JPH0726376A - 薄膜の形成方法及び形成装置 - Google Patents
薄膜の形成方法及び形成装置Info
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- JPH0726376A JPH0726376A JP17282693A JP17282693A JPH0726376A JP H0726376 A JPH0726376 A JP H0726376A JP 17282693 A JP17282693 A JP 17282693A JP 17282693 A JP17282693 A JP 17282693A JP H0726376 A JPH0726376 A JP H0726376A
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- Japan
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- thin film
- substrate
- film forming
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 低基板温度で緻密性、結晶性に優れた薄膜を
形成する。 【構成】 成膜室１内を真空排気装置２によって真空状
態に保持する。ターゲット３と対向する位置に基板ホル
ダ４を設置し、この基板ホルダ４に基板５を固定する。
Ｏ2 ガス、Ａｒガスを、各々流量制御して成膜室１内に
導入する。ターゲット３を、高温液体循環装置７で加熱
された液体によって加熱する。ターゲット３に高周波電
界を印加し、主にＯ2 、Ｏ3 及びＡｒからなるプラズマ
を発生させる。そして、このプラズマによってターゲッ
ト３の表面からターゲット構成元素をたたき出し、基板
５上に堆積させる。
形成する。 【構成】 成膜室１内を真空排気装置２によって真空状
態に保持する。ターゲット３と対向する位置に基板ホル
ダ４を設置し、この基板ホルダ４に基板５を固定する。
Ｏ2 ガス、Ａｒガスを、各々流量制御して成膜室１内に
導入する。ターゲット３を、高温液体循環装置７で加熱
された液体によって加熱する。ターゲット３に高周波電
界を印加し、主にＯ2 、Ｏ3 及びＡｒからなるプラズマ
を発生させる。そして、このプラズマによってターゲッ
ト３の表面からターゲット構成元素をたたき出し、基板
５上に堆積させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイス等の容
量性絶縁膜等の成膜方法として有用なスパッタリング法
による薄膜の形成方法及び形成装置に関する。
量性絶縁膜等の成膜方法として有用なスパッタリング法
による薄膜の形成方法及び形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、真空室内に設置した原料粉末の焼
結体（いわゆるターゲット）に外部から高周波電界を印
加し、真空室内に導入したＡｒ、Ｈｅ等の不活性ガスと
Ｏ2 等の反応性ガスとでプラズマを発生させ、ターゲッ
ト表面から原子、イオン、分子、クラスター状になった
ターゲット構成元素をターゲットと対向して配置した基
板上に堆積するスパッタリング法が、半導体や誘電体等
の薄膜を形成する有用な手段として注目されている。
結体（いわゆるターゲット）に外部から高周波電界を印
加し、真空室内に導入したＡｒ、Ｈｅ等の不活性ガスと
Ｏ2 等の反応性ガスとでプラズマを発生させ、ターゲッ
ト表面から原子、イオン、分子、クラスター状になった
ターゲット構成元素をターゲットと対向して配置した基
板上に堆積するスパッタリング法が、半導体や誘電体等
の薄膜を形成する有用な手段として注目されている。
【０００３】特に、ＳｒＴｉＯ3 は、高誘電率材料とし
て超高密度ＤＲＡＭ（ダイナミックランダムアクセスメ
モリー）の容量性絶縁膜への応用が期待されており、こ
のＳｒＴｉＯ3 薄膜も、スパッタリング法によって形成
する試みがなされている。
て超高密度ＤＲＡＭ（ダイナミックランダムアクセスメ
モリー）の容量性絶縁膜への応用が期待されており、こ
のＳｒＴｉＯ3 薄膜も、スパッタリング法によって形成
する試みがなされている。
【０００４】以下、従来における薄膜の形成方法につい
て説明する。図４に、薄膜の形成に用いられている従来
のスパッタリング装置の概略図を示す。
て説明する。図４に、薄膜の形成に用いられている従来
のスパッタリング装置の概略図を示す。
【０００５】成膜室２１は真空排気装置２２によって真
空状態に保持される。ターゲット２３と対向する位置に
設置された基板ホルダ２４には基板２０が固定されてお
り、該基板２０は基板加熱用ヒータ２５によって２００
〜６００℃前後まで加熱される。Ｏ2 、Ｎ2 等の反応性
ガス２９及びＡｒ、Ｈｅ等の不活性ガス２８は、各々流
量制御され、成膜室２１内に導入される。ターゲット２
３には高周波電源２６によって高周波電界が印加され、
これによりターゲット２３上にプラズマが発生する。そ
して、このプラズマによってターゲット２３の表面から
ターゲット構成原子又はイオンあるいはそれらの複合体
がたたき出され、ターゲット２３と対向して配置された
基板２０上に堆積されて薄膜が形成される。
空状態に保持される。ターゲット２３と対向する位置に
設置された基板ホルダ２４には基板２０が固定されてお
り、該基板２０は基板加熱用ヒータ２５によって２００
〜６００℃前後まで加熱される。Ｏ2 、Ｎ2 等の反応性
ガス２９及びＡｒ、Ｈｅ等の不活性ガス２８は、各々流
量制御され、成膜室２１内に導入される。ターゲット２
３には高周波電源２６によって高周波電界が印加され、
これによりターゲット２３上にプラズマが発生する。そ
して、このプラズマによってターゲット２３の表面から
ターゲット構成原子又はイオンあるいはそれらの複合体
がたたき出され、ターゲット２３と対向して配置された
基板２０上に堆積されて薄膜が形成される。
【０００６】ここで、ターゲット２３は、その裏面から
冷却水２７によって冷却されている。また、膜を堆積す
る前にシャッター３０を閉じた状態でプラズマを発生さ
せることにより、ターゲット２３の表面に付着したＨ2
Ｏ等の不純物を取り除いている（プレスパッタ）。尚、
図４中、３１は整合機である。
冷却水２７によって冷却されている。また、膜を堆積す
る前にシャッター３０を閉じた状態でプラズマを発生さ
せることにより、ターゲット２３の表面に付着したＨ2
Ｏ等の不純物を取り除いている（プレスパッタ）。尚、
図４中、３１は整合機である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような方
法でＳｒＴｉＯ3 薄膜等の容量性絶縁膜を形成する場合
には、基板温度を５００℃前後という比較的高い温度に
しなければ、膜の緻密性、結晶性が低下するため、誘電
率が小さくなり、さらには、酸素欠損によると思われる
リーク電流の増加を引き起こす。
法でＳｒＴｉＯ3 薄膜等の容量性絶縁膜を形成する場合
には、基板温度を５００℃前後という比較的高い温度に
しなければ、膜の緻密性、結晶性が低下するため、誘電
率が小さくなり、さらには、酸素欠損によると思われる
リーク電流の増加を引き起こす。
【０００８】本発明は、半導体デバイスの微細化により
成膜温度の低下が望まれている現状に鑑み、低基板温度
で緻密性、結晶性に優れた薄膜を形成することのできる
薄膜の形成方法及び形成装置を提供することを目的とす
る。
成膜温度の低下が望まれている現状に鑑み、低基板温度
で緻密性、結晶性に優れた薄膜を形成することのできる
薄膜の形成方法及び形成装置を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る薄膜の形成方法は、真空状態に保持さ
れた成膜室内に設置されたターゲットに高周波電界を印
加し、前記成膜室内に導入したガスによってプラズマを
発生させ、前記ターゲットの表面からターゲット構成元
素をターゲットと対向して配置した基板上に堆積する薄
膜の形成方法であって、前記ターゲットを加熱すること
を特徴とする。
め、本発明に係る薄膜の形成方法は、真空状態に保持さ
れた成膜室内に設置されたターゲットに高周波電界を印
加し、前記成膜室内に導入したガスによってプラズマを
発生させ、前記ターゲットの表面からターゲット構成元
素をターゲットと対向して配置した基板上に堆積する薄
膜の形成方法であって、前記ターゲットを加熱すること
を特徴とする。
【００１０】また、前記本発明の形成方法においては、
発生したプラズマの照射によってターゲットを加熱する
のが好ましい。また、前記本発明の形成方法において
は、ターゲットを、膜を堆積する基板の温度と略同一の
温度まで加熱するのが好ましい。
発生したプラズマの照射によってターゲットを加熱する
のが好ましい。また、前記本発明の形成方法において
は、ターゲットを、膜を堆積する基板の温度と略同一の
温度まで加熱するのが好ましい。
【００１１】また、本発明に係る薄膜の形成装置は、真
空状態に保持された成膜室と、前記成膜室にガスを導入
するガス供給手段と、前記成膜室内に設置されたターゲ
ットと、前記ターゲットに対向して配置された基板と、
前記ターゲットに高周波電界を印加する高周波電源とを
少なくとも備えてなる薄膜の形成装置において、前記タ
ーゲットを加熱する機構を設けたことを特徴とする。
空状態に保持された成膜室と、前記成膜室にガスを導入
するガス供給手段と、前記成膜室内に設置されたターゲ
ットと、前記ターゲットに対向して配置された基板と、
前記ターゲットに高周波電界を印加する高周波電源とを
少なくとも備えてなる薄膜の形成装置において、前記タ
ーゲットを加熱する機構を設けたことを特徴とする。
【００１２】また、前記本発明の形成装置においては、
ターゲットを加熱する機構が、前記ターゲットの裏側に
配設された高温液体循環機構であるのが好ましい。
ターゲットを加熱する機構が、前記ターゲットの裏側に
配設された高温液体循環機構であるのが好ましい。
【００１３】
【作用】前記本発明の形成方法によれば、ターゲットそ
のものが加熱されるため、ターゲット表面からたたき出
されるターゲット構成原子又は分子が高いエネルギーを
有することとなり、その結果、ある程度基板温度が低く
ても緻密で結晶性に優れた薄膜を形成することができ
る。
のものが加熱されるため、ターゲット表面からたたき出
されるターゲット構成原子又は分子が高いエネルギーを
有することとなり、その結果、ある程度基板温度が低く
ても緻密で結晶性に優れた薄膜を形成することができ
る。
【００１４】また、前記本発明の形成装置の構成によれ
ば、低基板温度で緻密性、結晶性に優れた薄膜を効率良
く合理的に形成することができる。
ば、低基板温度で緻密性、結晶性に優れた薄膜を効率良
く合理的に形成することができる。
【００１５】
【実施例】以下、ＳｒＴｉＯ3 誘電体薄膜を形成する場
合を例に挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。
合を例に挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。
【００１６】（実施例１）本実施例１においては、薄膜
の形成装置として従来と同じ構成のものを用い（図４参
照）、ターゲットの水冷を停止した。そして、このよう
にターゲットの水冷を停止したことにより、プラズマの
照射によってターゲットが加熱される。尚、ターゲット
としては、ＳｒＴｉＯ3 焼結体を用いた。
の形成装置として従来と同じ構成のものを用い（図４参
照）、ターゲットの水冷を停止した。そして、このよう
にターゲットの水冷を停止したことにより、プラズマの
照射によってターゲットが加熱される。尚、ターゲット
としては、ＳｒＴｉＯ3 焼結体を用いた。
【００１７】図２に、ターゲットを水冷した場合と水冷
しない場合のＳｒＴｉＯ3 薄膜の誘電率のプレスパッタ
時間依存性を示す。図２に示すように、ターゲットを水
冷した場合、プレスパッタ時間が約３分以上になると、
誘電率は１２５で略一定となる。一方、ターゲットを水
冷しない場合には、プレスパッタ時間に強く影響され、
プレスパッタ時間が短いと誘電率は小さくなる。しか
し、プレスパッタ時間が約７分以上になると、誘電率は
約１５０で略一定となり、ターゲットを水冷した場合に
比べて大きくなる。
しない場合のＳｒＴｉＯ3 薄膜の誘電率のプレスパッタ
時間依存性を示す。図２に示すように、ターゲットを水
冷した場合、プレスパッタ時間が約３分以上になると、
誘電率は１２５で略一定となる。一方、ターゲットを水
冷しない場合には、プレスパッタ時間に強く影響され、
プレスパッタ時間が短いと誘電率は小さくなる。しか
し、プレスパッタ時間が約７分以上になると、誘電率は
約１５０で略一定となり、ターゲットを水冷した場合に
比べて大きくなる。
【００１８】（実施例２）図１は本発明に係る薄膜の形
成装置の一実施例を示す概略図である。本実施例２では
ターゲットとしてＳｒＴｉＯ3 焼結体を用いた。
成装置の一実施例を示す概略図である。本実施例２では
ターゲットとしてＳｒＴｉＯ3 焼結体を用いた。
【００１９】図１において、１は成膜室であり、該成膜
室１内は真空排気装置２によって０．１〜１００ｍＴｏ
ｒｒ程度の真空状態に保持される。ターゲット３と対向
する位置に設置された基板ホルダ４には基板５が固定さ
れており、該基板５は基板加熱用ヒータ６によって加熱
される。尚、基板５としては、Ｐｔ／Ｔｉ／Ｓｉ基板を
用いている。Ｏ2 ガス、Ａｒガスは、各々流量制御され
て成膜室１内に導入される。ターゲット３は高温液体循
環装置７で加熱された液体によって加熱される。また、
ターゲット３には高周波電源８によって高周波電界が印
加され、ターゲット３上には、主にＯ2 、Ｏ3 及びＡｒ
からなるプラズマが発生する。そして、このプラズマに
よってターゲット３の表面からＳｒ、Ｔｉ、Ｏ原子又は
イオン若しくはそれらの複合体がたたき出され、ターゲ
ット３に対向して配置された基板５上に堆積してＳｒＴ
ｉＯ3 薄膜を形成する。尚、図１中、９はシャッター、
１０は整合機である。
室１内は真空排気装置２によって０．１〜１００ｍＴｏ
ｒｒ程度の真空状態に保持される。ターゲット３と対向
する位置に設置された基板ホルダ４には基板５が固定さ
れており、該基板５は基板加熱用ヒータ６によって加熱
される。尚、基板５としては、Ｐｔ／Ｔｉ／Ｓｉ基板を
用いている。Ｏ2 ガス、Ａｒガスは、各々流量制御され
て成膜室１内に導入される。ターゲット３は高温液体循
環装置７で加熱された液体によって加熱される。また、
ターゲット３には高周波電源８によって高周波電界が印
加され、ターゲット３上には、主にＯ2 、Ｏ3 及びＡｒ
からなるプラズマが発生する。そして、このプラズマに
よってターゲット３の表面からＳｒ、Ｔｉ、Ｏ原子又は
イオン若しくはそれらの複合体がたたき出され、ターゲ
ット３に対向して配置された基板５上に堆積してＳｒＴ
ｉＯ3 薄膜を形成する。尚、図１中、９はシャッター、
１０は整合機である。
【００２０】図３に、本実施例２の薄膜形成装置によっ
て形成されたＳｒＴｉＯ3 薄膜の誘電率のターゲット温
度依存性を示す。尚、基板温度は２００℃である。図３
に示すように、基板温度が一定であるにもかかわらず、
ターゲットの温度が高くなるにつれて誘電率が大きくな
り、ターゲット温度が基板温度と同じ２００℃で誘電率
が約１８０になっている。
て形成されたＳｒＴｉＯ3 薄膜の誘電率のターゲット温
度依存性を示す。尚、基板温度は２００℃である。図３
に示すように、基板温度が一定であるにもかかわらず、
ターゲットの温度が高くなるにつれて誘電率が大きくな
り、ターゲット温度が基板温度と同じ２００℃で誘電率
が約１８０になっている。
【００２１】このようにターゲットを加熱することによ
り、低い基板温度（２００℃）で誘電率の大きな（約１
８０）ＳｒＴｉＯ3 薄膜を形成することができた。これ
は、ターゲット表面からたたき出されるＳｒ、Ｔｉ、Ｏ
原子又はイオン若しくはそれらの複合体のエネルギーが
高くなり、ある程度基板温度が低くても緻密で結晶性に
優れたＳｒＴｉＯ3 薄膜を形成することができるためと
考えられる。
り、低い基板温度（２００℃）で誘電率の大きな（約１
８０）ＳｒＴｉＯ3 薄膜を形成することができた。これ
は、ターゲット表面からたたき出されるＳｒ、Ｔｉ、Ｏ
原子又はイオン若しくはそれらの複合体のエネルギーが
高くなり、ある程度基板温度が低くても緻密で結晶性に
優れたＳｒＴｉＯ3 薄膜を形成することができるためと
考えられる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る薄膜
の形成方法によれば、ターゲットそのものが加熱される
ため、ターゲット表面からたたき出されるターゲット構
成原子又は分子が高いエネルギーを有することとなり、
その結果、ある程度基板温度が低くても緻密で結晶性に
優れた薄膜を形成することができる。
の形成方法によれば、ターゲットそのものが加熱される
ため、ターゲット表面からたたき出されるターゲット構
成原子又は分子が高いエネルギーを有することとなり、
その結果、ある程度基板温度が低くても緻密で結晶性に
優れた薄膜を形成することができる。
【００２３】また、本発明に係る薄膜の形成装置によれ
ば、低基板温度で緻密性、結晶性に優れた薄膜を効率良
く合理的に形成することができる。
ば、低基板温度で緻密性、結晶性に優れた薄膜を効率良
く合理的に形成することができる。
【図１】本発明に係る薄膜の形成装置の一実施例を示す
概略図である。
概略図である。
【図２】ターゲットを水冷した場合と水冷しない場合の
ＳｒＴｉＯ3 薄膜の誘電率のプレスパッタ時間依存性を
示す図である。
ＳｒＴｉＯ3 薄膜の誘電率のプレスパッタ時間依存性を
示す図である。
【図３】ＳｒＴｉＯ3 薄膜の誘電率のターゲット温度依
存性を示す図である。
存性を示す図である。
【図４】従来技術における薄膜の形成装置を示す概略図
である。
である。
１ 成膜室 ２ 真空排気装置 ３ ターゲット ４ 基板ホルダ ５ 基板 ６ 基板加熱用ヒータ ７ 高温液体循環装置 ８ 高周波電源 ９ シャッター １０ 整合機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平尾 孝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 真空状態に保持された成膜室内に設置さ
れたターゲットに高周波電界を印加し、前記成膜室内に
導入したガスによってプラズマを発生させ、前記ターゲ
ットの表面からターゲット構成元素をターゲットと対向
して配置した基板上に堆積する薄膜の形成方法であっ
て、前記ターゲットを加熱することを特徴とする薄膜の
形成方法。 - 【請求項２】 発生したプラズマの照射によってターゲ
ットを加熱する請求項１に記載の薄膜の形成方法。 - 【請求項３】 ターゲットを、膜を堆積する基板の温度
と略同一の温度まで加熱する請求項１に記載の薄膜の形
成方法。 - 【請求項４】 真空状態に保持された成膜室と、前記成
膜室にガスを導入するガス供給手段と、前記成膜室内に
設置されたターゲットと、前記ターゲットに対向して配
置された基板と、前記ターゲットに高周波電界を印加す
る高周波電源とを少なくとも備えてなる薄膜の形成装置
において、前記ターゲットを加熱する機構を設けたこと
を特徴とする薄膜の形成装置。 - 【請求項５】 ターゲットを加熱する機構が、前記ター
ゲットの裏側に配設された高温液体循環機構である請求
項４に記載の薄膜の形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17282693A JPH0726376A (ja) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | 薄膜の形成方法及び形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17282693A JPH0726376A (ja) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | 薄膜の形成方法及び形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0726376A true JPH0726376A (ja) | 1995-01-27 |
Family
ID=15949082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17282693A Pending JPH0726376A (ja) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | 薄膜の形成方法及び形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0726376A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11236666A (ja) * | 1998-02-25 | 1999-08-31 | Murata Mfg Co Ltd | 成膜装置、および誘電体膜の製造方法 |
-
1993
- 1993-07-13 JP JP17282693A patent/JPH0726376A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11236666A (ja) * | 1998-02-25 | 1999-08-31 | Murata Mfg Co Ltd | 成膜装置、および誘電体膜の製造方法 |
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