JPH1161383A

JPH1161383A - 高真空薄膜形成装置

Info

Publication number: JPH1161383A
Application number: JP23033697A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Agawa; 阿川　　義昭; Yasumasa Suzuki; 康正鈴木; Akiyoshi Chiyayahara; 昭義茶谷原; Kaneshige Fujii; 兼栄藤井
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology; Ulvac Inc
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Ulvac Inc
Priority date: 1997-08-12
Filing date: 1997-08-12
Publication date: 1999-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】ダメージが加えられたり、不純物が混入するこ
とがなく、また、膜厚制御性がよい薄膜形成装置を提供
する。【解決手段】薄膜形成装置５のカソード４０に設けられ
た導電性の蒸着材料に対し、アノード３０に正電圧を印
加した状態で、蒸着材料４２近傍に配置された電極部材
４２にパルス状の電圧を印加してトリガ放電を発生さ
せ、蒸着材料４３とアノード３０との間にアーク放電を
誘起させる。１回のトリガ放電で誘起されるアーク放電
により、蒸着材料４３の微小粒子が所定量放出されるよ
うに構成する。高真空雰囲気でトリガ放電を必要な回数
だけ繰り返し発生させると、不純物やダメージのないご
く薄い薄膜を膜厚精度良く形成できる。また、複数の蒸
着源２８₁〜２８₅を基板４方向に向け、順次薄膜を形成
すると、多層膜を得ることができるので、磁性薄膜の形
成に適している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は薄膜形成装置にかか
り、特に、磁性薄膜の形成に適した高真空薄膜形成装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、薄膜は半導体装置や液晶装置
等の種々の分野に用いられており、金属薄膜の他、絶縁
性薄膜や磁性薄膜等の種々の薄膜が形成されている。

【０００３】図５の符号１０５は、多層薄膜の形成に用
いられる従来技術のスパッタ装置であり、金属製の円筒
容器１１１と、上蓋１１２aと、下蓋１１２bとから成る
真空槽１１０を有している。

【０００４】上蓋１１２aに設けられた孔１２５から回
転軸１２６が真空槽１１０内に気密に挿入されており、
その回転軸１２６には、シャッター１１５、基板ホルダ
ー１１６、ヒータ１１７が下方からこの順で取り付けら
れている。

【０００５】円筒容器１１１には、真空排気系１２３と
ガス導入系１２４とが接続されており、多層薄膜を形成
する際には、先ず、基板ホルダー１１６に薄膜形成対象
である基板を複数枚装着し、真空排気系１２３を起動し
て、真空槽１１０内を１×１０^-5Torr程度の圧力まで真
空排気し、次いで、ガス導入系１２４によって、流量制
御した状態でアルゴンガスを導入する。

【０００６】下蓋１１２b上には、複数のカソードター
ゲット１２１が配置されており、真空槽１１０内の圧力
が１×１０^-2Torr程度の圧力で安定したところで、各カ
ソードターゲット１２１に負電圧を印加する。

【０００７】シャッター１１５と基板ホルダー１１６と
はグラウンド電位に置かれており、各カソードターゲッ
ト１２１と基板ホルダー１１６との間で放電が開始され
ると、シャッター１１５と各カソードターゲット１２１
との間にアルゴンガスプラズマが発生する。そのプラズ
マによって、各カソードターゲット１２１のスパッタリ
ングが開始される。

【０００８】この図５では、５基のカソードターゲット
１２１が示されているが、ここでは、それぞれ異なる材
料が配置されており、基板１０４表面に、異なる薄膜を
積層して多層薄膜を形成するものとする。

【０００９】このスパッタ装置１０５のシャッター１１
５には、ほぼ基板と同じ大きさのコリメータ(孔)１１９
が設けられており、１層目の薄膜材料が設けられたカソ
ードターゲット１２１の真上にコリメータ１１９と基板
１０４とを位置させる。

【００１０】その状態でヒータ１１７に通電し、基板１
０４を加熱しながらコリメータ１１９と基板１０４とを
所定時間だけ静止させ、１層目の薄膜を形成する。

【００１１】１層目の薄膜を形成した後、回転軸１２６
を回転させ、コリメータ１１９と基板１０４とを２層目
のカソードターゲット１２１の真上まで一緒に移動さ
せ、その上に所定時間だけ静止させて、２層目の薄膜を
形成する。

【００１２】同様の手順により、１、２層目の薄膜上
に、３層〜５層目の薄膜を順番に形成した後、今度は、
基板ホルダー１１６とシャッター１１５とを相対移動さ
せ、未成膜の基板１０４とコリメータ１１９とを、１層
目のカソードターゲット１２１の真上に位置させ、新し
い基板１０４表面への成膜作業を開始する。

【００１３】このように、基板ホルダー１１６に装着さ
れた複数の基板１０４の表面に、５層の薄膜によって構
成される多層薄膜を形成した後、真空排気系１２３を停
止し、真空槽１１０外へ搬出すると、多数の基板に対
し、効率よく多層薄膜を形成することができる。

【００１４】しかし、上述のようなスパッタ装置１０５
では、スパッタリング中の圧力を１×１０^-3Torr以上に
する必要があり、基板１０４は、比較的高い圧力雰囲気
に於かれた状態で薄膜形成が行われるため、スパッタリ
ングガス中の不純物が薄膜中に取り込まれてしまう。ま
た、スパッタリングを行う際のプラズマは真空槽１１０
内に広がるため、真空槽１１０の内壁がスパッタされ、
不純物粒子となって薄膜中に混入する。更に、基板がプ
ラズマに曝されてしまうため、薄膜にダメージが加えら
れてしまうという問題がある。

【００１５】特に、各カソードターゲット１２１に対
し、一緒に電圧を印加してプラズマを形成する場合に
は、形成したい薄膜材料とは異なる材料のカソードター
ゲット１２１もスパッタリングされてしまうため、形成
中の薄膜材料とは異なる材料の粒子も僅かではあるがコ
リメータ１１９を通過し、不純物粒子となって薄膜中に
混入してしまう。

【００１６】形成対象の多層薄膜が磁性薄膜の場合に
は、例えば、上記各カソードターゲット１２１に、Ｔ
ａ、ＮｉＦｅ、Ｃｕ、Ｃｏ、ＦｅＭｎ材料を配置し、基
板表面にそれらの材料から成る薄膜を一層ずつ積層させ
るが、磁性薄膜の磁気特性は不純物やダメージに対して
敏感であるため、プラズマを用いず、不純物やダメージ
のない高純度の薄膜を形成できる技術が必要になる。

【００１７】プラズマを用いず上記のような磁性合金の
薄膜を形成できる装置には、従来より、例えば図４に示
すような、真空槽２１０内に、アーク蒸着源２２０と基
板ホルダー２１６が配置された蒸着装置２０５が知られ
ている。

【００１８】アーク蒸着源２２０は、カソード電極２２
１とアノード電極２２２とを有しており、カソード電極
２２１の表面には、薄膜の材料である蒸着材料が配置さ
れている。

【００１９】この蒸着装置２０５によって薄膜を形成す
る場合には、基板ホルダー２１６に基板２０４を装着
し、排気口２１７から真空槽２１０内を真空排気した
後、必要に応じ、ガス導入口２１８から放電用ガスを導
入し、バイアス電源２２５とアーク電源２２６を起動し
て、基板ホルダー２１６に負電圧を印加する。

【００２０】アノード電極２２２の先端は、蒸着材料近
傍に配置されており、カソード電極２２１に負電圧、ア
ノード電極２２２に正電圧を印加すると、その間でアー
ク放電が発生し、アーク電流が流れることにより、カソ
ード電極２２１表面の蒸着材料が瞬間的に蒸発する。

【００２１】その蒸発の際には、蒸着材料表面から蒸発
した微小粒子はイオン化され、正電荷が付与されるの
で、基板ホルダー２１６に負電圧を印加しておくと、そ
の微小粒子は基板２０４に引きつけられ、基板２０４表
面に堆積して薄膜が形成される。

【００２２】このような蒸着源２２０ではプラズマは用
いられていないため、薄膜にはダメージは加えられず、
また、真空槽２１０を構成する材料が不純物となって薄
膜中に混入しないという利点がある。

【００２３】しかしながら上述の蒸着源２２０では、ア
ーク放電を安定に維持するために、真空槽２１０内を高
真空雰囲気にすることができない。従って、真空槽２１
０内に導入した放電用ガス中の不純物が、薄膜中に取り
込まれてしまうという問題がある。

【００２４】また、アーク放電によって蒸着材料の微小
粒子を生成する際に、蒸着材料の巨大粒子も放出され、
微小粒子と共に基板２０４表面に到達し、薄膜の膜質を
低下させるという問題がある。

【００２５】他方、上述のスパッタ装置１０５や蒸着装
置２０５は、高速成膜に適しているという利点があり、
ある程度厚い薄膜を形成する場合には、膜厚モニターを
用いて膜厚を監視しながら成長させ、所望膜厚の薄膜が
得られるが、逆に、ごく薄い薄膜を形成する場合には、
膜厚モニターでは膜厚を精度よく検出できないという欠
点がある。そのため、ごく薄い薄膜を形成する場合に
は、予め成膜速度を求めておき、成膜時間から膜厚を逆
算して膜厚管理を行っており、得られる薄膜の膜厚が不
正確になってしまうという問題がある。

【００２６】近年では、ハードディスク装置の磁気抵抗
素子(ＭＲ)を形成するために、磁性層と反強磁性層とが
積層された磁性薄膜が用いられているが、そのような磁
性薄膜の場合には、各層の膜厚は、数ｎｍ程度と薄いた
め、成膜時間による膜厚管理では正確な膜厚制御が行え
ないないことから、その解決が望まれている。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の不都合を解決するために創作されたものであり、その
目的は、多層薄膜を形成する際に、ダメージが加えられ
たり、不純物が混入することのない薄膜形成装置を提供
することにある。また、本発明の他の目的は、多層薄膜
の膜厚制御性がよい薄膜形成装置を提供することにあ
る。

【００２８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、アノードとカソードを有
し、前記カソードに設けられた導電性の蒸着材料に対し
て前記アノードに正電圧を印加した状態で、前記蒸着材
料近傍に配置された電極部材と前記蒸着材料との間にパ
ルス状の電圧を印加してトリガ放電を発生させると、前
記蒸着材料と前記アノードとの間にアーク放電が誘起さ
れるように構成された蒸着源を有し、前記アーク放電に
よって放出された前記蒸着材料の微小粒子を、真空槽内
に配置された基板表面に付着させて薄膜を形成する薄膜
形成装置であって、前記蒸着材料の微小粒子が、１回の
トリガ放電で誘起されるアーク放電によって所定量放出
されるように構成され、前記トリガ放電を繰り返し発生
させ、前記薄膜を所望膜厚に形成できるように構成され
たことを特徴とする。

【００２９】請求項１記載の薄膜形成装置に前記蒸着源
を複数設ける場合には、請求項２記載の発明のように、
前記各蒸着源のカソードの中心軸線が、前記真空槽内に
配置される同一基板に向くように構成するとよい。

【００３０】上述の本発明の構成によれば、蒸着源がア
ノードとカソードとを有しており、そのカソードには導
電性の蒸着材料が設けられ、蒸着材料近傍には電極部材
が配置されている。

【００３１】アノードに、蒸着材料に対して正電圧を印
加した状態で電極部材と蒸着材料との間にパルス状の電
圧を印加すると、蒸着材料と電極部材との間に配置され
た絶縁円筒等の絶縁性部材の沿面でトリガ放電が発生
し、最初に、そのトリガ放電により、蒸着材料の微小粒
子が放出される。その微小粒子がアノードと蒸着材料と
の間に充満すると、絶縁性が低下し、アノードと蒸着材
料との間にアーク放電が誘起される。

【００３２】そのアーク放電によって流れる電流は大電
流であり、蒸着材料からは、蒸着材料の微小粒子が多量
に放出される。その微小粒子は正電荷を帯びており、様
々な方向に放出されるが、アーク放電によって蒸着材料
に流れる電流は、正電荷を帯びた微小粒子に対し、蒸着
材料から遠ざける方向の力を及ぼす磁界を形成する。

【００３３】その磁界が形成する力はカソードの中心軸
線に沿った方向であり、電荷対質量比が大きい微小粒子
は、その力によって基板方向に強く加速され、真空槽内
に放出されると基板に向けて飛行する。電荷対質量比が
小さい中性粒子や巨大粒子に対する加速は弱い。蒸着材
料とアノードの間でアーク放電が生じる場所は、アノー
ド内部にあるので、中性粒子や巨大粒子はアノードに衝
突し、付着してしまうので真空槽内には放出されない。

【００３４】従って、微小粒子だけが基板に到達できる
ので、中性粒子や巨大粒子は薄膜中に混入せず、粒径の
そろった微小粒子によって膜質のよい薄膜を形成するこ
とができる。

【００３５】その場合、アーク放電を維持するためには
大電流を流す必要があるが、アーク放電が誘起され、ア
ーク電流が流れ始めると、アーク電流を供給している電
源の電圧が低下するとアーク放電が停止する。アーク放
電が停止すると、電源電圧は所定時間で回復する。従っ
て、１回のトリガ放電により、電源能力に応じたアーク
放電電流が流れた後、アーク放電は自動的に停止するの
で、蒸着材料からは、電源のアーク電流供給量に応じた
量の蒸着材料の微小粒子が放出され、基板表面には、そ
の放出量に応じた膜厚の薄膜が形成されるので、繰り返
しトリガ放電を発生させると、基板表面に所望膜厚の薄
膜を形成することが可能となる。

【００３６】１回のアーク放電によって形成される薄膜
の膜厚を一定値にするためには、アーク電流が供給され
る時間を制御するようにしてもよい。

【００３７】このように、トリガ放電によって放出され
た微小粒子でアーク放電を誘起させているので、真空槽
内に放電誘起用のガスを導入する必要がない。また、薄
膜形成のためにプラズマを用いておらず、プラズマ用の
ガスを導入する必要もない。

【００３８】従って、本発明の薄膜形成装置によれが、
高真空雰囲気下で、不純物やダメージのない薄膜を得る
ことが可能となる。

【００３９】ところで、磁性薄膜のような多層膜を形成
する場合には、多層膜中の個々の薄膜の蒸着材料が配置
された蒸着源を複数設け、各蒸着源から順次蒸着材料の
微小粒子を放出させ、薄膜を積層する必要がある。

【００４０】本発明の蒸着源は、アーク電流が形成する
磁界によって、イオン化した蒸着材料の微小粒子がカソ
ードの中心軸線方向に加速され、しかも平均自由行程が
大きい高真空雰囲気下で放出が行われるので、蒸着材料
に微小粒子はカソードから基板方向に直線的に飛行す
る。従って、複数の蒸着源によって同じ基板上に薄膜を
形成するためには、各蒸着源のカソードの中心軸線が同
一基板方向に向けておくとよい。

【００４１】

【発明の実施の形態】図１の符号５は、本発明の一実施
形態の薄膜形成装置であり、金属製の円筒容器１１と、
上蓋１２aと、下蓋１２bとから成る真空槽１０を有して
いる。上蓋１２aには、図示しない孔が設けられ、その
孔から真空槽１０内に回転軸２６が気密に挿入されてい
る。

【００４２】回転軸２６の先端部分には、基板ホルダー
１６とヒータ１７とが、下方からその順で取り付けられ
ており、真空槽１０内で上蓋１２a付近に位置するよう
にされている。

【００４３】円筒容器１１には、真空排気系２３とガス
導入系２４とが接続されており、真空排気系２３を動作
させて真空排気すると、真空槽１０内を１×１０^-7Torr
以下の圧力の高真空雰囲気にできるように構成されてい
る。

【００４４】下蓋１２bには、符号２１₁〜２１₅で示す
５基の蒸着源が取り付けられている。各蒸着源２１₁〜
２１₅は、パルス電圧で点火されるアーク蒸着源であ
り、図２(ａ)に示すように、金属材料が円筒形形状に成
形されて成るアノード３０と、該アノード３０の内部に
配置されたカソード４０とを有している。

【００４５】カソード４０は、絶縁性材料が円筒形形状
に成形されて成る絶縁管４１と、該絶縁管４１端部の外
周部分に密着配置されたリング状の電極部材４２と、絶
縁管４１の開放部分に挿入された円柱状の蒸着材料４３
とを有している。

【００４６】カソード４０は、アノード電極３０とは非
接触の状態で、アノード電極３０の開放端部よりも奥側
に配置されている。蒸着材料４３と電極部材４２とは非
接触の状態にされており、蒸着材料４３は、一端が絶縁
管４１の開放端部から突き出され、他端が絶縁管４１の
内部に位置している。その蒸着材料４３の他端部分は絶
縁管４１内に設けられた導電体４４と電気的に接続され
ており、電極部材４２は、絶縁管４１とアノード３０と
の間に配置された導電体４４に電気的に接続されてい
る。

【００４７】真空槽１０の外部には、トリガ電源４６と
アーク電源４７とが配置されており、トリガ電源４６の
正電位側の端子は、導電体４４を介して、各蒸発源２１
₁〜２１₅内のうちの所望の蒸発源の電極部材４２に接続
できるように構成されている。トリガ電源４６の負電位
側の端子は、導電体４５を介して、蒸着材料４３に接続
されている。

【００４８】アーク電源４７の正電位側の端子には、各
蒸発源２１₁〜２１₅内のアノード３０がを選択して接続
できるように構成されており、負電位側の端子は、前述
の導電体４５を介して蒸発材料４３に接続されている。

【００４９】各蒸着源２１₁〜２１₅のアノード３０とカ
ソード４０の中心軸線２８₁〜２８₅は、基板ホルダー１
６の略中心位置で交差するように配置されており、その
位置を中央にして、基板４を基板ホルダー１６に装着で
きるように構成されている。

【００５０】この薄膜形成装置５を用いてスピンバルブ
構造の磁性薄膜を形成する場合には、例えば、Ｔａ、Ｎ
ｉＦｅ、Ｃｕ、Ｃｏ、ＦｅＭｎによって各蒸着源２１₁
〜２１₅内の蒸着材料４３をそれぞれ構成させ、成膜対
象であるガラス製の基板４を基板ホルダー１６に装着
し、シャッター１５を基板４と各蒸着源２１₁〜２１₅の
間に位置させる。その状態で真空排気系２３を起動し、
低真空用ポンプ３３によって１×１０^-1Torr程度の圧力
まで真空槽１０内部を真空排気し、次いで、高真空ポン
プ３４によって更に真空排気しながらヒータ１７に通電
し、基板４を所定温度まで加熱する。

【００５１】真空槽１０内部が１×１０^-7Torr程度の高
真空雰囲気になったところで、蒸着源２１₁内のＴａで
構成された蒸着材料４３と電極部材４２とをトリガ電源
４６に接続し、また、その蒸着源２１₁のアノード３０
をアーク電源４７に接続する。

【００５２】シャッター１５を開け、アーク電源４７に
よってアノード３０に正電圧、蒸着材料４３に負電圧を
印加した状態でトリガ電源４６を起動し、蒸着材料４３
に対して電極部材４２に正のパルス電圧を印加すると、
図２(ｂ)に示すように、絶縁管４１の端部表面でトリガ
放電(沿面放電)が発生し、トリガ電流ｉ₁が流れる。

【００５３】そのトリガ電流ｉ₁によって蒸着材料４３
が蒸発し、表面からイオン化したＴａの微小粒子５１が
放出されると、アノード３０と蒸着材料４３との間の絶
縁耐圧が低下し、アノード電極３０と蒸着材料４３との
間にアーク放電が誘起され、蒸着材料４３にアーク電流
ｉ₂が流れ始める。

【００５４】そのアーク電流ｉ₂は大電流であるため、
蒸着材料４３が蒸発し、イオン化したＴａの微小粒子５
１が様々な方向に大量に放出される。

【００５５】各蒸着源２１₁〜２１₅の蒸着材料４３と、
絶縁管４２内部に設けられた導電体４４とは円柱形形状
に成形されており、アーク電流ｉ₂は、カソード４０内
で蒸着材料４３と導電体４４とを直線的に流れる。その
アーク電流ｉ₂によって、カソード４０周囲に形成され
る磁界は、正電荷を帯びた荷電粒子に対し、アーク電流
ｉ₂が流れる向きとは逆向きの方向、即ち、カソード４
０の中心軸線方向に沿って、蒸着材料４３から遠ざける
方向の力Ｆを及ぼす。

【００５６】この力Ｆにより、イオン化したＴａの微小
粒子は、アノード３０の中心軸線２８₁に沿って、アノ
ード３０開口部から真空槽１０内に直線的に放出さる。
中心軸線２８₁方向には基板４が配置されており、Ｔａ
の微小粒子は基板４方向に飛行し、その表面に堆積する
とＴａ薄膜が形成される。

【００５７】Ｔａの微小粒子が放出される際に、同時に
Ｔａの巨大粒子５２も放出されるが、その巨大粒子５２
は、無電荷の中性粒子であるか、有電荷であっても電荷
量が小さいので、巨大粒子５２の電荷対質量比は微小粒
子５１の電荷対質量比に比べて小さいため、力Ｆによる
影響は小さく、アノード３０に衝突し、付着するので真
空槽１０内には放出されない。

【００５８】アーク電流ｉ₂が流れている間、Ｔａの微
小粒子は放出されるが、アーク電流ｉ₂は大電流である
ため、アーク電流ｉ₂が流れることによってアーク電源
４７の電圧が下がり、アーク放電を維持できなくなる
と、自動的にアーク電流ｉ₂は停止する。従って、１回
のトリガ放電によって放出されるＴａ微小粒子の量は、
アーク電源４７の電源能力によって決まるので、所望膜
厚が得られる回数だけトリガ放電させ、繰り返しアーク
放電を発生させ、Ｔａ薄膜を成長させる。

【００５９】基板４表面にＴａ薄膜から成る１層目の薄
膜が形成されると、トリガ電源４６とアーク電源４７と
をＴａが配置された蒸着源２１₁から切り放し、ＮｉＦ
ｅが配置された蒸着源２１₂側に接続する。

【００６０】そして、上記Ｔａの蒸着源２１₁の場合と
同様に、所定の膜厚が得られる回数だけトリガ放電を発
生させ、誘起されたアーク放電によってイオン化したＮ
ｉＦｅの微小粒子を基板４に付着させ、Ｔａ薄膜表面
に、所定膜厚のＮｉＦｅ薄膜を形成する。

【００６１】このように、Ｔａ、ＮｉＦｅ、Ｃｕ、Ｃ
ｏ、ＦｅＭｎから成る蒸着材料４３が配置された蒸着源
２１₁〜２１₅のカソード４０(及びアノード３０)の中心
軸線２８₁〜２８₅は基板４方向に向けられており、各蒸
着源２１₁〜２１₅から真空槽１０内に放出され、磁界に
よって加速された蒸着材料の微小粒子は、基板４方向に
向かって飛行し、基板４に付着する。

【００６２】従って、各蒸着源２１₁〜２１₅に対して、
トリガ電源４６とアーク電源４７とを、切り替えながら
順番に接続し、所定の膜厚が得られる回数だけトリガ放
電を発生させ、誘起されたアーク放電によって、基板４
表面上に、下層から、Ｔａ、ＮｉＦｅ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｆ
ｅＭｎ薄膜をその順番で堆積させ、磁性薄膜を形成す
る。

【００６３】各薄膜は、非常に膜厚が小さいが、トリガ
放電１回当たりに形成される薄膜の膜厚は、予め測定し
ておき、例えば、トリガ放電１回当たり０．１ｎｍの薄
膜が形成されるものとすると、５ｎｍの薄膜を形成する
ためには５０回のパルス放電を行えばよい。この場合、
トリガ放電を行う間隔を１秒とすると、５０秒で５ｎｍ
の薄膜を形成することができる。

【００６４】このように５層の薄膜から成る多層薄膜を
形成した後、ヒータ１７と真空排気系２３を停止し、ガ
ス導入系１２４によって真空槽１０内にベント用の窒素
ガスを導入し、真空槽１０内が大気圧となったところ
で、図示しない搬出口から基板４を大気中に搬出する。

【００６５】図３に、基板４表面に形成したスピンバル
ブ構造の磁性薄膜の積層状態を示す。符号６１〜６５で
示す薄膜は、それぞれＴａ、ＮｉＦｅ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｆ
ｅＭｎ薄膜であり、各薄膜６１〜６５の膜厚は、５ｎ
ｍ、１０ｎｍ、２．５ｎｍ、２．２ｎｍ、１１ｎｍであ
る。Ｔａ薄膜６１、Ｃｕ薄膜６３、ＦｅＭｎ薄膜６５は
反強磁性薄膜であり、ＮｉＦｅ薄膜６２、Ｃｏ薄膜６４
は磁性薄膜である。

【００６６】以上説明したように、１回のアーク放電に
よって放出される蒸着材料の微小粒子は一定量であるの
で、トリガ放電を発生させる回数によって形成しようと
する薄膜の膜厚を制御できる。また、１回のアーク放電
では、蒸着材料の微小粒子は少量しか放出されないの
で、ごく薄い薄膜を膜厚精度よく形成することが可能と
なる。

【００６７】更に、真空槽内にスパッタリングガス等の
ガスを導入せず、高真空雰囲気中で薄膜形成を行えるの
で、ガス中に含まれる不純物が薄膜中に取り込まれるこ
とはない。また、プラズマを用いないので、真空槽を構
成する物質が不純物として薄膜中に混入したり、薄膜が
ダメージを受けることもない。

【００６８】なお、上記蒸着源２１₁〜２１₅は、それぞ
れ異なる蒸着材料を配置したが、複数の蒸着源に同じ蒸
着材料を配置し、一緒にアーク放電を行わせ、成膜速度
を向上させることも可能である。

【００６９】

【発明の効果】薄膜を膜厚精度よく形成できる。特に磁
性膜のように、各層の膜厚がごく薄い多層膜を膜厚精度
よく形成することができる。薄膜中に不純物が混入する
ことがなく、また、薄膜がダメージを受けることがない
ので、磁性薄膜の形成に適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例の薄膜形成装置

【図２】(ａ)：蒸着源の構造を説明するための模式的断
面図 (ｂ)：放電の発生機構を説明するための模式図

【図３】磁性薄膜の構造を説明するための断面図

【図４】従来技術の薄膜形成装置(蒸着装置)

【図５】従来技術の薄膜形成装置(スパッタ装置)

【符号の説明】

１０……真空槽２８₁〜２８₅……中心軸線３０
……アノード４０……カソード４３……蒸着材
料

フロントページの続き (71)出願人 000001144 工業技術院長東京都千代田区霞が関１丁目３番１号 (74)上記１名の指定代理人工業技術院大阪工業技術研究所長（外２名） (72)発明者阿川義昭神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地日本真空技術株式会社内 (72)発明者鈴木康正神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地日本真空技術株式会社内 (72)発明者茶谷原昭義大阪府池田市緑丘１丁目８番31号工業技術院大阪工業技術研究所内 (72)発明者藤井兼栄大阪府池田市緑丘１丁目８番31号工業技術院大阪工業技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アノードとカソードを有し、前記カソード
に設けられた導電性の蒸着材料に対して前記アノードに
正電圧を印加した状態で、前記蒸着材料近傍に配置され
た電極部材と前記蒸着材料との間にパルス状の電圧を印
加してトリガ放電を発生させると、前記蒸着材料と前記
アノードとの間にアーク放電が誘起されるように構成さ
れた蒸着源を有し、前記アーク放電によって放出された前記蒸着材料の微小
粒子を、真空槽内に配置された基板表面に付着させて薄
膜を形成する薄膜形成装置であって、前記蒸着材料の微小粒子が、１回のトリガ放電で誘起さ
れるアーク放電によって所定量放出されるように構成さ
れ、前記トリガ放電を繰り返し発生させ、前記薄膜を所
望膜厚に形成できるように構成されたことを特徴とする
薄膜形成装置。
【請求項２】前記蒸着源を複数有する薄膜形成装置であ
って、前記各蒸着源のカソードの中心軸線が、前記真空槽内に
配置される同一基板に向くように構成されたことを特徴
とする請求項１記載の薄膜形成装置。