JP2524179B2 - スパッタ成膜法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスパッタリング法を用いた成膜法に関する。

〔従来の技術〕

従来、金属膜と、酸化膜又は窒化膜との２層あるいは
交互に多層成膜する手段として、ターゲットは、金属タ
ーゲットと酸化物又は窒化物の絶縁性ターゲットの少く
とも２ヶを使用していた。

また、金属膜成膜の時は、そのレイト、スパッタダメ
ージが小さく安価であることから直流電源を、酸化膜又
は窒化膜の成膜の時は高周波電源を、それぞれスパッタ
電源として用いるのが一般的である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前述の従来技術では装置構成上スパッタ電
源、ターゲットの数とも複数個となると共に、スパッタ
室が２室となる場合さえあり、非常に高価、複雑な装置
となっていた。また、絶縁物（酸化物又は窒化物）の高
周波スパッタはレイトが遅く、さらには金属膜と絶縁膜
との界面がくっきりすることから、密着性が低かったと
いう問題点を有する。

そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、
その目的とするところは、金属膜と、その金属の酸化膜
又は窒化膜との２層あるいは交互に多層成膜する手段と
して、反応性スパッタリング法を用いることにより、装
置構成が簡単、安価でしかも、任意に金属膜とその金属
の酸化膜又は窒化膜との密着性の向上を図り、かつ連続
的に成膜できるスパッタ成膜法を提供するところにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のスパッタ成膜法は、スパッタチャンバ内に、
金属原子よりなるターゲットの直下に基板が設置される
スパッタ装置を用いて、前記基板上に金属単体の膜と前
記金属原子を含む絶縁物の膜とを成膜するスパッタ成膜
法において、前記スパッタチャンバ内を活性ガスと不活
性ガスとで充満し、かつ前記ターゲットに電圧を印加
し、前記基板上に前記絶縁物からなる第１の絶縁膜を成
膜するとともに前記ターゲット上に前記絶縁物からなる
第２の絶縁膜を堆積させる第１の工程と、前記第１の工
程に引き続き、前記スパッタチャンバ内を不活性ガスで
充満し、かつ前記ターゲットに電圧を印加し、前記第２
の絶縁膜を構成する前記絶縁物と前記金属単体との混合
物からなるバッファ層を前記絶縁膜上に形成する第２の
工程と、前記ターゲットにより前記金属単体の膜を前記
バッファ層上に形成する第３の工程とを有することを特
徴とする。

また、前記第１、第２及び第３の工程は同一のスパッ
タ電源を使用することを特徴とする。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を第１図乃至第３図の図面にも
とづいて説明する。第１図のスパッタ装置の構成図であ
る。スパッタチャンバー１中にターゲット２と基板３が
対向して配置してあり、不活性ガスと活性ガス（反応ガ
ス）は、それぞれ導入口４、５よりバルブ６、７を介し
てスパッタチャンバーへと導かれる。

本実施例では、基板３にコーニング社製7059ガラス、
ターゲット２にタンタルを、また不活性ガスにアルゴ
ン、活性ガス（反応ガス）に酸素を用いた。

まず、スパッタチャンバー１内を高真空とした後、ア
ルゴンと酸素を80SCCMずつ流し放電を開始する。すると
基板３には第２図のモデル図に示す様に反応ガス分子12
を取り込んだ反応性絶縁膜（酸化タンタル）11が堆積さ
れる。また同時にターゲット２の表面では酸化及び絶縁
物の再付着がおこりその結果ターゲットへ流れる電流値
は第３図の時間とターゲット電流の関係図における23の
様に変化し、それと共にスパッタレイトは低下してく
る。ある膜厚あるいは時間になったら、同一ターゲット
２、同一印加電源を使用して、不活性ガスアルゴンのみ
で金属膜１のタンタルを堆積する。この時、前記ターゲ
ット２表面上の酸化された部分及び再付着した絶縁物の
一部が膜中へ取り込まれ、酸素濃度が膜厚方向に減少す
るような層13を作る、それと共にターゲット２の電流は
22の様に増加する。やがて、ある膜厚あるいは時間から
タンタルの膜14となる。このように同一ターゲットを使
用し、リアクティブスパッタリング法を用い絶縁膜11
を、またプリスパッタ等なしで連続して金属膜14を堆積
すると上記絶縁膜11と金属膜14の間にバッファ層13が作
られる。この層は内部応力により発生するはがそうとす
る力を緩和し従って密着力は向上する。

従来法では成膜後放置するだけで反応性絶縁膜（酸化
タンタル）11とを金属膜（タンタル）１の間ではがれが
生じた。これに比べ、本方法で成膜したものは,3M製ス
コッチテープでの引きはがし試験でもはがれず良好な密
着力が得られた。

本発明は、密着性向上という目的のみではなく、膜中
エネルギー準位変化をゆるやかなスロープとするための
目的としても使用できることを付記しておく。

また、ターゲット２へ流れる電流も、反応性スパッタ
のみを長時間続けた場合は21のように変化するのに比
べ、本方法だとバッファ層13を堆積中に22のように回復
する。これは再度絶縁膜11を堆積する時のターゲット電
流の再現性が良いということであり、従って、安定した
スパッタレイトが得られるのである。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、簡単な工程で、
密着性の良い金属膜と絶縁膜を製造できるという効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるスパッタ装置の構成図。 第２図は本発明により基板上に堆積する膜素性のモデル
図。 第３図はスパッタ時間に対するターゲットへ流れる電流
値の変化を示す図。 １……スパッタチャンバー ２……ターゲット、３……基板 ４……不活性ガス導入口 ５……活性ガス導入口 ６……不活性ガス導入バルブ ７……活性ガス導入バルブ 11……反応性絶縁膜 12……反応ガス分子 13……反応ガス（酸素）分子濃度が膜厚方向に減少する
層（バッファ層） 14……金属膜 15,16……任意の膜厚あるいは時間 21……リアクティブスパッタのみを長時間行った時のタ
ーゲットへ流れる電流 22……任意の時間あるいは膜厚より、金属スパッタを行
った時の、ターゲットへ流れる電流 23……リアクティブスパッタ時のターゲットへ流れる電
流

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スパッタチャンバ内に、金属原子よりなる
   ターゲットの直下に基板が設置されるスパッタ装置を用
   いて、前記基板上に金属単体の膜と前記金属原子を含む
   絶縁物の膜とを成膜するスパッタ成膜法において、 前記スパッタチャンバ内を活性ガスと不活性ガスとで充
   満し、かつ前記ターゲットに電圧を印加し、前記基板上
   に前記絶縁物からなる第１の絶縁膜を成膜するとともに
   前記ターゲット上に前記絶縁物からなる第２の絶縁膜を
   堆積させる第１の工程と、 前記第１の工程に引き続き、前記スパッタチャンバ内を
   不活性ガスで充満し、かつ前記ターゲットに電圧を印加
   し、前記第２の絶縁膜を構成する前記絶縁物と前記金属
   単体との混合物からなるバッファ層を前記絶縁膜上に形
   成する第２の工程と、 前記ターゲットにより前記金属単体の膜を前記バッファ
   層上に形成する第３の工程と、 を有することを特徴とするスパッタ成膜法。
2. 【請求項２】前記第１、第２及び第３の工程は同一のス
   パッタ電源を使用することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載のスパッタ成膜法。