[发明专利]用阴极溅射制作方向层的方法及其实施装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过阴极溅射在衬底表面上制作方向层的方法，在每一情形下，在该表面的切向平面内有一个标称方向性。该类层通常是磁性层或者磁性层的支承层，其特征为磁性优选方向。它们较多地用于数据处理系统的存储组件内，例如在硬盘和MRAM的读/写头中。本发明还涉及实施该方法的装置。

背景技术

已在美国US6790482B2中描述了该类方法。其在平坦衬底上提供方向磁性层，允许在一个特定的基本恒定标称方向比其它方向上容易地磁化，尤其是比与该标称方向垂直的那些方向。为了所述层的取向，在衬底下方定位电磁体以产生磁场，颗粒沿着其磁力线撞击该衬底表面，会被磁性地对齐使得所选标称方向平行于电磁通延伸。

该解决方案并不能满足于所有的场合，如在实际区域相邻取向与通常所需恒定标称方向显著地偏离时。而且，该衬底的尺寸和形状受到太多限制而不能产生可接受的结果。

在US2003/0146084A1中，描述了一个采用永久磁体的类似方法。在该情形下，位于靶和衬底之间的接地准直仪，通过拦截其角度强烈地偏离表面法向的颗粒来限制颗粒在衬底表面上入射角度，也将等离子保持离开衬底。

类似于上述方法，在WO96/08817A1中描述了另一种方法。其也采用一种准直仪，纵横比起控制磁性层的参数的作用，使得晶体取向在衬底表面的平面内延伸或者相对于后者以正交角度延伸。在前一情形下，的确没有看到该平面内的特定标称方向性。

在US6482301B1中描述了另一种该类方法，其通过准直仪防止在该衬底表面上入射余角的不规则性和各向异性。

发明内容

本发明的目的是提供一种通用方法，从而能够以简单而通用的适用方式在衬底表面上产生方向层。该目的可以用权利要求1的具体特征实现。

本发明提供一种方法，可以制作方向层，相当精确地维持非常选择的标称方向性。例如，该标称方向性可以是恒定的或者可以从中心点是径向的。可以有许多不同的实施形式。例如，衬底和靶可以固定地连接或者它们可以彼此相对移动。可以选择或控制它们的相对位置或运动，以产生本发明的功能，但是，也可以用机械遮蔽的方法实现。并不排除对方向层对齐使用其它磁场。可以以相当大的变化形式构型该方法。但是，通常它们可以是非常简单的设计。在许多情形下，甚至能改型现有设备，使其实施根据本发明的方法。

附图说明

下面参照仅仅示出实施例的附图，详细描述本发明，其中：

附图1示出表示第一实施例的根据本发明的装置的顶视图；

附图2是沿附图1的II-II线的剖视图；

附图3是附图1、2的装置的靶的前视图；

附图4示出表示第二实施例的根据本发明装置的示意图；

附图5是附图4的遮蔽系统的顶视图；

附图6是特定设计型的遮蔽系统的元件；

附图7a示出一个在衬底表面平行于彼此方向的目标点处通过入射半周的剖面；

附图7b示出通过垂直于不出发行的入射半周的剖面；以及

附图8示出在目标点处的累积颗粒入射作为切向平面内方向性的函数的视图。

具体实施方式

附图1-3所示的装置放置于一个真空腔室(未示)内。其示出一个柱形筐1，能绕着轴线2枢转，且在其外侧设置有支架，衬底3与该支架连接，它们平坦的衬底表面4面向外。衬底3可以是一个直径为约200毫米的盘，在完成时，会被切断，再用于组装读/写头的元件。在一定距离处，筐1由细长垂直板形式的靶5围绕，其靶表面6朝轴线2取向。靶5被构造为传统的磁控管靶，即在靶表面6后面，它们提供有磁体，在靶表面6的区域产生一个围绕闭环7(附图3)同心的磁场，使靶5主要在该区域被剥蚀，在靶表面6内产生相应的腐蚀槽。

在每个靶5和筐1之间，较靠近衬底表面4而不是靶表面6，定位有一个准直仪8形式的遮蔽系统，被构型为带几个矩形平行板9的梳型准直仪，例如由铝一个在另一个之上均匀而一致地间隔构成。靶表面6和衬底表面4之间的间隔例如可以为75毫米，准直仪8和衬底表面4之间的间隔为30毫米，板9的长度为10毫米，其间隔为50毫米。

在给定涂覆时间，以基本传统的方式，在阴极溅射工艺中，在衬底3上蒸汽淀积靶材料在衬底表面4的每一个上制作方向层，而筐1以每秒0.1圈的速率缓慢和均匀地旋转。在每一情形下，该旋转与准直仪8的效果的结合产生一个层，在衬底表面4上有一个恒定的彼此方向性，该方向性与正交于轴线2的延伸的平面和衬底表面4之间的交叉线相应，在该情形下，在此所讨论的使其水平。下面详细对其进行说明。