JP2850580B2 - 薄膜の製造方法 - Google Patents
薄膜の製造方法Info
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- JP2850580B2 JP2850580B2 JP17561491A JP17561491A JP2850580B2 JP 2850580 B2 JP2850580 B2 JP 2850580B2 JP 17561491 A JP17561491 A JP 17561491A JP 17561491 A JP17561491 A JP 17561491A JP 2850580 B2 JP2850580 B2 JP 2850580B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はスパッタリング法による
薄膜の製造方法に関する。
薄膜の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来各種の薄膜形成用のスパッタリング
装置には、基板が自転あるいはある１点を中心に公転、
もしくは自転と公転の両方を行なうプラネタリ型の基板
ホルダーが用いられており、基板の自転あるいは公転の
速度は一定である。また平坦な基板上に均一に膜を堆積
できるようにターゲット基板間距離は一定に保たれてい
る。
装置には、基板が自転あるいはある１点を中心に公転、
もしくは自転と公転の両方を行なうプラネタリ型の基板
ホルダーが用いられており、基板の自転あるいは公転の
速度は一定である。また平坦な基板上に均一に膜を堆積
できるようにターゲット基板間距離は一定に保たれてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述のスパッタリング
装置では、平坦な基板上に任意の薄膜を形成することは
可能であるが、基板上にさまざまな凹凸が存在すると
き、その凹凸に沿って一定の膜厚の薄膜を形成すること
は困難で、段差被覆性は良くない。
装置では、平坦な基板上に任意の薄膜を形成することは
可能であるが、基板上にさまざまな凹凸が存在すると
き、その凹凸に沿って一定の膜厚の薄膜を形成すること
は困難で、段差被覆性は良くない。
【０００４】これはスパッタリング法が元来、化学気相
成長（ＣＶＤ）法よりも高真空条件下で薄膜生成を行う
物理気相成長（ＰＶＤ）法であるためで、基板に対して
粒子の飛来方向がほとんど一定方向となってしまい、例
えば基板に対して垂直に被スパッタ粒子が飛来する際、
水平方向あるいは斜め方向からの飛来粒子はかなり少な
い。
成長（ＣＶＤ）法よりも高真空条件下で薄膜生成を行う
物理気相成長（ＰＶＤ）法であるためで、基板に対して
粒子の飛来方向がほとんど一定方向となってしまい、例
えば基板に対して垂直に被スパッタ粒子が飛来する際、
水平方向あるいは斜め方向からの飛来粒子はかなり少な
い。
【０００５】したがってこの場合、基板上に凸状の部位
が存在すれば、その凸部の上面に対しては厚く薄膜が堆
積するものの、側面および端部にはあまり堆積しない。
一方、ＣＶＤ法は、一般的にこの凹凸部の膜厚の均一性
が良好で、例えば光ＣＶＤ法により五酸化タンタル薄膜
について基板上の凹部に均一に成膜できるという報告が
ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジ
ックス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）の１９８６年第２５巻
４号のＬ３０６頁からＬ３０８頁に記載されている。
が存在すれば、その凸部の上面に対しては厚く薄膜が堆
積するものの、側面および端部にはあまり堆積しない。
一方、ＣＶＤ法は、一般的にこの凹凸部の膜厚の均一性
が良好で、例えば光ＣＶＤ法により五酸化タンタル薄膜
について基板上の凹部に均一に成膜できるという報告が
ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジ
ックス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）の１９８６年第２５巻
４号のＬ３０６頁からＬ３０８頁に記載されている。
【０００６】一方、ダイナミック・ランダム・アクセス
メモリ（ＤＲＡＭ）に代表されるＭＯＳメモリの高集積
化にともない、ジルコン酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔ
ｉ）Ｏ3）やチタン酸バリウム・ストロンチウム（（Ｂ
ａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3）等の強誘電体薄膜を容量絶縁膜と
して用いる動きが活発になっているが、これらの強誘電
体薄膜は現状ではスパッタリング法に代表される物理気
相成長（ＰＶＤ）法でしか良好な特性の薄膜が得られて
いない。
メモリ（ＤＲＡＭ）に代表されるＭＯＳメモリの高集積
化にともない、ジルコン酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔ
ｉ）Ｏ3）やチタン酸バリウム・ストロンチウム（（Ｂ
ａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3）等の強誘電体薄膜を容量絶縁膜と
して用いる動きが活発になっているが、これらの強誘電
体薄膜は現状ではスパッタリング法に代表される物理気
相成長（ＰＶＤ）法でしか良好な特性の薄膜が得られて
いない。
【０００７】また、ＭＯＳメモリは高集積化にともなっ
てしだいに複雑な形状となっており、ＰＶＤ法によりこ
れら強誘電体薄膜に代表される複雑な組成の薄膜を凹凸
のある基板上へ均一に被覆性良く作製する工夫が求めら
れている。
てしだいに複雑な形状となっており、ＰＶＤ法によりこ
れら強誘電体薄膜に代表される複雑な組成の薄膜を凹凸
のある基板上へ均一に被覆性良く作製する工夫が求めら
れている。
【０００８】本発明の目的は、従来のスパッタリング法
の欠点を克服し、段差被覆性の良好な成膜方法を提供す
ることにある。
の欠点を克服し、段差被覆性の良好な成膜方法を提供す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る薄膜の製造方法は、ターゲット表面か
ら一定の距離を隔てて設置された基板を該ターゲット表
面と平行に通過させ、該ターゲット直上を所定回数通過
させることにより、該基板上に薄膜を堆積させる方式の
スパッタリングを用いた薄膜の製造方法であって、基板
がターゲット上を通過する時間を短くし、ターゲット近
傍部の位置に存在する時間を長く設定するものである。
め、本発明に係る薄膜の製造方法は、ターゲット表面か
ら一定の距離を隔てて設置された基板を該ターゲット表
面と平行に通過させ、該ターゲット直上を所定回数通過
させることにより、該基板上に薄膜を堆積させる方式の
スパッタリングを用いた薄膜の製造方法であって、基板
がターゲット上を通過する時間を短くし、ターゲット近
傍部の位置に存在する時間を長く設定するものである。
【００１０】また、本発明に係る薄膜の製造方法は、一
定速度で移動する基板をターゲット直上に所定回数通過
させることにより、該基板上に薄膜を堆積させる方式の
スパッタリングを用いた薄膜の製造方法であって、ター
ゲットと基板との間の距離を、ターゲットの近傍部では
短く、ターゲット中央部直上では長く設定するものであ
る。
定速度で移動する基板をターゲット直上に所定回数通過
させることにより、該基板上に薄膜を堆積させる方式の
スパッタリングを用いた薄膜の製造方法であって、ター
ゲットと基板との間の距離を、ターゲットの近傍部では
短く、ターゲット中央部直上では長く設定するものであ
る。
【００１１】
【作用】ターゲット表面上を通過する基板の速度又はタ
ーゲットと基板間の距離を変化させ成膜条件を制御し、
基板表面の凹凸部の側面や端面にも表面と同じ膜厚の薄
膜を堆積させる。
ーゲットと基板間の距離を変化させ成膜条件を制御し、
基板表面の凹凸部の側面や端面にも表面と同じ膜厚の薄
膜を堆積させる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１３】（実施例１）図１は、本発明の請求項１を
実施したイオンビームスパッタ装置の装置図である。図
１（ａ）は、横から見た図で、図１（ｂ）は、上から見
た図である。
実施したイオンビームスパッタ装置の装置図である。図
１（ａ）は、横から見た図で、図１（ｂ）は、上から見
た図である。
【００１４】イオンガン１０１は、ターケット１０２の
法線方向から４５度斜め上方にあり、基板１０３は、タ
ーゲット１０２の鉛直上方を水平に移動する。図１
（ｂ）に示すように基板１０３は自転しながらターゲッ
ト１０２の直径方向を往復することができる。
法線方向から４５度斜め上方にあり、基板１０３は、タ
ーゲット１０２の鉛直上方を水平に移動する。図１
（ｂ）に示すように基板１０３は自転しながらターゲッ
ト１０２の直径方向を往復することができる。
【００１５】図１（ｂ）に示すｘ軸で基板１０３の中心
点の位置（ｘ）を表記する。−ｐ≦ｘ≦ｐの位置に基板
１０３があるとき、飛来する被スパッタ粒子は、基板１
０３の法線方向に垂直なものが大部分を占めるため、膜
は、凹凸部の側壁にはほとんど堆積しない。
点の位置（ｘ）を表記する。−ｐ≦ｘ≦ｐの位置に基板
１０３があるとき、飛来する被スパッタ粒子は、基板１
０３の法線方向に垂直なものが大部分を占めるため、膜
は、凹凸部の側壁にはほとんど堆積しない。
【００１６】一方、ｘ≦−ｐあるいはｘ≧Ｐの位置に基
板１０３があるときは、基板１０３の法線方向より斜め
方向から飛来する被スパッタ粒子の数が−ｐ≦ｘ≦ｐの
範囲にあるときより多くなるため、凹凸部の側壁への堆
積がかなり生じる。
板１０３があるときは、基板１０３の法線方向より斜め
方向から飛来する被スパッタ粒子の数が−ｐ≦ｘ≦ｐの
範囲にあるときより多くなるため、凹凸部の側壁への堆
積がかなり生じる。
【００１７】図２（ａ）に示すような２μｍ角で高さも
２μｍの白金電極２０２をシリコン基板２０１上に形成
したものを基板に用い、ターゲットには高誘電率の容量
絶縁膜材料として期待されているチタン酸ストロンチウ
ム（ＳｒＴｉＯ3 ）をターゲットとして、図３に示すよ
うな基板の位置の制御を行って実際に成膜した。
２μｍの白金電極２０２をシリコン基板２０１上に形成
したものを基板に用い、ターゲットには高誘電率の容量
絶縁膜材料として期待されているチタン酸ストロンチウ
ム（ＳｒＴｉＯ3 ）をターゲットとして、図３に示すよ
うな基板の位置の制御を行って実際に成膜した。
【００１８】つまり、凹凸部の側壁に十分堆積するよう
に基板がｘ≦−ｐ、あるいはｘ≧ｐの位置に存在する時
間を長くし、ターゲット上を通過する時間が短くなるよ
うに通過速度を速くした。
に基板がｘ≦−ｐ、あるいはｘ≧ｐの位置に存在する時
間を長くし、ターゲット上を通過する時間が短くなるよ
うに通過速度を速くした。
【００１９】このようにして成膜した試料と、基板の通
過速度を変化させないで一定の速度で成膜した試料の断
面構造と、その上に上部電極を形成し薄膜コンデンサの
電流電圧特性を測定した結果を図４，図５に示す。
過速度を変化させないで一定の速度で成膜した試料の断
面構造と、その上に上部電極を形成し薄膜コンデンサの
電流電圧特性を測定した結果を図４，図５に示す。
【００２０】図４により本発明を用いた方法で成膜した
場合（図４（ｂ））、従来の方法で成膜した場合（図４
（ａ））と比べて白金電極の側面及び端部にも十分チタ
ン酸ストロンチウム膜３０３が堆積しており、段差被覆
性が向上していることがわかる。また、図５により電気
的特性において耐圧が向上していることもわかる。
場合（図４（ｂ））、従来の方法で成膜した場合（図４
（ａ））と比べて白金電極の側面及び端部にも十分チタ
ン酸ストロンチウム膜３０３が堆積しており、段差被覆
性が向上していることがわかる。また、図５により電気
的特性において耐圧が向上していることもわかる。
【００２１】（実施例２）図６は、本発明の請求項２を
実施したイオンビームスパッタ装置の図である。スパッ
タ用のイオンガンは、図６（ａ）に示すようにターゲッ
ト１０２の法線方向から４５°傾いた斜め上方にある。
実施したイオンビームスパッタ装置の図である。スパッ
タ用のイオンガンは、図６（ａ）に示すようにターゲッ
ト１０２の法線方向から４５°傾いた斜め上方にある。
【００２２】基板１０３は自転を行いながら図６（ｂ）
に示すようにターゲット１０２の上を一定速度で所定回
数通過するが、基板１０３に近づくにしたがってターゲ
ット−基板間距離が大きくなるように設計されている。
に示すようにターゲット１０２の上を一定速度で所定回
数通過するが、基板１０３に近づくにしたがってターゲ
ット−基板間距離が大きくなるように設計されている。
【００２３】つまり、基板１０３がターゲット１０２の
縁に近づいてくる間に、被スパッタ粒子の回り込みによ
り基板１０３上の凹凸部の側面に薄膜を堆積させ、ター
ゲット直上を通過する際はターゲット基板間距離が大き
くなるため、基板１０３上の凹凸部の上部や底部に厚く
堆積し過ぎることはない。
縁に近づいてくる間に、被スパッタ粒子の回り込みによ
り基板１０３上の凹凸部の側面に薄膜を堆積させ、ター
ゲット直上を通過する際はターゲット基板間距離が大き
くなるため、基板１０３上の凹凸部の上部や底部に厚く
堆積し過ぎることはない。
【００２４】このようにして成膜した試料と、従来の成
膜方法のようにターゲット基板間距離を一定にして成膜
した試料とで段差被覆性を調べると、実施例１の図４と
同様に、基板１０３上の凹凸部の側壁にも十分膜が堆積
していることがわかった。
膜方法のようにターゲット基板間距離を一定にして成膜
した試料とで段差被覆性を調べると、実施例１の図４と
同様に、基板１０３上の凹凸部の側壁にも十分膜が堆積
していることがわかった。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
段差被覆性が良くないとされるスパッタリング法でも基
板上の凹凸部に均一に薄膜形成を行うことができ、ま
た、薄膜キャパシタの容量絶縁膜を本発明を用いて成膜
した場合、耐圧の向上が見られ高い容量密度でリーク電
流の小さな薄膜キャパシタが実現された。
段差被覆性が良くないとされるスパッタリング法でも基
板上の凹凸部に均一に薄膜形成を行うことができ、ま
た、薄膜キャパシタの容量絶縁膜を本発明を用いて成膜
した場合、耐圧の向上が見られ高い容量密度でリーク電
流の小さな薄膜キャパシタが実現された。
【００２６】なお、上記説明においては、イオンビーム
スパッタ装置の実施例を述べたが、本発明はＤＣスパッ
タ，ＲＦスパッタ装置を用いても有効である。
スパッタ装置の実施例を述べたが、本発明はＤＣスパッ
タ，ＲＦスパッタ装置を用いても有効である。
【図１】実施例１におけるイオンビームスパッタ装置の
配置図と基板の移動方向を示す図である。
配置図と基板の移動方向を示す図である。
【図２】表面に凹凸を形成した基板を示す図である。
【図３】基板の移動速度の制御ダイアグラムを示す図で
ある。
ある。
【図４】チタン酸ストロンチウム堆積後の断面図で、
（ａ）は従来法によるもの、（ｂ）は本発明によるもの
である。
（ａ）は従来法によるもの、（ｂ）は本発明によるもの
である。
【図５】電流−電圧特性を示す図である。
【図６】実施例２におけるイオンビームスパッタ装置の
配置図と基板の移動方向を示す図である。
配置図と基板の移動方向を示す図である。
１０１ イオンガン １０２ ターゲット １０３ 基板 ２０１ シリコン基板 ２０２，２０３ 白金電極 ３０３ チタン酸ストロンチウム膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−270321（ＪＰ，Ａ) 特公 平３−25506（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 14/34 C23C 14/54 C23C 14/56
Claims (2)
- 【請求項１】 ターゲット表面から一定の距離を隔てて
設置された基板を該ターゲット表面と平行に通過させ、
該ターゲット直上を所定回数通過させることにより、該
基板上に薄膜を堆積させる方式のスパッタリングを用い
た薄膜の製造方法であって、基板がターゲット上を通過する時間を短くし、ターゲッ
ト近傍部の位置に存在する時間を長く設定する ことを特
徴とする薄膜の製造方法。 - 【請求項２】 一定速度で移動する基板をターゲット直
上に所定回数通過させることにより、該基板上に薄膜を
堆積させる方式のスパッタリングを用いた薄膜の製造方
法であって、 ターゲットと基板との間の距離を、ターゲットの近傍部
では短く、ターゲット中央部直上では長く設定すること
を特徴とする薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17561491A JP2850580B2 (ja) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | 薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17561491A JP2850580B2 (ja) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | 薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0525619A JPH0525619A (ja) | 1993-02-02 |
| JP2850580B2 true JP2850580B2 (ja) | 1999-01-27 |
Family
ID=15999173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17561491A Expired - Fee Related JP2850580B2 (ja) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | 薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2850580B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9612521B2 (en) * | 2013-03-12 | 2017-04-04 | Applied Materials, Inc. | Amorphous layer extreme ultraviolet lithography blank, and manufacturing and lithography systems therefor |
-
1991
- 1991-07-16 JP JP17561491A patent/JP2850580B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0525619A (ja) | 1993-02-02 |
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