JP2007056292A - Electric discharge retaining method for sputtering process - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体露光装置やその他の光学素子に用いられる光学薄膜をスパッタ法にて形成する際にプラズマ放電を安定して維持するための方法である。 The present invention is a method for stably maintaining plasma discharge when an optical thin film used in a semiconductor exposure apparatus or other optical elements is formed by sputtering.
ここ数年来、集積回路の微細化に対する要求に応えるため、ステッパーの露光光源の短波長化が進んでいる。それに伴い、ステッパーに用いられる反射防止膜、及び反射膜の材料も酸化物主体からフッ化物主体へと移り替わった。 In recent years, in order to meet the demand for miniaturization of integrated circuits, the wavelength of exposure light sources for steppers has been shortened. Along with this, the antireflection film used for the stepper and the material of the reflection film have been changed from oxide-based to fluoride-based.
フッ化物を用いてステッパー用の反射防止膜、及び反射膜を作製する場合、低屈折率膜としてMgF2、AlF3などが、高屈折率膜としてLaF3、GdF3などが一般的に用いられる。そしてこれらの膜を所定の厚さに制御しながら順に重ねていくことで所望の反射特性を実現している。このように種類の異なる薄膜を順に重ねていく場合、同一チャンバー内に複数の金属ターゲットを設置し、それらを順に利用して成膜を行うことで生産効率を高める方法が広く行われている。その一例として特開2002-88470公報などが挙げられる。 When fabricating an antireflection film, and a reflective film for a stepper using a fluoride, such as MgF 2, AlF 3 as a low refractive index film, such as LaF 3, GdF 3 is generally used as a high refractive index film . The desired reflection characteristics are realized by sequentially stacking these films while controlling them to a predetermined thickness. When thin films of different types are sequentially stacked in this way, a method for increasing production efficiency by installing a plurality of metal targets in the same chamber and sequentially using them to form a film is widely used. One example is Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-88470.
しかし、上記のようなスパッタ装置でフッ化物薄膜、とりわけLaF3に代表される遷移元素フッ化物薄膜を形成したところ、成膜回数を重ねるに連れて放電が不安定になり、最終的には放電が継続できない状態に至った。一般的に、反応性スパッタ装置において絶縁物薄膜を形成する場合、放電を行うとアノードなど電極類に誘電体膜が付着し、電子の行き場がなくなるために放電が不安定になるという現象が知られている。その対策としては、例えば特開平8-232064公報に示すように、誘電体膜が付着しないような電極構造などが考案されている。
従って、上記のようなスパッタ装置においてもアノードへの誘電体膜付着が放電不安定化の原因になり得ると考え、同一チャンバー内にMgターゲットとLaターゲットとを有し、MgF2とLaF3とを成膜する装置において、検討を行った。その結果、LaF3成膜だけを繰り返し行う場合、放電は長時間に渡って維持され、LaF3の成膜とMgF2の成膜を交互に行った場合と比べて放電安定時間が明らかに長いことがわかった。すなわち、上記のスパッタ装置においては、LaF3成膜時の放電継続を律するのはアノードへの誘電体膜付着ではないことがわかった。そして、更に検討を行った結果、MgF2成膜時に添加するH2ガスが原因でLaF3成膜時の放電が不安定になっていることを見出した。MgF2成膜時のH2ガスについては、特開2000-297366に示すように、低吸収なMgF2を生成する上で不可欠なものである。 Therefore, even in the sputtering apparatus as described above, it is considered that the dielectric film adhesion to the anode can cause discharge instability, and has the Mg target and the La target in the same chamber, and MgF 2 and LaF 3 In an apparatus for forming a film, a study was conducted. As a result, when only LaF 3 film formation is repeated, the discharge is maintained for a long time, and the discharge stabilization time is clearly longer than when LaF 3 film formation and MgF 2 film formation are performed alternately. I understood it. That is, in the above sputtering apparatus, it was found that the dielectric film adhesion to the anode does not regulate the continuation of discharge during the LaF 3 film formation. As a result of further investigation, it was found that discharge during LaF 3 film formation is unstable due to H 2 gas added during film formation of MgF 2 . The H 2 gas at the time of MgF 2 deposition, as shown in JP 2000-297366, is essential in order to produce a low absorption MgF 2.
H2ガスによるLaターゲット、及びその周辺への影響については、遷移元素に起こりやすい水素脆化という現象によるものと推測される。実際に、上記の現象はLaターゲットに依らずその他の遷移元素ターゲットを用いた場合でも同様の知見を得た。 The influence of H 2 gas on the La target and its surroundings is presumed to be due to the phenomenon of hydrogen embrittlement that tends to occur in transition elements. In fact, the above phenomenon was obtained even when other transition element targets were used regardless of the La target.
以上より、本発明の目的は、H2ガスによって遷移元素ターゲットの放電が不安定化になるのを防止することである。 As described above, an object of the present invention is to prevent the discharge of the transition element target from becoming unstable due to the H 2 gas.
上記の課題を解決するために本発明の供する手段は、MgF2の成膜を開始する前にLaのような遷移元素ターゲット、及びその近辺の電極を、例えばMgなどの典型元素で被覆することである。 In order to solve the above problem, the means provided by the present invention is to coat a transition element target such as La and an electrode in the vicinity thereof with a typical element such as Mg before starting the film formation of MgF 2. It is.
これにより、MgF2成膜中に遷移元素ターゲット側がH2ガスに晒されることを防ぐことができる。また、遷移元素ターゲットを用いて成膜を行う際には事前に十分にプリスパッタを行うことにより被覆金属を飛ばし、被覆材料が不純物として膜に混入することを防ぐことができる。 Thus, it is possible to prevent the transition element target side during MgF 2 deposition is exposed to H2 gas. In addition, when the film is formed using the transition element target, it is possible to prevent the coating material from being mixed into the film as an impurity by performing the pre-sputtering sufficiently in advance to remove the coating metal.
本発明は上記で述べたような成膜方法、及び成膜装置であり、以下のような特徴を持つ。 The present invention is a film forming method and a film forming apparatus as described above, and has the following characteristics.
1.同一チャンバー内に複数のターゲットを有し、且つそのうちの少なくとも一つが遷移元素ターゲットであり、且つ、該複数のターゲットのうち少なくとも一つが、低吸収なフッ化物薄膜を生成するために水素添加を必要とするような金属ターゲットである反応性スパッタ成膜装置において、該水素添加を必要とする金属ターゲットで放電を行う際に、該遷移元素ターゲット、及びその周辺の電極部を該遷移元素とは異なる材料で被覆しておくことにより、該遷移元素ターゲットの放電安定性を維持することを特徴とする。 1. Multiple targets in the same chamber, at least one of which is a transition element target, and at least one of the multiple targets requires hydrogenation to produce a low absorption fluoride thin film In a reactive sputter deposition apparatus that is a metal target such as, when performing discharge with a metal target that requires hydrogenation, the transition element target and the surrounding electrode portion are different from the transition element. By covering with a material, the discharge stability of the transition element target is maintained.
2.前記、遷移元素ターゲットがLa、Gdであることを特徴とする。 2. The transition element target is La or Gd.
3.前記、低吸収菜フッ化物薄膜を生成するために水素添加を必要とする金属ターゲットがMg、Alターゲットであることを特徴とする。 3. The metal target that requires hydrogenation in order to produce the low-absorption rapefluoride thin film is an Mg or Al target.
4.前記スパッタ装置がフッ化物多層膜を作製することを目的としたものであることを特徴とする。 4). The sputtering apparatus is intended to produce a fluoride multilayer film.
5.前記、遷移元素ターゲットを被覆する方法がスパッタリング法もしくは蒸着法であることを特徴とする。 5. The method for coating the transition element target is a sputtering method or a vapor deposition method.
6.前記、スパッタ装置において、スパッタリングガスがAr,Xe,Ne,Krの少なくとも1つを含むことを特徴とする。 6). In the sputtering apparatus, the sputtering gas contains at least one of Ar, Xe, Ne, and Kr.
7.前記、スパッタ装置において、用いられる外部電力供給手段が直流電源であり、且つ、1KHz〜350kHzの高周波の矩形反転電圧を印可できることを特徴とする。 7). In the sputtering apparatus, the external power supply means used is a DC power supply, and a high frequency rectangular inversion voltage of 1 kHz to 350 kHz can be applied.
以上より、本発明を用いることでH2がLa、Gdといった遷移元素ターゲットに及ぼす影響を軽減することができ、遷移元素ターゲットの放電継続時間を延長することが可能となった。 As described above, by using the present invention, the influence of H2 on the transition element targets such as La and Gd can be reduced, and the discharge duration time of the transition element target can be extended.
(実施例1)
本発明を用いたスパッタ装置の実施例を図1に記載する。このスパッタ装置は成膜チャンバー23の他に予備チャンバー12を持ち、基板14は予備チャンバー12にて基板ホルダ13に固定された後、真空ポンプ16にて1.0E-4Pa以下まで真空引きされてから成膜チャンバー23へと基板搬送手段11によって搬送されるため、成膜チャンバー23への大気の混入を最小限に抑えることができる。また、非成膜時には基板14を予備チャンバー12に戻し、バルブ35を閉じることで、成膜チャンバー23と隔離することができ、不要な膜の付着を防ぐことができる。
(Example 1)
An embodiment of a sputtering apparatus using the present invention is described in FIG. This sputtering apparatus has a
成膜に必要なガスはマスフロー17,18,19で流量を制御しながら成膜チャンバー23内に供給し、Mgターゲット27もしくはLaターゲット28に外部から直流電源33で負電位を与えプラズマ放電を起こす。直流電源には矩形高周波重畳装置32により、必要に応じて高周波を重畳することができる。
The gas required for film formation is supplied into the
ターゲットユニット31にはMgターゲット27とLaターゲット28が設置されており、いずれのターゲットにも後方には磁石26が配置されマグネトロンスパッタを可能としている。また、ターゲットユニット31は回転させることが可能であり、必要に応じてMgターゲット27、Laターゲット28を基板方向に向けることができる。ターゲットユニット31の近傍には蒸着成膜ユニット34が設けられており、ターゲット、及びそれに付随するアノードに対して真空蒸着をすることが可能である。
The
上記の装置を用いて従来の方法で実験を行った結果、Laターゲットのみを用いて繰り返しLaF3成膜を行った場合は、計4時間以上放電を維持することができたが、LaF3成膜20分とMgF2成膜10分を交互に行った場合は、LaF3成膜を合計で2.5時間行ったところで放電維持が困難となった。 The above device results of an experiment conducted in a conventional manner using, if performed repeatedly LaF 3 deposited using only La target, it was possible to maintain the discharge four hours or more, LaF 3 formed When the film was alternately formed for 20 minutes and the MgF 2 film was formed for 10 minutes, it was difficult to maintain the discharge when the LaF 3 film was formed for a total of 2.5 hours.
これに対し、本発明を用いた場合、すなわちLaF3を20分成膜後、ターゲットユニット31を図1の状態まで回転させ、蒸着成膜ユニットを用いてLaターゲット28、及びLaターゲット用アノード板30の表面をMgによりコーティングし、それからMgF2成膜10分を開始するといったことを繰り返した場合、LaF3成膜を合計で4時間以上継続することができた。
On the other hand, when the present invention is used, that is, after LaF 3 is formed for 20 minutes, the
(実施例2)
図2は、図1におけるLaターゲットの代わりにGdターゲットを用いた実施例であり、その他は図1と同様である。この場合、従来の方法でGdF3成膜のみを繰り返し行った場合、10時間以上放電を継続することができた。しかし、GdF3成膜20分とMgF2成膜10分を交互に行ったところGdF3成膜を合計4時間行ったところで放電維持が困難になった。これに対し本発明を用いた場合、すなわち実施例1と同様に、MgF2成膜時にはGdターゲット35、及びGdターゲット用アノード板36表面にはMgコーティングが施された状態を作り、GdF3成膜20分とMgF2成膜10分を繰り返し行ったところ、GdF3の合計成膜時間は10時間以上となった。
(Example 2)
FIG. 2 shows an embodiment in which a Gd target is used instead of the La target in FIG. 1, and the rest is the same as FIG. In this case, when only the GdF 3 film formation was repeated by the conventional method, the discharge could be continued for 10 hours or more. However, when 20 minutes of GdF 3 film formation and 10 minutes of MgF 2 film formation were performed alternately, it was difficult to maintain the discharge when GdF 3 film formation was performed for a total of 4 hours. On the other hand, when the present invention is used, that is, in the same manner as in Example 1, when the MgF 2 film is formed, the surface of the
11 基板搬送手段
12 予備チャンバー
13 基板ホルダ
14 基板
15 バルブ
16 真空ポンプ
17 マスフロー
18 マスフロー
19 マスフロー
20 Arボンベ
21 H2ボンベ
22 F2ボンベ
23 成膜チャンバー
24 バルブ
25 真空排気、処理装置
26 磁石
27 Mgターゲット
28 Laターゲット
29 Mgターゲット用アノード板
30 Laターゲット用アノード板
31 ターゲットユニット
32 矩形高周波重畳装置
33 直流電源
34 蒸着成膜ユニット
35 Gdターゲット
36 Gdターゲット用アノード板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Substrate conveyance means 12
Claims (14)
Priority Applications (1)
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JP2005241067A JP2007056292A (en) | 2005-08-23 | 2005-08-23 | Electric discharge retaining method for sputtering process |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2005241067A JP2007056292A (en) | 2005-08-23 | 2005-08-23 | Electric discharge retaining method for sputtering process |
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2005
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