一种钢水净化剂的制作工艺流程

　　专利名称：钢水净化剂的制作方法

　　技术领域：

　　本发明属于钢水精炼处理领域，主要涉及钢水净化，即添加处理剂去除钢水中夹杂。

　　背景技术：

　　随着科学技术的发展，各行各业对应用钢材质量的要求也越来越高。因此，采用各种切实有效的精炼技术，以提高钢水的质量，进一步提高钢水洁净度各项指标，成为冶金技术人员关注的焦点。在众多钢水精炼技术中，钢水净化剂以使用简便、应用成本低廉、效果显著且稳定而倍受关注。

　　在现有技术中，较典型的和常用精炼渣系为铝酸钙渣系。该渣系具有熔点低、硫容量大、夹杂物吸附能力强的优点。但我国炼钢生产中，都不同程度地存在钢水氧活度高、钢渣氧化性强、以及出钢带渣等问题，这对常规铝酸钙渣系的脱氧、脱硫以及吸附夹杂物的能力都带来很大的负面影响，特别是带高氧化性渣，负面影响更大，进而表现为常规铝钙渣系精炼渣不能脱氧、脱硫，吸附夹杂物效果差。

　　发明内容

　　本发明的目的在于提供一种能有效净化钢水，显著提高钢水质量的钢水净化剂，该净化剂即使在在钢水氧化性高、钢渣氧化性强、出钢带渣的情况下，也能取得良好的脱氧、脱硫、吸附钢中夹杂物的效果。

　　针对上述目的，本发明钢水净化剂的化学成分(Wt％)为CaO 45-75％，Al2O310-30％，金属Al、Ca、Si、Ba中任一种或任两种以上之和为5-18％，SiO2≤8％、P≤0.05％、S≤0.1％。

　　上述成分中，CaO是脱硫的基本成分，当钢包带渣的碱度高时，净化剂中的CaO含量取下限，反之取上限，以便于将经过调整的包渣碱度满足钢水脱硫的要求。化学成分中的Al2O3主要用于调整钢水净化剂的熔点和粘度，以满足钢水精炼过程中对精炼渣的流动性的要求。该净化剂中的金属Al、Ca、Si、Ba起着脱氧剂的作用，即去除钢水中的氧，以及脱除出钢带入钢包中的炉渣中的氧，超出本发明的钢水净化剂中限定金属含量的金属则起着合金化剂的作用。

　　本发明的钢水净化剂的生产方法，采用电渣炉熔炼法。

　　首先按其化学成分范围进行配料。配料时，CaO原料可采用含CaO＞90％的石灰，Al2O3原料可采用含Al2O3＞70％的铝钒土，Al、Ca、Si、Ba可相应采用金属Al、Ca-Si、SiFe、BaFe、SiCaBa；将上述配备好的原料破碎成10mm以下的颗粒，并混合，混合后将混合料直接加入电渣炉中，通电熔炼，熔炼温度1600-1800℃。熔炼后的熔渣经冷却、破碎成适宜的粒度，即成本发明所述的钢水净化剂。

　　与现有技术相比，本发明具有如下优点①脱氧、脱硫效果好，并对钢渣中的夹杂物有较强的吸附能力。

　　②适用范围广，应用效果稳定。

　　③原料价格低、来源广、总成本低。

　　④生产设备简单，投资少.

　　附图1为本发明中实施例批号1的钢水净化剂与对比例在钢水精炼时的脱硫效果曲线图。

　　图1中横座标为试验的时间阶段，分别在冶炼终点、炉后吹氩前、LF炉前和LF炉后进行取样，化验硫含量。图中曲线1为本实施例批号1，曲线2为对比例。

　　实施例根据本发明所述的化学成分范围，制备了三批钢水净化剂。

　　首先进行配料，其中CaO原料可采用含CaO＞90％的石灰，Al2O3原料可采用含Al2O3＞70％的铝钒土，Al、Ca、Si、Ba可相应采用金属Al、Ca-Si、SiFe、BaFe、SiCaBa；将上述配备好的原料破碎成10mm以下的颗粒，混合均匀后，直接加入电渣炉中，通电熔炼，熔炼后的熔渣经冷却、破碎成适宜的粒度，即成为本发明所述的钢水净化剂。三批钢水净化剂的化学成分(Wt％)如表1所述，混合料在电渣炉中的通电化渣温度如表2所示。

　　采用实施例中批号1的钢水净化剂，在80t钢包中对冶炼的08Al钢进行精炼。精炼工艺流程为转炉冶炼终点→在钢包中加钢水净化剂200kg→出钢，取消脱氧剂→出钢完毕后，在钢包面上加钢水净化剂200Kg→炉后吹氩搅拌→LF炉处理→连铸为了对比，同期在80t钢包中对08Al钢进行常规的钢水精炼，采用铝酸钙净化剂，其过程如下转炉冶炼终点→出钢，加ALFe或SiFe合金脱氧→出钢完毕后，在钢包面上加覆盖剂120Kg→炉后吹氩搅拌→LF炉加铝酸钙净化剂500kg→连铸实施例批号1和对比例的钢水处理效果如表3所示。

　　从表3和附图1可见，本发明对钢水的净化效果远优于对比例。

　　表1实施例钢水净化剂的化学成分(Wt％)

　　表2实施例钢水净化剂混合料在电渣炉中的熔化温度(℃)

　　表3 实施例与对比例钢水净化效果

　　权利要求

　　1.一种钢水净化剂，其特征在于它的化学成分(Wt％)为CaO 45-75％，Al2O310-30％，金属Al、Ca、Si、Ba中任一种或任两种以上之和为5-18％。

　　2.根据权利要求1所述的钢水净化剂，其特征在于化学成分(Wt％)中还含有SiO2≤8％、P≤0.05％、S≤0.1％。

　　全文摘要

　　本发明属于钢水精炼处理领域，主要涉及钢水净化，即添加处理剂去除钢水中夹杂。本发明钢水净化剂的化学成分(Wt％)为CaO 45－75％，Al

　　文档编号C21C7/04GK1405332SQ0214615

　　公开日2003年3月26日 申请日期2002年11月1日 优先权日2002年11月1日

　　发明者李 杰, 张 杰 申请人:李 杰

　　专利名称：喷溅装置及薄膜形成方法

　　技术领域：

　　本发明涉及喷溅装置和薄膜形成方法，特别是涉及适合于制造具有清洁表面的多层薄膜的喷溅装置。

　　不论哪种记录媒体，通常都在玻璃或Al等的基板上形成NiP或NiAl等的基底层，以便控制磁性记录层的结晶取向性，或者在使用Al这样的柔软基板的情况下，增加基板的机械强度，并且在该基底层上形成一层或多层磁性记录层以及保护层，一般是利用串联式的制造装置制造的。

　　串联式制造装置由将基板装填进托架或者从托架上取走的装载固定室，进行基板清洁和加热处理等的前处理室，基底层成膜室，由与磁性记录层的膜数相应的喷溅室构成的磁性记录层成膜室和保护层成膜室构成。各个室通过闸阀连接。另外，在各个室中敷设托架移动的轨道等输送路径；基板保持在托架上，按顺序送入各个室中。

　　首先，在装载固定室中，将基板装在托架上，送入前处理室中。在前处理室中，对基板进行加热处理，以除去附着在基板上的水分等污染物质，或使对磁性记录层的结晶成长有影响的基底膜的结晶取向性、粒径一致，以使磁性记录层的矫顽磁力达到最优。另外，为了在最优的温度下堆积磁性记录膜，估计到在基板输送过程中温度会降低，因此要预先在高的温度下加热基板。例如，如图7所示，在CoCrPt等磁性记录层的情况下，由于在200～230℃时，矫顽磁力(HC)与基板温度的关系达到最大值，因此要在280℃以下的温度下预先加热，使得在基板输送至磁性记录层成膜室时，处在上述温度范围内且Nip等基底层不磁化。另外，还可以用喷溅腐蚀方法来清洁基板。

　　接着，将托架顺序地送入基底层成膜室，1个或多个磁性记录层喷溅室和保护层成膜室中，顺序地在基板上形成给定膜厚的薄膜。然后，托架返回装载固定室中，卸下处理后的基板，装上新的未处理的基板。

　　这样，多个托架在装载固定室，前处理室，成膜室中巡回地按顺序送入这些室中，可以连续地生产磁性记录媒体。

　　但是，一边使基板在各个室中移动一边层叠薄膜的方式，由于在基板输送过程中，真空中残留的气体吸附在膜表面上，杂质的混入和表面氧化层的形成，存在着磁特性降低的问题。特别是，要反复形成1纳米(nm)以下的CO膜和Pd膜层叠膜的磁性记录层时，在薄膜的层叠膜极薄的情况下，这种影响很大，得不到所希望的磁特性。另外，例如在CoCr系表面内磁性记录层的情况下，吸附的气体使堆积在上面的膜的结晶粒变细，Cr向磁性记录层内扩散，因阻碍了降低噪声所必需的Cr向磁性结晶粒边界的偏析引起的结晶粒的磁性分离结构的形成，导致矫顽磁力降低。

　　另外，基板输送时的温度降低问题是不可避免的，在各个成膜室中选择最适合温度是困难。因此，在形成更高特性的磁性记录媒体时，必需在适当的温度下使各种材质、膜结构的磁性记录层成膜，但不能与这些要求相适应。

　　另一方面，在Co/Pd层叠磁性层中，为了形成几十层的多层膜，必须周游非常多的处理室，周游期间产生的残留气体对表面的污染，必须要有相应于整个装置尺寸增大的大的装置地面面积，这些都是问题。

　　以上，以磁盘为例，说明了现有技术的问题，这种问题在使用记录再现用的MR头等磁性薄膜的各种元件中同样存在，并且不是仅限于磁性膜，在各种材料制成的多层膜结构的装置，元件中也同样存在。

　　本发明的喷溅装置可以解决现有的问题，达到上述目的。其特征为，在中心轴周围至少安装着靶和基板表面处理机构中的各一个，在上述靶和上述表面处理机构上相对地配置着保持1块或多块基板的基板保持部，使上述中心轴或上述基板保持部旋转。

　　由于采用这种结构，可以连续或同时在同一个处理室内进行基板的表面处理和形成薄膜，可以在清洁的表面上，在与所希望的膜特性适应的表面状态下形成膜，因此，可以形成各种具有清洁的表面的高品质的功能薄膜。另外，例如，通过设置基板加热处理机构，不必如在串联型装置中一样，预先预见到温度降低，而加热至高的温度。由于可以任意设定基板温度，可以在最适合的温度下形成薄膜，以得到所希望的膜特性。

　　通过配置多个靶，可以在同一个处理室内形成层叠膜，因此与串联式制造装置不同，尺寸不会增大，可以提供小型价格便宜的制造装置。

　　当上述中心轴或基板保持部旋转时，使上述靶和基板重合地将一块或多块基板配置在同一圆周上较好。这样，可以同时使多个靶放电，在中心轴或基板保持部旋转1转期间，形成与靶数相应的层叠膜。旋转速度和供给靶的电力，可根据形成的膜的种类和膜厚，进行适当调整。在这种情况下，也可以使靶一个一个地放电，形成给定的膜厚以后，使下一个靶放电，形成薄膜。另外，也可以在静止状态下，进行表面处理和形成薄膜。

　　另外，使上述中心轴与基板中心一致地配置基板，将上述靶安装成向上述中心轴倾斜较好。在中心轴上配置一块基板的情况下，通过做靶倾斜，可以提高成膜速度，提高靶的利用率。

　　在本发明中，在上述靶和上述表面处理机构之间设置隔壁板较好，以防止相互干扰和污染，继续进行稳定的处理，并且可以延长维修周期。

　　另外，在上述靶的背面配置用于在靶的表面上形成泄漏磁场且产生磁控管放电的磁铁部件，设置与上述中心轴的旋转一体或独立地自转的旋转机构。由于成膜速度提高，相对于在各种膜结构的层叠膜增加了制作的自由度，同时靶的利用率提高。

　　在上述表面处理机构中，适合使用加热处理机构，离子照射机构或等离子体处理机构。

　　本发明的薄膜形成方法的特征为，在真空室内，在中心轴周围至少安装配置靶和基板表面处理机构中的各一个，在该中心轴旋转或静止状态下，对一块或多块基板进行表面处理和形成薄膜。

　　图2为表示喷溅装置的旋转阴极部件的截面图。

　　图3为表示第二实施方式的旋转阴极部件的示意图。

　　图4为表示第三实施方式的喷溅装置的示意图。

　　图5为表示各种层叠膜的膜结构的示意图。

　　图6为表示第四实施方式的旋转阴极部件的示意图。

　　图7为表示CoCrPt膜的矫顽磁力与基板温度的关系的图。

　　符号说明1喷溅室，2托架，3旋转阴极部件，11喷溅室侧壁，12圆筒形安装框，13磁性流体密封部，14轴承，16圆筒零件，17电机，18第一齿轮，19第三齿轮，21支承爪，22基板，30旋转中心体，31隔壁板，32、33靶，34灯加热器，35后板，36制冷剂流道形成板，37绝缘体，39圆盘形零件，40圆筒形外框，41中心磁铁，42周边磁铁，43轭铁，44第四齿轮，45磁铁部件中心轴，46轴承，47第二齿轮，49滑环，50旋转接头，51制冷剂流道，61加热处理机构，62离子照射机构，63离子枪，64气体喷出管。

　　以下，根据附图来说明本发明的实施方式。

　　参照

　　图1和图2，说明作为本发明第一实施方式的图5(a)所示的垂直磁性记录媒体的层叠磁性记录层(Co/Pd)形成时所用的喷溅室。图1(a)为表示与喷溅室1的基板输送方向垂直的截面结构的示意图。如图所示，在喷溅室1的两个侧壁上，可分别自由转动地安装着旋转阴极部件3，在保持两块基板的托架2的两侧产生放电，在两块基板的两个表面上同时形成层叠膜。

　　如图1(b)所示，基板22利用例如三个支承爪21被保持在托架2上，再利用众所周知的输送机构，将托架输送至各个处理室。例如，可以使用在特开平10-159943号公报中所述的利用磁性结合的输送机构。这种输送机构是将在垂直方向磁化的小磁铁，与磁化方向相反地交替地一维安装在托架底面上，使在外周面上安装着多个螺旋磁铁的旋转滚子沿着输送通路配置，通过使滚子旋转，在浮起的状态下移动托架的输送机构。

　　如图1(c)表示的从基板方向看的平面图所示那样，旋转阴极部件3的CoB靶32和Pd靶33及用于加热基板的灯加热器(加热处理机构)34，安装在相对于旋转中心的同一圆周上。具体地说，例如在2.5英寸的基板的情况下，将直径90mm的靶安装在中心半径为74mm的圆周上。另一方面，基板安装在托架上，使基板的中心在该圆周上，靶在整个基板上通过。为了防止相互干扰和污染，在靶32，33和加热处理机构34之间设有隔壁板31。现参照作为图1(c)中的A-A截面图的图2来说明旋转阴极部件的结构和机构的详细情况。

　　本实施方式的旋转阴极部件3，通过磁性流体密封部13和轴承14，可自由转动地安装在具有台阶的且固定在喷溅室侧壁11上的圆筒形安装框12上。旋转阴极部件由固定着靶32，33和加热处理机构34的圆盘形零件39；固定该零件的旋转中心体30；围绕着旋转中心体，固定在圆盘形零件39的外圆周上的圆筒形外框40和使该外框40转动的电机17构成。在圆筒形外框40和安装框12之间配置磁性流体密封部13。在圆筒形外框40上安装着与固定在电机17的旋转轴上的第一齿轮18啮合的第二齿轮47。

　　靶32贴附在后板35上，它通过制冷剂流道形成板36和绝缘体37，固定在圆盘形零件39上。制冷剂流道形成板36和与外部电源(没有示出)连接的滑环(slip ring)49连接，将电力供给旋转的靶。作为滑环49，例如可以使用グロ一ブテツク公司制的φ150-60，3chSR。另外，在制冷剂流道形成板36和后板35之间形成的制冷剂流道51，通过制冷剂供给管和排出管(没有示出)与旋转接头50连接，使制冷剂在恒温槽(没有示出)之间循环，可以冷却旋转的靶。作为这种旋转接头50，可以使用光洋油压公司制的旋转接头KT-4-02-1W。

　　并且，设有接地电位的屏蔽板38，它覆盖靶的外圆周，后板和制冷剂流道形成板的侧面。

　　在靶的背面的圆筒形外框40的台阶部上，配置着由中心磁铁41，周边磁铁42和轭铁43组成的磁铁部件，该部件的中心轴45由轴承46支承，可自由转动。在轭铁的底面上安装着第4个齿轮44，它与装在圆筒形零件16前端的第三齿轮19啮合，而圆筒形零件16则配置在圆筒形外框40和旋转中心体30之间。因此，当电机17转动时，圆筒形外框40通过第一齿18，第二齿轮47转动(即靶和磁铁部件围绕着旋转中心公转)，另外，磁铁部件再通过第三齿轮19和第4个齿轮44自转。圆筒形零件16通过轴承48，固定在旋转中心体30和圆筒形外框40上。

　　磁铁部件在靶表面形成环形的平行磁场，可以产生磁控管放电。由于中心磁铁41和周边磁铁42相对于中心45为不对称配置，因此，靶表面的环形泄漏磁场也是不对称的。因此，当磁铁部件自转时，环形泄漏磁场在靶的整个表面移动的结果，使靶的全部表面能均匀地被喷溅。结果，靶的寿命延长，同时，作成基板形状的薄膜的膜厚均匀性可提高。

　　作为加热处理机构的灯加热器34，也安装在圆盘形零件39上，与靶的情况同样，也可通过滑环49，与外部电源(没有示出)连接。

　　其次，说明在输送至喷溅室1中的托架保持的基板上形成Co/Pd层叠膜的次序。

　　喷溅室的闸阀打开，送入保持着形成NiAl基底膜的两块基板的托架。在托架中心到达旋转阴极部件的中心位置时停止，关闭闸阀。另外，在托架上安装着在基板位置上开口的屏蔽板23，可防止相邻基板的膜相互干扰，同时可防止膜附着在腔内。屏蔽板23与隔壁板31的间隔使二者不能产生磨擦，通常大约为3-10mm。

　　例如，使旋转阴极部件以60rpm转动，给灯加热器(大健电器公司制的φ80，2kW的圆形加热器)输入300W的电力，在70-100℃下加热基板约4秒，停止电力供给。在人造格子膜的情况下，由于温度过高会使各个膜混合，因此温度设定为70-100℃。这时，从图中没有示出的气体导入机构通入Ar气，使压力达到10Pa。

　　在Pd靶上输入350W的直流电，在基板上堆积10nm厚的Pd膜。接着，在CoB靶上输入400W的直流电，将CoB(0.3nm厚)和Pd(1.0nm厚)的层叠膜连续堆积9个周期，制成人造格子膜。以后，停止向CoB靶输入电力，只堆积1.0nm厚的Pd膜，在堆积完毕后，停止电力输入和气体供给。在达到规定的真空度后，打开与保护层成膜室之间的闸阀，搬出托架，在保护层成膜室中堆积8.0nm厚的碳保护膜。这样，顺序地输送托架，在各个室中进行规定的处理，可以连续生产具有不带杂质的清洁表面的高性能磁性媒体。

　　除了Co/Pd层叠膜以外，在Co/Pt层叠膜等的情况下也一样，可以制造磁性特性优良的磁性媒体。

　　作为本发明的第二实施方式，说明在形成图5(b)所示的磁性媒体的基底软磁性层(Ti/FeTac/Ti)和磁性记录层(Fe/Pt)时使用的喷溅室。

　　除了旋转阴极部件的靶和处理机构结构以外，基底软磁性层成膜室和磁性记录层成膜室，与图1和图2所示的成膜室相同。基底软磁性层成膜室和磁性记录层成膜室的旋转阴极部件的处理机构结构，分别如图3(a)和(b)所示。

　　在基底软磁性层成膜室的旋转阴极部件上安装着用于使基底层Ti靶和磁性记录层产生的磁场分路的软磁性层(贴里层)形成用的FeTac靶和加热处理机构61。

　　另外，在磁性记录层成膜室的旋转阴极部件上安装着用于基板表面清洁和使Ti层变平坦的离子照射机构62，加热处理机构63，Fe靶和Pt靶。作为离子照射机构62，应能将离子均匀地照射在基板表面上，为此可采用具有多个离子枪63的照射机构，例如アドバンテストエナジ一公司制造的多单元离子束源MCIS-12A等形式。还可以用等离子体处理机构代替离子照射机构。

　　在装载固定室中，当装上基板的托架向基底软磁性层成膜室输送时，可以开始旋转阴极部件的旋转，导入Ar等喷溅气体和向加热处理机构供给电力。在将基板加热至70-100℃后，给Ti靶供给电力，形成规定膜厚的Ti膜。停止对Ti靶供给电力，而给FeTac靶供给电力，形成给定膜厚的软磁性层。同样，在形成Ti膜后，停止全部电力和气体供给，将托架送入磁性记录层成膜室中。

　　当将托架输送至磁性记录层成膜室时，使旋转阴极部件开始转动。首先，驱动离子枪和加热机构。利用从离子枪放出的离子，除去附着在基板表面上的残留气体，同时，使Ti原子变平坦，将清洁平坦的Ti层处理成0.5-1nm厚。

　　在基板加热至400℃左右后，给Fe靶和Pt靶供给电力，开始放电，形成FePt合金的垂直磁化膜。

　　然后，在送入保护层成膜室，形成碳保护层后，托架返回装载固定室，取出处理基板，装入未处理的基板，重复以上的处理。

　　除了FePt膜以外，FePd膜等也可同样制造。

　　其次，图4表示本发明的第三实施方式。图4为关于形成利用磁阻效应的不挥发的存储器(MRAM)的TMR(隧道效应的磁效电阻)膜中使用的喷溅室的示意图。

　　如图5(c)所示，TMR膜是在CoFe/Ru/CoFe制成的费里铜铁镍合金型引线层和NiFe/CoFe制成的自由层之间，形成Al2O3等壁垒(绝缘)层的层叠膜。因为壁垒层为1-1.5nm，它与极薄的下层(CoFe)的表面均匀性对特性有很大影响，因此，下层的均匀性和清洁很重要。

　　如图4(a)和4(b)所示，本实施方式的喷溅室，在托架2上保持一块基板22，在基板中心与旋转阴极部件3的中心一致的状态下，进行成膜。如图所示，在使基板中心与旋转阴极部件的中心一致来形成薄膜的情况下，最好使旋转阴极部件的靶和基板处理机构，相对于基板倾斜给定的角度(例如20°)安装。与平行安装的情况比较，这时的膜形成速度提高，靶的利用效率也提高。本实施方式由于只在基板的一个面上形成TMR膜，因此，旋转阴极部件只安装在喷溅室的一个侧壁上。

　　图4(c)-(e)为表示引线层，壁垒层和自动层的喷溅室的旋转阴极部件结构的示意性平面图。即在引线层的旋转阴极部件中，安装CoFe靶，Ru靶和加热处理机构61(图4(c))。在壁垒层的旋转阴极部件中，安装Al靶和离子照射机构62。在Al靶周围配置具有多个喷出孔的环形O2气喷出管64(图4(d))。另外，在自由层的旋转阴极部件中，安装CoFe靶，NiFe靶和加热处理机构61。(图4(e))。

　　将保持形成了Ta缓冲层，NiFe种层和PtMn反强磁性层的基板的托架，送入引线层喷溅室中，在基板中心与旋转阴极部件的中心一致的位置停止。使旋转阴极部件转动，通入Ar气，同时给加热处理机构61供给电力，将基板加热至规定温度，除去吸附在基板表面上的残留气体。接着，给每一个靶供给电力，使靶放电，按CoFe/Ru/CoFe的顺序分别形成规定膜厚的薄膜。

　　引线层形成后，将托架送入壁垒层的喷溅室中，这时，从离子枪向基板表面照射Ar离子，使CoFe膜变得平坦和清洁。接着，在通入Ar气的同时，从O2气喷出管通入O2气，在CoFe膜上形成Al2O3膜。这样，由于在Al2O3绝缘膜形成前，堆积的CoFe膜表面变得平坦，因此可以形成平坦均匀的绝缘性好的极薄的Al2O3绝缘膜，提高由上下膜造成的隧道效果。还可以用SiO2等代替Al2O3绝缘膜。另外，在本实施方式中，使用离子枪，利用Ar离子使表面变得平坦，也可以用使用低能量的等离子体的等离子体处理机构，来代替离子枪。

　　以后，将托架送入自由层的喷溅室中，利用加热处理机构加热至规定温度，进行基板表面的清洁后，形成CoFe、NiFe膜。然后，在保护层成膜室中，形成Ta保护层、完成MRAM。

　　另外，同样可以制造与MRAM类似的膜结构的转阀型的大磁阻元件。例如，图5(d)所示的膜结构的元件，通过在由CoFe/Ru/CoFe构成的磁化固定层的各个表面上，进行惰性气体，例如Ar、Ne、Kr、Xe等的等离子体处理，可以大大提高磁特性。即，在堆积膜之前，通过进行等离子体处理，可以得到更大的MR比和小的Hin(＜±10Oe)。

　　由于这样，磁性固定层喷溅室的旋转阴极部件优选是安装CoFe靶，Ru靶和等离子体发生用的电极的结构。在进行等离子体处理时，以0.01～100Pa的压力供给0.5W/cm2左右的RF电力，基板的偏置电压为0～-30V。

　　如本实施方式一样，在基板的一个表面上形成膜的情况下，除了以上的串联式装置结构外，也可以有在配置了机械手的输送室周围，将喷溅室连接起来的组群式装置结构。

　　在组群式装置结构中，可以在各个处理室中，使具有靶和表面加热机构的阴极部件停止，而使基板旋转。在这种情况下，优选在配置于靶背面的磁铁部件上，安装另一个电机等旋转机构。即使在这种情况下，也可以使基板中心与阴极部件的中心位置一致，或者使一块或多块基板，在处理机构下通过。

　　图6中表示作为本发明的第4个实施方式的，作为X线光学元件用的人造格子膜制造用的旋转阴极部件的结构。

　　喷溅室的结构与图1(a)相同，在托架的一个基板保持部上，使两块硅基板重合保持。利用这种结构，可更加提高生产性能。在旋转阴极部件3中，安装着装有环形N2气喷出管64的Ni和C靶，以及离子照射机构62。

　　首先，使旋转阴极部件旋转，在用离子枪进行基板的清洁和平坦工作后，停止离子枪的电力供给。接着，通入Ar和N2气，同时给二个靶供给电力，引起放电，形成层叠膜。这里，在阴极转动1转时，分别层叠2.5nm厚的NiN和CN膜。因此，在30转期间，可以形成30周期层叠NiN(2.5nm)/CN(2.5nm)的人造格子。

　　通过利用Cu、Cr、V靶代替Ni靶同样可以制造CrN/CN，CuxN/CN，VN/CN等人造格子膜。在这种情况下，与形成的层叠膜种类和膜厚相适应，可以调整供给各个靶的电力和旋转阴极部件的旋转速度。

　　在本发明中，层叠膜除了采用不同的靶形成的情况外，也包含通过使用1个靶和各种气体，利用反应性喷溅形成的情况。

　　另外，本发明的表面处理机构，不仅仅是限于上述的实施方式，例如可包括离子注入或等离子体处理机构(低能等离子体发生器)，改善表面状态的机构。加热机构也不仅仅限于上述的灯加热器，也可以使用在热分解的氮化硼(PBN)基板上，将热分解的石墨电阻体，形成给定图形的表面形发热体或壳式加热器。

　　从以上说明中可看出，利用本发明，由于可在形成磁盘、半导体集成电路、液晶显示装置等用的铝或硅氧化物、硅的氮化物等绝缘物、金属膜和半导体构成的层叠膜、以及周期性地层叠多个膜的人造格子等时，可以分别在膜的表面或基板或基底膜的表面清洁的状态下，堆积下一块膜，因此可得到分别与目的相应的特性良好的膜。又因为在同一个腔中，可以放入多个靶和表面处理机构，因此装置尺寸不会增大，可提供生产性能良好的装置。

　　权利要求

　　1.一种喷溅装置，其特征在于，在中心轴周围至少安装着靶和基板表面处理机构中的各一个，将保持1块或多块基板的基板保持部相对配置在所述靶和基板表面处理机构上，使所述中心轴或所述基板保持部旋转。

　　2.根据权利要求1所述的喷溅装置，其特征在于，当所述中心轴或基板保持部旋转时，使所述靶和基板重合地将一块或多块基板配置在同一圆周上。

　　3.根据权利要求1所述的喷溅装置，其特征在于，将所述中心轴与基板中心一致地配置基板，使所述靶向所述中心轴倾斜地安装。

　　4.根据权利要求1～3中任一项所述的喷溅装置，其特征在于，在所述靶和所述表面处理机构之间设有隔壁板。

　　5.根据权利要求1～3中任一项所述的喷溅装置，其特征在于，在所述靶的背面配置用于在靶的表面上形成泄漏磁场且产生磁控管放电的磁铁部件，设置与所述中心轴的旋转一体或独立地自转的旋转机构。

　　6.根据权利要求4所述的喷溅装置，其特征在于，在所述靶的背面配置用于在靶的表面上形成泄漏磁场且产生磁控管放电的磁铁部件，设置与所述中心轴的旋转一体或独立地自转的旋转机构。

　　7.根据权利要求1～3中任一项所述的喷溅装置，其特征在于，所述表面处理机构为加热处理机构、离子照射机构或等离子体处理机构。

　　8.根据权利要求4所述的喷溅装置，其特征在于，所述表面处理机构为加热处理机构、离子照射机构或等离子体处理机构。

　　9.根据权利要求5所述的喷溅装置，其特征在于，所述表面处理机构为加热处理机构、离子照射机构或等离子体处理机构。

　　10.根据权利要求6所述的喷溅装置，其特征在于，所述表面处理机构为加热处理机构、离子照射机构或等离子体处理机构。

　　11.一种薄膜形成方法，其特征在于，在真空室内，在中心轴周围至少安装配置靶和基板表面处理机构中的各一个，在该中心轴旋转或静止状态下，对一块或多块基板进行表面处理和形成薄膜。

　　全文摘要

　　本发明提供一种能在最适合的温度下，在各自的膜质上形成具有清洁表面的多层膜，而且可以在堆积的膜表面上连续进行规定的表面处理的喷溅装置和薄膜形成方法。在中心轴周围至少分别安装着一个靶和基板表面处理机构，在上述靶和上述表面处理机构上配置着保持1块或多块基板的基板保持部，使上述中心轴或上述基板保持部旋转。

　　文档编号C23C14/34GK1417373SQ0214615

　　公开日2003年5月14日 申请日期2002年10月30日 优先权日2001年10月30日

　　发明者冈谷健二, 山田聪, 长谷川善郎 申请人:安内华株式会社