JP2746292B2 - スパッタリング装置 - Google Patents
スパッタリング装置Info
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/225—Oblique incidence of vaporised material on substrate
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C14/34—Sputtering
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
-
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- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
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- H01J37/3447—Collimators, shutters, apertures
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- Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、スパッタリング装置
に関し、特に、材料の薄膜を生成するためのスパッタリ
ング装置に関する。
に関し、特に、材料の薄膜を生成するためのスパッタリ
ング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】スパッタリング装置は、材料の薄膜の生
成に広く使用されてきた。これらの薄膜の蒸着において
は、種々の特性が重要であり、使用される装置を含む多
くの因子がこれらの重要な特性を決定する。さらに、製
造における処理速度を高めるためには、材料の薄膜が蒸
着される基板は、蒸着プロセス中に連続的に移動され
る。これは、膜の特性に影響を及ぼす付加的変数であ
り、膜の特性の均一性を悪化させ及び／又は制御を困難
とさせる。
成に広く使用されてきた。これらの薄膜の蒸着において
は、種々の特性が重要であり、使用される装置を含む多
くの因子がこれらの重要な特性を決定する。さらに、製
造における処理速度を高めるためには、材料の薄膜が蒸
着される基板は、蒸着プロセス中に連続的に移動され
る。これは、膜の特性に影響を及ぼす付加的変数であ
り、膜の特性の均一性を悪化させ及び／又は制御を困難
とさせる。
【０００３】これらの薄膜の特性のうち重要と考えられ
るものは、材料の薄膜の厚さ及び基板面内での材料の薄
膜の厚さの均一性である。米国特許第３９０４５０３号
明細書には、スパッタリング時間のある時間にターゲッ
トと基板間に固体遮蔽部材が挿入され、その後引っ込め
られるスパッタリング装置が記載されている。この遮蔽
部材が適当な位置にある時には、基板の一部分がおおわ
れて材料の過剰蒸着が防止され、これによって材料の厚
さの均一性が向上される。
るものは、材料の薄膜の厚さ及び基板面内での材料の薄
膜の厚さの均一性である。米国特許第３９０４５０３号
明細書には、スパッタリング時間のある時間にターゲッ
トと基板間に固体遮蔽部材が挿入され、その後引っ込め
られるスパッタリング装置が記載されている。この遮蔽
部材が適当な位置にある時には、基板の一部分がおおわ
れて材料の過剰蒸着が防止され、これによって材料の厚
さの均一性が向上される。
【０００４】米国特許第４３１５９６０号には、ターゲ
ットと基板間に二つの固体マスク板があるスパッタリン
グ装置が示されている。これらのマスク板は、均一な厚
さの薄膜が生成されるように、材料の蒸着中に互いに及
び基板に対して往復運動される。
ットと基板間に二つの固体マスク板があるスパッタリン
グ装置が示されている。これらのマスク板は、均一な厚
さの薄膜が生成されるように、材料の蒸着中に互いに及
び基板に対して往復運動される。
【０００５】特開昭６０−１９７８６９号公報には、タ
ーゲットと基板間にマスク板が設けられているスパッタ
リング装置が示されている。このマスク板は、スパッタ
された材料が通過する開口を有する。この開口は、基板
上に蒸着される薄膜の厚さがほぼ均一となるように、そ
の両端部で最も広く、その中央で最も狭くなっている。
ーゲットと基板間にマスク板が設けられているスパッタ
リング装置が示されている。このマスク板は、スパッタ
された材料が通過する開口を有する。この開口は、基板
上に蒸着される薄膜の厚さがほぼ均一となるように、そ
の両端部で最も広く、その中央で最も狭くなっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、基板
に垂直又はほぼ垂直に入射するターゲット電極からのス
パッタ原子の大部分を阻止することによって基板の面内
及び基板間で材料の均一な厚さを有する薄膜材料を生成
するスパッタリング装置を示していない。
に垂直又はほぼ垂直に入射するターゲット電極からのス
パッタ原子の大部分を阻止することによって基板の面内
及び基板間で材料の均一な厚さを有する薄膜材料を生成
するスパッタリング装置を示していない。
【０００７】従って、この発明の主要な目的は、材料の
薄膜が均一な厚さで蒸着されることができるスパッタリ
ング装置を提供することにある。
薄膜が均一な厚さで蒸着されることができるスパッタリ
ング装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に従う基板をコー
ティングするためのスパッタリング装置は、平坦な表面
を有するターゲット部材を支持する第１電極と、中心点
を有し、該中心点から等距離の位置に複数個の被処理基
板を支持しそして上記第１電極に対向して配置された第
２電極と、上記ターゲット部材に対して上記複数個の被
処理基板を順番に対向させるように上記第１電極及び上
記第２電極を相対移動させる手段と、上記ターゲット部
材の表面の中心に対して垂直な方向にスパッタ原子の分
布のピークを有するグロー放電を上記ターゲット部材及
び上記被処理基板の間の空間に生じさせる電圧を上記第
１電極及び上記第２電極に印加する電源と、上記ターゲ
ット部材の形状に対応する開口を有し、該開口が上記タ
ーゲット部材に整列されて該ターゲット部材及び上記被
処理基板の間に配置されたシャッタ手段とを有し、上記
開口は、該開口の中心を通って半径方向に延びるマスク
部材を有し、該マスク部材は、上記被処理基板の表面に
対して垂直方向に入射するスパッタ原子を遮断するため
に上記開口の中央部を覆う中央部材と、該中央部材の幅
よりも狭い幅を有し該中央部材を上記シャッタ手段に連
結するスポーク部材とを有し、上記被処理基板の表面に
対して斜めに入射するスパッタ原子が、上記マスク部材
により遮られない上記開口の空間を通って上記被処理基
板の表面に到達することを特徴とする。そして、上記第
１電極は、該第１電極の中心点を挟んで等距離にある２
つの位置のそれぞれに上記ターゲット部材を支持し、該
２つの位置のそれぞれの上記ターゲット部材に整列して
上記開口が配置されていることを特徴とする。そして、
上記ターゲットの材料が金属又は合金であることを特徴
とする。そして、金属又は合金が強磁性材料であること
を特徴とする。そして、上記強磁性材料がＮｉＦｅ又は
センダストであることを特徴とする。そして、上記強磁
性材料が上記相対移動の方向と垂直な方向に容易軸を有
するように配向されていることを特徴とする。
ティングするためのスパッタリング装置は、平坦な表面
を有するターゲット部材を支持する第１電極と、中心点
を有し、該中心点から等距離の位置に複数個の被処理基
板を支持しそして上記第１電極に対向して配置された第
２電極と、上記ターゲット部材に対して上記複数個の被
処理基板を順番に対向させるように上記第１電極及び上
記第２電極を相対移動させる手段と、上記ターゲット部
材の表面の中心に対して垂直な方向にスパッタ原子の分
布のピークを有するグロー放電を上記ターゲット部材及
び上記被処理基板の間の空間に生じさせる電圧を上記第
１電極及び上記第２電極に印加する電源と、上記ターゲ
ット部材の形状に対応する開口を有し、該開口が上記タ
ーゲット部材に整列されて該ターゲット部材及び上記被
処理基板の間に配置されたシャッタ手段とを有し、上記
開口は、該開口の中心を通って半径方向に延びるマスク
部材を有し、該マスク部材は、上記被処理基板の表面に
対して垂直方向に入射するスパッタ原子を遮断するため
に上記開口の中央部を覆う中央部材と、該中央部材の幅
よりも狭い幅を有し該中央部材を上記シャッタ手段に連
結するスポーク部材とを有し、上記被処理基板の表面に
対して斜めに入射するスパッタ原子が、上記マスク部材
により遮られない上記開口の空間を通って上記被処理基
板の表面に到達することを特徴とする。そして、上記第
１電極は、該第１電極の中心点を挟んで等距離にある２
つの位置のそれぞれに上記ターゲット部材を支持し、該
２つの位置のそれぞれの上記ターゲット部材に整列して
上記開口が配置されていることを特徴とする。そして、
上記ターゲットの材料が金属又は合金であることを特徴
とする。そして、金属又は合金が強磁性材料であること
を特徴とする。そして、上記強磁性材料がＮｉＦｅ又は
センダストであることを特徴とする。そして、上記強磁
性材料が上記相対移動の方向と垂直な方向に容易軸を有
するように配向されていることを特徴とする。
【０００９】このスパッタリング装置は、磁性材料を整
列させるために外部印加磁場を用いることなく配向磁性
膜を蒸着するのに特に有用である。斜めの入射角で蒸着
することにより、異方性特性を有する磁性膜は選択され
た方向に生成されることができる。
列させるために外部印加磁場を用いることなく配向磁性
膜を蒸着するのに特に有用である。斜めの入射角で蒸着
することにより、異方性特性を有する磁性膜は選択され
た方向に生成されることができる。
【００１０】
【実施例】図１には、この発明によるスパッタリング装
置の電極アセンブリ及び電源の概略構造が示されてい
る。この発明のスパッタリング装置１０は、真空容器１
２と、スパッタリング容器を所望の背圧レベルに排気す
るための真空ポンプ（図示せず）とを備えている。次
に、例えばアルゴンのような適当なスパッタリングガス
が容器内に供給されて、スパッタ蒸着に必要な背景環境
が得られる。
置の電極アセンブリ及び電源の概略構造が示されてい
る。この発明のスパッタリング装置１０は、真空容器１
２と、スパッタリング容器を所望の背圧レベルに排気す
るための真空ポンプ（図示せず）とを備えている。次
に、例えばアルゴンのような適当なスパッタリングガス
が容器内に供給されて、スパッタ蒸着に必要な背景環境
が得られる。
【００１１】円形のディスク状ターゲット部材が取り付
けられるターゲット電極アセンブリ１４は容器１２内に
設けられ、このターゲット電極アセンブリ１４に隣接及
び対向して基板電極アセンブリ１６が設けられている。
これらの電極アセンブリ１４及び１６は、動作中に所望
の温度に維持するために水冷される。これらの電極アセ
ンブリ１４及び１６の裏側で生じる不要なスパッタリン
グをなくすために、各電極アセンブリ１４及び１６は、
それぞれ、これらの電極アセンブリの周辺及び裏側部分
を囲み、ターゲット部材及びコーティングされる基板を
支持するための電極アセンブリの面を露出したままとす
る接地シールド１８及び２０を有する。
けられるターゲット電極アセンブリ１４は容器１２内に
設けられ、このターゲット電極アセンブリ１４に隣接及
び対向して基板電極アセンブリ１６が設けられている。
これらの電極アセンブリ１４及び１６は、動作中に所望
の温度に維持するために水冷される。これらの電極アセ
ンブリ１４及び１６の裏側で生じる不要なスパッタリン
グをなくすために、各電極アセンブリ１４及び１６は、
それぞれ、これらの電極アセンブリの周辺及び裏側部分
を囲み、ターゲット部材及びコーティングされる基板を
支持するための電極アセンブリの面を露出したままとす
る接地シールド１８及び２０を有する。
【００１２】ターゲット電極アセンブリ１４、基板電極
アセンブリ１６及び可変インピーダンス２４にＲＦ電圧
を供給してターゲット電極アセンブリ１４と基板電極ア
センブリ１６間の空間でグロー放電を発生させるため
に、電源２２が接続される。
アセンブリ１６及び可変インピーダンス２４にＲＦ電圧
を供給してターゲット電極アセンブリ１４と基板電極ア
センブリ１６間の空間でグロー放電を発生させるため
に、電源２２が接続される。
【００１３】可変インピーダンス２４の容量性及び誘導
性成分は、基板電極アセンブリ１６に対する電圧を制御
してスパッタリング装置により蒸着される膜の特質を制
御するために変化させることができる。また、ターゲッ
ト材料のスパッタリングは、ＤＣスパッタリングモード
を用いることによって行うことができる。
性成分は、基板電極アセンブリ１６に対する電圧を制御
してスパッタリング装置により蒸着される膜の特質を制
御するために変化させることができる。また、ターゲッ
ト材料のスパッタリングは、ＤＣスパッタリングモード
を用いることによって行うことができる。
【００１４】この発明によれば、後述される開口を有す
るシャッタ手段は、ターゲット電極アセンブリと基板電
極アセンブリ間に設けられる。この構造により、このス
パッタリング装置は、基板に垂直又はほぼ垂直に入射す
るターゲット部材からのスパッタ原子の大部分を阻止す
ること及び基板に斜めの角度で入射するスパッタ原子の
大部分が基板に衝突して材料の薄膜の生成を可能とする
ことにより、基板面内及び基板間で材料の均一な厚さを
有する薄膜を生成することができる。
るシャッタ手段は、ターゲット電極アセンブリと基板電
極アセンブリ間に設けられる。この構造により、このス
パッタリング装置は、基板に垂直又はほぼ垂直に入射す
るターゲット部材からのスパッタ原子の大部分を阻止す
ること及び基板に斜めの角度で入射するスパッタ原子の
大部分が基板に衝突して材料の薄膜の生成を可能とする
ことにより、基板面内及び基板間で材料の均一な厚さを
有する薄膜を生成することができる。
【００１５】図１に示すように、シャッタ手段２６は、
ターゲット電極アセンブリ１４と基板電極アセンブリ１
６間の空間位置に固定されている。このシャッタ手段２
６は、図４に示すように、少なくとも一つの開口２８を
有する。この開口２８を通じて、ターゲット電極アセン
ブリ１４に取り付けられたターゲット部材３０からのス
パッタ原子は、基板電極アセンブリ１６に取り付けられ
た基板３２に衝突することができる。
ターゲット電極アセンブリ１４と基板電極アセンブリ１
６間の空間位置に固定されている。このシャッタ手段２
６は、図４に示すように、少なくとも一つの開口２８を
有する。この開口２８を通じて、ターゲット電極アセン
ブリ１４に取り付けられたターゲット部材３０からのス
パッタ原子は、基板電極アセンブリ１６に取り付けられ
た基板３２に衝突することができる。
【００１６】図３に示す実施例において、ターゲット電
極アセンブリ１４は、半径方向ラインの互いに反対側の
端部に取り付けられた二つのターゲット部材３０を有す
る。これらのターゲット部材３０は、基板上に形成され
る薄膜に対して選ばれる適当な材料から成る。この材料
は、金属及び／又は合金から成るものであってもよい
し、強磁性金属及び／又は合金から成るものであっても
よい。図２に示されている基板電極アセンブリ１６の実
施例では、中央の開口の周りに複数の基板３２が取り付
けられている。ターゲット電極アセンブリ１４と基板電
極アセンブリ１６間で、矢印３４の方向に相対運動を行
わせる。
極アセンブリ１４は、半径方向ラインの互いに反対側の
端部に取り付けられた二つのターゲット部材３０を有す
る。これらのターゲット部材３０は、基板上に形成され
る薄膜に対して選ばれる適当な材料から成る。この材料
は、金属及び／又は合金から成るものであってもよい
し、強磁性金属及び／又は合金から成るものであっても
よい。図２に示されている基板電極アセンブリ１６の実
施例では、中央の開口の周りに複数の基板３２が取り付
けられている。ターゲット電極アセンブリ１４と基板電
極アセンブリ１６間で、矢印３４の方向に相対運動を行
わせる。
【００１７】図４に示されているシャッタ手段２６の実
施例では、二つの開口２８は各ターゲット部材３０に整
列して設けられている。この開口２８は、その中心を通
って半径方向に延びるマスク部材３６を除いて、ターゲ
ット部材３０と実質的に同一形状の開口を備えている。
マスク部材３６（図５）は、より狭いスポーク部によっ
て支持されているより広い中央部３８を有する。そし
て、中央のスポーク部４０（すなわち、シャッタ手段２
６の中心に最も近い部分）は、外側のスポーク部４２よ
りも広い。
施例では、二つの開口２８は各ターゲット部材３０に整
列して設けられている。この開口２８は、その中心を通
って半径方向に延びるマスク部材３６を除いて、ターゲ
ット部材３０と実質的に同一形状の開口を備えている。
マスク部材３６（図５）は、より狭いスポーク部によっ
て支持されているより広い中央部３８を有する。そし
て、中央のスポーク部４０（すなわち、シャッタ手段２
６の中心に最も近い部分）は、外側のスポーク部４２よ
りも広い。
【００１８】グロー放電スパッタリング中、ターゲット
表面から種々の角度でターゲット原子が放出される。こ
のため、スパッタ原子の分布は、ターゲット部材３０に
垂直な方向にピークを有するものとなる。開口２８はタ
ーゲット部材３０に整列されているので、マスク部材３
６の中央部３８は、基板３２に垂直又はほぼ垂直に入射
してこの中央部に集中するスパッタ原子の大部分を阻止
する位置にある。しかしながら、斜めの角度で入射する
スパッタ原子の大部分は、マスク部材３６の開口２８を
通過して基板３２に衝突し、この基板３２上にターゲッ
ト部材３０の材料の薄膜を生成する。
表面から種々の角度でターゲット原子が放出される。こ
のため、スパッタ原子の分布は、ターゲット部材３０に
垂直な方向にピークを有するものとなる。開口２８はタ
ーゲット部材３０に整列されているので、マスク部材３
６の中央部３８は、基板３２に垂直又はほぼ垂直に入射
してこの中央部に集中するスパッタ原子の大部分を阻止
する位置にある。しかしながら、斜めの角度で入射する
スパッタ原子の大部分は、マスク部材３６の開口２８を
通過して基板３２に衝突し、この基板３２上にターゲッ
ト部材３０の材料の薄膜を生成する。
【００１９】この発明によるスパッタリング装置は、基
板上と基板間との両方で均一な厚さを有する種々の材料
の薄膜を蒸着することができる。
板上と基板間との両方で均一な厚さを有する種々の材料
の薄膜を蒸着することができる。
【００２０】従来技術において強磁性金属及び／又は合
金を蒸着する場合、もし選択された方向に磁化配向され
た磁性材料の薄膜を得たいならば、一般に、外部印加磁
場の存在下で強磁性材料の薄膜を蒸着させる必要があ
る。
金を蒸着する場合、もし選択された方向に磁化配向され
た磁性材料の薄膜を得たいならば、一般に、外部印加磁
場の存在下で強磁性材料の薄膜を蒸着させる必要があ
る。
【００２１】この発明によるスパッタリング装置によっ
て、例えばＮｉＦｅやセンダストのような磁性材料の薄
膜を蒸着することができ、磁性材料を配向させるために
外部印加磁場を用いることなく、特定の方向に配向され
た磁性材料の薄膜が得られることが見出された。この場
合、この磁性材料の薄膜の容易軸は、基板３２が図２に
示すようなものであるので、半径方向にある。
て、例えばＮｉＦｅやセンダストのような磁性材料の薄
膜を蒸着することができ、磁性材料を配向させるために
外部印加磁場を用いることなく、特定の方向に配向され
た磁性材料の薄膜が得られることが見出された。この場
合、この磁性材料の薄膜の容易軸は、基板３２が図２に
示すようなものであるので、半径方向にある。
【図１】この発明のスパッタリング装置の構成要素及び
電源の全体配置を示す概略図である。
電源の全体配置を示す概略図である。
【図２】基板が載せられた基板電極アセンブリの一実施
例の概略平面図である。
例の概略平面図である。
【図３】ターゲット電極アセンブリの一実施例の概略平
面図である。
面図である。
【図４】シャッタ手段の一実施例の平面図である。
【図５】図４のシャッタ手段における開口の詳細な形状
を示す拡大図である。
を示す拡大図である。
【符号の説明】 １０ スパッタリング装置 １４ ターゲット電極アセンブリ １６ 基板電極アセンブリ ２２ 電源 ２６ シャッタ手段 ３０ ターゲット部材 ３２ 基板 ３６ マスク部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・オットー・シュヴェンカ アメリカ合衆国、カリフォルニア州サン ジョゼ、ゴンドラウェイ6359 (56)参考文献 特開 昭59−215045（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−77569（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−140076（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−60272（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−94454（ＪＰ，Ｕ)
Claims (6)
- 【請求項１】基板をコーティングするためのスパッタリ
ング装置であって、 平坦な表面を有するターゲット部材を支持する第１電極
と、 中心点を有し、該中心点から等距離の位置に複数個の被
処理基板を支持しそして上記第１電極に対向して配置さ
れた第２電極と、 上記ターゲット部材に対して上記複数個の被処理基板を
順番に対向させるように上記第１電極及び上記第２電極
を相対移動させる手段と、 上記ターゲット部材の表面の中心に対して垂直な方向に
スパッタ原子の分布のピークを有するグロー放電を上記
ターゲット部材及び上記被処理基板の間の空間に生じさ
せる電圧を上記第１電極及び上記第２電極に印加する電
源と、 上記ターゲット部材の形状に対応する開口を有し、該開
口が上記ターゲット部材に整列されて該ターゲット部材
及び上記被処理基板の間に配置されたシャッタ手段とを
有し、 上記開口は、該開口の中心を通って半径方向に延びるマ
スク部材を有し、該マスク部材は、上記被処理基板の表
面に対して垂直方向に入射するスパッタ原子を遮断する
ために上記開口の中央部を覆う中央部材と、該中央部材
の幅よりも狭い幅を有し該中央部材を上記シャッタ手段
に連結するスポーク部材とを有し、 上記被処理基板の表面に対して斜めに入射するスパッタ
原子が、上記マスク部材により遮られない上記開口の空
間を通って上記被処理基板の表面に到達することを特徴
とするスパッタリング装置。 - 【請求項２】上記第１電極は、該第１電極の中心点を挟
んで等距離にある２つの位置のそれぞれに上記ターゲッ
ト部材を支持し、該２つの位置のそれぞれの上記ターゲ
ット部材に整列して上記開口が配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。 - 【請求項３】上記ターゲットの材料が金属又は合金であ
ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスパ
ッタリング装置。 - 【請求項４】金属又は合金が強磁性材料であることを特
徴とする請求項３に記載のスパッタリング装置。 - 【請求項５】上記強磁性材料がＮｉＦｅ又はセンダスト
であることを特徴とする請求項４に記載のスパッタリン
グ装置。 - 【請求項６】上記強磁性材料が上記相対移動の方向と垂
直な方向に容易軸を有するように配向されていることを
特徴とする請求項５に記載のスパッタリング装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US576254 | 1975-05-12 | ||
| US57625490A | 1990-08-31 | 1990-08-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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