JP3630871B2 - スパッタリング方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に薄膜を堆積形成するスパッタリング方法に関し、特に膜厚分布及び膜厚精度を安定して成膜できるスパッタリング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スパッタリング方法において、高精度の膜厚分布を確保する方法としては、ターゲットに対向して設けられた基板保持部を自転または公転して成膜する方法が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年は電子部品等の製品の小型化、高性能化により、スパッタリング方法による成膜においても高精度の成膜性能が要求されている。しかしながら、上記従来方法においてもターゲットの消耗状態により膜厚分布及び成膜速度にばらつきがあり、要請されている高精度の成膜性能が得られないという問題がある。
【０００４】
本発明は上記従来の問題点に鑑み、ターゲットの使用初期から末期までより精度の高い膜厚分布及び膜厚を安定して実現できるスパッタリング方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
真空容器内に基板とターゲットとを対向して設置し、真空容器内を所定の真空圧に保持しながらガスを導入するとともに、真空容器とターゲットの間に電圧を印加して成膜するスパッタリング方法において、ターゲットと基板間の距離を変化させると、膜厚分布及び成膜速度が変化することは既に知られている。本発明は、このことからターゲットの使用初期から末期まで連続して成膜したときの基板の膜厚分布を測定してその変化量を求めることにより、要求される膜厚分布が得られるターゲット−基板間距離を決定することができ、また同時に、ターゲット−基板間距離の変化による成膜速度の変化量を求めることにより、要求される膜厚が得られる成膜時間を決定することができるということに注目したものである。
【０００６】
即ち、本発明のスパッタリング方法は、真空容器内に基板とターゲットとを対向して設置し、真空容器内を所定の真空圧に保持しながらガスを導入するとともに、真空容器とターゲットの間に電圧を印加して成膜し、かつ基板上に形成された膜厚分布と膜厚を測定し、それをもとにターゲットと基板間の距離と成膜時間を決定して成膜するスパッタリング方法において、目標膜厚分布をＡ 0 、目標膜厚をＢ 0 、これらの目標を達成するように経験的に設定した最初の成膜時間をＴ 0 、前回及び前々回の成膜時のターゲットと基板間の距離について前回をＬ n-1 、前々回をＬ n-2 、膜厚分布について前回をＡ n-1 、前々回をＡ n-2 、膜厚について前回をＢ n-1 、前々回をＢ n-2 として、
今回の成膜時のターゲットと基板間の距離Ｌｎを、
Ｌｎ＝｛（Ｌ n-1 −Ｌ n-2 ）／（Ａ n-1 −Ａ n-2 ）｝・（Ａ 0 −Ａ n-1 ）＋Ｌ n-1
とし、成膜時間Ｔｎを
Ｔｎ＝Ｂ 0 Ｔ 0 （Ｌ n-1 −Ｌ n-2 ）／｛ ( Ｌ n-1 −Ｌ n-2 ) Ｂ n-1 ＋（Ｂ n-1 −Ｂ n-2 )( Ｌ n −Ｌ n-1 ) ｝として成膜を行うするものであり、これによって順次成膜を行いながらその測定結果をフィードバックして次の成膜時の成膜条件を決定するので、非常に高い精度の膜厚分布と膜厚を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態のスパッタリング方法について図１〜図３を参照して説明する。
【００１１】
図１において、第１の真空容器１内にターゲット２が固着された電極３が固定されており、電極３に対向して基板５を載置固定可能な基板保持部４が設けられている。電極３には図示しない電源にて高周波電圧又は直流電圧が供給される。
【００１２】
基板保持部４は間隔調整手段６にて電極３に対する間隔を調整可能に構成され、ターゲット２と基板５の間の距離を任意に可変できるように構成されている。また、真空容器１は、図示していないが、真空排気手段、ガス導入手段が設けられ、真空容器１内の圧力を調整できるように構成されている。
【００１３】
第２の真空容器７には、成膜済みの基板５を載せるステージ８と、ステージ８に対向して膜厚測定手段９が配設されている。第１の真空容器１と第２の真空容器７の間には基板搬送手段１１を備えた第３の真空容器１０が配設されている。
【００１４】
第１の真空容器１と第３の真空容器１０との間、及び第３の真空容器１０と第２の真空容器７との間はそれぞれゲートバルブ１２で連結されている。第２の真空容器７及び第３の真空容器１０には図示していないがそれぞれ真空排気手段が設けられている。
【００１５】
以上のように構成された装置によるスパッタリング動作を説明する。まず条件として、目標膜厚分布Ａ０ 、目標膜厚Ｂ０ 、成膜時間Ｔ０ を決定する。成膜時間に関しては、電極３に供給する電圧の大きさにより経験的に決定する。まず、１枚目の基板５を図示しない基板搬送手段を用いて基板保持部４上に載せ、ターゲット２と基板５間の距離をＬ１ 、成膜時間Ｔ０ とし、成膜を行う。成膜後、基板５を第３の真空容器１０内に配設した基板搬送手段１１を用いて第２の真空容器７内にあるステージ８上に移載する。次に、膜厚測定手段９により基板５の膜厚分布、膜厚の測定を行う。基板５の膜厚分布、膜厚の測定結果をそれぞれＡ１ 、Ｂ１ とする。測定された基板５は、図示しない基板搬送手段を用いて装置外に搬送される。
【００１６】
次に、２枚目の基板５を１枚目と同様に、基板保持部４の上に載せ、ターゲット２と基板５間の距離をＬ１ とは微小量異なるＬ２ 、成膜時間Ｔ０ とし、成膜を行う。成膜後、基板５を第３の真空容器１０内に配設した基板搬送手段１１を用いて第２の真空容器７内にあるステージ８上に移載する。次に、膜厚測定手段９により基板５の膜厚分布、膜厚の測定を行う。基板５の膜厚分布、膜厚の測定結果をそれぞれＡ２ 、Ｂ２ とする。測定された基板５は、図示しない基板搬送手段を用いて装置外に搬送される。
【００１７】
次に、３枚目の基板５を１枚目と同様に、基板保持部４の上に載せる。ここで、基板５の成膜条件であるターゲット２と基板５間の距離Ｌ３ 、成膜時間Ｔ３ の決定方法を図２、図３を参照して説明する。図２は使用初期のターゲットにおけるターゲット−基板間距離と膜厚分布との関係の一例を示した図であり、図３は使用初期のターゲットにおけるターゲット−基板間距離と膜厚との関係の一例を示した図である。図２に示す通り、ターゲット−基板間距離の変化による膜厚分布の変化量Ｅは、上記１枚目と２枚目の基板の測定結果より、次の（１）式で表される。
【００１８】
Ｅ＝（Ｌ２ −Ｌ１ ）／（Ａ２ −Ａ１ ） ・・・（１）
従って、目標膜厚分布Ａ０ を満たす最適なターゲット−基板間距離Ｌ３ は、次の（２）式で求められる。
【００１９】
Ｌ３ ＝Ｅ（Ａ０ −Ａ２ ）＋Ｌ２ ・・・（２）
また、図３に示す通り、ターゲット−基板間距離の変化による膜厚の変化量Ｆは、上記１枚目と２枚目の基板の測定結果より、次の（３）式で表される。
【００２０】
Ｆ＝（Ｂ２ −Ｂ１ ）／（Ｌ２ −Ｌ１ ） ・・・（３）
ターゲット−基板間距離Ｌ３ を満たす膜厚ＢＬ３は次の（４）式で求められる。
【００２１】
ＢＬ３＝Ｆ（Ｌ３ −Ｌ２ ）＋Ｂ２ ・・・（４）
１枚目と２枚目の基板５の成膜時間はＴ０ であるので、成膜時間Ｔ３ は、次の（５）式で求められる。
【００２２】
Ｔ３ ＝（Ｂ０ ／ＢＬ３）・Ｔ０ ・・・（５）
以上により３枚目の基板５の成膜条件が決定され、ターゲット−基板間距離をＬ３ 、成膜時間をＴ３ の条件で成膜することにより目標膜厚分布、及び目標膜厚を得ることができる。成膜後、基板５を第３の真空容器１０内に備えられた基板搬送手段１１を用いて第２の真空容器７内にあるステージ８上に移載する。次に、膜厚測定手段９により基板５の膜厚分布及び膜厚の測定を行う。基板の測定結果は、同様に基板５の成膜条件にフィードバックされる。すなわち、ｎ枚目の最適なターゲット−基板間距離Ｌｎは、次の（６）式で求められ、またｎ枚目の最適な成膜時間Ｔｎは次の（７）式で求められる。
【００２３】
以上のように順次同様の演算を繰り返すことにより、ターゲットの使用初期から末期まで、より精度の高い膜厚分布、膜厚を安定して得ることができる。
【００２４】
なお、装置の構成及び膜厚分布、膜厚データの処理方法は上記実施形態に限るものではない。
【００２５】
【発明の効果】
本発明のスパッタリング方法によれば、以上の説明から明らかなように、ターゲットの使用初期から末期までの間にわたって、基板上に形成された膜の膜厚分布と成膜速度の変化量を求め、その変化量をもとにして成膜の都度、最適なターゲットと基板間の距離と成膜時間を決定して成膜するので、より精度の高い膜厚分布と膜厚を安定して得ることができる。
【００２６】
また、先行する基板に対する成膜時の膜厚分布と膜厚の測定結果をもとに、後続する成膜時における最適なターゲットと基板間の距離と成膜時間を決定して成膜すると、順次成膜を行いながらその測定結果をフィードバックして次の成膜時の成膜条件を決定するので、非常に高い精度の膜厚分布と膜厚を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスパッタリング装置の一実施形態の概略構成図である。
【図２】ターゲットの使用初期におけるターゲット−基板間距離と膜厚分布との相関関係を示す図である。
【図３】ターゲットの使用初期におけるターゲット−基板間距離と膜厚との相関関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 第１の真空容器
２ ターゲット
３ 電極
４ 基板保持部
５ 基板
６ 間隔調整手段
７ 第２の真空容器
８ ステージ
９ 膜厚測定手段
１０ 第３の真空容器
１１ 基板搬送手段
１２ ゲートバルブ
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に薄膜を堆積形成するスパッタリング方法に関し、特に膜厚分布及び膜厚精度を安定して成膜できるスパッタリング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スパッタリング方法において、高精度の膜厚分布を確保する方法としては、ターゲットに対向して設けられた基板保持部を自転または公転して成膜する方法が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年は電子部品等の製品の小型化、高性能化により、スパッタリング方法による成膜においても高精度の成膜性能が要求されている。しかしながら、上記従来方法においてもターゲットの消耗状態により膜厚分布及び成膜速度にばらつきがあり、要請されている高精度の成膜性能が得られないという問題がある。
【０００４】
本発明は上記従来の問題点に鑑み、ターゲットの使用初期から末期までより精度の高い膜厚分布及び膜厚を安定して実現できるスパッタリング方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
真空容器内に基板とターゲットとを対向して設置し、真空容器内を所定の真空圧に保持しながらガスを導入するとともに、真空容器とターゲットの間に電圧を印加して成膜するスパッタリング方法において、ターゲットと基板間の距離を変化させると、膜厚分布及び成膜速度が変化することは既に知られている。本発明は、このことからターゲットの使用初期から末期まで連続して成膜したときの基板の膜厚分布を測定してその変化量を求めることにより、要求される膜厚分布が得られるターゲット−基板間距離を決定することができ、また同時に、ターゲット−基板間距離の変化による成膜速度の変化量を求めることにより、要求される膜厚が得られる成膜時間を決定することができるということに注目したものである。
【０００６】
即ち、本発明のスパッタリング方法は、真空容器内に基板とターゲットとを対向して設置し、真空容器内を所定の真空圧に保持しながらガスを導入するとともに、真空容器とターゲットの間に電圧を印加して成膜し、かつ基板上に形成された膜厚分布と膜厚を測定し、それをもとにターゲットと基板間の距離と成膜時間を決定して成膜するスパッタリング方法において、目標膜厚分布をＡ 0 、目標膜厚をＢ 0 、これらの目標を達成するように経験的に設定した最初の成膜時間をＴ 0 、前回及び前々回の成膜時のターゲットと基板間の距離について前回をＬ n-1 、前々回をＬ n-2 、膜厚分布について前回をＡ n-1 、前々回をＡ n-2 、膜厚について前回をＢ n-1 、前々回をＢ n-2 として、
今回の成膜時のターゲットと基板間の距離Ｌｎを、
Ｌｎ＝｛（Ｌ n-1 −Ｌ n-2 ）／（Ａ n-1 −Ａ n-2 ）｝・（Ａ 0 −Ａ n-1 ）＋Ｌ n-1
とし、成膜時間Ｔｎを
Ｔｎ＝Ｂ 0 Ｔ 0 （Ｌ n-1 −Ｌ n-2 ）／｛ ( Ｌ n-1 −Ｌ n-2 ) Ｂ n-1 ＋（Ｂ n-1 −Ｂ n-2 )( Ｌ n −Ｌ n-1 ) ｝として成膜を行うするものであり、これによって順次成膜を行いながらその測定結果をフィードバックして次の成膜時の成膜条件を決定するので、非常に高い精度の膜厚分布と膜厚を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態のスパッタリング方法について図１〜図３を参照して説明する。
【００１１】
図１において、第１の真空容器１内にターゲット２が固着された電極３が固定されており、電極３に対向して基板５を載置固定可能な基板保持部４が設けられている。電極３には図示しない電源にて高周波電圧又は直流電圧が供給される。
【００１２】
基板保持部４は間隔調整手段６にて電極３に対する間隔を調整可能に構成され、ターゲット２と基板５の間の距離を任意に可変できるように構成されている。また、真空容器１は、図示していないが、真空排気手段、ガス導入手段が設けられ、真空容器１内の圧力を調整できるように構成されている。
【００１３】
第２の真空容器７には、成膜済みの基板５を載せるステージ８と、ステージ８に対向して膜厚測定手段９が配設されている。第１の真空容器１と第２の真空容器７の間には基板搬送手段１１を備えた第３の真空容器１０が配設されている。
【００１４】
第１の真空容器１と第３の真空容器１０との間、及び第３の真空容器１０と第２の真空容器７との間はそれぞれゲートバルブ１２で連結されている。第２の真空容器７及び第３の真空容器１０には図示していないがそれぞれ真空排気手段が設けられている。
【００１５】
以上のように構成された装置によるスパッタリング動作を説明する。まず条件として、目標膜厚分布Ａ０ 、目標膜厚Ｂ０ 、成膜時間Ｔ０ を決定する。成膜時間に関しては、電極３に供給する電圧の大きさにより経験的に決定する。まず、１枚目の基板５を図示しない基板搬送手段を用いて基板保持部４上に載せ、ターゲット２と基板５間の距離をＬ１ 、成膜時間Ｔ０ とし、成膜を行う。成膜後、基板５を第３の真空容器１０内に配設した基板搬送手段１１を用いて第２の真空容器７内にあるステージ８上に移載する。次に、膜厚測定手段９により基板５の膜厚分布、膜厚の測定を行う。基板５の膜厚分布、膜厚の測定結果をそれぞれＡ１ 、Ｂ１ とする。測定された基板５は、図示しない基板搬送手段を用いて装置外に搬送される。
【００１６】
次に、２枚目の基板５を１枚目と同様に、基板保持部４の上に載せ、ターゲット２と基板５間の距離をＬ１ とは微小量異なるＬ２ 、成膜時間Ｔ０ とし、成膜を行う。成膜後、基板５を第３の真空容器１０内に配設した基板搬送手段１１を用いて第２の真空容器７内にあるステージ８上に移載する。次に、膜厚測定手段９により基板５の膜厚分布、膜厚の測定を行う。基板５の膜厚分布、膜厚の測定結果をそれぞれＡ２ 、Ｂ２ とする。測定された基板５は、図示しない基板搬送手段を用いて装置外に搬送される。
【００１７】
次に、３枚目の基板５を１枚目と同様に、基板保持部４の上に載せる。ここで、基板５の成膜条件であるターゲット２と基板５間の距離Ｌ３ 、成膜時間Ｔ３ の決定方法を図２、図３を参照して説明する。図２は使用初期のターゲットにおけるターゲット−基板間距離と膜厚分布との関係の一例を示した図であり、図３は使用初期のターゲットにおけるターゲット−基板間距離と膜厚との関係の一例を示した図である。図２に示す通り、ターゲット−基板間距離の変化による膜厚分布の変化量Ｅは、上記１枚目と２枚目の基板の測定結果より、次の（１）式で表される。
【００１８】
Ｅ＝（Ｌ２ −Ｌ１ ）／（Ａ２ −Ａ１ ） ・・・（１）
従って、目標膜厚分布Ａ０ を満たす最適なターゲット−基板間距離Ｌ３ は、次の（２）式で求められる。
【００１９】
Ｌ３ ＝Ｅ（Ａ０ −Ａ２ ）＋Ｌ２ ・・・（２）
また、図３に示す通り、ターゲット−基板間距離の変化による膜厚の変化量Ｆは、上記１枚目と２枚目の基板の測定結果より、次の（３）式で表される。
【００２０】
Ｆ＝（Ｂ２ −Ｂ１ ）／（Ｌ２ −Ｌ１ ） ・・・（３）
ターゲット−基板間距離Ｌ３ を満たす膜厚ＢＬ３は次の（４）式で求められる。
【００２１】
ＢＬ３＝Ｆ（Ｌ３ −Ｌ２ ）＋Ｂ２ ・・・（４）
１枚目と２枚目の基板５の成膜時間はＴ０ であるので、成膜時間Ｔ３ は、次の（５）式で求められる。
【００２２】
Ｔ３ ＝（Ｂ０ ／ＢＬ３）・Ｔ０ ・・・（５）
以上により３枚目の基板５の成膜条件が決定され、ターゲット−基板間距離をＬ３ 、成膜時間をＴ３ の条件で成膜することにより目標膜厚分布、及び目標膜厚を得ることができる。成膜後、基板５を第３の真空容器１０内に備えられた基板搬送手段１１を用いて第２の真空容器７内にあるステージ８上に移載する。次に、膜厚測定手段９により基板５の膜厚分布及び膜厚の測定を行う。基板の測定結果は、同様に基板５の成膜条件にフィードバックされる。すなわち、ｎ枚目の最適なターゲット−基板間距離Ｌｎは、次の（６）式で求められ、またｎ枚目の最適な成膜時間Ｔｎは次の（７）式で求められる。
【００２３】
【００２４】
なお、装置の構成及び膜厚分布、膜厚データの処理方法は上記実施形態に限るものではない。
【００２５】
【発明の効果】
本発明のスパッタリング方法によれば、以上の説明から明らかなように、ターゲットの使用初期から末期までの間にわたって、基板上に形成された膜の膜厚分布と成膜速度の変化量を求め、その変化量をもとにして成膜の都度、最適なターゲットと基板間の距離と成膜時間を決定して成膜するので、より精度の高い膜厚分布と膜厚を安定して得ることができる。
【００２６】
また、先行する基板に対する成膜時の膜厚分布と膜厚の測定結果をもとに、後続する成膜時における最適なターゲットと基板間の距離と成膜時間を決定して成膜すると、順次成膜を行いながらその測定結果をフィードバックして次の成膜時の成膜条件を決定するので、非常に高い精度の膜厚分布と膜厚を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスパッタリング装置の一実施形態の概略構成図である。
【図２】ターゲットの使用初期におけるターゲット−基板間距離と膜厚分布との相関関係を示す図である。
【図３】ターゲットの使用初期におけるターゲット−基板間距離と膜厚との相関関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 第１の真空容器
２ ターゲット
３ 電極
４ 基板保持部
５ 基板
６ 間隔調整手段
７ 第２の真空容器
８ ステージ
９ 膜厚測定手段
１０ 第３の真空容器
１１ 基板搬送手段
１２ ゲートバルブ
Claims (1)
- 真空容器内に基板とターゲットとを対向して設置し、真空容器内を所定の真空圧に保持しながらガスを導入するとともに、真空容器とターゲットの間に電圧を印加して成膜し、かつ基板上に形成された膜厚分布と膜厚を測定し、それをもとにターゲットと基板間の距離と成膜時間を決定して成膜するスパッタリング方法において、
目標膜厚分布をＡ 0 、目標膜厚をＢ 0 、これらの目標を達成するように経験的に設定した最初の成膜時間をＴ 0 、前回及び前々回の成膜時のターゲットと基板間の距離について前回をＬ n-1 、前々回をＬ n-2 、膜厚分布について前回をＡ n-1 、前々回をＡ n-2 、膜厚について前回をＢ n-1 、前々回をＢ n-2 として、
今回の成膜時のターゲットと基板間の距離Ｌｎを、
Ｌｎ＝｛（Ｌ n-1 −Ｌ n-2 ）／（Ａ n-1 −Ａ n-2 ）｝・（Ａ 0 −Ａ n-1 ）＋Ｌ n-1
とし、成膜時間Ｔｎを
Ｔｎ＝Ｂ 0 Ｔ 0 （Ｌ n-1 −Ｌ n-2 ）／｛ ( Ｌ n-1 −Ｌ n-2 ) Ｂ n-1 ＋（Ｂ n-1 −Ｂ n-2 )( Ｌ n −Ｌ n-1 ) ｝として成膜を行うことを特徴とするスパッタリング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23885996A JP3630871B2 (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | スパッタリング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23885996A JP3630871B2 (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | スパッタリング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1088348A JPH1088348A (ja) | 1998-04-07 |
| JP3630871B2 true JP3630871B2 (ja) | 2005-03-23 |
Family
ID=17036327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23885996A Expired - Fee Related JP3630871B2 (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | スパッタリング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3630871B2 (ja) |
-
1996
- 1996-09-10 JP JP23885996A patent/JP3630871B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1088348A (ja) | 1998-04-07 |
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