JPS6274073A - スパツタ装置 - Google Patents

スパツタ装置

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JPS6274073A
JPS6274073A JP60212976A JP21297685A JPS6274073A JP S6274073 A JPS6274073 A JP S6274073A JP 60212976 A JP60212976 A JP 60212976A JP 21297685 A JP21297685 A JP 21297685A JP S6274073 A JPS6274073 A JP S6274073A
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JP
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magnetic
magnetic field
substrate
plate
sputtering
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英嗣 瀬戸山
Keiji Arimatsu
有松 啓治
Yoichi Oshita
陽一 大下
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/35Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • C23C14/351Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering using a magnetic field in close vicinity to the substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3402Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields

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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、磁性体材をスパッ
タする際の、基板部の均一磁場を生成するのに好適なス
パッタ室の構造に関する。
〔発明の背景〕
スパッタ装置は、種々の材料の薄膜化手段の1つとして
、各方面でニーズが高まっている。その方式も、成膜素
材からなるターゲット電極と、成膜すべき母材である基
板を対向させた2極スパツタ法から、磁場によってプラ
ズマを閉じ込め、成膜対重を飛躍的に向上させたマグネ
トロンスパッタ法まで、多数の方式が提案されている。
一方、形成する膜についても、金属膜から絶縁物質まで
多数あり、ここでは、金属膜のうちでも磁性材の膜につ
いて考えている。
磁性材の膜をスパッタで成膜する際には、磁気特性を得
るために、成膜時に平行磁場を印加して磁区を一定方向
に配向させながらスパッタさせる必要がある。これは1
組成原子前列に基づくものであるため、形成した膜の結
晶構造が広い範囲にわたって均一に配列している方が望
ましい。このためには、スパッタされる基板面と平行に
印加する磁場は、できるだけ、広範囲にわたって均一で
なければならない。しかしながら、この磁場は、強すぎ
ても、弱すぎても影響を受け、なかなか、基板面全体に
わたって、成膜された磁性膜の磁区の向きを揃えること
は難かしいのが現状である。
更には、本成膜工程の生産量向上のため、より大きなサ
イズの基板、若しくは、多枚数の処理が要求されてくる
昨今の状況をみるに、より一層、広範囲にわたってより
均一な磁場を作る必要がある。
このような1時代の要請に対し、現状では、各メーカー
とも、独自の方法を採用しているが、基本的には、「高
密度磁気記録技術集成」 (対馬立部 監修:総合技術
センター発行)図1.2 (167゜197)にもある
ように、磁区を揃えたい方向の向きに、磁場コイル、若
しくは、永久磁石などにより磁場を発生させ印加させる
方法が採用されている。
ここでの例は、いずれも、生成される空間磁場の密度分
布、配向性は、磁場生成源であるコイル若しくは、磁石
の構造、配置により決定される。
第5図は従来のスパッタ装置の一例を示す側断面図であ
る。同図において、真空容器1があり、この側面にはコ
イル9が配置されている。前記真空容器1内にはその上
方から基板ヒータ8、基板5、シャッタ4、およびター
ゲット3が配設されている。前記ターゲット3はカソー
ド1を極2に支持され、その周囲には排気口11が備え
られている。
また前記基板5は基板ホルダ6により支持されその周囲
には磁極板7が配置されている。
この磁極板7によって、前記基板5面での空間磁場の向
きと。密度を均一にしようとした1例もある。これでも
、磁場の構造、配置により決定されるが、いずれの場合
でも、基板面全体にわたって、磁場の方向性、強度を均
一にすることは難しい。
以上のように、成膜される基板面に均一な磁場を作るこ
とが、磁性膜を製造する上でのネックの1つになってい
る。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、基板面と平行に均一磁場を生成させる
ことにより、磁性体材をスパッタさせる際に組成となる
磁性材Φ磁区の向きを均一にさせながら成膜させ、所要
の膜の磁気特性が得られるようにした、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、ターゲットとは反対側の基板面と平行な近接
面に磁性板を置き、この磁性板を飽和させた時に生ずる
漏洩磁束が、この磁性板近傍では磁性板の形状と磁束密
度に関係することより、基板面での平行均一磁界を、こ
の磁性板にて得ようとしたものである。すなわち、少な
くとも一対の磁場発生源と、この磁場発生源内に配置さ
れる基板と、この基板に対向して配置されるターゲット
とを備えるスパッタ装置において、前記基板の前記ター
ゲットに対する背後にて前記基板に接触あるいは近接し
て磁性薄板を配置させたものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図を用いて説明する。
まず第1図(a)に、磁性材に1例として、パーマロイ
膜の磁化容易軸のB−Hカーブを示す、又、同図(b)
に、磁化困難軸のB−Hカーブを示す。
磁気回路上、磁束を、この磁場印加方向に流すと、磁化
反転に伴うヒステリシス損が少ない構成とすることがで
きる。この磁化容易軸と、磁化困難軸の分離、すなわち
、磁化の向きの方向性を付けることは、成膜時に平行磁
場を印加しておくことで得られ、容易軸が磁場印加方向
、困難軸がその直角方向に向いて得られる。磁気特性上
、この磁化軸の向きを合わせておくことは、不可欠であ
り、通常、外部磁場を印加する必要がある。
外部磁場は、第3図(a)の様に、2つのコイルに同方
向に電流を流すと、同図のような形にコイル通電電流に
よる空間磁場が誘起される。
しかし、この空間磁場は、中心のごく一部を徐いて、均
一平行磁場とはならない。
次に、この磁場中に、厚い磁性材を、同図(b)の様に
挿入すると、コイル間の空間磁束は、殆んどこの磁性材
の内部を流れ、磁性材からの漏洩磁束も殆んどんなくな
る。従って、磁性材付近の空間磁場は、殆んど無に等し
くなる。
次に、同図(e)の様に、薄い磁性板を厚い磁性板のか
わりに挿入すると、コイル間の空間磁束はこの磁性材内
部を流れようとするが、内部の磁束密度が飽和してしま
うため、漏洩磁束となって、磁性板周辺空間に空間磁場
を生成する。このとき、この磁場は磁性板に近い空間で
は、磁性板面に平行で均一なものが得られる。
このように、磁性体平板からは漏洩磁束による空間磁場
を、第1図に示す実施例で利用しているものである。
この図において、真空容器1内に、スパッタ用カソード
i!!極2と、スパッタ用ターゲツト材3゜及び、基板
ホルダー6に搭載された基板5が配置されている。真空
容器1内には排気口11より、図示しない排気装置によ
り真空排気された後、給気口16より所望のガスを制御
しながら供給し。
真空容器1内を一定のガス圧に保つようになっている。
基板ホルダー6は、図示しない搬送機構により、ターゲ
ット電極3の真上に設置される。この基板ホルダー6と
、ターゲット電極3の間には。
基板へのスパッタ量を制御もしくは遮へいするためのシ
ャツタ板4が配置されている。一方、基板ホルダー6の
背後には、基板を所望の温度迄加熱するための、基板ヒ
ーター8が配置されている。
この装置の基板面と同一平面上に外部磁場を印加するた
めの磁場発生用空心コイル9が、基板の両側に対向配置
されている。左右のコイルに同一方向の電流、たとえば
、左右上側のコイル断面を流れる電流の向きを、紙面表
面より裏面へ流れるように選んでいる。こうすることに
より、誘起される磁場は、基板面上では、紙面上、右よ
り左側へ磁束が向くようになる。このとき、基板面での
磁場の均一性を向上させるための磁極板7が、基板面と
平行に、且つ基板ホルダー両側で基板ホルダーと接続固
定、若しくは、基板ホルダーの一部を構成する様に配置
されている。
本実施例の特徴は、この両側の磁極板7間を磁気的に接
続する薄い磁性材からなるヨーク板12を基板と平行に
設けたことにある。
このヨーク板12と磁極板7との接続は、わずかな空隙
を介していても構わないことはもちろんである。
磁場発生コイル9により生成された磁束は、磁極板7に
集められ、磁極板7内を通りヨーク板12に流れ込む、
このとき、ヨーク板12の厚さを十分薄くしておくと、
磁束はヨーク板12内部で飽和し、第3図(c)のよう
に、漏洩磁束による磁場が、ヨーク板と平行に生成され
る。このようにして、生成された、磁場は、磁極板7の
みでヨーク板12のない場合に比べて、より均一平行磁
場となるため、このヨーク板に近接した基板面での磁場
も、均一平行となる。
従って、このような磁場中の基板に磁性材をスパッタさ
せることにより、前述のような、磁区の向きを揃えた成
膜が可能となる。
本実施例では、基板面に磁場を印加する方法として、空
心コイルを対向配置させる方法としたが。
この他に、電磁コイルの磁極ギャップ間に磁場を発生さ
せ、この中に、磁極板7.基板ホルダー6を配置する方
法、永久磁石を対向配置させる方法等でも構わないこと
はいうまでもない。
一方、基板ホルダーに取付ける基板も、大口径のもので
も、多枚数取付けたものでも構わない。
又、磁性体をスパッタさせるスパッタ源も、直流タイプ
、高周波タイプ、マグネトロンタイプのいずれでも構わ
ないことはもちろんである。
第4図は本発明によるスパッタ装置の他の実施例を示す
構成図である。同図において、基板面の背後に、基板を
加熱するためのヒーター・が取付けられているが、この
ヒーターからの熱輻射を均一にするために、均−板14
が設けられている。この均−板の表面に、薄い磁性材か
らなるヨーク板13を取り付けることが1本実施例の特
徴となる。
前記実施例と同様、磁極板7よりの磁束がヨーク板13
内で飽和し、ヨーク板13近辺に、均一平行磁場が生成
される。更には、基板ヒーター8が上下に昇降機能を備
え、基板面に、ヨーク板13が密着するように操作する
と、基板面上での磁場分布が、更に改善可能となる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、磁性体材をスパッタする際の、基板面
での外部印加磁場を、均一平行にすることができるので
、磁区の方向性をより均一に揃えた磁性材の成膜に効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるスパッタ装置に一実施例を示す側
断面図、第2図(a)、(b)および第3図(8)ない
しくc)は本発明の効果を示す原理図、イ4図は本発明
によるスパッタ装置の他の実施例を示す側断面図、第5
図は従来のスパッタ装置の一例を示す側断面図である。 1・・・真空容器、2・・・カソード電極、3・・・タ
ーゲット、4・・・シャッタ、5・・・基板、6・・・
基板ホルダ。 7・・・磁極板、8・・・基板ヒーター、9・・・コイ
ル、10・・・絶縁物、11・・・排気口、12・・・
ヨーク板。 13・・・ヨーク板、14・・・均−板、15・・・シ
ールド板、16・・・ガス給気口。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、少なくとも一対の磁場発生源と、この磁場発生源内
    に配置される基板と、この基板に対向して配置されるタ
    ーゲットとを備えるスパッタ装置において、前記基板の
    前記ターゲットに対する背後にて前記基板に接触あるい
    は近接して磁性薄板を配置させたことを特徴とするスパ
    ッタ装置。
JP60212976A 1985-09-26 1985-09-26 スパツタ装置 Granted JPS6274073A (ja)

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JP60212976A JPS6274073A (ja) 1985-09-26 1985-09-26 スパツタ装置
US06/911,421 US4673482A (en) 1985-09-26 1986-09-25 Sputtering apparatus

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JPS6274073A true JPS6274073A (ja) 1987-04-04
JPH0133548B2 JPH0133548B2 (ja) 1989-07-13

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