JP6858985B2 - 金属化合物膜の成膜方法及び反応性スパッタ装置 - Google Patents
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Description
前記成膜室に放電ガスを導入した状態で、前記ターゲットが装着されたスパッタ電極に、前記パルス制御信号パターンにより設定されたスパッタ目標電力を供給するとともに、前記パルス制御信号パターンにより設定された目標導入タイミングだけ前記反応ガス導入機から前記成膜室へ反応ガスを導入し、前記基板に前記ターゲットの金属超薄膜を形成する第2の工程と、を少なくとも備える金属化合物膜の成膜方法により、上記課題を解決する。
前記成膜室を所定圧力に減圧する減圧機と、
前記成膜室に放電ガスを導入する放電ガス導入機と、
成膜材料となるターゲットが装着され、前記基板に対して対向するように設けられたスパッタ電極と、
前記成膜室に反応ガスを導入する反応ガス導入機と、
前記スパッタ電極に電力を供給する直流電源と、
前記直流電源と前記スパッタ電極との間に接続され、前記スパッタ電極に印加する直流電圧をパルス波電圧に変換する複数のパルス波変換スイッチと、
前記反応ガス導入機から前記成膜室への反応ガスの導入を制御する反応ガス導入制御器と、
前記スパッタ電極に供給するスパッタ目標電力と、前記反応ガスの目標導入タイミングとに応じたパルス制御信号パターンがプログラム可能とされ、プログラムされたパルス制御信号パターンにしたがって、前記パルス波変換スイッチと前記反応ガス導入制御器とを制御するプログラマブル発信器と、を備え、
前記反応ガス導入機は、
反応ガス供給源と、
前記反応ガス供給源から供給する反応ガス流量を調節する流量調節器と、
前記流量調節器から分岐して前記成膜室へ反応ガスを導く第1ガス流路と、
前記流量調節器から分岐して前記減圧機の排気系へ反応ガスを導く第2ガス流路と、
前記第1ガス流路を開閉する第1開閉弁と、
前記第2ガス流路を開閉する第2開閉弁と、を備え、
前記反応ガス導入制御器は、前記プログラマブル発信器からのパルス制御信号パターンに基づいて、前記第1開閉弁と前記第2開閉弁を排他的に開閉制御する反応性スパッタ装置によっても、上記課題を解決する。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の反応性スパッタ装置の一実施の形態を示すブロック図である。本実施形態の反応性スパッタ装置1は、実質的に密閉空間を形成する成膜室11を備え、当該成膜室11に、成膜される基板Sを保持する基板ホルダ12と、基板Sに対して対向するスパッタ電極18とが設けられている。スパッタ電極18の先端には、成膜材料となるターゲットTが装着される。また、反応性スパッタ装置1は、成膜室11を所定圧力に減圧する減圧機13と、減圧機13により減圧される成膜室11の圧力を制御する、仕切バルブ(メインバルブ)を兼ねたコンダクタンスバルブ14と、成膜室11に放電ガスを導入する放電ガス導入機15と、成膜室11に反応ガスを導入する反応ガス導入機16と、反応ガス導入機16による反応ガス量を制御する反応ガス導入制御器17とを備える。なお、成膜室11と減圧機13との間の配管に、成膜室11側から順にコンダクタンスバルブと、これとは別の仕切バルブ(メインバルブ)を設けてもよい。
このような本実施形態の反応性スパッタ装置1を用いると、種々の成膜形態でのスパッタ処理が可能となる。特に複数の異種金属をターゲットとして金属酸化膜や金属窒化膜などの複合金属化合物膜、混合膜又は多層膜を形成する場合に、成膜速度の低下を可能な限り抑制しつつ成膜できる方法が可能となる。複合金属化合物膜及び混合膜を含めて金属化合物膜という。
11…成膜室
12…基板ホルダ
13…減圧機
14…コンダクタンスバルブ
15…放電ガス導入機
16…反応ガス導入機
161…反応ガスボンベ
162…流量調節器
163…第1開閉弁
164…第2開閉弁
165…ガス流路
166…第1ガス流路
167…第2ガス流路
17…反応ガス導入制御器
18…第1スパッタ電極
19…第2スパッタ電極
20…直流電源
201…第1直流電源
202…第2直流電源
21…バイアス直流電源
211…第1バイアス直流電源
212…第2バイアス直流電源
22…第1パルス波変換スイッチ
23…第2パルス波変換スイッチ
24…プログラマブル発信器
25…装置制御器
26…成膜制御器
27…第3スパッタ電極
28…第4スパッタ電極
T1…第1ターゲット
T2…第2ターゲット
T3…第3ターゲット
T4…第4ターゲット
S…基板
Claims (3)
- 成膜される基板が投入される成膜室と、
前記成膜室を所定圧力に減圧する減圧機と、
前記成膜室に放電ガスを導入する放電ガス導入機と、
成膜材料となるターゲットが装着され、前記基板に対して対向するように設けられたスパッタ電極と、
前記成膜室に反応ガスを導入する反応ガス導入機と、
前記スパッタ電極に電力を供給する直流電源と、
前記直流電源と前記スパッタ電極との間に接続され、前記スパッタ電極に印加する直流電圧をパルス波電圧に変換するパルス波変換スイッチと、
前記反応ガス導入機から前記成膜室への反応ガスの導入を制御する反応ガス導入制御器と、
前記スパッタ電極に供給するスパッタ目標電力と、前記反応ガスの目標導入タイミングとに応じたパルス制御信号パターンがプログラム可能とされ、プログラムされたパルス制御信号パターンにしたがって、前記パルス波変換スイッチと、前記反応ガス導入制御器とを制御するプログラマブル発信器と、を備える反応性スパッタ装置を用い、前記基板に成膜処理を施す金属化合物膜の成膜方法であって、
前記成膜室に放電ガスを導入した状態で、前記ターゲットが装着されたスパッタ電極に、前記パルス制御信号パターンにより設定されたスパッタ目標電力を供給する1サイクルの間に、
前記パルス制御信号パターンにより設定された目標導入タイミングだけ前記反応ガス導入機から前記成膜室へ反応ガスを導入しない金属モードで、前記基板に前記ターゲットの金属超薄膜を形成する第1の工程と、
前記パルス制御信号パターンにより設定された目標導入タイミングだけ前記反応ガス導入機から前記成膜室へ反応ガスを導入する反応モードで、前記基板に前記ターゲットの金属化合物超薄膜を形成する第2の工程と、を実施する金属化合物膜の成膜方法。 - 前記第1の工程を実施した後に前記第2の工程を実施するか、又は、
前記第2の工程を実施した後に前記第1の工程を実施する請求項1に記載の金属化合物膜の成膜方法。 - 前記スパッタ電極は、第1ターゲットが装着される第1スパッタ電極と、第2ターゲットが装着される第2スパッタ電極とを含み、
前記パルス波変換スイッチは、前記第1スパッタ電極に印加する直流電圧をパルス波電圧に変換する第1パルス波変換スイッチと、前記第2スパッタ電極に印加する直流電圧をパルス波電圧に変換する第2パルス波変換スイッチとを含み、
前記プログラマブル発信器は、前記第1スパッタ電極及び前記第2スパッタ電極に供給するそれぞれのスパッタ目標電力と、前記反応ガスの目標導入タイミングとに応じたパルス制御信号パターンがプログラム可能とされ、プログラムされたパルス制御信号パターンにしたがって、前記第1パルス波変換スイッチ及び前記第2パルス波変換スイッチのそれぞれと、前記反応ガス導入制御器とを制御する請求項1又は2に記載の金属化合物膜の成膜方法。
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