JP2000273629A - 低抵抗金属薄膜の形成方法 - Google Patents
低抵抗金属薄膜の形成方法Info
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Abstract
来より低い抵抗値を持つ金属薄膜を形成するスパッタリ
ング法の提供。 【解決手段】 カソード近傍にマグネトロン放電を支援
するRF誘導結合放電用コイルを設けた機構を用い、該
RF誘導結合放電用コイルに投入するRF電力を制御す
ることにより生成するイオンの量を制御すると共に、基
板に印加するRFバイアス電力を制御することにより基
板に入射するイオンのエネルギーを制御して、抵抗値の
低い金属薄膜を形成する。
Description
方法、特に抵抗値の低い金属薄膜の形成方法に関する。
この薄膜は、電気、電子、機械、半導体、ストレージ
(磁気記録)等の分野で利用が可能である。
を低くするために、基板にRFバイアスを印加して行う
スパッタリング法が知られている。かかるスパッタリン
グ法は、例えば、「池田智ら、月刊Semiconductor Worl
d、1997.4、p97〜」に記載されている。この
報文によれば、基板に一定のバイアス電力を印加してロ
ングスロースパッタリング(LTS)成膜を行うと(タ
ーゲット−基板間距離:400mm、入力:1kW R
F、Ar圧力:6.7×10-2Pa、基板温度:270
℃、膜厚:25nm)、RF基板バイアス電力(W)と
比抵抗(μΩcm)との間に図1に示すような関係があ
る。この基板バイアス電力には最適値があり、それ以上
の電力を加えると、形成された薄膜がイオン衝撃によっ
てたたかれ、膜表面が荒れ、比抵抗も高くなってしま
う。これは、基板にRFバイアス電力を印加して成膜を
行うと、入射粒子のエネルギーが大きくなるため、結晶
粒の核発生数が多くなることによるものと考えられてい
る。
は、ターゲット近傍で生成されたイオン及びスパッタ粒
子(中性粒子)の内、イオンをバイアス電力によって加
速することになる。この従来技術では、制御できるパラ
メータがイオンの加速度(VDC)だけであるため、最適
値が存在する範囲が狭く、プロセスとしては扱いづらい
ものとなるという問題がある。
て、ターゲット近傍で生成するイオンの量も制御し、適
当な速度のイオンを適当な量入射させることにより、制
御範囲を広げ従来の技術で得られなかった、より低い抵
抗値を持つ金属薄膜を形成する方法を提供することを課
題とする。
方法は、スパッタリング法で低い抵抗値を持つ薄膜を形
成する方法において、カソード近傍にマグネトロン放電
を支援するRF誘導結合放電用コイルを設け、基板ステ
ージにはRF基板バイアス電力を印加することができる
ようになった機構を用いる。このRF誘導結合放電によ
りスパッタ粒子のイオン化を促進し、該RF誘導結合放
電用コイルに投入するRF電力を制御することによって
生成するイオンの量を制御し、同時に、RF基板バイア
ス電力によって基板に入射するイオンのエネルギーを制
御して、低い抵抗値を有する金属薄膜を形成することが
可能になる。
を図2に示す。
ソード1にRF誘導結合放電用コイル2を付加し、この
コイルにRF電源3からマッチングボックス4を介して
投入するRF電力とコイル終端に設けられたLCR回路
(図示せず)を調整することによって、NiFe(パーマ
ロイ)合金あるいはその他の金属からなるターゲット5
(DC電源11に接続されている)から図2に示すよう
に飛び出してくるスパッタ粒子のイオン化を促進し、そ
の際のイオン量を制御する。このスパッタ粒子は、マッ
チングボックス6を介してRF電源7からRF基板バイ
アス電力が投入されている基板8に堆積し、薄膜を形成
する。この際、RF基板バイアス電源からの投入電力に
よって入射イオンの速度(すなわち、イオンエネルギー)
を制御する。
従来のスパッタリング法と比較し、基板に入射するイオ
ンの速度だけでなく、RF誘導結合放電によってイオン
の量も制御することが可能となるため、従来よりも核発
生量の多い、低い抵抗値を有する薄膜の形成が可能とな
る。
る。この装置では、成膜室9がターボ分子ポンプ等の真
空排気系12に接続され、成膜室9を所定の圧力に設定
できるようになっている。また、成膜室9にはガス導入
系10を介してArガス等のスパッタリングガスを導入
できるようになっている。さらに、成膜室9には上方に
薄膜を形成するための基板8が配置され、その基板には
マッチングボックス6を介してRF電源7が電気的に接
続されて、RF基板バイアス電力を印加し得るようにな
っている。基板の下方であって、基板に対向する位置に
φ2" のスパッタリングターゲット5が磁石13を備え
るマグネトロンカソード1を介して配置される。このカ
ソードにDC電源11より電力を印加してターゲット5
をスパッタリングする。基板8とターゲット5との間に
はシャッターが設けてある(図示せず)。さらに、カソ
ード1の上方であって、スパッタリングされたターゲッ
ト材料の基板8への影響がない位置に、例えばCu製の
RF誘導コイル2が設置されている。このような構成の
装置において、カソード1にDC電源11より電力を印
加してターゲット5をスパッタリングするとともに、R
F誘導コイル2にRF誘導コイル用RF電源3よりマッ
チングボックス4を介して電力を印加してカソードのマ
グネトロン放電を支援し、低圧力の雰囲気においても安
定して放電するようにする。
た装置には、成膜室9を大気に曝さないために、成膜室
に基板前処理室およびロードロック室が付属しており、
ゲートバルブによって仕切られ、マニピュレーターによ
って基板を搬送できるような構造となっている(図示せ
ず)。 (実施例1)本実施例では、以下に述べるように、誘導
結合RFプラズマ支援マグネトロンスパッタ法により酸
化膜付きSiウエハー表面にNiFe(パーマロイ)膜
を作製し、RF基板バイアス電力とRF誘導結合放電電
力による薄膜の比抵抗変化を4端子法によって評価し
た。
たり、ターゲットにはNiFe(パーマロイ)合金を、
スパッタガスにはArを用いた。成膜材料および成膜条
件は次の通りとした。 成膜材料: ターゲット:NiFe(パーマロイ)(Ni20at%F
e、純度99.9%) スパッタガス:Ar(純度99.9999%) 成膜条件: スパッタ中Ar圧力 :6.7×10-2Pa Ar流量 :19.2sccm カソードDC電力 :150W RFコイル電力 :0〜120W RF基板バイアス電力 :0〜60W ターゲット形状 :φ2" ターゲット−基板間距離:190mm まず、ターゲット5をφ2" のマグネトロンカソード1
に搭載し、真空排気系12により成膜室9を1.0×1
0-7Pa台まで排気した。この成膜室9に、前処理室で
RFスパッタエッチングによる基板クリーニングを施し
た酸化膜付きSiウエハを導入し、上記条件でスパッタ
リングを行った。RFスパッタエッチングによる基板ク
リーニングは、φ3" の基板に対し、6.0×10-3T
orr、20Wで、1分間行った。
のRF基板バイアス電力(W)とV DC(−V)との関係
をプロットしたグラフを示す。この図から、RFコイル
電力を0Wから120W(0、10、30、50、7
0、80、100、および120W)へと増加させてい
くに従い、基板のVDCが下がっていくことがわかる。こ
れは、スパッタ粒子やスパッタガスのうちイオン化され
たものが基板に入射することによって、電流が流れ電圧
が低くなったからであり、RFコイル電力の増加によっ
て、基板に入射するイオンの量が増加していることを示
している。この図で、RFコイル電力が0Wの場合は、
一般的なマグネトロンスパッタリングや、ロングスロー
スパッタリングの場合に対応している。
の膜厚(nm)と比抵抗(μΩcm)との関係をプロットし
たグラフを示す。この場合のスパッタリングは、RF基
板バイアス電力:3W、カソードDC電力:150W、
Ar流量:19.2sccm、スパッタ中Ar圧力:
5.0×10-4Torrで行った。RFコイル電力を0
Wから100W(0、50、80、および100W)へ
と増加させていくにしたがい、膜の比抵抗は下がってい
き、80Wで最小となり、それ以上の電力(100W)
にすると、再び上昇する。膜厚との関係では、RFコイ
ル電力を増加させると、薄くなるにしたがって膜の比抵
抗の下がり方は大きくなっている。図4から、誘導結合
RFプラズマ支援マグネトロンスパッタ法を用いた方
が、従来法(RFコイル電力:0W)よりも抵抗値の低
い薄膜が得られることがわかる。
りスパッタ粒子のイオン化を促進し、このRF誘導結合
放電用コイルに投入するRF電力を制御することによっ
て生成するイオンの量を制御すると共に、RF基板バイ
アス電力を制御することによって基板に入射するイオン
のエネルギーを制御して、低い抵抗値を有する金属薄膜
を形成することが可能になった。
との関係を示すグラフ。
模式的断面図。
バイアス電力とVDCとの関係を示すグラフ。
抵抗との関係を示すグラフ。
放電用コイル 3、7 RF電源 4、6 マッチン
グボックス 5 ターゲット 8 基板 9 成膜室 10 ガス導入系 11 DC電源 12 真空排気系 13 磁石
Claims (1)
- 【請求項1】 スパッタリング法で低抵抗金属薄膜を形
成する方法において、カソード近傍にマグネトロン放電
を支援するRF誘導結合放電用コイルを設けた機構を用
い、該RF誘導結合放電用コイルに投入するRF電力を
制御することにより生成するイオンの量を制御すると共
に、基板に印加するRFバイアス電力を制御することに
より基板に入射するイオンのエネルギーを制御して、抵
抗値の低い金属薄膜を形成することを特徴とする低抵抗
金属薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7355099A JP2000273629A (ja) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | 低抵抗金属薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7355099A JP2000273629A (ja) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | 低抵抗金属薄膜の形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000273629A true JP2000273629A (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=13521470
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7355099A Pending JP2000273629A (ja) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | 低抵抗金属薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000273629A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1999
- 1999-03-18 JP JP7355099A patent/JP2000273629A/ja active Pending
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