JPS6254907A - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明はスパッタ装置に係り、特に磁気異方性をもつ磁
性体膜を形成するための基材表面への平行磁場付与に関
する。

〔発明の青景〕

薄膜磁気ヘッドのコア材料の表面等にスパッタ装置で磁
性体膜を形成する際に、磁性体膜に一軸異方性を与える
ために、成膜中に成膜すべきコア材料等の基材表面に平
行磁場を与えることが行われている。この平行磁場は電
磁石を用いる方式と永久磁石を用いる方式があるが、ス
パッタ装置をコンパクト化するには永久磁石方式が有利
である。

一方、成膜磁性材料により高磁束密度材料を使用してよ
り優れた一軸異方性の磁性体膜を得ることが要望されて
いるが、従来のスパッタ装置では、平行磁場発生磁石の
均質性やプラズマ収束用磁界の影響等で平行磁場に不均
一（歪）が生じており、従って高磁束密度材料を使用す
る程この平行磁場の不均一性の影響が顕著になって均質
な一軸異方性をもつ磁性体膜が得られないことがわかっ
た。

なお、この種のスパッタ装置は、特開昭５８−２５４７
５号公報や特開昭５８−１４７５６０号公報に開示され
ている。

〔発明の目的〕

従って本発明の目的は、成膜すべき基材の表面に与える
平行磁場の歪による悪影響を軽減し、より優れた磁性体
膜を形成できるスパッタ装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、成膜すべき基材の表面に与える平行磁場の極
性を成膜途中で反転させることにより基材表面に作用す
る平行磁場の歪の影響を軽減し、以って磁性体膜の一軸
異方性の均質性を高めるものである。

従って本発明のスパッタ装置は、平行磁場極性反転手段
を備えている。この平行磁場極性反転手段は、平行磁場
発生手段が電磁石である場合にはその励磁電流の方向を
反転する切換えスイッチによって実現されるが、永久磁
石を用いる場合には永久磁石または成膜すべき基材を回
転させる回転機構によって実現される。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明になるスパッタ装置の縦断側面図で、真
空容器１内にターゲット部２と基材部３が配置される。

真空容器１内は排気口４から排気装置（図示せず）によ
って１０−’Ｔｏｒｒ程度の超真空度に排気され、その
後、給気口５からガス供給系（図示せず）によってアル
ゴンガス等が供給されて一定の雰囲気ガス圧に保たれる
。この実施例のスパッタ装置はマグネトロン方式のもの
であって、ターゲット部２は絶縁物６によって真空容器
１から絶縁された容器７と、この容器７内に収容されて
マグネトロン磁場を発生する環状の永久磁石８ａ、８ｂ
と、この永久磁石３ａ、８ｂから出る磁束に帰路を与え
る鉄心９と、真空容器ｌと同電位のアースシールド１０
を備え、成膜材から成るターゲット１１は容器７および
永久磁石Ｈａ。

８ｂの上に真空容器１から絶縁状態で保持される。

基材部３は、真空容器１に気密に保持されて成膜すべき
基材２を前記ターゲットｌｌに対抗させて保持する基材
ホルダー１３と、この基材ホルダー１３の水平方向両側
に配置されて前記基材１２の表面に平行磁場を与える一
対の永久磁石１４ａ。

１４ｂと、真空容器１に対して気密に保持されて前記永
久磁石１４ａ、１４ｂを前記状態に保持すると共に上下
動および回転可能な磁石ホルダー１５ａ、１５ｂと、こ
の磁石ホルダー１５ａ、１５ｂを上下動および回転する
磁石駆動機構１６２，１６ｂとを備えている。前記永久
磁石１４ａ、１４ｂは紙面と直角方向に長軸の長方形磁
性材で構成され、短軸方向に着磁され、この着磁面が基
材１２と対向している。前記磁石ホルダー１５ａ、１５
ｂは、この永久磁石１４ａ、１４ｂを長軸および短軸方
向中心を軸にして支持するもので、前記磁石駆動機構１
６３．１６ｂは永久磁石１４ａ、１４ｂを上下動するた
めに軸合体を上下動または伸縮する機構と永久磁石１４
ａ、１４ｂに水平回転を与える軸回転機構を備える。

このスパッタ装置は、真空容器１が接地電位にされ、タ
ーゲット１１にはグロー放電を維持する電圧を与える電
源１７が接続される。この実施例では基材部３を真空容
器１と同じ接地電位にしているが、バイアススパッタ等
の目的で数十ボルト程度の負電位または高周波電位を与
える場合もある。

以上の構成において、ターゲット１１に電源１７から電
圧が与えられるとターゲット１１と基材１２および真空
容器１の間にグロー放電が生じプラズマが生成される。

ターゲット１１の前面には永久磁石８ａ、３ｂによって
マグネトロン磁場が発生しており、従ってここには局部
的に高密度のプラズマが生じ、これによりスパッタされ
たターゲット１１の磁性体粒子は基材１２の表面に付着
して磁性体の薄膜を形成する。このとき、基材１２の表
面には永久磁石１４ａ、１４ｂによって平行磁場が与え
られているので、基材１２の表面に付着する磁性体粒子
はこの平行磁場に沿って整列され磁性体膜には磁気異方
性が与えられる。

この磁性体膜の磁気異方性はターゲット１１に用いる磁
性体の材質および前記平行磁場の均質性に影響されるが
、平行磁場は前述のように永久磁石１４ａ、１４ｂの材
質や着磁の不均一あるいはマグネトロン磁場の影響で歪
んでいる。

この実施例はこの平行磁場の歪の影響を軽減するために
、成膜途中で磁石駆動機構１６２．１６ｂを働かせて、
第１図のように磁石ホルダー１５ａ、１５ｂを下降させ
て基材ホルダー１３および基材１２と非対向状態にして
衝突をさけると共に基材１２に対する永久磁石１４ａ、
１４ｂの影響が少なくなるようにし、該位置において磁
石ホルダー１５ａ、１５ｂを水平方向に１８０度回転さ
せて平行磁場の極性を反転し、しかる後に磁石ホルダー
１５ａ、’１５ｂを上昇させて元の位置に戻す。

このように永久磁石１４ａ、１４ｂを回転させ平行磁場
の極性を反転させると、例えば永久磁石１４ａ、１４ｂ
から発生する磁場そのものに歪がある場合にはその歪が
解消されあるいは歪が反転して相殺され、またマグネト
ロン磁場による影響も相対的に反転してそれまでの影響
を相殺する方向になるので、平行磁場の歪による磁性体
膜の磁気異方性の局部的な乱れがなくなり、基材１２の
表面に均質性の高い磁性体膜を形成することができる。

第３図に示す実施例は、磁石ホルダー１５ａ。

１５ｂが基材１２よりも上方に上昇した後に回転するよ
うに構成されている点で先に述べた実施例と相違する。

このようにすると、永久磁石１４ａ。

１４ｂと磁石ホルダー１５３．１５ｂは基材ホルダー１
３の背後で回転するようになるので、回転中の永久磁石
１４ａ、１４ｂからの磁界が基材１２に与える影響の程
度は更に軽減し、またプラズマへの影響も少なくなる。

なお何れの実施例においても成膜所要時間に対して平行
磁場極性反転所要時間は極めて短時間であるので、この
平行磁場の極性反転中の磁場の乱れが磁性体膜の磁気異
方性に及ぼす影響は実用上無視し得る程度に少ない。

第４図および第５図は先に述べた実施例における基材１
２と永久磁石１４ａ、１４ｂの関係を平面的にみたもの
で、第４図は平行磁場極性反転前の状態、第５図は平行
磁場極性反転後の状態である。そしてこのような平行磁
場の極性反転は、１回だけでなく、１つの基材１２に対
する成膜の途中で複数回行えばより均質な磁性体膜が得
られる。

以上に述べた実施例は、基材ホルダー１３に保持されて
成膜される基材１２は１つであったが、第６図に示すよ
うに、永久磁石１４ａ、１４ｂの長軸方向に２つ（複数
個）の基材１２ａ、１２ｂを並べて保持して同時に成膜
するようにすることもできる。このようにした場合には
、当然に、永久磁石１４ａ、１４ｂの長軸方向の寸法を
大きくとらなければならない。このような場合、２つの
永久磁石１４ａ、１４ｂを同一水平レベルで回転させる
と回転途中で両者が接触して回転不能になる恐れがある
。従ってこのような構成の場合には、第７図に示すよう
に、磁石ホルダー１５ａ、１５ｂの下降量に相違を与え
、回転中に永久磁石１４゛ａ、１４ｂおよび磁石ホルダ
ー１５３．１５ｂが相互干渉しないようにするのがよい
。

第８図は永久磁石１４ａ、１４ｂを磁石ホルダー１５ａ
、ｔ５ｂによって開門的に保持し、基材ホルダー１３を
回転させる基材駆動機構１８を設けた実施例である。こ
の実施例における基材駆動機構１８は、基材ホルダー１
３を高速に１８０度回転させる機能をもち、上下動させ
る機能はもたない。すなわち、この実施例は、平行磁場
極性反転のための基材ホルダー１３の回転所要時間が成
膜所要時間に比較して極端に短く、この間に基材１２に
作用する磁場は形成される磁性体膜の磁気異方性の乱れ
が無視できる程度に少ないことを利用するものである。

そしてこの実施例は、基材駆動機構１８が基材ホルダー
１３を回転させるだけの単純な構成で足りる効果がある
。

第９図は第８図に示した実施例を改良したもので、基材
ホルダー１３を回転させるときに基材１２に対して永久
磁石１４ａ、１４ｂの磁界が作用しないように構成し、
磁性体膜により優れた磁気異方性を与るものである。こ
の実施例における磁石ホルダー１５８．１５ｂは真空容
器１の側壁から水平方向に伸びて永久磁石１４ａ、１４
ｂを基材１２の両側に保持している。そして磁石駆動機
構１６２．１６ｂは磁石ホルダー１５ａ、１５ｂを後退
、前進させる機能だけをもち、基材ホルダー１３を回転
させるときには、第１０図に示すように、磁石ホルダー
１５２，１５ｂを後退させて永久磁石１４ａ、１４ｂに
よる磁界が基材１２に作用しないようにするものである
。

第１１図に示す実施例は、永久磁石１４ａ、１４ｂを長
軸方向に伸びる回転軸１９ａ、１９ｂにより該永久磁石
１４ａ、１４ｂが該回転軸１９ａ。

１９ｂと共に該軸を中心に１８０度回転するようにした
例である。この回転軸１９ａ、１９ｂを回転させる回転
軸駆動機構は図示してないが、回転軸１９ａ、１９ｂは
真空容器１の側壁を貫通して容器外に導出され、そこで
これを１８０度回転させる機能をもつ回転軸駆動機構に
結合される。

第１２図は第１１図に示す実施例における永久磁石１４
ａ、１４ｂの反転機構の改良例で、一方の永久磁石１４
ａの反転機構を図示したものである。永久磁石１４ａは
回転軸１９ａに対してクランクロッド２０ａを介して保
持される。クランクロフト２０ａは回転軸１９ａに対し
て一体的に結合されるが、永久磁石１４ａはクランクロ
ッド２０ａの回転に対して水平状態を保つように取付け
られる。そして永久磁石１４ａはクランクロッド２０ａ
が垂直位置まで回転（公転）したときに回転ビン２１ａ
に当接してその反力で１８０度回転（自転）するように
構成される。この実施例も永久磁石１４ａ、１４ｂの回
転を基材１２から遠く離れた位置で行うことができ、従
って回転中の悪影響がなくなる効果をもつ。

〔発明の効果〕

以上のように本発明のスパッタ装置は、成膜すべき基材
の表面に与える平行磁場の極性を成膜途中で反転させる
ようにしたので、基材表面に作用する平行磁場の歪の影
響を軽減して、均質性の高い磁気異方性の磁性体膜を形
成することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図および第２
図は本発明の一実施例を示すスパッタ装置の縦断側面図
、第３図は他の実施例を示す縦断側面図、第４図〜第６
図は基材と永久磁石の関係を示す下面図、第７図〜第１
１図は更に他の４つの実施例を示す縦断側面図、第１２
図は更に他の実施例における永久磁石反転機構の側面図
である。 １・・・・・・真空容器、２・・・・・・ターゲット部
、３・・・・・・基材部、３ａ、３ｂ・・・・・・マグ
ネトロン磁場用の永久磁石、１１・・・・・・ターゲッ
ト、１２・・・・・・基材、１３・・・・・・基材ホル
ダー、１４ａ、１４ｂ・・・・・・平行磁場用の永久磁
石、１５ａ、１５ｂ・・・・・・磁石ホルダー、１６ａ
、１６ｂ・・・・・・磁石駆動機構。 第１図 第２図 第３１！１ 第４図　　　　　　　第５− 第６Ｚ　　　　　　第７１１ 第８図 第９図 第ｔｏ　ＩＩ 第１１図 第１２国

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真空容器と、この真空容器内に成膜材から成るター
   ゲットを保持する手段と、成膜すべき基材を保持する基
   材保持台と、前記基材表面に平行磁場を与えこの基材表
   面に形成される磁性膜に磁気異方性を与える磁石装置と
   を備えたスパッタ装置において、前記基材表面に与えら
   れる平行磁場の極性を反転する平行磁場極性反転手段を
   設け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、前記磁石装置は、
   前記基材保持台の両側に配置される永久磁石と、この永
   久磁石を保持する永久磁石保持台とを備え、前記平行磁
   場極性反転手段は、前記基材保持台または前記永久磁石
   を回転させて基材と永久磁石の対向極性を反転させる回
   転機構を有することを特徴とするスパッタ装置。 ３、特許請求の範囲第２項において、前記平行磁場極性
   反転手段は、更に、前記基材保持台と永久磁石を非対向
   状態に移動する非対向移動手段を備え、基材保持台また
   は永久磁石は非対向状態に移動した後に反転してその後
   に対向状態に戻されることを特徴とするスパッタ装置。 ４、特許請求の範囲第３項において、前記回転機構は前
   記基材保持台と永久磁石保持台の一方に結合され、前記
   非対向移動手段は前記基材保持台と永久磁石保持台の他
   方に結合されることを特徴とするスパッタ装置。 ５、特許請求の範囲第２項において、前記永久磁石は短
   軸方向に着磁されて対向する長方形磁性材で構成され、
   前記回転機構はこの永久磁石を長軸方向の中心軸を中心
   に回転させることを特徴とするスパッタ装置。