JPH09235669A - 酸化膜の形成方法および電子デバイス - Google Patents
酸化膜の形成方法および電子デバイスInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 バイアススパッタ法によって、基板1に金属
酸化膜を形成すると、基板1の段部によって金属酸化膜
の表面にピットが生じる。本発明は、表面に凹凸が発生
することの無い酸化膜の形成方法の開発を課題とする。 【解決手段】 最初に基板1にバイアススパッタ法によ
る蒸着を行い、金属酸化膜7を10μm形成する。続い
て金属酸化膜7上にイオンビームスパッタ法による蒸着
を行い、金属酸化膜8を1500Å形成する。最後にケ
ミカルポリッシュを行う。
酸化膜を形成すると、基板1の段部によって金属酸化膜
の表面にピットが生じる。本発明は、表面に凹凸が発生
することの無い酸化膜の形成方法の開発を課題とする。 【解決手段】 最初に基板1にバイアススパッタ法によ
る蒸着を行い、金属酸化膜7を10μm形成する。続い
て金属酸化膜7上にイオンビームスパッタ法による蒸着
を行い、金属酸化膜8を1500Å形成する。最後にケ
ミカルポリッシュを行う。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリング法
によって基板上に酸化物を蒸着し、酸化膜を形成する方
法に関するものであり、ICや薄膜磁気ヘッド等に代表
される電子デバイスの絶縁層を形成する方法として特に
適するものである。また併せて本発明は、絶縁層上に所
定の素子構成層が積層された電子デバイスに関するもの
である。
によって基板上に酸化物を蒸着し、酸化膜を形成する方
法に関するものであり、ICや薄膜磁気ヘッド等に代表
される電子デバイスの絶縁層を形成する方法として特に
適するものである。また併せて本発明は、絶縁層上に所
定の素子構成層が積層された電子デバイスに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】ICや薄膜磁気ヘッド等の電子デバイス
は、わが国の産業を支えるものであり、日々新しい用途
や、新しい構造が開発されている。電子デバイスは、数
多くの種類があるものの、その多くはシリコンウエハー
やセラミック等の基板に金属酸化膜の絶縁層が形成さ
れ、その上に所定の素子構成層が積層されたものであ
る。
は、わが国の産業を支えるものであり、日々新しい用途
や、新しい構造が開発されている。電子デバイスは、数
多くの種類があるものの、その多くはシリコンウエハー
やセラミック等の基板に金属酸化膜の絶縁層が形成さ
れ、その上に所定の素子構成層が積層されたものであ
る。
【0003】例えば薄膜磁気ヘッドにおいては、Al2O3-
TiO 系セラミックを基板とし、この基板上に二酸化ケイ
素や酸化アルミニウム(Al2O3 アルミナ)と言った金属
酸化物の薄膜が形成され、この酸化膜が絶縁層として機
能する。そしてこれらの酸化膜は、一般的にバイアスス
パッタ法により形成されている(特開平6−49637
号、特公平7−56070号他)。
TiO 系セラミックを基板とし、この基板上に二酸化ケイ
素や酸化アルミニウム(Al2O3 アルミナ)と言った金属
酸化物の薄膜が形成され、この酸化膜が絶縁層として機
能する。そしてこれらの酸化膜は、一般的にバイアスス
パッタ法により形成されている(特開平6−49637
号、特公平7−56070号他)。
【0004】ここでバイアススパッタ法とは、スパッタ
リング法の一つであり、ターゲットに負電圧または高周
波電圧を印加するだけでなく、被着体たる基板側にもバ
イアス電圧を印加するものである。より詳細にバイアス
スパッタ法を説明すると次の通りである。バイアススパ
ッタ法による金属酸化膜の蒸着は、例えば図4のような
バイアススパッタ装置100によって行われる。
リング法の一つであり、ターゲットに負電圧または高周
波電圧を印加するだけでなく、被着体たる基板側にもバ
イアス電圧を印加するものである。より詳細にバイアス
スパッタ法を説明すると次の通りである。バイアススパ
ッタ法による金属酸化膜の蒸着は、例えば図4のような
バイアススパッタ装置100によって行われる。
【0005】バイアススパッタ装置100では、気密性
を有するチャンバ101内に、ターゲット102と称さ
れる電極と、基板ホルダー103が対峙して配されてい
る。そしてターゲット102と基板ホルダー103は、
それぞれマッチング回路105,106を介して高周波
電源(RF電源)107と高周波電源(バイアス用RF
電源)108に接続されている。またチャンバー101
には、減圧用の真空ポンプ110と、プラズマ発生用ガ
スの供給源111が接続されている。
を有するチャンバ101内に、ターゲット102と称さ
れる電極と、基板ホルダー103が対峙して配されてい
る。そしてターゲット102と基板ホルダー103は、
それぞれマッチング回路105,106を介して高周波
電源(RF電源)107と高周波電源(バイアス用RF
電源)108に接続されている。またチャンバー101
には、減圧用の真空ポンプ110と、プラズマ発生用ガ
スの供給源111が接続されている。
【0006】バイアススパッタ装置100では、ターゲ
ット102は、金属酸化膜の素材となるものであり、酸
化アルミニウム等によって作られている。また基板ホル
ダー103には、被着体となる基板1が載置される。そ
してチャンバ101内をプラズマ発生用ガス(例えばA
r 、反応性スパッタリングを行う場合には、Ar と、O
2 又はN2 等との混合ガス)雰囲気とし、ターゲット1
02に高電圧の高周波電圧を印加すると共に、基板ホル
ダー103にもバイアス電圧を印加する。これによって
チャンバ101内にグロー放電プラズマが発生し、Ar
+ イオンが、ターゲット102の負電圧に引かれてター
ゲット102に衝突する。その結果、ターゲット102
の表面部分の金属酸化物が叩き出される。そしてこの叩
き出された金属酸化物は、基板ホルダー103上の基板
1に付着する。
ット102は、金属酸化膜の素材となるものであり、酸
化アルミニウム等によって作られている。また基板ホル
ダー103には、被着体となる基板1が載置される。そ
してチャンバ101内をプラズマ発生用ガス(例えばA
r 、反応性スパッタリングを行う場合には、Ar と、O
2 又はN2 等との混合ガス)雰囲気とし、ターゲット1
02に高電圧の高周波電圧を印加すると共に、基板ホル
ダー103にもバイアス電圧を印加する。これによって
チャンバ101内にグロー放電プラズマが発生し、Ar
+ イオンが、ターゲット102の負電圧に引かれてター
ゲット102に衝突する。その結果、ターゲット102
の表面部分の金属酸化物が叩き出される。そしてこの叩
き出された金属酸化物は、基板ホルダー103上の基板
1に付着する。
【0007】ここで、バイアススパッタ法では、基板1
にもバイアス電圧が印加されているから、ターゲット1
02から叩き出された金属酸化物は基板1の負電位に引
かれて基板1に先に付着している金属酸化物にイオン衝
撃を与え、金属酸化物を再放出させる。その結果、基板
1の金属酸化物は平滑化される。
にもバイアス電圧が印加されているから、ターゲット1
02から叩き出された金属酸化物は基板1の負電位に引
かれて基板1に先に付着している金属酸化物にイオン衝
撃を与え、金属酸化物を再放出させる。その結果、基板
1の金属酸化物は平滑化される。
【0008】この様にして基板1に金属酸化物が蒸着さ
れた後、アルカリ状態のコロイダルシリカ又はコロイダ
ルアルミナによりケミカルポリッシュされ、基板1の表
面がさらに平滑化される。そしてこの基板上に磁性膜、
ギャップ層、導体コイル層等が積層され、所望の薄膜磁
気ヘッドが製造される。
れた後、アルカリ状態のコロイダルシリカ又はコロイダ
ルアルミナによりケミカルポリッシュされ、基板1の表
面がさらに平滑化される。そしてこの基板上に磁性膜、
ギャップ層、導体コイル層等が積層され、所望の薄膜磁
気ヘッドが製造される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来技術の酸化膜の形
成方法は、薄膜磁気ヘッド等の絶縁層を構成する方法と
して広く普及した方法であり、表面がかなり平滑な基板
1が得られる。しかしながら、上記した従来技術の方法
では、基板表面の平滑度には限界があり、どうしても表
面に微小なピット(凹部)が残ってしまう。すなわち、
従来より用いられている酸化膜の形成方法では、基板表
面のポリッシュ方法や成膜条件であるスパッタガス流
量、ガス圧、ターゲット側の入射電力、基板側電圧等を
いかにコントロールしても、酸化膜の表面に微小ピット
が生じる。
成方法は、薄膜磁気ヘッド等の絶縁層を構成する方法と
して広く普及した方法であり、表面がかなり平滑な基板
1が得られる。しかしながら、上記した従来技術の方法
では、基板表面の平滑度には限界があり、どうしても表
面に微小なピット(凹部)が残ってしまう。すなわち、
従来より用いられている酸化膜の形成方法では、基板表
面のポリッシュ方法や成膜条件であるスパッタガス流
量、ガス圧、ターゲット側の入射電力、基板側電圧等を
いかにコントロールしても、酸化膜の表面に微小ピット
が生じる。
【0010】この理由はつぎの通りである。図5は、従
来技術の酸化膜の形成方法の手順を示す説明図であり、
基板1に酸化膜が形成されていく状態を示している。薄
膜磁気ヘッドでは、基板1として一般にAl2O3-TiO 系等
のセラミックが使用される。ここで、セラミックは焼結
物であるから、基板1の表面には図5(a)の様に微小
な段差2が多数存在する。
来技術の酸化膜の形成方法の手順を示す説明図であり、
基板1に酸化膜が形成されていく状態を示している。薄
膜磁気ヘッドでは、基板1として一般にAl2O3-TiO 系等
のセラミックが使用される。ここで、セラミックは焼結
物であるから、基板1の表面には図5(a)の様に微小
な段差2が多数存在する。
【0011】そして基板1上に上述したバイアススパッ
タ法によって金属酸化膜3を成膜すると、図5(b)の
様に成膜後の膜表面にはどうしても凹凸が生じてしま
う。そこで上記したように、表面をより平滑化するため
に、アルカリ状態のコロイダルシリカ又はコロイダルア
ルミナによりケミカルポリッシュされるが、基板1の段
差2上の金属酸化膜3とそれ以外の場所の金属酸化膜3
とでは膜の成長の仕方が異なり、膜質が僅かに相違す
る。すなわち段差2上の金属酸化膜3は、ArやO2 の
巻き込み量や膜の緻密さ等が他の部位と微妙に異なる。
タ法によって金属酸化膜3を成膜すると、図5(b)の
様に成膜後の膜表面にはどうしても凹凸が生じてしま
う。そこで上記したように、表面をより平滑化するため
に、アルカリ状態のコロイダルシリカ又はコロイダルア
ルミナによりケミカルポリッシュされるが、基板1の段
差2上の金属酸化膜3とそれ以外の場所の金属酸化膜3
とでは膜の成長の仕方が異なり、膜質が僅かに相違す
る。すなわち段差2上の金属酸化膜3は、ArやO2 の
巻き込み量や膜の緻密さ等が他の部位と微妙に異なる。
【0012】そのため膜表面を平坦化するためにケミカ
ルポリッシュを行うと、膜質差が原因となって、段差2
上の金属酸化膜3とその他の場所でのエッチング速度に
差が生じる。その結果、ケミカルポリッシュ後の金属酸
化膜3上に微小なピット5が生じる。加えてバイアスス
パッタ法では、基板側の電圧負荷により成膜初期時にイ
オンで基板表面がエッチングされるため、基板1と金属
酸化膜3との界面での段差がさらに大きくなることも、
ピット5が生じる原因の一つと考えられる。そしてこの
ようなピット5のある金属酸化膜3上に磁性膜を成膜す
ると、ピット5の影響を受けて磁性膜特性の低下やヘッ
ドの歩留まりの低下を招く。
ルポリッシュを行うと、膜質差が原因となって、段差2
上の金属酸化膜3とその他の場所でのエッチング速度に
差が生じる。その結果、ケミカルポリッシュ後の金属酸
化膜3上に微小なピット5が生じる。加えてバイアスス
パッタ法では、基板側の電圧負荷により成膜初期時にイ
オンで基板表面がエッチングされるため、基板1と金属
酸化膜3との界面での段差がさらに大きくなることも、
ピット5が生じる原因の一つと考えられる。そしてこの
ようなピット5のある金属酸化膜3上に磁性膜を成膜す
ると、ピット5の影響を受けて磁性膜特性の低下やヘッ
ドの歩留まりの低下を招く。
【0013】特にMRヘッド等に用いられるような10
00Å以下の磁性膜を成膜すると、ピットの影響が大き
く、磁性膜特性の低下やヘッドの歩留まりの低下が無視
できない。金属酸化膜3上の微小なピット5をなくすた
めに、基板1上の段差2自体をなくす努力もなされるべ
きであるが、この方法は基板1が焼結材である限りおの
ずと限界がある。
00Å以下の磁性膜を成膜すると、ピットの影響が大き
く、磁性膜特性の低下やヘッドの歩留まりの低下が無視
できない。金属酸化膜3上の微小なピット5をなくすた
めに、基板1上の段差2自体をなくす努力もなされるべ
きであるが、この方法は基板1が焼結材である限りおの
ずと限界がある。
【0014】またバイアススパッタ法以外の方法で金属
酸化膜を形成する可能性も残されているが、これらはい
ずれも金属酸化膜の形成に長時間を要するとか、膜密度
が低いといった別の問題点があり、現実上、バイアスス
パッタ法を用いなければならない。そのため、従来の方
法によっては、金属酸化膜3上の微小なピット5をなく
すことは困難であり、当業者の間で新たな方策の提案が
望まれていた。本発明は、従来技術の上記した問題点に
注目し、表面にピットが発生することの無い酸化膜の形
成方法の開発を課題とするものである。
酸化膜を形成する可能性も残されているが、これらはい
ずれも金属酸化膜の形成に長時間を要するとか、膜密度
が低いといった別の問題点があり、現実上、バイアスス
パッタ法を用いなければならない。そのため、従来の方
法によっては、金属酸化膜3上の微小なピット5をなく
すことは困難であり、当業者の間で新たな方策の提案が
望まれていた。本発明は、従来技術の上記した問題点に
注目し、表面にピットが発生することの無い酸化膜の形
成方法の開発を課題とするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】そして上記した課題を解
決するための請求項1記載の発明は、スパッタリング法
によって基板上に酸化物を蒸着し、酸化膜を形成する方
法において、バイアススパッタ法により基板上に酸化膜
を形成し、その後、該酸化膜上にイオンビームスパッタ
法による酸化膜を積層する工程を有することを特徴とす
る酸化膜の形成方法である。
決するための請求項1記載の発明は、スパッタリング法
によって基板上に酸化物を蒸着し、酸化膜を形成する方
法において、バイアススパッタ法により基板上に酸化膜
を形成し、その後、該酸化膜上にイオンビームスパッタ
法による酸化膜を積層する工程を有することを特徴とす
る酸化膜の形成方法である。
【0016】ここでイオンビームスパッタ法とは、独立
したイオン発生源(例えばイオンガン)から高真空の処
理室にイオンを引出し、このイオンをターゲットに衝突
させるものであり、例えば特開平6−57411号公報
に開示された方法である。また本発明においては、特開
平6−2128号に記載された様な電子サイクロトロン
共鳴等を利用したスパッタ法も、イオンビームスパッタ
法の概念に含む。イオンビームスパッタ法は、バイアス
スパッタ法に比べて酸化膜の純度が高い特徴がある。
したイオン発生源(例えばイオンガン)から高真空の処
理室にイオンを引出し、このイオンをターゲットに衝突
させるものであり、例えば特開平6−57411号公報
に開示された方法である。また本発明においては、特開
平6−2128号に記載された様な電子サイクロトロン
共鳴等を利用したスパッタ法も、イオンビームスパッタ
法の概念に含む。イオンビームスパッタ法は、バイアス
スパッタ法に比べて酸化膜の純度が高い特徴がある。
【0017】本発明は、バイアススパッタ法により基板
上に酸化膜を形成した後、イオンビームスパッタ法によ
る酸化膜を積層するものであるから、バイアススパッタ
法によって作られた酸化膜の上に、イオンビームスパッ
タ法によって作られた純度の高い酸化膜が載る。すなわ
ち表面の膜質は、位置に係わらずほぼ一定となる。その
ため本発明によって作られた酸化膜を、成膜後にケミカ
ルポリッシュする際、どの位置でもエッチング速度は一
定であり、表面は平滑に加工される。
上に酸化膜を形成した後、イオンビームスパッタ法によ
る酸化膜を積層するものであるから、バイアススパッタ
法によって作られた酸化膜の上に、イオンビームスパッ
タ法によって作られた純度の高い酸化膜が載る。すなわ
ち表面の膜質は、位置に係わらずほぼ一定となる。その
ため本発明によって作られた酸化膜を、成膜後にケミカ
ルポリッシュする際、どの位置でもエッチング速度は一
定であり、表面は平滑に加工される。
【0018】また同様の目的を達成するための請求項2
記載の発明は、スパッタリング法によって基板上に酸化
物を蒸着し、酸化膜を形成する方法において、イオンビ
ームスパッタ法により基板上に酸化膜を形成し、その
後、該酸化膜上にバイアススパッタ法による酸化膜を積
層する工程を有することを特徴とする酸化膜の形成方法
である。
記載の発明は、スパッタリング法によって基板上に酸化
物を蒸着し、酸化膜を形成する方法において、イオンビ
ームスパッタ法により基板上に酸化膜を形成し、その
後、該酸化膜上にバイアススパッタ法による酸化膜を積
層する工程を有することを特徴とする酸化膜の形成方法
である。
【0019】請求項2記載の発明は、先の発明に対し、
バイアススパッタ法による作業と、イオンビームスパッ
タ法による作業を逆に行い、イオンビームスパッタ法を
行った後にバイアススパッタ法を行うものである。
バイアススパッタ法による作業と、イオンビームスパッ
タ法による作業を逆に行い、イオンビームスパッタ法を
行った後にバイアススパッタ法を行うものである。
【0020】本発明では、バイアススパッタ法に先立っ
てイオンビームスパッタ法による蒸着を行う。そのため
酸化膜表面にピットが生じる原因の一つと考えられてい
た、成膜初期時におけるイオンでの基板表面のエッチン
グが少ない。そのため最初のイオンビームスパッタ法に
より、基板表面の段差は埋められ、続くバイアススパッ
タ法によって形成される酸化膜は均質なものとなる。従
って、これをケミカルポリッシュすると、酸化膜の表面
は平滑なものとなる。
てイオンビームスパッタ法による蒸着を行う。そのため
酸化膜表面にピットが生じる原因の一つと考えられてい
た、成膜初期時におけるイオンでの基板表面のエッチン
グが少ない。そのため最初のイオンビームスパッタ法に
より、基板表面の段差は埋められ、続くバイアススパッ
タ法によって形成される酸化膜は均質なものとなる。従
って、これをケミカルポリッシュすると、酸化膜の表面
は平滑なものとなる。
【0021】そしてさらに上記した二つの発明を改良し
た発明は、イオンビームスパッタ法によって形成される
酸化膜の厚さは、バイアススパッタ法によって形成され
る酸化膜の厚さの1〜10%であることを特徴とする請
求項1又は2に記載の酸化膜の形成方法である。
た発明は、イオンビームスパッタ法によって形成される
酸化膜の厚さは、バイアススパッタ法によって形成され
る酸化膜の厚さの1〜10%であることを特徴とする請
求項1又は2に記載の酸化膜の形成方法である。
【0022】すなわちイオンビームスパッタ法による酸
化膜の膜厚がバイアススパッタ法による膜厚の1%以下
である場合、一般にピットを完全に埋めることができな
い。また逆にイオンビームスパッタ法による金属酸化物
膜の膜厚がバイアススパッタ法による膜厚の10%をこ
える場合は、イオンビームスパッタ法による膜の成膜速
度が遅いため工業上の利用性が低下する。理論的には、
大電流で大型のイオンガンを使用すれば、イオンビーム
スパッタ法によっても成膜速度は早くなるが、このよう
なイオンガンを製造することは多額の費用を要し、実用
的ではない。
化膜の膜厚がバイアススパッタ法による膜厚の1%以下
である場合、一般にピットを完全に埋めることができな
い。また逆にイオンビームスパッタ法による金属酸化物
膜の膜厚がバイアススパッタ法による膜厚の10%をこ
える場合は、イオンビームスパッタ法による膜の成膜速
度が遅いため工業上の利用性が低下する。理論的には、
大電流で大型のイオンガンを使用すれば、イオンビーム
スパッタ法によっても成膜速度は早くなるが、このよう
なイオンガンを製造することは多額の費用を要し、実用
的ではない。
【0023】また上記した発明を応用した電子デバイス
の発明は、基板上に金属酸化物の絶縁層が設けられ、該
絶縁層上に所定の素子構成層が積層された電子デバイス
において、金属酸化膜の絶縁層は、2層以上の金属酸化
物が積層されたものであり、となり合う2層の組み合わ
せの内の少なくとも一組は、同一素材の金属酸化物であ
って純度が異なることを特徴とする電子デバイスであ
る。
の発明は、基板上に金属酸化物の絶縁層が設けられ、該
絶縁層上に所定の素子構成層が積層された電子デバイス
において、金属酸化膜の絶縁層は、2層以上の金属酸化
物が積層されたものであり、となり合う2層の組み合わ
せの内の少なくとも一組は、同一素材の金属酸化物であ
って純度が異なることを特徴とする電子デバイスであ
る。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を薄膜磁
気ヘッドの製造を前提として、図1乃至図4を参照しつ
つ説明する。図1は、本発明の実施形態の酸化膜の形成
方法の手順を示す説明図であり、基板1に酸化膜が形成
されていく状態を示している。また図2は、本発明の他
の実施形態の酸化膜の形成方法の手順を示す説明図であ
り、基板1に酸化膜が形成されていく状態を示してい
る。図3は、イオンビームスパッタ装置の説明図であ
る。
気ヘッドの製造を前提として、図1乃至図4を参照しつ
つ説明する。図1は、本発明の実施形態の酸化膜の形成
方法の手順を示す説明図であり、基板1に酸化膜が形成
されていく状態を示している。また図2は、本発明の他
の実施形態の酸化膜の形成方法の手順を示す説明図であ
り、基板1に酸化膜が形成されていく状態を示してい
る。図3は、イオンビームスパッタ装置の説明図であ
る。
【0025】以下の説明では、被膜材たる基板1は、従
来技術で説明したものと同一のAl2O3-TiO 系セラミック
基板であり、本実施形態では、図1(a)の様な基板1
に、酸化アルミニウムの金属酸化膜を設けるものとす
る。本実施形態の酸化膜の形成方法では、最初にバイア
ススパッタ法による蒸着を行い、続いてイオンビームス
パッタ法による蒸着を行う。
来技術で説明したものと同一のAl2O3-TiO 系セラミック
基板であり、本実施形態では、図1(a)の様な基板1
に、酸化アルミニウムの金属酸化膜を設けるものとす
る。本実施形態の酸化膜の形成方法では、最初にバイア
ススパッタ法による蒸着を行い、続いてイオンビームス
パッタ法による蒸着を行う。
【0026】最初に行う蒸着作業は、従来技術で説明し
たバイアススパッタ装置100を使用し、例えば表1の
成膜条件で基板1上に酸化アルミニウムを蒸着し、金属
酸化膜7を10μm形成する。
たバイアススパッタ装置100を使用し、例えば表1の
成膜条件で基板1上に酸化アルミニウムを蒸着し、金属
酸化膜7を10μm形成する。
【0027】
【表1】
【0028】金属酸化膜7の形成状態は、図1(b)の
様であり、表面には従来技術と同様に凹凸が発生する。
様であり、表面には従来技術と同様に凹凸が発生する。
【0029】そしてこの金属酸化膜7に、重ねてイオン
ビームスパッタ法により酸化アルミニウムの金属酸化膜
8を蒸着積層する。イオンビームスパッタ法による蒸着
作業は、例えば図3に示すようなイオンビームスパッタ
装置30を使用して行う。イオンビームスパッタ装置3
0は、処置室として機能する主真空室31と、仕込み室
32とに別れている。
ビームスパッタ法により酸化アルミニウムの金属酸化膜
8を蒸着積層する。イオンビームスパッタ法による蒸着
作業は、例えば図3に示すようなイオンビームスパッタ
装置30を使用して行う。イオンビームスパッタ装置3
0は、処置室として機能する主真空室31と、仕込み室
32とに別れている。
【0030】主真空室31は、その側面に、独立した二
つのイオン発生源33,35が設けられ、さらに主真空
室31内部には、ターゲット保持台37、基板支持台3
8およびニュートラライザー(図示せず)が配されてい
る。主真空室31は、主弁39を介してクライオポンプ
(真空ポンプ)40が接続され、また直接的にロータリ
式真空ポンプ43が接続されていて、内部を所定の真空
状態にすることができる。主真空室31にクライオポン
プ(真空ポンプ)40とロータリ式真空ポンプ43とい
う二つの真空ポンプが接続されている理由は、主真空室
31の容積が大きいので、ある程度の真空までは大容量
のロータリ式真空ポンプ43で真空引きを行い、より高
い真空度への到達や、真空度の維持については、クライ
オポンプ(真空ポンプ)40をコンピュータ制御するこ
とによって行うことを目的としたものである。
つのイオン発生源33,35が設けられ、さらに主真空
室31内部には、ターゲット保持台37、基板支持台3
8およびニュートラライザー(図示せず)が配されてい
る。主真空室31は、主弁39を介してクライオポンプ
(真空ポンプ)40が接続され、また直接的にロータリ
式真空ポンプ43が接続されていて、内部を所定の真空
状態にすることができる。主真空室31にクライオポン
プ(真空ポンプ)40とロータリ式真空ポンプ43とい
う二つの真空ポンプが接続されている理由は、主真空室
31の容積が大きいので、ある程度の真空までは大容量
のロータリ式真空ポンプ43で真空引きを行い、より高
い真空度への到達や、真空度の維持については、クライ
オポンプ(真空ポンプ)40をコンピュータ制御するこ
とによって行うことを目的としたものである。
【0031】主真空室31に設けられた二つのイオン発
生源33,35の内、図面左側に描かれたものは、スパ
ッタ用のイオン発生源であり、その射出口は、ターゲッ
ト保持台37に向けられている。スパッタ用のイオン発
生源33にはMFC(mass flow controler)を介してア
ルゴンガス源45が接続され、イオンとなるアルゴンガ
スが供給される。またスパッタ用のイオン発生源33に
は、イオン源電源46が接続されている。なおニュート
ラライザーは、スパッタ用のイオン発生源33内に内蔵
されており、ニュートラライザーの作用によってイオン
ビームの拡散が防止される。
生源33,35の内、図面左側に描かれたものは、スパ
ッタ用のイオン発生源であり、その射出口は、ターゲッ
ト保持台37に向けられている。スパッタ用のイオン発
生源33にはMFC(mass flow controler)を介してア
ルゴンガス源45が接続され、イオンとなるアルゴンガ
スが供給される。またスパッタ用のイオン発生源33に
は、イオン源電源46が接続されている。なおニュート
ラライザーは、スパッタ用のイオン発生源33内に内蔵
されており、ニュートラライザーの作用によってイオン
ビームの拡散が防止される。
【0032】スパッタ用のイオン発生源33では、上記
したアルゴンガスがイオン化され、スパッタ用のAr イ
オンがターゲット46に射出される。
したアルゴンガスがイオン化され、スパッタ用のAr イ
オンがターゲット46に射出される。
【0033】もう一つのイオン発生源35は、アシスト
用イオンを発生させるものである。アシスト用のイオン
発生源35は、前記したスパッタ用のイオン発生源33
と同様にイオン源電源47が接続され、またMFC(ma
ss flow controler)を介してガス源48が接続されてい
る。アシスト用のイオン発生源35に接続されるガス源
48は、アルゴンと酸素の混合ガスを供給するものであ
る。アシスト用のイオン発生源35にもニュートラライ
ザーが内蔵されている。アシスト用のイオン発生源35
では、射出口は、基板支持台38に向けられている。
用イオンを発生させるものである。アシスト用のイオン
発生源35は、前記したスパッタ用のイオン発生源33
と同様にイオン源電源47が接続され、またMFC(ma
ss flow controler)を介してガス源48が接続されてい
る。アシスト用のイオン発生源35に接続されるガス源
48は、アルゴンと酸素の混合ガスを供給するものであ
る。アシスト用のイオン発生源35にもニュートラライ
ザーが内蔵されている。アシスト用のイオン発生源35
では、射出口は、基板支持台38に向けられている。
【0034】前記したイオン発生源33,35、ターゲ
ット保持台37および基板支持台38には、冷却配管が
配されており、スパッタ作業の際には、これらは適度に
冷却される。
ット保持台37および基板支持台38には、冷却配管が
配されており、スパッタ作業の際には、これらは適度に
冷却される。
【0035】仕込み室32内には、基板1を準備するた
めのカセットエレベータ50と基板1を搬送するための
ロボット51が配置されている。
めのカセットエレベータ50と基板1を搬送するための
ロボット51が配置されている。
【0036】イオンビームスパッタ装置30では、スパ
ッタ用のイオン発生源33から射出されたAr イオンが
ターゲット46に衝突し、金属酸化物が叩き出される。
そしてこの叩き出された金属酸化物は、基板支持台38
に固定された基板1に付着する。また同時にアシスト用
のイオン発生源35から射出されたAr イオンとOイオ
ンは直接的に基板1に衝突する。
ッタ用のイオン発生源33から射出されたAr イオンが
ターゲット46に衝突し、金属酸化物が叩き出される。
そしてこの叩き出された金属酸化物は、基板支持台38
に固定された基板1に付着する。また同時にアシスト用
のイオン発生源35から射出されたAr イオンとOイオ
ンは直接的に基板1に衝突する。
【0037】本実施形態では、表2の成膜条件で基板1
の金属酸化膜7上に酸化アルミニウムを蒸着し、金属酸
化膜7に重ねて金属酸化膜8を1500Åの厚さに形成
する。
の金属酸化膜7上に酸化アルミニウムを蒸着し、金属酸
化膜7に重ねて金属酸化膜8を1500Åの厚さに形成
する。
【0038】
【表2】
【0039】蒸着の結果は、図1(c)の様であり、基
板1に二層の金属酸化膜7,8が形成される。なお図1
(c)では、説明を容易にするために、金属酸化膜8は
実際の比率よりもはるかに厚く描いている。そしてその
後、従来技術と同様にアルカリ状態のコロイダルシリカ
等によりケミカルポリッシュを実施する。ここでイオン
ビームスパッタ法によって形成された金属酸化膜8は純
度が高く、またより均質である。そのためケミカルポリ
ッシュを実施することにより、図1(d)のようにバイ
アススパッタ法による金属酸化膜7の凹凸がイオンビー
ムスパッタ法による金属酸化膜8により埋められ、ピッ
トのない平坦な絶縁層10を形成することができる。そ
の後は、公知の薄膜磁気ヘッドの製造と同様、絶縁層1
0の上に磁性膜、ギャップ層、導体コイル層等が積層さ
れる。
板1に二層の金属酸化膜7,8が形成される。なお図1
(c)では、説明を容易にするために、金属酸化膜8は
実際の比率よりもはるかに厚く描いている。そしてその
後、従来技術と同様にアルカリ状態のコロイダルシリカ
等によりケミカルポリッシュを実施する。ここでイオン
ビームスパッタ法によって形成された金属酸化膜8は純
度が高く、またより均質である。そのためケミカルポリ
ッシュを実施することにより、図1(d)のようにバイ
アススパッタ法による金属酸化膜7の凹凸がイオンビー
ムスパッタ法による金属酸化膜8により埋められ、ピッ
トのない平坦な絶縁層10を形成することができる。そ
の後は、公知の薄膜磁気ヘッドの製造と同様、絶縁層1
0の上に磁性膜、ギャップ層、導体コイル層等が積層さ
れる。
【0040】この薄膜磁気ヘッドの基板部分の絶縁層1
0を拡大観察し、また詳細に分析すると、基板1上の絶
縁層10は、2層が積層されたものであり、これらは同
一素材の金属酸化物であって純度が異なるものとなって
いる。すなわち外側の層の純度は、基板1に接した部分
の純度よりも高い。
0を拡大観察し、また詳細に分析すると、基板1上の絶
縁層10は、2層が積層されたものであり、これらは同
一素材の金属酸化物であって純度が異なるものとなって
いる。すなわち外側の層の純度は、基板1に接した部分
の純度よりも高い。
【0041】以上の実施形態では、最初にバイアススパ
ッタ法による蒸着を行い、続いてイオンビームスパッタ
法による蒸着を行ったが、スパッタ法の順序が逆であっ
ても相当の効果が期待できる。
ッタ法による蒸着を行い、続いてイオンビームスパッタ
法による蒸着を行ったが、スパッタ法の順序が逆であっ
ても相当の効果が期待できる。
【0042】すなわち、先にイオンビームスパッタ法に
よる蒸着を行い、図2(b)のように基板1に金属酸化
膜8を形成する。金属酸化膜8の厚さは、先の実施例と
同様に1500Å程度である。また蒸着に用いる装置お
よび、蒸着条件は先の実施形態と同一である。
よる蒸着を行い、図2(b)のように基板1に金属酸化
膜8を形成する。金属酸化膜8の厚さは、先の実施例と
同様に1500Å程度である。また蒸着に用いる装置お
よび、蒸着条件は先の実施形態と同一である。
【0043】蒸着の結果、図2(b)の様に基板1上の
ピットはほぼ穴埋めされる。そしてこの上にバイアスス
パッタ法による蒸着を行い、図2(c)の様に金属酸化
膜8上に酸化アルミニウムの金属酸化膜7を10μm形
成する。そして先の実施形態と同様にアルカリ状態のコ
ロイダルシリカ等によりケミカルポリッシュを実施す
る。本実施形態では、前記した様にイオンビームスパッ
タ法により基板1上のピットの穴埋めがされ、ほぼ平坦
化されるため、その後に通常のバイアススパッタリング
を実施しても基板面内で膜の変質が生じない。従ってケ
ミカルポリッシュによって均一にエッチングされるた
め、金属酸化物7の表面に凹凸は生じず、図2(d)の
様に表面は平滑となる。
ピットはほぼ穴埋めされる。そしてこの上にバイアスス
パッタ法による蒸着を行い、図2(c)の様に金属酸化
膜8上に酸化アルミニウムの金属酸化膜7を10μm形
成する。そして先の実施形態と同様にアルカリ状態のコ
ロイダルシリカ等によりケミカルポリッシュを実施す
る。本実施形態では、前記した様にイオンビームスパッ
タ法により基板1上のピットの穴埋めがされ、ほぼ平坦
化されるため、その後に通常のバイアススパッタリング
を実施しても基板面内で膜の変質が生じない。従ってケ
ミカルポリッシュによって均一にエッチングされるた
め、金属酸化物7の表面に凹凸は生じず、図2(d)の
様に表面は平滑となる。
【0044】本実施形態で形成された絶縁層10を観察
すると基板1上の酸化物は、2層が積層されたものであ
り、これらは同一素材の金属酸化物であって純度が異な
るものとなっている。すなわち基板1に接した部分の純
度は、外側の層の純度よりも高い。
すると基板1上の酸化物は、2層が積層されたものであ
り、これらは同一素材の金属酸化物であって純度が異な
るものとなっている。すなわち基板1に接した部分の純
度は、外側の層の純度よりも高い。
【0045】以上の実施形態では、バイアススパッタ法
およびイオンビームスパッタ法による蒸着作業を一回つ
づ行い、それぞれ単層の酸化膜を形成したが、もちろん
蒸着作業を繰り返し行い、複数の酸化膜を形成しても良
い。なお、従来技術の説明および実施形態の説明では、
金属酸化膜をケミカルポリッシュによって平滑化する旨
を記載したが、金属酸化膜を最終的に平滑化する方法
は、ケミカルポリッシュに限定されるものではなく、エ
ッチング作用の無い、又はより少ない平滑化方法も採用
可能である。この方法には例えばダイヤポリッシュと称
される方法が挙げられる。
およびイオンビームスパッタ法による蒸着作業を一回つ
づ行い、それぞれ単層の酸化膜を形成したが、もちろん
蒸着作業を繰り返し行い、複数の酸化膜を形成しても良
い。なお、従来技術の説明および実施形態の説明では、
金属酸化膜をケミカルポリッシュによって平滑化する旨
を記載したが、金属酸化膜を最終的に平滑化する方法
は、ケミカルポリッシュに限定されるものではなく、エ
ッチング作用の無い、又はより少ない平滑化方法も採用
可能である。この方法には例えばダイヤポリッシュと称
される方法が挙げられる。
【0046】
【実施例】つぎに本発明の実施例について説明する。ま
ず本発明の実施例として、図1の工程により基板1上に
金属酸化膜を形成した。基板の素材、スパッタ法の順
序、膜の厚さ、ターゲットの素材、成膜条件その他は、
図1の説明と同一であり、基板1に表1の成膜条件でバ
イアススパッタ法によって金属酸化膜7を10μm厚さ
に形成し、さらに表2の成膜条件下イオンビームスパッ
タ法によって1500Å程度の厚さに金属酸化膜8を積
層した。
ず本発明の実施例として、図1の工程により基板1上に
金属酸化膜を形成した。基板の素材、スパッタ法の順
序、膜の厚さ、ターゲットの素材、成膜条件その他は、
図1の説明と同一であり、基板1に表1の成膜条件でバ
イアススパッタ法によって金属酸化膜7を10μm厚さ
に形成し、さらに表2の成膜条件下イオンビームスパッ
タ法によって1500Å程度の厚さに金属酸化膜8を積
層した。
【0047】また比較例として、同一ロットの基板を使
用し、バイアススパッタ法だけによって、酸化膜を形成
した。酸化膜の厚さは、本発明の実施例と条件をそろえ
るため蒸着が終了した状態で、約10.15μmとなる
ように調節した。バイアススパッタ法の成膜条件は、表
1と同一である。そして両者を拡大観察したところ、本
実施例によって作られた金属酸化膜は、比較例に比べて
平滑であった。
用し、バイアススパッタ法だけによって、酸化膜を形成
した。酸化膜の厚さは、本発明の実施例と条件をそろえ
るため蒸着が終了した状態で、約10.15μmとなる
ように調節した。バイアススパッタ法の成膜条件は、表
1と同一である。そして両者を拡大観察したところ、本
実施例によって作られた金属酸化膜は、比較例に比べて
平滑であった。
【0048】また同様に図2の工程により基板1上に酸
化膜を形成した。基板の素材、スパッタ法の順序、膜の
厚さ、ターゲットの素材、成膜条件その他は、図2の説
明と同一であり、基板1に表2の成膜条件でイオンビー
ムスパッタ法によって1500Å程度の厚さに形成し、
さらに表1の成膜条件でバイアススパッタ法によって金
属酸化膜7を10μm積層した。第2の実施例によって
形成された酸化膜を拡大観察したところ、本実施例によ
って作られた酸化膜は、前記した比較例に比べて平滑で
あった。
化膜を形成した。基板の素材、スパッタ法の順序、膜の
厚さ、ターゲットの素材、成膜条件その他は、図2の説
明と同一であり、基板1に表2の成膜条件でイオンビー
ムスパッタ法によって1500Å程度の厚さに形成し、
さらに表1の成膜条件でバイアススパッタ法によって金
属酸化膜7を10μm積層した。第2の実施例によって
形成された酸化膜を拡大観察したところ、本実施例によ
って作られた酸化膜は、前記した比較例に比べて平滑で
あった。
【0049】つぎに、イオンビームスパッタ法によって
蒸着された酸化膜の厚さが異なるものを多数作り、イオ
ンビームスパッタ法による膜の厚さと、表面が平滑化す
る程度の関係を調べた。その結果、イオンビームスパッ
タ法によって形成される酸化膜の厚さが、バイアススパ
ッタ法によって形成される酸化膜の厚さの1%程度以上
の時に有為差のある効果が認められた。またイオンビー
ムスパッタ法による酸化膜の厚さは、厚い程表面が平滑
になると言えるが、イオンビームスパッタ法によって形
成される酸化膜の厚さが、バイアススパッタ法によって
形成される酸化膜の厚さの10%を越える場合には、大
きな変化は認められなかった。
蒸着された酸化膜の厚さが異なるものを多数作り、イオ
ンビームスパッタ法による膜の厚さと、表面が平滑化す
る程度の関係を調べた。その結果、イオンビームスパッ
タ法によって形成される酸化膜の厚さが、バイアススパ
ッタ法によって形成される酸化膜の厚さの1%程度以上
の時に有為差のある効果が認められた。またイオンビー
ムスパッタ法による酸化膜の厚さは、厚い程表面が平滑
になると言えるが、イオンビームスパッタ法によって形
成される酸化膜の厚さが、バイアススパッタ法によって
形成される酸化膜の厚さの10%を越える場合には、大
きな変化は認められなかった。
【0050】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の酸化膜の形
成方法は、基板の段部や酸化膜表面の凹凸が、イオンビ
ームスパッタ法の酸化膜によって埋められる。そのため
本発明によって作られた酸化膜は、事後にケミカルポリ
ッシュする際、どの位置でもエッチング速度は一定であ
り、その表面は平滑となる効果がある。
成方法は、基板の段部や酸化膜表面の凹凸が、イオンビ
ームスパッタ法の酸化膜によって埋められる。そのため
本発明によって作られた酸化膜は、事後にケミカルポリ
ッシュする際、どの位置でもエッチング速度は一定であ
り、その表面は平滑となる効果がある。
【0051】また請求項3記載の酸化膜の形成方法は、
平滑化の効果と、工業性のバランスに優れ、実用性が高
いものである。
平滑化の効果と、工業性のバランスに優れ、実用性が高
いものである。
【0052】さらに請求項4記載の電子デバイスは、ピ
ットの影響が少なく、特性が安定していて歩留まりが高
い効果がある。
ットの影響が少なく、特性が安定していて歩留まりが高
い効果がある。
【図1】本発明の実施形態の酸化膜の形成方法の手順を
示す説明図であり、基板に酸化膜が形成されていく状態
を示す。
示す説明図であり、基板に酸化膜が形成されていく状態
を示す。
【図2】本発明の他の実施形態の酸化膜の形成方法の手
順を示す説明図であり、基板に酸化膜が形成されていく
状態を示す。
順を示す説明図であり、基板に酸化膜が形成されていく
状態を示す。
【図3】イオンビームスパッタ装置の説明図である。
【図4】バイアススパッタ装置の説明図である。
【図5】従来技術の酸化膜の形成方法の手順を示す説明
図であり、基板に酸化膜が形成されていく状態を示す。
図であり、基板に酸化膜が形成されていく状態を示す。
1 基板 7 金属酸化膜(バイアススパッタ法による) 8 金属酸化膜(イオンビームスパッタ法による) 10 絶縁層 30 イオンビームスパッタ装置 100 バイアススパッタ装置
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/316 H01L 21/316 Y
Claims (4)
- 【請求項1】 スパッタリング法によって基板上に酸化
物を蒸着し、酸化膜を形成する方法において、バイアス
スパッタ法により基板上に酸化膜を形成し、その後、該
酸化膜上にイオンビームスパッタ法による酸化膜を積層
する工程を有することを特徴とする酸化膜の形成方法。 - 【請求項2】 スパッタリング法によって基板上に酸化
物を蒸着し、酸化膜を形成する方法において、イオンビ
ームスパッタ法により基板上に酸化膜を形成し、その
後、該酸化膜上にバイアススパッタ法による酸化膜を積
層する工程を有することを特徴とする酸化膜の形成方
法。 - 【請求項3】 イオンビームスパッタ法によって形成さ
れる酸化膜の厚さは、バイアススパッタ法によって形成
される酸化膜の厚さの1〜10%であることを特徴とす
る請求項1又は2に記載の酸化膜の形成方法。 - 【請求項4】 基板上に金属酸化物の絶縁層が設けら
れ、該絶縁層上に所定の素子構成層が積層された電子デ
バイスにおいて、金属酸化物の絶縁層は、2層以上が積
層されたものであり、となり合う2層の組み合わせの内
の少なくとも一組は、同一素材の金属酸化物であって純
度が異なることを特徴とする電子デバイス。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8067279A JPH09235669A (ja) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | 酸化膜の形成方法および電子デバイス |
US08/807,175 US6033532A (en) | 1996-02-27 | 1997-02-27 | Oxide film fabrication method and electronic device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8067279A JPH09235669A (ja) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | 酸化膜の形成方法および電子デバイス |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09235669A true JPH09235669A (ja) | 1997-09-09 |
Family
ID=13340382
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8067279A Withdrawn JPH09235669A (ja) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | 酸化膜の形成方法および電子デバイス |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6033532A (ja) |
JP (1) | JPH09235669A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012116736A (ja) * | 2010-12-03 | 2012-06-21 | Nagoya Institute Of Technology | ウルツ鉱圧電体薄膜、該薄膜の製造方法及び製造装置、並びに薄膜共振子 |
Families Citing this family (134)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6235594B1 (en) * | 1999-01-13 | 2001-05-22 | Agere Systems Guardian Corp. | Methods of fabricating an integrated circuit device with composite oxide dielectric |
US7007373B2 (en) * | 2002-11-18 | 2006-03-07 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Method of manufacturing enhanced spin-valve sensor with engineered overlayer |
US7509961B2 (en) * | 2003-10-27 | 2009-03-31 | Philip Morris Usa Inc. | Cigarettes and cigarette components containing nanostructured fibril materials |
US8689430B1 (en) | 2006-11-29 | 2014-04-08 | Western Digital (Fremont), Llc | Method for providing a perpendicular magnetic recording (PMR)head |
US8404128B1 (en) | 2009-02-23 | 2013-03-26 | Western Digital (Fremont), Llc | Method and system for providing a perpendicular magnetic recording head |
US8400731B1 (en) | 2009-04-19 | 2013-03-19 | Western Digital (Fremont), Llc | Write head with variable side shield gaps |
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