JP2016065299A5 - - Google Patents
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Description
この発明に係る成膜方法は、スパッタリング用のガスが導入される真空容器内に設けられたアンテナに高周波電力を供給して誘導結合型のプラズマを発生させ、当該プラズマと、ターゲットに印加されるターゲットバイアス電圧とを用いて、ターゲットをスパッタさせて基板上に成膜を行うスパッタリング装置において、成膜の開始時は、前記アンテナに前記高周波電力を供給して前記プラズマを発生させた後に、前記ターゲットに前記ターゲットバイアス電圧を印加してスパッタリングを開始し、成膜の終了時は、前記ターゲットに印加していた前記ターゲットバイアス電圧を止めてスパッタリングを停止した後に、前記アンテナに供給していた前記高周波電力を止めて前記プラズマを消滅させ、
しかも成膜の開始時は、前記アンテナに前記高周波電力を供給して前記プラズマを発生させた後に、前記ターゲットに印加する前記ターゲットバイアス電圧をゼロから所定値まで徐々に大きくし、成膜の終了時は、前記ターゲットに印加していた前記ターゲットバイアス電圧を徐々に小さくして止めた後に、前記アンテナに供給していた前記高周波電力を止めて前記プラズマを消滅させる、ことを特徴としている。
In the film forming method according to the present invention, high frequency power is supplied to an antenna provided in a vacuum vessel into which a sputtering gas is introduced to generate inductively coupled plasma, which is applied to the plasma and a target. In a sputtering apparatus for forming a film on a substrate by sputtering a target using a target bias voltage, at the start of film formation, the high frequency power is supplied to the antenna and the plasma is generated. Sputtering was started by applying the target bias voltage to the target. At the end of film formation, the target bias voltage applied to the target was stopped and sputtering was stopped, and then the antenna was supplied to the antenna. Stop the high frequency power to extinguish the plasma ,
In addition, at the start of film formation, after the plasma is generated by supplying the high frequency power to the antenna, the target bias voltage applied to the target is gradually increased from zero to a predetermined value, and the film formation is completed. In some cases, the target bias voltage applied to the target is gradually reduced and stopped, and then the high-frequency power supplied to the antenna is stopped to extinguish the plasma .
なお、成膜の開始時は、前記アンテナに供給する前記高周波電力を徐々に大きくして最小電力で前記プラズマを発生させた後に、前記ターゲットに前記ターゲットバイアス電圧を印加し、その後更に、前記アンテナに供給する前記高周波電力を所定値まで徐々に大きくするようにしても良い。 Incidentally, at the start of the film formation, after generating the plasma at the minimum power gradually increases the high frequency power supplied to the antenna, the target bias voltage to the target, then further, the antenna The high-frequency power supplied to the battery may be gradually increased to a predetermined value.
この発明に係るスパッタリング装置は、スパッタリング用のガスが導入される真空容器内に設けられたアンテナに高周波電源から高周波電力を供給して誘導結合型のプラズマを発生させ、当該プラズマと、ターゲットバイアス電源からターゲットに印加されるターゲットバイアス電圧とを用いて、ターゲットをスパッタさせて基板上に成膜を行うスパッタリング装置であって、前記高周波電源および前記ターゲットバイアス電源を制御して、（ａ）成膜の開始時に、前記高周波電源から前記アンテナに前記高周波電力を供給させて前記プラズマを発生させた後に、前記ターゲットバイアス電源から前記ターゲットに前記ターゲットバイアス電圧を印加させてスパッタリングを開始させる機能と、（ｂ）成膜の終了時に、前記ターゲットバイアス電源から前記ターゲットに印加していた前記ターゲットバイアス電圧を止めてスパッタリングを停止させた後に、前記アンテナに供給していた前記高周波電力を止めて前記プラズマを消滅させる機能とを有している制御装置を備えており、
かつ前記制御装置は、（ｃ）成膜の開始時に、前記高周波電源から前記アンテナに前記高周波電力を供給して前記プラズマを発生させた後に、前記ターゲットバイアス電源から前記ターゲットに印加する前記ターゲットバイアス電圧をゼロから所定値まで徐々に大きくする機能と、（ｄ）成膜の終了時に、前記ターゲットバイアス電源から前記ターゲットに印加していた前記ターゲットバイアス電圧を徐々に小さくして止めた後に、前記高周波電源から前記アンテナに供給していた前記高周波電力を止めて前記プラズマを消滅させる機能とを更に有している、ことを特徴としている。
A sputtering apparatus according to the present invention generates an inductively coupled plasma by supplying a high frequency power from a high frequency power source to an antenna provided in a vacuum vessel into which a sputtering gas is introduced, and the plasma and a target bias power source A sputtering apparatus that forms a film on a substrate by sputtering the target using a target bias voltage applied to the target from the target, and controls the high-frequency power source and the target bias power source, and (a) film formation A function of starting the sputtering by applying the target bias voltage to the target from the target bias power source after generating the plasma by supplying the high frequency power from the high frequency power source to the antenna at the start of b) At the end of film formation, the target via A control device having a function of stopping the high-frequency power supplied to the antenna and extinguishing the plasma after stopping the target bias voltage applied to the target from a power source to stop sputtering. equipped with a,
And (c) the target bias that is applied to the target from the target bias power source after generating the plasma by supplying the high frequency power from the high frequency power source to the antenna at the start of film formation. A function of gradually increasing the voltage from zero to a predetermined value; and (d) at the end of film formation, the target bias voltage applied to the target from the target bias power source is gradually decreased and stopped. It further has a function of stopping the high-frequency power supplied to the antenna from a high-frequency power source and extinguishing the plasma .
請求項１に記載の発明によれば次の効果を奏する。
（ア）成膜の開始時は、アンテナに高周波電力を供給してプラズマを発生させた後に、ターゲットにターゲットバイアス電圧を印加してスパッタリングを開始するので、プラズマ点灯時のプラズマが不安定な時期の成膜を避けることができる。従って、成膜の開始時に不均質な膜が形成されることを抑制することができる。かつ成膜の終了時は、ターゲットに印加していたターゲットバイアス電圧を止めてスパッタリングを停止した後に、アンテナに供給していた高周波電力を止めてプラズマを消滅させるので、プラズマ消灯時のプラズマが不安定な時期の成膜を避けることができる。従って、成膜の終了時に不均質な膜が形成されることを抑制することができる。
The invention according to claim 1 has the following effects.
(A) At the start of film formation, plasma is generated by supplying high frequency power to the antenna, and then sputtering is started by applying a target bias voltage to the target. Can be avoided. Accordingly, it is possible to suppress the formation of a heterogeneous film at the start of film formation. At the end of film formation, the target bias voltage applied to the target is stopped and sputtering is stopped, and then the high frequency power supplied to the antenna is stopped to extinguish the plasma. Film formation at a stable time can be avoided. Accordingly, it is possible to suppress the formation of a heterogeneous film at the end of film formation.
（イ）しかもこの発明によれば、上記作用効果を、ターゲットの移動機構を設けることなく奏することができる。従って、ターゲットの移動機構を設ける場合に比べて、装置構成を簡素化することができるので、トラブル発生の要因を減らすことができると共に、装置のコストを低減することができる。 (A) Furthermore, according to the present invention, the above-described effects can be achieved without providing a target moving mechanism. Therefore, since the apparatus configuration can be simplified as compared with the case where a target moving mechanism is provided, the cause of trouble can be reduced and the cost of the apparatus can be reduced.
（ウ）更にこの発明においては、誘導結合型のプラズマ生成によって、高密度のプラズマをターゲットの表面近傍に広い範囲で生成することができるので、マグネトロンスパッタリング法に比べて、ターゲットの表面を広い範囲で一様に使用することができる。マグネトロンスパッタリング法の場合は、ターゲット表面は、電場と磁場が直交する特定領域のみがドーナツ状に削られるのに対して、この発明の場合はそのような制限はない。従って、ターゲットの利用効率を高めることができる。 (C) Further, in the present invention, high-density plasma can be generated in a wide range near the surface of the target by inductively coupled plasma generation. Can be used uniformly. In the case of the magnetron sputtering method, only a specific region where the electric field and the magnetic field are orthogonal to each other is cut into a donut shape, whereas in the case of the present invention, there is no such limitation. Therefore, the utilization efficiency of the target can be increased.
（エ）かつこの発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、成膜の開始時および終了時にターゲットバイアス電圧を急峻に入り切りすると、ターゲットに印加されるターゲットバイアス電圧が過渡現象によって乱れて、その間に成膜される膜質が乱れることが考えられるけれども、この発明のようにターゲットバイアス電圧を、成膜開始時は徐々に大きくし、成膜終了時は徐々に小さくすることによって、過渡現象によるターゲットバイアス電圧の乱れを抑制することができるので、上記のようなターゲットバイアス電圧の乱れによる膜質の乱れを抑制することができる。従って、成膜の開始時および終了時に不均質な膜が形成されるのを抑制する効果を高めることができる。 (D) According to the present invention, the following further effects can be obtained. That is, if the target bias voltage is sharply turned on and off at the start and end of film formation, the target bias voltage applied to the target may be disturbed by a transient phenomenon, and the film quality formed during that time may be disturbed. Since the target bias voltage is gradually increased at the start of film formation and gradually decreased at the end of film formation as in the invention, disturbance of the target bias voltage due to a transient phenomenon can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the disturbance of the film quality due to the disturbance of the target bias voltage. Therefore, the effect of suppressing the formation of a heterogeneous film at the start and end of film formation can be enhanced.
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の上記（ア）〜（ウ）と同様の効果を奏することに加えて、次の更なる効果を奏する。即ち、アンテナに所定値の高周波電力をいきなり供給してプラズマを点灯させようとすると、過渡的にプラズマが乱れかつそれが長く続きやすいけれども、この発明のようにアンテナに供給する高周波電力を徐々に大きくして最小電力でプラズマを発生させることによって、プラズマの過渡的な乱れを小さくすることができる。そしてその状態でターゲットにターゲットバイアス電圧を印加した後に、アンテナに供給する高周波電力を所定値まで大きくすることによって、ターゲットバイアス電圧印加前後のプラズマの乱れを抑制することができるので、成膜開始時の膜質の乱れを抑制することができる。従って、成膜の開始時に不均質な膜が形成されるのを抑制する効果を高めることができる。 According to invention of Claim 2 , in addition to having the same effect as said (a)-(c) of invention of Claim 1, there exists the following further effect. That is, if the plasma is ignited by suddenly supplying a high-frequency power of a predetermined value to the antenna, the plasma is turbulent transiently and it tends to continue for a long time. By increasing the size and generating plasma with the minimum power, the transient disturbance of the plasma can be reduced. Then, after applying the target bias voltage to the target in that state, the plasma disturbance before and after the target bias voltage application can be suppressed by increasing the high-frequency power supplied to the antenna to a predetermined value. The disturbance of the film quality can be suppressed. Therefore, the effect of suppressing the formation of a heterogeneous film at the start of film formation can be enhanced.
請求項３、４に記載の発明は、それぞれ、請求項１、２に記載の発明に対応しているので、それらの発明が奏する効果と同様の効果を奏する。 Since the inventions described in claims 3 and 4 correspond to the inventions described in claims 1 and 2 , respectively, the same effects as the effects exhibited by those inventions can be obtained.
Claims (4)
成膜の開始時は、前記アンテナに前記高周波電力を供給して前記プラズマを発生させた後に、前記ターゲットに前記ターゲットバイアス電圧を印加してスパッタリングを開始し、
成膜の終了時は、前記ターゲットに印加していた前記ターゲットバイアス電圧を止めてスパッタリングを停止した後に、前記アンテナに供給していた前記高周波電力を止めて前記プラズマを消滅させ、
しかも成膜の開始時は、前記アンテナに前記高周波電力を供給して前記プラズマを発生させた後に、前記ターゲットに印加する前記ターゲットバイアス電圧をゼロから所定値まで徐々に大きくし、
成膜の終了時は、前記ターゲットに印加していた前記ターゲットバイアス電圧を徐々に小さくして止めた後に、前記アンテナに供給していた前記高周波電力を止めて前記プラズマを消滅させる、ことを特徴とする成膜方法。 A high frequency power is supplied to an antenna provided in a vacuum vessel into which a sputtering gas is introduced to generate inductively coupled plasma, and the target is applied using the plasma and a target bias voltage applied to the target. In a sputtering apparatus that forms a film on a substrate by sputtering
At the start of film formation, after supplying the high-frequency power to the antenna to generate the plasma, the target bias voltage is applied to the target to start sputtering,
At the end of the film formation, after stopping the target bias voltage applied to the target to stop sputtering, the high frequency power supplied to the antenna is stopped to extinguish the plasma,
Moreover , at the start of film formation, after the plasma is generated by supplying the high-frequency power to the antenna, the target bias voltage applied to the target is gradually increased from zero to a predetermined value,
At the end of film formation, characterized after stopping by the target bias voltage applied to the target is gradually decreased, extinguish the plasma stops the high frequency power was supplied to the antenna, that A film forming method.
成膜の開始時は、前記アンテナに前記高周波電力を供給して前記プラズマを発生させた後に、前記ターゲットに前記ターゲットバイアス電圧を印加してスパッタリングを開始し、
成膜の終了時は、前記ターゲットに印加していた前記ターゲットバイアス電圧を止めてスパッタリングを停止した後に、前記アンテナに供給していた前記高周波電力を止めて前記プラズマを消滅させ、
しかも成膜の開始時は、前記アンテナに供給する前記高周波電力を徐々に大きくして最小電力で前記プラズマを発生させた後に、前記ターゲットに前記ターゲットバイアス電圧を印加し、その後更に、前記アンテナに供給する前記高周波電力を所定値まで徐々に大きくする、ことを特徴とする成膜方法。 A high frequency power is supplied to an antenna provided in a vacuum vessel into which a sputtering gas is introduced to generate inductively coupled plasma, and the target is applied using the plasma and a target bias voltage applied to the target. In a sputtering apparatus that forms a film on a substrate by sputtering
At the start of film formation, after supplying the high-frequency power to the antenna to generate the plasma, the target bias voltage is applied to the target to start sputtering,
At the end of the film formation, after stopping the target bias voltage applied to the target to stop sputtering, the high frequency power supplied to the antenna is stopped to extinguish the plasma,
In addition , at the start of film formation, the high frequency power supplied to the antenna is gradually increased to generate the plasma with minimum power, and then the target bias voltage is applied to the target, and then further to the antenna. A film forming method , wherein the high-frequency power supplied is gradually increased to a predetermined value.
前記高周波電源および前記ターゲットバイアス電源を制御して、（ａ）成膜の開始時に、前記高周波電源から前記アンテナに前記高周波電力を供給させて前記プラズマを発生させた後に、前記ターゲットバイアス電源から前記ターゲットに前記ターゲットバイアス電圧を印加させてスパッタリングを開始させる機能と、（ｂ）成膜の終了時に、前記ターゲットバイアス電源から前記ターゲットに印加していた前記ターゲットバイアス電圧を止めてスパッタリングを停止させた後に、前記アンテナに供給していた前記高周波電力を止めて前記プラズマを消滅させる機能とを有している制御装置を備えており、
かつ前記制御装置は、（ｃ）成膜の開始時に、前記高周波電源から前記アンテナに前記高周波電力を供給して前記プラズマを発生させた後に、前記ターゲットバイアス電源から前記ターゲットに印加する前記ターゲットバイアス電圧をゼロから所定値まで徐々に大きくする機能と、（ｄ）成膜の終了時に、前記ターゲットバイアス電源から前記ターゲットに印加していた前記ターゲットバイアス電圧を徐々に小さくして止めた後に、前記高周波電源から前記アンテナに供給していた前記高周波電力を止めて前記プラズマを消滅させる機能とを更に有している、ことを特徴とするスパッタリング装置。 A high frequency power is supplied from a high frequency power source to an antenna provided in a vacuum vessel into which a sputtering gas is introduced to generate inductively coupled plasma, and the target bias applied to the target from the target bias power source A sputtering apparatus for forming a film on a substrate by sputtering a target using a voltage,
The high frequency power source and the target bias power source are controlled, and (a) at the start of film formation, the high frequency power is supplied from the high frequency power source to the antenna to generate the plasma, and then the target bias power source A function of starting the sputtering by applying the target bias voltage to the target; and (b) stopping the sputtering by stopping the target bias voltage applied to the target from the target bias power source at the end of film formation. Later, a control device having a function to stop the high-frequency power supplied to the antenna and extinguish the plasma,
And ( c ) the target bias that is applied to the target from the target bias power source after generating the plasma by supplying the high frequency power from the high frequency power source to the antenna at the start of film formation. A function of gradually increasing the voltage from zero to a predetermined value; and ( d ) after the target bias voltage applied from the target bias power source to the target is gradually decreased and stopped at the end of film formation, stop the high frequency power was supplied to the antenna from the RF power source further has a function to extinguish the plasma, sputtering and wherein the.
前記高周波電源および前記ターゲットバイアス電源を制御して、（ａ）成膜の開始時に、前記高周波電源から前記アンテナに前記高周波電力を供給させて前記プラズマを発生させた後に、前記ターゲットバイアス電源から前記ターゲットに前記ターゲットバイアス電圧を印加させてスパッタリングを開始させる機能と、（ｂ）成膜の終了時に、前記ターゲットバイアス電源から前記ターゲットに印加していた前記ターゲットバイアス電圧を止めてスパッタリングを停止させた後に、前記アンテナに供給していた前記高周波電力を止めて前記プラズマを消滅させる機能とを有している制御装置を備えており、
かつ前記制御装置は、成膜の開始時に、前記高周波電源から前記アンテナに供給する前記高周波電力を徐々に大きくして最小電力で前記プラズマを発生させた後に、前記ターゲットバイアス電源から前記ターゲットに前記ターゲットバイアス電圧を印加させ、その後更に、前記高周波電源から前記アンテナに供給する前記高周波電力を所定値まで徐々に大きくする機能を更に有している、ことを特徴とするスパッタリング装置。 A high frequency power is supplied from a high frequency power source to an antenna provided in a vacuum vessel into which a sputtering gas is introduced to generate inductively coupled plasma, and the target bias applied to the target from the target bias power source A sputtering apparatus for forming a film on a substrate by sputtering a target using a voltage,
The high frequency power source and the target bias power source are controlled, and (a) at the start of film formation, the high frequency power is supplied from the high frequency power source to the antenna to generate the plasma, and then the target bias power source A function of starting the sputtering by applying the target bias voltage to the target; and (b) stopping the sputtering by stopping the target bias voltage applied to the target from the target bias power source at the end of film formation. Later, a control device having a function to stop the high-frequency power supplied to the antenna and extinguish the plasma,
The control device gradually increases the high-frequency power supplied from the high-frequency power source to the antenna at the start of film formation to generate the plasma with the minimum power, and then the target bias power source supplies the plasma to the target. A sputtering apparatus , further comprising a function of applying a target bias voltage and then gradually increasing the high-frequency power supplied from the high-frequency power source to the antenna to a predetermined value.
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