(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空排気された成膜室内に、基板と対向してカソード電極を設け、該カソード電極上に設けたアルミターゲットを該成膜室にスパッタガス及び窒素ガスを導入してスパッタすると共に窒化して該基板上に窒化アルミ膜を成膜する方法に於いて、その成膜中に該窒素ガスの導入を一旦停止して、該基板及び成膜室内の構成材料に成膜された窒化アルミ膜上にアルミ膜を成膜し、その後、窒素ガスまたは窒素ガスとスパッタガスの混合ガスを導入してこれのプラズマを発生させて該基板上のアルミ膜をプラズマ窒化するとともに成膜室内の構成材料上のアルミ膜の上に窒化アルミ膜を成膜する工程を有することを特徴とする窒化アルミ膜成膜方法。
【請求項２】
上記窒素ガスの導入の停止は、上記成膜室内の構成材料上の窒化アルミ膜の膜厚が１μｍを超えたときに行うことを特徴とする請求項１に記載の窒化アルミ膜成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ヘッド用ギャップ膜などに適用される窒化アルミ膜の成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の膜を成膜する方法として、真空ポンプにより真空に排気された成膜室内に、基板ステージに取り付けた基板と、カソード電源に接続されたカソード電極とを対向して設け、ガス導入管を介して該成膜室内へアルゴンガスなどのスパッタガスと反応用の窒素ガスを導入し、アルミターゲットを取り付けた該カソード電極の前方でプラズマを発生させて該ターゲットをスパッタすることにより該基板に窒化アルミ膜を形成する方法が知られている。該ターゲットからスパッタされたアルミ粒子は、窒素ガスと反応して窒化アルミとなって基板上に堆積する。
【０００３】
スパッタ粒子は、該基板以外の方向にも飛散するので、該成膜室内には、防着板を設けて成膜室の内壁へスパッタ粒子が付着して清掃が困難になることを防止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の窒化アルミ膜の成膜では、基板に形成される窒化アルミの膜厚が所定の膜厚になるまで成膜が続けられるが、成膜を終えた基板の上には窒化アルミのフレークが載っていることがあり、これは品質上の問題を生ずる原因になるので、この時点で該成膜室内の防着板などに付着した窒化アルミを除去する清掃を行わなくてはならない。窒化アルミ膜は応力の高い膜であるため、その膜厚が１μｍ以上の厚膜になったり、成膜操作により発生するプラズマに曝された成膜室内の構成材料が加熱されてこれに付着した該窒化アルミ膜と熱膨張差が生じたりすると、窒化アルミ膜の応力が構成材料への付着力を超え剥離が生じる。従って、こうした剥離が生じる前に成膜を停止して清掃を行わなくてはならないので、生産性が上がらない欠点があった。
【０００５】
本発明は、窒化アルミ膜の剥落を抑制して清掃による生産性の低下を解消した窒化アルミ膜の成膜方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では、真空排気された成膜室内に、基板と対向してカソード電極を設け、該カソード電極上に設けたアルミターゲットを該成膜室にスパッタガス及び窒素ガスを導入してスパッタすると共に窒化して該基板上に窒化アルミ膜を成膜する方法に於いて、その成膜中に該窒素ガスの導入を一旦停止して、該基板及び成膜室内の構成材料に成膜された窒化アルミ膜上にアルミ膜を成膜し、その後、窒素ガスまたは窒素ガスとスパッタガスの混合ガスを導入してこれのプラズマを発生させて該基板上のアルミ膜をプラズマ窒化するとともに成膜室内の構成材料上のアルミ膜の上に窒化アルミ膜を成膜する工程を有することにより、上記目的を達成するようにした。上記窒素ガスの導入の停止は、上記成膜室内の構成材料上の窒化アルミ膜の膜厚が１μｍを超えたときに行うことにより、上記目的を的確に達成できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施に使用した装置は、図１に示した従来の一般的装置であり、これを参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。図１に於いて、符号１は、真空ポンプ２により真空に排気された成膜室を示し、該成膜室１内に、基板ステージ３に取り付けたシリコンなどの基板４と、カソード電源に接続されたカソード電極５とを対向して設け、ガス導入管６、７を介して該成膜室１内へアルゴンガスなどのスパッタガスと反応用の窒素ガスを導入し、アルミターゲット８を取り付けた該カソード電極５の前方でプラズマを発生させて該ターゲット８をスパッタすることにより該基板４に窒化アルミ膜が形成される。スパッタ粒子が該成膜室１の内壁や構造材料に付着すると、その清掃除去が面倒になるので、防着板９が内壁前方に設けられる。
【０００８】
こうした成膜方法は従来の方法と特に変わりがなく、該ターゲット８からスパッタされたアルミ粒子は、窒素ガスと反応して窒化アルミとなって基板４上に堆積すると同時に防着板９にも堆積するが、該窒化アルミ膜はその応力が高いため剥落しやすく前記した欠点をもたらすので、本発明では、こうした窒化アルミ膜の成膜中に、ガス導入管７からの窒素ガスの導入を一旦停止したのち再び窒素ガスまたは窒素ガスとスパッタガスの混合ガスを導入してそのプラズマにより該基板４上の膜をプラズマ窒化し、これにより防着板９など基板１以外に付着した窒化アルミ膜の剥離が抑制されるとともに、この間も基板に有効な窒化アルミ膜を形成して生産性が向上するようにした。該基板４は、所定の厚さに成膜されると図示してない搬送手段により該成膜室１から搬出され、新たな基板と交換される。
【０００９】
スパッタ成膜を続けると、該防着板９などの成膜室１の内面の窒化アルミ膜の厚さは次第に増大し、これが１μｍを超えると剥落を生じやすくなるが、この厚さになったときに窒素ガスの導入を停止すると、該成膜室１内はスパッタガスのみの雰囲気になり、通常のアルミスパッタが行われ、基板４や防着板９などには窒化アルミ膜の上に応力の低いアルミ膜が形成される。このアルミ膜の厚さが例えば１μｍの厚さに達したとき、再び窒素ガスを導入すれば、該アルミ膜上に窒化アルミ膜が形成され、全体として窒化アルミ膜の間にアルミ膜が介在した複合層が形成される。この複合層は中間の応力の低いアルミ膜が応力の緩衝材として作用するので、防着板９などの成膜室１内の構成材料が加熱されてその表面に堆積した窒化アルミ膜との間に熱膨張差が生じて付着力を超える応力が生じてもこれを該アルミ膜で吸収することができ、窒化アルミ膜は剥離しにくくなる。
【００１０】
しかし、基板４に形成されたアルミ膜上に更に同条件で窒化アルミ膜を形成すると、その窒化アルミ膜の膜特性に異常を生じてしまい、基板４に窒化アルミ膜を成膜する目的に沿わない。この特性異常は、窒化アルミ膜の形成の反応性スパッタのために導入した窒素ガスの一部が先に形成されたアルミ膜と反応して消費され、形成中の窒化アルミ膜に必要とする窒素量とのバランスが崩れたことに起因している。そのため、一定厚さのアルミ膜が形成されたところで、該成膜室１内へ窒素ガスあるいは該混合ガスを導入して窒素プラズマを発生させ、これに該基板４に形成されたアルミ膜を曝すことで窒化し、斯くすることでその後に形成される窒化アルミ膜の特性異常の発生を防止した。
【００１１】
プラズマに曝すあいだは、基板４へのスパッタ粒子の入射を防ぐようにターゲット８の前方をシャッターなどで覆うようにし、その窒化が終えた後、再び当初の窒化アルミ膜を成膜する条件で反応性スパッタを行ない、防着板９などの成膜室１内の構成材料に付着する窒化アルミ膜の厚さがスパッタ時間の経過と共に厚くなっても、これの剥落を防止して基板４に窒化アルミ膜の反応性スパッタリングを続けることができ、その生産性を向上させ得る。窒素ガスだけでなく、窒素ガスとスパッタガスの混合ガスを導入してそのプラズマに該アルミ膜を曝すようにしてもよい。
【００１２】
【実施例】
基板ステージ３に磁気ヘッド用のシリコンの基板４を取り付け、１０−６Ｐａに排気した成膜室１内にアルゴンガスと窒素ガスを導入して０．１Ｐａに調整し、カソード電極５に１ｋＷの高周波電力を投入してアルミターゲット８の反応性スパッタリングを行い、該基板４に厚さ０．１μｍの窒化アルミ膜を成膜したものを１０枚成膜した。成膜速度は５０Å／ｍｉｎである。成膜室１内の構造材料にも基板４と同等の厚さに窒化アルミ膜が形成されるので、該基板４の窒化アルミ膜の合計膜厚が１μｍになったところで成膜室１内への窒素ガスの導入を止め、アルゴンガスによるスパッタリングでアルミ膜の成膜状態に切り換えた。厚さ０．１μｍの窒化アルミ膜が成膜された基板４の１枚をダミー基板４として窒化アルミ膜上に厚さ１μｍのアルミ膜が形成されると、窒素ガスを再び導入し、シャッターで基板４へのスパッタ粒子の入射を防ぎながら該アルミ膜を３分間窒化した。そして、その後は通常通りに他の基板４を導入し、０．１μｍ×１０枚を作成した。形成された窒化アルミ膜の化学特性を調べたところ、耐電圧、耐アルカリ性測定ともに異常はなかった。又、合計厚さで０．１μｍの窒化アルミ膜を１００枚形成したが、この間、基板４上に窒化アルミのフレークが乗ることはなく、成膜室１内にも剥落は見られなかった。
【００１３】
【発明の効果】
以上のように本発明によるときは、反応性スパッタリングで窒化アルミ膜を形成するときに窒化アルミ膜が一定の厚さになると窒素ガスの導入を一旦停止してアルミ膜の形成に切り換え、その後に該アルミ膜を窒素ガスのプラズマで窒化し、更に反応性スパッタリングで窒化アルミ膜の形成を続けるもので、成膜室内の構成材料から窒化アルミ膜が剥落しにくくなり、長時間に亘り成膜室内を清掃することなく窒化アルミ膜を成膜できて生産性が向上する等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に使用した装置の説明図
【符号の説明】
１  成膜室、４  基板、５  カソード電極、６・７  ガス導入管、８  アルミターゲット、９  防着板、
【図１】
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