JPH02105412A

JPH02105412A - 薄膜製造装置

Info

Publication number: JPH02105412A
Application number: JP25697188A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Nomura; 英一野村
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-10-14
Filing date: 1988-10-14
Publication date: 1990-04-18

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］本発明は薄膜の製造装置に関し、ざらに詳しくは、より
純度の高い薄膜の形成が可能な薄膜の製造装置に関する
。

［従来の技術］基板上に薄膜を形成する方法には、溶液中でのメツキや
スプレー法等を含めて多くの方法があるか、薄膜に高い
純度や均一な膜質が要求される場合には蒸着法、スパッ
タ法おるいはＣＶＤ法等が用いられている。これらの中
でも薄膜の純度か高く、かつ実用的な成膜速度か１ｑら
れるスパッタ法は、ターゲットを衝撃する荷電粒子や中
性粒子の生成原理に応じて、高周波スパッタ法、直流ス
パッタ法、イオンビーム・スパッタ法、原子ビーム・ス
パッタ法等に分けられる。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、従来の薄膜製造装置は、ＲＩＩ！形成時
における真空排気に適合する材質ならびに構造を有する
ものであることが必要なことや、化学的に活性な気体の
導入に対して耐蝕性を有するものであることが必要とさ
れることから、一般にステンレス鋼製のものが用いられ
ている。このため、極めて高純度の薄膜か要求される場
合には、薄膜形成装置の表面から剥離した原子または分
子が薄膜中に混入し、薄膜の高純度化の達成が妨げられ
るという欠点があった。

本発明の目的は、薄膜堆積速度等の実用性を保ちなから
、より純度の高い薄膜の形成が可能な薄膜製造装置を提
供することにある。

［課題を解決するための手段］本発明は、薄膜構成物質を含有する材料からなるターゲ
ットと、該ターゲラｉ〜から所望の元素を剥離して基板
上に堆積させる高エネルギー粒子の発生手段とを備えて
なる薄膜製造装置において、薄膜製造装置内の少なくと
も高エネルギー粒子の衝撃を受ける部分が薄膜構成物質
で作製されていることを特徴とする７ａ膜製造装置であ
る。

本発明における高エネルギー粒子としては、荷電粒子、
中性粒子等が挙げられる。

［作用１スパッタ法や蒸着法等の実用的な成膜方法で形成された
薄膜のｌ１１４度を左右する最も大きな要因はターゲッ
トの純度である。蒸着法の場合には蒸着槽の清浄さ（こ
れは通常、槽内の真空度を指標にすることが多い）がこ
れに次ぐ。スパッタ法の場合にはスパッタ室内に導入さ
れるカス自身の純度、それからスパッタ室の清浄さとい
う項で薄膜の純度に影響を及ぼす。現在のところ、ター
ゲラＩ〜の純度は、材料に依存するか、金属月料の場合
、９９、９９９９％が達成されており、スパッタ法にお
いて導入されるカス自身の純度も最近著しく向上してい
る。残る蒸肴槽必るいはスパッタ室の清浄さについては
到達真空度を良くするという努力は行われているものの
、特にスパッタ法においては、高エネルギー粒子の衝撃
て薄］漠形成装置表面から剥離した原子や分子がスパッ
タ室内に存在するので、これらの混入により、薄膜の純
度か低下する。

そこで薄膜製造装置内部の、特に高エネルギー粒子の頻
繁な衝撃が予想される部分を、薄膜構成物質で作製すれ
ば、高エネルギー粒子の衝撃を受けて表面から原子や分
子か剥離しても、スパッタ室内の純度低下の要因になる
ことはなく、スパッタ室内の清浄雰囲気は保持される。

［実施例］次に本発明の実施例について、図面を参照して詳細に説
明する。

第１の実施例はタングステンおよびタンタル薄膜形成用
イオンビーム・スパッタ装置である。第１図はその構成
を示覆概略構成図である。

イオンビーム・スパッタ法では、電界によって方向が比
較的良好に制御されたイオンがターゲット表面を衝撃す
るので、スパッタ室１内については本発明の適用は必須
のものではない。本実施例においては、装置の一部であ
るタングステン堆積用およびタンタル堆積用のイオン源
２，３に本発明を適用する。

即ら、水冷された純度９９．９９９９％のタングステン
・ターゲット６の表面にアルゴン等のイオンで衝撃を加
え、実線の位置に配置された基板８ａにタングステン薄
膜を形成する場合、イオン源２は後述の如き、高純度タ
ングステンで作製されたイオン源とする。

一方、純度９９．９９９５％のタンタル・ターゲット７
にタングステンの場合と同様のイオンで衝撃を加え、破
線の位置に配置された基板８ｂにタンタル薄膜を形成す
る場合、イオン源３は高純度タンタルで作製されたイオ
ン源とする。

該イオンビーム・スパッタ装置は、アルゴンカス・ボン
ベ１４からの通常のアルゴンカスの他に、窒素ガス・ボ
ンベ１５からの窒素ガスと酸素ガス・ボンベ１６からの
酸素ガスをガス流量制御器１３を通してそれぞれ単独に
、または混合してイオン源２゜３に導くことができる。

なお図中、４および５は各イオン源のグー１〜弁である
。

第２図はタングステン堆積用イオン源２の概略構成図で
ある。外囲２１はステンレス４１４　ＳＯ８３０４’！
ｕであり、通常の超高真空用コンフラツトフランジ２２
でゲート弁４に固定される。また、外囲２１の側壁面に
は、電子の走行距離を長くしてカスのイオン化効率を増
すための電磁石のコイル２３か配設されている。

一方、フィラメント２４．アノード２５．グリッド２６
とガス導入管２７はすへて高純度タングステン製である
。また、タンタル堆積用イオン源３もこれと同じ構造で
、外囲はステンレスｉ１４　ＳＯ３３０４製であるが、
フエラメント、アノード、グリッド、ガス導入管は高純
度タンタル製で必る。

以上のように構成された薄膜製造装置を用いて製造した
薄膜の組成を高感度の二次イオン質♀分析器で分析した
ところ、スパッタ・ガスの膜中ｌ＼の取込みは認められ
るものの、従来の装置を用いた場合に認められるステン
レス鋼の成分は全く検出されなかった。

また、上記と同様にして、モリブデン薄膜形成用のイオ
ン源も作製することかでき、この場合も得られた薄膜は
上記と同様に良好なものであった。

第２の実施例はチタン薄膜製造用高周波スパッタ装置で
あり、その概略構成図を第３図に示す。

本実施例においては、高純度チタンのターゲット４１を
囲む水冷のターゲット・ホルダ４２および基板８を載置
する基板ホルダ４３か高純度チタン類である。

該高周波スパッタ装置においては、コンダクタンス可変
バルブ４４て真空排気速度が調整され、アルゴンガス°
はアルゴンガス・ボンベ１４からガス流量制御器１３を
通してスパッタ室１内に導入される。

チタン・ターゲット４１に高周波電力を供給すると、タ
ーゲット４１と基板ホルダ４３との間で放電が生じ、タ
ーグツ１〜のチタンがスパッタされる。

ターゲット・ホルダ４２をチタン類にしておくのは、タ
ーゲット４１に向って加速されたアルゴン正イオンのう
ち、ターゲットをそれたものによるタゲット・ホルダ４
２へのスパッタで成膜中に不純物が混入するのを避ける
ためておる。

一方、アルゴン正イオンは基板ホルダ４３に向って加速
されることはないにもかかわらず、基板ホルダも高純度
チタン類であるのは、ターゲットで中性化されると同時
に反射されたアルゴン中性原子か基板ホルダ４３をスパ
ッタすることによる不純物混入を避けるためである。−
度ターゲットに衝突して反射してきたアルゴン原子にも
少数ながらスパッタリングを起すに十分な運動エネルギ
ーを持つものがあるので、この配慮か必要である。

原子ビーム・スパッタ装置の場合には、原子ビーム源の
ノズル、スキマー、コリメート用アパチ（・等を薄膜構
成物質で作製すればよい。

［発明の効果１運動エネルギーを持った各種の粒子でターゲットを衝撃
して成膜するスパッタ法は、大きな成膜速度や強い膜付
着力が得られるので、実用性の極めて高い薄膜製造方法
であり、このためのターゲットやスパッタ・ガスの高純
度化も効率的に達成されつつある。本発明の薄膜製造装
置は、ターゲット、スパッタ・カスに次ぐ高純度化のた
めの第３の要因でおるスパッタ室内の清浄雰囲気の保持
を解決して薄膜の高純度化をはかるもので、極めて高い
純度と良好な膜質が要求される電子デバイス用の高融点
金属薄膜の製造に有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略構成図、第２図は第１
図実施例にあけるタングステン成膜用イオン源の概略構
成図、第３図は本発明の別の一実施例の概略構成図であ
る。１・・・スパッタ室２・・・タングステン堆積用イオン源３・・・タンタル堆積用イオン源４・・・タングステン用イオン源のゲート弁５・・・タ
ンタル用イオン源のゲート弁６・・・高純度タングステ
ン・ターゲット７・・・高純度タンタル・ターゲット８・・・基板９・・・タングステン堆積用カス弁Ｏ・・・タンタル堆積用カス弁１・・・カス供給路排気用弁２・・・ガスボンベ元弁３・・・ガス流量制御器４・・・アルゴンガス拳ボンベ５・・・窒素ガス・ボンベ６・・・酸素ガス・ボンベ２１・・・外囲２２・・・コンフラツト・フランジ２３・・・電１６石コイル２４・・・フィラメント２５・・・アノード２６・・・グリッド２７・・・カス導入管４１・・・チタン・り４２・・・タグツト４３・・・基板ホルダゲット・ホルダ４４・・・コンダクタンス可変バルブ人弁理土舘野千恵子タンクステン堆積ｆｆＪイオン源外囲コンフラツト・フランジ電磁石コイルフィラメントアノードグリッドカス導入管第２図第１図１・・・スパッタ至８・・・基板１３・・・カス流量Ｉ１１制御器１４・・・アルゴンガス・ホンｌ＼４１・・・チタン・ターゲット４２・・・ターゲット・ホルダ４３・・・基板ホルダ４４・・・コンダクタンス可変バルブ第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）薄膜構成物質を含有する材料からなるターゲット
と、該ターゲットから所望の元素を剥離して基板上に堆
積させる高エネルギー粒子の発生手段とを備えてなる薄
膜製造装置において、薄膜製造装置内の少なくとも高エ
ネルギー粒子の衝撃を受ける部分が薄膜構成物質で作製
されていることを特徴とする薄膜製造装置。