JPH0375630B2 - - Google Patents
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- JPH0375630B2 JPH0375630B2 JP3031582A JP3031582A JPH0375630B2 JP H0375630 B2 JPH0375630 B2 JP H0375630B2 JP 3031582 A JP3031582 A JP 3031582A JP 3031582 A JP3031582 A JP 3031582A JP H0375630 B2 JPH0375630 B2 JP H0375630B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C23C14/50—Substrate holders
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は基板材上に物質を付着するスパツタ装
置、特に磁性体のスパツタリングを主目的とする
スパツタ装置の基板ホルダ治具に関するものであ
る。
置、特に磁性体のスパツタリングを主目的とする
スパツタ装置の基板ホルダ治具に関するものであ
る。
スパツタ装置は、半導体デバイスや薄膜磁気ヘ
ツド、磁気バブルデバイス等の成膜プロセスには
欠かせない重要な役割を果たすようになつてい
る。特に、後二者のプロセスにおいて、磁性体の
スパツタ膜が、膜の特性や再現性の良好な点で広
く利用されている。但し、ここで言う良好な磁性
膜とは、一般に、保持力Hc及び、異方性磁界Hk
が小さく、従つて透磁率μが大きく、かつ、面内
磁気異方性の分散が少ない膜を指す。
ツド、磁気バブルデバイス等の成膜プロセスには
欠かせない重要な役割を果たすようになつてい
る。特に、後二者のプロセスにおいて、磁性体の
スパツタ膜が、膜の特性や再現性の良好な点で広
く利用されている。但し、ここで言う良好な磁性
膜とは、一般に、保持力Hc及び、異方性磁界Hk
が小さく、従つて透磁率μが大きく、かつ、面内
磁気異方性の分散が少ない膜を指す。
従来、スパツタリングによる磁性膜の作製は第
１図に示す標準的なスパツタ装置を用いて行なわ
れている。即ち第１図のスパツタ装置は、チヤン
バ１と金属合板２とで真空状態を保持しうる気密
構造を形成し、それは基準電位３（この場合、接
地電位）に接続されている。
１図に示す標準的なスパツタ装置を用いて行なわ
れている。即ち第１図のスパツタ装置は、チヤン
バ１と金属合板２とで真空状態を保持しうる気密
構造を形成し、それは基準電位３（この場合、接
地電位）に接続されている。
チヤンバ１内にアルゴン等の適当なガスを入口
（図示せず）から導入し、ターゲツト電極４に基
準電位３に対して高周波電圧（又は負の直流高電
圧）を印加し、チヤンバ１及び金属台板２との間
でプラズマ放電を行なわせると、ターゲツト電極
４上に取り付けられた磁性体ターゲツト５から、
アルゴンイオンの衝撃により磁性体粒子がスパツ
タされ、基板電極６上に配置された基板材７上に
付着し、磁性薄膜が形成される。更に、上記の標
準的なスパツタ装置では、プラズマを基板電極６
とターゲツト電極４との間に収束させ、スパツタ
効率を高めるためのプラズマ収束用永久磁石（又
はプラズマ収束用電磁石）８が設置されているの
が一般的である。
（図示せず）から導入し、ターゲツト電極４に基
準電位３に対して高周波電圧（又は負の直流高電
圧）を印加し、チヤンバ１及び金属台板２との間
でプラズマ放電を行なわせると、ターゲツト電極
４上に取り付けられた磁性体ターゲツト５から、
アルゴンイオンの衝撃により磁性体粒子がスパツ
タされ、基板電極６上に配置された基板材７上に
付着し、磁性薄膜が形成される。更に、上記の標
準的なスパツタ装置では、プラズマを基板電極６
とターゲツト電極４との間に収束させ、スパツタ
効率を高めるためのプラズマ収束用永久磁石（又
はプラズマ収束用電磁石）８が設置されているの
が一般的である。
前記、従来のスパツタ装置では、良好な磁性
膜、即ち、先に述べた低保持力、高透磁率、及び
異方性分散の少ない磁性膜の得られる領域は、基
板電極６の周辺部のみに限定され、基板電極全面
で得るのは困難であつた。この様に磁性膜の磁気
特性が基板電極６上に置かれた基板材７の位置に
よつて分布が生じる理由は、導入ガス中（一般的
には、アルゴンガス中）に含まれている不純物
や、スパツタの際、ターゲツト５、基板電極６の
表面、更にはチヤンバ１及び金属合板２から放出
された酸素等の不純物が不均一に磁性膜中に取り
込まれるためであり、特に基板電極６の周辺部の
方が不純物混入量が少ないためと推定される。こ
の原因は、プラズマ収束様永久磁石８からの磁界
９が、基板電極６の表面中央部においては略表面
に対して垂直に入射するのに対し、周辺部になる
ほど、斜め、或いは水平に入射することに由来す
る。即ち、磁界９を基板電極６の表面に対して、
垂直成分１０と水平成分１１に分解して考える
と、基板電極６の中央部では垂直成分１０が、周
辺部では、水平成分１１が、大きな割合で基板電
極表面に入射することになる。この水平成分１１
により、ターゲツト電極４と基板電極６間のプラ
ズマは主に基板電極の周辺部に集中することにな
る。このことは、ターゲツト５上で生じるスパツ
タ現象と同じく、基板電極６上でも必然的に生じ
るアルゴンイオン衝撃による再放出現象、言わゆ
るリスパツタ現象を周辺部ほど大きくし、この結
果、磁性膜中に取り込まれた不純物ガスを除去す
る効果が高まり、結局、基板電極６の周辺部のみ
で良好な磁気特性を有する磁性膜が得られること
になる。
膜、即ち、先に述べた低保持力、高透磁率、及び
異方性分散の少ない磁性膜の得られる領域は、基
板電極６の周辺部のみに限定され、基板電極全面
で得るのは困難であつた。この様に磁性膜の磁気
特性が基板電極６上に置かれた基板材７の位置に
よつて分布が生じる理由は、導入ガス中（一般的
には、アルゴンガス中）に含まれている不純物
や、スパツタの際、ターゲツト５、基板電極６の
表面、更にはチヤンバ１及び金属合板２から放出
された酸素等の不純物が不均一に磁性膜中に取り
込まれるためであり、特に基板電極６の周辺部の
方が不純物混入量が少ないためと推定される。こ
の原因は、プラズマ収束様永久磁石８からの磁界
９が、基板電極６の表面中央部においては略表面
に対して垂直に入射するのに対し、周辺部になる
ほど、斜め、或いは水平に入射することに由来す
る。即ち、磁界９を基板電極６の表面に対して、
垂直成分１０と水平成分１１に分解して考える
と、基板電極６の中央部では垂直成分１０が、周
辺部では、水平成分１１が、大きな割合で基板電
極表面に入射することになる。この水平成分１１
により、ターゲツト電極４と基板電極６間のプラ
ズマは主に基板電極の周辺部に集中することにな
る。このことは、ターゲツト５上で生じるスパツ
タ現象と同じく、基板電極６上でも必然的に生じ
るアルゴンイオン衝撃による再放出現象、言わゆ
るリスパツタ現象を周辺部ほど大きくし、この結
果、磁性膜中に取り込まれた不純物ガスを除去す
る効果が高まり、結局、基板電極６の周辺部のみ
で良好な磁気特性を有する磁性膜が得られること
になる。
一方、前述のリスパツタ現象を積極的に活用し
た言わゆるバイアススパツタ法が、良好な磁性膜
を得る方法として知られていう。バイアススパツ
タ法とは、基板電極に適当な方法で負の直流電圧
（バイアス電圧）を印加し、基板電極上に入射す
るアルゴンイオンを制御し、磁性膜中に取り込ま
れた不純物ガスを除去し、磁気特性を改善する手
法である。この方法を第１図に示したプラズマ収
束用永久磁石を備えたスパツタ装置に適用した時
のバイアス電圧に対する磁気特性の変化を第２図
に示す。スパツタ装置はターゲツト及び基板電極
の直径が170mmでターゲツト材はニツケル80％、
鉄20％の合金を用い、ターゲツト電極には400W
の電力を印加した。第２図に示す如く、ある程度
のバイアス点まではバイアス電圧が深まるにつれ
て、確かに磁気特性は改善されるが、更にバイア
ス電圧を高めると、再び磁気特性は悪くなつてく
る。これはバイアス電位を高めるにつれて、プラ
ズマ収束用永久磁石からの磁界の水平方向の広が
りによつてチヤンバ側壁近辺でのアルゴン衝撃量
が増加し、従つて、チヤンバ側壁からの不純物ガ
スが増加し、これが再び磁性膜中に取り込まれ磁
気特性が悪くなつたものと考えられる。以上のよ
うに、従来のスパツタ装置ではバイアススパツタ
法によつてさえも磁気特性の改善は困難であつ
た。
た言わゆるバイアススパツタ法が、良好な磁性膜
を得る方法として知られていう。バイアススパツ
タ法とは、基板電極に適当な方法で負の直流電圧
（バイアス電圧）を印加し、基板電極上に入射す
るアルゴンイオンを制御し、磁性膜中に取り込ま
れた不純物ガスを除去し、磁気特性を改善する手
法である。この方法を第１図に示したプラズマ収
束用永久磁石を備えたスパツタ装置に適用した時
のバイアス電圧に対する磁気特性の変化を第２図
に示す。スパツタ装置はターゲツト及び基板電極
の直径が170mmでターゲツト材はニツケル80％、
鉄20％の合金を用い、ターゲツト電極には400W
の電力を印加した。第２図に示す如く、ある程度
のバイアス点まではバイアス電圧が深まるにつれ
て、確かに磁気特性は改善されるが、更にバイア
ス電圧を高めると、再び磁気特性は悪くなつてく
る。これはバイアス電位を高めるにつれて、プラ
ズマ収束用永久磁石からの磁界の水平方向の広が
りによつてチヤンバ側壁近辺でのアルゴン衝撃量
が増加し、従つて、チヤンバ側壁からの不純物ガ
スが増加し、これが再び磁性膜中に取り込まれ磁
気特性が悪くなつたものと考えられる。以上のよ
うに、従来のスパツタ装置ではバイアススパツタ
法によつてさえも磁気特性の改善は困難であつ
た。
更に、磁性体のスパツタでは、基板材上に付着
した磁性薄膜に、磁気異方性を付与するため、外
部より磁界を印加する必要がある。この外部から
の磁界方向は、スパツタ装置のプラズマ収束用永
久磁石の磁界方向と必ずしも一致するものでな
く、従つて、この磁気異方性を付与するための外
部磁界はプラズマ収束の効果を低減させ更には、
これがチヤンバ側壁からの不純物ガス発生につな
がり磁気特性劣化の原因ともなつていた。又、先
に述べたプラズマ収束用マグネツトからの基板電
極表面上の水平成分の磁界を利用して異方性を付
与する方法も取られているが、既に示した様に基
板電極の半径方向に対して、その水平成分の磁界
強度が変化するため、基板材に付着した磁性体全
面に均一な異方性を付与するのは困難であつた。
した磁性薄膜に、磁気異方性を付与するため、外
部より磁界を印加する必要がある。この外部から
の磁界方向は、スパツタ装置のプラズマ収束用永
久磁石の磁界方向と必ずしも一致するものでな
く、従つて、この磁気異方性を付与するための外
部磁界はプラズマ収束の効果を低減させ更には、
これがチヤンバ側壁からの不純物ガス発生につな
がり磁気特性劣化の原因ともなつていた。又、先
に述べたプラズマ収束用マグネツトからの基板電
極表面上の水平成分の磁界を利用して異方性を付
与する方法も取られているが、既に示した様に基
板電極の半径方向に対して、その水平成分の磁界
強度が変化するため、基板材に付着した磁性体全
面に均一な異方性を付与するのは困難であつた。
以上、述べた様に従来のスパツタ装置を用い
て、基板材に付着させた磁性体は均一な磁気特性
を有しておらず特性のバラツキが生じ、従つて生
産性に乏しく、当然製作費が高価になるものであ
つた。
て、基板材に付着させた磁性体は均一な磁気特性
を有しておらず特性のバラツキが生じ、従つて生
産性に乏しく、当然製作費が高価になるものであ
つた。
本発明の目的は、前記従来の欠点を解決し、バ
イアススパツタ法の効果を高め、さらに磁性体に
磁気異方性を均一に付与することの可能なスパツ
タ装置用基板ホルダ治具を提供することである。
イアススパツタ法の効果を高め、さらに磁性体に
磁気異方性を均一に付与することの可能なスパツ
タ装置用基板ホルダ治具を提供することである。
本発明のスパツタ装置用基板ホルダ治具は、所
定のギヤツプを介して配設された第一の高透磁率
磁性体と第二の高透磁率磁性体とを有し、前記ギ
ヤツプ部に基板材を固定することを特徴とする。
定のギヤツプを介して配設された第一の高透磁率
磁性体と第二の高透磁率磁性体とを有し、前記ギ
ヤツプ部に基板材を固定することを特徴とする。
以下、本発明について、実施例を示す図面を参
照して説明する。第３図は、本発明のスパツタ装
置用基板ホルダ治具を基板電極に取り付けた実施
例である。同図ｂに示す如く基板電極６上に第一
の磁性体１２と第二の磁性体１３が取り付けてあ
り、第一の磁性体１２と第二の磁性体１３は所定
のギヤツプを有して同心円状に配置してあり、第
一及び第二の磁性体は磁気的に不連続である。第
一及び第二の磁性体１２及び１３は高透磁率を有
することが望まれる。例えば、鉄及び合金磁性体
（例えばパーマロイ等）が好ましい。更に、基板
材７は、第一及び第二の磁性体１２及び１３とで
形成されるギヤツプ中に配設されている。このと
き第一及び第二の磁性体の厚みは基板材７の厚み
よりも大きくなる様に選ばれる。
照して説明する。第３図は、本発明のスパツタ装
置用基板ホルダ治具を基板電極に取り付けた実施
例である。同図ｂに示す如く基板電極６上に第一
の磁性体１２と第二の磁性体１３が取り付けてあ
り、第一の磁性体１２と第二の磁性体１３は所定
のギヤツプを有して同心円状に配置してあり、第
一及び第二の磁性体は磁気的に不連続である。第
一及び第二の磁性体１２及び１３は高透磁率を有
することが望まれる。例えば、鉄及び合金磁性体
（例えばパーマロイ等）が好ましい。更に、基板
材７は、第一及び第二の磁性体１２及び１３とで
形成されるギヤツプ中に配設されている。このと
き第一及び第二の磁性体の厚みは基板材７の厚み
よりも大きくなる様に選ばれる。
以上の様に構成された基板ホルダ治具では、第
１図に示した、プラズマ収束用永久磁石８からの
磁界９は、第３図ａの基板電極の断面図に示す如
く第一及び第２の磁性体１２及び１３上では、ほ
とんど垂直に基板電極６に入射することになる。
一方、第一及び第二の磁性体１２及び１３とで形
成されたギツプ中では、第一の磁性体１２と第二
の磁性体１３とでは、その磁位差のため、基板電
極６に対し略水平な磁界１４が生ずることにな
る。以上の様に第一及び第二の磁性体とで形成さ
れた基板ホルダ治具を設けることにより、基板電
極表面上における、プラズマ収束用永久磁石から
の磁界の水平成分は、第一及び第二の磁性体上で
は、ほとんど生じず、ギヤツプ部のみで水平成分
が発生することになる。よつて、ギヤツプ部に配
設された基板材の表面のみに、ほぼ均一な水平磁
界が印加されていることになる。実際、バイアス
スパツタ時にバイアス電位を増加してもチヤンバ
側壁からの不純物ガスが再び増加することもな
く、更に、基板材上でリスパツタ現象は一様に生
じたため、基板材に形成された磁性膜は磁気特性
の劣化及び不均一性を生じさせることもなく、略
均一な異方性が付与されていた。更に、本発明で
は、従来のスパツタ装置を何等改造することもな
く、二つの磁性体から成る基板ホルダ治具を基板
電極に設置することのみで、容易に、良好な磁性
膜を基板材上に形成することができる。
１図に示した、プラズマ収束用永久磁石８からの
磁界９は、第３図ａの基板電極の断面図に示す如
く第一及び第２の磁性体１２及び１３上では、ほ
とんど垂直に基板電極６に入射することになる。
一方、第一及び第二の磁性体１２及び１３とで形
成されたギツプ中では、第一の磁性体１２と第二
の磁性体１３とでは、その磁位差のため、基板電
極６に対し略水平な磁界１４が生ずることにな
る。以上の様に第一及び第二の磁性体とで形成さ
れた基板ホルダ治具を設けることにより、基板電
極表面上における、プラズマ収束用永久磁石から
の磁界の水平成分は、第一及び第二の磁性体上で
は、ほとんど生じず、ギヤツプ部のみで水平成分
が発生することになる。よつて、ギヤツプ部に配
設された基板材の表面のみに、ほぼ均一な水平磁
界が印加されていることになる。実際、バイアス
スパツタ時にバイアス電位を増加してもチヤンバ
側壁からの不純物ガスが再び増加することもな
く、更に、基板材上でリスパツタ現象は一様に生
じたため、基板材に形成された磁性膜は磁気特性
の劣化及び不均一性を生じさせることもなく、略
均一な異方性が付与されていた。更に、本発明で
は、従来のスパツタ装置を何等改造することもな
く、二つの磁性体から成る基板ホルダ治具を基板
電極に設置することのみで、容易に、良好な磁性
膜を基板材上に形成することができる。
尚、本発明の基板ホルダ治具は第３図に示した
実施例の如く、完全な円形同心円に限るものでは
なく、第４図に示した平面図の様な形状でも良
い。第４図の実施例では、均一な磁界の水平成分
が得られる領域は第４図に示した実施例よりも限
られるが、基板材を配置した領域の水平成分の均
一性は更に良好となるという特徴がある。
実施例の如く、完全な円形同心円に限るものでは
なく、第４図に示した平面図の様な形状でも良
い。第４図の実施例では、均一な磁界の水平成分
が得られる領域は第４図に示した実施例よりも限
られるが、基板材を配置した領域の水平成分の均
一性は更に良好となるという特徴がある。
第１図は従来の標準的なスパツタ装置の概略断
面図で、第２図は従来のスパツタ装置にバイアス
スパツタ法を適用した時の磁気特性のバイアス電
圧依存性を示す曲線図で、第３図は本発明の実施
例で、同図ｂは基板電極を含む本発明の斜視図、
同図ａは断面図で、第４図は他の実施例の平面図
である。図において、６は基板電極、７は基板
材、９は磁界、１２は第１の高透磁率磁性体、１
３は第２の高透磁率磁性体を示す。
面図で、第２図は従来のスパツタ装置にバイアス
スパツタ法を適用した時の磁気特性のバイアス電
圧依存性を示す曲線図で、第３図は本発明の実施
例で、同図ｂは基板電極を含む本発明の斜視図、
同図ａは断面図で、第４図は他の実施例の平面図
である。図において、６は基板電極、７は基板
材、９は磁界、１２は第１の高透磁率磁性体、１
３は第２の高透磁率磁性体を示す。
Claims (1)
- １ プラズマを収束させる磁界を備えたスパツタ
装置の基板材を固定する基板ホルダ治具におい
て、前記基盤ホルダ治具が、所定のギヤツプを介
して配設された第一の高透磁率磁性体と第二の高
透磁率磁性体とを有し、前記ギヤツプ部に前記基
板材を固定することを特徴とするスパツタ装置用
基板ホルダ治具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3031582A JPS58147560A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | スパツタ装置用基板ホルダ治具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3031582A JPS58147560A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | スパツタ装置用基板ホルダ治具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58147560A JPS58147560A (ja) | 1983-09-02 |
| JPH0375630B2 true JPH0375630B2 (ja) | 1991-12-02 |
Family
ID=12300357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3031582A Granted JPS58147560A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | スパツタ装置用基板ホルダ治具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58147560A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6968479B1 (ja) * | 2021-07-12 | 2021-11-17 | マルイチ エアリアル エンジニア株式会社 | 評価システム |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4592949B2 (ja) * | 2000-12-27 | 2010-12-08 | キヤノンアネルバ株式会社 | マグネトロンスパッタリング装置 |
| CN113186506A (zh) * | 2021-02-04 | 2021-07-30 | 江西华派光电科技有限公司 | 一种导电非金属氧化物材料的镀膜方法及夹具 |
-
1982
- 1982-02-26 JP JP3031582A patent/JPS58147560A/ja active Granted
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6968479B1 (ja) * | 2021-07-12 | 2021-11-17 | マルイチ エアリアル エンジニア株式会社 | 評価システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58147560A (ja) | 1983-09-02 |
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