JP2016033266A - Sputtering device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sputtering device capable of optimizing an arrangement of a target and a substrate in film deposition with respect to a variety of targets.SOLUTION: A sputtering device 100 comprises a substrate holding table 131 having a mount surface where a substrate 130 is mounted, and a mask assembly 109A having an opening part 113 provided between a target 102 and the substrate holding table 131. The mask assembly 109A has a first shield part 110 and a second shield part 111 arranged in parallel with the substrate holding table 131, and the opening part 113 is formed between opposite sides of the first shield part 110 and second shield part 111, which are provided independently movably in a direction perpendicular to a long side of the target 102 and in a direction parallel with the mount surface or in a direction perpendicular to the mount surface.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、スパッタリング装置に関し、特に磁性膜を形成する装置に関するものである
The present invention relates to a sputtering apparatus, and more particularly to an apparatus for forming a magnetic film.

磁気ディスクドライブ(HDD)は、高保磁力多結晶磁性膜を有する磁気ディスク媒体
と磁気ヘッドとを備える。磁気ヘッドは、磁気抵抗型読取り部と高磁気モーメントの書込
み部とを有し、データを磁気ディスク媒体に書込み及びディスク媒体に記録されたデータ
を読み込む。
A magnetic disk drive (HDD) includes a magnetic disk medium having a high coercivity polycrystalline magnetic film and a magnetic head. The magnetic head has a magnetoresistive reading unit and a high magnetic moment writing unit, and writes data to a magnetic disk medium and reads data recorded on the disk medium.

書込み部は微細加工パターンを施した比較的膜厚の厚い磁性膜からなる。書込み部の磁
性膜には、高い飽和磁化(磁気モーメント)を有するFe-Co系の合金が用いられる。
The writing portion is made of a relatively thick magnetic film with a finely processed pattern. An Fe—Co alloy having a high saturation magnetization (magnetic moment) is used for the magnetic film of the writing portion.

HDDに使用されている磁気ヘッド素子は、直径が5インチから8インチのAl2O3-TiCウ
ェーハ基板上に製造されている。1枚のウェーハからは、数万個の磁気ヘッド素子が得ら
れる。そのため、高い歩留まりを確保するためには、ウェーハ全体に均一かつ低スキュー
であることが非常に重要である。ここで、低スキューとは、ある決めた方向に対して素子
の磁化容易軸の分散が少ないこと、つまり、磁化容易軸が揃っていることを意味する。
The magnetic head element used in the HDD is manufactured on an Al 2 O 3 —TiC wafer substrate having a diameter of 5 to 8 inches. Tens of thousands of magnetic head elements can be obtained from one wafer. Therefore, in order to ensure a high yield, it is very important that the entire wafer has a uniform and low skew. Here, the low skew means that there is little dispersion of the easy magnetization axis of the element in a predetermined direction, that is, the easy magnetization axes are aligned.

読込み部は、一般に、膜厚が非常に薄い多層膜からなる。その多層膜の中には、例えば
、Cu又はMgOなど非磁性スペーサ層で分離されたFe-Co-BとNi-Fe軟磁性合金からなる。書
込み部と同じように読込み部においても、所定の方向に素子の磁化容易軸が配向している
ことが好ましい。成膜後の熱処理工程の熱処理温度が比較的低い(<300℃)ため、特にFe
-Co膜の場合、読込み部と書込み部のいずれの場合でも、成膜時に磁化容易軸を配向する
ことが好ましい。
The reading section is generally composed of a multilayer film having a very thin film thickness. The multilayer film is made of, for example, Fe—Co—B and Ni—Fe soft magnetic alloy separated by a nonmagnetic spacer layer such as Cu or MgO. As in the writing unit, in the reading unit, it is preferable that the easy axis of the element is oriented in a predetermined direction. Since the heat treatment temperature in the heat treatment process after film formation is relatively low (<300 ° C), especially Fe
In the case of the -Co film, it is preferable to orient the easy magnetization axis during film formation in both the reading part and the writing part.

一般に、磁化容易軸は、膜を形成している間に外部磁界を印加することによって配向さ
れる。この外部磁界は、pair-ordering磁気異方性を促進する。従って、スパッタリング
プロセスでは、独立した磁界発生源を用いて基板表面に対し平行な磁界を基板に印加する
。この磁界は、基板表面に対して垂直成分を僅かに有してもよいが、面内に略平行である
ことが好ましい。たとえば、成膜入射角が基板表面に対してほぼ垂直で、基板に磁界を印
加せず、Feに富むFe-Coを成膜する場合、基板面内の磁化容易軸は等方になる。膜面上の
任意の方向の保磁力は、本質的に一定である。
In general, the easy axis is oriented by applying an external magnetic field while forming the film. This external magnetic field promotes pair-ordering magnetic anisotropy. Therefore, in the sputtering process, a magnetic field parallel to the substrate surface is applied to the substrate using an independent magnetic field generation source. This magnetic field may have a slight vertical component with respect to the substrate surface, but is preferably substantially in-plane. For example, when the film incidence angle is substantially perpendicular to the substrate surface, a magnetic field is not applied to the substrate, and Fe-Co rich in Fe is formed, the easy axis of magnetization in the substrate surface is isotropic. The coercivity in any direction on the film surface is essentially constant.

成膜中、外部磁界を印加することにより、一軸磁気異方性が誘導される。例えば、保磁
力は磁界印加方向に対して>25 Oe(磁化容易軸)と垂直方向に対して<1 Oe(磁化困難軸
)とすることもできる。スパッタリング装置では、円形もしくは回転するカソードマグネ
トロンの漏洩磁界が干渉することによって、基板に平行磁界を印加することはたいへん困
難である。また、基板に印加する平行磁界は、膜の均一性に悪影響を与える。基板とター
ゲットとの距離を離せば、膜の均一性は改善できるが、堆積速度が大幅に制限される。
Uniaxial magnetic anisotropy is induced by applying an external magnetic field during film formation. For example, the coercivity can be> 25 Oe (easy axis of magnetization) with respect to the magnetic field application direction and <1 Oe (hard axis of magnetization) with respect to the perpendicular direction. In a sputtering apparatus, it is very difficult to apply a parallel magnetic field to a substrate due to interference of a leakage magnetic field of a circular or rotating cathode magnetron. In addition, the parallel magnetic field applied to the substrate adversely affects the uniformity of the film. If the distance between the substrate and the target is increased, the uniformity of the film can be improved, but the deposition rate is greatly limited.

斜入射成膜法は、Fe-Co膜の一軸磁気異方性の向上に有効であることが知られている。
応用上重要なパーマロイ(Ni81Fe19)と高い飽和磁化Msを有する膜(例えば、Fe70Co30
)では、成膜の入射角度が45°の時、磁化容易軸が90°変化する。入射角度が45°よりも
小さい場合、誘導される磁化容易軸は入射角度と同じ面内にある。ここで、入射角度とは
、基板の法線軸とスパッタ粒子が入射する方向との成す角度と定義する。入射角度が45°
よりも大きい場合、磁化容易軸は入射角度の面に対して横手か垂直方向に向く。斜入射成
膜法は、基板側に磁界を印加しながら入射角度が法線軸に近い角度で成膜する方法(磁界
印加成膜法)に比較して、かなり高い磁気異方性を有する膜が得られる。これは、Co, Fe
, Ni-Fe, Fe-Co, 及び Fe-Co-Bなどの高保磁力を有する様々な材料組成に当てはまる。特
に、70°〜80°の入射角度において非常に大きな磁気異方性が得られる。誘導される磁気
異方性は、成膜の陰影効果による応力又は形状磁気異方性に因るものである。しかし、斜
入射で成膜された膜は、密度が減少するため、飽和磁化密度も減少する。高い飽和磁化密
度が必要な場合、低入射角の成膜しか適用できない。
The oblique incidence film formation method is known to be effective for improving the uniaxial magnetic anisotropy of the Fe—Co film.
In permalloy (Ni 81 Fe 19 ) and high saturation magnetization Ms (for example, Fe 70 Co 30 film) which are important in application, the easy axis of magnetization changes by 90 ° when the incident angle of film formation is 45 °. When the incident angle is less than 45 °, the induced easy axis is in the same plane as the incident angle. Here, the incident angle is defined as an angle formed between the normal axis of the substrate and the direction in which the sputtered particles enter. Incident angle is 45 °
Is greater, the easy axis is oriented transversely or perpendicular to the plane of incidence. In the oblique incidence film formation method, a film having a considerably high magnetic anisotropy is compared with a method (film application method) in which an incident angle is close to the normal axis while applying a magnetic field to the substrate side. can get. This is Co, Fe
This applies to various material compositions with high coercivity such as Ni-Fe, Fe-Co, and Fe-Co-B. In particular, a very large magnetic anisotropy is obtained at an incident angle of 70 ° to 80 °. The induced magnetic anisotropy is due to stress or shape magnetic anisotropy due to the shadow effect of film formation. However, since the density of the film formed by oblique incidence decreases, the saturation magnetization density also decreases. When high saturation magnetization density is required, only film formation with a low incident angle can be applied.

斜入射成膜により形成された比較的厚いシード層(〜5 nm)を下地層として用いること
で、当該シード層上に成膜される磁性膜に高いHkを与えることができる。そうすること
によって、高いHkを有する磁性膜を高密度で成膜することができる。また、飽和磁化密
度が維持される小さい入射角度で磁性膜を成膜した場合(例えばFe70Co30膜を<40°で成
膜)でも、磁界印加成膜に比較して高いHkが得られる。従って、斜入射成膜は高いHk
を有する書込み磁極膜を成膜する方法として有力である。
By using a relatively thick seed layer (˜5 nm) formed by oblique incidence film formation as an underlayer, a high Hk can be given to the magnetic film formed on the seed layer. By doing so, a magnetic film having a high Hk can be formed at a high density. Further, even when a magnetic film is formed at a small incident angle that maintains the saturation magnetization density (for example, a Fe 70 Co 30 film is formed at <40 °), a high Hk is obtained compared to the magnetic field application film formation. . Therefore, oblique incidence film formation is high Hk
As a method for forming a write magnetic pole film having

磁気ヘッド素子の読込み部のような2.4Tの飽和磁化が必要な場合、高いHkを得るため
に高入射角の成膜を使用できる可能性がある。高角側において、Hkの入射角依存性が大
きい。従って、大口径基板における磁気特性の均一性を得るには、入射角度と入射角分布
を制御する必要がある。
If 2.4T saturation magnetization is required, such as the reading section of a magnetic head element, high incidence angle deposition may be used to obtain high Hk. On the high angle side, the dependence of Hk on the incident angle is large. Therefore, in order to obtain the uniformity of the magnetic characteristics in the large-diameter substrate, it is necessary to control the incident angle and the incident angle distribution.

斜入射成膜は、応力による磁気異方性を必要とする応用にも有効である。例えば、大き
な圧縮応力を有する非磁性膜に切れ目を入れることで、磁気ヘッドの読込み部の磁性膜の
応力を等方的から切れ目に対して垂直方向に異方的圧縮応力に変化させ、当該磁性膜の磁
気異方性を向上させる手法が用いられている。この応力磁気異方性は、圧縮応力を有する
膜を斜入射成膜することで向上することができる。
The oblique incidence film formation is also effective for applications that require magnetic anisotropy due to stress. For example, by making a cut in a non-magnetic film having a large compressive stress, the stress of the magnetic film in the reading portion of the magnetic head is changed from isotropic to an anisotropic compressive stress in a direction perpendicular to the cut, and the magnetic A technique for improving the magnetic anisotropy of the film is used. This stress magnetic anisotropy can be improved by forming a film having a compressive stress at oblique incidence.

Fe-Co膜はNi-Fe膜に比較して磁化容易軸に大きな保磁力Hcを示す。さらに、応用上重要
な、高い飽和磁化を有するFe含有量の多いFe-Co合金では、膜厚を厚くしていくと磁気異
方性(及び磁化容易軸の保磁力)が向上する。これは、主に、膜厚を厚くしていくと結晶
粒径が大きくなるためである。磁気ヘッド素子の読込み部では磁性膜の膜厚は薄く(<5 n
m)、書込み部では膜厚は200 nmよりも厚い場合がある。従って、読込み部の成膜には、
粒径の成長が緩和できるシード層成膜及び吸着原子の移動度低下による方法が望ましい。
Cu, Ni-Fe及びRuシード層は、Fe-Co膜の粒径微細化に有効であることも知られている。膜
厚の増加に伴う粒径粗大化を抑制するためには、基板冷却も有効と考えられる。
The Fe—Co film exhibits a larger coercive force Hc on the easy axis than the Ni—Fe film. Furthermore, in an Fe-Co alloy having a high saturation magnetization and a high Fe content, which is important for applications, the magnetic anisotropy (and the coercivity of the easy axis of magnetization) improves as the film thickness increases. This is mainly because the crystal grain size increases as the film thickness increases. The magnetic film is thin at the reading part of the magnetic head element (<5 n
m) In the writing area, the film thickness may be greater than 200 nm. Therefore, for film formation of the reading part,
A method of forming a seed layer capable of relaxing the growth of the particle size and reducing the mobility of adsorbed atoms is desirable.
It is also known that Cu, Ni-Fe and Ru seed layers are effective for reducing the grain size of Fe-Co films. Substrate cooling is also considered effective in order to suppress the increase in grain size accompanying the increase in film thickness.

特許文献1は、固定された基板印加磁界下において磁性膜を成膜するための方法及び装
置を開示している。大きな長方形ターゲット及び小さな円形基板では、カソードマグネッ
トの漏洩磁界が、基板から遠く離れているので、基板側の磁界と干渉しないようになって
いる。基板付近のカソードマグネットの漏洩磁界は、基板側の磁界源により発生する磁界
とほぼ平行に向いている。基板は、基板磁界と平行、かつ、ターゲット長辺に垂直に搬送
され、ターゲットの下を通過して処理される。リニア搬送方法に固有の、通過する基板表
面のターゲットの長さに平行なすべての部分は、入射するスパッタ粒子の同じフラックス
を受取る。搬送方向に沿った優れた膜厚均一性が期待される。そして、十分に長いターゲ
ットでは、この配置はまた、良好な横手方向の均一性と低スキューの値を有する膜になる
。非常に高い成膜レートは実現可能であり、また、低成膜レートは、基板の搬送速度を上
げることによって達成できる。
Patent Document 1 discloses a method and an apparatus for forming a magnetic film under a fixed magnetic field applied to a substrate. In a large rectangular target and a small circular substrate, the leakage magnetic field of the cathode magnet is far away from the substrate, so that it does not interfere with the magnetic field on the substrate side. The leakage magnetic field of the cathode magnet in the vicinity of the substrate is substantially parallel to the magnetic field generated by the magnetic field source on the substrate side. The substrate is transported parallel to the substrate magnetic field and perpendicular to the long side of the target, and processed under the target. All portions of the linear transport method that are parallel to the length of the target on the passing substrate surface receive the same flux of incident sputtered particles. Excellent film thickness uniformity along the transport direction is expected. And for a sufficiently long target, this arrangement also results in a film having good lateral uniformity and low skew values. Very high film formation rates are feasible, and low film formation rates can be achieved by increasing the substrate transport speed.

特許文献1は、矩形のターゲットの長辺に垂直な方向に基板を直線的に押し出す方法の
利点を明らかにしている。ターゲットからスパッタ粒子のフラックスに沿って、基板を移
動することにより運動方向の均一性が確保される。横断方向の均一性は、長いターゲット
を十分に活用することで達成される。長いターゲットの通常のエロージョンパターンは、
細長いトラックが形成される。長く平行に形成されたエロージョンでは、スパッタ率は、
比較的均一である。ターゲットの下に対称に配置された円形基板にとって、その中心の成
膜レートがもっとも高くなる。典型的に、直径200mmの基板と、100〜200mmの
ターゲットと基板との距離において、1σ < 5%のある程度の膜厚均一性を達成するために
は、ターゲットは基板サイズの2倍以上にしなければならない。
Patent Document 1 discloses the advantage of a method of linearly extruding a substrate in a direction perpendicular to the long side of a rectangular target. By moving the substrate along the flux of sputtered particles from the target, the uniformity of the moving direction is ensured. Transverse uniformity is achieved by fully utilizing long targets. The normal erosion pattern for long targets is
An elongated track is formed. For erosion formed long and parallel, the sputtering rate is
It is relatively uniform. For a circular substrate arranged symmetrically under the target, the film formation rate at the center is the highest. Typically, in order to achieve a certain film thickness uniformity of 1σ <5% at a distance of 200 mm diameter substrate and 100-200 mm target to substrate, the target must be at least twice the substrate size. I must.

特許文献2は、回転するターゲット、基板ステージ、及びドラムシャッターを活用する
斜入射成膜方法を開示している。磁気異方性は斜入射により達成され、低スキュー値は、
基板に平行な磁界を用いずに達成される。特許文献2に開示された成膜方法は、第1の回
転軸を回転中心に回転可能に保持された長方形のターゲットと、第1の回転軸と平行に配
置された第2の回転軸を回転中心に回転可能に保持された基板と、ターゲットと基板との
間に配置され第1の回転軸または第2の回転軸を回転中心に回転可能な遮蔽板とを備えた
スパッタリング装置による成膜方法である。成膜中は、基板と遮蔽板は回転される。遮蔽
板の隙間から基板の一部にスパッタ粒子が到達し、当該基板上に成膜される。
Patent Document 2 discloses a grazing incidence film forming method using a rotating target, a substrate stage, and a drum shutter. Magnetic anisotropy is achieved by oblique incidence, and the low skew value is
This is achieved without using a magnetic field parallel to the substrate. The film forming method disclosed in Patent Document 2 rotates a rectangular target that is rotatably held around a first rotation axis and a second rotation axis that is arranged in parallel with the first rotation axis. A film forming method using a sputtering apparatus, comprising: a substrate rotatably held at a center; and a shielding plate disposed between the target and the substrate and rotatable about the first rotation shaft or the second rotation shaft. It is. During film formation, the substrate and the shielding plate are rotated. Sputtered particles reach a part of the substrate from the gap between the shielding plates, and are deposited on the substrate.

形成されるべき膜の半分の厚さまで成膜が完了すると、基板を第2の回転軸に垂直な第
3の回転軸を回転中心に180°回転させた状態で、第2の回転軸を回転中心に反対方向
に回転しながら成膜する。この成膜方法は、単一方向に成膜した場合に比べ、より膜厚均
一性を向上することができる。また膜厚均一性は、成膜中におけるターゲットと基板の回
転角速度と遮蔽板の位置の制御により、より向上することができる。
When film formation is completed up to half the thickness of the film to be formed, the second rotating shaft is rotated while the substrate is rotated 180 ° about the third rotating shaft perpendicular to the second rotating shaft. The film is formed while rotating in the opposite direction around the center. This film forming method can further improve the film thickness uniformity as compared with the case where the film is formed in a single direction. The film thickness uniformity can be further improved by controlling the rotational angular velocity of the target and the substrate and the position of the shielding plate during the film formation.

特表2005-526179号公報JP 2005-526179 Gazette 特許第4352104号公報Japanese Patent No. 4352104

しかしながら特許文献1は、斜入射スパッタ法による高い誘導磁気異方性を活用してい
ない。スパッタ入射角度や分布に関する制御は解決されていない。
However, Patent Document 1 does not utilize the high induced magnetic anisotropy by the oblique incidence sputtering method. Control of the sputter incident angle and distribution has not been solved.

また特許文献2は、成膜中にターゲットエロージョン部と基板上の成膜領域との間の距
離が変化するので、Hkの不均一性はいまだに大きいという問題がある。基板ステージが
回転するので、成膜される基板の領域とシャッターの開口部との距離間隔も、一定とはな
らない。すなわち、成膜配列は、基板上のあらゆる部分で変わりうる。シャッターの開口
部が固定されていると、横軸均一性の制御は困難になる。開口部の最適な形状は、ガス圧
やカソード電力などのプロセス条件と同様に、ターゲット材料によっても異なる。
Further, Patent Document 2 has a problem that the nonuniformity of Hk is still large because the distance between the target erosion portion and the film formation region on the substrate changes during film formation. Since the substrate stage rotates, the distance between the region of the substrate to be deposited and the opening of the shutter is not constant. That is, the film formation arrangement can be changed everywhere on the substrate. If the shutter opening is fixed, it becomes difficult to control the uniformity of the horizontal axis. The optimum shape of the opening depends on the target material as well as process conditions such as gas pressure and cathode power.

そこで本発明は、磁性膜の磁気異方性を制御するため、様々な入射角度で成膜するに際
し、またさまざまなターゲットを用いる際においても、成膜中のターゲットと基板の配置
を最適化すること、Hk均一性、低スキュー値、および膜厚均一性を得ることができるス
パッタリング装置を提供することを目的とする。
Therefore, in order to control the magnetic anisotropy of the magnetic film, the present invention optimizes the arrangement of the target and the substrate during the film formation when forming at various incident angles and when using various targets. Another object of the present invention is to provide a sputtering apparatus capable of obtaining Hk uniformity, low skew value, and film thickness uniformity.

本発明は、基板上に磁気層を形成するスパッタリング装置において、真空容器内に設け
られ、表面が矩形状のターゲットを保持するターゲット保持部と、前記ターゲット保持部
の裏面に配置された磁石ユニットと、前記基板を載置する載置面を有する基板保持台と、
前記ターゲットと前記基板保持台の間に設けられた開口部を有するマスクアセンブリと、
前記基板保持台と前記ターゲット保持部を相対的に、かつ前記載置面に平行に移動させる
移動機構とを備え、前記マスクアセンブリは、前記載置面に対し略平行に配置された第1
遮蔽部と第2遮蔽部とを有し、前記第1遮蔽部と前記第2遮蔽部の対向する辺の間に前記
開口部が形成され、前記第1遮蔽部と前記第2遮蔽部は、前記ターゲットの長辺に対し略
垂直方向でかつ前記載置面に平行な方向に、又は、前記載置面に略垂直な方向に、独立し
て移動可能に設けられることを特徴とする。
The present invention provides a sputtering apparatus for forming a magnetic layer on a substrate, a target holding unit that is provided in a vacuum vessel and holds a target having a rectangular surface, and a magnet unit that is disposed on the back surface of the target holding unit. A substrate holder having a mounting surface on which the substrate is mounted;
A mask assembly having an opening provided between the target and the substrate holder;
And a moving mechanism for moving the substrate holding base and the target holding portion relative to each other in parallel with the placement surface, wherein the mask assembly is arranged substantially parallel to the placement surface.
The first and second shielding portions include a shielding portion and a second shielding portion, and the opening is formed between opposing sides of the first shielding portion and the second shielding portion. It is provided so as to be independently movable in a direction substantially perpendicular to the long side of the target and parallel to the placement surface, or in a direction substantially perpendicular to the placement surface.

本発明によれば、磁性膜の磁気異方性を制御するため、様々な入射角度で成膜するに際
し、さまざまなターゲットにおいても成膜中のターゲットと基板の配置を最適化すること
で、Hk均一性、低スキュー値、および膜厚均一性を得ることができるスパッタリング装
置を提供することができる。
According to the present invention, in order to control the magnetic anisotropy of the magnetic film, when the film is formed at various incident angles, the arrangement of the target and the substrate during the film formation is optimized even for various targets. A sputtering apparatus capable of obtaining uniformity, a low skew value, and film thickness uniformity can be provided.

ハードディスクドライブの磁気ヘッドにおける磁気書込み部の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the magnetic writing part in the magnetic head of a hard-disk drive. ハードディスクドライブの磁気ヘッドにおける読込み部の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the reading part in the magnetic head of a hard-disk drive. 本発明の第1実施形態に係るスパッタリング装置の全体構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing the whole sputtering device composition concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係るマスクアセンブリの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the mask assembly which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係るマスクアセンブリの動作手順(1)を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the operation | movement procedure (1) of the mask assembly which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係るマスクアセンブリの動作手順(2)を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the operation | movement procedure (2) of the mask assembly which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係るマスクアセンブリの変形例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the modification of the mask assembly which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係るマスクアセンブリの変形例におけるシミュレーションで用いたターゲット表面を示す正面図である。It is a front view which shows the target surface used by the simulation in the modification of the mask assembly which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係るマスクアセンブリの変形例におけるシミュレーションで用いたターゲット、マスクアセンブリ、基板の位置関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the positional relationship of the target used in simulation in the modification of the mask assembly which concerns on 2nd Embodiment of this invention, a mask assembly, and a board | substrate. 本発明の第2実施形態に係るマスクアセンブリの変形例におけるシミュレーション結果(1)を示す膜厚パターンである。It is a film thickness pattern which shows the simulation result (1) in the modification of the mask assembly which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係るマスクアセンブリの変形例におけるシミュレーション結果(2)を示す膜厚パターンである。It is a film thickness pattern which shows the simulation result (2) in the modification of the mask assembly which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係るマスクアセンブリの別の変形例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows another modification of the mask assembly which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係るスパッタリング装置の全体構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the whole structure of the sputtering device which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係るスパッタリング装置の全体構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the whole structure of the sputtering device which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態に係るスパッタリング装置の全体構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the whole structure of the sputtering device which concerns on 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施形態に係るスパッタリング装置の全体構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the whole structure of the sputtering device which concerns on 6th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施形態に係るスパッタリング装置の変形例の全体構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the whole structure of the modification of the sputtering device which concerns on 6th Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(1)磁気ヘッド
まず、本発明に係るスパッタリング装置により形成される磁性層の適用例としてハード
ディスクドライブ(HDD)の磁気ヘッドの構成について説明する。図1に示すように、
磁気書込み部10は、側方磁気シールド15によって囲まれた磁気書込み磁極11を有す
る。磁気書込み磁極11は、シード層11a、第1層11b、スペーサー層11c、及び
第2層11dを有する。第1層11b、第2層11dは、通常、高い飽和磁化Msを有す
るコバルト鉄(Fe−Co)膜からなる。シード層11aは、パーマロイからなる。スペ
ーサー層11cは、パーマロイ又はRuからなる。
(1) Magnetic Head First, the configuration of a magnetic head of a hard disk drive (HDD) will be described as an application example of a magnetic layer formed by a sputtering apparatus according to the present invention. As shown in FIG.
The magnetic writing unit 10 has a magnetic writing magnetic pole 11 surrounded by a side magnetic shield 15. The magnetic write pole 11 includes a seed layer 11a, a first layer 11b, a spacer layer 11c, and a second layer 11d. The first layer 11b and the second layer 11d are usually made of a cobalt iron (Fe—Co) film having a high saturation magnetization Ms. The seed layer 11a is made of permalloy. The spacer layer 11c is made of permalloy or Ru.

磁気書込み磁極11は、側方磁気シールド15の上部15aから非磁性スペーサー12
によって分離されている。当該上部15aは、磁気ヘッドが記録媒体に対して下向きに動
作した際の、トレーリングシールドと呼ばれる。トレーリングシールドは、磁気書込み磁
極11から全体磁場を減少させるが、磁気ディスク媒体の磁場勾配を増加させる。このこ
とは、記録密度を向上させるため、ビット変調幅や磁気ディスク媒体上の磁気ビット間の
境界を減少させるために重要である。
The magnetic write magnetic pole 11 extends from the upper part 15 a of the side magnetic shield 15 to the nonmagnetic spacer 12.
Separated by. The upper portion 15a is called a trailing shield when the magnetic head moves downward with respect to the recording medium. The trailing shield reduces the overall magnetic field from the magnetic write pole 11 but increases the magnetic field gradient of the magnetic disk medium. This is important for improving the recording density and reducing the bit modulation width and the boundary between magnetic bits on the magnetic disk medium.

磁気書込み磁極11の両側の側方磁気シールド15は、磁気書込み磁極11から非磁性
スペーサー13によって分離されている。
The side magnetic shields 15 on both sides of the magnetic write pole 11 are separated from the magnetic write pole 11 by nonmagnetic spacers 13.

図2に示すように、読込み部20は、ハードバイアス31と、通常パーマロイからなる
下部シールド29a、及び上部シールド29bによって挟持された磁気抵抗センサ21と
によって構成されている。ハードバイアス31は、シード層31a、磁気抵抗センサ21
に横断フィールドを提供する高飽和保持力を有する強磁性層31b、キャップ層31cを
備える。
As shown in FIG. 2, the reading unit 20 includes a hard bias 31, a lower shield 29 a usually made of permalloy, and a magnetoresistive sensor 21 sandwiched between the upper shield 29 b. The hard bias 31 includes a seed layer 31a and a magnetoresistive sensor 21.
A ferromagnetic layer 31b and a cap layer 31c having a high saturation coercive force for providing a transverse field are provided.

絶縁層30はハードバイアス31から磁気抵抗センサ21を電気的に分離する。磁気抵
抗センサ21は、通常、反強磁性層22、磁気固定層23、スペーサー層24、磁気リフ
ァレンス層25、絶縁トンネルバリア層26、磁化自由層27、キャップ層28を備える
The insulating layer 30 electrically isolates the magnetoresistive sensor 21 from the hard bias 31. The magnetoresistive sensor 21 normally includes an antiferromagnetic layer 22, a magnetic pinned layer 23, a spacer layer 24, a magnetic reference layer 25, an insulating tunnel barrier layer 26, a magnetization free layer 27, and a cap layer 28.

磁気リファレンス層25のモーメントは、スペーサー層24を介して、磁気固定層23
と反強磁性カップリングしている。磁気固定層23のモーメントは反強磁性層22によっ
て固定されている。
The moment of the magnetic reference layer 25 is transmitted through the spacer layer 24 to the magnetic pinned layer 23.
And antiferromagnetic coupling. The moment of the magnetic pinned layer 23 is pinned by the antiferromagnetic layer 22.

いくつかの設計においては、反強磁性層22はなく、磁気固定層23のモーメントは、
異方性応力によって対向面(ABS:Air Bearing Surface)に垂直に並べられている。磁気
固定層23と磁気リファレンス層25のモーメントは、対向面に対して実質的に垂直であ
るが、磁化自由層27のモーメントは、強磁性層31bからの磁界によって横断方向にバ
イアスされている。
In some designs, there is no antiferromagnetic layer 22 and the moment of the magnetic pinned layer 23 is
It is arranged vertically on the opposite surface (ABS: Air Bearing Surface) by anisotropic stress. The moments of the magnetic pinned layer 23 and the magnetic reference layer 25 are substantially perpendicular to the opposing surface, but the moment of the magnetization free layer 27 is biased in the transverse direction by the magnetic field from the ferromagnetic layer 31b.

上部シールド29b、下部シールド29aを介して磁気抵抗センサ21を通じて、検出
電流が流れる。磁気ディスク媒体上のビットからの磁界により、磁化自由層27のモーメ
ントがABSに垂直に回転し、結果的に磁気抵抗センサ21の抵抗変化をもたらし、電圧
変動として記録される。
A detection current flows through the magnetoresistive sensor 21 through the upper shield 29b and the lower shield 29a. Due to the magnetic field from the bit on the magnetic disk medium, the moment of the magnetization free layer 27 rotates perpendicular to the ABS, resulting in a resistance change of the magnetoresistive sensor 21 and recorded as a voltage fluctuation.

磁気書込み磁極11は、一般的に電気めっきやスパッタリング法によって形成される。
一方、磁気抵抗センサ21は、スパッタリングによって堆積される。
The magnetic writing magnetic pole 11 is generally formed by electroplating or sputtering.
On the other hand, the magnetoresistive sensor 21 is deposited by sputtering.

(2)第1実施形態
次に、本発明の第1実施形態に係るスパッタリング装置について説明する。図3に示す
ように、スパッタリング装置100は、真空容器101内にカソード部としてのターゲッ
ト102及びターゲット保持部(金属製バッキングプレート)104と、当該ターゲット
保持部104の裏面に設けられた磁石ユニット103と、基板載置面131aを有する基
板保持台131とを備えている。
(2) First Embodiment Next, a sputtering apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 3, the sputtering apparatus 100 includes a target 102 as a cathode part and a target holding part (metal backing plate) 104 in a vacuum container 101, and a magnet unit 103 provided on the back surface of the target holding part 104. And a substrate holder 131 having a substrate placement surface 131a.

真空容器101には、プロセスガス導入口124を通じて外部からスパッタ成膜に必要
なプロセスガスが供給される。真空容器101は、上記プロセスガスや、外部空間から流
入した不純物ガスを排気するための真空ポンプ122が設けられている。また、真空容器
101には、真空容器101内に基板130を搬入及び搬出するための導入口120が設
けられている。
A process gas necessary for sputtering film formation is supplied to the vacuum vessel 101 from the outside through a process gas inlet 124. The vacuum vessel 101 is provided with a vacuum pump 122 for exhausting the process gas and the impurity gas flowing in from the external space. Further, the vacuum vessel 101 is provided with an introduction port 120 for carrying the substrate 130 into and out of the vacuum vessel 101.

ターゲット102は、図示しないが電力供給ラインからターゲット保持部104を通じ
てスパッタに必要な電力が投入される。電力供給ラインは、図示しないが高周波電源及び
直流電源に接続されている。これにより、ターゲット102には高周波のみの電力供給、
高周波+直流重畳による電力供給、及び直流電力のみの電力供給のいずれかが可能である
。また、ターゲット102は、矩形状であって、その長辺が本図の紙面に対し垂直方向に
配置されている。ターゲット102の長辺は、基板130の直径よりも長く形成されてい
る。横軸膜厚均一性を確保するため、ターゲット102の長辺は、基板の直径130の2
倍以上長く形成することが望ましい。
Although not shown, the target 102 is supplied with power necessary for sputtering from the power supply line through the target holding unit 104. The power supply line is connected to a high frequency power source and a direct current power source (not shown). As a result, power supply of only high frequency is supplied to the target 102,
Either power supply by high frequency + DC superimposition or power supply only by DC power is possible. Further, the target 102 has a rectangular shape, and its long side is arranged in a direction perpendicular to the paper surface of this figure. The long side of the target 102 is formed longer than the diameter of the substrate 130. In order to ensure the uniformity of the film thickness on the horizontal axis, the long side of the target 102 has a substrate diameter of 2
It is desirable to form it twice or longer.

実用的なターゲット102の長さは、製造コストによって制限される。限られたターゲ
ット102の長さでは、膜特性の横軸均一性は、1)ターゲット102を成膜領域まで減
らす、2)特開昭60-197869号に開示されているようにターゲット102の長手方向に沿
って伸びその中央部分よりもその両端側が幅広のスリットを設ける、3)縁の近くのマグ
ネトロン強度を高める、あるいは、逆にターゲット102中心のマグネトロン強度を弱め
ることによって改善され得る。
The practical target 102 length is limited by the manufacturing cost. With the limited target 102 length, the horizontal axis uniformity of the film characteristics is 1) the target 102 is reduced to the film formation region, and 2) the length of the target 102 as disclosed in JP-A-60-197869. It can be improved by extending the direction along the direction and providing slits that are wider at both ends than the central portion. 3) Increasing the magnetron intensity near the edge, or conversely decreasing the magnetron intensity at the center of the target 102.

ターゲット保持部104には、特に厚い膜を形成するために高いスパッタリング電力が
必要とされる場合、ターゲット102を効果的に冷却する冷却水を流す配管(不図示)を
設けることが望ましい。
When a high sputtering power is required to form a particularly thick film, the target holding unit 104 is desirably provided with a pipe (not shown) through which cooling water for effectively cooling the target 102 flows.

基板保持台131は、移動機構132に連結されており、当該移動機構132によりy
軸方向に沿って直線的に移動可能に設けられている。この場合、y軸方向は、基板表面1
30aに対し平行であってターゲット102の長辺に対し垂直方向である。なお、基板保
持台131の基板載置面131aから、ターゲット102の中心までの距離は、150m
m以下になるように設定されている。
The substrate holder 131 is connected to the moving mechanism 132, and the moving mechanism 132 causes the y
It is provided so as to be linearly movable along the axial direction. In this case, the y-axis direction is the substrate surface 1
It is parallel to 30 a and is perpendicular to the long side of the target 102. The distance from the substrate placement surface 131a of the substrate holder 131 to the center of the target 102 is 150 m.
m or less.

本実施形態に係るスパッタリング装置100は、上記基本的構成に加え、本発明の特徴
的構成を備える。以下特徴的構成について説明する。スパッタリング装置100は、ター
ゲット102と基板130の間にマスクアセンブリ109Aが設けられている。
The sputtering apparatus 100 according to this embodiment includes the characteristic configuration of the present invention in addition to the above basic configuration. The characteristic configuration will be described below. In the sputtering apparatus 100, a mask assembly 109 </ b> A is provided between the target 102 and the substrate 130.

マスクアセンブリ109Aは、基板保持台131の基板載置面131aに対し平行に配
置された第1遮蔽部110と第2遮蔽部111とを有する。第1遮蔽部110と第2遮蔽
部111は、縁部を対向させ幅D1の間隔(200mm以下)を開けた状態で基板表面1
30aに対し平行であってターゲット102の長辺に垂直方向に配置されている。なお、
マスクアセンブリ109Aの第1遮蔽部110及び第2遮蔽部111は、TiやAlなどの金
属で構成されている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、マスクアセンブリ10
9Aを、例えば、アルミナ、ガラス、セラミック、誘電体等により形成して、フローティ
ング電位にしてもよい。これにより、ターゲット102付近のプラズマがアースへ拡散さ
れるのを防止することができる。
第1遮蔽部110と第2遮蔽部111の対向する縁部で挟まれた領域にy軸方向に沿っ
た幅D1の開口部113が形成される。第1遮蔽部110と第2遮蔽部111とは、y軸
方向(基板保持台131に載置された基板表面130aに対し平行であって、ターゲット
102の長辺に対し垂直方向)にそれぞれ独立して移動可能に設けられている。マスクア
センブリ109Aは、第1遮蔽部110及び第2遮蔽部111が適宜移動することにより
、開口部113の位置及び幅D1を変更することができる。
The mask assembly 109 </ b> A includes a first shielding part 110 and a second shielding part 111 that are arranged in parallel to the substrate placement surface 131 a of the substrate holding table 131. The first shielding portion 110 and the second shielding portion 111 face the substrate surface 1 in a state where the edges are opposed to each other and a gap (200 mm or less) in width D1 is opened.
It is parallel to 30 a and is arranged in the direction perpendicular to the long side of the target 102. In addition,
The first shielding part 110 and the second shielding part 111 of the mask assembly 109A are made of a metal such as Ti or Al. However, the present invention is not limited to this, and the mask assembly 10
9A may be formed of, for example, alumina, glass, ceramic, dielectric, or the like to have a floating potential. Thereby, it is possible to prevent the plasma near the target 102 from being diffused to the ground.
An opening 113 having a width D1 along the y-axis direction is formed in a region sandwiched between the opposing edges of the first shielding part 110 and the second shielding part 111. The first shielding part 110 and the second shielding part 111 are independent of each other in the y-axis direction (parallel to the substrate surface 130a placed on the substrate holding base 131 and perpendicular to the long side of the target 102). And is provided so as to be movable. The mask assembly 109 </ b> A can change the position and width D <b> 1 of the opening 113 by appropriately moving the first shielding part 110 and the second shielding part 111.

すなわち、第1遮蔽部110は、第2遮蔽部111を固定した状態でy軸方向に沿って
移動することにより、開口部113の幅D1を大きくしたり小さくしたりすることができ
る。同様に、第2遮蔽部111は、第1遮蔽部110を固定した状態でy軸方向に沿って
移動することにより、開口部113の幅D1を大きくしたり小さくしたりすることができ
る。また、第1遮蔽部110と第2遮蔽部111を同時に同じ方向に同じ距離だけ移動さ
せることにより、開口部113の幅D1を保持したまま開口部113の位置を第1遮蔽部
110側又は第2遮蔽部111側へ移動することができる。
That is, the first shielding part 110 can increase or decrease the width D1 of the opening 113 by moving along the y-axis direction with the second shielding part 111 fixed. Similarly, the second shielding part 111 can increase or decrease the width D1 of the opening 113 by moving along the y-axis direction with the first shielding part 110 fixed. In addition, by simultaneously moving the first shielding unit 110 and the second shielding unit 111 in the same direction by the same distance, the position of the opening 113 is kept on the first shielding unit 110 side or the first side while maintaining the width D1 of the opening 113. 2 It can move to the shielding part 111 side.

本発明においては、磁性膜の磁気異方性を制御するため、様々な入射角度で成膜を行う
必要がある。その場合、様々な入射角度に応じて、開口部113の幅D1を大きくしたり
小さくしたりする必要がある。
In the present invention, it is necessary to perform film formation at various incident angles in order to control the magnetic anisotropy of the magnetic film. In that case, it is necessary to increase or decrease the width D1 of the opening 113 in accordance with various incident angles.

また、ターゲット102は、当該ターゲット表面102aの中心を通る法線150を含
むターゲット102の長辺に平行な面が、マスクアセンブリ109Aの開口部113の中
心を通る法線と重ならないように配置されている。
Further, the target 102 is arranged such that a plane parallel to the long side of the target 102 including the normal 150 passing through the center of the target surface 102a does not overlap the normal passing through the center of the opening 113 of the mask assembly 109A. ing.

本実施形態の場合、ターゲット102は、当該ターゲット表面102aの中心を通る法
線150が、マスクアセンブリ109Aの開口部113の中心を通る法線に対し所定の角
度151だけ傾斜して配置されている。ターゲット102は、第1遮蔽部110側から第
2遮蔽部111側へ向かって下り勾配となるように斜めに配置されている。これにより、
ターゲット102の表面102aは、マスクアセンブリ109Aの開口部113を介して
基板表面130aと斜めに対向する。
In the case of the present embodiment, the target 102 is arranged such that a normal line 150 passing through the center of the target surface 102a is inclined by a predetermined angle 151 with respect to a normal line passing through the center of the opening 113 of the mask assembly 109A. . The target 102 is disposed obliquely so as to have a downward gradient from the first shielding part 110 side toward the second shielding part 111 side. This
The surface 102a of the target 102 is diagonally opposed to the substrate surface 130a through the opening 113 of the mask assembly 109A.

ターゲット102と基板130の間で、かつターゲット102の近傍には、さらに第3
遮蔽部105が設けられている。第3遮蔽部105は、x軸方向に沿った回転軸118を
回転中心に回動可能に真空容器内に設けられている。第3遮蔽部105は、回転方向10
5aに沿って回動することにより、ターゲット102の第1遮蔽部110側のターゲット
表面102aの一部を覆うように配置されている。
In the vicinity of the target 102 between the target 102 and the substrate 130, the third
A shielding part 105 is provided. The third shielding part 105 is provided in the vacuum container so as to be rotatable around a rotation shaft 118 along the x-axis direction. The third shielding part 105 has a rotation direction of 10
By rotating along 5 a, the target 102 is arranged so as to cover a part of the target surface 102 a on the first shielding part 110 side.

上記のようにターゲット102は、マスクアセンブリ109Aの開口部113の中心を
通る法線に対し所定の角度153を有するように斜めに配置されているので、ターゲット
表面102aから垂直に放出されたスパッタ粒子は、基板130の法線軸152に対して
、斜めに入射する。
As described above, the target 102 is disposed obliquely so as to have a predetermined angle 153 with respect to the normal passing through the center of the opening 113 of the mask assembly 109A. Therefore, the sputtered particles emitted perpendicularly from the target surface 102a. Is obliquely incident on the normal axis 152 of the substrate 130.

上記のように構成されたスパッタリング装置100では、成膜条件に合わせて、マスク
アセンブリ109Aの開口部113の幅D1と位置を設定するため、第1遮蔽部110及
び第2遮蔽部111を適宜移動させる。同時に、ターゲット102の第1遮蔽部110側
の表面を使用するか否かに合わせて第3遮蔽部105を回動させる。したがって、スパッ
タリング装置100によれば、さまざまなターゲットにおいても成膜中のターゲット10
2と基板130の配置を最適化することができる。
In the sputtering apparatus 100 configured as described above, the first shielding part 110 and the second shielding part 111 are appropriately moved in order to set the width D1 and the position of the opening 113 of the mask assembly 109A in accordance with the film forming conditions. Let At the same time, the third shield 105 is rotated according to whether or not the surface of the target 102 on the first shield 110 side is used. Therefore, according to the sputtering apparatus 100, the target 10 during film formation also in various targets.
2 and the arrangement of the substrate 130 can be optimized.

例えば、入射角度が大きい成膜条件の場合、第3遮蔽部105は本図に示すように表面
がターゲット表面102aと略平行に回動した状態に配置される。このように第3遮蔽部
105を配置することで、ターゲット表面102aの第1遮蔽部110側から略直下方向
に入射するスパッタ粒子を遮ることができる。したがって、スパッタ粒子は、ターゲット
102の第2遮蔽部111側のターゲット表面102aから開口部113を通じてのみ基
板130へ入射するので、開口部113を第1遮蔽部110側へ配置することにより、入
射角度の大きいスパッタ粒子のみを基板130に入射させることができる。
For example, in the case of film forming conditions where the incident angle is large, the third shielding unit 105 is arranged in a state where the surface is rotated substantially parallel to the target surface 102a as shown in the figure. By disposing the third shielding part 105 in this way, it is possible to shield sputtered particles that enter the target surface 102a from the first shielding part 110 side in a substantially direct downward direction. Accordingly, since the sputtered particles are incident on the substrate 130 only from the target surface 102a on the second shielding part 111 side of the target 102 through the opening 113, the incident angle is determined by arranging the opening 113 on the first shielding part 110 side. Only large sputtered particles can be incident on the substrate 130.

一方、入射角度が小さい成膜条件の場合、第3遮蔽部105は成膜レートをより高める
ため回転方向105aに沿って回動し表面がターゲット表面102aに対し略垂直に配置
されるのが好ましい。このように第3遮蔽部105を配置することで、第1遮蔽部110
側のターゲット表面102aから略直下方向にもスパッタ粒子を入射させることができる
。したがって、ターゲット表面102aのより広い範囲から基板130にスパッタ粒子を
入射させることができるので、成膜レートをより高めることができる。
On the other hand, in the case of film formation conditions with a small incident angle, it is preferable that the third shielding unit 105 is rotated along the rotation direction 105a and the surface thereof is arranged substantially perpendicular to the target surface 102a in order to further increase the film formation rate. . By arranging the third shielding part 105 in this way, the first shielding part 110 is arranged.
Sputtered particles can also be incident in a direction substantially directly below the target surface 102a on the side. Therefore, since sputtered particles can be incident on the substrate 130 from a wider range of the target surface 102a, the deposition rate can be further increased.

スパッタリング装置100は、上記のように所定の入射角度を得るため第1遮蔽部11
0、第2遮蔽部111及び第3遮蔽部105の配置が決定してから、成膜を開始する。こ
のとき、基板保持台131は基板130をy軸方向に沿って等速で移動させる。これによ
り、スパッタリング装置100は、基板130全面に対し、入射角度、及びターゲット表
面102aから放出されたスパッタ粒子が基板表面130aに到達するまでの距離が同じ
成膜条件で成膜をすることができるので、磁気異方性を向上するとともに低スキューであ
る磁性膜を得ることができる。
In order to obtain a predetermined incident angle as described above, the sputtering apparatus 100 has the first shielding part 11.
After the arrangement of 0, the second shielding part 111 and the third shielding part 105 is determined, the film formation is started. At this time, the substrate holder 131 moves the substrate 130 at a constant speed along the y-axis direction. Thereby, the sputtering apparatus 100 can form a film on the entire surface of the substrate 130 under the same film formation conditions with the same incident angle and the distance until the sputtered particles emitted from the target surface 102a reach the substrate surface 130a. Therefore, a magnetic film having improved magnetic anisotropy and low skew can be obtained.

(3)第2実施形態
次に、第2実施形態に係るスパッタリング装置について説明する。本実施形態に係るス
パッタリング装置は、上記第1実施形態に対し、マスクアセンブリの構成のみが異なる。
以下では、マスクアセンブリの構成のみについて説明する。
(3) Second Embodiment Next, a sputtering apparatus according to a second embodiment will be described. The sputtering apparatus according to this embodiment differs from the first embodiment only in the configuration of the mask assembly.
Hereinafter, only the configuration of the mask assembly will be described.

図4に示すように、本実施形態に係るマスクアセンブリ109Bは、第1遮蔽部140
と第2遮蔽部141とを有し、互いに縁部を対向させ幅D1の間隔を開けた状態で配置さ
れている。
As shown in FIG. 4, the mask assembly 109 </ b> B according to this embodiment includes a first shielding part 140.
And the second shielding part 141, and are arranged in a state where the edges are opposed to each other with a gap of the width D1 therebetween.

第1遮蔽部140は、主遮蔽部142と中央遮蔽部143とを有する。主遮蔽部142
は、駆動部142aに連結されており、y軸方向に沿って移動可能に設けられている。中
央遮蔽部143は、x軸方向の長さが主遮蔽部よりも短く形成されており、主遮蔽部14
2の上面側の中央、すなわち基板保持台(本図には不図示)に載置された基板130の中
央部に対向し得る位置に配置されている。中央遮蔽部143は、駆動部143aに連結さ
れており、主遮蔽部142から独立してy軸方向に沿って移動可能に設けられている。
The first shielding part 140 has a main shielding part 142 and a central shielding part 143. Main shield 142
Is coupled to the drive unit 142a and is provided to be movable along the y-axis direction. The central shielding part 143 is formed so that the length in the x-axis direction is shorter than the main shielding part.
2 is arranged at a position that can be opposed to the center of the upper surface side of 2, that is, the center portion of the substrate 130 placed on the substrate holding table (not shown in the figure). The central shielding part 143 is connected to the driving part 143a, and is provided to be movable along the y-axis direction independently of the main shielding part 142.

同様に、第2遮蔽部141は、主遮蔽部145と中央遮蔽部146とを有する。主遮蔽
部145は、駆動部145aに連結されており、y軸方向に沿って移動可能に設けられて
いる。中央遮蔽部146は、x軸方向の長さが主遮蔽部145よりも短く形成されており
、主遮蔽部145の上面側の中央に配置されている。中央遮蔽部146は、駆動部146
aに連結されており、主遮蔽部145から独立してy軸方向に沿って移動可能に設けられ
ている。
Similarly, the second shielding part 141 includes a main shielding part 145 and a central shielding part 146. The main shielding part 145 is connected to the driving part 145a and is provided to be movable along the y-axis direction. The central shielding part 146 is formed so that the length in the x-axis direction is shorter than the main shielding part 145, and is arranged at the center on the upper surface side of the main shielding part 145. The central shielding part 146 is a driving part 146.
It is connected to a and provided so as to be movable along the y-axis direction independently of the main shielding part 145.

上記のようにマスクアセンブリ109Bは、第1遮蔽部140及び第2遮蔽部141の
主遮蔽部142,145が適宜移動することにより、開口部113の位置及び幅D1を変
更できるので、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
As described above, the mask assembly 109B can change the position and width D1 of the opening 113 by appropriately moving the main shielding portions 142 and 145 of the first shielding portion 140 and the second shielding portion 141. The same effect as the embodiment can be obtained.

さらに本実施形態に係るマスクアセンブリ109Bは、中央遮蔽部143,146が適
宜移動することにより、開口部113の中央部分のみの幅を短くすることができるので、
基板130の中央部において成膜レートを低下させて、基板130のx軸方向に沿った中
央の膜厚が、x軸方向に沿った基板130の両端部に比べ厚くなることを防止することが
できる。
Further, the mask assembly 109B according to the present embodiment can shorten the width of only the central portion of the opening 113 by appropriately moving the central shielding portions 143 and 146.
Decreasing the film formation rate at the central portion of the substrate 130 to prevent the central film thickness along the x-axis direction of the substrate 130 from becoming thicker than both end portions of the substrate 130 along the x-axis direction. it can.

例えば、入射角度が小さい成膜条件の場合、図5に示すように、第1遮蔽部140と第
2遮蔽部141の主遮蔽部142,145を第2遮蔽部141側へ配置する。このとき第
3遮蔽部105は回転方向105aに沿って回動しターゲット表面102aに対し表面が
略垂直に配置されるのが好ましい。これにより開口部113が第2遮蔽部141側に配置
されるので、ターゲット表面102aの所定の位置から放出されるスパッタ粒子の軌跡は
、本図に示すようにターゲット表面102aの第1遮蔽部140側から開口部113を通
じて基板130へ入射する範囲50a〜50bに制限される。さらに、第1遮蔽部140
の中央遮蔽部143を主遮蔽部142の縁部から突出するように配置することにより、開
口部113の中央部分のみの幅を小さくすることができる。これにより、基板130の中
央部において形成される薄膜の膜厚が厚くなることを防止することができ、基板130全
体における膜厚の不均一性を改善することができる。また、これにより、軌跡50aを超
える入射角度を有するスパッタ粒子が基板130に入射することを制限することができる
For example, in the case of a film forming condition with a small incident angle, as shown in FIG. 5, the first shielding part 140 and the main shielding parts 142 and 145 of the second shielding part 141 are arranged on the second shielding part 141 side. At this time, it is preferable that the third shielding part 105 is rotated along the rotation direction 105a and the surface thereof is arranged substantially perpendicular to the target surface 102a. As a result, the opening 113 is arranged on the second shielding part 141 side, and the trajectory of the sputtered particles emitted from a predetermined position on the target surface 102a is, as shown in the figure, the first shielding part 140 on the target surface 102a. The range 50 a to 50 b that is incident on the substrate 130 from the side through the opening 113 is limited. Further, the first shielding part 140
By arranging the central shielding portion 143 so as to protrude from the edge portion of the main shielding portion 142, the width of only the central portion of the opening 113 can be reduced. Thereby, it is possible to prevent the thin film formed in the central portion of the substrate 130 from becoming thick, and to improve the non-uniformity of the film thickness in the entire substrate 130. Moreover, it can restrict | limit that the sputtered particle which has the incident angle exceeding the locus | trajectory 50a injects into the board | substrate 130 by this.

一方、入射角度が大きい成膜条件の場合、図6に示すように、第1遮蔽部140と第2
遮蔽部141の主遮蔽部142,145を第1遮蔽部140側へ配置する。このとき第3
遮蔽部105は表面がターゲット表面102aと略平行に回動した状態に配置される。こ
れにより開口部113が第1遮蔽部140側に配置されるとともに第1遮蔽部140側の
ターゲット表面102aが第3遮蔽部105で覆われるので、ターゲット表面102aの
所定の位置から放出されるスパッタ粒子の軌跡は、本図に示すようにターゲット表面10
2aの第2遮蔽部141側から開口部113を通じて基板130へ入射する範囲50a〜
50bに制限される。
On the other hand, in the case of the film forming condition where the incident angle is large, as shown in FIG.
The main shielding parts 142 and 145 of the shielding part 141 are arranged on the first shielding part 140 side. At this time third
The shielding part 105 is arranged in a state where the surface is rotated substantially parallel to the target surface 102a. As a result, the opening 113 is arranged on the first shielding part 140 side and the target surface 102a on the first shielding part 140 side is covered with the third shielding part 105, so that the sputter emitted from a predetermined position on the target surface 102a. The trajectory of the particles is the target surface 10 as shown in the figure.
2a, the range 50a to enter the substrate 130 from the second shielding portion 141 side through the opening 113
Limited to 50b.

したがって、入射角度の大きいスパッタ粒子のみを基板130に入射させることができ
る。さらに、第2遮蔽部141の中央遮蔽部146を主遮蔽部145の縁部から突出する
ように配置することにより、開口部113の中央部分のみの幅を小さくすることができる
ので、上記した膜厚の不均一性を低減する効果を得ることができる。また、第2遮蔽部1
41の中央遮蔽部146を主遮蔽部145の縁部から突出するように配置することにより
、軌跡50bよりも小さい入射角度を有するスパッタ粒子が基板130に入射することを
制限することができる。
Therefore, only sputtered particles having a large incident angle can be incident on the substrate 130. Furthermore, by arranging the central shielding part 146 of the second shielding part 141 so as to protrude from the edge of the main shielding part 145, the width of only the central part of the opening 113 can be reduced, so that the above-described film The effect of reducing thickness non-uniformity can be obtained. The second shielding part 1
By arranging the 41 central shielding portions 146 so as to protrude from the edge of the main shielding portion 145, it is possible to limit the incidence of sputtered particles having an incident angle smaller than the locus 50 b on the substrate 130.

(変形例)
次に、上記第2実施形態に係るマスクアセンブリの変形例について説明する。図7に示
すマスクアセンブリ109Cは第1遮蔽部160と第2遮蔽部161とを有し、互いに縁
部を対向させ幅D1の間隔を開けた状態で配置されている。
(Modification)
Next, a modification of the mask assembly according to the second embodiment will be described. The mask assembly 109C shown in FIG. 7 has a first shielding part 160 and a second shielding part 161, and is arranged in a state where the edges are opposed to each other and a gap of the width D1 is opened.

第1遮蔽部160は、同一平面上に配置された1対の主遮蔽部162a,162bと、
当該1対の主遮蔽部162a,162bの間に配置された中央遮蔽部163とを有する。
1対の主遮蔽部162a,162bは、駆動部(不図示)に連結されており、一体的に移
動可能に設けられている。中央遮蔽部163は、駆動部(不図示)に連結されており、主
遮蔽部162a,162bから独立してy軸方向に沿って移動可能に設けられている。
The first shielding part 160 includes a pair of main shielding parts 162a and 162b arranged on the same plane,
And a central shielding portion 163 disposed between the pair of main shielding portions 162a and 162b.
The pair of main shielding parts 162a and 162b are connected to a driving part (not shown) and are provided so as to be integrally movable. The central shielding part 163 is connected to a drive part (not shown), and is provided so as to be movable along the y-axis direction independently of the main shielding parts 162a and 162b.

同様に、第2遮蔽部161は、同一平面上に配置された1対の主遮蔽部165a,16
5bと、当該1対の主遮蔽部165a,165bの間に配置された中央遮蔽部166とを
有する。1対の主遮蔽部165a,165bは、駆動部(不図示)に連結されており、一
体的に移動可能に設けられている。中央遮蔽部166は、駆動部(不図示)に連結されて
おり、主遮蔽部165a,165bから独立してy軸方向に沿って移動可能に設けられて
いる。
Similarly, the second shielding part 161 is a pair of main shielding parts 165a, 16 arranged on the same plane.
5b and a central shielding part 166 disposed between the pair of main shielding parts 165a and 165b. The pair of main shielding portions 165a and 165b is connected to a driving portion (not shown) and is provided so as to be movable integrally. The central shielding part 166 is connected to a drive part (not shown), and is provided to be movable along the y-axis direction independently of the main shielding parts 165a and 165b.

上記のように構成された本変形例に係るマスクアセンブリ109Cによれば、中央遮蔽
部163,166のみが適宜移動することにより、開口部113の中央部分のみの幅D2
を変更することができる。このように開口部113の中央部分のみの開口幅D2を変更す
ることができることにより、上記第2実施形態と同様の効果を得ることができる。
According to the mask assembly 109 </ b> C according to the present modification configured as described above, only the central shielding portions 163 and 166 are appropriately moved, so that only the width D <b> 2 of the central portion of the opening 113 is obtained.
Can be changed. As described above, since the opening width D2 of only the central portion of the opening 113 can be changed, the same effect as that of the second embodiment can be obtained.

また、本変形例の場合、中央遮蔽部163,166を、x軸方向に沿った一対の主遮蔽
部162a,162b及び165a,165bの間に配置したことにより、第2実施形態
に比べマスクアセンブリの厚みを小さくすることができる。
In the case of this modification, the central shielding parts 163 and 166 are arranged between the pair of main shielding parts 162a and 162b and 165a and 165b along the x-axis direction, so that the mask assembly is compared with the second embodiment. Can be reduced in thickness.

なお、上記第2実施形態及び本変形例では、中央遮蔽部163,166同士の対向する
各縁部は直線状である場合について図示したが、本発明はこれに限らず、湾曲状に突出し
て形成してもよい。
In the second embodiment and the present modification, the opposite edge portions of the central shielding portions 163 and 166 are illustrated as being linear, but the present invention is not limited to this and protrudes in a curved shape. It may be formed.

(シミュレーション)
次に、本変形例に係るマスクアセンブリをモデルとしたシミュレーションについて説明
する。図8は、膜厚特性をシミュレーションするために用いたターゲット102のエロー
ジョンパターンを示す。ターゲット102は、幅102d(130mm)と縦102e(
510mm)を有する。規定の磁石ユニットによるエロージョンパターンは、ターゲット
表面102a上に描かれている。
(simulation)
Next, simulation using the mask assembly according to this modification as a model will be described. FIG. 8 shows an erosion pattern of the target 102 used for simulating the film thickness characteristic. The target 102 has a width 102d (130 mm) and a length 102e (
510 mm). The erosion pattern by the prescribed magnet unit is drawn on the target surface 102a.

入射角度が大きい成膜条件とするため、ターゲット表面102aの図中破線で囲まれて
いる範囲からのスパッタ粒子を基板130上に入射させるように設定した。上記範囲は、
ターゲット102の中心102cから下側で長い直線状の溝102bが形成されている。
In order to obtain a film forming condition with a large incident angle, the sputtered particles from the range surrounded by the broken line in the drawing of the target surface 102a were set to be incident on the substrate 130. The above range is
A long linear groove 102b is formed below the center 102c of the target 102.

図9は、基板130と、マスクアセンブリ109Cとの位置関係を示す。マスクアセン
ブリ109Cは開口部113の幅D1が20mmに設定されている。ターゲット102は
、ターゲット表面102aが基板表面130aに対して角度30°、ターゲット102か
ら基板表面130aまでの距離L3が150mmの位置に設定した。
FIG. 9 shows the positional relationship between the substrate 130 and the mask assembly 109C. In the mask assembly 109C, the width D1 of the opening 113 is set to 20 mm. The target 102 was set such that the target surface 102a was at an angle of 30 ° with respect to the substrate surface 130a and the distance L3 from the target 102 to the substrate surface 130a was 150 mm.

マスクアセンブリ109Cは、基板表面130aからの距離L1を27mmとし、厚さ
は本シミュレーションにおいて無視した。開口部113は、開口部113の中心からター
ゲット102中心までの距離L2が127mmとなる位置に設定した。
In the mask assembly 109C, the distance L1 from the substrate surface 130a was set to 27 mm, and the thickness was ignored in this simulation. The opening 113 was set at a position where the distance L2 from the center of the opening 113 to the center of the target 102 was 127 mm.

第3遮蔽部105は、ターゲット表面102aの第1遮蔽部160側からのスパッタ粒
子を遮断し、第2遮蔽部161側のターゲット表面102aからのスパッタ粒子を通過さ
せる。第2遮蔽部161側のターゲット表面102aからのスパッタ粒子の入射角度は平
均50°である。
The third shielding part 105 shields the sputtered particles from the first shielding part 160 side of the target surface 102a and allows the sputtered particles from the target surface 102a on the second shielding part 161 side to pass. The incident angle of the sputtered particles from the target surface 102a on the second shielding part 161 side is 50 ° on average.

成膜中、基板130は、開口部113の下方で、基板表面130aに平行なy軸方向に
沿って移動する。スパッタ粒子の速度は、cosnφ−n2exp(-φ2/1000)とした。φは、ター
ゲット表面102aの法線からの角度で、n = 0.75、n2 = 0.5である。
During film formation, the substrate 130 moves below the opening 113 along the y-axis direction parallel to the substrate surface 130a. Rate of sputtered particles, and a cos n φ-n 2 exp ( -φ 2/1000). φ is an angle from the normal line of the target surface 102a, and n = 0.75 and n 2 = 0.5.

図10は、シミュレーションで得られた基板表面130a上の膜厚パターンである。図
10に示すように、薄暗い領域は、明るい領域より膜厚が厚い状態を示す。本シミュレー
ションの結果、膜厚の不均一性は10.2%であった。薄暗い領域は、基板の横軸中間領域に
主に存在し、幅D3は約120mmである。
FIG. 10 is a film thickness pattern on the substrate surface 130a obtained by simulation. As shown in FIG. 10, the dim region shows a state where the film thickness is thicker than the bright region. As a result of this simulation, the film thickness non-uniformity was 10.2%. The dim region mainly exists in the intermediate region of the horizontal axis of the substrate, and the width D3 is about 120 mm.

次に、第2遮蔽部161の中央遮蔽部166を、開口部113へ1mm突出させた状態
でシミュレーションを行った。これによって、図11に示すように膜厚の不均一性が6.
2%に低減することが確認できた。また、外周部の膜厚が中心部に比べて増加している。
Next, the simulation was performed in a state where the central shielding portion 166 of the second shielding portion 161 protrudes 1 mm into the opening 113. As a result, as shown in FIG.
It was confirmed that it was reduced to 2%. Moreover, the film thickness of the outer peripheral part has increased compared with the central part.

第2遮蔽部161の中央遮蔽部166の先端は直線状である場合について検討したが、
先端を湾曲状に突出した形状とすることによって、さらに膜厚不均一性を低減できると考
えられる。
Although the case where the tip of the central shielding part 166 of the second shielding part 161 is linear is examined,
It is considered that the film thickness non-uniformity can be further reduced by making the tip protrude in a curved shape.

(別の変形例)
次に、上記第2実施形態に係るマスクアセンブリの別の変形例について説明する。図1
2に示すマスクアセンブリ109Dは第1遮蔽部170と第2遮蔽部171と中央遮蔽部
172とを有する。第1遮蔽部170は、駆動部170aに連結されており、y軸方向に
沿って移動可能に設けられている。同様に、第2遮蔽部171は、駆動部171aに連結
されており、y軸方向に沿って移動可能に設けられている。第1遮蔽部170と第2遮蔽
部171は互いに先端縁170c、171cを対向させ幅D1の間隔を開けた状態で配置
されている。
(Another modification)
Next, another modified example of the mask assembly according to the second embodiment will be described. FIG.
A mask assembly 109D shown in FIG. 2 has a first shielding part 170, a second shielding part 171 and a central shielding part 172. The 1st shielding part 170 is connected with the drive part 170a, and is provided so that a movement along the y-axis direction is possible. Similarly, the 2nd shielding part 171 is connected with drive part 171a, and is provided so that movement along the y-axis direction is possible. The first shielding part 170 and the second shielding part 171 are arranged in a state where the leading edges 170c and 171c are opposed to each other with a gap of a width D1 therebetween.

中央遮蔽部172は、中央に厚さ方向に貫通した穴175が形成された板状の部材で構
成されており、第1遮蔽部170及び第2遮蔽部171の上面側に配置されている。中央
遮蔽部172は駆動部172aに連結されており、y軸方向に沿って第1遮蔽部170及
び第2遮蔽部171から独立して移動可能に設けられている。
The central shielding part 172 is composed of a plate-like member having a hole 175 penetrating in the thickness direction at the center, and is disposed on the upper surface side of the first shielding part 170 and the second shielding part 171. The central shielding part 172 is connected to the driving part 172a, and is provided to be movable independently of the first shielding part 170 and the second shielding part 171 along the y-axis direction.

上記穴175は、平面視において略H形に形成されている。穴175の内周縁の、x軸
方向の略中央には、突部172c,172dがそれぞれ形成されている。
The hole 175 is substantially H-shaped in plan view. Projections 172c and 172d are formed at substantially the center of the inner periphery of the hole 175 in the x-axis direction.

上記のように構成されたマスクアセンブリ109Dによれば、第1遮蔽部170及び第
2遮蔽部171が適宜移動することにより、開口部113の位置及び幅D1を変更できる
ことに加え、中央遮蔽部172のみが適宜移動することにより、開口部113の中央部分
のみの幅を変更することができる。これにより、上記第2実施形態と同様の効果を得るこ
とができる。
According to the mask assembly 109 </ b> D configured as described above, the position and width D <b> 1 of the opening 113 can be changed by appropriately moving the first shielding portion 170 and the second shielding portion 171, and the central shielding portion 172. Only the central portion of the opening 113 can be changed by appropriately moving only the central portion. Thereby, the effect similar to the said 2nd Embodiment can be acquired.

(4)第3実施形態
次に、本発明の第3実施形態に係るスパッタリング装置について説明する。上記第1実
施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。
(4) Third Embodiment Next, a sputtering apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図13に示すスパッタリング装置200は、真空容器201内に第1カソード部261
と、第2カソード部262と、基板保持台231とを備えている。第1カソード部261
は、第1ターゲット202、及びターゲット保持部204と、当該ターゲット保持部20
4の裏面に設けられた磁石ユニット203とを有する。同様に第2カソード部262は、
第2ターゲット205、及びターゲット保持部207と、当該ターゲット保持部207の
裏面に設けられた磁石ユニット206とを有する。第1ターゲット202と第2ターゲッ
ト205は、同種の材料で形成してもよく、また異種の材料で形成してもよい。
A sputtering apparatus 200 shown in FIG. 13 has a first cathode portion 261 in a vacuum vessel 201.
And a second cathode portion 262 and a substrate holding base 231. First cathode portion 261
Are the first target 202, the target holding unit 204, and the target holding unit 20.
4 and a magnet unit 203 provided on the back surface. Similarly, the second cathode portion 262 is
It has the 2nd target 205, the target holding | maintenance part 207, and the magnet unit 206 provided in the back surface of the said target holding | maintenance part 207. The first target 202 and the second target 205 may be formed of the same material or different materials.

第1ターゲット202と第2ターゲット205は、図示しないが電力供給ラインからタ
ーゲット保持部204,207を通じてスパッタリングに必要な電力が投入される。電力
供給ラインは図示しないが高周波電源及び/又は直流電源に接続されている。これにより
、第1ターゲット202と第2ターゲット205には高周波のみの電力供給、高周波+直
流重畳による電力供給、及び直流電力のみの電力供給のいずれかが可能である。また、第
1ターゲット202と第2ターゲット205は、矩形状であって、長辺が本図の紙面に対
し垂直方向に配置されている。第1ターゲット202と第2ターゲット205の長辺は、
基板130の直径より長く形成されている。
The first target 202 and the second target 205 are supplied with power necessary for sputtering from the power supply line through the target holding units 204 and 207 (not shown). Although not shown, the power supply line is connected to a high frequency power source and / or a DC power source. As a result, the first target 202 and the second target 205 can be supplied with only high frequency power, supplied with high frequency + DC superposition, or supplied only with DC power. Further, the first target 202 and the second target 205 have a rectangular shape, and the long sides are arranged in a direction perpendicular to the paper surface of this figure. The long sides of the first target 202 and the second target 205 are
It is formed longer than the diameter of the substrate 130.

基板保持台231は、基板冷却台238上に設置され、移動機構239によりy軸方向
に沿って移動可能に設けられている。基板冷却台238は、極低温ヘッド232とクライ
オポンプ233とを備える。極低温ヘッド232とクライオポンプ233とは、冷却ガス
通路234で連通している。冷却ガス通路234には、基板保持台231を冷却し真空容
器201内の気体分子を冷却するための冷却ガスを供給する冷却ガス供給管(不図示)が
連通されている。冷却ガス供給管は、ベローズ(伸縮管)225の内部空間223a内に
配置される。
The substrate holding table 231 is installed on the substrate cooling table 238 and is provided so as to be movable along the y-axis direction by the moving mechanism 239. The substrate cooling table 238 includes a cryogenic head 232 and a cryopump 233. The cryogenic head 232 and the cryopump 233 communicate with each other through a cooling gas passage 234. The cooling gas passage 234 communicates with a cooling gas supply pipe (not shown) that supplies the cooling gas for cooling the substrate holding table 231 and cooling the gas molecules in the vacuum vessel 201. The cooling gas supply pipe is disposed in the internal space 223 a of the bellows (expandable pipe) 225.

ベローズ225は、外部空間123に連通しており、基板冷却台238の移動に合わせ
伸縮し得るように構成されている。冷却ガス供給管は、ベローズ225が伸張したときの
長さからベローズ225が収縮したときの長さまでスムーズに可撓し得るようベローズ2
25内に収納されている。
The bellows 225 communicates with the external space 123 and is configured to expand and contract in accordance with the movement of the substrate cooling table 238. The cooling gas supply pipe has a bellows 2 so that it can be flexed smoothly from the length when the bellows 225 is extended to the length when the bellows 225 is contracted.
25.

冷却ガス供給管(不図示)から供給された冷却ガスは基板保持台231へ供給され、基
板保持台231を冷却する。これによりクライオポンプ233は、基板保持台231を極
低温にすることにより、真空容器201内の気体分子を凝縮または吸着させて捕捉し排気
して真空容器201内を超真空にするとともに、基板保持台231上の基板130も冷却
する。
A cooling gas supplied from a cooling gas supply pipe (not shown) is supplied to the substrate holding table 231 to cool the substrate holding table 231. As a result, the cryopump 233 sets the substrate holding table 231 to a very low temperature, thereby condensing or adsorbing gas molecules in the vacuum vessel 201 to capture and evacuate the vacuum vessel 201 into an ultra-vacuum and hold the substrate. The substrate 130 on the table 231 is also cooled.

移動機構239は、真空容器201の床面に設けられた駆動部241aと、y軸方向に
沿って延設されたウォーム242と、当該ウォーム242に螺合している直動部241と
、直動部241に連結された台車240と、ウォーム242に平行に延設されたガイドレ
ール243とを有する。ウォーム242は駆動部241aに連結されている。台車240
は車輪240aを備え、基板保持台231及び基板冷却台238が載置されている。当該
車輪240aはガイドレール243に沿って走行し得るように形成されている。
The moving mechanism 239 includes a driving unit 241 a provided on the floor surface of the vacuum vessel 201, a worm 242 extending along the y-axis direction, a linear moving unit 241 screwed into the worm 242, A carriage 240 connected to the moving part 241 and a guide rail 243 extending in parallel with the worm 242 are included. The worm 242 is connected to the drive unit 241a. Dolly 240
Includes a wheel 240a, and a substrate holding table 231 and a substrate cooling table 238 are placed thereon. The wheel 240 a is formed so as to be able to travel along the guide rail 243.

駆動部241aは、ウォーム242に回転力を伝達する。ウォーム242に螺合してい
る直動部241は、ウォーム242の回転により、ウォーム242に沿って直線運動をす
る。直動部241の直線運動により、当該直動部241に連結された台車240は、ガイ
ドレール243に沿って移動する。このようにして、移動機構239は、台車240上に
配置された基板保持台231をy軸方向に沿って移動させることができる。
The drive unit 241a transmits the rotational force to the worm 242. The linear motion portion 241 screwed into the worm 242 moves linearly along the worm 242 by the rotation of the worm 242. Due to the linear motion of the linear motion portion 241, the carriage 240 connected to the linear motion portion 241 moves along the guide rail 243. In this way, the moving mechanism 239 can move the substrate holding table 231 disposed on the carriage 240 along the y-axis direction.

第1ターゲット202及び第2ターゲット205と、基板130の間に配置されたマス
クアセンブリ209は、基板保持台231の基板載置面に対し平行に配置された第1遮蔽
部210と第2遮蔽部211とを有する。第1遮蔽部210と第2遮蔽部211は、先縁
部を対向させ幅D1の間隔を開けた状態で、基板表面130aに対し平行であって第1タ
ーゲット202及び第2ターゲット205の長辺に垂直方向に配置されている。第1遮蔽
部210と第2遮蔽部211の対向する縁部で挟まれた領域に開口部113が形成される
A mask assembly 209 disposed between the first target 202 and the second target 205 and the substrate 130 includes a first shielding unit 210 and a second shielding unit disposed in parallel to the substrate placement surface of the substrate holding table 231. 211. The first shielding part 210 and the second shielding part 211 are parallel to the substrate surface 130a and have the long sides of the first target 202 and the second target 205 with the leading edges facing each other and spaced apart by a width D1. Are arranged vertically. An opening 113 is formed in a region sandwiched between opposing edges of the first shielding part 210 and the second shielding part 211.

第1遮蔽部210は駆動部210aに連結されており、y軸方向に沿って独立して移動
可能に設けられている。同様に、第2遮蔽部211は駆動部211aに連結されており、
y軸方向に沿って独立して移動可能に設けられている。マスクアセンブリ209は、第1
遮蔽部210及び第2遮蔽部211が適宜移動することにより、開口部113の位置及び
幅D1を変更することができる。
The first shielding unit 210 is connected to the driving unit 210a and is provided to be movable independently along the y-axis direction. Similarly, the second shielding part 211 is connected to the driving part 211a,
It is provided so as to be independently movable along the y-axis direction. The mask assembly 209 has a first
By appropriately moving the shielding part 210 and the second shielding part 211, the position and width D1 of the opening 113 can be changed.

第1ターゲット202と第2ターゲット205は、当該第1及び第2ターゲット表面2
02a,205aの中心を通る法線を含むターゲット202,205の長辺に平行な面が
、マスクアセンブリ209の開口部113の中心を通る法線と重ならないように配置され
ている。本実施形態の場合、第1ターゲット202は、当該第1ターゲット表面202a
の中心を通る法線が、マスクアセンブリ209の開口部113の中心を通る法線に対し所
定の角度255(15°以上45°以下)だけ傾斜して配置されている。第1ターゲット
202は、第1遮蔽部210側から第2遮蔽部211側へ向かって上り勾配となるように
斜めに配置されている。これにより、第1ターゲット202の表面202aは、マスクア
センブリ209の開口部113を介して基板表面130aと斜めに対向する。
The first target 202 and the second target 205 are the first and second target surfaces 2.
The planes parallel to the long sides of the targets 202 and 205 including the normal passing through the centers of 02a and 205a are arranged so as not to overlap the normal passing through the center of the opening 113 of the mask assembly 209. In the present embodiment, the first target 202 is the first target surface 202a.
A normal line passing through the center of the mask assembly 209 is inclined with respect to a normal line passing through the center of the opening 113 of the mask assembly 209 by a predetermined angle 255 (15 ° to 45 °). The first target 202 is disposed obliquely so as to rise upward from the first shielding part 210 side toward the second shielding part 211 side. Thereby, the surface 202a of the first target 202 is diagonally opposed to the substrate surface 130a through the opening 113 of the mask assembly 209.

第2ターゲット205は、当該第2ターゲット表面205aの中心を通る法線が、マス
クアセンブリ209の開口部113の中心を通る法線に対し所定の角度251(−15°
以上−45°以下)だけ傾斜して配置されている。第2ターゲット205は、第1遮蔽部
210側から第2遮蔽部211側へ向かって下り勾配となるように斜めに配置されている
。これにより、第2ターゲット205の表面205aは、マスクアセンブリ209の開口
部113を介して基板表面130aと斜めに対向する。
The second target 205 has a normal line that passes through the center of the second target surface 205 a at a predetermined angle 251 (−15 ° with respect to the normal line that passes through the center of the opening 113 of the mask assembly 209.
The inclination is arranged by −45 ° or less). The second target 205 is disposed obliquely so as to have a downward slope from the first shielding part 210 side toward the second shielding part 211 side. As a result, the surface 205a of the second target 205 is diagonally opposed to the substrate surface 130a through the opening 113 of the mask assembly 209.

上記のように第1ターゲット202と第2ターゲット205は、マスクアセンブリ20
9の開口部113の両側に配置され、表面202a,205aが基板表面130aに対し
傾斜した状態で互いに対向している。これにより、第1ターゲット表面202aの所定の
位置から放出されたスパッタ粒子は、軌跡254を辿り、角度255で基板130に入射
する。一方、第2ターゲット表面205aの所定の位置から放出されたスパッタ粒子は、
軌跡250を辿り、角度251で基板130に入射する。
As described above, the first target 202 and the second target 205 are connected to the mask assembly 20.
9 are arranged on both sides of the opening 113, and the surfaces 202a and 205a face each other in a state of being inclined with respect to the substrate surface 130a. As a result, sputtered particles emitted from a predetermined position on the first target surface 202 a follow the locus 254 and enter the substrate 130 at an angle 255. On the other hand, sputtered particles emitted from a predetermined position of the second target surface 205a are
It follows the locus 250 and enters the substrate 130 at an angle 251.

このようにスパッタリング装置200は、マスクアセンブリ209の第1遮蔽部210
及び第2遮蔽部211が適宜移動することにより、開口部113の位置及び幅D1を変更
できるので、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
As described above, the sputtering apparatus 200 includes the first shielding part 210 of the mask assembly 209.
Since the position and width D1 of the opening 113 can be changed by appropriately moving the second shielding part 211, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

また、本実施形態のスパッタリング装置200によれば、基板130を冷却しながら第
1ターゲット202及び第2ターゲット205から順次スパッタリングすることができる
Moreover, according to the sputtering apparatus 200 of this embodiment, it is possible to sequentially perform sputtering from the first target 202 and the second target 205 while cooling the substrate 130.

因みに、多くのデバイス素子では、一般的に異なる厚さを有する多層膜が形成される。
厚い膜とともに、薄膜は、以下の目的で用いられる。第1に、薄膜は、厚い膜と基板との
接着力を向上する。第2に、薄膜は、より厚い膜に結晶学的組織を促進するため、結晶の
下地を提供する。第3に、薄膜は、厚い膜の結晶粒径のような成長特性を制御する。第4
に、薄膜は、酸化や劣化を防止するため、厚いセンシティブ層を覆う。
Incidentally, in many device elements, multilayer films having different thicknesses are generally formed.
Along with the thick film, the thin film is used for the following purposes. First, the thin film improves the adhesion between the thick film and the substrate. Second, the thin film provides a crystal base to promote crystallographic texture in thicker films. Third, the thin film controls growth characteristics such as the crystal grain size of the thick film. 4th
In addition, the thin film covers a thick sensitive layer to prevent oxidation and degradation.

薄膜は、2つの厚い金属層を互いに絶縁し、トンネルバリアを付与したり、また、2つ
の厚い強磁性層間に反強磁性カップリングをもたらしたりするような特別な機能を付与す
ることもできる。例えば、HDDの磁気ヘッドの書込み部は、NiFeやFeCo合金の
2つの二重層を備える。各二重層は、1nmのNiFe(パーマロイ)層と、200nm
の厚さの高磁気異方性のFeCo層とを有する。薄いパーマロイ層は、FeCo層の形成
を促進するだけでなく、結晶粒径を小さくするための下地となる。NiFe又は、Ruや
Taのような金属の薄膜は、2つの二重層の構造を保護するために、使用される。
The thin film can also provide special functions such as isolating two thick metal layers from each other, providing a tunnel barrier, and providing antiferromagnetic coupling between the two thick ferromagnetic layers. For example, the writing part of the magnetic head of the HDD comprises two double layers of NiFe and FeCo alloy. Each bilayer consists of a 1 nm NiFe (permalloy) layer and 200 nm
And an FeCo layer with a high magnetic anisotropy. The thin permalloy layer not only promotes the formation of the FeCo layer, but also serves as a base for reducing the crystal grain size. A thin film of metal such as NiFe or Ru or Ta is used to protect the structure of the two double layers.

厚さの異なる層を形成するため、広い範囲の成膜レートで成膜できるようにする必要が
ある。カソードへ供給する電力を制御することにより、最大レートの1%以下まで、成膜
レートを制御することができる。しかしながら、プラズマ分布は、利用可能なカソード電
力の範囲で常に同じではなく、特にカソード電力が低い場合に、ターゲットの中心部分に
集中したプラズマ分布となり、結果、膜厚均一性に悪影響を与えてしまう。
In order to form layers having different thicknesses, it is necessary to form a film at a wide range of film formation rates. By controlling the power supplied to the cathode, the film formation rate can be controlled to 1% or less of the maximum rate. However, the plasma distribution is not always the same in the range of available cathode power, especially when the cathode power is low, resulting in a plasma distribution concentrated in the center of the target, resulting in a negative impact on film thickness uniformity. .

ターゲットに対して基板を移動可能に保持する基板保持台を備えるスパッタリング装置
では、成膜レートを小さくするには、スパッタ粒子に曝される時間を減らすため、基板保
持台の移動速度を速くする必要がある。しかしながら、基板温度を制御するための加熱冷
却機構を備えた基板保持台は大型であるから、当該基板保持台を高速で移動させることは
困難である。
In a sputtering apparatus equipped with a substrate holder that holds the substrate movably with respect to the target, in order to reduce the deposition rate, it is necessary to increase the moving speed of the substrate holder in order to reduce the exposure time to the sputtered particles. There is. However, since the substrate holder provided with the heating / cooling mechanism for controlling the substrate temperature is large, it is difficult to move the substrate holder at a high speed.

本実施形態に係るスパッタリング装置200は、このような問題点を解決し得る。すな
わち、本実施形態に係るスパッタリング装置200は、開口部113を有する移動可能な
マスクアセンブリ209を備える。ターゲット202,205に対する開口部113の位
置を移動することにより、スパッタ粒子の入射角度を規定することができる。開口部11
3の幅D1を変更することにより、入射角度の分布を制御するとともに、あらゆる入射角
度での成膜レートを制御することができる。
The sputtering apparatus 200 according to the present embodiment can solve such problems. That is, the sputtering apparatus 200 according to this embodiment includes a movable mask assembly 209 having an opening 113. By moving the position of the opening 113 with respect to the targets 202 and 205, the incident angle of the sputtered particles can be defined. Opening 11
By changing the width D1 of 3, the incident angle distribution can be controlled and the film formation rate at any incident angle can be controlled.

ターゲットへ供給する電力を変更することは、ターゲット表面のプラズマプロファイル
が変化するため、結果的に膜厚均一性に影響を与える。例えば、200nmから1nmま
での急激な膜厚の減少に対応するため、あまりに大幅に電力の変更を行うと、プラズマ分
布が変わり、膜厚均一性に悪影響となる。
Changing the power supplied to the target changes the plasma profile on the target surface, and consequently affects the film thickness uniformity. For example, if the power is changed too much in order to cope with a sudden decrease in film thickness from 200 nm to 1 nm, the plasma distribution changes, which adversely affects the film thickness uniformity.

これに対し本実施形態に係るスパッタリング装置200は、ターゲット202,205
へ供給する電力を大幅に変更することなく、開口部113の幅D1を変えることで、成膜
レートを変えることができる。
In contrast, the sputtering apparatus 200 according to the present embodiment has the targets 202 and 205.
The film formation rate can be changed by changing the width D1 of the opening 113 without significantly changing the power supplied to the substrate.

マスクアセンブリ209の第1遮蔽部210及び第2遮蔽部211を0.2mmほど位
置補正することで、0.4mmの最大開口幅を変更可能にすることで、2%以下の成膜レ
ートを再現することが可能である。従って、前述したように、磁石ユニット203,20
6の交換をせず、基板保持台231の移動速度を変えずに、効果的な成膜レートを1/5
0に低減することができる。
By correcting the position of the first shielding part 210 and the second shielding part 211 of the mask assembly 209 by about 0.2 mm, the maximum opening width of 0.4 mm can be changed to reproduce a film formation rate of 2% or less. Is possible. Therefore, as described above, the magnet units 203, 20
The effective film formation rate is reduced to 1/5 without changing 6 and without changing the moving speed of the substrate holder 231.
It can be reduced to zero.

(5)第4実施形態
次に、本発明の第4実施形態に係るスパッタリング装置について説明する。上記第3実
施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。本実施形態に係るス
パッタリング装置は、基板保持台が固定されており第1カソード部及び第2カソード部が
直線状に移動可能に設けられている点が上記第3実施形態と異なる。
(5) Fourth Embodiment Next, a sputtering apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described. The same components as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The sputtering apparatus according to this embodiment is different from the third embodiment in that the substrate holder is fixed and the first cathode portion and the second cathode portion are provided so as to be linearly movable.

図14に示すように、スパッタリング装置300は、真空容器301内にターゲットア
センブリ370と基板保持台231とを備えている。ターゲットアセンブリ370は、ア
センブリ本体371と、第1カソード部261と、第2カソード部262と、マスクアセ
ンブリ209とを有し、移動機構305により真空容器301内をy軸方向に沿って直線
的に移動可能に設けられている。第1ターゲット202と第2ターゲット205の長辺は
、基板130の直径より長く形成されている。
As shown in FIG. 14, the sputtering apparatus 300 includes a target assembly 370 and a substrate holding table 231 in a vacuum container 301. The target assembly 370 includes an assembly main body 371, a first cathode portion 261, a second cathode portion 262, and a mask assembly 209, and linearly moves in the vacuum vessel 301 along the y-axis direction by the moving mechanism 305. It is provided to be movable. The long sides of the first target 202 and the second target 205 are formed longer than the diameter of the substrate 130.

アセンブリ本体371は、逆V字形部372を有する筒状の部材で構成されている。逆
V字形部372を構成する各辺には、第1カソード部261と第2カソード部262がそ
れぞれ設けられている。第1カソード部261と第2カソード部262は、第1ターゲッ
ト202及び第2ターゲット205が逆V字形部372の開口に表出するように設けられ
ている。逆V字形部372の開口には、当該開口を横断するようにマスクアセンブリ20
9が設けられている。
The assembly main body 371 is configured by a cylindrical member having an inverted V-shaped portion 372. A first cathode portion 261 and a second cathode portion 262 are provided on each side constituting the inverted V-shaped portion 372. The first cathode portion 261 and the second cathode portion 262 are provided such that the first target 202 and the second target 205 are exposed to the opening of the inverted V-shaped portion 372. In the opening of the inverted V-shaped portion 372, the mask assembly 20 extends across the opening.
9 is provided.

アセンブリ本体371の側壁から真空容器301の側壁までの、排気空間121を横断
するようにベローズ325が設けられている。ベローズ325は外部空間123に連通し
ている。ベローズ325内には、第1ターゲット202及び第2ターゲット205に電力
を供給する電力供給ライン(不図示)が挿通されている。
A bellows 325 is provided so as to cross the exhaust space 121 from the side wall of the assembly body 371 to the side wall of the vacuum vessel 301. The bellows 325 communicates with the external space 123. A power supply line (not shown) for supplying power to the first target 202 and the second target 205 is inserted into the bellows 325.

移動機構305は、真空容器301の天井面に設けられた駆動部341aと、y軸方向
に沿って配置されたウォーム342と、当該ウォーム342に螺合している直動部341
と、2個の台車340と、ウォーム342に平行に設けられたガイドレール343とを有
する。ウォーム342は駆動部341aに連結されている。台車340は、車輪340a
を備え、アセンブリ本体371の上面両端近傍にそれぞれ連結されている。当該車輪34
0aはガイドレール343上を走行し得るように形成されている。直動部341は、アセ
ンブリ本体371に固定されている。
The moving mechanism 305 includes a drive unit 341 a provided on the ceiling surface of the vacuum vessel 301, a worm 342 disposed along the y-axis direction, and a linear motion unit 341 that is screwed into the worm 342.
And two carriages 340 and guide rails 343 provided in parallel to the worm 342. The worm 342 is connected to the drive unit 341a. The carriage 340 has wheels 340a.
And are respectively connected to the vicinity of both ends of the upper surface of the assembly body 371. The wheel 34
0a is formed to be able to travel on the guide rail 343. The linear motion part 341 is fixed to the assembly body 371.

駆動部341aは、ウォーム342に回転力を伝達する。ウォーム342に螺合してい
る直動部341は、ウォーム342の回転により、ウォーム342に沿って直線運動をす
る。直動部341の直線運動により、当該直動部341に連結されたアセンブリ本体37
1は、ガイドレール343に沿って移動する。アセンブリ本体371には台車340が2
個連結されている。これにより、アセンブリ本体371は、より安定的に移動することが
できる。このようにして、移動機構305は、アセンブリ本体371をy軸方向に沿って
移動させることができる。
The drive unit 341 a transmits a rotational force to the worm 342. The linear motion part 341 screwed into the worm 342 moves linearly along the worm 342 by the rotation of the worm 342. The assembly main body 37 connected to the linear motion part 341 by linear motion of the linear motion part 341
1 moves along the guide rail 343. There are two carts 340 in the assembly body 371.
They are linked together. Thereby, the assembly main body 371 can move more stably. In this way, the moving mechanism 305 can move the assembly body 371 along the y-axis direction.

基板載置面231aを有する基板保持台231は真空容器301に固定されている。基
板保持台231が設置された基板冷却台238は、圧縮ガスライン335を通じて外部の
真空装置(不図示)に連通してもよい。
A substrate holder 231 having a substrate placement surface 231 a is fixed to the vacuum container 301. The substrate cooling table 238 on which the substrate holding table 231 is installed may communicate with an external vacuum apparatus (not shown) through the compressed gas line 335.

このようにスパッタリング装置300によれば、マスクアセンブリ209の第1遮蔽部
210及び第2遮蔽部211が適宜移動することにより、開口部113の位置及び幅D1
を変更できるので、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
As described above, according to the sputtering apparatus 300, the first shielding part 210 and the second shielding part 211 of the mask assembly 209 are appropriately moved, so that the position and the width D1 of the opening 113 are obtained.
Therefore, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

また、本実施形態に係るスパッタリング装置300は、上記第3実施形態と同様に、基
板130を冷却しながら第1ターゲット202及び第2ターゲット205から順次スパッ
タリングすることができる。さらに、ターゲットアセンブリ370を移動可能に形成した
ことにより、基板保持台231を固定しておくことができ、構成を簡略化することができ
る。
Also, the sputtering apparatus 300 according to the present embodiment can sequentially perform sputtering from the first target 202 and the second target 205 while cooling the substrate 130, as in the third embodiment. Further, since the target assembly 370 is formed to be movable, the substrate holding table 231 can be fixed, and the configuration can be simplified.

(6)第5実施形態
次に、本発明の第5実施形態に係るスパッタリング装置について説明する。上記第3実
施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。本実施形態に係るス
パッタリング装置は、カソード部の構成が上記第3実施形態と異なる。
(6) Fifth Embodiment Next, a sputtering apparatus according to a fifth embodiment of the present invention will be described. The same components as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The sputtering apparatus according to this embodiment differs from the third embodiment in the configuration of the cathode portion.

図15に示すように、スパッタリング装置400は、真空容器401内にターゲットア
センブリ470と基板保持台231とを備えている。基板保持台231は、移動機構23
9により真空容器401内を直線的に移動可能に設けられている。
As shown in FIG. 15, the sputtering apparatus 400 includes a target assembly 470 and a substrate holding table 231 in a vacuum vessel 401. The substrate holding table 231 is moved by the moving mechanism 23.
9 is provided so as to be linearly movable in the vacuum vessel 401.

真空容器401は、その天井部分においてターゲットアセンブリ470を収容する、縦
断面略円状の収容室402が一体的に形成されている。ターゲットアセンブリ470は、
アセンブリ本体471と、第1ターゲット群478と、第2ターゲット群479と、ハブ
472とを有し、収容室402内においてハブ472を回転中心として回転可能に設けら
れている。真空容器401内の天井部分であって、収容室402との連通する部分にはマ
スクアセンブリ209が設けられている。
The vacuum vessel 401 is integrally formed with a storage chamber 402 having a substantially circular longitudinal cross section in which the target assembly 470 is stored in the ceiling portion. The target assembly 470
The assembly body 471, the first target group 478, the second target group 479, and the hub 472 are provided in the housing chamber 402 so as to be rotatable around the hub 472. A mask assembly 209 is provided at a ceiling portion in the vacuum vessel 401 and a portion communicating with the storage chamber 402.

アセンブリ本体471は、縦断面略円状の収容室402の回転中心から収容室402の
内壁(外側)に向かって延設された、縦断面略逆V字形状のターゲット保持面450を含
む筒状部材で構成されている。さらに、該筒状部材は、ターゲット保持面450と該回転
中心に対して略対称に設けられ、縦断面略円状の収容室402の回転中心から収容室40
2の内壁(外側)に向かって延設された、縦断面略V字形状のターゲット保持面451を
有する。当該保持面450には第1ターゲット群478が設けられ、他方の保持面451
には第2ターゲット群479が設けられている。
The assembly main body 471 includes a target holding surface 450 that extends from the rotation center of the storage chamber 402 having a substantially circular longitudinal section toward the inner wall (outside) of the storage chamber 402 and has a substantially inverted V-shaped cross section. It is composed of members. Further, the cylindrical member is provided substantially symmetrically with respect to the target holding surface 450 and the rotation center, and the storage chamber 40 is arranged from the rotation center of the storage chamber 402 having a substantially circular longitudinal section.
2 has a target holding surface 451 having a substantially V-shaped longitudinal section extending toward the inner wall (outside). The holding surface 450 is provided with a first target group 478 and the other holding surface 451.
Is provided with a second target group 479.

第1ターゲット群478は、第1カソード部461と第2カソード部462とを有する
。第2ターゲット群479は、第3カソード部463と第4カソード部464とを有する
The first target group 478 includes a first cathode part 461 and a second cathode part 462. The second target group 479 has a third cathode portion 463 and a fourth cathode portion 464.

第1カソード部461は、第1ターゲット474と、ターゲット保持部474dと、当
該ターゲット保持部474dの裏面に設けられた磁石ユニット474cとを有する。第1
ターゲット474は、表面474aが傾斜した状態で基板130と対向し得る。また、第
1ターゲット474は、矩形状であって、長辺が本図の紙面に対し垂直方向に配置されて
いる。第1ターゲット474の長辺は、基板130の直径より長く形成されている。
The first cathode portion 461 includes a first target 474, a target holding portion 474d, and a magnet unit 474c provided on the back surface of the target holding portion 474d. First
The target 474 can face the substrate 130 with the surface 474a inclined. Further, the first target 474 has a rectangular shape, and the long side is arranged in a direction perpendicular to the paper surface of this figure. The long side of the first target 474 is formed longer than the diameter of the substrate 130.

第1ターゲット表面474aと基板130のなす角度474bは、ハブ472の回転角
度により適宜調整し得る。磁石ユニット474cは、大気圧空間であるアセンブリ本体内
473に設置されている。第2〜第4カソード部462〜464も第1カソード部461
と同様の構成であるので、説明を省略する。
The angle 474b formed by the first target surface 474a and the substrate 130 can be adjusted as appropriate according to the rotation angle of the hub 472. The magnet unit 474c is installed in an assembly main body 473 that is an atmospheric pressure space. The second to fourth cathode portions 462 to 464 are also the first cathode portion 461.
Since the configuration is the same as that in FIG.

第1カソード部461と第2カソード部462は、ターゲット表面474a,475a
が互いに斜めに対向した状態で保持面450に固定されている。第3カソード部463と
第4カソード部464は、ターゲット表面476a,477aが互いに斜めに対向した状
態で保持面451に固定されている。第1ターゲット474、第2ターゲット475、第
3ターゲット476、第4ターゲット477は、同種の材料で形成してもよく、また異種
の材料で形成してもよい。
The first cathode portion 461 and the second cathode portion 462 have target surfaces 474a and 475a.
Are fixed to the holding surface 450 so as to face each other obliquely. The third cathode portion 463 and the fourth cathode portion 464 are fixed to the holding surface 451 with the target surfaces 476a and 477a facing each other obliquely. The first target 474, the second target 475, the third target 476, and the fourth target 477 may be formed of the same material or different materials.

このようにスパッタリング装置400によれば、マスクアセンブリ209、基板冷却台
238、移動機構239を有することにより、上記第3実施形態と同様の効果を得ること
ができる。
As described above, according to the sputtering apparatus 400, since the mask assembly 209, the substrate cooling table 238, and the moving mechanism 239 are provided, the same effects as those of the third embodiment can be obtained.

また、スパッタリング装置400は、ハブ472を回転中心としてターゲットアセンブ
リ470を回転させることにより、第1ターゲット群478と第2ターゲット群479の
いずれか一方を選択できるので、ターゲット交換等のメンテナンス期間を拡張することが
できる。
Further, since the sputtering apparatus 400 can select either the first target group 478 or the second target group 479 by rotating the target assembly 470 around the hub 472, the maintenance period such as target replacement is extended. can do.

スパッタリング装置400は、第1ターゲット群478において第1カソード部461
と第2カソード部462は、ターゲット表面474a,475aが互いに斜めに対向した
状態で保持面450に固定されているので、いずれか一方のターゲット表面でスパッタリ
ングしたり、2つのターゲット表面でスパッタリングしたりすることができる。
The sputtering apparatus 400 includes the first cathode unit 461 in the first target group 478.
And the second cathode portion 462 are fixed to the holding surface 450 with the target surfaces 474a and 475a being obliquely opposed to each other, so that sputtering is performed on one of the target surfaces or sputtering is performed on the two target surfaces. can do.

また、スパッタリング装置400は、本図においてアセンブリ本体471をハブ472
を回転中心として180°回転させると、第2ターゲット群479において第3カソード
部463と第4カソード部464が、ターゲット表面476a,477aが互いに斜めに
対向した状態で保持面451に固定されているので、いずれか一方のターゲット表面でス
パッタリングしたり、2つのターゲット表面でスパッタリングしたりすることができる。
In addition, the sputtering apparatus 400 includes an assembly body 471 in FIG.
Is rotated by 180 ° about the rotation center, in the second target group 479, the third cathode portion 463 and the fourth cathode portion 464 are fixed to the holding surface 451 in a state where the target surfaces 476a and 477a face each other obliquely. Therefore, sputtering can be performed on one of the target surfaces, or sputtering can be performed on the two target surfaces.

(7)第6実施形態
次に、本発明の第6実施形態に係るスパッタリング装置について説明する。上記第3実
施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。本実施形態に係るス
パッタリング装置は、カソード部の構成が上記第3実施形態と異なる。
(7) Sixth Embodiment Next, a sputtering apparatus according to a sixth embodiment of the present invention will be described. The same components as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The sputtering apparatus according to this embodiment differs from the third embodiment in the configuration of the cathode portion.

図16に示すように、スパッタリング装置500は、真空容器501内にターゲットア
センブリ570と基板保持台231とを備えている。基板保持台231は、移動機構23
9により真空容器501内を直線的に移動可能に設けられている。
As shown in FIG. 16, the sputtering apparatus 500 includes a target assembly 570 and a substrate holding table 231 in a vacuum vessel 501. The substrate holding table 231 is moved by the moving mechanism 23.
9, the inside of the vacuum vessel 501 is linearly movable.

真空容器501は、その天井部分においてターゲットアセンブリ570を収容する収容
室502が一体的に形成されている。ターゲットアセンブリ570は、アセンブリ本体5
71と、第1カソード部561と、第2カソード部562と、第3カソード部563と、
第4カソード部564と、ハブ572とを有し、収容室502内においてハブ572を回
転中心として回転可能に設けられている。真空容器501内の天井部分には、収容室50
2との連通する部分にマスクアセンブリ209が設けられている。
The vacuum chamber 501 is integrally formed with a storage chamber 502 for storing the target assembly 570 in the ceiling portion. The target assembly 570 includes the assembly body 5
71, a first cathode portion 561, a second cathode portion 562, a third cathode portion 563,
A fourth cathode portion 564 and a hub 572 are provided, and the housing chamber 502 is rotatably provided with the hub 572 as a rotation center. In the ceiling portion of the vacuum vessel 501, there is a storage chamber 50.
A mask assembly 209 is provided at a portion communicating with 2.

アセンブリ本体571は、縦断面略正方形状の筒状の部材で構成され、ターゲット保持
面であるその表面に均等に第1〜第4カソード部561〜564が配置されている。当該
アセンブリ本体571の周囲には、ドラムシールド578が設けられている。ドラムシー
ルド578は、下面側に開口579を有しアセンブリ本体571の各面を覆う筒状の部材
で構成され、ハブ572と同軸において回転し得るように設けられている。
The assembly main body 571 is composed of a cylindrical member having a substantially square vertical cross section, and the first to fourth cathode portions 561 to 564 are evenly arranged on the surface which is a target holding surface. A drum shield 578 is provided around the assembly body 571. The drum shield 578 is formed of a cylindrical member having an opening 579 on the lower surface side and covering each surface of the assembly main body 571, and is provided so as to be rotatable coaxially with the hub 572.

第1カソード部561は、第1ターゲット574と、ターゲット保持部574dと、当
該ターゲット保持部574dの裏面に設けられた磁石ユニット574cとを有する。第1
ターゲット574は、第1ターゲット表面574aが傾斜した状態で基板130と対向し
得る。また、第1ターゲット574は、矩形状であって、長辺が本図の紙面に対し垂直方
向に配置されている。第1ターゲット574の長辺は、基板130の直径より長く設定さ
れている。
The first cathode portion 561 includes a first target 574, a target holding portion 574d, and a magnet unit 574c provided on the back surface of the target holding portion 574d. First
The target 574 can face the substrate 130 with the first target surface 574a tilted. The first target 574 has a rectangular shape, and its long side is arranged in a direction perpendicular to the paper surface of this figure. The long side of the first target 574 is set longer than the diameter of the substrate 130.

第1ターゲット表面574aと基板130のなす角度574bは、ハブ572の回転角
度により適宜調整し得る。磁石ユニット574cは、大気圧空間であるアセンブリ本体5
71内に設置されている。第2〜第4カソード部562〜564も第1カソード部561
と同様の構成であるので、説明を省略する。ドラムシールド578を固定したまま、ター
ゲットアセンブリ570を回転すると、各ターゲット表面574a、575a、576a
、577aが、基板表面130aに対向する。
The angle 574b formed between the first target surface 574a and the substrate 130 can be adjusted as appropriate according to the rotation angle of the hub 572. The magnet unit 574c is an assembly body 5 that is an atmospheric pressure space.
71 is installed. The second to fourth cathode portions 562 to 564 are also the first cathode portion 561.
Since the configuration is the same as that in FIG. When the target assembly 570 is rotated while the drum shield 578 is fixed, each target surface 574a, 575a, 576a is rotated.
577a faces the substrate surface 130a.

各ターゲット表面574a〜577aと基板130のなす角度574bは、より大きい
入射角度で成膜するため調整することができる。例えば、高い飽和磁化Msを有するFe70
Co30の成膜レートを向上させるには、入射角度が30°になるように角度574bを設定
するのが好ましい。
An angle 574b formed between each of the target surfaces 574a to 577a and the substrate 130 can be adjusted to form a film with a larger incident angle. For example, Fe 70 having high saturation magnetization Ms
In order to improve the deposition rate of Co 30 , it is preferable to set the angle 574b so that the incident angle is 30 °.

より大きい入射角度で成膜するには、開口部113を第1遮蔽部210側へ移動させ、
ハブ572を回転中心としてアセンブリ本体571を図中反時計方向に回転し、角度57
4bが小さくなるように設定すればよい。さらに、第1ターゲット表面574aの第1遮
蔽部210側から生じるスパッタ粒子を遮蔽するため、ドラムシールド578を反時計方
向に回転し、当該ドラムシールド578の開口579をターゲット表面の直下方向に配置
するようにしてもよい。
In order to form a film with a larger incident angle, the opening 113 is moved to the first shielding part 210 side,
The assembly body 571 is rotated counterclockwise in the drawing with the hub 572 as the center of rotation, and the angle 57
What is necessary is just to set so that 4b may become small. Further, in order to shield the sputtered particles generated from the first shielding surface 210 side of the first target surface 574a, the drum shield 578 is rotated counterclockwise, and the opening 579 of the drum shield 578 is arranged in a direction directly below the target surface. You may do it.

このようにスパッタリング装置500によれば、マスクアセンブリ209、基板冷却台
238、移動機構239を有することにより、上記第3実施形態と同様の効果を得ること
ができる。
As described above, according to the sputtering apparatus 500, since the mask assembly 209, the substrate cooling table 238, and the moving mechanism 239 are provided, the same effects as those of the third embodiment can be obtained.

なお、本実施形態では、アセンブリ本体571は、縦断面略正方形状の筒状の部材で構
成した例を説明したが、本発明はこれに限定されず、各面にカソード部を有する縦断面略
多角形状の筒状部材で構成してもよい。
In the present embodiment, the assembly main body 571 has been described as an example of a cylindrical member having a substantially square vertical cross section. However, the present invention is not limited to this, and the vertical cross section having a cathode portion on each surface is substantially omitted. You may comprise with a polygonal cylindrical member.

(変形例)
次に、本発明の第6実施形態の変形例に係るスパッタリング装置について説明する。上
記第6実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。本実施形態
に係るスパッタリング装置は、第5カソード部が追加されている点が上記第6実施形態と
異なる。
(Modification)
Next, a sputtering apparatus according to a modification of the sixth embodiment of the present invention will be described. The same components as those in the sixth embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The sputtering apparatus according to the present embodiment is different from the sixth embodiment in that a fifth cathode portion is added.

図17に示すように、スパッタリング装置600は、真空容器601に第5カソード部
665が設けられている。第5カソード部665は、ターゲットアセンブリ570に対し
、第1遮蔽部210側に配置されており、第5ターゲット679、及びターゲット保持部
679dと、当該ターゲット保持部679dの裏面に設けられた磁石ユニット679cと
を有する。第5ターゲット679は、表面679aが傾斜した状態で保持されている。
As shown in FIG. 17, the sputtering apparatus 600 is provided with a fifth cathode portion 665 in a vacuum vessel 601. The fifth cathode portion 665 is disposed on the first shielding portion 210 side with respect to the target assembly 570, and the fifth target 679, the target holding portion 679d, and a magnet unit provided on the back surface of the target holding portion 679d. 679c. The fifth target 679 is held with the surface 679a inclined.

(8)変形例
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更す
ることが可能である。例えば、上記実施形態では便宜上、磁気記録書込み部やセンサの薄
膜について言及したが、本発明の実施形態はそのようなデバイスに限定されるものではな
い。例えば、MRAMに使用される磁性層は本発明によって効果的に形成することができ
る。
(8) Modifications The present invention is not limited to the above embodiment, and can be appropriately changed within the scope of the gist of the present invention. For example, in the above embodiment, the magnetic recording writer and the thin film of the sensor are mentioned for convenience, but the embodiment of the present invention is not limited to such a device. For example, a magnetic layer used for MRAM can be effectively formed by the present invention.

上記実施形態の場合、ターゲットは表面が基板表面に対し斜めに配置される場合につい
て説明したが、本発明はこれに限らず、ターゲット表面の中心を通る法線を含むターゲッ
トの長辺に平行な面とマスクアセンブリの開口部の中心を通る法線が、重ならないように
配置されていれば、ターゲットの表面を基板表面に対し平行に配置してもよい。
In the case of the said embodiment, although the target demonstrated the case where the surface was arrange | positioned diagonally with respect to the substrate surface, this invention is not limited to this, It is parallel to the long side of the target including the normal passing through the center of a target surface. The surface of the target may be arranged parallel to the substrate surface as long as the normal passing through the center of the surface and the opening of the mask assembly does not overlap.

上記第3〜第6実施形態に係るスパッタリング装置に対し、第2実施形態に係るマスク
アセンブリを適用してもよい。
The mask assembly according to the second embodiment may be applied to the sputtering apparatus according to the third to sixth embodiments.

上記実施形態の場合、マスクアセンブリを構成する第1遮蔽部及び第2遮蔽部は、基板
表面に対し平行に移動可能な場合について説明したが、本発明はこれに限らず、基板表面
に垂直方向(基板保持台の載置面に垂直な方向、z軸方向)に移動可能に設けてもよい。
In the case of the above embodiment, the case where the first shielding portion and the second shielding portion constituting the mask assembly are movable in parallel to the substrate surface has been described. However, the present invention is not limited to this and is perpendicular to the substrate surface. It may be provided so as to be movable in the direction (perpendicular to the mounting surface of the substrate holder, the z-axis direction).

100 :スパッタリング装置
101 :真空容器
102 :ターゲット
102a :ターゲット表面
103 :磁石ユニット
104 :ターゲット保持部
105 :第3遮蔽部
105a :回転方向
109A :マスクアセンブリ
110 :第1遮蔽部
111 :第2遮蔽部
113 :開口部
118 :回転軸
130 :基板
130a :基板表面
131 :基板保持台
132 :移動機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Sputtering apparatus 101: Vacuum vessel 102: Target 102a: Target surface 103: Magnet unit 104: Target holding part 105: Third shielding part 105a: Rotation direction 109A: Mask assembly 110: First shielding part 111: Second shielding part 113: Opening 118: Rotating shaft 130: Substrate 130a: Substrate surface 131: Substrate holder 132: Moving mechanism

Claims (6)

基板上に磁気層を形成するスパッタリング装置において、
真空容器内に設けられ、表面が矩形状のターゲットを保持するターゲット保持部と、
前記ターゲット保持部の裏面に配置された磁石ユニットと、
前記基板を載置する載置面を有する基板保持台と、
前記ターゲットと前記基板保持台の間に設けられた開口部を有するマスクアセンブリと、
前記基板保持台と前記ターゲット保持部を相対的に、かつ前記載置面に平行に移動させる
移動機構と
を備え、
前記マスクアセンブリは、
前記載置面に対し略平行に配置された第1遮蔽部と第2遮蔽部とを有し、
前記第1遮蔽部と前記第2遮蔽部の対向する辺の間に前記開口部が形成され、
前記第1遮蔽部と前記第2遮蔽部は、前記ターゲットの長辺に対し略垂直方向でかつ前記
載置面に平行な方向に、又は、前記載置面に略垂直な方向に、独立して移動可能に設けら
れることを特徴とするスパッタリング装置。
In a sputtering apparatus for forming a magnetic layer on a substrate,
A target holding unit that is provided in the vacuum vessel and holds a target having a rectangular surface;
A magnet unit disposed on the back surface of the target holding unit;
A substrate holder having a mounting surface on which the substrate is mounted;
A mask assembly having an opening provided between the target and the substrate holder;
A moving mechanism for moving the substrate holding table and the target holding unit relatively and parallel to the placement surface,
The mask assembly is
Having a first shielding part and a second shielding part arranged substantially parallel to the placement surface,
The opening is formed between opposing sides of the first shielding part and the second shielding part,
The first shielding part and the second shielding part are independent in a direction substantially perpendicular to the long side of the target and parallel to the placement surface, or in a direction substantially perpendicular to the placement surface. The sputtering apparatus is provided so as to be movable.
前記ターゲット保持部は、第1ターゲット保持部と第2ターゲット保持部とを有し、
前記第1ターゲット保持部と前記第2ターゲット保持部は、それぞれ裏面に前記磁石ユニ
ットが配置され、
前記第1ターゲット保持部は、表面に垂直な直線を含む当該第1ターゲット保持部の長辺
に平行な面と、前記開口部を通る法線とのなす角度が15°〜45°の間の角度で傾斜し
て設置され、
前記第2ターゲット保持部は、表面に垂直な直線を含む当該第2ターゲット保持部の長辺
に平行な面と、前記開口部を通る法線とのなす角度が-15°〜-45°の間の角度で傾斜
して設置されている
ことを特徴とする請求項1に記載のスパッタリング装置。
The target holding unit includes a first target holding unit and a second target holding unit,
The first target holding part and the second target holding part are each provided with the magnet unit on the back surface,
The first target holding part has an angle between a plane parallel to the long side of the first target holding part including a straight line perpendicular to the surface and a normal passing through the opening part between 15 ° and 45 °. Installed at an angle,
The second target holding part has an angle formed between a plane parallel to the long side of the second target holding part including a straight line perpendicular to the surface and a normal passing through the opening part, from −15 ° to −45 °. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the sputtering apparatus is installed inclined at an angle between.
前記ターゲットを保持する複数のターゲット保持面を有し、少なくとも一つの前記ターゲ
ットを前記開口部に対向させ、前記ターゲットの長辺に平行な軸を回転中心に回転可能に
設けられたターゲットアセンブリを備え、
前記ターゲットアセンブリが回転されると、別のターゲット保持面が前記開口部と対向す
ることを特徴とする請求項1に記載のスパッタリング装置。
A target assembly having a plurality of target holding surfaces for holding the target, wherein at least one of the targets is opposed to the opening, and is provided rotatably about an axis parallel to a long side of the target ,
The sputtering apparatus according to claim 1, wherein when the target assembly is rotated, another target holding surface faces the opening.
前記ターゲットアセンブリは、
一対の前記ターゲットを前記開口部に対向して保持するとともに、前記ターゲットアセ
ンブリの中心から外側に向かって延設された、縦断面略V字形状の一対の第1ターゲット
保持面と、
一対の前記ターゲットを保持するとともに、前記第1ターゲット保持面と該中心に対し
て略対称に設けられ、前記ターゲットアセンブリの中心から外側に向かって延設された、
縦断面略V字形状の一対の第2ターゲット保持面と
を有し、
前記ターゲットアセンブリが回転されると、前記第2ターゲット保持面が、前記開口部
に対向することを特徴とする請求項3に記載のスパッタリング装置。
The target assembly is
A pair of first target holding surfaces having a substantially V-shaped longitudinal section extending from the center of the target assembly to the outside while holding the pair of targets facing the opening,
A pair of the targets are held, provided substantially symmetrically with respect to the first target holding surface and the center, and extended outward from the center of the target assembly.
A pair of second target holding surfaces having a substantially V-shaped longitudinal section,
The sputtering apparatus according to claim 3, wherein the second target holding surface faces the opening when the target assembly is rotated.
前記マスクアセンブリは、前記開口部の中央部分の開口幅を狭くする中央遮蔽部を有する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のスパッタリング装置。
The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the mask assembly includes a central shielding portion that narrows an opening width of a central portion of the opening.
前記マスクアセンブリは、フローティング電位であることを特徴とする請求項1に記載の
スパッタリング装置。
The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the mask assembly has a floating potential.
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