JPH1161400A - Sputtering method and device therefor - Google Patents
Sputtering method and device thereforInfo
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- JPH1161400A JPH1161400A JP22464997A JP22464997A JPH1161400A JP H1161400 A JPH1161400 A JP H1161400A JP 22464997 A JP22464997 A JP 22464997A JP 22464997 A JP22464997 A JP 22464997A JP H1161400 A JPH1161400 A JP H1161400A
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- magnet
- target
- reaction gas
- vacuum vessel
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はスパッタリングによ
り大面積の基板上に誘電体膜を成膜するスパッタリング
方法及び装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputtering method and apparatus for forming a dielectric film on a large-area substrate by sputtering.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のスパッタリング装置について、図
6、図7を参照して説明する。図6において、アース電
位に接続された真空容器1内にターゲット2と図示され
ない基板支持体により支持された基板3が対向して配置
されている。ターゲット2と真空容器1との間にはDC
電源4が異常放電防止装置5を介して接続されている。2. Description of the Related Art A conventional sputtering apparatus will be described with reference to FIGS. In FIG. 6, a target 2 and a substrate 3 supported by a substrate support (not shown) are arranged opposite to each other in a vacuum vessel 1 connected to a ground potential. DC between target 2 and vacuum vessel 1
The power supply 4 is connected via the abnormal discharge prevention device 5.
【0003】電源4の陰極がターゲット2に、陽極が真
空容器1に接続されている。ターゲット2は絶縁体6に
よって真空容器1から絶縁されている。ターゲット2の
裏面には磁石7が設置されており、ターゲット近傍に磁
力線8を形成する。磁石7はボールねじ9によりターゲ
ット2に対して平行に移動可能に支持され、磁石移動用
モータ10でボールねじ9を回転することによって磁石
7が移動するように構成されている。また、真空容器1
には真空排気するための排気口11と、Arガスなどの
希ガスを導入する希ガス導入口12と、酸素ガスなどの
反応ガスを導入する反応ガス導入口13とが設けられて
いる。The power supply 4 has a cathode connected to the target 2 and an anode connected to the vacuum vessel 1. The target 2 is insulated from the vacuum vessel 1 by an insulator 6. A magnet 7 is provided on the back surface of the target 2 and forms a magnetic force line 8 near the target. The magnet 7 is supported by a ball screw 9 so as to be movable in parallel with the target 2, and the magnet 7 is moved by rotating the ball screw 9 by a magnet moving motor 10. In addition, vacuum vessel 1
An exhaust port 11 for evacuating, a rare gas inlet 12 for introducing a rare gas such as Ar gas, and a reaction gas inlet 13 for introducing a reaction gas such as oxygen gas are provided.
【0004】以上のような構造のスパッタリング装置を
用いて大面積の基板3に酸化タンタルの膜を成膜する場
合を例に説明する。ターゲット2の材質をタンタル、基
板3の材質をガラスとし、図示されているように設置す
る。排気口11から真空容器1内の空気を排気して真空
容器1内を高真空にした後、希ガス導入口12からAr
ガスを、反応ガス導入口13から酸素を導入し、真空容
器1内のガス圧を数mTorrとする。このような状態
で電源4により高電圧を印加すると、ターゲット2表面
近傍にプラズマ14が発生する。A case where a tantalum oxide film is formed on a large-sized substrate 3 by using the sputtering apparatus having the above structure will be described as an example. The material of the target 2 is tantalum, and the material of the substrate 3 is glass. After the air in the vacuum vessel 1 is evacuated from the exhaust port 11 to make the inside of the vacuum vessel 1 high vacuum, Ar
As a gas, oxygen is introduced from the reaction gas inlet 13, and the gas pressure in the vacuum vessel 1 is set to several mTorr. When a high voltage is applied by the power supply 4 in such a state, plasma 14 is generated near the surface of the target 2.
【0005】プラズマ14内の正のアルゴンイオンは負
電位にあるターゲット2に入射するが、ターゲット2表
面は酸素により酸化されて酸化タンタルとなっており、
アルゴンイオンがターゲット2に入射する際に酸化タン
タルと二次電子とが放出される。この二次電子はアルゴ
ン分子と衝突し、アルゴン分子をイオン化させ、放出さ
れた酸化タンタルが基板3に析出して薄膜を形成する。
ここで、二次電子は磁力線8のため直進できず、磁力線
8に沿って螺旋運動を行うため、磁力線8がない場合と
比較して二次電子がアルゴン分子と衝突する確率が高く
なってプラズマ密度も高くなり、その近傍のターゲット
2の消費が大きくなる。[0005] Positive argon ions in the plasma 14 are incident on the target 2 at a negative potential, but the surface of the target 2 is oxidized by oxygen to form tantalum oxide.
When argon ions enter the target 2, tantalum oxide and secondary electrons are emitted. The secondary electrons collide with the argon molecules to ionize the argon molecules, and the released tantalum oxide deposits on the substrate 3 to form a thin film.
Here, the secondary electrons cannot travel straight because of the magnetic lines of force 8 and perform helical motion along the magnetic lines of force 8, so that the probability of the secondary electrons colliding with argon molecules is higher than in the case where there are no magnetic lines of force 8, so that the plasma is increased. The density also increases, and the consumption of the target 2 in the vicinity increases.
【0006】そこで、磁石7を磁石移動用モータ10及
びボールねじ9によりターゲット2に平行に移動させる
ことにより、プラズマ14も同様に移動させる。このプ
ラズマ14の移動によって、ターゲット2全体を利用す
ることができると同時に、大面積の基板3上に成膜を行
うことができる。ここで、異常放電防止装置5は瞬時に
ターゲット2に陽電圧を印加してターゲット2表面上に
生成した酸化タンタル層に帯電した電荷を待避させるこ
とにより異常放電を防止する。Therefore, the magnet 14 is moved in parallel to the target 2 by the magnet moving motor 10 and the ball screw 9, so that the plasma 14 is also moved. By the movement of the plasma 14, the entire target 2 can be used, and at the same time, a film can be formed on the large-sized substrate 3. Here, the abnormal discharge preventing device 5 prevents abnormal discharge by instantaneously applying a positive voltage to the target 2 and evacuating the electric charge charged in the tantalum oxide layer generated on the surface of the target 2.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成で誘電体膜を成膜する場合、成膜速度を速くす
るために電源4にて印加する放電電力を高くすると、タ
ーゲット2上に異常放電が発生するという問題がある。
というのは、上述のようにターゲット2表面は酸化され
て酸化タンタル層が形成されているが、磁石7を移動し
てプラズマ14を移動させることによりターゲット2の
全面を利用するスパッタリング法では、ターゲット2の
表面上のプラズマ14に晒されていない部分の酸化タン
タル層が厚くなりすぎ、その部分がプラズマ14の移動
によりプラズマ14に晒されると、酸化タンタル層の両
端に高電圧がかかり、酸化タンタル層内で誘電分極が起
こり、電圧が高すぎる場合は絶縁破壊が起こって異常放
電が発生するのである。However, when a dielectric film is formed with the above-mentioned conventional structure, if the discharge power applied by the power supply 4 is increased in order to increase the film forming speed, abnormalities are left on the target 2. There is a problem that discharge occurs.
That is, as described above, the surface of the target 2 is oxidized to form a tantalum oxide layer. However, in the sputtering method using the entire surface of the target 2 by moving the magnet 7 and moving the plasma 14, the target 2 When the tantalum oxide layer on the surface of the surface 2 not exposed to the plasma 14 becomes too thick, and the portion is exposed to the plasma 14 due to the movement of the plasma 14, a high voltage is applied to both ends of the tantalum oxide layer and the tantalum oxide layer is applied. Dielectric polarization occurs in the layer, and if the voltage is too high, dielectric breakdown occurs and abnormal discharge occurs.
【0008】異常放電防止装置5は数MHz程度の周期
で瞬間的にターゲット2に陽電圧を印加して誘電分極に
よる酸化タンタル層表面の電荷を中和することにより、
異常放電の発生を防止しているが、その能力には限界が
あり、異常放電防止装置5の限界を超えた放電電力でス
パッタリングを行うと異常放電が発生してしまう。The abnormal discharge preventing device 5 instantaneously applies a positive voltage to the target 2 at a cycle of about several MHz to neutralize the electric charge on the surface of the tantalum oxide layer due to dielectric polarization.
Although the occurrence of abnormal discharge is prevented, its capability is limited, and if sputtering is performed with a discharge power exceeding the limit of the abnormal discharge prevention device 5, abnormal discharge will occur.
【0009】具体例を示すと、上記構成において放電電
力を3KWおよび6KWとした場合の放電電圧の変化を
図7に示す。ここで、6KWでの放電における放電電圧
が瞬間的に低下している箇所があるが、これが異常放電
によるものである。3KWでの放電では異常放電を発生
することなく安定な成膜ができているが、6KWの放電
では異常放電が発生し、安定な成膜ができていないこと
が分かる。As a specific example, FIG. 7 shows a change in the discharge voltage when the discharge power is 3 KW and 6 KW in the above configuration. Here, there is a portion where the discharge voltage in the discharge at 6 KW is momentarily reduced, which is due to the abnormal discharge. It can be seen that the 3 KW discharge allows stable film formation without generating an abnormal discharge, but the 6 KW discharge causes abnormal discharge and does not allow stable film formation.
【0010】このように、従来の構成では反応ガスを真
空容器1内に全体に供給しているためにターゲット2表
面全面が酸化され、そのためにターゲット2表面上の酸
化タンタル層が厚くなり過ぎ、プラズマ14の移動によ
って厚くなり過ぎた酸化タンタル層がプラズマ14に晒
されると、絶縁破壊が起きて異常放電を発生するもので
ある。放電電圧が低い場合は、異常放電防止装置5によ
り異常放電が防止されるが、その能力にも限界があり、
異常放電防止装置5の能力を超えた高電力を印加すると
異常放電が発生するため、成膜速度を速くすることが困
難である。As described above, in the conventional configuration, the entire surface of the target 2 is oxidized because the reaction gas is supplied to the entire inside of the vacuum vessel 1, so that the tantalum oxide layer on the surface of the target 2 becomes too thick. When the tantalum oxide layer that has become too thick due to the movement of the plasma 14 is exposed to the plasma 14, dielectric breakdown occurs and abnormal discharge occurs. When the discharge voltage is low, abnormal discharge is prevented by the abnormal discharge prevention device 5, but its capability is limited,
When a high power exceeding the capacity of the abnormal discharge prevention device 5 is applied, abnormal discharge occurs, and it is difficult to increase the film forming speed.
【0011】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、誘電
体膜を成膜する場合にターゲット上に異常放電が発生す
るのを防止でき、放電電力を高くして成膜速度を速くす
ることができるスパッタリング方法及び装置を提供する
ことを目的としている。The present invention has been made in consideration of the above-described conventional problems, and can prevent abnormal discharge from being generated on a target when a dielectric film is formed, and can increase a discharge power to increase a film forming speed. It is an object of the present invention to provide a sputtering method and apparatus that can perform the sputtering.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明のスパッタリング
方法は、真空容器内に、成膜しようとする誘電体膜を構
成する元素のうちの金属元素により構成されたターゲッ
トと基板を対向して配置し、真空容器内を排気するとと
もに希ガスと反応ガスを導入し、真空容器とターゲット
の間に電力を印加してプラズマを発生させ、ターゲット
裏面に配置した磁石を移動させ、基板上にターゲット中
の物質と反応ガスとの化合物を成膜するスパッタリング
方法であって、磁石の位置に対応して反応ガスを導入す
る位置を変化させ、ターゲット表面上のプラズマ近傍に
局所的に反応ガスを供給するものである。According to the sputtering method of the present invention, a substrate and a target, each of which is made of a metal element among the elements constituting a dielectric film to be formed, are placed in a vacuum vessel so as to face each other. Then, the inside of the vacuum vessel is evacuated, a rare gas and a reaction gas are introduced, power is applied between the vacuum vessel and the target to generate plasma, a magnet arranged on the back of the target is moved, and the target is placed on the substrate. Is a method of forming a film of a compound of a substance and a reaction gas by changing a position where a reaction gas is introduced in accordance with a position of a magnet and locally supplying the reaction gas near a plasma on a target surface. Things.
【0013】このように磁石の位置に対応して反応ガス
を真空容器内に導入する位置を変化させ、ターゲット表
面上のプラズマ近傍に局所的に反応ガスを供給すること
により、プラズマに晒されてない部分が反応ガスと化合
するのを抑制し、ターゲット表面上の誘電体層が必要以
上に厚くならないようにすることにより、その部分がプ
ラズマの移動によってプラズマに晒されたときに絶縁破
壊による異常放電を防止することができる。そのため、
放電電力を高くして成膜速度を速くすることができる。As described above, the position where the reactant gas is introduced into the vacuum vessel is changed in accordance with the position of the magnet, and the reactant gas is locally supplied to the vicinity of the plasma on the target surface, thereby being exposed to the plasma. By suppressing the unreacted parts from reacting with the reaction gas and preventing the dielectric layer on the target surface from becoming unnecessarily thick, abnormalities caused by dielectric breakdown when the parts are exposed to the plasma due to the movement of the plasma. Discharge can be prevented. for that reason,
The deposition power can be increased by increasing the discharge power.
【0014】また、本発明のスパッタリング装置は、排
気口と希ガス導入口と反応ガス導入口を有する真空容器
内に、基板及び基板支持体と成膜しようとする誘電体膜
を構成する元素の内の金属元素により構成されたターゲ
ットとを対向して配設し、真空容器とターゲット間に電
源を接続し、ターゲット裏面に磁石移動用モータにて駆
動される移動可能な磁石を配設したスパッタリング装置
において、反応ガス導入口を反応ガス導入口移動用モー
タにて移動可能に駆動し、磁石移動用モータを制御して
磁石の移動速度を操作する磁石移動速度操作手段と反応
ガス導入口移動用モータを制御して反応ガス導入口の移
動速度を操作する反応ガス導入口移動速度操作手段とを
設け、磁石移動速度操作手段と反応ガス導入口移動速度
操作手段に信号を発信して磁石の位置に対応して反応ガ
ス導入口を移動させる制御手段を設けたものであり、上
記スパッタリング方法を実施してその効果を奏すること
ができる。Further, the sputtering apparatus of the present invention provides a substrate, a substrate support, and an element constituting a dielectric film to be formed in a vacuum vessel having an exhaust port, a rare gas introduction port, and a reaction gas introduction port. Sputtering by disposing a target composed of metal elements inside to oppose, connecting a power supply between the vacuum vessel and the target, and disposing a movable magnet driven by a magnet moving motor on the back of the target In the apparatus, the reaction gas inlet is movably driven by a reaction gas inlet moving motor, and a magnet moving speed operating means for controlling the magnet moving motor to control the moving speed of the magnet and a reaction gas inlet moving. A reaction gas inlet moving speed operating means for controlling a motor to control a moving speed of the reaction gas inlet; and providing a signal to the magnet moving speed operating means and the reaction gas inlet moving speed operating means. Shin to having thereon a control means for moving the reaction gas inlet so as to correspond to the position of the magnet can exert its effects by implementing the sputtering method.
【0015】また、反応ガス導入口移動用モータにて反
応ガス導入口を移動させる代わりに、磁石移動用モータ
の回転を反応ガス導入口の移動手段に伝達する動力伝達
手段を設けても同様の効果を奏することができる。In addition, instead of moving the reaction gas inlet by means of the reaction gas inlet moving motor, a power transmitting means for transmitting the rotation of the magnet moving motor to the reaction gas inlet moving means may be provided. The effect can be achieved.
【0016】また、反応ガス導入口を移動させる代わり
に、複数の反応ガス導入口を設けるとともに、それぞれ
に反応ガス流量操作手段を設け、磁石移動速度操作手段
と反応ガス流量操作手段に信号を発信して磁石の位置に
対応して各反応ガス導入口から導入する反応ガスの流量
の比率を変化させる制御手段を設けても同様の効果を奏
することができる。Instead of moving the reactant gas inlet, a plurality of reactant gas inlets are provided, and respective reactant gas flow control means are provided, and signals are transmitted to the magnet moving speed control means and the reactant gas flow control means. The same effect can be obtained by providing control means for changing the ratio of the flow rate of the reaction gas introduced from each reaction gas introduction port in accordance with the position of the magnet.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明のスパッタリング装
置の第1の実施形態について図1、図2を参照して説明
する。なお、本実施形態の構成はターゲット2周辺以外
の構成は従来例のスパッタリング装置と同じであり、従
来例と同一の構成要素については説明を省略し、相違点
のみを説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the sputtering apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. The configuration of the present embodiment is the same as that of the conventional sputtering apparatus except for the periphery of the target 2, and the description of the same components as those of the conventional example will be omitted, and only different points will be described.
【0018】図1において、真空容器1の壁面は図示を
省略している。本実施形態の従来例との相違点は、ガス
導入口13がガス導入口移動用モータ15及びボールね
じ16によって移動可能に構成され、また反応ガス導入
口13は可撓管17により反応ガス供給手段(図示せ
ず)に接続されている点である。磁石移動用モータ10
には磁石移動速度操作手段18が、ガス導入口移動用モ
ータ15には反応ガス導入口移動速度操作手段19がそ
れぞれ接続されており、演算制御手段20から発信され
る信号により磁石7の位置に対応して反応ガス導入口1
3の位置を変化させることができるように構成されてい
る。In FIG. 1, the wall surface of the vacuum vessel 1 is not shown. The present embodiment is different from the conventional example in that the gas inlet 13 is configured to be movable by a gas inlet moving motor 15 and a ball screw 16, and the reaction gas inlet 13 is supplied with a reactive gas by a flexible tube 17. This is a point connected to the means (not shown). Magnet moving motor 10
Is connected to the magnet moving speed operating means 18, and the gas inlet moving motor 15 is connected to the reaction gas inlet moving speed operating means 19, respectively. Corresponding reaction gas inlet 1
3 can be changed.
【0019】反応ガス導入口13はターゲット2の一辺
の近傍に、その辺に平行に移動できるように設置され、
排気口11は反応ガス導入口13が設置されているター
ゲット2の辺に対向する辺の近傍に配設されている。こ
のような構成とすることにより、反応ガス導入口13か
ら導入された酸素がターゲット2の表面の一部分を局所
的に通過して排気口11から排気される。The reaction gas inlet 13 is provided near one side of the target 2 so as to be movable in parallel with the side.
The exhaust port 11 is provided in the vicinity of a side opposite to the side of the target 2 where the reaction gas inlet 13 is provided. With such a configuration, oxygen introduced from the reaction gas introduction port 13 locally passes through a part of the surface of the target 2 and is exhausted from the exhaust port 11.
【0020】以上の構成の装置を用いて大面積のガラス
製の基板3上に酸化タンタル膜を成膜する場合について
説明する。排気口11から真空容器1内の大気を排気
し、真空容器1内を高真空にした後、希ガス導入口12
からアルゴンガスを、反応ガス導入口13から酸素ガス
を導入し、真空容器1内のガス圧を8mTorrとす
る。電源4によりターゲット2に負電圧を印加し、プラ
ズマ14を発生させる。演算制御手段20から信号を発
信し、磁石7と反応ガス導入口13を磁石移動用モータ
10及び反応ガス導入口移動用モータ15にて移動さ
せ、反応ガス導入口13を常にプラズマ14の近傍に位
置するように移動させる。電源4からの出力を6KWで
一定とし、磁石7及び反応ガス導入口13を20往復さ
せた後、電源4からの電力供給を停止し、成膜を終了す
る。A case where a tantalum oxide film is formed on a large-sized glass substrate 3 using the apparatus having the above configuration will be described. The air in the vacuum vessel 1 is evacuated from the exhaust port 11 to make the inside of the vacuum vessel 1 high vacuum.
, An oxygen gas is introduced from the reaction gas inlet 13, and the gas pressure in the vacuum vessel 1 is set to 8 mTorr. A negative voltage is applied to the target 2 by the power supply 4 to generate plasma 14. A signal is transmitted from the arithmetic and control means 20, and the magnet 7 and the reaction gas inlet 13 are moved by the magnet moving motor 10 and the reaction gas inlet moving motor 15, so that the reaction gas inlet 13 is always near the plasma 14. Move to position. After the output from the power supply 4 is fixed at 6 KW and the magnet 7 and the reaction gas inlet 13 are reciprocated 20 times, the power supply from the power supply 4 is stopped, and the film formation is completed.
【0021】以上のような方法で成膜を行った場合の放
電電圧の変化を図2に示す。周期的に放電電圧が変化し
ているが、これは磁石7の位置に変化によりインピーダ
ンスが周期的に変化するためである。図2に示すよう
に、異常放電が発生することなく、高電力を印加するこ
とにより成膜速度の速い成膜を安定して行うことができ
る。FIG. 2 shows a change in discharge voltage when a film is formed by the above method. The discharge voltage changes periodically because the impedance periodically changes due to the change in the position of the magnet 7. As shown in FIG. 2, by applying high power without causing abnormal discharge, film formation at a high film formation rate can be performed stably.
【0022】すなわち、本実施形態ではターゲット2表
面上のプラズマ14近傍に局所的に反応ガスを供給する
ことにより、プラズマ14に晒されていない部分が反応
ガスと化合することを抑制し、ターゲット2表面上の誘
電体層が必要以上に厚くなることを防止することによ
り、その部分がプラズマ14の移動によりプラズマ14
に晒された場合の絶縁破壊による異常放電を防止するこ
とができる。That is, in this embodiment, the reaction gas is locally supplied to the vicinity of the plasma 14 on the surface of the target 2, so that the portion not exposed to the plasma 14 is suppressed from being combined with the reaction gas, and By preventing the dielectric layer on the surface from being unnecessarily thick, the portion of the plasma
Abnormal discharge due to dielectric breakdown in the case of exposure to water can be prevented.
【0023】このような構成により、高電力で放電して
も異常放電が発生しないので、成膜速度を向上させるこ
とができる。According to such a configuration, abnormal discharge does not occur even when discharging with high power, so that the film forming speed can be improved.
【0024】なお、本実施形態では、磁石7と反応ガス
導入口13をそれぞれ別のモータ10、15を用いて移
動させているが、1台のモータ10を用いてボールねじ
9及びボールねじ16に歯車やベルトなどの動力伝達手
段を用いて動力を伝達させることにより磁石7及び反応
ガス導入口13を移動させても良い。In this embodiment, the magnet 7 and the reaction gas inlet 13 are moved by using different motors 10 and 15, respectively, but the ball screw 9 and the ball screw 16 are moved by using one motor 10. The magnet 7 and the reaction gas inlet 13 may be moved by transmitting power using a power transmission means such as a gear or a belt.
【0025】次に、本発明のスパッタリング装置の第2
の実施形態について図3〜図5を参照して説明する。な
お、本実施形態の構成はターゲット2周辺以外の構成は
従来例のスパッタリング装置と同じであり、従来例と同
一の構成要素については説明を省略し、相違点のみを説
明する。Next, the second embodiment of the sputtering apparatus of the present invention will be described.
The embodiment will be described with reference to FIGS. The configuration of the present embodiment is the same as that of the conventional sputtering apparatus except for the periphery of the target 2, and the description of the same components as those of the conventional example will be omitted, and only different points will be described.
【0026】図3において、真空容器1の壁面は図示を
省略している。本実施形態の従来例との相違点は、複数
の反応ガス導入口13a、13b、13cを設け、それ
ぞれにガス流量操作手段21a、21b、21cを設
け、反応ガス流量及び磁石移動速度を演算制御手段22
により制御できるようにした点である。In FIG. 3, the wall surface of the vacuum vessel 1 is not shown. The present embodiment is different from the conventional example in that a plurality of reaction gas inlets 13a, 13b, and 13c are provided, and gas flow operation means 21a, 21b, and 21c are provided for each of them. Means 22
This is the point that can be controlled.
【0027】磁石7の位置と反応ガス導入口13a、1
3b、13cから流入する酸素の流量との関係を図4に
示す。ここで、反応ガス導入口13aは磁石移動軸の負
の位置に、反応ガス導入口13bは中央の原点位置に、
反応ガス導入口13cは磁石移動軸の正の位置に設置さ
れている。図示されるように、3箇所の導入口から導入
される酸素の量の総和は、200sccmで一定である
が、磁石7の位置に最も近い位置にある反応ガス導入口
から多くの酸素を導入することにより、プラズマ14に
晒されていない箇所のターゲット2表面の酸化を抑制
し、ターゲット2表面における異常放電を防止してい
る。The position of the magnet 7 and the reaction gas inlets 13a, 1
FIG. 4 shows the relationship with the flow rate of oxygen flowing from 3b and 13c. Here, the reaction gas inlet 13a is located at the negative position of the magnet moving axis, the reaction gas inlet 13b is located at the center origin position,
The reaction gas inlet 13c is provided at a positive position of the magnet moving axis. As shown in the figure, the total amount of oxygen introduced from the three inlets is constant at 200 sccm, but a large amount of oxygen is introduced from the reaction gas inlet closest to the position of the magnet 7. Thus, oxidation of the surface of the target 2 that is not exposed to the plasma 14 is suppressed, and abnormal discharge on the surface of the target 2 is prevented.
【0028】以上のような方法で電源4により6kWの
電力をかけて放電を行った場合の放電電圧の変化を図5
に示す。周期的に放電電圧が変化しているが、これは磁
石7の位置の変化によりインピーダンスが周期的に変化
するためである。図5に示すように、異常放電が発生す
ることなく、高電力を印加することができており、成膜
速度の速い成膜を安定して行うことができる。FIG. 5 shows a change in the discharge voltage when discharging is performed by applying 6 kW of power from the power supply 4 in the manner described above.
Shown in The discharge voltage changes periodically because the impedance periodically changes due to the change in the position of the magnet 7. As shown in FIG. 5, high power can be applied without generating abnormal discharge, and a film can be stably formed at a high film forming speed.
【0029】以上のように、ターゲット2表面上のプラ
ズマ14近傍に局所的に反応ガスを供給してプラズマ1
4に晒されていない部分が反応ガスと化合することを抑
制することにより、ターゲット2表面上の誘電体層が必
要以上に厚くなることを防いでその部分がプラズマ14
の移動によりプラズマ14に晒された場合の絶縁破壊に
よる異常放電を防止することができ、高電力で放電して
も異常放電が発生しないため、成膜速度を向上させるこ
とができる。As described above, the reaction gas is locally supplied to the vicinity of the plasma 14 on the surface of the target 2 so that the plasma 1
By suppressing the portion that is not exposed to the reaction gas from being combined with the reaction gas, the dielectric layer on the surface of the target 2 is prevented from being unnecessarily thick, and the portion is prevented from being exposed to the plasma 14.
This prevents abnormal discharge due to dielectric breakdown when exposed to the plasma 14 due to the movement of, and abnormal discharge does not occur even when discharging with high power, so that the film forming speed can be improved.
【0030】なお、本実施形態によれば、第1の実施形
態と違って真空容器1内部で物体が物理的に動くことに
よって膜はがれが生じる恐れがなく、ダスト発生の原因
となることがないという利点がある。According to this embodiment, unlike the first embodiment, there is no danger that the film will peel off due to the physical movement of the object inside the vacuum vessel 1, and it will not cause dust generation. There is an advantage.
【0031】また、本実施形態では反応ガス導入口の数
を3箇所としたが、さらに多くの反応ガス導入口を設け
ても良いことは言うまでもない。In this embodiment, the number of reaction gas inlets is three, but it goes without saying that more reaction gas inlets may be provided.
【0032】[0032]
【発明の効果】本発明のスパッタリング方法及び装置に
よれば、以上の説明から明らかなように、ターゲット裏
面に配置した磁石を移動させ、基板上にターゲット中の
物質と反応ガスとの化合物を成膜するスパッタリング方
法において、磁石の位置に対応して反応ガスを導入する
位置を変化させ、ターゲット表面上のプラズマ近傍に局
所的に反応ガスを供給するようにしているので、プラズ
マに晒されてない部分が反応ガスと化合するのを抑制で
きてターゲット表面上に化合にて生成される誘電体層が
必要以上に厚くなることはなく、そのためプラズマの移
動によってその部分がプラズマに晒されたときに絶縁破
壊によって異常放電するのを防止することができ、従っ
て放電電力を高くして成膜速度を速くすることができる
という効果を発揮する。According to the sputtering method and apparatus of the present invention, as is apparent from the above description, the magnet arranged on the back surface of the target is moved to form the compound of the target substance and the reactive gas on the substrate. In the sputtering method for forming a film, the position where the reactant gas is introduced is changed according to the position of the magnet, and the reactant gas is locally supplied to the vicinity of the plasma on the target surface, so that the target is not exposed to the plasma. The part can be suppressed from being combined with the reaction gas, and the dielectric layer generated by the combination on the target surface is not unnecessarily thick, so that when the part is exposed to the plasma due to the movement of the plasma. Abnormal discharge due to dielectric breakdown can be prevented, and therefore the effect of increasing the discharge power and increasing the deposition rate can be achieved. That.
【図1】本発明の第1の実施形態におけるスパッタリン
グ装置のターゲット周辺の構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a configuration around a target of a sputtering apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図2】同実施形態における放電電圧の変化を示すグラ
フである。FIG. 2 is a graph showing a change in discharge voltage in the same embodiment.
【図3】本発明の第2の実施形態におけるスパッタリン
グ装置のターゲット周辺の構成を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a configuration around a target of a sputtering apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図4】同実施形態における磁石位置と各反応ガス導入
口からの反応ガス流量との関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a relationship between a magnet position and a reactant gas flow rate from each reactant gas inlet in the embodiment.
【図5】同実施形態における放電電圧の変化を示すグラ
フである。FIG. 5 is a graph showing a change in discharge voltage in the same embodiment.
【図6】従来例のスパッタリング装置の構成を示す断面
図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a conventional sputtering apparatus.
【図7】従来例における放電電圧の変化を示すグラフで
ある。FIG. 7 is a graph showing a change in discharge voltage in a conventional example.
1 真空容器 2 ターゲット 3 基板 4 電源 7 磁石 9 ボールねじ 10 磁石移動用モータ 11 排気口 12 希ガス導入口 13 反応ガス導入口 13a、13b、13c 反応ガス導入口 15 反応ガス導入口移動用モータ 16 ボールねじ 17 可撓管 18 磁石移動速度操作手段 19 反応ガス導入口移動速度操作手段 20 演算制御手段 21a、21b、21c ガス流量操作手段 22 演算制御手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum container 2 Target 3 Substrate 4 Power supply 7 Magnet 9 Ball screw 10 Magnet moving motor 11 Exhaust port 12 Rare gas inlet 13 Reaction gas inlet 13a, 13b, 13c Reaction gas inlet 15 Reaction gas inlet motor 16 Ball screw 17 Flexible tube 18 Magnet moving speed operating means 19 Reaction gas inlet moving speed operating means 20 Arithmetic control means 21a, 21b, 21c Gas flow rate operating means 22 Arithmetic control means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西原 宗和 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 今井 洋一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Munekazu Nishihara, 1006 Kazuma Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Yoichi Imai 1006 Kadoma, Kazuma, Kadoma, Osaka Pref.
Claims (4)
膜を構成する元素のうちの金属元素により構成されたタ
ーゲットと基板を対向して配置し、真空容器内を排気す
るとともに希ガスと反応ガスを導入し、真空容器とター
ゲットの間に電力を印加してプラズマを発生させ、ター
ゲット裏面に配置した磁石を移動させ、基板上にターゲ
ット中の物質と反応ガスとの化合物を成膜するスパッタ
リング方法であって、磁石の位置に対応して反応ガスを
導入する位置を変化させ、ターゲット表面上のプラズマ
近傍に局所的に反応ガスを供給することを特徴とするス
パッタリング方法。1. A vacuum container comprising: a target formed of a metal element among elements constituting a dielectric film to be formed; and a substrate disposed opposite to each other. And a reaction gas are introduced, power is applied between the vacuum vessel and the target to generate plasma, a magnet arranged on the back of the target is moved, and a compound of the substance in the target and the reaction gas is formed on the substrate. A method of supplying a reactive gas locally near a plasma on a target surface by changing a position for introducing a reactive gas in accordance with a position of a magnet.
を有する真空容器内に、基板及び基板支持体と成膜しよ
うとする誘電体膜を構成する元素の内の金属元素により
構成されたターゲットとを対向して配設し、真空容器と
ターゲット間に電源を接続し、ターゲット裏面に磁石移
動用モータにて駆動される移動可能な磁石を配設したス
パッタリング装置において、反応ガス導入口を反応ガス
導入口移動用モータにて移動可能に駆動し、磁石移動用
モータを制御して磁石の移動速度を操作する磁石移動速
度操作手段と反応ガス導入口移動用モータを制御して反
応ガス導入口の移動速度を操作する反応ガス導入口移動
速度操作手段とを設け、磁石移動速度操作手段と反応ガ
ス導入口移動速度操作手段に信号を発信して磁石の位置
に対応して反応ガス導入口を移動させる制御手段を設け
たことを特徴とするスパッタリング装置。2. A vacuum vessel having an exhaust port, a rare gas introduction port, and a reaction gas introduction port, which is composed of a metal element among elements constituting a substrate, a substrate support, and a dielectric film to be formed. Gas supply port is connected between the vacuum vessel and the target, and a movable magnet driven by a magnet moving motor is provided on the back of the target. Is driven by a reaction gas inlet moving motor to control the magnet moving speed by controlling the magnet moving motor and the reaction gas inlet moving motor to control the reaction gas inlet moving motor. Providing reaction gas inlet moving speed operating means for controlling the moving speed of the inlet, transmitting a signal to the magnet moving speed operating means and the reacting gas inlet moving speed operating means, and reacting the reactant gas in accordance with the position of the magnet. A sputtering apparatus provided with control means for moving an inlet.
を有する真空容器内に、基板及び基板支持体と成膜しよ
うとする誘電体膜を構成する元素の内の金属元素により
構成されたターゲットとを対向して配設し、真空容器と
ターゲット間に電源を接続し、ターゲット裏面に磁石移
動用モータにて駆動される移動可能な磁石を配設したス
パッタリング装置において、反応ガス導入口を移動可能
に支持し、磁石移動用モータを制御して磁石の移動速度
を操作する磁石移動速度操作手段を設け、磁石移動用モ
ータの回転を反応ガス導入口の移動手段に伝達する動力
伝達手段を設け、磁石移動速度操作手段に信号を発信し
て磁石の位置および反応ガス導入口の位置を制御する制
御手段を設けたことを特徴とするスパッタリング装置。3. A vacuum vessel having an exhaust port, a rare gas introduction port, and a reaction gas introduction port, which is made of a metal element among elements constituting a substrate, a substrate support, and a dielectric film to be formed. Gas supply port is connected between the vacuum vessel and the target, and a movable magnet driven by a magnet moving motor is provided on the back of the target. Power transfer means for movably supporting the magnet, controlling a magnet movement motor to operate the magnet movement speed and providing magnet movement speed operation means, and transmitting the rotation of the magnet movement motor to the reaction gas inlet movement means. And a control means for transmitting a signal to the magnet moving speed operation means to control the position of the magnet and the position of the reaction gas inlet.
を有する真空容器内に、基板及び基板支持体と成膜しよ
うとする誘電体膜を構成する元素の内の金属元素により
構成されたターゲットとを対向して配設し、真空容器と
ターゲット間に電源を接続し、ターゲット裏面に磁石移
動用モータにて駆動される移動可能な磁石を配設したス
パッタリング装置において、複数の反応ガス導入口を設
けるとともに、それぞれに反応ガス流量操作手段を設
け、磁石移動用モータを制御して磁石の移動速度を操作
する磁石移動速度操作手段を設け、磁石移動速度操作手
段と反応ガス流量操作手段に信号を発信して磁石の位置
に対応して各反応ガス導入口から導入する反応ガスの流
量の比率を変化させる制御手段を設けたことを特徴とす
るスパッタリング装置。4. A vacuum vessel having an exhaust port, a rare gas introduction port, and a reaction gas introduction port, which is made of a metal element among elements constituting a substrate, a substrate support, and a dielectric film to be formed. In a sputtering apparatus in which a power source is connected between the vacuum vessel and the target and a movable magnet driven by a magnet moving motor is provided on the back surface of the target, a plurality of reactive gases are provided. In addition to providing an inlet, a reaction gas flow rate operation means is provided for each, and a magnet movement speed operation means for controlling a magnet movement motor to operate a magnet movement speed is provided. The magnet movement speed operation means and the reaction gas flow rate operation means are provided. Characterized in that control means is provided for changing the ratio of the flow rate of the reactant gas introduced from each reactant gas inlet in accordance with the position of the magnet by transmitting a signal to the magnet. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22464997A JPH1161400A (en) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | Sputtering method and device therefor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22464997A JPH1161400A (en) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | Sputtering method and device therefor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1161400A true JPH1161400A (en) | 1999-03-05 |
Family
ID=16817040
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22464997A Pending JPH1161400A (en) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | Sputtering method and device therefor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1161400A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115110046A (en) * | 2021-05-26 | 2022-09-27 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | Substrate processing system and method for processing substrate |
-
1997
- 1997-08-21 JP JP22464997A patent/JPH1161400A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN115110046A (en) * | 2021-05-26 | 2022-09-27 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | Substrate processing system and method for processing substrate |
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US11885008B2 (en) | 2021-05-26 | 2024-01-30 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Film forming apparatus and method for reducing arcing |
CN115110046B (en) * | 2021-05-26 | 2024-05-07 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | Substrate processing system and method for processing substrate |
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