JP2003138374A - スパッタ装置及びスパッタ方法 - Google Patents
スパッタ装置及びスパッタ方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】スパッタにより基板へ成膜する場合に、膜中に
混入する不活性ガスの量を減らし、高品質の膜を得る。 【解決手段】膜中に混入する不活性ガスの濃度が、ター
ゲットを室温に保った場合と比べて２分の１以下の濃度
となる温度まで、ターゲットの温度を予め上昇させた
後、基板への成膜を開始する。また、ターゲットの裏面
を、輻射率が０.５ 以上の物質で被覆する。
混入する不活性ガスの量を減らし、高品質の膜を得る。 【解決手段】膜中に混入する不活性ガスの濃度が、ター
ゲットを室温に保った場合と比べて２分の１以下の濃度
となる温度まで、ターゲットの温度を予め上昇させた
後、基板への成膜を開始する。また、ターゲットの裏面
を、輻射率が０.５ 以上の物質で被覆する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はスパッタ装置及びス
パッタ方法に係り、特に、イオン化された不活性ガスを
ターゲットに照射することにより、ターゲットから飛散
した粒子を基板上に堆積させて薄膜を形成するものに好
適なスパッタ装置及びスパッタ方法に関するものであ
る。
パッタ方法に係り、特に、イオン化された不活性ガスを
ターゲットに照射することにより、ターゲットから飛散
した粒子を基板上に堆積させて薄膜を形成するものに好
適なスパッタ装置及びスパッタ方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来からスパッタ装置では、真空容器内
に不活性ガスを導入した状態で放電を発生させて不活性
ガスをイオン化し、イオン化された不活性ガスを、薄膜
にすべき母材でなるターゲットに照射することにより、
ターゲットを原子レベルで飛び散らし、ターゲットから
放出されたスパッタ粒子を真空容器内の基板上に薄膜と
して堆積させることが行われてきた。また、不活性ガス
イオンをターゲット照射してもターゲットが高温になっ
て熱変形や溶解などを起こさないように、通常、冷却手
段が設けられている。特に、特開平５−７８８３９号公
報では、ＡｌとＳｉからなる合金ターゲットの温度を固
溶域に維持するために、加熱手段及び冷却手段を用いて
温度制御することが記載されている。
に不活性ガスを導入した状態で放電を発生させて不活性
ガスをイオン化し、イオン化された不活性ガスを、薄膜
にすべき母材でなるターゲットに照射することにより、
ターゲットを原子レベルで飛び散らし、ターゲットから
放出されたスパッタ粒子を真空容器内の基板上に薄膜と
して堆積させることが行われてきた。また、不活性ガス
イオンをターゲット照射してもターゲットが高温になっ
て熱変形や溶解などを起こさないように、通常、冷却手
段が設けられている。特に、特開平５−７８８３９号公
報では、ＡｌとＳｉからなる合金ターゲットの温度を固
溶域に維持するために、加熱手段及び冷却手段を用いて
温度制御することが記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
スパッタ装置では、SOLID STATE TECHNOLOGY／July，ｐ
２７（１９７２年）のSchmidt らの論文にも記載されて
いる通り、ターゲットをスパッタするためのイオンの生
成に用いる不活性ガスが、基板へ成膜される膜に混入す
るという問題がある。このように膜中へ不活性ガスが多
く混入すると、電気抵抗の上昇や欠陥の増加などにより
膜質を悪化させてしまい、とりわけ、多層膜を成膜する
場合には、界面の原子を再スパッタするため、その境界
を不鮮明にしたりする。たとえ、特開平５−７８８３９
号公報に記載の発明のように、ターゲットの温度を制御
するにしても、合金ターゲットの温度を固溶域に維持す
るだけでは、膜中に混入する不活性ガスの量を確実に減
少させることはできない。
スパッタ装置では、SOLID STATE TECHNOLOGY／July，ｐ
２７（１９７２年）のSchmidt らの論文にも記載されて
いる通り、ターゲットをスパッタするためのイオンの生
成に用いる不活性ガスが、基板へ成膜される膜に混入す
るという問題がある。このように膜中へ不活性ガスが多
く混入すると、電気抵抗の上昇や欠陥の増加などにより
膜質を悪化させてしまい、とりわけ、多層膜を成膜する
場合には、界面の原子を再スパッタするため、その境界
を不鮮明にしたりする。たとえ、特開平５−７８８３９
号公報に記載の発明のように、ターゲットの温度を制御
するにしても、合金ターゲットの温度を固溶域に維持す
るだけでは、膜中に混入する不活性ガスの量を確実に減
少させることはできない。
【０００４】したがって、本発明の目的は、基板の膜中
に混入する不活性ガスの量を減らし、高品質の膜を得る
ことのできるスパッタ装置及びスパッタ方法を提供する
ことである。
に混入する不活性ガスの量を減らし、高品質の膜を得る
ことのできるスパッタ装置及びスパッタ方法を提供する
ことである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明では、基板に成膜される膜へ混入する不活
性ガスの濃度が、ターゲットを室温に保った場合と比べ
て２分の１以下の濃度となる温度まで、ターゲットの温
度を予め上昇させた後、基板への成膜を開始するか、ま
たは、ターゲットの裏面を、輻射率が０.５ 以上の物質
で被覆することを特徴とする。
めに、本発明では、基板に成膜される膜へ混入する不活
性ガスの濃度が、ターゲットを室温に保った場合と比べ
て２分の１以下の濃度となる温度まで、ターゲットの温
度を予め上昇させた後、基板への成膜を開始するか、ま
たは、ターゲットの裏面を、輻射率が０.５ 以上の物質
で被覆することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例につき、図
面を用いて説明する。
面を用いて説明する。
【０００７】図１は、本発明の第１の実施例を示すイオ
ンビームスパッタ装置の全体構成図である。図１に示す
通り、本実施例のイオンビームスパッタ装置は、真空容
器１１を有しており、その内部は、主排気弁２０を介し
てクライオポンプ１９により排気可能となっている。ま
た、真空容器１１には、ガラス容器からなるイオン源１
２が取り付けられている。このイオン源１２の開口部に
は、引出電極２４が設けられ、イオン源１２の外周部に
は、高周波電源２６に接続されたコイル２５が設けられ
ている。更に、不活性ガスであるアルゴンガスを供給す
るためのアルゴンガス供給機構２３が、イオン源１２に
取り付けられている。
ンビームスパッタ装置の全体構成図である。図１に示す
通り、本実施例のイオンビームスパッタ装置は、真空容
器１１を有しており、その内部は、主排気弁２０を介し
てクライオポンプ１９により排気可能となっている。ま
た、真空容器１１には、ガラス容器からなるイオン源１
２が取り付けられている。このイオン源１２の開口部に
は、引出電極２４が設けられ、イオン源１２の外周部に
は、高周波電源２６に接続されたコイル２５が設けられ
ている。更に、不活性ガスであるアルゴンガスを供給す
るためのアルゴンガス供給機構２３が、イオン源１２に
取り付けられている。
【０００８】一方、真空容器１１内には、基板１５、そ
れを支持する基板台座１７，基板を覆うことのできるシ
ャッタ１６が配置されていると共に、複数のターゲット
１３，２１、それらを支持するターゲット台座１４が配
置されている。ターゲット台座１４は、回転軸２２によ
って回転可能であり、ターゲット台座１４上にあるター
ゲット１３，２１は、シールド１８に隠れてイオンビー
ムが照射されない状態にしたり、逆に照射される状態に
したりすることができる。すなわち、シールド１８を利
用することで、ターゲット１３をスパッタしている場合
にターゲット２１をスパッタしないようにし、ターゲッ
ト２１をスパッタしている場合にターゲット２１をスパ
ッタしないようにすることが可能である。尚、本実施例
では、ターゲット１３の材料としてＳｉ、ターゲット２
１の材料としてＭｏをそれぞれ使用する。
れを支持する基板台座１７，基板を覆うことのできるシ
ャッタ１６が配置されていると共に、複数のターゲット
１３，２１、それらを支持するターゲット台座１４が配
置されている。ターゲット台座１４は、回転軸２２によ
って回転可能であり、ターゲット台座１４上にあるター
ゲット１３，２１は、シールド１８に隠れてイオンビー
ムが照射されない状態にしたり、逆に照射される状態に
したりすることができる。すなわち、シールド１８を利
用することで、ターゲット１３をスパッタしている場合
にターゲット２１をスパッタしないようにし、ターゲッ
ト２１をスパッタしている場合にターゲット２１をスパ
ッタしないようにすることが可能である。尚、本実施例
では、ターゲット１３の材料としてＳｉ、ターゲット２
１の材料としてＭｏをそれぞれ使用する。
【０００９】図２は、本実施例のイオンビームスパッタ
装置における、ターゲット１３付近の構成を詳細に示し
た図である。図２に示す通り、ターゲット１３の裏面に
は厚さ１０マイクロメートルのＳｉＯ2 皮膜３１が被覆
され、その対面側にあるターゲット台座１４表面にも同
様のＳｉＯ2 皮膜３２が被覆されている。尚、本実施例
のように、ターゲット１３の材料がＳｉである場合、こ
のＳｉＯ2 皮膜３１はなくても良いが、Ａｌのように輻
射率が低い材質の場合は、ターゲット表面に不活性ガス
イオンが照射することで発熱が生じても、熱が外部に逃
げにくいので、輻射率が０.５ 以上の物質で裏面を被覆
しておかないと、温度が上昇し過ぎてターゲット自体が
溶解する恐れがある。尚、ＳｉＯ2 皮膜３１，３２の輻
射率は約０.９ であり、この条件を満たしている。
装置における、ターゲット１３付近の構成を詳細に示し
た図である。図２に示す通り、ターゲット１３の裏面に
は厚さ１０マイクロメートルのＳｉＯ2 皮膜３１が被覆
され、その対面側にあるターゲット台座１４表面にも同
様のＳｉＯ2 皮膜３２が被覆されている。尚、本実施例
のように、ターゲット１３の材料がＳｉである場合、こ
のＳｉＯ2 皮膜３１はなくても良いが、Ａｌのように輻
射率が低い材質の場合は、ターゲット表面に不活性ガス
イオンが照射することで発熱が生じても、熱が外部に逃
げにくいので、輻射率が０.５ 以上の物質で裏面を被覆
しておかないと、温度が上昇し過ぎてターゲット自体が
溶解する恐れがある。尚、ＳｉＯ2 皮膜３１，３２の輻
射率は約０.９ であり、この条件を満たしている。
【００１０】また、ターゲット台座１４の内部には冷却
用の水路３３が設けられており、図示しない外部の制御
装置によって水温が調節できるようになっている。更
に、ターゲット台座１４には貫通穴３４が設けられてお
り、真空容器１１の一部に設けられた赤外透過窓３７を
介して、温度モニタ３５により、ターゲット１３の温度
を測定することが可能である。水路３３内の水温は、温
度モニタ３５の測定値に基づいて、調節できるようにな
っている。
用の水路３３が設けられており、図示しない外部の制御
装置によって水温が調節できるようになっている。更
に、ターゲット台座１４には貫通穴３４が設けられてお
り、真空容器１１の一部に設けられた赤外透過窓３７を
介して、温度モニタ３５により、ターゲット１３の温度
を測定することが可能である。水路３３内の水温は、温
度モニタ３５の測定値に基づいて、調節できるようにな
っている。
【００１１】ここで、アルゴンなどの不活性ガスが、基
板に混入する原因について説明する。
板に混入する原因について説明する。
【００１２】不活性ガスの混入原因は２つあり、その１
つはイオンがターゲット表面で跳ね返されて基板に到達
することである。ただし、重い元素のターゲットに対し
て軽い不活性ガスのイオンを照射する場合には多く発生
するが、アルゴン，クリプトン，キセノンのように比較
的重いイオンではそれほど多くはない。そのため、ター
ゲット表面で反射するイオンは、キセノンガスなどの原
子量が大きい不活性ガスを使用することで少なくするこ
とができる。
つはイオンがターゲット表面で跳ね返されて基板に到達
することである。ただし、重い元素のターゲットに対し
て軽い不活性ガスのイオンを照射する場合には多く発生
するが、アルゴン，クリプトン，キセノンのように比較
的重いイオンではそれほど多くはない。そのため、ター
ゲット表面で反射するイオンは、キセノンガスなどの原
子量が大きい不活性ガスを使用することで少なくするこ
とができる。
【００１３】不活性ガスが混入するもう１つの原因は、
ターゲットに照射されたイオンがターゲット内で衝突を
繰り返すと共に電子と結合して中性化し、エネルギーを
失ってターゲット内に残留し、その後入射したイオンに
よりエネルギーを得てスパッタ粒子とともにターゲット
から放出されることである。ターゲット内に残留する不
活性ガス原子は、ターゲット原子と違い、強い力で拘束
されていないため、ターゲットから放出されるときは、
高いエネルギーを持っている。したがって、今度は基板
上の膜中に混入することになる。
ターゲットに照射されたイオンがターゲット内で衝突を
繰り返すと共に電子と結合して中性化し、エネルギーを
失ってターゲット内に残留し、その後入射したイオンに
よりエネルギーを得てスパッタ粒子とともにターゲット
から放出されることである。ターゲット内に残留する不
活性ガス原子は、ターゲット原子と違い、強い力で拘束
されていないため、ターゲットから放出されるときは、
高いエネルギーを持っている。したがって、今度は基板
上の膜中に混入することになる。
【００１４】以下、このような残留不活性ガスを減らす
方法について説明する。図３は、Ｓｉからなるターゲッ
トにアルゴンガスが一定量残留している状態から、徐々
にターゲットの温度を上げていったときに、ターゲット
から熱離脱するアルゴンガスの量を表したものである
（昇温脱離法）。この図３によると、例えばターゲット
の温度が４００℃のときは、室温のときと比べて多くア
ルゴンガスを放出することが分かる。つまり、Ｓｉから
なるターゲットの温度が４００℃のときは、ターゲット
内に残留するアルゴンガスの量が少ないことになる。こ
のようにターゲット内に残留する少ないということは、
新たなアルゴンイオンがターゲットに照射しても、ター
ゲットから放出されて基板へ達するアルゴンの量が少な
いことになる。その結果、膜中に混入するアルゴンの量
は少なくなる。図４は、ターゲットの温度を上げていっ
たとき、膜中に混入するアルゴンの量の変化を表したも
のである。図４から分かる通り、Ｓｉからなるターゲッ
トの温度を４００℃まで上げれば、基板に成膜される膜
へ混入するアルゴンの濃度を、室温のときと比べて、十
分少なくさせることができる。尚、こうした温度特性
は、ターゲット材料によって異なり、ターゲット２１を
構成するＭｏの場合は、３００℃の場合に多くアルゴン
ガスを放出し、膜中のアルゴン濃度も小さくなる。
方法について説明する。図３は、Ｓｉからなるターゲッ
トにアルゴンガスが一定量残留している状態から、徐々
にターゲットの温度を上げていったときに、ターゲット
から熱離脱するアルゴンガスの量を表したものである
（昇温脱離法）。この図３によると、例えばターゲット
の温度が４００℃のときは、室温のときと比べて多くア
ルゴンガスを放出することが分かる。つまり、Ｓｉから
なるターゲットの温度が４００℃のときは、ターゲット
内に残留するアルゴンガスの量が少ないことになる。こ
のようにターゲット内に残留する少ないということは、
新たなアルゴンイオンがターゲットに照射しても、ター
ゲットから放出されて基板へ達するアルゴンの量が少な
いことになる。その結果、膜中に混入するアルゴンの量
は少なくなる。図４は、ターゲットの温度を上げていっ
たとき、膜中に混入するアルゴンの量の変化を表したも
のである。図４から分かる通り、Ｓｉからなるターゲッ
トの温度を４００℃まで上げれば、基板に成膜される膜
へ混入するアルゴンの濃度を、室温のときと比べて、十
分少なくさせることができる。尚、こうした温度特性
は、ターゲット材料によって異なり、ターゲット２１を
構成するＭｏの場合は、３００℃の場合に多くアルゴン
ガスを放出し、膜中のアルゴン濃度も小さくなる。
【００１５】したがって、ターゲット材質及び不活性ガ
ス種が本実施例とは異なるものであっても、ターゲット
の温度をどのくらいまで上昇させれば、膜中に混入する
アルゴン濃度を小さくできるかを予め求めておくことに
より、その温度まで上げた状態で成膜して混入量を減ら
すことができる。この温度は、上述した昇温脱離法で容
易に調べることができる。また本施例では、ターゲット
の温度を４００℃まで上昇させたが、ターゲットを室温
に保った場合と比べて、膜中アルゴン濃度が２分の１以
下となるような温度まで、ターゲットの温度を上昇させ
れば十分である。
ス種が本実施例とは異なるものであっても、ターゲット
の温度をどのくらいまで上昇させれば、膜中に混入する
アルゴン濃度を小さくできるかを予め求めておくことに
より、その温度まで上げた状態で成膜して混入量を減ら
すことができる。この温度は、上述した昇温脱離法で容
易に調べることができる。また本施例では、ターゲット
の温度を４００℃まで上昇させたが、ターゲットを室温
に保った場合と比べて、膜中アルゴン濃度が２分の１以
下となるような温度まで、ターゲットの温度を上昇させ
れば十分である。
【００１６】以下、本実施例のスパッタ装置における成
膜の動作について説明する。いま、図１のターゲット１
３，２１のうち、ターゲット１３の材料であるＳｉの粒
子を、アルゴンイオンの衝突によってスパッタさせ、基
板１５表面にＳｉ膜を成膜するものとする。
膜の動作について説明する。いま、図１のターゲット１
３，２１のうち、ターゲット１３の材料であるＳｉの粒
子を、アルゴンイオンの衝突によってスパッタさせ、基
板１５表面にＳｉ膜を成膜するものとする。
【００１７】まず、図１のイオン源１２内を０.０５Ｐ
ａ 程度に保持し、シャッタ１６を基板１５の上に配置
してスパッタ粒子が基板１５に成膜されないように遮断
した状態で、高周波電源２６から高周波電流をコイル２
５に流すと、イオン源１２内にプラズマが発生し、アル
ゴンガスがイオン化される。更に、引出電極２４に電圧
を印加することによりアルゴンイオンがイオン源１２か
ら引き出され、ターゲット１３に向かって加速される。
一方、ターゲット１３には、図示しない電源により、加
速電圧１０００Ｖ，電流２００ｍＡが印加されており、
このターゲット１３にアルゴンイオンを照射すること
で、ターゲット１３が発熱し、これを約２５分間続ける
ことにより、ターゲット１３の温度を４００℃まで上昇
させる。この際、ターゲット粒子の一部はスパッタされ
るが、シャッタ１６によって遮断されるので、基板１５
の表面に成膜されることはない。
ａ 程度に保持し、シャッタ１６を基板１５の上に配置
してスパッタ粒子が基板１５に成膜されないように遮断
した状態で、高周波電源２６から高周波電流をコイル２
５に流すと、イオン源１２内にプラズマが発生し、アル
ゴンガスがイオン化される。更に、引出電極２４に電圧
を印加することによりアルゴンイオンがイオン源１２か
ら引き出され、ターゲット１３に向かって加速される。
一方、ターゲット１３には、図示しない電源により、加
速電圧１０００Ｖ，電流２００ｍＡが印加されており、
このターゲット１３にアルゴンイオンを照射すること
で、ターゲット１３が発熱し、これを約２５分間続ける
ことにより、ターゲット１３の温度を４００℃まで上昇
させる。この際、ターゲット粒子の一部はスパッタされ
るが、シャッタ１６によって遮断されるので、基板１５
の表面に成膜されることはない。
【００１８】その後シャッタ１６を開き、スパッタによ
り原子状態で放出されたターゲット物質Ｓｉが基板１５
上に堆積することで成膜が開始される。尚、基板１５
は、回転可能な基板台座１７上に置かれているので、成
膜の時に基板台座１７を回転させることにより、基板１
５面内における膜厚の分布が均一化される。
り原子状態で放出されたターゲット物質Ｓｉが基板１５
上に堆積することで成膜が開始される。尚、基板１５
は、回転可能な基板台座１７上に置かれているので、成
膜の時に基板台座１７を回転させることにより、基板１
５面内における膜厚の分布が均一化される。
【００１９】次に、ターゲット２１を構成するＭｏを基
板に成膜させる場合は、図１の回転軸２２を中心にター
ゲット台座１４を回転させ、アルゴンガスイオンがター
ゲット２１に照射するように配置する。この場合も同様
に、シャッタ１６により基板１５を遮断した状態で、ア
ルゴンイオンを約１０分間ターゲット２１に照射すると
３００℃に達し、その後シャッタ１６を開いてＭｏ膜を
成膜する。
板に成膜させる場合は、図１の回転軸２２を中心にター
ゲット台座１４を回転させ、アルゴンガスイオンがター
ゲット２１に照射するように配置する。この場合も同様
に、シャッタ１６により基板１５を遮断した状態で、ア
ルゴンイオンを約１０分間ターゲット２１に照射すると
３００℃に達し、その後シャッタ１６を開いてＭｏ膜を
成膜する。
【００２０】以上説明した本実施例のスパッタ装置で
は、ターゲット内に残留するアルゴンガスの量が十分少
なくなる温度までターゲットを加熱した上で、成膜を開
始しているため、膜中に混入するアルゴンガスの量を少
なくすることができる。また、ターゲットの裏面を輻射
率が０.５ 以上の物質で被覆しているので、アルゴンイ
オンの照射によって発熱しても熱を外部へ逃すことがで
き、更にターゲット台座表面も同様の物質で被覆してい
るので、水路内の水へ熱を効果的に伝達することが可能
となり、ターゲットの温度調整が容易になる。
は、ターゲット内に残留するアルゴンガスの量が十分少
なくなる温度までターゲットを加熱した上で、成膜を開
始しているため、膜中に混入するアルゴンガスの量を少
なくすることができる。また、ターゲットの裏面を輻射
率が０.５ 以上の物質で被覆しているので、アルゴンイ
オンの照射によって発熱しても熱を外部へ逃すことがで
き、更にターゲット台座表面も同様の物質で被覆してい
るので、水路内の水へ熱を効果的に伝達することが可能
となり、ターゲットの温度調整が容易になる。
【００２１】次に、Ｓｉターゲット１３を４００℃、Ｍ
ｏターゲット２１を３００℃として実際に成膜を行った
場合の、膜中に含まれるアルゴン濃度を調べた。測定は
二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）を用いた。その結
果、第１の実施例及び第２の実施例とも、膜中における
アルゴンの原子数比は、Ｓｉ膜が約０.４％ 、Ｍｏ膜が
約０.３％ であった。一方、ターゲットの温度を予め上
昇させないで従来通り成膜した場合には、Ｓｉ膜で２.
５％ 、Ｍｏ膜では２.１％ のアルゴンを含んでいた。
したがって、本発明により膜中のアルゴン濃度を１／６
以下に抑えられたことが分かる。
ｏターゲット２１を３００℃として実際に成膜を行った
場合の、膜中に含まれるアルゴン濃度を調べた。測定は
二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）を用いた。その結
果、第１の実施例及び第２の実施例とも、膜中における
アルゴンの原子数比は、Ｓｉ膜が約０.４％ 、Ｍｏ膜が
約０.３％ であった。一方、ターゲットの温度を予め上
昇させないで従来通り成膜した場合には、Ｓｉ膜で２.
５％ 、Ｍｏ膜では２.１％ のアルゴンを含んでいた。
したがって、本発明により膜中のアルゴン濃度を１／６
以下に抑えられたことが分かる。
【００２２】以下、本発明の第２の実施例について説明
する。
する。
【００２３】図５は、本発明の第２の実施例を示すイオ
ンビームスパッタ装置における、ターゲット１３付近の
構成を詳細に示した図である。第１の実施例と異なる点
は、ターゲット１３の裏面のＳｉＯ2皮膜３１と、ター
ゲット台座１４表面のＳｉＯ2皮膜３２との間に、リン
グ状のランプヒータ３６を有しており、これによりター
ゲット１３を加熱することができる点である。
ンビームスパッタ装置における、ターゲット１３付近の
構成を詳細に示した図である。第１の実施例と異なる点
は、ターゲット１３の裏面のＳｉＯ2皮膜３１と、ター
ゲット台座１４表面のＳｉＯ2皮膜３２との間に、リン
グ状のランプヒータ３６を有しており、これによりター
ゲット１３を加熱することができる点である。
【００２４】成膜の手順は、まずランプヒータ３６によ
りターゲット１３を４００℃にしておき、シャッタ１６
で基板１５の上を覆った状態で１分間ターゲット１３に
イオンビームを照射してターゲット１３をクリーニング
する。その後、シャッタ１６を開いてＳｉ膜を成膜す
る。ターゲット２１を使用してＭｏ膜を成膜する場合も
同様で、違いはターゲット２１を３００℃にすることだ
けである。
りターゲット１３を４００℃にしておき、シャッタ１６
で基板１５の上を覆った状態で１分間ターゲット１３に
イオンビームを照射してターゲット１３をクリーニング
する。その後、シャッタ１６を開いてＳｉ膜を成膜す
る。ターゲット２１を使用してＭｏ膜を成膜する場合も
同様で、違いはターゲット２１を３００℃にすることだ
けである。
【００２５】第１の実施例においてはイオンビームを照
射することでターゲットを加熱するため、その間ターゲ
ットを無駄に消費する。特に、イオンビームのパワーが
小さいと十分にターゲットの温度を上げることができな
いため、パワーが小さい条件では成膜することができな
い。その点、第２の実施例ではターゲットの加熱をヒー
タにより実施するため、上述のような問題はない。ま
た、ターゲット裏面はＳｉＯ2 皮膜で被覆されているの
で、ランプヒータの熱を十分にターゲットへ伝えること
ができる。したがって、ターゲットの無駄な消費が少な
く生産性が高いのと同時に、イオンビームのパワーも自
由に選ぶことができる。
射することでターゲットを加熱するため、その間ターゲ
ットを無駄に消費する。特に、イオンビームのパワーが
小さいと十分にターゲットの温度を上げることができな
いため、パワーが小さい条件では成膜することができな
い。その点、第２の実施例ではターゲットの加熱をヒー
タにより実施するため、上述のような問題はない。ま
た、ターゲット裏面はＳｉＯ2 皮膜で被覆されているの
で、ランプヒータの熱を十分にターゲットへ伝えること
ができる。したがって、ターゲットの無駄な消費が少な
く生産性が高いのと同時に、イオンビームのパワーも自
由に選ぶことができる。
【００２６】上述した第１，２の実施例は、いずれもイ
オン源からイオンビームを引き出して、ターゲットに衝
突させるイオンビーム型スパッタ装置であったが、イオ
ンを発生させる方法は、様々なものが考えられる。例え
ば、ターゲット表面にトンネル状の磁場を形成して高密
度プラズマを得るマグネトロンスパッタ装置や、高周波
電圧をターゲットに印加するＲＦスパッタ装置などがあ
り、上述した実施例のイオンビーム型スパッタ装置の代
わりとして利用しても構わない。この場合も、イオン源
以外は、上述した実施例の構成と同じである。
オン源からイオンビームを引き出して、ターゲットに衝
突させるイオンビーム型スパッタ装置であったが、イオ
ンを発生させる方法は、様々なものが考えられる。例え
ば、ターゲット表面にトンネル状の磁場を形成して高密
度プラズマを得るマグネトロンスパッタ装置や、高周波
電圧をターゲットに印加するＲＦスパッタ装置などがあ
り、上述した実施例のイオンビーム型スパッタ装置の代
わりとして利用しても構わない。この場合も、イオン源
以外は、上述した実施例の構成と同じである。
【００２７】イオンビームスパッタ装置の長所として
は、イオン生成のためのプラズマ発生部と基板とが完全
に分離しており薄膜へのプラズマの影響が少ない点、低
ガス圧で成膜ができる点などが挙げられる。特に、低ガ
ス圧で成膜ができる点に関しては、イオンビームスパッ
タ装置は０.０１Ｐａ 程度のガス圧でも成膜が可能で、
このような圧力領域ではスパッタ粒子はターゲットから
基板まで飛行する間にガス分子と衝突する確率が低くな
る。そのためスパッタ粒子は、ガス分子により散乱され
ることなく基板にほぼ直線的に達することができる。更
に、ターゲットと基板との距離を離すことでスパッタ粒
子の進行方向をある程度一定にした状態で基板上に堆積
させることができる。
は、イオン生成のためのプラズマ発生部と基板とが完全
に分離しており薄膜へのプラズマの影響が少ない点、低
ガス圧で成膜ができる点などが挙げられる。特に、低ガ
ス圧で成膜ができる点に関しては、イオンビームスパッ
タ装置は０.０１Ｐａ 程度のガス圧でも成膜が可能で、
このような圧力領域ではスパッタ粒子はターゲットから
基板まで飛行する間にガス分子と衝突する確率が低くな
る。そのためスパッタ粒子は、ガス分子により散乱され
ることなく基板にほぼ直線的に達することができる。更
に、ターゲットと基板との距離を離すことでスパッタ粒
子の進行方向をある程度一定にした状態で基板上に堆積
させることができる。
【００２８】一方、マグネトロンスパッタ装置の長所と
しては、成膜速度が早いことであり、電子デバイスの製
造など量産で使用されるスパッタ装置は多くがマグネト
ロンスパッタ装置となっている。
しては、成膜速度が早いことであり、電子デバイスの製
造など量産で使用されるスパッタ装置は多くがマグネト
ロンスパッタ装置となっている。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、ターゲット内に残留す
る不活性ガスの量が十分少なくなる温度までターゲット
の温度を上昇させてから、基板への成膜を開始するの
で、膜中に混入する不活性ガスの量を十分減らすことが
でき、高品質の膜を得ることができる。
る不活性ガスの量が十分少なくなる温度までターゲット
の温度を上昇させてから、基板への成膜を開始するの
で、膜中に混入する不活性ガスの量を十分減らすことが
でき、高品質の膜を得ることができる。
【図１】本発明の第１の実施例を示すイオンビームスパ
ッタ装置の全体構成図である。
ッタ装置の全体構成図である。
【図２】本発明の第１の実施例を示すイオンビームスパ
ッタ装置における、ターゲット１３付近の詳細を示す構
成図である。
ッタ装置における、ターゲット１３付近の詳細を示す構
成図である。
【図３】ターゲットの温度と、ターゲットから放出され
るアルゴンガスの放出量との関係を示す図である。
るアルゴンガスの放出量との関係を示す図である。
【図４】ターゲットの温度と、基板上の膜中に混入する
アルゴンガスの量との関係を示す図である。
アルゴンガスの量との関係を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例を示すイオンビームスパ
ッタ装置における、ターゲット１３付近の詳細を示す構
成図である。
ッタ装置における、ターゲット１３付近の詳細を示す構
成図である。
１１…真空容器、１２…イオン源、１３…Ｓｉターゲッ
ト、１４…ターゲット台座、１５…基板、１６…シャッ
タ、１７…基板台座、１８…シールド、１９…クライオ
ポンプ、２０…主排気弁、２１…Ｍｏターゲット、２２
…回転軸、２３…アルゴンガス供給機構、２４…引出電
極、２５…コイル、２６…高周波電源、３１，３２…Ｓ
ｉＯ2 皮膜、３３…水路、３４…貫通穴、３５…温度モ
ニタ、３６…ランプヒータ、３７…赤外透過窓。
ト、１４…ターゲット台座、１５…基板、１６…シャッ
タ、１７…基板台座、１８…シールド、１９…クライオ
ポンプ、２０…主排気弁、２１…Ｍｏターゲット、２２
…回転軸、２３…アルゴンガス供給機構、２４…引出電
極、２５…コイル、２６…高周波電源、３１，３２…Ｓ
ｉＯ2 皮膜、３３…水路、３４…貫通穴、３５…温度モ
ニタ、３６…ランプヒータ、３７…赤外透過窓。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 中島 勝範
茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式
会社日立ハイテクノロジーズ設計・製造統
括本部国分事業所内
Ｆターム(参考） 4K029 BA11 BA35 CA05 DC03 DC37
4M104 BB01 BB16 DD36 DD39 DD40
HH20
5F103 AA08 BB32 BB34 BB41 DD16
HH03 RR10
Claims (10)
- 【請求項１】真空容器と、 成膜用元素を含む材料で構成され、かつ、裏面が輻射率
０.５ 以上の物質で被覆されて、前記真空容器内に配置
されたターゲットと、 不活性ガスをイオン化して、前記ターゲット表面に照射
させるための不活性ガスイオンを生成する不活性ガスイ
オン化手段と、 前記被覆された物質を介して前記ターゲットを輻射加熱
する加熱手段とを備えていることを特徴とするスパッタ
装置。 - 【請求項２】請求項１において、 前記被覆された物質を介して前記ターゲットを輻射冷却
する冷却手段を、更に備えていることを特徴とするスパ
ッタ装置。 - 【請求項３】請求項１において、 前記不活性ガスは、アルゴン，クリプトンまたはキセノ
ンのいずれかであることを特徴とするスパッタ装置。 - 【請求項４】真空容器と、 成膜用元素を含む材料で構成され、前記真空容器内に配
置されたターゲットと、 不活性ガスをイオン化して、前記ターゲット表面に照射
させるための不活性ガスイオンを生成する不活性ガスイ
オン化手段と、 前記不活性ガスイオンが前記ターゲット表面に照射し、
スパッタされた粒子が基板に成膜したときに膜へ混入す
る前記不活性ガスの濃度が、前記ターゲットを室温に保
った場合と比べて２分の１以下の濃度となる温度まで前
記ターゲットの温度を上昇させる加熱手段とを備えてい
ることを特徴とするスパッタ装置。 - 【請求項５】請求項４において、 前記加熱手段は、前記ターゲットの裏面側の空間に設け
られ、前記ターゲットを輻射加熱するヒータであること
を特徴とするスパッタ装置。 - 【請求項６】不活性ガスをイオン化して、ターゲット表
面に不活性ガスイオンを照射し、 前記ターゲットからスパッタされる粒子を基板に成膜さ
せるスパッタ方法であって、 前記基板に成膜される膜へ混入する前記不活性ガスの濃
度が、前記ターゲットを室温に保った場合と比べて２分
の１以下の濃度となる温度まで、前記ターゲットの温度
を予め上昇させた後、前記基板への成膜を開始すること
を特徴とするスパッタ方法。 - 【請求項７】請求項６において、 前記基板と前記ターゲットとの間をシャッタで遮断した
状態で、前記不活性ガスをイオン化して、前記ターゲッ
ト表面に不活性ガスイオンを照射することにより、前記
ターゲットの温度を予め上昇させた後、前記シャッタに
よる遮断状態を解除し、前記基板への成膜を開始するこ
とを特徴とするスパッタ方法。 - 【請求項８】不活性ガスをイオン化して、ターゲット表
面に不活性ガスイオンを照射し、 前記ターゲットからスパッタされる粒子を基板に成膜さ
せるスパッタ方法であって、 前記ターゲットの裏面に被覆された、輻射率が０.５ 以
上の物質を介して、前記ターゲットを加熱し、 前記ターゲットが所定の温度に達した後、不活性ガスを
イオン化して、前記ターゲット表面に不活性ガスイオン
を照射し、 前記ターゲットからスパッタされる粒子を基板に成膜さ
せることを特徴とするスパッタ方法。 - 【請求項９】不活性ガスをイオン化して、ターゲット表
面に不活性ガスイオンを照射し、 前記ターゲットからスパッタされる粒子を基板に成膜さ
せるスパッタ方法であって、 前記ターゲットの裏面を輻射率０.５ 以上の物質で被覆
し、 該被覆された物質を介して前記ターゲットを輻射加熱又
は輻射放熱させ、前記ターゲットを所定の温度に保つこ
とを特徴とするスパッタ方法。 - 【請求項１０】請求項８または９において、 前記基板に成膜される膜へ混入する前記不活性ガスの濃
度が、前記ターゲットを室温に保った場合と比べて２分
の１以下の濃度となる前記ターゲットの温度を、前記所
定の温度としたことを特徴とするスパッタ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001335957A JP2003138374A (ja) | 2001-11-01 | 2001-11-01 | スパッタ装置及びスパッタ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001335957A JP2003138374A (ja) | 2001-11-01 | 2001-11-01 | スパッタ装置及びスパッタ方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003138374A true JP2003138374A (ja) | 2003-05-14 |
Family
ID=19150872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001335957A Pending JP2003138374A (ja) | 2001-11-01 | 2001-11-01 | スパッタ装置及びスパッタ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003138374A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1516938A1 (en) † | 2002-06-19 | 2005-03-23 | Nippon Steel Corporation | Steel for crude oil tank and method for manufacture thereof, crude oil tank and method for protecting corrosion thereof |
| JP2006140477A (ja) * | 2004-11-08 | 2006-06-01 | Samsung Electronics Co Ltd | シリコン薄膜の製造方法 |
| JP2009176644A (ja) * | 2008-01-28 | 2009-08-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | リチウム電池 |
| EP2276054A1 (en) * | 2009-07-13 | 2011-01-19 | Applied Materials, Inc. | Sputtering system, rotatable cylindrical target assembly, backing tube, target element and cooling shield |
| JP2011119720A (ja) * | 2009-11-06 | 2011-06-16 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体素子、及び半導体装置の作製方法、並びに成膜装置 |
| CN110117776A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-08-13 | 浙江工业大学 | 一种实时间接测量溅射靶材温度装置 |
-
2001
- 2001-11-01 JP JP2001335957A patent/JP2003138374A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1516938A1 (en) † | 2002-06-19 | 2005-03-23 | Nippon Steel Corporation | Steel for crude oil tank and method for manufacture thereof, crude oil tank and method for protecting corrosion thereof |
| EP1516938B2 (en) † | 2002-06-19 | 2013-12-11 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Crude oil tank and method for producing a steel for a crude oil tank |
| JP2006140477A (ja) * | 2004-11-08 | 2006-06-01 | Samsung Electronics Co Ltd | シリコン薄膜の製造方法 |
| JP2009176644A (ja) * | 2008-01-28 | 2009-08-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | リチウム電池 |
| EP2276054A1 (en) * | 2009-07-13 | 2011-01-19 | Applied Materials, Inc. | Sputtering system, rotatable cylindrical target assembly, backing tube, target element and cooling shield |
| WO2011006799A1 (en) * | 2009-07-13 | 2011-01-20 | Applied Materials, Inc. | Sputtering system, rotatable cylindrical target assembly, backing tube, target element and cooling shield |
| JP2011119720A (ja) * | 2009-11-06 | 2011-06-16 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体素子、及び半導体装置の作製方法、並びに成膜装置 |
| CN110117776A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-08-13 | 浙江工业大学 | 一种实时间接测量溅射靶材温度装置 |
| CN110117776B (zh) * | 2019-05-31 | 2024-05-14 | 浙江工业大学 | 一种实时间接测量溅射靶材温度装置 |
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