JPS62211378A - スパツタ装置 - Google Patents
スパツタ装置Info
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- JPS62211378A JPS62211378A JP5302286A JP5302286A JPS62211378A JP S62211378 A JPS62211378 A JP S62211378A JP 5302286 A JP5302286 A JP 5302286A JP 5302286 A JP5302286 A JP 5302286A JP S62211378 A JPS62211378 A JP S62211378A
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Landscapes
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- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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。
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、半導体分野や電子部品分野において頻繁に用
いられるスパッタリング法による薄膜形成装置（以下ス
パッタ装置と略称する）に関するものであり、特に発光
分光モニタとフィードバック系を具面してなるスパッタ
装置に関するものである。
いられるスパッタリング法による薄膜形成装置（以下ス
パッタ装置と略称する）に関するものであり、特に発光
分光モニタとフィードバック系を具面してなるスパッタ
装置に関するものである。
従来の技術
スパッタ装置の膜厚制御あるいは反応性スパッタ装置の
膜厚みよびｒｆＡ質制御において、従来より発光分光モ
ニタとフィードバック系を用いる手法がとられている。
膜厚みよびｒｆＡ質制御において、従来より発光分光モ
ニタとフィードバック系を用いる手法がとられている。
特に、生産ラインなどで用いられるインライン型スパッ
タ装置の場合、バッチ式スパッタ装置とは異なり、水晶
振動子等を用いた膜厚モニタの使用は、無意味であるか
ら、上記のような発光分光によるフィードバック系はな
くてはならないものとなりつつある。
タ装置の場合、バッチ式スパッタ装置とは異なり、水晶
振動子等を用いた膜厚モニタの使用は、無意味であるか
ら、上記のような発光分光によるフィードバック系はな
くてはならないものとなりつつある。
発光分光によるフィードバック系を具備したスパッタ装
置の代表的な例としては、透明電極であるＳｎＯ２やＩ
ｎ２Ｏ３あるいはＩＴＯ膜（Ｉｎｄｉｌｌ Ｔ ｉｎ
０Ｘｉｄｅ＞の形成に用いられるものである。反応性
スパッタ法によりこれらの［を形成する場合、ターゲッ
ト表面の酸化の度合いによりスパッタリング収率が異な
るため、何らかのフィードバックによる制御が不可欠で
ある。例としてＩＴＯ膜をとるならば、ターゲット材料
は約１０％のスズを含むインジウムであり、放電気体は
、アルゴンと酸素が用いられる。従来、このような系に
おいて発光分光によるフィードバックのための信号とし
ては、インジウムの発光強度、アルゴンの発光強度およ
び酸素の発光強度のうち、１種類あるいは２種類の値の
比をとり、この値を一定とするように酸素流量あるいは
放電電力にフィードバックをかけていた。
置の代表的な例としては、透明電極であるＳｎＯ２やＩ
ｎ２Ｏ３あるいはＩＴＯ膜（Ｉｎｄｉｌｌ Ｔ ｉｎ
０Ｘｉｄｅ＞の形成に用いられるものである。反応性
スパッタ法によりこれらの［を形成する場合、ターゲッ
ト表面の酸化の度合いによりスパッタリング収率が異な
るため、何らかのフィードバックによる制御が不可欠で
ある。例としてＩＴＯ膜をとるならば、ターゲット材料
は約１０％のスズを含むインジウムであり、放電気体は
、アルゴンと酸素が用いられる。従来、このような系に
おいて発光分光によるフィードバックのための信号とし
ては、インジウムの発光強度、アルゴンの発光強度およ
び酸素の発光強度のうち、１種類あるいは２種類の値の
比をとり、この値を一定とするように酸素流量あるいは
放電電力にフィードバックをかけていた。
発明が解決しようとする問題点
一股に、反応性スパッタ法においては、蒸着速度と放電
電力（電流）との関係は、第２図に示すようにヒステリ
シス特性を有する。すなわち前述の如く同一放電電力（
電流）下においてもターゲット表面状態の変化に伴なっ
て蒸着速度が大幅に興なるものとなり、通常金属等のス
パッタに用いられる放電電力または放電電流を一定にす
る方法では、膜厚および膜質制御は不可能となる。しか
し発光分光モニタおよびフィードバック系を用いるなら
、膜厚および膜質制御は大幅に改善される。
電力（電流）との関係は、第２図に示すようにヒステリ
シス特性を有する。すなわち前述の如く同一放電電力（
電流）下においてもターゲット表面状態の変化に伴なっ
て蒸着速度が大幅に興なるものとなり、通常金属等のス
パッタに用いられる放電電力または放電電流を一定にす
る方法では、膜厚および膜質制御は不可能となる。しか
し発光分光モニタおよびフィードバック系を用いるなら
、膜厚および膜質制御は大幅に改善される。
ＩＴＯＩＩＲ形成の場合の一例を第３図に示す。この例
はインジウムの発光強度とアルゴンの発光強廓の比をフ
ィードバックのための信号とし、放電電流にフィードバ
ックをかけたものである。第２図に比し、フィードバッ
クをかけた効果は明らかであるが、同一の蒸着バッチ内
で得られた結果であるにもかかわらず、再現性にやや乏
しい。さらに、バッチ間のばらつきを考慮すると、膜厚
分布において±１５％、シート抵抗値においては±１０
０％程度が得られ、まだまだ再現性に問題があることが
明らかでる。また、インライン型スパッタ装置において
、薄膜をその上に形成する基板を金属トレイ上に並べて
Ｍ着する方式の場合において、特に、基板がガラス等の
絶縁体である場合には、カソード上のターゲット上方に
トレイの金属部分が存在するときと基板の乗っている部
分が存在するときとでは、同一の発光強度比でも放電状
態が異なる。
はインジウムの発光強度とアルゴンの発光強廓の比をフ
ィードバックのための信号とし、放電電流にフィードバ
ックをかけたものである。第２図に比し、フィードバッ
クをかけた効果は明らかであるが、同一の蒸着バッチ内
で得られた結果であるにもかかわらず、再現性にやや乏
しい。さらに、バッチ間のばらつきを考慮すると、膜厚
分布において±１５％、シート抵抗値においては±１０
０％程度が得られ、まだまだ再現性に問題があることが
明らかでる。また、インライン型スパッタ装置において
、薄膜をその上に形成する基板を金属トレイ上に並べて
Ｍ着する方式の場合において、特に、基板がガラス等の
絶縁体である場合には、カソード上のターゲット上方に
トレイの金属部分が存在するときと基板の乗っている部
分が存在するときとでは、同一の発光強度比でも放電状
態が異なる。
この結果、トレイの進行方向の前後において膜厚の減少
が生じ、トレイ内膜厚分布特性が悪化する。
が生じ、トレイ内膜厚分布特性が悪化する。
このような膜厚分布の悪い薄膜をフォトリソグラフィー
によりバターニングした場合、パターニング不良く除去
すべき所の薄膜が残ったりオーバーエッチによる寸法む
ら〉を引き起こし、またＷＡ質のむらは歩留りの低下を
引き起こす。
によりバターニングした場合、パターニング不良く除去
すべき所の薄膜が残ったりオーバーエッチによる寸法む
ら〉を引き起こし、またＷＡ質のむらは歩留りの低下を
引き起こす。
本発明は上記問題を解決するもので、スパッタ＠ｒＭ、
特に従来再現性に乏しかった反応性スパッタ装置の膜厚
みよび膜質の再現性を向上させ、大巾な歩留り向上がで
きるスパッタ装置を提供することを目的とするものであ
る。
特に従来再現性に乏しかった反応性スパッタ装置の膜厚
みよび膜質の再現性を向上させ、大巾な歩留り向上がで
きるスパッタ装置を提供することを目的とするものであ
る。
問題点を解決するための手段
本発明は上記従来技術の問題点を解決するために、放電
気体種の発光強度とターゲット材料の発光強度と放電電
流あるいは放電電力もしくは放電圧力をフィードパ、ツ
クのパラメータとして用い、放電状態を変化せしめる因
子にフィードバックをかける手段を設けたものである。
気体種の発光強度とターゲット材料の発光強度と放電電
流あるいは放電電力もしくは放電圧力をフィードパ、ツ
クのパラメータとして用い、放電状態を変化せしめる因
子にフィードバックをかける手段を設けたものである。
作用
スパッタ装置の放電領域内にＪ３いて、放電電界をＥ、
放電気体種のイオン密度をＮ１電子密度をｎ、ターゲッ
ト材料のスパッタリングイールドをＹｌとし、放電気体
種の発光強度を［ｇａｓ、ターゲット材料の発光強度を
Ｉｌｌとづると、次の近似がなり立つと考えられる。
放電気体種のイオン密度をＮ１電子密度をｎ、ターゲッ
ト材料のスパッタリングイールドをＹｌとし、放電気体
種の発光強度を［ｇａｓ、ターゲット材料の発光強度を
Ｉｌｌとづると、次の近似がなり立つと考えられる。
Ｉｕａｓ ）ＯＮ （ｎ、 Ｅ ）
ＩＩＩ ＞ＯＮ （ｎ、 Ｅ） −Ｙｌｌ （Ｅ）
−ｎ蒸着速度がスパッタリングイールドＹ１１に比例
すると１６と、スパッタリングイールドＹ１１を一定に
保つようなパラメータを選べば良いから、Ｙｌｌ ）０
１１１ ／Ｎ （ｎ、 Ｅ ） −ｎ）０１１１／
夏 ｇａｓ−ｎ また、放Ｔｉ領域中の放電気体種のイオン化率は数パー
セント以下であるから、放電’Ｗ５流はほとんど電子電
流とみなゼる。従って放７１電流をｉとすると、 ＹｌｘｌＩＩ／１ｏａｓ −ｉ が成り立ぢ、フィードバックの信号としてはターゲット
材料の成分（化合物の場合は、その中の一成分）の発光
強度と放電気体種の発光強度との比を放電電流にて除惇
した値を用いると良いことが明らかである。また、放電
電圧があまり変化しない放電領域では放電電流のかわり
に放電電力を用いてもかまわない。
−ｎ蒸着速度がスパッタリングイールドＹ１１に比例
すると１６と、スパッタリングイールドＹ１１を一定に
保つようなパラメータを選べば良いから、Ｙｌｌ ）０
１１１ ／Ｎ （ｎ、 Ｅ ） −ｎ）０１１１／
夏 ｇａｓ−ｎ また、放Ｔｉ領域中の放電気体種のイオン化率は数パー
セント以下であるから、放電’Ｗ５流はほとんど電子電
流とみなゼる。従って放７１電流をｉとすると、 ＹｌｘｌＩＩ／１ｏａｓ −ｉ が成り立ぢ、フィードバックの信号としてはターゲット
材料の成分（化合物の場合は、その中の一成分）の発光
強度と放電気体種の発光強度との比を放電電流にて除惇
した値を用いると良いことが明らかである。また、放電
電圧があまり変化しない放電領域では放電電流のかわり
に放電電力を用いてもかまわない。
実施例
以下本発明の一実施例を図面に従って説明覆る。
第１図は本発明のスパッタ装置の模式図であり、インラ
イン型スパッタ装置を示したものである。
イン型スパッタ装置を示したものである。
１は真空槽であり、その中に、カソード上のターゲット
２とその上方に１膜を被着すべき基板３を乗せたトレイ
４が設置されている。第１図において、トレイ４は左方
向に動くようになっている。
２とその上方に１膜を被着すべき基板３を乗せたトレイ
４が設置されている。第１図において、トレイ４は左方
向に動くようになっている。
駆動はローラあるいはギア（図示せず）にて行なわれ、
これらのローラあるいはギアにトレイ４接触することに
よりトレイ４は電気的に接地される。
これらのローラあるいはギアにトレイ４接触することに
よりトレイ４は電気的に接地される。
５はＤＣ電源であり、カソードを通してターゲット２に
負の電圧を印加する。６は電流計あるいは電力計である
。７は防着板であり、その中に発光分光モニタのための
ノズル８が１ｌｌｉ？され、グラスファイバー９を通し
てモノクロメータ１０に放電による発光を導入する。な
お、グラスフィバ−のがわりに鏡を使用しても差しつか
えない。また、別個の防着板７を通してマスフローメー
タ１１から真空槽１に放電気体種が導入される。１２は
発光強度と放電電流値または放電電力値を？！Ｘｉ惇し
、初期設定値との差からフィードバックａを決定する演
鐸回路であり、切換えスイッチ１３の選択により、ＤＣ
電源５あるいはマスフローメータ１１あるいはその他放
電状態を変化させるもの（例えば放電圧力等）にフィー
ドバックがかけられる。
負の電圧を印加する。６は電流計あるいは電力計である
。７は防着板であり、その中に発光分光モニタのための
ノズル８が１ｌｌｉ？され、グラスファイバー９を通し
てモノクロメータ１０に放電による発光を導入する。な
お、グラスフィバ−のがわりに鏡を使用しても差しつか
えない。また、別個の防着板７を通してマスフローメー
タ１１から真空槽１に放電気体種が導入される。１２は
発光強度と放電電流値または放電電力値を？！Ｘｉ惇し
、初期設定値との差からフィードバックａを決定する演
鐸回路であり、切換えスイッチ１３の選択により、ＤＣ
電源５あるいはマスフローメータ１１あるいはその他放
電状態を変化させるもの（例えば放電圧力等）にフィー
ドバックがかけられる。
上記のような装置を使用した一例として、液晶表示装置
や太陽電池および各種光センサ゛にて透明電極として多
用されるＩＴＯ膜の形成の例について述べる。ターゲッ
ト２としては、１０％のスズをインジウムを使用する。
や太陽電池および各種光センサ゛にて透明電極として多
用されるＩＴＯ膜の形成の例について述べる。ターゲッ
ト２としては、１０％のスズをインジウムを使用する。
真空槽１をクライオポンプ（図示せず）にて１０’ ｔ
ｏｒｒ以下に排気後、マスフローメータ１１からアルゴ
ン２００ＳＣＣＨと酸素４０ＳＣＣＨを導入し、コンダ
クタンスバルウ（図示せず）にて、圧力を５１１ｔＯｒ
ｒとする。ＤＣｍ源５がＯＮすると、放電を開始する。
ｏｒｒ以下に排気後、マスフローメータ１１からアルゴ
ン２００ＳＣＣＨと酸素４０ＳＣＣＨを導入し、コンダ
クタンスバルウ（図示せず）にて、圧力を５１１ｔＯｒ
ｒとする。ＤＣｍ源５がＯＮすると、放電を開始する。
発光分光によるフィードバックのパラメータとしては、
インジウムの発光強度とアルゴンの発光強度と電流値を
使用し、放電電流にフィードバックをかける。
インジウムの発光強度とアルゴンの発光強度と電流値を
使用し、放電電流にフィードバックをかける。
このようにして得られた結果を第４図に示す。
横軸が設定したパラメータ値であり、縦軸は蒸着速度で
ある。従来例を示す第２図と比較すれば明らかなように
、膜厚再現性が飛躍的に良化し、バッチ間の膜厚のばら
つきは±５％以下となる。また従来技術では発生してい
たトレイ進行方向の膜厚分布も良化する。また、透明電
極の特性の一つであるシート抵抗のバッチ間分布も７０
Ω／ロ±１０Ω／口と良好なものが得られる。
ある。従来例を示す第２図と比較すれば明らかなように
、膜厚再現性が飛躍的に良化し、バッチ間の膜厚のばら
つきは±５％以下となる。また従来技術では発生してい
たトレイ進行方向の膜厚分布も良化する。また、透明電
極の特性の一つであるシート抵抗のバッチ間分布も７０
Ω／ロ±１０Ω／口と良好なものが得られる。
以上、実施例として、インライン型のＤＣスパッタ装置
について示したが、バッチ式スパッタ装置でも同様な効
果が得られる。また、高周波スパッタ装置においても同
様に用いることができる。
について示したが、バッチ式スパッタ装置でも同様な効
果が得られる。また、高周波スパッタ装置においても同
様に用いることができる。
さらに、本発明は例に示した如く、ＩＴＯ膜等の透明導
電膜（ＡＴＯ：５ｂ−ｄｏｐｅｄ Ｔｉｎ Ｑｘｉ
ｄｅ。
電膜（ＡＴＯ：５ｂ−ｄｏｐｅｄ Ｔｉｎ Ｑｘｉ
ｄｅ。
ＦＴＯ： Ｆ−ｄｏｏｅｄ Ｔｉｎ ０ｘｉｄｅ
、２０ ： ＺｉｎｃＱＸｉｄｅおよびＱ ＴＱ ：
Ｑａｄｎｉｕｉ Ｔｉｎ Ｑｘｉｄｅ等）や金属
珪化物などの反応性スパッタにおいて特に有効であるが
、通常の金属等のスパッタに用いても膜厚再現性は良化
する。
、２０ ： ＺｉｎｃＱＸｉｄｅおよびＱ ＴＱ ：
Ｑａｄｎｉｕｉ Ｔｉｎ Ｑｘｉｄｅ等）や金属
珪化物などの反応性スパッタにおいて特に有効であるが
、通常の金属等のスパッタに用いても膜厚再現性は良化
する。
また、ターゲット材料としては、インジウム、スズ、ア
ンチモン、フッ素、亜鉛およびカドミウムのうち、少な
くとも１成分を含むものが使用される。
ンチモン、フッ素、亜鉛およびカドミウムのうち、少な
くとも１成分を含むものが使用される。
発明の効果
以上本発明によれば、スパッタｖｔＷ１１特に従来再現
性に乏しかった反応性スパッタＩＩの膜厚再現性およ膜
質再現性が飛躍的に向上し、大＋ｉ１な歩留り向上がで
き、その産業上の意義は極めて大である。
性に乏しかった反応性スパッタＩＩの膜厚再現性およ膜
質再現性が飛躍的に向上し、大＋ｉ１な歩留り向上がで
き、その産業上の意義は極めて大である。
第１図は本発明の一実施例のスパッタ装置の概略図、第
２図は反応性スパッタ装置にて形成した膜のヒステリシ
ス現象を説明するための図、第３図は従来のフィードバ
ック方法にて形成した場合の再現性を示す図、第４図は
本発明を用いた場合の再現性を示す図である。 １・・・真空槽、２・・・ターゲット、３・・・基板、
４・・・トレイ、５・・・ＤＣ電源、６・・・電流計あ
るいは電力計、１０・・・モノクロメータ、１１・・・
マスフローメータ、１２・・・演痒回路、１３・・・切
換スイッチ代理人 森 本 義 仏 画１図 ３−ｖｃ電源 第２図 放電雷Ｄ 第３図 第４１
２図は反応性スパッタ装置にて形成した膜のヒステリシ
ス現象を説明するための図、第３図は従来のフィードバ
ック方法にて形成した場合の再現性を示す図、第４図は
本発明を用いた場合の再現性を示す図である。 １・・・真空槽、２・・・ターゲット、３・・・基板、
４・・・トレイ、５・・・ＤＣ電源、６・・・電流計あ
るいは電力計、１０・・・モノクロメータ、１１・・・
マスフローメータ、１２・・・演痒回路、１３・・・切
換スイッチ代理人 森 本 義 仏 画１図 ３−ｖｃ電源 第２図 放電雷Ｄ 第３図 第４１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、発光分光モニタリングシステムとフィードバックシ
ステムを有するスパッタ装置において、一種類以上の成
分を有するターゲット材料の成分の発光強度と放電気体
種の発光強度と放電電流値あるいは放電電力値を演算し
てフィードバックのための信号を得る手段を設けたスパ
ッタ装置。 ２、フィードバックのための信号を得る演算は、ターゲ
ット材料の１成分の発光強度と放電気体種の発光強度の
比を放電電流値あるいは放電電力値にて除算する演算で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスパ
ッタ装置。 ３、ターゲット材料はインジウム、スズ、アンチモン、
フッ素、亜鉛およびカドミウムのうち少なくとも１成分
を含み、放電気体としてアルゴンガスおよび酸素を用い
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
記載のスパッタ装置。 ４、ターゲット材料に少なくともインジウムを含み、上
記ターゲット材料成分の発光強度としてインジウムを、
放電気体種の発光強度としてアルゴンを用いることを特
徴とする特許請求の範囲第３項記載のスパッタ装置。 ５、フィードバックを放電気体種の流量にかけることを
特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか
に記載のスパッタ装置。 ６、フィードバックを放電電流あるいは放電電力にかけ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項の
いずれかに記載のスパッタ装置。 ７、フィードバックを放電圧力にかけることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載の
スパッタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61053022A JPH0774444B2 (ja) | 1986-03-11 | 1986-03-11 | スパツタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61053022A JPH0774444B2 (ja) | 1986-03-11 | 1986-03-11 | スパツタ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62211378A true JPS62211378A (ja) | 1987-09-17 |
| JPH0774444B2 JPH0774444B2 (ja) | 1995-08-09 |
Family
ID=12931267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61053022A Expired - Lifetime JPH0774444B2 (ja) | 1986-03-11 | 1986-03-11 | スパツタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0774444B2 (ja) |
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- 1986-03-11 JP JP61053022A patent/JPH0774444B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0774444B2 (ja) | 1995-08-09 |
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|---|---|---|---|
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