JPS61210190A - 薄膜形成装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は薄膜形成装置に関し、詳しくはドライエツチン
グをしつつ薄膜形成を行なう装置の改良に関する。

本発明の薄膜形成装置は、薄膜形成部とドライエツチン
グ部とを同一真空槽内において分離し、両者の干渉を除
くことによって良質な薄膜の形成を可能とするものであ
る。

〔従来の技術１ 近年、薄膜形成装置としてマグネトロン型スパッタリン
グ装置が用いられている。これは、ターゲット表面近傍
に、相互に直交する電界と磁界を設け、該電磁界中でマ
グネトロン放電を行い、ターゲット表面近傍におけるプ
ラズマ密度を高めてスパッタリング速度を大きくする装
置である。

しかし該スパッタリング装置によって、表面に段差のあ
る基板（例えば、表面にアルミニウム配線パターンの形
成されている半導体基板）に薄膜を形成すると、該段差
部で薄膜の段差被覆性が悪い（及び、場合によってはク
ラックが発生する）という問題点があった。

該問題点を克服するべく、最近、該基板に高周波バイア
スを印加してドライエツチングを行ないつつ、Ｗｓ膜を
形成することが行なわれている。

しかし該方法によると、薄膜を形成するための電界とエ
ツチングを行なうための電界とが干渉して共鳴し、１１
１電が不安定になるという問題点が発生した。

［発明が解決しようと１６問題点］ 本発明は、かかる問題点に鑑み案出されたものであり、
ドライエツチングを行ないつつ薄膜を形成する薄膜形成
装置において、上記干渉及び共鳴が発生せず、持続的に
安定な放電を行ない得る薄膜形成装置を提供するもので
ある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、同一の真空槽内において薄膜形成部とドライ
エツチング部とを分離し、基板ホルダーの基板保持部を
、ｉｌ膜形成部とドライエツチング部とに交互に位置せ
しめるものである。

即ち本発明は、 真空槽と、 該真空槽内に設置され、電極機能を有する基板ホルダー
と、 該基板ホルダーの基板１ｉＱ＠面に対向して該真空槽内
に配置されたターゲット保持部材と、該基板ホルダーの
基板設置面に対向して該真空槽内に配置されたドライエ
ツチング用電極と、を少なくとも具備し、 前記基板ボルダ−は、前記ターゲット保持部材又は前記
ドライエツチング用電極に対向する位置に、該ボルダ−
の基板保持部を交互に移動させる保持部移動手段を有し
、 前記真空槽は、前記ターゲット保持部材及び該保持部材
に対向する基板保持部で規定される第１空間と、前記ド
ライエツチング用電極及び該電極に対向する基板保持部
で規定される第２空間とを相互に隔離する隔壁を有する
ことを特徴とする薄膜形成装置である。

（真空槽） 真空槽は排気系及び吸気系を有し、使用時における槽内
圧力は、通常１０−３〜１Ｏ−４Ｔｏｒｒ程度に保たれ
る。槽内にはアルゴン等の不活性ガス（及び、その他使
用目的に応じたガス）が導入される。

真空槽としては、後述する第１空間と第２空間とを分離
する隔壁を除いて、従来真空成膜装置に使用されている
ものを用いることができる。

（Ｊｉ基板ホルダー 基板ホルダーは、基板を保持する機能と電極としての機
能とを有する。

基板を保持する基板保持部は、後述するターゲット保持
部材又はドライエツチング用電極と対向する位置に、保
持部移動手段によって交互に移動される。保持部移動手
段は、上記位置への基板保持部の移動運動（任意位置で
の停止を含む）を制御し得るものであればよく、移動運
動の形態が回転運動であるか、往復運動であるか、ある
いはまた他の形態の運動であるかは問わない。

基板ホルダーはまた、ドライエツチング用電極と組み合
わせることによって、ドライエツチングの基板１１１１
電極として機能する。また、ターゲット保持部材がスパ
ッタリング用電極等の電極として構成される場合は、ス
パッタリング等の基板側電極として機能する。いづれの
場合も、通常、基板ホルダーはアース電位で使用される
。

（ターゲット保持部材） ターゲット保持部材はターゲツト材を保持し、前記真空
槽内であって、前記基板ホルダーの基板保持部と対向し
得る位置に設置される。

相互に対向する基板保持部とターゲット保持部材とによ
って、物理的成膜法（真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパ
ッタリング、イオンブレーティング、イオンビームスパ
ッタリング等）で基板上に薄膜を形成するための第１空
間が規定される。

ターゲットとしては、上記物理的成膜法において通常用
いられる材料、例えばＳｆ　Ｏｘ、ＡＩ　　１０３、Ｓ
ｉ　３Ｎａ、ＡＩ　、ＡＩ　−３ｉ　、Ｍｏ　ｓｉｔ、
Ｚｎ　Ｓ、　ｚｎ　Ｏ等を用いることができる。

（ドライエツチング用電極） ドライエツチング用電極は、前記真空槽内であって、前
記基板ホルダーの基板保持部と対向し得る位置に配置さ
れる。

相互に対向する基板保持部とドライエツチング用電極と
によって、物理的ドライエツチング（イオンビームエツ
チング、反応性イオンエツチング等）を基板上の薄膜に
施すための第２空間が規定される。

なお、第１空間と第２空間とは、真空槽内に設置された
隔壁によって相互に電磁的にシールドされる。

［作用１ 本発明の薄膜形成装置では、基板が第１空間と第２空間
とに交互に配置され、第１空間に位置するとぎは薄膜の
形成が行なわれ、第２空間に位置するときはドライエツ
チングによって薄膜表面の段差部が平滑化される。

第１空間と第２空間とは隔壁によって電磁的にシールド
されているため、持続的に安定な薄膜形成及びドライエ
ツチングが可能である。

［実施例］ 以下、本発明を具体的な実施例に基づいて詳しく説明す
る。

（１）第１実施例 第１図は、本第１実施例のｓｓｉ形成装置の断面模式図
である。

図示のように本実施例は、真空槽１と、該真空槽１内下
部に設置された基板ホルダー７と、該基板ホルダー７に
それぞれ対向して設置されたターゲット保持部材である
スパッタリング用電極部３、及びドライエツチング用電
掻部５とからなる。

真空槽１は排気管１１と吸気管１２とを有し、真空槽１
の内部は中央部に設置された隔Ｗ！１３によって、後述
する第１空閤と第２空間とに仕切られている。

基板ホルダー７はレール状の保持部移動手段７１と該保
持部移動手段７１上に載置された基板保持部７２とを有
し、該保持部移動手段７１は、図示しないモータによっ
て駆動され、上記基板保持部７２を、第１空間と第２空
間との間で往復動させる。基板ホルダ−７外周部上部に
は、２−の間隔を隔てて防着板７３が設置されている。

これは、特公昭５８−７５２に開示されているように、
不均質な薄膜の形成を防止するものである。保持部移動
手段７１、基板保持部７２、及び防着板７３は、ともに
スパッタリング率の小さなステンレス製である。なお、
基板ホルダー７はアース電位に保たれている。

図中基板ホルダ−７左部上方には、６０ｍｍの間隔を隔
ててターゲット（二酸化珪素（Ｓｉｎｇ））３２が、ス
パッタリング電極３１によって、基板ホルダー７と対向
するように保持されている。スパッタリング電極３１は
、導線を介して高周波電源（−５００〜−５０００Ｖ；
１３．５６ＭＨｚ）３３に接続されている。なおスパッ
タリング電極３１の外部への導出部は、スペーサ１４に
よって絶縁シールされている。スパッタリング電極３１
と基板ホルダー７とに挾まれる空間が、第１空間とし゛
Ｃ規定される。

図中基板ホルダー７右郡上方には、３０ａ＋ｓの間隔を
隔ててドライエツチング用電極５１（ステンレス製）が
配置されている。該ドライエツチング用電極５１は、導
線を介して高周波電源（５０〜５００Ｖ　：　１３．５
６Ｍｆ−１ｚ　）５３に接続されている。ドライエツチ
ング用電極５１の外部への導出部は、スペーサ１５によ
って絶縁シールされている。ドライエツチング用電極５
１と基板ホルダー７とに挾まれる空間が、第２空間とし
て規定される。第１空間と第２空間とは、ステンレス製
の隔壁１３によって仕切られている。

本実施例の薄膜形成装置は、以下の如く使用される。

まず、排気管１１を介して、真空ポンプによって真空槽
１内を１０″″６〜１０””Ｔｏｒｒまで排気し、その
後、吸気管１２を介してアルゴンガスを供給して、真空
槽１内圧力を２〜５Ｘ１０−３ＴＯｒｒに保持する。次
に、保持部移動手段７１によって、基板保持部７２及び
該基板保持部７２上に保持されている基板を、第１空間
と第２空間との闇で往復動させつつ、第１及び第２空間
に高周波電源３３．５３から電力を供給してプラズマ放
電を発生させ、第１空閤でＳａの形成を、第２空間でイ
オンエツチングをそれぞれ行ない、段差及びクラックの
ないＳ膜を形成する。

第３図は、第１空間におけるスパッタリング粒子の入射
角と＃ｊｌ形成速度との関係（ターゲットへの投入電力
密度７Ｗ／ｃｍ２の場合）を表わすグラフであり、第４
図は、第２空間にお１プる・スパッタリング粒子の入射
角とエツチング速度との関係（ドライエツチング用電極
への投入電力密度０゜２Ｗ／ｃ１の場合）を表わすグラ
フである。

図示のように、薄膜形成速度は略一定であるのに対し、
エツチング速度は入射角に依存する。したがって、基板
表面の段差部に形成された薄膜のエツチング速度は平坦
部とは異なる。故に、保持部移動手段７１による基板の
移動速度を制御１７ｉることにより、Ｗｉ躾の各部分に
おけるエツチング速度を任意に制御し、Ｓ膜表面を平滑
化することが可能である。

（２）第２実施例 第２図は、第２実施例の薄膜形成装置の断面模式図であ
る。

図示のように本実施例は、基板ホルダー７の保持部移動
手段７５を、回転円盤で構成する場合である。該保持部
移動手段７５は、モータ（省図示）によって、５０〜１
２Ｏｒｐ−の回転速度で駆動される。これによって、基
板は第１空間と第２空間とに交互に位置する。

第２実施例の他の構成要素は、略第１実施例と同様であ
り、図中の符号はそれぞれ第１図中の符号に対応する。

［効果］ 以上要するに本発明は、＠Ｈ影形成ドライエツチングと
を行なう［ｍ形成装置において、薄膜形成を行なうため
の放電空間と、ドライエツチングを行なうための放電空
間とを、隔壁によって電磁的にシールドし、基板を該そ
れぞれの空間に交互に位置せしめるものである。

実施例に述べたように、ドライエツチング速度はスパッ
タリング粒子の入射角に依存し、一方、Ｓ膜形成速度は
装入射角には依存しない。したがって、基板の各空間に
おける存在時間及び移動速度を制御することによって、
基板表面の薄膜の平滑化が可能である。

また、第１空間と第２空間とは、隔壁によって電磁的に
シールドされているため、各空間における放電は相互に
干渉せず、持続的に安定した放電が可能ひある。

したがって本発明の薄膜形成装置は、均質な薄膜の形成
に有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１実施例の薄膜形成装置の断面模式図であ
り、第２図は、第２実施例の薄膜形成装置の断面模式図
である。第３図は、薄膜形成速度とスパッタリング粒子
の入射角との関係を表わすグラフであり、第４図は、ド
ライエツチング速度とスパッタリング粒子の入射角との
関係を表わずグラフである。 １・・・具空槽　３・・・ターゲット保持部材５・・・
ドライエツチング用電極 ７・・・基板ホルダー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空槽と、 該真空槽内に設置され、電極機能を有する基板ホルダー
   と、 該基板ホルダーの基板設置面に対向して該真空槽内に配
   置されたターゲット保持部材と、 該基板ホルダーの基板設置面に対向して該真空槽内に配
   置されたドライエッチング用電極と、を少なくとも具備
   し、 前記基板ホルダーは、前記ターゲット保持部材又は前記
   ドライエッチング用電極に対向する位置へ、該ホルダー
   の基板保持部を交互に移動させる保持部移動手段を有し
   、 前記真空槽は、前記ターゲット保持部材及び該保持部材
   に対向する基板保持部で規定される第１空間と、前記ド
   ライエッチング用電極及び該電極に対向する基板保持部
   で規定される第２空間とを相互に隔離する隔壁を有する
   ことを特徴とする薄膜形成装置。
2. （２）前記ターゲット保持部材は、前記対向する基板ホ
   ルダーと組み合わせ、スパッタリング用電極として用い
   られる特許請求の範囲第１項記載の薄膜形成装置。
3. （３）前記ドライエッチング用電極は、前記対向する基
   板ホルダーと組み合わせ、イオンエッチング用電極とし
   て用いられる特許請求の範囲第１項記載の薄膜形成装置
   。
4. （４）前記第１空間の基板保持部の基板ホルダーの外周
   部上部には、防着板を設けてあることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の薄膜形成装置。