JP2604850B2 - スパッタ装置および薄膜製造方法 - Google Patents
スパッタ装置および薄膜製造方法Info
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- JP2604850B2 JP2604850B2 JP1083436A JP8343689A JP2604850B2 JP 2604850 B2 JP2604850 B2 JP 2604850B2 JP 1083436 A JP1083436 A JP 1083436A JP 8343689 A JP8343689 A JP 8343689A JP 2604850 B2 JP2604850 B2 JP 2604850B2
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- sputtering
- sputtering apparatus
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は薄膜堆積装置に関し、特にスパッタ装置に関
する。
する。
従来の技術 従来、ターゲットを金属ターゲットとし、スパッタガ
スに少なくとも反応性ガスを用いた反応性直流スパッタ
リングによる酸化物、窒化物、炭化物等の堆積技術は通
常の直流スパッタ装置にフィードバック系を備えた装置
を使用した。例えば、透明電極のSnO2やIn2O3あるいはI
TO（インジウム・スズ・オキサイド）膜の堆積では、特
開昭62−211378号公報に示されているように、ターゲッ
ト表面の酸化の度合によりスパッタリング収率が異なる
ことから、膜厚と膜質の均一性と再現性を得て歩留を向
上させるために、プラズマの発光分光モニタリングシス
テムからフィードバックを行っている。
スに少なくとも反応性ガスを用いた反応性直流スパッタ
リングによる酸化物、窒化物、炭化物等の堆積技術は通
常の直流スパッタ装置にフィードバック系を備えた装置
を使用した。例えば、透明電極のSnO2やIn2O3あるいはI
TO（インジウム・スズ・オキサイド）膜の堆積では、特
開昭62−211378号公報に示されているように、ターゲッ
ト表面の酸化の度合によりスパッタリング収率が異なる
ことから、膜厚と膜質の均一性と再現性を得て歩留を向
上させるために、プラズマの発光分光モニタリングシス
テムからフィードバックを行っている。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述の方法ではフィードバックを放電
パラメータに印加するのみでターゲットの酸化度合を制
御できないので十分な膜厚と膜質の均一性や再現性が得
られない。さらに、このようなフィードバック系は装置
としても高価であり製造装置としての取扱も複雑である
という問題点があった。
パラメータに印加するのみでターゲットの酸化度合を制
御できないので十分な膜厚と膜質の均一性や再現性が得
られない。さらに、このようなフィードバック系は装置
としても高価であり製造装置としての取扱も複雑である
という問題点があった。
本発明は、上述の問題点を解決し、簡易で安価な構成
で反応性スパッタリングにおける膜厚と膜質の均一性と
再現性が向上できるスパッタ装置を提供することを目的
にしている。
で反応性スパッタリングにおける膜厚と膜質の均一性と
再現性が向上できるスパッタ装置を提供することを目的
にしている。
課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明はターゲットに
超音波を印加する手段を設けたスパッタ装置を提供する
ものである。
超音波を印加する手段を設けたスパッタ装置を提供する
ものである。
作用 上記した手段を用いることによって生ずる本発明の作
用は次のようなものである。ターゲットに超音波を印加
することにより、反応性ガスのプラズマに晒されている
ターゲットの表面に〜数μｍ程度の振幅の超音波振動が
生じる。そのため、スパッタガスイオンによるターゲッ
トのスパッタリング状態がそれに伴い高速で微弱に変動
するので、ターゲット表面の酸化度等の度合もスパッタ
前の初期状態に固定されず、その変動によりスパッタガ
スの分圧と放電パラメーターで決まる、一定の安定した
再現性のあるところに移行して落ち着く。よって、分圧
が同じであれば放電電力で決まる一定のスパッタリング
収率が得られるので膜厚と膜質の均一性と再現性の良い
膜堆積ができるようになる。
用は次のようなものである。ターゲットに超音波を印加
することにより、反応性ガスのプラズマに晒されている
ターゲットの表面に〜数μｍ程度の振幅の超音波振動が
生じる。そのため、スパッタガスイオンによるターゲッ
トのスパッタリング状態がそれに伴い高速で微弱に変動
するので、ターゲット表面の酸化度等の度合もスパッタ
前の初期状態に固定されず、その変動によりスパッタガ
スの分圧と放電パラメーターで決まる、一定の安定した
再現性のあるところに移行して落ち着く。よって、分圧
が同じであれば放電電力で決まる一定のスパッタリング
収率が得られるので膜厚と膜質の均一性と再現性の良い
膜堆積ができるようになる。
実施例 以下、本発明の実施例について説明する。
用いたスパッタ装置は図に示す様な通常のバッチ式の
直流マグネトロンスパッタ装置の陰極側に超音波の印加
手段を設けたものである。この装置は真空容器１の内部
にターゲット２、マグネット３とシールド４より構成さ
れる陰極と、基板５を取り付けて基板温度の制御を行う
基板ホールダー６より構成される陽極とを設けている。
両電極間にはプリスパッタ時に基板５への膜の堆積防止
のためにシャッター７を設けてある。前記真空容器１に
ガス導入口８より導入ガス（スパッタガスや反応性ガ
ス）をその流量を調整して導入し、真空排気系でガス圧
力を制御し、高圧電源９により前記電極間に直流電圧を
印加することによりスパッタ放電を行うものである。特
にターゲット２を取り付ける陰極には超音波発生装置10
から超音波が印加できるようになっている。
直流マグネトロンスパッタ装置の陰極側に超音波の印加
手段を設けたものである。この装置は真空容器１の内部
にターゲット２、マグネット３とシールド４より構成さ
れる陰極と、基板５を取り付けて基板温度の制御を行う
基板ホールダー６より構成される陽極とを設けている。
両電極間にはプリスパッタ時に基板５への膜の堆積防止
のためにシャッター７を設けてある。前記真空容器１に
ガス導入口８より導入ガス（スパッタガスや反応性ガ
ス）をその流量を調整して導入し、真空排気系でガス圧
力を制御し、高圧電源９により前記電極間に直流電圧を
印加することによりスパッタ放電を行うものである。特
にターゲット２を取り付ける陰極には超音波発生装置10
から超音波が印加できるようになっている。
一例としてフラットディスプレイや太陽電池等に用い
られているITO膜の堆積について本発明のスパッタ装置
を用いた場合について述べる。このITO膜はガラス基板
上に低抵抗で可視光の透過率の高いものが均一で再現性
良く堆積できることが製造上から要求されている。実験
は超音波を印加した場合としなかった場合について比較
検討した。ターゲット２としてSnの10wt％入ったInの直
径４インチの金属ターゲットを用い、直径３インチのガ
ラスの基板５上に反応性スパッタリング法により堆積す
る方法について実施した。基板５とターゲット２の間の
距離は30〜100mmである。ガス導入口８からスパッタガ
スとしてのArガスと反応性ガスとしてのO2ガスとの１対
１の割合の混合ガスを導入ガスとして流量10SCCMで真空
容器１に導入し、ガス圧力を5mmTorrに保持した。そし
て、放電電流50〜500mA、印加電圧300〜500V、基板温度
〜500℃で５分間のプリスパッタの後でシャッター７を
開いてスパッタリングを30分間行いガラス基板上にITO
薄膜を膜厚0.4μｍ堆積した。そのとき超音波発生装置1
0は周波数20kHz〜数MHzでスパッタ装置の大きさに合わ
せて適当な出力のものを用いれば良い。本実施例では簡
単に実施するために超音波洗浄装置等に用いられている
周波数50kHzで出力100Wのものを流用した。それをプリ
スパッタの時から堆積が終わるまで陰極に印加した。そ
のためスパッタ放電は超音波を印加しない場合、プラズ
マ発光分光等で観測するとバッチ間でばらつきがあった
が、超音波を印加すると真空容器１の真空を破りターゲ
ット２を外囲気に晒した後でも、超音波により外囲気の
ために酸化したターゲット表面の初期状態で決まる放電
状態に留まらずに、プリスパッタ中に放電電力で決まる
一定の堆積速度の得られる放電状態に放電電力の上昇時
と下降時に関係なく再現性良く落ち着いた。
られているITO膜の堆積について本発明のスパッタ装置
を用いた場合について述べる。このITO膜はガラス基板
上に低抵抗で可視光の透過率の高いものが均一で再現性
良く堆積できることが製造上から要求されている。実験
は超音波を印加した場合としなかった場合について比較
検討した。ターゲット２としてSnの10wt％入ったInの直
径４インチの金属ターゲットを用い、直径３インチのガ
ラスの基板５上に反応性スパッタリング法により堆積す
る方法について実施した。基板５とターゲット２の間の
距離は30〜100mmである。ガス導入口８からスパッタガ
スとしてのArガスと反応性ガスとしてのO2ガスとの１対
１の割合の混合ガスを導入ガスとして流量10SCCMで真空
容器１に導入し、ガス圧力を5mmTorrに保持した。そし
て、放電電流50〜500mA、印加電圧300〜500V、基板温度
〜500℃で５分間のプリスパッタの後でシャッター７を
開いてスパッタリングを30分間行いガラス基板上にITO
薄膜を膜厚0.4μｍ堆積した。そのとき超音波発生装置1
0は周波数20kHz〜数MHzでスパッタ装置の大きさに合わ
せて適当な出力のものを用いれば良い。本実施例では簡
単に実施するために超音波洗浄装置等に用いられている
周波数50kHzで出力100Wのものを流用した。それをプリ
スパッタの時から堆積が終わるまで陰極に印加した。そ
のためスパッタ放電は超音波を印加しない場合、プラズ
マ発光分光等で観測するとバッチ間でばらつきがあった
が、超音波を印加すると真空容器１の真空を破りターゲ
ット２を外囲気に晒した後でも、超音波により外囲気の
ために酸化したターゲット表面の初期状態で決まる放電
状態に留まらずに、プリスパッタ中に放電電力で決まる
一定の堆積速度の得られる放電状態に放電電力の上昇時
と下降時に関係なく再現性良く落ち着いた。
ただし、高電圧が超音波発生装置10に印加されないよ
うに陰極との間を硬い絶縁物11を挟んで接触させた。ま
た、陰極は真空容器１に超音波と高電圧が伝わるのを防
止するために少なくとも１つ以上の部材で構成された緩
衝用、絶縁用と真空用である設置治具12（本実施例では
テフロンと真空用のＯリングで構成した）で取り付けて
ある。そのため、超音波が真空容器１に吸収されること
がなく陰極部材を通してターゲット２に効率良く伝達さ
れ騒音も少なかった。
うに陰極との間を硬い絶縁物11を挟んで接触させた。ま
た、陰極は真空容器１に超音波と高電圧が伝わるのを防
止するために少なくとも１つ以上の部材で構成された緩
衝用、絶縁用と真空用である設置治具12（本実施例では
テフロンと真空用のＯリングで構成した）で取り付けて
ある。そのため、超音波が真空容器１に吸収されること
がなく陰極部材を通してターゲット２に効率良く伝達さ
れ騒音も少なかった。
その結果、超音波を印加しなかった場合、堆積速度と
放電電力（電流）との関係は通常の反応性スパッタと同
じでヒステリシス特性を示した。また、シート抵抗のバ
ッチ間分布で70Ω／□±20Ω／□もあった。しかし、超
音波を印加したことにより、堆積速度のヒステリシス特
性が全くなくなり、膜厚の再現性も良くなり、そのバッ
チ間のばらつきは±４％以下となった。さらに、シート
抵抗のバッチ間分布も70Ω／□±８Ω／□とフィードバ
ック系を有した従来のスパッタ装置によるものよりも良
くなった。本実施例はバッチ式について示したがインラ
イン型のスパッタ装置についても同様の効果がある。
放電電力（電流）との関係は通常の反応性スパッタと同
じでヒステリシス特性を示した。また、シート抵抗のバ
ッチ間分布で70Ω／□±20Ω／□もあった。しかし、超
音波を印加したことにより、堆積速度のヒステリシス特
性が全くなくなり、膜厚の再現性も良くなり、そのバッ
チ間のばらつきは±４％以下となった。さらに、シート
抵抗のバッチ間分布も70Ω／□±８Ω／□とフィードバ
ック系を有した従来のスパッタ装置によるものよりも良
くなった。本実施例はバッチ式について示したがインラ
イン型のスパッタ装置についても同様の効果がある。
本実施例でスパッタ放電に直流電源を用いたのは、高
周波放電よりもターゲットの酸化等の度合による影響の
大きい直流放電の方が改善効果が顕著であるからであ
る。特に酸素を反応性ガスにしたのは金属ターゲットが
外囲気等に触れた場合に酸化され易くその影響が膜堆積
に現れるので本発明の効果が大きいと考えたからであ
る。
周波放電よりもターゲットの酸化等の度合による影響の
大きい直流放電の方が改善効果が顕著であるからであ
る。特に酸素を反応性ガスにしたのは金属ターゲットが
外囲気等に触れた場合に酸化され易くその影響が膜堆積
に現れるので本発明の効果が大きいと考えたからであ
る。
なお、本発明は、ITO膜以外の酸化膜、窒化膜、炭化
膜の形成にも適用可能である。さらに、金属膜の堆積に
用いても効果があるのは言うまでもない。
膜の形成にも適用可能である。さらに、金属膜の堆積に
用いても効果があるのは言うまでもない。
発明の効果 本発明の効果は次のようなものである。
超音波をターゲットに印加する手段を設けるだけの簡
易で安価な構成で、反応性スパッタリングによる膜厚と
膜質の再現性と均一性が良好なスパッタ装置ができた。
特に金属ターゲットを用いた酸化反応性の直流スパッタ
リングで顕著な効果があった。また、陰極に超音波を印
加してそれをターゲットに伝える場合に、陰極を緩衝性
のある手段で真空容器に設置したことにより、超音波の
伝達の効率が良くなり騒音等が少なくなった。
易で安価な構成で、反応性スパッタリングによる膜厚と
膜質の再現性と均一性が良好なスパッタ装置ができた。
特に金属ターゲットを用いた酸化反応性の直流スパッタ
リングで顕著な効果があった。また、陰極に超音波を印
加してそれをターゲットに伝える場合に、陰極を緩衝性
のある手段で真空容器に設置したことにより、超音波の
伝達の効率が良くなり騒音等が少なくなった。
図は本発明の実施例で用いた直流マグネトロンスパッタ
装置の断面構成図である。 １……真空容器、２……ターゲット、５……基板、６…
…基板ホールダー、７……シャッター、８……ガス導入
口、９……高圧電源、10……超音波発生装置、11……絶
縁物、12……設置治具。
装置の断面構成図である。 １……真空容器、２……ターゲット、５……基板、６…
…基板ホールダー、７……シャッター、８……ガス導入
口、９……高圧電源、10……超音波発生装置、11……絶
縁物、12……設置治具。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和佐 清孝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−34922（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−165905（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−118775（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−93631（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−100159（ＪＰ，Ｕ)
Claims (5)
- 【請求項１】ターゲットに真空容器外部から超音波と放
電用電圧とを印加する手段と、反応性ガスの導入手段と
を設けたことを特徴とするスパッタ装置。 - 【請求項２】金属ターゲットに超音波と放電用電圧とを
印加し、前記金属ターゲットとの反応性ガスを導入し
て、直流スパッタすることを特徴とする薄膜製造方法。 - 【請求項３】陰極に真空容器外部から超音波と放電用電
圧とを印加する手段を設け、前記陰極は真空容器内に、
真空を維持する緩衝性及び絶縁性のある手段を介して取
り付けられたことを特徴とするスパッタ装置。 - 【請求項４】前記超音波及び放電用電圧とを印加する手
段が超音波発生装置と絶縁物を介して機械的に接続され
た特許請求範囲第１、または３項記載のスパッタ装置。 - 【請求項５】前記スパッタ装置の放電用電圧印加手段が
直流電源で、前記スパッタ装置を用いて反応性直流スパ
ッタリングすることを特徴とする特許請求の範囲第４項
記載のスパッタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1083436A JP2604850B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | スパッタ装置および薄膜製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1083436A JP2604850B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | スパッタ装置および薄膜製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02259070A JPH02259070A (ja) | 1990-10-19 |
| JP2604850B2 true JP2604850B2 (ja) | 1997-04-30 |
Family
ID=13802380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1083436A Expired - Fee Related JP2604850B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | スパッタ装置および薄膜製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2604850B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3576364B2 (ja) * | 1997-10-13 | 2004-10-13 | 株式会社日鉱マテリアルズ | Ｉｔｏスパッタリングターゲットのクリーニング方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56118775U (ja) * | 1980-02-12 | 1981-09-10 | ||
| JPS57165905A (en) * | 1981-04-07 | 1982-10-13 | Asahi Glass Co Ltd | Method of forming transparent conductive film |
| JPS5893631U (ja) * | 1981-12-19 | 1983-06-24 | ティーディーケイ株式会社 | 超音波霧化装置 |
| JPS62100159U (ja) * | 1985-12-12 | 1987-06-25 | ||
| JPS6334922A (ja) * | 1986-07-29 | 1988-02-15 | Toshiba Corp | 半導体スパツタ装置 |
-
1989
- 1989-03-31 JP JP1083436A patent/JP2604850B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02259070A (ja) | 1990-10-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |