JP4775923B2 - 弗化物の薄膜作成方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スパッタにて成膜する、弗化物の薄膜作成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ターゲットに電力を供給して基板に薄膜を形成するスパッタ装置において、プラズマダメージによる膜質の低下等の問題があった。この様な問題に対し従来はプラズマダメージの少ない成膜方法として、ターゲットに直流（ＤＣ）電力を供給するＤＣスパッタ、ターゲットにＤＣ電力を供給し基板に高周波（ＶＨＦ）電力を供給するバイアススパッタ、またはターゲットを対面に配置した対向スパッタ等の手法が一般に行われていた。
【０００３】
特開平１０−３６９６２号公報では、基板と対向しない形態を示しているが、プラズマを閉じ込めるには至らず、プラズマ電位と基板電位の差から生ずる正イオンのダメージが懸念される。また、この方法では、プラズマの空間分布により、基板上での膜質の斑（むら）が生ずることが考えられる。
【０００４】
また、特開平９−８７８３９号公報では、基板の裏に磁場を生成させることにより正イオンによるダメージを減らしているが、負イオンに関しては、対策がなされていない。
【０００５】
また、特開平５−２２６２５０号公報および特開平５−３９５７１号公報では、メッシュ電極を基板とターゲット間に設置しているが、この方式でも基板は負イオンのダメージから逃れられない。負イオンは、寿命が短く、シースで加速された後すぐに中性化してしまうので、メッシュ電極は無意味である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
プラズマダメージに敏感な膜の成膜において、従来の手法ではプラズマダメージにより吸収膜しか得られない等の問題があった。その原因としては、プラズマによって生ずる正イオン、負イオン、及び電子が、プラズマの電位によって加速され、基板に到達することによって生じている。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、プラズマによって生ずる負イオンを除去し、さらに正イオンおよび電子の基板に到達する数およびエネルギーを制御することを可能な、弗化物の薄膜作成法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の弗化物の薄膜作成法は、スパッタにて基板上に成膜する際、スパッタ面を成膜される基板に対面しない位置に配置して直流電流が印加されたターゲットをカソードとして放電させるＤＣスパッタ方式で成膜を行なう、弗化物の薄膜作成法において、ターゲットはリング状であって、リング状のターゲットの一方の開口にはターゲットの電位よりも高い電位となる基板と対面する電極が配され、他方の開口にはアノードが配され、プラズマ中の荷電粒子の軌道を、電場を発生させる一対の電極、あるいは磁場を発生させる機構である、ターゲットと基板との間に配置された軌道制御手段によって制御することにより、基板に入射する荷電粒子のそれぞれの量及びエネルギーを制御して成膜することを特徴としている。
【００１１】
なおまた、成膜された膜は弗化物を主原料とするものであること、さらに、この弗化物は、弗化マグネシウム（ＭｇＦ2 ）であること、も好ましい。
【００１２】
（作用）
本発明では、さらに、プラズマダメージの少ない成膜装置および方法を提供することにより、可視領域から真空紫外領域まで光吸収の少ない弗化膜を作成することが可能となる。具体的には、プラズマによって生ずる正イオン、負イオンおよび電子がすべての基板に到達する数、およびエネルギーを制御することにより、可能となる。
【００１３】
まず、負イオンを除去するために、ターゲットと基板を向かい合わないように配置した。負イオンは、プラズマとターゲット間のシースによって加速されるので、基板位置が負イオンの加速方向にない位置にすればよい。次に電子および正イオンは、主にプラズマ中に多く存在する。したがって、プラズマ近傍に電界および磁界を形成することによりプラズマの分布を制御することができる。基板近傍にプラズマが来ないように、閉じ込めることにより、基板への荷電粒子によるダメージは大幅に軽減される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の薄膜作成法の一実施例のための装置の概略構成図である。
【００１６】
スパッタ面が円柱状マグネシウムＭｇターゲット１０３の内面で、基板１０２に対面しない配置である。ターゲット底面に基板１０２と反対側に対面するアノードがある構成であり、アルゴンＡｒおよび弗素Ｆ2 等の反応性ガスをアノードから供給してＤＣスパッタで弗化マグネシウムＭｇＦ2 膜を形成する。
【００１７】
この時プラズマ閉じ込め効果を高めるためにリング状ターゲットの外側にマグネットを配置しターゲット表面で電界と磁界が直交するマグネトロン磁場を形成する。また、基板１０２とターゲット１０３間に電極１０５を設けて偏向用の電界を形成し、ターゲット１０３から基板１０２に向かって飛行する正負イオンおよび電子の軌道を反らし、基板１０２に到達する正イオンおよび電子の数およびエネルギーを制御する機構を備えている。
【００１８】
以上のようなダメージを少なくする構成および方法をとることにより可視領域から真空紫外領域まで低吸収な弗化マグネシウムＭｇＦ2 膜が得られた。
【００１９】
（第２の実施例）
図２は、本発明の薄膜作成法の第２の実施例のための装置の概略構成図である。
【００２０】
本例は、スパッタ面がリング状マグネシウムＭｇターゲットの内面で基板に対面しないように配置されている点では実施例１と同じである。ターゲット近傍に基板と反対側に対面するアノードがある構成でアルゴンおよびＦ2 等の反応性ガスをアノードから供給してＤＣスパッタでＭｇＦ2 膜を形成する。この時プラズマを閉じこめる効果を高めるために、リング状ターゲットの外側にマグネットを配置しターゲット表面で電界と磁界が直交するマグネトロン磁場を形成する。また、基板とターゲット間に磁石を用いて偏向用の磁場を形成し、ターゲットから基板に向かって飛行する正負イオンおよび電子の軌道を反らし、基板に到達する正イオンおよび電子の数およびエネルギーを制御する機構を備えている。
【００２１】
以上のようなダメージを少なくする構成および方法をとることにより可視領域から真空紫外領域まで低吸収な弗化マグネシウム（ＭｇＦ2 ）膜が得られた。
【００２２】
（第３の実施例）
図３は、本発明の薄膜作成法の第３の実施例における、ターゲットとその近傍の概略断面図である。
【００２３】
ターゲット３０１はマグネシウムＭｇ、アルミニウムＡｌ等の金属でできており、円筒形状をしている。ターゲットには、可変ＤＣ電源が繋がれている。その底面３０３には、ターゲットと同材料でできている電極を配置し、その電位を可変とする。荷電粒子の捕捉効率向上、および電極で加速された荷電粒子が、基板に直接入射しないように、本実施例では電極３０３は、円錐形状にしている。また、ターゲット上部には、シールド板を兼ねたアノード３０２を配置し、放電によって生成されるプラズマ３０４からの荷電粒子捕捉の役割をしている。成膜される基板はターゲットの底面３０３と対峙しており、ターゲットのスパッタ面３０１からの法線領域にはない。
【００２４】
この方法でプラズマの電子密度分布測定をしたところ、プラズマによる荷電粒子は、アノード３０２および電極３０３によって捕捉され、基板近傍では大幅に低下していることが観測できた。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、正または負の電場もしくは、アース電位をかけることができる導体または半導体からなる電極を操作する方法、あるいは、磁場を用いた機構を操作する方法等により、プラズマ中の正イオンおよび電子の軌道を制御し、基板に入射する正イオンおよび電子のそれぞれの量およびエネルギーを制御して成膜するので、プラズマによって生ずる負イオンを除去し、さらに正イオンおよび電子の基板に到達する数およびエネルギーを制御することが可能な、弗化物の薄膜作成法を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の薄膜作成法の一実施例のための装置の概略構成図である。
【図２】本発明の薄膜作成法の第２の実施例のための装置の概略構成図である。
【図３】本発明の薄膜作成法の第３の実施例における、ターゲットとその近傍の概略断面図である。
【符号の説明】
１０１，２０１ 真空チャンバー
１０２，２０２ 基板
１０３，２０３ Ｍｇ円柱状ターゲット
１０４，２０４ 真空ポンプ
１０５， ３０３ 電極
１０６，２０５，２０６ 磁石
３０１ 円筒状ターゲット
３０２ アノード
３０４ プラズマ
【発明の属する技術分野】
本発明は、スパッタにて成膜する、弗化物の薄膜作成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ターゲットに電力を供給して基板に薄膜を形成するスパッタ装置において、プラズマダメージによる膜質の低下等の問題があった。この様な問題に対し従来はプラズマダメージの少ない成膜方法として、ターゲットに直流（ＤＣ）電力を供給するＤＣスパッタ、ターゲットにＤＣ電力を供給し基板に高周波（ＶＨＦ）電力を供給するバイアススパッタ、またはターゲットを対面に配置した対向スパッタ等の手法が一般に行われていた。
【０００３】
特開平１０−３６９６２号公報では、基板と対向しない形態を示しているが、プラズマを閉じ込めるには至らず、プラズマ電位と基板電位の差から生ずる正イオンのダメージが懸念される。また、この方法では、プラズマの空間分布により、基板上での膜質の斑（むら）が生ずることが考えられる。
【０００４】
また、特開平９−８７８３９号公報では、基板の裏に磁場を生成させることにより正イオンによるダメージを減らしているが、負イオンに関しては、対策がなされていない。
【０００５】
また、特開平５−２２６２５０号公報および特開平５−３９５７１号公報では、メッシュ電極を基板とターゲット間に設置しているが、この方式でも基板は負イオンのダメージから逃れられない。負イオンは、寿命が短く、シースで加速された後すぐに中性化してしまうので、メッシュ電極は無意味である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
プラズマダメージに敏感な膜の成膜において、従来の手法ではプラズマダメージにより吸収膜しか得られない等の問題があった。その原因としては、プラズマによって生ずる正イオン、負イオン、及び電子が、プラズマの電位によって加速され、基板に到達することによって生じている。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、プラズマによって生ずる負イオンを除去し、さらに正イオンおよび電子の基板に到達する数およびエネルギーを制御することを可能な、弗化物の薄膜作成法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の弗化物の薄膜作成法は、スパッタにて基板上に成膜する際、スパッタ面を成膜される基板に対面しない位置に配置して直流電流が印加されたターゲットをカソードとして放電させるＤＣスパッタ方式で成膜を行なう、弗化物の薄膜作成法において、ターゲットはリング状であって、リング状のターゲットの一方の開口にはターゲットの電位よりも高い電位となる基板と対面する電極が配され、他方の開口にはアノードが配され、プラズマ中の荷電粒子の軌道を、電場を発生させる一対の電極、あるいは磁場を発生させる機構である、ターゲットと基板との間に配置された軌道制御手段によって制御することにより、基板に入射する荷電粒子のそれぞれの量及びエネルギーを制御して成膜することを特徴としている。
【００１１】
なおまた、成膜された膜は弗化物を主原料とするものであること、さらに、この弗化物は、弗化マグネシウム（ＭｇＦ2 ）であること、も好ましい。
【００１２】
（作用）
本発明では、さらに、プラズマダメージの少ない成膜装置および方法を提供することにより、可視領域から真空紫外領域まで光吸収の少ない弗化膜を作成することが可能となる。具体的には、プラズマによって生ずる正イオン、負イオンおよび電子がすべての基板に到達する数、およびエネルギーを制御することにより、可能となる。
【００１３】
まず、負イオンを除去するために、ターゲットと基板を向かい合わないように配置した。負イオンは、プラズマとターゲット間のシースによって加速されるので、基板位置が負イオンの加速方向にない位置にすればよい。次に電子および正イオンは、主にプラズマ中に多く存在する。したがって、プラズマ近傍に電界および磁界を形成することによりプラズマの分布を制御することができる。基板近傍にプラズマが来ないように、閉じ込めることにより、基板への荷電粒子によるダメージは大幅に軽減される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の薄膜作成法の一実施例のための装置の概略構成図である。
【００１６】
スパッタ面が円柱状マグネシウムＭｇターゲット１０３の内面で、基板１０２に対面しない配置である。ターゲット底面に基板１０２と反対側に対面するアノードがある構成であり、アルゴンＡｒおよび弗素Ｆ2 等の反応性ガスをアノードから供給してＤＣスパッタで弗化マグネシウムＭｇＦ2 膜を形成する。
【００１７】
この時プラズマ閉じ込め効果を高めるためにリング状ターゲットの外側にマグネットを配置しターゲット表面で電界と磁界が直交するマグネトロン磁場を形成する。また、基板１０２とターゲット１０３間に電極１０５を設けて偏向用の電界を形成し、ターゲット１０３から基板１０２に向かって飛行する正負イオンおよび電子の軌道を反らし、基板１０２に到達する正イオンおよび電子の数およびエネルギーを制御する機構を備えている。
【００１８】
以上のようなダメージを少なくする構成および方法をとることにより可視領域から真空紫外領域まで低吸収な弗化マグネシウムＭｇＦ2 膜が得られた。
【００１９】
（第２の実施例）
図２は、本発明の薄膜作成法の第２の実施例のための装置の概略構成図である。
【００２０】
本例は、スパッタ面がリング状マグネシウムＭｇターゲットの内面で基板に対面しないように配置されている点では実施例１と同じである。ターゲット近傍に基板と反対側に対面するアノードがある構成でアルゴンおよびＦ2 等の反応性ガスをアノードから供給してＤＣスパッタでＭｇＦ2 膜を形成する。この時プラズマを閉じこめる効果を高めるために、リング状ターゲットの外側にマグネットを配置しターゲット表面で電界と磁界が直交するマグネトロン磁場を形成する。また、基板とターゲット間に磁石を用いて偏向用の磁場を形成し、ターゲットから基板に向かって飛行する正負イオンおよび電子の軌道を反らし、基板に到達する正イオンおよび電子の数およびエネルギーを制御する機構を備えている。
【００２１】
以上のようなダメージを少なくする構成および方法をとることにより可視領域から真空紫外領域まで低吸収な弗化マグネシウム（ＭｇＦ2 ）膜が得られた。
【００２２】
（第３の実施例）
図３は、本発明の薄膜作成法の第３の実施例における、ターゲットとその近傍の概略断面図である。
【００２３】
ターゲット３０１はマグネシウムＭｇ、アルミニウムＡｌ等の金属でできており、円筒形状をしている。ターゲットには、可変ＤＣ電源が繋がれている。その底面３０３には、ターゲットと同材料でできている電極を配置し、その電位を可変とする。荷電粒子の捕捉効率向上、および電極で加速された荷電粒子が、基板に直接入射しないように、本実施例では電極３０３は、円錐形状にしている。また、ターゲット上部には、シールド板を兼ねたアノード３０２を配置し、放電によって生成されるプラズマ３０４からの荷電粒子捕捉の役割をしている。成膜される基板はターゲットの底面３０３と対峙しており、ターゲットのスパッタ面３０１からの法線領域にはない。
【００２４】
この方法でプラズマの電子密度分布測定をしたところ、プラズマによる荷電粒子は、アノード３０２および電極３０３によって捕捉され、基板近傍では大幅に低下していることが観測できた。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、正または負の電場もしくは、アース電位をかけることができる導体または半導体からなる電極を操作する方法、あるいは、磁場を用いた機構を操作する方法等により、プラズマ中の正イオンおよび電子の軌道を制御し、基板に入射する正イオンおよび電子のそれぞれの量およびエネルギーを制御して成膜するので、プラズマによって生ずる負イオンを除去し、さらに正イオンおよび電子の基板に到達する数およびエネルギーを制御することが可能な、弗化物の薄膜作成法を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の薄膜作成法の一実施例のための装置の概略構成図である。
【図２】本発明の薄膜作成法の第２の実施例のための装置の概略構成図である。
【図３】本発明の薄膜作成法の第３の実施例における、ターゲットとその近傍の概略断面図である。
【符号の説明】
１０１，２０１ 真空チャンバー
１０２，２０２ 基板
１０３，２０３ Ｍｇ円柱状ターゲット
１０４，２０４ 真空ポンプ
１０５， ３０３ 電極
１０６，２０５，２０６ 磁石
３０１ 円筒状ターゲット
３０２ アノード
３０４ プラズマ
Claims (2)
- スパッタにて基板上に成膜する際、スパッタ面を成膜される基板に対面しない位置に配置して直流電流が印加されたターゲットをカソードとして放電させるＤＣスパッタ方式で成膜を行なう、弗化物の薄膜作成法において、
前記ターゲットはリング状であって、リング状の前記ターゲットの一方の開口には前記ターゲットの電位よりも高い電位となる前記基板と対面する電極が配され、他方の開口にはアノードが配され、プラズマ中の荷電粒子の軌道を、電場を発生させる一対の電極、あるいは磁場を発生させる機構である、前記ターゲットと前記基板との間に配置された軌道制御手段によって制御することにより、前記基板に入射する荷電粒子のそれぞれの量及びエネルギーを制御して成膜することを特徴とする、弗化物の薄膜作成方法。 - 前記弗化物は、弗化マグネシウム（ＭｇＦ2）である、請求項１に記載の弗化物の薄膜作成方法。
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|---|---|---|---|
| JP2001261286A JP4775923B2 (ja) | 2001-08-30 | 2001-08-30 | 弗化物の薄膜作成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001261286A JP4775923B2 (ja) | 2001-08-30 | 2001-08-30 | 弗化物の薄膜作成方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003073824A JP2003073824A (ja) | 2003-03-12 |
| JP2003073824A5 JP2003073824A5 (ja) | 2008-10-16 |
| JP4775923B2 true JP4775923B2 (ja) | 2011-09-21 |
Family
ID=19088355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001261286A Expired - Fee Related JP4775923B2 (ja) | 2001-08-30 | 2001-08-30 | 弗化物の薄膜作成方法 |
Country Status (1)
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| DE602005017512D1 (de) * | 2004-12-08 | 2009-12-17 | Symmorphix Inc | Abscheidung von licoo2 |
| CN111155067A (zh) * | 2020-02-19 | 2020-05-15 | 三河市衡岳真空设备有限公司 | 一种磁控溅射设备 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH07238371A (ja) * | 1994-02-28 | 1995-09-12 | Canon Inc | プラズマ増強スパッタリング装置 |
| JP2000199060A (ja) * | 1998-12-28 | 2000-07-18 | Sony Corp | 電子サイクロトロン共鳴プラズマスパッタ装置及び薄膜の製造方法 |
-
2001
- 2001-08-30 JP JP2001261286A patent/JP4775923B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003073824A (ja) | 2003-03-12 |
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