JP2605341B2 - スパッタリング方法 - Google Patents
スパッタリング方法Info
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- JP2605341B2 JP2605341B2 JP63111082A JP11108288A JP2605341B2 JP 2605341 B2 JP2605341 B2 JP 2605341B2 JP 63111082 A JP63111082 A JP 63111082A JP 11108288 A JP11108288 A JP 11108288A JP 2605341 B2 JP2605341 B2 JP 2605341B2
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- JP
- Japan
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- workpiece
- frequency power
- sputtering
- film
- vacuum vessel
- Prior art date
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
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- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は高周波放電を応用したスパッタリング方法に
関するものである。
関するものである。
従来の技術 スパッタリング方法は、真空容器内に被加工物を保持
し、真空容器内に位置するスパッタガンから生じたスパ
ッタ粒子が被加工物に飛来し、薄膜を形成する方法であ
る。
し、真空容器内に位置するスパッタガンから生じたスパ
ッタ粒子が被加工物に飛来し、薄膜を形成する方法であ
る。
スパッタガンの方式により直流（DC）スパッタリング
法，高周波（RF）スパッタリング法，マグネトロンスパ
ッタリング法に大別され、用途に応じて選択して用いら
れている。
法，高周波（RF）スパッタリング法，マグネトロンスパ
ッタリング法に大別され、用途に応じて選択して用いら
れている。
スパッタリング装置の課題は、形成薄膜の膜質および
膜厚分布の制御並びにピンホールやパーティクルの付着
等の膜欠陥の問題である。また生産面での課題は、膜退
席速度の増加である。
膜厚分布の制御並びにピンホールやパーティクルの付着
等の膜欠陥の問題である。また生産面での課題は、膜退
席速度の増加である。
従って良質のスパッタリング膜を被加工物に形成する
ためには、装置構成やプロセス条件等々に工夫が必要で
ある。
ためには、装置構成やプロセス条件等々に工夫が必要で
ある。
以下図面を参照しながら、上述した従来のスパッタリ
ング装置の一例について説明する。
ング装置の一例について説明する。
第２図に従来のスパッタリング装置を示す。
第２図において、20は真空容器、21は被加工物、22は
被加工物21を保持するための試料台、23はスパッタリン
グを生じさせるためのスパッタガン、24はスパッタリン
グするためのターゲット材料、25は真空容器20内を真空
排気するための真空ポンプ、26は真空容器20と真空ポン
プ25を気密に接続するパイプ、27は真空容器20内の圧力
を所定の値にするための圧力制御装置、28はガス流量制
御装置を介してガスを真空容器20内に導入するためのガ
スノズル、29はスパッタガン23に周波数13.56MHzの高周
波電力を供給するための電源である。
被加工物21を保持するための試料台、23はスパッタリン
グを生じさせるためのスパッタガン、24はスパッタリン
グするためのターゲット材料、25は真空容器20内を真空
排気するための真空ポンプ、26は真空容器20と真空ポン
プ25を気密に接続するパイプ、27は真空容器20内の圧力
を所定の値にするための圧力制御装置、28はガス流量制
御装置を介してガスを真空容器20内に導入するためのガ
スノズル、29はスパッタガン23に周波数13.56MHzの高周
波電力を供給するための電源である。
以上のように構成されたスパッタリング装置につい
て、以上その動作について説明する。
て、以上その動作について説明する。
真空容器20内を真空ポンプ25により減圧排気すると共
に圧力制御装置27の操作およびガスノズル28よりアルゴ
ンガスを導入することによって、真空容器20内の圧力を
所定の圧力に制御する。次に電源29から13.56MHzの高周
波電力をスパッタガン23に供給する。この動作により被
加工物21とスパッタガン23との空間に低温プラズマが発
生する。アルゴンガスは低温プラズマ中において、イオ
ン粒子又は中性粒子として存在する。一方スパッタガン
23近傍にはイオンシースという電位勾配が生ずる。従っ
てアルゴンイオンがターゲット材料24に引きよせられ衝
突することにより、ターゲット材料24a表面よりスパッ
タ粒子が飛散する。このスパッタ粒子が被加工物21に飛
来し、試料21表面にスパッタリング膜が形成される。膜
形成速度は、高周波電力の増加にほぼ比例して増加す
る。
に圧力制御装置27の操作およびガスノズル28よりアルゴ
ンガスを導入することによって、真空容器20内の圧力を
所定の圧力に制御する。次に電源29から13.56MHzの高周
波電力をスパッタガン23に供給する。この動作により被
加工物21とスパッタガン23との空間に低温プラズマが発
生する。アルゴンガスは低温プラズマ中において、イオ
ン粒子又は中性粒子として存在する。一方スパッタガン
23近傍にはイオンシースという電位勾配が生ずる。従っ
てアルゴンイオンがターゲット材料24に引きよせられ衝
突することにより、ターゲット材料24a表面よりスパッ
タ粒子が飛散する。このスパッタ粒子が被加工物21に飛
来し、試料21表面にスパッタリング膜が形成される。膜
形成速度は、高周波電力の増加にほぼ比例して増加す
る。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のようなスパッタリング装置では
下記の問題点を有していた。
下記の問題点を有していた。
膜形成速度は高周波電力の増加と共にほぼ比例して増
加するが、反面ターゲット材料24aや被加工物21を昇温
させる。すなわち、高周波電力の増加はプラズマ密度を
増加させ、アルゴンイオン密度および電子温度を増加さ
せることになる。まずアルゴンイオン密度の増加は、タ
ーゲット材料24へのイオンの衝突量を増し、即ちスパッ
タ粒子の発生を増加し膜形成速度を向上するが、電子温
度の増加はターゲット材料24や被加工物21に加速電子の
流入量を増し昇温させることになる。この結果、ターゲ
ット材料24に割れや溶融が生じ安定したスパッタリング
が行えなくなる。
加するが、反面ターゲット材料24aや被加工物21を昇温
させる。すなわち、高周波電力の増加はプラズマ密度を
増加させ、アルゴンイオン密度および電子温度を増加さ
せることになる。まずアルゴンイオン密度の増加は、タ
ーゲット材料24へのイオンの衝突量を増し、即ちスパッ
タ粒子の発生を増加し膜形成速度を向上するが、電子温
度の増加はターゲット材料24や被加工物21に加速電子の
流入量を増し昇温させることになる。この結果、ターゲ
ット材料24に割れや溶融が生じ安定したスパッタリング
が行えなくなる。
従って、スパッタリングを安定にかつ高速に膜形成す
るためには、試料台22及びスパッタガン23を効率良く冷
却する手段が必要である。導体，半導体材料の場合は比
較的冷却することは容易であるが、誘電体材料の場合は
導体，半導体材料に比べ熱伝導が悪いため種々の門題を
生じていた。更に被加工物21が樹脂材料の場合、冷却効
率が悪いため、被加工物21が温度上昇に起因して変形や
変質され、品質の確保が困難となっていた。
るためには、試料台22及びスパッタガン23を効率良く冷
却する手段が必要である。導体，半導体材料の場合は比
較的冷却することは容易であるが、誘電体材料の場合は
導体，半導体材料に比べ熱伝導が悪いため種々の門題を
生じていた。更に被加工物21が樹脂材料の場合、冷却効
率が悪いため、被加工物21が温度上昇に起因して変形や
変質され、品質の確保が困難となっていた。
本発明は上記課題に鑑み、被加工物及びターゲットの
温度上昇を抑制し、かつ高速に膜形成をすることが可能
なスパッタリング方法を提供するものである。
温度上昇を抑制し、かつ高速に膜形成をすることが可能
なスパッタリング方法を提供するものである。
課題を解決するための手段 この目的を達成するために、本発明のスパッタリング
方法は、スパッタガンへ周波数13.56MHzの供給電力と周
波数1MHz以下の供給電力を同時に印加することを特徴と
するものである。
方法は、スパッタガンへ周波数13.56MHzの供給電力と周
波数1MHz以下の供給電力を同時に印加することを特徴と
するものである。
作用 この構成によって、プラズマ密度を増加することな
く、アルゴンイオンのターゲット材料への衝突エネルギ
を増加することによって、電子温度の増加を抑制し試料
21及びターゲット材料の温度上昇を防止することがで
き、高速に膜を形成することができる。
く、アルゴンイオンのターゲット材料への衝突エネルギ
を増加することによって、電子温度の増加を抑制し試料
21及びターゲット材料の温度上昇を防止することがで
き、高速に膜を形成することができる。
実 施 例 以下、本発明の一実施例のスパッタリング方法につい
て図面を参照しながら説明する。
て図面を参照しながら説明する。
第１図は本発明の一実施例におけるスパッタリング装
置の図を示すものである。
置の図を示すものである。
第１図において、30は真空容器、31は被加工物、32は
被加工物31を支持する支持台、33はスパッタガン、34は
酸化シリコンのターゲット材料、35は真空ポンプ、36は
パイプ、37は真空容器30内の圧力を制御する圧力制御装
置、38はガスノズル、39は周波数13.56MHzの高周波電
源、40は周波数140KHzの低周波電源、41は13.56MHzの高
周波電力39が低周波電源40に流入するのを防止するフィ
ルター、42は永久磁石である。
被加工物31を支持する支持台、33はスパッタガン、34は
酸化シリコンのターゲット材料、35は真空ポンプ、36は
パイプ、37は真空容器30内の圧力を制御する圧力制御装
置、38はガスノズル、39は周波数13.56MHzの高周波電
源、40は周波数140KHzの低周波電源、41は13.56MHzの高
周波電力39が低周波電源40に流入するのを防止するフィ
ルター、42は永久磁石である。
以上のように構成されたスパッタリング装置について
以下その動作について説明する。
以下その動作について説明する。
まず真空容器30内を真空ポンプ35により真空排気する
と共に圧力制御装置37の操作およびガスノズル38よりア
ルゴンガスを導入することによって、真空容器30内の圧
力を10m Torr程度に保持する。次に高周波電源39から1
3.56MHzの高周波を200Wの出力で、また低周波電源40よ
り140KHzの低周波を50Wの出力で同時にスパッタガン33
に供給する。以上の動作によって、スパッタ粒子が発生
し、被加工物31上に屈折率1.45±0.02、膜厚分布±４％
の酸化シリコン膜を形成することができた。この時被加
工物31の表面温度は61℃，ターゲット裏面温度は190℃
であった。温度測定は、ラクストロン社の螢光温度計を
用いて、スパッタリング中にその表面温度を測定した。
と共に圧力制御装置37の操作およびガスノズル38よりア
ルゴンガスを導入することによって、真空容器30内の圧
力を10m Torr程度に保持する。次に高周波電源39から1
3.56MHzの高周波を200Wの出力で、また低周波電源40よ
り140KHzの低周波を50Wの出力で同時にスパッタガン33
に供給する。以上の動作によって、スパッタ粒子が発生
し、被加工物31上に屈折率1.45±0.02、膜厚分布±４％
の酸化シリコン膜を形成することができた。この時被加
工物31の表面温度は61℃，ターゲット裏面温度は190℃
であった。温度測定は、ラクストロン社の螢光温度計を
用いて、スパッタリング中にその表面温度を測定した。
本実施例の効果を明確にするために比較実験を行っ
た。
た。
表１はスパッタリングを実施する際、任意電力で低周
波電力を印加した時、膜成長速度（Å/min）及び被加工
物31,ターゲット材料34の表面温度を調べた結果であ
る。低周波電力値が零の場合が従来法による結果であ
る。薄膜は酸化シリコン膜34であり、膜厚4000Åで評価
した。
波電力を印加した時、膜成長速度（Å/min）及び被加工
物31,ターゲット材料34の表面温度を調べた結果であ
る。低周波電力値が零の場合が従来法による結果であ
る。薄膜は酸化シリコン膜34であり、膜厚4000Åで評価
した。
表１に示すように本発明を適用することにより、被加
工物31の温度並びにターゲット材料34の温度上昇を抑制
し、高速に膜形成することができた。
工物31の温度並びにターゲット材料34の温度上昇を抑制
し、高速に膜形成することができた。
表２は、プラズマ発生時に生ずるスパッタガン33に生
ずる自己バイアス（以下VDCと略す）について同様に調
べた実験結果である。
ずる自己バイアス（以下VDCと略す）について同様に調
べた実験結果である。
表２に示すように低周波電力40の印加により、VDCが
制御されていることがわかる。すなわち、低周波電力40
を印加することにより、VDCを増加することが可能であ
り、プラズマ中のアルゴンイオンをVDCにより加速し、
ターゲット材料34に衝突させる効果がある。
制御されていることがわかる。すなわち、低周波電力40
を印加することにより、VDCを増加することが可能であ
り、プラズマ中のアルゴンイオンをVDCにより加速し、
ターゲット材料34に衝突させる効果がある。
以上のように、本実施例によれば、スパッタガン33に
少なくとも２つの周波数の高周波電力を同時に印加する
ことが可能な高周波電力印加手段を設けることによっ
て、被加工物21及びターゲット材料24の温度上昇を抑制
し、かつ高速に膜形成を行なうことができた。
少なくとも２つの周波数の高周波電力を同時に印加する
ことが可能な高周波電力印加手段を設けることによっ
て、被加工物21及びターゲット材料24の温度上昇を抑制
し、かつ高速に膜形成を行なうことができた。
発明の効果 本発明のスパッタリング方法によれば、スパッタガン
に周波数13.56MHzの供給電力と周波数1MHz以下の供給電
力を同時に印加することが可能な高周波電力印加手段を
設けることによって、試料及びターゲット材料の温度上
昇を抑制し、かつ高速に膜形成を行なうことができる。
に周波数13.56MHzの供給電力と周波数1MHz以下の供給電
力を同時に印加することが可能な高周波電力印加手段を
設けることによって、試料及びターゲット材料の温度上
昇を抑制し、かつ高速に膜形成を行なうことができる。
第１図は本発明の一実施例におけるスパッタリング装置
の概略断面図、第２図は従来のスパッタリング装置の概
略断面図である。 30……真空容器、31……試料、32……試料台、34……タ
ーゲット材料、35……真空ポンプ、36……パイプ、37…
…圧力制御装置、38……ガスノズル、39……高周波電
源、40……低周波電源、41……フィルター、42……磁
石。
の概略断面図、第２図は従来のスパッタリング装置の概
略断面図である。 30……真空容器、31……試料、32……試料台、34……タ
ーゲット材料、35……真空ポンプ、36……パイプ、37…
…圧力制御装置、38……ガスノズル、39……高周波電
源、40……低周波電源、41……フィルター、42……磁
石。
フロントページの続き (72)発明者 吉田 善一 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61−1023（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−109164（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−140077（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−195273（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】アルゴンガスなどの不活性ガスを導入可能
な真空容器内に被加工物を保持し、真空容器内に位置す
るターゲットから生じたスパッタ粒子にて被加工物上に
ターゲット材料を薄膜の形態で形成するスパッタリング
方法において、前記ターゲットへ周波数13.56MHzの供給
電力と周波数1MHz以下の供給電力を同時に印加すること
を特徴とするスパッタリング方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63111082A JP2605341B2 (ja) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | スパッタリング方法 |
| KR1019890005966A KR930008340B1 (ko) | 1988-05-06 | 1989-05-03 | 스패터링장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63111082A JP2605341B2 (ja) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | スパッタリング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01279753A JPH01279753A (ja) | 1989-11-10 |
| JP2605341B2 true JP2605341B2 (ja) | 1997-04-30 |
Family
ID=14551925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63111082A Expired - Fee Related JP2605341B2 (ja) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | スパッタリング方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2605341B2 (ja) |
| KR (1) | KR930008340B1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2588985B2 (ja) * | 1990-03-09 | 1997-03-12 | 財団法人国際超電導産業技術研究センター | 酸化物薄膜の成膜方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63109164A (ja) * | 1986-10-27 | 1988-05-13 | Seiko Epson Corp | マグネトロンスパツタ装置 |
| JPS63140077A (ja) * | 1986-12-03 | 1988-06-11 | Sanyo Shinku Kogyo Kk | 誘電体薄膜の製造方法とその装置 |
-
1988
- 1988-05-06 JP JP63111082A patent/JP2605341B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-05-03 KR KR1019890005966A patent/KR930008340B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR930008340B1 (ko) | 1993-08-30 |
| JPH01279753A (ja) | 1989-11-10 |
| KR890017386A (ko) | 1989-12-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |