專利名稱：離子化薄膜形成方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠用來(lái)制造諸如大規(guī)模集成電路(LSI)的半導(dǎo)體器件，和諸如磁光盤(pán)的記錄媒體的薄膜形成方法及裝置，更確切地說(shuō)，涉及一種能夠通過(guò)利用離子化微粒來(lái)制取各種類(lèi)型淀積薄膜的離子化薄膜形成方法及裝置。
薄膜形成方法通常被用于在各種半導(dǎo)體器件上形成布線和層間絕緣膜，或者在記錄媒體上形成磁性層和保護(hù)層。但是，這些必須顯現(xiàn)多種特性的薄膜形成方法，在近幾年來(lái)又被用于制取在襯底中形成的溝槽內(nèi)部尤其是溝槽底部具有改進(jìn)的覆蓋率的薄膜。
圖5示出了一種利用常規(guī)濺射方法所淀積的薄膜的剖視圖。其中溝槽底部104上的薄膜102的厚度遠(yuǎn)小于該溝槽外側(cè)襯底7的頂部103上薄膜100的厚度。這意味著由該濺射方法所提供的覆蓋層質(zhì)量較差。圖5還示出了淀積在該溝槽側(cè)面101上的薄膜。質(zhì)量較差的覆蓋率以及溝槽側(cè)面上的薄膜都會(huì)對(duì)在襯底上形成薄膜產(chǎn)生不利影響。
下文中描述了一種磁疇壁移動(dòng)類(lèi)型(magnetic domain wall displacementtype)的磁光盤(pán)，其在日本已公開(kāi)專利申請(qǐng)No.6-290496中公開(kāi)。同心形成在常規(guī)磁光盤(pán)和只讀光盤(pán)上的溝槽不能用來(lái)錄制信息。但是，由于信息也錄制在磁疇壁移動(dòng)類(lèi)型記錄媒體中的溝槽底部上，所以必須在所述底部上如同在溝槽外部媒體的平整部分(在下文中被稱作“紋間表面(lands)”)上那樣形成功能薄膜。另外，該記錄媒體必須適于能夠使得不會(huì)從溝槽的側(cè)面產(chǎn)生磁光信號(hào)，從而防止溝槽與紋間表面之間發(fā)生干涉，其中由所述溝槽側(cè)面將溝槽底部與紋間表面隔開(kāi)。為了達(dá)到這個(gè)目的，在溝槽側(cè)面上的薄膜淀積量必須達(dá)到最小化。也就是說(shuō)，一種磁疇壁移動(dòng)類(lèi)型的記錄媒體所需的薄膜形成必須具有高度的定向性并且具有較高的底部覆蓋率。所述底部覆蓋率被定義為形成在溝槽底部表面上的薄膜形成率與溝槽外側(cè)表面上的薄膜形成率的比值。所述底部覆蓋率可以利用公式tA/tB×100％而得到，其中tA指的是形成在溝槽底部表面上的薄膜厚度，而tB指的是形成在溝槽外側(cè)表面上的薄膜厚度(參看圖4)。
能夠提供較高底部覆蓋率的常規(guī)薄膜形成方法包括有低壓遠(yuǎn)程濺射方法(the low-pressure remote sputtering method)，準(zhǔn)直濺射方法(collimatesputtering method)，和一種在日本已公開(kāi)專利申請(qǐng)No.10-259480中披露的高頻等離子體輔助濺射方法(high-frequency plasma assisted sputteringmethod)。
由于所述的低壓遠(yuǎn)程濺射方法采用了較低的壓力和比普通濺射方法更長(zhǎng)的自由行程(free path)，所以該方法能夠使得濺射微粒平直飛行而不會(huì)發(fā)生散射。這種低壓遠(yuǎn)程濺射方法還適于在靶與襯底之間形成較長(zhǎng)距離并且能夠使得微粒垂直于該襯底飛行。
所述的準(zhǔn)直濺射方法僅能夠使得濺射微粒垂直于襯底飛行到達(dá)襯底，并通過(guò)在靶與襯底之間放置一圓柱體來(lái)使得所述微粒淀積其上，其中所述的圓柱體上帶有多個(gè)垂直于襯底的孔。
所述的高頻等離子體輔助濺射方法通過(guò)在一等離子體區(qū)域?qū)︼w行的濺射微粒進(jìn)行電離而使得其發(fā)生淀積，其中所述的等離子體區(qū)域是通過(guò)向襯底供送一高頻電壓而在襯底附近產(chǎn)生的，并利用由等離子體在襯底上所產(chǎn)生的負(fù)電壓(自偏壓(self bias))將經(jīng)電離的濺射微粒垂直地導(dǎo)向所述襯底。
但是，由于靶與襯底之間的距離較長(zhǎng)而造成薄膜形成率和原材料(靶)利用率較低，所以在大多數(shù)生產(chǎn)過(guò)程中所述低壓遠(yuǎn)程濺射方法被限制在用于帶有溝槽形狀比不超過(guò)4的襯底。
由于濺射微粒淀積在準(zhǔn)直管上造成損耗，所以所述準(zhǔn)直濺射方法也具有薄膜形成率和原材料利用率較低的問(wèn)題，并且也被限制在用于帶有溝槽形狀比不高于3的襯底。
所述高頻等離子體輔助濺射方法可以用于溝槽形狀比為4或者更高的襯底。但是，該濺射方法允許等離子體中帶有電荷的微粒穿透襯底，又由于等離子體是通過(guò)向所述襯底供送一高頻電壓而產(chǎn)生的，所以會(huì)使得襯底發(fā)熱。因此在該濺射方法中，難以在由低耐熱性材料，譬如用作只讀光盤(pán)和磁光盤(pán)等記錄媒體的襯底材料的樹(shù)脂所制成的襯底上形成薄膜。
本發(fā)明的目的在于為了解決前述問(wèn)題，提供一種薄膜形成方法和薄膜形成裝置，它們可以用于在表面帶有深溝槽的襯底上以較高的底部覆蓋率均勻地形成薄膜。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的在于提供一種能夠防止襯底溫度升高的薄膜形成方法及薄膜形成裝置。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種離子化薄膜形成方法和離子化薄膜形成裝置，它們能夠促進(jìn)放電氣體的激發(fā)和電離，從而提高蒸發(fā)微粒的電離效率。
這些目的均可以利用一種通過(guò)濺射形成淀積薄膜的方法而得以實(shí)現(xiàn)，其中所述方法包括如下步驟對(duì)濺射微粒進(jìn)行電離；對(duì)一設(shè)置在襯底附近的電極供送一周期性變化的電壓，其中等于或大于前述電壓中最大與最小值之間中間值的電壓供送時(shí)間比等于或小于該中間值的電壓供送時(shí)間要短。
所述目的還可以利用一種離子化濺射裝置(ionization sputteringapparatus)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中該裝置用于通過(guò)利用一在襯底附近所產(chǎn)生的電場(chǎng)來(lái)將濺射微粒導(dǎo)引到襯底上從而形成一淀積薄膜，并且包括一個(gè)帶有一抽氣系統(tǒng)的濺射腔室；用于將一種工藝氣體(processing gas)導(dǎo)入該濺射腔室的氣體導(dǎo)入裝置；設(shè)置在該濺射腔室中的一陰極；設(shè)置在陰極與襯底之間的電離裝置；一設(shè)置在襯底附近的電極；以及用于向電極供送一周期性變化電壓的電壓供送裝置，其中等于或大于所供送電壓中最大與最小值之間中間值的電壓供送時(shí)間比等于或小于該中間值的電壓供送時(shí)間要短。詳細(xì)說(shuō)明將在下文中參照示例給出。


圖1是一個(gè)示意性的剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的薄膜形成裝置的結(jié)構(gòu)；圖2是一個(gè)示意性的剖視圖，示出了本發(fā)明中電離機(jī)構(gòu)的一實(shí)施例；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明供送到電板10上的電壓波形圖；圖4是一個(gè)示意圖，示出了根據(jù)本發(fā)明計(jì)算底部覆蓋率的方法；圖5是利用一種常規(guī)濺射方法所淀積的薄膜剖視圖；圖6示出了本發(fā)明的例3中供送到電極10上的電壓頻率與底部覆蓋率之間的關(guān)系；圖7示出了本發(fā)明的例4中供送到電極10上的電壓的占空比(duty ratio)(所供送電壓V1的時(shí)間T1與所供送電壓V2的時(shí)間T2之間的比值)與底部覆蓋率之間的關(guān)系；圖8示出了本發(fā)明的例6中供送到電極10上的電壓占空比與介電強(qiáng)度之間的關(guān)系；圖9是一個(gè)示意性的剖視圖，示出了本發(fā)明的例8中離子化薄膜形成裝置的結(jié)構(gòu)；圖10是一個(gè)示意圖，示出了當(dāng)安裝在本發(fā)明例8中離子化薄膜形成裝置內(nèi)的磁場(chǎng)發(fā)生裝置單獨(dú)使用時(shí)所形成的磁力線；圖11是一個(gè)示意圖，示出了由陰極與離子化裝置之間的磁場(chǎng)發(fā)生裝置和由圖9中陰極下方的磁場(chǎng)發(fā)生裝置所共同形成的磁力線；圖12是一個(gè)示意性的剖視圖，示出了本發(fā)明的例11中離子化薄膜形成裝置的結(jié)構(gòu)；圖13是一個(gè)示意性的剖視圖，示出了本發(fā)明的例15中離子化薄膜形成裝置的結(jié)構(gòu)；圖14是一個(gè)示意性的剖視圖，示出了本發(fā)明的例18中離子化薄膜形成裝置的結(jié)構(gòu)；圖15是一個(gè)示意性的剖視圖，示出了本發(fā)明的例20中離子化薄膜形成裝置的結(jié)構(gòu)；圖16示出了本發(fā)明的例20中襯底和電極10之間的尺寸比與底部覆蓋率之間的關(guān)系；圖17示出了本發(fā)明的例21中襯底和電極10之間的尺寸比與底部覆蓋率之間的關(guān)系；圖18是一個(gè)示意性的剖視圖，示出了本發(fā)明的例22中離子化薄膜形成裝置的結(jié)構(gòu)；圖19A和19B分別是本發(fā)明的例22中離子化薄膜形成裝置內(nèi)的電離裝置6的頂視圖和該裝置的側(cè)視圖；圖20示出了本發(fā)明的例22中建立在設(shè)置隔熱板，隔熱板被冷卻，和沒(méi)有設(shè)置隔熱板三種情況下的薄膜形成時(shí)間與襯底溫度之間的關(guān)系；圖21示出了根據(jù)由玻璃，特氟隆(Teflon)，和聚碳酸酯(polycarbonate)制成的隔熱板是否進(jìn)行水冷卻(water-cooled)而得到的底部覆蓋率之間的差別；
圖22是一個(gè)示意性的剖視圖，示出了本發(fā)明的例25中離子化薄膜形成裝置的結(jié)構(gòu)；圖23是本發(fā)明的例25中其上形成有薄膜的襯底的剖視圖；圖24示出了利用本發(fā)明例25中的磁疇壁移動(dòng)類(lèi)型記錄媒體來(lái)對(duì)CN比率進(jìn)行測(cè)定的結(jié)果；圖25是一個(gè)示意性的剖視圖，示出了本發(fā)明的例25中離子化薄膜形成裝置的另一實(shí)施例；圖26是用于表示A點(diǎn)處的磁通強(qiáng)度與在襯底上形成淀積薄膜的速率之間依附關(guān)系的圖表。
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖1的示意圖示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的薄膜形成裝置。在圖1中，附圖中的標(biāo)記10用于指代位于襯底背面上的電極，而附圖中的標(biāo)記11和12用于指代向所述電極10供送周期性變化電壓的電壓供送裝置。
根據(jù)本發(fā)明中的薄膜形成機(jī)構(gòu)，利用電離機(jī)構(gòu)6來(lái)對(duì)從靶2蒸發(fā)出來(lái)的微粒進(jìn)行電離，并且在襯底7上電場(chǎng)9的作用下，將這些經(jīng)過(guò)電離具有方向性的濺射微粒入射到襯底7上。
作為由不銹鋼，鋁，或類(lèi)似材料制成的金屬容器的薄膜形成腔室1，被設(shè)定為一基準(zhǔn)電位并且由一未示出的門(mén)閥保持密閉。
抽氣系統(tǒng)14是一個(gè)復(fù)合抽氣裝置，它能夠在大氣壓和大約10-6帕的壓力范圍內(nèi)進(jìn)行抽取。該抽氣系統(tǒng)的抽取速率可以利用未示出的抽氣速度調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)，譬如節(jié)流孔或者導(dǎo)流閥(conductance valve)。
對(duì)于本實(shí)施例來(lái)說(shuō)，靶2是一個(gè)3毫米厚并且直徑約為3英寸(76.2毫米)的圓盤(pán)，其經(jīng)過(guò)一后擋板和一絕緣層安裝于濺射腔室1中。根據(jù)需要還可以設(shè)置利用致冷劑對(duì)靶進(jìn)行冷卻的機(jī)構(gòu)，譬如利用水。
作為磁場(chǎng)發(fā)生裝置的磁體3安裝在靶2的后側(cè)，以便能夠?qū)崿F(xiàn)磁控濺射。
用于向靶2供送預(yù)定電功率從而造成放電的濺射電源4，適用于向靶2供送相對(duì)于基準(zhǔn)電壓為-200伏或-600伏的負(fù)直流電。
加工氣體導(dǎo)入裝置5用于導(dǎo)入一種濺射放電氣體，譬如稀有氣體。由于該氣體被高度電離，所以最好該加工氣體被導(dǎo)入到電離區(qū)域的中部。由于氣體是被均勻?qū)氲?，所以更?yōu)選的是利用一個(gè)其中部側(cè)壁上形成有多個(gè)吹氣孔的環(huán)形管道。
作為利用彭寧(PENNING)電離作用的熱陰極型電離機(jī)構(gòu)6，通過(guò)使得由熱陰極發(fā)射出的熱電子在電離區(qū)域中對(duì)濺射微粒和濺射放電氣體微粒進(jìn)行碰撞來(lái)對(duì)濺射離子進(jìn)行電離或者產(chǎn)生濺射放電氣體激發(fā)中子和離子，其中所述電離區(qū)域設(shè)置在從靶2到襯底7的濺射微粒運(yùn)動(dòng)軌跡中。放電氣體激發(fā)中子和離子也在該電離區(qū)域中與濺射微粒發(fā)生碰撞從而對(duì)濺射微粒進(jìn)行電離。正如前面所述，濺射微粒主要是通過(guò)這兩個(gè)作用原理進(jìn)行電離的。
圖2示出了電離機(jī)構(gòu)6的結(jié)構(gòu)。具體地說(shuō)，即通過(guò)從直流電源604向與其串聯(lián)的絲極601供送電流，使得該電離機(jī)構(gòu)6對(duì)該絲極601進(jìn)行加熱，從而使得其發(fā)射出熱電子。柵格602具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。直流電源605用于向其供送負(fù)電壓，以便從絲極601發(fā)出的熱電子能夠朝柵格602加速運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過(guò)加速的熱電子并不立即被柵格602所俘獲，而是穿過(guò)柵格602和濺射微粒運(yùn)動(dòng)軌跡中的電離區(qū)域前進(jìn)。該熱電子與濺射微粒及濺射放電氣體微粒發(fā)生碰撞從而對(duì)這些微粒進(jìn)行電離或激發(fā)，并隨后由柵格602進(jìn)行俘獲。絲極601由熱電子發(fā)射系數(shù)較大的材料制成，譬如ReW或W，而具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的柵格602由金屬絲，譬如直徑為1毫米的金屬絲以約3毫米的相互間隔而組成。對(duì)于電離機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，絲極601一個(gè)側(cè)面的電位與套筒603的電位相等。因而，可以利用直流電源607來(lái)向套筒603供送直流電壓，該電壓相對(duì)于基準(zhǔn)電壓來(lái)說(shuō)為負(fù)值，以便能夠防止電子發(fā)生漫射，或者該套筒603也可以保持為基準(zhǔn)電位。
也可以采用設(shè)置在腔室1中的襯底夾持裝置8，以便能夠利用該夾持裝置將襯底7保持與靶2平行。一絕緣體17設(shè)置在襯底夾持裝置8與襯底7之間。電極10最好被安裝成與襯底7相平行。
電極10與由被用作信號(hào)發(fā)生器的函數(shù)綜合器11和能量放大器12組成的電壓供送裝置相連。該電壓供送裝置向電極10供送周期性變化的電壓。
圖3舉例性地說(shuō)明了供送到電極10的偏電壓。該偏電壓在預(yù)定周期內(nèi)在最大電壓V1(相對(duì)于浮置電位來(lái)說(shuō)振幅最小的電壓)和最小電壓V2(相對(duì)于浮置電位來(lái)說(shuō)振幅最大的電壓)之間變化。該浮置電位是指置于等離子體中的絕緣襯底在等離子體作用下所產(chǎn)生的電位。在本實(shí)施例中，該浮置電位是指沒(méi)有向電極10供送電壓時(shí)襯底7上所產(chǎn)生的電位。
這個(gè)偏電壓在襯底7附近生成大致與襯底7垂直的電場(chǎng)9，以便于經(jīng)過(guò)電離的濺射微粒可以沿該電場(chǎng)9進(jìn)行加速，從而到達(dá)襯底7。由于經(jīng)過(guò)電離的微粒沿電場(chǎng)9的方向入射到襯底7上，所以希望在該襯底上方均勻形成的電場(chǎng)9盡可能地垂直于該襯底。任何波形和電壓均可以從信號(hào)發(fā)生器11和能量放大器12供送到電極10上。
下面將對(duì)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的離子化薄膜形成方法進(jìn)行描述。
當(dāng)將襯底7安裝到襯底夾持裝置8中之后，利用復(fù)合抽氣系統(tǒng)14將腔室中壓力抽取到約為10-6帕。然后啟動(dòng)電離機(jī)構(gòu)6。也就是說(shuō)，首先開(kāi)啟直流電源607并且設(shè)定為某一個(gè)值。接著，開(kāi)啟絲極直流電源604通過(guò)對(duì)絲極601進(jìn)行激發(fā)而對(duì)其進(jìn)行加熱。最后，利用柵格直流電源605，將+10伏左右至+200伏左右的正直流電壓供送到柵格602上，從而使得其在電離區(qū)域606中發(fā)射熱電子。
根據(jù)通過(guò)濺射而制取薄膜的速度不同，所希望流過(guò)柵格602的電流值(發(fā)射電流)在薄膜形成過(guò)程中被設(shè)定為5安或更大。
接著利用工藝氣體導(dǎo)入裝置5，來(lái)導(dǎo)入濺射氣體，譬如氬氣，并且對(duì)用于復(fù)合抽氣系統(tǒng)14的抽氣速度調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，以使得腔室1中的氣壓保持在0.2至2.5帕。接著，通過(guò)開(kāi)啟濺射電源4，執(zhí)行濺射放電來(lái)開(kāi)始進(jìn)行濺射。與此同時(shí)，通過(guò)開(kāi)啟信號(hào)發(fā)生器11和能量放大器12，向電極10供送一個(gè)周期性變化的電壓，從而生成大致與襯底7的表面相垂直的電場(chǎng)9。
例如，如前所述將具有圖3中所示矩形波的電壓供送到電極10上，以便電子可以在接近于矩形波浮置電位的最大電壓V1時(shí)入射到襯底上。更具體地說(shuō)，由于浮置電位通常位于0至-10伏之內(nèi)或其附近，所以所希望的最大電壓V1也在這個(gè)范圍內(nèi)進(jìn)行選定。根據(jù)濺射條件不同，該浮置電位可以超過(guò)-0伏。在這種情況下，最大電壓V1必須根據(jù)浮置電位來(lái)進(jìn)行選定。正如前面所述，作為供送到襯底7附近的電壓，其以浮置電位周?chē)蛘吒哂诟≈秒娢坏淖畲箅妷篤1為基礎(chǔ)而加以確定，以便能夠使得電子入射到襯底上，并且供送最小電壓V2，以便陽(yáng)性離子可以入射到襯底上。另外，為了防止由于反向?yàn)R射作用的影響而造成薄膜形成速度明顯降低，所希望的最小電壓被設(shè)定為-20伏至-100伏。
為了能夠在防止襯底被充電的同時(shí)，使得離子高效地入射到襯底上，所希望的頻率為100千赫茲或更高，而所希望的波形占空比(waveform duty ratio)被設(shè)定為1∶50或更高，也就是說(shuō)，最大電壓V1的供送時(shí)間與最小電壓V2的供送時(shí)間之比被設(shè)定為1/50或者更低。
在預(yù)噴鍍被執(zhí)行幾分鐘之后，保持條件不再發(fā)生變化，打開(kāi)襯底防護(hù)罩13來(lái)開(kāi)始進(jìn)行薄膜形成。通過(guò)濺射發(fā)電而濺射出的微粒在電離區(qū)域606中經(jīng)電離后，被導(dǎo)向到襯底7上，并且在襯底7附近的電場(chǎng)9作用下使其加速，以便所述微粒能夠被吸引到襯底7上并且高效地淀積在襯底中的溝槽底部上。
當(dāng)制得預(yù)定厚度的薄膜后，關(guān)閉防護(hù)罩13，并且首先中斷信號(hào)發(fā)生器11，能量放大器12，濺射電源4，以及工藝氣體導(dǎo)引裝置5，接著再中斷電離機(jī)構(gòu)6中的絲極電源604，柵格電源605，以及浮置電源607。最后，將未示出的門(mén)閥關(guān)閉，濺射腔室1中被抽空，并且將襯底7從襯底夾持裝置8中取出。
對(duì)于電離機(jī)構(gòu)6來(lái)說(shuō)，并不希望在絲極601上淀積濺射微粒。這是因?yàn)榻z極上的淀積薄膜會(huì)改變其阻值，從而會(huì)導(dǎo)致該絲極易于損壞。為了防止這個(gè)問(wèn)題的發(fā)生，就希望無(wú)論濺射電源4是否處于工作狀態(tài)，絲極電源604均處于備用狀態(tài)。
在前述的實(shí)施例中，各種用于形成薄膜而需要被蒸發(fā)的材料，包括金屬，合金以及化合物在內(nèi)，均可加以利用。在該實(shí)施例中利用了能夠通過(guò)利用熱電子對(duì)蒸發(fā)出的微粒和放電氣體微粒發(fā)生碰撞從而來(lái)對(duì)蒸發(fā)出的微粒進(jìn)行電離的機(jī)構(gòu)。但是，根據(jù)本發(fā)明中的離子化薄膜形成方法，各種電離裝置，譬如可以在蒸發(fā)源與襯底之間對(duì)蒸發(fā)微粒進(jìn)行電離的激光輔助電離(laser assistedionization)和高頻感應(yīng)式等離子體輔助電離(high-frequency coil plasmaassisted ionization)方法，均可以加以利用。
通過(guò)舉出一些例子，來(lái)在下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。雖然下面的例子代表了本發(fā)明中的最佳實(shí)施例，但是本發(fā)明并不局限于這些例子。(例1)伴隨前述實(shí)施例中的加工工序，在下面給出的條件下形成薄膜。
·用于靶2的材料GdFeCr(三元合金)·向靶2供送的功率400瓦·濺射腔室中的壓力0.8帕·放電氣體氬氣·放電氣體流速200 sccm·電離機(jī)構(gòu)中的柵格電壓50伏·電離機(jī)構(gòu)中的發(fā)射電流20安·電離機(jī)構(gòu)中的浮置電源電壓-30伏在這些條件下，設(shè)定將供送到電極10上的電壓頻率為500千赫茲，及占空比1∶100，并且利用不同大小的最小和最大電壓V2和V1向電極10供送，以在襯底7上連續(xù)形成薄膜5分鐘來(lái)制取樣本襯底。當(dāng)制成后，在所述樣本襯底表面上的測(cè)定溫度。圖1示出了所測(cè)定的結(jié)果。它們表明了合適地設(shè)定向襯底供送的電壓將能夠明顯減少襯底溫度的增加。
例如，如果將V1和V2分別設(shè)定為-5和-10伏，那么薄膜將可以在襯底7的溫度為60℃左右時(shí)形成。相應(yīng)地，這意味著薄膜可以平滑地形成在由某種低耐熱性的材料譬如聚碳酸酯所制成的襯底上。例如，聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯，以及環(huán)氧樹(shù)脂大約分別具有95至105℃，120至132℃，和135℃左右的熱變形溫度。本例子允許在由這種低耐熱性材料制成的襯底上形成令人滿意的薄膜。
在本例子中的條件下對(duì)薄膜進(jìn)行形成的過(guò)程中，浮置電位正如前面所述那樣位于0至10伏的范圍內(nèi)。從本例子的結(jié)果來(lái)看，通過(guò)將最大電壓V1設(shè)定為由浮置電位減去10伏所得到的值，從而可以獲得一個(gè)更為適合的結(jié)果。(例2)根據(jù)例1，在下述的條件下，在帶有溝槽的硅襯底上形成薄膜，其中所述溝槽的底部寬度為0.25微米，形狀比為4。在本例子中，以不同大小的最大和最小電壓V1和V2來(lái)制取樣本襯底。并對(duì)這些樣本襯底的底部覆蓋率進(jìn)行測(cè)定。表2示出了所測(cè)定的結(jié)果。
為了用于進(jìn)行參考，表2還給出了利用常規(guī)的低壓遠(yuǎn)程濺射及高頻等離子體輔助離子化濺射裝置所獲得的底部覆蓋率。
例如，尤其是當(dāng)供送到電極10的最大電壓V1為-10伏而最低電壓為-40伏時(shí)，常規(guī)的低壓遠(yuǎn)程濺射方法所形成的底部覆蓋率為16％左右，而本例子所形成的底部覆蓋率為40％左右。
在本例子中條件下對(duì)薄膜進(jìn)行形成的過(guò)程中，浮置電位正如前面所述那樣位于0至10伏的范圍內(nèi)。從本例子的結(jié)果來(lái)看，通過(guò)將最大電壓V1設(shè)定為由浮置電位減去10伏所得到的值，從而可以獲得更為適合的結(jié)果。
(例3)根據(jù)例1，通過(guò)向電極10供送最大電壓V1為-10伏而最小電壓V2為-40伏的電能，來(lái)在帶有溝槽的硅襯底7上形成薄膜，其中所述溝槽的底部寬度為0.25微米，形狀比為4。并對(duì)這些所獲得樣本的底部覆蓋率進(jìn)行測(cè)定。
圖6示出了所測(cè)定的結(jié)果，與常規(guī)濺射方法相比較，其顯示出本例子能夠顯著地增大底部覆蓋率。例如，尤其是當(dāng)供送到電極10的電壓頻率被設(shè)定為100赫茲或更大時(shí)，常規(guī)的低壓遠(yuǎn)程濺射方法所形成的底部覆蓋率為16％左右，而本例子所形成的底部覆蓋率為40％左右。
在本例子中的條件下對(duì)薄膜進(jìn)行形成的過(guò)程中，浮置電位正如前面所述那樣位于0至10伏的范圍內(nèi)。從本例子的結(jié)果來(lái)看，通過(guò)將最大電壓V1設(shè)定為由浮置電位減去10伏所得到的值，從而可以獲得更為適合的結(jié)果。
(例4)根據(jù)例1，在供送到電極10的電壓為不同的占空比(該占空比即最大電壓V1的供送時(shí)間T1與最小電壓V2的供送時(shí)間T2之間的比值)，并且將所述的最大電壓V1和最小電壓V2分別設(shè)定為-10伏和-40伏的條件下，來(lái)在帶有溝槽的硅襯底7上形成薄膜，其中所述溝槽的底部寬度為0.25微米，形狀比為4。并對(duì)所獲得樣本的底部覆蓋率進(jìn)行測(cè)定。圖7示出了所測(cè)定的結(jié)果，與常規(guī)濺射方法相比較，其顯示出本例子能夠顯著地增大底部覆蓋率。例如，尤其是當(dāng)供送到電極10的電壓占空比，也就是T1/T2，被設(shè)定為1/50或更小時(shí)，常規(guī)的低壓遠(yuǎn)程濺射方法所形成的底部覆蓋率為16％左右，而本例子所形成的底部覆蓋率為40％左右。
在本例子中的條件下對(duì)薄膜進(jìn)行形成的過(guò)程中，浮置電位正如前面所述那樣位于0至10伏的范圍內(nèi)。從本例子的結(jié)果來(lái)看，通過(guò)將最大電壓V1設(shè)定為由浮置電位減去10伏所得到的值，從而可以獲得更為適合的結(jié)果。
(例5)根據(jù)例1，利用二氧化硅作為靶2并且利用RF電源作為濺射電源4，通過(guò)向電極10供送不同大小的最大和最小電壓，來(lái)在帶有溝槽的硅襯底上形成二氧化硅薄膜。通過(guò)反應(yīng)離子的蝕刻，制得多個(gè)帶有底部寬度為0.5微米、形狀比為4的溝槽的樣本硅襯底。另外，根據(jù)例1，利用GdFeCr作為靶2，通過(guò)向電極10供送不同的最大和最小電壓，來(lái)在帶有溝槽的硅襯底上形成GdFeCr薄膜。所述二氧化硅和GdFeCr薄膜在溝槽外側(cè)的厚度分別為100納米和80納米。然后，在各個(gè)樣本襯底中的所述底部處，對(duì)硅襯底與形成其上的GdFeCr薄膜之間的介電強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定。(對(duì)比用例子)除了電離機(jī)構(gòu)未工作之外，通過(guò)濺射工藝來(lái)在與例5中相同的條件下，在硅襯底的紋間表面上形成20納米厚的二氧化硅薄膜和80納米厚的GdFeCr薄膜。
在各個(gè)樣本襯底中的所述底部處，對(duì)硅層與其上的GdFeCr層之間的介電強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定。
表3給出了例5中所形成的樣本薄膜的介電強(qiáng)度，和利用常規(guī)濺射方法在對(duì)比用例子中所得到的樣本薄膜的介電強(qiáng)度。
表3表明對(duì)比用例子中的介電強(qiáng)度為2伏左右，而在例5中通過(guò)對(duì)V1和V2的值進(jìn)行適當(dāng)選取而使得該介電強(qiáng)度猛增到13伏。(例6)根據(jù)例5，在向電極10供送不同占空比的電壓并且最大電壓V1和最小電壓V2分別被設(shè)定為-10伏和-40伏的條件下，在襯底7上形成薄膜，并對(duì)所得到樣本的介電強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定。圖8中示出了所測(cè)定的結(jié)果。為了進(jìn)行比較，圖8還示出了利用常規(guī)濺射方法所獲得的樣本的介電強(qiáng)度。
圖8表明在例6中通過(guò)將占空比設(shè)定到1∶50或更大，將可以制得介電強(qiáng)度明顯超過(guò)13伏的樣本襯底。(例7)根據(jù)例1，利用三氮化硅(SiN3)作為靶2的材料，并且利用RF電源作為濺射電源4，通過(guò)向電極10供送不同的最大和最小電壓，來(lái)在帶有溝槽的襯底上形成SiNx薄膜，其中所述溝槽的底部寬度為0.25微米，形狀比為4。并對(duì)所獲得樣本的底部覆蓋率進(jìn)行測(cè)定。表4示出了所測(cè)定的結(jié)果。
通過(guò)對(duì)V1和V2的值進(jìn)行合適選取，本例子將能夠使得底部覆蓋率顯著增加，從而制得底部覆蓋率高達(dá)33％左右的樣本襯底。(例8)圖9是一個(gè)示意圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的離子化薄膜形成裝置。在該例子中，磁場(chǎng)發(fā)生裝置70被設(shè)置在圖1中所示薄膜形成裝置中電離區(qū)域606的附近下面將對(duì)本例子中的磁場(chǎng)發(fā)生裝置進(jìn)行詳細(xì)描述。該磁場(chǎng)發(fā)生裝置70為環(huán)形電磁體，其設(shè)置在靶2與電離機(jī)構(gòu)6之間，并且固定在該電離機(jī)構(gòu)上。從靶2發(fā)射出的濺射微粒穿過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生裝置70中心處的孔進(jìn)入到電離區(qū)域606中進(jìn)行電離，并且淀積在襯底7上。由磁場(chǎng)發(fā)生裝置70所形成的磁場(chǎng)在靶2的一側(cè)形成N極，而在電離機(jī)構(gòu)6的一側(cè)形成S極。只要在該磁場(chǎng)發(fā)生裝置附近沒(méi)有鐵磁體，那么在電離區(qū)域606附近所形成的磁場(chǎng)就會(huì)如圖10中示出。在本例子中，該磁場(chǎng)發(fā)生裝置70與用于磁控濺射的磁性機(jī)構(gòu)3相互干擾，從而形成如圖11中所示的磁力線48。本例子中利用了一個(gè)用于磁場(chǎng)發(fā)生裝置70的電磁體。但是，也可以利用一個(gè)能夠產(chǎn)生相同磁場(chǎng)的永磁體來(lái)將其替代。
由磁場(chǎng)發(fā)生裝置70所產(chǎn)生的磁力線48來(lái)將熱電子和濺射放電氣體離子向靶2進(jìn)行導(dǎo)引，并且增大在襯底7上的薄膜形成速度。由于所述磁場(chǎng)增大了電離的效率，所以所述磁力線還用于保持電離區(qū)域穩(wěn)定。例如，電離機(jī)構(gòu)利用等離子體來(lái)使得磁力線48在電離區(qū)域中心附近將等離子體凝聚，并且保持等離子體在該電離區(qū)域內(nèi)高度密集，以便能夠增大電離效率。所希望的磁場(chǎng)發(fā)生裝置70可以如圖9中所示那樣設(shè)置成與電離機(jī)構(gòu)6的下部相接觸，或者是如圖12中所示那樣與設(shè)置在電離機(jī)構(gòu)6與磁場(chǎng)發(fā)生裝置70之間距靶2表面20至80毫米處。所希望的磁場(chǎng)適于使得從所述陰極中部朝所述襯底距30毫米左右處的磁通密度約為150至300G。參照?qǐng)D9，下面將對(duì)根據(jù)本例子的離子化薄膜形成方法進(jìn)行描述。當(dāng)將襯底7安裝到襯底夾持裝置8中后，利用復(fù)合抽氣系統(tǒng)14將濺射腔室中的氣壓抽取到5×10-5帕。然后開(kāi)啟磁場(chǎng)發(fā)生裝置70以形成磁力線48，并且同時(shí)也開(kāi)啟電離機(jī)構(gòu)6。也就是說(shuō)，開(kāi)啟電磁體電源70a并對(duì)其進(jìn)行設(shè)定，以便能夠在靶2與電離機(jī)構(gòu)6之間的A點(diǎn)處形成150至300G的磁通密度。與此同時(shí)，開(kāi)啟浮置直流電源607并將其設(shè)定為某一值。另外，絲極直流電源604也被打開(kāi)，通過(guò)對(duì)絲極601進(jìn)行激發(fā)來(lái)對(duì)其進(jìn)行加熱，以便該絲極能夠向電離區(qū)域606發(fā)射熱電子。然后利用工藝氣體導(dǎo)入裝置5，將某種濺射氣體譬如氬氣導(dǎo)入，并且對(duì)用于復(fù)合抽氣系統(tǒng)14的抽氣速度調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制以調(diào)節(jié)濺射腔室1中的壓力。接著，通過(guò)開(kāi)啟濺射電源4，執(zhí)行濺射放電來(lái)開(kāi)始進(jìn)行濺射。與此同時(shí)，通過(guò)開(kāi)啟信號(hào)發(fā)生器11和能量放大器12，將電壓供送到電極10上，用于在襯底7附近產(chǎn)生電場(chǎng)9。在這種情況下，作為供送到電極1上的電壓，例如具有圖3中所示波形的電壓，如前所述那樣被供送到電極10上，以便電子能夠在接近浮置電位的最大電壓V1時(shí)入射到襯底上。更具體地說(shuō)，該最大電壓應(yīng)該在0至-10伏的范圍內(nèi)進(jìn)行選定。在這種情況下，V1必須設(shè)定為接近浮置電位。為了防止由于反向?yàn)R射而造成薄膜形成的速度明顯下降，所希望的最小電壓V2被設(shè)定為-20伏至-100伏。為了使得離子能夠高效地入射到襯底上并且防止襯底被充電，所希望的頻率被設(shè)定為100千赫茲或者更高，并且波形占空比被設(shè)定為1∶50或者更高，也就是說(shuō)，最大電壓V1的供送時(shí)間與最小電壓V2的供送時(shí)間之間的比值被設(shè)定為1/50或者更低。當(dāng)進(jìn)行了幾分鐘的預(yù)濺射之后，保持條件不發(fā)生變化，打開(kāi)襯底防護(hù)罩13來(lái)開(kāi)始進(jìn)行薄膜形成。通過(guò)濺射發(fā)射出的濺射微粒在電離區(qū)域606中進(jìn)行電離，并被導(dǎo)向到襯底上，并且在襯底7附近電場(chǎng)9的作用下被加速，以便所述微粒能夠垂直地被導(dǎo)向襯底7并且淀積在襯底7上。當(dāng)制得預(yù)定厚度的薄膜之后，關(guān)閉防護(hù)罩13，并且首先中斷信號(hào)發(fā)生器11，能量放大器12，濺射電源4，以及工藝氣體導(dǎo)入裝置5，然后中斷電離機(jī)構(gòu)6中的絲極電源604，柵格電源605，浮置電源607以及電磁體電源70a。最后，關(guān)閉未示出的門(mén)閥，將濺射腔室1內(nèi)抽空，并將襯底7從襯底夾持裝置8中取出。
利用前述的薄膜形成裝置，在下述條件下對(duì)薄膜進(jìn)行形成·靶2的材料鋁；·靶尺寸直徑為76.2毫米，厚度為3毫米；·供送到靶2的功率300瓦；·靶與襯底之間的距離155毫米；·襯底硅晶片；·襯底尺寸直徑為76.2毫米；·薄膜厚度200毫米；·濺射腔室中的壓力1.0帕；·工藝氣體氬氣；·工藝氣體流速143 sccm；·電離機(jī)構(gòu)中的柵格電壓50伏；·電離機(jī)構(gòu)中的柵格電流15安；·電離機(jī)構(gòu)中的浮置電源電壓-40伏；·供送到電極10的交流電壓0伏(最大)，-30伏(最小)；·供送到電極10的交流電壓頻率500 KHz；·供送到電極10的交流電壓占空比1∶100。
通過(guò)在前述條件下改變電磁體電源70a的輸出，使得在電離機(jī)構(gòu)6附近所產(chǎn)生的磁場(chǎng)發(fā)生變化而形成薄膜。在此薄膜的形成過(guò)程中，對(duì)襯底7上的薄膜形成率進(jìn)行測(cè)定。圖26示出了所測(cè)定的結(jié)果。
在圖26中，橫坐標(biāo)代表了靶2與電離機(jī)構(gòu)6之間A點(diǎn)處的磁通密度，而縱坐標(biāo)代表了薄膜形成率。正如圖26中所示那樣，本例子中允許將A點(diǎn)處的磁通密度設(shè)定為某一預(yù)定的值從而來(lái)增大薄膜形成率。例如，當(dāng)A點(diǎn)的磁通密度為150G時(shí)，與沒(méi)有磁場(chǎng)產(chǎn)生的情況相比，薄膜的形成率將增加50％或者更多。(例9)在本例子中，對(duì)在例8中的條件下所淀積薄膜的底部覆蓋率進(jìn)行測(cè)定。尤其是，如果電離機(jī)構(gòu)6附近所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在靶2與電離機(jī)構(gòu)6之間的A點(diǎn)處的磁通密度為200G，并且是在帶有底部寬度為0.25微米、形狀比為4的溝槽的樣本襯底上形成薄膜時(shí)，那么所測(cè)定的淀積薄膜底部覆蓋率將達(dá)到令人滿意的40％底部覆蓋率。(例10)在例9的條件下，利用二氧化硅和鋁作為靶2并且利用DC和RF電源作為濺射電源，來(lái)分別在鋁襯底上淀積厚度為100納米和200納米的二氧化硅和鋁層。通過(guò)蝕刻反應(yīng)而制成的所述襯底，帶有底部寬度為0.5微米、形狀比為4的溝槽。當(dāng)對(duì)鋁襯底與鋁層之間的介電強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定時(shí)，可以得到令人滿意的50伏介電強(qiáng)度。(例11)在本例子中，工藝氣體導(dǎo)入裝置5如圖9中所示那樣在靶2與磁場(chǎng)發(fā)生裝置70之間緊貼靶2的上方設(shè)置，或者是如圖12中所示那樣設(shè)置在電離機(jī)構(gòu)6與磁場(chǎng)發(fā)生裝置70之間。通過(guò)保持導(dǎo)入的氬氣的量恒定并且鎖定復(fù)合抽氣系統(tǒng)4中的導(dǎo)氣閥，來(lái)使得濺射腔室1中的壓力P設(shè)定為2帕，而氬氣在該濺射腔室1中的停留時(shí)間t被設(shè)定為0.3秒。然后在帶有溝槽的襯底上形成薄膜，其中所述溝槽的底部寬度為0.25微米而形狀比為4。
·靶2的材料鐵；·靶尺寸直徑為76.2毫米，厚度為3毫米；·向靶2供送的功率400瓦；·靶與襯底之間的距離155毫米；·襯底尺寸直徑為2英寸(50.8毫米)；·薄膜厚度200納米；·濺射腔室中的壓力1.0帕；·濺射放電氣體氬氣；·A點(diǎn)的磁通密度200G；·電離機(jī)構(gòu)中的柵格電壓50伏；·電離機(jī)構(gòu)中的柵格電流20安；·電離機(jī)構(gòu)中的浮置電源電壓-40伏；
·向電極10供送的電壓0伏(最大)，-60伏(最小)；·向電極10供送的電壓頻率500 KHz；·向電極10供送的電壓占空比1∶100；·A點(diǎn)處的磁場(chǎng)強(qiáng)度150G。(對(duì)比用例1)除了將工藝氣體導(dǎo)入裝置5設(shè)置在電離機(jī)構(gòu)6與襯底夾持裝置8之間之外，在例11中的條件下，在一帶有底部寬度為0.25微米、形狀比為4的溝槽的樣本襯底上形成薄膜。(對(duì)比用例2)除了利用單孔型結(jié)構(gòu)的工藝氣體導(dǎo)入裝置5之外，在與例11中工況相同的條件下，在帶有底部寬度為0.25微米、形狀比為4的溝槽的樣本襯底上形成薄膜。(對(duì)比用例3)除了將工藝氣體導(dǎo)入裝置5距磁場(chǎng)發(fā)生裝置70的外周邊10厘米處設(shè)置之外，在與對(duì)比用例2中工況相同的條件下，在一帶有底部寬度為0.25微米，形狀比為4的溝槽的樣本襯底上形成薄膜。
在所述樣本襯底的中部對(duì)底部覆蓋率進(jìn)行測(cè)定。表5示出了所測(cè)定的結(jié)果。
該結(jié)果表明如果如本例子中那樣對(duì)工藝氣體導(dǎo)入裝置5進(jìn)行設(shè)置，也就是說(shuō)，構(gòu)造如圖6和9中所示那樣的裝置，并且使得該裝置為帶有多個(gè)孔的環(huán)形結(jié)構(gòu)，那么與對(duì)比用例子相比，將可以提高底部覆蓋率。當(dāng)利用常規(guī)的低壓遠(yuǎn)程濺射方法在帶有底部寬度為0.25微米、形狀比為4的溝槽的樣本襯底上形成薄膜時(shí)，底部覆蓋率為16％左右。這表明與常規(guī)的低壓遠(yuǎn)程濺射方法相比，本例子提供了更高的底部覆蓋率。(例12)在例11中的條件下，利用銅作為靶來(lái)形成薄膜。(對(duì)比用例子)在用于例子11的對(duì)比用例子1,2，和3中的條件下，利用銅作為陰極來(lái)形成薄膜。并在樣本襯底的中部對(duì)底部覆蓋率進(jìn)行測(cè)定。表6示出了所測(cè)定的結(jié)果。
該結(jié)果表明如果如本例子中那樣對(duì)工藝氣體導(dǎo)入裝置5進(jìn)行設(shè)置并且使得該裝置為一帶有多個(gè)孔的環(huán)形結(jié)構(gòu)，那么可以象例11中那樣提高底部覆蓋率。(例13)
在例11中的條件下，利用作為用于制取靶的三元合金TbFeCo，來(lái)形成薄膜。(對(duì)比用例子)在用于例11的對(duì)比用例子1,2,3中的條件下，利用作為制取陰極的三元合金TbFeCo來(lái)形成薄膜。并在樣本襯底中部對(duì)底部覆蓋率進(jìn)行測(cè)定。表7示出了所測(cè)定的結(jié)果。
該結(jié)果表明如果如本例子中那樣對(duì)工藝氣體導(dǎo)入裝置5進(jìn)行設(shè)置并且使得該裝置為帶有多個(gè)孔的環(huán)形結(jié)構(gòu)，那么可以象例11中那樣提高底部覆蓋率。該結(jié)果還表明了甚至用于磁光記載媒體的材料，譬如TbFeCo，也能夠獲得較高的底部覆蓋率。(例14)在例11中的條件下，利用二氧化硅作為靶，并且利用RF電源作為濺射電源4來(lái)形成薄膜。并在樣本襯底中部對(duì)底部覆蓋率進(jìn)行測(cè)定。表8示出了所測(cè)定的結(jié)果。
該結(jié)果表明，甚至當(dāng)利用RF電源作為濺射電源時(shí)，通過(guò)如本例子中那樣對(duì)工藝氣體導(dǎo)入裝置5進(jìn)行設(shè)置，并且使得該裝置為帶有多個(gè)孔的環(huán)形結(jié)構(gòu)，也能夠象例11中那樣提高底部覆蓋率。(例15)圖13是本發(fā)明中離子化薄膜形成裝置的示意圖。本例子適于能夠使得通過(guò)將某種反應(yīng)氣體導(dǎo)入到腔室中來(lái)形成活性薄膜，其中所述腔室內(nèi)安裝有反應(yīng)氣體導(dǎo)入裝置80。用于導(dǎo)入某種反應(yīng)氣體，譬如氮?dú)獾乃龇磻?yīng)氣體導(dǎo)入裝置80，如同工藝氣體導(dǎo)入裝置5那樣進(jìn)行構(gòu)造，并且被設(shè)置成能夠?qū)⑺鰵怏w均勻地送向電離區(qū)域606。例如，對(duì)于用作保護(hù)薄膜的氮化硅和二氧化硅來(lái)說(shuō)，分別導(dǎo)入氮?dú)夂脱鯕?，而?duì)于用作阻擋膜的氮化鈦來(lái)說(shuō)，則導(dǎo)入氮?dú)?。用于?的材料和導(dǎo)入反應(yīng)氣體導(dǎo)入裝置80的反應(yīng)氣體類(lèi)型，可以根據(jù)所需的活性薄膜而發(fā)生變化。所述反應(yīng)氣體也與電離區(qū)域606中的濺射微粒和工藝氣體微粒一起被電離。
在本例子中，利用如上所述構(gòu)造的離子化薄膜形成裝置，在下述條件下利用5分鐘在帶有溝槽的硅襯底上和平整的襯底上形成活性薄膜(SiNx薄膜)，其中所述的溝槽底部寬度為0.25微米，形狀比為4。并對(duì)所得到的底部覆蓋率和襯底溫度進(jìn)行測(cè)定。為了生成電場(chǎng)9，所供送的脈沖波形的最大幅值電壓為30伏，所供送的最大電壓為0伏，500赫茲，并且占空比為1∶100。
·用于靶2的材料硅；·向靶2供送的功率300瓦；·濺射腔室中的壓力1帕；·工藝氣體氬氣；·工藝氣體的流速200 sccm；·反應(yīng)氣體氮?dú)猓弧し磻?yīng)氣體的流速60 sccm；·電離結(jié)構(gòu)中的柵格電壓50伏；·電離結(jié)構(gòu)中的發(fā)射電流20安·電離結(jié)構(gòu)中的電位控制電源浮置。(對(duì)比用例1)在例15中的條件下，通過(guò)以13.56兆赫的RF頻率向電極10供送200瓦的能量來(lái)形成薄膜。并對(duì)底部覆蓋率進(jìn)行測(cè)定。(對(duì)比用例2)在例15中的條件下，不利用電離結(jié)構(gòu)來(lái)形成薄膜。并對(duì)底部覆蓋率進(jìn)行測(cè)定。
表9示出了所測(cè)定的結(jié)果。它們表明與利用向電極10供送RF或者利用常規(guī)濺射方法形成的薄膜相比，本例子顯著地提高了底部覆蓋率。
上面的結(jié)論是由下述原因而得出的。如果反應(yīng)氣體的分子接近于襯底7，那么垂直入射到該襯底上的濺射微粒的量將會(huì)減少。這是因?yàn)樵陔妶?chǎng)9的作用下朝襯底7垂直移動(dòng)的一些電離濺射微粒會(huì)在與反應(yīng)氣體微粒碰撞時(shí)將會(huì)被反應(yīng)氣體微粒進(jìn)行漫射。從而導(dǎo)致底部覆蓋率降低。在另一方面，在本例子中，反應(yīng)氣體微粒也被電離并且沿電場(chǎng)9入射到襯底7上而形成活性薄膜，以便能夠增大所述的底部覆蓋率。常規(guī)低壓遠(yuǎn)程濺射方法所提供的底部覆蓋率為20％左右，但本例子則可提供40％左右顯著增大的底部覆蓋率。當(dāng)將RF供送到電極10上時(shí)，襯底的溫度達(dá)到200℃或者更高。相反，本例子則能夠提供明顯降低的襯底溫度50℃。這大致與利用常規(guī)濺射方法形成薄膜情況下的襯底溫度相同。該結(jié)果表明不僅可以在半導(dǎo)體襯底上而且能夠在由低耐熱性材料制成的襯底上形成淀積薄膜，譬如在由廣泛用于制造只讀光盤(pán)和磁光盤(pán)的樹(shù)脂材料所制成的襯底。(例16)
在與例15中相同的條件下，當(dāng)形成薄膜時(shí)，通過(guò)向電極供送最大供送電壓被設(shè)定為0伏的正弦，矩形，三角形波以及偏置的正弦，矩形，脈沖和三角形波來(lái)生成電場(chǎng)9。所供送的矩形波為三種類(lèi)型矩形波1,2,和3。矩形波1橫跨基準(zhǔn)電壓而發(fā)生周期性變化，以便使得最大電壓的供送時(shí)間與最小電壓的供送時(shí)間大致相等。矩形波2為負(fù)值并且周期性變化，以便使得最大電壓的供送時(shí)間與最低電壓的供送時(shí)間相等。矩形波3則是能夠使得最大電壓的供送時(shí)間為最低電壓的供送時(shí)間的1/100或者更短。在30伏的最大幅值電壓和不同頻率條件下來(lái)形成薄膜，并且對(duì)底部覆蓋率和襯底溫度進(jìn)行測(cè)定。表10示出了所測(cè)定的結(jié)果。
任何波形和頻率均可提供實(shí)際的底部覆蓋率。尤其是，矩形波3和脈沖波可以形成令人滿意的薄膜。并且矩形波3和脈沖波還能夠?qū)⒁r底溫度控制在實(shí)用的范圍內(nèi)，尤其是在較高頻率的條件下。(例17)在例17中的條件下，利用供送到電極10的0伏最大電壓在500KHz和不同的最大幅值電壓條件下形成薄膜。并對(duì)底部覆蓋率和襯底溫度進(jìn)行測(cè)定。表11示出了所測(cè)定的結(jié)果。
任何波形均可在30伏至100伏的最大幅值電壓條件下提供實(shí)際的底部覆蓋率。尤其是，脈沖波和矩形波3在最大幅值電壓為30至100伏的條件下能夠帶來(lái)顯著的效果。該結(jié)果表明由于這些波形能夠較其他波形在襯底溫度上產(chǎn)生的升高較小，所以脈沖波和矩形波3可以用于由低耐熱性材料所制成的襯底。(例18)圖14是本例子中離子化薄膜形成裝置的示意圖。該薄膜形成裝置為圖1中所示的布局，并且?guī)в性O(shè)置在襯底7附近的輔助電極23。安裝在襯底7背面上的電極10具有第一電壓供送裝置11和12，用于向電極10供送周期性變化的電壓。該輔助電極23用于使得電場(chǎng)9在襯底7端部的分布與襯底中間部的分布相同。該輔助電極23適于使得由第二供送裝置，即函數(shù)綜合器21和能量放大器22，向該輔助電極供送與供送到電極10上的電壓相同的電壓?？梢韵蜉o助電極23供送負(fù)的直流電壓。也可以利用直流電源來(lái)替代函數(shù)綜合器21和能量放大器22。必需向輔助電極供送與供送到電極10上的電壓相同的電壓，例如，具有圖3中所示波形的電壓。利用圖14中所示的裝置，在下述條件下形成薄膜·靶尺寸直徑為76.2毫米；
·電極10的尺寸直徑為76.2毫米；·輔助電極的尺寸(襯底的表面尺寸)內(nèi)徑為86.2毫米，外徑為96.2毫米；·電極10與輔助電極之間的間隙5毫米；·靶材料鋁；·向靶供送的功率500瓦；·襯底尺寸直徑為76.2毫米；·濺射腔室中的壓力1.3帕；·放電氣體氬氣；·放電氣體的流速200 sccm；·電離機(jī)構(gòu)中的柵格電壓50伏；·電離機(jī)構(gòu)中的柵格電流20安(在薄膜形成過(guò)程中)；·電離機(jī)構(gòu)中的浮置電源電壓0伏；·供送到電極10上的電壓0伏(最大)，-30伏(最小)；·供送到電極10上的電壓頻率500 KHz；·供送到電極10上的電壓占空比1∶100；·供送到輔助電極23上的電壓頻率500 KHz；·供送到輔助電極23上的電壓占空比1∶100。
在這些條件下，通過(guò)向輔助電極23供送不同大小的最大和最小電壓V1和V2，來(lái)在帶有溝槽的襯底上形成薄膜，其中所述溝槽的底部寬度為0.25微米，形狀比為4。在襯底的中部和從襯底端部朝其中部距離3毫米處對(duì)底部覆蓋率進(jìn)行測(cè)定。表12中給出了所測(cè)定的結(jié)果。
為了比較起見(jiàn)，在前述條件下，利用輔助電極23在基準(zhǔn)電壓和浮置電壓條件下形成薄膜。表12也給出了比較用樣本中底部覆蓋率的測(cè)定值。正如表12中所示，該結(jié)果表明本例子顯著地提高了襯底7端部的底部覆蓋率。例如，當(dāng)輔助電極為基準(zhǔn)電壓時(shí)從襯底端部朝其中部距離3毫米處的底部覆蓋率為8％，而當(dāng)輔助電極為浮置電壓時(shí)為20％。另一方面，當(dāng)供送到輔助電極上的最大電壓V1和最小電壓V2分別被設(shè)定在-10伏至0伏和-60伏時(shí)，從襯底端部朝其中部距離3毫米處的底部覆蓋率為40％左右，這與襯底中部的底部覆蓋率相同。這個(gè)事實(shí)表明襯底的有效面積增大了。相應(yīng)地，這也意味當(dāng)制取下一代DRAM，磁疇壁移動(dòng)類(lèi)型的磁光記載媒體，等等時(shí)，可以在襯底的整個(gè)表面上形成較高的底部覆蓋率。(例19)通過(guò)反應(yīng)蝕刻，來(lái)在多個(gè)鋁制樣本襯底上形成底部寬度為0.5微米、形狀比為4的溝槽。根據(jù)例18，利用二氧化硅作為靶材料并且利用RF作為濺射電源，通過(guò)向輔助電極23供送不同大小的最大電壓V1和最小電壓V2來(lái)在鋁制樣本襯底上形成二氧化硅薄膜。
根據(jù)例18，通過(guò)向輔助電極23供送不同大小的最大電壓V1和最小電壓V2，來(lái)在已經(jīng)如前所述形成二氧化硅薄膜的鋁制樣本襯底上形成鋁薄膜。從而在溝槽外側(cè)分別得到20納米和300納米厚度的二氧化硅和鋁薄膜。
在各個(gè)樣本襯底的中部和從其端部朝其中部距離3毫米處的溝槽底部，對(duì)鋁制襯底與形成于其上的鋁薄膜之間的介電強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定。表15示出了所測(cè)定的結(jié)果。
為了進(jìn)行比較，表13中還示出了在前述條件下利用輔助電極在基準(zhǔn)電壓和浮置電壓時(shí)所得到的介電強(qiáng)度測(cè)定結(jié)果。
正如表13中所示，該結(jié)果表明本例子顯著地提高了襯底端部的介電強(qiáng)度。例如，當(dāng)將-60伏的直流電壓或者將最大電壓V1為0至-10伏并且最小電壓為-60伏的電壓供送到輔助電極23上時(shí)，在襯底端部所形成的介電強(qiáng)度為13伏左右，其與襯底中部的介電強(qiáng)度相同。
在本例子中的條件下對(duì)薄膜進(jìn)行形成的過(guò)程中，浮置電位如前所述那樣位于0至10伏范圍內(nèi)。從本例子中的結(jié)果來(lái)看，通過(guò)將最大電壓V1設(shè)定為由浮置電位減去10伏所得到的值，從而可以得到更適合的結(jié)果。(例20)圖15是本例子中離子化薄膜形成裝置的示意圖。該裝置具有圖1中所示的布局，并且假定電極10大于襯底7。例如，當(dāng)襯底7為圓盤(pán)形時(shí)，電極10也為比襯底直徑更大的圓盤(pán)形。電極10延伸超出襯底7的端部。并由電極10的延伸突出部30來(lái)形成電場(chǎng)。該電場(chǎng)使得襯底7端部的電場(chǎng)與其表面相垂直，從而使得電場(chǎng)均勻地分布在襯底7的整個(gè)表面上。利用這樣一個(gè)裝置，在下述條件下形成薄膜·靶2所尺寸直徑為76.2毫米；·靴2的材料鋁；·向靶2供送的功率500瓦；
·濺射腔室中的壓力1.3帕；·襯底7的尺寸直徑為76.2毫米；·放電氣體氬氣；·放電氣體流速200 sccm；·電離機(jī)構(gòu)中的柵格電壓50伏；·電離機(jī)構(gòu)中的柵格電流20安(在薄膜形成過(guò)程中)；·電離機(jī)構(gòu)中的浮置電源電壓0伏·電極10的形狀圓盤(pán)形·供送到電極10的電壓0伏(最大)，-60伏(最小)；·供送到電極10的電壓頻率；500KHz；·供送到電極10的電壓占空比1∶100。
在這些條件下，并且在由于電極10的形狀(尺寸)不同而使得電極10的直徑與襯底7的直徑之比不同的條件下，在帶有溝槽的襯底上形成薄膜，其中所述溝槽的底部寬度為0.25微米，形狀比為4。在襯底中部和從襯底端部朝其中部距離3毫米處對(duì)底部覆蓋率進(jìn)行測(cè)定。如圖16中所示，結(jié)果表明本例子顯著地提高了襯底7端部的底部覆蓋率。當(dāng)電極10具有二倍于襯底7直徑的直徑時(shí)，在從襯底端部朝其中部距離3毫米處所得到的底部覆蓋率為40％左右，其與襯底中部的底部覆蓋率相同。
在本例子中的條件下形成薄膜的過(guò)程中，浮置電位如前所述那樣位于0至10伏的范圍內(nèi)。從本例子中的結(jié)果來(lái)看，通過(guò)將最大電壓V1設(shè)定為由浮置電位減去10伏所得到的值，從而可以得到較為適合的結(jié)果。(例21)在例20中的條件下。利用二氧化硅和鋁作為靶材料，并且利用RF電源作為濺射電源。通過(guò)反應(yīng)蝕刻，來(lái)在多個(gè)鋁制樣本襯底上形成底部寬度為0.5微米、形狀比為4的溝槽。
在由于電極10直徑的不同而使得電極10的直徑與襯底7的直徑之比不同的條件下，以二氧化硅薄膜和鋁薄膜的順序來(lái)對(duì)它們進(jìn)行形成。在溝槽外側(cè)的二氧化硅薄膜和鋁薄膜分別為100納米和300納米。
在各個(gè)樣本襯底中部和從襯底端部朝其中部距離3毫米處的溝槽底部上，對(duì)鋁制襯底與形成于其上的鋁層之間的介電強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定。圖17示出了所測(cè)定的結(jié)果。它們表明本例子能夠顯著地提高襯底7端部的介電強(qiáng)度。當(dāng)電極10的直徑為襯底7的直徑或者其最長(zhǎng)的對(duì)角線的二倍時(shí)，從襯底7端部朝其中部距離3毫米處所得到的介電強(qiáng)度為13伏左右。(例22)圖18是本例子中離子化薄膜形成裝置的示意圖。該裝置具有圖1中所示的布局，并且使得該電離機(jī)構(gòu)6帶有熱屏蔽機(jī)構(gòu)608。圖19A和19B是電離機(jī)構(gòu)6的結(jié)構(gòu)示意圖。圖19A和19B分別是該電離機(jī)構(gòu)6的頂視圖和側(cè)視圖。該電離機(jī)構(gòu)6和柵格602適于從絲極直流電源603向絲極601供送電流以對(duì)其進(jìn)行加熱，從而使得所述絲極發(fā)射出熱電子，其中電離機(jī)構(gòu)6中帶有相互平行并串聯(lián)的絲極601。柵格602具有平面柵格結(jié)構(gòu)。該裝置適于通過(guò)從柵格直流電源604向柵格602供送正電壓來(lái)使得熱電子從絲極601朝柵格602加速前移。該電離機(jī)構(gòu)6的周邊被屏蔽面板608和側(cè)板罩住，從而將絲極601和柵格602包覆其內(nèi)。該屏蔽面板608被設(shè)置成既能夠使得其不會(huì)阻斷濺射微粒從靶2向襯底7的移動(dòng)軌跡，而且又能夠使得從絲極601和柵格602輻射出的熱量不會(huì)直接到達(dá)襯底7。帶有水冷卻裝置609的屏蔽面板608，被構(gòu)造成用于防止由于輻射熱量和射入電子而造成溫度急劇升高，并且還用于防止熱量輻射到周?chē)沫h(huán)境中。柵格602和絲極601一側(cè)的電位與外殼的電位相同。該外殼被正常浮置。但是，為了防止電子發(fā)生漫射，可以利用電位控制直流電源605來(lái)向外殼供送正的直流電壓。前述薄膜形成裝置用于在下述條件下形成薄膜·用于靶2的材料鋁；·向靶2供送的功率500瓦；·濺射腔室中的壓力1.33帕；·工藝氣體氬氣；·工藝氣體流速200 sccm；·電離機(jī)構(gòu)中的柵格電壓100伏；·電離機(jī)構(gòu)中的電位控制電源電壓浮置；·供送到電極10的交流電壓頻率100 KHz。
圖20示出了當(dāng)將屏蔽面板608從該電離機(jī)構(gòu)6中去除，和當(dāng)在該機(jī)構(gòu)中安裝不被水冷卻的屏蔽面板時(shí)所觀察到的薄膜形成時(shí)間與襯底溫度之間的關(guān)系。在本例子中，其用于研究襯底溫度如何根據(jù)是否安裝屏蔽面板608而發(fā)生變化。
如圖20中所示，當(dāng)屏蔽面板被去除時(shí)，隨著薄膜形成時(shí)間的增加襯底的溫度也發(fā)生升高，以致于當(dāng)薄膜形成時(shí)間超過(guò)10分鐘時(shí)襯底溫度達(dá)到200℃。雖然當(dāng)安裝沒(méi)有水冷作用的屏蔽面板時(shí)襯底溫度也隨薄膜形成時(shí)間的增加而升高，但是溫度升高得比較小，并且薄膜形成時(shí)間超過(guò)10分鐘后襯底溫度將不再升高。另外，襯底溫度僅能夠達(dá)到50℃。正如前面所述，安裝屏蔽面板將能夠明顯減少襯底溫度的升高。該研究表明本例子允許通過(guò)高頻等離子體輔助濺射工藝來(lái)在低耐熱性的襯底上形成薄膜，并且本例子可以真正實(shí)際地應(yīng)用到低耐熱性的襯底上。(例23)在本例子中，其用于研究襯底溫度是如何根據(jù)安裝在電離機(jī)構(gòu)中的屏蔽面板是否進(jìn)行水冷卻而變化的。圖20示出了當(dāng)屏蔽面板被水冷卻和當(dāng)其不被水冷卻時(shí)所觀察到的薄膜形成時(shí)間與襯底溫度之間的關(guān)系。當(dāng)該屏蔽面板經(jīng)過(guò)水冷卻時(shí)的襯底溫度比其不被水冷卻時(shí)的襯底溫度要低。另外，當(dāng)屏蔽面板被水冷卻時(shí)，在薄膜形成時(shí)間超過(guò)10分鐘后襯底溫度不再升高。這意味著水冷卻屏蔽面板能夠使得襯底溫度的升高進(jìn)一步減少。因而發(fā)現(xiàn)，與例22相比，水冷卻的屏蔽面板能夠允許在具有更低耐熱性的襯底上形成薄膜。(例24)在例22中的條件下，在三種帶有形狀比為4的溝槽的襯底上形成薄膜。在安裝有屏蔽面板和沒(méi)有安裝屏蔽面板的情況下對(duì)底部覆蓋率進(jìn)行測(cè)定。圖21示出了所測(cè)定的結(jié)果。它們表明在本例子中可以在具有低耐熱性的襯底上形成較高底部覆蓋率的薄膜。例如，當(dāng)沒(méi)有安裝屏蔽面板而在其上形成薄膜時(shí)，特氟隆(Teflon)和聚碳酸酯(polycarbonate)襯底將會(huì)變形或灼燒。但另一方面，通過(guò)安裝水冷卻屏蔽面板，襯底將不會(huì)變形，并且可以得到較高的底部覆蓋率。在本例子中，由于在電離機(jī)構(gòu)6與襯底7之間設(shè)置屏蔽面板608作為包覆電離機(jī)構(gòu)6的外殼，所以從電離機(jī)構(gòu)6中的絲極601和柵格602朝襯底7輻射的熱量將會(huì)被阻止，從而使得襯底7上的溫度升高最小化。因而，可以得到較高的底部覆蓋率，以便在具有低耐熱性的襯底上可靠地形成薄膜，但是在其上卻不能夠利用高頻等離子體輔助電離濺射工藝來(lái)形成薄膜。相應(yīng)地，這意味著當(dāng)制取下一代DRAM，磁疇壁移動(dòng)類(lèi)型的磁光盤(pán)或者類(lèi)似物時(shí)，經(jīng)過(guò)電離的微粒會(huì)在具有較高形狀比的溝槽或孔中淀積以形成具有較高底部覆蓋率的薄膜。(例25)圖22示出了本例子中離子化薄膜形成裝置的結(jié)構(gòu)。該裝置具有圖l中所示的布局，并且還帶有磁場(chǎng)發(fā)生裝置7，反應(yīng)氣體導(dǎo)入裝置80，輔助電極23，以及用于電離裝置6的熱屏蔽元件608。利用該裝置，在日本專利申請(qǐng)No.6-290496中公開(kāi)的磁疇壁移動(dòng)型記載媒體上來(lái)形成薄膜。磁性復(fù)合層至少由三層組成，也就是說(shuō)，由用于記載的第一，第二和第三層組成。該第一磁性層由具有室溫下低于第三磁性層的磁壁矯頑力的磁性薄膜制成，該第二磁性層由具有低于第一和第三磁性層的居里溫度(Curie point)的磁性薄膜制成，而第三磁性層由豎直磁性薄膜(Vertical magnetic film)制成。該裝置帶有GdFeCoCr,TbFeCr，和TbFeCoCr合金靶，分別用于形成第一，第二和第三磁性層，并且?guī)в幸粋€(gè)硅靶，用于形成被用作干涉層和保護(hù)層的氮化硅薄膜。圖23示出了用于本例子中的襯底外形。該襯底如下所述而得以形成。溝槽之間的間隔和它們的深度分別為1.0微米和0.2微米。在溝槽之間的紋間表面和溝槽底部上帶有平行于襯底表面的0.43微米寬的平整表面。紋間表面與溝槽之間的斜面相對(duì)于直徑為86毫米的襯底表面大約傾斜70％。在下面給定的條件下，在如前所述所形成的襯底上連續(xù)地形成薄膜，以便真空狀態(tài)不會(huì)喪失。
·靶尺寸直徑為127毫米，厚度為3毫米；·向靶2供送的功率500瓦；·靶與襯底之間的距離155毫米；·襯底尺寸直徑為2英寸(50.8毫米)；·薄膜厚度200納米；·濺射腔室中的壓力1至2.5帕；·濺射放電氣體氬氣；·反應(yīng)氣體氮?dú)?在SiNx薄膜形成過(guò)程中)；·電離機(jī)構(gòu)中的柵格電壓30伏；·電離機(jī)構(gòu)中的柵格電流20安；·電離機(jī)構(gòu)中的浮置電源電壓-30伏；·供送到電極10的電壓0伏(最大)，-30伏(最小)；·供送到電極10的電壓頻率500 KHz；·供送到電極10的電壓占空比1∶100；
A點(diǎn)處的磁通密度150G。
薄膜的結(jié)構(gòu)和厚度如下所述襯底/SiNx,90納米/GdFeCoCr,30納米/TbFeCr,10納米/TbFeCoCr,80納米/SiNx,80納米；襯底/干涉層/第一磁性層/第二磁性層/第三磁性層/保護(hù)層上面給出的厚度是在紋間表面上所測(cè)定到的值。通過(guò)在靶上設(shè)置2毫米見(jiàn)方的芯片，來(lái)對(duì)Co和Cr的量進(jìn)行調(diào)整以便使得各個(gè)磁性層的結(jié)構(gòu)近似于補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。第一，第二和第三磁性層的居里溫度被分別設(shè)定為210℃,120℃和290℃左右。工作壓力被調(diào)節(jié)到最適于各個(gè)層。通過(guò)導(dǎo)入氮?dú)?，利用硅襯底來(lái)形成用作干涉和保護(hù)層的SiNx薄膜。為了對(duì)所制取的襯底進(jìn)行防護(hù)，利用UV固化樹(shù)脂對(duì)其進(jìn)行包覆。(對(duì)比用例子)當(dāng)電離機(jī)構(gòu)6不工作時(shí)，除了濺射壓力和陰極與襯底之間的距離被設(shè)定為0.3帕和180毫米之外，利用常規(guī)磁控濺射方法在例26中的條件下形成薄膜。將利用這種方式制取的樣本安置在帶有能夠產(chǎn)生680納米波長(zhǎng)激光光頭和帶有NA 0.55物鏡的驅(qū)動(dòng)裝置中。使得該樣本以7.5赫茲的頻率轉(zhuǎn)動(dòng)，來(lái)觀測(cè)半徑為31至33毫米處的記錄性能。當(dāng)利用固態(tài)磁頭將磁場(chǎng)調(diào)制到7.5MHz時(shí)，通過(guò)利用直流激光束對(duì)紋間表面和溝槽進(jìn)行輻射來(lái)在標(biāo)記長(zhǎng)度中重復(fù)進(jìn)行0.1微米圖譜的磁場(chǎng)調(diào)制記錄。對(duì)所記錄的這些信號(hào)在2.5毫瓦的還原功率下進(jìn)行還原，用于與所述樣本進(jìn)行記錄功率上的C/N比值進(jìn)行比較。利用普通的單束光系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估。通過(guò)還原光束的加熱，形成溫度差來(lái)移動(dòng)磁疇壁。圖24示出了所測(cè)定的結(jié)果。在本例子中，與對(duì)比用例子中的樣本相比，當(dāng)用于紋間表面和溝槽的錄制功率為4毫瓦或更大時(shí)，C/N比率增大了5dB或者更多。另外，如果以預(yù)定的或者較大的記錄功率來(lái)利用光束在磁軌道和斜面的端部上形成被加熱區(qū)域，那么淀積在所述斜面上的薄膜量將非常少，以致于可以忽略磁場(chǎng)合成，并且在磁疇的側(cè)壁上也不會(huì)形成磁疇壁。從而記錄標(biāo)記可以被制成磁疇，使得記錄軌道中的前磁疇壁與后磁疇壁大體分開(kāi)。正因?yàn)槿绱耍梢岳脺囟炔顏?lái)使得記錄軌道中的磁疇壁沿軌道方向穩(wěn)定地移動(dòng)。另一方面，在對(duì)比用例子中，如果在記錄軌道和斜面的端部上形成被加熱區(qū)域，那么由于磁疇壁也會(huì)形成在斜面上所以在磁疇的側(cè)面上也會(huì)存在磁疇壁。從而記錄際記被制成緊湊的磁疇，其中經(jīng)磁疇側(cè)面上的磁疇壁使得記錄軌道中的前磁疇壁與后磁疇壁組合在一起。正因?yàn)槿绱?，?dāng)利用溫度差使得記錄軌道中的磁疇壁沿該軌道方向發(fā)生移動(dòng)時(shí)，依照磁疇壁是否在磁疇延伸或裁切的方向發(fā)生移動(dòng)而使得磁疇壁的移動(dòng)幅度不一致。因而，磁疇壁將不可能穩(wěn)定移動(dòng)，從而增大了噪音，并且C/N比值降低。根據(jù)本例子中的另外一種模式，如圖25中所示，可以利用電極10的延伸部替代輔助電極23而設(shè)置在該裝置中，從而得到具有相同性能的記錄媒體。
如前所述，本發(fā)明能夠在可靠地抑制襯底溫度升高的同時(shí)，在帶有較高形狀比的溝槽(包括連續(xù)的凹槽和獨(dú)立的凹槽，譬如孔)的襯底上以較高的底部覆蓋率形成薄膜。
由于本發(fā)明能夠使得反應(yīng)氣體微粒垂直入射到襯底上，所以本發(fā)明還能夠淀積縱向生長(zhǎng)較好的活性薄膜。本發(fā)明還可以提供一種薄膜形成方法與一種薄膜形成裝置，它們最好被用于磁疇壁移動(dòng)類(lèi)型的記錄媒體和類(lèi)似物，并且在所述記錄媒體和類(lèi)似物中紋間表面與溝槽之間的斜面不同于其他紋間表面與溝槽之間的斜面。
表1襯底溫度
表2底部覆蓋率
表3介電強(qiáng)度
表4底部覆蓋率
表5
表6
表7
表8
表9
表10 說(shuō)明襯底溫度是指樹(shù)脂襯底的溫度表11 說(shuō)明襯底溫度是指樹(shù)脂襯底的溫度表12底部覆蓋率(％)
表13介電強(qiáng)度(伏)
權(quán)利要求
1．通過(guò)濺射形成淀積薄膜的方法，包括下述步驟對(duì)濺射微粒進(jìn)行電離；向襯底附近的電極供送周期性變化的電壓；其中等于或大于該周期性變化電壓的最大與最小值之間的中間值的電壓的供送時(shí)間比等于或小于該中間值的電壓的供送時(shí)間要短。
2．根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征是該周期性變化電壓中的最大值足能夠防止襯底被充電，而該周期性變化電壓的最小值又足能夠?qū)⑺鑫⒘?dǎo)向所述襯底。
3．根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征是該周期性變化電壓的最大值的范圍為-20伏至0伏。
4．根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征是向設(shè)置在襯底附近的電極所供送的周期性變化的電壓的幅值范圍為0至-100伏。
5．根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征是供送到所述電極的電壓以100千赫茲或者更高的頻率進(jìn)行周期性變化。
6．根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征是供送到所述電極的電壓具有矩形波形，并且最大電壓的供送時(shí)間與最小電壓的供送時(shí)間之比為1/50或者更小。
7．根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征是所述的電離借助于熱陰極型來(lái)實(shí)現(xiàn)。
8．根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，還包括有在用于進(jìn)行電離的電離區(qū)域附近生成磁場(chǎng)的步驟。
9．根據(jù)權(quán)利要求7中所述的方法，其特征是在電離區(qū)域所產(chǎn)生的熱電子被所述磁場(chǎng)導(dǎo)向靶。
10．根據(jù)權(quán)利要求8中所述的方法，其特征是磁場(chǎng)方向至少包括沿連接靶與襯底的直線方向的分量。
11．根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，還包括有在電離區(qū)域?qū)Ψ磻?yīng)氣體微粒進(jìn)行電離的步驟。
12．根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，還包括有向設(shè)置在襯底附近的輔助電極供送電壓的步驟，該電壓與供送到襯底附近電極上的電壓相同或者為負(fù)的恒定電壓。
13．根據(jù)權(quán)利要求12中所述的方法，其特征是供送到所述襯底附近的電極與輔助電極上的電壓范圍為0至-100伏。
14．根據(jù)權(quán)利要求12中所述的方法，其特征是供送到所述襯底附近的電極與輔助電極上的電壓以100千赫茲或者更高的頻率進(jìn)行周期性變化。
15．根據(jù)權(quán)利要求12中所述的方法，其特征是供送到所述襯底附近的電極與輔助電極上的電壓具有矩形波形，并且最大電壓的供送時(shí)間與最小電壓的供送時(shí)間之比為1/50或者更小。
16．根據(jù)權(quán)利要求12中所述的方法，其特征是所述電離借助于熱陰極型來(lái)實(shí)現(xiàn)。
17．根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征是所述襯底附近的電極在該襯底的周邊上具有延伸突出部。
18．根據(jù)權(quán)利要求17中所述的方法，其特征是供送到所述襯底附近電板上的電壓范圍為0至-100伏。
19．根據(jù)權(quán)利要求17中所述的方法，其特征是供送到所述襯底附近電極上的電壓以100千赫茲或者更高的頻率進(jìn)行周期性變化。
20．根據(jù)權(quán)利要求17中所述的方法，其特征是供送到電極上的電壓具有矩形波形，并且最小電壓的供送時(shí)間與最大電壓的供送時(shí)間之比為1/50或者更小。
21．根據(jù)權(quán)利要求17中所述的方法，其特征是所述電離借助于熱陰極型來(lái)實(shí)現(xiàn)。
22．根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，還包括有對(duì)電離過(guò)程中所產(chǎn)生的朝襯底輻射的熱量進(jìn)行屏蔽的步驟。
23．根據(jù)權(quán)利要求22中所述的方法，其特征是對(duì)熱輻射的屏蔽是由屏蔽結(jié)構(gòu)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
24．根據(jù)權(quán)利要求22中所述的方法，其特征是對(duì)熱輻射的屏蔽是在電離微粒運(yùn)動(dòng)路徑之外的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行的。
25．根據(jù)權(quán)利要求23中所述的方法，還包括有對(duì)所述屏蔽結(jié)構(gòu)元件進(jìn)行冷卻的步驟。
26．根據(jù)權(quán)利要求23中所述的方法，還包括有向所述屏蔽結(jié)構(gòu)元件供送預(yù)定電壓的步驟。
27．通過(guò)濺射形成淀積薄膜的方法，包括如下步驟對(duì)濺射微粒進(jìn)行電離；向襯底附近的電極供送周期性變化的電壓；其中該周期性變化的電壓的最大值等于或者高于浮置電位減去10伏所得到的值。
28．通過(guò)濺射形成淀積薄膜的方法，包括如下步驟對(duì)濺射微粒進(jìn)行電離；向襯底附近的電極供送周期性變化的電壓；其中該周期性變化的電壓的最大值接近于浮置電位。
29．通過(guò)將濺射微粒導(dǎo)向襯底形成淀積薄膜的電離濺射裝置，包括帶有抽氣系統(tǒng)的濺射腔室；將工藝氣體導(dǎo)入該濺射腔室的氣體導(dǎo)入裝置；設(shè)置在該濺射腔室中的靶；設(shè)置在靶與襯底之間的電離裝置；設(shè)置在襯底附近的電極；用于向所述電極供送周期性變化的電壓的電壓供送裝置，以便等于或高于該周期性變化電壓的最大與最小值之間的中間值的電壓的供送時(shí)間比等于或者低于該中間值的電壓的供送時(shí)間要短。
30．根據(jù)權(quán)利要求29中所述的裝置，其特征是所述電離裝置為熱陰極型。
31．根據(jù)權(quán)利要求30中所述的裝置，還包括有設(shè)置在所述電離裝置附近的磁場(chǎng)發(fā)生裝置。
32．根據(jù)權(quán)利要求31中所述的裝置，其特征是由所述磁場(chǎng)所形成的磁力線方向至少包括連接靶與襯底的直線方向的分量。
33．根據(jù)權(quán)利要求31中所述的裝置，其特征是該磁場(chǎng)發(fā)生裝置包括設(shè)置在靶與電離裝置之間的第一磁體；相對(duì)于所述靶位于所述襯底對(duì)面的第二磁體。
34．根據(jù)權(quán)利要求33中所述的裝置，還包括有由被導(dǎo)向靶一側(cè)的電子來(lái)激發(fā)從氣體導(dǎo)入裝置導(dǎo)入的工藝氣體的裝置。
35．根據(jù)權(quán)利要求31中所述的裝置，其特征是從所述靶的中心朝所述襯底方向30毫米處的磁通密度范圍為150至300G。
36．根據(jù)權(quán)利要求29中所述的裝置，還包括環(huán)繞所述襯底設(shè)置的輔助電極。
37．根據(jù)權(quán)利要求36中所述的裝置，還包括用于向所述襯底附近的電極供送周期性變化的電壓的第一電壓供送裝置，使得等于或者高于該周期性變化的電壓的最大與最小值之間的中間值的電壓的供送時(shí)間比等于或者低于該中間值的電壓的供送時(shí)間要短；第二電壓供送裝置，用于向所述輔助電極供送等于供送到襯底附近電極上的電壓或者負(fù)的恒定電壓。
38．根據(jù)權(quán)利要求36中所述的裝置，其特征是所述電離裝置為熱陰極型。
39．根據(jù)權(quán)利要求29中所述的裝置，其特征是所述襯底附近的電極在襯底周邊帶有延伸突出部。
40．根據(jù)權(quán)利要求39中所述的裝置，其特征是所述電離裝置為熱陰極型。
41．根據(jù)權(quán)利要求29中所述的裝置，還包括有熱屏蔽結(jié)構(gòu)，用于防止薄膜形成過(guò)程中的熱輻射直接到達(dá)所述襯底。
42．根據(jù)權(quán)利要求41中所述的裝置，其特征是所述電離裝置為熱陰極型。
43．根據(jù)權(quán)利要求41中所述的裝置，其特征是所述熱屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述電離裝置與襯底之間。
44．根據(jù)權(quán)利要求43中所述的裝置，其特征是所述熱屏蔽結(jié)構(gòu)被設(shè)置成使得所述已電離微粒從所述靶到所述襯底的運(yùn)動(dòng)路徑不受干擾。
45．根據(jù)權(quán)利要求41中所述的裝置，還包括用于冷卻所述屏蔽結(jié)構(gòu)的冷卻裝置。
46．根據(jù)權(quán)利要求45中所述的裝置，其特征是所述冷卻裝置為水冷卻型。
47．根據(jù)權(quán)利要求31中所述的裝置，其特征是所述氣體導(dǎo)入裝置設(shè)置在所述靶與磁場(chǎng)施加裝置之間或者所述磁場(chǎng)施加裝置與電離裝置之間。
48．根據(jù)權(quán)利要求29中所述的裝置，其特征是所述氣體導(dǎo)入裝置為帶有設(shè)置在其中部側(cè)面上的多個(gè)出氣口的圓柱形管道，并且所述氣體導(dǎo)入裝置被設(shè)置成環(huán)繞由電離裝置所形成的電離區(qū)域的中央。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種薄膜形成方法,其包括對(duì)濺射微粒進(jìn)行電離和向襯底附近的電極供送周期性變化的電壓的步驟,其中等于或者高于該周期性變化的電壓的最大與最小值之間的中間值的電壓的供送時(shí)間比等于或者低于該中間值的電壓的供送時(shí)間要短,并且還提供了用于執(zhí)行前述方法的薄膜形成裝置。
文檔編號(hào)H01J37/34GK1303953SQ00137610
公開(kāi)日2001年7月18日 申請(qǐng)日期2000年11月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月30日
發(fā)明者山口裕人, 金井正博, 小池淳, 大矢克典 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社