JPH04304367A - 薄膜形成方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は薄膜形成方法に関し、特
にスパッタリング法によって成膜する薄膜形成方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】薄膜形成方法のひとつとして知られるス
パッタリング法は、固体の表面に高エネルギーの粒子を
衝突させるとその固体の表面の原子あるいは分子がそれ
らの高エネルギー粒子と運動量を交換して表面から外に
はじき出される現象（スパッタリング現象）を利用した
方法であり、真空蒸着法で困難とされている高融点，低
蒸気圧物質等の薄膜形成が可能な方法として開発が進め
られている。

【０００３】このスパッタリング法で薄膜を形成するに
は、通常、減圧条件下において、Ａｒ等の不活性ガスを
導入し、電極間に高圧を印加して放電させる。すると、
その不活性ガスはイオン化して、陰極側へ高速で衝突し
、陰極上へ配置された物質（ターゲット）を飛び出させ
る。そして、その飛び出した物質が基板上に堆積して薄
膜が形成されることとなる。

【０００４】このようなスパッタリング法としては、た
とえば２極直流スパッタリング法や高周波スパッタリン
グ法等の方法が広く知られている。

【０００５】このうち２極直流スパッタリング法は、電
極間に直流高電圧をかけてグロー放電を起こし、これに
よって不活性ガスをイオン化してターゲットに衝突させ
て薄膜を形成する方法である。この方法は、操作が簡便
であり、成膜速度も速いことから古くから実用に供され
ている。しかしながら、この２極直流スパッタリング法
においては、絶縁体あるいは電気抵抗が高い物質をター
ゲットとすると、ターゲットが正イオンによって帯電し
、陽極とターゲット表面との間の電位差がなくなるため
、良好な薄膜形成ができなくなるといった大きな欠点を
有しており、高抵抗物質，絶縁体等の薄膜を形成する方
法としては採用できないといった問題がある。

【０００６】一方、高周波スパッタリング法は、直流電
圧の代わりに上記電極間に５０ｋＨｚ以上の高周波電場
を加えることによって高周波放電を起こし、これによっ
て不活性ガスをイオン化し、ターゲットに衝突させて薄
膜を形成する方法である。この薄膜形成方法は、高周波
放電を利用しているので、絶縁体あるいは電気抵抗の高
い物質をターゲットとした場合にもグロー放電が維持さ
れ、上記２極直流スパッタリング法で困難とされる絶縁
体あるいは高抵抗物質の薄膜形成が可能である。しかも
、この方法においては、放電時のガス圧が低くてすむた
め、陰極から放出された原子あるいは分子の拡散が抑え
られ、また放電も安定しているので良好な特性を有する
薄膜が形成できることとなり、広い分野での使用が期待
されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記スパッ
タリング法において、形成される薄膜の特性は、各種ス
パッタリング条件、あるいはターゲットの作製方法，た
とえば溶融法，焼結法，ホットプレス法等のいずれを採
用するかで大きく変化することが知られている。そして
、これまで上記スパッタリング法で薄膜を形成する場合
には、これらの条件に着目して薄膜の特性を制御し、こ
れら以外の条件，　たとえばターゲットの表面状態等に
関してはほとんど注意が払われることが無かった。この
ため、通常、ターゲットは、表面粗度が２５Ｓ程度の機
械加工面のままスパッタリングに使用されている。

【０００８】ところが、このような表面状態のターゲッ
トをそのまま用いてスパッタリングを行うと、スパッタ
開始時からかなりの長時間に亘り形成される薄膜の性質
（特性）が安定せず、所望の特性を有する薄膜を得るこ
とができない。このため、未使用のターゲットを使用す
る場合には、長時間スパッタ装置内でダミースパッタを
行ってエージングした後、実際の薄膜形成を行わねばな
らず、製造上時間的ロスが非常に多いという問題を有し
ていた。そこで、本発明は、このような従来の実情に鑑
みて提案されたものであり、時間的ロスが少なく良好な
特性を有する薄膜が安定した成膜速度で形成される薄膜
形成方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【発明を解決するための手段】本発明の薄膜形成方法は
、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり
、ターゲットの表面を６．３Ｓ以下の粗度となるまで研
磨した後、スパッタリング法によって成膜することを特
徴とする。

【００１０】本発明においては、スパッタ開始時より良
好な特性を有する薄膜を形成するために、スパッタリン
グを行う前にターゲットの表面を６．３Ｓの粗度となる
まで研磨する。なお、ここでいう６．３Ｓとは、ＪＩＳ
において表面粗さの指標として規定される最大高さＲｍ
ａｘの区分値に相当するものであり、表面粗さを示す三
角記号で言えば、三角３つ，三角４つで示される。

【００１１】このような表面粗度にまで研磨する方法と
しては、通常、結晶等を鏡面仕上げする際に使用されて
いる鏡面研磨法等でよく、具体的には光学ポリシング，
液中研磨，メカノケミカルポリシング，金相学ポリシン
グ，化学研磨，電解研磨等の方法が挙げられる。

【００１２】また、適用できるターゲットについては、
特に制限がなく、低蒸気圧物質，高融点物質等を含む種
々の物質をターゲットとすることができる。

【００１３】

【作用】表面が機械加工面のままのターゲットを使用し
てスパッタリング法によって成膜すると、薄膜形成開始
時から長時間に亘って薄膜の形成速度および形成される
薄膜の特性が安定せず良好な薄膜形成が得られない。こ
れに対し、表面が６．３Ｓ以下の粗度となるまで研磨さ
れたターゲットを使用して高周波スパッタリング法によ
り成膜すると、研磨によりターゲット表面の凹凸が少な
くなるので、ターゲットへの入射イオンの入射角が均一
となり、また、ターゲット表面に付着していた不純物あ
るいは酸化された部分等も除去されるので、薄膜形成開
始時において、既に良好な特性を有する薄膜が安定な成
膜速度で形成される。

【００１４】

【実施例】本発明の好適な実施例について実験結果に基
づいて説明する。

【００１５】実施例１ 本実施例は、本発明の薄膜形成方法によってシリコンウ
ェハー上に窒化シリコン薄膜を形成した例である。

【００１６】先ず、ターゲット材となるシリコン結晶を
鏡面仕上げして６．３Ｓ以下の粗度とし、研磨されたタ
ーゲットを使用して反応性高周波スパッタリング法によ
りシリコンウェハー上に窒化シリコン薄膜を形成した。

【００１７】比較例１ 比較として、従来の方法によってシリコンウェハー上に
窒化シリコン薄膜を形成した例である。

【００１８】ターゲットとして２５Ｓ仕上げのシリコン
ターゲットを用いた以外は、実施例１と同様にしてシリ
コンウェハー上に窒化シリコン薄膜を形成した。

【００１９】実施例１および比較例１において、成膜速
度および形成された窒化シリコン薄膜の屈折率を経時的
に測定した。その結果を図１に示す。なお、図１中、実
線は成膜速度を、破線は屈折率を示すものである。また
、成膜速度は成膜開始から４時間経過後の成膜速度の実
測値に対する相対値で示した。

【００２０】図１からわかるように、ターゲットの表面
を６．３Ｓの粗度となるまで鏡面仕上げした後にスパッ
タリングを行った実施例１においては、膜の屈折率，成
膜速度がトータルスパッタ時間に全く依存せず、スパッ
タ開始時より良好な特性を有する窒化シリコン薄膜が得
られる。これに対し、２５Ｓ仕上げのターゲットを使用
してスパッタリングを行った比較例１においては、屈折
率，成膜速度が安定するまでに２時間を要し、良好な薄
膜形成が行われる迄に大きな時間的ロスが生じる。

【００２１】したがって、これらの結果から、高周波ス
パッタリング法において、ターゲットを６．３Ｓとなる
まで研磨することは、製造上の時間的ロスを抑え良好な
特性を有する薄膜を形成する上で有効であることがわか
った。なお、本発明の薄膜形成方法は、本実施例で示し
たように高周波スパッタリング法に適用すれば特に有効
であるが、これに限らずたとえば２極直流スパッタリン
グ法等に適用することも可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の薄膜形成方法は、ターゲットを６．３Ｓの粗度とな
るまで研磨した後、スパッタリングを行うので、スパッ
タ開始時より良好な特性を有する薄膜が形成され、成膜
速度も安定している。このため、上記薄膜形成方法によ
れば、これまでスパッタリング法によって成膜する薄膜
形成方法において未使用のターゲットを使用する際に薄
膜形成前に行われていたダミースパッタを不要とするこ
とができ、製造上の時間的ロスを短縮することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ターゲットを鏡面仕上げした後にスパッタリン
グを行った場合と鏡面仕上げせずにスパッタリングを行
った場合の成膜速度および形成される薄膜の屈折率の関
係を示す特性図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ターゲットの表面を６．３Ｓ以下の粗
   度となるまで研磨した後、スパッタリング法によって成
   膜することを特徴とする薄膜形成方法。