JPH0625843A - 薄膜形成方法及び薄膜形成装置 - Google Patents

薄膜形成方法及び薄膜形成装置

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JPH0625843A
JPH0625843A JP18004192A JP18004192A JPH0625843A JP H0625843 A JPH0625843 A JP H0625843A JP 18004192 A JP18004192 A JP 18004192A JP 18004192 A JP18004192 A JP 18004192A JP H0625843 A JPH0625843 A JP H0625843A
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JP
Japan
Prior art keywords
thin film
forming chamber
film forming
gas
sputtering
Prior art date
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Pending
Application number
JP18004192A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuya Yamaguchi
鉄也 山口
Yoshinori Iida
義典 飯田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、膜質や均一性に優れた薄膜を得るこ
とを目的とする。 【構成】スパッタリングを行なう薄膜形成室1と、この
薄膜形成室1にArガスを供給するためのスパッタリン
グガス供給部6aと、ラジカル形成室7に水素ガスを供
給するためのラジカル原料ガス供給部6bと、水素ガス
をラジカル化して薄膜形成室1に水素ラジカルを供給す
るためのラジカル形成室7と、薄膜形成室1内のガスを
排気するためのガス排気部4とを備えていることを特徴
とする薄膜形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スパッタリング法を用
いた薄膜の形成方法及びそれに用いる薄膜形成装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年の半導体集積回路の進展に伴って、
テバイスの微細化や高集積化が要求され、その実現のた
めにスパッタリングによる薄膜の成膜法が注目されてい
る。
【0003】スパッタリングには、タ―ゲット側の電極
に直流電圧を印加するDCスパッタリングや、タ―ゲッ
ト側の電極に高周波電圧(通常は13.56MHzの電
圧)交流を印加するRFスパッタリングなどがある。ま
た、均一なスパッタリングを行なうために、プラズマの
領域を磁界により限定するようにした、いわゆる、マグ
ネトロンスパッタリング装置という磁石を備えたスパッ
タリング装置もある。このようなスパッタリング装置に
おいては、良好な膜質を得るために、不純物、例えば、
大気中の窒素、酸素などの影響を抑える目的で、収容室
と膜形成室との間にバッファ―室を備えたロ―ドロック
方式のスパッタリング装置が開発されている。しかしな
がら、このような装置を用いても、不純物、特に、反応
性に富んでいる酸素と薄膜材料との反応の抑制が不十分
であったので、良質な薄膜を得るのが困難であった。
【0004】また、最近、Arガス等のスパッタリング
ガスとチタン等の反応性ガスとを混合し、スパッタリン
グと同時に反応性ガスを分解して、タ−ゲット材料の原
子と反応性ガスを反応させながら成膜を行なう、いわゆ
る、反応性スパッタリングが注目されている。これは通
常のスパッタリングでは形成が困難な利用価値の高い化
合物薄膜、例えば、バリアメタルとしてのTiN薄膜
や、太陽電池,液晶表示装置等の電極材料としてのIT
O(Indium Tin Oxide)薄膜などを容易に形成できるか
らである。
【0005】しかしながら、反応性ガスの分解は、タ−
ゲットにおける放電により行なわれるので、スパッタ膜
中の応性ガスの混入量は、放電電流やタ−ゲットの状態
に大きく依存する。
【0006】即ち、反応性ガスを安定・一様に分解する
のが困難になり、膜質が均一な薄膜が得られないという
問題があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来のス
パッタリングによる薄膜の成膜においては、不純物と薄
膜材料との反応で膜質が劣化するという問題があった。
また、反応性スパッタリングにおいては、安定・一様な
反応ガスの分解が難しかったので、膜質が均一な薄膜が
得られないという問題があった。
【0008】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、高品質な薄膜を得るこ
とができる薄膜形成方法及び薄膜形成装置を提供するこ
とにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、不純物
を除去するためのラジカルや、薄膜材料となるラジカル
を薄膜形成室に供給することにある。
【0010】即ち、上記の目的を達成するために、本発
明の薄膜形成方法は、スパッタリングを行なう薄膜形成
室の不純物を除去するためのラジカル又は薄膜材料とな
るラジカルの少くとも一方のラジカルを生成する工程
と、このラジカルとスパッタリングガスとを前記薄膜形
成室に供給し、スパッタリングを行なう工程とを備えて
いることを特徴とする。
【0011】また、本発明の薄膜形成装置は、スパッタ
リングを行なう薄膜形成室と、この薄膜形成室にスパッ
タリングガスを供給するためのスパッタリングガス供給
部と、前記薄膜形成室の不純物を除去するためのラジカ
ル又は薄膜材料となるラジカルの少くとも一方のラジカ
ルを生成し、このラジカルを前記薄膜形成室に供給する
ラジカル形成室と、前記薄膜形成室内のガスを排気する
ためのガス排気部とを備えていることを特徴とする。
【0012】
【作用】本発明の薄膜形成方法では、薄膜形成室にラジ
カルを供給しているので、例えば、ラジカルとして、前
記薄膜形成室内の除去したい不純物と反応を起こし易い
ものを選べば、不純物とラジカルとの反応ガスが生成さ
れるため、これを薄膜形成室から除去することで、不純
物の影響を無くすことができる。また、ラジカルとし
て、反応性スパッタリングのために用いる分解された反
応性ガスを用いれば、安定した量の反応性ガスを薄膜形
成室内に供給できる。
【0013】即ち、薄膜形成室内で反応性ガスの分解を
行なった場合には、タ−ゲット等の影響で、安定・一様
な反応性ガスの分解が困難になるが、本発明の場合に
は、そのような影響がないので、安定・一様な反応性ガ
スの分解が行なえ、この結果、安定した量の分解された
反応性ガスを薄膜形成室に供給できるので膜質が均一な
薄膜を形成できる。
【0014】また、本発明の薄膜形成装置では、ラジカ
ル形成室でラジカルを形成するので、従来のように薄膜
形成室でラジカルを形成する際に生じるタ−ゲット等の
影響を受けない。したがって、安定した量のラジカルを
薄膜形成室に供給できるので、膜質が均一な薄膜を形成
できる。
【0015】
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。
【0016】図1には本発明の一実施例に係るスパッタ
リング装置の概略構成を示す模式図が示されている。
【0017】この薄膜形成装置は、大きく分けて、薄膜
形成室1と、ガス排気部4と、ガス供給部6と、ラジカ
ル形成室7とからなる。
【0018】薄膜形成室1内の上部には、基板3を搭載
するための支持台2が設けられている。一方、薄膜形成
室1内の下部には、基板3と対向したタ−ゲット8、並
びに基板3を加熱するための赤外線ヒ−タ等からなる加
熱器5が設置されている。
【0019】ガス排気部4は、真空ポンプからなり、反
応室1内のガスを排気する。
【0020】ガス供給部6は、タ−ゲット8をスパッタ
するためのガス(スパッタリングガス)であるArガス
を供給するガス供給部6aと、ラジカルとなる原料ガス
を供給するラジカル原料ガス供給部6bとからなる。
【0021】ラジカル形成室7は、ラジカル原料ガス供
給部6bからの原料ガスをラジカル化するための室で、
ラジカル化は、マイクロ波発生装置9により発生したマ
イクロ波を用いてを行なう。
【0022】次に上記構成の薄膜形成装置を用いたMo
薄膜の形成方法を説明する。
【0023】先ず、シリコン基板3を薄膜形成室1に支
持台2に搭載し、続いて、ガス排気部4により薄膜形成
室1内のガスを排気し、薄膜形成室1内の圧力を1×1
-4Pa程度に減圧する。
【0024】次にシリコン基板3を加熱器5により10
0℃程度に加熱した後、ガス供給部6aから流量100
0SCCM,0.1TorrのArガスを薄膜形成室1
に供給する。そしてラジカル原料ガス供給部6bから流
量10SCCMの水素ガスを薄膜形成室1に供給する。
このとき、水素ガスはラジカル形成室7を通過する際に
マイクロ波によりラジカル化されるため、薄膜形成室1
内には水素ラジカルが導入されることになる。
【0025】次にMoからなるタ−ゲット8に400V
の電圧を印加して、スパッタリングを行ない、Mo薄膜
をシリコン基板3上に形成する。
【0026】なお、以上の工程ではガス排気部4により
薄膜形成室1内の圧力を所定のレベルに保っている。
【0027】このようなMo薄膜の形成方法では、薄膜
形成室1内の不純物、例えば、酸素は水素ラジカルと反
応を起こし(還元)、H2 Oとなってガス排気部4によ
り排気されるため、薄膜形成室1内の不純物を低減化で
きる。この結果、反応性に富んだ不純物によるMo薄膜
の劣化、つまり、酸素によるMo薄膜の酸化による抵抗
率の増大や、疎膜構造の発生を防止できるため、良質な
Mo薄膜を得ることができる。
【0028】かくして本実施例によれば、上述したよう
な薄膜形成室1が大気に晒される様な薄膜形成装置(バ
ッチ式薄膜形成装置)においても、残留酸素ガス等の不
純物による影響を除去でき、もって良質なMo薄膜を得
ることができる。
【0029】なお、本実施例ではラジカルの原料ガスと
して水素ガスを用いたが、水素を含むガスなら他のガス
でも良い。また、Arガスの圧力及び流量,基板温度等
の成膜条件は、形成しようとする薄膜の膜厚や膜質によ
り適宜決めれば良い。
【0030】次に本発明の他の実施例について説明す
る。これは上述した薄膜形成装置を用いたTiN薄膜の
形成方法に関する。
【0031】まず、先の実施例と同様にシリコン基板3
を薄膜形成室1内に収容した後、ガス排気部4により薄
膜形成室1内の圧力を1×10-4Pa程度に減圧する。
【0032】次にシリコン基板3を加熱器5により10
0℃程度に加熱し、次いでガス供給部6aから流量10
00SCCM,0.1TorrのArガスを、ガス供給
部6bから流量20SCCMの窒素ガスを薄膜形成室1
に供給する。このとき、窒素ガスは、ラジカル形成室7
内でマイクロ波により分解されるため、薄膜形成室1内
には窒素ラジカルが導入されることになる。
【0033】次にTiからなるタ−ゲット8に400V
の電圧を印加して、反応性スパッタリングを行ない、T
iN薄膜をシリコン基板3上に形成する。
【0034】なお、以上の工程ではガス排気部4により
薄膜形成室1内の圧力を所定のレベルに保っている。
【0035】このようなTiN薄膜の形成方法では、ラ
ジカル形成室7内で窒素ガスの分解を行なっているの
で、放電電流やタ−ゲットの影響が無くなり、一様・安
定な窒素ラジカルの分解を行なえる。この結果、薄膜形
成室1に安定した量の窒素ラジカルを供給できるので、
膜質が均一なTiN薄膜をシリコン基板3上に形成でき
る。
【0036】かくして本実施例によれば、窒素ラジカル
の生成を容易に制御できるので、一様な窒素ラジカルを
薄膜形成室1に供給でき、もって、膜質が均一なTiN
薄膜を容易に形成できるようになる。
【0037】なお、窒素ラジカルの他に、水素ラジカル
を薄膜形成室1に供給すれば、先の実施例と同様に酸素
等の不純物を除去できるため、より高品質のTiN薄膜
を形成できるようになる。
【0038】次に本発明の更に別の実施例について説明
する。図1の薄膜形成装置を用いたITO薄膜の形成方
法に関する。
【0039】最初、先の実施例と同様にシリコン基板3
を薄膜形成室1内に収容する。次いで薄膜形成室1内の
ガスをガス排気部4により排気し、1×10-4Pa程度
まで減圧する。
【0040】次に加熱器5を用いて約100℃にシリコ
ン基板3を加熱した後、ガス供給部6aから流量100
0SCCM,0.1TorrのArガスを、ラジカル原
料ガス供給部6bから流量10SCCMの酸素ガスを薄
膜形成室1に供給する。このとき、酸素ガスは、ラジカ
ル形成室7内でラジカル化されるため、薄膜形成室1内
には酸素ラジカルが導入されることになる。
【0041】次にITOからなるタ−ゲット8に400
Vの電圧を印加して、反応性スパッタリングを行ない、
ITO薄膜をシリコン基板3上に形成する。
【0042】なお、以上の工程ではガス排気部4により
薄膜形成室1内の圧力を所定のレベルに保っている。
【0043】以上述べた方法によれば、酸素ガスの分解
はラジカル形成室7内で行われるので、タ−ゲットの影
響を受けずに窒素ラジカルを生成できる。したがって、
薄膜形成室1に安定した量の酸素ラジカルを供給できる
ので、膜質が均一なITO薄膜をシリコン基板3上に形
成できる。
【0044】かくして本実施例によれば、安定した量の
窒素ラジカルを薄膜形成室1に供給でき、もって膜質が
均一なITO薄膜を容易に形成できる。なお、この場合
も、窒素ラジカルの他に、不純物を除去するためのラジ
カルを薄膜形成室1に供給すれば、より高品質のITO
薄膜を形成できる。
【0045】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。例えば、上記実施例では、スパッタリ
ングガスとしてArガスを用いたが、他の不活性ガス、
例えば、Heガス,Krガス,Xeガスを用いても良
い。
【0046】また、薄膜形成室に供給するラジカルは、
上述した水素ラジカル,窒素ラジカル,酸素ラジカルに
限らず、除去した不純物や形成したい薄膜に応じて適宜
選べば良い。
【0047】また、上記実施例では、タ−ゲット材料と
してMo,Ti,ITOを用いた場合について説明した
が、本発明は、タ−ゲット材料としてCr,W,Ni,
Co,Cu,Al等の金属や、これら金属の合金の場合
にも適用できる。
【0048】また、上記実施例では、マイクロ波発生装
置を用いてラジカルを生成したが、他の装置、例えば、
電圧が13.56MHzのRF波発生装置を用いてラジ
カルの生成を行なっても良い。その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で、種々変形して実施できる。
【0049】また、上記実施例では、放電によるスパッ
タリングについて説明したが、本発明は、電子ビ−ムや
光を利用したスパッタリンにも適用できる。
【0050】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、薄
膜形成室内の不純物の除去をできるので良質な薄膜を得
ることができる。また、薄膜形成室内に反応性ガスとな
るラジカルを安定して供給できるので、膜質が均一な薄
膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る薄膜形成装置の概略構
成を示す模式図。
【符号の説明】
1…薄膜形成室、2…支持台、3…基板、4…ガス排気
部、5…加熱器、6…ガス供給部、6a…スパッタリン
グガス供給部、6b…ラジカル原料ガス供給部、7…ラ
ジカル形成室、8…タ−ゲット、9…マイクロ波発生装
置。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スパッタリングを行なう薄膜形成室の不純
    物を除去するためのラジカル又は薄膜材料となるラジカ
    ルの少くとも一方のラジカルを生成する工程と、 このラジカルとスパッタリングガスとを前記薄膜形成室
    に供給し、スパッタリングを行なう工程と、 を具備してなることを特徴とする薄膜形成方法。
  2. 【請求項2】スパッタリングを行なう薄膜形成室と、 この薄膜形成室にスパッタリングガスを供給するための
    スパッタリングガス供給部と、 前記薄膜形成室の不純物を除去するためのラジカル又は
    薄膜材料となるラジカルの少くとも一方のラジカルを生
    成し、このラジカルを前記薄膜形成室に供給するラジカ
    ル形成室と、 前記薄膜形成室内のガスを排気するためのガス排気部と
    を具備してなることを特徴とする薄膜形成装置。
JP18004192A 1992-07-07 1992-07-07 薄膜形成方法及び薄膜形成装置 Pending JPH0625843A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006152419A (ja) * 2004-12-01 2006-06-15 Ulvac Japan Ltd 成膜装置とこの成膜装置を含む複合型配線膜形成装置および薄膜製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006152419A (ja) * 2004-12-01 2006-06-15 Ulvac Japan Ltd 成膜装置とこの成膜装置を含む複合型配線膜形成装置および薄膜製造方法
JP4637556B2 (ja) * 2004-12-01 2011-02-23 株式会社アルバック 成膜装置とこの成膜装置を含む複合型配線膜形成装置および薄膜製造方法

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