JPWO2015011855A1 - 酸化物薄膜の形成方法 - Google Patents
酸化物薄膜の形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2015011855A1 JPWO2015011855A1 JP2015528104A JP2015528104A JPWO2015011855A1 JP WO2015011855 A1 JPWO2015011855 A1 JP WO2015011855A1 JP 2015528104 A JP2015528104 A JP 2015528104A JP 2015528104 A JP2015528104 A JP 2015528104A JP WO2015011855 A1 JPWO2015011855 A1 JP WO2015011855A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- target
- thin film
- substrate
- oxide
- oxide thin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/08—Oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
- C23C14/0036—Reactive sputtering
- C23C14/0042—Controlling partial pressure or flow rate of reactive or inert gases with feedback of measurements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
- C23C14/0036—Reactive sputtering
- C23C14/0047—Activation or excitation of reactive gases outside the coating chamber
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
- C23C14/0036—Reactive sputtering
- C23C14/0073—Reactive sputtering by exposing the substrates to reactive gases intermittently
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
- C23C14/0036—Reactive sputtering
- C23C14/0089—Reactive sputtering in metallic mode
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
Description
また、本発明の第2の態様に係る酸化物薄膜の形成方法は、第1の態様に係る発明において、前記ターゲットに対して行われる前記スパッタリングの放電条件がメタルモードになるように、前記ターゲットの近傍の圧力を設定したことを特徴とする。
また、本発明の第3の態様に係る酸化物薄膜の形成方法は、第2の態様に係る発明において、前記ターゲットの近傍の圧力は、0.0002Torr以上0.01Torr以下であることを特徴とする。
また、本発明の第4の態様に係る酸化物薄膜の形成方法は、第1の態様に係る発明において、前記ターゲットに対して行われる前記スパッタリングの放電条件がメタルモードになるように、前記酸素ラジカルの圧力を設定したことを特徴とする。
また、本発明の第5の態様に係る酸化物薄膜の形成方法は、第4の態様に係る発明において、前記酸素ラジカルの圧力は、0.000065Torr以上0.01Torr以下であることを特徴とする。
本発明の第2の態様に係る発明によれば、ターゲットで行われるスパッタの放電条件がメタルモードになるように、ターゲット近傍の圧力を設定したので、高い成膜レートが得られるため生産性を損なうことが無いという効果を奏する。
本発明の第3の態様に係る発明によれば、ターゲット近傍の圧力を、0.0002Torr以上0.01Torr以下としたので、上述の発明の効果に加え、生産に伴ってターゲットが消費されることでメタルモードとなる圧力が変化したときでも確実にメタルモードを維持することが出来るという効果を奏する。
本発明の第4の態様に係る発明によれば、ターゲットで行われるスパッタの放電条件がメタルモードになるように、酸素ラジカルの圧力を設定したので、高い成膜レートが得られるため生産性を損なうことが無いという効果を奏する。
本発明の第5の態様に係る発明によれば、酸素ラジカルの圧力を、0.000065Torr以上0.01Torr以下としたので、上述の発明の効果に加え、ターゲットから飛翔する粒子を十分に酸化し、このことによって光学的な透過率が高い所望の薄膜が作成できるという効果を奏する。
あるいは、スパッタ中にターゲット108近傍に供給され、ターゲット表面で反応する酸素ラジカルが、ターゲット全面が酸化状態に保つことが出来ない程度の低圧力、すなわちターゲットで行われるスパッタの放電条件がメタルモードになる圧力となるようにターゲット近傍の圧力が設定されていることが望ましい。
具体的には、スパッタ中にターゲット108近傍の酸素ラジカルの圧力(分圧)は、0.000065Torr以上0.01Torr以下とすることが望ましい。
真空チャンバー内、即ちターゲット近傍の酸素ラジカルの圧力を、0.000065Torr以上とする理由は、ターゲットから飛翔する粒子を十分に酸化させるためであり、このことによって光学的な透過率が高い所望の薄膜が作成できるためであり、0.000065Torr以下とするとターゲットから飛翔する粒子の過剰な酸化を防止できず、光学的な透過率が高い所望の薄膜形成の点で好ましくないためである。酸素ラジカルの圧力を0.01Torr以下とする理由はメタルモードを維持するためであり、0.01Torr以上とするとターゲットと酸素との反応がターゲットがスパッタエッチングされる現象よりも活発になるので好ましくないためである。
更に、ターゲット近傍の圧力(全圧)は、0.0002Torr以上0.01Torr以下とすることが望ましい。
ターゲット近傍の圧力を、0.0002Torr以上とする理由は、放電を維持するためであり、ターゲット近傍の圧力を、0.0002Torr以下とすると放電を維持できないので好ましくないためである。ターゲット近傍の圧力を、0.01Torr以下とする理由は、メタルモードを維持するためであり、ターゲット近傍の圧力を、0.01Torr以上とするとターゲットと酸素との反応がターゲットがスパッタエッチングされる現象よりも活発になるので好ましくないためである。
なお、基板に酸素ラジカルを供給できるものであれば、酸素ラジカルの生成方法はこの形態に限ったものではなくてもよく、本説明で示したRFコイルを用い放電を行なう形態に代えて他の形態、たとえば平行平板型電極を用いるCCP型放電により酸素ラジカルを生成しても良い。
反応性ガスを反応室内に導入しながらターゲットを放電させた場合、反応性ガスの導入量がある閾値よりも多くなった場合、ターゲット表面に反応性ガスの原子が付着し、放電の状態が変化する。それに伴い、基板上の成膜速度が大きく低下する。このように、ターゲット表面に反応性ガスの原子が付着して、成膜速度が遅くなった状態をポイズンモードと呼ぶ。反対に、ターゲット表面に反応性ガスが付着せずにターゲット表面がむき出しになっていて、成膜速度が速い状態をメタルモードと呼ぶ。
また、本明細書において、薄膜は、1μmより薄い膜だけでなく、1μmよりも厚い膜も含む。本明細書において、ターゲット及び基板が対向して配置とは、ターゲットと基板との中心軸が一致して同軸に配置されている場合と、ターゲットと基板の中心軸が不一致に配置(オフセット配置)されている場合(図1の場合)を含む。本明細書において、ラジカルとは電荷を持たない中性の活性種をいう。本明細書において、飛翔とは、不活性ガスイオン(例えば、アルゴンイオン)がターゲットに衝突し、ターゲットの表面からスパッタ粒子が、基板に向かって飛んでいくことを呼ぶ。
図2においては、高周波パワー印加開始203の後、アルゴンガス導入開始204を行っているが、アルゴンガス導入開始204を行った後、高周波パワー印加開始203を行ってもよい。
なお、図2のように、高周波パワー印加開始203の後、アルゴンガス導入開始204を行うと、酸素ラジカルがアルゴンガスに散乱されずに基板に到達するので、基板表面でのスパッタ粒子の酸化が確実に行われるという効果があり、アルゴンガスを導入開始した後、高周波パワーを印加すると、酸素ラジカルがアルゴンガスで散乱されるので、基板表面における望ましくない基板のダメージがより抑制されるという効果がある。
更に、第1の実施形態の方法によれば、基板表面に酸素イオンが到達し成膜基板111ダメージを与えてしまうことがない。
ついで、以下の条件で酸素ラジカルを生成して基板に照射する。
(1)酸素ラジカル源内の圧力:0.075〜0.4Torr
(2)酸素ラジカル用RFコイルの電力:500W
この後、
(3)Arガス:真空チャンバー圧力が1.5×10−4〜1.0×10−2Torrとなるように不活性ガス導入機構からArガスを導入する。
この後、
(4)スパッタDC電源の電力:1000Wをカソードに投入してターゲット材料を基板に飛翔させる。
以上の工程により、基板上には酸化ハフニウム(HfO2)が成膜される。このときの成膜速度は約2.5Å/secが得られる。
なお、本実施例ではArガスの導入を行ったが、本発明の構成にはArの導入は必須ではなく、スパッタDC電源からカソードに電力を投入すればターゲット材料の飛翔は開始される。Arガスのプラズマはターゲット表面の化学反応に関与しないため、メタルモードでのターゲット材料の飛翔がより安定して行われる効果がある。
また、酸化物薄膜の光の吸収は、酸素ラジカルを先に供給開始したあとスパッタ開始した場合において光の吸収が十分小さく、通常のメタルモードのスパッタ法のみにより酸化物薄膜を形成した場合よりも電気特性が改善される。
また、酸化物薄膜の光の吸収は、酸素ラジカルとスパッタの組み合わせで形成したものがPVD法よりも小さく、さらに酸素ラジカルとスパッタの組み合わせにおいて本発明である酸素ラジカルを先に供給した場合であった光学特性の劣化は見られない。
Claims (5)
- ターゲット及び基板が対向して配置される反応室内で基板上に酸化物を成膜する酸化物薄膜の形成方法であって、
前記反応室内に酸素ラジカルを供給する工程、
前記反応室内に不活性ガスを供給する工程、
前記酸素ラジカルを供給した後、前記不活性ガスのイオンで前記ターゲットの表面をスパッタリングする工程、を有し、
前記スパッタリングによって前記ターゲットの表面から飛翔する前記ターゲットの材料と前記酸素ラジカルとからなる酸化物が前記基板上に成膜されることを特徴とする酸化物薄膜の形成方法。 - 前記ターゲットに対して行われる前記スパッタリングの放電条件がメタルモードになるように、前記ターゲットの近傍の圧力を設定したことを特徴とする請求項1記載の酸化物薄膜の形成方法。
- 前記ターゲットの近傍の圧力は、0.0002Torr以上0.01Torr以下であることを特徴とする請求項2記載の酸化物薄膜の形成方法。
- 前記ターゲットに対して行われる前記スパッタリングの放電条件がメタルモードになるように、前記酸素ラジカルの圧力を設定したことを特徴とする請求項1記載の酸化物薄膜の形成方法。
- 前記酸素ラジカルの圧力は、0.000065Torr以上0.01Torr以下であることを特徴とする請求項4記載の酸化物薄膜の形成方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013154478 | 2013-07-25 | ||
JP2013154478 | 2013-07-25 | ||
PCT/JP2014/001846 WO2015011855A1 (ja) | 2013-07-25 | 2014-03-28 | 酸化物薄膜の形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP6005288B2 JP6005288B2 (ja) | 2016-10-12 |
JPWO2015011855A1 true JPWO2015011855A1 (ja) | 2017-03-02 |
Family
ID=52392925
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015528104A Active JP6005288B2 (ja) | 2013-07-25 | 2014-03-28 | 酸化物薄膜の形成方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6005288B2 (ja) |
TW (1) | TWI523967B (ja) |
WO (1) | WO2015011855A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7183917B2 (ja) * | 2019-03-29 | 2022-12-06 | 株式会社デンソー | スパッタリング装置と半導体装置の製造方法 |
KR102382764B1 (ko) * | 2021-03-04 | 2022-04-08 | 한국세라믹기술원 | 투명 적층 구조체 및 그 제조 방법 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03223458A (ja) * | 1990-01-26 | 1991-10-02 | Anelva Corp | 酸化物超電導体薄膜作製用スパッタリング装置 |
JP2007204819A (ja) * | 2006-02-02 | 2007-08-16 | Tokyo Univ Of Science | 金属酸化物成膜装置及び金属酸化物成膜方法 |
JP4969919B2 (ja) * | 2006-05-30 | 2012-07-04 | 株式会社アルバック | 成膜装置及び成膜方法 |
-
2014
- 2014-03-28 WO PCT/JP2014/001846 patent/WO2015011855A1/ja active Application Filing
- 2014-03-28 JP JP2015528104A patent/JP6005288B2/ja active Active
- 2014-07-25 TW TW103125501A patent/TWI523967B/zh active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TWI523967B (zh) | 2016-03-01 |
WO2015011855A1 (ja) | 2015-01-29 |
TW201510260A (zh) | 2015-03-16 |
JP6005288B2 (ja) | 2016-10-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100861260B1 (ko) | 플라즈마 에칭 방법 및 컴퓨터판독 가능한 기억 매체 | |
KR100886273B1 (ko) | 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법 | |
JP5893864B2 (ja) | プラズマエッチング方法 | |
JP2007005381A (ja) | プラズマエッチング方法、及びプラズマエッチング装置 | |
JP2015181143A (ja) | プラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置 | |
US10854430B2 (en) | Plasma etching method | |
CN112376024A (zh) | 一种氧化物薄膜的制备方法 | |
JP6005288B2 (ja) | 酸化物薄膜の形成方法 | |
US11459651B2 (en) | Paste method to reduce defects in dielectric sputtering | |
JP2006336084A (ja) | スパッタ成膜方法 | |
KR102435643B1 (ko) | 마이크로전자 워크피스의 처리를 위한 금속 하드 마스크 층 | |
JP2021519383A (ja) | 物理的気相堆積チャンバ内で堆積される層の抵抗領域(ra)制御 | |
JP5405504B2 (ja) | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 | |
JP5335916B2 (ja) | 被膜表面処理方法 | |
JP2009275281A (ja) | スパッタリング方法及び装置 | |
US20220235463A1 (en) | SixNy AS A NUCLEATION LAYER FOR SiCxOy | |
JP5312138B2 (ja) | スパッタリング方法 | |
JP4734864B2 (ja) | スパッタリング方法 | |
JP4715736B2 (ja) | スパッタリング装置 | |
JP2004228487A (ja) | ドライエッチング方法 | |
JP2008171874A (ja) | 誘電体薄膜の製造方法及び誘電体薄膜の製造装置 | |
JP2006216774A (ja) | 絶縁膜の成膜方法 | |
JP2007131930A (ja) | 反応性マグネトロンスパッタリング装置 | |
WO2011010655A1 (ja) | αタンタルからなる被膜の成膜方法、及びその被膜 | |
JP2020002420A (ja) | スパッタ成膜方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160830 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160906 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6005288 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |