JPH02107763A - 薄膜形成方法 - Google Patents
薄膜形成方法Info
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- JPH02107763A JPH02107763A JP25732488A JP25732488A JPH02107763A JP H02107763 A JPH02107763 A JP H02107763A JP 25732488 A JP25732488 A JP 25732488A JP 25732488 A JP25732488 A JP 25732488A JP H02107763 A JPH02107763 A JP H02107763A
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［ａ業上の利用分野］
本発明は薄膜形成方法に関し、特にマグネトロンスパッ
タリング装置を用いた薄膜形成方法に関するものである
。
タリング装置を用いた薄膜形成方法に関するものである
。
［従来の技術］
マグネドローンスパッタリング装置はコンヘンショナル
スパッタリング装置に比べ、堆積速度を飛躍的に向上さ
せることかできるスパッタリング装置である。
スパッタリング装置に比べ、堆積速度を飛躍的に向上さ
せることかできるスパッタリング装置である。
この装置はターゲットの下部に磁石を設置し、ターゲッ
ト表面部に磁束を漏洩させることが特徴である。この磁
束は、ターゲット近傍のプラズマ密度を増加させ、ター
ゲットに衝突するイオン数が増加するため、堆積速度が
増加する。現在、工業的１摸形成プロセスにはマグネト
ロンスパッタリング装置が非常に多く用いられるように
なっている。
ト表面部に磁束を漏洩させることが特徴である。この磁
束は、ターゲット近傍のプラズマ密度を増加させ、ター
ゲットに衝突するイオン数が増加するため、堆積速度が
増加する。現在、工業的１摸形成プロセスにはマグネト
ロンスパッタリング装置が非常に多く用いられるように
なっている。
マグネトロンスパッタリングにおいて、非磁性のターケ
ントを用いる場合には、ｌｉ丑石の設計はターゲットの
Ｌｎ磁気特性で考慮する必要がないため、設定は容易で
ある。しかし、ターゲットに強磁性体を用いる場合、タ
ーゲット自身に磁束の遮蔽効果があるため、ターゲット
の形状、磁気特性によりターゲット表面に漏洩する磁束
密度は著しく変化する。この遮蔽効果は強磁性体の磁化
特性か非線形であるため、解析が著しく困デ「であり、
強ｂｉｉ性体をターゲットとして用いる場合には、磁石
の設計はこれまでは経験的に行われてきていた。そこで
、本発明者らはターゲットの６ｆ１気遮蔽効果か変化し
た場合でも、所望のターゲット磁束密度が容易に得られ
るよう、ターゲット裏面部のｉＩｎ石を垂直方向に移動
することか可能なカソードを設計した（特願昭６２−２
７５６３１号公報参照）。この；リソートにより容易に
所望の磁束密度が得られ、ざらにカソードの設計は容易
となったが、この装置は以下に述べる欠点を有していた
。
ントを用いる場合には、ｌｉ丑石の設計はターゲットの
Ｌｎ磁気特性で考慮する必要がないため、設定は容易で
ある。しかし、ターゲットに強磁性体を用いる場合、タ
ーゲット自身に磁束の遮蔽効果があるため、ターゲット
の形状、磁気特性によりターゲット表面に漏洩する磁束
密度は著しく変化する。この遮蔽効果は強磁性体の磁化
特性か非線形であるため、解析が著しく困デ「であり、
強ｂｉｉ性体をターゲットとして用いる場合には、磁石
の設計はこれまでは経験的に行われてきていた。そこで
、本発明者らはターゲットの６ｆ１気遮蔽効果か変化し
た場合でも、所望のターゲット磁束密度が容易に得られ
るよう、ターゲット裏面部のｉＩｎ石を垂直方向に移動
することか可能なカソードを設計した（特願昭６２−２
７５６３１号公報参照）。この；リソートにより容易に
所望の磁束密度が得られ、ざらにカソードの設計は容易
となったが、この装置は以下に述べる欠点を有していた
。
［発明が解決しようとする課題］
マグネトロンカソードを用いて連続して強ｌ１ｉｌ性薄
膜を形成する場合、スパッタリングを続けていくと、磁
束密度の面内成分が強い部分でターゲットの表面は削ら
れ、その部分のターゲット厚さが減少する。ターゲット
ノアさが減少するとＥｎ磁束密度増大し、初期設定の！
ｉｎ東密度よりも犬きくなる。このため、セルフバイア
ス電圧が低下し、ターゲット磁束密度をたとえ高速膜形
成条件に初期設定しても、堆積速度は刻々と減少する。
膜を形成する場合、スパッタリングを続けていくと、磁
束密度の面内成分が強い部分でターゲットの表面は削ら
れ、その部分のターゲット厚さが減少する。ターゲット
ノアさが減少するとＥｎ磁束密度増大し、初期設定の！
ｉｎ東密度よりも犬きくなる。このため、セルフバイア
ス電圧が低下し、ターゲット磁束密度をたとえ高速膜形
成条件に初期設定しても、堆積速度は刻々と減少する。
従って、スパッタリング工程に対し、各時間における堆
積速度は常時押さえなければならない。工業的ラインで
スパッタにより薄膜を形成する場合、膜厚を制御するこ
とは重要な要因となっている。従って、ターゲットを消
耗するまでの間、多くの堆積速度データの蓄積が必要で
あるため、膨大でかつ煩雑な手続が要求される。このよ
うに、セルフバイアス電圧をモニタせずにｔｎ東密度可
変ターゲットを用いる方法では、長期間連続して初期設
定条件の堆積速度を得ることは困難であった。
積速度は常時押さえなければならない。工業的ラインで
スパッタにより薄膜を形成する場合、膜厚を制御するこ
とは重要な要因となっている。従って、ターゲットを消
耗するまでの間、多くの堆積速度データの蓄積が必要で
あるため、膨大でかつ煩雑な手続が要求される。このよ
うに、セルフバイアス電圧をモニタせずにｔｎ東密度可
変ターゲットを用いる方法では、長期間連続して初期設
定条件の堆積速度を得ることは困難であった。
本発明は上述した従来の問題を解決し、長期間にわたり
、安定して薄膜を形成し得る方法を）？供することを目
的とする。
、安定して薄膜を形成し得る方法を）？供することを目
的とする。
［課ＫＩＤを解決するための手段］
本発明はマグネトロンスパッタリング装置を用いた薄膜
形成方法において、ターゲット裏面部に設けた永久１ｆ
１石をターゲット表面に対して垂直方向に移動可能とな
し、スパッタリング中のセルフバイアス電圧が一定の値
を保つように永久ｌｉ′Ｒ石の位置を変化させながらス
パッタリングを行って基板上に薄膜を堆積させることを
特徴とする。
形成方法において、ターゲット裏面部に設けた永久１ｆ
１石をターゲット表面に対して垂直方向に移動可能とな
し、スパッタリング中のセルフバイアス電圧が一定の値
を保つように永久ｌｉ′Ｒ石の位置を変化させながらス
パッタリングを行って基板上に薄膜を堆積させることを
特徴とする。
［作 用コ
本発明者らは、磁束密度可変ターゲットを用いるマグネ
トロンスパッタリング装置の有する問題点を解決すべく
、鋭意研究した結果、ステップモータを用い、カソード
内の永久磁石をカソード垂直方向に常時移動可能とした
。さらに、スパッタリング中のセルフバイアス電圧を高
周波電圧計を用い′畠時モニタし、磁束密度を制御しな
がらセルフバイアス電圧を一定とすることにより上記の
問題点を解決できることを見いだした。
トロンスパッタリング装置の有する問題点を解決すべく
、鋭意研究した結果、ステップモータを用い、カソード
内の永久磁石をカソード垂直方向に常時移動可能とした
。さらに、スパッタリング中のセルフバイアス電圧を高
周波電圧計を用い′畠時モニタし、磁束密度を制御しな
がらセルフバイアス電圧を一定とすることにより上記の
問題点を解決できることを見いだした。
第１図に本発明に用いるマグネトロンスパッタ１ング装
置の模式図を示す。第１図中、１はターゲット、２はバ
ッキングプレート、３はチャンバー、４は絶縁体、５は
永久磁石、６はヨーク、７は歯車付き永久磁石移動用ノ
ブ、８はノブ連動絶縁体歯車、９はステップモータ、ｌ
Ｏは０リング、ＩＩは６却水導入管、１２は冷却水導出
管、１３はマツチングボックス、１４はＲＦ主電源１５
は基板ホルダー、１５八は基板、１６は高周波電圧計、
１７はインターフェイス、１８はコンピュータ、１９は
真空ポンプ、２０ばリーク弁、２１は磁束を示す。第１
図に示したカソード構成の場合では、歯車付き永久磁石
移動用ノブ７とステップモータ９を用いることにより、
永久６ｎ石５を図中の矢印方向、すなわちターゲツト面
と垂直の方向に移動可能である。スパッタ時のセルフバ
イアス電圧は、ターゲット６ｎ束密度を増加させると減
少し、逆に磁束密度を減少させると増加する。従って、
ターゲットにかかるセルフバイアス電圧は、永久磁石５
とターゲット１間の距離を変えて、表面の磁束密度を変
化させることにより調節することができる。さらに、高
周波電圧計を用い常時モニタして磁束密度を制御するこ
とによりセルフバイアス電圧を常時一定とすることが可
能である。従って、本方法によれば、磁性体ターゲット
の厚みが減少し、磁気遮蔽効果が変化した場合でも、所
望のセルフバイアス電圧を得ることが容易に可能である
。また、ターゲットを長期使用しターゲット厚が減少し
た場合にも、常時セルフバイアス電圧が一定となるよう
に制御することにより、長期間連続して安定した堆積速
度を得ることが可能となり、物性値の再現性が高い膜が
得られるといった特徴を有している。
置の模式図を示す。第１図中、１はターゲット、２はバ
ッキングプレート、３はチャンバー、４は絶縁体、５は
永久磁石、６はヨーク、７は歯車付き永久磁石移動用ノ
ブ、８はノブ連動絶縁体歯車、９はステップモータ、ｌ
Ｏは０リング、ＩＩは６却水導入管、１２は冷却水導出
管、１３はマツチングボックス、１４はＲＦ主電源１５
は基板ホルダー、１５八は基板、１６は高周波電圧計、
１７はインターフェイス、１８はコンピュータ、１９は
真空ポンプ、２０ばリーク弁、２１は磁束を示す。第１
図に示したカソード構成の場合では、歯車付き永久磁石
移動用ノブ７とステップモータ９を用いることにより、
永久６ｎ石５を図中の矢印方向、すなわちターゲツト面
と垂直の方向に移動可能である。スパッタ時のセルフバ
イアス電圧は、ターゲット６ｎ束密度を増加させると減
少し、逆に磁束密度を減少させると増加する。従って、
ターゲットにかかるセルフバイアス電圧は、永久磁石５
とターゲット１間の距離を変えて、表面の磁束密度を変
化させることにより調節することができる。さらに、高
周波電圧計を用い常時モニタして磁束密度を制御するこ
とによりセルフバイアス電圧を常時一定とすることが可
能である。従って、本方法によれば、磁性体ターゲット
の厚みが減少し、磁気遮蔽効果が変化した場合でも、所
望のセルフバイアス電圧を得ることが容易に可能である
。また、ターゲットを長期使用しターゲット厚が減少し
た場合にも、常時セルフバイアス電圧が一定となるよう
に制御することにより、長期間連続して安定した堆積速
度を得ることが可能となり、物性値の再現性が高い膜が
得られるといった特徴を有している。
［実施例］
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
第１図に示した装置を用い、強磁性体薄膜を形成した。
膜形成には、磁束密度可変ターゲットを用い、ターゲッ
トにはＣＯを用いた。第２図および第３図はターゲット
磁束密度を２００Ｇａｕｓｓに設定し、セルフバイアス
電圧を８５０ｖとし、パワー１８０Ｗでスパッタリング
を行った場合における堆積速度およびセルフバイアス電
圧のスパッタ時間依存性を示したものである。初期設定
磁束密度を２００Ｇａｕｓｓに設定した場合、セルフバ
イアス電圧は８５０ｖで堆積速度はｔｏｏｏ入／ｍｉｎ
であるが、スパッタの時間経過に伴って、曲線Ａに示す
ように堆積速度は増加し、１００時間において１２００
人／ｍｉｎで極大となる。この時、磁束密度５００Ｇａ
ｕｓｓ、セルフバイアス電圧は５００ｖへとかわる。さ
らにスパッタ時間が経過すると堆積速度は減少し、５０
０時間で８００人／ｍｉｎとなり、磁束密度９００Ｇａ
ｕｓｓ、セルフバイアス電圧２５０ｖへとさらに経時変
化を示す。これに対し、ターゲット磁束密度を常時可変
とし、セルフバイアス電圧をモニタしながら、初期状態
の８５０ｖになるようにターゲット磁束密度を制御する
と直線Ｂに示すように、堆積速度は経時変化を示さず、
５００時間スパッタを行っても堆積速度は初期設定速度
と変わらず１０００人／ｍｉｎとなった。第４図および
第５図はターゲット磁束密度を５００Ｇａｕｓｓに設定
し、セルフバイアス電圧を５００Ｖとし、パワー１８０
Ｗでスパッタリングを行なった場合における堆積速度お
よびセルフバイアス電圧のスパッタ時間依存性を示した
ものである。この場合も初期設定磁束密度を５００Ｇａ
ｕｓｓに設定しただけの場合、堆積速度とセルフバイア
ス電圧は曲線Ａに示すように経時変化を示す。これに対
しターゲット磁束密度を常時可変として、セルフバイア
ス電圧をモニタし、初期状態の５００ｖになるようにタ
ーゲット磁束密度を制御した場合、堆積速度は直線已に
示すように経時変化を示さず、５００時間スパッタを行
なっても堆積速度は初期設定速度と変わらず１２００人
／ｍｉｎとなった。
トにはＣＯを用いた。第２図および第３図はターゲット
磁束密度を２００Ｇａｕｓｓに設定し、セルフバイアス
電圧を８５０ｖとし、パワー１８０Ｗでスパッタリング
を行った場合における堆積速度およびセルフバイアス電
圧のスパッタ時間依存性を示したものである。初期設定
磁束密度を２００Ｇａｕｓｓに設定した場合、セルフバ
イアス電圧は８５０ｖで堆積速度はｔｏｏｏ入／ｍｉｎ
であるが、スパッタの時間経過に伴って、曲線Ａに示す
ように堆積速度は増加し、１００時間において１２００
人／ｍｉｎで極大となる。この時、磁束密度５００Ｇａ
ｕｓｓ、セルフバイアス電圧は５００ｖへとかわる。さ
らにスパッタ時間が経過すると堆積速度は減少し、５０
０時間で８００人／ｍｉｎとなり、磁束密度９００Ｇａ
ｕｓｓ、セルフバイアス電圧２５０ｖへとさらに経時変
化を示す。これに対し、ターゲット磁束密度を常時可変
とし、セルフバイアス電圧をモニタしながら、初期状態
の８５０ｖになるようにターゲット磁束密度を制御する
と直線Ｂに示すように、堆積速度は経時変化を示さず、
５００時間スパッタを行っても堆積速度は初期設定速度
と変わらず１０００人／ｍｉｎとなった。第４図および
第５図はターゲット磁束密度を５００Ｇａｕｓｓに設定
し、セルフバイアス電圧を５００Ｖとし、パワー１８０
Ｗでスパッタリングを行なった場合における堆積速度お
よびセルフバイアス電圧のスパッタ時間依存性を示した
ものである。この場合も初期設定磁束密度を５００Ｇａ
ｕｓｓに設定しただけの場合、堆積速度とセルフバイア
ス電圧は曲線Ａに示すように経時変化を示す。これに対
しターゲット磁束密度を常時可変として、セルフバイア
ス電圧をモニタし、初期状態の５００ｖになるようにタ
ーゲット磁束密度を制御した場合、堆積速度は直線已に
示すように経時変化を示さず、５００時間スパッタを行
なっても堆積速度は初期設定速度と変わらず１２００人
／ｍｉｎとなった。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明方法によればマグネトロン
スパッタリングに際し、強６Ａ性ターケットのエツチン
グにより、磁気ａ蔽効果が変化した場合でも、リアルタ
イムで所望のセルフバイアス電圧を得ることが容易に可
能である。また、ターゲットを長期使用しターゲット厚
か減少した場合にも、ターゲット磁束密度を制御し、常
に一定のセルフバイアス電圧を得ることかできるので、
長期間にわたり初期設定通りの膜形成が可能である。
スパッタリングに際し、強６Ａ性ターケットのエツチン
グにより、磁気ａ蔽効果が変化した場合でも、リアルタ
イムで所望のセルフバイアス電圧を得ることが容易に可
能である。また、ターゲットを長期使用しターゲット厚
か減少した場合にも、ターゲット磁束密度を制御し、常
に一定のセルフバイアス電圧を得ることかできるので、
長期間にわたり初期設定通りの膜形成が可能である。
第１図は本発明に用いる装置の模式図、第２図および第
３図はそれぞれターゲット磁束密度を２００Ｇａｕｓｓ
に設定し、セルフバイアス電圧を８５０ｖとし、パワー
１８０Ｗでスパッタリングを行なった場合における堆積
速度およびセルフバイアス電圧のスパッタ時間依存性を
示した特性図、第４図および第５図はそれぞれターゲッ
ト磁束密度を５００６ａｕｓｓに設定し、セルフバイア
ス電圧を５００ｖとし、パワー１８０Ｗでスパッタリン
グを行なった場合における堆積速度およびセルフバイア
ス電圧のスパッタ時間依存性を示した特性図である。 １・・・ターゲット、 ２・・・バッキングプレート、 ３・・・チャンバ ４・・・絶縁体、 ５・・・永久ＩＩｎ石、 ６・・・ヨーク、 ７・・・山車付き永久６ｎ石移動用ノブ、８・・・ノブ
連動絶縁体歯車、 ９・・・ステップモータ、 ｌＯ・・・０リング、 １１・・・冷却水導入管、 １２・・・冷却水導出管、 １３・・・マッヂングボックス、 １４・・・ｌｔＦ電源、 １５・・・基板ホルダー １６・・・高周波電圧計、 １７・・・インターフェイス、 １８・・・コンピュータ、 １９・・・真空ポンプ、 ２０・・・リーク弁、 ２１・・・磁束。
３図はそれぞれターゲット磁束密度を２００Ｇａｕｓｓ
に設定し、セルフバイアス電圧を８５０ｖとし、パワー
１８０Ｗでスパッタリングを行なった場合における堆積
速度およびセルフバイアス電圧のスパッタ時間依存性を
示した特性図、第４図および第５図はそれぞれターゲッ
ト磁束密度を５００６ａｕｓｓに設定し、セルフバイア
ス電圧を５００ｖとし、パワー１８０Ｗでスパッタリン
グを行なった場合における堆積速度およびセルフバイア
ス電圧のスパッタ時間依存性を示した特性図である。 １・・・ターゲット、 ２・・・バッキングプレート、 ３・・・チャンバ ４・・・絶縁体、 ５・・・永久ＩＩｎ石、 ６・・・ヨーク、 ７・・・山車付き永久６ｎ石移動用ノブ、８・・・ノブ
連動絶縁体歯車、 ９・・・ステップモータ、 ｌＯ・・・０リング、 １１・・・冷却水導入管、 １２・・・冷却水導出管、 １３・・・マッヂングボックス、 １４・・・ｌｔＦ電源、 １５・・・基板ホルダー １６・・・高周波電圧計、 １７・・・インターフェイス、 １８・・・コンピュータ、 １９・・・真空ポンプ、 ２０・・・リーク弁、 ２１・・・磁束。
Claims (1)
- １）マグネトロンスパッタリング装置を用いた薄膜形成
方法において、ターゲット裏面部に設けた永久磁石を該
ターゲット表面に対して垂直方向に移動可能となし、ス
パッタリング中のセルフバイアス電圧が一定の値を保つ
ように前記永久磁石の位置を変化させながらスパッタリ
ングを行って基板上に薄膜を堆積させることを特徴とす
る薄膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63257324A JPH0733573B2 (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | 薄膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63257324A JPH0733573B2 (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | 薄膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02107763A true JPH02107763A (ja) | 1990-04-19 |
| JPH0733573B2 JPH0733573B2 (ja) | 1995-04-12 |
Family
ID=17304778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63257324A Expired - Fee Related JPH0733573B2 (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | 薄膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0733573B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5404717A (en) * | 1992-02-28 | 1995-04-11 | Hitachi, Ltd. | Method and system for controlling internal combustion engine with air pump |
| EP1711644A1 (en) * | 2003-12-12 | 2006-10-18 | Applied Materials, Inc. | Compensation of spacing between magnetron and sputter target |
| JP2010031383A (ja) * | 2009-11-09 | 2010-02-12 | Canon Anelva Corp | プラズマ支援スパッタ成膜装置 |
| JP2016514207A (ja) * | 2013-03-01 | 2016-05-19 | スパッタリング・コンポーネンツ・インコーポレーテッド | スパッタリング装置 |
| JP2020193352A (ja) * | 2019-05-27 | 2020-12-03 | 株式会社アルバック | スパッタ成膜装置及びスパッタ成膜方法 |
| JP2022511320A (ja) * | 2018-09-28 | 2022-01-31 | ヴァイアヴィ・ソリューションズ・インコーポレイテッド | 順方向パラメータ補正および増強されたリバースエンジニアリングを使用するコーティング制御 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100631479B1 (ko) * | 2004-09-25 | 2006-10-09 | 두산디앤디 주식회사 | 유도 결합 플라즈마 처리장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55100981A (en) * | 1979-01-24 | 1980-08-01 | Murata Mfg Co Ltd | Magnetron sputtering apparatus |
| JPS63195263A (ja) * | 1987-02-06 | 1988-08-12 | Shimadzu Corp | スパツタリング装置 |
| JPH01119667A (ja) * | 1987-11-02 | 1989-05-11 | Agency Of Ind Science & Technol | スパッタ膜形成装置 |
-
1988
- 1988-10-14 JP JP63257324A patent/JPH0733573B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
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Also Published As
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|---|---|
| JPH0733573B2 (ja) | 1995-04-12 |
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