JPH11189874A

JPH11189874A - 薄膜形成方法および装置

Info

Publication number: JPH11189874A
Application number: JP9357845A
Authority: JP
Inventors: Junichi Sato; 順一佐藤
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1997-12-25
Publication date: 1999-07-13
Also published as: US6379747B1

Abstract

(57)【要約】【課題】精度よく膜厚を制御することを可能にする。【解決手段】薄膜形成装置１０では、成膜時、ターゲ
ット１７Ａと基板１５との間の間に設けられたシャッタ
部材３０を複数回回転させ、ターゲット１７Ａと基板１
５との間をシャッタ部材３０の開口部３０ａが複数回横
切るようにして、ターゲット１７Ａから基板１５への薄
膜形成物質の入射を複数回断続的に行うことにより、基
板１５に対して所定の膜厚の薄膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜形成物質供給
源から放出される薄膜形成物質を、薄膜を形成しようと
する薄膜形成対象物に入射、堆積させて、薄膜形成対象
物に対して薄膜を形成する薄膜形成方法および装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体等の製造工程における薄膜の形成
方法の一つとして、スパッタリング法や真空蒸着法等の
物理的手段によって薄膜を形成する方法であるＰＶＤ
（ｐｈｙｓｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ）が知られている。このＰＶＤのうちのスパッタリン
グ法は、真空中に放電用ガスを導入し、一対の電極間で
グロー放電を発生させてプラズマを発生させ、陰極上に
置いた薄膜形成物質供給源であるターゲットをプラズマ
中のイオンによってはじき出し、陽極上に置いた基板
（ウェハ）上に膜を堆積させる方法である。以下、この
スパッタリング法を用いる薄膜形成装置の場合を例にと
って、ＰＶＤにおける従来の膜厚の制御の方法について
説明する。

【０００３】従来、スパッタリング法を用いる薄膜形成
装置における膜厚の制御の方法としては、主に、以下の
３つの方法があった。第１の方法は、例えば特開平６−
３４９６６２号公報に示されるように、基板とターゲッ
トを相対的に回転させる方法である。この方法では、例
えば、ターゲットは固定され、基板を保持する基板ホル
ダが回転される。

【０００４】第２の方法は、基板とターゲットとの間に
シャッタを設け、基板に対してシャッタを一度だけ開口
させ、その開口時間で膜厚を制御する方法である。第３
の方法は、基板とターゲットを固定し、成膜時間を管理
することで膜厚を制御する方法である。

【０００５】ここで、図６を参照して、上記第２の方法
で膜厚を制御する場合の薄膜形成装置の構成の一例につ
いて説明する。この薄膜形成装置１１０は、チャンバ１
１１と、このチャンバ１１１内における下端部近傍に設
けられ、陽極を兼ねた基板ホルダ１１２と、チャンバ１
１１内における上端部近傍に設けられたターゲット支持
板１１３と、基板ホルダ１１２とターゲット支持板１１
３との間に設けられたシャッタ部材１１４とを備えてい
る。基板ホルダ１１２には、複数枚の基板１１５が取り
付け可能になっている。また、ターゲット支持板１１３
には、陰極を兼ねた２つのターゲットホルダ１１６Ａ，
１１６Ｂが固定され、これらのターゲットホルダ１１６
Ａ，１１６Ｂに、それぞれターゲット１１７Ａ，１１７
Ｂを取り付け可能になっている。シャッタ部材１１４に
は、一つの円形の開口部１１４ａが形成されている。こ
の開口部１１４ａの径は、基板１１５の径よりも大きく
なっている。また、シャッタ部材１１４は、回転可能と
なっており、開口部１１４ａをターゲット１１７Ａ，１
１７Ｂの一方に選択的に対向させることができるように
なっている。

【０００６】基板ホルダ１１２には、チャンバ１１１外
に設けられたモータ１１８の駆動軸が連結され、このモ
ータ１１８によって基板ホルダ１１２を回転させること
ができるようになっている。基板ホルダ１１２の近傍に
は、冷却水通路１１９が設けられ、この冷却水通路１１
９に冷却水を通すことにより、基板ホルダ１１２を冷却
することができるようになっている。

【０００７】また、ターゲットホルダ１１６Ａ，１１６
Ｂの近傍には、冷却水通路１２１Ａ，１２１Ｂが設けら
れ、これらの冷却水通路１２１Ａ，１２１Ｂに冷却水を
通すことにより、ターゲットホルダ１１６Ａ，１１６Ｂ
を冷却することができるようになっている。更に、ター
ゲットホルダ１１６Ａ，１１６Ｂには、それぞれ電源供
給用のケーブル１２２Ａ，１２２Ｂの一端が接続されて
いる。ケーブル１２２Ａ，１２２Ｂの他端は、それぞ
れ、スイッチ１２３の異なる固定接点に接続されてい
る。スイッチ１２３の可動接点は、電源１２４に接続さ
れている。

【０００８】また、チャンバ１１１には、排気用配管１
２５の一端部が、チャンバ１１１内に連通するように接
続され、この排気用配管１２５の他端部には、真空ポン
プ１２６が接続されている。排気用配管１２５の途中に
は、バルブ１２７が設けられている。更に、チャンバ１
１１には、放電用ガス用配管１２８の一端部が、チャン
バ１１１内に連通するように接続されている。

【０００９】次に、図６に示した薄膜形成装置１１０を
用いた薄膜形成の手順について説明する。この薄膜形成
の手順では、まず、バルブ１２７を開けて、真空ポンプ
１２６を動作させることにより、チャンバ１１１内を真
空にする。次に、放電用ガス用配管１２８を介して、チ
ャンバ１１１内に、Ａｒ等の放電用ガスを導入する。次
に、スイッチ１２３を介して、ターゲットホルダ１１６
Ａ，１１６Ｂの一方に、選択的に、電源１２４より電力
を供給して、チャンバ１１１内においてグロー放電を発
生させて、プラズマを発生させる。ここでは、ターゲッ
ト１１７Ａを構成する物質を基板１１５上に堆積するも
のとして、ターゲットホルダ１１６Ａに電力を供給する
ものとする。この時点では、シャッタ部材１１４の開口
部１１４ａは、ターゲット１１７Ａ，１１７Ｂのいずれ
にも対向しない位置に配置されている。また、基板ホル
ダ１１２をモータ１１８によって回転させる。次に、シ
ャッタ部材１１４の開口部１１４ａを、ターゲット１１
７Ａに対向する位置に配置する。ターゲット１１７Ａを
構成する物質は、プラズマ中のイオンによってはじき出
され、シャッタ部材１１４の開口部１１４ａを通過し
て、基板ホルダ１１２側に向かう。基板ホルダ１１２は
回転しているので、基板ホルダ１１２上の各基板１１５
には、それぞれ、シャッタ部材１１４の開口部１１４ａ
に対向したときに、ターゲット１１７Ａを構成する物質
が堆積され、薄膜が形成される。そして、基板ホルダ１
１２が１回転、もしくは数回転した後、一定時間が過ぎ
たときにシャッタ部材１１４の開口部１１４ａは回転さ
れ、ターゲット１１７Ａに対向しない位置に配置され
る。このことにより、全ての基板１１５における成膜が
終了する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】近年、薄膜磁気ヘッド
として、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗）効果を利用したＧＭＲ
ヘッドの開発が盛んに行われている。このＧＭＲヘッド
におけるＧＭＲ膜を形成する際には、上述のスパッタリ
ング法等の薄膜形成方法が用いられる。ＧＭＲ膜は複数
の層からなり、各層はそれぞれ数ｎｍ程度の膜厚に形成
される。従って、ＧＭＲ膜を形成する際には、精度の高
い膜厚の制御が要求される。

【００１１】ところで、スパッタリング法等を用いてＧ
ＭＲ膜における磁性層を形成する際には、磁場を印加し
ながら成膜することが行われている。磁場を印加する方
法としては、例えば、図７に示したように、基板ホルダ
上における基板１３１の両側に磁石１３２，１３３を配
置する方法がある。この場合、磁石１３２，１３３は、
対向する面側が互いに異なる磁極となるように配置す
る。

【００１２】ところが、このように、磁場を印加しなが
ら成膜する場合には、従来の膜厚制御の第１の方法また
は第２の方法において基板を回転させるようにすると、
基板ホルダ上の基板１３１と共に磁石１３２，１３３も
回転して、チャンバ内で磁場が変化し、その結果、放電
が不安定になり、膜厚制御の精度が低下するという問題
点があった。

【００１３】また、従来の膜厚制御の第２の方法では、
基板に対してシャッタを一度だけ開口させて、一度の成
膜によって所望の膜厚の薄膜を形成するため、種々の膜
厚の薄膜を、精度よく形成することが困難であり、特
に、数百ｐｍ〜数十ｎｍ（数オングストローム〜数百オ
ングストローム）の膜厚に対する精度のよい膜厚制御が
困難であるという問題点があった。

【００１４】また、従来、前述の膜厚制御の第２の方法
を用いる場合において、シャッタの開口部は、基板の径
よりも大きな円形に形成されていた。そのため、基板上
の膜厚分布が不均一になるという問題点があった。この
ことを図８を参照して説明する。図８は、基板１３１に
対してシャッタの開口部１３５が矢印方向に通過する様
子を示している。なお、図８では、基板１３１が固定さ
れ、開口部１３５が移動するように描いているが、基板
１３１と開口部１３５とが相対的に移動すればよいの
で、基板１３１が固定され、開口部１３５が移動しても
良いし、その逆でもよい。図８に示したように、基板１
３１に対してシャッタの開口部１３５が通過する場合、
基板１３１において、開口部１３５の進行方向に直交す
る方向における中央側ほど、開口部１３５と対向する時
間が長くなる。従って、中央側ほど膜厚が大きくなって
しまう。

【００１５】このような膜厚分布の不均一を緩和するた
めに、開口部１３５の径を、基板の径に対して十分大き
くすることが考えられる。しかしながら、そうすると、
基板１３１に対して開口部１３５が通過する際における
成膜量が大きくなるため、膜厚制御がより難しくなると
いう問題点がある。

【００１６】また、従来の膜厚制御の第３の方法でも、
第２の方法と同様に、一度の成膜によって所望の膜厚の
薄膜を形成するため、種々の膜厚の薄膜を、精度よく形
成することが困難である。

【００１７】これらの問題点に対処するために、ターゲ
ットに与える電力や、ターゲットと基板間の距離や、放
電用ガスの圧力等、成膜速度を左右する成膜条件を変え
ることで、膜厚を制御することも考えられる。しかしな
がら、このような成膜条件を変えると、例えば、磁性膜
を形成する場合には、ターゲットに与える電力に応じ
て、磁性膜の磁気特性が変化してしまう等、薄膜の特性
が変化してしまう場合があるという問題点がある。

【００１８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、精度よく膜厚を制御することを可能
にした薄膜形成方法および装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の薄膜形成方法
は、薄膜形成物質供給源から放出される薄膜形成物質
を、薄膜を形成しようとする薄膜形成対象物に入射、堆
積させて、薄膜形成対象物に対して薄膜を形成する薄膜
形成方法であって、薄膜形成物質供給源と薄膜形成対象
物との間に、薄膜形成物質供給源から薄膜形成対象物へ
の薄膜形成物質の入射の遮断と許容との選択が可能な遮
断手段を設け、この遮断手段を制御して、薄膜形成物質
供給源から薄膜形成対象物への薄膜形成物質の入射を複
数回断続的に行うことにより、薄膜形成対象物に対して
所定の膜厚の薄膜を形成するものである。

【００２０】本発明の薄膜形成方法では、好ましくは、
遮断手段を、薄膜形成物質供給源から薄膜形成対象物へ
の薄膜形成物質の入射を遮断する遮断部と、その幅が、
幅方向についての薄膜形成対象物の長さよりも小さいス
リット状に形成され、薄膜形成物質供給源から薄膜形成
対象物への薄膜形成物質の入射を許容する開口部とを有
するものとし、この遮断手段における開口部を移動させ
ることにより、薄膜形成物質供給源から薄膜形成対象物
への薄膜形成物質の入射を複数回断続的に行うようにす
る。開口部の移動は、開口部が回転するように行っても
よいし、往復動するように行ってもよい。

【００２１】また、本発明の薄膜形成方法は、薄膜形成
対象物を固定し、薄膜形成対象物の近傍に磁場を印加し
ながら薄膜を形成することを含む。

【００２２】本発明の薄膜形成装置は、薄膜形成物質供
給源から放出される薄膜形成物質を、薄膜を形成しよう
とする薄膜形成対象物に入射、堆積させて、薄膜形成対
象物に対して薄膜を形成する薄膜形成装置であって、薄
膜形成物質供給源を保持するための薄膜形成物質供給源
保持手段と、薄膜形成対象物を保持するための薄膜形成
対象物保持手段と、薄膜形成物質供給源保持手段によっ
て保持される薄膜形成物質供給源と薄膜形成対象物保持
手段によって保持される薄膜形成対象物との間に設けら
れ、薄膜形成物質供給源から薄膜形成対象物への薄膜形
成物質の入射の遮断と許容との選択が可能な遮断手段と
を備え、遮断手段が、薄膜形成物質供給源から薄膜形成
対象物への薄膜形成物質の入射を遮断する遮断部と、そ
の幅が、幅方向についての薄膜形成対象物の長さよりも
小さいスリット状に形成され、薄膜形成物質供給源から
薄膜形成対象物への薄膜形成物質の入射を許容する開口
部と、この開口部を移動させる移動手段とを有するもの
である。

【００２３】この薄膜形成装置では、遮断手段における
開口部が移動されることにより、薄膜形成物質供給源か
ら薄膜形成対象物への薄膜形成物質の入射の遮断と許容
が選択され、薄膜形成物質の入射が許容されたときに、
薄膜形成物質供給源から放出される薄膜形成物質が薄膜
形成対象物に入射し、堆積して、薄膜形成対象物に対し
て薄膜が形成される。開口部の移動は、開口部が回転す
るように行ってもよいし、往復動するように行ってもよ
い。

【００２４】また、本発明の薄膜形成装置は、薄膜形成
対象物の近傍に磁場を印加する磁場印加手段を備えてい
てもよい。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の第
１の実施の形態に係る薄膜形成装置の構成を示す一部切
欠斜視図である。本実施の形態に係る薄膜形成装置１０
は、スパッタリング法を用いて、薄膜形成物質供給源か
ら放出される薄膜形成物質を、薄膜を形成しようとする
薄膜形成対象物に入射、堆積させて、薄膜形成対象物に
対して薄膜を形成する装置である。

【００２６】この薄膜形成装置１０は、チャンバ１１
と、このチャンバ１１内における下端部近傍に設けら
れ、陽極を兼ねた基板ホルダ１２と、チャンバ１１内に
おける上端部近傍に設けられたターゲット支持板１３
と、基板ホルダ１２とターゲット支持板１３との間に設
けられたシャッタ部材３０とを備えている。なお、図１
では、基板ホルダ１２に１枚の基板１５を取り付けた状
態を示したが、基板ホルダ１２には、複数の基板１５を
取り付けることも可能になっている。また、ターゲット
支持板１３には、陰極を兼ねた２つのターゲットホルダ
１６Ａ，１６Ｂが固定され、これらのターゲットホルダ
１６Ａ，１６Ｂに、それぞれターゲット１７Ａ，１７Ｂ
を取り付け可能になっている。

【００２７】ターゲット１７Ａ，１７Ｂは、本発明にお
ける薄膜形成物質供給源に対応し、ターゲットホルダ１
６Ａ，１６Ｂは、本発明における薄膜形成物質供給源保
持手段に対応し、基板１５は、本発明における薄膜形成
対象物に対応し、基板ホルダ１２は、本発明における薄
膜形成対象物保持手段に対応する。

【００２８】シャッタ部材３０は、全体が円板状に形成
されていると共に、中心近傍の位置から外周近傍の位置
にかけて、ターゲット１７Ａ，１７Ｂから基板１５への
薄膜形成物質の入射を許容するスリット状の開口部３０
ａが形成されている。シャッタ部材３０における開口部
３０ａ以外の部分は、ターゲット１７Ａ，１７Ｂから基
板１５への薄膜形成物質の入射を遮断する遮断部３０ｂ
になっている。なお、シャッタ部材３０と基板ホルダ１
２との間の距離は、特に１００ｍｍ以下にするのが好ま
しい。これは、シャッタ部材３０と基板ホルダ１２との
間の距離が短いほど、シャッタ部材３０の開口部３０ａ
を通過して基板ホルダ１２上の基板１５へ向かう薄膜形
成物質の拡がりを抑えることができ、膜厚制御の精度を
向上させることができるからである。

【００２９】シャッタ部材３０には、チャンバ１１外に
設けられたモータ３１の駆動軸が連結され、このモータ
３１によってシャッタ部材３０を回転させることができ
るようになっている。モータ３１は、本発明における移
動手段に対応する。

【００３０】基板ホルダ１２には、チャンバ１１外に設
けられたモータ１８の駆動軸が連結され、このモータ１
８によって基板ホルダ１２を回転させることができるよ
うになっている。基板ホルダ１２の近傍には、冷却水通
路１９が設けられ、この冷却水通路１９に冷却水を通す
ことにより、基板ホルダ１２を冷却することができるよ
うになっている。

【００３１】また、ターゲットホルダ１６Ａ，１６Ｂの
近傍には、冷却水通路２１Ａ，２１Ｂが設けられ、これ
らの冷却水通路２１Ａ，２１Ｂに冷却水を通すことによ
り、ターゲットホルダ１６Ａ，１６Ｂを冷却することが
できるようになっている。更に、ターゲットホルダ１６
Ａ，１６Ｂには、それぞれ電源供給用のケーブル２２
Ａ，２２Ｂの一端が接続されている。ケーブル２２Ａ，
２２Ｂの他端は、それぞれ、スイッチ２３の異なる固定
接点に接続されている。スイッチ２３の可動接点は、電
源２４に接続されている。なお、電源２４は、ターゲッ
トホルダ１６Ａ，１６Ｂに対して、直流の負電圧を印加
するものでもよいし、高周波電圧を印加するものでもよ
い。

【００３２】また、チャンバ１１には、排気用配管２５
の一端部が、チャンバ１１内に連通するように接続さ
れ、この排気用配管２５の他端部には、真空ポンプ２６
が接続されている。排気用配管２５の途中には、バルブ
２７が設けられている。更に、チャンバ１１には、放電
用ガス用配管２８の一端部が、チャンバ１１内に連通す
るように接続されている。なお、真空ポンプ２６として
は、低真空用の真空ポンプと高真空用のポンプとを用意
し、始めに低真空用の真空ポンプを用い、ある程度の真
空度に達したら、高真空用のポンプを用いるようにして
もよい。

【００３３】図２は、シャッタ部材３０を拡大して示す
平面図である。本実施の形態において、シャッタ部材３
０の開口部３０ａは、細長の矩形状に形成されている。
この開口部３０ａの幅Ｗは、幅方向についての基板１５
の長さよりも小さくなっている。本実施の形態では、基
板１５が円形であるので、開口部３０ａの幅Ｗは基板１
５の径Ｄよりも小さくなっている。基板は、四角形の場
合もあるが、その場合には、開口部３０ａの幅Ｗは基板
の一辺の長さよりも小さくなっている。開口部３０ａの
幅Ｗは１５０ｍｍ以下が好ましく、特に、１０〜７０ｍ
ｍの範囲内が好ましい。一方、開口部３０ａの長さＬ
は、基板１５の径Ｄ、または四角形の基板の一辺よりも
大きければよい。

【００３４】次に、本実施の形態に係る薄膜形成装置１
０の動作および薄膜形成装置１０を用いた薄膜形成の手
順について説明する。なお、以下の説明は、本実施の形
態に係る薄膜形成方法の説明を兼ねている。

【００３５】基板１５に薄膜を形成する場合は、基板１
５を基板ホルダ１２に取り付け、所望の薄膜形成物質に
対応した１または２のターゲットをターゲットホルダ１
６Ａ，１６Ｂの少なくとも一方に取り付ける。次に、バ
ルブ２７を開けて、真空ポンプ２６を動作させることに
より、チャンバ１１内を真空にする。次に、放電用ガス
用配管２８を介して、チャンバ１１内に、Ａｒ等の放電
用ガスを導入する。次に、スイッチ２３を介して、ター
ゲットホルダ１６Ａ，１６Ｂの一方に、選択的に、電源
２４より電力を供給して、チャンバ１１内においてグロ
ー放電を発生させて、プラズマを発生させる。ここで
は、ターゲット１７Ａを構成する薄膜形成物質を基板１
５上に堆積するものとして、ターゲットホルダ１６Ａに
電力を供給するものとする。この場合には、予め、基板
１５を、ターゲット１７Ａに対向する位置に配置してお
く。この時点では、シャッタ部材３０は、ターゲット１
７Ａに対して遮断部３０ｂが対向する位置に配置されて
いる。

【００３６】次に、モータ３１によってシャッタ部材３
０を所定の速度で回転させて、シャッタ部材３０の開口
部３０ａを、回転するように移動させる。なお、成膜中
は、基板１５の位置は固定されている。

【００３７】ターゲット１７Ａを構成する物質は、プラ
ズマ中のイオンによってはじき出され、ターゲット１７
Ａと基板１５との間を、シャッタ部材３０の開口部３０
ａが横切る際に、この開口部３０ａを通過して、基板１
５に入射し、基板１５に堆積される。なお、ターゲット
１７Ａと基板１５との間に、シャッタ部材３０の遮断部
３０ｂが位置しているときには、ターゲット１７Ａから
基板１５への薄膜形成物質の入射が遮断される。本実施
の形態では、シャッタ部材３０を複数回回転させ、ター
ゲット１７Ａと基板１５との間をシャッタ部材３０の開
口部３０ａが複数回横切るようにして、ターゲット１７
Ａから基板１５への薄膜形成物質の入射を複数回断続的
に行うことにより、基板１５に対して所定の膜厚の薄膜
を形成する。

【００３８】基板１５に対する開口部３０ａの移動速度
は、基板１５の中心部で、１０ｍ／分以上が好ましく、
特に３０〜２００ｍ／分が好ましい。

【００３９】また、本実施の形態では、磁場を印加しな
がら成膜するようにしてもよい。この場合、磁場を印加
する方法としては、例えば、図２に示したように、基板
ホルダ１２上における基板１５の両側に磁石３２，３３
を配置する方法がある。この場合、磁石３２，３３は、
対向する面側が互いに異なる磁極となるように配置す
る。磁石３２，３３は、本発明における磁場印加手段に
対応する。

【００４０】このように、本実施の形態では、基板１５
およびターゲット１７Ａを固定し、基板１５とターゲッ
ト１７Ａの間において、シャッタ部材３０を複数回回転
させ、ターゲット１７Ａと基板１５との間をシャッタ部
材３０の開口部３０ａが複数回横切るようにすることに
よって、ターゲット１７Ａから基板１５への薄膜形成物
質の入射を複数回断続的に行う。それによって、基板１
５に薄膜形成物質が断続的に堆積され、所定の膜厚の薄
膜が形成できる。従って、本実施の形態によれば、ター
ゲット１７Ａから基板１５への薄膜形成物質の入射回
数、すなわち、基板１５における薄膜形成物質の堆積回
数を制御することにより、種々の膜厚の薄膜を形成する
ことが可能となる。また、本実施の形態では、複数回の
薄膜形成物質の堆積によって所望の膜厚の薄膜を形成す
るため、１回当たりの堆積によって生じる堆積量の誤差
が複数回の堆積によって相殺されやすくなり、最終的に
得られる膜厚に生じる誤差を、一度の成膜によって所望
の膜厚の薄膜を形成する場合に比べて小さくすることが
できる。従って、本実施の形態によれば、種々の膜厚の
薄膜を、精度よく形成することが可能となる。なお、１
回当たりの薄膜形成物質の堆積量は、開口部３０ａの形
状，大きさや、開口部３０ａの移動速度等を変えること
によって、適宜に設定される。

【００４１】また、本実施の形態によれば、シャッタ部
材３０の開口部３０ａの形状を、基板１５の径よりも小
さい幅のスリット状としたので、ターゲット１７Ａと基
板１５との間を開口部３０ａが横切る際に、開口部３０
ａと対向する時間が、基板１５上で均等になり、基板１
５上の膜厚分布を均一化することができる。

【００４２】また、本実施の形態によれば、開口部３０
ａの形状，大きさ、移動速度、回転回数等によって、膜
厚の制御が可能となるので、ターゲットに与える電力
や、ターゲットと基板間の距離や、放電用ガスの圧力
等、成膜速度を左右する成膜条件を変えて膜厚を制御す
る必要がなくなる。これにより、例えば、磁性膜を形成
する場合にターゲットに与える電力に応じて磁性膜の磁
気特性が変化する等、薄膜の特性が変化することを防止
することができる。

【００４３】また、本実施の形態では、成膜中は、基板
１５が固定されているので、磁場を印加しながら成膜す
る場合でも、チャンバ１１内で磁場が変化することがな
く、放電が不安定になって膜厚制御の精度が低下するこ
とを防止でき、その結果、膜厚制御の精度を向上させる
ことができる。

【００４４】ここで、図３を参照して、図６に示した薄
膜形成装置１１０によって薄膜を形成した場合（以下、
比較例の場合と言う。）と、図１に示した本実施の形態
に係る薄膜形成装置１０によって薄膜を形成した場合
（以下、本実施の形態の場合と言う。）とで、膜厚の安
定性を比較した結果について説明する。

【００４５】ここでは、成膜条件を以下のようにした。
すなわち、比較例の場合と本実施の形態の場合、共に、
形成する薄膜（薄膜形成物質）はＮｉＦｅ（パーマロ
イ）であり、ターゲットの単位面積当たりの投入電力
は、３Ｗ／ｃｍ²であり、放電用ガスはＡｒで、圧力は
１．５×１０^-1Ｐａである。また、比較例の場合は、基
板１１５を１回だけ回転させて成膜を行った。基板１１
５の移動速度は、基板１１５の中心部で、２５ｍ／分で
あり、シャッタ部材１１４の開口部１１４ａの径は２０
０ｍｍである。本実施の形態の場合は、基板１５を固定
し、シャッタ部材３０を４回回転させ、基板１５におけ
る薄膜形成物質の堆積を断続的に４回行って成膜を行っ
た。シャッタ部材３０の開口部３０ａの移動速度は、基
板１５の中心部で、４０ｍ／分であり、シャッタ部材３
０の開口部３０ａの幅（Ｗ）は５０ｍｍである。

【００４６】また、比較例の場合と本実施の形態の場
合、共に、成膜は６１回以上行ったが、図３には、その
うち、１＋４ｎ（ｎは０〜１５の整数）回目の成膜で得
られた膜厚を示している。なお、図中、□は比較例の場
合を表し、○は本実施の形態の場合を表している。比較
例の場合の膜厚の平均値と本実施の形態の場合の膜厚の
平均値は略等しくなっている。図３に示したデータに基
づく３σ（σは標準偏差）は、従来の場合で０．０９ｎ
ｍ、本実施の形態の場合で０．０６ｎｍとなった。この
結果から、比較例の場合に比べて、本実施の形態の場合
の方が膜厚の安定性が優れていることが分かる。

【００４７】図４は、本発明の第２の実施の形態に係る
薄膜形成装置の概略の構成を示す断面図、図５は、図４
におけるシャッタ部材の形状を示す平面図である。本実
施の形態に係る薄膜形成装置５０は、シャッタ部材の開
口部を、往復動するように移動させるようにした例であ
る。

【００４８】本実施の形態に係る薄膜形成装置５０は、
チャンバ５１と、このチャンバ５１内における下端部近
傍に設けられ、陽極を兼ねた基板ホルダ５２と、チャン
バ５１内における上端部近傍に設けられ、陰極を兼ねた
ターゲットホルダ５６と、基板ホルダ５２とターゲット
ホルダ５６との間に設けられたシャッタ部材７０とを備
えている。基板ホルダ５２には、基板５５を取り付け可
能となっている。ターゲットホルダ５６には、ターゲッ
ト５７を取り付け可能になっている。

【００４９】ターゲット５７は、本発明における薄膜形
成物質供給源に対応し、ターゲットホルダ５６は、本発
明における薄膜形成物質供給源保持手段に対応し、基板
５５は、本発明における薄膜形成対象物に対応し、基板
ホルダ５２は、本発明における薄膜形成対象物保持手段
に対応する。

【００５０】図５に示したように、シャッタ部材７０
は、全体が矩形の板状に形成されていると共に、長手方
向の中央部に、シャッタ部材７０の長手方向に直交する
方向に延び、ターゲット５７から基板５５への薄膜形成
物質の入射を許容するスリット状の開口部７０ａが形成
されている。シャッタ部材７０における開口部７０ａ以
外の部分は、ターゲット５７から基板５５への薄膜形成
物質の入射を遮断する遮断部７０ｂになっている。シャ
ッタ部材７０と基板５５との間の距離は、特に１００ｍ
ｍ以下にするのが好ましい。

【００５１】シャッタ部材７０には、チャンバ５１外に
設けられたリニアモータ等の、往復動可能なアクチュエ
ータ７１の駆動部が連結され、このアクチュエータ７１
によってシャッタ部材７０を、水平方向に往復動させる
ことができるようになっている。アクチュエータ７１
は、本発明における移動手段に対応する。

【００５２】基板ホルダ５２の近傍には、冷却水通路５
９が設けられ、この冷却水通路５９に冷却水を通すこと
により、基板ホルダ５２を冷却することができるように
なっている。

【００５３】また、ターゲットホルダ５６の近傍には、
冷却水通路６１が設けられ、この冷却水通路６１に冷却
水を通すことにより、ターゲットホルダ５６を冷却する
ことができるようになっている。更に、ターゲットホル
ダ５６には、電源供給用のケーブル６２の一端が接続さ
れている。ケーブル６２の他端は、電源６４に接続され
ている。なお、電源６４は、ターゲットホルダ５６に対
して、直流の負電圧を印加するものでもよいし、高周波
電圧を印加するものでもよい。

【００５４】また、チャンバ５１には、排気用配管６５
の一端部が、チャンバ５１内に連通するように接続さ
れ、この排気用配管６５の他端部には、真空ポンプ６６
が接続されている。排気用配管６６の途中には、バルブ
６７が設けられている。更に、チャンバ５１には、放電
用ガス用配管６８の一端部が、チャンバ５１内に連通す
るように接続されている。

【００５５】図５は、シャッタ部材７０を示す平面図で
ある。本実施の形態において、シャッタ部材７０の開口
部７０ａは、細長の矩形状に形成されている。第１の実
施の形態と同様に、開口部７０ａの幅Ｗは、幅方向につ
いての基板５５の長さよりも小さくなっている。本実施
の形態では、基板５５が円形であるので、開口部７０ａ
の幅Ｗは基板５５の径Ｄよりも小さくなっている。基板
は、四角形の場合もあるが、その場合には、開口部７０
ａの幅Ｗは基板の一辺の長さよりも小さくなっている。
一方、開口部７０ａの長さＬは、基板５５の径、または
四角形の基板の一辺よりも大きければよい。

【００５６】次に、本実施の形態に係る薄膜形成装置５
０の動作および薄膜形成装置５０を用いた薄膜形成の手
順について説明する。なお、以下の説明は、本実施の形
態に係る薄膜形成方法の説明を兼ねている。

【００５７】基板５５に薄膜を形成する場合は、基板５
５を基板ホルダ５２に取り付け、所望の薄膜形成物質に
対応したターゲット５７をターゲットホルダ５６に取り
付ける。次に、バルブ６７を開けて、真空ポンプ６６を
動作させることにより、チャンバ５１内を真空にする。
次に、放電用ガス用配管６８を介して、チャンバ５１内
に、Ａｒ等の放電用ガスを導入する。次に、ターゲット
ホルダ５６に、電源６４より電力を供給して、チャンバ
５１内においてグロー放電を発生させて、プラズマを発
生させる。この時点では、シャッタ部材７０は、ターゲ
ット５７に対して遮断部７０ｂが対向する位置に配置さ
れている。次に、アクチュエータ７１によってシャッタ
部材７０を所定の速度で往復動させて、シャッタ部材７
０の開口部７０ａを、往復動するように移動させる。

【００５８】ターゲット５７を構成する物質は、プラズ
マ中のイオンによってはじき出され、ターゲット５７と
基板５５との間を、シャッタ部材７０の開口部７０ａが
横切る際に、この開口部７０ａを通過して、基板５５に
入射し、基板５５に堆積される。なお、ターゲット５７
と基板５５との間に、シャッタ部材７０の遮断部７０ｂ
が位置しているときには、ターゲット５７から基板５５
への薄膜形成物質の入射が遮断される。本実施の形態で
は、シャッタ部材７０を往復動させ、ターゲット５７と
基板５５との間をシャッタ部材７０の開口部７０ａが複
数回横切るようにして、ターゲット５７から基板５５へ
の薄膜形成物質の入射を複数回断続的に行うことによ
り、基板５５に対して所定の膜厚の薄膜を形成する。

【００５９】第１の実施の形態と同様に、本実施の形態
においても、磁場を印加しながら成膜するようにしても
よい。本実施の形態におけるその他の構成、動作および
効果は、第１の実施の形態と同様である。

【００６０】なお、本発明は、上記各実施の形態に限定
されず、例えば、実施の形態で挙げた薄膜形成装置の各
構成要素には、通常の薄膜形成装置で用いられる各部材
を用いることができる。

【００６１】また、基板やターゲットの個数や形状は、
実施の形態で挙げた例に限らない。更に、本発明の薄膜
形成装置の構造は、実施の形態で挙げた構造に限らな
い。具体的には、例えば、対向する電極の位置は、実施
の形態で挙げたような上下方向に対向する位置ではな
く、左右方向に対向する位置でもよい。また、真空状態
をよくするため、複数のチャンバを設けてもよい。

【００６２】また、上記実施の形態では、スパッタリン
グ法を用いる薄膜形成方法および装置について説明した
が、本発明は、スパッタリング法に限らず、真空蒸着、
イオンプレーティング、イオンビームデポジション、ク
ラスタイオンビーム蒸着等、ＰＶＤを用いる薄膜形成方
法および装置に広く適用することができる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように請求項１ないし５の
いずれかに記載の薄膜形成方法によれば、薄膜形成物質
供給源から薄膜形成対象物への薄膜形成物質の入射の遮
断と許容との選択が可能な遮断手段を制御して、薄膜形
成物質供給源から薄膜形成対象物への薄膜形成物質の入
射を複数回断続的に行うことにより、薄膜形成対象物に
対して所定の膜厚の薄膜を形成するようにしたので、精
度よく膜厚を制御することが可能となるという効果を奏
する。

【００６４】また、請求項２記載の薄膜形成方法によれ
ば、薄膜形成物質供給源から薄膜形成対象物への薄膜形
成物質の入射を遮断する遮断部と、その幅が、幅方向に
ついての薄膜形成対象物の長さよりも小さいスリット状
に形成され、薄膜形成物質供給源から薄膜形成対象物へ
の薄膜形成物質の入射を許容する開口部とを有する遮断
手段を用い、この遮断手段における開口部を移動させる
ことにより、薄膜形成物質供給源から薄膜形成対象物へ
の薄膜形成物質の入射を複数回断続的に行うようにした
ので、更に、膜厚分布を均一化することができるという
効果を奏する。

【００６５】また、請求項５記載の薄膜形成方法によれ
ば、薄膜形成対象物を固定し、薄膜形成対象物の近傍に
磁場を印加しながら薄膜を形成するようにしたので、更
に、磁場を印加しながら薄膜を形成する場合でも、膜厚
制御の精度を向上させることができるという効果を奏す
る。

【００６６】また、請求項６ないし９のいずれかに記載
の薄膜形成装置によれば、薄膜形成物質供給源保持手段
によって保持される薄膜形成物質供給源と薄膜形成対象
物保持手段によって保持される薄膜形成対象物との間
に、薄膜形成物質供給源から薄膜形成対象物への薄膜形
成物質の入射を遮断する遮断部と、その幅が、幅方向に
ついての薄膜形成対象物の長さよりも小さいスリット状
に形成され、薄膜形成物質供給源から薄膜形成対象物へ
の薄膜形成物質の入射を許容する開口部と、この開口部
を移動させる移動手段とを有し、薄膜形成物質供給源か
ら薄膜形成対象物への薄膜形成物質の入射の遮断と許容
との選択が可能な遮断手段を設けたので、この遮断手段
によって、薄膜形成物質供給源から薄膜形成対象物への
薄膜形成物質の入射の回数を制御することによって、精
度よく膜厚を制御することが可能となるという効果を奏
する。

【００６７】また、請求項９記載の薄膜形成装置によれ
ば、薄膜形成対象物の近傍に磁場を印加する磁場印加手
段を備えたので、更に、磁場を印加しながら薄膜を形成
する場合でも、膜厚制御の精度を向上させることができ
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜形成装置
の構成を示す一部切欠斜視図である。

【図２】図１におけるシャッタ部材を拡大して示す平面
図である。

【図３】比較例の薄膜形成装置によって薄膜を形成した
場合と図１に示した薄膜形成装置によって薄膜を形成し
た場合とで膜厚の安定性を比較した結果を示す説明図で
ある。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係る薄膜形成装置
の概略の構成を示す断面図である。

【図５】図４におけるシャッタ部材の形状を示す平面図
である。

【図６】薄膜形成装置の構成の一例を示す一部切欠斜視
図である。

【図７】磁場を印加しながら成膜する方法を説明するた
めの説明図である。

【図８】従来の膜厚制御の問題点を説明するための説明
図である。

【符号の説明】

１０…薄膜形成装置、１１…チャンバ、１２…基板ホル
ダ、１５…基板、１６Ａ，１６Ｂ…ターゲットホルダ、
１７Ａ，１７Ｂ…ターゲット、３０…シャッタ部材、３
０ａ…開口部、３０ｂ…遮断部、３１…モータ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄膜形成物質供給源から放出される薄膜
形成物質を、薄膜を形成しようとする薄膜形成対象物に
入射、堆積させて、薄膜形成対象物に対して薄膜を形成
する薄膜形成方法であって、薄膜形成物質供給源と薄膜形成対象物との間に、薄膜形
成物質供給源から薄膜形成対象物への薄膜形成物質の入
射の遮断と許容との選択が可能な遮断手段を設け、この
遮断手段を制御して、薄膜形成物質供給源から薄膜形成
対象物への薄膜形成物質の入射を複数回断続的に行うこ
とにより、薄膜形成対象物に対して所定の膜厚の薄膜を
形成することを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項２】前記遮断手段は、薄膜形成物質供給源から薄膜形成対象物への薄膜形成物
質の入射を遮断する遮断部と、その幅が、幅方向についての薄膜形成対象物の長さより
も小さいスリット状に形成され、薄膜形成物質供給源か
ら薄膜形成対象物への薄膜形成物質の入射を許容する開
口部とを有し、この遮断手段における開口部を移動させることにより、
薄膜形成物質供給源から薄膜形成対象物への薄膜形成物
質の入射を複数回断続的に行うことを特徴とする請求項
１記載の薄膜形成方法。
【請求項３】前記遮断手段における開口部を、回転す
るように移動させることを特徴とする請求項２記載の薄
膜形成方法。
【請求項４】前記遮断手段における開口部を、往復動
するように移動させることを特徴とする請求項２記載の
薄膜形成方法。
【請求項５】前記薄膜形成対象物を固定し、薄膜形成
対象物の近傍に磁場を印加しながら薄膜を形成すること
を特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の薄膜
形成方法。
【請求項６】薄膜形成物質供給源から放出される薄膜
形成物質を、薄膜を形成しようとする薄膜形成対象物に
入射、堆積させて、薄膜形成対象物に対して薄膜を形成
する薄膜形成装置であって、前記薄膜形成物質供給源を保持するための薄膜形成物質
供給源保持手段と、前記薄膜形成対象物を保持するための薄膜形成対象物保
持手段と、前記薄膜形成物質供給源保持手段によって保持される薄
膜形成物質供給源と前記薄膜形成対象物保持手段によっ
て保持される薄膜形成対象物との間に設けられ、薄膜形
成物質供給源から薄膜形成対象物への薄膜形成物質の入
射の遮断と許容との選択が可能な遮断手段とを備え、前記遮断手段は、薄膜形成物質供給源から薄膜形成対象物への薄膜形成物
質の入射を遮断する遮断部と、その幅が、幅方向についての薄膜形成対象物の長さより
も小さいスリット状に形成され、薄膜形成物質供給源か
ら薄膜形成対象物への薄膜形成物質の入射を許容する開
口部と、この開口部を移動させる移動手段とを有することを特徴
とする薄膜形成装置。
【請求項７】前記移動手段は、前記開口部を、回転す
るように移動させることを特徴とする請求項６記載の薄
膜形成装置。
【請求項８】前記移動手段は、前記開口部を、往復動
するように移動させることを特徴とする請求項６記載の
薄膜形成装置。
【請求項９】前記薄膜形成対象物の近傍に磁場を印加
する磁場印加手段を備えたことを特徴とする請求項６な
いし８のいずれかに記載の薄膜形成装置。