(57)【要約】【課題】ターゲットから放出されたスパッタ粒子を、基板に対して斜めに選択入射するようなターゲットならびに基板を配置することで斜め成膜を可能とし、高い一軸磁気異方性を有する磁性膜を均一に、且つコンパクトに成膜できるようなスパッタ装置を提供する。【解決手段】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、該スパッタリングターゲット支持面が回転する回転軸を備えたカソードと、基板支持面を有するステージであって、該基板支持面が回転する回転軸を備えたステージとからなるスパッタリング装置であり、スパッタリングターゲット支持面と基板支持面とが互いに対面しており、それぞれの回転軸を中心として独立して回転可能に構成した。さらに、遮蔽板がスパッタリングターゲット支持面と基板支持面との間に配置されており、カソード及びステージと独立して回転可能に構成した。【選択図】図４Ａ
2010095799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、該スパッタリングターゲット支持面が回転する回転軸を備えたカソードと、
基板支持面を有するステージであって、該基板支持面が回転する回転軸を備えたステージとからなるスパッタリング装置であり、
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互いに対面しており、スパッタ中にそれぞれの回転軸を中心として独立して回転可能に構成されており、スパッタ粒子の基板に対する入射角度が所望の値になるようにスパッタターゲット支持面又は基板支持面の回転が制御される制御装置を設けたことを特徴とする、スパッタリング装置。
【請求項２】
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、該スパッタリングターゲット支持面が回転する回転軸を備えたカソードと、
基板支持面を有するステージであって、該基板支持面が回転する回転軸を備えたステージとからなるスパッタリング装置であり、
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互いに対面しており、スパッタ中にそれぞれの回転軸を中心として独立して回転可能に構成されており、前記スパッタリングターゲット支持面が回転する回転軸と前記基板支持面が回転する回転軸とは、同一基準面から所定の角度回転するように構成され、スパッタ粒子の基板に対する入射角度が所望の値になるようにスパッタターゲット支持面又は基板支持面の回転が制御される制御装置を設けたことを特徴とする、スパッタリング装置。
【請求項３】
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、該スパッタリングターゲット支持面が回転する回転軸を備えたカソードと、
基板支持面を有するステージであって、該基板支持面が回転する回転軸を備えたステージとからなるスパッタリング装置であり、
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互いに平行して対面しており、スパッタ中にそれぞれの回転軸を中心として独立して回転可能に構成されており、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互いに平行して対面するようにスパッタターゲット支持面及び基板支持面の回転が制御される制御装置を設けたことを特徴とする、スパッタリング装置。
【請求項４】
前記ステージがさらに、前記ステージの回転軸に対して垂直な回転軸を備える基板載置台を有しており、前記基板載置台が前記回転軸を中心に回転可能なことを特徴とする、請求項１又は２に記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
前記基板載置台の回転を制御するための制御装置を含むことを特徴とする、請求項３に記載のスパッタリング装置。
【請求項６】
前記スパッタリングターゲットと前記基板支持面を有するステージとの間に遮蔽板を設け、該遮蔽板に、前記スパッタリングターゲット支持面が回転する回転軸又は前記基板支持面が回転する回転軸のいずれかを中心に基準面から任意の角度で回転するための手段を設けたことを特徴とする請求項１から５記載のスパッタリング装置。
【請求項７】
前記カソードは、該スパッタリングターゲット支持面が回転する回転軸の周囲に複数設けられており、該複数のカソードの１つは、前記基板支持面と互いに平行して対面するよう構成されていることを特徴とする請求項１から６記載のスパッタリング装置。
【請求項８】
前記スパッタターゲットは揺動可能なマグネットを備えていることを特徴とする請求項１から７記載のスパッタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリングによる成膜方法とその装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、読み込み・書き込みヘッドやマイクロインダクタ、マイクロ変圧器などにおいて磁気素子の高周波用途が広がってきており、ＧＨｚ帯域においても良好な高周波特性をもつ磁性薄膜が求められていることから、これらに関係する研究開発も積極的に行われている。磁性薄膜を高周波帯域で使用するには、薄膜の電気抵抗を高めることで渦電流損を減らし、かつ共鳴周波数を高めることが必要である。この共鳴周波数を高める方法としては異方性磁界Ｈｋや飽和磁化Ｍｓを高めることが挙げられるが、ＨｋとＭｓを同時に高めることは一般的に困難であり、トレードオフの関係を持つ。しかし近年、スパッタリング法やイオンビーム法を使用して、基板に対してスパッタ粒子を斜めに入射、配向させることで結晶の形状効果による一軸磁気異方性を高めることが可能になり、高いＭｓを保持しつつ、Ｈｋも高めることが可能となった。
【０００３】
斜め成膜についてはその応用範囲が広がっていくばかりであるが、基板に対してスパッタ粒子を斜めに入射させ、斜めに配向成膜する生産方法として、スパッタリング動作を行っているターゲット前面を基板が通過するような基板通過型成膜構造がある（特許文献１）。また、基板ホルダーのみを回転制御させて、膜を斜め成長させる方法もある（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許６８１８９６１号
【特許文献２】特開平６−１４４９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
結晶の形状効果により一軸磁気異方性を高めるには、入射面に垂直な薄片状微結晶を均一に配向させることが必要であり、これを実現するには、図１及び図２に示されるスパッタ粒子の入射角θを大きくしなければならない。図１は、基板１０１に対して、基板垂直方向に対して角度θだけ傾いてスパッタ粒子１０２が入射している様子を示している。図２は、スパッタ粒子２０１を入射角θで斜めに入射させることによって斜め成長させた膜構造２０２の断面図を模式的に示した図である。この膜構造２０２は、スパッタ粒子２０１の入射面Ｘに対して垂直な薄片状微結晶から形成されている。このような配向性の高い膜を、特許文献１に記載されている図３に例示の基板通過型構造を用いて実現するためには、基板の移動範囲を広げなければならない。すなわち、結晶の形状効果により一軸磁気異方性を高めるためにスパッタ粒子の入射角θを大きくすればするほど、図３に示すように、ターゲット３０２によってスパッタリング処理が施される基板３０１の移動範囲は水平方向に広がらざるを得ず、その結果として装置全体の大型化をもたらす。より具体的には、図３に示す通過型成膜構造では、基板動作範囲を範囲Ｐ２〜Ｐ３から範囲Ｐ１〜Ｐ４に拡張しスパッタ粒子の入射角θを大きくすることで膜特性を改善出来る一方、他方で成膜装置全体の巨大化を招くことになるのである。また、特許文献２の方法では、被成膜基板が大きくなった場合の膜厚分布やスパッタ粒子の入射方向の制御が考慮されていない。本発明の課題は、スパッタ粒子の入射角θを大きく維持して一軸磁気異方性膜を成膜するための、コンパクトで質の高い装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第一の側面は、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、該スパッタリングターゲット支持面が回転する回転軸を備えたカソードと、基板支持面を有するステージであって、該基板支持面が回転する回転軸を備えたステージとからなるスパッタリング装置であり、スパッタリングターゲット支持面と基板支持面とが互いに対面しており、それぞれの回転軸を中心として独立して回転可能に構成されていることを特徴とする、スパッタリング装置である。
【０００７】
一実施例において、本発明の第一のスパッタリング装置は、スパッタリングターゲット支持面及び基板支持面のうちの少なくとも１つの回転を制御するための制御装置を含むことを特徴とする。
【０００８】
一実施例において、本発明の第一のスパッタリング装置は、ステージが、ステージの回転軸に対して垂直な回転軸を備える基板載置台を有しており、基板載置台がその回転軸を中心に回転可能なことを特徴とする。
【０００９】
一実施例において、本発明の第一のスパッタリング装置は、基板載置台の回転を制御するための制御装置を含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明の第二の側面は、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、該スパッタリングターゲット支持面が回転する回転軸を備えたカソードと、基板支持面を有するステージであって、該基板支持面が回転する回転軸を備えたステージと、回転軸を備える遮蔽板とからなるスパッタリング装置であり、スパッタリングターゲット支持面と基板支持面とが互いに対面しており、遮蔽板がスパッタリングターゲット支持面と基板支持面との間に配置されており、それぞれの回転軸を中心として独立して回転可能に構成されていることを特徴とする、スパッタリング装置である。
【００１１】
一実施例において、本発明の第二のスパッタリング装置は、スパッタリングターゲット支持面、基板支持面及び遮蔽板のうちの少なくとも１つの回転を制御するための制御装置を含むことを特徴とする。
【００１２】
一実施例において、制御装置は、所定の基板入射角より小さい基板入射角で入射するスパッタ粒子を遮断するように、遮蔽板の回転を制御することを特徴とする。
【００１３】
一実施例において、本発明の第二のスパッタリング装置は、ステージが、ステージの回転軸に対して垂直な回転軸を備える基板載置台を有しており、基板載置台がその回転軸を中心に回転可能なことを特徴とする。基板載置用ステージに載置されている基板が、二つの回転軸を中心に回転することが可能であり、ターゲット、ステージの動作範囲を更に狭めつつ均一性の高い配向膜が成膜可能になる。
【００１４】
一実施例において、本発明の第二のスパッタリング装置は、基板載置台の回転を制御するための制御装置を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
スパッタリング処理と同時並行的にターゲット及び／又はステージを回転させることで、狭く限られた空間内でも基板入射角を大きくし、良好な配向特性をもつ膜を均一に成膜することが可能になる。又、遮蔽板は、カソード、ステージと独立して回転することが可能であることから、膜厚分布の微調整やスパッタ粒子の入射角の選択性を高めるために有利である。さらに、基板載置用ステージに載置されている基板が、二つの回転軸を中心に回転することが可能であり、ターゲット、ステージの動作範囲を更に狭めつつ均一性の高い配向膜が成膜可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一定の角度で基板に入射するスパッタ粒子の様子を示す図である。
【図２】スパッタ粒子を入射角θで斜めに入射させることによって斜め成長させた膜構造を模式的に示す図である。
【図３】従来技術である通過型成膜構造を示す図である。
【図４Ａ】本発明に従った第一のスパッタリング装置の側面図である。
【図４Ｂ】本発明に従った第一のスパッタリング装置の斜視図である。
【図５Ａ】本発明に従った第二のスパッタリング装置の側面図である。
【図５Ｂ】本発明に従った第二のスパッタリング装置の斜視図である。
【図６Ａ】本発明に従った基板載置用ステージの側面図である。
【図６Ｂ】本発明に従った基板載置用ステージの斜視図である。
【図７Ａ】本発明に従った第一のスパッタリング装置を用いた成膜手法を示す図である。
【図７Ｂ】本発明に従った第一のスパッタリング装置の側面図である。
【図７Ｃ】本発明に従った第一のスパッタリング装置の斜視図である。
【図８Ａ】本発明に従った第一のスパッタリング装置の一実施例におけるスパッタ開始時の状態を示す図である。
【図８Ｂ】本発明に従った第一のスパッタリング装置の一実施例におけるスパッタ中の状態を示す図である。
【図８Ｃ】本発明に従った第一のスパッタリング装置の一実施例におけるスパッタ停止時の状態を示す図である。
【図９Ａ】本発明に従った第一のスパッタリング装置の一実施例におけるスパッタ開始時の状態を示す図である。
【図９Ｂ】本発明に従った第一のスパッタリング装置の一実施例におけるスパッタ中の状態を示す図である。
【図９Ｃ】本発明に従った第一のスパッタリング装置の一実施例のスパッタ終了時の状態を示す図である。
【図１０】本発明に従った第一のスパッタリング装置の一実施例における（Ａ）はスパッタ開始時の状態を示す図、（Ｂ）乃至（Ｄ）はスパッタ中の状態を示す図、ならびに（Ｅ）はスパッタ終了時の状態を示す図である。
【図１１Ａ】本発明に従った第一のスパッタリング装置の一実施例におけるスパッタ開始時の状態を示す図である。
【図１１Ｂ】本発明に従った第一のスパッタリング装置の一実施例におけるスパッタ中の状態を示す図である。
【図１１Ｃ】本発明に従った第一のスパッタリング装置の一実施例のスパッタ終了時の状態を示す図である。
【図１２Ａ】本発明に従った第一のスパッタリング装置の一実施例におけるスパッタ開始時の状態を示す図である。
【図１２Ｂ】本発明に従った第一のスパッタリング装置の一実施例におけるスパッタ中の状態を示す図である。
【図１２Ｃ】本発明に従った第一のスパッタリング装置の一実施例のスパッタ終了時の状態を示す図である。
【図１３Ａ】ステージ及びカソードの回転角度に対するスパッタ電力及び角速度の変化を示す図である。
【図１３Ｂ】ステージ及びカソードの回転角度に対するスパッタ電力及び角速度の変化を示す図である。
【図１４Ａ】基板上に形成される膜の膜厚分布を示す図である。
【図１４Ｂ】本発明に従った第一のスパッタリング装置の斜視図である。
【図１５Ａ】本発明に従った第二のスパッタリング装置を用いた成膜手法を示す図である。
【図１５Ｂ】本発明に従った第二のスパッタリング装置を用いた成膜手法を示す図である。
【図１５Ｃ】本発明に従った第二のスパッタリング装置の側面図ある。
【図１５Ｄ】本発明に従った第二のスパッタリング装置の斜視図である。
【図１６Ａ】本発明に従った第二のスパッタリング装置の一実施例におけるスパッタ開始時の状態を示す図である。
【図１６Ｂ】本発明に従った第二のスパッタリング装置の一実施例におけるスパッタ中の状態を示す図である。
【図１６Ｃ】本発明に従った第二のスパッタリング装置の一実施例のスパッタ終了時の状態を示す図である。
【図１７Ａ】本発明に従った第二のスパッタリング装置の一実施例におけるスパッタ開始時の状態を示す図である。
【図１７Ｂ】本発明に従った第二のスパッタリング装置の一実施例におけるスパッタ中の状態を示す図である。
【図１７Ｃ】本発明に従った第二のスパッタリング装置の一実施例のスパッタ終了時の状態を示す図である。
【図１８Ａ】本発明に従った第二のスパッタリング装置の一実施例におけるスパッタ開始時の状態を示す図である。
【図１８Ｂ】本発明に従った第二のスパッタリング装置の一実施例におけるスパッタ中の状態を示す図である。
【図１８Ｃ】本発明に従った第二のスパッタリング装置の一実施例のスパッタ終了時の状態を示す図である。
【図１９Ａ】本発明に従った第二のスパッタリング装置の一実施例におけるスパッタ開始時の状態を示す図である。
【図１９Ｂ】本発明に従った第二のスパッタリング装置の一実施例におけるスパッタ中の状態を示す図である。
【図１９Ｃ】本発明に従った第二のスパッタリング装置の一実施例のスパッタ終了時の状態を示す図である。
【図２０Ａ】本発明に従った第二のスパッタリング装置の一実施例を示す図である。
【図２０Ｂ】本発明に従った第二のスパッタリング装置の一実施例を示す図である。
【図２１Ａ】本発明に従った第二のスパッタリング装置の一実施例を示す図である。
【図２１Ｂ】本発明に従った第二のスパッタリング装置の一実施例を示す図である。
【図２１Ｃ】本発明に従った第二のスパッタリング装置を用いて形成した積層膜を示す図である。
【図２２】本発明に従った第二のスパッタリング装置と多元スパッタシステムとの組み合わせを示す図である。
【図２３Ａ】本発明に従った第三のスパッタリング装置の斜視図である。
【図２３Ｂ】本発明に従った第三のスパッタリング装置の斜視図である。
【図２３Ｃ】本発明に従った第三のスパッタリング装置の一実施例におけるスパッタ開始時及び終了時の状態を示す図である。
【図２３Ｄ】本発明に従った第三のスパッタリング装置の一実施例におけるスパッタ中の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図４Ａは、本発明に従った第一のスパッタリング装置４００の側面図である。図４Ｂは、本発明に従った第一のスパッタリング装置４００の斜視図である。スパッタリング装置４００は、基板４０４を載置するステージ４０１と、ターゲット４０３を支持するカソード４０２とからなり、カソード４０２のターゲット支持面とステージ４０１の基板支持面とが互いに対面するように配置されている。ステージ４０１及びカソード４０２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４０１及びカソード４０２はそれぞれ、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４０１及びカソード４０２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、この回転手段を制御装置により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４０３は、回転軸Ｂに対して平行となるように、カソード４０２によって支持されている。回転軸Ｂを中心に任意の角度で回転可能であるカソード４０２により支持されるターゲット４０３は、静止中及び回転中いずれの場合においても、プラズマ中のイオンをターゲット４０３表面に衝突させることによってスパッタ粒子４０５を基板４０４に堆積させることが出来る。ターゲット４０３によって成膜処理が施される基板４０４は、回転軸Ａを中心に任意の角度で回転可能であるステージ４０１上に載置されている。ステージ４０１の基板支持面とカソード４０２のターゲット支持面とは、それぞれ回転軸Ａ及び回転軸Ｂを中心として、独立して回転可能に構成されている。
【００１８】
図５Ａは、本発明に従った第二のスパッタリング装置５００の側面図である。図５Ｂは、本発明に従った第二のスパッタリング装置５００の斜視図である。図５Ａ及びＢにおいて、スパッタリング装置５００は、基板５０４を載置するステージ５０１と、ターゲット５０３を支持するカソード５０２及び遮蔽板５０６とからなり、カソード５０２のターゲット支持面とステージ５０１の基板支持面とが互いに対面するように配置されている。ステージ５０１及びカソード５０２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５０１及びカソード５０２はそれぞれ、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５０１及びカソード５０２は、モーターなどの回転手段を用いて回転させることが回転させることが可能であり、この回転手段を制御装置により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５０３は、回転軸Ｂに対して平行となるように、カソード５０２によって支持されている。回転軸Ｂを中心に任意の角度で回転可能であるカソード５０２により支持されるターゲット５０３は、静止中及び回転中いずれの場合においても、プラズマ中のイオンをターゲット５０３表面に衝突させることによってスパッタ粒子５０５を基板５０４に堆積させることが出来る。ターゲット５０３によって成膜処理が施される基板５０４は、回転軸Ａを中心に任意の角度で回転可能であるステージ５０１上に載置されている。ステージ５０１の基板支持面とカソード５０２のターゲット支持面とは、それぞれ回転軸Ａ及び回転軸Ｂを中心として、独立して回転可能に構成されている。さらに、ターゲット５０３とステージ５０１との間に遮蔽板５０６が設けられており、遮蔽板５０６は、回転軸Ａ又は回転軸Ｂのいずれかを中心に任意の角度で回転するための手段を有しており、堆積される膜の膜厚分布の微調整やスパッタ粒子の入射角の選択性を高める機能を果たす。遮蔽板５０６は、任意の方法で、回転軸Ａ又は回転軸Ｂを中心として回転することが出来るが、本実施例では回転軸Ａを中心として回転可能と構成した。遮蔽板５０６は、カソード５０３又はステージ５０１とは独立して回転運動をするように、制御装置により制御することが可能である。図４Ａ及びＢとの相違点は、ターゲット５０３とステージ５０１との間に遮蔽板５０６が設けられているところにある。
【００１９】
図６Ａは、図４Ａ，図５Ａのスパッタリング装置のステージとして利用可能なステージ６０１の側面図である。ステージ６０１は基板載置台６０２を有しており、基板載置台６０２上には基板６０３が載置されている。図６Ｂは、本発明に従ったステージ６０１の斜視図である。ステージ６０１は、図４及び図５と同様に、回転軸Ａを中心に回転可能に構成されている。ステージ６０１の基板載置台６０２は、回転軸Ａに垂直であり且つ基板６０３の中心を通過する回転軸Cを中心に回転可能に構成されており、回転軸Cを中心に基板６０３を回転させることが可能である。基板載置台６０２は、例えば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、この回転手段を制御装置により制御することが可能である。
【００２０】
図７Ａは、図４Ａ及び図４Ｂで示した本発明に従った第一のスパッタリング装置を用いた成膜手法を示す図である。スパッタリング装置７００は、基板７０４を載置するステージ７０１と、ターゲット７０３を支持するカソード７０２とからなる。ステージ７０１及びカソード７０２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７０１及びカソード７０２はそれぞれ、回転軸Ａ及び回転軸Ｂを中心に基準面Ｐから任意の角度で回転するように構成されている。ここに基準面Ｐとは、回転軸Ａと回転軸Ｂとを通過し各回転軸方向に延在する平面を意味している。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７０３は、回転軸Ｂに対して平行となるように、カソード７０２によって支持されている。回転軸Ｂを中心に回転可能であるカソード７０２により支持されるターゲット７０３は、プラズマ中のイオンをターゲット７０３表面に衝突させることによってスパッタ粒子を基板７０４に堆積させる。ターゲット７０３によって成膜処理が施される基板７０４は、回転軸Ａを中心に回転可能であるステージ７０１上に載置されている。
【００２１】
カソード７０２は、回転軸Ｂを中心に基準面Ｐから右側方向に角度ξ２０、ステージ７０１は回転軸Ａを中心に基準面Ｐから左側方向に角度ξ１０だけ傾いた位置からスパッタ成膜工程を開始し、カソード７０２は角速度ω２、ステージ７０１は角速度ω１にて同一回転方向で回転を開始する。カソード７０２は回転軸Ｂを中心に基準面Ｐから左側方向に角度ξ２１、ステージ７０１は回転軸Ａを中心に基準面Ｐから右側方向に角度ξ１１だけ傾いた位置になった時点で、カソード７０２及びステージ７０１は共に停止し、スパッタ工程も終了する。カソード７０２及びステージ７０１の一連の回転運動は、例えばモーターなどの回転手段を制御装置７０５により制御することによって実現される。制御装置７０５は、他の図では明示していないが、本発明のスパッタリング装置の各構成要素を制御するように機能している。
【００２２】
基準面Ｐからのカソード７０２の回転角度ξ２０、ξ２１は、基準面Ｐとカソード７０２の中心線ｅ２とのなす角度として定義される。同様に、基準面Ｐからのステージ７０１の回転角度ξ１０、ξ１１は、基準面Ｐとステージ７０１の中心線ｅ１とのなす角度として定義される。以下の実施例においても、上述した定義に基づいて説明することとする。
【００２３】
図７Ｂは、図４Ａ及びＢで示した本発明に従った第一のスパッタリング装置の各構成要素の位置関係がより明確な状態を示した図である。図７Ｂは、ターゲット７０３と基板７０４とが真正面に向かい合った状態での配置状態を示しており、中心線ｅ１及びｅ２は、基準面Ｐ上にある。カソード７０２とステージ７０１とが、真正面に対向して位置しているとき、カソード７０２に支持されたターゲット７０３の表面とステージ７０１上に載置された基板７０４の表面とは平行であり、且つ基準面Ｐに対して垂直である。ｄ１は、回転軸Ｂとターゲット７０３の表面との距離、ｄ２は、ターゲット７０３の表面と基板７０４の表面との距離、ｄ３は、回転軸Ａと基板７０４の表面との距離を示している。距離ｄ２は、カソード７０２とステージ７０１の回転角度及び回転速度に応じて、変化する可能性がある。
【００２４】
図７Ｃは、図４Ａ及びＢで示した本発明に従った第一のスパッタリング装置の斜視図である。
【００２５】
図８Ａ乃至図８Ｃは、図４Ａ及びＢで示した本発明に従った第一のスパッタリング装置４００の一実施例を表す図である。スパッタリング装置８００の基本的構成は、図７に示したスパッタリング装置７００のそれと同様である。本実施例においては、回転開始角度及び回転終了角度をξ１０＝ξ１１、ξ２０＝ξ２１とし、かつ、カソード８０２とステージ８０１の中心線ｅ２及びｅ１が同時に基準面Ｐを通過するような角速度の関係ω２/ω１＝ξ１０/ξ２０を満たすように、各回転軸を中心にカソード８０２、ステージ８０１を回転させつつ、ステージ８０１上に載置された基板８０４上にスパッタ粒子８０５を堆積した。
【００２６】
図８Ａは、カソード８０２は回転軸Ｂを中心に基準面Ｐから右側方向に角度ξ２０、ステージ８０１は回転軸Ａを中心に基準面Ｐから左側方向に角度ξ１０だけ傾いた位置からスパッタ成膜工程を開始し、カソード８０２は角速度ω２、ステージ８０１は角速度ω１にて同一回転方向に回転を開始する様子を示している。
【００２７】
図８Ｂは、カソード８０２とステージ８０１の中心線ｅ１及びｅ２が同時に基準面Ｐを通過する様子を示している。カソード８０２は角速度ω２、ステージ８０１は角速度ω１にて同一回転方向に回転している。図８Ｂに示す状態においては、図８Ａ及び図８Ｃと比較して、ターゲット８０３から放出されるスパッタ粒子８０５の基板８０４への入射角が小さくなっている。
【００２８】
図８Ｃは、カソード８０２は回転軸Ｂを中心に基準面Ｐから左側方向に角度ξ２１、ステージ８０１は回転軸Ａを中心に基準面Ｐから右側方向に角度ξ１１だけ傾いた位置になった時点で共に停止し、スパッタ工程が終了する様子を示している。
【００２９】
図９Ａ乃至図９Ｃは、図４Ａ及びＢで示した本発明に従った第一のスパッタリング装置の一実施例を表す図である。スパッタリング装置９００の基本的構成は、図７に示したスパッタリング装置７００のそれと同様である。本実施例においては、回転開始角度及び回転終了角度を、ξ１０＝ξ１１＝ξ２０＝ξ２１、カソード９０２とステージ９０１の角速度をω１＝ω２と設定し、斜め成膜を行った。図８Ａ乃至Ｃで示した実施例とは異なり、本実施においては、ターゲット９０３の表面と基板９０４の表面は完全平行状態となり、特許文献１に記載された基板搬送成膜機構と同等の機能を限られた空間で実現することができる。
【００３０】
図９Ａは、カソード９０２は回転軸Ｂを中心に基準面Ｐから右側方向に角度ξ２０、ステージ９０１は回転軸Ａを中心に基準面Ｐから左側方向に角度ξ１０だけ傾いた位置からスパッタ成膜工程を開始し、カソード９０２は角速度ω２、ステージ９０１は角速度ω１にて同一回転方向に回転を開始する様子を示している。
【００３１】
図９Ｂは、カソード９０２とステージ９０１の中心線ｅ１及びｅ２が同時に基準面Ｐを通過する様子を示している。カソード９０２は角速度ω２、ステージ９０１は角速度ω１にて同一回転方向に回転している。図９Ｂに示す状態においては、図９Ａ及び図９Ｃと比較して、ターゲット９０３から放出されるスパッタ粒子９０５の基板９０４への入射角が小さくなっている。
【００３２】
図９Ｃは、カソード９０２は回転軸Ｂを中心に基準面Ｐから左側方向に角度ξ２１、ステージ９０１は回転軸Ａを中心に基準面Ｐから右側方向に角度ξ１１だけ傾いた位置になった時点で、カソード９０２及びステージ９０１は共に停止し、スパッタ工程が終了する様子を示している。上述したように、本実施例においては、図９Ａ乃至Ｃのいずれの状態でも、ターゲット９０３の表面と基板９０４の表面は平行状態を維持している。
【００３３】
図９において、回転開始角度並びに回転終了角度はξ１０＝ξ１１＝ξ２０＝ξ２１＝２５°、回転軸Ａとターゲット９０３表面との距離は１６０ｍｍ、ターゲット９０３と基板９０４との距離は８０ｍｍ、回転軸Ａと基板９０４面との距離は３００ｍｍ、ターゲット材質をＮｉＦｅ、ターゲットサイズは１３０ｍｍ×６００ｍｍ×５ｍｍ、基板サイズは直径２００ｍｍのとき、膜厚分布（範囲／平均×１００）３％を得ることができた。なお、成膜後の基板上膜厚のうち一番厚い膜厚をDmaxとし一番薄い膜厚をDminとしたとき、範囲は、Dmax−Dminであり、平均は、(Dmax＋Dmin)/2とし、以後も同様に適用する。
【００３４】
図９Ａ乃至Ｃの構成によれば、カソード９０２及びステージ９０１の回転中、ターゲット９０３と基板９０４との距離ｄ２が変動する。そこで、図１０の（Ａ）乃至（Ｅ）に示すように、ステージ１００１に位置調整機構（図示せず）を設けて、Ｔ／Ｓ（ターゲット／ステージ）調整距離１００６を調整し、常にターゲット１００３と基板１００４との距離ｄ２を一定にさせることも可能である。なお、スパッタリング装置１０００の基本的構成は、図７に示したスパッタリング装置７００のそれと同様である。本実施例においては、図９Ａ乃至Ｃと同様に、回転開始角度及び回転終了角度を、ξ１０＝ξ１１＝ξ２０＝ξ２１、カソード１００２とステージ１００１の角速度をω１＝ω２と設定し、ターゲット１００３の表面と基板１００４の表面は完全平行状態となるように構成した。
【００３５】
図１０の（Ａ）は、カソード１００２は回転軸Ｂを中心に基準面Ｐから右方向に角度ξ２０、ステージ１００１は回転軸Ａを中心に基準面Ｐから左方向に角度ξ１０だけ傾いた位置からスパッタ成膜工程を開始し、カソード１００２は角速度ω２、ステージ１００１は角速度ω１にて同一方向に回転を開始する様子を示している。ターゲット１００３は、スパッタ粒子１００５を基板１００４上に堆積させる。
【００３６】
図１０の（Ｂ）乃至（Ｄ）は、スパッタ中のカソード１００２及びステージ１００１の動作に加えて、位置調整機構（図示せず）の動作を表している。カソード１００２は角速度ω２、ステージ１００１は角速度ω１にて同一方向に回転している。ステージ１００１とカソード１００２とが回転するのと同時並行的に行われるスパッタ中に、ターゲット１００３と基板１００４の距離ｄ２を一定に保つべく、位置調整機構（図示しない）がステージ１００１の上下方向のＴ／Ｓ調整距離１００６を制御する様子が示されている。
【００３７】
図１０の（Ｅ）は、カソード１００２は回転軸Ｂを中心に基準面Ｐから角度ξ２１、ステージ１００１は回転軸Ａを中心に基準面Ｐから角度ξ１１だけ傾いた位置になった時点で、カソード１００２及びステージ１００１は共に停止し、スパッタ工程が終了する様子を示している。
【００３８】
図１１Ａ乃至図１１Ｃは、図４Ａ及びＢで示した本発明に従った第一のスパッタリング装置の一実施例を表す図である。スパッタリング装置１１００の基本的構造は、図７に示したスパッタリング装置７００のそれと同様である。本実施例においては、回転開始角度及び回転終了角度を、ξ２０＝ξ２１＝０、ξ１０＝ξ１１≠０とし、ステージ１１０１のみを回転させて、基板１１０４上に斜め入射スパッタ成膜を行っている状態を示している。
【００３９】
図１１Ａは、ステージ１１０１が回転を開始し、ターゲット１１０３によるスパッタリングが開始される際の、ステージ１１０１及びカソード１１０２の状態を示しており、基準面Ｐとステージ１１０１の中心線ｅ１との角度はξ１０に設定されている。本実施例においては、カソード１１０２は回転せず、ステージ１１０１のみが角速度ω１で回転する。ターゲット１１０３は、スパッタ粒子１１０５を基板１１０４上に堆積させる。
【００４０】
図１１Ｂは、ステージ１１０１が回転中の、ステージ１１０１及びカソード１１０２の状態を示しており、ステージ１１０１の中心線ｅ１が、互いに重なり合っているカソード１１０２の中心線ｅ２と基準面Ｐとを通過するときの状態を示している。ステージ１１０１は、角速度ω１で回転している。
【００４１】
図１１Ｃは、ステージ１１０２が停止し、スパッタ工程が終了する状態を示しており、基準面Ｐとステージ１１０１の中心線ｅ１との角度はξ１１である。
【００４２】
図１２Ａ乃至図１２Ｃは、図４Ａ及びＢで示した本発明に従った第一のスパッタリング装置を適用できる一実施例を表す図である。スパッタリング装置１２００の基本的構造は、図７に示したスパッタリング装置７００のそれと同様である。本実施例においては、回転開始角度及び回転終了角度をξ１０＝ξ１１≠０、ξ２０＝ξ２１≠０とし、角速度をω２／ω１＝ξ２０／ξ１０として、ステージ１２０１、カソード１２０２を基準面Ｐに対して同一方向（本実施例では基準面Ｐの左側方向）にそれぞれ傾けて回転させつつ、基板１２０４上に斜め成膜を行った。回転開始時の各構成要素の配置位置、回転開始角度、回転終了角度、回転速度及び回転方向を適切に調整することによって、基板１２０４に堆積されるスパッタ粒子１２０５の斜め入射成分を増やすことが可能である。
【００４３】
図１２Ａは、カソード１２０２は回転軸Ｂを中心に基準面Ｐから左側方向に角度ξ２０、ステージ１２０１は回転軸Ａを中心に基準面Ｐから左側方向に角度ξ１０だけ傾いた位置からスパッタ成膜工程を開始し、カソード１２０２は角速度ω２、ステージ１２０１は角速度ω１にて、互いに異なる回転方向で回転を開始する様子を示している。図１２Ａから明らかなように、カソード１２０２に支持されたターゲット１２０３の表面とステージ１２０１上に載置された基板１２０４の表面とが略９０度の角度をなす状態となるように、ステージ１２０１及びカソード１２０２の回転開始角度ξ１０、ξ２０を設定することで、スパッタ粒子１２０５の斜め入射成分を増加させることができることが可能である。
【００４４】
図１２Ｂは、回転動作中のステージ１２０１及びカソード１２０２の状態を示しており、カソード１２０２とステージ１２０１の中心線ｅ１及びｅ２が同時に基準面Ｐを通過する様子を示している。カソード１２０２は角速度ω２、ステージ１２０１は角速度ω１にて、互いに異なる回転方向で回転している。
【００４５】
図１２Ｃは、カソード１２０２は回転軸Ｂを中心に基準面Ｐから角度ξ２１、ステージ１２０１は回転軸Ａを中心に基準面Ｐから角度ξ１１だけ傾いた位置になった時点で、カソード１２０２及びステージ１２０１は共に停止し、スパッタ工程が終了する様子を示している。図１２Ｃから明らかなように、カソード１２０２に支持されたターゲット１２０３の表面とステージ１２０１上に載置された基板１２０４の表面とが略９０度の角度をなす状態となるように、ステージ１２０１及びカソード１２０２の回転開始角度ξ１１、ξ２１を設定することで、スパッタ粒子１２０５の斜め入射成分を増加させることができることが可能である。
【００４６】
なお、例えば図９Ｂのように、ステージ９０１の中心線ｅ１とカソード９０２の中心線ｅ２とが基準面Ｐにおいて一致し、基板９０４とターゲット９０３が平行になる状態においては、ターゲット９０２から放出されるスパッタ粒子９０５の基板９０４への入射角が小さくならざるを得ず、膜の一軸磁気異方性を下げる原因となる。そこで、図１３Ａのようにスパッタ電力を調整する、又は図１３Ｂのようにステージ回転速度、カソード回転角速度を調整することで、ステージ９０１の中心線ｅ１とカソード９０２の中心線ｅ２とが基準面Ｐにおいて一致する時点近傍において、一時的に成膜を抑える動作が必要である。図１３Ａ及びＢは、基準面Ｐとステージ９０１及びカソード９０２の中心線ｅ２及びｅ１とのなす角度についてξ１０＝ξ１１＝ξ２０＝ξ２１、ステージ９０１及びカソード９０２の角速度についてω１＝ω２という条件のもとでの結果を示している。この条件の下では、ターゲット９０３の表面と基板９０４の表面は完全平行状態となる。以下、より具体的に説明する。まず、カソード９０２は回転軸Ｂを中心に基準面Ｐから右側方向に角度ξ２０、ステージ９０１は回転軸Ａを中心に基準面Ｐから左側方向に角度ξ１０だけ傾いた位置からスパッタ成膜工程を開始し、カソード９０２は角速度ω２、ステージ９０１は角速度ω１にて同一回転方向に回転を開始する。ターゲット９０３によるスパッタリング処理と同時並行的に、カソード９０２とステージ９０１の中心線ｅ１及びｅ２は同時に基準面Ｐを通過し、カソード９０２は回転軸Ｂを中心に基準面Ｐから左側方向に角度ξ２１、ステージ９０１は回転軸Ａを中心に基準面Ｐから右側方向に角度ξ１１だけ傾いた位置になった時点で、カソード９０２及びステージ９０１は共に停止し、スパッタ工程を終了する。
【００４７】
図１３Ａは、ステージ９０１及びカソード９０２の角速度ω１及びω２を一定に維持しつつ、基準面Ｐとカソード９０２及びステージ９０１の中心線ｅ２及びｅ１とのなす角度がゼロ近傍である場合にスパッタ電力が最小値をとり、回転開始角度ξ１０、ξ２０又は回転停止角ξ１１、ξ２１である場合にスパッタ電力が最大値をとるように構成した場合の、ステージ９０１及びカソード９０２の回転角度に対するスパッタ電力及び角速度の変化を示す図である。基準面Ｐとカソード９０２及びステージ９０１の中心線ｅ２及びｅ１とのなす角度がゼロ近傍である時点とは、換言すれば、カソード９０２とステージ９０１の中心線ｅ１及びｅ２とが同時に基準面Ｐを通過する時点の近傍を意味している。このように構成することによって、ステージ９０１の中心線ｅ１とカソード９０２の中心線ｅ２とが基準面Ｐにおいて一致し、基板９０４とターゲット９０３が平行になる状態において基板入射角が小さいスパッタ粒子９０５が基板９０４上に堆積するのを可及的に抑制することが可能となり、もって一軸異方性を高めることが出来る。
【００４８】
これに対して図１３Ｂは、スパッタ電力を一定に維持しつつ、基準面Ｐとカソード９０２及びステージ９０１の中心線ｅ２及びｅ１とのなす角度がゼロ近傍である場合に角速度が最大値をとり、回転開始角度ξ１０、ξ２０及び回転停止角ξ１１、ξ２１である場合に角速度が最小値をとるように構成した場合の、ステージ９０１及びカソード９０２の回転角度に対するスパッタ電力及び角速度の変化を示す図である。このように構成することによって、ステージ９０１の中心線ｅ１とカソード９０２の中心線ｅ２とが基準面Ｐにおいて一致し、基板９０４とターゲット９０３が平行になる状態において、基板入射角が小さいスパッタ粒子９０５が基板９０４上に堆積するのを可及的に抑制することが可能となり、もって一軸異方性を高めることが出来る。以上を要約すれば、スパッタ電力と、ステージ、カソード回転角速度とを適切に調節することで、質が高く、均一性に優れた一軸磁気異方性膜を成膜できる。
【００４９】
図１４Ａは、基板１４０４の中心をゼロとし、基板１４０４両端をそれぞれ−１００ｍｍ、＋１００ｍｍとする座標系として基板位置（Ｘｍｍ）を設定した場合の、基板１４０４表面に形成される膜の膜厚分布を示す図である。図１４Ｂは、図９Ａ、図９Ｂに記載する、本発明従った第一のスパッタリング装置の斜視図であり、座標軸である基板位置（Ｘｍｍ）を明示したものである。スパッタリング装置１４００は、基板１４０４を載置するステージ１４０１と、ターゲット１４０３を支持するカソード１４０２とからなる。ステージ１４０１及びカソード１４０２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１４０１及びカソード１４０２はそれぞれ、回転軸Ａ及び回転軸Ｂを中心に基準面Ｐから任意の角度で回転するように構成されている。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１４０３は、回転軸Ｂに対して平行となるように、カソード１４０２によって支持されている。回転軸Ｂを中心に回転可能であるカソード１４０２により支持されるターゲット１４０３は、プラズマ中のイオンをターゲット１４０３表面に衝突させることによってスパッタ粒子を基板１４０４に堆積させる。ターゲット１４０３によって成膜処理が施される基板１４０４は、回転軸Ａを中心に回転可能であるステージ１４０１上に載置されている。
【００５０】
図１４Ａの１）は、基準面Ｐとステージ１４０１の中心線ｅ１とのなす角度がξ１０から０へと変化する間に形成される膜厚分布を示している。２）は、基準面Ｐとステージ１４０１の中心線ｅ１とのなす角度がゼロからξ１１へと変化する間に形成される膜厚分布を示している。３）は、１）及び２）の過程の結果得られた最終的な膜厚分布を示している。ξ１０＝ξ１１、ξ２０＝ξ２１とすることで、図１４Ａのように基板中心に対して左右対称の分布が得られ、膜厚分布を均一化することが容易になる。
【００５１】
図１５Ａ、図１５Ｂは、図５Ａ及び図５Ｂで示した本発明に従った第二のスパッタリング装置を用いた成膜手法を示している。スパッタリング装置１５００は、基板１５０４を載置するステージ１５０１と、ターゲット１５０３を支持するカソード１５０２及び遮蔽板１５０６とからなる。ステージ１５０１及びカソード１５０２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１５０１及びカソード１５０２はそれぞれ、回転軸Ａ及び回転軸Ｂを中心に基準面Ｐから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１５０１及びカソード１５０２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る。ここに基準面Ｐとは、回転軸Ａと回転軸Ｂとを通過し各回転軸方向に延在する平面を意味している。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１５０３は、回転軸Ｂに対して平行となるように、カソード１５０２によって支持されている。回転軸Ｂを中心に任意の角度で回転可能であるカソード１５０２により支持されるターゲット１５０３は、静止中及び回転中いずれの場合においても、プラズマ中のイオンをターゲット１５０３表面に衝突させることによってスパッタ粒子１５０５を基板１５０４に堆積させることが出来る。ターゲット１５０３によって成膜処理が施される基板１５０４は、回転軸Ａを中心に任意の角度で回転可能であるステージ１５０１上に載置されている。さらに、ターゲット１５０３とステージ１５０１との間に遮蔽板１５０６が設けられており、遮蔽板１５０６は、回転軸Ａ又は回転軸Ｂのいずれかを中心に基準面Ｐから任意の角度で回転するための手段を有しており、堆積される膜の膜厚分布の微調整やスパッタ粒子１５０５の入射角の選択性を高める機能を果たす。遮蔽板１５０６は、任意の方法で、回転軸Ａ又は回転軸Ｂを中心として回転することが出来るが、本実施例では回転軸Ａを中心として回転可能と構成した。遮蔽板１５０６は、カソード１５０２又はステージ１５０１とは独立して回転運動することが可能である。カソード１５０２、ステージ１５０１及び遮蔽板１５０６の一連の回転運動は、制御装置１５０８により、適切に制御することが可能である。制御装置１５０８は、他の図では明示していないが、スパッタリング装置の各構成要素を制御するように機能している。
【００５２】
図１５Ａ及び図１５Ｂにおいて、基準面Ｐは、回転軸Ａと回転軸Ｂとを通過し各回転軸方向に延びる平面を示している。ｅ１は、ステージ１５０１の中心線を示し、ｅ２はカソード１５０２の中心線を示している。ｃｃは、基板１５０４の法線を示している。ｅｅ１は、ターゲット１５０３の端部ｔ１と遮蔽板１５０６の端部ｓ１とを結ぶ直線である。ｅｅ２は、ターゲット１５０３の端部ｔ２と遮蔽板１５０６の端部ｓ２とを結ぶ直線である。ξ１０及びξ１１は、基準面Ｐとステージ１５０１の中心線ｅ１とのなす角度である。ξ１０は、ステージ１５０１の回転開始角度であり、ξ１１は、ステージ１５０１の回転終了角度である。ξ２０及びξ２１は、基準面Ｐとカソード１５０２の中心線ｅ２とのなす角度である。ξ２０は、カソード１５０２の回転開始角度であり、ξ２１は、カソード１５０２の回転終了角度である。σ０は、遮蔽板１５０６の端部ｓ1とステージ１５０１の回転軸Ａとを結ぶ直線の基準面Ｐからの振れ角であり、σ１は、遮蔽板１５０６の端部ｓ２とステージ１５０１の回転軸Ａとを結ぶ直線の基準面Ｐからの振れ角である。η０は、直線ｅｅ１と直線ｃｃとのなす角度である。η１は、直線ｅｅ２と直線ｃｃとのなす角度である。カソード１５０２は、回転軸Ｂを中心に角速度ω２で回転可能に構成されており、ステージ１５０１は、回転軸Ａを中心に角速度ω１で回転可能に構成されている。遮蔽板１５０６は、ステージ１５０１及びカソード１５０２の回転方向とは反対の方向に角速度ω３で回転可能に構成されている。なお、上述した定義は、図１６乃至図２３についての説明にも用いることが出来る。
【００５３】
図１５Ａに示すように、スパッタ開始時においては、カソード１５０２は回転軸Ｂを中心に基準面Ｐから右側方向に角度ξ２０、ステージ１５０１は回転軸Ａを中心に基準面Ｐから左側方向に角度ξ１０だけ傾けた状態にある。ターゲット１５０３の端部ｔ１と遮蔽板１５０６の端部ｓ１とを結ぶ線ｅｅ１と基板面法線ｃｃとの角度が、スパッタ粒子１５０５の基板入射角η０であり、このときの遮蔽板１５０６の端部ｓ１とステージ１５０１の回転軸Ａとを結ぶ直線の基準面Ｐからの振れ角がσ０である。スパッタ成膜工程を開始すると、カソード１５０２は角速度ω２、ステージ１５０１は角速度ω１で同一回転方向に回転する一方、他方において遮蔽板１５０６は角速度ω３にてカソード１５０２及びステージ１５０１とは反対の回転方向に回転する。その後、図１５Ｂにおいて示すように、カソード１５０２が回転軸Ｂを中心に基準面Ｐから左側方向に角度ξ２１、ステージ１５０１が回転軸Ａを中心に基準面Ｐから右側方向に角度ξ１１だけ傾いた時点で、カソード１５０２、ステージ１５０１を共に停止させ、スパッタ工程も終了する。スパッタ終了時において、ターゲット１５０３の端部ｔ２と遮蔽板１５０６の端部ｓ２とを結ぶ線ｅｅ２と基板面法線ｃｃとの角度が、スパッタ粒子１５０５の基板入射角η１であり、遮蔽板１５０６の端部ｓ２とステージ１５０１の回転軸Ａとを結ぶ直線の基準面Ｐからの振れ角がσ１となっている。
【００５４】
図１５Ｃ及び図１５Ｄは、図１５Ａから図１５Ｂに示したスパッタリング装置１５００に関して、その各構成要素の位置関係をより明確に示した図である。図１５Ｃは、ターゲット１５０３と基板１５０４とが真正面に向かい合った状態での配置状態を示しており、中心線ｅ１及びｅ２は、基準面Ｐ上にある。カソード１５０２とステージ１５０１とが、真正面に対向して位置しているとき、カソード１５０２に支持されたターゲット１５０３の表面とステージ１５０１上に載置された基板１５０４の表面とは平行であり、且つ基準面Ｐに対して垂直である。図１５Ｃを参照すると、ｄ１は、回転軸Ｂからターゲット１５０３表面までの距離、ｄ２は、ターゲット１５０３表面から基板１５０４表面までの距離、ｄ３は、回転軸Ａから基板１５０４表面までの距離、ｄ４は、基準面Ｐにおける遮蔽板１５０６と基板１５０４との距離を示している。図１５Ｄを参照すると、上述した本発明のスパッタリング装置１５００の各構成要素１５０１乃至１５０６に加えて、遮蔽板用回転手段１５０７が、回転軸Ａを囲むように設けられていることが分かる。遮蔽板１５０６は、遮蔽板用回転手段１５０７によって、カソード１５０２又はステージ１５０１とは独立して、回転軸Ａを中心に回転する。
【００５５】
図１５Ｃ、図１５Ｄにおいて、回転軸Ａとターゲット１５０３表面との距離ｄ１は１６０ｍｍ、ターゲット１５０３表面と基板１５０４表面との距離ｄ２は１００ｍｍ、回転軸Ａと基板１５０４表面との距離ｄ３は３００ｍｍである。ターゲット１５０３の材質は、ＮｉＦｅで、大きさは１３０ｍｍ×４５０ｍｍで厚みは５ｍｍである。基板１５０４のサイズは、直径２００ｍｍである。遮蔽板１５０６の厚みは、３ｍｍである。基準面Ｐにおける遮蔽板１５０６と基板１５０４との距離ｄ４は、５０ｍｍである。スパッタ粒子１５０５の入射角ηは常に５０度となるように回転させた。このとき、膜厚分布（範囲／平均×１００）は２％が得られた。
【００５６】
図１６Ａから図１６Ｃは、図５Ａ及び図５Ｂで示した本発明に従った第二のスパッタリング装置の一実施例を表す図である。スパッタリング装置１６００の基本的構造は、図１５に示したスパッタリング装置１５００のそれと同様である。本実施例においては、ステージ１６０１及びカソード１６０２の回転開始角度ξ１０、ξ２０及び回転終了角度ξ１１、ξ２１をξ１０＝ξ１１、ξ２０＝ξ２１とし、かつ、ステージ１６０１及びカソード１６０２の中心線ｅ１及びｅ２が同時に基準面Ｐを通過するような角速度の関係ω２／ω１＝ξ２０／ξ１０を満たすように、ステージ１６０１及びカソード１６０２をそれぞれ回転軸Ａ及び回転軸Ｂを中心に同一回転方向に回転させるとともに、常にスパッタ粒子１６０５の入射角度ηが予め決められた角度になるように、遮蔽板１６０６を、回転軸Ａを中心に角速度ω３にてカソード１６０２及びステージ１６０１の回転方向とは反対方向に回転するように構成した。
【００５７】
図１６Ａは、スパッタ開始時の各構成要素の状態を示している。カソード１６０２が回転軸Ｂを中心に基準面Ｐから右側方向に角度ξ２０、ステージ１６０１が回転軸Ａを中心に基準面Ｐから左側方向に角度ξ１０だけ傾いた位置からスパッタ成膜工程を開始し、カソード１６０２は角速度ω２、ステージ１６０１は角速度ω１にて同一回転方向の回転を開始する。ステージ１６０１上には、基板１６０４が載置されており、基板１６０４は、ターゲット１６０３によるスパッタリング処理を施される。遮蔽板１６０６は、カソード１６０２及びステージ１６０１の回転方向とは反対方向に回転軸Ａを中心に角速度ω３にて回転するように構成されている。図１６Ａにおいて、回転開始時におけるターゲット１６０３の端部ｔ１と遮蔽板１６０６の端部ｓ１とを結ぶ直線ｅｅ１と基板面法線ｃｃとのなす角度がηであり、遮蔽板１６０６の端部ｓ１とステージ１６０１の回転軸Ｂとを結ぶ直線の基準面Ｐからの振れ角がσ０である。
【００５８】
図１６Ｂは、スパッタ中のステージ１６０１及びカソード１６０２の状態を示しており、ステージ１６０１とカソード１６０２の中心線ｅ１及びｅ２が同時に基準面Ｐを通過するときの様子を示している。遮蔽板１６０６は、スパッタ粒子１６０５の入射角ηが常に予め決められた角度になるように、カソード１６０２及びステージ１６０１の回転移動に応じて、角速度ω３で回転移動している。図１６Ｂに示しているように、基板１６０４が遮蔽板１６０６によってターゲット１６０３から完全に遮断され、スパッタ粒子１６０５が基板１６０４に入射しないように適宜ω３を調整することも可能である。これによって、基板入射角が小さいスパッタ粒子１６０５が堆積するのを可及的に抑制することが可能となり、もって一軸磁気異方性を高めることが出来る。
【００５９】
図１６Ｃは、スパッタ終了時の各構成要素の状態を示している。カソード１６０２は回転軸Ｂを中心に基準面Ｐから左側方向に角度ξ２１、ステージ１６０１は回転軸Ａを中心に基準面Ｐから右側方向に角度ξ１１だけ傾いた時点で、カソード１６０２及びステージ１６０１は共に停止し、スパッタ工程が終了する。ターゲット１６０３の端部ｔ２と遮蔽板１６０６の端部ｓ２とを結ぶ直線ｅｅ２と基板面法線ｃｃとのなす角度がηであり、このときの遮蔽板１６０６の端部ｓ２とステージ１６０１の回転軸Ａとを結ぶ直線の基準面Ｐからの振れ角がσ１である。
【００６０】
図１７Ａから図１７Ｃは、図５Ａ及び図５Ｂで示した本発明に従った第二のスパッタリング装置の一実施例を表す図である。スパッタリング装置１７００の基本的構造は、図１５に示したスパッタリング装置１５００のそれと同様である。本実施例においては、ステージ１７０１及びカソード１７０２の回転開始角度並びに回転終了角度をξ１０＝ξ１１＝ξ２０＝ξ２１として、カソード１７０２とステージ１７０１の角速度をω１＝ω２として斜め成膜を行った。本実施例においては、図１７Ａ乃至Ｃのいずれの状態でも、ターゲット１７０３の表面と基板１７０４の表面は平行状態を維持している。さらに、常にスパッタ粒子１７０５の入射角ηが予め決められた角度になるように、遮蔽板１７０６は、カソード１７０２、ステージ１７０１の回転方向とは逆方向に、角速度ω３にて回転するように構成した。
【００６１】
図１７Ａは、カソード１７０２は回転軸Ｂを中心に基準面Ｐから右側方向に角度ξ２０、ステージ１７０１は回転軸Ａを中心に基準面Ｐから左側方向に角度ξ１０だけ傾いた位置からスパッタ成膜工程を開始し、カソード１７０２は角速度ω２、ステージ１７０１は角速度ω１にて同一方向に回転を開始する様子を示している。ステージ１７０１上には、基板１７０４が載置されている。遮蔽板１７０６は、カソード１７０２、ステージ１７０１の回転方向とは反対方向に回転軸Ａを中心に角速度ω３にて回転するように構成されている。図１７Ａにおいて、ターゲット１７０３の端部ｔ１と遮蔽板１７０６の端部ｓ１とを結ぶ線ｅｅ１と基板面法線ｃｃとのなす角度がηであり、このときの遮蔽板１７０６の端部ｓ１とステージ１７０１の回転軸Ａとを結ぶ直線の基準面Ｐからの振れ角がσ０である。
【００６２】
図１７Ｂは、スパッタ中のステージ１７０１及びカソード１７０２の状態を示しており、カソード１７０２とステージ１７０１の中心線ｅ２及びｅ１が同時に基準面Ｐを通過するときの様子を示している。遮蔽板１７０６は、常にηが予め決められた角度になるように、カソード１７０２、ステージ１７０１の回転に応じて、角速度ω３で、カソード１７０２及びステージ１７０１とは反対方向に回転している。図１７Ｂに示しているように、基板１７０４が遮蔽板１７０６によってターゲット１７０３から完全に遮断され、スパッタ粒子１７０５が基板１７０４に入射しないように適宜ω３を調整することも可能である。
【００６３】
図１７Ｃは、カソード１７０２は回転軸Ｂを中心に基準面Ｐから左側方向に角度ξ２１、ステージ１７０１は回転軸Ａを中心に基準面Ｐから右側方向に角度ξ１１だけ傾いた位置になった時点で、カソード１７０２及びステージ１７０１は共に停止し、スパッタ工程が終了する様子を示している。ターゲット１７０３の端部ｔ２と遮蔽板１７０６の端部ｓ２とを結ぶ線ｅｅ２と基板面法線ｃｃとのなす角度がηであり、このときの遮蔽板１７０６の端部ｓ２とステージ１７０１の回転軸Ａとを結ぶ直線の基準面Ｐからの振れ角がσ１である。
【００６４】
図１８Ａから図１８Ｃは、図５Ａ及び図５Ｂで示した本発明に従った第二のスパッタリング装置の一実施例を表す図である。スパッタリング装置１８００の基本的構造は、図１５に示したスパッタリング装置１５００のそれと同様である。本実施例においては、ステージ１８０１及びカソード１８０２の回転開始角度ξ１０、ξ２０及び回転終了角度ξ１１、ξ２１をξ２０＝ξ２１＝０、ξ１０＝ξ１１≠０とし、ステージ１８０１のみを傾けて回転させるとともに、常にηが予め決められた角度になるように、遮蔽板１８０６をステージ１８０１の回転方向とは反対方向にω３にて回転するように構成した。
【００６５】
図１８Ａは、ステージ１８０１の回転開始時の、ステージ１８０１及びカソード１８０２の状態を示している。ステージ１８０１は回転軸Ａを中心に基準面Ｐから左側方向に角度ξ１０だけ傾けた状態にある。カソード１８０２については、その中心線ｅ２と基準面Ｐとは重なり合っており、基準面Ｐから傾けられてはいない。本実施例においては、カソード１８０２は、スパッタ開始時からスパッタ終了時までの間、回転しないように構成しており、その中心線ｅ２と基準面Ｐとが乖離することはない。遮蔽板１８０６は、ステージ１８０１の回転方向とは反対方向に回転軸Ａを中心に角速度ω３にて回転するように構成されている。図１８Ａにおいて、ターゲット１８０３の端部ｔ１と遮蔽板１８０６の端部ｓ１とを結ぶ直線ｅｅ１と基板面法線ｃｃとのなす角度がηであり、このときの遮蔽板１８０６の端部ｓ１とステージ１８０１の回転軸Ａとを結ぶ直線の基準面Ｐからの振れ角がσ０である。
【００６６】
図１８Ｂは、回転開始後スパッタ中の、ステージ１８０１及びカソード１８０２の状態を示しており、ステージ１８０１の中心線ｅ１が基準面Ｐと一致した状態を示している。遮蔽板１８０６は、常にスパッタ粒子１８０５の入射角ηが予め決められた角度になるように、ステージ１８０１の回転移動に応じて、ステージ１８０１の回転方向とは反対方向に角速度ω３で回転している。図１８Ｂに示すように、基板１８０４が遮蔽板１８０６によってターゲット１８０３から完全に遮断され、スパッタ粒子１８０５が基板１８０４に入射しないように適宜ω３を調整することも可能である。
【００６７】
図１８Ｃは、ステージ１８０１が停止し、スパッタ工程が終了する状態を示しており、ステージ１８０１が回転軸Ａを中心に基準面Ｐから右側方向に角度ξ１１だけ傾いた位置になった時点で、ステージ１８０１は停止する。ターゲット１８０３の端部ｔ２と遮蔽板１８０６の端部ｓ２とを結ぶ線ｅｅ２と基板面法線ｃｃとのなす角度がηであり、このときの遮蔽板１８０６の端部ｓ２とステージ１８０１の回転軸Ｂとを結ぶ直線の基準面Ｐからの振れ角がσ１である。
【００６８】
図１９Ａから図１９Ｃは、図５Ａ及び図５Ｂで示した本発明に従った第二のスパッタリング装置の一実施例を表す図である。スパッタリング装置１９００の基本的構造は、図１５に示したスパッタリング装置１５００のそれと同様である。本実施例においては、ステージ１９０１及びカソード１９０２の回転開始角度ξ１０、ξ２０及び回転終了角度ξ１１、ξ２１をξ１０＝ξ１１≠０、ξ２０＝ξ２１≠０とし、ステージ１９０１及びカソード１９０２を基準面Ｐに対して同一方向（本実施例では基準面Ｐの左側方向）に傾けて、それぞれ角速度ω１、ω２で回転を開始するように構成した。さらに、常にスパッタ粒子１９０５の入射角ηが予め決められた角度になるように、遮蔽板１９０６がステージ１９０１の回転方向と同方向に角速度ω３にて回転するように構成した。
【００６９】
図１９Ａは、カソード１９０２は回転軸Ｂを中心に基準面Ｐから左側方向に角度ξ２０、ステージ１９０１は回転軸Ａを中心に基準面Ｐから左側方向に角度ξ１０だけ傾いた位置からスパッタ成膜工程を開始し、カソード１９０２は角速度ω２で回転し、ステージ１９０１は角速度ω１でカソード１９０２とは反対の回転方向に回転する様子を示している。遮蔽板１９０６は、ステージ１９０１の回転方向と同一方向に回転軸Ａを中心に角速度ω３にて回転するように構成されている。図１９Ａにおいて、ターゲット１９０３の端部ｔ１と遮蔽板１９０６の端部ｓ１とを結ぶ線ｅｅ１と基板面法線ｃｃとのなす角度がηであり、このときの遮蔽板１９０６の端部ｓ１とステージ１９０１の回転軸Ａとを結ぶ直線の基準面Ｐからの振れ角がσ０である。図１９Ａから明らかなように、カソード１９０２に支持されたターゲット１９０３の表面とステージ１９０１上に載置された基板１９０４の表面とが略９０度の角度をなす状態となるように、ステージ１９０１及びカソード１９０２の回転開始角度ξ１０、ξ２０を設定することで、スパッタ粒子１９０５の入射角を大きくすることが出来る。
【００７０】
図１９Ｂは、ステージ１９０１、カソード１９０２及び遮蔽板１９０６の回転開始後の状態を示しており、特にステージ１９０１とカソード１９０２の中心線ｅ１及びｅ２が同時に基準面Ｐを通過するときの様子を示している。このとき、遮蔽板１９０６は、常にスパッタ粒子１９０５の入射角ηが予め決められた角度になるように、カソード１９０２、ステージ１９０１の回転に伴って、ステージ１９０１と同一方向に角速度ω３で回転している。図１９Ｂに示すように、ステージ１９０１とカソード１９０２の中心線ｅ１及びｅ２が同時に基準面Ｐを通過するとき、基板１９０４が遮蔽板１９０６によってターゲット１９０３から完全に遮断され、スパッタ粒子１９０５が基板１９０４に入射しないように、適宜ω３を調整することも可能である。
【００７１】
図１９Ｃは、カソード１９０２は回転軸Ｂを中心に基準面Ｐから右側方向に角度ξ２１、ステージ１９０１は回転軸Ａを中心に基準面Ｐから右側方向に角度ξ１１だけ傾いた位置で、カソード１９０２及びステージ１９０１は共に停止し、スパッタ工程が終了する様子を示している。このとき、ターゲット１９０３の端部ｔ２と遮蔽板１９０６の端部ｓ２とを結ぶ線ｅｅ２と基板面法線ｃｃとのなす角度がηであり、このときの遮蔽板１９０６の端部ｓ２とステージ１９０１の回転軸Ａとを結ぶ直線の基準面Ｐからの振れ角がσ１である。図１９Ｃから明らかなように、カソード１９０２に支持されたターゲット１９０３の表面とステージ１９０１上に載置された基板１９０４の表面とが略９０度の角度をなす状態となるように、ステージ１９０１及びカソード１９０２の回転開始角度ξ１１、ξ２１を設定することで、スパッタ粒子１９０５の入射角を大きくすることが出来る。
【００７２】
図２０Ａは、本発明に従った第二のスパッタリング装置の一実施例を示す図である。スパッタリング装置２０００は、基板２００４を載置するステージ２００１と、ターゲット２００３を支持するカソード２００２及び遮蔽板２００５とからなる。ステージ２００１及びカソード２００２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２００１及びカソード２００２はそれぞれ、回転軸Ａ及び回転軸Ｂを中心に基準面Ｐから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２００１及びカソード２００２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２００３は、回転軸Ｂに対して平行となるように、カソード２００２によって支持されている。回転軸Ｂを中心に任意の角度で回転可能であるカソード２００２により支持されるターゲット２００３は、静止中及び回転中いずれの場合においても、プラズマ中のイオンをターゲット２００３表面に衝突させることによってスパッタ粒子を基板２００４上に堆積させることが出来る。ターゲット２００３によって成膜処理が施される基板２００４は、回転軸Ａを中心に任意の角度で回転可能であるステージ２００１上に載置されている。さらに、ターゲット２００３とステージ２００１との間に遮蔽板２００５が設けられており、遮蔽板２００５は、回転軸Ａを中心に基準面Ｐから任意の角度で回転するための手段を有しており、堆積される膜の膜厚分布の微調整やスパッタ粒子の入射角の選択性を高める機能を果たす。遮蔽板２００５は、遮蔽板用回転手段２００６を制御装置によって適切に制御することによって、カソード２００２又はステージ２００１とは独立して、回転軸Ａを中心に回転する。
【００７３】
通常、配向性を高めた膜は複数層からなっており、その代表例はＴａ／ＦｅＣｏ，ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ，ＮｉＦｅＣｒ／ＦｅＣｏである。このような複数層からなる膜を製作するためには、カソード２００２に支持されるターゲット２００３は複数であることが望ましい。本実施例においては、複数のターゲット２００３ａ、２００３ｂ及び２００３ｃが存在しており、使用用途に応じて適宜ターゲット２００３ａ、２００３ｂ及び２００３ｃを使い分け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２００３ａ、２００３ｂ及び２００３ｃは、回転軸Ｂに対して平行となるように、カソード２００２によって支持されている。回転軸Ｂを中心に回転可能であるターゲット２００３ａ、２００３ｂ及び２００３ｃは、プラズマ中のイオンをターゲット２００３表面に衝突させることによってスパッタ粒子を基板２００４に堆積させる。なお、スパッタリング装置２０００の回転動作は、図１６乃至図１９に関して説明したものと同様である。
【００７４】
図２０Ｂは、図２０Ａのカソード２００２に支持されるターゲット２００３ａ、２００３ｂ及び２００３ｃの内部を、より詳細に示した図である。図２０Ｂは、ターゲット利用効率を上げるために、複数のターゲット２００３ａ、２００３ｂ及び２００３ｃそれぞれの内部に配置されているターゲット用揺動マグネトロン２００７ａ、ｂ及びｃを揺動動作させている様子を示している。
【００７５】
図２１Ａ及びＢは、本発明に従ったスパッタリング装置２１００と多元スパッタシステム２１０７を組み合わせた一実施例を示している。スパッタリング装置２１００は、基板２１０４を載置するステージ２１０１と、ターゲット２１０３を支持するカソード２１０２及び遮蔽板２１０５とからなる。ターゲット２１０３は、複数のターゲット２１０３ａ、２１０３ｂ及び２１０３ｃから構成される。ステージ２１０１及びカソード２１０２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２１０１及びカソード２１０２はそれぞれ、回転軸Ａ及び回転軸Ｂを中心に基準面Ｐから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２１０１及びカソード２１０２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２１０３は、回転軸Ｂに対して平行となるように、カソード２１０２によって支持されている。回転軸Ｂを中心に任意の角度で回転可能であるカソード２１０２により支持されるターゲット２１０３は、静止中及び回転中いずれの場合においても、プラズマ中のイオンをターゲット２１０３表面に衝突させることによってスパッタ粒子を基板２１０４上に堆積させることが出来る。ターゲット２１０３によって成膜処理が施される基板２１０４は、回転軸Ａを中心に任意の角度で回転可能であるステージ２１０１上に載置されている。さらに、ターゲット２１０３とステージ２１０１との間に遮蔽板２１０５が設けられており、遮蔽板２１０５は、遮蔽板用回転手段２１０６を制御装置によって適切に制御することによって、カソード２１０２又はステージ２１０１とは独立して、回転軸Ａを中心に回転する。
【００７６】
本実施例においては、多元スパッタシステム２１０７は、２つのカソード２１０７ａ、カソード２１０７ｂから構成されるが、用途に応じてより多くのカソードを含めることも可能である。図２１Ｂは、図２１Ａに記載するスパッタリング装置２１００と２つのカソード２１０７ａ、カソード２１０７ｂから構成される多元スパッタシステム２１０７を組み合わせた一実施例において、回転軸Ａを有するステージ２１０１が多元スパッタシステム２１０７側へ傾いている状態を示している。つまり、図２１Ａの状態では、カソード２１０２による斜め入射スパッタが可能であり、図２１Ｂの状態では、多元スパッタシステム２１０７による成膜が可能であり、これらを繰り返すことで、図２１Ｃに示すような、カソード２１０２により形成される斜め成長膜Ｓと多元スパッタシステム２１０７により形成される膜Ｔとの交互層からなる積層膜を形成することが可能になる。特に近年、書き込みヘッドでは多層膜による反平行構造をとるため、本発明に従ったスパッタリング装置２１００と多元スパッタシステム２１０７との組み合わせは必要不可欠である。
【００７７】
図２２は、本発明に従ったスパッタリング装置２２００と、さまざまなタイプの多元スパッタシステム２２０７、具体的には１カソードユニット２２０７ａ、３カソードユニット２２０７ｂ、４カソードユニット２２０７ｃとの組み合わせが表されている。スパッタリング装置２２００は、基板２２０４を載置するステージ２２０１と、ターゲット２２０３を支持するカソード２２０２及び遮蔽板２２０５とからなる。ターゲット２２０３は、複数のターゲット２２０３ａ、２２０３ｂ及び２２０３ｃから構成される。ステージ２２０１及びカソード２２０２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２２０１及びカソード２２０２はそれぞれ、回転軸Ａ及び回転軸Ｂを中心に基準面Ｐから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２２０１及びカソード２２０２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２２０３は、回転軸Ｂに対して平行となるように、カソード２２０２によって支持されている。回転軸Ｂを中心に任意の角度で回転可能であるカソード２２０２により支持されるターゲット２２０３は、静止中及び回転中いずれの場合においても、プラズマ中のイオンをターゲット２２０３表面に衝突させることによってスパッタ粒子を基板２２０４上に堆積させることが出来る。ターゲット２２０３によって成膜処理が施される基板２２０４は、回転軸Ａを中心に任意の角度で回転可能であるステージ２２０１上に載置されている。さらに、ターゲット２２０３とステージ２２０１との間に遮蔽板２２０５が設けられており、遮蔽板２２０５は、遮蔽板用回転手段２２０６を制御装置によって適切に制御することによって、カソード２２０２又はステージ２２０１とは独立して、回転軸Ａを中心に回転する。スパッタリング装置２２００と、多元スパッタシステム２２０７、具体的には１カソードユニット２２０７ａ、３カソードユニット２２０７ｂ、４カソードユニット２２０７ｃとの組み合わせを用いることで、使用用途を更に拡張することが出来る。
【００７８】
図２３Ａ乃至図２３Ｄは、図６Ａ及びＢに示したステージ６０１を用いた第三のスパッタリング装置を示す図である。図２３Ａ、図２３Ｃは、本発明の第三の実施例に従ったスパッタリング装置によって、斜めスパッタを開始する際の状態を表している。図２３Ａは、本発明の第三の実施例に従ったスパッタリング装置２３００の斜視図である。図２３Ｃは、本発明の第三の実施例に従ったスパッタリング装置２３００の側面図である。まず図２３Ａを用いて、スパッタリング装置２３００の構成について説明する。スパッタリング装置２３００は、基板２３０４を載置するステージ２３０１と、ターゲット２３０３を支持するカソード２３０２及び遮蔽板２３０６とからなる。ステージ２３０１及びカソード２３０２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２３０１及びカソード２３０２はそれぞれ、回転軸Ａ及び回転軸Ｂを中心に基準面Ｐから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２３０１及びカソード２３０２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２３０３は、回転軸Ｂに対して平行となるように、カソード２３０２によって支持されている。回転軸Ｂを中心に任意の角度で回転可能であるカソード２３０２により支持されるターゲット２３０３は、静止中及び回転中いずれの場合においても、プラズマ中のイオンをターゲット２３０３表面に衝突させることによってスパッタ粒子２３０５を基板２３０４上に堆積させることが出来る。ターゲット２３０３によって成膜処理が施される基板２３０４は、ステージ２３０１の基板載置台２３０８上に載置されている。さらに、ターゲット２３０３とステージ２３０１との間に遮蔽板２３０６が設けられており、遮蔽板２３０６は、回転軸Ａを中心に基準面Ｐから任意の角度で回転可能に構成されており、堆積される膜の膜厚分布の微調整やスパッタ粒子２３０５の入射角の選択性を高める機能を果たす。遮蔽板２３０６は、遮蔽板用回転手段２３０７を制御装置によって適切に制御することによって、カソード２３０２又はステージ２３０１とは独立して、回転軸Ａを中心に回転する。
【００７９】
本実施例においては、複数のターゲット２３０３ａ、２３０３ｂ及び２３０３ｃが存在しており、使用用途に応じて適宜ターゲット２３０３ａ、２３０３ｂ及び２３０３ｃを使い分け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２３０３ａ、２３０３ｂ及び２３０３ｃは、回転軸Ｂに対して平行となるように、カソード２３０２によって支持されている。回転軸Ｂを中心に回転可能であるターゲット２３０３ａ、２３０３ｂ及び２３０３ｃは、プラズマ中のイオンをターゲット２３０３表面に衝突させることによってスパッタ粒子２３０５を基板２３０４に堆積させる。
【００８０】
図２３Ｃは、ステージ２３０１の回転開始時の、ステージ２３０１及びカソード２３０２の状態を示している。ステージ２３０１が回転軸Ａを中心に基準面Ｐから左側方向に角度ξ１０だけ傾いた位置からスパッタ成膜工程を開始し、ステージ２３０１は角速度ω１にて回転を開始する。カソード２３０２については、その中心線ｅ２と基準面Ｐとは重なり合っており、基準面Ｐから傾けられてはいない。本実施例においては、カソード２３０２は、スパッタ開始時からスパッタ終了時までの間、回転しないように構成しており、その中心線ｅ２と基準面Ｐとが乖離することはない。図２３Ｃにおいて、ターゲット２３０３の端部ｔ１と遮蔽板２３０６の端部ｓ１とを結ぶ直線ｅｅ１と基板面法線ｃｃとのなす角度がスパッタ粒子２３０５の基板２３０４への入射角ηであり、このときの遮蔽板２３０６の端部ｓ１とステージ２３０１の回転軸Ａとを結ぶ直線の基準面Ｐからの振れ角がσ０である。ステージ２３０１の基板載置台２３０８は、回転軸Ａに垂直であり且つ基板２３０４の中心を通過する回転軸Cを有し、回転軸Cを中心として基板載置台２３０８上に載置されている基板２３０４を回転させることが可能である。基板載置台２３０８の回転は、制御装置により適切に制御されている。スパッタ成膜工程を開始し、ステージ２３０１が角速度ω１で時計回りに回転し、遮蔽板２３０６がω３で反時計回りに回転するように構成した。なお、上記実施例においては、カソード２３０２を回転させていないが、ステージ２３０１及び遮蔽板２３０６の回転とともに適宜回転させることも可能である。
【００８１】
図２３Ｂ及び図２３Ｄは、ステージ２３０１が回転移動し、ξ１０＝０となったところつまり、ステージ２３０１の中心線ｅ１が基準面Ｐと一致した状態を表している。図２３Ｂは、ステージ２３０１の中心線ｅ１が基準面Ｐと一致した状態での、スパッタリング装置２３００の斜視図を表し、図２３Ｄは、その状態での側面図を表している。ステージ２３０１の中心線ｅ１が基準面Ｐと一致するに至った時点で、ステージ２３０１の基板載置台２３０８は回転軸Cを中心として１８０度回転し、これによって基板２３０４を１８０度回転させる。ステージ２３０１の中心線ｅ１が基準面Ｐと一致するに至った時点で、遮蔽板２３０６が、基板載置台２３０８上に載置された基板２３０４を、ターゲット２３０３から放出されるスパッタ粒子２３０５から完全に遮断するように、ステージ２３０１及び遮蔽板２３０６の角速度ω１及びω３を適切に設定することが望ましく、その場合、基板２３０４の回転は、スパッタ粒子２３０５から完全に遮断されて行われることとなり、薄膜の一軸磁気異方性を高めることが可能となる。基板２３０４を１８０度回転させた後、上述した方向とは反対回転方向、即ち、ステージ２３０１は反時計回りに角速度ω１で、遮蔽板２３０６は時計回りに角速度ω３で回転を開始し、同時並行的にスパッタリングを行いながら図２３Ａ、図２３Ｃの状態へと戻ってゆく。この方法により、更に動作範囲を狭めた斜め入射スパッタが可能になる。
【００８２】
上述の実施例は、本発明の範囲を限定するものではなく、本実施例の教示ないし示唆に基づいて、本発明請求の範囲の主題内容を実現すべく、上述の諸実施例を適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００８３】
４０１  ステージ
４０２  カソード
４０３  ターゲット
４０４  基板
４０５  スパッタ粒子
Ａ      回転軸A
Ｂ      回転軸B
【図１】
2010095799.tif 000003
【図２】
2010095799.tif 000004
【図３】
2010095799.tif 000005
【図４Ａ】
2010095799.tif 000006
【図４Ｂ】
2010095799.tif 000007
【図５Ａ】
2010095799.tif 000008
【図５Ｂ】
2010095799.tif 000009
【図６Ａ】
2010095799.tif 000010
【図６Ｂ】
2010095799.tif 000011
【図７Ａ】
2010095799.tif 000012
【図７Ｂ】
2010095799.tif 000013
【図７Ｃ】
2010095799.tif 000014
【図８Ａ】
2010095799.tif 000015
【図８Ｂ】
2010095799.tif 000016
【図８Ｃ】
2010095799.tif 000017
【図９Ａ】
2010095799.tif 000018
【図９Ｂ】
2010095799.tif 000019
【図９Ｃ】
2010095799.tif 000020
【図１０】
2010095799.tif 000021
【図１１Ａ】
2010095799.tif 000022
【図１１Ｂ】
2010095799.tif 000023
【図１１Ｃ】
2010095799.tif 000024
【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
2010095799.tif 000026
【図１２Ｃ】
2010095799.tif 000027
【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
2010095799.tif 000029
【図１４Ａ】
2010095799.tif 000030
【図１４Ｂ】
2010095799.tif 000031
【図１５Ａ】
2010095799.tif 000032
【図１５Ｂ】
2010095799.tif 000033
【図１５Ｃ】
2010095799.tif 000034
【図１５Ｄ】
2010095799.tif 000035
【図１６Ａ】
2010095799.tif 000036
【図１６Ｂ】
2010095799.tif 000037
【図１６Ｃ】
2010095799.tif 000038
【図１７Ａ】
2010095799.tif 000039
【図１７Ｂ】
2010095799.tif 000040
【図１７Ｃ】
2010095799.tif 000041
【図１８Ａ】
2010095799.tif 000042
【図１８Ｂ】
2010095799.tif 000043
【図１８Ｃ】
2010095799.tif 000044
【図１９Ａ】
2010095799.tif 000045
【図１９Ｂ】
2010095799.tif 000046
【図１９Ｃ】
2010095799.tif 000047
【図２０Ａ】
2010095799.tif 000048
【図２０Ｂ】
2010095799.tif 000049
【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
2010095799.tif 000051
【図２１Ｃ】
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【図２２】
2010095799.tif 000053
【図２３Ａ】
2010095799.tif 000054
【図２３Ｂ】
2010095799.tif 000055
【図２３Ｃ】
2010095799.tif 000056
【図２３Ｄ】
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