JP2011249847A - 成膜方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の成膜装置1は電離装置25を有している。電離装置25は反応ガスの経路の途中に設けられており、反応ガスは経路を流れる途中で電離装置25で電離され、成膜室2内部に電離された反応ガスが導入される。電離された反応ガスを成膜室2内部に導入しながら、ターゲット6をスパッタリングすれば、スパッタ粒子と反応ガスとが反応して、基板11表面に反応物の膜が形成される。反応ガスを電離してからスパッタを行うと、反応ガスを電離させない場合に比べて、成膜速度が速く、かつ、膜質の良い膜が得られる。
【選択図】図1
Description
請求項2記載の発明は、前記反応ガスに、添加ガスとして化学構造中にH(水素原子)を含むガスを添加する請求項1記載の成膜方法である。
請求項3記載の発明は、前記H(水素原子)を含むガスはH2とH2Oのいずれか一方又は両方を含有する請求項2記載の成膜方法である。
請求項4記載の発明は、予め前記反応ガスにキャリアガスを添加しておき、前記反応ガスを前記キャリアガスで希釈した状態で電離させる請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の成膜方法である。
請求項5記載の発明は、前記ターゲットは、前記成膜室内部に複数個配置され、各前記ターゲットの表面は、所定の角度をもって、互いに向かい合って離間され、電離された前記反応ガスは、前記ターゲットの間から前記プラズマ内に導入されるように構成された請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載の成膜方法である。
請求項6記載の発明は、成膜室と、前記成膜室内に配置されたターゲットと、前記成膜室外部に位置し、前記成膜室内部に反応ガスを供給する供給源とを有し、前記成膜室の内部にスパッタガスと、前記反応ガスとを導入し、前記ターゲットをスパッタリングすると、前記ターゲットの構成材料と、前記反応ガスとの反応物の膜が成膜される成膜装置であって、前記供給源から前記成膜室に前記反応ガスが供給される経路の途中には、電離装置が設けられ、前記電離装置は前記経路を流れる前記反応ガスを電離するように構成された成膜装置である。
請求項7記載の発明は、請求項6記載の成膜装置であって、前記電離装置はマイクロ波を放出する磁電管を有し、前記磁電管が放出する前記マイクロ波が前記経路を流れる前記反応ガスに照射されるように構成された成膜装置である。
請求項8記載の発明は、請求項6記載の成膜装置であって、前記電離装置はコイルを有し、前記コイルに通電すると、磁界を発生させると、前記反応ガスが前記磁界内を流れるように構成された成膜装置である。
請求項9記載の発明は、成膜室内部にスパッタガスと反応ガスを供給しながら、前記成膜室内部に配置されたターゲットをスパッタリングし、前記ターゲットの構成材料と、前記反応ガスの反応物を有する薄膜を形成する成膜方法であって、前記反応ガスを電離させた後前記成膜室内部に導入する成膜方法である。
請求項10記載の発明は、請求項9記載の成膜方法であって、前記ターゲットの構成材料としてSiを主成分とするSi材料を用い、前記反応ガスとしてN2とNH3のいずれか一方又は両方を用いる成膜方法である。
請求項11記載の発明は、請求項10記載の成膜方法であって、前記反応ガスに、添加ガスとして化学構造中にHを含むガスを添加する成膜方法である。
請求項12記載の発明は、請求項11記載の成膜方法であって、前記Hを含むガスはH2とH2Oのいずれか一方又は両方を含有する成膜方法である。
請求項13記載の発明は、請求項9乃至請求項12のいずれか1項記載の成膜方法であって、予め前記反応ガスにキャリアガスを添加しておき、前記反応ガスをキャリアガスで希釈した状態で電離させる成膜方法である。
ここでは、ターゲット6の枚数は2枚であって、各ターゲット6は表面が所定角度をあけて、互いに向かい合って離間して配置されている。
図3の符号35は本発明に用いる電離装置の他の例を示している。電離装置35はコイル37を有しており、コイル37は供給管34の一部又は全部に巻き回されている。
NH3ガスはN2ガスに比べて沸点が低いので、NH3ガスを単独で流すと経路23の途中でNH3が液化することがある。従って、NH3ガスを反応ガスとして用いる場合には、NH3ガスをキャリアガスで希釈して経路23内を流せば、NH3の液化が防止される。
本発明に用いることのできる基板11の種類も特に限定されるものではなく、本発明の成膜装置1を用いれば、シリコン基板、ガラス基板、プラスチック基板等種々のものに成膜処理を施すことができる。
上記実施例の窒化ケイ素膜と、比較例の窒化ケイ素膜について、ストレス(応力)を測定したところ、実施例は応力が−500MPaであったのに対し、比較例は−1250MPaであり、実施例は比較例よりも応力が絶対値が小さく、基板11からはがれ難いことがわかる。
実施例の窒化ケイ素膜の屈折率を測定したところ、屈折率は2.1〜1.95であった。この値は窒化ケイ素の屈折率と一致しており、実施例では窒化ケイ素膜が形成されていることが確認された。これに対し、比較例の窒化ケイ素膜の屈折率は1.9〜2.0であり、比較例の窒化ケイ素膜は完全な窒化ケイ素膜ではないことが分かる。
実施例と比較例の窒化ケイ素膜(共に膜厚1200Å)の、波長550nmの光の透過率を測定したところ、実施例は透過率が98%であったのに対し、比較例は透過率が92%であり、実施例の窒化ケイ素膜は透過率が高いことがわかる。
実施例の窒化ケイ素膜について、オージェ電子分光法で原子濃度を測定した。その測定結果を図4に示す。図4の縦軸は原子濃度(%)を示し、横軸は窒化ケイ素膜表面をエッチングするのに要したスパッタ時間(分)、即ち膜の深さを示している。図4から明らかなように、NとSiの原子濃度は一定であり、実施例の窒化ケイ素膜はNとSiの膜厚方向の分布が均一であることを示す。
スパッタ時の成膜雰囲気の圧力を変化させた以外は、上記実施例と同じ条件で窒化ケイ素膜を複数成膜した。更に、スパッタ時の成膜雰囲気の圧力を変化させた以上は、上記比較例と同じ条件で窒化ケイ素膜を成膜した。得られた各窒化ケイ素膜について応力(単位MPa)を測定した。その結果を図5に示す。
請求項2記載の発明は、前記反応ガスに、添加ガスとして化学構造中にH(水素原子)を含むガスを添加する請求項1記載の成膜方法である。
請求項3記載の発明は、前記H(水素原子)を含むガスはH2とH2Oのいずれか一方又は両方を含有する請求項2記載の成膜方法である。
請求項4記載の発明は、予め前記反応ガスにキャリアガスを添加しておき、前記反応ガスを前記キャリアガスで希釈した状態で電離させる請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の成膜方法である。
請求項5記載の発明は、前記ターゲットは、前記成膜室内部に複数個配置され、各前記ターゲットの表面は、所定の角度をもって、互いに向かい合って離間され、電離された前記反応ガスは、前記ターゲットの間から前記プラズマ内に導入されるように構成された請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載の成膜方法である。
NH3ガスはN2ガスに比べて沸点が低いので、NH3ガスを単独で流すと経路23の途中でNH3が液化することがある。従って、NH3ガスを反応ガスとして用いる場合には、NH3ガスをキャリアガスで希釈して経路23内を流せば、NH3 ガスの液化が防止される。
上記実施例の窒化ケイ素膜と、比較例の窒化ケイ素膜について、ストレス(応力)を測定したところ、実施例は応力が−500MPaであったのに対し、比較例は−1250MPaであり、実施例は比較例よりも応力の絶対値が小さく、基板11からはがれ難いことがわかる。
スパッタ時の成膜雰囲気の圧力を変化させた以外は、上記実施例と同じ条件で窒化ケイ素膜を複数成膜した。更に、スパッタ時の成膜雰囲気の圧力を変化させた以外は、上記比較例と同じ条件で窒化ケイ素膜を成膜した。得られた各窒化ケイ素膜について応力(単位MPa)を測定した。その結果を図5に示す。
Claims (13)
- 成膜室内部にスパッタガスと反応ガスを供給しながら、前記成膜室内部に配置されたターゲットをスパッタリングし、前記ターゲットの構成材料と、前記反応ガスの反応物を有する薄膜を形成する成膜装置であって、
前記反応ガスを電離させた後前記成膜室内部に導入し、
前記ターゲットの構成材料としてSiを主成分とするSi材料を用い、
前記反応ガスとしてN2とNH3のいずれか一方又は両方を用いる成膜方法。 - 前記反応ガスに、添加ガスとして化学構造中にH(水素原子)を含むガスを添加する請求項1記載の成膜方法。
- 前記H(水素原子)を含むガスはH2とH2Oのいずれか一方又は両方を含有する請求項2記載の成膜方法。
- 予め前記反応ガスにキャリアガスを添加しておき、前記反応ガスを前記キャリアガスで希釈した状態で電離させる請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の成膜方法。
- 前記ターゲットは、前記成膜室内部に複数個配置され、各前記ターゲットの表面は、所定の角度をもって、互いに向かい合って離間され、
電離された前記反応ガスは、前記ターゲットの間から前記プラズマ内に導入されるように構成された請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載の成膜方法。 - 成膜室と、前記成膜室内に配置されたターゲットと、前記成膜室外部に位置し、前記成膜室内部に反応ガスを供給する供給源とを有し、
前記成膜室の内部にスパッタガスと、前記反応ガスとを導入し、前記ターゲットをスパッタリングすると、前記ターゲットの構成材料と、前記反応ガスとの反応物の膜が成膜される成膜装置であって、
前記供給源から前記成膜室に前記反応ガスが供給される経路の途中には、電離装置が設けられ、
前記電離装置は前記経路を流れる前記反応ガスを電離するように構成された成膜装置。 - 前記電離装置はマイクロ波を放出する磁電管を有し、
前記磁電管が放出する前記マイクロ波が前記経路を流れる前記反応ガスに照射されるように構成された請求項6記載の成膜装置。 - 前記電離装置はコイルを有し、
前記コイルに通電すると、磁界を発生させると、前記反応ガスが前記磁界内を流れるように構成された請求項6記載の成膜装置。 - 成膜室内部にスパッタガスと反応ガスを供給しながら、前記成膜室内部に配置されたターゲットをスパッタリングし、前記ターゲットの構成材料と、前記反応ガスの反応物を有する薄膜を形成する成膜方法であって、
前記反応ガスを電離させた後前記成膜室内部に導入する成膜方法。 - 前記ターゲットの構成材料としてSiを主成分とするSi材料を用い、
前記反応ガスとしてN2とNH3のいずれか一方又は両方を用いる請求項9記載の成膜方法。 - 前記反応ガスに、添加ガスとして化学構造中にHを含むガスを添加する請求項10記載の成膜方法。
- 前記Hを含むガスはH2とH2Oのいずれか一方又は両方を含有する請求項11記載の成膜方法。
- 予め前記反応ガスにキャリアガスを添加しておき、前記反応ガスを前記キャリアガスで希釈した状態で電離させる請求項9乃至請求項12のいずれか1項記載の成膜方法。
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Citations (2)
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JPS63465A (ja) * | 1986-06-18 | 1988-01-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スパツタ薄膜形成装置 |
JPH0649636A (ja) * | 1992-07-30 | 1994-02-22 | Sharp Corp | 非晶質半導体の製造方法 |
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- 2011-08-31 JP JP2011188435A patent/JP2011249847A/ja active Pending
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