JP2011231390A - Film forming method and film forming device - Google Patents
Film forming method and film forming device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011231390A JP2011231390A JP2010105161A JP2010105161A JP2011231390A JP 2011231390 A JP2011231390 A JP 2011231390A JP 2010105161 A JP2010105161 A JP 2010105161A JP 2010105161 A JP2010105161 A JP 2010105161A JP 2011231390 A JP2011231390 A JP 2011231390A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- target
- film forming
- intermediate electrode
- voltage
- 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
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
本発明は、スパッタリングにより基板上に薄膜を形成する成膜方法及び成膜装置に関する。 The present invention relates to a film forming method and a film forming apparatus for forming a thin film on a substrate by sputtering.
孔や溝が形成された半導体基板に、スパッタにより薄膜を成膜する技術を考える。通常のスパッタでは、基板に対して斜めに入射するスパッタ粒子が存在するため孔・構の内部での成膜厚さは基板表面に比べて薄くなる。 Consider a technique for forming a thin film by sputtering on a semiconductor substrate in which holes and grooves are formed. In normal sputtering, there are sputtered particles that are incident on the substrate at an angle, so the film thickness in the hole / structure is thinner than the substrate surface.
これを改善するために、基板にバイアス電圧を印加してスパッタ粒子を基板方向に引き込み、スパッタ粒子を基板に垂直に入射させて孔・構内への成膜性を高める方法がある。しかし、基板に高電圧がかかると基板上に形成されたデバイスが破損する恐れがあるため、印加できるバイアス電圧には限界がある。 In order to improve this, there is a method in which a bias voltage is applied to the substrate to draw the sputtered particles in the direction of the substrate, and the sputtered particles are vertically incident on the substrate to improve the film forming property in the hole / premises. However, when a high voltage is applied to the substrate, there is a risk that a device formed on the substrate may be damaged, and there is a limit to the bias voltage that can be applied.
また、図5に示すように、半導体基板にスパッタ成膜する際に、ターゲット100と基板101の間に多孔グリッド電極102を設け、グリッド電極に直流負電圧または交流電圧を印加してスパッタ粒子の正イオンをグリッド方向に加速する方法も提案されている(例えば特許文献1参照)。ターゲットから放出されたスパッタ粒子をコイル電極103でイオン化し、グリッド電極に直流負電圧または交流電圧を印加してスパッタ粒子の正イオンをグリッド方向に加速する。グリッド電極は多孔であるので、加速されたイオンのほとんどはグリッドを通過し、基板に垂直に近い方向で基板上に入射する。
Further, as shown in FIG. 5, when sputter deposition is performed on a semiconductor substrate, a
この方法によるとグリッド電極には負電圧が印加される一方で、基板は接地されていることになる。そのため、ターゲットからグリッド方向に加速されたイオンがグリッドを通過した後は、今度はグリッド方向に引力を受け減速されることになる。基板に平行な速度成分はグリッドによって影響されないので、基板に近づくにつれてイオンの横方向の速度成分が無視できなくなり、結局基板に対して斜め方向にイオンが入射する。従って孔内への成膜性(すなわち、孔の側壁や底面に対して均一な膜厚を有する被膜の形成可能性)の改善には寄与しないと考えられる。 According to this method, a negative voltage is applied to the grid electrode while the substrate is grounded. Therefore, after ions accelerated in the grid direction from the target pass through the grid, this time, the ions are attracted in the grid direction and decelerated. Since the velocity component parallel to the substrate is not affected by the grid, the velocity component in the lateral direction of ions cannot be ignored as the substrate approaches the substrate, and eventually the ions are incident on the substrate in an oblique direction. Therefore, it is considered that it does not contribute to the improvement of the film formability in the hole (that is, the possibility of forming a film having a uniform film thickness on the side wall and bottom surface of the hole).
本発明はこのような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、高アスペクト比の孔や溝が形成された基板にスパッタにより薄膜を成膜するに際し、前記孔や溝の内部にスパッタ粒子を堆積させることができ、成膜性の向上を図ることが可能な成膜方法を提供することを第一の目的とする。
また、本発明は、高アスペクト比の孔や溝が形成された基板にスパッタにより薄膜を成膜するに際し、高アスペクト比の孔、溝の内部にスパッタ粒子を誘導する手段を備え、優れた成膜性を有する成膜装置を提供することを第二の目的とする。
なお、本発明において「成膜性」とは、孔や溝の内部にも均一な膜厚の薄膜を形成し得る性能を意味する。
The present invention has been devised in view of such a conventional situation, and when a thin film is formed by sputtering on a substrate in which holes and grooves having a high aspect ratio are formed, sputtered particles are formed inside the holes and grooves. The first object is to provide a film forming method capable of depositing the film and capable of improving the film forming property.
In addition, the present invention is provided with a means for inducing sputtered particles inside a high aspect ratio hole or groove when a thin film is formed by sputtering on a substrate on which a high aspect ratio hole or groove is formed. A second object is to provide a film forming apparatus having film properties.
In the present invention, “film formability” means the ability to form a thin film having a uniform film thickness inside the holes and grooves.
本発明の請求項1に記載の成膜方法は、真空容器内に配されたターゲットに電圧を印加し、前記ターゲットと該ターゲットに対向して配された基板との間の空間にプラズマを生成させ、前記プラズマにより前記ターゲットから叩き出されたスパッタ粒子を前記基板上に堆積させることにより前記基板上に薄膜を形成する成膜方法において、前記ターゲットと前記基板との間に、該ターゲットから見て前記基板を遮るように、メッシュ状の中間電極を配し、該中間電極にマイナス電位のパルス電圧を印加すること、を特徴とする。
本発明の請求項2に記載の成膜方法は、請求項1において、前記中間電極を通過させることにより、前記基板の表面プロファイルに応じて、前記スパッタ粒子を均一に前記基板に向けて誘導することを特徴とする。
本発明の請求項3に記載の成膜方法は、請求項1又は2において、前記スパッタ粒子をパルス電源を用いてイオン化し、かつ、前記パルス電源のパルス電圧と前記メッシュ電極に印加するパルス電圧とを同期させることを特徴とする。
本発明の請求項4に記載の成膜装置は、真空容器と、前記真空容器内にプロセスガスを供給するガス供給手段と、前記真空容器内のガスを排気する排気手段と、前記真空容器内に配されたターゲットと、前記真空容器内において前記ターゲットに対向して配され、基板を保持する基板ステージと、前記ターゲットに電圧を印加し、前記ターゲットと前記基板ステージとの間の空間にプラズマを生成させる電圧印加手段と、前記ターゲットと前記基板との間に、該ターゲットから見て前記基板を遮るように配された、メッシュ状の中間電極と、前記中間電極にマイナス電位のパルス電圧を印加するパルス電源と、を少なくとも備えたことを特徴とする。
請求項5に記載の成膜装置は、請求項4において、前記プラズマにより前記ターゲットから叩き出されたスパッタ粒子をイオン化するイオン化機構を、さらに備えていることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, a voltage is applied to a target disposed in a vacuum vessel, and plasma is generated in a space between the target and a substrate disposed opposite to the target. In the film forming method for forming a thin film on the substrate by depositing sputtered particles knocked out of the target by the plasma on the substrate, the target is viewed from the target. A mesh-shaped intermediate electrode is arranged so as to block the substrate, and a pulse voltage having a negative potential is applied to the intermediate electrode.
A film forming method according to a second aspect of the present invention is the film forming method according to the first aspect, wherein the sputtered particles are uniformly directed toward the substrate according to the surface profile of the substrate by passing the intermediate electrode. It is characterized by that.
The film forming method according to
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a film forming apparatus comprising: a vacuum vessel; a gas supply unit that supplies a process gas into the vacuum vessel; an exhaust unit that exhausts the gas in the vacuum vessel; A target placed on the substrate, a substrate stage disposed opposite to the target in the vacuum vessel and holding the substrate, a voltage is applied to the target, and plasma is generated in a space between the target and the substrate stage. Between the target and the substrate, a mesh-shaped intermediate electrode disposed so as to shield the substrate when viewed from the target, and a pulse voltage having a negative potential applied to the intermediate electrode. And a pulse power source to be applied.
According to a fifth aspect of the present invention, the film forming apparatus according to the fourth aspect further includes an ionization mechanism that ionizes sputtered particles knocked out of the target by the plasma.
本発明の成膜方法では、ターゲットと基板との間に、該ターゲットから見て前記基板を遮るように、メッシュ状の中間電極を配し、該中間電極にマイナス電位のパルス電圧を印加しているので、該パルス電圧によって、電荷をもつスパッタ粒子を基板へ垂直に入射させることが可能となる。これにより本発明では、高アスペクト比の孔、溝の内部にスパッタ粒子を堆積させることができ、成膜性を向上させた成膜方法を提供することが可能である。 In the film forming method of the present invention, a mesh-like intermediate electrode is arranged between the target and the substrate so as to shield the substrate when viewed from the target, and a negative potential pulse voltage is applied to the intermediate electrode. Therefore, it becomes possible to cause the sputtered particles having a charge to enter the substrate perpendicularly by the pulse voltage. Accordingly, in the present invention, it is possible to deposit sputtered particles inside the holes and grooves having a high aspect ratio, and it is possible to provide a film forming method with improved film formability.
本発明の成膜装置では、ターゲットと基板との間に、該ターゲットから見て前記基板を遮るように配された、メッシュ状の中間電極と、前記中間電極にマイナス電位のパルス電圧を印加するパルス電源と、を備えているので、中間電極に印加されるパルス電圧によって、スパッタ粒子を基板へ垂直に入射させることが可能となり、高アスペクト比の孔、溝の内部にスパッタ粒子を誘導することができる。これにより本発明では、高アスペクト比の孔、溝の内部にスパッタ粒子を堆積させることができ、成膜性を向上させた成膜装置を提供することが可能である。 In the film forming apparatus of the present invention, a mesh-like intermediate electrode disposed between the target and the substrate so as to shield the substrate when viewed from the target, and a pulse voltage having a negative potential applied to the intermediate electrode are applied. It is possible to cause the sputtered particles to be perpendicularly incident on the substrate by the pulse voltage applied to the intermediate electrode, and to induce the sputtered particles inside the high aspect ratio holes and grooves. Can do. Accordingly, in the present invention, it is possible to provide a film forming apparatus in which sputtered particles can be deposited inside the holes and grooves having a high aspect ratio, and the film forming property is improved.
以下、本発明の成膜方法及び成膜装置の好適な実施形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a film forming method and a film forming apparatus of the present invention will be described.
図1は、本発明に係る成膜装置の一構成例を模式的に示す図である。
本発明の成膜装置1は、真空容器10と、前記真空容器10内にプロセスガスを供給するガス供給手段11と、前記真空容器10内のガスを排気する排気手段12と、前記真空容器10内に配されたターゲット13と、前記真空容器10内において前記ターゲット13に対向して配され、基板2を保持する基板ステージ14と、前記ターゲット13に電圧を印加し、前記ターゲット13と前記基板ステージ14との間の空間にプラズマを生成させる電圧印加手段15と、前記ターゲット13と前記基板2との間に、該ターゲット13から見て前記基板2を遮るように配された、メッシュ状の中間電極18と、前記中間電極18にマイナス電位のパルス電圧を印加するパルス電源19と、を少なくとも備えたことを特徴とする。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration example of a film forming apparatus according to the present invention.
The film forming apparatus 1 of the present invention includes a
本発明の成膜装置1では、ターゲット13と基板2との間に、該ターゲット13から見て前記基板2を遮るように配された、メッシュ状の中間電極18と、この中間電極18にマイナス電位のパルス電圧を印加するパルス電源19と、両者(中間電極18、パルス電源19)間を電気的に接続する配線20と、を備えているので、中間電極18に印加されるパルス電圧によって、スパッタ粒子3を基板2へ垂直に入射させることが可能となる。その際、ターゲット13の近傍には、イオン化源21が配され、このイオン化源21には直流電源22が配線23を介して電気的に接続されている。
これにより本発明では、高アスペクト比の孔や溝が形成された基板2に成膜するに際し、孔や溝の内部にスパッタ粒子を誘導し、孔や溝の内部にスパッタ粒子3を堆積させることができる。その結果、成膜性を向上することが可能である。すなわち、孔の側壁や底面に対して均一な膜厚を有する被膜を形成することが可能になる。
In the film forming apparatus 1 of the present invention, a mesh-like
Thus, according to the present invention, when forming a film on the
図2は、本発明に係る成膜装置の他の一構成例を模式的に示す図である。
図2の成膜装置が、図1の成膜装置と異なる点は、必要とする電源の数である。他の構成は図1と図2は同一である。すなわち、図2の成膜装置においては、中間電極18に繋がるパルス電源19が、イオン化源21にも並列接続され、直流電源としても機能する。これにより、図2の成膜装置によれば、必要とする電源の数を半減できるので、低消費電力化とともに、省スペース化も同時に図ることが可能となる。
FIG. 2 is a diagram schematically showing another configuration example of the film forming apparatus according to the present invention.
The film forming apparatus in FIG. 2 differs from the film forming apparatus in FIG. 1 in the number of necessary power supplies. The other structure is the same as FIG. 1 and FIG. That is, in the film forming apparatus of FIG. 2, the
真空容器10は、スパッタリングを行うために所定の真空度を維持する、鉄、ステンレス、アルミニウム等で形成される気密性の高い容器であり、接地されている。
真空容器10には、その内部に成膜にプロセスガスを供給するガス供給手段11および真空容器10内のガスを排気する排気手段12が取り付けられている。
ガス供給手段11により真空容器10内に供給されるプロセスガスとしては、アルゴン(Ar)、または、アルゴン(Ar)と酸素(O2)の混合ガス等を用いることができる。
排気手段12は、真空容器10内を所定の真空度にすると共に、成膜中にこの所定の真空度に維持するために、真空容器10内のガスを排気する。
The
A gas supply means 11 for supplying a process gas for film formation and an exhaust means 12 for exhausting the gas in the
As the process gas supplied into the
The
ターゲット13の材料は特に限定されるものではないが、例えば、Ti、Cu、Cr等が挙げられる。またターゲット13のサイズは特に限定されるものではないが、例えば、表面積が約750cm2(直径310mmの円形状)である。
Although the material of the
基板ステージ14は、前記真空容器10内において前記ターゲット13に対向して配される。この基板ステージ14に被処理体である基板2が保持される。この成膜装置1では、ターゲット13と基板2とが略平行になるように配置される。ターゲット13―基板2間の距離は特に限定されるものではないが、例えば10cm程度である。
The
電圧印加手段15は、スパッタ電極16とスパッタ電極16に接続された高周波電源17とを備える。
スパッタ電極16は、真空容器10の内部の上方に配置され、その表面に成膜する圧電膜などの薄膜の組成に応じた組成のターゲット13を保持するようになっており、高周波電源17に接続されている。スパッタ電極16は高周波電源17からの高周波電力(負の高周波)の印加により放電して、真空容器10内に導入されたArなどのガスをプラズマ化し、Arイオン等のプラスイオンを生成させる。
The
The
高周波電源17は、真空容器10内に導入されたArなどのガスをプラズマ化させるための高周波電力(負の高周波)をスパッタ電極16に供給するためのものであり、その一方の端部がスパッタ電極16に接続され、他方の端部が接地されている。電圧印加手段15のスパッタ印加電力は、特に限定されるものではないが、例えば、高周波電源17の周波数が13.56MHz、出力が1.5kW〜3.0kWとする。
The high-
こうして生成されたプラスイオンは、ターゲット13をスパッタする。このようにして、プラスイオンにスパッタされた(叩き出された)ターゲット13の構成元素は、ターゲット13から放出され、中性あるいはイオン化された状態で、基板ステージ14に保持された基板2上に蒸着される。
The positive ions generated in this way sputter the
そして本発明の成膜装置1では、前記ターゲット13と前記基板2との間に、該ターゲット13から見て前記基板2を遮るように配された、メッシュ状の中間電極18と、前記中間電極18にマイナス電位のパルス電圧を印加するパルス電源19と、を備えている。
中間電極18は非磁性体からなることが好ましく、例えばステンレス鋼からなる。
In the film forming apparatus 1 of the present invention, a mesh-like
The
中間電極18のメッシュ形状としては特に限定されるものではなく、スパッタ粒子3が通過できるのであれば、何でも良い。メッシュの開口が大きいほうがスパッタ粒子3の透過率が良いが、メッシュの開口が大きすぎると中間電極18近辺の電場が不均一になる。メッシュの開口が小さすぎると、スパッタ粒子3が付着、堆積して目詰まりが生じ易くなる。例えばメッシュの開口をlcm角以下程度とする。
The mesh shape of the
中間電極18はターゲット13と基板2の間の空間に、該ターゲット13から見て前記基板2を遮るように設置する。
中間電極18が配される位置としては特に限定されるものではないが、スパッタ粒子3はメッシュ電極から基板2まで飛行する間に放電ガスの原子と衝突するため、中間電極18−基板2間の距離が長いとスパッタ粒子3が減速してしまう。例えば圧力1Paのときの平均自由行程がlcm程度である。ターゲット13−基板2間で基板寄りの位置、例えば基板2から1cm程度とすることが好ましい。
The
Although the position where the
真空容器10と基板ステージ14は接地し、中間電極18にはパルス電源19を接続してパルス的に負電圧を印加できるようにしておく。
パルス電源19のパルス印加電圧は特に限定されるものではないが、例えば100〜1000V程度とする。パルス印加電圧が200Vでスパッタ粒子3の基板垂直方向の速度が平行方向の10倍程度になり、電圧を上げるほど垂直性が良くなる。ただし電圧を上げすぎると中間電極18と基板2の間で放電してしまう。
The
The pulse applied voltage of the
例えば、圧力を1Paとして、ターゲット13と基板2との離間距離を10cm、中間電極18と基板2との離間距離を1cm、中間電極18への印加電圧を200V、とそれぞれ設定した場合、スパッタ粒子がターゲット13から基板2まで飛行する時間は100μs程度となる。
また、パルス電源19のパルス周波数としては特に限定されるものではないが、例えば5〜10kHzの矩形波とする。パルス周波数がこれより短すぎると、イオンが基板2に到達する前に押し戻されてしまう。
For example, when the pressure is 1 Pa, the separation distance between the
Further, the pulse frequency of the
なお、本発明の成膜装置1は、前記プラズマにより前記ターゲット13から叩き出されたスパッタ粒子3をイオン化するイオン化機構を、さらに備えていることが好ましい。イオン化機構は、イオン化源21、直流電源22、およびイオン化源21と直流電源22を接続する配線23からなる。イオン化源21(例えばフィラメント)へ直流電源22より電流を流し加熱して熱電子を放出させる。ターゲット13と基板2との間において、イオン化源21から放出された熱電子をスパッタ粒子3及びスパッタ放電用のプロセスガスの粒子に衝突させてスパッタ粒子3をイオン化するものである。これにより、電荷をもつスパッタ粒子3が増えるため、メッシュ電極で垂直方向に加速するスパッタ粒子3が増加し、高アスペクト比の孔、溝の内部に効率よく成膜できる。
The film forming apparatus 1 of the present invention preferably further includes an ionization mechanism that ionizes the sputtered
次に、このような成膜装置1を用いて、基板2上に薄膜を形成する成膜方法について説明する。
本発明の成膜方法は、真空容器10内に配されたターゲット13に電圧を印加し、前記ターゲット13と前記ターゲット13に対向して配された基板2との間の空間にプラズマを生成させ、前記プラズマにより前記ターゲット13から叩き出されたスパッタ粒子3を前記基板2上に堆積させることにより前記基板2上に膜を形成する成膜方法において、前記ターゲット13と前記基板2との間に、該ターゲット13から見て前記基板2を遮るように、メッシュ状の中間電極18を配し、該中間電極18にマイナス電位のパルス電圧を印加すること、を特徴とする。
Next, a film forming method for forming a thin film on the
In the film forming method of the present invention, a voltage is applied to the
本発明の成膜方法では、ターゲット13と基板2との間に、該ターゲット13から見て前記基板2を遮るように、メッシュ状の中間電極18を配し、該中間電極18にマイナス電位のパルス電圧を印加しているので、該パルス電圧によって、電荷をもつスパッタ粒子3を基板2へ垂直に入射させることが可能となる。これにより本発明では、高アスペクト比の孔や溝が形成された基板2に成膜するに際し、孔、溝の内部にスパッタ粒子3を堆積させることができる。その結果、成膜性を向上することが可能である。すなわち、孔の側壁や底面に対して均一な膜厚を有する被膜を形成することが可能になる。
In the film forming method of the present invention, a mesh-like
真空容器10内に配されたターゲット13に電圧を印加し、前記ターゲット13と前記ターゲット13に対向して配された基板2との間の空間にプラズマを生成させ、前記プラズマにより前記ターゲット13から叩き出されたスパッタ粒子3を前記基板2上に堆積させる。
まず、真空容器10内にスパッタリング用のターゲット13を装着して保持させるとともに、真空容器10内において、ターゲット13と対向する位置に離間して配置された基板ステージ14に薄膜を成膜する基板2を装着して保持させる。
その後、排気手段12により真空容器10内が所定の真空度になるまで排気し、所定の真空度を維持しながら、ガス供給手段11によりアルゴンガス(Ar)などのプラズマ用ガスを供給する。真空容器10内の圧力は特に限定されるものではないが、例えば1Paとする。
A voltage is applied to the
First, the
Thereafter, the inside of the
そして、電圧印加手段15によりスパッタ電極16に高周波(負の高周波電力)を印加して、スパッタ電極16を放電させて、真空容器10内に導入されたArなどのガスをプラズマ化し、Arイオン等のプラスイオンを生成させる。
こうして形成されたプラスイオンは、ターゲット13をスパッタし、スパッタされた(叩き出された)ターゲット13の構成元素からなるスパッタ粒子3は、ターゲット13から放出され、中性あるいはイオン化された状態で、対向離間配置された基板ステージ14に保持された基板2上に蒸着され、成膜が開始される。
Then, a high frequency (negative high frequency power) is applied to the
The positive ions thus formed sputter the
そして特に本発明では、ターゲット13と基板2との間に、該ターゲット13から見て前記基板2を遮るように、メッシュ状の中間電極18を配し、該中間電極18にマイナス電位のパルス電圧を印加している。
簡単のため、イオン化されたスパッタ粒子3がターゲット13近傍のみに存在する場合をまず考える。スパッタ粒子3イオンは、メッシュ状の中間電極18に負電圧が印加されている間は基板2に垂直方向に加速される[図3(a)参照]。ここでイオンが中間電極18を通過した直後に中間電極18を接地電位に落とすと、イオンは力を受けなくなりそのままの速度で直進する[図3(b)参照]。従って、スパッタ粒子3イオンは基板2に垂直方向に入射させることが可能となる。これにより高アスペクト比の孔、溝の内部にスパッタ粒子3を堆積させることができ、成膜性を向上することができる。
In particular, in the present invention, a mesh-like
For the sake of simplicity, first consider the case where the ionized sputtered
図4は、高アスペクト比の孔や溝の内部にスパッタ粒子が堆積される様子を模式的に示す図である。図4(a)と図4(b)は従来の成膜装置の場合を、図4(c)と図4(d)は本発明の成膜装置の場合を、それぞれ示している。特に、図4(a)と図4(c)は基板に対してスパッタ粒子が飛来する様子(堆積前)を、図4(b)と図4(d)は基板に対して成膜された状態(堆積後)を、それぞれ表している。 FIG. 4 is a diagram schematically showing how sputtered particles are deposited inside high aspect ratio holes and grooves. 4 (a) and 4 (b) show the case of a conventional film forming apparatus, and FIGS. 4 (c) and 4 (d) show the case of the film forming apparatus of the present invention. In particular, FIGS. 4 (a) and 4 (c) show how the sputtered particles fly to the substrate (before deposition), and FIGS. 4 (b) and 4 (d) show that the film was formed on the substrate. Each state (after deposition) is shown.
従来の成膜方法および成膜装置では、図4(a)に示すように、基板2に設けた孔や溝4に対して、スパッタ粒子3a、3b、3c(3)は異なる角度を成して飛来する。ゆえに、各スパッタ粒子3a、3b、3c(3)は、孔や溝の内底面4a(4)や内側面4b(4)、基板の表面2aに対して付着確率に偏りが生じる。その結果、図4(b)に示すように、基板の表面2aに膜が厚く成長し、孔や溝の内側面4b(4)では奥に向かうほど膜が薄くなり、孔や溝の内底面4a(4)には最も薄い膜が形成される傾向があった。
In the conventional film forming method and film forming apparatus, as shown in FIG. 4A, the sputtered
これに対して、本発明の成膜方法および成膜装置においては、図4(c)に示すように、全てのスパッタ粒子3x、3y、3z(3)が基板4に対して略垂直を成して飛来する。ゆえに、各スパッタ粒子3x、3y、3z(3)は、孔や溝の内底面4a(4)や内側面4b(4)、基板の表面2aに対して、同レベルの付着確率をもつことになる。その結果、図4(d)に示すように、基板の位置に依存することなく、ほぼ同レベルの厚さの膜が形成される。すなわち、本発明によれば、基板の表面2a、基板の孔や溝の内側面4b(4)、基板の孔や溝の内底面4a(4)に依存せず、従来より均一な厚さの膜を、安定して形成することが可能である。
In contrast, in the film forming method and film forming apparatus of the present invention, as shown in FIG. 4C, all the sputtered
換言すると、本発明に係る成膜装置においては、ターゲット13近傍でスパッタ粒子3をパルス電源19を用いてイオン化すると、イオン化直後にはスパッタ粒子3イオンはターゲット13近傍のみに存在する。そこで、前記パルス電源19のパルス電圧と前記メッシュ電極に印加するパルス電圧とを適切なタイミングで同期させることが好ましい。これによりイオン化したスパッタ粒子3を、効率的に基板2へ入射させることができ、成膜性をさらに向上することができる。
In other words, in the film forming apparatus according to the present invention, when the sputtered
常時イオン化が行われるようなイオン化源を使用する場合は、中間電極18に負電圧を印加している間はイオンが中間電極18方向への引力を受け、接地電位に落ちている間は力を受けない。従って、中間電極18に負電圧を印加させる瞬間にターゲット13と中間電極18の間の空間にあるイオンは基板方向に加速される一方で、中間電極18と基板2の間にあるイオンは基板2から遠ざかる方向に加速されるので、スパッタ粒子3をパルスでイオン化する場合より効率は落ちる。
When using an ionization source that always performs ionization, ions receive an attractive force in the direction of the
なお、本発明では、前記中間電極18を通過させることにより、前記基板2の表面プロファイルに応じて、前記スパッタ粒子3を均一に前記基板2に向けて誘導することが好ましい。これによりメッシュ電極で垂直方向に加速するスパッタ粒子3が増加し、効率よく成膜することができる。
In the present invention, it is preferable to guide the sputtered
以上、本発明の成膜方法及び成膜装置について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 The film forming method and film forming apparatus of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to this, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the invention.
本発明は、スパッタリングにより基板上に膜を形成する成膜方法及び成膜装置に広く適用可能である。 The present invention is widely applicable to a film forming method and a film forming apparatus for forming a film on a substrate by sputtering.
1 成膜装置、2 基板、3 スパッタ粒子、10 真空容器、11 ガス供給手段、12 排気手段、13 ターゲット、14 基板ステージ、15 電圧印加手段、16 スパッタ電極、17 高周波電源、18 中間電極、19 パルス電源、20、23 配線、21 イオン化源、22 直流電源。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Deposition apparatus, 2 Substrate, 3 Sputtered particle, 10 Vacuum container, 11 Gas supply means, 12 Exhaust means, 13 Target, 14 Substrate stage, 15 Voltage application means, 16 Sputter electrode, 17 High frequency power supply, 18 Intermediate electrode, 19 Pulse power supply, 20, 23 wiring, 21 ionization source, 22 DC power supply.
Claims (5)
前記ターゲットと前記基板との間に、該ターゲットから見て前記基板を遮るように、メッシュ状の中間電極を配し、該中間電極にマイナス電位のパルス電圧を印加すること、を特徴とする成膜方法。 A voltage is applied to a target disposed in a vacuum vessel, plasma is generated in a space between the target and a substrate disposed opposite to the target, and sputtered particles knocked out of the target by the plasma In a film forming method for forming a thin film on the substrate by depositing on the substrate,
A mesh-shaped intermediate electrode is arranged between the target and the substrate so as to shield the substrate when viewed from the target, and a negative potential pulse voltage is applied to the intermediate electrode. Membrane method.
前記真空容器内にプロセスガスを供給するガス供給手段と、
前記真空容器内のガスを排気する排気手段と、
前記真空容器内に配されたターゲットと、
前記真空容器内において前記ターゲットに対向して配され、基板を保持する基板ステージと、
前記ターゲットに電圧を印加し、前記ターゲットと前記基板ステージとの間の空間にプラズマを生成させる電圧印加手段と、
前記ターゲットと前記基板との間に、該ターゲットから見て前記基板を遮るように配された、メッシュ状の中間電極と、
前記中間電極にマイナス電位のパルス電圧を印加するパルス電源と、を少なくとも備えたことを特徴とする成膜装置。 A vacuum vessel;
Gas supply means for supplying a process gas into the vacuum vessel;
An exhaust means for exhausting the gas in the vacuum vessel;
A target disposed in the vacuum vessel;
A substrate stage that is disposed opposite to the target in the vacuum vessel and holds the substrate;
Voltage applying means for applying a voltage to the target and generating plasma in a space between the target and the substrate stage;
A mesh-like intermediate electrode disposed between the target and the substrate so as to shield the substrate when viewed from the target;
And a pulse power supply for applying a negative pulse voltage to the intermediate electrode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010105161A JP2011231390A (en) | 2010-04-30 | 2010-04-30 | Film forming method and film forming device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010105161A JP2011231390A (en) | 2010-04-30 | 2010-04-30 | Film forming method and film forming device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011231390A true JP2011231390A (en) | 2011-11-17 |
Family
ID=45321006
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010105161A Pending JP2011231390A (en) | 2010-04-30 | 2010-04-30 | Film forming method and film forming device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011231390A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014002916A1 (en) * | 2012-06-29 | 2014-01-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for using sputtering target and method for manufacturing oxide film |
CN113481474A (en) * | 2021-06-29 | 2021-10-08 | 苏州光昛智能科技有限公司 | Sputtering coating method of inorganic electrochromic film |
-
2010
- 2010-04-30 JP JP2010105161A patent/JP2011231390A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014002916A1 (en) * | 2012-06-29 | 2014-01-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for using sputtering target and method for manufacturing oxide film |
CN104797736A (en) * | 2012-06-29 | 2015-07-22 | 株式会社半导体能源研究所 | Method for using sputtering target and method for manufacturing oxide film |
CN113481474A (en) * | 2021-06-29 | 2021-10-08 | 苏州光昛智能科技有限公司 | Sputtering coating method of inorganic electrochromic film |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9941102B2 (en) | Apparatus for processing work piece by pulsed electric discharges in solid-gas plasma | |
US20110011737A1 (en) | High-power pulse magnetron sputtering apparatus and surface treatment apparatus using the same | |
US20090200158A1 (en) | High power impulse magnetron sputtering vapour deposition | |
JPH06220627A (en) | Film forming device | |
KR101050121B1 (en) | Sputtering Device and Sputtering Method | |
WO2009157439A1 (en) | Sputtering apparatus and sputtering method | |
KR19980086497A (en) | Sputtering device | |
US20120267237A1 (en) | Production of Nanoparticles | |
JP2011231390A (en) | Film forming method and film forming device | |
WO2015025823A1 (en) | Sputtering film formation device and sputtering film formation method | |
WO2013099044A1 (en) | Ion beam processing device and neutralizer | |
JP2007197840A (en) | Ionized sputtering apparatus | |
TWI381063B (en) | High-power pulse magnetron sputtering apparatus and surface treatment apparatus | |
CN115354289B (en) | Ion source auxiliary deposition system, deposition method and vacuum coating equipment | |
TWI632246B (en) | Chamber pasting method in a pvd chamber for reactive re-sputtering dielectric material | |
JP6330455B2 (en) | Vacuum processing equipment | |
JP5265309B2 (en) | Sputtering method | |
JP4370949B2 (en) | Deposition method | |
JPH06272037A (en) | Formation of thin film and apparatus therefor | |
JP2003306767A (en) | Method for forming deposited film | |
Bellido-Gonzalez et al. | HIPIMS in full face erosion circular cathode for semiconductor applications | |
JP2010209453A (en) | Self ion sputtering system | |
KR100388358B1 (en) | A DEVICE FOR VAPOR DEPOSITION OF MgO ON THE PLASMA DISPLAY PANEL | |
JPH11323544A (en) | Sputtering device | |
CN113718219A (en) | Thin film deposition method and thin film deposition apparatus |