(57)【要約】【課題】真空容器内に設けた複数個の基板上に、マグネトロンスパッタリング技術により、均一な膜厚で異方性の磁気薄膜を形成する。【解決手段】基板ホルダの開口部にそれぞれ搭載した基板と、磁性材料を含むターゲットとを真空容器内に配置し、上記ターゲットをスパッタリングして上記基板上に磁気薄膜を形成する装置において、上記基板ホルダ１０はその回転軸を中心とした同心円上に基板２を搭載する複数の開口部１０Ａと、該各開口部１０Ａの両側に配置した一対の磁石１１Ａ、１１Ｂとを備え、上記基板ホルダ１０の上記同心円に対応した位置に複数のターゲット１２を配置した。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板ホルダの開口部に搭載した基板と、磁性材料を含むターゲットとを真空容器内に配置し、上記ターゲットをスパッタリングして上記基板上に磁性薄膜を形成する装置において、
上記基板ホルダはその回転軸を中心とした同心円上に基板を搭載する複数の開口部と、該各開口部の両側に配置したー対の磁石とを備え、上記基板ホルダの上記同心円に対応した位置に複数のタ−ゲットを配置したことを特徴とする磁性薄膜の形成装置。
【請求項２】
上記複数のターゲットには、それぞれシャッタを備えたことを特徴とする請求項１記載の磁性薄膜の形成装置。
【請求項３】
上記基板ホルダの開口部に搭載する上記基板と接触するフィン付の冷却部材を備えたことを特徴とする請求項１記載の磁性薄膜の形成装置。
【請求項４】
上記基板ホルダに搭載された基板は、上記開口部の両側に配置された一対の磁石の対向面内に搭載されることを特徴とする請求項１記載の磁性薄膜の形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空容器内に設けた複数の基板上に、マグネトロンスパッタリング技術により均一な膜厚で異方性の磁性薄膜を形成する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基板上に磁性薄膜を形成する方法として、マグネトロンスパッタリング技術が用いられている。図９は、従来の磁性薄膜の形成装置に用いられる基板ホルダの断面図および平面図であり、特に、図９（Ａ）は図９（Ｂ）のＡ−Ａ断面を示す図であり、図９（Ｂ）は基板ホルダを示す平面図である。図において、１は基板ホルダであり、この基板ホルダ１はステンレスなどの材料で作られ、基板２を嵌め込むための、例えば８個の開口部１Ａが同心円上に形成されている。なお、この開口部１Ａの内側に基板２を位置決めするための凸部（図示せず）が形成されている。
【０００３】
また、図１０は従来の他の基板ホルダを示し、特に、図１０（Ａ）は図１０（Ｂ）のＢ−Ｂ断面を示す図であり、図１０（Ｂ）は基板ホルダの平面図である。この基板ホルダ１の構成は、中心部に設けた開口部１Ａに基板２を耐熱テープ３を用いて固着し、この開口部１Ａの両側に一対の磁石４Ａおよび４Ｂを配置したものである。なお、５は支持板であり、６はネジである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の磁性薄膜の形成装置の構造、特に、図９に示す基板ホルダを用いた磁性薄膜の形成装置は、基板を基板ホルダの回転軸を中心とした同心円上に配置することができるため、１バッチ処理で複数枚の基板上に磁性薄膜を形成することができるが、スパッタリング処理中に、基板に磁界を印加できないため、異方性の均一な磁性薄膜を形成することができないという課題があった。一方、図１０に示す基板ホルダを用いた磁性薄膜の形成装置は、基板を中心部に配置するため、１バッチ処理で１枚の基板にしか処理できないうえ、一対の磁石による磁界の磁力の中心線が基板の裏側（約２ｍｍ）にできるため、磁性薄膜の膜厚にばらつきが生じ、均一な異方性の磁性薄膜を形成することができないという課題があった。
【０００５】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたもので、１バッチ処理で、複数枚の基板上に、均一な膜厚で異方性の磁性薄膜を形成することができる磁性薄膜の形成装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明の磁性薄膜の形成装置は、上記基板ホルダはその回転軸を中心とした同心円上に基板を搭載する複数の開口部と、該各開口部の両側に配置したー対の磁石とを備え、上記基板ホルダの上記同心円に対応した位置に複数のタ−ゲットを配置したことを特徴とするものである。
【０００７】
ここで、上記複数のターゲットには、それぞれシャッタを備えることが好ましい。また、上記基板ホルダの開口部に搭載する上記基板と接触するフィン付の冷却部材を備えることが好ましく、さらに、上記基板ホルダに搭載された基板は、上記開口部の両側に配置された一対の磁石の対向面内に搭載されることが好ましい。
【０００８】
本発明においては、基板を基板ホルダの回転軸を中心とした同心円上に配置するので、基板ホルダに複数個の基板を搭載できる。そして、上記基板ホルダの上記同心円に対応した位置に複数のタ−ゲットを配置することで、スピンバルブ膜などの多層の磁性膜を１バッチ処理で複数個の基板に着膜できる。また、この各基板の両側にー対の磁石を配置することにより、この一対の磁石による磁界の磁力の中心線が基板の略表面に形成できるため、均一な異方性の磁性薄膜を形成することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図１乃至図８を参照して説明する。本実施形態の磁性薄膜の形成装置としては、マグネトロンスパッタリングにより、基板に異方性の磁性薄膜を形成するスパッタリング装置の場合を示している。
【００１０】
図１は本発明に係る磁性薄膜の形成装置を示す概略構成図、図２は図１の基板ホルダを示す図であり、特に、図２（Ａ）は図２（Ｂ）のＣ−Ｃ断面を示す図、図２（Ｂ）は基板ホルダを示す平面図である。これらの図において、１０は基板ホルダであり、この基板ホルダ１０は非磁性体の材料で作成されている。その詳細な構成は、図２に示すように、回転軸を中心とした同心円上に基板２を搭載する３個の開口部１０Ａと、この各開口部１０Ａの両側に配置した一対の磁石１１Ａおよび１１Ｂから構成され、基板ホルダ１０は回転可能に軸支されている。１２はターゲットであり、このターゲット１２は、上記基板２に対向する位置に配置され、下側にマグネトロンスパッタリングの励磁源１３が装着されている。
【００１１】
なお、この実施形態では、基板２、開口部１０Ａおよびターゲット１２は、それぞれ３個ずつ設けられており、それぞれが１２０°ずつ離間して配置されている。また、上記基板ホルダ１０の各開口部１０Ａの内側には、基板２を位置決めするための位置決め凸部が形成されている。また、上記基板ホルダ１０の基板２、一対の磁石１１Ａおよび１１Ｂ、ターゲット１２を平面に投影した場合の位置関係を図４に示す。図示するように基板が搭載される同心円上の位置に対応して、複数のターゲットが配置されている。また、上記一対の磁石１１Ａおよび１１ＢはＳｍ−Ｃｏ系磁石、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石などが用いられる。
【００１２】
次に、上記構成の装置により異方性の磁性薄膜を形成する動作について説明する。まず、基板ホルダ１０は図示せぬ回転駆動機構により連続的に回転する。このため、各開口部１０Ａに搭載された基板２は、図３に示すように各ターゲット１２の真上を通過する。そして、真空排気後にＡｒガスを導入し、マグネトロンスパッタリングの励磁源１３の励磁により上述したスパッタリング処理工程を行うと、このターゲット１２の表面がスパッタされて、そのスパッタ粒子が飛び出し、基板２の表面に堆積、着膜する。このとき、基板ホルダの上記同心円に対応した位置に複数の異種材料のタ−ゲットを配置することで、スピンバルブ膜などの多層の磁性膜を１バッチ処理で複数個の基板２に着膜できる。この基板２はその両側に配置した一対の磁石１１Ａ，１１Ｂの対向面内に搭載されているため、磁力の中心線が基板２の略表面に集まるので、スパッタされた磁性材料の持つ結晶磁気異方性が生じ、均一な膜厚で異方性の磁気薄膜を形成することができる。
【００１３】
なお、このマグネトロンスパッタリングの励磁源１３によって形成される磁界により、ターゲット１２の表面近傍にプラズマを閉じ込めることができる。このため、この領域におけるアルゴン（Ａｒ）ガスイオンの衝突する機会が増加して、スパッタリング効率を上げることができる。
【００１４】
図４はシャッタの閉鎖状態と開放状態を示す図である。図において、１４はシャッタであり、このシャッタ１４は上記各ターゲット１２の上方に所定の間隔を設けて、開閉可能に設けられる。なお、この実施形態では、シャッタ１４が３個設けられており、それぞれが各ターゲット１２に対応して、１２０°ずつ離間して配置されている。この実施形態の場合は、それぞれ異なった磁性材料のターゲット１２を配置することができる。この場合、所望の磁性材料のターゲット１２の上方に設けられているシャッタ１４を開放し、その他のシャッタ１４を閉鎖することにより、所望の磁性材料のターゲット１２のみがスパッタリングされる。そして、シャッタ１４の開閉のタイミングを各ターゲット１２について制御することで、基板２上に異なった磁性材料による、異方性の磁性薄膜を多層に形成することができる。
【００１５】
図５は、基板ホルダの他の実施形態を示す平面図である。図において、１５はフィン付の冷却部材であり、このフィン付の冷却部材１５は基板ホルダ１０の各開口部１０Ａに搭載した基板２の裏面（磁性薄膜が形成する面とは反対側の面）に接触した状態で固定される。なお、図６は図５のＥ−Ｅ断面を示す図であり、図７は図５のフィン付の冷却部材を示す斜視図である。この実施形態の基板ホルダ１０は、基板２、開口部１０Ａ、一対の磁石１１Ａおよび１１Ｂおよびフィン付の冷却部材１５で構成され、基板２、開口部１０Ａ、およびフィン付の冷却部材１５は、それぞれ３個ずつ設けられており、それぞれが１２０°ずつ離間して配置されている。
【００１６】
上記構成の基板ホルダ１０は、スパッタリング処理中に、基板２に発生した熱をフィン付の冷却部材１５によって逃がすことができるため、基板２に形成されたＣｏＺｒＮｂなどの非晶質の磁性材料による磁性薄膜は結晶化せずに着膜することができる。
【００１７】
また、上記実施形態では、基板ホルダの同心円上に３個の基板を搭載し、対向した位置にタ−ゲット、シャッタを設けた場合について説明したが、これに限定せず、同心円上に複数個の基板を搭載し、対向した位置にタ−ゲット、シャッタを設けることにより、同様に処理することができることはもちろんである。
また、上記実施形態では、一対の磁石１１Ａおよび１１Ｂは細長い磁石を用いたが、この細長い磁石は比較的高価であり、割れやすいため、例えば、図８に示すように分割した磁石１６を例えば２〜３個用いることにより、低価格にすることができる。さらに、これに限定せず、４個以上用いてもよいことはもちろんである。
【００１８】
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成したので、複数個の基板に均一な膜厚で異方性の磁性薄膜を形成することができる。更に、異なった磁性材料の異方性の磁性薄膜を多層に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る磁性薄膜の形成装置のー実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の基板ホルダを示す断面図および平面図である。
【図３】図１の基板ホルダの基板とターゲットとの垂直方向の位置関係を示す図である。
【図４】シャッタの閉鎖状態と開放状態を示す図である。
【図５】基板ホルダの他の実施形態を示す平面図である。
【図６】図５のＥ−Ｅ断面を示す図である。
【図７】図５のフィン付の冷却部材を示す斜視図である。
【図８】図２等の磁石を分割した例を示す平面図である。
【図９】従来の基板ホルダを示す断面図および平面図である。
【図１０】従来の他の基板ホルダを示す断面図および平面図である。
【符号の説明】
１０　　　基板ホルダ
１０Ａ　　　開口部
１１Ａ，１１Ｂ　　　磁石
１２　　　ターゲット
１３　　　マグネトロンスパッタリングの励磁源
１４　　　シャッタ
１５　　　フィン付の冷却部材
１６　　　分割した磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004091845.tif 000008
【図７】
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【図８】
2004091845.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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