KR101115273B1

KR101115273B1 - 플라즈마 소스 기구 및 성막 장치

Info

Publication number: KR101115273B1
Application number: KR1020107012794A
Authority: KR
Inventors: 다카후미 마츠모토; 도시히로 스즈키; 유우 나카무타; 마사히로 마츠모토; 마사시 구보
Original assignee: 가부시키가이샤 알박
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2012-03-05
Also published as: WO2009081761A1; KR20100076067A; JP5439539B2; JPWO2009081761A1; TW200935989A; JP2012207307A; CN101904227A; TWI445461B

Abstract

본 발명은, 대면적의 플라즈마를 재현성 있게 생성할 수 있고, 이로써 폭넓은 용도에 적용가능한 염가의 플라즈마 소스를 사용한 플라즈마 처리 기술을 제공한다. 본 발명의 플라즈마 소스 기구 (1) 는, 진공조 (20) 를 갖는 진공 장치 (21) 에 적용가능하며, 진공조 (20) 의 외측에 유전체부 (10) 를 개재하여 배치되며, 고주파 전력을 인가할 수 있는 직사각형 고리 형상의 안테나부 (12) 와, 진공조 (20) 의 외측에 유전체부 (10) 를 개재하여 안테나부 (12) 의 근방에 배치되며, 안테나부 (12) 와 대응하는 직사각형 형상을 갖는 자석부 (11) 를 갖는다. 안테나부 (12) 는, 제 1 및 제 2 안테나 코일 (14, 15) 이 인접하여 근접 배치되고, 또한 제 1 및 제 2 안테나 코일 (14, 15) 은 병렬로 접속되어 있다.

Description

플라즈마 소스 기구 및 성막 장치{PLASMA SOURCE MECHANISM AND FILM FORMING APPARATUS}

본 발명은, 진공 중에서 플라즈마를 이용하여 박막에 대해 처리를 실시하기 위한 플라즈마 소스 및 이것을 사용한 성막 기술에 관한 것이다.

종래, 코일을 사용한 ICP (유도 결합형 플라즈마) 방전은 이전부터 알려져 있으며, 다양한 형상의 ICP 가 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1, 2 참조).

최근, 대면적 영역에 대해 ICP 방전을 실시하는 것이 요망되고 있는데, 대면적의 ICP 방전을 확보하기 위해서는, 안테나의 L (인덕턴스) 성분이 지나치게 커져 매칭시킬 수 없어 전력을 인가할 수 없는 경우가 있다.

이와 같은 문제에 대처하기 위해서, 종래에는, ICP 방전의 면적을 크게 하는 방책으로서, L 성분을 작게 하기 위해 코일의 형상을 복잡한 구성으로 하거나, 인가하는 고주파 전력의 값을 낮춤으로써 대응하도록 하고 있다.

그 결과, 종래 기술에서는, 플라즈마 방전에 있어서의 재현성 저하 등의 문제가 있고, 또 플라즈마 소스로서 용도가 한정되어 버리는 문제도 있었다.

일본공개특허공보 평2005-256024호 일본특허공보 제3188353호

본 발명은, 이와 같은 종래 기술의 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 대면적의 플라즈마를 재현성 있게 생성할 수 있고, 이로써 폭넓은 용도에 적용가능한 염가의 플라즈마 소스를 사용한 플라즈마 처리 기술 및 성막 기술을 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서 이루어진 본 발명은, 진공조를 갖는 진공 장치에 적용가능한 플라즈마 소스 기구로서, 상기 진공조의 외측에 유전체부를 개재하여 배치되며, 직선 형상의 안테나 본체부를 갖는 고주파 전력을 인가할 수 있는 고리 형상의 안테나부와, 상기 진공조의 외측에 상기 유전체부를 개재하여 상기 안테나부의 근방에 배치되며, 상기 안테나부와 대응하는 형상을 갖는 자석부를 갖고, 상기 안테나부가, 복수의 안테나 코일이 인접하여 근접 배치되고, 또한 당해 각 안테나 코일이 병렬로 접속되어 있는 것이다.

본 발명은, 상기 발명에 있어서, 상기 안테나부 및 자석부가 직사각형 형상으로 형성되어 있는 것이다.

본 발명은, 상기 발명에 있어서, 상기 안테나부의 각 안테나 코일이 1 턴 감김으로 구성되어 있는 것이다.

또, 본 발명은, 진공조와, 상기 진공조의 내부에 형성된 성막원을 구비하고, 상기 진공조의 외부에, 전술한 어느 플라즈마 소스 기구가 형성되어 있는 성막 장치이다.

또, 본 발명은, 진공조와, 상기 진공조 내에 형성되며, 마그네트론 스퍼터링에 의해 성막 대상물 상에 복수의 막을 형성하기 위한 성막 영역과, 상기 진공조 내에 형성되며, 상기 성막 대상물 상의 막에 대해 전술한 어느 플라즈마 소스 기구에 의해 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 영역과, 상기 진공조 내에 형성되고, 상기 성막 대상물을 지지한 상태로 회전가능하며, 그 회전에 수반하여 당해 성막 대상물이 상기 복수의 성막 영역 및 상기 플라즈마 처리 영역을 통과하도록 구성된 회전 지지 기구를 구비하고, 상기 진공조 내에 있어서, 상기 회전 지지 기구를 회전시키면서 상기 성막 영역에서 상기 성막 대상물 상에 소정의 막을 형성하고, 또한 상기 플라즈마 처리 영역에서 당해 성막 대상물 상의 당해 막에 대해 플라즈마 처리를 실시하도록 구성되어 있는 성막 장치이다.

본 발명의 플라즈마 소스 기구의 경우, 안테나부가, 직선 형상의 안테나 본체부를 갖는 예를 들어 직사각형 고리 형상의 안테나 코일이 복수 인접하여 근접 배치되어 있기 때문에, 종래 기술에 비해 안테나부의 L 성분을 작게 할 수 있고, 그 결과, 통상적으로 이용되고 있는 13.56 ㎒ 의 주파수의 고주파 전력이라도 대면적의 ICP 방전을 확실하게 생성할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면, 대면적의 플라즈마 처리를 실시하는 다양한 진공 처리 장치에 적용할 수 있어, 범용성을 넓힐 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 안테나부와 대응하는 형상을 갖는 자석부가, 진공조의 외측에 있어서 유전체부를 개재하여 안테나부의 근방 (예를 들어, 진공조측) 에 배치되어 있기 때문에, 진공조 내에 있어서 플라즈마를 확실하게 여기시킬 수 있고, 그 결과, 방전 유지 압력을 종래 기술 (예를 들어, ECR 플라즈마 소스) 과 동등한 낮은 압력까지 확보할 수 있고, 이로써 고밀도의 플라즈마를 얻을 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 종래 기술에서는 유효 면적의 문제로 인해 적용이 곤란한 다양한 진공 처리 장치 (예를 들어, 회전 드럼 타입의 장치, 대면적 기판에 처리를 실시하는 진공 장치 등) 에 있어서, 성막 대상물에 대한 산화, 질화, 애싱, 에칭, 표면 개질 등의 각종 프로세스에 있어서의 플라즈마 소스로서 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에 관련된 플라즈마 소스 기구는, 예를 들어 스퍼터링에 의해 기판 상에 금속 박막을 형성하고, 이 금속 박막을 산화시키는 공정을 반복 실시하기 위한, 이하에 설명하는 바와 같은 소위 디지털 스퍼터 방식의 성막 장치의 플라즈마 처리원 (산화원) 으로서 사용할 수 있다.

이 성막 장치는, 진공조 내에, 마그네트론 스퍼터링에 의해 성막 대상물 상에 복수의 막을 형성하는 성막 영역과, 성막 대상물 상의 막에 대해 본 발명의 플라즈마 소스 기구에 의해 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 영역과, 성막 대상물을 지지한 상태로 회전가능하며, 그 회전에 수반하여 당해 성막 대상물이 상기 서술한 복수의 성막 영역 및 플라즈마 처리 영역을 통과하도록 구성된 회전 지지 기구를 구비하고, 이 회전 지지 기구를 회전시키면서 성막 영역에서 성막 대상물 상에 소정의 막을 형성하고, 또한 플라즈마 처리 영역에서 성막 대상물 상의 당해 막에 대해 플라즈마 처리를 실시하도록 구성되어 있어, 당해 성막 장치에 의하면, 예를 들어 금속과 산화물의 혼합막을 양호한 막질로 효율적으로 형성할 수 있다.

본 발명에 의하면, 고밀도로 대면적의 플라즈마를 재현성 있게 생성할 수 있고, 이로써 폭넓은 용도에 적용가능한 염가의 플라즈마 소스 및 진공 처리 장치를 제공할 수 있다.

도 1(a) 는 본 발명에 관련된 플라즈마 소스 기구의 실시형태의 외관 구성을 나타내는 평면도, 도 1(b) 는 도 1(a) 의 A-A 선 단면도로, 진공조에 장착된 동 플라즈마 소스 기구의 단면 구성 및 사용 상태를 나타내는 도면이다.
도 2 는 동 플라즈마 소스 기구의 회로 구성을 나타내는 개략도이다.
도 3 은 동 플라즈마 소스 기구의 회로 구성의 변형예를 나타내는 개략도이다.
도 4 는 동 플라즈마 소스 기구의 변형예의 외관 구성을 나타내는 평면도이다.
도 5(a) 는 본 발명에 관련된 플라즈마 소스 기구를 사용한 성막 장치의 실시형태를 나타내는 정면도, 도 5(b) 는 동 성막 장치의 평면도이다.
부호의 설명
1: 플라즈마 소스 기구
10: 유전체부
11: 자석부
12: 안테나부
13: 영구 자석
14: 제 1 안테나 코일
15: 제 2 안테나 코일
14a, 15a: 장변 본체부 (안테나 본체부)
14b, 15b: 단변 본체부 (안테나 본체부)
16: 고주파 전원
20: 진공조
21: 진공 장치
22: 처리 대상물

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1(a) 는 본 발명에 관련된 플라즈마 소스 기구의 실시형태의 외관 구성을 나타내는 평면도이며, 도 1(b) 는 도 1(a) 의 A-A 선 단면도로, 진공조에 장착된 동 플라즈마 소스 기구의 단면 구성 및 사용 상태를 나타내는 도면이다.

또, 도 2 는 본 실시형태의 플라즈마 소스 기구의 회로 구성을 나타내는 개략도이다.

도 1(a) 및 도 1(b) 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 플라즈마 소스 기구 (1) 는, 진공조 (20) 를 갖는 진공 장치 (21) 에 적용되는 것으로, 이 진공조 (20) 의 외벽면 (예를 들어, 정상면) (20a) 에 장착되도록 되어 있다.

여기서, 진공 장치 (21) 의 진공조 (20) 는, 도시되지 않은 진공 배기계에 접속됨과 함께, 도시되지 않은 처리 가스원에 접속되어 있다. 그리고, 진공조 (20) 의 내부에는, 플라즈마 소스 기구 (1) 에 의해 플라즈마 처리가 실시되는 처리 대상물 (22) 이 예를 들어 서셉터 (23) 상에 배치되도록 되어 있다.

또한, 이 진공조 (20) 내에는, 예를 들어 소정의 전압을 인가할 수 있는 스퍼터링 타겟 등의 성막원을 형성할 수도 있다 (도시 생략). 또, 이 진공조 (20) 에 대해, 스퍼터링 등을 실시하는 성막조 (도시 생략) 를 처리 대상물 (22) 을 진공 분위기 하에서 수수할 수 있도록 게이트 밸브를 통하여 접속할 수도 있다.

본 실시형태의 플라즈마 소스 기구 (1) 는, 진공조 (20) 의 외벽면 (20a) 상에 장착된 유전체부 (10) 와, 이 유전체부 (10) 상에 형성된 자석부 (11) 와, 이 자석부 (11) 상에 형성된 안테나부 (12) 를 갖고 있다.

유전체부 (10) 는, 예를 들어, 소정의 두께의 판상 석영으로 이루어지는 것으로, 본 실시형태에서는 장방형 형상으로 형성되어 있다.

자석부 (11) 는, 예를 들어 다수의 영구 자석 (13) 을 사용하여 구성되며, 유전체부 (10) 의 진공조 (20) 와 반대측의 면의 주연부 상에 소정의 간격을 두고 링 형상으로 배치되어 있다.

그리고, 본 실시형태의 경우에는, 이와 같이 구성된 자석부 (11) 상에, 자석부 (11) 의 형상과 대응하도록, 제 1 및 제 2 안테나 코일 (14, 15) 로 이루어지는 고리 형상의 안테나부 (12) 가 형성되어 있다.

여기서, 제 1 및 제 2 안테나 코일 (14, 15) 은, 동일한 길이의 장변 본체부 (안테나 본체부) (14a, 15a) 및 단변 본체부 (안테나 본체부) (14b, 15b) 를 갖는 동일한 직사각형 (장방형) 형상으로 형성되며, 각각이 겹치도록 근접 배치되어 있다.

이 경우, 제 1 및 제 2 안테나 코일 (14, 15) 은, 각 부분이 자석부 (11) 의 폭 방향의 중앙 부분에 위치하도록 배치되어 있다.

또, 제 1 및 제 2 안테나 코일 (14, 15) 은, 이하에 설명하는 바와 같이 고주파 전원 (16) 에 접속되어, 각각 고주파 전력 (예를 들어, 주파수 13.56 ㎒) 이 인가되도록 구성되어 있다.

도 1(a) 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 경우, 제 1 및 제 2 안테나 코일 (14, 15) 은 1 턴 감김의 코일로 이루어지는 것으로, 각각 일방의 단자측은 접지되어 있다. 또, 제 1 및 제 2 안테나 코일 (14, 15) 의 타방의 단자측은, 매칭 회로 (17a) 및 튠 회로 (17b) 를 갖는 매칭 박스 (17) 를 통하여 각각 고주파 전원 (16) 에 대해 병렬로 접속되어 있다.

그리고, 본 실시형태에서는, 고주파 전원 (16) 으로부터 제 1 및 제 2 안테나 코일 (14, 15) 에 대해 고주파 전력을 인가하면, 전력 인가에 의해 여기된 플라즈마가, 진공조 (20) 에 위치하는 자석부 (11) 의 자계에 의해 진공조 (20) 내부의 처리 대상물 (22) 근방에 편재되도록 자석부 (11) 의 자극이 설정되어 있다.

이상 서술한 본 실시형태의 경우, 안테나부 (12) 가, 직선 형상의 안테나 본체부를 갖는 직사각형 고리 형상의 제 1 및 제 2 안테나 코일 (14, 15) 이 인접하여 근접 배치되어 있기 때문에, 종래 기술에 비해 안테나부 (12) 의 L 성분을 작게 할 수 있고, 그 결과, 통상적으로 이용되고 있는 13.56 ㎒ 의 주파수의 고주파 전력이라도 대면적의 ICP 방전을 생성할 수 있다.

따라서, 본 실시형태에 의하면, 대면적의 플라즈마 처리를 실시하는 다양한 진공 처리 장치에 적용할 수 있어, 범용성을 넓힐 수 있다.

또, 본 실시형태에 의하면, 안테나부 (12) 와 대응하는 형상을 갖는 자석부 (11) 를 진공조 (20) 의 외측에 있어서 유전체부 (10) 를 개재하여 안테나부 (12) 의 근방의 진공조 (20) 측에 배치하고, 진공조 (20) 내에 있어서 플라즈마를 확실하게 생성하도록 하였기 때문에, 방전 유지 압력을, 종래 기술 (예를 들어, ECR 플라즈마 소스) 과 동등한 낮은 압력까지 확보할 수 있고, 이로써 고밀도의 플라즈마를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 서술한 실시형태에 한정되지 않고, 다양한 변경을 실시할 수 있다.

예를 들어, 상기 서술한 실시형태에서는, 안테나부로서, 안테나 코일을 2 개 형성한 경우를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 3 개 이상의 안테나 코일 (14, 15, 18, …) 을 병렬 접속으로 인접 배치할 수도 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 안테나부의 L 성분을 작게 한 채로 턴 수를 늘리면 동등한 효과가 있으므로, 보다 강한 자장을 형성할 수 있다. 그 때문에, 플라즈마 밀도를 높여도 매칭시킬 수 없게 되는 일은 없어지므로, 안정적인 방전이 얻어진다.

또, 상기 서술한 실시형태에서는, 제 1 및 제 2 안테나 코일 (14, 15) 을 직사각형 형상으로 형성한 경우를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 각 안테나 코일 (14, 15) 에 있어서, 직선 형상의 장변 본체부 (14a, 15a) 및 단변 본체부 (14b, 15b) 를 형성함과 함께, 모서리부 (14c (15c)) 를 R 형상으로 형성하여 안테나 코일을 구성할 수도 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 모서리부라도 자계는 완만해져, 직선부와 마찬가지로 균일한 플라즈마가 형성되어, 대면적의 기판에 대해 균질한 플라즈마 처리 (산화 가스를 도입한 경우에는 산화 반응) 를 할 수 있다.

도 5(a) 및 도 5(b) 는 본 발명에 관련된 플라즈마 소스 기구를 사용한 성막 장치의 실시형태를 나타내는 것으로, 도 5(a) 는 정면도, 도 5(b) 는 평면도이다.

도 5(a) 및 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 성막 장치 (51) 는, 도시되지 않은 진공 배기계에 접속된 예를 들어 다각형 통 형상의 진공 처리조 (52) 를 갖고 있다.

진공 처리조 (52) 내의 중심 부분에는, 예를 들어 다각형 통 형상의 회전 지지 드럼 (회전 지지 기구) (53) 이 진공 처리조 (52) 에 대해 동심 형상으로 형성되어 있다. 이 회전 지지 드럼 (53) 은, 그 회전축 Ο 를 중심으로 하여 예를 들어 시계 회전 방향으로 회전하도록 구성되어 있다.

회전 지지 드럼 (53) 의 측면부에는, 성막 대상물인 기판 (55) 을 유지하는 복수의 기판 홀더 (54) 가 착탈이 자유롭게 지지되도록 되어 있다.

진공 처리조 (52) 내에는 4 개의 칸막이판 (56a ～ 56d) 이 형성되고, 이들 칸막이판 (56a ～ 56d) 에 의해, 진공 처리조 (52) 내에 있어서의 회전 지지 드럼 (53) 주위의 공간이 4 개의 영역으로 분할되어 있다.

본 실시형태의 경우, 이들 4 개의 영역은, 제 1 성막 영역 (57) 과, 예비 영역 (58) 과, 제 2 성막 영역 (59) 과, 산화 영역 (60) 에 의해 구성되고, 이들 영역 (57 ～ 60) 은 이 순번으로 시계 회전 방향으로 인접 배치되고, 또한 제 1 성막 영역 (57) 과 산화 영역 (60) 은 서로 인접하여 배치되어 있다.

진공 처리조 (52) 의 제 1 성막 영역 (57) 내에는, 회전 지지 드럼 (53) 의 측면부에 지지되어 통과하는 기판 홀더 (54) 와 대향하는 위치에, 마그네트론 방식의 스퍼터 캐소드 (62a, 62b) 가 형성되어 있다.

스퍼터 캐소드 (62a, 62b) 에는, 예를 들어 Ta 등의 금속 타겟 (63a, 63b) 이 각각 장착되어 있다.

스퍼터 캐소드 (62a, 62b) 는, 제 1 교류 전원 (64) 이 접속되어 있고, 이 제 1 교류 전원 (64) 으로부터 스퍼터 캐소드 (62a, 62b) 를 통하여 금속 타겟 (63a, 63b) 에 교류 전압을 인가하도록 구성되어 있다.

또, 진공 처리조 (52) 의 제 1 성막 영역 (57) 은 불활성 가스 도입계 (70) 가 접속되어 있고, 스퍼터링 시에 제 1 성막 영역 (57) 내에 예를 들어 아르곤 (Ar) 가스 등의 불활성 가스를 도입하도록 되어 있다.

한편, 진공 처리조 (52) 의 제 2 성막 영역 (59) 내에는, 회전 지지 드럼 (53) 의 측면부에 지지되어 통과하는 기판 홀더 (54) 와 대향하는 위치에, 마그네트론 방식의 스퍼터 캐소드 (65a, 65b) 가 형성되어 있다.

스퍼터 캐소드 (65a, 65b) 에는, 예를 들어 Si 등의 반도체 타겟 (66a, 66b) 이 각각 장착되어 있다.

스퍼터 캐소드 (65a, 65b) 는, 제 2 교류 전원 (67) 이 접속되어 있고, 이 제 2 교류 전원 (67) 으로부터 스퍼터 캐소드 (65a, 65b) 를 통하여 반도체 타겟 (66a, 66b) 에 교류 전압을 인가하도록 구성되어 있다.

또, 제 2 성막 영역 (59) 은 제 2 불활성 가스 도입계 (71) 가 접속되어 있고, 스퍼터링 시에 제 2 성막 영역 (59) 내에 예를 들어 아르곤 가스 등의 불활성 가스를 도입하도록 되어 있다.

진공 처리조 (52) 의 산화 영역 (60) 의 외부에는, 통과하는 기판 홀더 (54) 와 대향하는 위치에, 상기 서술한 본 발명에 관련된 플라즈마 소스 기구에 의한 산화원 (69) 이 형성되어 있다.

또, 이 산화 영역 (60) 은 산화 가스 도입계 (72) 가 접속되어 있고, 스퍼터링 시에 산화 영역 (60) 내에 예를 들어 산소 (O₂) 가스를 도입하면서, 산화원 (69) 을 동작시킴으로써, 성막 시에 산화 영역 (60) 내에 있어서 산소 플라즈마 방전을 실시하도록 되어 있다.

이하, 본 실시형태의 성막 장치 (51) 를 사용하여, 기판 (55) 상에 Ta 와 SiO₂ 의 혼합막의 성막을 실시하는 경우를 예로 들어 설명한다.

이 경우에는, 먼저 진공 처리조 (52) 내를 소정의 압력이 될 때까지 진공 배기를 실시하고, 그 후 불활성 가스 도입계 (70) 로부터 제 1 성막 영역 (57) 에 아르곤 가스를 도입함과 함께, 제 2 불활성 가스 도입계 (71) 로부터 제 2 성막 영역 (59) 에 아르곤 가스를 도입하고, 또한 산화 가스 도입계 (72) 로부터 산화 영역 (60) 에 산소 가스를 도입한다.

다음으로, 회전 지지 드럼 (53) 을 시계 회전 방향으로 소정의 속도로 회전시키고, 도시되지 않은 셔터를 닫은 상태로, 금속 (Ta) 타겟 (63a, 63b) 및 반도체 (Si) 타겟 (66a, 66b) 에 교류 전압을 인가하여 프리스퍼터링을 실시함과 함께, 산화원 (69) 을 동작시켜 산화 영역 (60) 내에 있어서 산소 플라즈마 방전을 실시한다.

그리고, 회전 지지 드럼 (53) 의 회전을 유지한 상태로, 셔터를 개방함으로써, 제 1 성막 영역 (57) 을 통과하는 기판 (55) 상에 스퍼터링에 의해 1 원자 정도의 Ta 박막을 성막한다.

또한, 제 2 성막 영역 (59) 에 있어서, 통과하는 기판 (55) 상에 스퍼터링에 의해 1 원자 정도의 Si 박막을 성막한다.

본 발명의 경우, 회전 지지 드럼 (53) 의 회전수는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 1 회전당 1 원자 정도의 박막을 형성하고, 또한 어느 정도의 생산성을 확보하는 관점에서는, 매분 50 ～ 200 회전으로 하는 것이 바람직하다.

또, 제 2 교류 전원 (67) 으로부터 인가하는 교류 전압의 주파수는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 극성 반전에 의한 전하 축적 보상의 관점에서는, 20 ～ 100 ㎑ 로 하는 것이 바람직하다.

또한, 산화 영역 (60) 에 있어서, 통과하는 기판 (55) 상의 Si 막을 산소 플라즈마에 의해 산화시켜 SiO₂ 막으로 한다.

그 후, 회전 지지 드럼 (53) 을 회전시키면서 상기 서술한 각 공정을 반복함으로써, 기판 (55) 상에 Ta 와 SiO₂ 의 혼합막을 성막한다.

이상 서술한 본 실시형태에 의하면, 회전 지지 드럼 (53) 을 회전하면서, 제 1 성막 영역 (57) 을 통과할 때 마그네트론 스퍼터링을 실시하여 기판 (55) 상에 Ta 막을 형성하고, 또한 제 2 성막 영역 (59) 및 산화 영역 (60) 에 있어서 Si 마그네트론 스퍼터링 및 산화를 실시하여 기판 (55) 상에 SiO₂ 막을 형성하고, 이들 공정을 연속적으로 반복하여 Ta 와 SiO₂ 의 혼합막을 형성하기 때문에, Ta 와 SiO₂ 의 소성체를 타겟으로서 사용하고, 마그넷을 사용하지 않는 고주파 스퍼터링을 실시하는 경우에 비해, 성막 시간을 단축화시킬 수 있다.

특히, 본 실시형태에서는, 고주파 전력을 인가할 수 있는 복수의 직사각형 형상의 안테나 코일과, 이것에 대응하는 직사각형 형상의 자석부를 조합한 산화원 (69) 을 사용하고 있어, 자석부의 자계에 의해 플라즈마를 당해 직사각형 영역 내에 가둘 수 있기 때문에, 직사각형 영역에서 균일한 산화 분포를 얻을 수 있다는 메리트가 있다.

또, 본 실시형태의 경우, 각각 독립된 금속 (Ta) 타겟 (63a, 63b) 및 반도체 (Si) 타겟 (66a, 66b) 을 사용하여 스퍼터링을 실시하기 때문에, 혼합막 중에 있어서의 Ta 와 SiO₂ 의 조성비를 임의로 제어하여, 원하는 저항값 분포를 갖는 혼합막을 성막할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 제 2 성막 영역 (59) 에 있어서 반도체 (Si) 타겟 (66a, 66b) 을 사용하여 기판 (55) 상에 Si 막을 형성한 후, 산화 영역 (60) 에 있어서 산소 플라즈마에 의한 산화 반응에 의해 Si 막을 산화시켜 기판 (55) 상에 SiO₂ 막을 형성하기 때문에, 스퍼터링 시에 산화 반응을 발생시키지 않고 성막 레이트를 향상시킬 수 있다. 또, Ta 막 상에 Si 막을 형성한 후에 Si 막의 산화를 실시하므로, Ta 막이 잘 산화되지 않아 막질 향상을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 회전 지지 기구로서, 상기 실시형태와 같은 드럼 형상인 것 외에, 원판 형상인 것을 사용할 수도 있다.

Claims

진공조를 갖는 진공 장치에 적용가능한 플라즈마 소스 기구로서,
상기 진공조의 외측에 유전체부를 개재하여 배치되며, 고주파 전력을 인가할 수 있는, 직선 형상의 장변 본체부 및 단변 본체부로 이루어지는 직사각형 고리 형상의 안테나부와,
상기 진공조의 외측에 상기 유전체부를 개재하여 상기 안테나부의 근방에 배치되며, 상기 안테나부와 대응하는 형상을 갖는 자석부를 갖고,
상기 안테나부가, 복수의 안테나 코일이 인접하여 근접 배치되고, 또한 상기 각 안테나 코일이 병렬로 접속되어 있는, 플라즈마 소스 기구.
제 1 항에 있어서,
상기 자석부가 직사각형 형상으로 형성되어 있는, 플라즈마 소스 기구.
제 1 항에 있어서,
상기 안테나부의 각 안테나 코일이, 1 턴 감김으로 구성되어 있는, 플라즈마 소스 기구.
진공조와,
상기 진공조의 내부에 형성된 성막원을 구비하고,
상기 진공조의 외부에 유전체부를 개재하여 배치되며, 고주파 전력을 인가할 수 있는, 직선 형상의 장변 본체부 및 단변 본체부로 이루어지는 직사각형 고리 형상의 안테나부와, 상기 진공조의 외측에 상기 유전체부를 개재하여 상기 안테나부의 근방에 배치되며, 상기 안테나부와 대응하는 형상을 갖는 자석부를 갖고, 상기 안테나부가, 복수의 안테나 코일이 인접하여 근접 배치되고, 또한 상기 각 안테나 코일이 병렬로 접속되어 있는 플라즈마 소스 기구가 형성되어 있는, 성막 장치.
진공조와,
상기 진공조 내에 형성되며, 마그네트론 스퍼터링에 의해 성막 대상물 상에 복수의 막을 형성하기 위한 성막 영역과,
상기 진공조 내에 형성되며, 상기 성막 대상물 상의 막에 대해 플라즈마 소스 기구에 의해 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 영역과,
상기 진공조 내에 형성되고, 상기 성막 대상물을 지지한 상태로 회전가능하며, 그 회전에 수반하여 상기 성막 대상물이 상기 복수의 성막 영역 및 상기 플라즈마 처리 영역을 통과하도록 구성된 회전 지지 기구를 구비하고,
상기 플라즈마 소스 기구는, 상기 진공조의 외부에 유전체부를 개재하여 배치되며, 고주파 전력을 인가할 수 있는, 직선 형상의 장변 본체부 및 단변 본체부로 이루어지는 직사각형 고리 형상의 안테나부와, 상기 진공조의 외측에 상기 유전체부를 개재하여 상기 안테나부의 근방에 배치되며, 상기 안테나부와 대응하는 형상을 갖는 자석부를 갖고, 상기 안테나부가, 복수의 안테나 코일이 인접하여 근접 배치되고, 또한 상기 각 안테나 코일이 병렬로 접속되어 있고,
상기 진공조 내에 있어서, 상기 회전 지지 기구를 회전시키면서 상기 성막 영역에서 상기 성막 대상물 상에 소정의 막을 형성하고, 또한 상기 플라즈마 처리 영역에서 상기 성막 대상물 상의 상기 막에 대해 플라즈마 처리를 실시하도록 구성되어 있는, 성막 장치.