JPH0733573B2 - 薄膜形成方法 - Google Patents
薄膜形成方法Info
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- JPH0733573B2 JPH0733573B2 JP63257324A JP25732488A JPH0733573B2 JP H0733573 B2 JPH0733573 B2 JP H0733573B2 JP 63257324 A JP63257324 A JP 63257324A JP 25732488 A JP25732488 A JP 25732488A JP H0733573 B2 JPH0733573 B2 JP H0733573B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は薄膜形成方法に関し、特にRF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。
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。
［従来の技術］ RFマグネトロンスパッタリング装置はコンベンショナル
パッタリング装置に比べ、堆積速度を飛躍的に向上させ
ることができるスパッタリング装置である。
パッタリング装置に比べ、堆積速度を飛躍的に向上させ
ることが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、工業的膜形成プロセスにはRF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、工業的膜形成プロセスにはRF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。
RFマグネトロンスパッタリングにおいて、非磁性のター
ゲットを用いる場合には、磁石の設計はターゲットの磁
気特性まで考慮する必要がないため、設計は容易であ
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
性が非線形であるため、解析が著しく困難であり、強磁
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磁気遮蔽効果が変化した場合でも、
所望のターゲット磁束密度が容易に得られるよう、ター
ゲット裏面部の磁石を垂直方向に移動することが可能な
カソードを設計した（特願昭62−275631号公報参照）。
このカソードにより容易に所望の磁束密度が得られ、さ
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。
ゲットを用いる場合には、磁石の設計はターゲットの磁
気特性まで考慮する必要がないため、設計は容易であ
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
性が非線形であるため、解析が著しく困難であり、強磁
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磁気遮蔽効果が変化した場合でも、
所望のターゲット磁束密度が容易に得られるよう、ター
ゲット裏面部の磁石を垂直方向に移動することが可能な
カソードを設計した（特願昭62−275631号公報参照）。
このカソードにより容易に所望の磁束密度が得られ、さ
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磁性薄膜を形
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。ターゲット厚さが
減少すると磁束密度は増大し、初期設定の磁束密度より
も大きくなる。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磁束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。
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。ターゲット厚さが
減少すると磁束密度は増大し、初期設定の磁束密度より
も大きくなる。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磁束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提供することを目
的とする。
り、安定して薄膜を形成し得る方法を提供することを目
的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明はRF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を高周波電
圧計を用いてモニタしながら前記永久磁石を前記垂直方
向に移動させて前記ターゲット表面の磁束密度を制御
し、スパッタリング中のセルフバイアス電圧を一定の値
に保つながらスパッタリングを行なって基板上に薄膜を
堆積させることを特徴とする。
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を高周波電
圧計を用いてモニタしながら前記永久磁石を前記垂直方
向に移動させて前記ターゲット表面の磁束密度を制御
し、スパッタリング中のセルフバイアス電圧を一定の値
に保つながらスパッタリングを行なって基板上に薄膜を
堆積させることを特徴とする。
［作用］ 本発明者らは、磁束密度可変ターゲットを用いるRF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常時モニタし、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。
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常時モニタし、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RFマグネトロンスパッタリング
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、
10はＯリング、11は冷却水導入管、12は冷却水導出管、
13はマッチングボックス、14はRF電源、15は基板ホルダ
ー、15A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はリーク
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、永久磁石５を図中の矢印方
向、すなわちターゲッ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、ターゲット磁
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。
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、
10はＯリング、11は冷却水導入管、12は冷却水導出管、
13はマッチングボックス、14はRF電源、15は基板ホルダ
ー、15A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はリーク
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、永久磁石５を図中の矢印方
向、すなわちターゲッ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、ターゲット磁
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もちい、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85
0V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200Gau
ssに設定した場合、セルフバイアス電圧は850Vで堆積速
度は1000Å/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1200Å/minで極大となる。この時、磁束密度500G
auss、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、500時間で8
00Å/minとなり、磁束密度900Gauss、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変化とし、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1000Å/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ものであ
る。この場合も初期設定磁束密度を500Gauss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Ｂ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1200Å/minとなった。
膜形成には、磁束密度可変ターゲットをもちい、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85
0V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200Gau
ssに設定した場合、セルフバイアス電圧は850Vで堆積速
度は1000Å/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1200Å/minで極大となる。この時、磁束密度500G
auss、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、500時間で8
00Å/minとなり、磁束密度900Gauss、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変化とし、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1000Å/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ものであ
る。この場合も初期設定磁束密度を500Gauss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Ｂ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1200Å/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RFマグネトロ
ンスパッタリングに際し、強磁性ターゲットのエッチン
グにより、磁気遮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
が減少した場合にも、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ができるので、
長期間にわたり初期設定通りの膜形成が可能である。
ンスパッタリングに際し、強磁性ターゲットのエッチン
グにより、磁気遮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
が減少した場合にも、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ができるので、
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20
0Gauss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50
0Gauss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……
チャンバー、４……絶縁体、５……永久磁石、６……ヨ
ーク、７……歯車付き永久磁石移動用ノブ、８……ノブ
連動絶縁体歯車、９……ステップモータ、10……Ｏリン
グ、11……冷却水導入管、12……冷却水導出管、13……
マッチングボックス、14……RF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。
0Gauss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50
0Gauss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……
チャンバー、４……絶縁体、５……永久磁石、６……ヨ
ーク、７……歯車付き永久磁石移動用ノブ、８……ノブ
連動絶縁体歯車、９……ステップモータ、10……Ｏリン
グ、11……冷却水導入管、12……冷却水導出管、13……
マッチングボックス、14……RF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)
- 【請求項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を高周波
電圧計を用いてモニタしながら前記永久磁石を前記垂直
方向に移動させて前記ターゲット表面の磁束密度を制御
し、スパッタリング中のセルフバイアス電圧を一定の値
に保ちながらスパッタリングを行な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 JPH02107763A (ja) | 1990-04-19 |
| JPH0733573B2 true 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 (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006033508A1 (en) * | 2004-09-25 | 2006-03-30 | Doosan Dnd Co., Ltd. | Inductively coupled plasma treatment apparatus |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05240131A (ja) * | 1992-02-28 | 1993-09-17 | Hitachi Ltd | 内燃機関用エアポンプの制御装置及び内燃機関の制御装置 |
| US7674360B2 (en) | 2003-12-12 | 2010-03-09 | Applied Materials, Inc. | Mechanism for varying the spacing between sputter magnetron and 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 |
| US9418823B2 (en) * | 2013-03-01 | 2016-08-16 | Sputtering Components, Inc. | Sputtering apparatus |
| WO2020062016A1 (en) * | 2018-09-28 | 2020-04-02 | Viavi Solutions Inc. | Coating control using forward parameter correction and enhanced reverse engineering |
| JP7297531B2 (ja) * | 2019-05-27 | 2023-06-26 | 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 |
Family Cites Families (3)
| 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
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006033508A1 (en) * | 2004-09-25 | 2006-03-30 | Doosan Dnd Co., Ltd. | Inductively coupled plasma treatment apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02107763A (ja) | 1990-04-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |