JP2018141195A - Apparatus and method for manufacturing laminated film and method for manufacturing thin film inductor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、たとえばスパッタリング装置などの薄膜形成装置を利用した積層膜の製造装置と製造方法、および薄膜インダクタの製造方法に関する。 The present invention relates to a multilayer film manufacturing apparatus and manufacturing method using a thin film forming apparatus such as a sputtering apparatus, and a thin film inductor manufacturing method.
高周波対応の薄膜インダクタを実現するためには、渦電流損失対策として、磁性コアの部分を電気絶縁層を挟みながら積層させ、磁性体の磁気特性および磁性体の総厚に依存するインダクタンスと、渦電流損失対策を両立させなければならない。 In order to realize a high-frequency compatible thin-film inductor, as a countermeasure against eddy current loss, the magnetic core is laminated with an electric insulating layer sandwiched between it, an inductance that depends on the magnetic properties of the magnetic material and the total thickness of the magnetic material, Current loss countermeasures must be compatible.
一般的な薄膜インダクタの磁気コアでは、磁性体の総厚が2〜5μmであり、それをSiO2 などの電気絶縁体膜で、2〜5層に区切って製作されている。この場合、磁性層1層あたりの膜厚は0.5〜2μmである。 In the magnetic core of a general thin film inductor, the total thickness of the magnetic material is 2 to 5 μm, and it is manufactured by dividing it into 2 to 5 layers with an electric insulator film such as SiO 2 . In this case, the film thickness per magnetic layer is 0.5 to 2 μm.
しかし、200MHzを超える高い周波数に対応させるためには、磁性層1層あたりの厚さを0.2μm以下にする必要がある。薄膜インダクタの磁性層(たとえばCoZrTa)と、絶縁層(たとえばSiO2 )との積層構造は一般的にはスパッタリングで得られる。 However, in order to cope with a high frequency exceeding 200 MHz, the thickness per magnetic layer needs to be 0.2 μm or less. A laminated structure of a magnetic layer (for example, CoZrTa) and an insulating layer (for example, SiO 2 ) of a thin film inductor is generally obtained by sputtering.
積層構造を形成するためのスパッタ装置として一般的に使用されているのは枚様式といわれる方式で、ロボットチャンバーを経由してそれぞれの材料を専用のスパッタチャンバーで順に成膜をしていく。この方式では、たとえば磁性層2層+絶縁層1層の構成であれば問題ない。 A method commonly used as a sputtering apparatus for forming a laminated structure is a so-called sheet type, in which each material is sequentially deposited in a dedicated sputtering chamber via a robot chamber. In this method, for example, there is no problem as long as the structure has two magnetic layers and one insulating layer.
しかしながら、この方式では、例えば、磁性層20層+絶縁層19層の構成だと、1層毎にロボットチャンバーを経由するため、1枚の基板の上に積層構造を作るのにも長大な時間がかかってしまい、量産は困難である。 However, in this method, for example, if the configuration is 20 magnetic layers + 19 insulating layers, each layer goes through a robot chamber, so it takes a long time to make a laminated structure on one substrate. It is difficult to mass-produce.
そこで、特許文献1に示す装置を用いて積層膜を形成することも考えられる。特許文献1に示す装置では、スパッタターゲットを同心円状に並べ、基板を、その同心円状に回すことにより、複数種の材料の積層構造を作ることができる。
Therefore, it is also conceivable to form a laminated film using the apparatus shown in
しかしながら、この方法では、たとえば複数個のターゲットを同心円状に配置して基板を回転して、その上に成膜を行う場合に、積層膜の一部を構成する絶縁層の厚みのみを薄く形成することが困難である。たとえば4個のターゲットを同心円状に配置して基板を回転して、その上に成膜を行う場合を仮定する。 However, in this method, for example, when a plurality of targets are arranged concentrically and a substrate is rotated to form a film thereon, only the thickness of the insulating layer constituting a part of the laminated film is thinned. Difficult to do. For example, it is assumed that four targets are arranged concentrically and a substrate is rotated to form a film thereon.
磁性層の成膜速度と、絶縁層の成膜速度とが同じである場合に、3個のターゲットを磁性層のためのターゲットとし、1個のターゲットを絶縁層のためのターゲットと仮定した場合、磁性層と絶縁層の厚みの比率は、3:1になる。このため、その積層膜をコアとして機能させる場合に、その飽和磁束密度は、全体を磁性体で形成したコアを100%とすると、75%でしかない。例えば、コアの飽和磁束密度を磁性体単体の95%まで上げるためには、磁性層のためのターゲットの数と絶縁層のためのターゲットの数の比を、19:1にする必要があり、装置が大型になるという課題を有する。 When the deposition rate of the magnetic layer and the deposition rate of the insulating layer are the same, assuming that three targets are targets for the magnetic layer and one target is a target for the insulating layer The ratio of the thickness of the magnetic layer and the insulating layer is 3: 1. For this reason, when the laminated film is made to function as a core, the saturation magnetic flux density is only 75% when the entire core formed of a magnetic material is taken as 100%. For example, in order to increase the saturation magnetic flux density of the core to 95% of the magnetic substance alone, the ratio of the number of targets for the magnetic layer and the number of targets for the insulating layer needs to be 19: 1. There is a problem that the apparatus becomes large.
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、特定の薄膜のみが他よりも薄く形成してある積層膜を、比較的に小型の装置で効率的に製造することができる積層膜の製造装置と製造方法、および薄膜インダクタの製造方法を提供することである。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a laminated film in which only a specific thin film is formed thinner than the others, and can be efficiently manufactured with a relatively small apparatus. A film manufacturing apparatus and method, and a thin film inductor manufacturing method are provided.
上記目的を達成するために、本発明に係る積層膜の製造装置は、
内部を密閉可能なチャンバと、
前記チャンバ内を、連通可能な第1室と第2室とに分離する仕切り壁と、
前記第2室に設けられ、前記第2室の圧力を前記第1室の圧力よりも高くすることを可能とするガス導入口と、
前記チャンバの内部で、前記第1室と前記第2室との間で、基板を移動可能に保持する移動機構と、
前記第1室に設けられ、前記基板の表面に第1薄膜を堆積させるための第1薄膜形成手段と、
前記第2室に設けられ、前記基板の表面に第2薄膜を堆積させるための第2薄膜形成手段と、を有する。
In order to achieve the above object, a laminated film manufacturing apparatus according to the present invention comprises:
A chamber capable of sealing the interior;
A partition wall separating the inside of the chamber into a first chamber and a second chamber which can communicate with each other;
A gas inlet provided in the second chamber, the pressure of the second chamber being higher than the pressure of the first chamber;
A moving mechanism for movably holding a substrate between the first chamber and the second chamber inside the chamber;
A first thin film forming means provided in the first chamber for depositing the first thin film on the surface of the substrate;
A second thin film forming means provided in the second chamber for depositing a second thin film on the surface of the substrate.
本発明に係る積層膜の製造装置では、第2室の圧力が第1室の圧力よりも高く設定されている。たとえばスパッタリングなどの薄膜法による薄膜の成膜では、ガス圧が高くなるほど、成膜速度が低下する。したがって、第2室の内部では、第1室の内部に比較して、成膜速度が低下する。そのため、同じ時間内で成膜される薄膜の厚みは、第2室の内部では薄く、第1室の内部では厚くなる。したがって、本発明の積層膜の製造装置によれば、特定の薄膜のみが他よりも薄く形成してある積層膜を、比較的に小型の装置で効率的に製造することができる。 In the laminated film manufacturing apparatus according to the present invention, the pressure in the second chamber is set higher than the pressure in the first chamber. For example, in forming a thin film by a thin film method such as sputtering, the film forming speed decreases as the gas pressure increases. Therefore, the deposition rate is reduced inside the second chamber as compared to the inside of the first chamber. Therefore, the thickness of the thin film formed within the same time is thin inside the second chamber and thick inside the first chamber. Therefore, according to the laminated film manufacturing apparatus of the present invention, a laminated film in which only a specific thin film is formed thinner than the others can be efficiently manufactured with a relatively small apparatus.
また、たとえばスパッタリングなどの薄膜法による薄膜の成膜では、ガス圧が高くなるほど、放電限界電力が低下する。したがって、本発明の積層膜の製造装置によれば、低消費電力で第1薄膜を形成することができる。 In addition, when a thin film is formed by a thin film method such as sputtering, the discharge limit power decreases as the gas pressure increases. Therefore, according to the laminated film manufacturing apparatus of the present invention, the first thin film can be formed with low power consumption.
好ましくは、前記仕切り壁には、前記第2室から第1室へ向かうガスの流れを制御するガス流制御機構が具備してある。ガス流制御機構でガスの流れを制限することで、第2室と第1室との差圧を制御することができ、結果的に、第2室の内部で成膜される第2薄膜の厚みを制御することができる。 Preferably, the partition wall is provided with a gas flow control mechanism for controlling a gas flow from the second chamber toward the first chamber. By restricting the gas flow with the gas flow control mechanism, the differential pressure between the second chamber and the first chamber can be controlled. As a result, the second thin film formed inside the second chamber can be controlled. The thickness can be controlled.
好ましくは、積層膜の製造装置は、
前記第1室の内部に設けられ、前記第1室の内部の圧力を検出する第1圧力センサと、
前記第2室の内部に設けられ、前記第2室の内部の圧力を検出する第2圧力センサと、
前記第1圧力センサの検知信号と、前記第2圧力センサの検知信号とが入力され、前記第2室の圧力と前記第1室の圧力との差圧を所定範囲内に制御する制御装置と、をさらに有する。
Preferably, the laminated film manufacturing apparatus is
A first pressure sensor provided inside the first chamber for detecting the pressure inside the first chamber;
A second pressure sensor provided inside the second chamber for detecting the pressure inside the second chamber;
A control device that receives a detection signal of the first pressure sensor and a detection signal of the second pressure sensor, and controls a differential pressure between the pressure of the second chamber and the pressure of the first chamber within a predetermined range; And further.
このように構成することで、第2室と第1室との差圧を自動で制御することができ、結果的に、第2室の内部で成膜される第2薄膜の厚みを正確に制御することができる。 With this configuration, the differential pressure between the second chamber and the first chamber can be automatically controlled, and as a result, the thickness of the second thin film formed inside the second chamber can be accurately determined. Can be controlled.
本発明の積層膜の製造方法は、
仕切り壁により連通可能に分離された第1室と第2室とを内部に有する密閉可能なチャンバ内で、前記第2室の圧力を前記第1室の圧力よりも高くする工程と、
前記チャンバの内部で、前記基板を前記第1室から前記第2室に移動させ、前記第2室の内部で、前記第1室で形成された第1薄膜の上に、第2薄膜を堆積させる工程と、
前記チャンバの内部で、前記基板を前記第2室から前記第1室に移動させ、前記第1室の内部で、前記第2薄膜の上に、前記第1薄膜とは別に第1薄膜を堆積させる工程と、を有する。
The method for producing the laminated film of the present invention comprises:
A step of making the pressure of the second chamber higher than the pressure of the first chamber in a sealable chamber having a first chamber and a second chamber separated so as to communicate with each other by a partition wall;
The substrate is moved from the first chamber to the second chamber inside the chamber, and a second thin film is deposited on the first thin film formed in the first chamber inside the second chamber. A process of
The substrate is moved from the second chamber to the first chamber inside the chamber, and a first thin film is deposited on the second thin film inside the first chamber separately from the first thin film. And a step of causing.
本発明に係る積層膜の製造方法では、第2室の圧力が第1室の圧力よりも高く設定されている。たとえばスパッタリングなどの薄膜法による薄膜の成膜では、ガス圧が高くなるほど、成膜速度が低下する。したがって、第2室の内部では、第1室の内部に比較して、成膜速度が低下する。そのため、同じ時間内で成膜される薄膜の厚みは、第2室の内部では薄く、第1室の内部では厚くなる。したがって、本発明の積層膜の製造方法によれば、特定の薄膜のみが他よりも薄く形成してある積層膜を、比較的に小型の装置で効率的に製造することができる。 In the method for manufacturing a laminated film according to the present invention, the pressure in the second chamber is set higher than the pressure in the first chamber. For example, in forming a thin film by a thin film method such as sputtering, the film forming speed decreases as the gas pressure increases. Therefore, the deposition rate is reduced inside the second chamber as compared to the inside of the first chamber. Therefore, the thickness of the thin film formed within the same time is thin inside the second chamber and thick inside the first chamber. Therefore, according to the method for producing a laminated film of the present invention, a laminated film in which only a specific thin film is formed thinner than the others can be efficiently produced with a relatively small apparatus.
また、たとえばスパッタリングなどの薄膜法による薄膜の成膜では、ガス圧が高くなるほど、放電限界電力が低下する。したがって、本発明の積層膜の製造方法によれば、より低い投入電力(成膜速度)で第1薄膜を形成することができる。 In addition, when a thin film is formed by a thin film method such as sputtering, the discharge limit power decreases as the gas pressure increases. Therefore, according to the laminated film manufacturing method of the present invention, the first thin film can be formed with lower input power (deposition rate).
好ましくは、前記第1室では、前記第1薄膜を複数層で形成し、その後に、前記第2室では、単一層の前記第2薄膜を形成する。このように構成することで、積層膜中の途中に形成される単一層の第2薄膜を、より薄く成膜することができると共に、第2薄膜で挟まれる複数膜で構成される第1薄膜の厚みを、さらに厚くすることが可能になる。 Preferably, in the first chamber, the first thin film is formed in a plurality of layers, and thereafter, in the second chamber, a single layer of the second thin film is formed. By comprising in this way, the 1st thin film comprised by the multiple film | membrane pinched | interposed by a 2nd thin film while being able to form into a thin film the 2nd thin film of the single layer formed in the middle in a laminated film The thickness of can be further increased.
本発明に係る薄膜インダクタの製造方法は、
仕切り壁により連通可能に分離された第1室と第2室とを内部に有する密閉可能なチャンバ内で、前記第2室の圧力を前記第1室の圧力よりも高くする工程と、
前記チャンバの内部で、前記基板を前記第1室から前記第2室に移動させ、前記第2室の内部で、前記第1室で形成された磁性体膜の上に、絶縁体膜を堆積させる工程と、
前記チャンバの内部で、前記基板を前記第2室から前記第1室に移動させ、前記第1室の内部で、前記絶縁体膜の上に、前記磁性体膜とは別に磁性体膜を堆積させる工程と、を有する。
A method of manufacturing a thin film inductor according to the present invention includes:
A step of making the pressure of the second chamber higher than the pressure of the first chamber in a sealable chamber having a first chamber and a second chamber separated so as to communicate with each other by a partition wall;
The substrate is moved from the first chamber to the second chamber inside the chamber, and an insulator film is deposited on the magnetic film formed in the first chamber inside the second chamber. A process of
The substrate is moved from the second chamber to the first chamber inside the chamber, and a magnetic film is deposited on the insulator film in the first chamber separately from the magnetic film. And a step of causing.
本発明の薄膜インダクタの製造方法によれば、積層方向に磁性体膜で挟まれる絶縁体膜が、磁性体膜に比較して極端に薄い多層磁性体膜を、比較的に小型の装置で効率的に製造することができる。また、本発明の薄膜インダクタの製造方法によれば、低消費電力で絶縁体膜を形成することができる。さらに、本発明の方法により得られる多層磁性体膜では、多層磁性体膜中に、積層方向に所定ピッチで薄い絶縁体膜が存在することから、磁性体コアの渦電流の防止も図れる。 According to the method of manufacturing a thin film inductor of the present invention, an insulator film sandwiched between magnetic films in the stacking direction is an extremely thin multilayer magnetic film compared to a magnetic film. Can be manufactured automatically. In addition, according to the method for manufacturing a thin film inductor of the present invention, an insulator film can be formed with low power consumption. Furthermore, in the multilayer magnetic film obtained by the method of the present invention, since a thin insulator film exists at a predetermined pitch in the stacking direction in the multilayer magnetic film, eddy currents in the magnetic core can be prevented.
好ましくは、第1室では、磁性体膜を複数層で形成し、その後に、第2室では、単一層の絶縁体膜を形成する。このように構成することで、多層磁性体膜の途中に形成される単一層の絶縁体膜を、より薄く成膜することができると共に、積層方向に絶縁体膜で挟まれる複数膜で構成される磁性体膜の厚みを、さらに厚くすることが可能になる。その結果、多層であり、しかも、コア中の磁性層の比率が高い多層磁気コアを、高速かつ安価に提供することができる。 Preferably, in the first chamber, the magnetic film is formed of a plurality of layers, and thereafter, in the second chamber, a single-layer insulator film is formed. With this configuration, a single-layer insulator film formed in the middle of the multilayer magnetic film can be formed thinner, and it is composed of a plurality of films sandwiched between insulator films in the stacking direction. It is possible to further increase the thickness of the magnetic film. As a result, a multilayer magnetic core that is multilayer and has a high ratio of the magnetic layer in the core can be provided at high speed and at low cost.
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図1に示すように、本発明の一実施形態に係る積層膜の製造装置2は、たとえばスパッタリング装置の一種であり、内部を密閉可能なチャンバ4を有する。チャンバ4の内部は、仕切り壁10により、比較的に容積が大きな第1室6と、比較的に容積が小さい第2室8に分けられている。
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.
As shown in FIG. 1, a laminated
チャンバ4の内部において、仕切り壁10により、第1室6と第2室とは、相互に密封されて分離されているのではなく、相互に連通可能に分離されている。すなわち、仕切り壁10には、単一または複数の流通孔(ガス流制御機構)10aが設けられていてもよく、この流通孔10aを通して、第1室6と第2室8とは連通している。
Inside the
また、チャンバ10の内部には、その底部に、複数の基板12が設置可能な回転テーブル(移動機構)が、図2に示す矢印A方向に回転可能に設置してある。回転テーブル14は、その回転中心回りに回転移動し、テーブル14の上面に配置してある基板12を、第1室6から第2室8へと移動させることができる。あるいは、回転テーブル14は、その回転中心回りに回転移動し、テーブル14の上面に配置してある基板12を、第2室8から第1室6へと移動させることができる。
In addition, a rotary table (moving mechanism) on which a plurality of
テーブル14を回転移動させる必要があることから、仕切り壁10の下端部は、テーブル14の表面に接触しないようになっており、これらの間には隙間10bが生じる。この隙間10bを通しても、第1室6と第2室8とは、連通していることから、仕切り壁10には、流通孔10aを必ずしも設ける必要はない。
Since the table 14 needs to be rotated, the lower end portion of the
図2に示すように、本実施形態では、回転テーブル14の上面に、円周方向に略等間隔に、4つの円板状の基板12が着脱自在に固定してある。そして、回転テーブル14の回転停止位置で、少なくとも1つの基板12が、第2室8の内部に位置するようになっている。その他の3つの基板12は、第1室6の内部に位置するようになっている。
As shown in FIG. 2, in this embodiment, four disk-shaped
チャンバ4の外部には、第1室6の内部に連通可能に真空ポンプ20が接続してある。真空ポンプ20と接している排気口(バルブ)は閉じられたチャンバ4の外側に設置されていることが好ましい。
A
真空ポンプ20は、第1室6の内部の圧力を低下させるように動作する。第1室6と第2室8とは連通しているので、第1室6の圧力が低下させられると、第2室78の圧力も低下させられる。第2室8を構成するチャンバ4の一部には、ガス導入口22が設けられている。ガス導入口22からは、第2室8の内部に、アルゴン、クリプトン、あるいはその他の希ガスなどのガスが導入可能になっている。
The
第2室8の内部に導入されたガスは、第2室8の内部を満たし、その後に、流通孔10aおよび隙間10bを通して、第1室6に導入される。したがって、第2室8の圧力は、第1室6の圧力に比較して、たとえば1.5倍以上、好ましくは2倍以上、さらに好ましくは4倍以上高くなる。ただし、第1室6および第2室8の圧力は、双方共に、スパッタリングなどによる成膜が可能となる圧力範囲であることが好ましく、0.1〜2.0Paの範囲内であることが好ましい。第2室8の圧力は、第1室の圧力に対して、好ましくは2〜4倍である。
The gas introduced into the second chamber 8 fills the inside of the second chamber 8, and then is introduced into the first chamber 6 through the
本実施形態では、第1室6では、図2に示す回転テーブル14が停止する所定位置で、3つの基板12に対応する上方位置に、それぞれ対応して、図1に示す第1ターゲット(第1薄膜形成手段)31が、チャンバ4の天井内壁に位置するカソードに着脱自在に固定してある。3つの第1ターゲット31は、本実施形態では、全て同じ磁性体で構成してあるが、異なる材質で構成してもよい。第1ターゲット31を構成する磁性体としては、たとえばCo−Zr−Ta系磁性体、NiFe、センダスト、Fe系アモルファス、FeSiBNbCuなどのナノ結晶材などが例示される。
In the present embodiment, in the first chamber 6, the first target (first) shown in FIG. 1 corresponds to the predetermined position where the rotary table 14 shown in FIG. 2 stops and the upper position corresponding to the three
第2室8では、図2に示す回転テーブル14が停止する所定位置で、単一の基板12に対応する上方位置に対応して、図1に示す第2ターゲット32(第2薄膜形成手段)が、チャンバ4の天井内壁に位置するカソードに着脱自在に固定してある。第2ターゲット32は、本実施形態では、磁性体とは異なる絶縁体で構成してある。第2ターゲット32を構成する絶縁体としては、たとえばシリコン酸化物、アルミニウム酸化物、シリコン窒化物、アルミニウム窒化物、窒化ボロン、酸化タンタル、DLCなどが例示される。
In the second chamber 8, the second target 32 (second thin film forming means) shown in FIG. 1 corresponds to the upper position corresponding to the
本実施形態では、図3に示すように、仕切り壁10には、複数の流通孔10aが形成してあり、流通孔10aは、仕切り壁10に対して、スライド移動自在に装着してある弁板(ガス流制御機構)11により閉塞可能になっている。弁板11は、モータなどの駆動機構により移動し、複数の流通孔10aの内のいくつか、または全ての流通孔10aを閉塞可能になっている。弁板11の移動は、モータなどの駆動機構を制御する制御装置50により制御される。弁板11が移動することにより、第2室8から第1室6へ導入されるガスの流れを制御し、第1室6に対する第2室8の圧力差を制御可能になっている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the
図1に示すように、制御装置50には、第1圧力センサ40および第2圧力センサ42の検出信号が入力可能になっている。第1圧力センサ40は、第1室6の内部圧力を検出可能になっている。また、第2圧力センサ42は、第2室8の内部圧力を検出可能になっている。これらのセンサ40,42で検出された検出信号は、制御装置50に入力される。これらのセンサ40,42としては、特に限定されず、真空ゲージなどが用いられる。
As shown in FIG. 1, detection signals from the
制御装置50では、これらのセンサ40,42で検出された圧力信号から、各室6、8の圧力と、第1室6に対する第2室8の圧力比または圧力差を算出し、これらの数値が所定範囲内になるように、弁板11の移動と、ガス導入口22からのガス供給量、および/または真空ポンプ20によるチャンバ4の内部圧力を制御する。
The
本実施形態では、図2に示す回転テーブル14を、その上に配置してある基板12が、それぞれ図1に示すターゲット31および32の直下方に位置するように停止させて、これらのターゲット31および32による各基板12へのスパッタリングを所定時間で行う。その結果、第1室6に位置する基板12の表面には、第1ターゲット31の材質で構成してある図4に示す第1薄膜31aが堆積する。また、第2室8に位置する基板12の表面には、第2ターゲット32の材質で構成してある図4に示す第2薄膜32aが堆積する。
In the present embodiment, the rotary table 14 shown in FIG. 2 is stopped so that the
その後に、スパッタリング成膜を一旦停止し、図2に示す回転テーブル14を、矢印A方向またはその逆方向に回転させ、その上に配置してある基板12が、それぞれ図1に示すターゲット31および32の直下方に位置するように停止させる。その後に、これらのターゲット31および32による各基板12へのスパッタリングを所定時間で再開する。本実施形態では、これらの動作を繰り返し行う。
After that, the sputtering film formation is temporarily stopped, and the
図1に示す本実施形態に係る積層膜の製造装置2による積層膜の製造方法では、第2室8の圧力が第1室6の圧力よりも高く設定されている。たとえばスパッタリングなどの薄膜法による薄膜の成膜では、図5に示すように、ガス圧が高くなるほど、成膜速度(成膜レート)が低下する。たとえばガス圧が0.2Paから1Paに上がると、成膜速度は、約20%以上低下する。
In the laminated film manufacturing method by the laminated
したがって、第2室8の内部では、第1室6の内部に比較して、成膜速度が低下する。そのため、同じ時間内で成膜される薄膜の厚みは、第2室8の内部では薄く、第1室6の内部では厚くなる。したがって、本実施形態の積層膜の製造装置2によれば、図4に示すように、特定の薄膜である絶縁体薄膜である第2薄膜32aのみが他よりも薄く形成してある積層膜30を、比較的に小型の装置2で効率的に製造することができる。
Therefore, the film forming speed is reduced in the second chamber 8 as compared with the inside of the first chamber 6. Therefore, the thickness of the thin film formed in the same time is thin in the second chamber 8 and thick in the first chamber 6. Therefore, according to the laminated
また、たとえばスパッタリングなどの薄膜法による薄膜の成膜では、図6に示すように、ガス圧が高くなるほど、放電限界電力が低下する。したがって、本実施形態の積層膜の製造装置2によれば、より低い電力、つまり、より低い成膜速度で第1薄膜32aを形成することができる。
Further, in the case of forming a thin film by a thin film method such as sputtering, for example, as shown in FIG. 6, the discharge limit power decreases as the gas pressure increases. Therefore, according to the laminated
さらに本実施形態では、図1に示すように、仕切り壁10には、第2室8から第1室6へ向かうガスの流れを制御する流通孔10aが具備してあり、流通孔10aを通して流通するガスの流量は、制御装置50により駆動される弁板11の移動で制御される。制御装置50では、圧力センサ40および42からの検出信号に基づき、第1室6および第2室8の圧力を検出することができる。
Furthermore, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the
本実施形態では、制御装置50が弁板11の移動を制御することで、第2室8から第1室6へ向かうガスの流れを制御し、第2室8と第1室6との差圧(圧力比も含む)を自動で制御することができる。その結果、第1室6の内部で成膜される第1薄膜31aの厚みt1(図4参照)と、第2室8の内部で成膜される第2薄膜32aの厚みt2(図4参照)とを正確に制御することができる。
In the present embodiment, the
さらに本実施形態では、第1室6では、図4に示す第1薄膜31aを、図1に示す複数の第1ターゲット31により複数層で形成することができ、その後に、第2室8では、単一層の第2薄膜32aを形成する。このように構成することで、積層膜中の途中に形成される単一層の第2薄膜32aを、より薄く成膜することができると共に、第2薄膜32aで挟まれる複数膜で構成される第1薄膜31aの厚みを、さらに厚くすることが可能になる。
Further, in the present embodiment, in the first chamber 6, the first
図1〜図3に示す製造装置2を用いた製造方法により得られる図4に示す積層膜30は、第1薄膜31aが磁性体で構成してあり、第2薄膜32aが絶縁体で構成してある。したがって、この積層体30は、薄膜インダクタとして用いることができる。本実施形態の薄膜インダクタの製造方法により得られる積層体30は、多層磁性体膜中に、積層方向に所定ピッチで薄い絶縁体膜が存在することから、磁性体コアの渦電流の防止も図れる。本実施形態の方法によれば、多層であり、しかも、コア中の磁性層の比率が高い多層磁気コア(積層体30)を、高速かつ安価に提供することができる。
4 obtained by the manufacturing method using the
なお、図7は、図4に示す第1薄膜31aをCo−Zr−Ta系磁性体で構成し、第2薄膜32aを二酸化シリコンで構成し、第1薄膜31aの積層数を増大させた場合に、積層体30の透磁率μ’と透磁率μ”との比を測定した結果を示す。高周波領域での薄膜インダクタの特性を確保するためには、μ’/μ”が15よりも大きいことが好ましいとされており、そのためには、図7に示すように、第1薄膜31aを5層以上に積層させることが好ましい。
7 shows the case where the first
本実施形態の装置2およびその装置2を用いた製造方法によれば、回転テーブル14を回転させ、図2に示す位置で回転テーブル14を停止させながら、スパッタリング成膜を行うことで、第1薄膜31aを5層以上に積層させることが容易である。
According to the
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified within the scope of the present invention.
たとえば、基板12としては、特に限定されず、たとえばシリコンウエハ、フェライト基板、ALTIC基板、チタン酸バリウム基板、金属基板などが用いられる。
For example, the
また、第1室6と第2室8との間の圧力差(圧力比を含む)を調整するためのガス流制御機構としては、上述した実施形態に限定されず、どのような機構であっても良い。 Further, the gas flow control mechanism for adjusting the pressure difference (including the pressure ratio) between the first chamber 6 and the second chamber 8 is not limited to the above-described embodiment, and is any mechanism. May be.
さらに、本発明の別の実施形態では、成膜の初期では、図2に示すチャンバ4の内部の回転テーブル14において、回転方向Aの最初に位置する基板12にのみ、スパッタリング成膜を行い、一層目の第1薄膜31aを形成する。その後に、回転テーブル14を1/n(nは回転方向に沿う基板12の総数)で回転させて、回転方向Aの最初から2つの基板12にスパッタリング成膜を行い、回転方向から二つ目の基板には、二層目の第1薄膜31aを形成し、回転方向から1つ目の基板12には、一層目の第1薄膜31aを形成する。その後に、さらに回転テーブル14を1/nで回転させて、回転方向Aの最初から3つの基板にスパッタリング成膜を行う。
Furthermore, in another embodiment of the present invention, at the initial stage of film formation, sputtering film formation is performed only on the
これにより、回転方向から3つ目の基板には、三層目の第1薄膜31aを形成し、回転方向から二つ目の基板には、二層目の第1薄膜31aを形成し、回転方向から1つ目の基板12には、一層目の第1薄膜31aを形成することができる。このようにして、回転テーブル14の上の全ての基板12に対して、同じ順序で同じ厚みで第1薄膜31aと第2薄膜32aとを成膜することができる。
Thus, the third first
また、上述した例では、基板12の上に、第1薄膜31aから成膜しているが、第2室8に位置する基板12の上に、第2薄膜32aを最初に形成することも可能である。
In the above-described example, the first
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。 Hereinafter, although this invention is demonstrated based on a more detailed Example, this invention is not limited to these Examples.
図8は、比較例と実施例における第1ターゲットの枚数と積層体30の飽和磁束密度Bsとの関係を示すグラフである。実施例では、図1に示す装置2を用いて、前述した方法で、単一または複数のCo−Zr−Ta系磁性体膜から成る第1薄膜31aを形成すると共に、二酸化シリコンの絶縁体膜から成る第2薄膜32aを形成して積層体30を持つ薄膜インダクタを得た。比較例では、仕切り壁10を持たない以外は、実施例と同様にしてインダクタを構成した。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the number of first targets and the saturation magnetic flux density Bs of the stacked
図8に示すように、トータルの積層厚みが同じであれば、本実施形態では、図1に示す第1室6の内部に、単一の第1ターゲット31を配置した場合でも、Bs=1.25T以上の積層体30から成る薄膜インダクタを得ることができた。これに対して、比較例では、仕切り壁10が無くて、チャンバ4の内部に圧力差を作れないため、4つ以上の第1ターゲットを配置しなければ、満足できるBsを持つ積層体を製造することができなかった。このことは、本実施例によれば、装置2の大型化および高額化を防ぐことができることを示している。
As shown in FIG. 8, if the total lamination thickness is the same, in this embodiment, even when a single
2… 積層膜の製造装置
4… チャンバ
6… 第1室
8… 第2室
10… 仕切り壁
10a… 流通孔(ガス流制御機構)
10b… 隙間
11… 弁板(ガス流制御機構)
12… 基板
14… 回転テーブル(移動機構)
20… 真空ポンプ
22… ガス導入口
30… 積層膜
31… 第1ターゲット(第1薄膜形成手段)
31a… 磁性体膜(第1薄膜)
32… 第2ターゲット(第2薄膜形成手段)
32a… 絶縁体膜(第2薄膜)
40… 第1圧力センサ
42… 第2圧力センサ
50… 制御装置
2 ... laminated
10b ...
12 ...
20 ...
31a ... Magnetic film (first thin film)
32 ... Second target (second thin film forming means)
32a ... Insulator film (second thin film)
40 ...
Claims (7)
前記チャンバ内を、連通可能な第1室と第2室とに分離する仕切り壁と、
前記第2室に設けられ、前記第2室の圧力を前記第1室の圧力よりも高くすることを可能とするガス導入口と、
前記チャンバの内部で、前記第1室と前記第2室との間で、基板を移動可能に保持する移動機構と、
前記第1室に設けられ、前記基板の表面に第1薄膜を堆積させるための第1薄膜形成手段と、
前記第2室に設けられ、前記基板の表面に第2薄膜を堆積させるための第2薄膜形成手段と、を有する積層膜の製造装置。 A chamber capable of sealing the interior;
A partition wall separating the inside of the chamber into a first chamber and a second chamber which can communicate with each other;
A gas inlet provided in the second chamber, the pressure of the second chamber being higher than the pressure of the first chamber;
A moving mechanism for movably holding a substrate between the first chamber and the second chamber inside the chamber;
A first thin film forming means provided in the first chamber for depositing the first thin film on the surface of the substrate;
A laminated film manufacturing apparatus, comprising: a second thin film forming unit provided in the second chamber for depositing a second thin film on the surface of the substrate.
前記第2室の内部に設けられ、前記第2室の内部の圧力を検出する第2圧力センサと、
前記第1圧力センサの検知信号と、前記第2圧力センサの検知信号とが入力され、前記第2室の圧力と前記第1室の圧力との差圧を所定範囲内に制御する制御装置と、をさらに有する請求項1または2に記載の積層膜の製造装置。 A first pressure sensor provided inside the first chamber for detecting the pressure inside the first chamber;
A second pressure sensor provided inside the second chamber for detecting the pressure inside the second chamber;
A control device that receives a detection signal of the first pressure sensor and a detection signal of the second pressure sensor, and controls a differential pressure between the pressure of the second chamber and the pressure of the first chamber within a predetermined range; The apparatus for producing a laminated film according to claim 1, further comprising:
前記チャンバの内部で、前記基板を前記第1室から前記第2室に移動させ、前記第2室の内部で、前記第1室で形成された第1薄膜の上に、第2薄膜を堆積させる工程と、
前記チャンバの内部で、前記基板を前記第2室から前記第1室に移動させ、前記第1室の内部で、前記第2薄膜の上に、前記第1薄膜とは別に第1薄膜を堆積させる工程と、
を有する積層膜の製造方法。 A step of making the pressure of the second chamber higher than the pressure of the first chamber in a sealable chamber having a first chamber and a second chamber separated so as to communicate with each other by a partition wall;
The substrate is moved from the first chamber to the second chamber inside the chamber, and a second thin film is deposited on the first thin film formed in the first chamber inside the second chamber. A process of
The substrate is moved from the second chamber to the first chamber inside the chamber, and a first thin film is deposited on the second thin film inside the first chamber separately from the first thin film. A process of
The manufacturing method of the laminated film which has this.
前記チャンバの内部で、前記基板を前記第1室から前記第2室に移動させ、前記第2室の内部で、前記第1室で形成された磁性体膜の上に、絶縁体膜を堆積させる工程と、
前記チャンバの内部で、前記基板を前記第2室から前記第1室に移動させ、前記第1室の内部で、前記絶縁体膜の上に、前記磁性体膜とは別に磁性体膜を堆積させる工程と、
を有する薄膜インダクタの製造方法。 A step of making the pressure of the second chamber higher than the pressure of the first chamber in a sealable chamber having a first chamber and a second chamber separated so as to communicate with each other by a partition wall;
The substrate is moved from the first chamber to the second chamber inside the chamber, and an insulator film is deposited on the magnetic film formed in the first chamber inside the second chamber. A process of
The substrate is moved from the second chamber to the first chamber inside the chamber, and a magnetic film is deposited on the insulator film in the first chamber separately from the magnetic film. A process of
A method of manufacturing a thin film inductor having
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