JPH0978234A - Sputtering device and its method - Google Patents
Sputtering device and its methodInfo
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- JPH0978234A JPH0978234A JP23215695A JP23215695A JPH0978234A JP H0978234 A JPH0978234 A JP H0978234A JP 23215695 A JP23215695 A JP 23215695A JP 23215695 A JP23215695 A JP 23215695A JP H0978234 A JPH0978234 A JP H0978234A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜成形技術に係
り、特に磁性薄膜や、強誘電体膜の成膜のためのスパッ
タリング装置およびその成形方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film forming technique, and more particularly to a sputtering apparatus for forming a magnetic thin film or a ferroelectric film and a forming method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】スパッタリング法はCVD法や、真空蒸
着法に比し、比較的簡便で、大量の成膜が可能である。
またCVD法に比し、低温プロセスであり、蒸着法に比
し、化合物等の成膜に際しては、その組成の制御が容易
であり、また膜厚分布等の均質性やステップカバレージ
特性にもすぐれているので広く工業的に用いられてい
る。2. Description of the Related Art A sputtering method is relatively simpler than a CVD method or a vacuum evaporation method, and a large amount of film can be formed.
Further, it is a low temperature process as compared with the CVD method, and its composition can be easily controlled when forming a compound or the like as compared with the vapor deposition method, and it has excellent homogeneity such as film thickness distribution and step coverage characteristics. Therefore, it is widely used industrially.
【0003】このスパッタリング方法は、ターゲットか
らスパッタ粒子を飛ばして対向する基板に当てその基板
上に所望の物質の薄膜を成膜する方法であり、基板を所
定のパレットに取り付け、このパレットを自公転させな
がら成膜した方が、静止させて成膜するよりも均一性や
生産性が上がり、有利である。しかし、従来のスパッタ
リング装置に用いられる自公転成膜方法では、基板を取
り付けるためのパレットは、平板を用い、その平板のパ
レットを自転・公転させて成膜していた。This sputtering method is a method in which sputtered particles are blown from a target and applied to an opposing substrate to form a thin film of a desired substance on the substrate. The substrate is mounted on a predetermined pallet, and the pallet is revolved. It is advantageous to form the film while allowing it to have higher uniformity and productivity than the stationary film formation. However, in the auto-revolution film forming method used in the conventional sputtering apparatus, a flat plate is used as the pallet for mounting the substrate, and the flat plate pallet is rotated and revolved to form a film.
【0004】ところで最近、磁気ヘッドの分野ではメタ
ル・イン・ギャップ(MIG)ヘッドにかわり、ラミネ
ートヘッドが注目されるようになり、これらに用いられ
るFe−Zr−N,Fe−Ta−N等の磁性薄膜の高品
質かつ安価な製造技術が待望されている。これらのFe
−Zr−N等の薄膜は実験室レベル、あるいは少量生産
規模においては、スパッタリング法により成膜されてい
た。By the way, recently, in the field of magnetic heads, a laminate head has been attracting attention in place of a metal-in-gap (MIG) head, and Fe-Zr-N, Fe-Ta-N and the like used for these have been noticed. A high-quality and inexpensive manufacturing technique for magnetic thin films is desired. These Fe
A thin film such as -Zr-N has been formed by a sputtering method at a laboratory level or in a small-scale production scale.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の少量生
産時には問題とならなかった事実が、大量生産段階にな
り明らかになってきた。つまり、従来の平板のパレット
を用いたスパッタリング方法によれば、一度に大量の薄
膜を成膜するためにパレットを大きくする程、一度に取
り付けられる基板の数は増加するが、スパッタ粒子の入
射角度は浅くなる。入射角度が浅くなると、上記Fe−
Zr−N等の薄膜に異方性が生じたり、部分的な密度の
低下を招き、軟磁気特性が劣化する欠点が、これらのF
e−Zr−N等の膜の大量生産する段階になり、明らか
になってきたのである。これに対し入射角度を浅くしな
いためにパレットを小さくすると、取り付けられる基板
の数が少なくなり、生産性が下がり、大量生産には向か
ないという問題があった。また、公転もしくは自転の中
心からの距離が違うところに取り付けられた基板は、入
射角度が互いに違い、透磁率μ- 等の物理的特性のばら
つきの原因にもなるという問題も本発明者の検討により
明らかになってきた。However, the fact that there was no problem in the conventional small-volume production has become clear in the mass production stage. That is, according to the conventional sputtering method using a flat-plate pallet, the larger the pallet for depositing a large amount of thin film at a time, the larger the number of substrates that can be mounted at one time, but the incident angle of sputtered particles. Becomes shallow. If the incident angle becomes shallow, the Fe-
The disadvantages such as anisotropy in a thin film such as Zr-N or a partial decrease in density and deterioration of soft magnetic properties are caused by these F
It has become clear at the stage of mass production of films such as e-Zr-N. On the other hand, if the pallet is made small in order not to make the incident angle shallow, the number of substrates to be mounted becomes small, the productivity is lowered, and there is a problem that it is not suitable for mass production. Further, the present inventors have also investigated the problem that the substrates mounted at different distances from the center of revolution or rotation have different incident angles and cause variations in physical properties such as magnetic permeability μ −. Has become clearer.
【0006】具体例を示すと、磁気ヘッド用のFe−Z
r−N,Fe−Ta−N等の軟磁性膜を成膜するときに
は、入射角度の浅い部分が保磁力の小さくない成分とな
るため、従来の平板のパレットを用いた公転、もしくは
自公転によるスパッタリング手段では膜全体としての保
磁力が小さくならない原因となる。たとえば、従来の基
板取り付けパレットが平面であるスパッタリング装置に
より、Fe−Zr−N膜を成膜した試料A、および基板
を静止対向させて入射角度を90度で成膜した試料Bの
熱処理後の透磁率μ- を比較すると、試料Aではすべて
の方向に1500、試料Bでは2000の方向と500
の方向が現れるという特性のばらつきが生じることが本
発明者の実験により明らかになってきた。さらにこの場
合の保磁力は、試料Aでは40[Oe]と軟磁性になら
ないという問題も明らかになった。これに対しては、入
射角度の浅い部分が成膜されないように遮蔽板を設ける
方法もあるが、生産性を損なうので好ましくない。蒸着
で、入射角度を限定するということが行われているが、
蒸着よりもスパッタの方が基板に付着する粒子のエネル
ギーが大きく密着性にすぐれ、一方蒸着法では、Fe,
Zr,Nの蒸気圧も異なるため、これらの組成の制御も
困難であることもあり、結晶構造、およびそれに伴う透
磁率等物理的特性の違いにより、スパッタによる成膜を
蒸着では補えない。特に、軟磁性膜の成膜においてはス
パッタ成膜は不可欠である。As a concrete example, Fe-Z for magnetic heads
When a soft magnetic film such as r-N or Fe-Ta-N is formed, a portion with a small incident angle becomes a component whose coercive force is not small. The sputtering means causes the coercive force of the entire film not to become small. For example, after heat treatment of a sample A having a Fe-Zr-N film formed thereon and a sample B having a substrate made to face each other at an incident angle of 90 degrees by a conventional sputtering apparatus having a flat substrate mounting pallet, When the magnetic permeability μ − is compared, the sample A is 1500 in all directions, and the sample B is 2000 and 500.
It has been clarified by the experiments of the present inventor that variations in the characteristics that the directions of (1) appear. Further, the coercive force in this case was 40 [Oe] in Sample A, and it became clear that there was no soft magnetism. On the other hand, there is a method of providing a shielding plate so that a portion having a small incident angle is not formed, but this is not preferable because it impairs productivity. It is said that the incident angle is limited by vapor deposition.
Sputtering has a larger energy of particles adhering to the substrate and better adhesion than vapor deposition, while in the vapor deposition method, Fe,
Since the vapor pressures of Zr and N are also different, it may be difficult to control their composition. Due to the difference in the physical structure such as the crystal structure and magnetic permeability, the film formation by sputtering cannot be supplemented by vapor deposition. In particular, sputtering film formation is indispensable for forming a soft magnetic film.
【0007】本発明は、上記問題点を解決するために、
スパッタリング装置において基板を公転、もしくは自公
転させるパレットの幾何学的配置を改善し基板へのスパ
ッタ粒子の入射角度を深く保つことによりFe−Zr−
N,Fe−Ta−N等の磁性薄膜や強誘電体膜等の膜厚
や透磁率や誘電率等の特性の均一性を改善し、かつ、一
度に大量の基板上に成膜することにより、生産性を向上
させることを目的とする。In order to solve the above problems, the present invention provides
By improving the geometrical arrangement of the pallet that orbits the substrate in the sputtering apparatus or revolving the substrate and keeping the angle of incidence of sputtered particles on the substrate deep, Fe-Zr-
By improving the uniformity of characteristics such as the film thickness, magnetic permeability, and dielectric constant of magnetic thin films such as N, Fe-Ta-N and ferroelectric films, and by forming films on a large number of substrates at once. , Aim to improve productivity.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の第1の特徴は、図1〜図4に示すように湾曲
した回転パレットを具備することである。より具体的に
は、所望の膜を成膜するための基板3上の任意点と、ス
パッタリングターゲット4,41,42のスパッタ放出
面の任意点を結ぶ線分と該基板表面とのなす角が、70
〜90°以内になるように基板3を取り付けることが可
能な曲率半径を有した回転パレット1,11,12,
2,21〜27を具備したスパッタリング装置であるこ
とである。好ましくは、図1に示すように回転パレット
は実質的に同一の曲率半径を有した自転パレット2およ
び公転パレット1であり、自転パレット2は公転パレッ
ト1に取り付けられていることである。ただし、自公転
しなくても、図2に示すように公転パレットのみ、図4
に示すように自転パレットのみを具備したスパッタリン
グ装置でもよい。To achieve the above object, the first feature of the present invention is to provide a curved rotating pallet as shown in FIGS. More specifically, the angle formed by the line segment connecting the arbitrary point on the substrate 3 for forming a desired film and the arbitrary point on the sputter emission surface of the sputtering targets 4, 41, 42 and the substrate surface is , 70
A rotating pallet 1, 11, 12, having a radius of curvature that allows the substrate 3 to be mounted within 90 °
2, 21-27. Preferably, as shown in FIG. 1, the rotating pallet is a rotating pallet 2 and a revolution pallet 1 having substantially the same radius of curvature, and the rotating pallet 2 is attached to the revolution pallet 1. However, as shown in FIG. 2, only the revolution pallet can be used as shown in FIG.
Alternatively, a sputtering apparatus having only a rotating pallet as shown in FIG.
【0009】このように構成することにより、スパッタ
粒子は基板表面に対し、常に70〜90°の範囲の深い
入射角度で入射し、基板表面に付着・堆積することとな
るので、基板表面の全面内、および、パレットの異なる
位置に置かれたそれぞれの基板毎についての成膜速度お
よび膜の物理的特性が一定かつ均質となり、基板内、お
よび基板相互における成膜速度が均一化し、透磁率等の
値も向上し膜質が改善される。したがって、一回のスパ
ッタリングで、多数の基板に対し、均一性の高く、特性
の向上した薄膜の形成が可能となり、Fe−Zr−N,
Fe−Ta−N等の従来量産の困難であった磁性薄膜の
大量生産が可能となる。With this structure, the sputtered particles are always incident on the surface of the substrate at a deep incident angle in the range of 70 to 90 °, and adhere to and deposit on the surface of the substrate. The film formation rate and the physical properties of the film for each substrate placed at different positions on the pallet become constant and uniform, and the film formation rate within and between the substrates becomes uniform, and the magnetic permeability, etc. Also improves the film quality. Therefore, it is possible to form a thin film having high uniformity and improved characteristics on a large number of substrates by one-time sputtering, and Fe-Zr-N,
Mass production of magnetic thin films such as Fe-Ta-N, which has been difficult to mass-produce in the past, becomes possible.
【0010】本発明の第2の特徴は、図1〜図4に示す
ように湾曲した回転パレットを用い、スパッタリングタ
ーゲット4,41,42から放出されたスパッタ粒子が
常に基板3の表面に対して70〜90°の角度で入射す
るような配置とし、かつ基板3を所定の回転軸のまわり
を回転させながら、スパッタ粒子を基板3の表面に付着
させるスパッタリングによる成膜方法であることであ
る。すなわち、本発明の第2の特徴は大量生産用のスパ
ッタリング方法であって、多数の基板のいずれの表面に
対しても、常にスパッタ粒子がほぼ基板表面に対して垂
直〜70°で入射するようにしていることである。より
具体的には図2に示すように、スパッタリングターゲッ
ト41,42のスパッタ放出面の中心点と、スパッタ粒
子を被着させるための基板3の中心点を結ぶ線分が、基
板3の表面と70〜90°以内になるように、基板3を
取付ける公転パレット5の曲率半径を設定し、公転パレ
ット11,12を公転させながらスパッタリングし、所
望の薄膜を基板3上に成膜する方法であることを特徴と
する。The second feature of the present invention is to use a curved rotating pallet as shown in FIGS. 1 to 4 so that the sputtered particles emitted from the sputtering targets 4, 41 and 42 are always directed to the surface of the substrate 3. This is a film forming method by sputtering in which the incident particles are arranged so as to be incident at an angle of 70 to 90 ° and the sputtered particles are attached to the surface of the substrate 3 while rotating the substrate 3 around a predetermined rotation axis. That is, a second feature of the present invention is a sputtering method for mass production, in which sputtered particles are always incident on the surface of a large number of substrates at a vertical angle of about 70 ° to approximately 70 °. Is what you are doing. More specifically, as shown in FIG. 2, the line segment connecting the center points of the sputter emission surfaces of the sputtering targets 41 and 42 and the center point of the substrate 3 for depositing sputtered particles is the surface of the substrate 3. This is a method in which the radius of curvature of the revolution pallet 5 on which the substrate 3 is mounted is set so as to be within 70 to 90 ° and sputtering is performed while revolving the revolution pallets 11 and 12 to form a desired thin film on the substrate 3. It is characterized by
【0011】さらに、本発明のスパッタリング方法の他
の特徴は図1に示すように、スパッタリングターゲット
4のスパッタ放出面の中心点と、スパッタ粒子を被着さ
せるための基板3の中心点を結ぶ線分が、基板3の表面
と70〜90°以内になるように、基板3を取付ける自
転パレット2の曲率半径および配置を設定し、自転パレ
ットをこの自転パレットの曲率半径と同一の曲率半径を
有した公転パレット1に取り付け、基板3を自公転させ
ながら所望の薄膜を基板3上に成膜することである。Further, another feature of the sputtering method of the present invention is that, as shown in FIG. 1, a line connecting the center point of the sputter emission surface of the sputtering target 4 and the center point of the substrate 3 for depositing sputtered particles. The radius of curvature and the arrangement of the rotating pallet 2 on which the substrate 3 is mounted are set so that the distance is within 70 to 90 ° with respect to the surface of the substrate 3, and the rotating pallet has the same radius of curvature as that of this rotating pallet. That is, the desired thin film is formed on the substrate 3 while being attached to the revolutionary pallet 1 and revolving the substrate 3 on its own axis.
【0012】このように構成することにより、スパッタ
粒子は基板表面に対し、常に70〜90°の範囲の深い
入射角度で入射し、基板表面に付着・堆積することとな
るので、基板表面の全面内、および、パレットの異なる
位置に置かれたそれぞれの基板毎についての成膜速度お
よび膜の物理的特性が一定となり、基板内、および基板
相互における成膜速度が均一化する。さらに透磁率等の
物理的特性も改善される。しがって、一回のスパッタリ
ングで、多数の基板に対し、均一性の高く、特性の向上
した薄膜の形成が可能となり、大量生産が可能となる。With this structure, the sputtered particles are always incident on the substrate surface at a deep incident angle in the range of 70 to 90 °, and are deposited and deposited on the substrate surface. The film forming rate and the physical characteristics of the film for each substrate placed inside and on different positions of the pallet become constant, and the film forming rate within the substrate and between the substrates becomes uniform. Further, physical properties such as magnetic permeability are also improved. Therefore, it is possible to form a thin film having high uniformity and improved characteristics on a large number of substrates by one-time sputtering, which enables mass production.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1は本発明の第1の実施の形態
に係るスパッタリング装置のチャンバー内のパレットお
よびターゲットの配置を示す図である。図1はFe−Z
r−N膜を成膜する場合の構成を示し、Fe−Zr−N
膜を成膜する対象である基板3を半径100ミリメート
ルの自転パレット2に取り付け、この自転パレット2を
公転パレット1にそれぞれ取り付けている。公転パレッ
ト1と自転パレット2は同じ曲率半径で湾曲している。
公転パレット1の大きさは、公転パレット1の湾曲した
曲面がその一部となる球面の中心角度が120度で切断
されるような大きさにし、この公転パレット1には、所
定の円周上に、ほぼ等間隔で自転パレット2を8枚取り
付けている。この公転パレット1、自転パレット2に対
してFe−Zrターゲット4を図1に示すように対向さ
せた。図1に示す装置の構成により、Fe−Zrターゲ
ット4から基板3へのスパッタ粒子入射角度は、常に9
0度が保たれる。これらを含む真空チャンバーを1×1
0-5Paの真空度に引き、Ar+N2 ガスを、窒素分圧
20%、総ガス圧0.7Paになるように流入し、DC
500WでFe−Zrターゲット4をスパッタリングさ
せた。10分間のプレスパッタの後、基板公転速度30
〜80rpm、自転速度100〜150rpm、Fe−
Zrターゲット4と基板との距離T/S=100ミリメ
ートル、スパッタレート0.1μm/minで、2μm
の厚さに非磁性酸化物等の基板の上にFe−Zr−N膜
を成膜した。さらにこの膜を570℃真空中熱処理後、
磁気特性を評価した。膜は、8の字コイルで測定した透
磁率μ- がすべての面内方向におよそ4000で等方的
であり、光梃法で測定した飽和磁歪定数が2×10-7程
度、B−Hループトレーサーで測定した保磁力はおよそ
0の軟磁性であった。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an arrangement of pallets and targets in a chamber of a sputtering apparatus according to the first embodiment of the present invention. Figure 1 shows Fe-Z
The structure in the case of forming an r-N film is shown as follows: Fe-Zr-N
A substrate 3 on which a film is to be formed is attached to a rotating pallet 2 having a radius of 100 mm, and the rotating pallet 2 is attached to each of the revolution pallets 1. The revolution pallet 1 and the rotation pallet 2 are curved with the same radius of curvature.
The orbital pallet 1 is sized so that the curved surface of the orbital pallet 1 is cut at a central angle of 120 degrees, and the orbital pallet 1 has a predetermined circumference. Further, eight rotation pallets 2 are attached at substantially equal intervals. The Fe-Zr target 4 was opposed to the revolution pallet 1 and the rotation pallet 2 as shown in FIG. With the configuration of the apparatus shown in FIG. 1, the incident angle of sputtered particles from the Fe—Zr target 4 to the substrate 3 is always 9
0 degree is kept. 1 x 1 vacuum chamber containing these
A vacuum of 0 -5 Pa is drawn, Ar + N 2 gas is introduced so that the partial pressure of nitrogen is 20% and the total gas pressure is 0.7 Pa.
The Fe-Zr target 4 was sputtered at 500 W. After pre-sputtering for 10 minutes, substrate revolution speed 30
~ 80 rpm, rotation speed 100-150 rpm, Fe-
Distance between Zr target 4 and substrate T / S = 100 mm, sputter rate 0.1 μm / min, 2 μm
Fe-Zr-N film was formed on a substrate of non-magnetic oxide or the like with a thickness of. After further heat treating this film in vacuum at 570 ° C.,
The magnetic properties were evaluated. Membrane permeability measured at 8-shaped coil mu - is isotropic at approximately 4000 to all the in-plane direction, the saturation magnetostriction constant was measured by optical lever method 2 × 10 -7 about, B-H The coercive force measured by a loop tracer was a soft magnetism of about 0.
【0014】一方、従来の技術で説明したように基板取
り付けパレットが平面である従来のスパッタリング装置
により、本発明の第1の実施の形態とその他の条件を同
じくして成膜したFe−Zr−N膜(試料A)、基板を
静止対向させて入射角度を90度で成膜したFe−Zr
−N膜(試料B)の熱処理後の特性は、透磁率μ- が、
試料Aではすべての方向に1500と小さく、また試料
Bでは2000の方向と500の方向が現れ、本発明の
第1の実施の形態によるスパッタリングの方がはるかに
特性の均一性が改善されていることがわかる。さらに従
来のスパッタリング装置によれば、保磁力は、試料Aで
は40[Oe]と軟磁性にならなかったが、本発明の第
1の実施の形態によれば、確実に保磁力を軟磁性とみな
せる極めて小さな値とすることができる。On the other hand, as described in the prior art, the Fe-Zr- film formed under the same conditions as the first embodiment of the present invention by the conventional sputtering apparatus in which the substrate mounting pallet is a flat surface. Fe film made of N film (Sample A) and the substrate stationary facing each other at an incident angle of 90 degrees
Characteristics after heat treatment -N film (Sample B), the magnetic permeability mu - is,
Sample A has a small value of 1500 in all directions, and sample B has 2000 directions and 500 directions. Sputtering according to the first embodiment of the present invention has much better uniformity of characteristics. I understand. Further, according to the conventional sputtering apparatus, the coercive force was 40 [Oe], which was not soft magnetic in Sample A. However, according to the first embodiment of the present invention, the coercive force is surely made soft magnetic. It can be an extremely small value that can be regarded.
【0015】図2は、本発明の第2の実施の形態を説明
する図である。図2において、公転パレット11,12
は、直径150ミリメートルで、半径90ミリメートル
の球面の一部になるようなドーナツ状に連続な形状をし
ており、公転機構を備えながらFe−Taターゲット4
1に対向した位置Aと、SiO2 ターゲット42に対向
した位置Bとの間を自在に移動させることができる。位
置Aにあるときの公転パレットを公転パレット12と呼
ぶこととし、この公転パレット12を含む球面の中心位
置にFe−Taターゲット41を配置する。又、位置B
にあるときの公転パレットを公転パレット11と呼ぶこ
ととし、この公転パレット11を含む球面の中心位置に
SiO2 ターゲット42をそれぞれ置いた。図2におい
て基板3を公転パレット11,12に直接取り付けてい
る。これらを含む真空チャンバーを1×10-5Paの圧
力に引き、Arガスを0.7Paになるよう流入し、最
初に、位置BでSiO2 を成膜する。公転パレット11
は公転速度30〜80rpmで公転させ、スパッタレー
トは0.005μm/minでDC800Wで0.02
μm成膜した。次に、真空チャンバーはそのままで、公
転パレット11を位置Aに移動し、公転パレット12と
し、Ar+N2 ガスを窒素分圧25%、全圧0.6Pa
になるように流入し、Fe−Taターゲット41を窒素
反応スパッタさせ、同様に公転速度30〜80rpmで
公転させながらFe−Ta−N膜をSiO2 膜の上に成
膜した。スパッタ条件はRF500W、スパッタレート
0.2μm/minである。膜厚2.2μmまで成膜し
た。成膜後、ガスの流入を中止、真空チャンバーを圧力
5×10-4Paになるまで真空引きし、再び公転パレッ
ト12を位置Bに移動し、公転パレット11とした。そ
して、Arを0.7Paになるよう流入し、Fe−Ta
−N膜の上にSiO2 を成膜した。公転パレット11は
公転速度30〜80rpmで公転させ、スパッタレート
は0.005μm/minでDC800Wで0.02μ
m成膜した。このように本発明の第2の実施の形態によ
り成膜した、SiO2 膜でその両端を挟んだFe−Ta
−N膜も、570℃真空中熱処理後に、その特性を測定
した結果、本発明の第1の実施の形態と同様、磁気的に
等方で、飽和磁歪定数が2×10-7程度、保磁力がおよ
そ0の軟磁性膜になった。FIG. 2 is a diagram for explaining the second embodiment of the present invention. In FIG. 2, the revolution pallets 11 and 12
Has a diameter of 150 mm and has a donut-like continuous shape that becomes a part of a spherical surface having a radius of 90 mm. The Fe-Ta target 4 has a revolution mechanism.
It is possible to freely move between the position A facing 1 and the position B facing the SiO 2 target 42. The revolution pallet at the position A is called the revolution pallet 12, and the Fe-Ta target 41 is arranged at the center position of the spherical surface including the revolution pallet 12. Also, position B
The orbital pallet in the above condition is referred to as the orbital pallet 11, and the SiO 2 targets 42 are placed at the center positions of the spherical surfaces including the orbital pallet 11. In FIG. 2, the substrate 3 is directly attached to the revolution pallets 11 and 12. The vacuum chamber containing these is evacuated to a pressure of 1 × 10 −5 Pa, Ar gas is introduced so as to have a pressure of 0.7 Pa, and SiO 2 is first deposited at a position B. Revolution pallet 11
Revolves at an orbital speed of 30 to 80 rpm, the sputter rate is 0.005 μm / min, and DC2 is 0.02 at 800 W.
A μm film was formed. Next, with the vacuum chamber as it is, the revolution pallet 11 is moved to the position A to form the revolution pallet 12, and the Ar + N 2 gas has a nitrogen partial pressure of 25% and a total pressure of 0.6 Pa.
Then, the Fe-Ta target 41 was subjected to nitrogen reaction sputtering, and the Fe-Ta-N film was formed on the SiO 2 film while revolving at a revolution speed of 30 to 80 rpm. The sputtering conditions are RF 500 W and a sputtering rate of 0.2 μm / min. The film was formed to a film thickness of 2.2 μm. After the film formation, the gas flow was stopped, the vacuum chamber was evacuated to a pressure of 5 × 10 −4 Pa, the revolution pallet 12 was moved to the position B again, and the revolution pallet 11 was obtained. Then, Ar was introduced so as to have a pressure of 0.7 Pa, and Fe-Ta was introduced.
SiO 2 was formed on the −N film. The revolution pallet 11 is revolved at a revolution speed of 30 to 80 rpm and the sputter rate is 0.005 μm / min and DC2 is 0.02 μ at 800 W.
m was formed into a film. In this way, the Fe-Ta film formed according to the second embodiment of the present invention and having both ends sandwiched by SiO 2 films is formed.
As for the -N film, after the heat treatment in vacuum at 570 ° C., its characteristics were measured, and as a result, similarly to the first embodiment of the present invention, it was magnetically isotropic and the saturation magnetostriction constant was about 2 × 10 −7 . The soft magnetic film has a magnetic force of about 0.
【0016】なお、図2においては、基板3を直接公転
パレットに取り付けた場合で説明したが、本発明の第1
の実施の形態と同様に自公転させてもよいことは勿論で
ある。図3は本発明の第2の実施の形態の変形例で、公
転パレット11(12)に取り付けた自転パレット21
(22)に基板を取り付け、位置Bで自公転させながら
SiO2 膜を形成し、位置Aで自公転させながらFe−
Ta−N膜を形成できるようになっている。図3の構成
により、より均質で、かつ透磁率μ- が大きな軟磁性膜
が得られる。In FIG. 2, the case where the substrate 3 is directly attached to the revolution pallet has been described.
Needless to say, it may be revolved around as in the above embodiment. FIG. 3 shows a modification of the second embodiment of the present invention, which is a rotation pallet 21 attached to the revolution pallet 11 (12).
The substrate was attached to (22), the SiO 2 film was formed while revolving at position B, and the Fe− film was revolving at position A while revolving.
A Ta-N film can be formed. With the configuration shown in FIG. 3, a soft magnetic film that is more homogeneous and has a large magnetic permeability μ − can be obtained.
【0017】本発明の趣旨は、スパッタターゲットのス
パッタ放出面の中心点と、基板の中心線を結ぶ線分が、
基板の表面と常に70〜90℃以内になるようにして、
基板を所定の回転軸のまわりに回転させながら成膜し
て、スパッタリングにより成膜された物質の物理的特性
の向上、および均質化をはかるものである。したがって
図1〜図3に示したような公転、自公転以外の方法で
も、上記趣旨を満足するものであればよい。図4はスパ
ッタリングチャンバー101に、すべての表面がスパッ
タ粒子の方向に対して90°となるような方向に所定の
曲率を有した自転パレット23,24,25,26,2
7が、取り付けられている場合である。スパッタリング
チャンバーは真空排気口104を介して、ターボモレキ
ュラーポンプやメカニカルブースターポンプ等の所定の
真空排気ポンプに接続されている。スパッタリングチャ
ンバー101の上部にはバルブ103、および導入口1
02が取り付けられ、これらを介してAr+N2 ガスが
導入できるようになっている。図4に示したスパッタリ
ング装置により、自転パレット上の基板3を回転させな
がら、その表面にFe−Zrターゲット4をスパッタ
し、Fe−Zr−N膜を成膜した結果は以下のようであ
った。すなわち、スパッタリング後、570℃で真空熱
処理し、その後測定した透磁率μ- は均質で、その値は
すべて4000と大きな値であった。また、保磁力もお
よそ0で、軟磁性膜として十分な特性であった。The gist of the present invention is that the line segment connecting the center point of the sputter emission surface of the sputter target and the center line of the substrate is
Keep the temperature within 70-90 ° C with the surface of the substrate,
The film is formed while rotating the substrate around a predetermined rotation axis to improve the physical properties and homogenize the material formed by sputtering. Therefore, any method other than the revolution and the self-revolution as shown in FIGS. 1 to 3 may be used as long as it satisfies the above purpose. FIG. 4 shows a sputtering chamber 101 in which a rotating pallet 23, 24, 25, 26, 2 having a predetermined curvature in a direction in which all surfaces are 90 ° with respect to the direction of sputtered particles.
7 is the case where it is attached. The sputtering chamber is connected via a vacuum exhaust port 104 to a predetermined vacuum exhaust pump such as a turbo molecular pump or a mechanical booster pump. A valve 103 and an inlet 1 are provided above the sputtering chamber 101.
02 is attached, and Ar + N 2 gas can be introduced through them. Using the sputtering apparatus shown in FIG. 4, while rotating the substrate 3 on the rotating pallet, the Fe-Zr target 4 was sputtered on the surface of the substrate 3 to form the Fe-Zr-N film. The results were as follows. . That is, after sputtering, vacuum heat treatment was performed at 570 ° C., and the magnetic permeability μ − measured thereafter was uniform, and all the values were as large as 4000. In addition, the coercive force was about 0, which was a sufficient characteristic as a soft magnetic film.
【0018】本発明の第1および第2の実施の形態にお
いては、磁性膜の成膜について説明したが、本発明は磁
性膜の成膜のみに適用されるのではなく磁性膜以外でも
スパッタリングにより形成された薄膜の特性の向上が可
能である。例えば、PZTやその他のペロブスカイト組
成の強誘電体膜の成膜について、従来では、生産性と等
方的な分極特性の両立は難しかったが、本発明の方法を
用いれば、容易に分極特性の等方的な誘電体膜を得られ
る。またITO膜では、この方法を用いることにより、
比抵抗率が、膜面に対し平行な方向にも垂直な方向にも
等方的な膜が得られる。In the first and second embodiments of the present invention, the film formation of the magnetic film has been described. However, the present invention is not only applied to the film formation of the magnetic film, but also other than the magnetic film can be formed by sputtering. It is possible to improve the characteristics of the formed thin film. For example, in forming a ferroelectric film of PZT or other perovskite composition, it was difficult in the past to achieve both productivity and isotropic polarization characteristics. However, using the method of the present invention makes it easy to obtain polarization characteristics easily. An isotropic dielectric film can be obtained. For ITO film, by using this method,
It is possible to obtain a film in which the resistivity is isotropic in both the direction parallel to the film surface and the direction perpendicular to the film surface.
【0019】[0019]
【発明の効果】以上説明したような本発明によれば、ス
パッタリングにより成膜したFe−Zr−N,Fe−T
a−N等の磁性薄膜やPZT、その他のペロブスカイト
組成の強誘電体膜等の薄膜の膜特性の向上、膜の一様性
の向上を保ちつつ、一度に大量の基板上に成膜が可能と
なり、生産性の向上が可能となる。生産性は少なくとも
従来の4倍以上が容易に達成できる。According to the present invention as described above, Fe-Zr-N and Fe-T films formed by sputtering.
Capable of depositing a large amount of substrates at one time while maintaining the film characteristics and film uniformity of magnetic thin films such as aN, PZT, and other thin films such as ferroelectric films of perovskite composition. Therefore, productivity can be improved. The productivity can be easily achieved at least four times as high as the conventional one.
【0020】特に本発明によれば、良質のFe−Zr−
N,Fe−Ta−N等の膜を、一度に多数、大量の基板
上に同時に形成することが可能となり、これらを用いた
ラミネートヘッド(磁気ヘッド)を安価に、大量に供給
することが可能となる。Particularly according to the present invention, good quality Fe-Zr-
A large number of N, Fe-Ta-N and other films can be simultaneously formed on a large number of substrates at the same time, and a large number of laminating heads (magnetic heads) using these films can be inexpensively supplied. Becomes
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るターゲットが
1つのときのスパッタリング装置の構成を示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a sputtering apparatus when there is one target according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施の形態に係るターゲットが
2つのときのスパッタリング装置の構成を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a sputtering apparatus when there are two targets according to a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第2の実施の形態の変形例に係るスパ
ッタリング装置の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a sputtering apparatus according to a modified example of the second embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第3の実施の形態に係るスパッタリン
グ装置の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a sputtering apparatus according to a third embodiment of the present invention.
1,11,12 公転パレット 2,21,22,23,24,25,26 自転パレッ
ト 3 基板 4 Fe−Zrターゲット 41 Fe−Taターゲット 42 SiO2 ターゲット1,11,12 Revolution pallet 2,21,22,23,24,25,26 Rotation pallet 3 Substrate 4 Fe-Zr target 41 Fe-Ta target 42 SiO 2 target
───────────────────────────────────────────────────── 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 41/22 H01L 41/22 Z ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location H01L 41/22 H01L 41/22 Z
Claims (5)
点と、スパッタリングターゲットのスパッタ放出面の任
意点を結ぶ線分と該基板表面とのなす角が、70〜90
°以内になるように基板を取り付けることが可能な曲率
半径を有した回転パレットを具備したスパッタリング装
置。1. An angle between a line segment connecting an arbitrary point on a substrate for forming a desired film and an arbitrary point on a sputter emission surface of a sputtering target and the surface of the substrate is 70 to 90.
A sputtering apparatus equipped with a rotating pallet having a radius of curvature that allows a substrate to be mounted within an angle of °.
半径を有した自転パレットおよび公転パレットであり、
該自転パレットは該公転パレットに取り付けられている
ことを特徴とする請求項1記載のスパッタリング装置。2. The rotating pallet is a rotating pallet and an orbiting pallet having substantially the same radius of curvature,
The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the rotation pallet is attached to the revolution pallet.
パッタリング方法であって、スパッタリングターゲット
から放出されたスパッタ粒子が、該複数の基板のいずれ
の表面に対しても70〜90°の角度で常に入射するよ
うに基板を配置し、かつ該基板を所定の回転軸のまわり
を回転させながら、該スパッタ粒子を該基板表面に付着
させることを特徴とするスパッタリング方法。3. A sputtering method for simultaneously forming a film on a plurality of substrates, wherein sputtered particles emitted from a sputtering target have an angle of 70 to 90 ° with respect to any surface of the plurality of substrates. The sputtering method is characterized in that the substrate is arranged so as to be always incident on the substrate, and the sputtered particles are attached to the surface of the substrate while rotating the substrate around a predetermined rotation axis.
出面の中心点と、スパッタ粒子を被着させるための基板
の中心点を結ぶ線分が、該基板の表面と70〜90°以
内になるように、所定の曲率半径で湾曲させたパレット
上に該基板を取り付け、該パレットを所定の回転軸のま
わりを回転させながら、該スパッタリングターゲットを
スパッタし、所望の薄膜を該基板上に成膜することを特
徴とするスパッタリング方法。4. A line segment connecting a center point of a sputter emission surface of a sputtering target and a center point of a substrate for depositing sputtered particles is within 70 to 90 ° with respect to the surface of the substrate. The substrate is mounted on a pallet curved with a radius of curvature of, and the sputtering target is sputtered while rotating the pallet around a predetermined rotation axis to form a desired thin film on the substrate. And a sputtering method.
出面の中心点と、スパッタ粒子を被着させるための基板
の中心点を結ぶ線分が、該基板の表面と70〜90°以
内になるように、所定の曲率半径で湾曲させた自転パレ
ット上に該基板を取り付け、該自転パレットを該所定の
曲率半径と同一の曲率半径を有した公転パレットに取り
付け、自転パレットおよび公転パレットをそれぞれ回転
させながら所望の薄膜を該基板上に成膜することを特徴
とするスパッタリング方法。5. A line segment connecting a center point of a sputter emission surface of a sputtering target and a center point of a substrate for depositing sputtered particles is within 70 to 90 ° with respect to the surface of the substrate. The substrate is mounted on a rotating pallet curved with a radius of curvature of, the rotating pallet is mounted on a revolution pallet having the same radius of curvature as the predetermined radius of curvature, and the desired rotation pallet and revolution pallet are rotated respectively. A sputtering method, wherein a thin film is formed on the substrate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23215695A JPH0978234A (en) | 1995-09-11 | 1995-09-11 | Sputtering device and its method |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0978234A true JPH0978234A (en) | 1997-03-25 |
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ID=16934879
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JP23215695A Pending JPH0978234A (en) | 1995-09-11 | 1995-09-11 | Sputtering device and its method |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0978234A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002099159A1 (en) * | 2001-06-04 | 2002-12-12 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Method and device for forming film |
US7042686B2 (en) | 2001-01-22 | 2006-05-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magnetoresistive element and method for producing the same |
KR20170131816A (en) * | 2015-03-20 | 2017-11-30 | 시바우라 메카트로닉스 가부시끼가이샤 | Film forming apparatus and method for manufacturing a work film is formed |
-
1995
- 1995-09-11 JP JP23215695A patent/JPH0978234A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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