通过溅射的成膜方法及其溅射设备的制作方法

专利名称：通过溅射的成膜方法及其溅射设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过溅射的成膜方法及其溅射设备。
背景技术：
近年来，在读/写头、微型感应器(microinductor)、微型变压器(microtransformer)等中扩大了磁性元件的高频用途，并且也需要在GHz带域中具有良好的高频特性的磁性薄膜。因此，也积极地进行了相关的研究开发。为了使用位于高频带域中的磁性薄膜，需要增加薄膜的电阻，从而减小涡电流损耗并且增大共振频率。用于增大共振频率的方法包括增大各向异性磁场Hk或饱和磁化强度Ms，但是一般很难同时增大Hk和Ms， Hk和Ms处于权衡(trade-off)关系。然而，近年来，通过利用溅射方法或离子束方法使溅射粒子倾斜地入射到基板并且被配向，可以基于晶体的形状效果而增大单轴磁各向异性并且在保持高Ms的同时增大Hk。 倾斜成膜扩大了应用范围，作为通过使溅射粒子倾斜地入射到基板而进行倾斜地配向沉积的生产方法，存在如下的基板通过型成膜结构在进行溅射操作时，基板通过靶材前侧(专利文献1)。也存在如下的方法仅转动和控制基板保持件，以使膜倾斜地生长(专利文献2)。 专利文献1 :美国专利No. 6818961 专利文献2 :日本特开平6-144990号公报

发明内容
为了由晶体的形状效果来增加单轴磁各向异性，需要均一地配向与入射面垂直的
薄片状微晶体，并且为了实现该目的，需要增大图l和图2所示的溅射粒子的入射角度e 。图1示出了如下状态溅射粒子102以相对于基板的上下方向倾斜角度e的方式入射到基板ioi。图2是示意性示出通过使得溅射粒子201以入射角度e倾斜地入射而生长的膜结构202的剖视图的图。膜结构202由与溅射粒子201用的入射面X垂直的薄片状微晶体形成。为了使用图3所示和专利文献1所述的基板通过型结构来实现具有该高配向性的膜，
必需扩大基板的移动范围。也就是，当使得溅射粒子的入射角度e越来越大以通过晶体的
形状效果来增加单轴磁各向异性时，如图3所示，由靶材302进行溅射处理的基板301的移动范围在水平方向上不可避免地扩大。结果，增加了整个设备的尺寸。更具体地，在图3所示的通过型成膜结构中，通过将基板移动范围从范围P2至P3扩展到范围PI至P4以增大溅射粒子的入射角度e ，改善了膜性能，但是，另一方面，使整个成膜设备很大。在专利文献2的方法中，没有考虑当使用大的成膜基板时的膜厚分布和溅射粒子的入射方向的控制。本发明要解决的问题是提供一种紧凑且高品质的设备，该设备通过保持溅射粒子的入射角度
e大而形成单轴磁各向异性膜。 本发明的第一方面是一种溅射设备，该溅射设备包括阴极，该阴极包括溅射靶材支撑面，该阴极设置有转轴，溅射靶材支撑面能绕阴极的转轴转动；台架，该台架包括基板支撑面，该台架设置有转轴，基板支撑面能绕台架的转轴转动，其中，溅射设备被构造成使得溅射靶材支撑面和基板支撑面彼此面对并且能绕各自所绕的转轴独立地转动。
在一个实施方式中，本发明的第一溅射设备的特征在于，该溅射设备包括用于控制溅射靶材支撑面和基板支撑面中的至少一方的转动的控制装置。 在一个实施方式中，本发明的第一溅射设备的特征在于，台架包括基板载置台，该基板载置台设置有与台架的转轴垂直的转轴，并且基板载置台能绕基板载置台的转轴转动。 在一个实施方式中，本发明的第一溅射设备的特征在于，该溅射设备包括用于控制基板载置台的转动的控制装置。 本发明的第二方面是一种溅射设备，该溅射设备包括阴极，该阴极包括溅射靶材支撑面，该阴极设置有转轴，溅射靶材支撑面能绕阴极的转轴转动；台架，该台架包括基板支撑面，该台架设置有转轴，基板支撑面能绕台架的转轴转动；以及遮蔽板，该遮蔽板设置有转轴，其中，溅射设备被构造成使得溅射靶材支撑面和基板支撑面彼此面对，遮蔽板被配置在溅射靶材支撑面和基板支撑面之间，并且溅射靶材支撑面、基板支撑面和遮蔽板中的每一方均能绕各自所绕的转轴独立地转动。 在一个实施方式中，本发明的第二溅射设备的特征在于，该溅射设备包括用于控
制溅射靶材支撑面、基板支撑面和遮蔽板中的至少一方的转动的控制装置。 在一个实施方式中，控制装置的特征在于控制遮蔽板的转动，从而遮蔽以比规定
的基板入射角度小的基板入射角度入射的溅射粒子。 在一个实施方式中，本发明的第二溅射设备的特征在于，台架包括基板载置台，该基板载置台设置有与台架的转轴垂直的转轴，并且该基板载置台可绕基板载置台的转轴转动。被载置于基板载置台的基板能够绕两个转轴转动，从而能够在进一步减小靶材和台架的移动范围的同时形成具有高均一性的配向膜。 在一个实施方式中，本发明的第二溅射设备的特征在于，该溅射设备包括用于控制基板载置台的转动的控制装置。 通过与溅射处理同时地转动靶材和/或台架，即使在窄且有限的空间内，也能够使基板入射角度大，并且能够均一地形成具有良好的配向特性的膜。此外，遮蔽板能够独立于阴极和台架地转动，这对微调膜厚分布和增强溅射粒子的入射角度的选择性是有利的。此外，被载置于基板载置台的基板能够绕两个转轴转动，从而能够在进一步减小靶材和台架的移动范围的同时形成具有高均一性的配向膜。


图1是示出溅射粒子以一定的角度入射到基板的情况的图。图2是示意性示出通过使溅射粒子以入射角度e倾斜入射而倾斜生长的膜结构的图。 图3是示出现有技术的通过型成膜结构的图。 图4A是根据本发明的第一溅射设备的侧视图。 图4B是根据本发明的第一溅射设备的立体图。 图5A是根据本发明的第二溅射设备的侧视图。
4
图5B是根据本发明的第二溅射设备的立体图。 图6A是根据本发明的基板载置台的侧视图。 图6B是根据本发明的基板载置台的立体图。 图7A是示出使用根据本发明的第一溅射设备的成膜技术的图。 图7B是根据本发明的第一溅射设备的侧视图。 图7C是根据本发明的第一溅射设备的立体图。 图8A是示出根据本发明的第一溅射设备的实施方式的溅射开始时的状态的图。 图8B是示出根据本发明的第一溅射设备的实施方式的溅射中间阶段的状态的图。 图8C是示出根据本发明的第一溅射设备的实施方式的溅射停止时的状态的图。 图9A是示出根据本发明的第一溅射设备的实施方式的溅射开始时的状态的图。 图9B是示出根据本发明的第一溅射设备的实施方式的溅射中间阶段的状态的图。 图9C是示出根据本发明的第一溅射设备的实施方式的溅射结束时的状态的图。 图10的(A)是示出根据本发明的第一溅射设备的实施方式的溅射开始时的状态的图。 图10的(B)至图10的(D)是示出根据本发明的第一溅射设备的实施方式的溅射中间阶段的状态的图。 图10的(E)是示出根据本发明的第一溅射设备的实施方式的溅射停止时的状态的图。 图11A是示出根据本发明的第一溅射设备的实施方式的溅射开始时的状态的图。 图IIB是示出根据本发明的第一溅射设备的实施方式的溅射中间阶段的状态的图。 图11C是示出根据本发明的第一溅射设备的实施方式的溅射结束时的状态的图。 图12A是示出根据本发明的第一溅射设备的实施方式的溅射开始时的状态的图。 图12B是示出根据本发明的第一溅射设备的实施方式的溅射中间阶段的状态的图。 图12C是示出根据本发明的第一溅射设备的实施方式的溅射结束时的状态的图。 图13A是示出溅射能量和角速度相对于台架和阴极的转角的变化的图。 图13B是示出溅射能量和角速度相对于台架和阴极的转角的变化的图。 图14A是示出形成于基板的膜的膜厚分布的图。 图14B是根据本发明的第一溅射设备的立体图。 图15A是示出使用根据本发明的第二溅射设备的成膜技术的图。 图15B是示出使用根据本发明的第二溅射设备的成膜技术的图。 图15C是根据本发明的第二溅射设备的侧视图。 图15D是根据本发明的第二溅射设备的立体图。 图16A是示出根据本发明的第二溅射设备的实施方式的溅射开始时的状态的图。 图16B是示出根据本发明的第二溅射设备的实施方式的溅射中间阶段的状态的图。
图。
图。
图。
的图。
态的图。
图。
图16C是示出根据本发明的第二领图17A是示出根据本发明的第二领图17B是示出根据本发明的第二;
图17C是示出根据本发明的第二领图18A是示出根据本发明的第二领图18B是示出根据本发明的第二;
图18C是示出根据本发明的第二领图19A是示出根据本发明的第二领图19B是示出根据本发明的第二;
〖射设备的实施方式的溅射结束时的状态的图。〖射设备的实施方式的溅射开始时的状态的图。匿射设备的实施方式的溅射中间阶段的状态的
〖射设备的实施方式的溅射结束时的状态的图。〖射设备的实施方式的溅射开始时的状态的图。匿射设备的实施方式的溅射中间阶段的状态的
〖射设备的实施方式的溅射结束时的状态的图。〖射设备的实施方式的溅射开始时的状态的图。匿射设备的实施方式的溅射中间阶段的状态的
图19C是示出示出根据本发明的第二溅射设备的实施方式的溅射结束时的状态
图20A是示出根据本发明的第二溅射设备的实施方式的图。
图20B是示出根据本发明的第二溅射设备的实施方式的图。
图21A是示出根据本发明的第二溅射设备的实施方式的图。
图21B是示出根据本发明的第二溅射设备的实施方式的图。
图21C是示出通过使用根据本发明的第二溅射设备形成的层叠膜的图。
图22是示出多源溅射系统和根据本发明的第二溅射设备的组合的图。
图23A是根据本发明的第三溅射设备的立体图。
图23B是根据本发明的第三溅射设备的立体图。
图23C是示出根据本发明的第三溅射设备的实施方式的溅射开始和结束时的状
图23D是示出根据本发明的第三溅射设备的实施方式的溅射中间阶段的状态的
附图标记说,明401台架402阴极403耙材404基板405溅射粒子A :转轴AB :转轴B
具体实施例方式
图4A是根据本发明的第一溅射设备400的侧视图。图4B是根据本发明的第一溅射设备400的立体图。溅射设备400包括台架401，其用于载置基板404 ;以及阴极402，其用于支撑靶材403，其中，阴极402的靶材支撑面和台架401的基板支撑面被配置成彼此面对。台架401和阴极402分别设置有转轴A和转轴B，并且台架401和阴极402被构造成可分别绕转轴A和转轴B以任意角度转动。例如，可以使用诸如马达等转动部件来转动台架401和阴极402，并且可以由控制装置来控制上述转动部件。转轴A和转轴B被配置成彼此平行，并且靶材403以与转轴B平行的方式被阴极402支撑。由可绕转轴B以任意角度转动的阴极402支撑的靶材403能够在静止或转动的情况下通过使等离子体中的离子与耙材403的表面碰撞而将溅射粒子405沉积在基板404上。由耙材403进行成膜处理的基板404被载置于可绕转轴A以任意角度转动的台架401。台架401的基板支撑面和阴极402的靶材支撑面被构造成可分别绕转轴A和转轴B独立地转动。 图5A是根据本发明的第二溅射设备500的侧视图。图5B是根据本发明的第二溅射设备500的立体图。在图5A和图5B中，溅射设备500包括台架501，其用于载置基板504 ;阴极502，其用于支撑靶材503 ;以及遮蔽板506，其中，阴极502的靶材支撑面和台架501的基板支撑面被配置成彼此面对。台架501和阴极502分别设置有转轴A和转轴B，并且台架501和阴极502被构造成可分别绕转轴A和转轴B以任意角度转动。例如可以使用诸如马达等转动部件来转动台架501和阴极502，并且可以由控制装置来控制上述转动部件。转轴A和转轴B被配置成彼此平行，并且靶材503以与转轴B平行的方式被阴极502支撑。由可绕转轴B以任意角度转动的阴极502支撑的靶材503能够在静止或转动的状态下通过使等离子体中的离子与靶材503的表面碰撞而将溅射粒子505沉积在基板504上。由靶材503进行成膜处理的基板504被载置于可绕转轴A以任意角度转动的台架501。台架501的基板支撑面和阴极502的靶材支撑面被构造成可分别绕转轴A和转轴B独立地转动。此外，在靶材503和台架501之间设置有遮蔽板506。遮蔽板506具有可绕转轴A或转轴B以任意角度转动的部件，并且遮蔽板506起到微调待沉积膜的厚度分布的功能和增大溅射粒子的入射角度的选择性的功能。遮蔽板506能够通过任意方法绕转轴A或转轴B转动，但是在本实施方式中，遮蔽板506被构造成可绕转轴A转动。可以由控制装置来控制遮蔽板506，使得遮蔽板506独立于阴极502或台架501地转动。图5A和图5B与图4A与图4B的不同之处在于在靶材503和台架501之间设置遮蔽板506。 图6A是可用作图4A和图5A中的溅射设备的台架的台架601的侧视图。台架601具有基板载置台602，在基板载置台602上载置有基板603。图6B是根据本发明的台架601的立体图。台架601被构造成如图4和图5那样可绕转轴A转动。台架601的基板载置台602被构造成可绕与转轴A垂直并且通过基板603的中心的转轴C转动，并且基板603可以绕转轴C转动。可以使用诸如马达等转动部件来转动基板载置台602，并且由控制装置来控制上述转动部件。 图7A是示出使用根据图4A和图4B所示的本发明的第一溅射设备的成膜技术的图。溅射设备700包括台架701，其用于载置基板704 ;以及阴极702，其用于支撑靶材703。台架701和阴极702分别设置有转轴A和转轴B，并且台架701和阴极702被构造成可分别绕转轴A和转轴B以任意角度从基准面P转动。这里，基准面P表示通过转轴A和转轴B并且在各转轴的方向上延伸的平面。转轴A和转轴B被配置成彼此平行，并且靶材703以与转轴B平行的方式被阴极702支撑。由可绕转轴B以任意角度转动的阴极702支撑的靶材703通过使等离子体中的离子与靶材703的表面碰撞而将溅射粒子沉积在基板704上。由靶材703进行成膜处理的基板704被载置于可绕转轴A转动的台架701。
溅射成膜处理从阴极702绕转轴B从基准面P向右侧方向倾斜角度12。且台架701 绕转轴A从基准面P向左侧方向倾斜角度I 1Q的位置开始，并且阴极702和台架701沿相 同的转动方向分别以角速度"2和角速度"i开始转动。在阴极702到达绕转轴B从基准 面P向左侧方向倾斜角度121的位置并且台架701到达绕转轴A从基准面P向右侧方向倾 斜角度lu的位置时，阴极702和台架701均被停止，并且溅射处理终止。通过由控制装置 705控制诸如马达等转动部件来实现阴极702和台架701的一系列转动运动。虽然在其它 图中没有清楚地示出，但是控制装置705也起到控制本发明的溅射设备的各部件的功能。
阴极702的从基准面P转动的转角12。和121被定义成形成于基准面P和阴极 702的中心线^之间的角度。同样，阴极701的从基准面P转动的转角"。和U皮定义 成形成于基准面P和阴极701的中心线^之间的角度。在下述实施方式中，基于上述定义 进行说明。 图7B是示出根据图4A和图4B所示的本发明的第一溅射设备的各部件之间的位 置关系更加清楚的状态的图。图7B示出了靶材703和基板704的正面彼此面对的配置状 态，其中，中心线ei和中心线e2位于基准面P上。当阴极702和台架701被定位成正面彼 此面对时，由阴极702支撑的靶材703的表面和被载置于台架701的基板704的表面彼此 平行并且与基准面P垂直。4表示转轴B与靶材703的表面之间的距离，d2表示靶材703 的表面与基板704的表面之间的距离，d3表示转轴A与基板704的表面之间的距离。距离 d2可以根据阴极702和台架701的转角和转速而改变。 图7C是根据图4A和图4B示出的本发明的第一溅射设备的立体图。
图8A至图8C是示出根据图4A和图4B所示的本发明的第一溅射设备400的实施 方式的图。溅射设备800的基本构造与图7A至图7C示出的溅射设备700的基本构造相同。 在该实施方式中，在如下状态下将溅射粒子805沉积在载置于台架801的基板804上将转 动开始角度与转动结束角度设定成l1Q= ln和12。= 121，并且以满足使阴极802的中 心线e2和台架801的中心线^同时通过基准面P的角速度"2/"! = "。/12。的关系的 方式使阴极802和台架801绕各自转轴转动。 图8A示出了溅射成膜处理从阴极802绕转轴B从基准面P向右侧方向倾斜角度
12。且台架801绕转轴A从基准面P向左侧方向倾斜角度I 1Q的位置开始的情况，并且阴
极802和台架801沿相同的转动方向分别以角速度(02和角速度A开始转动。 图8B示出了如下情况阴极802的中心线e2和台架801的中心线^同时通过基
准面P。阴极802和台架801沿相同的转动方向分别以角速度(02和角速度c^转动。在
图8B所示的情况下，与图8A和图8C所示的情况相比，从靶材803发出的溅射粒子805到
基板804的入射角度变小。 图8C示出了如下情况当阴极802到达绕转轴B从基准面P向左侧方向倾斜角度 121的位置并且台架801到达绕转轴A从基准面P向右侧方向倾斜角度ln的位置时，阴 极802和台架801均停止，并且溅射处理终止。 图9A至图9C是示出根据图4A和图4B所示的本发明的第一溅射设备的实施方式 的图。溅射设备900的基本构造与图7A至图7C示出的溅射设备700的基本构造相同。在 该实施方式中，在将转动开始角度与转动结束角度设定成l1Q= ln= 12。= 121并且阴 极902和台架901的角速度被设定成A = "2的状态下，进行倾斜沉积。与图8A至图8C所示的实施方式不同的是，在该实施方式中，靶材903的表面和基板904的表面处于完全平 行的状态，因此可以在有限的空间内实现与专利文献1所说明的基板传输和沉积机构等同 的功能。 图9A示出了溅射成膜处理从阴极902绕转轴B从基准面P向右侧方向倾斜角度
12。且台架901绕转轴A从基准面P向左侧方向倾斜角度I 1Q的位置开始的情况，并且阴
极902和台架901沿相同的转动方向分别以角速度(02和角速度A开始转动。 图9B示出了如下情况阴极902的中心线e2和台架901的中心线^同时通过基
准面P。阴极902和台架901沿相同的转动方向分别以角速度(02和角速度c^转动。在
图9B所示的情况下，与图9A和图9C所示的情况相比，从靶材903发出的溅射粒子905到
基板904的入射角度变小。 图9C示出了如下情况当阴极902到达绕转轴B从基准面P向左侧方向倾斜角度 121的位置并且台架901到达绕转轴A从基准面P向右侧方向倾斜角度ln的位置时，阴 极902和台架901均停止，并且溅射处理终止。如上所述，在该实施方式中，在图9A至图9C 所示的任一状态下，耙材903的表面和基板904的表面维持平行状态。
在图9A至图9C中，当转动开始角度与转动结束角度被设定成《1Q =《u =《2。 =121 = 25° 、转轴B与靶材903的表面之间的距离被设定成160mm、靶材903的表面与 基板904的表面之间的距离被设定成80mm、转轴A与基板904的表面之间的距离被设定 成300mm、耙材材料被设定成NiFe、耙材尺寸被设定成130mmX 600mmX 5mm、并且基板的直 径尺寸被设定成200mm时，获得3 %的膜厚分布((范围/均值)X 100 % )。此外，在成膜 之后的基板上的膜厚中，当用Dmax表示最大的膜厚且用Dmin表示最小的膜厚时，上述范围是 Dmax-Dmin，均值是(Dmax+Dmin) /2，这也适用于下文。 根据图9A至图9C的构造，在阴极902和台架901的转动期间，耙材903的表面与 基板904的表面之间的距离d2变化。因此，也可以设置用于如图10的(A)至图10的(E) 所示的台架1001的位置调整机构(未示出)，以调整T/S(靶材/台架)调整距离1006， 由此使耙材1003的表面与基板1004的表面之间的距离d2在任意时间均保持一定。此外， 溅射设备1000的基本构造与图7A至图7C示出的溅射设备700的基本构造相同。在该实 施方式中，如图9A至图9C那样，转动开始角度与转动结束角度被设定成"。=12。 =121，阴极1002和台架1001的角速度被设定成= "2，并且靶材1003的表面和基板 1004的表面被构造成完全平行的状态。 图10的(A)示出了溅射成膜处理从阴极1002绕转轴B从基准面P向右侧方向倾 斜角度"。且台架1001绕转轴A从基准面P向左例方向倾斜角度1。的位置开始的情况， 阴极1002和台架1001沿相同的转动方向分别以角速度"2和角速度c^开始转动。靶材 1003将溅射粒子1005沉积在基板1004上。 图10的(B)至图10的(D)示出了在溅射期间除了阴极1002和台架1001的运动 之外的位置调整机构(未示出)的运动。阴极1002和台架1001沿相同的转动方向分别以 角速度"2和角速度^转动。示出了如下情况为了在与台架1001和阴极1002的转动同 时进行的溅射期间保持靶材1003的表面和基板1004的表面之间的距离4，位置调整机构 (未示出)控制台架1001的上下方向上的T/S调整距离1006。 图10的(E)示出了如下情况在阴极1002到达绕转轴B从基准面P倾斜角度121
9的位置且台架1001到达绕转轴A从基准面P倾斜角度I u的位置时，阴极1002和台架1001 均被停止，并且溅射处理终止。 图IIA至图11C是示出根据图4A和图4B所示的本发明的第一溅射设备的实施方 式的图。溅射设备1100的基本构造与图7A至图7C示出的溅射设备700的基本构造相同。 在该实施方式中，示出了如下状态在转动开始角度与转动结束角度被设定成12。= 121 =0且I 1Q = l u # 0并且仅使台架1101转动的状态下，在基板1104上进行倾斜入射溅 射成膜。 图IIA示出了当台架1101开始转动并且通过靶材1103的溅射开始时的台架1101 和阴极1102的状态，其中，基准面P和台架1101的中心线^之间的角度被设定成l1Q。在 该实施方式中，阴极1102不转动，仅台架1101以角速度c^转动。靶材1103将溅射粒子 1105沉积在基板1104上。 图IIB示出了当台架1101转动时的台架1101和阴极1102的状态以及当台架1101 的中心线ei通过彼此重叠的阴极1102的中心线e2和基准面P时的状态。台架1101以角 速度转动。 图IIC示出了台架1101停止并且溅射处理终止的状态，其中，基准面P和台架 1101的中心线ei之间的角度是l u。 图12A至图12C是示出可适用根据图4A和图4B所示的本发明的第一溅射设备的 实施方式的图。溅射设备1200的基本结构与图7A至图7C示出的溅射设备700的基本结 构相同。在该实施方式中，通过将转动开始角度与转动结束角度设定成l1Q= ln = Oi "。=《21-0并且将角速度设定成= "。/^。、同时使台架1201和阴极1202在 相对于基准面P的同一方向(在该实施方式中是基准面P的左侧方向)上分别以倾斜的角 度转动，在基板1204上进行倾斜成膜。转动开始时的各部件的配置位置、转动开始角度、转 动结束角度、转速和转动方向的适当调整可以增加将被沉积于基板1204的溅射粒子1205 的斜入射成分。 图12A示出了如下情况当阴极1202绕转轴B从基准面P向左侧方向倾斜角度 12。且台架1201绕转轴A从基准面P向左侧方向倾斜角度I 1Q时，开始溅射成膜处理，并 且阴极1202和台架1201沿彼此不同的转动方向分别以角速度(02和角速度A开始转动。 如图12A清楚示出的那样，通过将台架1201的转动开始角度l w和阴极1202的转动开始 角度12。设定成得到如下状态形成于被阴极1202支撑的靶材1203的表面和载置于台架 1201的基板1204的表面之间的角度是大约90° ，可以增加溅射粒子1205的斜入射成分。
图12B示出了在转动运动期间的阴极1202和台架1201的状态，其示出了阴极 1202的中心线^和台架1201的中心线ei同时通过基准面P的情况。阴极1202和台架 1201沿彼此不同的转动方向分别以角速度"2和角速度c^转动。 图12C示出了如下情况当阴极1202到达绕转轴B从基准面P倾斜角度121的 位置且台架1201到达绕转轴A从基准面P倾斜角度l u的位置时，阴极1202和台架1201 均停止，并且溅射处理终止。如图12C清楚示出的那样，通过将台架1201的转动结束角度 I u和阴极1202的转动结束角度121分别设定成得到如下状态形成于被阴极1202支撑 的靶材1203的表面和载置于台架1201的基板1204的表面之间的角度是大约90° ，可以增 加溅射粒子1205的斜入射成分。
此外，例如，如图9B所示，在台架901的中心线ei和阴极902的中心线62在基准 面P上一致且基板904和耙材903彼此平行的状态下，从耙材903发出的溅射粒子905到 基板904的入射角度不可避免地变小，由此使膜的单轴磁各向异性减小。因此，需要如下运 动通过调整如图13A所示的溅射能量或调整如图13B所示的台架转速和阴极转动角速度， 在台架901的中心线ei和阴极902的中心线e2在基准面P上一致的时间点附近暂时抑制 成膜。图13A和图13B示出了在形成于基准面P和台架901的中心线^之间的角度以及 形成于基准面P和阴极902的中心线e2之间的角度为l1Q= 12。= 121并且阴极
902和台架901的角速度为= "2的条件下的结果。在该条件下，耙材903的表面和基 板904的表面变成完全平行的状态。下文将给出更详细的说明。首先，溅射成膜处理从阴 极902绕转轴B从基准面P向右侧方向倾斜角度12。且台架901绕转轴A从基准面P向左 侧方向倾斜角度"。的位置开始，并且阴极902和台架901沿相同的转动方向分别以角速 度"2和角速度"i开始转动。与由靶材903进行溅射处理同步地，阴极902的中心线^和 台架901的中心线ei同时通过基准面P，在阴极902到达绕转轴B从基准面P向左侧方向 倾斜角度la的位置并且台架901到达绕转轴A从基准面P向右侧方向倾斜角度U勺位 置的时间点，阴极902和台架901均停止，并且溅射处理终止。 图13A是示出溅射能量和角速度相对于台架901和阴极902的转角的变化的图， 其被构造成在保持角速度"工和"2 —定的状态下，当形成于基准面P和台架901的中心 线ei之间的角度以及形成于基准面P和阴极902的中心线e2之间的角度在0附近时，溅射 能量具有最小值，当转动开始角度是"。和"。或转动停止角度是UP 121时，溅射能量 具有最大值。形成于基准面P和台架901的中心线^之间的角度以及形成于基准面P和阴 极902的中心线e2之间的角度在0附近的时间点意味着阴极902的中心线e2和台架901 的中心线ei同时通过基准面P的时间点附近。通过采用该构造，在台架901的中心线ei和 阴极902的中心线e2在基准面P上彼此一致并且基板904变得与靶材903平行的状态下， 可以尽可能地抑制具有小的基板入射角度的溅射粒子905被沉积在基板904上，由此增强 单轴各向异性。 相反地，图13B是示出溅射能量和角速度相对于台架901和阴极902的转角的变 化的图，其被构造成在保持溅射能量一定的状态下，当形成于基准面P和台架901的中心 线e工之间的角度以及形成于基准面P和阴极902的中心线^之间的角度在0附近时，角速 度具有最大值，当转动开始角度是"。和"。且转动停止角度是lu和121时，角速度具 有最小值。通过采用该构造，在台架901的中心线^和阴极902的中心线^在基准面P上 彼此一致并且基板904变得与靶材903平行的状态下，可以尽可能抑制具有小的基板入射 角度的溅射粒子905被沉积在基板904上，由此增强单轴各向异性。综上所述，通过适当地 调整溅射能量、台架和阴极的转动角速度，能够形成具有高品质和均一性优异的单轴磁各 向异性膜。 图14A是示出当基板位置(Xmm)被设定为基板1404的中心被设定成0并且基板 1404的两端分别被设定成-lOOmm和+100mm的坐标系时形成于基板1404的表面的膜的厚 度分布的图。图14B是根据图9A和图9B所示的本发明的第一溅射设备的立体图，其清楚 地示出了作为坐标轴的基板位置(Xmm)。溅射设备1400包括台架1401，其用于载置基板 1404 ;以及阴极1402，其用于支撑靶材1403。台架1401和阴极1402分别设置有转轴A和转轴B，并且台架1401和阴极1402被构造成可分别绕转轴A和转轴B以任意角度从基准 面P转动。转轴A和转轴B被配置成彼此平行，并且靶材1403以与转轴B平行的方式被阴 极1402支撑。被可绕转轴B转动的阴极1402支撑的靶材1403能够通过使等离子体中的 离子与耙材1403的表面碰撞而将溅射粒子沉积在基板1404上。由耙材1403进行成膜处 理的基板1404被载置于可绕转轴A转动的台架4101。 在图14A中，1)示出了形成于基准面P和台架1401的中心线^之间的角度从^。 变到O的过程中形成的膜的厚度分布；2)示出了形成于基准面P和台架1401的中心线^ 之间的角度从O变到U勺过程中形成的膜的厚度分布；3)示出了由l)和2)的处理的结 果得到的膜的最终厚度分布。通过设定l1Q= ln和12。= 1『如图14A所示，能够得到 关于基板中心对称的分布，这能容易地使膜厚分布均一化。 图15A和图15B示出了使用图5A和图5B所示的根据本发明的第二溅射设备的沉 积技术。溅射设备1500包括台架1501，其用于载置基板1504 ;阴极1502，其用于支撑靶 材1503 ;以及遮蔽板1506。台架1501和阴极1502分别设置有转轴A和转轴B，并且台架 1501和阴极1502被构造成可分别绕转轴A和转轴B以任意角度从基准面P转动。例如可 以使用诸如马达等转动部件来转动台架1501和阴极1502。这里，基准面P表示通过转轴A 和转轴B并且在各转轴的方向上延伸的平面。转轴A和转轴B被配置成彼此平行，并且靶材 1503以与转轴B平行的方式被阴极1502支撑。由可绕转轴B以任意角度转动的阴极1502 支撑的靶材1503能够在静止或转动的状态下通过使等离子体中的离子与靶材1503的表面 碰撞而将溅射粒子1505沉积在基板1504上。由耙材1503进行成膜处理的基板1504被载 置于可绕转轴A以任意角度转动的台架1501。另外，在靶材1503和台架1501之间设置遮 蔽板1506，遮蔽板1506具有可绕转轴A或转轴B以任意角度从基准面P转动的部件，并且 遮蔽板1506起到微调待沉积的膜的厚度分布的功能和增大溅射粒子1505的入射角度的选 择性的功能。遮蔽板1506能够通过任意方法绕转轴A或转轴B转动，在本实施方式中，遮 蔽板1506被构造成可绕转轴A转动。遮蔽板1506可以独立于阴极1502或台架1501地转 动运动。可以由控制装置1508来适当地控制阴极1502、台架1501和遮蔽板1506的一系列 转动运动。虽然在其它图中没有清楚地示出，但是控制装置1508起到控制溅射设备的各部 件的功能。 在图15A和图15B中，基准面P表示通过转轴A和转轴B并且在各转轴的方向上 延伸的平面。e工表示台架1501的中心线，e2表示阴极1502的中心线。cc表示基板1504 的法线。eei是连接靶材1503的端部^和遮蔽板1506的端部Sl的直线。ee2是连接靶材 1503的端部^和遮蔽板1506的端部82的直线。"。和lu是形成于基准面P和台架1501 的中心线A之间的角度。"。是台架1501的转动开始角度，并且ln是台架1501的转动 结束角度。12。和la是形成于基准面P和阴极1502的中心线^之间的角度。12。是阴 极1502的转动开始角度，并且121是阴极1502的转动结束角度。o 。是连接遮蔽板1506 的端部Sl和台架1501的转轴A的直线从基准面P偏转的偏转角度，o工是连接遮蔽板1506
的端部s2和台架1501的转轴a的直线从基准面p偏转的偏转角度。n。是形成于直线eei
和直线cc之间的角度。ni是形成于直线e^和直线cc之间的角度。阴极1502被构造成 可绕转轴B以角速度"2转动，台架1501被构造成可绕转轴A以角速度转动。遮蔽板 1506被构造成可沿与台架1501和阴极1502的转动方向相反的方向以角速度"3转动。此外，上述的定义也可用于图16至图23的说明。 如图15A所示，在溅射开始时，阴极1502处于绕转轴B从基准面P向右侧方向倾 斜角度"。的状态，并且台架1501处于绕转轴A从基准面P向左侧方向倾斜角度"。的状 态。形成于连接靶材1503的端部^和遮蔽板1506的端部Sl的直线eei与基板表面的法 线cc之间的角度是溅射粒子1505的基板入射角度n。，此时，连接遮蔽板1506的端部Sl和 台架1501的转轴A的直线从基准面P偏转的偏转角度是o 。。当开始溅射成膜处理时，阴 极1502和台架1501沿相同的转动方向分别以角速度"2和角速度A转动，另一方面，遮 蔽板1506沿与台架1501和阴极1502的转动方向相反的方向以角速度"3转动。之后，如 图15B所示，当阴极1502绕转轴B从基准面P向左侧方向倾斜角度121并且台架1501绕 转轴A从基准面P向右侧方向倾斜角度I u时，阴极1502和台架1501均被停止，并且溅射 处理终止。在溅射结束时，形成于连接靶材1503的端部t2和遮蔽板1506的端部s2的直线 ee2与基板表面的法线cc之间的角度是溅射粒子1505的基板入射角度n"并且连接遮蔽 板1506的端部s2和台架1501的转轴A的直线从基准面P偏转的偏转角度是o 1()
图15C和图15D是更清楚地示出图15A和图15B所示的溅射设备1500的各部件 的位置关系的图。图15C示出了靶材1503和基板1504的正面彼此面对且中心线el和e2 位于基准面P上的配置状态。当阴极1502和台架1501处于正面彼此面对的状态时，被阴极 1502支撑的靶材1503的表面和载置于台架1501的基板1504的表面彼此平行且与基准面 P垂直。当参考图15C时，表示从转轴B到靶材1503的表面的距离，d2表示从靶材1503 的表面到基板1504的表面的距离，d3表示从转轴A到基板1504的表面的距离，d4表示遮 蔽板1506和基板1504之间的在基准面P上的距离。当参考图15D时，可以理解，除了本发 明的溅射设备1500的各部件1501至1506之外，用于遮蔽板的转动部件1507被设置成包 围转轴A。由用于遮蔽板的转动部件1507使遮蔽板1506独立于阴极1502或台架1501地 绕转轴A转动。 在图15C和图15D中，转轴B与耙材1503的表面之间的距离c^是160mm，耙材1503 的表面与基板1504的表面之间的距离d2是100mm，转轴A与基板1504的表面之间的距离 (13是300咖。耙材1503的材料是NiFe，耙材1503具有130mmX450mm的尺寸和5mm的厚度。 基板1504的的直径尺寸是200mm。遮蔽板1506的厚度是3mm。遮蔽板1506和基板1504之 间的在基准面P上的距离d4是50mm。以溅射粒子1505的入射角度n恒定地保持在50° 的方式进行转动。此时，获得了2%的膜厚分布(范围/均值X100X)。
图16A至图16C是示出根据图5A和图5B所示的本发明的第二溅射设备的实施方 式的图。溅射设备1600的基本结构与图15A至图15D示出的溅射设备1500的基本结构相 同。该实施方式被构造成台架1601和阴极1602的转动开始角度l w和12。以及转动结 束角度《u和《21为《w =《u和《2。=《21 ;台架1601和阴极1602沿相同的转动方向 以满足使台架1601的中心线ei和阴极1602的中心线e2同时通过基准面P的角速度关系 "2/c^ = "。/^。的方式分别绕转轴A和转轴B转动；遮蔽板1606沿与台架1601和阴极 1602的转动方向相反的方向以角速度"3转动，从而将溅射粒子1605的入射角度n设定 成一定的预定角度。 图16A示出了溅射开始时的各部件的状态。溅射成膜处理从阴极1602绕转轴B从 基准面P向右侧方向倾斜角度12。且台架1601绕转轴A从基准面P向左侧方向倾斜角度I 1Q的位置开始，并且阴极1602和台架1601沿相同的转动方向分别以角速度"2和角速度 "i开始转动。在台架1601上载置基板1604，并且由靶材1603对基板1604进行溅射处理。 遮蔽板1606被构造成沿与台架1601和阴极1602的转动方向相反的方向绕转轴A以角速 度"3转动。在图16A中，在转动开始时，形成于连接靶材1603的端部^和遮蔽板1606的 端部Sl的直线eei与基板表面的法线cc之间的角度是角度n ，并且连接遮蔽板1606的端 部Sl和台架1601的转轴A的直线从基准面P偏转的偏转角度是o 。。 图16B示出了在溅射期间的台架1601和阴极1602的状态，并且示出了当台架 1601的中心线ei和阴极1602的中心线e2同时通过基准面P时的情况。遮蔽板1606根据 阴极1602和台架1601的转动运动而以角速度"3转动运动，使得溅射粒子1605的入射角 度n变成一定的预定角度。如图16B所示，也可以适当地调整"3，从而由遮蔽板1606完 全地遮蔽基板1604避开靶材1603并且不允许溅射粒子1605入射到基板1604。这使得可 以尽可能地抑制具有小的基板入射角度的溅射粒子1605的沉积，由此增强了单轴磁各向 异性。 图16C示出了溅射结束时的各部件的状态。当阴极1602绕转轴B从基准面P向 左侧方向倾斜角度121且台架1601绕转轴A从基准面P向右侧方向倾斜角度l u时，阴极 1602和台架1601均被停止，并且溅射处理终止。形成于连接靶材1603的端部t2和遮蔽板 1606的端部s2的直线ee2与基板表面的法线cc之间的角度是n ，此时，连接遮蔽板1606 的端部s2和台架1601的转轴A的直线从基准面P偏转的偏转角度是o lt)
图17A至图17C是示出根据图5A和图5B所示的本发明的第二溅射设备的实施方 式的图。溅射设备1700的基本结构与图15A至图15D示出的溅射设备1500的基本结构相 同。在该实施方式中，以如下的状态进行倾斜成膜将台架1701和阴极1702的转动开始角 度与转动结束角度设定成l1Q= ln= 12。= 121，并且将阴极1702和台架1701的角速 度设定成"i二 "2。在该实施方式中，在图17A至图17C的任意状态下，耙材1703的表面 和基板1704的表面维持平行状态。此外，遮蔽板1706被构造成沿与阴极1702和台架1701 的转动方向相反的方向以角速度"3转动，从而将溅射粒子1705的入射角度n设定成一 定的预定角度。 图17A示出了溅射成膜处理从阴极1702绕转轴B从基准面P向右侧方向倾斜角 度"。且台架1701绕转轴A从基准面P向左侧方向倾斜角度^。的位置开始的情况，并且 阴极1702和台架1701沿相同的方向分别以角速度"2和角速度A转动。在台架1701上 载置基板1704。遮蔽板1706被构造成沿与阴极1702和台架1701的转动方向相反的方向 绕转轴A以角速度"3转动。在图17A中，形成于连接靶材1703的端部^和遮蔽板1706 的端部Sl的直线eei和基板表面的法线cc之间的角度是n ，此时，连接遮蔽板1706的端 部Sl和台架1701的转轴A的直线从基准面P偏转的偏转角度是o 。。 图17B示出了在溅射期间的台架1701和阴极1702的状态，其示出了阴极1702的 中心线e2和台架1701的中心线ei同时通过基准面P的情况。遮蔽板1706根据阴极1702 和台架1701的转动而沿与阴极1702和台架1701的转动方向相反的方向以角速度"3转 动，使得角度n变成一定的预定角度。如图17B所示，也可以适当地调整"3，从而由遮蔽 板1706完全地遮蔽基板1704避开靶材1703并且不允许溅射粒子1705入射到基板1704。
图17C示出了如下情况当阴极1702到达绕转轴B从基准面P向左侧方向倾斜角
14度"J勺位置且台架1701到达绕转轴A从基准面P向右侧方向倾斜角度lu的位置时，阴 极1702和台架1701均被停止，并且溅射处理终止。形成于连接靶材1703的端部t2和遮蔽 板1706的端部s2的直线ee2与基板表面的法线cc之间的角度是n ，并且连接遮蔽板1706 的端部s2和台架1701的转轴A的直线从基准面P偏转的偏转角度是o lt)
图18A至图18C是示出根据图5A和图5B所示的本发明的第二溅射设备的实施方 式的图。溅射设备1800的基本结构与图15A至图15D示出的溅射设备1500的基本结构 相同。该实施方式被构造成将台架1801和阴极1802的转动开始角度11Q和12。与转动 结束角度l n和121设定成12。 = 121 = 0并且I 1Q = l n # 0，从而仅倾斜地转动台架 1801 ;遮蔽板1806沿与台架1801的转动方向相反的方向以角速度"3转动，从而将n设 定成一定的预定角度。 图18A示出了在台架1801的转动开始时的台架1801和阴极1802的状态。台架 1801处于绕转轴A从基准面P向左侧方向倾斜角度I 1Q的状态。对于阴极1802，阴极1802 的中心线e2与基准面P重叠并且不从基准面P倾斜。在本实施方式中，阴极1802被构造 成从溅射开始到溅射结束均不转动，并且中心线e2不从基准面P偏移。遮蔽板1806被构 造成沿与台架1801的转动方向相反的方向绕转轴A以角速度"3转动。在图18A中，形成 于连接耙材1803的端部^和遮蔽板1806的端部Sl的直线eei与基板表面的法线cc之间 的角度是n ，并且连接遮蔽板1806的端部Sl和台架1801的转轴A的直线从基准面P偏转 的偏转角度是o。。 图18B示出了在转动开始之后的溅射期间的台架1801和阴极1802的状态，并且 示出了台架1801的中心线ei与基准面P—致的状态。遮蔽板1806根据台架1801的转动 运动而沿与台架1801的转动方向相反的方向以角速度"3转动，从而将溅射粒子1805的 入射角度n设定成一定的预定角度。如图18B所示，也可以适当地调整"3，从而由遮蔽板 1806完全地遮蔽基板1804避开靶材1803并且不允许溅射粒子1805入射到基板1804。
图18C示出了当台架1801停止并且溅射处理终止时的状态，其中，当台架1801到 达绕转轴A从基准面P向右侧方向倾斜角度的位置时，台架1801停止，并且溅射处理 终止。形成于连接靶材1803的端部t2和遮蔽板1806的端部s2的直线ee2与基板表面的 法线cc之间的角度是n ，此时，连接遮蔽板1806的端部s2和台架1801的转轴A的直线从 基准面P偏转的偏转角度是o 1() 图19A至图19C是示出根据图5A和图5B所示的本发明的第二溅射设备的实施方 式的图。溅射设备1900的基本结构与图15A至图15D示出的溅射设备1500的基本结构相 同。在该实施方式中，台架1901和阴极1902的转动开始角度"。和"。与转动结束角度 《u和《21被设定成《10 =《n - 0和《2。=《21 - 0 ;台架1901和阴极1902被构造成 沿相同的方向(在本实施方式中是基准面P的左侧方向)倾斜并且分别以角速度co2 开始转动。另外，遮蔽板1906被构造成沿与台架1901的转动方向相同的方向以角速度"3 转动，从而将溅射粒子1905的入射角度n设定成一定的预定角度。 图19A示出了溅射成膜处理从阴极1902绕转轴B从基准面P向左侧方向倾斜角 度"。且台架1901绕转轴A从基准面P向左侧方向倾斜角度"。的位置开始的情况，阴 极1902以角速度"2转动，并且台架1901沿与阴极1902的转动方向相反的转动方向以角 速度转动。遮蔽板1906被构造成沿与台架1901的转动方向相同的方向绕转轴A以角速度"3转动。在图19A中，形成于连接靶材1903的端部^和遮蔽板1906的端部Sl的直 线eei与基板表面的法线cc之间的角度是n ，并且连接遮蔽板1906的端部Sl和台架1901 的转轴A的直线从基准面P偏转的偏转角度是o。。如图19A清楚示出的那样，通过将台架 1901和阴极1902的转动开始角度I 1Q和12。设定成得到如下的状态形成于被阴极1902 支撑的靶材1903的表面和载置于台架1901的基板1904的表面之间的角度是大约90° ，可 以使得溅射粒子1905的入射角度大。 图19B示出了台架1901、阴极1902和遮蔽板1906开始转动之后的状态，特别地， 示出了台架1901的中心线ei和阴极1902的中心线e2同时通过基准面P的情况。此时，遮 蔽板1906随着阴极1902和台架1901的转动而沿与台架1901的转动方向相同的方向以角 速度"3转动，从而将溅射粒子1905的入射角度n设定成一定的预定角度。如图19B所 示，也可以适当地调整"3，从而当台架1901的中心线ei和阴极1902的中心线e2同时通过 基准面P时由遮蔽板1906完全地遮蔽基板1904避开靶材1903并且不允许溅射粒子1905 入射到基板1904。 图19C示出了如下情况在阴极1902绕转轴B从基准面P向右侧方向倾斜角度 121且台架1901绕转轴A从基准面P向右侧方向倾斜角度I u的位置，阴极1902和台架 1901均停止，并且溅射处理终止。此时，形成于连接耙材1903的端部t2和遮蔽板1906的 端部s2的直线ee2与基板表面的法线cc之间的角度是n ，此时，连接遮蔽板1906的端部 S2和台架1901的转轴A的直线从基准面P偏转的偏转角度是0l。如图19C清楚示出的那 样，通过将台架1901和阴极1902的转动结束角度ln和121分别设定成得到如下的状态 形成于被阴极1902支撑的靶材1903的表面和载置于台架1901的基板1904的表面之间的 角度是大约90。，可以使溅射粒子1905的入射角度大。 图20A是示出根据本发明的第二溅射设备的实施方式的图。溅射设备2000包括 台架2001，其用于载置基板2004 ;阴极2002，其用于支撑靶材2003 ;以及遮蔽板2005。台 架2001和阴极2002分别设置有转轴A和转轴B，并且台架2001和阴极2002被构造成分别 绕转轴A和转轴B以任意角度从基准面P转动。例如可以使用诸如马达等转动部件来转动 台架2001和阴极2002，并且可以由控制装置来控制上述转动部件。转轴A和转轴B被配置 成彼此平行，并且靶材2003以与转轴B平行的方式被阴极2002支撑。由可绕转轴B以任 意角度转动的阴极2002支撑的靶材2003能够在静止或转动的状态下通过使等离子体中的 离子与耙材2003的表面碰撞而将溅射粒子沉积在基板2004上。由耙材2003进行成膜处 理的基板2004被载置于可绕转轴A以任意角度转动的台架2001。另外，在靶材2003和台 架2001之间设置遮蔽板2005，其中，遮蔽板2005具有用于绕转轴A以任意角度从基准面P 转动的部件，并且执行微调待沉积的膜的厚度分布的功能和增大溅射粒子的入射角度的选 择性的功能。通过由控制装置适当地控制用于遮蔽板的转动部件2006，遮蔽板2005独立于 阴极2002或台架2001地绕转轴A转动。 通常，具有提高的配向性的膜由多层构成，并且该膜的代表例包括Ta/FeCo、NiFe/ FeCo以及NiFeCr/FeCo。为了制造这种由多层构成的膜，期望由阴极2002支撑多个靶材 2003。在该实施方式中，存在多个靶材2003a、2003b和2003c，并且可以根据使用用途适当 地使用靶材2003a、2003b和2003c。转轴A和转轴B被配置成彼此平行，并且靶材2003a、 2003b和2003c以与转轴B平行的方式被阴极2002支撑。可绕转轴B转动的靶材2003a、2003b和2003c通过使等离子体中的离子与靶材2003的表面碰撞而将溅射粒子沉积在基板 2004上。此外，溅射设备2000的转动运动与图16A至图19C所说明的转动运动相同。
图20B是更详细地示出由图20A中的阴极2002支撑的耙材2003a、2003b和2003c 的内部的图。图20B示出了如下情况为了提高靶材的利用效率，使配置于多个靶材2003a、 2003b和2003c的各自内部的耙材用振荡磁控管(oscillating magnetron) 2007a、2007b和 2007c振荡。 图21A和图21B示出了通过组合多源溅射系统2107和根据本发明的溅射设备 2100而产生的实施方式。溅射设备2100包括台架2101，其用于载置基板2104 ;阴极2102， 其用于支撑靶材2103 ;以及遮蔽板2105。靶材2103由多个靶材2103a、2103b和2103c构 成。台架2101和阴极2102分别设置有转轴A和转轴B，并且台架2101和阴极2102被构造 成可分别绕转轴A和转轴B以任意角度从基准面P转动。例如可以使用诸如马达等转动部 件来转动台架2101和阴极2102，并且可以由控制装置来控制上述转动部件。转轴A和转轴 B被配置成彼此平行，并且靶材2103以与转轴B平行的方式被阴极2102支撑。由可绕转 轴B以任意角度转动的阴极2102支撑的靶材2103能够在静止或转动的状态下通过使等离 子体中的离子与靶材2103的表面碰撞而将溅射粒子沉积在基板2104上。由靶材2103进 行成膜处理的基板2104被载置于可绕转轴A以任意角度转动的台架2101。另外，在靶材 2103和台架2101之间设置遮蔽板2105，通过用控制装置适当地控制用于遮蔽板的转动部 件2106，遮蔽板2105独立于阴极2102或台架2101地绕转轴A转动。 在该实施方式中，多源溅射系统2107由两个阴极2107a和2107b构成，但是根据 用途可以包含更多的阴极。图21B示出了如下状态在通过组合由阴极2107a和2107b构 成的多源溅射系统2107和图21A所示的溅射设备2100而产生的实施方式中，具有转轴A 的台架2101向多源溅射系统2107侧倾斜。也就是，在图21A所示的状态下，可以通过阴极 2102进行倾斜入射溅射，并且，在图21B所示的状态下，可以通过多源溅射系统2107进行 成膜。通过重复这些步骤，如图21C所示，可以形成由诸如由阴极2102形成的倾斜生长膜 S和由多源溅射系统2107形成的膜T等的交替层构成的层叠膜。特别是近年来，因为写入 头采用基于多层膜的反平行结构，因此，多源溅射系统2107与根据本发明的溅射设备2100 的组合是不可缺少的。 图22示出了具体是1-阴极单元2207a、3_阴极单元2207b或4_阴极单元2207c 的多种类型的多源溅射系统2207与根据本发明的溅射设备2200的组合。溅射设备2200包 括台架2201，其用于载置基板2204 ;阴极2202，其用于支撑靶材2203 ;以及遮蔽板2205。 耙材2203由多个耙材2203a、2203b和2203c构成。台架2201和阴极2202分别设置有转 轴A和转轴B，并且台架2201和阴极2202被构造成可分别绕转轴A和转轴B以任意角度从 基准面P转动。例如可以使用诸如马达等转动部件来转动台架2201和阴极2202，并且可以 由控制装置来控制上述转动部件。转轴A和转轴B被配置成彼此平行，并且靶材2203以与 转轴B平行的方式被阴极2202支撑。由可绕转轴B以任意角度转动的阴极2202支撑的靶 材2203能够在静止或转动的状态下通过使等离子体中的离子与靶材2203的表面碰撞而将 溅射粒子沉积在基板2204上。由靶材2203进行成膜处理的基板2204被载置于可绕转轴 A以任意角度转动的台架2201。另外，在靶材2203和台架2201之间设置遮蔽板2205，其 中，通过由控制装置适当地控制用于遮蔽板的转动部件2206，遮蔽板2205独立于阴极2202或台架2201地绕转轴A转动。通过使用具体是1-阴极单元2207a、3-阴极单元2207b或 4-阴极单元2207c的多源溅射系统2207和溅射设备2200的组合，能够进一步扩大使用用 途。 图23A至图23D是示出使用图6A和6B所示的台架601的第三溅射设备的图。图 23A和图23C示出了当由根据本发明的第三实施方式的溅射设备开始倾斜溅射时的状态。 图23A是根据本发明的第三实施方式的溅射设备2300的立体图。图23C是根据本发明的 第三实施方式的溅射设备2300的侧视图。首先，将使用图23A说明溅射设备2300的构造。 溅射设备2300包括台架2301 ，其用于载置基板2304 ;阴极2302，其用于支撑靶材2303 ;以 及遮蔽板2306。台架2301和阴极2302分别设置有转轴A和转轴B，并且台架2301和阴极 2302被构造成可分别绕转轴A和转轴B以任意角度从基准面P转动。例如可以使用诸如 马达等转动部件来转动台架2301和阴极2302，并且可以由控制装置来控制上述转动部件。 转轴A和转轴B被配置成彼此平行，并且靶材2303以与转轴B平行的方式被阴极2302支 撑。由可绕转轴B以任意角度转动的阴极2302支撑的靶材2303能够在静止或转动的状态 下通过使等离子体中的离子与靶材2303的表面碰撞而将溅射粒子2305沉积在基板2304 上。由靶材2303进行成膜处理的基板2304被载置于台架2301的基板载置台2308。另外， 在靶材2303和台架2301之间设置遮蔽板2306，且遮蔽板2306被构造成可绕转轴A以任 意角度从基准面P转动，以执行微调待沉积膜的厚度分布的功能和增大溅射粒子2305的入 射角度的选择性的功能。通过由控制装置适当地控制用于遮蔽板的转动部件2307，遮蔽板 2306独立于阴极2302或台架2301地绕转轴A转动。 在该实施方式中，存在多个靶材2303a、2303b和2303c，并且可以根据使用用途 适当地使用靶材2303a、2303b和2303c。转轴A和转轴B被配置成彼此平行，并且靶材 2303a、2303b和2303c以变得与转轴B平行的方式被阴极2302支撑。可绕转轴B转动的靶 材2303a、2303b和2303c通过使等离子体中的离子与靶材2303的表面碰撞而将溅射粒子 2305沉积在基板2304上。 图23C示出了在台架2301的转动开始时的台架2301和阴极2302的状态。溅射成 膜处理从台架2301处于绕转轴A从基准面P向左侧方向倾斜角度I 1Q的状态的位置开始， 并且台架2301以角速度c^开始转动。对于阴极2302，阴极2302的中心线^与基准面P 重叠并且不从基准面P倾斜。在该实施方式中，阴极2302被构造成从溅射开始到溅射结束 均不转动，并且中心线e2也不从基准面P偏移。在图23C中，形成于连接靶材2303的端部 ^和遮蔽板2306的端部Sl的直线eei与基板表面的法线cc之间的角度是溅射粒子2305 到基板2304的入射角度n ，此时，连接遮蔽板2306的端部Sl和台架2301的转轴A的直线 从基准面P偏转的偏转角度是o 。。台架2301的基板载置台2308具有与转轴A垂直并且 通过基板2304的中心的转轴C，并且该基板载置台2308可以使载置于基板载置台2308上 的基板2304绕转轴C转动。由控制装置适当地控制基板载置台2308的转动。采用如下构 造来开始溅射成膜处理台架2301以角速度"i沿顺时针方向转动，并且遮蔽板2306以角 速度"3沿逆时针方向转动。此外，在该实施方式中，阴极2302不转动，但是阴极2302也 可以随着台架2301和遮蔽板2306的转动而适当地转动。 图23B和图23D示出了如下状态台架2301被转动地运动以使^。二0、即台架 2301的中心线ei与基准面P—致。图23B示出了在台架2301的中心线e！与基准面P —
18致的状态下的溅射设备2300的立体图，并且图23D示出了该状态的侧视图。在当台架2301 的中心线ei与基准面P —致的时间点，台架2301的基板载置台2308绕转轴C转动180° ， 从而使基板2304转动180° 。期望适当地设定台架2301的角速度"工和遮蔽板2306的角 速度"3，使得遮蔽板2306在台架2301的中心线ei与基准面P —致的时间点完全地遮蔽 载置于基板载置台2308的基板2304避开从靶材2303发出的溅射粒子2305。在该情况下， 在基板2304完全避开溅射粒子2305的同时进行基板2304的转动，由此可以增加薄膜的单 轴磁各向异性。在基板2304转动180°之后，台架2301开始沿与上述方向相反的方向、即 逆时针方向以角速度"工转动，并且遮蔽板2306开始沿顺时针方向以角速度"3转动，以在 进行溅射的同时返回到图23A和图23C中的状态。该方法能够使倾斜入射溅射具有更窄的 动作范围。 本发明的范围不限于上述实施方式，也可以基于这些实施方式的示教或启示对这 些实施方式进行适当地修改，以实现本发明的权利要求的主题内容。
权利要求
一种溅射设备，所述溅射设备包括阴极，所述阴极包括溅射靶材支撑面，所述阴极设置有转轴，所述溅射靶材支撑面能绕所述阴极的所述转轴转动；台架，所述台架包括基板支撑面，所述台架设置有转轴，所述基板支撑面能绕所述台架的所述转轴转动，其中，所述溅射设备被构造成使得所述溅射靶材支撑面和所述基板支撑面彼此面对并且能绕各自所绕的转轴独立地转动。
2. 根据权利要求1所述的溅射设备，其特征在于，所述溅射设备还包括用于控制所述溅射靶材支撑面和所述基板支撑面中的至少一方的转动的控制装置。
3. 根据权利要求1所述的溅射设备，其特征在于，所述台架还包括基板载置台，所述基板载置台设置有与所述台架的所述转轴垂直的转轴，并且所述基板载置台能绕所述基板载置台的所述转轴转动。
4. 根据权利要求3所述的溅射设备，其特征在于，所述溅射设备还包括用于控制所述基板载置台的转动的控制装置。
5. —种溅射设备，所述溅射设备包括阴极，所述阴极包括溅射靶材支撑面，所述阴极设置有转轴，所述溅射靶材支撑面能绕所述阴极的所述转轴转动；台架，所述台架包括基板支撑面，所述台架设置有转轴，所述基板支撑面能绕所述台架的所述转轴转动；以及遮蔽板，所述遮蔽板设置有转轴，其中，所述溅射设备被构造成使得所述溅射靶材支撑面和所述基板支撑面彼此面对，所述遮蔽板被配置在所述溅射靶材支撑面和所述基板支撑面之间，并且所述溅射靶材支撑面、所述基板支撑面和所述遮蔽板中的每一方均能绕各自所绕的转轴独立地转动。
6. 根据权利要求5所述的溅射设备，其特征在于，所述溅射设备还包括用于控制所述溅射靶材支撑面、所述基板支撑面和所述遮蔽板中的至少一方的转动的控制装置。
7. 根据权利要求6所述的溅射设备，其特征在于，所述控制装置控制所述遮蔽板的转动，从而遮蔽以比规定的基板入射角度小的基板入射角度入射的溅射粒子。
8. 根据权利要求5所述的溅射设备，其特征在于，所述台架还包括基板载置台，所述基板载置台设置有与所述台架的所述转轴垂直的转轴，并且所述基板载置台能绕所述基板载置台的所述转轴转动。
9. 根据权利要求8所述的溅射设备，其特征在于，所述溅射设备还包括用于控制所述基板载置台的转动的控制装置。
全文摘要
本发明提供一种溅射设备，该溅射设备通过配置靶材和基板以允许从靶材发出的溅射粒子选择性地倾斜入射到基板而能够倾斜成膜，并且能够均一地和紧凑地形成具有高的单轴磁各向异性的磁性膜。溅射设备包括阴极，其具有溅射靶材支撑面，该阴极设置有转轴，溅射靶材支撑面可绕该转轴转动；以及台架，其具有基板支撑面，该台架设置有转轴，基板支撑面可绕该转轴转动，溅射设备被构造成使得溅射靶材支撑面和基板支撑面彼此面对并且可绕各自的转轴独立地转动。此外，溅射设备被构造成使得在溅射靶材支撑面和基板支撑面之间配置遮蔽板并且遮蔽板可独立于阴极和台架地转动。
文档编号C23C14/54GK101765677SQ20078010006
公开日2010年6月30日 申请日期2007年8月29日 优先权日2007年8月29日
发明者爱因斯坦·诺埃尔·阿巴拉, 远藤彻哉 申请人:佳能安内华股份有限公司