JP2007247028A - 金属とSiO2の混合膜の成膜方法及びその成膜装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】金属とSiO2の混合膜を高速かつ安定してスパッタリングで形成可能な成膜方法及び成膜装置を提供する。
【解決手段】本発明は、金属とSiO2の混合膜の成膜方法であって、複数の成膜領域に分割した真空処理槽2内において、複数の成膜領域のうち第一成膜領域7にTaターゲット13a、13bを配置するとともに、第二成膜領域11にSiターゲット16a、16bを配置し、基板5を支持した状態で回転可能な回転支持ドラム3を、その回転に伴い基板5が第一及び第二成膜領域7、11を通過するように設け、第一成膜領域7においてスパッタリングを行い基板5上にTa膜を形成し、第二成膜領域11においてスパッタリング及び酸化を行い基板5上にSiO2膜を形成する工程を、回転支持ドラム3を回転しつつ連続的に繰り返し行う。
【選択図】 図1
Description
特に、サーメット材料は体積抵抗率が高いため、高精細形状での高抵抗素子や発熱体の形成が可能である。
スパッタ室102には、アルゴンガス導入系106が接続されアルゴンガスを導入するようになっている。
図11(a)(b)に示すように、従来技術では、基板104の搬送方向に関し、比較的均一な膜厚分布であるにもかかわらず、搬送方向の前部と後部においてシート抵抗値の低下が確認されている。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記第二成膜領域がスパッタリング領域と酸化領域に分割され、前記スパッタリング領域においてSiターゲットを用いて前記成膜対象物上にSi膜を形成した後、前記酸化領域において酸素プラズマによる酸化反応によって前記Si膜を酸化して当該成膜対象物上にSiO2膜を形成するものである。
請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明において、Siターゲットを用い、前記第二成膜領域に酸素を含む反応ガスを導入して反応性スパッタリングにより前記成膜対象物上にSiO2膜を形成するものである。
請求項4記載の発明は、請求項1記載の発明において、SiO2ターゲットを用い、前記第二成膜領域に設けられたカソード電極に高周波電力を印加することにより前記成膜対象物上にSiO2膜を形成するものである。
請求項5記載の発明は、請求項2又は3のいずれか1項記載の発明において、前記第二成膜領域に設けられた2つのカソード電極に20〜100kHzの交流電圧を印加してスパッタリングを行うものである。
請求項6記載の発明は、請求項1乃至5のいずれか1項記載の発明において、前記金属として、Ta、Nb、V、Cr、Mo、W、Zr、Ti、Hf、Feの遷移金属のうちから選択された少なくとも1つの元素を用いるものである。
請求項7記載の発明は、請求項1乃至6のいずれか1項記載の発明を実施するための成膜装置であって、複数の成膜領域に分割され、マグネトロンスパッタリングによって成膜対象物上に金属膜を形成する第一成膜領域と、マグネトロンスパッタリングを含む処理によって前記成膜対象物上にSiO2膜を形成する第二成膜領域とを有する真空処理槽と、前記真空処理槽内に設けられ、前記成膜対象物を支持した状態で回転可能で、その回転に伴い当該成膜対象物が前記第一及び第二成膜領域を通過するように構成された回転支持機構と、前記回転支持機構を回転させつつ前記成膜対象物上に金属とSiO2の混合膜を形成するように構成されている成膜装置である。
請求項8記載の発明は、請求項7記載の発明において、前記第二成膜領域がスパッタリング領域と酸化領域に分割され、前記スパッタリング領域においてSiターゲットを用いて前記成膜対象物上にSi膜を形成する一方で、前記酸化領域において酸素プラズマによる酸化反応によって前記Si膜を酸化して当該成膜対象物上にSiO2膜を形成するように構成されているものである。
請求項9記載の発明は、請求項7又は8のいずれか1項記載の発明において、前記真空槽内に、前記成膜対象物を加熱する加熱領域と、スパッタリングによって前記成膜対象物上に金属膜を形成する第三成膜領域を更に備え、前記回転支持機構が、その回転に伴い前記第三成膜領域を通過するように構成されているものである。
請求項10記載の発明は、請求項7乃至9のいずれか1項記載の成膜装置と、前記成膜装置の真空処理槽と真空搬送槽を介して接続された仕込取出槽とを備え、前記成膜装置が、前記真空処理槽内において前記成膜対象物を着脱自在に支持する回転支持機構を有し、当該真空処理槽と前記仕込取出槽との間において前記成膜対象物を受け渡しするように構成されている成膜システムである。
請求項11記載の発明は、請求項10記載の発明において、前記仕込取出槽内に前記成膜対象物を加熱するためのヒーターが設けられているものである。
一方、本発明の成膜装置又は成膜システムによれば、上述した金属とSiO2の混合膜を成膜対象物上に効率良く形成可能な成膜装置を提供することができる。
図1(a)は、本発明の成膜装置の実施の形態を示す正面図であり、図1(b)は、本発明の成膜装置の実施の形態を示す平面図である。
図1(a)(b)に示すように、本実施の形態の成膜装置1は、図示しない真空排気系に接続された例えば多角形筒状の真空処理槽2を有している。
真空処理槽2内には4つの仕切板6a〜6dが設けられ、これらの仕切板6a〜6dによって、真空処理槽2内における回転支持ドラム3の周囲の空間が4つの領域に分割されている。
そして、本実施の形態では、互いに隣接するSi膜形成領域9及び酸化領域10によって、第二成膜領域11を構成している。
スパッタカソード12a、12bには、金属ターゲットであるTaターゲット13a、13bがそれぞれ取り付けられている。
また、真空処理槽2の第一成膜領域7はアルゴンガス導入系20が接続されており、スパッタリングの際に第一成膜領域7内にアルゴンガスを導入するようになっている。
スパッタカソード15a、15bには、Siターゲット16a、16bがそれぞれ取り付けられている。
また、Si膜成膜領域9はアルゴンガス導入系21が接続されており、スパッタリングの際にSi膜成膜領域9内にアルゴンガスを導入するようになっている。
なお、回転支持ドラム3の側面部の周囲には、プレスパッタ時の遮蔽を行うためのシャッタ(図示せず)が設けられている。
そして、Si成膜領域9において、通過する基板5上にスパッタリングによって1原子程度のSi薄膜を成膜する。
さらに、酸化領域10において、通過する基板5上のSi膜を酸素プラズマにより酸化してSiO2膜とする。
その後、回転支持ドラム3を回転させながら上述した各工程を繰り返すことにより、基板5上にTaとSiO2の混合膜を成膜する。
また、同様に、Taターゲット13a、13bについても、パルス印加の直流マグネトロン方式によってスパッタリングを行うことが可能である。
図2に示すように、本実施の形態の成膜装置1Aは、上述した成膜装置1と同様の第一成膜領域7とSi膜成膜領域9と酸化領域10を有し、さらに、真空処理槽2の上記予備領域8に対応する領域に仕切板6eを設けることにより、加熱領域21と第三成膜領域22とに分割したものである。
その他の構成及び作用効果については上述の実施の形態と同一であるのでその詳細な説明を省略する。
図3に示すように、本実施の形態の成膜装置1Bでは、酸化源19が設けられておらず、第二成膜領域11であるSiO2成膜領域9Bに反応ガス導入系21Bが接続されている。そして、この反応ガス導入系21Bを介してアルゴンガスと酸素ガスを含む反応ガスをSiO2成膜領域9B内に導入するように構成されている。
そして、回転支持ドラム3を回転させながら各工程を連続的に繰り返すことにより、基板5上にTaとSiO2の混合膜を成膜する。
なお、本実施の形態においても、パルス印加の直流マグネトロン方式によってSiターゲット16a、16bのスパッタリングを行うことが可能である。
その他の構成及び作用効果については上述の実施の形態と同一であるのでその詳細な説明を省略する。
図4に示すように、本実施の形態の成膜装置1Cでは、第二成膜領域11であるSiO2成膜領域9Cの基板ホルダ4と対向する位置に、マグネトロン方式のスパッタカソード15cが設けられており、このスパッタカソード15cに、高周波電源17Cから高周波電力を印加するように構成されている。
そして、回転支持ドラム3を回転させながら各工程を連続的に繰り返すことにより、基板5上にTaとSiO2の混合膜を成膜する。
その他の構成及び作用効果については上述の実施の形態と同一であるのでその詳細な説明を省略する。
ここで、仕込取出槽28と搬送槽29は、バルブ31を介して連結され、また搬送槽29と成膜装置1Dのスパッタ槽30は、バルブ32を介して連結されている。
このカセット33は、基板5を保持した複数の基板ホルダ4を支持部材40によって支持するように構成されている。そして、仕込取出槽28内において、ヒーター41によって各基板5を加熱するようになっている。
そして、仕込取出槽28内において、ヒーター41により基板5を例えば500℃で加熱してアニール処理を行う。
そして、第三成膜領域22において、直流電源26からAlターゲット24に直流電圧を印加してスパッタリングを行うことにより、基板5上のTaとSiO2の混合膜の上にAl電極膜を形成する。
その他の構成及び作用効果については上述の実施の形態と同一であるのでその詳細な説明を省略する。
例えば、回転支持機構として、上記実施の形態のようなドラム状のものの他、円板状のものを用いることも可能である。
ただし、円板状のものでは、外周と内周との分布調整が必要となるため、上記実施の形態のようにドラム状のものを用いることが好ましい。
図8から、Taのスパッタパワーの増加とともにTaとSiO2の混合膜の比抵抗は低下し、Taのスパッタパワーが5kWの時にTaとSiO2の混合膜の比抵抗は10000μΩcmにまで低下することが分かった。
このことは、TaとSiO2の混合膜中のTaの含有量をTaのスパッタパワーにより制御できることを示している。
図9から、本実施例によって形成したTaとSiO2の混合膜の膜中には、TaとSiとOが一定の組成比で存在することが確かめられた。
Claims (11)
- 金属とSiO2の混合膜の成膜方法であって、
複数の成膜領域に分割した真空処理槽内において、
前記複数の成膜領域のうち第一成膜領域に金属膜用ターゲットを配置するとともに、第二成膜領域にSiO2膜用ターゲットを配置し、
成膜対象物を支持した状態で回転可能な回転支持機構を、その回転に伴い当該成膜対象物が前記第一及び第二成膜領域を通過するように設け、
前記第一成膜領域においてマグネトロンスパッタリングを行い前記成膜対象物上に金属膜を形成し、前記第二成膜領域においてマグネトロンスパッタリングを含む処理を行い前記成膜対象物上にSiO2膜を形成する工程を、前記回転支持機構を回転しつつ連続的に繰り返し行う工程を有する金属とSiO2の混合膜の成膜方法。 - 前記第二成膜領域がスパッタリング領域と酸化領域に分割され、前記スパッタリング領域においてSiターゲットを用いて前記成膜対象物上にSi膜を形成した後、前記酸化領域において酸素プラズマによる酸化反応によって前記Si膜を酸化して当該成膜対象物上にSiO2膜を形成する請求項1記載の金属とSiO2の混合膜の成膜方法。
- Siターゲットを用い、前記第二成膜領域に酸素を含む反応ガスを導入して反応性スパッタリングにより前記成膜対象物上にSiO2膜を形成する請求項1記載の金属とSiO2の混合膜の成膜方法。
- SiO2ターゲットを用い、前記第二成膜領域に設けられたカソード電極に高周波電力を印加することにより前記成膜対象物上にSiO2膜を形成する請求項1記載の金属とSiO2の混合膜の成膜方法。
- 前記第二成膜領域に設けられた2つのカソード電極に20〜100kHzの交流電圧を印加してスパッタリングを行う請求項2又は3のいずれか1項記載の金属とSiO2の混合膜の成膜方法。
- 前記金属として、Ta、Nb、V、Cr、Mo、W、Zr、Ti、Hf、Feの遷移金属のうちから選択された少なくとも1つの元素を用いる請求項1乃至5のいずれか1項記載の金属とSiO2の混合膜の成膜方法。
- 請求項1乃至6のいずれか1項記載の発明を実施するための成膜装置であって、
複数の成膜領域に分割され、マグネトロンスパッタリングによって成膜対象物上に金属膜を形成する第一成膜領域と、マグネトロンスパッタリングによって前記成膜対象物上にSiO2膜を形成する第二成膜領域とを有する真空処理槽と、
前記真空処理槽内に設けられ、前記成膜対象物を支持した状態で回転可能で、その回転に伴い当該成膜対象物が前記第一及び第二成膜領域を通過するように構成された回転支持機構と、
前記回転支持機構を回転させつつ前記成膜対象物上に金属とSiO2の混合膜を形成するように構成されている成膜装置。 - 前記第二成膜領域がスパッタリング領域と酸化領域に分割され、前記スパッタリング領域においてSiターゲットを用いて前記成膜対象物上にSi膜を形成する一方で、前記酸化領域において酸素プラズマによる酸化反応によって前記Si膜を酸化して当該成膜対象物上にSiO2膜を形成するように構成されている請求項7記載の成膜装置。
- 前記真空槽内に、前記成膜対象物を加熱する加熱領域と、スパッタリングによって前記成膜対象物上に金属膜を形成する第三成膜領域を更に備え、前記回転支持機構が、その回転に伴い前記第三成膜領域を通過するように構成されている請求項7又は8のいずれか1項記載の成膜装置。
- 請求項7乃至9のいずれか1項記載の成膜装置と、
前記成膜装置の真空処理槽と真空搬送槽を介して接続された仕込取出槽とを備え、
前記成膜装置が、前記真空処理槽内において前記成膜対象物を着脱自在に支持する回転支持機構を有し、当該真空処理槽と前記仕込取出槽との間において前記成膜対象物を受け渡しするように構成されている成膜システム。 - 前記仕込取出槽内に前記成膜対象物を加熱するためのヒーターが設けられている請求項10記載の成膜システム。
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