KR20170058428A - Deposition method and sputtering device - Google Patents

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요시타카 세토구치
시게아키 키시다
야스노리 안도
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닛신덴키 가부시키 가이샤
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Abstract

타겟의 이동기구를 설치하지 않고 성막의 시작 및 종료시 불균질한 막이 형성되는 것을 억제한다. 이 스퍼터링 장치는 가스(10)가 도입되는 진공 용기(2) 내에 설치된 안테나(20)에 고주파 전력 PR을 공급해 유도 결합형 플라즈마(22)를 발생시키고, 해당 플라즈마(22)와 타겟 바이어스 전압 VT와를 사용해 타겟(30)을 스퍼터링 시켜 기판(12) 상에 성막을 행하는 것이다. 성막의 시작시에는 안테나(20)에 고주파 전력 PR를 공급하고 플라즈마(22)를 발생시킨 후에 타겟(30)에 타겟 바이어스 전압 VT를 인가하여 스퍼터링을 시작하고, 성막의 종료시에는 타겟(30)에 인가하고 있던 타겟 바이어스 전압 VT를 중단해 스퍼터링을 중지한 후에 안테나(20)에 공급하고 있던 고주파 전력 PR을 정지해 플라즈마(22)를 소멸시킨다.Formation of a heterogeneous film at the start and end of film formation is suppressed without providing a moving mechanism of the target. This sputtering apparatus generates an inductively coupled plasma 22 by supplying a high frequency power P R to an antenna 20 provided in a vacuum container 2 into which a gas 10 is introduced and supplies the plasma 22 and a target bias voltage V T and the target 30 is sputtered to form a film on the substrate 12. [ The sputtering is started by applying the target bias voltage V T to the target 30 after supplying the high frequency power P R to the antenna 20 and generating the plasma 22. At the end of the film formation, ) to thereby is extinguished and the target bias voltage to stop after the interruption of the sputtering V T to stop the high frequency power P R that is supplied to the antenna 20, a plasma 22 was.

Description

성막 방법 및 스퍼터링 장치{DEPOSITION METHOD AND SPUTTERING DEVICE}[0001] DEPOSITION METHOD AND SPUTTERING DEVICE [0002]

본 발명은 스퍼터링에 의해 기판 상에 성막(환언하면 막 형성, 이하 동일)을 하는 성막 방법 및 스퍼터링 장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 안테나에 고주파 전력을 공급하여 유도 결합형 플라즈마(약칭 ICP)를 발생시켜 타겟을 스퍼터 시키는 성막 방법 및 스퍼터링 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a film forming method and a sputtering apparatus which form a film on a substrate by sputtering (in other words, the same), and more specifically to a film forming method and a sputtering apparatus by supplying an inductively coupled plasma Thereby sputtering the target. The present invention also relates to a sputtering apparatus.

예를 들어 고정밀 디스플레이용 박막 트랜지스터(TFT)의 재료로서 예를 들면 IGZO (In-Ga-Zn-O/인듐-갈륨-아연-산소), ITZO (In-Sn-Zn-O/인듐-주석-아연-산소) 등의 산화물 반도체가 주목을 받고 있다.(In-Ga-Zn-O / indium-gallium-zinc-oxygen), ITZO (In-Sn-Zn-O / indium-tin- Zinc-oxygen) have been attracting attention.

이러한 TFT용 산화물 반도체 박막은 종종 전기장과 자기장이 직교하는 마그네트론 방전을 이용함과 함께 음극에서 나온 전자가 타겟 근처를 연속한 궤적을 따라 운동할 수 있도록 한 마그네트론 스퍼터링법에 의해 형성되지만, 종래의 일반적인 마그네트론 스퍼터링법에 의한 성막 방법은 성막의 시작 및 종료시 불균질한 막 (예를 들면 막 조성이 변하는 막. 이하 동일)이 형성 된다는 과제가 있다.The oxide semiconductor thin film for TFT is formed by a magnetron sputtering method which uses magnetron discharge in which an electric field and a magnetic field are orthogonal to each other and electrons emitted from the cathode can move along a continuous trajectory near the target. The film forming method by the sputtering method has a problem in that a heterogeneous film (for example, a film whose film composition is changed) is formed at the beginning and end of film formation.

이것은 종래의 일반적인 마그네트론 스퍼터링법에서는, 도 1을 참조하면 타겟에 인가하는 고주파 또는 직류 목표 전력에 의해 플라즈마를 발생시킴과 동시에 그 목표 전력을 사용해 타겟 스퍼터링 시켜 기판에 성막을 실시하여, 플라즈마 발생 및 스퍼터링이 일체의 관계에 있기 때문에, 플라즈마 점등시 및 플라즈마 소등시의 플라즈마가 불안정한 시기에도 성막이 행해지고 이것이 막질(예를 들어 막 조성)을 불량하게 하는 원인이 되고 있기 때문이다.In the conventional magnetron sputtering method, referring to FIG. 1, a plasma is generated by high frequency or direct current target power applied to a target, and target sputtering is performed using the target power to form a film on a substrate. Plasma generation and sputtering This is because the film is formed even at the plasma instability when plasma is turned on and when the plasma is turned off, which causes the film quality (for example, film composition) to become poor.

이러한 과제를 해결할 수 있는 성막 방법으로, 예를 들면 비특허문헌 1 및 특허문헌 1에는 타겟을 포함한 음극(이것을 특허문헌 1에서는 타겟 장치라고 부른다)를 이동식으로 해 타겟과 기판이 서로 대향하지 않는 위치에서 플라즈마 점등 및 플라즈마 소등을 가능하게 하여 플라즈마 점등시 및 플라즈마 소등시의 불안정한 성막을 억제하도록 개량한 성막 방법 및 스퍼터링 장치가 제안되어 있다.For example, in Non-Patent Documents 1 and 1, a negative electrode including a target (which is referred to as a target device in Patent Document 1) is made movable so that the target and the substrate are located at positions where they do not face each other A plasma deposition method and a sputtering apparatus have been proposed in which plasma lighting and plasma luminescence are enabled to suppress unstable film formation during plasma lighting and plasma lasing.

특개 2013-64171호공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-64171

제61회 응용 물리학회 춘계 학술 강연회 강연예고집(2014 봄 아오야마학원대학) 18p-E10-16 "대형 스퍼터 음극을 이용한 IGZO 막질 균일성 및 TFT 신뢰성" 18p-E10-16 "IGZO Film Uniformity and TFT Reliability Using Large Sputter Cathode", Proceedings of the 61th Annual Meeting of the Society of Applied Physics,

상기 비특허문헌 1 및 특허문헌 1에 기재된 기술에서는 이동식 음극에는 성막 재료가 되는 타겟 외에, 타겟에 스퍼터링용 고압(예 - 1kV 정도)의 타겟 바이어스 전압을 인가하는 전력 공급부, 전기 절연기구, 타겟 등의 고온부를 냉각하는 수냉식기구 등을 마련할 필요가 있기 때문에, 타겟을 포함한 음극을 진공 유지한 진공 용기 내에서 이동되도록 하기 위해서는 장치 구성이 복잡해진다. 그 결과, 문제 발생의 요인이 증가함과 동시에, 장치의 비용이 높아진다는 문제가 있다.In the techniques described in the above-described Non-Patent Documents 1 and 1, in addition to the target to be a film forming material for the movable cathode, a power supply unit for applying a target bias voltage of high pressure for sputtering (for example, about 1 kV) It is necessary to provide a water-cooled mechanism for cooling the high-temperature portion of the target. Therefore, the device configuration is complicated in order to move the negative electrode including the target in a vacuum container held in vacuum. As a result, there is a problem that the factor of occurrence of the problem increases and the cost of the apparatus increases.

그래서 본 발명은 타겟의 이동기구를 설치하지 않고 성막의 시작 및 종료시 불균질한 막이 형성되는 것을 억제할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것을 주된 목적으로하고있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is a primary object of the present invention to provide a method and apparatus capable of suppressing the formation of a heterogeneous film at the beginning and end of film formation without providing a target moving mechanism.

본 발명에 따른 성막 방법은 스퍼터링용 가스가 도입되는 진공 용기 내에 설치된 안테나에 고주파 전력을 공급하여 유도 결합형 플라즈마를 발생시키고, 해당 플라즈마와 타겟에 인가되는 타겟 바이어스 전압을 이용하여 타겟을 스퍼터링 시켜 기판 상에 성막을 행하는 스퍼터링 장치에 있어서, 성막의 시작시에는 상기 안테나에 상기 고주파 전력을 공급하여 상기 플라즈마를 발생시킨 후에 상기 타겟에 상기 타겟 바이어스 전압을 인가하여 스퍼터링을 시작하고, 성막의 종료시에는 상기 타겟에 인가하고 있던 상기 타겟 바이어스 전압을 중단하고 스퍼터링을 정지한 후에 상기 안테나에 공급하고 있던 상기 고주파 전력을 중단하고 상기 플라즈마를 소멸시키는 것을 특징으로 하고 있다.The deposition method according to the present invention includes the steps of generating an inductively coupled plasma by supplying a high frequency power to an antenna provided in a vacuum container into which a gas for sputtering is introduced and sputtering the target using the plasma and a target bias voltage applied to the target, Wherein the sputtering is started by applying the target bias voltage to the target after the plasma is generated by supplying the high frequency power to the antenna at the start of film formation, The target bias voltage applied to the target is stopped and the high frequency power supplied to the antenna is stopped after the sputtering is stopped, and the plasma is extinguished.

성막의 시작시에는 상기 안테나에 상기 고주파 전력을 공급하여 상기 플라즈마를 발생시킨 후에 상기 타겟에 인가하는 상기 타겟 바이어스 전압을 제로에서 소정 값까지 점차로 증가하고, 성막의 종료시에는 상기 타겟에 인가한 상기 타겟 바이어스 전압을 점차로 작게 하여 중단한 후에 상기 안테나에 공급하고 있던 상기 고주파 전력을 중단하고 상기 플라즈마를 소멸시키도록 해도 좋다. At the start of film formation, the RF power is supplied to the antenna to gradually increase the target bias voltage applied to the target after the plasma is generated from zero to a predetermined value, and at the end of film formation, The high-frequency power supplied to the antenna may be interrupted after the bias voltage is gradually decreased and the plasma may be extinguished.

또한, 성막의 시작시에는 상기 안테나에 공급하는 상기 고주파 전력을 점차로 증가해 최소 전력으로 상기 플라즈마를 발생시킨 후에, 상기 타겟에 상기 타겟 바이어스 전압을 인가하고, 그 후 다시 상기 안테나에 공급하는 상기 고주파 전력을 소정 값까지 점차로 증가하도록 해도 좋다.Further, at the start of film formation, the RF power to be supplied to the antenna is gradually increased to generate the plasma with a minimum power, and then the target bias voltage is applied to the target, The power may be gradually increased to a predetermined value.

본 발명에 따른 스퍼터링 장치는 스퍼터링용 가스가 도입되는 진공 용기 내에 설치된 안테나에 고주파 전원으로부터 고주파 전력을 공급해 유도 결합형 플라즈마를 발생시키고 해당 플라즈마와 타겟 바이어스 전원에서 타겟에 인가되는 타겟 바이어스 전압을 이용하여 타겟을 스퍼터링 시켜 기판 상에 성막을 행하는 스퍼터링 장치로서, 상기 고주파 전원 및 상기 타겟 바이어스 전원을 제어하여, (a) 성막의 시작시에, 상기 고주파 전원으로부터 상기 안테나에 상기 고주파 전력을 공급시켜 상기 플라즈마를 발생시킨 후에, 상기 타겟 바이어스 전원으로부터 상기 타겟에 상기 타겟 바이어스 전압을 인가시켜 스퍼터링을 시작시키는 기능과, (b) 성막의 종료시에 상기 타겟 바이어스 전원으로부터 상기 타겟에 인가하고 있던 상기 타겟 바이어스 전압을 중단해 스퍼터링을 정지시킨 이후 상기 안테나에 공급하고 있던 상기 고주파 전력을 중단해 상기 플라즈마를 소멸시키는 기능을 갖고 있는 제어 장치를 갖추고 있는 것을 특징으로 하고 있다.The sputtering apparatus according to the present invention generates inductively coupled plasma by supplying a high frequency power from a high frequency power source to an antenna provided in a vacuum container into which a gas for sputtering is introduced and generates an inductively coupled plasma by using a target bias voltage applied to the target in the plasma and a target bias power source A sputtering apparatus for sputtering a target to form a film on a substrate, the sputtering apparatus controlling the high frequency power source and the target bias power source to supply the high frequency power to the antenna from the high frequency power source at the start of film formation, A target bias voltage applied to the target from the target bias power source to start sputtering; and (b) a step of generating the target bias voltage applied to the target from the target bias power source at the end of the depositionIn that it danhae after stopping the sputtering stops the high-frequency power was supplied to the antenna has a control device which has the function of extinguishing the plasma and is characterized.

(발명의 효과)(Effects of the Invention)

성막의 시작시에는 안테나에 고주파 전력을 공급하여 플라즈마를 발생시킨 후에 타겟에 타겟 바이어스 전압을 인가하여 스퍼터링을 시작하기 때문에 플라즈마 점등시의 플라즈마가 불안정한 시기의 성막을 피할 수 있다.At the start of deposition, high frequency power is supplied to the antenna to generate plasma, and after the target bias voltage is applied to the target, sputtering is started. Thus, deposition at a plasma instability during plasma lighting can be avoided.

[도 1] 종래의 일반적인 마그네트론 스퍼터링법에 의한 성막 방법의 일례를 나타내는 시간 차트이다.
[도 2] 본 발명에 따른 성막 방법을 실시하는 스퍼터링 장치의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.
[도 3] 도 2에 도시된 장치의 안테나 주위를 아래로부터 올려 볼 때를 나타내는 개략 평면도이다.
[도 4] 본 발명에 따른 성막 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
[도 5] 본 발명에 따른 성막 방법의 일례를 나타내는 시간 차트이다.
[도 6] 본 발명에 따른 성막 방법을 실시하는 스퍼터링 장치의 보다 구체적인 예를 나타내는 개략 단면도이다.
[도 7] 본 발명의 성막 방법의 다른 예를 나타내는 시간 차트이다.
[도 8] 본 발명에 따른 증착 방법의 또 다른 예를 나타내는 시간 차트이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a time chart showing an example of a film forming method by a conventional general magnetron sputtering method.
2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a sputtering apparatus for carrying out a film forming method according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic plan view showing a state in which the antenna of the apparatus shown in FIG. 2 is raised from below.
4 is a flowchart showing an example of a film forming method according to the present invention.
5 is a time chart showing an example of a film forming method according to the present invention.
6 is a schematic cross-sectional view showing a more specific example of a sputtering apparatus for carrying out a deposition method according to the present invention.
7 is a time chart showing another example of the film forming method of the present invention.
8 is a time chart showing still another example of the deposition method according to the present invention.

본 발명에 따른 성막 방법을 실시하는 스퍼터링 장치의 일례를 도 2에 나타내었으며, 도 2에 나타낸 장치의 안테나 주위를 아래에서 올려 다 본 도를 도 3에 나타낸다. 도 2에는 각 안테나(20)로의 고주파 전력 PR의 급전부는 개념적으로 보여주고 있으며, 해당 급전부는 도 3을 참조 후술한다.Fig. 2 shows an example of a sputtering apparatus for carrying out the film forming method according to the present invention. Fig. 3 shows a view of the apparatus shown in Fig. FIG. 2 conceptually shows a feed portion of the high-frequency power P R to each antenna 20, and the feed portion will be described later with reference to FIG.

이 스퍼터링 장치는 진공 배기 장치(4)에 의해 진공 배기되는 진공 용기(2)를 갖추고 있으며, 이 진공 용기(2)는 전기적으로 접지되어있다.This sputtering apparatus has a vacuum container 2 which is evacuated by a vacuum evacuation device 4, and the vacuum container 2 is electrically grounded.

진공 용기(2) 내에는 스퍼터링용 가스(10)가 도입된다. 이 예에서는 가스원(6)에서 유량 조절기(8)를 경유해 도입된다. 가스(10)는 예를 들어, 아르곤 가스이다. 반응성 스퍼터링을 실시하는 경우는 가스(10)는 아르곤 가스와 활성 가스 (예를 들면 산소 가스, 질소 가스 등)의 혼합 가스라도 좋다.A sputtering gas (10) is introduced into the vacuum container (2). In this example, the gas is introduced from the gas source 6 via the flow rate controller 8. The gas 10 is, for example, argon gas. In the case of reactive sputtering, the gas 10 may be a mixed gas of argon gas and an active gas (for example, oxygen gas, nitrogen gas, etc.).

진공 용기(2) 내에 박막을 형성하는 기판(12)을 유지하는 기판 홀더(14)가 설치되어 있다. 이 예와 같이, 기판 홀더(14)에 기판 바이어스 전원(16)에서 기판 바이어스 전압 VS를 인가하도록 해도 좋다. 기판 바이어스 전압 VS는 음(-)의 직류 전압으로도 좋고, 음의 펄스 전압, 교류 전압 등으로도 좋다. 40은 진공 밀봉 기능을 갖는 절연부이다.A substrate holder 14 for holding a substrate 12 for forming a thin film in the vacuum container 2 is provided. The substrate bias voltage V S may be applied to the substrate holder 14 from the substrate bias power source 16 as in this example. The substrate bias voltage V S may be a negative DC voltage, a negative pulse voltage, or an AC voltage. Reference numeral 40 denotes an insulating part having a vacuum sealing function.

기판(12)은 예를 들어, 유리 기판, 반도체 기판 등이지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.The substrate 12 is, for example, a glass substrate or a semiconductor substrate, but is not limited thereto.

진공 용기(2) 내이며 기판(12)에 대향하는 위치에 타겟(30)이 배치되어있다. 타겟(30)은 예를 들어, 평면형상이 사각형을 하고 있다(도 3 참조). 타겟(30)은 진공 용기(2)의 윗면(3)에 마련된 타겟 홀더 (백킹 플레이트)(backing plate)(32)에 유지되고 있다. 타겟 홀더(32)는 냉각수를 흘리는 통수로 (도시 생략)를 내부에 가지고 있으며, 이를 통해 타겟(30)을 수냉하는 구조로 되어있다. 타겟 홀더(32)와 진공 용기(2) 사이에는 진공 밀봉 기능을 갖는 절연부(42)가 설치되어있다.A target 30 is disposed in a position in the vacuum container 2 opposite to the substrate 12. The target 30 has, for example, a square shape in plan view (see Fig. 3). The target 30 is held in a target holder (backing plate) 32 provided on the upper surface 3 of the vacuum container 2. The target holder 32 has a water passage (not shown) for flowing cooling water therein, and the target 30 is water-cooled. An insulating portion 42 having a vacuum sealing function is provided between the target holder 32 and the vacuum container 2.

타겟(30)의 재질은 기판(12) 상에 형성하는 막에 대응하는 것으로 하면 된다. 일례를 나타내면, 기판(12) 상에 산화물 반도체 박막을 형성하는 경우 타겟(30)은 예를 들어, IGZO(In-Ga-Zn-O/인듐-갈륨-아연-산소), ITZO(In-Sn-Zn-O/인듐-주석-아연-산소) 등의 산화물 반도체이지만, 타겟(30)의 재질은 이것에 한정되는 것은 아니다.The material of the target 30 may correspond to the film formed on the substrate 12. [ For example, in the case of forming an oxide semiconductor thin film on the substrate 12, the target 30 may be formed of, for example, IGZO (In-Ga-Zn-O / indium-gallium- -Zn-O / indium-tin-zinc-oxygen), but the material of the target 30 is not limited to this.

타겟(30)에는 그것에 타겟 바이어스 전압 VT를 인가하는 타겟 바이어스 전원(34)이, 이 예에서는 타겟 홀더(32)를 통해 연결되어있다. 타겟 바이어스 전압 VT는 후술하는 플라즈마(22) 중의 이온(이 출원에서 양(+) 이온을 의미 한다)를 타겟(30)에 끌어들여 스퍼터 시키는 전압이며, 예를 들면, (a) 음의 직류 전압, (b) 양음 교대 펄스 전압, (c) 교류 전압이다. 교류 전압은 예를 들어, 13.56MHz 같은 MHz 단위의 고주파 전압이어도 좋고, 고주파 전원(24)의 출력 (예를 들어 13.56MHz)보다 낮은 주파수 (예: 10kHz ~ 100kHz 정도)의 저주파 전압이라도 좋다. 저주파 전압으로 하면 고주파 전원(24)을 이용한 플라즈마 생성 동작과의 간섭을 피하는 것이 용이하게 된다.A target bias power source 34 for applying a target bias voltage V T to the target 30 is connected to the target 30 via a target holder 32 in this example. The target bias voltage V T is a voltage for attracting and sputtering the ions in the plasma 22 (which means positive (+) ions in this application) to be described later. For example, (a) Voltage, (b) positive alternating pulse voltage, and (c) alternating voltage. The AC voltage may be, for example, a high frequency voltage in the MHz unit such as 13.56 MHz or a low frequency voltage lower than the output (for example, 13.56 MHz) of the high frequency power supply 24 (for example, about 10 kHz to 100 kHz). It is easy to avoid the interference with the plasma generation operation using the high frequency power supply 24. [

타겟 바이어스 전원(34)이 출력하는 타겟 바이어스 전압 VT를 어떤 것으로 할지는, 예를 들어, 타겟(30)의 재질 등에 따라 결정하면 된다. 예를 들어, 타겟(30)이 전도성이 있는 경우는 상기 (a)에 나타낸 음의 직류 전압으로도 좋고, (b), (c)에 나타낸 전압이라도 좋다. 타겟(30)이 절연물인 경우에는 상기 (b)에 나타낸 양음이 교대하는 펄스 전압 또는 상기 (c)에 나타낸 교류 전압으로 하면 된다. 그렇게 하면 절연물의 표면이 유입 이온의 양전하로 덮여 스퍼터가 정지되는 것을 방지 할 수 있다.The target bias voltage V T output from the target bias power supply 34 may be determined depending on, for example, the material of the target 30. For example, when the target 30 is conductive, the negative DC voltage shown in (a) or the voltages shown in (b) and (c) may be used. In the case where the target 30 is an insulator, the positive voltage shown in (b) may alternately be a pulse voltage or an AC voltage shown in (c). By doing so, the surface of the insulator can be covered with a positive charge of the incoming ions to prevent the sputter from stopping.

타겟 바이어스 전원(34)은 타겟 바이어스 전압 VT으로서, 상기 (a) ~ (c)의 전압 중의 한 종류의 전압을 출력하는 것도 좋고, 여러 종류의 전압을 전환하여 출력할 수 있는 것도 좋다.The target bias power supply 34 may output one kind of voltage among the voltages (a) to (c) as the target bias voltage V T , or may be capable of outputting various kinds of voltages.

도 2 및 도 3을 참조하여, 진공 용기(2) 내이며 타겟(30)의 표면 근방에 안테나(20)가 배치되어있다. 보다 구체적으로 이 예에서는 2개의 안테나(20)가 타겟(30)을 양측에서 서로 마주하도록 사각형의 타겟(30)의 서로 마주보는 가장자리(변)를 따라 각각 배치되어 있다. 타겟(30)의 평면형상이 직사각형인 경우 각 안테나(20)는 타겟(30)의 긴 변을 따라 배치하는 것이 바람직하다. 각 안테나(20)는 이 예에서는 양단부 이외가 똑바른 형상(즉 직선형상)을 한 막대 모양의 도체이며, 그 양단부가 위쪽으로 절곡 되어 진공 용기(2)의 상면부(3)를 관통하고, 일부분이 상면부(3) 상으로 돌출해 있다. 해당 관통부에는 진공 밀봉 기능을 갖는 절연부(41)가 각각 설치되어있다.2 and 3, the antenna 20 is disposed in the vicinity of the surface of the target 30 in the vacuum container 2. [ More specifically, in this example, the two antennas 20 are disposed along opposite edges (sides) of the rectangular target 30 so as to face the target 30 on both sides. When the planar shape of the target 30 is a rectangle, it is preferable that each of the antennas 20 is disposed along the long side of the target 30. Each of the antennas 20 is a rod-like conductor having straight shapes (i.e., straight lines) except for both ends in this example. Both ends of the rod 20 are bent upward and penetrate the upper surface portion 3 of the vacuum container 2, And a portion thereof protrudes onto the upper surface portion 3. And an insulating portion 41 having a vacuum sealing function is provided in the penetrating portion.

각 안테나(20)에는 이 예에서는 고주파 전원(24)으로부터 정합 회로(26)를 통해 고주파 전력 PR가 병렬로 공급된다. 보다 구체적으로는 각 안테나(20)의 일단 부에 상기 정합 회로(26)가 연결되고, 각 안테나(20)의 타단부는 접지되어있다. 고주파 전원(24)의 일단도 접지되어있다. 하지만, 각 안테나(20)용으로 고주파 전원(24) 및 정합 회로(26)를 각각 설치하여도 좋다. 고주파 전원(24)에서 출력하는 고주파 전력 PR의 주파수는 예를 들어, 일반적인 13.56MHz이지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.In this example, in each antenna 20, the high-frequency power P R is supplied in parallel through the matching circuit 26 from the high-frequency power source 24. More specifically, the matching circuit 26 is connected to one end of each antenna 20, and the other end of each antenna 20 is grounded. One end of the high-frequency power source 24 is also grounded. However, the high-frequency power supply 24 and the matching circuit 26 may be provided for each antenna 20, respectively. The frequency of the high-frequency power P R output from the high-frequency power supply 24 is, for example, 13.56 MHz in general, but is not limited thereto.

또한, 본 예와 같이 2개의 안테나(20)를 상기와 같이 배치하면 타겟(30)의 표면을 보다 균일하게 스퍼터링 하여 당해 표면을 보다 균일하게 이용할 수 있기 때문에 보다 바람직하지만, 1개의 안테나(20)를 타겟(30)의 한쪽 가장자리를 따라 배치해도 좋다.It is preferable to dispose the two antennas 20 as described above in this example because the surface of the target 30 can be more uniformly sputtered and the surface can be more uniformly used. May be disposed along one edge of the target 30.

각 안테나(20)는 속이 찬 중실 구조로 해도 좋고, 내부에 냉각 채널을 마련하고, 예를 들어 각 안테나(20)를 관 형상 또는 원통 형상으로 하여 각 안테나(20) 내에 냉각수를 흘려 각 안테나(20)를 냉각하는 수냉식 구조로 해도 좋다.Each antenna 20 may have a solid solid structure and a cooling channel may be provided therein. For example, each antenna 20 may be formed into a tubular or cylindrical shape, cooling water may be flowed into each antenna 20, 20 may be cooled by a water-cooled structure.

이 스퍼터링 장치는 또한, 고주파 전원(24) 및 타겟 바이어스 전원(34)을 제어하는 제어 장치(46)를 구비하고 있다. 이 제어 장치(46)에 대해서는 나중에 설명한다.The sputtering apparatus further includes a control device 46 for controlling the high frequency power supply 24 and the target bias power supply 34. The control device 46 will be described later.

상기 스퍼터링 장치에 따른 성막 방법의 일례를 더욱 도 4의 흐름도 및 도 5의 시간 차트(time chart)를 참조하면서 설명한다.An example of the film forming method according to the sputtering apparatus will be described with reference to the flow chart of FIG. 4 and the time chart of FIG.

먼저, 성막의 준비를 한다 (단계 100). 구체적으로는 박막을 형성하고자 하는 기판(12)을 진공 용기(2)의 기판 홀더(14) 상에 배치하고, 진공 용기(2) 내를 진공 배기 장치(4)로 진공 배기함과 동시에 진공 용기(2) 내에 스퍼터링용 가스(10)를 도입하여 진공 용기(2) 내를 소정의 압력으로 유지한다. 이 압력은 플라즈마(22)를 발생시키기 쉽고 기판(12) 상에 특성이 우수한 막을 형성 하는 것이 가능한 범위로 하면 된다. 예를 들어, 0.1Pa ~ 10Pa 정도로, 더 구체적으로는 1Pa ~ 3Pa 정도로 하면 된다. 기판(12)에는 보다 구체적으로는 기판 홀더(14)에는 필요에 따라 기판 바이어스 전원(16)에서 상기 기판 바이어스 전압 VS를 인가해 두면 좋다.First, the film formation is prepared (step 100). Specifically, the substrate 12 on which a thin film is to be formed is placed on the substrate holder 14 of the vacuum container 2, the inside of the vacuum container 2 is evacuated by the vacuum evacuation device 4, The sputtering gas 10 is introduced into the vacuum chamber 2 to hold the inside of the vacuum chamber 2 at a predetermined pressure. This pressure may be within a range that is easy to generate the plasma 22 and can form a film having excellent characteristics on the substrate 12. For example, about 0.1 Pa to 10 Pa, more specifically about 1 Pa to 3 Pa. More specifically, the substrate bias voltage V S may be applied to the substrate holder 14 at a substrate bias power source 16 as required.

성막의 시작시에는 각 안테나(20)에 고주파 전원(24)으로부터 고주파 전력 PR을 공급하고 (단계 101), 진공 용기(2) 내에서 유도 결합형 플라즈마(22)를 발생시킨다 (단계 102). 즉, 각 안테나(20)에 고주파 전력 PR를 공급함으로써 각 안테나(20)에 고주파 전류가 흐르고, 그것에 의해 각 안테나(20)의 주위에 고주파 자계가 발생하고 이를 통해 고주파 전류와 반대 방향으로 유도 전계가 발생한다. 이 유도 전계에 의해 진공 용기(2) 내에서 전자가 가속되어 안테나(20) 근처의 가스(10)를 이온화시켜 안테나(20) 근처에 플라즈마(22)가 발생한다. 이 기술은 유도 결합형 플라즈마 생성이기 때문에, 고밀도의 플라즈마(22)를 발생시킬 수 있다. 게다가, 이 단계에서는 타겟(30)에는 플라즈마(22) 중의 이온을 끌어들이는 타겟 바이어스 전압 VT이 인가되어 있지 않기 때문에, 고밀도의 플라즈마(22)임에도 불구하고 타겟(30)을 스퍼터링 하는 것은 아니다. 즉, 기판(12)에 성막은 행해지지 않는다.At the start of film formation, high frequency power P R is supplied to each antenna 20 from a high frequency power supply 24 (step 101), and inductively coupled plasma 22 is generated in the vacuum chamber 2 (step 102) . That is, by supplying the high-frequency power P R to each antenna 20, a high-frequency current flows in the respective antennas 20, thereby generating a high-frequency magnetic field around each antenna 20 and inducing it in a direction opposite to the high- An electric field is generated. Electrons are accelerated in the vacuum container 2 by this induced electric field to ionize the gas 10 in the vicinity of the antenna 20 to generate the plasma 22 in the vicinity of the antenna 20. [ Since this technique is an inductively coupled plasma generation, a high density plasma 22 can be generated. In addition, at this stage, since the target bias voltage V T for attracting ions in the plasma 22 is not applied to the target 30, the target 30 is not sputtered in spite of the high density plasma 22 . That is, the film formation on the substrate 12 is not performed.

그 후, 예를 들어 플라즈마 발생으로부터 소정 시간 t1 (도 5 참조) 경과 후 타겟(30)에 타겟 바이어스 전원(34)에서 타겟 바이어스 전압 VT를 인가하여 (단계 103), 플라즈마(22) 중의 이온에 의해 타겟(30)을 스퍼터링 시켜 기판(12) 상에 성막을 시작한다 (단계 104). 더욱이, 그 성막을 원하는 시간 속행한다 (단계 105). 이에 따라 기판(12) 상에 형성되는 박막의 두께가 증가한다.Thereafter, a target bias voltage V T is applied to the target 30 from the target bias power source 34 (step 103), for example, after a predetermined time t1 (see FIG. 5) The film formation is started on the substrate 12 by sputtering the target 30 (step 104). Further, the film formation is continued for a desired time (step 105). The thickness of the thin film formed on the substrate 12 is increased.

상기 소정 시간 t1은 플라즈마 점등시에 플라즈마(22)가 안정화될 때까지 기다리는 시간이며, 너무 짧게 하면 아직도 플라즈마(22)가 안정되지 않을 수도 있고, 너무 오래하면 처리량(throughput)이 감소하기 때문에, 예를 들어 1초 ~ 60초 정도의 범위가 바람직하고, 5초 ~ 30초 정도의 범위가 보다 바람직하다.The predetermined time t1 is a time to wait until the plasma 22 stabilizes at the time of plasma lighting. If the plasma 22 is too short, the plasma 22 may not be stabilized. If it is too long, Preferably about 1 second to about 60 seconds, and more preferably about 5 seconds to about 30 seconds.

성막의 종료시에는, 먼저 타겟(30)에 인가하고 있던 타겟 바이어스 전압 VT를 중단해 스퍼터링을 정지하고 (단계 106), 기판(12)에 성막을 종료한다 (단계 107). 그 후, 예를 들면 스퍼터링 정지로부터 소정 시간 t2 (도 5 참조) 경과 후 안테나(20)에 공급하고 있던 고주파 전력 PR을 중단하고 (단계 108), 플라즈마(22)를 소멸시킨다 (단계 109). 이상에 의해 기판(12)에 대한 성막 처리는 완료된다.At the end of film formation, sputtering is stopped by stopping the target bias voltage V T applied to the target 30 (step 106), and the film formation on the substrate 12 is terminated (step 107). Thereafter, the high frequency power P R supplied to the antenna 20 is stopped (step 108) and the plasma 22 is destroyed (step 109), for example, after a predetermined time t2 (see FIG. 5) . Thus, the film forming process for the substrate 12 is completed.

상기 소정 시간 t2는 타겟(30)에 인가하고 있던 타겟 바이어스 전압 VT를 정지했을 때 그 영향이 완전히 없어지기를 기다리는 시간이며, 너무 짧게 하면 타겟 바이어스 전압 VT의 영향이 남아있을 수 있고 너무 오래하면 처리량이 감소하기 때문에, 예를 들어 1초 ~ 10초 정도의 범위가 바람직하고, 그 중에서도 2초 ~ 5초 정도의 범위가 보다 바람직하다.The predetermined time t2 is a time to wait for the influence of the target bias voltage V T applied to the target 30 to be completely stopped. If the target bias voltage V T is too short, the influence of the target bias voltage V T may remain. The throughput is reduced. For example, a range of about 1 second to 10 seconds is preferable, and a range of about 2 seconds to 5 seconds is more preferable.

상기 성막 방법에 의하면, 성막의 시작시에는 안테나(20)에 고주파 전력 PR를 공급해 플라즈마(22)를 발생시킨 후에, 타겟(30)에 타겟 바이어스 전압 VT를 인가하여 스퍼터링을 시작하기 때문에, 플라즈마 점등시의 플라즈마(22)가 불안정한 시기의 성막을 피할 수 있다. 따라서, 성막의 시작시에 기판(12) 상에 불균질한 막 (예를 들어, 막 조성이 변하는. 이하 같다)이 형성되는 것을 억제할 수 있다. 한편, 성막의 종료시에는 타겟(30)에 인가하고 있던 타겟 바이어스 전압 VT를 중단하고 스퍼터링을 정지한 후에, 안테나(20)에 공급하고 있던 고주파 전력 PR을 중단하고 플라즈마(22)를 소멸시키므로 플라즈마 소등시의 플라즈마(22)가 불안정한 시기의 성막을 피할 수 있다. 따라서, 성막의 종료시에 기판(12) 상에 불균질한 막이 형성되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 종래의 일반적인 마그네트론 스퍼터링법이 가지고 있는 전술한 과제를 해결할 수 있다.According to the film forming method, at the start of film formation, the target bias voltage V T is applied to the target 30 to start the sputtering after the plasma 22 is generated by supplying the high-frequency power P R to the antenna 20. Therefore, It is possible to avoid the film formation at the time when the plasma 22 is unstable at the time of plasma lighting. Therefore, it is possible to suppress the formation of a heterogeneous film (for example, a film composition varies, the same will apply hereinafter) on the substrate 12 at the start of film formation. On the other hand, at the termination of the film formation, after the target bias voltage V T applied to the target 30 is stopped and the sputtering is stopped, the high frequency power P R supplied to the antenna 20 is stopped and the plasma 22 is destroyed It is possible to avoid the film formation at the time when the plasma 22 is unstable at the time of plasma unlit. Therefore, it is possible to suppress the formation of a heterogeneous film on the substrate 12 at the end of film formation. As a result, the above-mentioned problems inherent in the conventional magnetron sputtering method can be solved.

게다가, 이 성막 방법에 의하면, 상기 작용 효과를 타겟 이동기구를 설치하지 않고 이룰 수 있다. 즉, 비특허문헌 1에 기재된 바와 같은 타겟을 포함한 음극의 이동기구나, 특허문헌 1에 기재된 바와 같은 타겟의 이동기구를 설치할 필요가 없다. 따라서, 타겟의 이동기구를 설치하는 경우에 비해 장치 구성을 단순화할 수 있기 때문에 문제 발생 요인을 줄일 수 있는 동시에, 장치 비용을 절감할 수 있다.Further, according to this film-forming method, the action and effect can be achieved without providing a target moving mechanism. That is, it is not necessary to provide a moving mechanism of the negative electrode including the target as described in the non-patent document 1 or a moving mechanism of the target as described in the patent document 1. Therefore, the apparatus configuration can be simplified as compared with the case where the target moving mechanism is provided, so that the cause of the problem can be reduced, and the apparatus cost can be reduced.

또한, 이 성막 방법은 유도 결합형 플라즈마 생성에 의해, 고밀도 플라즈마 (22)를 타겟(30)의 표면 근처에 넓은 범위에서 생성할 수 있으므로 마그네트론 스퍼터링법에 비해 타겟(30)의 표면을 넓은 범위에서 균일하게 사용할 수 있다. 마그네트론 스퍼터링법의 경우 타겟 표면은 전기장과 자기장이 직교하는 특정 영역만이 도넛 모양으로 깎이는 반면, 이 성막 방법의 경우 그러한 제한은 없다. 따라서, 타겟(30)의 이용 효율을 높일 수 있다.In addition, this film forming method can generate the high-density plasma 22 in a wide range near the surface of the target 30 by the inductively coupled plasma generation, so that the surface of the target 30 can be wider than the magnetron sputtering method It can be used uniformly. In the case of the magnetron sputtering method, only a specific region where the electric field and the magnetic field are orthogonal to each other is shaved to a donut shape on the target surface. Therefore, the utilization efficiency of the target 30 can be increased.

상기 스퍼터링 장치는 고주파 전원(24) 및 타겟 바이어스 전원(34)을 제어하여 상기 성막 방법을 실시하는 기능을 가지고 있는 제어 장치(46)를 구비하고 있다. 보다 구체적으로는 제어 장치(46)는 이 예에서는 (a) 성막의 시작시에는 고주파 전원(24)으로부터 안테나(20)에 고주파 전력 PR을 공급시켜 플라즈마(22)를 발생시킨 후 타겟 바이어스 전원(34)으로부터 타겟(30)에 타겟 바이어스 전압 VT를 인가시켜 스퍼터링을 시작시키는 기능과, (b) 성막의 종료시에는 타겟 바이어스 전원(34)으로부터 타겟(30)에 인가하고 있던 타겟 바이어스 전압 VT를 중단하고 스퍼터링을 정지시킨 후 안테나(20)에 공급하고 있던 고주파 전력 PR을 중단하고 플라즈마(22)를 소멸시키는 기능을 갖고 있다.The sputtering apparatus includes a control device 46 having a function of controlling the high frequency power source 24 and the target bias power source 34 to perform the film forming method. More specifically, in this example, (a) the control device 46 supplies the high-frequency power P R to the antenna 20 from the high-frequency power source 24 at the start of film formation to generate the plasma 22, The target bias voltage V T applied to the target 30 from the target bias power source 34 at the end of film formation; (b) a function of starting the sputtering by applying the target bias voltage V T to the target 30 from the target bias power source 34 T is stopped and the sputtering is stopped, the high frequency power P R supplied to the antenna 20 is stopped, and the plasma 22 is destroyed.

따라서 상기 스퍼터링 장치는 상기 증착 방법이 나타내는 상기 작용 효과와 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다.Therefore, the sputtering apparatus can exhibit the same function and effect as those of the vapor deposition method.

이 발명에 따른 성막 방법을 실시하는 스퍼터링 장치의 보다 구체적인 예를 도 6에 나타낸다. 다음에서는 전술한 예와의 차이점을 주로 설명한다.A more specific example of the sputtering apparatus for carrying out the film forming method according to the present invention is shown in Fig. In the following, differences from the above-described example will be mainly described.

이 스퍼터링 장치는 도 2등에 나타낸 스퍼터링 장치의 진공 용기(2) (그 내부를 이하에서는 성막실(50)이라고 부른다)에 게이트 밸브(52)를 개재시켜 로드 락 챔버(54)를 연결한 구조를 하고 있다.This sputtering apparatus has a structure in which a load lock chamber 54 is connected to a vacuum container 2 (the inside of which is hereinafter referred to as a deposition chamber 50) of a sputtering apparatus shown in Fig. 2 or the like via a gate valve 52 .

유리 기판(12) 상에 산화물 반도체 박막을 형성하는 경우를 예로 들어 설명하면, 기판(12)을 대기로부터 문(64)을 통해 로드 락 챔버(54) 내의 기판 홀더(58) 상에 배치한 후 진공 배기 장치(56)에 의해 로드 락 챔버(54) 내를 소정의 진공도 (예를 들면 5x10-5 Pa 이하)로 배기한다. 이때, 성막실(50) 내도 진공 배기 장치(4)에 의해 동일한 정도로 진공 배기해 둔다. 그 후, 게이트 밸브(52)를 열고 기판 반송 장치(60)에 의해 기판(12)을 로드 락 챔버(54)에서 성막실(50)로 화살표 A와 같이 반송하여 기판 홀더(14) 상에 배치한다. 기판 반송 장치(60)가 로드 락 챔버(54)의 벽면을 관통하는 부분에는, 예를 들면 벨로우즈 등의 진공 밀봉부(62)가 설치되어 있다.Taking the oxide semiconductor thin film on the glass substrate 12 as an example, the substrate 12 is placed on the substrate holder 58 in the load lock chamber 54 from the atmosphere through the door 64 The inside of the load lock chamber 54 is evacuated to a predetermined degree of vacuum (for example, 5 x 10 < -5 > Pa or less) by the vacuum exhaust device 56. [ At this time, the film deposition chamber 50 is evacuated to the same degree by the vacuum evacuation device 4. Thereafter, the gate valve 52 is opened and the substrate 12 is transferred from the load lock chamber 54 to the deposition chamber 50 by the substrate transfer device 60 as shown by the arrow A and placed on the substrate holder 14 do. A vacuum sealing portion 62 such as a bellows is provided in a portion of the substrate transfer device 60 that penetrates through the wall surface of the load lock chamber 54.

게이트 밸브(52)를 닫은 후 성막실(50) 내를 진공 배기 장치(4)에 의해 소정의 진공도 (예를 들면 5x10-5Pa 이하)로 배기한 후 유량 조절기(8)로 유량 조절한 가스(10)를 도입하고, 성막실(50) 내를 소정의 압력 (예를 들면 전술한 바와 같이 1Pa ~ 3Pa 정도)으로 유지한다. 도입하는 가스(10)는, 예를 들어 아르곤 가스이지만, 아르곤과 산소의 혼합 가스 등으로도 좋다.After the gate valve 52 is closed, the inside of the deposition chamber 50 is evacuated to a predetermined degree of vacuum (for example, 5 x 10 < -5 > Pa or less) by the vacuum evacuation device 4, The film deposition chamber 10 is introduced and the inside of the deposition chamber 50 is maintained at a predetermined pressure (for example, about 1 Pa to 3 Pa as described above). The introduced gas 10 is, for example, argon gas, but may be a mixed gas of argon and oxygen.

그 후 성막실(50)에서, 예를 들어 도 4의 단계 101 ~ 단계 109등을 참조하여 상술한 바와 같은 방법으로 성막을 실시한다. 타겟(30)의 재질, 예를 들어 전술 한 IGZO(In-Ga-Zn-O)이다. 이를 통해 유리 기판(12) 상에 IGZO막을 형성할 수 있다.Subsequently, the film formation is performed in the above-described manner in the film formation chamber 50 with reference to steps 101 to 109 of FIG. 4, for example. The material of the target 30, for example, IGZO (In-Ga-Zn-O) described above. Whereby an IGZO film can be formed on the glass substrate 12.

성막 종료 후, 플라즈마(22)를 소멸시켜 (도 4의 단계 109 참조), 가스(10)의 공급을 중단한 후 성막실(50) 내를 진공 배기 장치(4)로 상기의 소정의 진공도 (예를 들면 5x10-5Pa 이하)로 배기한다. 이때, 로드 락 챔버(54) 내도 진공 배기 장치(56)에 의해 동일한 정도로 진공 배기해 둔다. 그 후, 게이트 밸브(52)를 열고 기판 반송 장치(60)에 의해, 증착된 기판(12)을 성막실(50)에서 로드 락 챔버(54)로 화살표 A와 같이 반송하여 기판 홀더(58) 상에 위치한다. 그리고 게이트 밸브(52)를 닫은 후 로드 락 챔버(54) 내를 대기압 상태로 되돌린 후 (즉 누수(leak) 또는 통풍(vent) 후) 문(64)을 통해 기판(12)을 대기중으로 꺼낸다. 이상에 의해 일련의 성막 처리는 완료된다.The supply of the gas 10 is stopped and the inside of the deposition chamber 50 is evacuated by the vacuum evacuation apparatus 4 to the predetermined degree of vacuum (Fig. 4) For example, 5 x 10 < -5 > Pa or less). At this time, the inside of the load lock chamber 54 is evacuated to the same degree by the vacuum evacuation device 56. Thereafter, the gate valve 52 is opened and the substrate 12 thus deposited is transported from the deposition chamber 50 to the load lock chamber 54 by the substrate transfer device 60 as shown by arrow A, Lt; / RTI > After the gate valve 52 is closed, the inside of the load lock chamber 54 is returned to atmospheric pressure (that is, after a leak or vent), and then the substrate 12 is taken out through the door 64 to the atmosphere . Thus, a series of film forming processes are completed.

그런데 타겟(30)의 평면형상은 전술한 사각형 (정사각형 또는 직사각형) 이외의 형상으로 해도 된다. 예를 들어 원형 등이라도 좋다.However, the planar shape of the target 30 may be a shape other than the rectangle (square or rectangle) described above. For example, a circle may be used.

안테나(20)의 형상은 전술한 양단부 이외가 직선형상의 것에 한정되는 것이 아니라, 그 이외의 형상이라도 좋다. 예를 들어, 안테나(20)의 형상은 전체가 선형이라도 좋고, U 자형, コ 자형, 코일 등으로도 좋다. 또한 타겟(30)의 평면형상에 대응한 형상이라도 좋다. 예를 들어, 타겟(30)의 평면형상이 원형인 경우는 안테나(20)의 평면형상을 원형으로 하여도 좋다.The shape of the antenna 20 is not limited to the linear shape except for the above-described both end portions, but may be other shapes. For example, the shape of the antenna 20 may be entirely linear, U-shaped, U-shaped, coil or the like. Or may have a shape corresponding to the planar shape of the target 30. For example, when the planar shape of the target 30 is circular, the planar shape of the antenna 20 may be circular.

또한, 안테나(20)는 특개 2013-206652호 공보에 기재되어 있는 다음과 같은 구조의 안테나라도 좋다. 즉 안테나(20)는 내부 도체, 그 외측을 적어도 진공 용기 내에 위치하는 길이에 걸쳐 덮는 외부 도체와 내부 도체와 외부 도체 사이에 설치되어 있고 두 도체 사이를 절연하는 유전체를 갖는 동축 구조를 하고 있으며, 또한 내부 도체와 외부 도체의 적어도 하나의 내부에 냉각수를 흘려 해당 안테나를 냉각하는 수냉식 구조를 가지고 있어도 좋다. 이 안테나의 내부 도체의 단부에 정합 회로를 통해 고주파 전원이 연결되고 해당 내부 도체의 타단부는 접지되어있다. 외부 도체는 비자성체로 구성하며 해당 외부 도체는 그 한쪽 끝 부분에만 접지되어 있다.The antenna 20 may be an antenna having the following structure described in JP-A-2013-206652. That is, the antenna 20 has a coaxial structure having an inner conductor, an outer conductor covering the inner conductor and a outer conductor covering the inner conductor, and a dielectric for insulating between the inner conductor and the outer conductor, And may have a water-cooled structure for cooling the antenna by flowing cooling water into at least one of the inner conductor and the outer conductor. A high frequency power source is connected to an end of the inner conductor of the antenna through a matching circuit and the other end of the inner conductor is grounded. The outer conductor is made of non-magnetic material and the outer conductor is grounded at one end only.

다음은 성막 방법 및 스퍼터링 장치의 다른 예에 있어서, 전술한 예와의 차이점을 주로 설명한다.Next, in the film forming method and another example of the sputtering apparatus, differences from the above-described example will be mainly described.

예를 들어 도 7에 나타난 바와 같이, 성막의 시작시에는 안테나(20)에 고주파 전력 PR를 공급하여 플라즈마(22)를 발생시킨 후에 타겟(30)에 인가하는 타겟 바이어스 전압 VT를 처음부터 소정 값까지 점차로 증가하고, 성막의 종료시에는 타겟(30)에 인가하고 있던 타겟 바이어스 전압 VT를 점차로 작게 해 멈춘 후에 안테나(20)에 공급하고 있던 고주파 전력 PR을 중단하고 플라즈마(22)를 소멸시키는 성막 방법을 채용해도 좋다. 타겟 바이어스 전압 VT를 점차로 올리거나 내리는 패턴은 도 7과 같은 직선 대신 곡선 모양으로 하여도 좋다.7, the target bias voltage V T applied to the target 30 after the plasma 22 is generated by supplying the high-frequency power P R to the antenna 20 at the beginning of the film forming process At the end of the film formation, the target bias voltage V T applied to the target 30 is gradually decreased and stopped. Then, the high frequency power P R supplied to the antenna 20 is stopped and the plasma 22 is stopped The film forming method may be adopted. The pattern for gradually raising or lowering the target bias voltage V T may be a curve instead of a straight line as shown in Fig.

성막의 시작 및 종료시에 타겟 바이어스 전압 VT를 급격히 스위칭하면, 타겟(30)에 인가되는 타겟 바이어스 전압 VT이 과도현상에 의해 교란되고, 그 사이에 성막되는 막질이 불량해지는 것을 생각할 수 있지만, 이 성막 방법과 같이 타겟 바이어스 전압 VT를 성막 시작시에는 점차 증가하고 성막 종료시에는 점차로 작아지게 함으로써 과도현상에 의한 타겟 바이어스 전압 VT의 교란을 억제할 수 있기 때문에 위와 같은 타겟 바이어스 전압 VT의 교란에 의한 막질의 불량을 억제할 수 있다. 따라서, 성막의 시작 및 종료시에 불균질한 막이 형성되는 것을 억제하는 효과를 높일 수 있다.When the target bias voltage V T is abruptly switched at the start and end of the film formation, it is conceivable that the target bias voltage V T applied to the target 30 is disturbed by the transient phenomenon and the film quality formed therebetween becomes poor. increased when, as a film formation method begins forming the target bias voltage V T gradually, and it is possible to suppress the target bias disturbance of the voltage V T by transients by allowing has decreased gradually at the end of film formation as above with the same target bias voltage V T It is possible to suppress defective film quality due to disturbance. Therefore, it is possible to enhance the effect of suppressing the formation of a heterogeneous film at the start and end of film formation.

상기 증착 방법에 대응하는 스퍼터링 장치에 대해 설명하면, 스퍼터링 장치를 구성하고 있는 전술한 제어 장치(46)는, (a) 성막의 시작시에는 고주파 전원(24)으로부터 안테나(20)에 고주파 전력 PR을 공급해 플라즈마(22)를 발생시킨 후에 타겟 바이어스 전원(34)에서 타겟(30)에 인가하는 타겟 바이어스 전압 VT를 제로에서 소정 값까지 점차로 크게 하는 기능과, (b) 성막 종료시에는 타겟 바이어스 전원(34)에서 타겟(30)에 인가하고 있던 타겟 바이어스 전압 VT를 점차로 작아지게 하여 중단한 후 고주파 전원(24)에서 안테나(20)에 공급하고 있던 고주파 전력 PR을 중단하고 플라즈마(22)을 소멸시키는 기능을 더 가지고 있어도 좋다.The above-described control device 46 constituting the sputtering apparatus is configured such that (a) the high-frequency power P (P) is supplied from the high-frequency power source 24 to the antenna 20 at the start of the film formation, A function of gradually increasing the target bias voltage V T applied from the target bias power supply 34 to the target 30 from zero to a predetermined value after the plasma 22 is generated by supplying the bias voltage V R to the target 30, The target bias voltage V T applied to the target 30 from the power source 34 is gradually decreased and then stopped to stop the high frequency power P R supplied from the high frequency power source 24 to the antenna 20, ) May be further extinguished.

이러한 제어 장치(46)를 구비하고 있는 스퍼터링 장치는 상기 증착 방법이 나타내는 상기 작용 효과와 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다.The sputtering apparatus equipped with such a control device 46 can exhibit the same operational effects as those of the above-mentioned operation effect represented by the vapor deposition method.

또한, 예를 들어 도 8에 도시된 바와 같이, 성막의 시작시에는 안테나(20)에 공급하는 고주파 전력 PR을 점차로 증가해 최소 전력으로 플라즈마(22)를 발생시킨 후에 (도 8중의 a 부 참조), 타겟(30)에 타겟 바이어스 전압 VT를 인가하고, 그 후에 추가로 안테나(20)에 공급하는 고주파 전력 PR을 소정 값까지 점차로 증가하는 (도 8중의 b 부 참조)는 성막 방법을 채택해도 좋다. 고주파 전력 PR을 점차로 증가하는 패턴은 도 8과 같은 직선 대신 곡선 모양으로 해도 좋다. 도 8중의 a 부와 b 부의 사이에 고주파 전력 PR의 값을 일정하게 유지하는 시간 t3를 설치해도 좋고, 그것을 마련하지 않고 a 부와 b 부를 연속해도 좋다.8, at the start of film formation, the RF power P R supplied to the antenna 20 is gradually increased to generate the plasma 22 at the minimum power ), A target bias voltage V T is applied to the target 30, and thereafter, the RF power P R to be further supplied to the antenna 20 is gradually increased to a predetermined value (see part b of FIG. 8) May be adopted. The pattern for gradually increasing the high-frequency power P R may be a curve instead of a straight line as shown in Fig. A time t3 for maintaining the value of the high-frequency power P R constant between the portions a and b in Fig. 8 may be provided, and the portions a and b may be continuous without providing the time t3.

타겟 바이어스 전압 VT를 중단하고 스퍼터링을 정지한 후의 고주파 전력 PR은 도 8에 나타낸 예와 같이 단번에 중단해도 좋고, 점차로 작게 하여 중단해도 좋다.The high-frequency power P R after stopping the target bias voltage V T and stopping the sputtering may be interrupted at once, as shown in the example shown in Fig.

안테나(20)에 소정 값의 고주파 전력 PR을 갑자기 공급해 플라즈마(22)를 점등 시키려고 하면 과도적으로 플라즈마(22)가 교란하고 그것이 오래 지속되기 쉽지만, 본 발명의 성막 방법처럼 안테나(20)에 공급 고주파 전력 PR을 점차로 증가하고 최소 전력으로 플라즈마(22)를 발생시킴으로써 플라즈마(22)의 과도기적인 교란을 줄일 수 있다. 그리고 그 상태에서 타겟(30)에 타겟 바이어스 전압 VT를 인가한 후에 안테나(20)에 공급하는 고주파 전력 PR을 소정 값까지 증가하여 타겟 바이어스 전압 VT의 인가 전후의 플라즈마(22)의 교란을 억제할 수 있기 때문에 성막 개시시의 막질이 불량해지는 것을 억제할 수 있다. 따라서 성막을 시작시의 불균질한 막이 형성되는 것을 억제하는 효과를 높일 수 있다.If the plasma 22 is illuminated by suddenly supplying a predetermined high frequency power P R to the antenna 20, the plasma 22 is excessively disturbed and is likely to last for a long time. However, as in the film forming method of the present invention, The transient disturbance of the plasma 22 can be reduced by gradually increasing the supply high frequency power P R and generating the plasma 22 with the minimum power. Then, after the target bias voltage V T is applied to the target 30 in this state, the radio frequency power P R supplied to the antenna 20 is increased to a predetermined value, and the disturbance of the plasma 22 before and after the application of the target bias voltage V T It is possible to suppress the film quality at the start of the film formation from becoming poor. Therefore, the effect of suppressing the formation of a heterogeneous film at the start of film formation can be enhanced.

상기 증착 방법에 대응하는 스퍼터링 장치에 대해 설명하면, 스퍼터링 장치를 구성하고 있는 전술한 제어 장치(46)는 성막의 시작시에는 고주파 전원(24)에서 안테나(20)에 공급하는 고주파 전력 PR을 점차로 증가해 최소 전력으로 플라즈마(22)를 발생시킨 후에 타겟 바이어스 전원(34)에서 타겟(30)에 타겟 바이어스 전압 VT를 인가하고, 그 후 다시 고주파 전원(24)에서 안테나(20)에 공급하는 고주파 전력 PR을 소정 값까지 점차로 증가하는 기능을 더 가지고 있어도 좋다.The above-described control device 46 constituting the sputtering apparatus controls the sputtering apparatus corresponding to the above-mentioned vapor deposition method so that the high frequency power P R supplied from the high frequency power source 24 to the antenna 20 The target bias voltage V T is applied to the target 30 from the target bias power supply 34 and then supplied to the antenna 20 from the high frequency power supply 24 again after the plasma 22 is generated with the minimum power Frequency power P R to the predetermined value.

이러한 제어 장치(46)를 구비하고 있는 스퍼터링 장치는 상기 증착 방법이 나타내는 상기 작용 효과와 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다.The sputtering apparatus equipped with such a control device 46 can exhibit the same operational effects as those of the above-mentioned operation effect represented by the vapor deposition method.

2 진공 용기
10 가스
12 기판
20 안테나
22 플라즈마
24 고주파 전원
30 타겟
34 타겟 바이어스 전원
46 제어 장치
PR 고주파 전력
VT 타겟 바이어스 전압2 Vacuum container
10 gas
12 substrate
20 antenna
22 Plasma
24 High Frequency Power Supply
30 target
34 Target Bias Power
46 control device
P R High-frequency power
V T Target bias voltage

Claims (6)

스퍼터링용 가스가 도입되는 진공 용기 내에 설치된 안테나에 고주파 전력을 공급하여 유도 결합형 플라즈마를 발생시켜, 상기 플라즈마와 타겟에 인가되는 타겟 바이어스 전압을 이용하여 타겟을 스퍼터링 시켜 기판 상에 성막을 행하는 스퍼터링 장치에 있어서,
성막의 시작시에는 상기 안테나에 상기 고주파 전력을 공급하여 상기 플라즈마를 발생시킨 후에, 상기 타겟에 상기 타겟 바이어스 전압을 인가하여 스퍼터링을 시작하고,
성막의 종료시에는 상기 타겟에 인가하고 있던 상기 타겟 바이어스 전압을 중단해 스퍼터링을 정지한 후에, 상기 안테나에 공급하고 있던 상기 고주파 전력을 중단해 상기 플라즈마를 소멸시키는 것을 특징으로 하는 성막 방법.A sputtering apparatus for sputtering a target by using a plasma generated by the plasma and a target bias voltage applied to the target to form a film on the substrate by supplying high frequency power to an antenna provided in a vacuum container into which a sputtering gas is introduced, In this case,
At the start of deposition, the RF power is supplied to the antenna to generate the plasma, the target bias voltage is applied to the target to start sputtering,
At the end of film formation, the target bias voltage applied to the target is stopped and the sputtering is stopped, and then the high frequency power supplied to the antenna is stopped and the plasma is eliminated. 청구항 1에 있어서,
성막의 시작시에는 상기 안테나에 상기 고주파 전력을 공급해 상기 플라즈마를 발생시킨 후에, 상기 타겟에 인가하는 상기 타겟 바이어스 전압을 제로에서 소정 값까지 점차로 증가하고,
성막의 종료시에는 상기 타겟에 인가하고 있던 상기 타겟 바이어스 전압을 점차로 작게 하여 중단한 후에, 상기 안테나에 공급하고 있던 상기 고주파 전력을 중단해 상기 플라즈마를 소멸시키는 성막 방법.The method according to claim 1,
The target bias voltage applied to the target is gradually increased from zero to a predetermined value after the plasma is generated by supplying the RF power to the antenna at the start of deposition,
At the end of the film formation, the target bias voltage applied to the target is gradually decreased and then stopped, and then the radio frequency power supplied to the antenna is interrupted to thereby extinguish the plasma. 청구항 1에 있어서,
성막의 시작시에는 상기 안테나에 공급하는 상기 고주파 전력을 점차로 증가해 최소 전력으로 상기 플라즈마를 발생시킨 후에, 상기 타겟에 상기 타겟 바이어스 전압을 인가하고, 그 후 다시 상기 안테나에 공급하는 상기 고주파 전력을 소정 값까지 점차로 증가하는 성막 방법.The method according to claim 1,
At the start of film formation, the RF power to be supplied to the antenna is gradually increased to generate the plasma with a minimum power, then the target bias voltage is applied to the target, and then the RF power to be supplied to the antenna And gradually increases to a predetermined value. 스퍼터링용 가스가 도입되는 진공 용기 내에 설치된 안테나에 고주파 전원으로부터 고주파 전력을 공급하여 유도 결합형 플라즈마를 발생시켜 상기 플라즈마와 타겟 바이어스 전원에서 타겟에 인가되는 타겟 바이어스 전압을 이용하여 타겟을 스퍼터링 시켜 기판 상에 성막하는 스퍼터링 장치로서,
상기 고주파 전원 및 상기 타겟 바이어스 전원을 제어하여 (a) 성막의 시작시에는, 상기 고주파 전원으로부터 상기 안테나에 상기 고주파 전력을 공급시켜 상기 플라즈마를 발생시킨 후에, 상기 타겟 바이어스 전원에서 상기 타겟에 상기 타겟 바이어스 전압을 인가시켜 스퍼터링을 시작시키는 기능과, (b) 성막의 종료시에는 상기 타겟 바이어스 전원에서 상기 타겟에 인가하고 있던 상기 타겟 바이어스 전압을 중단해 스퍼터링을 정지시킨 후에, 상기 안테나에 공급하고 있던 상기 고주파 전력을 중단해 상기 플라즈마를 소멸시키는 기능을 갖고 있는 제어 장치를 갖추고 있는 것을 특징으로하는 스퍼터링 장치.A high frequency power is supplied from an RF power source to an antenna provided in a vacuum container into which a gas for sputtering is introduced to generate an inductively coupled plasma and the target is sputtered by using the plasma and the target bias voltage applied to the target in the target bias power source, As a sputtering apparatus,
(A) at the start of film formation, the high frequency power is supplied to the antenna from the high frequency power source to generate the plasma, and then the plasma is generated in the target bias power source, (B) stopping the sputtering by stopping the target bias voltage applied to the target at the target bias power source at the end of the film formation, and then stopping the sputtering, And a control device having a function of interrupting the high-frequency power and extinguishing the plasma. 청구항 4에 있어서,
상기 제어 장치는 (a) 성막의 시작시에는, 상기 고주파 전원으로부터 상기 안테나에 상기 고주파 전력을 공급하여 상기 플라즈마를 발생시킨 후에, 상기 타겟 바이어스 전원에서 상기 타겟에 인가하는 상기 타겟 바이어스 전압을 제로에서 소정 값까지 점차로 증가하는 기능과, (b) 성막의 종료시에는 상기 타겟 바이어스 전원에서 상기 타겟에 인가하고 있던 상기 타겟 바이어스 전압을 점차로 작게 하여 중단한 후에, 상기 고주파 전원에서 상기 안테나에 공급하고 있던 상기 고주파 전력을 중단해 상기 플라즈마를 소멸시키는 기능을 더 가지고 있는 스퍼터링 장치.The method of claim 4,
(A) at the start of film formation, after the RF power is supplied from the high frequency power source to the antenna to generate the plasma, the target bias voltage applied to the target from the target bias power source is set to zero (B) a function of gradually decreasing the target bias voltage applied to the target at the target bias power supply at the end of film formation, and then stopping the target bias voltage And a function of discontinuing the high-frequency power and extinguishing the plasma. 청구항 4에 있어서,
상기 제어 장치는 성막의 시작시에는, 상기 고주파 전원으로부터 상기 안테나에 공급하는 상기 고주파 전력을 점차로 증가하여 최소 전력으로 상기 플라즈마를 발생시킨 후에, 상기 타겟 바이어스 전원으로부터 상기 타겟에 상기 타겟 바이어스 전압을 인가시키고 그 후에 상기 고주파 전원으로부터 상기 안테나에 공급하는 상기 고주파 전력을 소정 값까지 점차로 증가하는 기능을 더 가지고 있는 스퍼터링 장치.The method of claim 4,
The control device gradually increases the RF power supplied from the RF power source to the antenna to generate the plasma with minimum power and then applies the target bias voltage to the target from the target bias power source Frequency power to be supplied to the antenna from the high-frequency power source to a predetermined value.
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