JP2004285445A - Sputtering method and apparatus - Google Patents
Sputtering method and apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004285445A JP2004285445A JP2003081025A JP2003081025A JP2004285445A JP 2004285445 A JP2004285445 A JP 2004285445A JP 2003081025 A JP2003081025 A JP 2003081025A JP 2003081025 A JP2003081025 A JP 2003081025A JP 2004285445 A JP2004285445 A JP 2004285445A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sputtering
- substrate
- targets
- pair
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に膜を形成するスパッタ方法及びスパッタ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
基板上に膜を形成する従来のスパッタ方法及びスパッタ装置の一例として、マグネトロンスパッタ方法及び装置を挙げることができる。
【0003】
このマグネトロンスパッタ方法及び装置では、真空容器内に配置される一つのターゲットに磁界を発生させるとともに、該ターゲットをスパッタリングし、該スパッタリングされたターゲットから飛散するスパッタ粒子を基板の被成膜面に付着させて該基板上に膜を形成する。
【0004】
このようなマグネトロンスパッタ方法及び装置において、基板に対して特定の角度でスパッタ粒子が入射するように一つのターゲットを断面V字形状に傾斜させて配置し、基板上に膜を形成することがある(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
いずれにしても、マグネトロンスパッタ方法及び装置では、プラズマの影響、さらに言えば、ターゲット表面から叩き出された二次電子や負イオン等の荷電粒子の衝撃によって、基板が損傷したり、膜質が低下し易い。
【0006】
そこで、一対のターゲットを用いて基板上に膜を形成する対向ターゲット式スパッタ方法及び装置が採用されることがある。この一対のターゲットを用いて基板上に膜を形成するスパッタ方法及び装置では、それぞれがスパッタ面を有する一対のターゲットであって真空容器内に前記両スパッタ面が互いに対向するように所定の間隔をおいて平行に配置される一対のターゲットの前記それぞれのスパッタ面に対して垂直な方向に磁界を発生させるとともに、該一対のターゲットをスパッタリングし、該スパッタリングされた一対のターゲットから飛散するスパッタ粒子を、被成膜面が前記一対のターゲットにより前記両スパッタ面間に形成される空間に面するように臨設される基板の該被成膜面に付着させて該基板上に膜を形成する。
【0007】
さらに説明すると、このスパッタ方法及び装置では、例えば、図2に示すように、真空容器50内にアルゴン(Ar)などの不活性ガスからなる放電用ガスを導入し、接地電位にある基板ホルダーを陽極とし、真空容器50内に所定の間隔をおいて平行に対向配置される一対のターゲット51,51aを陰極として電源56からスパッタ電力を供給するとともに磁界発生手段53,53aにより該ターゲット51,51a間に形成される空間54に磁界を発生させると、スパッタリングが行われ、このとき一対のターゲット51,51aから放出されるスパッタ粒子は飛散して被成膜面55aが空間54に面するように臨設する基板55の該被成膜面55aに付着し、該基板55上に膜が形成される。これにより、プラズマの影響、さらに言えば、ターゲット表面から叩き出された二次電子や負イオン等の荷電粒子の衝撃を殆ど受けない状態、いわゆるプラズマフリーな状態で成膜できる。
【0008】
【特許文献1】
特開2002−129319号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような一対のターゲットを用いたスパッタ方法及び装置では、ターゲット表面から叩き出された二次電子や負イオン等の荷電粒子の衝撃を殆ど受けない状態、いわゆるプラズマフリーな状態で成膜できるものの、スパッタ粒子が基板以外の領域に発散し易く、前記のような従来のマグネトロンスパッタ方法及び装置に比べると、成膜レイト(すなわち成膜速度)が小さく、ひいては成膜のためのコストが高くつく。また、基板以外の真空容器内面にもスパッタリングされることがあり、ターゲット材の利用効率が低下し易い。このため、真空容器内面へのスパッタリング防止用の防着手段(例えば、図2の防着板54,54aのようなもの)等が設けられることがあるが、この場合、防着手段の交換頻度が多くなり、ひいてはメンテナンスコストが大きくなる。
【0010】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、一対のターゲットを用いて基板上に膜を形成するスパッタ方法及びスパッタ装置であって、スパッタ粒子の基板以外の領域への発散を抑制でき、これにより基板への成膜速度を向上させることができ、それだけ成膜のためのコストを低く抑えることができるとともに、ターゲット材の利用効率を向上させることができ、例えば、真空容器内面へのスパッタリング防止用の防着手段等が設けられる場合には、該防着手段の交換頻度を少なくすることができ、それだけメンテナンスコストを低く抑えることができるスパッタ方法及びスパッタ装置を提供することを課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明者は前記課題を解決するため鋭意研究を重ねたところ、次のことを見出した。
【0012】
すなわち、それぞれがスパッタ面を有する一対のターゲットであって真空容器内に前記両スパッタ面が互いに対向するように所定の間隔をおいて配置される一対のターゲットの前記それぞれのスパッタ面に対して垂直な方向に磁界を発生させるとともに、該一対のターゲットをスパッタリングし、該スパッタリングされた一対のターゲットから飛散するスパッタ粒子を、被成膜面が前記一対のターゲットにより前記両スパッタ面間に形成される空間に面するように臨設される基板の該被成膜面に付着させて該基板上に膜を形成するスパッタ方法及びスパッタ装置においては、前記一対のターゲットを、前記両スパッタ面がいずれも前記基板の被成膜面に向くように傾斜させることによって、具体的には、前記両スパッタ面のなす角度(さらに言えば、前記両スパッタ面に沿う方向に延びる面のなす角度)を0°より大きく、且つ、45°以下にすることによって、スパッタ粒子の基板側への飛行の指向性が高まり、換言すれば基板以外の領域への発散が抑制され、これにより基板上への成膜速度(成膜レイト)を上げることが可能になる。
【0013】
また、スパッタ粒子の基板側への飛行の指向性が高まることにより、換言すれば基板以外の領域への発散が抑制されることにより、真空容器内面へのスパッタリングが少なくなり、それだけターゲット材の利用効率が上がる。従って、真空容器内面へのスパッタリング防止用防着手段が設けられる場合には、防着手段の交換頻度を少なくすることが可能になる。また、成膜にあたり基板を該基板面に沿う方向に旋回させると、さらに成膜速度が向上するとともに略均一な膜を形成することが可能となる。
【0014】
本発明はかかる知見に基づくものであり、前記課題を解決するため、それぞれがスパッタ面を有する一対のターゲットであって真空容器内に前記両スパッタ面が互いに対向するように所定の間隔をおいて配置される一対のターゲットの前記それぞれのスパッタ面に対して垂直な方向に磁界を発生させるとともに、該一対のターゲットをスパッタリングし、該スパッタリングされた一対のターゲットから飛散するスパッタ粒子を、被成膜面が前記一対のターゲットにより前記両スパッタ面間に形成される空間に面するように臨設される基板の該被成膜面に付着させて該基板上に膜を形成するスパッタ方法において、
前記一対のターゲットを、前記両スパッタ面がいずれも前記基板の被成膜面に向くように傾斜させて配置し、
前記両スパッタ面のなす角度(さらに言えば、前記両スパッタ面に沿う方向に延びる面のなす角度)を0°より大きく、且つ、45°以下にすることを特徴とするスパッタ方法、及び
それぞれがスパッタ面を有する一対のターゲットであって真空容器内に前記両スパッタ面が互いに対向するように所定の間隔をおいて配置される一対のターゲットと、前記一対のターゲットの前記それぞれのスパッタ面に対して垂直な方向に磁界を発生させる磁界発生手段と、前記一対のターゲットを支持するターゲットホルダーと、基板を支持するとともに前記基板の被成膜面が前記一対のターゲットにより前記両スパッタ面間に形成される空間に面するように臨設させる基板ホルダーとを備え、前記ターゲットホルダーに支持される前記一対のターゲットの前記それぞれのスパッタ面に対して垂直な方向に前記磁界発生手段にて磁界を発生させるとともに、該一対のターゲットをスパッタリングし、該スパッタリングされた一対のターゲットから飛散するスパッタ粒子を、前記基板ホルダーに支持されるとともに被成膜面が前記空間に面するように臨設される基板の該被成膜面に付着させて該基板上に膜を形成するスパッタ装置において、
前記一対のターゲットは、前記両スパッタ面がいずれも前記基板の被成膜面に向くように傾斜して配置され、
前記両スパッタ面のなす角度(さらに言えば、前記両スパッタ面に沿う方向に延びる面のなす角度)が0°より大きく、且つ、45°以下であることを特徴とするスパッタ装置を提供する。
【0015】
本発明にいう“基板面に向くように”とは、前記一対のターゲットのうち一方のスパッタ面と前記基板の被成膜面とのなす角度(さらに言えば、一方のスパッタ面に沿う方向に延びる面と前記基板の被成膜面に沿う方向に延びる面とのなす角度)と、他方のスパッタ面と前記基板の被成膜面とのなす角度(さらに言えば、他方のスパッタ面に沿う方向に延びる面と前記基板の被成膜面に沿う方向に延びる面とのなす角度)とが、いずれも小さくなるようすることをいう。
【0016】
本発明に係るスパッタ方法及びスパッタ装置では、前記一対のターゲットは、前記両スパッタ面がいずれも前記基板の被成膜面に向くように傾斜するので、具体的には、前記両スパッタ面のなす角度を0°より大きく、且つ、45°以下にするので、スパッタ粒子の基板側への飛行の指向性を高めることができ、換言すればスパッタ粒子の基板以外の領域への発散を抑制でき、これにより基板上への成膜速度を向上させることができ、それだけ成膜のためのコストを低く抑えることができる。また、スパッタ粒子の基板側への飛行の指向性を高めることができることにより、換言すれば基板以外の領域への発散を抑制できることにより、真空容器内面へのスパッタリングを抑えることができ、それだけターゲット材の利用効率を向上させることができる。例えば、真空容器内面へのスパッタリング防止用防着手段が設けられる場合には、真空容器内面へのスパッタリングを抑えることができるので、前記防着手段の交換頻度を少なくすることができ、それだけメンテナンスコストを低く抑えることができる。また、成膜にあたり基板を該基板の被成膜面に沿う方向に旋回させることによって、さらに成膜速度を向上させることができるとともに略均一な膜を得ることができる。この場合、本発明に係るスパッタ装置は、基板を該基板の被成膜面に沿う方向に旋回させることができるように、前記基板ホルダーを回転可能なものにするとともに該基板ホルダーを回転させるための回転駆動装置をさらに備えているような構成としてもよい。
【0017】
このように本発明に係るスパッタ方法及びスパッタ装置によると、スパッタ粒子の基板以外の領域への発散を抑制でき、これにより基板への成膜速度を向上させることができ、それだけ成膜のためのコストを低く抑えることができるとともに、ターゲット材の利用効率を向上させることができ、例えば、真空容器内面へのスパッタリング防止用の防着手段等が設けられる場合には、該防着手段の交換頻度を少なくすることができ、それだけメンテナンスコストを低く抑えることができる。
【0018】
さらに、本発明に係るスパッタ方法及びスパッタ装置では、スパッタ粒子の飛行の指向性が高まることで、膜形成にあたって飛散粒子の方向性が揃い易くなる。これにより、粒子の規則性があり、且つ、結晶化の進んだ膜、例えばガスバリア性に優れる膜を得ることができる。
【0019】
前記一対のターゲットの両スパッタ面のなす角度は、0°より大きければ、スパッタ粒子の基板側への飛行の指向性を高めることができるが、45°より大きくなると、磁界によるプラズマの制御をうまく行えなくなり、ひいてはターゲット表面から叩き出された二次電子や負イオン等の荷電粒子の衝撃を受け易くなり、基板が損傷したり、膜質が低下し易くなる。前記両スパッタ面のなす角度としては、より好ましくは10°〜30°程度を例示できる。
【0020】
本発明に係るスパッタ方法及びスパッタ装置では、前記一対のターゲットを、前記両スパッタ面がいずれも前記基板の被成膜面に向くように傾斜させて配置するが、このとき、前記両スパッタ面の前記基板被成膜面に対する角度がいずれも略同角度になるように傾斜させて配置することが望ましい。
【0021】
本発明に係るスパッタ方法及びスパッタ装置により形成することができる膜としては、特に限定されないが、例えば、金属膜、合金膜、半導体膜、金属酸化物膜、金属窒化物膜等を挙げることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1は本発明に係るスパッタ方法を実施するスパッタ装置の一例Aを示す概略構成図である。
【0023】
図1に示すスパッタ装置Aは、一対のターゲット1,1a、真空容器2、ターゲットホルダー3,3a、スパッタ電力供給用電源6、磁界発生手段10,10a、基板ホルダー14、排気装置15、ガス供給装置16及び防着板17,17aを備えており、真空容器2内にターゲット1,1a、基板ホルダー14、防着板17,17a等が設けられている。
【0024】
一対のターゲット1,1aは、ここではいずれもインジウム錫合金(IT)からなるものであり、それぞれスパッタ面1’,1a’を有している。このターゲット1,1aは、真空容器2内に両スパッタ面1’,1a’が互いに対向するように所定の間隔(ここでは、スパッタ面1’,1a’中心部P,Pa間、図中d=160mmの間隔)をおいて配置されている。ターゲットホルダー3,3aは、それぞれターゲット1,1aを支持するもので、絶縁板(図示省略)を介して真空容器2に取付けられている。
【0025】
また、一対のターゲット1,1aは、ターゲットホルダー3,3aにて、両スパッタ面1’,1a’がいずれも基板13の被成膜面13’に向くように傾斜して配置されている。具体的には、両スパッタ面1’,1a’のなす角度α、さらに言えば、両スパッタ面1’,1a’に沿う方向に延びる面のなす角度αが0°より大きく、且つ、45°以下(本例では20°)である。このとき、本例では、スパッタ面1’,1a’の基板被成膜面13’に対する角度がいずれも略同角度β(本例では80°)になるように傾斜して配置されている。
【0026】
スパッタ電力供給用電源6は、DCの定電力を印加可能であり、接地電位にある基板ホルダー14を陽極とし、ターゲット1,1aを陰極としてスパッタ電力を供給するものである。
【0027】
磁界発生手段10,10aは、ここではいずれも永久磁石であり、それぞれターゲット1,1aの外面に配置されている。さらに言えば、磁界発生手段10は、スパッタ面1’に対して垂直な方向に磁界を発生させるためにターゲット1の外面に対してN極が対向するように配置されており、磁界発生手段10aは、スパッタ面1a’に対して垂直な方向に磁界を発生させるためにターゲット1aの外面に対してS極が対向するように配置されている。かくして、ターゲット1,1aのスパッタ面1’ ,1a’間に磁界が形成される。
【0028】
基板ホルダー14は、基板13を支持するとともに基板13の被成膜面13’がターゲット1,1aにより両スパッタ面1’,1a’間に形成される空間5に面するように臨設させるものである。これにより、基板13は基板ホルダー14に支持されるとともに前記空間5に被成膜面13’が面するように臨設され、且つ、基板ホルダー14を介して真空容器2内に設けられる。なお、ターゲット1,1aの両スパッタ面1’,1a’中心部P,Paを結ぶ直線Lと基板被成膜面13’との最短距離は、ここでは、図中e=175mmとしている。
【0029】
真空容器2には排気装置15を接続してあるとともに、放電用ガスのガス供給装置16が接続されている。ガス供給装置16はターゲット1,1a近傍にそれぞれ配置される不活性ガス(ここではアルゴン(Ar)ガス)を供給するための不活性ガス導入パイプ16’,16a’を含んでいる。
【0030】
一対のターゲット1,1aのそれぞれの図中下方には、真空容器2内面へのスパッタリング防止用の防着手段(本例では防着板17,17a)が設けられている。
【0031】
以上説明したスパッタ装置Aでは、基板13の被成膜面13’への薄膜形成にあたり、まず、排気装置15により真空容器2内を所定の圧力(ここでは0.68Pa)にし、その後、ガス供給装置16により不活性ガス導入パイプ16’,16a’からアルゴンガス(Ar)を導入する。そして、スパッタ電力供給用電源6にて基板ホルダー14とターゲット1,1aとの間にスパッタ電力を供給するとともに磁界発生手段10,10aにより該ターゲット1,1aのスパッタ面1’,1a’間に形成される空間5に磁界を発生させると、空間5内には、ターゲット1,1aがスパッタされてスパッタ粒子、二次電子及びアルゴンガスイオン等が飛散したプラズマが生成され、空間5内にプラズマが閉じ込められる。かくしてターゲット1,1aから飛散するスパッタ粒子を、被成膜面13’がターゲット1,1aにより両スパッタ面1’,1a’間に形成される空間5に面するように臨設される基板13の該被成膜面13’に付着させて該基板13上に薄膜を形成することができる。
【0032】
このとき、ターゲット1,1aは、両スパッタ面1’,1a’がいずれも基板13の被成膜面13’に向くように傾斜するので、具体的には、両スパッタ面1’,1a’のなす角度αが0°より大きく、且つ、45°以下にするので、スパッタ粒子の基板13側への飛行の指向性を高めることができ、換言すればスパッタ粒子の基板13以外の領域への発散を抑制でき、これにより基板13上への成膜速度を向上させることができ、それだけ成膜のためのコストを低く抑えることができる。また、スパッタ粒子の基板13側への飛行の指向性を高めることができることにより、換言すれば基板13以外の領域への発散を抑制できることにより、真空容器2内面へのスパッタリングを抑えることができ、それだけターゲット材の利用効率を向上させることができる。ここでは、真空容器2内面へのスパッタリング防止用防着手段として防着板17,17aが設けられているが、真空容器2内面へのスパッタリングを抑えることができるので、防着板17,17aの交換頻度を少なくすることができ、それだけメンテナンスコストを低く抑えることができる。なお、図1のスパッタ装置Aは、基板13を被成膜面13’に沿う方向に旋回させることができるように、基板ホルダー14を回転可能なものにするとともに該基板ホルダーを回転させるための回転駆動装置をさらに備えているような構成としてもよい。こうすることで、基板13を被成膜面13’に沿う方向に旋回させることができるので、さらに成膜速度を向上させることができるとともに略均一な薄膜を得ることができる。
【0033】
このようにスパッタ装置Aによると、スパッタ粒子が基板13以外の領域への発散を抑制でき、これにより基板13への成膜速度を向上させることができ、それだけ成膜のためのコストを低く抑えることができるとともに、ターゲット材の利用効率を向上させることができ、本例のように、真空容器2内面へのスパッタリング防止用の防着手段17,17a等が設けられる場合には、該防着手段17,17aの交換頻度を低下させることができ、それだけメンテナンスコストを低く抑えることができる。
【0034】
さらに、スパッタ装置Aでは、スパッタ粒子の飛行の指向性が高まることで、薄膜形成にあたって飛散粒子の方向性が揃い易くなる。これにより、粒子の規則性があり、且つ、結晶化の進んだ薄膜、例えばガスバリア性に優れる薄膜を得ることができる。
【0035】
本発明は前記の実施形態に限定されるものではなく、スパッタ装置を構成する他の部材の具体的な構成は上記実施形態に限定されるものではない。
【0036】
(実施例)
次に、図1に示すスパッタ装置Aにおいて、実施例1,2としてターゲット1,1aの両スパッタ面1’,1a’のなす角度αを20°にするとともにスパッタ面1’,1a’の基板被成膜面13’に対する角度をいずれも80°にした場合と、比較例1,2としてターゲット1,1aを両スパッタ面1’,1a’が平行になるように配置した場合、すなわち両スパッタ面1’,1a’のなす角度αを0°にするとともにスパッタ面1’,1a’の基板被成膜面13’に対する角度をいずれも90°にした場合との成膜レート(成膜速度)を調べたので、それについて以下に説明する。但し、本発明はそれらの各実施例に限定されるものではない。
【0037】
実施例1及び比較例1は、いずれも成膜時間を6分33秒、電源6から供給されるスパッタ電力を0.5kWとし、実施例2及び比較例2は、いずれも成膜時間を3分39秒、電源6から供給されるスパッタ電力を1.0kWとして行った。
【0038】
成膜条件及び測定結果を表1、表2に示す。
表2はDC反応性スパッターによる成膜条件及び測定結果である。
【表1】
【0039】
【表2】
【0040】
表1に示すように、成膜時間6分33秒、スパッタ電力0.5kWで行った場合において、実施例1では成膜レートが1307Å/分であったのに対し、比較例1では成膜レートが831Å/分であり、実施例1での成膜レートは比較例1での成膜レートの約1.57倍となった。
【0041】
また、成膜時間3分39秒、スパッタ電力1.0kWで行った場合において、実施例2では成膜レートが1702Å/分であったのに対し、比較例2では成膜レートが1412Å/分であり、実施例2での成膜レートは比較例2での成膜レートの約1.21倍となった。
表2に示すように、DC反応性スパッターの場合の実施例3では、成膜レートが883Å/minであったのに対し、比較例3では成膜レートが427になり実施例3での成膜レートは比較例3の約2.07倍となった。
【0042】
このように、ターゲット1,1aの両スパッタ面1’,1a’をいずれも基板13の被成膜面13’に向くように傾斜させることで、基板13への成膜速度が向上することが確認された。
【0043】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によると、一対のターゲットを用いて基板上に膜を形成するスパッタ方法及びスパッタ装置であって、スパッタ粒子の基板以外の領域への発散を抑制でき、これにより基板への成膜速度を向上させることができ、それだけ成膜のためのコストを低く抑えることができるとともに、ターゲット材の利用効率を向上させることができ、例えば、真空容器内面へのスパッタリング防止用の防着手段等が設けられる場合には、該防着手段の交換頻度を少なくすることができ、それだけメンテナンスコストを低く抑えることができるスパッタ方法及びスパッタ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るスパッタ方法を実施するスパッタ装置の一例を示す概略構成図である。
【図2】従来の一対のターゲットを用いたスパッタ装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1,1a…ターゲット 1’,1a’…スパッタ面 2…真空容器 5…空間
13…基板 13’…被成膜面 α…両スパッタ面1’,1a’のなす角度[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a sputtering method and a sputtering apparatus for forming a film on a substrate.
[0002]
[Prior art]
As an example of a conventional sputtering method and sputtering apparatus for forming a film on a substrate, a magnetron sputtering method and apparatus can be given.
[0003]
In this magnetron sputtering method and apparatus, a magnetic field is generated in one target placed in a vacuum vessel, the target is sputtered, and sputter particles scattered from the sputtered target adhere to the film-forming surface of the substrate. Then, a film is formed on the substrate.
[0004]
In such a magnetron sputtering method and apparatus, one target may be arranged so as to be inclined in a V-shaped cross section so that sputtered particles enter the substrate at a specific angle, and a film may be formed on the substrate. (For example, see Patent Document 1).
[0005]
In any case, in the magnetron sputtering method and apparatus, the substrate is damaged or the film quality is deteriorated due to the influence of plasma, more specifically, the impact of charged particles such as secondary electrons and negative ions struck out of the target surface. Easy to do.
[0006]
Therefore, a facing target type sputtering method and apparatus for forming a film on a substrate using a pair of targets may be adopted. In the sputtering method and apparatus for forming a film on a substrate using the pair of targets, a pair of targets each having a sputtering surface, and a predetermined interval in a vacuum vessel so that the two sputtering surfaces face each other. A magnetic field is generated in a direction perpendicular to the respective sputtering surfaces of the pair of targets arranged in parallel, and the pair of targets is sputtered, and sputter particles scattered from the pair of sputtered targets are generated. A film is formed on the substrate by attaching the film-forming surface to the film-forming surface of a substrate provided so as to face a space formed between the two sputtering surfaces by the pair of targets.
[0007]
More specifically, in this sputtering method and apparatus, for example, as shown in FIG. 2, a discharge gas made of an inert gas such as argon (Ar) is introduced into a
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-129319
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a sputtering method and apparatus using a pair of targets, the film is formed in a state in which charged particles such as secondary electrons and negative ions struck from the target surface hardly receive an impact, that is, a so-called plasma-free state. Although it is possible, sputter particles are easily diverged to regions other than the substrate, and the film formation rate (that is, the film formation rate) is smaller than that of the above-described conventional magnetron sputtering method and apparatus. Expensive. Also, sputtering may be performed on the inner surface of the vacuum vessel other than the substrate, and the utilization efficiency of the target material is likely to be reduced. For this reason, a deposition-preventing means (for example, such as the deposition-preventing
[0010]
The present invention has been made in view of the above problems, a sputtering method and a sputtering apparatus for forming a film on a substrate using a pair of targets, it is possible to suppress the divergence of sputter particles to regions other than the substrate, As a result, the film formation rate on the substrate can be improved, the cost for film formation can be kept low, and the utilization efficiency of the target material can be improved. It is an object of the present invention to provide a sputtering method and a sputtering apparatus which can reduce the frequency of replacement of the deposition-preventing means when a deposition-preventing means or the like for prevention is provided, thereby keeping the maintenance cost low. .
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present invention have conducted intensive studies in order to solve the above-mentioned problems, and found the following.
[0012]
That is, a pair of targets each having a sputter surface, each of which is disposed in the vacuum chamber at a predetermined interval so that the two sputter surfaces face each other, is perpendicular to the respective sputter surfaces. In addition to generating a magnetic field in a desired direction, the pair of targets is sputtered, and sputter particles scattered from the pair of sputtered targets are formed between the two sputtering surfaces by the pair of targets. In a sputtering method and a sputtering apparatus in which a film is formed on a substrate by adhering to the film-forming surface of a substrate provided so as to face a space, the pair of targets have the two sputtering surfaces both. By tilting the substrate so as to face the film-forming surface, specifically, the angle between the two sputtering surfaces (and For example, by setting the angle formed by the surfaces extending in the direction along the two sputtering surfaces to be larger than 0 ° and 45 ° or less, the directivity of the flight of the sputtered particles toward the substrate is increased. The divergence to the region other than the above is suppressed, whereby the film formation rate (film formation rate) on the substrate can be increased.
[0013]
In addition, since the directivity of the flight of the sputtered particles toward the substrate side is enhanced, in other words, the divergence to the region other than the substrate is suppressed, the sputtering on the inner surface of the vacuum vessel is reduced, and the use of the target material is correspondingly reduced. Increase efficiency. Therefore, in the case where the deposition preventing means for preventing sputtering on the inner surface of the vacuum vessel is provided, the frequency of replacing the deposition preventing means can be reduced. In addition, when the substrate is turned in the direction along the substrate surface during the film formation, the film formation speed is further improved and a substantially uniform film can be formed.
[0014]
The present invention is based on such knowledge, and in order to solve the above-described problem, a pair of targets each having a sputter surface, and at a predetermined interval so that the two sputter surfaces face each other in a vacuum vessel. A magnetic field is generated in a direction perpendicular to the respective sputtering surfaces of the pair of targets arranged, and the pair of targets is sputtered, and sputter particles scattered from the pair of sputtered targets are deposited. In a sputtering method, a surface is attached to the film formation surface of a substrate provided to face a space formed between the two sputtering surfaces by the pair of targets to form a film on the substrate,
The pair of targets are disposed so as to be inclined such that both of the sputtering surfaces face the film formation surface of the substrate,
A sputtering method characterized in that an angle formed by the two sputtering surfaces (more specifically, an angle formed by a surface extending in a direction along the both sputtering surfaces) is larger than 0 ° and 45 ° or less; A pair of targets having a sputtering surface, and a pair of targets arranged at a predetermined interval in a vacuum vessel so that the two sputtering surfaces face each other, and A magnetic field generating means for generating a magnetic field in a vertical direction, a target holder for supporting the pair of targets, and a substrate for supporting the substrate, and a deposition surface of the substrate is formed between the two sputtering surfaces by the pair of targets. A substrate holder provided so as to face the space to be formed, wherein the pair of targets supported by the target holder A magnetic field is generated by the magnetic field generation means in a direction perpendicular to the respective sputtering surfaces, and the pair of targets is sputtered, and sputter particles scattered from the pair of sputtered targets are transferred to the substrate holder. In a sputtering apparatus which forms a film on the substrate by being attached to the film formation surface of a substrate which is supported and provided so that the film formation surface faces the space,
The pair of targets are disposed so as to be inclined such that both of the sputtering surfaces face the film formation surface of the substrate,
Provided is a sputtering apparatus, wherein an angle formed by the two sputtering surfaces (further, an angle formed by a surface extending in a direction along the both sputtering surfaces) is larger than 0 ° and 45 ° or less.
[0015]
“To face the substrate surface” in the present invention refers to an angle formed between one of the pair of targets and the surface on which the film is formed on the substrate (in other words, in the direction along one of the sputtering surfaces). The angle between the extending surface and the surface of the substrate extending in the direction along the film formation surface) and the angle between the other sputtering surface and the film formation surface of the substrate (in other words, along the other sputtering surface). (The angle formed between the surface extending in the direction and the surface extending in the direction along the film formation surface of the substrate).
[0016]
In the sputtering method and the sputtering apparatus according to the present invention, since the pair of targets are inclined so that both of the two sputtering surfaces are directed to the film-forming surface of the substrate, specifically, the two sputtering surfaces are formed. Since the angle is larger than 0 ° and 45 ° or less, the directivity of the flight of the sputtered particles toward the substrate can be increased, in other words, the divergence of the sputtered particles to a region other than the substrate can be suppressed, As a result, the film formation speed on the substrate can be improved, and the cost for film formation can be reduced accordingly. In addition, since the directivity of the sputtered particles flying toward the substrate can be increased, in other words, the divergence to the region other than the substrate can be suppressed, so that sputtering on the inner surface of the vacuum vessel can be suppressed, and the target material can be reduced accordingly. Efficiency can be improved. For example, in the case where a deposition preventing means for preventing sputtering on the inner surface of the vacuum vessel is provided, sputtering on the inner face of the vacuum vessel can be suppressed, so that the frequency of replacing the deposition preventing means can be reduced, and the maintenance cost is accordingly reduced. Can be kept low. In addition, by rotating the substrate in the direction along the film formation surface of the substrate during film formation, the film formation speed can be further improved and a substantially uniform film can be obtained. In this case, the sputtering apparatus according to the present invention makes the substrate holder rotatable and rotates the substrate holder so that the substrate can be turned in a direction along the film formation surface of the substrate. May be further provided.
[0017]
As described above, according to the sputtering method and the sputtering apparatus according to the present invention, it is possible to suppress spattering particles from diverging to a region other than the substrate, thereby increasing the film forming speed on the substrate, and thereby increasing the film forming speed. The cost can be kept low, and the utilization efficiency of the target material can be improved. For example, when a deposition prevention means for preventing sputtering on the inner surface of the vacuum vessel is provided, the frequency of replacement of the deposition prevention means is reduced. And maintenance costs can be reduced accordingly.
[0018]
Furthermore, in the sputtering method and the sputtering apparatus according to the present invention, the directivity of the flying of the sputtered particles is increased, so that the directionality of the scattered particles in forming the film is easily made uniform. Thereby, a film having regularity of particles and having advanced crystallization, for example, a film having excellent gas barrier properties can be obtained.
[0019]
If the angle between the two sputtering surfaces of the pair of targets is greater than 0 °, the directivity of the flight of the sputtered particles toward the substrate can be increased. This makes it impossible to perform the operation, and furthermore, it is liable to be impacted by charged particles such as secondary electrons and negative ions struck out of the target surface, and the substrate is easily damaged and the film quality is easily deteriorated. The angle between the two sputtering surfaces is more preferably about 10 ° to 30 °.
[0020]
In the sputtering method and the sputtering apparatus according to the present invention, the pair of targets are arranged so as to be inclined such that both of the sputtering surfaces face the deposition surface of the substrate. It is desirable to arrange them so that the angles with respect to the substrate deposition surface are substantially the same.
[0021]
The film that can be formed by the sputtering method and the sputtering apparatus according to the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a metal film, an alloy film, a semiconductor film, a metal oxide film, and a metal nitride film. .
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example A of a sputtering apparatus for performing a sputtering method according to the present invention.
[0023]
The sputtering apparatus A shown in FIG. 1 includes a pair of targets 1, 1a, a
[0024]
Each of the pair of targets 1 and 1a is made of an indium tin alloy (IT), and has a sputter surface 1 'and 1a', respectively. The targets 1 and 1a are placed in the
[0025]
In addition, the pair of targets 1 and 1a are arranged on the
[0026]
The power supply 6 for supplying sputtering power can apply a constant DC power, and supplies sputtering power using the
[0027]
Here, the magnetic field generating means 10 and 10a are both permanent magnets, and are respectively disposed on the outer surfaces of the targets 1 and 1a. More specifically, the magnetic field generating means 10 is arranged so that the N pole faces the outer surface of the target 1 in order to generate a magnetic field in a direction perpendicular to the sputtering surface 1 '. Are arranged such that the S pole faces the outer surface of the target 1a in order to generate a magnetic field in a direction perpendicular to the sputtering surface 1a '. Thus, a magnetic field is formed between the sputtering surfaces 1 ', 1a' of the targets 1, 1a.
[0028]
The
[0029]
An
[0030]
At the bottom of each of the pair of targets 1 and 1a in the figure, there is provided a deposition preventing means (in this example,
[0031]
In the sputtering apparatus A described above, when forming a thin film on the
[0032]
At this time, since the targets 1 and 1a are inclined so that both the sputtering surfaces 1 'and 1a' face the film-forming surface 13 'of the
[0033]
As described above, according to the sputtering apparatus A, it is possible to suppress sputter particles from diverging to a region other than the
[0034]
Further, in the sputtering apparatus A, the directionality of the flying particles is easily increased when the thin film is formed by increasing the directivity of the flight of the sputtering particles. Thereby, a thin film having regularity of particles and having advanced crystallization, for example, a thin film having excellent gas barrier properties can be obtained.
[0035]
The present invention is not limited to the above embodiment, and specific configurations of other members constituting the sputtering apparatus are not limited to the above embodiment.
[0036]
(Example)
Next, in the sputtering apparatus A shown in FIG. 1, as Examples 1 and 2, the angle α between the two sputtering surfaces 1 ′, 1 a ′ of the targets 1, 1 a was set to 20 ° and the substrates of the sputtering surfaces 1 ′, 1 a ′ were formed. The case where the angle with respect to the film-forming
[0037]
In Example 1 and Comparative Example 1, the film formation time was 6 minutes and 33 seconds, and the sputtering power supplied from the power supply 6 was 0.5 kW. In Example 2 and Comparative Example 2, the film formation time was 3 minutes. For 39 minutes, the sputtering power supplied from the power supply 6 was set to 1.0 kW.
[0038]
Tables 1 and 2 show the film forming conditions and measurement results.
Table 2 shows the film forming conditions by DC reactive sputtering and the measurement results.
[Table 1]
[0039]
[Table 2]
[0040]
As shown in Table 1, when the film formation time was 6 minutes and 33 seconds and the sputtering power was 0.5 kW, the film formation rate was 1307 ° / min in Example 1, whereas the film formation rate was in Comparative Example 1. The rate was 831 ° / min, and the film formation rate in Example 1 was about 1.57 times the film formation rate in Comparative Example 1.
[0041]
When the film formation time was 3 minutes and 39 seconds and the sputtering power was 1.0 kW, the film formation rate in Example 2 was 1702 ° / min, whereas the film formation rate in Comparative Example 2 was 1412 ° / min. The film formation rate in Example 2 was about 1.21 times the film formation rate in Comparative Example 2.
As shown in Table 2, the film formation rate in Example 3 in the case of DC reactive sputtering was 883 ° / min, whereas the film formation rate in Comparative Example 3 was 427, and the film formation rate in Example 3 was The film rate was about 2.07 times that of Comparative Example 3.
[0042]
As described above, by inclining both the sputtering surfaces 1 ′ and 1 a ′ of the targets 1 and 1 a so as to face the film-forming
[0043]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there are provided a sputtering method and a sputtering apparatus for forming a film on a substrate using a pair of targets, in which divergence of sputter particles to a region other than the substrate can be suppressed, and The film formation rate can be improved, and the cost for film formation can be reduced accordingly, and the utilization efficiency of the target material can be improved. For example, the prevention of sputtering on the inner surface of the vacuum vessel can be prevented. In the case where the attaching means is provided, it is possible to provide a sputtering method and a sputtering apparatus which can reduce the frequency of replacement of the attaching means and accordingly can reduce the maintenance cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a sputtering apparatus that performs a sputtering method according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a conventional sputtering apparatus using a pair of targets.
[Explanation of symbols]
1, 1a: Target 1 ', 1a': Sputtered surface 2: Vacuum container 5: Space 13: Substrate 13 ': Film forming surface α: Angle formed by both sputtering surfaces 1', 1a '
Claims (2)
前記一対のターゲットを、前記両スパッタ面がいずれも前記基板の被成膜面に向くように傾斜させて配置し、
前記両スパッタ面のなす角度を0°より大きく、且つ、45°以下にすることを特徴とするスパッタ方法。A direction perpendicular to the respective sputtering surfaces of a pair of targets each having a sputtering surface and arranged in a vacuum vessel at a predetermined interval such that the two sputtering surfaces face each other. A magnetic field is generated, and the pair of targets is sputtered, and sputtered particles scattered from the pair of sputtered targets are deposited in a space where a film formation surface is formed between the two sputtering surfaces by the pair of targets. In a sputtering method for forming a film on the substrate by adhering to the film formation surface of the substrate provided to face,
The pair of targets are arranged so as to be inclined such that both of the sputtering surfaces face the film formation surface of the substrate,
A sputtering method, wherein the angle between the two sputtering surfaces is greater than 0 ° and 45 ° or less.
前記一対のターゲットは、前記両スパッタ面がいずれも前記基板の被成膜面に向くように傾斜して配置され、
前記両スパッタ面のなす角度が0°より大きく、且つ、45°以下であることを特徴とするスパッタ装置。A pair of targets each having a sputtering surface, a pair of targets arranged in a vacuum vessel at a predetermined interval such that the two sputtering surfaces face each other, and the respective sputtering surfaces of the pair of targets. A magnetic field generating means for generating a magnetic field in a direction perpendicular to the target, a target holder for supporting the pair of targets, and a substrate for supporting the substrate; A substrate holder provided so as to face a space formed in the target holder, wherein a magnetic field is generated by the magnetic field generating means in a direction perpendicular to the respective sputtering surfaces of the pair of targets supported by the target holder. Generating, and sputtering the pair of targets to form the pair of sputtered targets. The sputtered particles scattered from the substrate are adhered to the deposition surface of the substrate supported by the substrate holder and provided with the deposition surface facing the space to form a film on the substrate. In the sputtering equipment,
The pair of targets are disposed so as to be inclined such that both of the sputtering surfaces face the film formation surface of the substrate,
An angle between the two sputtering surfaces is greater than 0 ° and 45 ° or less.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003081025A JP2004285445A (en) | 2003-03-24 | 2003-03-24 | Sputtering method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003081025A JP2004285445A (en) | 2003-03-24 | 2003-03-24 | Sputtering method and apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004285445A true JP2004285445A (en) | 2004-10-14 |
Family
ID=33294710
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003081025A Pending JP2004285445A (en) | 2003-03-24 | 2003-03-24 | Sputtering method and apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004285445A (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008090982A1 (en) * | 2007-01-26 | 2008-07-31 | Osaka Vacuum, Ltd. | Sputter method and sputter device |
JP2008184624A (en) * | 2007-01-26 | 2008-08-14 | Osaka Vacuum Ltd | Sputter method and sputter device |
JP2008184625A (en) * | 2007-01-26 | 2008-08-14 | Osaka Vacuum Ltd | Sputtering method and sputtering device |
WO2008126489A1 (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-23 | Tokyo Electron Limited | Sputtering system and method for using sputtering system |
US20100018855A1 (en) * | 2008-07-24 | 2010-01-28 | Seagate Technology Llc | Inline co-sputter apparatus |
WO2012086229A1 (en) * | 2010-12-24 | 2012-06-28 | 三菱重工業株式会社 | Sputtering device |
JP2015120980A (en) * | 2012-06-29 | 2015-07-02 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Method of forming oxide film |
-
2003
- 2003-03-24 JP JP2003081025A patent/JP2004285445A/en active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008090982A1 (en) * | 2007-01-26 | 2008-07-31 | Osaka Vacuum, Ltd. | Sputter method and sputter device |
JP2008184624A (en) * | 2007-01-26 | 2008-08-14 | Osaka Vacuum Ltd | Sputter method and sputter device |
JP2008184625A (en) * | 2007-01-26 | 2008-08-14 | Osaka Vacuum Ltd | Sputtering method and sputtering device |
DE112008000252T5 (en) | 2007-01-26 | 2009-12-17 | Osaka Vacuum, Ltd. | Sputtering method and sputtering device |
KR101147484B1 (en) * | 2007-01-26 | 2012-05-22 | 가부시끼가이샤 오오사까 신꾸우기끼 세이사꾸쇼 | Sputter method and sputter device |
WO2008126489A1 (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-23 | Tokyo Electron Limited | Sputtering system and method for using sputtering system |
US20100018855A1 (en) * | 2008-07-24 | 2010-01-28 | Seagate Technology Llc | Inline co-sputter apparatus |
WO2012086229A1 (en) * | 2010-12-24 | 2012-06-28 | 三菱重工業株式会社 | Sputtering device |
JP2015120980A (en) * | 2012-06-29 | 2015-07-02 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Method of forming oxide film |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6113752A (en) | Method and device for coating substrate | |
EP1184483B1 (en) | Thin-film formation system and thin-film formation process | |
JP2006083408A (en) | Vacuum film-forming apparatus | |
JPH01272765A (en) | Sputtering coating apparatus and method | |
JP5921048B2 (en) | Sputtering method | |
JPH10212573A (en) | Ionized pvd source to generate uniform low particle deposition | |
WO2010134346A1 (en) | Film-forming method and film-forming apparatus | |
KR101560384B1 (en) | Cathode unit and spattering device having same | |
JP2004285445A (en) | Sputtering method and apparatus | |
JP2001064770A (en) | Sputtering equipment | |
TW202018113A (en) | Tilted magnetron in a pvd sputtering deposition chamber | |
JP4233702B2 (en) | Carbon sputtering equipment | |
JP2005314773A (en) | Sputtering target, and sputtering method using the target | |
JP2005226091A (en) | Sputtering method and sputtering system | |
JPH079062B2 (en) | Spatter device | |
JP7092891B2 (en) | Sputtering equipment and sputtering method | |
JP2013147711A (en) | Vapor deposition apparatus | |
JP4019457B2 (en) | Arc type evaporation source | |
US9567666B2 (en) | Apparatus and method for making sputtered films with reduced stress asymmetry | |
JPH0681146A (en) | Magnetron sputtering device | |
JP2646260B2 (en) | Sputtering equipment | |
US20140110248A1 (en) | Chamber pasting method in a pvd chamber for reactive re-sputtering dielectric material | |
JP2006169610A (en) | Sputtering system | |
JP2001207258A (en) | Rotating magnet, and inline type sputtering system | |
JP2003147522A (en) | Magnetron sputtering device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060222 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20080718 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080903 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20080905 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A521 | Written amendment |
Effective date: 20081104 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20090213 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |