JPH0987837A - 高周波スパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 ターゲット３及びターゲット電極１の周
囲に配置されるアースシールドリング６が、ターゲット
の表面から深さ１〜１０mmの範囲でターゲット及びター
ゲット電極の側面との隙間を０．５〜５mmとするアース
シールド部７を有する。角型のターゲット及びターゲッ
ト電極の場合には、同様に角型をなすアースシールド部
内周の各角部に、その半径５０mm以下の範囲内におい
て、ターゲット及びターゲット電極の側面との間隔が１
〜１０mmの範囲で他の部分より拡大されるように孔８を
設ける。 【効果】 高周波スパッタリングによる成膜時にターゲ
ット電極の側面とアースシールドリングとの隙間へのプ
ラズマの侵入を防止し、異常放電や微少アーキングを減
少させて、膜厚分布の向上を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＩＣ、薄膜
磁気ヘッド等の酸化絶縁膜の成膜に使用する高周波スパ
ッタリング装置に関し、特にターゲット及びターゲット
電極の外周に配設されるアースシールドリングを備えた
高周波スパッタリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＩＣ、薄膜磁気ヘッド等の保
護膜、絶縁膜として、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）や酸化
アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）等の絶縁物が多く用いられて
いる。一般に、これら薄膜の形成方法として高周波スパ
ッタリング法が用いられ、絶縁物からなるターゲットを
ターゲット電極にボンディング材を用いて一体に接合
し、アルゴンガス等の不活性ガス中で基板側との間で放
電させて前記絶縁物のスパッタを行う。また、一般に高
周波スパッタリング装置は、スパッタ時に電場の向きを
制御するために、ターゲット及びこれを接合したターゲ
ット電極の外周にアースシールドリングが装着されてい
る。

【０００３】高周波スパッタリングによる成膜時に、異
常放電や微少アーキングが生じると、形成される膜にピ
ット、汚染等が発生する原因となり、歩留まりが低下
し、製造コストが上昇するだけでなく、膜厚分布に影響
を与え、信頼性が低下する等の悪影響を及ぼす。このよ
うな異常放電、微少アーキングへの対策として、高周波
電流を流す際に途中で極めて短い時間（数マイクロ秒）
だけ通電を停止し、アーキングの程度を軽減する方法が
行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】最近、薄膜磁気ヘッド
の製造等において膜厚５〜１００μｍの保護膜を形成す
る場合に、成膜時間を非常に短くしたり、１回のウエハ
処理枚数を増やす等、スループッドの向上に対する要求
が高まっており、これに対応するべく高周波スパッタリ
ングに用いるターゲットを大型化し、又は成膜速度を増
すために高電力化が図られている。しかしながら、上述
した従来の異常放電及び微少アーキング対策だけでは、
ターゲット寸法の大型化、高電力化に十分に対応するこ
とができない。例えば酸化絶縁膜の形成において、スパ
ッタガスの流量、そのガス圧、ターゲット側の入射電
力、基板側電圧等の成膜条件を制御し、かつ高周波電流
の供給を短時間停止させているにも拘らず、異常放電や
微少アーキングが生じるという問題があった。

【０００５】これは、スパッタ中にプラズマがターゲッ
ト電極の側面とアースシールドリングとの隙間に入り込
み、ターゲットをターゲット電極に接合するボンディン
グ層の周辺で微少放電を生じさせていることが、主な原
因の一つである。

【０００６】そこで、本発明の目的は、高周波スパッタ
リングによる成膜時に、プラズマがターゲット電極の側
面とアースシールドリングとの隙間に入り込むことによ
る微少放電を解消して、異常放電や微少アーキングの発
生を有効に防止し又はその程度を軽減して、ピットや汚
染のない良好な薄膜を形成し、歩留まりを改善し、かつ
製造コストを低減させると共に、膜厚分布及び信頼性の
向上を図ることができるアースシールドリングを備えた
高周波スパッタリング装置を提供することにある。

【０００７】また、本発明の目的は、特に角型のターゲ
ット及びターゲット電極を備えた高周波スパッタリング
装置において、ターゲット電極の側面とアースシールド
リングとの隙間へのプラズマの侵入を有効に防止して、
異常放電や微少アーキングの発生を防止又は減少させる
ことができるアースシールドリングを備えた高周波スパ
ッタリング装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の高周波スパッタ
リング装置は、上述した目的を達成するためのものであ
り、ターゲット及び該ターゲットを接合したターゲット
電極の周囲にアースシールドリングを備え、このアース
シールドリングが、ターゲットの表面から深さ１〜１０
mmの範囲でターゲット及びターゲット電極の側面との隙
間を０．５〜５mmとするアースシールド部を有すること
を特徴とする。

【０００９】本願発明者は、高周波スパッタリング装置
のアースシールドリングを上述したように構成すること
によって、従来の装置の大部分の構成をそのまま利用
し、かつ従来の成膜条件を特に変更することなく、スパ
ッタ時にターゲット電極の側面とアースシールドリング
との隙間へのプラズマの侵入を有効に防止できることを
見い出した。

【００１０】また、本発明によれば、高周波スパッタリ
ング装置が角型のターゲット及びターゲット電極を有す
る場合に、これに対応してアースシールドリングが角型
をなし、かつアースシールド部が、その各角部を中心と
して半径５０mm以下の範囲内に、ターゲット及びターゲ
ット電極の側面との間隔を１〜１０mmの範囲で他の部分
より拡大した孔を有するように、構成することができ
る。

【００１１】高周波スパッタリングにより発生するプラ
ズマは、もっぱら前記各角部の孔に侵入し、各辺の部分
ではターゲット電極の側面への侵入が少なくなるので、
異常放電や微少アーキングの発生を防止又は減少させる
ことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適実施例を添
付図面について詳細に説明する。図１には、本発明を適
用した高周波スパッタリング装置の構成が模式的に示さ
れている。従来の高周波スパッタリング装置と同様に、
ターゲット電極１の上面に、例えばインジウム系の公知
のボンディング材２を用いて平板状のターゲット３が接
合されている。図示しないが、ターゲット３の上方に
は、その表面に薄膜を形成するための基板が基板ホルダ
により保持される。ターゲット電極１は、マッチングボ
ックス４を介して高周波電源５に接続され、かつ内部に
冷却水が流れるようにした冷却構造を有する。

【００１３】ターゲット３及びターゲット電極１の外周
には、本発明によるアースシールドリング６が配設され
ている。図２によく示されるように、本実施例のターゲ
ット３及びターゲット電極１は概ね正方形をなし、これ
に対応してアースシールドリング６は、四角いリング状
に形成されている。アースシールドリング６は、その上
面がターゲット３の表面と同じ高さに配置され、かつ該
上面からある深さｄ＝１〜１０mmの範囲内で、ターゲッ
ト３及びターゲット電極１の側面との隙間がｇ＝０．５
〜５mmの範囲内となるようなアースシールド部７を有す
る。

【００１４】本実施例のように角型をなすターゲット及
びターゲット電極の場合、アースシールドリング６に
は、アースシールド部内周の各角部に矩形の孔８が形成
されている。孔８は、前記角部を中心として半径５０mm
以内の範囲に、前記ターゲット及びターゲット電極の側
面との間隔が３〜１０mmの範囲内にあるように、他の部
分即ち正方形の各辺の部分の隙間よりも拡大して設けら
れる。本願発明者は、従来と同様の構造を有する高周波
スパッタリング装置において、上述したようにターゲッ
ト及びターゲット電極の側面との隙間を正方形の各辺に
沿って狭くし、かつその各角部において拡大したアース
シールド部を有するアースシールドリングを用いること
によって、特別な成膜条件を課することなく、スパッタ
時にプラズマのターゲット及びターゲット電極側面への
侵入を防止し、異常放電や微小アーキングを減少し得る
ことを見い出した。

【００１５】

【実施例】このように構成される高周波スパッタリング
装置を用いて、以下の成膜条件で基板上にアルミナ膜を
形成し、異常放電及び微小アーキングの発生について実
験を行った。ターゲットとして、純度９９．９％、寸法
４２５×４２５×６．５mmの正方形の燒結アルミナを使
用し、かつ側面を膜厚５μｍのニッケルめっきを施した
無酸素銅からなる同じく正方形のターゲット電極を使用
した。アースシールドリングは、ターゲット及びターゲ
ット電極との間隔がｇ＝１mmで、深さがｄ＝５mmのシー
ルド部を有し、かつ各角部の半径２０mm以内にターゲッ
ト及びターゲット電極との間隔が５mm以上となる凹みを
形成したものを用いた。

【００１６】 ターゲット電力 ： ７．５ｋＷ スパッタガス ： Ａｒ ガス流量 ： １４０SCCM スパッタガス圧 ： ２０ｍTorr 基板側の負のバイアス電圧： −１３０Ｖ

【００１７】この結果、図３（Ａ）に示すように成膜時
における異常放電及び微少アーキングの発生回数を、図
３（Ｂ）に示す従来の場合に比して大幅に減少させると
同時に、膜厚分布を３％以下にすることができた。

【００１８】

【発明の効果】本発明の高周波スパッタリング装置によ
れば、以上のように構成されているので、スパッタ中に
おけるプラズマのアースシールドリングとターゲット及
びターゲット電極との間隔へ侵入することが防止され、
異常放電や微少アーキングを減少させて、膜厚分布の向
上を図ることができ、信頼性の向上及び歩留まりの改善
による製造コストの削減を図ることができる。しかも、
高周波スパッタリング装置のアースシールドリング以外
の部分は、従来の構造をそのまま利用することができ、
かつ成膜条件に変更を加える必要もないので、好都合で
ある。

【００１９】また、本発明によれば、特に角型のターゲ
ット及びターゲット電極を有する高周波スパッタリング
装置において、プラズマのターゲット及びターゲット電
極の側面への侵入を有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるアースシールドリングを備えた高
周波スパッタリング装置の構成を模式的に示す図であ
る。

【図２】図１に示す高周波スパッタリング装置の平面図
である。

【図３】図３Ａは、本発明によりアルミナ膜を形成した
場合の成膜時間に関する異常放電、微少アーキングの発
生頻度を示す線図、図３Ｂは、従来技術における異常放
電、微少アーキングの発生頻度を示す線図である。

【符号の説明】

１ ターゲット電極 ２ ボンディング材 ３ ターゲット ４ マッチングボックス ５ 高周波電源 ６ アースシールドリング ７ アースシールド部 ８ 孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ターゲット及び前記ターゲットを接合し
   たターゲット電極の周囲にアースシールドリングを備え
   た高周波スパッタリング装置において、前記アースシー
   ルドリングが、前記ターゲットの表面から深さ１〜１０
   mmの範囲で前記ターゲット及びターゲット電極の側面と
   の隙間を０．５〜５mmとするアースシールド部を有する
   ことを特徴とする高周波スパッタリング装置。
2. 【請求項２】 角型の前記ターゲット及びターゲット電
   極と、これに対応する角型の前記アースシールドリング
   とを備え、前記アースシールド部が、その各角部を中心
   として半径５０mm以下の範囲内に、前記ターゲット及び
   ターゲット電極の側面との間隔を１〜１０mmの範囲で他
   の部分より拡大した孔を有することを特徴とする請求項
   １記載の高周波スパッタリング装置。