JPS6286157A - 薄膜生成方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は半導体分野における気相成長法により薄膜を基
板上に生成する薄膜生成方法に関するものである。

従来の技術 従来、薄膜を作製する技術としては真空蒸着法、スパッ
タ法等が用いられているが、いずれの方式においても生
成した膜の結晶性や残留応力等、材料物性あるいは基板
との密着強度を高めるなど生成膜の改質を目的として基
板に薄膜を生成する際、基板を加熱する手法が一般に用
いられている。

従来より用いられている基板の加熱方式としては、基板
や基板を保持する治具の裏側に直接ヒーターを接触させ
て加熱する伝導方式と、基板の上側または下側より赤外
線ヒーター等を用いた輻射方式が主なものであり、後者
では基板のどちらか一方側より加熱する方式が用いられ
てきた。

第８図に基板の薄膜生成面側を赤外線ランプで加熱する
方式を用いた場合の薄膜生成状態を示す。

１は薄膜生成基板であり、２は基板下方上り幅対加熱を
行う赤外線ヒーター、３は生成薄膜である。

第８図ａは常温状態の基板であり、これを加熱すると第
８図すのように基板の熱源側に熱膨張による応力が加わ
るが、反対側はさ程温度が上昇せず基板全体としては上
向きにそっだ形となり、この状態で薄膜を生成すること
となる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、基板加熱により第
９図に示すように基板の表面と裏面とでは著しい温度差
を生じる。この状態での基板、すなわち第８図すのよう
な従来例における上向きにそった状態の基板に薄膜を生
成した場合、薄膜生成後基板温度の低下とともに基板の
部分的な膨張差が少なくなる。その時、生成薄膜は基板
から引張あるいは圧縮応力を受け、これによって膜の特
性、特に応力や歪の影響を受は易い物性は特性の劣化や
変動等を生じるという問題点を有していた。

本発明は、上記問題点に鑑み、生成薄膜の基板からの応
力を減じ薄膜の塑性変形を軽減する薄膜生成方法を提供
するものである。

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するために本発明の薄膜生成方法は、
基板の上下に一対、もしくは基板の表裏いずれかの加熱
装置により基板の表裏面を同温度になるよう調整し、基
板全体としての歪を減じた上で薄膜を生成するという構
成を備えたものである。

作　　用 本発明は上記した構成によって、すなわち基板の表裏を
同時に薄膜生成温度に保つことで薄膜生成時における基
板のそり、歪を生じることなく薄膜を生成する。従って
常温迄冷却された場合にも、生成薄膜は基板からの応力
を受けることなく歪まず、また塑性変形、特性変化を軽
減することが可能になる。

実施例 以下本発明の一実施例、特にその効果を磁気抵抗効果素
子として用いるパーマロイ薄膜を生成する実施例につい
て図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における薄膜生成方法の
生成過程を示すものである。第１図において、１１は基
板、１２は基板１の左右上方及び下方に設けられた赤外
線ヒーター、１３は生成されたパーマロイ薄膜である。

第１図ａは常温状態での基板であり、この基板の上下に
設けられた１対の赤外線ヒーターの輻射熱により基板表
裏が同温度になるよう赤外線ヒーターのパワーをコント
ロールする。そのまま、すなわち薄膜生成温度を概ね２
００℃に保ち、電子ビーム式蒸着法により作業圧力１ｘ
　１ｏ　　（Ｔｏｒｒ）のもとてパーマロイ薄膜を約３
００（Ａ）生成した。

第２図は本実施例の基板加熱温度コントロールであり、
第３図は基板表裏における昇温特性である。

また、Ｔ２は薄膜生成温度である。

第４図は本発明の第２の実施例を示す薄膜生成方法の生
成過程を示したものである。第４図中２１は基板、２２
は基板２１の下方より赤外線を輻射し、輻射熱により基
板を加熱するための赤外線ヒーター、２３は生成された
パーマロイ薄膜である。

第４図ａは常温状態の基板であり、赤外線ヒーターで基
板の下側より加熱を行う。

その時の赤外線ヒーターの温度コントロールは第６図に
示すように、−担薄膜生成温度以上Ｔ１（Ｔ１＝約３０
０（６））に調整、一時間保持後筒４図Ｃに示すように
薄膜生成温度Ｔ２（Ｔ２＝２Ｑｏ（ト））に調整する。

基板裏面が充分に加熱され、赤外線ヒーターのパワーが
低下すると基板表面にくらべて裏面は基板材内部を熱が
伝導する時間だけ温度低下が遅くなる。その時の基板温
度特性は第６図に示すように、はぼ薄膜生成温度付近で
交差する。

この時点で基板表裏面温度が概ね同じとなり、電子ビー
ム蒸着法により作業圧力１ｘ１０−７（Ｔｏｒｒ）のも
とてパーマロイ薄膜を約３００（４）生成した。

第６図第６図におけるＴ１　は初期設定温度、Ｔ２は薄
膜生成温度である。

なお比較のため従来方法による比較例を以下に示す。

比較例では基板を下側から赤外線ヒーターにょる輻射加
熱を行い、基板面の熱源側が熱膨張により応力を受けた
状態となる。すなわち基板表裏面に温度差のあるまま上
向きにそっだ状態で、約２００（℃）に保持復電子ビー
ム蒸着法により作業圧力１×１０　（Ｔｏｒｒ）のもと
てパーマロイ薄膜を約３００（Ａ）生成した。

実施例、比較例における条件で作製したパーマロイ薄膜
の磁気抵抗効果を直流磁場中で３６０℃で４ｏ分間アニ
ールを行った前後の比抵抗の変化率で比較した結果を第
７図に示す。比抵抗の変化率の測定は、６０１−ｉｚの
交番磁界を発生するヘルムホルツコイルの中に一定形状
にパターン化されたパーマロイ薄膜を設置し、測定は四
端子法により定電流を流しだ時の抵抗変化から、比抵抗
を算出しアニール前との変化率で比較した。なお本実施
例では基板の加熱に赤外線ヒーターを用いだが、その他
の方法、例えば、誘導加熱などの方法を用いてもよい。

発明の効果 以上のように本発明は、基板の加熱方式によって生じる
基板表裏の温度差に起因する応力の発生を防止し、基板
上に生成した薄膜の特性を改善しうるものである。本発
明より成る方法によって生成したパーマロイ薄膜を用い
て作製した磁気抵抗効果素子は、従来法により作製した
素子に比べて、後工程での熱ばくろに対する特性の劣化
が少なく電磁変換特性の安定化をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における薄膜生成過程を
示す工程図、第２図は第１実施例における基板温度コン
トロール過程を示す特性図、第３図は基板表裏面の温度
軌跡を示す特性図、第４図は第２の実施例における薄膜
形成過程を示す工程図、第５図は第２実施例における基
板温度コントロール過程を示す特性図、第６図は第２の
実施例における基板表裏面の温度軌跡を示す特性図、第
７図は本発明の各実施例と従来例の測定結果を示す特性
図、第８図は従来の薄膜生成過程を示す工程図、第９図
は従来例の基板温度コントロールを示す特性図である。 １１・・・・・・基板、１２・・・・・・赤外線ヒータ
ー、１３・・・・・・生成薄膜、２１・・・・・・基板
、２２・・・・・・赤外線ヒーター、２３・・・・・・
生成薄膜。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名ｌｆ
−二基板 （ｂ）「＝二′／ｌ Ｚ　　　Ｘ ／−／、？ ｌ？ Ｊ 第２図 特開 第３図 第４図 （リ　　　　旬ミ＝二ひ ＼　　″／ 、４ ＜ｃｔ−）　　　「二二二二 ＼ン （ｅ、）　　　　　　　　ｑ頁；；；；；；；；；１−
−２３第５図 履 菟 第６図 第７図 災　　　後 第８図 第９図 特開（燻ｐ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱装置によって温度を高めた基板の表面に薄膜
   を生成する薄膜成長方法で、上記基板の上下に一対、も
   しくは上記基板表裏いずれか片側の加熱装置により薄膜
   生成時に基板表裏の温度を等しく保持することを特徴と
   する薄膜生成方法。
2. （２）基板の加熱方法として、基板を薄膜生成温度を越
   えることなく、前記薄膜生成温度まで基板の上下に一対
   の加熱装置を用いて加熱することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の薄膜生成方法。
3. （３）基板の加熱方法として、基板表裏いずれか片側に
   設けた加熱装置により、基板を薄膜生成温度より高温度
   に保ち加熱している側の表面温度を薄膜生成温度以上に
   あげ、その後薄膜生成時に加熱装置側基板温度を薄膜生
   成温度に調整するという基板加熱過程を用いることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜生成方法。