JP2005113272A - 薄膜製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 同じTiメタルターゲットでTi膜とTiN膜とを連続して安定に成膜できる技術を提供する。
【解決手段】 希ガスと窒素ガスとを含む反応ガスでTiメタルターゲットをスパッタして基板上にTiN膜を成膜する際、希ガスと窒素ガスとを含む前処理ガスで前記Tiメタルターゲットをスパッタしてその表面を予め窒化させておく。TiN膜を安定に成膜でき、また、大きなスパッタ電力を投入することができる。その窒化を行う場合、予め前記反応ガスで前記Tiメタルターゲットをスパッタし、Tiメタルターゲットの表面が金属TiからTiNに切り替わったスパッタ電力(点P2の位置)、又は、窒素ガス割合(点P12の位置)を求めておき、そのスパッタ電力以下の電力を投入し、又は、その窒素ガス割合以上の窒素ガス割合の前処理ガスを導入して、Tiメタルターゲットの前処理を行うとよい。
【選択図】 図1
Description
TiN膜を製造する技術には下記先行技術がある。
また、本発明の目的は、金属ターゲットを用いて金属膜と窒化金属膜を安定に成膜できる技術を提供する。
請求項2記載の発明は、請求項1記載のTiN膜製造方法であって、スパッタ電力を減少させながら前記反応ガスで前記Tiメタルターゲットをスパッタしたときに、前記Tiメタルターゲットの表面が金属TiからTiNに切り替わったスパッタ電力の大きさを予め求めておき、前記前処理で投入するスパッタ電力の大きさを、前記金属TiからTiNに切り替わったスパッタ電力の値以下にすることを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項2記載のTiN膜製造方法であって、スパッタ電力を増加させながら前記反応ガスで前記Tiメタルターゲットをスパッタしたときに、前記Tiメタルターゲットの表面がTiNから金属Tiに切り替わり始めるスパッタ電力の値を予め求めておき、前記TiN膜の成膜に投入するスパッタ電力の大きさを、前記TiNから金属Tiへ切り替わり始めるスパッタ電力の値を超えない範囲で、できるだけ大きくすることを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項1記載のTiN膜製造方法であって、前記反応ガス中の窒素ガス割合を増加させながら前記Tiメタルターゲットをスパッタしたときに、前記Tiメタルターゲットの表面が金属TiからTiNへ切り替わった窒素ガス割合を予め求めておき、前記前処理ガス中の窒素ガス割合を、前記金属TiからTiNへ切り替わった窒素ガス割合以上の大きさにすることを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項4記載のTiN膜製造方法であって、前記反応ガス中の窒素ガス割合を減少させながら前記Tiメタルターゲットをスパッタしたときに、前記Tiメタルターゲットの表面がTiNから金属Tiへ切り替わり始める窒素ガス割合を予め求めておき、前記反応ガスの窒素ガス割合を、前記TiNから金属Tiへ切り替わり始める窒素ガス割合を超えない範囲で、できるだけ小さくすることを特徴とする。
請求項6記載の発明は、請求項2乃至請求項5のいずれか1項記載のTiN膜製造方法であって、前記Tiメタルターゲットの表面の金属TiからTiNへの切り替わりと、TiNから金属Tiへの切り替わりとをスパッタ電圧の変化で検出することを特徴とする。
請求項7記載の発明は、スパッタリング方法で基板表面に薄膜を成膜する薄膜製造方法であって、希ガスによって金属ターゲットのスパッタを行う第1の工程と、前記希ガスを含む反応ガスによって前記金属ターゲットの反応性スパッタを行う第2の工程と、前記反応ガス中の前記希ガスの含有率を変化させ、前記金属ターゲットの反応性スパッタを行う第3の工程とを有する薄膜製造方法である。
請求項8記載の発明は、前記第3の工程は、前記希ガスの含有率を増加させる請求項7記載の薄膜製造方法である。
請求項9記載の発明は、前記金属ターゲットはチタンから成り、前記金属薄膜はチタン薄膜である請求項7又は請求項8のいずれか1項記載の薄膜製造方法である。
請求項10記載の発明は、前記反応ガスは窒素ガスを含有し、前記チタン薄膜上に窒化チタン薄膜を形成する請求項9記載の薄膜製造方法である。
請求項11記載の発明は、スパッタリング方法で基板表面に薄膜を成膜する薄膜製造方法であって、希ガスによって金属ターゲットのスパッタを行う第1の工程と、前記希ガスを含む反応ガスによって前記金属ターゲットの反応性スパッタを行う第2の工程と、前記反応ガス中の前記希ガスの含有率を変化させ、前記金属ターゲットの反応性スパッタを行う第3の工程とを有する薄膜製造方法である。
請求項12記載の発明は、前記第3の工程は、前記希ガスの含有率を増加させる請求項11記載の薄膜製造方法である。
請求項13記載の発明は、スパッタリング方法で基板表面に薄膜を成膜する薄膜製造方法であって、表面が化合物で覆われた金属ターゲットを希ガスによってスパッタし、前記金属ターゲット表面を露出させる露出工程と、前記金属ターゲットの露出表面をスパッタし、前記基板表面に前記金属ターゲットを構成する金属の薄膜を形成する金属薄膜形成工程と、前記希ガスを含む反応ガスによって前記金属ターゲットの反応性スパッタを行い、前記基板表面に前記金属ターゲットと前記反応ガスの化合物の薄膜を形成する化合物薄膜形成工程とを有する薄膜製造方法である。
請求項14記載の発明は、前記露出工程では前記基板表面にスパッタリング粒子を到達させない請求項13記載の薄膜製造方法である。
請求項15記載の発明は、前記化合物薄膜形成工程は、前記金属ターゲットの反応性スパッタを行って前記金属ターゲット表面に前記化合物薄膜を形成した後、電力を増大させて前記金属ターゲット表面の前記化合物薄膜を維持しながら反応性スパッタを行う請求項13又は請求項14のいずれか1項記載の薄膜製造方法である。
請求項16記載の発明は、前記金属ターゲットはチタンから成り、前記金属薄膜はチタン薄膜である請求項11乃至請求項15のいずれか1項記載の薄膜製造方法である。
請求項17記載の発明は、前記反応ガスは窒素ガスを含有し、前記チタン薄膜上に窒化チタン薄膜を形成する請求項16記載の薄膜製造方法である。
一つのTiメタルターゲットでTi膜とTiN膜とを安定に成膜することが可能となる。
膜質のよいTiN膜を安定的に得ることができるので、特性にばらつきが少なく、また、大きなスパッタ電力を投入してTiN膜の成膜を行うことができる。
この図1(b)を参照し、Ti膜を成膜した直後の金属Tiが露出しているTiメタルターゲットを窒素ガス割合が70%の反応ガスを用いて投入スパッタ電力12kWで反応性スパッタリングを行うと、スパッタ電圧は400V程度の低電圧を示す(点P14)。この状態から反応ガス中の窒素ガス割合を増して行くと、窒素ガス割合が少ないうちはスパッタ電圧は略一定の低電圧を示す(直線L3:領域〔VI〕、〔V〕)。このときは前記Tiメタルターゲットの表面はまだ導電性の良好な金属Tiである。
図3を参照し、2は本発明に用いた全面エロージョン型のマグネトロンスパッタリング装置であり、図示しない真空ポンプによって真空排気される成膜チャンバー3を有している。
スパッタ電力 …… 12kW
スパッタ圧力 …… 0.1Pa
とし、図4(a)に示すように、前記基板7の表面に膜厚300ÅのTi膜54を成膜した。
スパッタ電力 …… 5kW
窒素ガス割合 …… 75%(N2/(Ar+N2))
スパッタ圧力 …… 0.1Pa
前処理時間 …… 5秒
である。
スパッタ電力 …… 12kW
窒素ガス割合 …… 75%(N2/(Ar+N2))
スパッタ圧力 …… 0.1Pa
である。
前記マグネトロンスパッタリング装置2を用い、前述の実施例と同様にスパッタ電力を12kW、スパッタ圧力を0.1Paに設定し、Arガス100%で構成されるスパッタガスを導入し、図4(a)に示すように、基板7表面に膜厚300ÅのTi膜54を成膜した。
スパッタ電力 …… 12kW
窒素導入量 …… 90%(N2/(Ar+N2))
スパッタ圧力 …… 0.1Pa
前処理時間 …… 5秒
である。
Claims (17)
- 希ガスと窒素ガスとを含む反応ガスでTiメタルターゲットをスパッタして基板上にTiN膜を成膜するTiN膜製造方法であって、
前記TiN膜を成膜する前に、希ガスと窒素ガスとを含む前処理ガスで前記Tiメタルターゲットをスパッタしてその表面を窒化させる前処理を行うことを特徴とするTiN膜製造方法。 - スパッタ電力を減少させながら前記反応ガスで前記Tiメタルターゲットをスパッタしたときに、前記Tiメタルターゲットの表面が金属TiからTiNに切り替わったスパッタ電力の大きさを予め求めておき、
前記前処理で投入するスパッタ電力の大きさを、前記金属TiからTiNに切り替わったスパッタ電力の値以下にすることを特徴とする請求項1記載のTiN膜製造方法。 - スパッタ電力を増加させながら前記反応ガスで前記Tiメタルターゲットをスパッタしたときに、前記Tiメタルターゲットの表面がTiNから金属Tiに切り替わり始めるスパッタ電力の値を予め求めておき、
前記TiN膜の成膜に投入するスパッタ電力の大きさを、前記TiNから金属Tiへ切り替わり始めるスパッタ電力の値を超えない範囲で、できるだけ大きくすることを特徴とする請求項2記載のTiN膜製造方法。 - 前記反応ガス中の窒素ガス割合を増加させながら前記Tiメタルターゲットをスパッタしたときに、前記Tiメタルターゲットの表面が金属TiからTiNへ切り替わった窒素ガス割合を予め求めておき、
前記前処理ガス中の窒素ガス割合を、前記金属TiからTiNへ切り替わった窒素ガス割合以上の大きさにすることを特徴とする請求項1記載のTiN膜製造方法。 - 前記反応ガス中の窒素ガス割合を減少させながら前記Tiメタルターゲットをスパッタしたときに、前記Tiメタルターゲットの表面がTiNから金属Tiへ切り替わり始める窒素ガス割合を予め求めておき、
前記反応ガスの窒素ガス割合を、前記TiNから金属Tiへ切り替わり始める窒素ガス割合を超えない範囲で、できるだけ小さくすることを特徴とする請求項4記載のTiN膜製造方法。 - 前記Tiメタルターゲットの表面の金属TiからTiNへの切り替わりと、TiNから金属Tiへの切り替わりとをスパッタ電圧の変化で検出することを特徴とする請求項2乃至請求項5のいずれか1項記載のTiN膜製造方法。
- スパッタリング方法で基板表面に薄膜を成膜する薄膜製造方法であって、
希ガスによって金属ターゲットのスパッタを行う第1の工程と、
前記希ガスを含む反応ガスによって前記金属ターゲットの反応性スパッタを行う第2の工程と、
前記反応ガス中の前記希ガスの含有率を変化させ、前記金属ターゲットの反応性スパッタを行う第3の工程とを有する薄膜製造方法。 - 前記第3の工程は、前記希ガスの含有率を増加させる請求項7記載の薄膜製造方法。
- 前記金属ターゲットはチタンから成り、
前記金属薄膜はチタン薄膜である請求項7又は請求項8のいずれか1項記載の薄膜製造方法。 - 前記反応ガスは窒素ガスを含有し、前記チタン薄膜上に窒化チタン薄膜を形成する請求項9記載の薄膜製造方法。
- スパッタリング方法で基板表面に薄膜を成膜する薄膜製造方法であって、
希ガスによって金属ターゲットのスパッタを行う第1の工程と、
前記希ガスを含む反応ガスによって前記金属ターゲットの反応性スパッタを行う第2の工程と、
前記反応ガス中の前記希ガスの含有率を変化させ、前記金属ターゲットの反応性スパッタを行う第3の工程とを有する薄膜製造方法。 - 前記第3の工程は、前記希ガスの含有率を増加させる請求項11記載の薄膜製造方法。
- スパッタリング方法で基板表面に薄膜を成膜する薄膜製造方法であって、
表面が化合物で覆われた金属ターゲットを希ガスによってスパッタし、前記金属ターゲット表面を露出させる露出工程と、
前記金属ターゲットの露出表面をスパッタし、前記基板表面に前記金属ターゲットを構成する金属の薄膜を形成する金属薄膜形成工程と、
前記希ガスを含む反応ガスによって前記金属ターゲットの反応性スパッタを行い、前記基板表面に前記金属ターゲットと前記反応ガスの化合物の薄膜を形成する化合物薄膜形成工程とを有する薄膜製造方法。 - 前記露出工程では前記基板表面にスパッタリング粒子を到達させない請求項13記載の薄膜製造方法。
- 前記化合物薄膜形成工程は、前記金属ターゲットの反応性スパッタを行って前記金属ターゲット表面に前記化合物薄膜を形成した後、電力を増大させて前記金属ターゲット表面の前記化合物薄膜を維持しながら反応性スパッタを行う請求項13又は請求項14のいずれか1項記載の薄膜製造方法。
- 前記金属ターゲットはチタンから成り、
前記金属薄膜はチタン薄膜である請求項11乃至請求項15のいずれか1項記載の薄膜製造方法。 - 前記反応ガスは窒素ガスを含有し、前記チタン薄膜上に窒化チタン薄膜を形成する請求項16記載の薄膜製造方法。
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JP2005007369A JP2005113272A (ja) | 2005-01-14 | 2005-01-14 | 薄膜製造方法 |
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JP2005007369A Pending JP2005113272A (ja) | 2005-01-14 | 2005-01-14 | 薄膜製造方法 |
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