JP2005500644A

JP2005500644A - 磁気フィルムを堆積させる方法および装置

Info

Publication number: JP2005500644A
Application number: JP2003522114A
Authority: JP
Inventors: ラムバーグ，ランディ・ジェイ; ジェンソン，マーク・シー; ハースト，アラン・ティー
Original assignee: Honeywell International Inc
Current assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 2001-08-20
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2005-01-06
Also published as: US20030038023A1; WO2003017297A1; EP1421593A1; US6500676B1; US6593150B2

Abstract

方法およびシステムは、１以上のロング・スロー・マグネトロンと、幾つかの実施形態において、イオン・アシスト・ソース及び／又はイオン・ビーム・ソースと、を用いて磁気フィルムを堆積させるために提供される。ロング・スロー・マグネトロンは、低いエネルギ及び低い圧力で粒子を堆積させるために使用され、これは、例えば、中間の層又は同様の層を堆積させる際に有益である。イオン・アシスト・ソースは、ロング・スロー・マグネトロンによって提供される粒子のエネルギを増加させるために、及び／又は、基板の表面の層を修正又はきれいにするために、追加することができる。また、イオン・ビーム・ソースは、例えば結晶度を増加させた層を提供するために、高いエネルギ及び低い圧力で層を堆積させるために追加することができる。ロング・スロー・マグネトロン、イオン・アシスト・ソース及び／又はイオン・ビーム・ソースを使用することによって、磁気フィルムは、有利に提供される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、薄いフィルムを堆積させる方法およびシステムに関連し、より詳細には、薄い磁気フィルムを堆積させる方法およびシステムに関連する。
【背景技術】
【０００２】
磁気フィルムは、多くの多様な用途に使用されている。幾つかの用途は、例えば、磁気ランダム・アクセス・メモリ（ＭＲＡＭ）、磁気ディスク・メモリ、磁気テープ・ストレージ・システム、磁気ストリップ・リーダなどのデータ・ストレージ用途を含む。他の用途は、磁気センサ用途を含む。これらの用途のそれぞれにおいて、ある型の磁気フィルムが一般的に使用される。磁気フィルムは、単一層又は複数層を含む。所望の機能を提供するために、幾つかの磁気フィルムは、磁気層及び非磁気層の双方を含み、時には、金属及び非金属（例えば誘電体）の層を含む。例えば、ＭＲＡＭ用途において、ＡＭＲ、巨大な磁気抵抗（ＧＭＲ）、及び時には、けた外れの磁気抵抗（ＣＭＲ）のフィルムが使用される。このような磁気フィルムの１つは、Ｙｅｈらの米国特許第５，５６９，６１７号に示され、記述されている。
【０００３】
多くのプロセス技術が、磁気フィルムを形成するために使用され、その技術には、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、プラズマ蒸着（ＰＶＤ）及びイオン・ビーム堆積（ＩＢＤ）が含まれる。ＭＢＥは、非常に低いエネルギで層を堆積させる際に有益であり、擬エピタキシャル層を作ることができる。ＰＶＤは、非常に高いエネルギで層を堆積させる際に有益であり、例えば高い許容電流能力を有する層を作ることができる。ＩＢＤは、いっそう高いエネルギ及び低い圧力で層を堆積させる際に有益であり、高い結晶度を持つ層を作ることができる。しかしながら、今日まで、ロング・スロー・マグネトロン（ｌｏｎｇｔｈｒｏｗｍａｇｎｅｔｒｏｎ）は、相当な不利まで磁気フィルムを形成するために使用されていなかった。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（発明の概要）
本発明は、１以上のロング・スロー・マグネトロンと、幾つかの実施形態において、イオン・アシスト・ソース及び／又はイオン・ビーム・ソースと、を用いて磁気フィルムを堆積させるための方法および装置を提供する。ロング・スロー・マグネトロンは、低いエネルギ及び低い圧力で粒子を堆積させるために使用され、これは、例えば、中間の層又は同様の層を堆積させる際に有益である。本発明の幾つかの実施形態において、イオン・アシスト・ソースは、ロング・スロー・マグネトロンとともに使用され、これにより、ロング・スロー・マグネトロンによって提供される粒子のエネルギが増加し、及び／又は、基板の表面の層が修正され又はきれいにされる。
【０００５】
イオン・ビーム・ソースは、時にはロング・スロー・マグネトロン及び／又はイオン・アシスト・ソースと分離して、その他の時にはそれとともに、使用することができる。イオン・ビーム・ソースは、例えば結晶度を増加させた層を提供するために、高いエネルギ及び低い圧力で層を堆積させるために追加することができる。ロング・スロー・マグネトロン、イオン・アシスト・ソース及び／又はイオン・ビーム・ソースを一緒に又は個別に使用することによって、磁気フィルムは、有利に提供される。
【０００６】
１つの例示的な実施形態において、真空チャンバは、その中の１以上のロング・スロー・マグネトロンとともに提供される。各マグネトロンは、マグネトロン・ターゲットを有する。基板は、１以上のロング・スロー・マグネトロンからロング・スロー距離だけ間をあけられた基板キャリアによって、適所に保持される。この間隔は、ロング・スロー・マグネトロンによって生成される高いエネルギのプラズマ領域に基板を入らせない助けをし、また、ロング・スロー・マグネトロンによって生成される基板の周辺の磁場を減少させる。これらの双方は、高いグレードの磁気フィルムを作る際に重要である。好ましくは、対応するマグネトロン・ターゲットに向けられたイオンを生成し、これは、その後、対応するマグネトロン・ターゲットから基板に粒子をスパッタし、１以上の磁気層が形成される。１以上のマグネトロンは、用途に応じて、一緒に又は個別に稼働される。
【０００７】
幾つかの磁気フィルム（例えば、ＧＭＲフィルムなど）は、幾つかの異なる材料から形成される層を含むので、選択されるマグネトロン・ターゲットが、異なる材料システムから形成されることは、意図されている。適切なマグネトロンを選択することによって、所望の材料が、その後、基板に堆積する。様々なロング・スロー・マグネトロンを連続させることによって、所望の連続層が堆積する。
【０００８】
幾つかの層が、ターゲットの材料の混合を必要とし得ることは、理解される。これらの層のために、２以上のマグネトロンは、同時に稼働することができる。例えば、３つのマグネトロンを使用し、１つはＮｉターゲットを用い、もう１つはＣｏターゲットを用い、更なるもう１つはＦｅターゲットを用い、ＮｉＣｏＦｅパーマロイ（商標）層が堆積する。各ターゲット材料の相対的な濃度は、各マグネトロンに用いられる電力を制御することによって、コントロールすることができる。相対的な電力は、組成ターゲット材料のそれぞれの堆積速度をコントロールすることができる。ターゲット材料の相対的な濃度は、所望のように、堆積層で均一又は非均一であり得る。
【０００９】
ロング・スロー・マグネトロンは、低いエネルギ及び低い圧力で材料を堆積させる際に良く適しており、これは、中間層又は同様なものを堆積させる際に特に有効であり得る。しかしながら、高エネルギ堆積に関しては、イオン・アシスト・ソースを真空チャンバ内に用いることが意図されている。イオン・アシスト・ソースは、アシスト・イオンを基板内及び基板周辺に提供することができる。アシスト・イオンは、例えば、１以上のロング・スロー・マグネトロンによって提供される粒子にエネルギを加えるための目的、１以上のロング・スロー・マグネトロンによって堆積する層をきれいにし及び／又は修正するための目的など、様々な目的で、使用することができる。１以上のロング・スロー・マグネトロンが、稼働する前、稼働する間、又は稼働する後に、イオン・アシスト・ソース４０は、間近の用途に応じて、稼働することができる。さらに、望めば、２以上のイオン・アシスト・ソースを用いることができる。
【００１０】
より高いエネルギで材料を堆積させるために、イオン・ビーム・ソースが用いられる。知られているように、イオン・ビーム堆積は、低い圧力でより高いエネルギ堆積を提供することができ、幾つかの材料に対しては、堆積層の結晶度を増加させることができる。好ましい実施形態において、イオン・ビーム・ソースは、イオン・ビーム堆積により適した層又は層の一部を生成するために使用される。１以上のロング・スロー・マグネトロンが、稼働する前、稼働する間、又は稼働する後に、及び／又は、イオン・アシスト・ソースが、稼働する前、稼働する間、又は稼働する後に、イオン・ビーム・ソースは、間近の用途に応じて、稼働することができる。さらに、望めば、２以上のイオン・ビーム・ソースを用いることができる。
【００１１】
幾つかの用途において、磁気フィルムの１以上の層の磁気方向をセットすることが望ましい。これに適応するために、磁気ソースは、基板の近くに用いることができる。幾つかの実施形態において、磁場ソースは、好ましくは選択された磁気フィルムの堆積の間に、フィルム基板における調整磁場を提供する。
【００１２】
なお、本発明の他の目的及び本発明の多くの付随した利点は、容易に理解され、また、添付の図面とともに以下の詳細な説明を参照することによって、より良く理解される。図中の同様な参照番号は、全図面内の同様な部分を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、多くの層を有する磁気フィルムの断面図である。図１に示される磁気フィルムは、ＧＭＲ型のフィルムであり、本発明を使用して形成され得る磁気フィルムの一例として単に提供されるだけである。本発明は、示されるようなＧＭＲ型の磁気フィルムを形成することに限定されず、むしろ用途に応じて任意の型の磁気フィルムを形成するために使用することができる、ということが理解されるべきである。
【００１４】
ＣＭＯＳウェハは、１２で示され、通常のフロントエンドＩＣプロセスを用いて処理されている。ＣＭＯＳウェハ１２上に提供される標準的な酸化物の厚さに依存して、追加的な酸化物層は、例えばＢＰＳＧ層として、追加されることができる。シリコン窒化物の拡散バリア層１６は、その後、示されるように、スパッタリングで堆積されることができる。次に、磁気スタック１８が、堆積される。磁気スタック１８は、サンドイッチ型の構造であり、その構造は、ＮｉＦｅＣｏ（パーマロイ（商標））の第１層２０と、タンタル窒化物（ＴａＮ）の非磁気中間層２２と、パーマロイ（商標）のもう１つの層２４と、ＴａＮのもう１つの非磁気抵抗層２６と、クロム・シリコン（ＣｒＳｉ）のキャップ層又はエッチ・ストップ層２８と含む。好ましくは、パーマロイ（商標）層２０及び２４の堆積は、２５エルステッドに調整された磁場中で行われる。図１に示される磁気フィルムの更なる検討は、Ｙｕｅらへの米国特許第５，４９６，７５９号の中で見いだすことができる。最も良いフィルムを形成するために、磁気スタック１８のすべての堆積は、その場で、即ち、単一のスッパッタ堆積システム内で、実施されるべきである。
【００１５】
図２は、本発明に従って磁気フィルムを堆積させるための例示的なシステムの概要図である。例示的なシステムは、３０で一般的に示される真空チャンバを含む。真空チャンバ３０は、１以上のロング・スロー・マグネトロン・アセンブリ３２ａ及び３２ｂと、複数の回転可能なプラネット３６を持つプラネット基板ホルダ３４と、高速真空ポンプ３８と、イオン・アシスト・ソース４０と、イオン・ビーム・ターゲット４４を持つイオン・ビーム・ソース４２と、調整磁場ジェネレータ４６とを含む。また、作用ガス・ソース４８は、作用ガスをロング・スロー・マグネトロン・アセンブリ３２ａ及び３２ｂに選択的に提供するように設けることができる。コントローラ５０は、ロング・スロー・マグネトロン・アセンブリ３２ａ及び３２ｂと、プラネット基板ホルダ３４と、高速真空ポンプ３８と、イオン・アシスト・ソース４０と、イオン・ビーム・ソース４２と、調整磁場ジェネレータ４６と、作用ガス・ソース４８とを制御するために使用される。
【００１６】
マグネトロン・アセンブリ３２ａ及び３２ｂは、導管５４によって、作用ガス・ソース４８に接続されている。一般に、真空チャンバ３０は、不活性ガスで満たされ、その後、それは、イオン化されて、低エネルギのプラズマ、例えば低エネルギのプラズマ領域５２ａ及び５２ｂが形成される。マグネトロン・アセンブリ３２ａ及び３２ｂのそれぞれは、示されるように、対応するマグネトロン・ターゲット５６ａ及び５６ｂを有する。ロング・スロー・マグネトロン、例えばロング・スロー・マグネトロン３２ａが稼働するとき、対応するマグネトロン・ターゲット５６ａは、マグネトロン・ターゲット５６ａをエネルギ・チャージされたイオンで衝撃を与えるという効果を持つ４００から９００ボルトの範囲内の負の電位までチャージされ、これは、マグネトロン・ターゲット５６ａから原子又は分子の粒子をスパッタする。その後、スパッタされた粒子は、例示的な実施形態において、プラネット３６の上に位置する基板に凝結する。ＤＣスパッタリングは、典型的には、金属の材料をスパッタするために使用される。正味のゼロＤＣ電流で振動ターゲット電圧を利用するＲＦスパッタリングは、典型的には、誘電性の材料をスパッタするために使用される。
【００１７】
ロング・スロー・マグネトロンを使用して粒子をスパッタするためのもう１つのアプローチは、反応性ＤＣスパッタリングである。反応性ＤＣスパッタリングにおいて、反応性ガスは、基板で混合フィルムを形成するために真空チャンバ３０に加えられる。このアプローチを使用すると、反応を、マグネトロン・ターゲット５６ａ及び５６ｂではなく基板で起こさせることが望ましい。なぜならば、マグネトロン・ターゲット５６ａ及び５６ｂが反応性で誘電性の種でカバーされるときに、堆積速度の激しい低下とともに、ターゲット・アーキングの増加が起こるからである。これらの影響の減少を助けるために、マグネトロン・ターゲット５６ａ及び５６ｂと基板とは、しばしば互いに離され、そこでは、マグネトロン・ターゲット５６ａ及び５６ｂにおける圧力は、ターゲット「汚染」を避けるために低いレベルで維持され、また、反応性ガスの圧力は、反応を実行させるために基板において高く保たれる。
【００１８】
例示的な実施形態において、真空チャンバ３０は、メインの真空チャンバ６０に通じるスリーブ５８を有してもよい。スリーブ５８は、スリーブ５８とメインの真空チャンバ６０との間に位置するゲート・バルブ６２を持つ高速真空ポンプ３８を含んでもよい。真空ポンプ３８は、好ましくは約１．５×１０^−４トールより下である作用ガス圧力内の非常に低いレベルにおけるメインの真空チャンバ６０内の圧力を低下させて維持するために使用することができる。真空ポンプ３８は、ロング・スロー・マグネトロンの近くの作用ガスを差動的にポンプで出してもよく、その結果、基板周辺の作用ガスの圧力（例えば、１．５×１０^−４トールより低い）は、マグネトロン・ターゲット５６ａ及び５６ｂ（例えば、１．５×１０^−４トールより大きい）に存在するより低い。
【００１９】
好ましくは、マグネトロン・アセンブリ３２ａ及び３２ｂは、プラネット基板ホルダ３４の回転軸に垂直に配置される。更に、マグネトロン・アセンブリ３２ａ及び３２ｂのトップとプラネット３６と間のスロー又は距離は、好ましくは、７インチよりも長く、更に好ましくは、１０インチよりも長い。マグネトロン・アセンブリ３２ａ及び３２ｂとプラネット３６と間のこの距離又は空間は、ロング・スロー・マグネトロン・アセンブリ３２ａ及び３２ｂの高エネルギ・プラズマ領域５２ａ及び５２ｂに基板を入らせないことを助ける。この距離又は空間はまた、基板の周辺に存在する（ロング・スロー・マグネトロン・アセンブリ３２ａ及び３２ｂによって作り出される）磁場の大きさを減少させることができる。
【００２０】
様々なマグネトロン・ターゲット５６ａ及び５６ｂは、様々な材料又は様々なシステムで形成されてもよいことが意図されている。このように提供されるとき、１つの材料からなる層は、適切なマグネトロンを選択することによって、基板の上に堆積することができる。その後、もう１つの材料からなる層は、もう１つのマグネトロンを選択することによって、基板に堆積することができる。複数のターゲット材料の混合を含む層を堆積させるために、２以上のマグネトロンは、同時に稼働してもよい。例えば、ＮｉＣｏＦｅパーマロイ（商標）を堆積させるために、３つの分離したマグネトロンは、稼働して、Ｎｉターゲットを持つ第１マグネトロンと、Ｃｏターゲットを持つ第２マグネトロンと、Ｆｅターゲットを持つ第３マグネトロンとを含む。各ターゲット材料の相対濃度は、各々選択されるマグネトロン３２ａ及び３２ｂに提供される電力を制御することによって、コントロールされる。なぜならば、相対的な電力は、各々の組成ターゲット材料の堆積速度を制御することができるからである。ターゲット材料の相対濃度は、所望のように、堆積層で均一又は非均一であり得る。
【００２１】
ロング・スロー・マグネトロンは、低エネルギ及び低圧力で材料を堆積させる際に良く適しており、中間層又は同様なものを堆積させる際に特に有効であり得る。しかしながら、高エネルギ堆積に関しては、イオン・アシスト・ソース４０を用いることができる。イオン・アシスト・ソース４０は、アシスト・イオンを基板内及び基板周辺に提供することができ、また、様々な目的で用いることができる。例えば、アシスト・イオンは、１以上のロング・スロー・マグネトロン３２ａ及び３２ｂによって堆積する層を、きれいにし及び／又は修正するために、使用することができる。また、アシスト・イオンは、１以上のロング・スロー・マグネトロン３２ａ及び３２ｂによって提供される粒子にエネルギを加えるために使用することができる。１以上のロング・スロー・マグネトロン３２ａ及び３２ｂが、稼働する前、稼働する間、又は稼働する後に、イオン・アシスト・ソース４０は、間近の用途に応じて、稼働することができる。さらに、望めば、２以上のイオン・アシスト・ソースを用いることができる。
【００２２】
より高いエネルギで材料を堆積させるために、イオン・ビーム・ソース４２及びイオン・ビーム・ターゲット４４は、チャンバ３０内で用いられる。イオン・ビーム堆積は、ロング・スロー・マグネトロンよりも低い圧力でより高いエネルギ堆積を提供することができ、幾つかの材料に対しては、堆積層の結晶度を増加させることができる。好ましい実施形態において、イオン・ビーム・ソース４２は、イオン・ビーム堆積により適した層又は層の一部を生成するために使用される。１以上のロング・スロー・マグネトロン３２ａ及び３２ｂが、稼働する前、稼働する間、又は稼働する後に、及び／又は、イオン・アシスト・ソース４０が、稼働する前、稼働する間、又は稼働する後に、イオン・ビーム・ソース４２は、間近の用途に応じて、稼働することができる。さらに、望めば、２以上のイオン・ビーム・ソースを用いることができる。
【００２３】
幾つかの用途において、磁気フィルムの１以上の層の磁気方向をセットすることが望ましい。これに適応するために、磁気ソース・ジェネレータ４６は、好ましくは基板に隣り合って、用いることができる。幾つかの実施形態において、磁場ソース・ジェネレータ４６は、好ましくは選択された磁気フィルムの堆積の間に、フィルム基板における調整磁場を提供する。
【００２４】
図３は、本発明に従った例示的な方法を示すフロー図である。この方法は、ロング・スロー・マグネトロンを用いて磁気フィルムの１以上の層を形成する方法の１つを示す。その方法は、ステップ７０で開始され、制御は、ステップ７２に進む。ステップ７２は、真空チャンバ内に基板を置き、そこでは、真空チャンバは、ロング・スロー・マグネトロン及びマグネトロン・ターゲットを有する。ステップ７４は、ロング・スロー・マグネトロンを稼働させ、それにより、粒子は、マグネット・ターゲットから基板へスパッタされるようになり、少なくとも１以上の磁気フィルム層が形成される。制御は、ステップ７６に進み、そこで、この方法は、出る。
【００２５】
図４は、本発明に従ったもう１つの例示的な方法を示すフロー図である。この方法は、ステップ８０で開始され、制御は、ステップ８２に進む。ステップ８２は、真空チャンバ内に基板を置き、そこでは、真空チャンバは、その中にロング・スロー・マグネトロン及びターゲットを有する。その後、制御は、８４に進む。ステップ８４は、ロング・スロー・マグネトロンの近いところの真空チャンバ内に作用ガスを提供する。制御は、ステップ８６に進む。ステップ８６は、真空チャンバから作用ガスを差動的にポンプで出してもよく、その結果、基板周辺の作用ガスの圧力は、マグネトロン・ターゲットより低い。制御はその後、ステップ８８に進む。ステップ８８は、ロング・スロー・マグネトロンを稼働させ、それにより、粒子は、マグネット・ターゲットから基板へスパッタされるようになり、少なくとも１以上の磁気フィルム層が形成される。制御は、ステップ９０に進み、そこで、この方法は、出る。
【００２６】
図５は、本発明に従った更なるもう１つの例示的な方法を示すフロー図である。この方法は、ステップ９２で開始され、制御は、ステップ９４に進む。ステップ９４は、真空チャンバ内に基板を置き、そこでは、真空チャンバは、ロング・スロー・マグネトロン及びマグネトロン・ターゲットを有する。その後、制御は、ステップ９６に進む。ステップ９６は、ロング・スロー・マグネトロンを稼働させ、それにより、粒子は、マグネット・ターゲットから基板へスパッタされるようになり、少なくとも１以上の磁気フィルム層が形成される。制御は、その後、ステップ９８に進む。ステップ９８は、磁気フィルムの複数の層のうちの少なくとも１つの磁気方向をセットするために、基板に調整磁場を加える。好ましくは、調整磁気フィルムは、磁気フィルムの選択された層が堆積する間、用いられる。制御はその後、ステップ１００に進み、そこで、この方法は、出る。
【００２７】
図６は、本発明に従ったもう１つの例示的な方法を示すフロー図である。この方法は、ステップ１０２で開始され、制御は、ステップ１０４に進む。ステップ１０４は、真空チャンバ内に基板を置き、そこでは、真空チャンバは、マグネトロン・ターゲットを備えるロング・スロー・マグネトロンとイオン・アシスト・ソースを有する。ステップ１０６は、ロング・スロー・マグネトロンを稼働させ、それにより、粒子は、マグネット・ターゲットから基板へスパッタされるようになり、少なくとも１以上の磁気フィルム層が形成される。制御は、その後、ステップ１０８に進む。ステップ１０８は、イオン・アシスト・ソースを稼働し、アシスト・イオンが基板に直接提供される。イオン・アシスト・ソースは、ロング・スロー・マグネトロンとともに用いてもよく、これにより、ロング・スロー・マグネトロンによって提供される粒子のエネルギが増加し、及び／又は、基板の表面上の層が修正され又はきれいにされる。図７を参照してさらに以下で述べるように、イオン・アシスト・ソースは、ロング・スロー・マグネトロンの前、間、又は後で、稼働することができる。
【００２８】
図７は、ロング・スロー・マグネトロン３２ａの１つの稼働とイオン・アシスト・ソース４０との間の例示的なタイミング関係を示すタイミング図である。ロング・スロー・マグネトロン３２ａは、時刻１１６で稼働され、時刻１１８で非稼働される。１つの例示的な実施形態において、１２０でおおまかに示されるように、イオン・アシスト・ソース４０は、ロング・スロー・マグネトロンと同じ時間で、稼働し及び非稼働することができる。この実施形態において、イオン・アシスト・イオンは、例えば、ロング・スロー・マグネトロン３２ａによってスパッタされる粒子のエネルギを増加させるために、用いてもよい。これは、ロング・スロー・マグネトロンだけで可能なエネルギよりも高いエネルギで、材料を堆積させる際に、有益であろう。
【００２９】
もう１つの例示的な実施形態において、１２２でおおまかに示されるように、イオン・アシスト・ソース４０は、時刻１２４で稼働することができ、時刻１１８又は二者択一的に時刻１２６で非稼働することができる。この実施形態において、ロング・スロー・マグネトロンは、より低いエネルギで１以上の層を堆積することができ、引き続いて、１以上の層が、イオン・アシスト・ソース４０の助けによってより高いエネルギで蓄積される。破線で示されるように、イオン・アシスト・ソース４０は、ロング・スロー・マグネトロン３２ａが非稼働される後の時刻である時刻１２６まで、稼働を維持してもよい。これにより、イオン・アシスト・ソース４０は、ロング・スロー・マグネトロン３２ａによって蓄積される１以上の層を修正し及び／又はきれいにすることが可能となる。
【００３０】
もう１つの例示的な実施形態において、１２８でおおまかに示されるように、ロング・スロー・マグネトロンが稼働する前に、イオン・アシスト・ソース４０は、稼働され、非稼働されてもよい。この実施形態において、イオン・アシスト・ソース４０は、例えば、ロング・スロー・マグネトロン３２ａが１以上の層を堆積する前に、基板の表面をきれいにするために使用してもよい。
【００３１】
もう１つの例示的な実施形態において、１３０でおおまかに示されるように、ロング・スロー・マグネトロンが非稼働された後に、イオン・アシスト・ソース４０は、稼働され、非稼働されてもよい。この実施形態において、イオン・アシスト・ソース４０は、例えば、ロング・スロー・マグネトロン３２ａが１以上の層を堆積する後に、基板の表面を修正し及び／又はきれいにするために使用してもよい。図７に示されるタイミング関係は、単に例示的な例であって、他のタイミング関係が、特定の間近の用途に応じて、意図されていることが、理解されるべきである。
【００３２】
図８は、本発明に従ったもう１つの例示的な方法を示すフロー図である。この実施形態において、イオン・ビーム・ソースが追加される。この方法は、ステップ１４０で開始され、制御は、ステップ１４２に進む。ステップ１４２は、真空チャンバ内に基板を置き、そこでは、真空チャンバは、マグネトロン・ターゲットを備えるロング・スロー・マグネトロンとイオン・ビーム・ターゲットを備えるイオン・ビーム・ソースを有する。ステップ１４４は、ロング・スロー・マグネトロンを稼働させ、それにより、粒子は、マグネット・ターゲットから基板へスパッタされるようになり、少なくとも１以上の磁気フィルム層が形成される。ステップ１４６は、イオン・ビーム・ソースを稼働させ、それにより、粒子は、マグネット・ターゲットから基板へスパッタされるようになり、少なくとも１以上の他の磁気フィルム層が形成される。制御はその後、ステップ１４８に進み、そこで、この方法は、出る。
【００３３】
図９は、ロング・スロー・マグネトロン３２ａの稼働とイオン・ビーム・ソース４２との間の例示的なタイミング関係を示すタイミング図である。ロング・スロー・マグネトロン３２ａは、時刻１５０で稼働され、時刻１５２で非稼働される。１つの例示的な実施形態において、１５４でおおまかに示されるように、イオン・ビーム・ソース４２は、ロング・スロー・マグネトロンが非稼働される後で、稼働し及び非稼働することができる。この実施形態において、イオン・ビーム・ソース４２は、例えば、ロング・スロー・マグネトロン３２ａが１つの層を堆積した後に、もう１つの層を堆積するために、用いてもよい。この１つの例示的な実施形態において、イオン・ビーム・ソース４２によって堆積させられる層は、ロング・スロー・マグネトロン３２ａによって堆積させられる層と同じ材料のタイプからなる。そのように用いられるとき、ロング・スロー・マグネトロン３２ａは、例えば、材料の初期の又は中間の層をより低いエネルギで提供するために、使用してもよく、また、イオン・ビーム・ソース４２は、続いて稼働されてもよく、これにより、上述のように層のバルクの結晶度を増加させることができるより高いエネルギで、層のバルクが堆積する。
【００３４】
もう１つの例示的な実施形態において、イオン・ビーム・ソース４２及びロング・スロー・マグネトロン３２ａは、異なるタイプの材料を堆積させてもよい。そのように用いられるとき、ロング・スロー・マグネトロン３２ａは、例えば、図１中の２０で示されるＳｉＦｅＣｏパーマロイ（商標）層のようなパーマロイ（商標）層の堆積を助けてもよい。その後に、イオン・ビーム・ソース４２は、図１の誘電層ＴａＮ２２のような誘電層を堆積させるために稼働してもよい。
【００３５】
もう１つの例示的な実施形態において、１５６でおおまかに示されるように、イオン・ビーム・ソース４２は、ロング・スロー・マグネトロン３２ａと同じ時間で、稼働され、また、非稼働されてもよい。１つの例示的な実施形態において、イオン・ビーム・ソース４２によって堆積させられる層は、ロング・スロー・マグネトロン３２ａによって堆積させられる層と同じ材料のタイプからなる。そのように用いられるとき、イオン・ビーム・ソース４２は、堆積速度を助けることができる。もう１つの例示的な実施形態において、イオン・ビーム・ソース４２によって堆積させられる材料が、ロング・スロー・マグネトロン３２ａによって堆積させられる材料と異なる。この実施形態において、２つの材料の混合物が、堆積する。
【００３６】
もう１つの実施形態において、１５８でおおまかに示されるように、イオン・ビーム・ソース４２は、ロング・スロー・マグネトロン３２ａが稼働する後に稼働されてもよく、また、イオン・ビーム・ソース４２は、ロング・スロー・マグネトロン３２ａが非稼働する時刻と同じ時刻で非稼働されてもよい。この実施形態において、１以上の層が、ロング・スロー・マグネトロン３２ａだけの使用によってより低いエネルギで堆積され、続いて、イオン・ビーム・ソース４２でより高いエネルギの１以上の層が堆積する。１実施形態において、イオン・ビーム・ソース４２によって堆積させられる層は、ロング・スロー・マグネトロン３２ａによって堆積させられる層と同じ材料のタイプからなる。そのように用いられるとき、ロング・スロー・マグネトロン３２ａは、例えば、材料の初期の又は中間の層をより低いエネルギで提供するために、使用してもよく。その後、イオン・ビーム・ソース４２は、高いエネルギにおける層のバルクの堆積を助けるために、稼働されてもよい。もう１つの実施形態において、イオン・ビーム・ソース４２によって堆積させられる層は、ロング・スロー・マグネトロン３２ａによって堆積させられる層と異なる材料でもよい。そのように用いられるとき、ロング・スロー・マグネトロン３２は、例えば、第１の材料のタイプの１以上の層を堆積させてもよく、続いて、第１の材料のタイプ及び第２の材料のタイプの混合を有する１以上の層が、堆積する。
【００３７】
破線で示されるように、イオン・ビーム・ソース４２は、ロング・スロー・マグネトロン３２ａが非稼働する後に、稼働を続けてもよい。これにより、イオン・ビーム・ソース４２は、１以上の追加的な層の堆積、及び／又は、基板の表面の上の１以上の層の修正及び／又はきれいにすることを続けることが可能となる。
【００３８】
もう１つの実施形態において、１６０でおおまかに示されるように、イオン・ビーム・ソース４２は、ロング・スロー・マグネトロン３２ａが稼働する前に、稼働及び非稼働されてもよい。この実施形態において、イオン・ビーム・ソース４２は、例えば、ロング・スロー・マグネトロン３２ａが層を堆積させる前に、層を堆積させるために使用されてもよい。イオン・ビーム・ソース４２によって堆積させられる層は、ロング・スロー・マグネトロン３２ａによって堆積させられる層と同じ材料であってもよく又は異なる材料であってもよい。イオン・ビーム・ソース４２及びロング・スロー・マグネトロン３２ａが異なる材料を堆積させるとき、イオン・ビーム・ソース４２は、例えば、誘電層（例えば、図１の誘電層ＴａＮ２２）を堆積させるために使用されてもよく、また、ロング・スロー・マグネトロン３２ａは、パーマロイ（商標）（例えば、図１のＮｉＦｅＣｏパーマロイ（商標））を堆積させ、又は、その堆積の助けをしてもよい。
【００３９】
図１０は、ロング・スロー・マグネトロン３２ａの稼働とイオン・アシスト・ソース４０とイオン・ビーム・ソース４２との間の例示的なタイミング関係を示すタイミング図である。例示的な実施形態において、ロング・スロー・マグネトロン３２ａは、最初に稼働する。ロング・スロー・マグネトロンが稼働する間に、イオン・アシスト・ソース４０は、稼働される。ロング・スロー・マグネトロン３２ａ及びイオン・アシスト・ソース４０の双方が、ほぼ同じ時刻で非稼働される。その後、イオン・ビーム・ソース４２は、稼働され、次に、非稼働される。１実施形態において、このタイミング関係は、例えば、以下の所望の磁気フィルムを形成するために使用さえてもよい：ロング・スロー・マグネトロン３２ａは、１以上の最初の又は中間の層を低いエネルギで、最初に堆積させる；その後、イオン・アシスト・ソース４０は稼働し、アシスト・イオンが、高いエネルギで１以上の層を形成するために提供され：最後に、イオン・ビーム・ソース４２は、高いエネルギでフィルムのバルクを堆積させるために稼働される。
【００４０】
図１１は、本発明に従った更なるもう１つの例示的な方法を示すフロー図である。この例示的な方法は、二つのロング・スロー・マグネトロンとイオン・ビーム・ソースとの使用を説明する。この方法は、ステップ１８０で始まり、制御は、ステップ１８２に進む。ステップ１８２は、真空チャンバ内に基板を置き、そこでは、真空チャンバは、少なくとも二つのロング・スロー・マグネトロンとイオン・ビーム・ソースとを有する。この例示的な実施形態において、ロング・スロー・マグネトロンのそれぞれは、異なるターゲット材料のタイプを有している。制御はその後、ステップ１８４に進む。ステップ１８４は、複数のロング・スロー・マグネトロンのうちの第１のロング・スロー・マグネトロンを稼働し、これにより、第１の材料が、第１のターゲットから基板にスパッタされ、少なくとも１つの磁気フィルム層が形成される。制御はその後、ステップ１８６に進む。ステップ１８６は、複数のロング・スロー・マグネトロンのうちの第２のロング・スロー・マグネトロンを稼働し、これにより、第２の材料のタイプが、第２のターゲットから基板にスパッタされ、少なくとも他の１つの磁気フィルム層が形成される。制御はその後、ステップ１８８に進む。ステップ１８８は、イオン・ビーム・ターゲットを有するイオン・ビーム・ソースを稼働し、これにより、第３のタイプの粒子が、イオン・ビーム・ターゲットから基板にスッパッタされ、更なるもう１つの磁気フィルム層が形成される。制御はその後、ステップ１９０に進み、そこで、この方法は、出る。
【００４１】
本発明の好ましい実施形態を上述したが、当該分野の当業者は、ここで得られる教授を添付の特許請求の範囲の更なる他の実施形態に適用できることを容易に理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】多くの層を有する通常の磁気フィルムの断面側面図である。
【図２】本発明に従って磁気フィルムを堆積させるための例示的なシステムの概要図である。
【図３】本発明に従った例示的な方法を示すフロー図である。
【図４】本発明に従ったもう１つの例示的な方法を示すフロー図である。
【図５】本発明に従った更なるもう１つの例示的な方法を示すフロー図である。
【図６】本発明に従ったもう１つの例示的な方法を示すフロー図である。
【図７】１以上のロング・スロー・マグネトロンの稼働とイオン・アシスト・ソースとの間の例示的なタイミング関係を示すタイミング図である。
【図８】本発明に従ったもう１つの例示的な方法を示すフロー図である。
【図９】１以上のロング・スロー・マグネトロンの稼働とイオン・ビーム・ソースとの間の例示的なタイミング関係を示すタイミング図である。
【図１０】１以上のロング・スロー・マグネトロンの稼働とイオン・アシスト・ソースとイオン・ビーム・ソースとの間の例示的なタイミング関係を示すタイミング図である。
【図１１】本発明に従った更なるもう１つの例示的な方法を示すフロー図である。

Claims

基板上に１以上の層を有する磁気フィルムを形成する方法であって、
真空チャンバ内に基板を置くステップであって、真空チャンバが、真空チャンバ内にロング・スロー・マグネトロン及びターゲットを有する、ステップと、
ロング・スロー・マグネトロンが稼働され、粒子がターゲットから基板にスパッタされ、磁気フィルムの少なくとも１つの層が形成されるステップと、
を含む方法。
請求項１に記載の方法であって、ロング・スロー・マグネトロンは、高いエネルギのプラズマを生成し、また、基板は、高いエネルギのプラズマの外側に位置するように、ロング・スロー・マグネトロンから十分に離れている、方法。
請求項２に記載の方法であって、基板は、ロング・スロー・マグネトロンから少なくとも７インチ離れている、方法。
請求項２に記載の方法であって、基板は、ロング・スロー・マグネトロンから少なくとも１０インチ離れている、方法。
請求項１に記載の方法であって、
ロング・スロー・マグネトロンの周辺の真空チャンバ内に作用ガスを提供するステップと、
真空チャンバから作用ガスを差動的にポンプで出すステップであって、その結果、基板における作用ガスの圧力は、ロング・スロー・マグネトロンの周辺より低い、ステップと、
を更に含む方法。
請求項５に記載の方法であって、基板におけるチャンバ内の作用ガスの圧力は、５×１０^−４トールより低い、方法。
請求項６に記載の方法であって、ロング・スロー・マグネトロンの周辺のチャンバ内の作用ガスの圧力は、５×１０^−４トールより高い、方法。
請求項１に記載の方法であって、
磁気フィルムの複数の層のうちの少なくとも１つの磁気方向をセットするために、基板に調整磁場を加えるステップを、
更に含む方法。
請求項１に記載の方法であって、
真空チャンバは更に、イオン・アシスト・ソースを備え、
該方法は、
アシスト・イオンを基板に直接提供するために、イオン・アシスト・ソースを稼働させるステップを、
更に含む方法。
請求項９に記載の方法であって、アシスト・イオンは、ロング・スロー・マグネトロンのターゲットからスパッタされる粒子に、エネルギを加える、方法。
請求項９に記載の方法であって、イオン・アシスト・ソースと、ロング・スロー・マグネトロンとは、同じ時刻で稼働している、方法。
請求項９に記載の方法であって、イオン・アシスト・ソースは、ロング・スロー・マグネトロンが稼働する後に、稼働される、方法。
請求項１２に記載の方法であって、イオン・アシスト・ソースは、ロング・スロー・マグネトロンによって堆積する１以上の層を修正するために、稼働される、方法。
請求項１２に記載の方法であって、イオン・アシスト・ソースは、ロング・スロー・マグネトロンによって堆積する１以上の層をきれいにするために、稼働される、方法。
請求項１に記載の方法であって、
真空チャンバは更に、イオン・ビーム・ソースとイオン・ビーム・ターゲットとを備え、イオン・ビーム・ソースは、イオン・ビーム・ターゲットにイオンを提供し、これにより、粒子は、イオン・ビーム・ターゲットから基板にスパッタされ、
該方法は、
イオン・ビーム・ソースが稼働され、粒子がイオン・ビーム・ターゲットから基板にスパッタされ、磁気フィルムの少なくとも１つの層が形成されるステップを、
更に含む方法。
請求項１５に記載の方法であって、イオン・ビーム・ソースは、ロング・スロー・マグネトロンが非稼働する後に、稼働される、方法。
請求項１５に記載の方法であって、ロング・スロー・マグネトロンによって堆積する少なくとも１つの層は、金属層であり、イオン・ビーム・ソースによって堆積する少なくとも１つの層は、誘電体層である、方法。
請求項１７に記載の方法であって、金属層は、パーマロイ（商標）である、方法。
請求項１５に記載の方法であって、ロング・スロー・マグネトロンによって堆積する少なくとも１つの層は、金属層であり、イオン・ビーム・ソースによって堆積する少なくとも１つの層も、金属層である、方法。
請求項１５に記載の方法であって、ロング・スロー・マグネトロンによって堆積する少なくとも１つの層は、誘電体層であり、イオン・ビーム・ソースによって堆積する少なくとも１つの層も、誘電体層である、方法。
請求項１０に記載の方法であって、
真空チャンバは更に、イオン・ビーム・ソースとイオン・ビーム・ターゲットとを備え、イオン・ビーム・ソースは、イオン・ビーム・ターゲットにイオンを提供し、これにより、粒子は、イオン・ビーム・ターゲットから基板にスパッタされ、
該方法は、
イオン・ビーム・ソースが稼働され、粒子がイオン・ビーム・ターゲットから基板にスパッタされ、磁気フィルムの少なくとも１つの層が形成されるステップを、
更に含む方法。
請求項２１に記載の方法であって、イオン・アシスト・ソースは、ロング・スロー・マグネトロンが稼働する後に、稼働される、方法。
請求項２２に記載の方法であって、イオン・ビーム・ソースは、イオン・アシスト・ソースが稼働する後に、稼働される、方法。
請求項２３に記載の方法であって、イオン・ビーム・ソース、イオン・アシスト・ソース及びロング・スロー・マグネトロンは、同じ時刻で稼働している、方法。
請求項２３に記載の方法であって、イオン・ビーム・ソースは、イオン・アシスト・ソース及びロング・スロー・マグネトロンが非稼働する後に、稼働される、方法。
少なくとも２つの層を有するフィルムを形成する方法であって、
真空チャンバ内に基板を置くステップであって、真空チャンバが、ロング・スロー・マグネトロン及びイオン・ビーム・ソースを有する、ステップと、
ロング・スロー・マグネトロンが稼働され、粒子が第１ターゲットから基板にスパッタされ、フィルムの第１層が形成されるステップと、
ロング・スロー・マグネトロンが非稼働されるステップと、
イオン・ビーム・ソースが稼働され、粒子が第２ターゲットから基板にスパッタされ、フィルムの第２層が形成されるステップと、
イオン・ビーム・ソースが非稼働されるステップと、
請求項２６に記載の方法であって、ロング・スロー・マグネトロンは、イオン・ビーム・ソースが稼働する前に、非稼働される、方法。
請求項２６に記載の方法であって、ロング・スロー・マグネトロンは、イオン・ビーム・ソースが稼働する後に、非稼働される、方法。
請求項２６に記載の方法であって、第１ターゲットからスパッタされる粒子は、金属の粒子である。
請求項２９に記載の方法であって、第２ターゲットからスパッタされる粒子は、誘電性の粒子である。
請求項２６に記載の方法であって、
ロング・スロー・マグネトロンが稼働され、ロング・スロー・マグネトロンによって第１ターゲットからスパッタされる粒子にエネルギが加えられる間に、イオン・アシスト・ソースを稼働させるステップを、
更に含む方法。
請求項３１に記載の方法であって、ロング・スロー・マグネトロン及びイオン・アシスト・ソースは、イオン・ビーム・ソースが稼働する後に、非稼働される、方法。
基板上に２以上の層を有する磁気フィルムを形成する方法であって、
真空チャンバ内に基板を置くステップであって、真空チャンバが、少なくとも２つのロング・スロー・マグネトロンを有し、ロング・スロー・マグネトロンのそれぞれが、異なるタイプのターゲットを備えるステップと、
ロング・スロー・マグネトロンのうちの第１ロング・スロー・マグネトロンが稼働され、第１タイプの粒子が第１ターゲットから基板にスパッタされ、磁気フィルムの少なくとも１つの層が形成されるステップと、
ロング・スロー・マグネトロンのうちの第２ロング・スロー・マグネトロンが稼働され、第２タイプの粒子が第２ターゲットから基板にスパッタされ、磁気フィルムの少なくとも１つの他の層が形成されるステップと、
を含む方法。
請求項３３に記載の方法であって、
イオン・ビーム・ターゲットを有するイオン・ビーム・ソースが稼働され、第３タイプの粒子がイオン・ビーム・ターゲットから基板にスパッタされ、磁気フィルムの更なるもう１つの層が形成されるステップと、
を含む方法。
基板上に１以上の層を堆積させるための装置であって、
基板を保持する基板キャリアを有する真空チャンバと、
第１マグネトロン・ターゲットを有し、基板キャリアと間隔を置いて配置される第１ロング・スロー・マグネトロンであって、第１マグネトロン・ターゲットから基板キャリアに粒子をスパッタするために、第１マグネトロン・ターゲットにイオンを提供するように動作する第１ロング・スロー・マグネトロンと、
イオン・ビーム・ターゲットを有するイオン・ビーム・ソースであって、イオン・ビーム・ターゲットから基板キャリアに粒子をスパッタするために、イオン・ビーム・ターゲットにイオンを提供するように動作するイオン・ビーム・ソースと、
ロング・スロー・マグネトロンとイオン・ビーム・ソースとを個別に稼働させるコントローラと、
を備える装置。
請求項３５に記載の装置であって、基板キャリアにアシスト・イオンを提供するように動作するイオン・アシスト・ソースを、更に備える装置。
請求項３６に記載の装置であって、コントローラは、イオン・アシスト・ソースを個別に稼働させるように動作する、装置。
請求項３７に記載の装置であって、基板キャリアに調整磁場を加える磁場ソースを、更に備える装置。
請求項３５に記載の装置であって、該装置は、
少なくとも１つの他のロング・スロー・マグネトロンを、更に備え、少なくとも１つの他のロング・スロー・マグネトロンのそれぞれは、対応するマグネトロン・ターゲットを有する、装置。
請求項３９に記載の装置であって、該装置は、
少なくとも１つの他のロング・スロー・マグネトロンのマグネトロン・ターゲットは、第１マグネトロン・ターゲットと異なる、装置。