JPH0229747B2 - Supatsutasochi - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスパツタ装置に関するものである。

近年薄膜ヘツドのように複雑な形状あるいは
ICに見られるように微細なパターンのステツプ
のある面に一様に膜をつける必要が多くなつてき
た。真空を利用した薄膜形成方法の代表的なもの
として蒸着法、イオンプレーテイング法、スパツ
タ法がある。これらの方法を蒸着法は比較的高真
空のもとで作業がなされるため蒸着源より出た原
子は直進する。したがつて光学的に影があたる部
分には付着しないことはよくしられている。

一方、通常のスパツタの場合にはスパツタイオ
ン源として導入されるアルゴンガスによりスパツ
タ源（以下ターゲツト）により出た原子が散乱さ
れ飛行方向が変わる。この結果、基板への飛来粒
子は色々の方向の速度成分を持つようになりステ
ツプカバレージが良くなるといわれている。しか
しながら、これらの場合でもターゲツトにほぼ対
向して基板を配置するためどうしても飛来粒子の
方向性としてターゲツトと基板を結ぶ方向に平行
な成分が強くでることは言うまでもない。このた
め現在最もステツプカバレージがよいと言われて
いるスパツタ法でも充分な連続膜が得られず、集
積回路では配線の段切れ、薄膜磁気ヘツドでは磁
気回路を形成している磁性薄膜の段切れが多発
し、デバイスの歩留り、また薄膜ヘツドでは磁気
回路の磁気抵抗が増大し記録効率が極端に低下し
問題が多い。

本発明の目的は上記従来技術の欠点をなくし、
段差部でのステツプカバレージの良好なスパツタ
装置を提供するにある。

即ち本発明はスパツタされるターゲツトをたが
いにその面を対向させ、これらターゲツトにそれ
ぞれ負電圧を印加してターゲツト材を放出させ、
薄膜を形成するスパツタ装置であつて薄膜を形成
させるべき基板面とターゲツトを互いに結ぶ線の
なす角を20゜〜45゜にしたことを特徴とするスパツ
タ装置である。

以下本発明を図に示す実施例にもとづいて具体
的に説明する。

即ち第１図は対向ターゲツト法スパツタリング
装置の構成を示す図であつて、ベルジヤー１内に
60mmφのターゲツト２，３を図示の如く対向しか
つ50mm離して配置し、チヤンバー外部にコイルを
配置し、これをもつてターゲツト間に平行に
2000。の磁気Ｂを発生させ、さらにターゲツト
２，３間の上部に基板ホルダー６を配置し、上記
ターゲツト２，３に電源７を供給する新しい方式
の直流スパツタ法（対向ターゲツト法）が提案さ
れている。この方式の特長としてはターゲツト面
に垂直に磁界をかけることにより従来のマグネト
ロン方式では磁性材料のスパツタには低温高速形
成の特長を生かせなかつた点を改善できマグネト
ロン方式に比較して50倍もの形成速度を得てい
る。即ちこの対向ターゲツト法には新規な特長が
ある。ターゲツトに飛来し、ターゲツト材をスパ
ツタするアルゴン原子の飛来方向と基板ホルダー
の配置が従来のマグネトロン方式と異なる点であ
る。すなわち、ターゲツトと基板を結ぶ線に平行
にアルゴンが入射する場合が従来のマグネトロン
方式であり、対向ターゲツト方式はこれが直交し
ている。このことはスパツターされた原子の速度
成分を考えると、従来方式は基板方向を向いてい
るが対向ターゲツト方式では基板方向は極端に少
ないことである。このことは基板に飛来する原子
は空間に存在するアルゴン原子と衝突しながらブ
ラウン運動時に移動していることが予想され適当
な条件を選択することにより理想的なステツプカ
バレージが得られる。基板ホルダーの位置、角度
およびアルゴンガス圧を変化させて検討した結果
理想的な条件があり、この時に優れたステツプカ
バレージが得られることを着目した。たとえば、
基板ホルダー６はターゲツト２，３の端部より基
板ホルダー６の下端部の距離ｌが10mm離して第２
図に図示した如く例えば45゜に傾斜して配置する。

上記条件の配置の場合には投入電力350Wで
6μm／時間の析出速度が得られ、そのスパツタ膜
は第３図に示した写真の如く良好なステツプカバ
レージを持つことができる。

即ち実験によれば基板ホルダー６の傾斜角θと
しては20゜〜45゜が適当であり、例えば0゜〜20゜では
附着面の垂直部と水平部での膜厚が異なり垂直部
は水平部の約50％以下に減少してしまうことが確
認できた。またターゲツトよりの距離ｌは附着速
度に大きく影響し距離の２乗に比例して附着速度
が小さくなる。そのためターゲツト端部と基板ホ
ルダー中心部の距離は10cm以下（この時の折出速
度は0.6μm／時間（350W時））にすることが望ま
しいことがわかつた。アルコンガス圧については
１×10^-3Torr〜１×10^-1Torrに圧力領域にけん
ちよな差異は認められなかつた。

次に実際のスパツタリング手順を順を追つて説
明する。第２図において基板ホルダ６に基板７を
取りつけその取りつけ角度θを45゜に傾斜させて
配置する。次に真空装置にて排気し、ペルジヤー
１内の倒達真空度として５×10^-6Torr以下にす
る。次にスパツタリングガスであるアルゴンをベ
ルジヤ１内に導入し、アルゴンガス圧を１×
10^-2Torrとし、斯る状態においてターゲツト２，
３に負電圧800Vを印加するとターゲツト間にグ
ロー放電が生じターゲツト材がスパツタされる。
直流電源よりおよそ800Vの直流電圧を印加する
ことにより350Wの電力が投入される。なおター
ゲツトとしてはいわゆるパーマロイを使用した場
合、この条件でおよそ6μm／時間の折出速度が得
られる。

上記実施例で形成した薄膜の様子は第３図に示
すようである。即ち10μm以上の段差部があるに
もかかわらず段差部での膜の段切れさらには膜厚
の減少も全く生ぜず理想的な膜形成が行なわれ
た。

以上説明したように本発明によれば従来のプレ
ーナマグネトロン方式のスパツタ装置に比較して
段差部でのステツプカバーレツジを良好にするこ
とができる作用効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る対向スパツタ装置の原理
を示す原理図、第２図は第１図の対向スパツタ装
置の基板配置を示した図、第３図は本発明のスパ
ツタ装置で形成した薄膜の様子を示す断面図であ
る。 １：チヤンバー、２，３：ターゲツト、６：基
板ホルダー、４，５：マグネツト、７：直流電
源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ スパツタされるターゲツトをたがいにその面
   を対向させ、これらターゲツトにそれぞれ負電圧
   を印加してターゲツト材を放出させ、薄膜を形成
   するスパツタ装置であつて、薄膜を形成させるべ
   き基板面と該ターゲツトを互いに結ぶ線のなす角
   を20゜〜45゜にしたことを特徴としたスパツタ装
   置。