JP2007507618A - ルチル型二酸化チタンを高速で堆積させるための装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
反応性スパッタ堆積によってルチル相の二酸化チタンの薄膜を形成する装置(100)及びプロセス。一態様においては、スパッタリングターゲット(102、104)と補助プラズマ発生器(110、112)とが、スパッタリングチャンバ(101)内の被覆ステーション内に配置され、被覆チャンバ内を通る基板上に堆積されたチタンが、プラズマ発生器(110、112)によって生成されスパッタプラズマと混合された補助プラズマに曝露することによって酸化される。プラズマは、ルチル型二酸化チタンの形成を支援する単原子酸素を含むことができる。また、ターゲット又は1対のターゲット(102、104)をパルス直流電源又は交流電源によって動作させることができる。
【選択図】図2
Description
本出願は、2003年10月7日に出願された米国特許出願第60/508,871号、2003年10月7日に出願された米国特許出願60/508,877号、及び2003年10月17日に出願された米国特許出願60/512,002号の出願日の利益の享受を請求する。これらの出願のそれぞれを、本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。
Claims (37)
- スパッタ被覆システムであって、
被覆ステーションを有する真空チャンバと、
被覆する1以上の基板を前記被覆ステーション内を通すように構成した基板実装移動手段と、
前記チャンバ内に酸素を導入する手段と、
前記被覆ステーション内に反応性雰囲気を生成し、前記実装移動手段によって前記被覆ステーション内を通されるときに前記ターゲットから基板上にチタンをプラズマスパッタするのに十分な所定の電力レベルで動作するチタンターゲットと、
前記被覆ステーション内の反応性雰囲気の領域、密度及び反応性を高めるための所定の電力レベルで動作するプラズマ発生器とを含み、
ルチル型二酸化チタンの薄膜を形成する方法が、基板上にスパッタされたチタンの実質的に全てが酸化されてルチル相の二酸化チタンを形成する電力レベルでターゲットとプラズマ発生器とを動作させる段階を含むスパッタ被覆システム。 - 被覆ステーション内の単一パスでチタンの単一層を堆積させ酸化させるのに十分な速度で被覆ステーション内で基板を移動させる段階を更に含む、請求項1に記載の方法。
- ターゲットがマグネトロンスパッタリングターゲットである、請求項1に記載の方法。
- 1対のマグネトロンスパッタリングターゲットを含み、前記方法が、更に、各ターゲットが1電力サイクル中に陰極と陽極を交互に形成するように交流電源によってターゲットを動作させる段階を更に含む、請求項1に記載の方法。
- プラズマ発生器がマイクロ波発生器を含む、請求項1に記載の方法。
- 反応性雰囲気が単原子酸素を含む、請求項1に記載の方法。
- プラズマ発生器とターゲットによって共同で生成される反応性雰囲気がターゲットを汚染することなく実質的に全ての堆積チタンを酸化するような電力レベルでプラズマ発生器を動作させる段階を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 基板上に薄膜を形成するために、基板にチタンを堆積させ前記堆積したチタンを酸素に曝露する段階を含むプロセスにおいて、チタンが、単一層で堆積され酸素に曝露され、実質的に全ての堆積チタンを酸化させて実質的にルチル型二酸化チタンからなる薄膜を形成することを特徴とするプロセス。
- チタンの単一層を堆積させ曝露する段階が、実質的にルチル型二酸化チタンからなる所定の厚さの薄膜を得るために繰り返される、請求項8に記載のプロセス。
- チタンの単一層が単原子酸素に曝露される、請求項8に記載のプロセス。
- チタンの単一層が基板上にスパッタされる、請求項8に記載のプロセス。
- チタンの単一層が単原子酸素に曝露される、請求項11に記載のプロセス。
- 基板の温度が200℃未満である、請求項8に記載のプロセス。
- 薄膜が所定の期間約400℃よりも高い温度に曝露される、請求項8に記載のプロセス。
- 薄膜が所定の期間約500℃の温度に曝露される、請求項14に記載のプロセス。
- 基板上に薄膜を形成するために、基板にチタンをスパッタ堆積させチタンを酸化させて二酸化チタンを形成する段階を含むプロセスであって、実質的に全ての二酸化チタンをルチル相で形成するのに十分なエネルギーをチタンと酸素に提供するプロセスにおいて、補助プラズマをスパッタリングプラズマと混合し、混合したプラズマに堆積チタンを曝露することによってエネルギーの少なくとも一部を提供する段階を含むことを特徴とするプロセス。
- 単原子酸素とチタン間の反応の熱が、チタンと酸素に提供されるエネルギーの一部を含む、請求項16に記載のプロセス。
- 基板の温度が200℃未満である、請求項16に記載のプロセス。
- ターゲットが交流電源によって動作される、請求項16に記載のプロセス。
- 1対のターゲットが交流電源によって動作される、請求項19に記載のプロセス。
- 実質的にルチル型二酸化チタンからなる薄膜を形成するプロセスであって、
1以上の基板をスパッタリングターゲットを通り過ぎるように移動させる段階と、
基板がターゲットを通り過ぎる単一パスの間に基板上にチタンの単一層をスパッタ堆積させる段階と、
堆積させたチタンの実質的に全てを酸化させてルチル相の二酸化チタンを形成する段階とを含むプロセス。 - スパッタ堆積する段階が交流電源によってターゲットを動作させる段階を含む、請求項21に記載のプロセス。
- 酸化させる段階が、堆積させたチタンを単原子酸素に曝露する段階を含む、請求項21に記載のプロセス。
- 基板上にチタンをスパッタ堆積し堆積させたチタンを酸化させて二酸化チタンの薄膜を形成するプロセスにおいて、実質的に全ての二酸化チタンをルチル相で形成するのに十分なエネルギーを薄膜に提供する方法が、堆積させたチタンを単原子酸素を含むプラズマに曝露する段階を含むプロセス。
- スパッタ被覆システムであって、
被覆ステーションを有する真空チャンバと、
前記被覆ステーション内に一以上の基板を通すように構成した基板実装移動手段と、
前記チャンバに酸素を導入する手段と、
前記被覆ステーション内に反応性雰囲気を生成し、前記実装移動手段によって前記被覆ステーション内に通されたときに前記ターゲットから基板上にチタンをプラズマスパッタするのに十分な所定の電力レベルで動作するチタンターゲットと、
前記被覆ステーションの反応性雰囲気の領域、密度及び反応性を高めるために所定の電力レベルで動作するプラズマ発生器とを含み、
ターゲットとプラズマ発生器は、基板上にスパッタされた実質的に全てのチタンが酸化されてルチル相の二酸化チタンが形成される電力レベルで動作されるスパッタ被覆システム。 - プラズマ発生器は、プラズマ発生器とターゲットによって共同で作成された反応性雰囲気がターゲットを汚染することなく実質的に全ての堆積されたチタンを酸化させるような電力レベルで動作する、請求項25に記載のシステム。
- 前記ターゲットがマグネトロンスパッタリングターゲットを有する、請求項25に記載のシステム。
- 前記被覆ステーション内に反応性雰囲気を生成し、前記実装移動手段によって前記被覆ステーション内に通されたときに前記ターゲットから基板上にチタンをプラズマスパッタするのに十分な所定の電力レベルで動作する第2のチタンターゲットを含む、請求項25に記載のシステム。
- ターゲットは、各ターゲットが1電力サイクル中に陰極と陽極を交互に形成するように交流電源によって動作される、請求項28に記載のシステム。
- プラズマ発生器がマイクロ波発生器を含む、請求項25に記載のシステム。
- 実装移動手段が軸のまわりに回転可能なほぼ円筒形のドラムを含む、請求項25に記載のシステム。
- 実装移動手段が、取り付けられた基板をドラムの表面に対して移動させる手段を含む、請求項31に記載のシステム。
- 実装移動手段が軸のまわりに回転可能な円板を含む、請求項25に記載のシステム。
- 実装移動手段が、取り付けられた基板を円板の表面に対して移動させる手段を含む、請求項33に記載のシステム。
- 第2の被覆ステーション、前記第2の被覆ステーションに配置されたターゲット、及び前記第2の被覆ステーションに配置されたプラズマ発生器を更に含む、請求項25に記載のシステム。
- 前記被覆ステーションに配置された第2のターゲットを更に含む、請求項25に記載のシステム。
- 二酸化チタンを含む薄膜を形成するシステムであって、
被覆ステーションを有するスパッタリングチャンバと、
前記被覆ステーション内で一以上の基板を実装移動手段させる手段と、
前記被覆ステーション内に酸素を導入する手段と、
前記被覆ステーション内に配置されたチタンスパッタリングターゲットであって、前記被覆ステーション内の前記ターゲットのスパッタリング表面近くに配置された基板上にチタンをスパッタするためのスパッタプラズマを生成するスパッタリングターゲットと、
前記被覆ステーション内に配置されたプラズマ生成装置であって、前記ターゲットによって生成されたスパッタリングプラズマと混合する単原子酸素を含むプラズマを生成するプラズマ生成装置とを含み、
前記実装移動手段が、チタンの単一層の堆積と前記単一層の酸化を行って前記被覆ステーション内の前記基板の単一パスの間に実質的に全ての二酸化チタンをルチル相で形成する速度で前記被覆ステーション内で前記基板を移動させるシステム。
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