JPH0313573A - 誘電体膜の反応性スパッタ成膜法 - Google Patents
誘電体膜の反応性スパッタ成膜法Info
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- JPH0313573A JPH0313573A JP14734689A JP14734689A JPH0313573A JP H0313573 A JPH0313573 A JP H0313573A JP 14734689 A JP14734689 A JP 14734689A JP 14734689 A JP14734689 A JP 14734689A JP H0313573 A JPH0313573 A JP H0313573A
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- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 31
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (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、誘電体膜の反応性スパッタ成膜法に関するも
のである。
のである。
（従来の技術）
従来、誘電体膜は、その光学特性、絶縁性、耐食性等を
活かして、光学部品や光記録媒体の光学薄膜として、あ
るいは半導体のパッシベーション膜や絶縁膜として、多
方面で利用されている。
活かして、光学部品や光記録媒体の光学薄膜として、あ
るいは半導体のパッシベーション膜や絶縁膜として、多
方面で利用されている。
この種の誘電体膜は、膜質の設定の自由度や、膜組成の
安定性の点から、反応性スパッタ法で成膜される場合が
多い、すなわち、金属や半導体で形成された導電性ター
ゲットを用い、雰囲気中に反応ガスを導入し、この反応
ガスと、スパッタされた金属や半導体の原子とを反応さ
せて誘電体膜を成膜している。
安定性の点から、反応性スパッタ法で成膜される場合が
多い、すなわち、金属や半導体で形成された導電性ター
ゲットを用い、雰囲気中に反応ガスを導入し、この反応
ガスと、スパッタされた金属や半導体の原子とを反応さ
せて誘電体膜を成膜している。
ところで、この反応性スパッタ法は、ターゲットに印加
する電流の種類により、ＤＣを用いる００反応性スパッ
タ法と、ＲＦを用いるＲＦ反応性スパッタ法とに区分さ
れる。上記ＲＦ反応性スパッタ法は、ターゲット表面に
絶縁性の誘電体層が堆積しても異常放電することなく、
スパッタが続けられるという長所を有している。一方、
００反応性スパッタ法は、原理的には成膜速度が速く、
基板の温度上昇を抑えることができるという利点を有し
ている。
する電流の種類により、ＤＣを用いる００反応性スパッ
タ法と、ＲＦを用いるＲＦ反応性スパッタ法とに区分さ
れる。上記ＲＦ反応性スパッタ法は、ターゲット表面に
絶縁性の誘電体層が堆積しても異常放電することなく、
スパッタが続けられるという長所を有している。一方、
００反応性スパッタ法は、原理的には成膜速度が速く、
基板の温度上昇を抑えることができるという利点を有し
ている。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、上記ＲＦ反応性スパッタ法は、成膜速度
が遅く、基板温度が上昇する等の欠点を持つ。
が遅く、基板温度が上昇する等の欠点を持つ。
また、上記００反応性スパッタ法は、ターゲット表面に
絶縁性の誘電体膜が形成された場合、異常放電を生ずる
という問題があり、この異常放電は、欠陥の無い均質な
膜を形成する上で致命的な悪影響を及ぼすものである。
絶縁性の誘電体膜が形成された場合、異常放電を生ずる
という問題があり、この異常放電は、欠陥の無い均質な
膜を形成する上で致命的な悪影響を及ぼすものである。
従って、この異常放電を無くすため、従来は、００反応
性スパッタ法で、絶縁性の誘電体膜を成膜する場合は、
反応ガスがターゲット上に到達しにくいようにカバーを
設け、更に多量のＡｒガスを流す等の工夫をしている。
性スパッタ法で、絶縁性の誘電体膜を成膜する場合は、
反応ガスがターゲット上に到達しにくいようにカバーを
設け、更に多量のＡｒガスを流す等の工夫をしている。
そのため、本来の高速成膜性が犠牲となり、ＲＦ反応性
スパッタ法における場合より、成膜速度が遅くなってし
まうという問題がある。
スパッタ法における場合より、成膜速度が遅くなってし
まうという問題がある。
そこで、本発明は、上記の両スパッタ法の問題点を補っ
て、誘電体膜を高成膜速度で、基板の温度上昇も抑えて
、かつ異常放電なく行なうための誘電体膜の反応性スパ
ッタ成膜法を提供するものである。
て、誘電体膜を高成膜速度で、基板の温度上昇も抑えて
、かつ異常放電なく行なうための誘電体膜の反応性スパ
ッタ成膜法を提供するものである。
（課題を解決するための手段）
本発明は、導電性ターゲットを使用し、反応ガスを含む
雰囲気中で、誘電体膜をスパッタにより成膜する誘電体
膜の反応性スパッタ成膜法において、ターゲットに印加
する電流を、ＤＣにＲＦを電力比で３０％以上重畳させ
たものとしたことを特徴とするものである。
雰囲気中で、誘電体膜をスパッタにより成膜する誘電体
膜の反応性スパッタ成膜法において、ターゲットに印加
する電流を、ＤＣにＲＦを電力比で３０％以上重畳させ
たものとしたことを特徴とするものである。
（作 用）
本発明の誘電体膜の反応性スパッタ成膜法においては、
ターゲットに印加する電流を、ＤＣにＲＦを電力比で３
０％以上重畳させたものとしたので、００反応性スパッ
タ法の高速成膜性、基板温度の上昇の抑制という利点を
維持しつつ、ターゲット上のチャージアップを電気的に
中和させ・ることかでき、上記の異常放電を防止するこ
とができる。
ターゲットに印加する電流を、ＤＣにＲＦを電力比で３
０％以上重畳させたものとしたので、００反応性スパッ
タ法の高速成膜性、基板温度の上昇の抑制という利点を
維持しつつ、ターゲット上のチャージアップを電気的に
中和させ・ることかでき、上記の異常放電を防止するこ
とができる。
（実施例）
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の誘電体膜の反応
性スパッタ成膜法について詳細に説明する。
性スパッタ成膜法について詳細に説明する。
まず、第１図を参照しつつ、本発明のスパッタ成膜法を
実施するためのスパッタ装置のカソード構造について説
明する。
実施するためのスパッタ装置のカソード構造について説
明する。
第１図において、符号１はターゲットを示し、このター
ゲット１は、ＤＣ電源２およびＲＦ電源３が接続され、
ＤＣおよびＲＦが重畳状態で印加されるようになってい
る。ＤＣ電源２の電源回路には、ＲＦがＤＣ電源に戻ら
ないようにするため、コイル４およびコンデンサ５が介
設されている。
ゲット１は、ＤＣ電源２およびＲＦ電源３が接続され、
ＤＣおよびＲＦが重畳状態で印加されるようになってい
る。ＤＣ電源２の電源回路には、ＲＦがＤＣ電源に戻ら
ないようにするため、コイル４およびコンデンサ５が介
設されている。
なお、この第１図において、符号６はアースシールドを
、符号７は反応ガスノズルを、符号８はＡｒガスノズル
をそれぞれ示している。
、符号７は反応ガスノズルを、符号８はＡｒガスノズル
をそれぞれ示している。
次に、上記スパッタ装置を用いての本発明の誘電体膜の
反応性スパッタ成膜法の実施例について説明する。
反応性スパッタ成膜法の実施例について説明する。
まず、ターゲットとして、５’Ｘ１８’サイズのＡｉ！
Ｓ１ターゲットを準備し、スパッタ圧を５×１０−’ｔ
ｏｒｒ１．：設定し、Ａｒガス流量を１００８ＣＣ旧こ
設定し、更に、反応ガスであるＮ２ガス流量を、成膜さ
れるＡｊ！５ＩＮｘの屈折率が約２．３となるように調
整した状態で、上記ターゲットにＤＣとＲＦを重畳し、
割合を変えてトータルで３ｋｗとなるように印加し、成
膜作業を行ない、そのときの異常放電数を測定した。そ
の結果を第２図のグラフに示す。この第２図のグラフか
らも分るように、ターゲット印加電流におけるＲＦの重
畳比（ＲＦ／ＤＣ＋ＲＦ’の電力比で示す）の増加とと
もに、異常放電電数は減少し、ＲＦの重畳比が３０％と
なったとき、異常放電はほぼ零となり、これ以上、重畳
すれば、異常放電は発生しない。
Ｓ１ターゲットを準備し、スパッタ圧を５×１０−’ｔ
ｏｒｒ１．：設定し、Ａｒガス流量を１００８ＣＣ旧こ
設定し、更に、反応ガスであるＮ２ガス流量を、成膜さ
れるＡｊ！５ＩＮｘの屈折率が約２．３となるように調
整した状態で、上記ターゲットにＤＣとＲＦを重畳し、
割合を変えてトータルで３ｋｗとなるように印加し、成
膜作業を行ない、そのときの異常放電数を測定した。そ
の結果を第２図のグラフに示す。この第２図のグラフか
らも分るように、ターゲット印加電流におけるＲＦの重
畳比（ＲＦ／ＤＣ＋ＲＦ’の電力比で示す）の増加とと
もに、異常放電電数は減少し、ＲＦの重畳比が３０％と
なったとき、異常放電はほぼ零となり、これ以上、重畳
すれば、異常放電は発生しない。
次に、ＤＣとＲＦおよびＲＦ重畳ＤＣの各スパッタ成膜
法を比較するため、同じ電力を印加した場合の各スパッ
タ成膜法における成膜速度と基板温度上昇を測定した。
法を比較するため、同じ電力を印加した場合の各スパッ
タ成膜法における成膜速度と基板温度上昇を測定した。
その結果を第３図に示す。
この場合における成膜条件は、印加電力３ ｋｗ。
スパッタ圧力５ Ｘ １Ｏ−３ｔｏｒｒ、 Ａｒガス流
量１００８ＣＣＭとし、Ｎ２ガス流量を、成膜されるＡ
！！３１Ｎｘの屈折率が約２．１となるように調整した
。なお、ＤＣスパッタ成膜法の場合は、ターゲットをそ
のままの状態にしておくと、上記したようにチャージア
ップした異常放電が起きるので、この異常放電を防止す
る目的で、ターゲット上をカバーで覆った状態のもので
測定した。この成膜速度は、カバー無しの場合の半分以
下となっている。
量１００８ＣＣＭとし、Ｎ２ガス流量を、成膜されるＡ
！！３１Ｎｘの屈折率が約２．１となるように調整した
。なお、ＤＣスパッタ成膜法の場合は、ターゲットをそ
のままの状態にしておくと、上記したようにチャージア
ップした異常放電が起きるので、この異常放電を防止す
る目的で、ターゲット上をカバーで覆った状態のもので
測定した。この成膜速度は、カバー無しの場合の半分以
下となっている。
第３図に示された結果から、ＲＦ重畳ＤＣスパッタ成膜
法は、ＲＦスパッタ成膜法に比べて、ＤＣ成分量、成膜
速度が大きく、またＤＣスパッタ成膜法に比べても、タ
ーゲットがカバーで覆われていない分、成膜速度が大き
いという利点を持つ。
法は、ＲＦスパッタ成膜法に比べて、ＤＣ成分量、成膜
速度が大きく、またＤＣスパッタ成膜法に比べても、タ
ーゲットがカバーで覆われていない分、成膜速度が大き
いという利点を持つ。
また、基板の温度上昇は、プラズマの広がりが大きく影
響するが、プラズマの広がるＲＦスパッタ成膜法による
場合が一番太きく、ＲＦｊｉ畳ＤＣスパッタ成膜法によ
る場合はＤＣスパッタ成膜法による場合とほとんど変わ
らなかった。
響するが、プラズマの広がるＲＦスパッタ成膜法による
場合が一番太きく、ＲＦｊｉ畳ＤＣスパッタ成膜法によ
る場合はＤＣスパッタ成膜法による場合とほとんど変わ
らなかった。
なお、上記実施例においては、ｌ４ＪｌＳＩターゲツト
を用いた場合を示したが、Ｓｔ系、Ｍ系、Ｔａ系、Ｚｒ
系等の誘電成膜を、導電性ターゲットを用いて、反応性
スパッタで成膜する場合にも応用できる。また、上記実
施例におては、窒化物である誘電体膜を形成する場合に
ついて説明したが、酸化物、酸窒化物の誘電体膜を成膜
する場合にも応用できる。
を用いた場合を示したが、Ｓｔ系、Ｍ系、Ｔａ系、Ｚｒ
系等の誘電成膜を、導電性ターゲットを用いて、反応性
スパッタで成膜する場合にも応用できる。また、上記実
施例におては、窒化物である誘電体膜を形成する場合に
ついて説明したが、酸化物、酸窒化物の誘電体膜を成膜
する場合にも応用できる。
（発明の効果）
本発明のスパッタ成膜法においては、反応性スパッタに
より誘電体膜を成膜する場合、ＤＣにＲＦを重畳した状
態でターゲットに印加するようにしたので、ターゲット
上のチャージアップを電気的に中和することで異常放電
を無くし、これによって高品質の誘電体膜を得ることが
できるとともに、ＤＣスパッタ成膜法における高速成膜
性を維持したまま、安定にかつ低い基板温度上昇で成膜
作業を行なうことができる。
より誘電体膜を成膜する場合、ＤＣにＲＦを重畳した状
態でターゲットに印加するようにしたので、ターゲット
上のチャージアップを電気的に中和することで異常放電
を無くし、これによって高品質の誘電体膜を得ることが
できるとともに、ＤＣスパッタ成膜法における高速成膜
性を維持したまま、安定にかつ低い基板温度上昇で成膜
作業を行なうことができる。
第１図は、本発明のスパッタ成膜法を実施するためのス
パッタ装置のカソード構造の一例を示す概略図、第２図
は、ＲＦ重畳ＤＣスパッタ成膜法におけるＲＦ重畳比と
異常放電数との関係を示す特性線図、第３図は、本発明
の実施例によるＲＦ重畳ＤＣスパッタ成膜法と、従来の
ＲＦスパッタ成膜法およびＤＣスパッタ成膜法の各方法
を実施した場合の成膜速度と基板の温度上昇を示す特性
線図である。 １・・・ターゲット ２・・・ＤＣ電源 ３・・・ＲＦ電源 ４１４−
パッタ装置のカソード構造の一例を示す概略図、第２図
は、ＲＦ重畳ＤＣスパッタ成膜法におけるＲＦ重畳比と
異常放電数との関係を示す特性線図、第３図は、本発明
の実施例によるＲＦ重畳ＤＣスパッタ成膜法と、従来の
ＲＦスパッタ成膜法およびＤＣスパッタ成膜法の各方法
を実施した場合の成膜速度と基板の温度上昇を示す特性
線図である。 １・・・ターゲット ２・・・ＤＣ電源 ３・・・ＲＦ電源 ４１４−
Claims (1)
- 導電性ターゲットを使用し、反応ガスを含む雰囲気中
で、誘電体膜をスパッタにより成膜する誘電体膜の反応
性スパッタ成膜法において、前記ターゲットに印加する
電流を、ＤＣにＲＦを電力比で３０％以上重畳させたも
のとしたことを特徴とする誘電体膜の反応性スパッタ成
膜法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14734689A JPH0313573A (ja) | 1989-06-10 | 1989-06-10 | 誘電体膜の反応性スパッタ成膜法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14734689A JPH0313573A (ja) | 1989-06-10 | 1989-06-10 | 誘電体膜の反応性スパッタ成膜法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0313573A true JPH0313573A (ja) | 1991-01-22 |
Family
ID=15428106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14734689A Pending JPH0313573A (ja) | 1989-06-10 | 1989-06-10 | 誘電体膜の反応性スパッタ成膜法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0313573A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5679625A (en) * | 1992-09-07 | 1997-10-21 | Nippon Steel Corporation | Method of making an oxide superconducting thin film |
| JP2011504546A (ja) * | 2007-07-25 | 2011-02-10 | ジーエス ナノテク カンパニー リミテッド | 非電導性ターゲットを使用するスパッタリングによるセラミック薄膜の成膜方法 |
| JP2023546468A (ja) * | 2020-10-26 | 2023-11-02 | 北京北方華創微電子装備有限公司 | 酸化物薄膜の製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6326361A (ja) * | 1986-07-18 | 1988-02-03 | Hitachi Ltd | 薄膜形成方法および装置 |
| JPS63109164A (ja) * | 1986-10-27 | 1988-05-13 | Seiko Epson Corp | マグネトロンスパツタ装置 |
| JPS63140077A (ja) * | 1986-12-03 | 1988-06-11 | Sanyo Shinku Kogyo Kk | 誘電体薄膜の製造方法とその装置 |
-
1989
- 1989-06-10 JP JP14734689A patent/JPH0313573A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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| EP4234756A4 (en) * | 2020-10-26 | 2024-12-04 | Beijing NAURA Microelectronics Equipment Co., Ltd. | PROCESS FOR PREPARING A THIN OXIDE LAYER |
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