JP2000192223A - マグネトロンスパッタリング方法とマグネトロンスパッタリング装置 - Google Patents
マグネトロンスパッタリング方法とマグネトロンスパッタリング装置Info
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- JP2000192223A JP2000192223A JP10370689A JP37068998A JP2000192223A JP 2000192223 A JP2000192223 A JP 2000192223A JP 10370689 A JP10370689 A JP 10370689A JP 37068998 A JP37068998 A JP 37068998A JP 2000192223 A JP2000192223 A JP 2000192223A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 放電中、防着板に付着した膜に、プラズマが
さらされることにより、結合力の弱い材料部分が分解さ
れて、浮遊し、残った材料も付着膜の層から離脱し、ご
みになり浮遊する状態が発生する。このごみは、デバイ
スの薄膜の部分に入り込みピンホールを生じさせ、歩留
まりを低下させるのでマグネトロンスパッタリング装置
内のごみを低減させる。 【解決手段】 マグネトロンスパッタリング装置によ
り、成膜時、温度上昇の著しい部分を冷却ジャケット部
１６とし、高温の液体を導入して、付着膜のプラズマに
さらされることによる分解と剥離によるスパッタチャン
バー内のごみの量を低減する。
さらされることにより、結合力の弱い材料部分が分解さ
れて、浮遊し、残った材料も付着膜の層から離脱し、ご
みになり浮遊する状態が発生する。このごみは、デバイ
スの薄膜の部分に入り込みピンホールを生じさせ、歩留
まりを低下させるのでマグネトロンスパッタリング装置
内のごみを低減させる。 【解決手段】 マグネトロンスパッタリング装置によ
り、成膜時、温度上昇の著しい部分を冷却ジャケット部
１６とし、高温の液体を導入して、付着膜のプラズマに
さらされることによる分解と剥離によるスパッタチャン
バー内のごみの量を低減する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マグネトロンスパ
ッタリング装置内のごみを低減するマグネトロンスパッ
タリング方法とそのマグネトロンスパッタリング装置に
関するものである。
ッタリング装置内のごみを低減するマグネトロンスパッ
タリング方法とそのマグネトロンスパッタリング装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、基板に薄膜を堆積させる技術とし
てマグネトロンスパッタ技術が用いられている。マグネ
トロンスパッタ技術は、低温高速スパッタが可能で、現
在のスパッタリング技術を用いる成膜装置での主流とな
っている。マグネトロンスパッタ技術は放電などによ
り、ターゲット付近にプラズマを発生させ、このプラズ
マのイオンをターゲットに衝突させることにより粒子を
スパッタさせ、スパッタした粒子を基板に付着させる方
法で薄膜を形成する。
てマグネトロンスパッタ技術が用いられている。マグネ
トロンスパッタ技術は、低温高速スパッタが可能で、現
在のスパッタリング技術を用いる成膜装置での主流とな
っている。マグネトロンスパッタ技術は放電などによ
り、ターゲット付近にプラズマを発生させ、このプラズ
マのイオンをターゲットに衝突させることにより粒子を
スパッタさせ、スパッタした粒子を基板に付着させる方
法で薄膜を形成する。
【０００３】以下、図５，図６を用いて従来例を説明す
る。図５は、従来用いられている平板ターゲットを用い
たマグネトロンスパッタリング装置の成膜室の構成を示
す断面図である。まず、構成について説明する。１は膜
を付着させるための基板、２は平板ターゲット、３は平
板ターゲット２の裏面に配置された磁石、４は磁石３に
より形成される磁力線である。さらに、５は平板ターゲ
ット２以外の部分で放電を発生させないようにするアー
スシールド、６は放電を発生させるために導入するＡｒ
ガス流量を制御するマスフローコントローラ、７は高真
空に排気するためにガスを遮断するバルブ、９はチャン
バー８を高真空に排気するためのポンプ、１１は電極１
０に高電圧を印加するための高圧電源、１２はチャンバ
ー８に膜が付着しないようにするための防着板である。
る。図５は、従来用いられている平板ターゲットを用い
たマグネトロンスパッタリング装置の成膜室の構成を示
す断面図である。まず、構成について説明する。１は膜
を付着させるための基板、２は平板ターゲット、３は平
板ターゲット２の裏面に配置された磁石、４は磁石３に
より形成される磁力線である。さらに、５は平板ターゲ
ット２以外の部分で放電を発生させないようにするアー
スシールド、６は放電を発生させるために導入するＡｒ
ガス流量を制御するマスフローコントローラ、７は高真
空に排気するためにガスを遮断するバルブ、９はチャン
バー８を高真空に排気するためのポンプ、１１は電極１
０に高電圧を印加するための高圧電源、１２はチャンバ
ー８に膜が付着しないようにするための防着板である。
【０００４】次に動作を説明する。まず、チャンバー８
内に基板１と平板ターゲット２の両表面が対向するよう
に設置されており、スパッタガスであるＡｒガスをマス
フローコントローラ６を通じて導入後、平板ターゲット
２へグロー放電用の高圧電源１１より電力を供給する
と、磁力線４に閉じこめられたスパッタ用の高密度プラ
ズマが発生する。このプラズマ中のイオンが、平板ター
ゲット２の表面に衝突すると、平板ターゲット２の原子
がスパッタされ、基板１に向かい合った表面に付着し、
薄膜１４が形成される。長時間放電を実施すると、付着
した膜が厚くなり、熱応力・膜応力により防着板１２か
ら離脱することがある。また、結合力の弱い材料では、
プラズマの衝突により分解され、徐々に付着膜が除去さ
れる現象が発生する。特に、防着板１２が薄膜１４と近
接する場所１３の近傍で多く発生し、材料的には多元素
により構成される材料では特に顕著となる。
内に基板１と平板ターゲット２の両表面が対向するよう
に設置されており、スパッタガスであるＡｒガスをマス
フローコントローラ６を通じて導入後、平板ターゲット
２へグロー放電用の高圧電源１１より電力を供給する
と、磁力線４に閉じこめられたスパッタ用の高密度プラ
ズマが発生する。このプラズマ中のイオンが、平板ター
ゲット２の表面に衝突すると、平板ターゲット２の原子
がスパッタされ、基板１に向かい合った表面に付着し、
薄膜１４が形成される。長時間放電を実施すると、付着
した膜が厚くなり、熱応力・膜応力により防着板１２か
ら離脱することがある。また、結合力の弱い材料では、
プラズマの衝突により分解され、徐々に付着膜が除去さ
れる現象が発生する。特に、防着板１２が薄膜１４と近
接する場所１３の近傍で多く発生し、材料的には多元素
により構成される材料では特に顕著となる。
【０００５】図６は図５の成膜室の構成で、連続放電を
した時の付着膜の状態変化を模式的に描いたものであ
る。図６において、１７は防着板１２上のメイン材料の
付着膜、１８は添加された材料の付着膜である。図６
(１)のように防着板１２に膜が付着しているところへ、
図６(２)のように、プラズマに照射される領域１９によ
り、結合力の弱い材料部分２０が分解されて浮遊し、残
った材料２１も付着膜の層から離脱し、ごみになり浮遊
する。
した時の付着膜の状態変化を模式的に描いたものであ
る。図６において、１７は防着板１２上のメイン材料の
付着膜、１８は添加された材料の付着膜である。図６
(１)のように防着板１２に膜が付着しているところへ、
図６(２)のように、プラズマに照射される領域１９によ
り、結合力の弱い材料部分２０が分解されて浮遊し、残
った材料２１も付着膜の層から離脱し、ごみになり浮遊
する。
【０００６】従来、膜応力・熱応力により剥離する膜に
ついては、防着板の表面を荒らして、引っかかりを作る
対策として、ＧＢＢ（ガラスビーズブラスト）処理、ウ
ェットエッチング処理、Ａｌ溶射処理等がある。また、
防着板と付着膜の間に中間層を作るものや防着板と付着
膜の間に緩衝材、例えばＣｒ膜を敷く方法等がある。し
かしながら、プラズマにさらされることによるごみ増加
については、知られていないか、もしくは影響が少なか
ったため、対策を講じられていなかった。但し、最近に
なってデバイスによっては、大きく影響されるものが増
えてきた。特に、相変化型光ディスクでは、歩留まりに
直接関わるため、技術上の問題となってきている。
ついては、防着板の表面を荒らして、引っかかりを作る
対策として、ＧＢＢ（ガラスビーズブラスト）処理、ウ
ェットエッチング処理、Ａｌ溶射処理等がある。また、
防着板と付着膜の間に中間層を作るものや防着板と付着
膜の間に緩衝材、例えばＣｒ膜を敷く方法等がある。し
かしながら、プラズマにさらされることによるごみ増加
については、知られていないか、もしくは影響が少なか
ったため、対策を講じられていなかった。但し、最近に
なってデバイスによっては、大きく影響されるものが増
えてきた。特に、相変化型光ディスクでは、歩留まりに
直接関わるため、技術上の問題となってきている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記図６で説明したよ
うに従来のマグネトロンスパッタリング装置では放電
中、防着板に付着した膜に、プラズマがさらされること
により、結合力の弱い材料部分が分解されて、浮遊し、
残った材料も付着膜の層から離脱し、ごみになり浮遊す
る状態が発生する。このごみは、デバイスの薄膜の部分
に入り込みピンホールを生じさせ、歩留まりを低下させ
るという問題があった。
うに従来のマグネトロンスパッタリング装置では放電
中、防着板に付着した膜に、プラズマがさらされること
により、結合力の弱い材料部分が分解されて、浮遊し、
残った材料も付着膜の層から離脱し、ごみになり浮遊す
る状態が発生する。このごみは、デバイスの薄膜の部分
に入り込みピンホールを生じさせ、歩留まりを低下させ
るという問題があった。
【０００８】本発明は、上記の問題点を解決し、マグネ
トロンスパッタリング装置内のごみを低減することを目
的とする。
トロンスパッタリング装置内のごみを低減することを目
的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手投】本発明は上記の目的を達
成するため、防着板の温度上昇の著しい部分のみ、ジャ
ケット構造にし、高温の液体を導入することを特徴とす
る。
成するため、防着板の温度上昇の著しい部分のみ、ジャ
ケット構造にし、高温の液体を導入することを特徴とす
る。
【００１０】従来のマグネトロンスパッタリング装置で
は、防着板に付着した膜がマグネトロン放電により、プ
ラズマにさらされることで、結合力の弱い材料部分が分
解され、ごみが発生している。したがって、本発明は材
料自体の結合が分離しないようにするために、付着膜に
付加されるエネルギーを低減することによって、材料の
分解温度にならないように、冷却し、ごみの発生が低減
させる。また、この場合における熱応力・膜応力による
膜剥離低減のため、防着板の温度は常温よりも高いこと
がのぞましい。
は、防着板に付着した膜がマグネトロン放電により、プ
ラズマにさらされることで、結合力の弱い材料部分が分
解され、ごみが発生している。したがって、本発明は材
料自体の結合が分離しないようにするために、付着膜に
付加されるエネルギーを低減することによって、材料の
分解温度にならないように、冷却し、ごみの発生が低減
させる。また、この場合における熱応力・膜応力による
膜剥離低減のため、防着板の温度は常温よりも高いこと
がのぞましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
ないし図４を用いて説明する。
ないし図４を用いて説明する。
【００１２】本発明の実施の形態として外径２０３mm、
厚さ６mmのターゲットを用いたマグネトロンスパッタリ
ング装置を例にとり説明する。
厚さ６mmのターゲットを用いたマグネトロンスパッタリ
ング装置を例にとり説明する。
【００１３】図１は本発明の実施の形態におけるマグネ
トロンスパッタリング装置の成膜室の構成を示す断面図
である。図中、図５と同じ機能部分には同じ符号を付し
その説明を省略する。
トロンスパッタリング装置の成膜室の構成を示す断面図
である。図中、図５と同じ機能部分には同じ符号を付し
その説明を省略する。
【００１４】なお、ここで用いるカソード部の構造は中
心軸１５に対して回転対称であり、基板１と平板ターゲ
ット２の周りにチャンバー８に膜が付着し難いように防
着板１２が装着されている。この防着板は本発明の特徴
とする冷却ジャケット部１６を有しており、高温の液体
を導入可能になっている。本実施の形態では、高温槽内
で７０℃まで加熱した温水を導入して、評価を実施し
た。また、アルゴン及び反応性ガス（酸素、窒素、メタ
ン系、亜酸化窒素、アンモニア、硫化水素、水素ガス
等）をバルブ７を介してマスフローコントローラ６で導
入する。この構成で、平板ターゲット２を結合力の弱い
硫化亜鉛＋石英（ＺｎＳ・ＳｉＯ2）にし高周波マグネ
トロンスパッタで放電させた時の防着板１２の場所１３
の部分のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真を図２に示
す。このように、成膜前の図３と同様の表面状態となっ
ている。液体を導入しない場合のＳＥＭ写真を図４に示
す。このように歴然とした差がある。
心軸１５に対して回転対称であり、基板１と平板ターゲ
ット２の周りにチャンバー８に膜が付着し難いように防
着板１２が装着されている。この防着板は本発明の特徴
とする冷却ジャケット部１６を有しており、高温の液体
を導入可能になっている。本実施の形態では、高温槽内
で７０℃まで加熱した温水を導入して、評価を実施し
た。また、アルゴン及び反応性ガス（酸素、窒素、メタ
ン系、亜酸化窒素、アンモニア、硫化水素、水素ガス
等）をバルブ７を介してマスフローコントローラ６で導
入する。この構成で、平板ターゲット２を結合力の弱い
硫化亜鉛＋石英（ＺｎＳ・ＳｉＯ2）にし高周波マグネ
トロンスパッタで放電させた時の防着板１２の場所１３
の部分のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真を図２に示
す。このように、成膜前の図３と同様の表面状態となっ
ている。液体を導入しない場合のＳＥＭ写真を図４に示
す。このように歴然とした差がある。
【００１５】本実施の形態で、７０℃の温水を導入した
が、ＺｎＳの分解温度は約３００℃である。したがっ
て、粘性の低いオイル等を使用して２５０℃前後までの
加熱であれば、３００℃になることはないため、より効
果的である。また、膜応力・熱応力による防着板１２か
らの膜剥離を抑えるため、下限の温度は５０℃以上であ
ることが望ましい。材料により導入液体の温度は異なる
が、下限は５０℃以上、上限は分解温度の８０〜８５％
程度が望ましい。
が、ＺｎＳの分解温度は約３００℃である。したがっ
て、粘性の低いオイル等を使用して２５０℃前後までの
加熱であれば、３００℃になることはないため、より効
果的である。また、膜応力・熱応力による防着板１２か
らの膜剥離を抑えるため、下限の温度は５０℃以上であ
ることが望ましい。材料により導入液体の温度は異なる
が、下限は５０℃以上、上限は分解温度の８０〜８５％
程度が望ましい。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、マ
グネトロンスパッタリング装置では、防着板に付着した
膜がマグネトロン放電により、プラズマにさらされて
も、冷却効果を得ることにより結合力の弱い材料部分が
分解されない。また、膜応力・熱応力による膜脱離も低
減される。したがって、ごみの発生が低減され、デバイ
スの歩留まりが向上する。
グネトロンスパッタリング装置では、防着板に付着した
膜がマグネトロン放電により、プラズマにさらされて
も、冷却効果を得ることにより結合力の弱い材料部分が
分解されない。また、膜応力・熱応力による膜脱離も低
減される。したがって、ごみの発生が低減され、デバイ
スの歩留まりが向上する。
【図１】本発明の実施の形態におけるマグネトロンスパ
ッタリング装置の成膜室の構成を示す断面図
ッタリング装置の成膜室の構成を示す断面図
【図２】図１の防着板に温水を導入したときの防着板表
面ＳＥＭ写真を示す図
面ＳＥＭ写真を示す図
【図３】図１の防着板の成膜前の防着板表面ＳＥＭ写真
を示す図
を示す図
【図４】図１の防着板に温水を導入していない時の防着
板表面ＳＥＭ写真を示す図
板表面ＳＥＭ写真を示す図
【図５】従来例のマグネトロンスパッタリング装置の成
膜室の構成を示す断面図
膜室の構成を示す断面図
【図６】従来例のごみ発生メカニズムを示す模式図
１ 基板 ２ 平板ターゲット ３ 磁石 ６ マスフローコントローラ １２ 防着板 １６ 冷却ジャケット部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 末光 敏行 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 森 達之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4K029 CA05 DA10 DC39
Claims (4)
- 【請求項１】 平板ターゲットと基板を有するマグネト
ロンスパッタリング装置の防着板に高温の液体を導入す
るようにしたことを特徴とするマグネトロンスパッタリ
ング方法。 - 【請求項２】 前記高温の液体は、水・オイル等である
ことを特徴とする請求項１記載のマグネトロンスパッタ
リング方法。 - 【請求項３】 前記液体の温度は、付着膜の結合分解温
度よりも低いことを特徴とする請求項１記載のマグネト
ロンスパッタリング方法。 - 【請求項４】 平板ターゲットと基板を有するマグネト
ロンスパッタリング装置において、防着板の温度上昇の
著しい部分のみ高温の液体を導入する部分をジャケット
構造としたことを特徴とするマグネトロンスパッタリン
グ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10370689A JP2000192223A (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | マグネトロンスパッタリング方法とマグネトロンスパッタリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10370689A JP2000192223A (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | マグネトロンスパッタリング方法とマグネトロンスパッタリング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000192223A true JP2000192223A (ja) | 2000-07-11 |
Family
ID=18497429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10370689A Pending JP2000192223A (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | マグネトロンスパッタリング方法とマグネトロンスパッタリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000192223A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013146182A1 (ja) * | 2012-03-29 | 2013-10-03 | 東レ株式会社 | 真空成膜装置および真空成膜方法 |
| WO2016053058A1 (ko) * | 2014-10-04 | 2016-04-07 | 한국생산기술연구원 | 이온성 액체를 이용한 방착방법 및 액체방착설비를 구비한 진공증착장치 |
| WO2018216226A1 (ja) * | 2017-05-26 | 2018-11-29 | アドバンストマテリアルテクノロジーズ株式会社 | 成膜装置及び成膜方法 |
-
1998
- 1998-12-25 JP JP10370689A patent/JP2000192223A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013146182A1 (ja) * | 2012-03-29 | 2013-10-03 | 東レ株式会社 | 真空成膜装置および真空成膜方法 |
| CN104204270A (zh) * | 2012-03-29 | 2014-12-10 | 东丽株式会社 | 真空成膜装置及真空成膜方法 |
| WO2016053058A1 (ko) * | 2014-10-04 | 2016-04-07 | 한국생산기술연구원 | 이온성 액체를 이용한 방착방법 및 액체방착설비를 구비한 진공증착장치 |
| WO2018216226A1 (ja) * | 2017-05-26 | 2018-11-29 | アドバンストマテリアルテクノロジーズ株式会社 | 成膜装置及び成膜方法 |
| JPWO2018216226A1 (ja) * | 2017-05-26 | 2020-03-26 | アドバンストマテリアルテクノロジーズ株式会社 | 成膜装置及び成膜方法 |
| TWI760346B (zh) * | 2017-05-26 | 2022-04-11 | 日商前進材料科技股份有限公司 | 成膜裝置 |
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