JPH10183347A - 磁気抵抗ヘッド用成膜装置 - Google Patents
磁気抵抗ヘッド用成膜装置Info
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- JPH10183347A JPH10183347A JP34621896A JP34621896A JPH10183347A JP H10183347 A JPH10183347 A JP H10183347A JP 34621896 A JP34621896 A JP 34621896A JP 34621896 A JP34621896 A JP 34621896A JP H10183347 A JPH10183347 A JP H10183347A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/32—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying conductive, insulating or magnetic material on a magnetic film, specially adapted for a thin magnetic film
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Abstract
(57)【要約】
【課題】平坦で十数ｎｍ以下の極めて薄い膜を多層に形
成し且つ膜の界面がクリーンな磁気抵抗ヘッド用の多層
膜を誘導結合ＲＦプラズマ支援マグネトロンスパッタ装
置を使用して能率良く形成する装置を提供する 【解決手段】磁気抵抗ヘッド用基板を出し入れする大気
圧と１０-6Ｐａ台以下の高真空に変更自在のロードロッ
ク室と、該ロードロック室に真空搬送された基板にクリ
ーニングを施すエッチング装置を備えた１０-6Ｐａ台以
下の高真空の前処理室と、これらの室に真空搬送された
基板に多層の成膜を施す複数台のスパッタ装置を備えた
１０-7Ｐａ台以下の超高真空の真空成膜室とを有し、各
スパッタ装置を、誘導結合ＲＦプラズマ支援マグネトロ
ンスパッタ装置とし、各スパッタ装置の前方にシャッタ
ーを設け、真空成膜室内に、基板に一様な一定方向の磁
場を与える永久磁石と、基板を移動させるターンテーブ
ルを設けた
成し且つ膜の界面がクリーンな磁気抵抗ヘッド用の多層
膜を誘導結合ＲＦプラズマ支援マグネトロンスパッタ装
置を使用して能率良く形成する装置を提供する 【解決手段】磁気抵抗ヘッド用基板を出し入れする大気
圧と１０-6Ｐａ台以下の高真空に変更自在のロードロッ
ク室と、該ロードロック室に真空搬送された基板にクリ
ーニングを施すエッチング装置を備えた１０-6Ｐａ台以
下の高真空の前処理室と、これらの室に真空搬送された
基板に多層の成膜を施す複数台のスパッタ装置を備えた
１０-7Ｐａ台以下の超高真空の真空成膜室とを有し、各
スパッタ装置を、誘導結合ＲＦプラズマ支援マグネトロ
ンスパッタ装置とし、各スパッタ装置の前方にシャッタ
ーを設け、真空成膜室内に、基板に一様な一定方向の磁
場を与える永久磁石と、基板を移動させるターンテーブ
ルを設けた
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果（Ma
gneto-Resistance Effect）を利用して磁気記録の再生
を行う磁気抵抗ヘッドの製作に適した成膜装置に関す
る。
gneto-Resistance Effect）を利用して磁気記録の再生
を行う磁気抵抗ヘッドの製作に適した成膜装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近時、この種の磁気抵抗ヘッド（Magnet
o-Resistance Head）は、強磁性膜と非磁性膜を重層し
て磁気抵抗効果を得るもので、再生出力が記録ディスク
の周速に依存しないことやコイルによる共振周波数の制
限がないこと、インピーダンスノイズを低減できること
などの理由で高密度記録された磁気記録の再生手段とし
て有利であるとして研究開発が行われている。この磁気
抵抗ヘッドの種類と構造は様々であり、例えばシールド
型の磁気抵抗ヘッドとして図１に示す膜構成を備えたも
のが知られている。同図の符号ａはＡｌＴｉＣ等の耐摩
耗性・低熱膨張性の基板、ｂはＦｅＳｉＡｌなどの下部
シールド層、ｃはＡｌ2Ｏ3などの下部ギャップ層、ｄは
Ｃｏ系合金やＦｅ3Ｏ4などの強磁性体のハードバイアス
層、ｅはＮｉＦｅ系合金やＣｏ系アモルファスなどの強
磁性体のＳＡＬ（Soft AdjacentLayer）層、ｆはＴ
ａ、Ｃｕなどの磁気分離層、ｇはＮｉＦｅなどのＭＲス
トライプ（強磁性薄膜）、ｈはＣｕ、Ａｕ、Ｗなどの電
極、ｉはＡｌ2Ｏ3などの上部ギャップ層、ｊはＮｉＦｅ
などの上部シールド層である。ＭＲストライプ層ｇは磁
気抵抗効果により記録媒体からの信号磁界を電圧に変換
し、磁気分離層ｆはＭＲストライプ層ｇとＳＡＬ層ｅの
磁気的分離を行い、ＳＡＬ層ｅはＭＲストライプ層ｇに
横バイアスを印加し、ハードバイアス層ｄはＳＡＬ層ｅ
を磁化させるためのものである。
o-Resistance Head）は、強磁性膜と非磁性膜を重層し
て磁気抵抗効果を得るもので、再生出力が記録ディスク
の周速に依存しないことやコイルによる共振周波数の制
限がないこと、インピーダンスノイズを低減できること
などの理由で高密度記録された磁気記録の再生手段とし
て有利であるとして研究開発が行われている。この磁気
抵抗ヘッドの種類と構造は様々であり、例えばシールド
型の磁気抵抗ヘッドとして図１に示す膜構成を備えたも
のが知られている。同図の符号ａはＡｌＴｉＣ等の耐摩
耗性・低熱膨張性の基板、ｂはＦｅＳｉＡｌなどの下部
シールド層、ｃはＡｌ2Ｏ3などの下部ギャップ層、ｄは
Ｃｏ系合金やＦｅ3Ｏ4などの強磁性体のハードバイアス
層、ｅはＮｉＦｅ系合金やＣｏ系アモルファスなどの強
磁性体のＳＡＬ（Soft AdjacentLayer）層、ｆはＴ
ａ、Ｃｕなどの磁気分離層、ｇはＮｉＦｅなどのＭＲス
トライプ（強磁性薄膜）、ｈはＣｕ、Ａｕ、Ｗなどの電
極、ｉはＡｌ2Ｏ3などの上部ギャップ層、ｊはＮｉＦｅ
などの上部シールド層である。ＭＲストライプ層ｇは磁
気抵抗効果により記録媒体からの信号磁界を電圧に変換
し、磁気分離層ｆはＭＲストライプ層ｇとＳＡＬ層ｅの
磁気的分離を行い、ＳＡＬ層ｅはＭＲストライプ層ｇに
横バイアスを印加し、ハードバイアス層ｄはＳＡＬ層ｅ
を磁化させるためのものである。
【０００３】また、記録媒体には超高密度で磁気記録す
ることが好ましく、これに記録された例えば１〜２０Ｇ
bit／in2或いはそれ以上の超高密度の磁気記録を良好に
再生するために、ＭＲストライプ層ｇを構成する強磁性
薄膜を磁区が１つの単磁区構造とし、これにＣｕなどの
非磁性の磁気分離層、Ｃｏの磁性層、ＦｅＭｎなどの反
強磁性層を２〜３層重層してスピンバルブ磁気抵抗膜と
したものや、単磁区構造のＭＲストライプ層ｇに、Ｃｕ
の磁気分離層とＦｅの磁性層及びＮｉの反強磁性層のセ
ットから成る層を交互に例えば８回積層してジャイアン
ト磁気抵抗膜などの磁性多層膜とすることが提案されて
いる。
ることが好ましく、これに記録された例えば１〜２０Ｇ
bit／in2或いはそれ以上の超高密度の磁気記録を良好に
再生するために、ＭＲストライプ層ｇを構成する強磁性
薄膜を磁区が１つの単磁区構造とし、これにＣｕなどの
非磁性の磁気分離層、Ｃｏの磁性層、ＦｅＭｎなどの反
強磁性層を２〜３層重層してスピンバルブ磁気抵抗膜と
したものや、単磁区構造のＭＲストライプ層ｇに、Ｃｕ
の磁気分離層とＦｅの磁性層及びＮｉの反強磁性層のセ
ットから成る層を交互に例えば８回積層してジャイアン
ト磁気抵抗膜などの磁性多層膜とすることが提案されて
いる。
【０００４】こうした多層膜の成膜にはイオンビームス
パッタ装置が使用されているが、生産性が悪い。一方、
出願人は、図２に示したようなプレーナマグネトロンカ
ソードｋの上方にＲＦ誘導放電用コイルｌを設けた構成
の超高真空にてスパッタを行える誘導結合ＲＦプラズマ
支援マグネトロンスパッタ装置（ヘリコンスパッタ装
置）を開発しており、この装置を使用しても磁気抵抗ヘ
ッドの多層膜を形成できることが実験で判明した。
パッタ装置が使用されているが、生産性が悪い。一方、
出願人は、図２に示したようなプレーナマグネトロンカ
ソードｋの上方にＲＦ誘導放電用コイルｌを設けた構成
の超高真空にてスパッタを行える誘導結合ＲＦプラズマ
支援マグネトロンスパッタ装置（ヘリコンスパッタ装
置）を開発しており、この装置を使用しても磁気抵抗ヘ
ッドの多層膜を形成できることが実験で判明した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記したような磁性多
層膜の磁気抵抗ヘッドを製作するには、膜の界面がクリ
ーンで0.4〜11ｎｍ程度の極めて薄く平坦な磁性膜や磁
気分離層を多層に形成する必要がある。例えば、シリコ
ン基板上に5.0ｎｍの厚さでＦｅ膜を形成し、その上に
或厚さのＣｕの磁気分離層と１ｎｍの厚さのＮｉＦｅの
層を交互に２０回積層して磁性多層膜（ジャイアント磁
気抵抗膜）を形成した場合、この膜の磁気抵抗値（ＭＲ
比：Magnetoresistance Retio）は、図３に示すよう
に、１０Å程度のＣｕの磁気分離層の厚さの変化で大幅
に変化してしまう。磁気分離層を１ｎｍの均一な厚さで
形成することは容易でない。図３の２．１ｎｍ付近の第
２次ピークはＭＲ値は低いが、磁界の変化に対する感度
が良いため実用向きとされている。能率良く平坦で界面
のクリーンな２．１ｎｍのＣｕ膜や１０ｎｍ程度の磁性
膜を多層に形成するには、精密な膜厚制御と極めてクリ
ーンな雰囲気が必要になり、従来のイオンビームスパッ
タリング装置では生産性が悪く、また、誘導結合ＲＦプ
ラズマ支援マグネトロンスパッタ装置（ヘリコンスパッ
タ装置）を使用しての具体的なこの種の多層膜の量産装
置はまだ開発されていない。
層膜の磁気抵抗ヘッドを製作するには、膜の界面がクリ
ーンで0.4〜11ｎｍ程度の極めて薄く平坦な磁性膜や磁
気分離層を多層に形成する必要がある。例えば、シリコ
ン基板上に5.0ｎｍの厚さでＦｅ膜を形成し、その上に
或厚さのＣｕの磁気分離層と１ｎｍの厚さのＮｉＦｅの
層を交互に２０回積層して磁性多層膜（ジャイアント磁
気抵抗膜）を形成した場合、この膜の磁気抵抗値（ＭＲ
比：Magnetoresistance Retio）は、図３に示すよう
に、１０Å程度のＣｕの磁気分離層の厚さの変化で大幅
に変化してしまう。磁気分離層を１ｎｍの均一な厚さで
形成することは容易でない。図３の２．１ｎｍ付近の第
２次ピークはＭＲ値は低いが、磁界の変化に対する感度
が良いため実用向きとされている。能率良く平坦で界面
のクリーンな２．１ｎｍのＣｕ膜や１０ｎｍ程度の磁性
膜を多層に形成するには、精密な膜厚制御と極めてクリ
ーンな雰囲気が必要になり、従来のイオンビームスパッ
タリング装置では生産性が悪く、また、誘導結合ＲＦプ
ラズマ支援マグネトロンスパッタ装置（ヘリコンスパッ
タ装置）を使用しての具体的なこの種の多層膜の量産装
置はまだ開発されていない。
【０００６】また、磁気抵抗ヘッドは、直径５インチ程
度の基板に必要な磁性層を形成したのち、該基板を所定
の寸法にカットすることにより多数個製作されるが、磁
性層の磁化の向きが各基板に於いて略一定方向でないと
ＭＲストライプ層の電気抵抗値が一定せず、均質な磁気
抵抗ヘッドが得られない。
度の基板に必要な磁性層を形成したのち、該基板を所定
の寸法にカットすることにより多数個製作されるが、磁
性層の磁化の向きが各基板に於いて略一定方向でないと
ＭＲストライプ層の電気抵抗値が一定せず、均質な磁気
抵抗ヘッドが得られない。
【０００７】本発明は、平坦で十数ｎｍ以下の極めて薄
い膜を多層に形成し且つ膜の界面がクリーンな磁気抵抗
ヘッド用の多層膜を誘導結合ＲＦプラズマ支援マグネト
ロンスパッタ装置を使用して能率良く形成する装置を提
供することを目的とするものである。
い膜を多層に形成し且つ膜の界面がクリーンな磁気抵抗
ヘッド用の多層膜を誘導結合ＲＦプラズマ支援マグネト
ロンスパッタ装置を使用して能率良く形成する装置を提
供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明では、磁気抵抗ヘ
ッド用基板を大気中との間で出し入れする大気圧と１０
-6Ｐａ台以下の高真空に変更自在のロードロック室と、
該ロードロック室に気密の基板搬送路を介して接続され
且つ搬入された該基板にクリーニングを施すエッチング
装置を備えた１０-6Ｐａ台以下の高真空に排気される前
処理室と、該前処理室及びロードロック室に気密の基板
搬送路を介して接続され且つ内部に搬入された該基板に
多層の成膜を施す複数台のスパッタ装置を備えた１０-7
Ｐａ台以下の超高真空に排気される真空成膜室とを有
し、各スパッタ装置を、ターゲットの背面に設けた磁石
と該ターゲット上にＲＦ誘導放電用コイルを備えた誘導
結合ＲＦプラズマ支援マグネトロンスパッタ装置とし、
各スパッタ装置の前方にシャッターを設け、該真空成膜
室内に、該基板の表面に一様な一定方向の磁場を与える
永久磁石と、該基板を各ターゲットと対向する位置へ順
次に移動させるターンテーブルを設けることにより、上
記の目的を達成するようにした。
ッド用基板を大気中との間で出し入れする大気圧と１０
-6Ｐａ台以下の高真空に変更自在のロードロック室と、
該ロードロック室に気密の基板搬送路を介して接続され
且つ搬入された該基板にクリーニングを施すエッチング
装置を備えた１０-6Ｐａ台以下の高真空に排気される前
処理室と、該前処理室及びロードロック室に気密の基板
搬送路を介して接続され且つ内部に搬入された該基板に
多層の成膜を施す複数台のスパッタ装置を備えた１０-7
Ｐａ台以下の超高真空に排気される真空成膜室とを有
し、各スパッタ装置を、ターゲットの背面に設けた磁石
と該ターゲット上にＲＦ誘導放電用コイルを備えた誘導
結合ＲＦプラズマ支援マグネトロンスパッタ装置とし、
各スパッタ装置の前方にシャッターを設け、該真空成膜
室内に、該基板の表面に一様な一定方向の磁場を与える
永久磁石と、該基板を各ターゲットと対向する位置へ順
次に移動させるターンテーブルを設けることにより、上
記の目的を達成するようにした。
【０００９】上記の目的は、該エッチング装置を電子サ
イクロトロン共鳴型イオン源を備えたイオンビームエッ
チング装置とし、該誘導結合ＲＦプラズマ支援マグネト
ロンスパッタ装置に、該ターゲットのスパッタ面と対向
する位置に透孔を有し、該ターゲットの側面及び該ＲＦ
誘導放電用コイルの外側面を覆う金属製カバーを設け、
該真空成膜室の下方に間隔を存して誘導結合ＲＦプラズ
マ支援マグネトロンスパッタ装置を配置し、該真空成膜
室の上方に該ターンテーブルを設け、該間隔に仕切壁を
設け、更には該真空成膜室の真空排気系に極低温のトラ
ップを介してターボ分子ポンプを設けることにより、一
層適切に達成できる。
イクロトロン共鳴型イオン源を備えたイオンビームエッ
チング装置とし、該誘導結合ＲＦプラズマ支援マグネト
ロンスパッタ装置に、該ターゲットのスパッタ面と対向
する位置に透孔を有し、該ターゲットの側面及び該ＲＦ
誘導放電用コイルの外側面を覆う金属製カバーを設け、
該真空成膜室の下方に間隔を存して誘導結合ＲＦプラズ
マ支援マグネトロンスパッタ装置を配置し、該真空成膜
室の上方に該ターンテーブルを設け、該間隔に仕切壁を
設け、更には該真空成膜室の真空排気系に極低温のトラ
ップを介してターボ分子ポンプを設けることにより、一
層適切に達成できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】図面に基づき本発明の実施の形態
を説明すると、図４及び図５に於いて、符号１は多数枚
の熱酸化膜付シリコンウエハやＡｌＴｉＣ等の基板２を
外部の大気中との間で出し入れする気密のロードロック
室、３は該基板２にクリーニングを施すエッチング装置
４を備えた前処理室、５は複数台のスパッタ装置６を備
えて該基板２に多層の成膜を施す１０-7Ｐａ台以下の超
高真空に排気される真空成膜室を示し、同図の例では該
真空成膜室５を４室設けるようにした。これらの室は、
高真空に排気される搬送室７の周囲に配置され、ゲート
バルブ２０を備えた基板搬送路及び該搬送室７を介して
該基板を搬送すべく互いに連通される。
を説明すると、図４及び図５に於いて、符号１は多数枚
の熱酸化膜付シリコンウエハやＡｌＴｉＣ等の基板２を
外部の大気中との間で出し入れする気密のロードロック
室、３は該基板２にクリーニングを施すエッチング装置
４を備えた前処理室、５は複数台のスパッタ装置６を備
えて該基板２に多層の成膜を施す１０-7Ｐａ台以下の超
高真空に排気される真空成膜室を示し、同図の例では該
真空成膜室５を４室設けるようにした。これらの室は、
高真空に排気される搬送室７の周囲に配置され、ゲート
バルブ２０を備えた基板搬送路及び該搬送室７を介して
該基板を搬送すべく互いに連通される。
【００１１】該ロードロック室１はクライオポンプ又は
ターボ分子ポンプ８を備えた排気系９により１０-6Ｐａ
台以下の高真空に排気され、これに続く搬送室７はチタ
ンゲッタとイオンポンプの組合せからなる排気系若しく
はターボ分子ポンプ１０を備えた排気系１１により１０
-7Ｐａ台以下の超高真空に排気される。また、前処理室
３はターボ分子ポンプ１２とクライオポンプ１３を備え
た排気系１４により１０-6Ｐａ台以下の高真空に排気さ
れ、各真空成膜室５は液体ヘリウムで極低温に冷却され
たトラップ１５を介してターボ分子ポンプ１６で排気す
る排気系１７により１０-7Ｐａ台以下の超高真空に迅速
に排気されるようにした。
ターボ分子ポンプ８を備えた排気系９により１０-6Ｐａ
台以下の高真空に排気され、これに続く搬送室７はチタ
ンゲッタとイオンポンプの組合せからなる排気系若しく
はターボ分子ポンプ１０を備えた排気系１１により１０
-7Ｐａ台以下の超高真空に排気される。また、前処理室
３はターボ分子ポンプ１２とクライオポンプ１３を備え
た排気系１４により１０-6Ｐａ台以下の高真空に排気さ
れ、各真空成膜室５は液体ヘリウムで極低温に冷却され
たトラップ１５を介してターボ分子ポンプ１６で排気す
る排気系１７により１０-7Ｐａ台以下の超高真空に迅速
に排気されるようにした。
【００１２】該ロードロック室１には、基板２が載置さ
れる多段のトレイを備えたカセットケース１８が昇降テ
ーブル２２により昇降自在に設けられ、基板２は、該カ
セットケース１８のトレイ間に搬送室７から延び込む伸
縮昇降及び旋回自在の搬送腕１９に載せられて前処理室
３へ或いは真空成膜室５へ搬送される。真空成膜室５に
於いて成膜の完了した基板２は、該搬送腕１９によりロ
ードロック室１のカセットケース１８に戻される。図示
の搬送腕１９には、フロッグレッグタイプのものを使用
したが、磁気浮上型等のロボット搬送装置を使用するこ
とも可能である。
れる多段のトレイを備えたカセットケース１８が昇降テ
ーブル２２により昇降自在に設けられ、基板２は、該カ
セットケース１８のトレイ間に搬送室７から延び込む伸
縮昇降及び旋回自在の搬送腕１９に載せられて前処理室
３へ或いは真空成膜室５へ搬送される。真空成膜室５に
於いて成膜の完了した基板２は、該搬送腕１９によりロ
ードロック室１のカセットケース１８に戻される。図示
の搬送腕１９には、フロッグレッグタイプのものを使用
したが、磁気浮上型等のロボット搬送装置を使用するこ
とも可能である。
【００１３】該前処理室３には、図６に示すような８イ
ンチ程度の比較的大口径の電子サイクロトロン共鳴型イ
オン源２１或いはカウフマン型イオン源等のイオンビー
ムの直進性の比較的良好なイオン源を備えたイオンビー
ムエッチング装置４を設け、該搬送室７から搬入されて
該エッチング装置４と対向する位置に適当な保持装置
（図示してない）により保持された基板２に該イオンビ
ームを照射し、成膜面のクリーニングを行う。該電子サ
イクロトロン共鳴型イオン源２１は図６のような公知の
構造のもので、周囲の電磁石２３により電子サイクロト
ロン共鳴磁場が形成された放電室２４へマイクロ波導入
管２５を介してマイクロ波を導入し、該放電室２４へガ
ス導入管２６から導入した例えばＡｒとＯ2の混合ガス
を放電させ、これにより生じるイオンを引出電極２７に
より引き出し、対向位置の基板２にイオンエッチングに
よるクリーニングと必要な微細加工とを施す。
ンチ程度の比較的大口径の電子サイクロトロン共鳴型イ
オン源２１或いはカウフマン型イオン源等のイオンビー
ムの直進性の比較的良好なイオン源を備えたイオンビー
ムエッチング装置４を設け、該搬送室７から搬入されて
該エッチング装置４と対向する位置に適当な保持装置
（図示してない）により保持された基板２に該イオンビ
ームを照射し、成膜面のクリーニングを行う。該電子サ
イクロトロン共鳴型イオン源２１は図６のような公知の
構造のもので、周囲の電磁石２３により電子サイクロト
ロン共鳴磁場が形成された放電室２４へマイクロ波導入
管２５を介してマイクロ波を導入し、該放電室２４へガ
ス導入管２６から導入した例えばＡｒとＯ2の混合ガス
を放電させ、これにより生じるイオンを引出電極２７に
より引き出し、対向位置の基板２にイオンエッチングに
よるクリーニングと必要な微細加工とを施す。
【００１４】各真空成膜室５の構成の詳細は図７乃至図
１０に示す如くであり、下方が仕切壁６２で４つに区画
された略円形の真空成膜室５の側面にＡｒのスパッタガ
スを導入するガス導入口６０と排気口６１を設け、該排
気口６１に１５Ｋ程度の極低温のトラップ１５を備えた
排気系１７を接続し、該室５の仕切壁６２の区画部の下
面に等間隔を存してスパッタ面を上向きとした４基の誘
導結合ＲＦプラズマ支援マグネトロンスパッタ装置２８
をベローズ３５を備えた上下動装置２９により昇降自在
に設け、各スパッタ装置２８のスパッタ面の上方に回転
軸３０により旋回されて開閉するシャッター３１を介し
て４枚の基板２を載せて上下動と旋回自在の円盤状のタ
ーンテーブル３２が設けられる。また、幾つかのスパッ
タ装置２８の上方に、そこに位置する基板２へ成膜中に
一定方向の磁場を与えるための永久磁石４５、４６を昇
降装置４７により昇降自在に設けるようにした。該シャ
ッター３１も該上下動装置２９により昇降される回転軸
３０により昇降される。
１０に示す如くであり、下方が仕切壁６２で４つに区画
された略円形の真空成膜室５の側面にＡｒのスパッタガ
スを導入するガス導入口６０と排気口６１を設け、該排
気口６１に１５Ｋ程度の極低温のトラップ１５を備えた
排気系１７を接続し、該室５の仕切壁６２の区画部の下
面に等間隔を存してスパッタ面を上向きとした４基の誘
導結合ＲＦプラズマ支援マグネトロンスパッタ装置２８
をベローズ３５を備えた上下動装置２９により昇降自在
に設け、各スパッタ装置２８のスパッタ面の上方に回転
軸３０により旋回されて開閉するシャッター３１を介し
て４枚の基板２を載せて上下動と旋回自在の円盤状のタ
ーンテーブル３２が設けられる。また、幾つかのスパッ
タ装置２８の上方に、そこに位置する基板２へ成膜中に
一定方向の磁場を与えるための永久磁石４５、４６を昇
降装置４７により昇降自在に設けるようにした。該シャ
ッター３１も該上下動装置２９により昇降される回転軸
３０により昇降される。
【００１５】該誘導結合ＲＦプラズマ支援マグネトロン
スパッタ装置２８は、図１１及び図１２に示したよう
に、フランジ４０から延びる筒状のケース４１の上端部
内に、バッキングプレート３３の前面に取り付けた磁性
体或いは非磁性体のターゲット３４と、該バッキングプ
レート３３の背面に設けた磁石３６と、該ターゲット３
４の周囲を囲むアースシールド３７を備えたカソード電
極３８の上方に、ＲＦ誘導コイル３９を設けて構成し
た。該カソード電極３８の周囲から前面にかけて、円形
開口４３を有する内面処理した円筒形の金属製カバー４
４を取り付けてスパッタ粒子の拡散を防ぎ、該カソード
電極３８を冷却水パイプ６３に循環させた冷却水により
冷却するようにした。該カソード電極３８に電極ロッド
４２を介して直流或いは高周波電流を投入し、ＲＦ誘導
コイル３９にＲＦ電流を投入すると、該ターゲット３４
の前面に磁石３６の磁界により拘束されたプラズマが発
生し、該プラズマ中のイオンがターゲット３４をスパッ
タし、そのスパッタされた粒子がＲＦ誘導コイル３９の
電界によりイオン化されて対向位置のターンテーブル３
２の基板２に向けて飛翔し、基板２の表面に薄膜を形成
する。隣り合うカソード電極３８のターゲット３４の種
類を異ならせておくことで、１つの基板２が各カソード
電極３８上を巡回したとき、該基板２上に異なる材料の
４層の膜を形成できる。尚、ターゲット３４の直径は、
基板２のそれよりも小さなものが使用される。
スパッタ装置２８は、図１１及び図１２に示したよう
に、フランジ４０から延びる筒状のケース４１の上端部
内に、バッキングプレート３３の前面に取り付けた磁性
体或いは非磁性体のターゲット３４と、該バッキングプ
レート３３の背面に設けた磁石３６と、該ターゲット３
４の周囲を囲むアースシールド３７を備えたカソード電
極３８の上方に、ＲＦ誘導コイル３９を設けて構成し
た。該カソード電極３８の周囲から前面にかけて、円形
開口４３を有する内面処理した円筒形の金属製カバー４
４を取り付けてスパッタ粒子の拡散を防ぎ、該カソード
電極３８を冷却水パイプ６３に循環させた冷却水により
冷却するようにした。該カソード電極３８に電極ロッド
４２を介して直流或いは高周波電流を投入し、ＲＦ誘導
コイル３９にＲＦ電流を投入すると、該ターゲット３４
の前面に磁石３６の磁界により拘束されたプラズマが発
生し、該プラズマ中のイオンがターゲット３４をスパッ
タし、そのスパッタされた粒子がＲＦ誘導コイル３９の
電界によりイオン化されて対向位置のターンテーブル３
２の基板２に向けて飛翔し、基板２の表面に薄膜を形成
する。隣り合うカソード電極３８のターゲット３４の種
類を異ならせておくことで、１つの基板２が各カソード
電極３８上を巡回したとき、該基板２上に異なる材料の
４層の膜を形成できる。尚、ターゲット３４の直径は、
基板２のそれよりも小さなものが使用される。
【００１６】該ターンテーブル３２は、図９、図１３に
示したように、例えば４枚の基板２を載置するための周
縁から切り込んだ略円形の透孔４８を４個備えたテーブ
ルにて構成され、該透孔４８の周囲には基板２を安定に
載置するための段部４９を形成し、該真空成膜室５を介
して外部へ導出した該テーブル３２の昇降回転軸５０を
外部の昇降装置５１と回転装置５２により上下動と旋回
するようにした。この上下動は搬送室７の搬送腕１９と
の間で基板２を受け渡すために行われ、該搬送腕１９か
ら基板２を受け取るときには、該テーブル３２は予め下
降位置に待機したのち上昇して基板２を受け取り、搬送
腕１９が退去する。この逆作動で該テーブル３２上の基
板２が搬送腕１９に渡される。
示したように、例えば４枚の基板２を載置するための周
縁から切り込んだ略円形の透孔４８を４個備えたテーブ
ルにて構成され、該透孔４８の周囲には基板２を安定に
載置するための段部４９を形成し、該真空成膜室５を介
して外部へ導出した該テーブル３２の昇降回転軸５０を
外部の昇降装置５１と回転装置５２により上下動と旋回
するようにした。この上下動は搬送室７の搬送腕１９と
の間で基板２を受け渡すために行われ、該搬送腕１９か
ら基板２を受け取るときには、該テーブル３２は予め下
降位置に待機したのち上昇して基板２を受け取り、搬送
腕１９が退去する。この逆作動で該テーブル３２上の基
板２が搬送腕１９に渡される。
【００１７】該ターンテーブル３２上の基板２に磁性体
のターゲット３４により磁性膜を成膜するとき、その成
膜中に基板２の成膜面とは反対側に１対の長手の永久磁
石４５、４６を位置させ、該成膜面に例えば１００エル
ステッドの一様な強さの一定方向の磁界を与え、成膜さ
れた磁性膜に磁気抵抗ヘッドとしての磁気抵抗効果を得
るための一定の磁化の向きを与えるようにした。該永久
磁石４５、４６は板状のホルダ５３に取り付けられ、こ
れを外部の昇降装置４７により昇降される昇降軸５５で
ターンテーブル３２の昇降を妨げないように昇降させ
た。磁気抵抗ヘッドの基板２に複数の磁性層を形成する
場合、磁性層を成膜する各カソード電極３８に対向させ
て該永久磁石４５、４６を設けたホルダ５３を設け、各
磁性層の磁化の向きを一定にするため基板２に対して一
定の位置関係で永久磁石４５、４６が位置するようにし
た。尚、基板２の周縁の一部には、図１５に見られるよ
うに直線にカットされたオリエンテーションフラット５
６が形成されており、ターンテーブル３２の透孔４８に
対して基板２を一定方向に載置するため、図１４のよう
に、搬送腕１９の先端部に、該オリエンテーションフラ
ット５６面に沿う直線状の係止縁１９ａと、該基板２の
最短径に相当する長さのヘラ状の平坦面１９ｂと、該搬
送腕１９の根部側に基板の円弧に沿った円弧状の係止縁
１９ｃを形成し、該係止縁１９ａの頂部から該平坦面１
９ｂに続く下り斜面１９ｄを形成した。これにより、該
基板２を該搬送腕１９に載せるとき、図１５、図１６に
示すように、該基板２の端縁が斜面１９ｄを滑ってオリ
エンテーションフラット５６が係止縁１９ａに沿い、該
基板２の角度方向が該搬送腕１９上で一定方向に設定さ
れる。従って、該ターンテーブル３２上には一定方向に
セットして基板２を該搬送腕１９から載置することがで
き、磁性層を形成するときの該永久磁石４５、４６の位
置さえ一定にすれば、多数枚の基板２に磁化の向きが揃
った磁性層を形成できるから、成膜を終えて基板２を一
様にカットすることで磁化の向きが揃った均質な磁気抵
抗ヘッドを多数製作できる。
のターゲット３４により磁性膜を成膜するとき、その成
膜中に基板２の成膜面とは反対側に１対の長手の永久磁
石４５、４６を位置させ、該成膜面に例えば１００エル
ステッドの一様な強さの一定方向の磁界を与え、成膜さ
れた磁性膜に磁気抵抗ヘッドとしての磁気抵抗効果を得
るための一定の磁化の向きを与えるようにした。該永久
磁石４５、４６は板状のホルダ５３に取り付けられ、こ
れを外部の昇降装置４７により昇降される昇降軸５５で
ターンテーブル３２の昇降を妨げないように昇降させ
た。磁気抵抗ヘッドの基板２に複数の磁性層を形成する
場合、磁性層を成膜する各カソード電極３８に対向させ
て該永久磁石４５、４６を設けたホルダ５３を設け、各
磁性層の磁化の向きを一定にするため基板２に対して一
定の位置関係で永久磁石４５、４６が位置するようにし
た。尚、基板２の周縁の一部には、図１５に見られるよ
うに直線にカットされたオリエンテーションフラット５
６が形成されており、ターンテーブル３２の透孔４８に
対して基板２を一定方向に載置するため、図１４のよう
に、搬送腕１９の先端部に、該オリエンテーションフラ
ット５６面に沿う直線状の係止縁１９ａと、該基板２の
最短径に相当する長さのヘラ状の平坦面１９ｂと、該搬
送腕１９の根部側に基板の円弧に沿った円弧状の係止縁
１９ｃを形成し、該係止縁１９ａの頂部から該平坦面１
９ｂに続く下り斜面１９ｄを形成した。これにより、該
基板２を該搬送腕１９に載せるとき、図１５、図１６に
示すように、該基板２の端縁が斜面１９ｄを滑ってオリ
エンテーションフラット５６が係止縁１９ａに沿い、該
基板２の角度方向が該搬送腕１９上で一定方向に設定さ
れる。従って、該ターンテーブル３２上には一定方向に
セットして基板２を該搬送腕１９から載置することがで
き、磁性層を形成するときの該永久磁石４５、４６の位
置さえ一定にすれば、多数枚の基板２に磁化の向きが揃
った磁性層を形成できるから、成膜を終えて基板２を一
様にカットすることで磁化の向きが揃った均質な磁気抵
抗ヘッドを多数製作できる。
【００１８】以上の構成の装置により例えば直径６イン
チの熱酸化膜付シリコンウエハの基板２に磁気抵抗ヘッ
ド用の図１７の膜構成の成膜を行う場合の作動を説明す
ると次の通りである。この膜の上部構成は厚さ２０．９
ÅのＣｕと１８ÅのＮｉＦｅ（パーマロイ）のセットを
８回積層したものである。
チの熱酸化膜付シリコンウエハの基板２に磁気抵抗ヘッ
ド用の図１７の膜構成の成膜を行う場合の作動を説明す
ると次の通りである。この膜の上部構成は厚さ２０．９
ÅのＣｕと１８ÅのＮｉＦｅ（パーマロイ）のセットを
８回積層したものである。
【００１９】１６枚の基板２を収容したカセットケース
をロードロック室１に収め、該室１内を排気系９により
１０-6Ｐａ台以下の高真空にまで排気し、同時に搬送室
７を排気系１１により１０-7Ｐａ台の超高真空に排気
し、前処理室３を排気系１４により１０-6Ｐａ台以下の
高真空に排気する。これにより基板２に付着した水分や
ガス成分が排除される。続いてロードロック室１の仕切
バルブを開き、搬送室７内の搬送装置の搬送腕１９を該
ロードロック室１に進入させてこれでカセットケースか
ら１枚の基板２を取り出し、前処理室３の仕切バルブを
開いてその内部の図示してない保持装置上に置く。そし
て、該前処理室３を密閉し、３％の酸素ガスを混入した
Ａｒガスを導入して圧力を例えば１０-2Ｐａ台程度に調
整したのち３００Ｖの加速電圧を与えてイオンビームエ
ッチング装置２２を作動させ、該基板２の下面の成膜面
をエッチングしてクリーニングし、必要な場合、導電部
等を０．３μｍ程度の幅でエッチングする。この例での
エッチング時間は３０分で、エッチングレートは１００
Å／ｍｉｎ、一様性は±５％である。この前処理により
基板２の成膜面が完全にクリーニングされる。尚、導入
ガスはＡｒガスのみ或いは他の希ガスでもよい。
をロードロック室１に収め、該室１内を排気系９により
１０-6Ｐａ台以下の高真空にまで排気し、同時に搬送室
７を排気系１１により１０-7Ｐａ台の超高真空に排気
し、前処理室３を排気系１４により１０-6Ｐａ台以下の
高真空に排気する。これにより基板２に付着した水分や
ガス成分が排除される。続いてロードロック室１の仕切
バルブを開き、搬送室７内の搬送装置の搬送腕１９を該
ロードロック室１に進入させてこれでカセットケースか
ら１枚の基板２を取り出し、前処理室３の仕切バルブを
開いてその内部の図示してない保持装置上に置く。そし
て、該前処理室３を密閉し、３％の酸素ガスを混入した
Ａｒガスを導入して圧力を例えば１０-2Ｐａ台程度に調
整したのち３００Ｖの加速電圧を与えてイオンビームエ
ッチング装置２２を作動させ、該基板２の下面の成膜面
をエッチングしてクリーニングし、必要な場合、導電部
等を０．３μｍ程度の幅でエッチングする。この例での
エッチング時間は３０分で、エッチングレートは１００
Å／ｍｉｎ、一様性は±５％である。この前処理により
基板２の成膜面が完全にクリーニングされる。尚、導入
ガスはＡｒガスのみ或いは他の希ガスでもよい。
【００２０】前処理が終わると、１０-7Ｐａ台まで再排
気し、仕切バルブが開かれ、搬送腕１９が基板２を取り
出し、排気系１７により予め１０-7Ｐａ台以下の超高真
空に排気しておいた１つの真空成膜室５ａに仕切バルブ
を開いて高真空の搬送室７を介して基板２を汚さぬよう
に搬入する。該前処理済みの基板２は、下降位置にある
ターンテーブル３２の上方に搬入され、ターンテーブル
３２の上昇で基板２を搬送腕１９から受け取る。
気し、仕切バルブが開かれ、搬送腕１９が基板２を取り
出し、排気系１７により予め１０-7Ｐａ台以下の超高真
空に排気しておいた１つの真空成膜室５ａに仕切バルブ
を開いて高真空の搬送室７を介して基板２を汚さぬよう
に搬入する。該前処理済みの基板２は、下降位置にある
ターンテーブル３２の上方に搬入され、ターンテーブル
３２の上昇で基板２を搬送腕１９から受け取る。
【００２１】以上の作動を合計２回繰り返し、ターンテ
ーブル３２上の１８０°旋回した位置に２枚の前処理済
み基板２が載ると、真空成膜室５ａの仕切バルブが閉じ
られ、誘導結合ＲＦプラズマ支援マグネトロンスパッタ
装置２８のターゲット３４と基板２の間隔を調整すべく
ターンテーブル３２が昇降する。該真空成膜室５ａには
４基の該スパッタ装置２８に例えばファイブナインのＦ
ｅのターゲット３４とＮｉ81Ｆｅ19（wt％）のターゲッ
ト３４とを交互の配置で用意しておき、Ａｒガスを導入
して１０-2Ｐａ台に圧力を調整し、各スパッタ装置を作
動させ、各基板２がＦｅターゲットのスパッタ装置２８
のターゲットから例えば１５０ｍｍ上方に位置し且つ各
基板２の背後に永久磁石４５、４６が所定の配置につい
たら、各シャッター３１を開いて膜厚モニターにより監
視しながらＦｅ膜を成膜する。スパッタレートは０．２
〜０．８Å／ｓｅｃと極めて小さく、所定の１００Åの
膜厚になったとき各シャッターを閉じ、ターンテーブル
３２を９０°旋回して次のＮｉＦｅターゲットのスパッ
タ装置の上方に各基板を位置させ、その背後に別の永久
磁石４５、４６を配置させ所定の１００Åの厚さにＮｉ
Ｆｅ膜の成膜を行う。この場合、該スパッタ装置２８の
カソード電極３８に例えばＤＣ６０Ｗを投入すると共に
ＲＦ誘導コイル３９に７０ＷのＲＦ電力を投入すること
により、１０-2Ｐａ台でも各ターゲット３４の前面でマ
グネトロン放電が可能な高密度プラズマが形成され、極
めて小さいスパッタレートでスパッタされたスパッタ粒
子の多くが該ＲＦ誘導コイル３９によりイオン化されて
基板２へ入射し、薄く平坦な膜若しくは層が形成され
る。
ーブル３２上の１８０°旋回した位置に２枚の前処理済
み基板２が載ると、真空成膜室５ａの仕切バルブが閉じ
られ、誘導結合ＲＦプラズマ支援マグネトロンスパッタ
装置２８のターゲット３４と基板２の間隔を調整すべく
ターンテーブル３２が昇降する。該真空成膜室５ａには
４基の該スパッタ装置２８に例えばファイブナインのＦ
ｅのターゲット３４とＮｉ81Ｆｅ19（wt％）のターゲッ
ト３４とを交互の配置で用意しておき、Ａｒガスを導入
して１０-2Ｐａ台に圧力を調整し、各スパッタ装置を作
動させ、各基板２がＦｅターゲットのスパッタ装置２８
のターゲットから例えば１５０ｍｍ上方に位置し且つ各
基板２の背後に永久磁石４５、４６が所定の配置につい
たら、各シャッター３１を開いて膜厚モニターにより監
視しながらＦｅ膜を成膜する。スパッタレートは０．２
〜０．８Å／ｓｅｃと極めて小さく、所定の１００Åの
膜厚になったとき各シャッターを閉じ、ターンテーブル
３２を９０°旋回して次のＮｉＦｅターゲットのスパッ
タ装置の上方に各基板を位置させ、その背後に別の永久
磁石４５、４６を配置させ所定の１００Åの厚さにＮｉ
Ｆｅ膜の成膜を行う。この場合、該スパッタ装置２８の
カソード電極３８に例えばＤＣ６０Ｗを投入すると共に
ＲＦ誘導コイル３９に７０ＷのＲＦ電力を投入すること
により、１０-2Ｐａ台でも各ターゲット３４の前面でマ
グネトロン放電が可能な高密度プラズマが形成され、極
めて小さいスパッタレートでスパッタされたスパッタ粒
子の多くが該ＲＦ誘導コイル３９によりイオン化されて
基板２へ入射し、薄く平坦な膜若しくは層が形成され
る。
【００２２】こうして磁化の向きが揃った下層の２膜が
形成されると、これらの基板２を予め１０-7Ｐａ台以下
の超高真空に排気しておいた次の真空成膜室５ｂに搬送
腕１９で搬入し、前記真空成膜室５ａの場合と同様の受
け渡しを行ってターンテーブル３２の１８０°離れた位
置に基板２を載せる。この真空成膜室５ｂの４基のスパ
ッタ装置にはＣｕとＦｅのターゲットが交互に用意さ
れ、まずＣｕターゲットの各スパッタ装置上に各基板２
を夫々位置させ、各基板２に上記スパッタレートで２
０．９Åの厚さにＣｕ膜をシャッター３１の開閉制御し
て成膜する。一つの成膜室内に４基のスパッタ装置２８
を配置することで膜の成膜する際の時間差を極力少なく
することができる。膜の表面状態がアクティブのままス
パッタを行うために、同一成膜室内に４基以上のカソー
ドを配置することが有効である。続いて各基板２をター
ンテーブル３２の９０°の旋回でＮｉＦｅターゲットの
スパッタ装置上に位置させると共に各基板２の背後に前
記下層の２膜と同方向の磁化の向きを与えるように永久
磁石４５、４６を位置させ、膜厚を監視しながらシャッ
ター制御して上記スパッタレートで１８ÅのＮｉＦｅ膜
を該Ｃｕ膜に重層形成する。ターンテーブルを旋回させ
てこのＣｕとＮｉＦｅの成膜を８回繰り返すことによ
り、磁気抵抗ヘッド用の磁化の向きが揃った磁気多層膜
を有する基板が得られ、これをロードロック室１のカセ
ットケースに該搬送腕１９で戻し、必要ならば、該基板
２を更に他の真空成膜室５ｄに搬送腕１９で運び込んで
保護膜を形成したのち該ロードロック室１へ戻すことも
できる。各高真空成膜室５の排気系１７には１５Ｋ程度
の極低温のトラップ１５が設けられており、わずかな水
分子も確実に該成膜室５から排除してクリーンな超高真
空が得られ、界面のきれいな膜若しくは層を形成でき
る。また、ジャイアント磁気抵抗（ＧＭＲ）素子を作製
するにあたりクリーンなガスを超高真空の各室に供給す
ることが重要である。本装置では、ガスの純化及び、フ
ィルターはもとよりガス配管やバルブ等の部品に至るま
で公知の不動態処理やＮｉメッキ処理などの内面処理を
施し、配管を極力丸曲げして角部を作らないようにし、
ベントアンドランにてスパッタリング時以外でもスパッ
タガスを流し続けることを行うようにした。
形成されると、これらの基板２を予め１０-7Ｐａ台以下
の超高真空に排気しておいた次の真空成膜室５ｂに搬送
腕１９で搬入し、前記真空成膜室５ａの場合と同様の受
け渡しを行ってターンテーブル３２の１８０°離れた位
置に基板２を載せる。この真空成膜室５ｂの４基のスパ
ッタ装置にはＣｕとＦｅのターゲットが交互に用意さ
れ、まずＣｕターゲットの各スパッタ装置上に各基板２
を夫々位置させ、各基板２に上記スパッタレートで２
０．９Åの厚さにＣｕ膜をシャッター３１の開閉制御し
て成膜する。一つの成膜室内に４基のスパッタ装置２８
を配置することで膜の成膜する際の時間差を極力少なく
することができる。膜の表面状態がアクティブのままス
パッタを行うために、同一成膜室内に４基以上のカソー
ドを配置することが有効である。続いて各基板２をター
ンテーブル３２の９０°の旋回でＮｉＦｅターゲットの
スパッタ装置上に位置させると共に各基板２の背後に前
記下層の２膜と同方向の磁化の向きを与えるように永久
磁石４５、４６を位置させ、膜厚を監視しながらシャッ
ター制御して上記スパッタレートで１８ÅのＮｉＦｅ膜
を該Ｃｕ膜に重層形成する。ターンテーブルを旋回させ
てこのＣｕとＮｉＦｅの成膜を８回繰り返すことによ
り、磁気抵抗ヘッド用の磁化の向きが揃った磁気多層膜
を有する基板が得られ、これをロードロック室１のカセ
ットケースに該搬送腕１９で戻し、必要ならば、該基板
２を更に他の真空成膜室５ｄに搬送腕１９で運び込んで
保護膜を形成したのち該ロードロック室１へ戻すことも
できる。各高真空成膜室５の排気系１７には１５Ｋ程度
の極低温のトラップ１５が設けられており、わずかな水
分子も確実に該成膜室５から排除してクリーンな超高真
空が得られ、界面のきれいな膜若しくは層を形成でき
る。また、ジャイアント磁気抵抗（ＧＭＲ）素子を作製
するにあたりクリーンなガスを超高真空の各室に供給す
ることが重要である。本装置では、ガスの純化及び、フ
ィルターはもとよりガス配管やバルブ等の部品に至るま
で公知の不動態処理やＮｉメッキ処理などの内面処理を
施し、配管を極力丸曲げして角部を作らないようにし、
ベントアンドランにてスパッタリング時以外でもスパッ
タガスを流し続けることを行うようにした。
【００２３】以上は、説明の簡単化のために２枚単位で
基板に成膜する作動を説明したが、真空成膜室５ｂに於
ける成膜中に前処理室３でロードロック室１から取り出
した次の基板に前処理を施し、真空成膜室５ａに運び込
み、そこでの成膜後に他の真空成膜室５ｃでＣｕとＮｉ
Ｆｅのセットを８回成膜すれば、ロードロック室１に運
び込まれた基板２に迅速に磁性多層膜を備えたスピンバ
ルブＭＲの磁気抵抗ヘッド用の成膜を行え、該セットを
３０回成膜してジャイアントＭＲの磁気抵抗ヘッド用の
成膜も行える。
基板に成膜する作動を説明したが、真空成膜室５ｂに於
ける成膜中に前処理室３でロードロック室１から取り出
した次の基板に前処理を施し、真空成膜室５ａに運び込
み、そこでの成膜後に他の真空成膜室５ｃでＣｕとＮｉ
Ｆｅのセットを８回成膜すれば、ロードロック室１に運
び込まれた基板２に迅速に磁性多層膜を備えたスピンバ
ルブＭＲの磁気抵抗ヘッド用の成膜を行え、該セットを
３０回成膜してジャイアントＭＲの磁気抵抗ヘッド用の
成膜も行える。
【００２４】該ターンテーブル３２上に於ける基板の位
置は、搬送腕１９に設けた係止縁１９ａと下り斜面１９
ｃにより搬送腕１９に載ったとき正確に基板の方向が定
まるから、ターンテーブル３２上での基板の方向も一定
し、各基板に一定の磁化の方向の磁性層を形成できる。
尚、磁性多層膜及び保護膜の形成を終えた基板は磁化の
向きを揃えてダイス状にＭＲ素子としてカットされ、シ
ールド型或いはヨーク型の磁気抵抗ヘッドに組み立てら
れる。
置は、搬送腕１９に設けた係止縁１９ａと下り斜面１９
ｃにより搬送腕１９に載ったとき正確に基板の方向が定
まるから、ターンテーブル３２上での基板の方向も一定
し、各基板に一定の磁化の方向の磁性層を形成できる。
尚、磁性多層膜及び保護膜の形成を終えた基板は磁化の
向きを揃えてダイス状にＭＲ素子としてカットされ、シ
ールド型或いはヨーク型の磁気抵抗ヘッドに組み立てら
れる。
【００２５】
【実施例】直径６インチの１６枚の熱酸化膜付シリコン
ウエハの磁気抵抗ヘッド基板２をカセットケースに載せ
てロードロック室１に収め、該ロードロック室１、搬送
室７、前処理室３及び真空成膜室５を夫々１０-6Ｐａ
台、１０-7Ｐａ台、１０-6Ｐａ台及び１０-7Ｐａ台に排
気し、搬送腕１９によりまず１枚の基板を真空の搬送室
を介して前処理室３に搬入した。該前処理室３に３％の
酸素ガスを混入したＡｒガスを導入して１．３×１０-2
Ｐａに圧力を調整し、ＥＣＲエッチング装置２２に３０
０Ｖの加速電圧を与え５０Å／ｍｉｎのエッチングレー
トで±５％の一様性のエッチングを施した。続いて該基
板２を１０-7Ｐａ台に排気した真空成膜室５ａに搬入し
た。これを繰り返して該真空成膜室５ａのターンテーブ
ルに２枚の基板が載ると、該室５ａにＡｒガスを導入し
て７×１０-2Ｐａに調整した。そしてＦｅターゲットと
ＮｉＦｅターゲットを設けた２基のカソード電極３８に
夫々ＤＣ６０Ｗ、ＲＦ誘導コイル３９に７０Ｗの高周波
電力を投入し、永久磁石４５、４６で基板２の成膜面に
１００エルステッドの磁界を与えながら０．１〜０．８
Å／ｓｅｃのスパッタレートで順次に１００ÅのＦｅ膜
及びＮｉＦｅ膜を成膜した。これはシャッター開閉速度
が機械的に数百ミリ秒〜１秒であるので、スパッタリン
グレートが０．１Å／ｓｅｃのときは１秒で０．１Åの
膜厚が制御できるからである。例えばＳｉ原子１層の膜
厚は３Åであるので、この例では０．１モノレーヤ
（０．１層）以下の制御を行えることを可能にしている
のである。これら２枚の基板を更にＣｕとＮｉＦｅのタ
ーゲットを２基ずつ設けた上記の真空成膜室５ｂへ搬入
し、Ｃｕターゲット上のターンテーブル上に載せ、真空
成膜室５ａと圧力等を同条件としてターンテーブルを間
欠的に旋回させて２０．９ÅのＣｕ膜と１８Åのセット
層を８層形成し、図１７の膜構成の磁気抵抗ヘッド用基
板を２枚作製した。これらの基板２を３ｍｍ幅にカット
してＭＲ素子とし、各素子を端子間５ｍｍの４端子プロ
ーブを用いて直流端子法によりＭＲ特性を評価したとこ
ろ、各素子はいずれもＭＲストライプの抵抗率の変化量
／ＭＲストライプの抵抗率で表されるＭＲ比が５．８３
％を示し、均質で十分に磁気抵抗ヘッドに使用できるも
のであった。
ウエハの磁気抵抗ヘッド基板２をカセットケースに載せ
てロードロック室１に収め、該ロードロック室１、搬送
室７、前処理室３及び真空成膜室５を夫々１０-6Ｐａ
台、１０-7Ｐａ台、１０-6Ｐａ台及び１０-7Ｐａ台に排
気し、搬送腕１９によりまず１枚の基板を真空の搬送室
を介して前処理室３に搬入した。該前処理室３に３％の
酸素ガスを混入したＡｒガスを導入して１．３×１０-2
Ｐａに圧力を調整し、ＥＣＲエッチング装置２２に３０
０Ｖの加速電圧を与え５０Å／ｍｉｎのエッチングレー
トで±５％の一様性のエッチングを施した。続いて該基
板２を１０-7Ｐａ台に排気した真空成膜室５ａに搬入し
た。これを繰り返して該真空成膜室５ａのターンテーブ
ルに２枚の基板が載ると、該室５ａにＡｒガスを導入し
て７×１０-2Ｐａに調整した。そしてＦｅターゲットと
ＮｉＦｅターゲットを設けた２基のカソード電極３８に
夫々ＤＣ６０Ｗ、ＲＦ誘導コイル３９に７０Ｗの高周波
電力を投入し、永久磁石４５、４６で基板２の成膜面に
１００エルステッドの磁界を与えながら０．１〜０．８
Å／ｓｅｃのスパッタレートで順次に１００ÅのＦｅ膜
及びＮｉＦｅ膜を成膜した。これはシャッター開閉速度
が機械的に数百ミリ秒〜１秒であるので、スパッタリン
グレートが０．１Å／ｓｅｃのときは１秒で０．１Åの
膜厚が制御できるからである。例えばＳｉ原子１層の膜
厚は３Åであるので、この例では０．１モノレーヤ
（０．１層）以下の制御を行えることを可能にしている
のである。これら２枚の基板を更にＣｕとＮｉＦｅのタ
ーゲットを２基ずつ設けた上記の真空成膜室５ｂへ搬入
し、Ｃｕターゲット上のターンテーブル上に載せ、真空
成膜室５ａと圧力等を同条件としてターンテーブルを間
欠的に旋回させて２０．９ÅのＣｕ膜と１８Åのセット
層を８層形成し、図１７の膜構成の磁気抵抗ヘッド用基
板を２枚作製した。これらの基板２を３ｍｍ幅にカット
してＭＲ素子とし、各素子を端子間５ｍｍの４端子プロ
ーブを用いて直流端子法によりＭＲ特性を評価したとこ
ろ、各素子はいずれもＭＲストライプの抵抗率の変化量
／ＭＲストライプの抵抗率で表されるＭＲ比が５．８３
％を示し、均質で十分に磁気抵抗ヘッドに使用できるも
のであった。
【００２６】
【発明の効果】以上のように本発明によるときは、磁気
抵抗ヘッド用基板を大気圧と１０-6Ｐａ台以下の高真空
に変更自在のロードロック室と、これに気密の基板搬送
路を介して接続されるエッチング装置を備えた１０-6Ｐ
ａ台以下の高真空の前処理室と、該前処理室及びロード
ロック室に気密の基板搬送路を介して接続され且つ基板
に多層の成膜を施す複数台のスパッタ装置を備えた１０
-7Ｐａ台以下の超高真空に排気される真空成膜室とを設
け、各スパッタ装置を、誘導結合ＲＦプラズマ支援マグ
ネトロンスパッタ装置とし、各スパッタ装置による成膜
をシャッターにより制御し永久磁石により一定方向の磁
場を与えながら行うようにしたので、界面がきれいで極
めて薄く平坦な多層膜を成膜でき、多層膜中の磁性膜に
一定の磁化の向きを与えて磁気抵抗ヘッドに適したＭＲ
比を持つ基板を能率良く製作できる効果がある。
抵抗ヘッド用基板を大気圧と１０-6Ｐａ台以下の高真空
に変更自在のロードロック室と、これに気密の基板搬送
路を介して接続されるエッチング装置を備えた１０-6Ｐ
ａ台以下の高真空の前処理室と、該前処理室及びロード
ロック室に気密の基板搬送路を介して接続され且つ基板
に多層の成膜を施す複数台のスパッタ装置を備えた１０
-7Ｐａ台以下の超高真空に排気される真空成膜室とを設
け、各スパッタ装置を、誘導結合ＲＦプラズマ支援マグ
ネトロンスパッタ装置とし、各スパッタ装置による成膜
をシャッターにより制御し永久磁石により一定方向の磁
場を与えながら行うようにしたので、界面がきれいで極
めて薄く平坦な多層膜を成膜でき、多層膜中の磁性膜に
一定の磁化の向きを与えて磁気抵抗ヘッドに適したＭＲ
比を持つ基板を能率良く製作できる効果がある。
【図１】従来の磁気抵抗ヘッドの膜構成の説明図
【図２】誘導結合ＲＦプラズマ支援マグネトロンスパッ
タ装置の要部の断面図
タ装置の要部の断面図
【図３】磁性多層膜の磁気抵抗値の線図
【図４】本発明の実施の形態を示す概略斜視図
【図５】図４の平面図
【図６】本発明で使用した電子サイクロトロン共鳴型イ
オン源の要部の拡大断面図
オン源の要部の拡大断面図
【図７】図４の真空成膜室の切断側面図
【図８】図７の８−８線に沿った断面図
【図９】図７の９−９線に沿った断面図
【図１０】図７の１０−１０線に沿った断面図
【図１１】図７の誘導結合ＲＦプラズマ支援マグネトロ
ンスパッタ装置の拡大断面図
ンスパッタ装置の拡大断面図
【図１２】図１１の１２−１２線に沿った平面図
【図１３】図７の１３−１３線部分の拡大図
【図１４】搬送腕の要部の拡大斜視図
【図１５】搬送腕に基板が位置ずれして載置された状態
の説明図
の説明図
【図１６】搬送腕上で基板の位置ずれが修正された状態
の説明図
の説明図
【図１７】本発明の装置により製作された磁気抵抗ヘッ
ドの多層膜の構造図
ドの多層膜の構造図
１ ロードロック室、２ 基板、３ 前処理室、４ エ
ッチング装置、５・５ａ・５ｂ・５ｃ・５ｄ 真空成膜
室、６ スパッタ装置、７ 搬送室、１５ トラップ、
１６ ターボ分子ポンプ、１７ 排気系、１９ 搬送
腕、２１ 電子サイクロトロン共鳴型イオン源、２８
誘導結合ＲＦプラズマ支援マグネトロンスパッタ装置、
３１ シャッター、３２ ターンテーブル、３８ カソ
ード電極、３９ ＲＦ誘導コイル、４４ 金属製カバ
ー、４５・４６ 永久磁石、６２ 仕切壁、
ッチング装置、５・５ａ・５ｂ・５ｃ・５ｄ 真空成膜
室、６ スパッタ装置、７ 搬送室、１５ トラップ、
１６ ターボ分子ポンプ、１７ 排気系、１９ 搬送
腕、２１ 電子サイクロトロン共鳴型イオン源、２８
誘導結合ＲＦプラズマ支援マグネトロンスパッタ装置、
３１ シャッター、３２ ターンテーブル、３８ カソ
ード電極、３９ ＲＦ誘導コイル、４４ 金属製カバ
ー、４５・４６ 永久磁石、６２ 仕切壁、
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年４月２４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】こうして磁化の向きが揃った下層の２膜が
形成されると、これらの基板２を予め１０-7Ｐａ台以下
の超高真空に排気しておいた次の真空成膜室５ｂに搬送
腕１９で搬入し、前記真空成膜室５ａの場合と同様の受
け渡しを行ってターンテーブル３２の１８０°離れた位
置に基板２を載せる。この真空成膜室５ｂの４基のスパ
ッタ装置にはＣｕとＦｅのターゲットが交互に用意さ
れ、まずＣｕターゲットの各スパッタ装置上に各基板２
を夫々位置させ、各基板２に上記スパッタレートで２
０．９ の厚さにＣｕ膜をシャッター３１の開閉制御し
て成膜する。一つの成膜室内に４基のスパッタ装置２８
を配置することで膜の成膜する際の時間差を極力少なく
することができる。膜の表面状態がアクティブのままス
パッタを行うために、同一成膜室内に４基以上のカソー
ドを配置することが有効である。続いて各基板２をター
ンテーブル３２の９０°の旋回でＮｉＦｅターゲットの
スパッタ装置上に位置させると共に各基板２の背後に前
記下層の２膜と同方向の磁化の向きを与えるように永久
磁石４５、４６を位置させ、膜厚を監視しながらシャッ
ター制御して上記スパッタレートで１８ のＮｉＦｅ膜
を該Ｃｕ膜に重層形成する。ターンテーブルを旋回させ
てこのＣｕとＮｉＦｅの成膜を８回繰り返すことによ
り、磁気抵抗ヘッド用の磁化の向きが揃った磁気多層膜
を有する基板が得られ、これをロードロック室１のカセ
ットケースに該搬送腕１９で戻し、必要ならば、該基板
２を更に他の真空成膜室５ｄに搬送腕１９で運び込んで
保護膜を形成したのち該ロードロック室１へ戻すことも
できる。各高真空成膜室５の排気系１７には１５Ｋ程度
の極低温のトラップ１５が設けられており、わずかな水
分子も確実に該成膜室５から排除してクリーンな超高真
空が得られ、界面のきれいな膜若しくは層を形成でき
る。また、ジャイアント磁気抵抗（ＧＭＲ）素子を作製
するにあたりクリーンなガスを超高真空の各室に供給す
ることが重要である。本装置では、ガスの純化及び、フ
ィルターはもとよりガス配管やバルブ等の部品に至るま
で公知の不動態処理やＮｉメッキ処理などの内面処理を
施し、配管を極力丸曲げして角部を作らないようにし、
ベントアンドランにてスパッタリング時以外でもスパッ
タガスを捨てラインに流し続けることを行うようにし
た。
形成されると、これらの基板２を予め１０-7Ｐａ台以下
の超高真空に排気しておいた次の真空成膜室５ｂに搬送
腕１９で搬入し、前記真空成膜室５ａの場合と同様の受
け渡しを行ってターンテーブル３２の１８０°離れた位
置に基板２を載せる。この真空成膜室５ｂの４基のスパ
ッタ装置にはＣｕとＦｅのターゲットが交互に用意さ
れ、まずＣｕターゲットの各スパッタ装置上に各基板２
を夫々位置させ、各基板２に上記スパッタレートで２
０．９ の厚さにＣｕ膜をシャッター３１の開閉制御し
て成膜する。一つの成膜室内に４基のスパッタ装置２８
を配置することで膜の成膜する際の時間差を極力少なく
することができる。膜の表面状態がアクティブのままス
パッタを行うために、同一成膜室内に４基以上のカソー
ドを配置することが有効である。続いて各基板２をター
ンテーブル３２の９０°の旋回でＮｉＦｅターゲットの
スパッタ装置上に位置させると共に各基板２の背後に前
記下層の２膜と同方向の磁化の向きを与えるように永久
磁石４５、４６を位置させ、膜厚を監視しながらシャッ
ター制御して上記スパッタレートで１８ のＮｉＦｅ膜
を該Ｃｕ膜に重層形成する。ターンテーブルを旋回させ
てこのＣｕとＮｉＦｅの成膜を８回繰り返すことによ
り、磁気抵抗ヘッド用の磁化の向きが揃った磁気多層膜
を有する基板が得られ、これをロードロック室１のカセ
ットケースに該搬送腕１９で戻し、必要ならば、該基板
２を更に他の真空成膜室５ｄに搬送腕１９で運び込んで
保護膜を形成したのち該ロードロック室１へ戻すことも
できる。各高真空成膜室５の排気系１７には１５Ｋ程度
の極低温のトラップ１５が設けられており、わずかな水
分子も確実に該成膜室５から排除してクリーンな超高真
空が得られ、界面のきれいな膜若しくは層を形成でき
る。また、ジャイアント磁気抵抗（ＧＭＲ）素子を作製
するにあたりクリーンなガスを超高真空の各室に供給す
ることが重要である。本装置では、ガスの純化及び、フ
ィルターはもとよりガス配管やバルブ等の部品に至るま
で公知の不動態処理やＮｉメッキ処理などの内面処理を
施し、配管を極力丸曲げして角部を作らないようにし、
ベントアンドランにてスパッタリング時以外でもスパッ
タガスを捨てラインに流し続けることを行うようにし
た。
Claims (6)
- 【請求項１】基板を大気中との間で出し入れする大気圧
と１０-6Ｐａ台以下の高真空に変更自在のロードロック
室と、該ロードロック室に気密の基板搬送路を介して接
続され且つ搬入された該基板にクリーニングを施すエッ
チング装置を備えた１０-6Ｐａ台以下の高真空に排気さ
れる前処理室と、該前処理室及びロードロック室に気密
の基板搬送路を介して接続され且つ内部に搬入された該
基板に多層の成膜を施す複数台のスパッタ装置を備えた
１０-7Ｐａ台以下の超高真空に排気される真空成膜室と
を有し、各スパッタ装置を、ターゲットの背面に設けた
磁石と該ターゲット上にＲＦ誘導放電用コイルを備えた
誘導結合ＲＦプラズマ支援マグネトロンスパッタ装置と
し、各スパッタ装置の前方にシャッターを設け、該真空
成膜室内に、該基板の表面に一様な一定方向の磁場を与
える永久磁石と、該基板を各ターゲットと対向する位置
へ順次に移動させるターンテーブルを設けたことを特徴
とする成膜装置。 - 【請求項２】上記エッチング装置は電子サイクロトロン
共鳴型イオン源を備えたイオンビームエッチング装置で
あることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗ヘッド
用成膜装置。 - 【請求項３】上記誘導結合ＲＦプラズマ支援マグネトロ
ンスパッタ装置に、上記ターゲットのスパッタ面と対向
する位置に透孔を有し、該ターゲットの側面及び上記Ｒ
Ｆ誘導放電用コイルの外側面を覆う金属製カバーを設け
たことを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗ヘッド用
成膜装置。 - 【請求項４】上記真空成膜室の下方に間隔を存して誘導
結合ＲＦプラズマ支援マグネトロンスパッタ装置を配置
し、該真空成膜室の上方に上記ターンテーブルを設け、
該間隔に仕切壁を設けたことを特徴とする請求項１に記
載の磁気抵抗ヘッド用成膜装置。 - 【請求項５】上記真空成膜室の真空排気系に極低温のト
ラップを介してターボ分子ポンプを設けたことを特徴と
する請求項１に記載の磁気抵抗ヘッド用成膜装置。 - 【請求項６】上記基板を上記前処理室から上記真空成膜
室に搬送する前に、該前処理室を１０-7〜１０-8Ｐａま
で再排気してガスが該前処理室から寸空成膜室まで流出
しないようにして該基板を搬送することを特徴とする成
膜装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34621896A JPH10183347A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 磁気抵抗ヘッド用成膜装置 |
| US08/988,071 US6254747B1 (en) | 1996-12-25 | 1997-12-10 | Magnetron sputtering source enclosed by a mirror-finished metallic cover |
| KR1019970071961A KR100486330B1 (ko) | 1996-12-25 | 1997-12-22 | 스퍼터링장치,스퍼터링성막장치,및자기저항헤드소자의제조방법 |
| TW086119586A TW350074B (en) | 1996-12-25 | 1997-12-23 | Sputtering apparatus, sputtering film deposition apparatus, and method of manufacturing element for magnetoresistance head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34621896A JPH10183347A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 磁気抵抗ヘッド用成膜装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10183347A true JPH10183347A (ja) | 1998-07-14 |
| JPH10183347A5 JPH10183347A5 (ja) | 2004-07-15 |
Family
ID=18381918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34621896A Pending JPH10183347A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 磁気抵抗ヘッド用成膜装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10183347A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2002031216A3 (en) * | 2000-10-11 | 2002-06-20 | Ct Luxembourgeois Rech Verre | Apparatus for continuous sputter-deposition |
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| US7312958B2 (en) * | 2002-12-05 | 2007-12-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd | Method for manufacturing magnetic disk apparatus |
| JP2009147351A (ja) * | 2009-01-14 | 2009-07-02 | Canon Anelva Corp | 磁気抵抗デバイスの製造方法及び製造装置 |
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-
1996
- 1996-12-25 JP JP34621896A patent/JPH10183347A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002031216A3 (en) * | 2000-10-11 | 2002-06-20 | Ct Luxembourgeois Rech Verre | Apparatus for continuous sputter-deposition |
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| JP2006124792A (ja) * | 2004-10-29 | 2006-05-18 | Ulvac Japan Ltd | 真空処理装置、トンネル接合磁気抵抗効果素子の製造方法 |
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| JP2020517832A (ja) * | 2017-04-27 | 2020-06-18 | エヴァテック・アーゲー | 軟磁性多層堆積装置、製造の方法、および磁性多層体 |
| JP2023054117A (ja) * | 2017-04-27 | 2023-04-13 | エヴァテック・アーゲー | 軟磁性多層堆積装置、製造の方法、および磁性多層体 |
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|---|---|---|---|
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|
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