜を
作成するに際して、膜厚方向に組成変調周期を有する人
工格子膜、組成変調膜を作成し新規な機能の付与または
従来機能の増加、拡大するために、本発明のターゲット
の個々のターゲットに対しての電圧あるいは電流を周期
変調さすことがきわめてすぐれており、経済的に装置が
簡単で、均一な品質に優れた人工格子膜あるいは組成変
調膜が得られる。
作成するに際して、膜厚方向に組成変調周期を有する人
工格子膜、組成変調膜を作成し新規な機能の付与または
従来機能の増加、拡大するために、本発明のターゲット
の個々のターゲットに対しての電圧あるいは電流を周期
変調さすことがきわめてすぐれており、経済的に装置が
簡単で、均一な品質に優れた人工格子膜あるいは組成変
調膜が得られる。
図−１は本発明に用いられる装置の１例の図であり、図
−２には複数のターゲットでの個々のターゲットに印加
する電流の周期変調の１例を示したものであり、図−３
は本発明によって得られる膜の模式図である。
−２には複数のターゲットでの個々のターゲットに印加
する電流の周期変調の１例を示したものであり、図−３
は本発明によって得られる膜の模式図である。
Claims (3)
- 【請求項１】２種または３種以上の複数の種類の原子か
らなり、膜厚方向に200Å以下の組成変調周期を有する
人工格子膜あるいは組成変調膜を作成するスパッタリン
グ方法において、ターゲットに印加する電圧あるいは電
流を周期的に変調させることを特徴とするスパッタリン
グ方法。 - 【請求項２】ターゲットが２種または３種以上の複数で
ある特許請求の範囲第１項記載のスパッタリング方法。 - 【請求項３】ターゲットに印加する電圧あるいは電流を
周期的に変調させるときの周期が200秒以下である特許
請求の範囲第１項記載のスパッタリング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31331786A JPH0776418B2 (ja) | 1986-12-29 | 1986-12-29 | スパツタリング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31331786A JPH0776418B2 (ja) | 1986-12-29 | 1986-12-29 | スパツタリング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63169375A JPS63169375A (ja) | 1988-07-13 |
| JPH0776418B2 true JPH0776418B2 (ja) | 1995-08-16 |
Family
ID=18039773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31331786A Expired - Lifetime JPH0776418B2 (ja) | 1986-12-29 | 1986-12-29 | スパツタリング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0776418B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07102974B2 (ja) * | 1988-07-28 | 1995-11-08 | 松下電器産業株式会社 | 薄膜超電導体の製造方法 |
| JPH02101435A (ja) * | 1988-10-11 | 1990-04-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非線形光学材料およびその製造方法 |
| JP2502744B2 (ja) * | 1989-05-12 | 1996-05-29 | 松下電器産業株式会社 | 薄膜超電動体の製造方法 |
| JP2502743B2 (ja) * | 1989-05-12 | 1996-05-29 | 松下電器産業株式会社 | 薄膜超電導体の製造方法 |
-
1986
- 1986-12-29 JP JP31331786A patent/JPH0776418B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63169375A (ja) | 1988-07-13 |
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