JP4473342B1 - スパッタリング装置および成膜方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図7
Description
図1の工程1において、V字状の溝(以下、V溝と呼ぶことにする)2が形成された基板1に対して、真空蒸着法やスパッタリング法等により、書き込みヘッドを構成する材料3を成膜する。次いで、図1の工程2において、基板3に形成された材料3のうち、書き込みヘッドとしては不要な部分4を除去する。すると、図1の右に示した図のように、書き込みヘッドの先端部5が、V溝2中に形成される。
図3において、基板載置面が斜面である基板ホルダー11上には、V溝13が形成された基板12が配置されている。該基板ホルダー11の上方には、ターゲット面14aと対向する面に磁石16が設けられたターゲット14が配置されている。さらに、ターゲット面15aと対向する面に磁石16とは異なる極性を有する磁石17が設けられたターゲット15が、ターゲット14に対して上方に所定の間隔だけずらして配置されている。このような構成により、プラズマを封じ込めるためのプラズマ18が発生する。
図4は、本実施形態に係るスパッタリング装置の一例を示す図である。スパッタリング装置100は、基板104を載置するステージ101と、ターゲット103を支持するカソード102及びスリット状の開口部108を有する遮蔽板105とを備えている。ステージ101及びカソード102はそれぞれ、回転軸A及び回転軸Bを備えており、且つ、ステージ101及びカソード102の少なくとも一方は、回転軸A及び回転軸Bを中心に任意の角度で回転するように構成されている。例えば、ステージ101及びカソード102の少なくとも一方は、モーターなどの回転手段を用いて回転させることが可能であり、回転手段を制御装置によって制御することが可能である。回転軸Aと回転軸Bは、互いに平行に配置されており、ターゲット103は、回転軸Bに対して平行となるように、カソード102によって支持されている。
なお、ターゲットの数は、1つであっても良いし、複数であっても良いことは言うまでもない。
図5は、本実施形態に係る遮蔽板105の上面図である。遮蔽板105は、1つの遮蔽板に開口部108を形成するようにしても良いし、2つの遮蔽板を所定の距離だけ離間して配置することによって形成しても良い。すなわち、本実施形態で重要なことは、ターゲットから基板へと向かうスパッタ粒子の、基板への入射角度を所定の角度範囲に絞るための開口部108を、遮蔽板105が有することである。このように開口部108を形成することによって、成膜中の各瞬間において、基板104に形成されたV溝になるべく入射させたくない入射角度のスパッタ粒子を遮蔽板105にてブロックし、適切な入射角度で入射するスパッタ粒子を開口部108を介してV溝に入射させることができる。
なお、本明細書において、「入射角度」とは、スパッタ粒子が入射される面(V溝の斜めの壁の表面や基板表面等)の法線と、入射するスパッタ粒子の入射方向とのなす角度を指す。
本実施形態では、V溝の開口幅を200nm、開口角度を30°として説明するが、本発明では、V溝の開口幅、開口角度は上記値に限定されないことは言うまでもない。なお、本明細書において、「開口角度」とは、V溝の一方の斜面と他方の斜面とのなす角度である。
本実施形態では、ターゲット103aを対象ターゲットとする。該ターゲット103aと基板104とが平行になる際の、ターゲット103aと基板104との間の距離を100nmとし、ターゲット103aのサイズを450mm×130mmとし、基板104のサイズを直径200mmとする。該基板104には図6に示すV溝が少なくとも1つ形成されている。また、遮蔽板105の開口部108の回転方向の幅(図5の水平方向の幅)を25mmとし、遮蔽板105の幅(図5の鉛直方向の幅)を450mmとし、遮蔽板105の曲率半径Rを100mmとする。また、遮蔽板105の回転半径(回転軸Aの中心から遮蔽板105までの距離)を330mmとし、ターゲットの回転半径(回転軸Bの中心からターゲットまでの距離)を160mmとする。
図7において、ターゲット103aには矩形状のエロージョントラック(侵食部)701が形成されている。このエロージョントラックは、ターゲット103b、103cに形成されている場合もある。
第1の実施形態では、カソードを固定した形態について説明したが、本実施形態では、ステージ、遮蔽板に加えてカソードも回転させる形態について説明する。
本実施形態では、カソード102を回転軸Bを中心に、ステージ101と同一の方向に回転させること以外は、第1の実施形態と同様の動作を行う。すなわち、図9の各工程において、基板104の法線と仮想線γとのなす角度が所定の角度範囲内に収まるように、遮蔽板105、ステージ101およびカソード102を独立に回転させる。このとき、本実施形態では、スパッタリング成膜中において、カソード102の、対象となるターゲットが配置されたターゲット支持面と、ステージ101の基板支持面とが平行になるように、カソード102およびステージ101の回転を制御する。
なお、中心線β'は、回転軸Bの中心と、対象となるターゲット103aの中心とを結ぶ線である。
基板支持面を有するステージ101は、静電吸着機構を備えていても良い。従来は、基板外周を環状部品により機械的に固定する方法が一般的であった。しかし、ステージ自体が回転することで基板設置面が斜めになり、固定の調整が不十分である場合に基板が落下することがあった。また、基板冷却用ガスを封止するため、ステージと基板の間にOリング等を挿入することで、冷却ガスの漏洩を防止していた。
Claims (17)
- スパッタリングターゲット支持面を有するカソードであって、第1の回転軸を中心に前記スパッタリングターゲット支持面が回転可能なカソードと、
基板支持面を有するステージであって、前記第1の回転軸と平行に配置された第2の回転軸を中心に前記基板支持面が回転可能なステージと、
前記スパッタリングターゲット支持面と前記基板支持面との間に配置され、前記第1の回転軸、または第2の回転軸を中心に回転可能な遮蔽板と、
前記スパッタリングターゲット支持面、前記基板支持面、および前記遮蔽板の回転を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、スパッタリング中において、前記基板支持面に少なくとも1つのV溝が形成された基板が配置され、前記スパッタリングターゲット支持面にターゲットとしてFeCo合金が配置される場合、前記スパッタリングターゲット支持面、前記基板支持面、および前記遮断板の、前記スパッタリング中の位置関係が、前記配置される基板に形成されたV溝の斜めの壁の法線との成す角度が50°以下の角度で入射するスパッタ粒子が前記V溝に入射するような位置関係となるように、前記スパッタリングターゲット支持面、前記基板支持面、および前記遮蔽板の少なくとも1つの回転角度を制御することを特徴とするスパッタリング装置。 - 前記スパッタリング中では、前記スパッタリングターゲット支持面を固定し、前記遮蔽板および前記基板支持面を回転するように制御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。
- 前記ステージは、前記第2の回転軸に対して垂直な第3の回転軸を中心に回転可能な基板載置台を有し、
前記スパッタリング中において、前記基板において成膜すべき領域の成膜が終了すると、前記第3の回転軸を中心に前記基板載置台を180°回転させることを特徴とする請求項2に記載のスパッタリング装置。 - 前記スパッタリング中では、前記スパッタリングターゲット支持面および前記基板支持面を同一方向に回転させ、かつ前記スパッタリングターゲット支持面と前記基板支持面とが平行になるように回転させ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。
- 前記ステージは、前記第2の回転軸に対して垂直な第3の回転軸を中心に回転可能な基板載置台を有し、
前記スパッタリング中において、前記基板において成膜すべき領域の成膜が終了すると、前記第3の回転軸を中心に前記基板載置台を180°回転させ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。 - 前記スパッタリングターゲット支持面、前記基板支持面、および遮蔽板の少なくとも1つの回転を制御するための制御装置をさらに備え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。
- 前記カソードは、複数のスパッタリングターゲット支持面を有し、該複数のスパッタリングターゲット支持面は前記カソードの周囲に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。
- 前記ステージは、静電吸着機構を有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。
- 前記ステージは、該ステージにバイアス電圧を印加可能なバイアス電源に電気的に接続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。
- スパッタリングターゲット支持面を有するカソードであって、第1の回転軸を中心に前記スパッタリングターゲット支持面が回転可能なカソードと、
基板支持面を有するステージであって、前記第1の回転軸と平行に配置された第2の回転軸を中心に前記基板支持面が回転可能なステージと、
前記スパッタリングターゲット支持面と前記基板支持面との間に配置され、前記第1の回転軸、または第2の回転軸を中心に回転可能な遮蔽板と、
前記スパッタリングターゲット支持面、前記基板支持面、および前記遮蔽板の回転を制御する制御部とを備え、
前記遮蔽板は、スリット状の開口部を有し、該開口部を介してスパッタ粒子が通過可能であり、
前記開口部は、前記遮蔽板の回転方向の幅より該回転方向に垂直な方向の幅が広い開口部であり、
前記制御部は、スパッタリング中において、前記基板支持面に少なくとも1つのV溝が形成された基板が配置され、前記スパッタリングターゲット支持面にターゲットとしてFeCo合金が配置される場合、前記V溝の斜めの壁の法線と、スパッタ粒子の前記V溝への入射方向との成す角度を、前記V溝へのスパッタ粒子の入射角度とすると、前記スパッタリングターゲット支持面、前記基板支持面、および前記遮断板の、前記スパッタリング中の位置関係が、前記開口部を介して前記V溝に入射されるスパッタ粒子の入射角度が50°以下となるような位置関係となるように、前記スパッタリングカソード支持面、前記基板支持面、および前記遮断面の少なくとも1つの回転角度を制御することを特徴とするスパッタリング装置。 - 前記開口部の、前記回転方向の幅は5mmよりも広く、かつ40mmよりも狭いことを特徴とする請求項10に記載のスパッタリング装置。
- スパッタリングターゲット支持面を有するカソードであって、第1の回転軸を中心に前記スパッタリングターゲット支持面が回転可能なカソードと、
基板支持面を有するステージであって、前記第1の回転軸と平行に配置された第2の回転軸を中心に前記基板支持面が回転可能なステージと、
前記スパッタリングターゲット支持面と前記基板支持面との間に配置され、前記第1の回転軸、または第2の回転軸を中心に回転可能な遮蔽板と、
前記スパッタリングターゲット支持面、前記基板支持面、および前記遮蔽板の回転を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、スパッタリング中において、前記基板支持面に少なくとも1つのV溝が形成された基板が配置され、前記スパッタリングターゲット支持面にターゲットとしてFeCo合金が配置される場合、前記スパッタリングターゲット支持面、前記基板支持面、および前記遮断板の、前記スパッタリング中の位置関係が、前記配置される基板に形成されたV溝の斜めの壁の法線との成す角度が50°以下の所定の角度で入射するスパッタ粒子の割合が最も多くなるような位置関係となるように、前記スパッタリングターゲット支持面、前記基板支持面、および前記遮蔽板の少なくとも1つの回転角度を制御することを特徴とするスパッタリング装置。 - スパッタリングターゲット支持面を有するカソードであって、第1の回転軸を中心に前記スパッタリングターゲット支持面が回転可能なカソードと、
基板支持面を有するステージであって、前記第1の回転軸と平行に配置された第2の回転軸を中心に前記基板支持面が回転可能なステージと、
前記スパッタリング支持面と前記基板支持面との間に配置され、前記第1の回転軸、または第2の回転軸を中心に回転可能な遮蔽板とを備えるスパッタリング装置による成膜方法であって、
スパッタリング中において、前記基板支持面に少なくとも1つのV溝が形成された基板が配置され、前記スパッタリングターゲット支持面にターゲットとしてFeCo合金が配置される場合、前記スパッタリングターゲット支持面、前記基板支持面、および前記遮断板の、前記スパッタリング中の位置関係が、前記配置される基板に形成されたV溝の斜めの壁の法線との成す角度が50°以下の角度で入射するスパッタ粒子が前記V溝に入射するような位置関係となるように、前記スパッタリングターゲット支持面、前記基板支持面、および前記遮蔽板の少なくとも1つを回転させることを特徴とする成膜方法。 - 前記スパッタリング中では、前記スパッタリングターゲット支持面を固定し、前記遮蔽板および前記基板支持面を回転させることを特徴とする請求項13に記載の成膜方法。
- 前記ステージは、前記第2の回転軸に対して垂直な第3の回転軸を中心に回転可能な基板載置台を有し、
前記スパッタリング中において、前記基板において成膜すべき領域の成膜が終了すると、前記第3の回転軸を中心に前記基板載置台を180°回転させることを特徴とする請求項14に記載の成膜方法。 - 前記スパッタリング中では、前記スパッタリングターゲット支持面および前記基板支持面を同一方向に回転させ、かつ前記スパッタリングターゲット支持面と前記基板支持面とが平行になるように回転させることを特徴とする請求項13に記載の成膜方法。
- 前記ステージは、前記第2の回転軸に対して垂直な第3の回転軸を中心に回転可能な基板載置台を有し、
前記スパッタリング中において、前記基板において成膜すべき領域の成膜が終了すると、前記第3の回転軸を中心に前記基板載置台を180°回転させることを特徴とする請求項16に記載の成膜方法。
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