JPH0774444B2 - スパツタ装置 - Google Patents
スパツタ装置Info
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- JPH0774444B2 JPH0774444B2 JP61053022A JP5302286A JPH0774444B2 JP H0774444 B2 JPH0774444 B2 JP H0774444B2 JP 61053022 A JP61053022 A JP 61053022A JP 5302286 A JP5302286 A JP 5302286A JP H0774444 B2 JPH0774444 B2 JP H0774444B2
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- sputtering apparatus
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- emission intensity
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体分野や電子部品分野において頻繁に用
いられるスパッタリング法による薄膜形成装置（以下ス
パッタ装置と略称する）に関するものであり、特に発光
分光モニタとフィードバック系を具備してなるスパッタ
装置に関するものである。
いられるスパッタリング法による薄膜形成装置（以下ス
パッタ装置と略称する）に関するものであり、特に発光
分光モニタとフィードバック系を具備してなるスパッタ
装置に関するものである。
従来の技術 スパッタ装置の膜厚制御あるいは反応性スパッタ装置の
膜厚および膜質制御において、従来より発光分光モニタ
とフィードバック系を用いる手法がとられている。特
に、生産ラインなどで用いられるインライン型スパッタ
装置の場合、バッチ式スパッタ装置とは異なり、水晶振
動子等を用いた膜厚モニタの使用は、無意味であるか
ら、上記のような発光分光によるフィードバック系はな
くてはならないものとなりつつある。
膜厚および膜質制御において、従来より発光分光モニタ
とフィードバック系を用いる手法がとられている。特
に、生産ラインなどで用いられるインライン型スパッタ
装置の場合、バッチ式スパッタ装置とは異なり、水晶振
動子等を用いた膜厚モニタの使用は、無意味であるか
ら、上記のような発光分光によるフィードバック系はな
くてはならないものとなりつつある。
発光分光によるフィードバック系を具備したスパッタ装
置の代表的な例としては、透明電極であるSnO2やIn2O3
あるいはITO膜（Indium Tin Oxide）の形成に用いられ
るものである。反応性スパッタ法によりこれらの薄膜を
形成する場合、ターゲット表面の酸化の度合いによりス
パッタリング収率が異なるため、何らかのフィードバッ
クによる制御が不可欠である。例としてITO膜をとるな
らば、ターゲット材料は約10％のスズを含むインジウム
であり、放電気体は、アルゴンと酸素が用いられる。従
来、このような系において発光分光によるフィードバッ
クのための信号としては、インジウムの発光強度、アル
ゴンの発光強度および酸素の発光強度のうち、１種類あ
るいは２種類の値の比をとり、この値を一定とするよう
に酸素流量あるいは放電電力にフィードバックをかけて
いた。
置の代表的な例としては、透明電極であるSnO2やIn2O3
あるいはITO膜（Indium Tin Oxide）の形成に用いられ
るものである。反応性スパッタ法によりこれらの薄膜を
形成する場合、ターゲット表面の酸化の度合いによりス
パッタリング収率が異なるため、何らかのフィードバッ
クによる制御が不可欠である。例としてITO膜をとるな
らば、ターゲット材料は約10％のスズを含むインジウム
であり、放電気体は、アルゴンと酸素が用いられる。従
来、このような系において発光分光によるフィードバッ
クのための信号としては、インジウムの発光強度、アル
ゴンの発光強度および酸素の発光強度のうち、１種類あ
るいは２種類の値の比をとり、この値を一定とするよう
に酸素流量あるいは放電電力にフィードバックをかけて
いた。
発明が解決しようとする問題点 一般に、反応性スパッタ法においては、蒸着速度と放電
電力（電流）との関係は、第２図に示すようにヒステリ
シス特性を有する。すなわち前述の如く同一放電電力
（電流）下においてもターゲット表面状態の変化に伴な
って蒸着速度が大幅に異なるものとなり、通常金属等の
スパッタに用いられる放電電力または放電電流を一定に
する方法では、膜厚および膜質制御は不可能となる。し
かし発光分光モニタおよびフィードバック系を用いるな
ら、膜厚および膜質制御は大幅に改善される。ITO膜形
成の場合の一例を第３図に示す。この例はインジウムの
発光強度とアルゴンの発光強度の比をフィードバックの
ための信号とし、放電電流にフィードバックをかけたも
のである。第２図に比し、フィードバックをかけた効果
は明らかであるが、同一の蒸着バッチ内で得られた効果
であるにもかかわらず、再現性にやや乏しい。さらに、
バッチ間のばらつきを考慮すると、膜厚分布において±
15％、シート抵抗値において±100％程度が得られ、ま
だまだ再現性に問題があることが明らかでる。また、イ
ンライン型スパッタ装置において、薄膜をその上に形成
する基板を金属トレイ上に並べて蒸着する方式の場合に
おいて、特に、基板がガラス等の絶縁体である場合に
は、カソード上のターゲット上方にトレイの金属部分が
存在するときと基板の乗っている部分が存在するときと
では、同一の発光強度比でも放電状態が異なる。この結
果、トレイの進行方向の前後において膜厚の減少が生
じ、トレイ内膜厚分布特性が悪化する。このような膜厚
分布の悪い薄膜をフォトリソグラフィーによりパターニ
ングした場合、パターニング不良（除去すべき所の薄膜
が残ったりオーバーエッチによる寸法むら）を引き起こ
し、また膜質のむらは歩留りの低下を引き起こす。
電力（電流）との関係は、第２図に示すようにヒステリ
シス特性を有する。すなわち前述の如く同一放電電力
（電流）下においてもターゲット表面状態の変化に伴な
って蒸着速度が大幅に異なるものとなり、通常金属等の
スパッタに用いられる放電電力または放電電流を一定に
する方法では、膜厚および膜質制御は不可能となる。し
かし発光分光モニタおよびフィードバック系を用いるな
ら、膜厚および膜質制御は大幅に改善される。ITO膜形
成の場合の一例を第３図に示す。この例はインジウムの
発光強度とアルゴンの発光強度の比をフィードバックの
ための信号とし、放電電流にフィードバックをかけたも
のである。第２図に比し、フィードバックをかけた効果
は明らかであるが、同一の蒸着バッチ内で得られた効果
であるにもかかわらず、再現性にやや乏しい。さらに、
バッチ間のばらつきを考慮すると、膜厚分布において±
15％、シート抵抗値において±100％程度が得られ、ま
だまだ再現性に問題があることが明らかでる。また、イ
ンライン型スパッタ装置において、薄膜をその上に形成
する基板を金属トレイ上に並べて蒸着する方式の場合に
おいて、特に、基板がガラス等の絶縁体である場合に
は、カソード上のターゲット上方にトレイの金属部分が
存在するときと基板の乗っている部分が存在するときと
では、同一の発光強度比でも放電状態が異なる。この結
果、トレイの進行方向の前後において膜厚の減少が生
じ、トレイ内膜厚分布特性が悪化する。このような膜厚
分布の悪い薄膜をフォトリソグラフィーによりパターニ
ングした場合、パターニング不良（除去すべき所の薄膜
が残ったりオーバーエッチによる寸法むら）を引き起こ
し、また膜質のむらは歩留りの低下を引き起こす。
本発明は上記問題を解決するもので、スパッタ装置、特
に従来再現性に乏しかった反応性スパッタ装置の膜厚お
よび膜質の再現性を向上させ、大巾な歩留り向上ができ
るスパッタ装置を提供することを目的とするものであ
る。
に従来再現性に乏しかった反応性スパッタ装置の膜厚お
よび膜質の再現性を向上させ、大巾な歩留り向上ができ
るスパッタ装置を提供することを目的とするものであ
る。
問題点を解決するための手段 本発明は上記従来技術の問題点を解決するために、放電
気体種の発光強度とターゲット材料の発光強度と放電電
流あるいは放電電力もしくは放電圧力をフィードバック
のパラメータとして用い、放電状態を変化せしめる因子
にフィートバックをかける手段を設けたものである。
気体種の発光強度とターゲット材料の発光強度と放電電
流あるいは放電電力もしくは放電圧力をフィードバック
のパラメータとして用い、放電状態を変化せしめる因子
にフィートバックをかける手段を設けたものである。
作用 スパッタ装置の放電領域内において、放電電界をＥ、放
電気体種のイオン密度をＮ、電子密度をｎ、ターゲット
材料のスパッタリングイールドをYmとし、放電気体種の
発光強度をIgas、ターゲット材料の発光強度をImとする
と、次の近似がなり立つと考えられる。
電気体種のイオン密度をＮ、電子密度をｎ、ターゲット
材料のスパッタリングイールドをYmとし、放電気体種の
発光強度をIgas、ターゲット材料の発光強度をImとする
と、次の近似がなり立つと考えられる。
蒸着速度がスパッタリングイールドYmに比例するとする
と、スパッタリングイールドYmを一定に保つようなパラ
メータを選べば良いから、 また、放電領域中の放電気体種のイオン化率は数パーセ
ント以下であるから、放電電流はほとんど電子電流とみ
なせる。従って放電電流をｉとすると、 が成り立ち、フィードバックの信号としてはターゲット
材料の成分（化合物の場合は、その中の一成分）の発光
強度と放電気体種の発光強度との比を放電電流にて除算
した値を用いると良いことが明らかである。また、放電
電圧をあまり変化しない放電領域では放電電流のかわり
に放電電力を用いてもかまわない。
と、スパッタリングイールドYmを一定に保つようなパラ
メータを選べば良いから、 また、放電領域中の放電気体種のイオン化率は数パーセ
ント以下であるから、放電電流はほとんど電子電流とみ
なせる。従って放電電流をｉとすると、 が成り立ち、フィードバックの信号としてはターゲット
材料の成分（化合物の場合は、その中の一成分）の発光
強度と放電気体種の発光強度との比を放電電流にて除算
した値を用いると良いことが明らかである。また、放電
電圧をあまり変化しない放電領域では放電電流のかわり
に放電電力を用いてもかまわない。
実施例 以下本発明の一実施例を図面を従って説明する。第１図
は本発明のスパッタ装置の模式図であり、インライン型
スパッタ装置を示したものである。１は真空槽であり、
その中に、カソード上のターゲット２とその上方に腹膜
を被着すべき基板３を乗せたトレイ４が設置されてい
る。第１図において、トレイ４は左方向に動くようにな
っている。駆動はローラあるいはギア（図示せず）にて
行なわれ、これらのローラあるいはギアにトレイ４接触
することによりトレイ４は電気的に接地される。５はDC
電源であり、カソードを通してターゲット２に負の電圧
を印加する。６は電流計あるいは電力計である。７は防
着板であり、その中に発光分光モニタのためのノズル８
が設置され、グラスファイバー９を通してモノクロメー
タ10に放電による発光を導入する。なお、グラスファバ
ーのかわりに鏡を使用しても差しつかえない。また、別
個の防着板７を通してマスフローメータ11から真空槽１
に放電気体種が導入される。12は発光強度と放電電流値
または放電電力値を演算し、初期設定値との差からフィ
ードバック量を決定する演算回路であり、切換えスイッ
チ13の選択により、DC電源５あるいはマスフローメータ
11あるいはその他放電状態を変化させるもの（例えば放
電圧力等）にフィードバックがかけられる。
は本発明のスパッタ装置の模式図であり、インライン型
スパッタ装置を示したものである。１は真空槽であり、
その中に、カソード上のターゲット２とその上方に腹膜
を被着すべき基板３を乗せたトレイ４が設置されてい
る。第１図において、トレイ４は左方向に動くようにな
っている。駆動はローラあるいはギア（図示せず）にて
行なわれ、これらのローラあるいはギアにトレイ４接触
することによりトレイ４は電気的に接地される。５はDC
電源であり、カソードを通してターゲット２に負の電圧
を印加する。６は電流計あるいは電力計である。７は防
着板であり、その中に発光分光モニタのためのノズル８
が設置され、グラスファイバー９を通してモノクロメー
タ10に放電による発光を導入する。なお、グラスファバ
ーのかわりに鏡を使用しても差しつかえない。また、別
個の防着板７を通してマスフローメータ11から真空槽１
に放電気体種が導入される。12は発光強度と放電電流値
または放電電力値を演算し、初期設定値との差からフィ
ードバック量を決定する演算回路であり、切換えスイッ
チ13の選択により、DC電源５あるいはマスフローメータ
11あるいはその他放電状態を変化させるもの（例えば放
電圧力等）にフィードバックがかけられる。
上記のような装置を使用した一例として、液晶表示装置
や太陽電池および各種光センサにて透明電極として多用
されるITO膜の形成の例について述べる。ターゲット２
としては、10％のスズをインジウムを使用する。真空槽
１をフライオポンプ（図示せず）にて10-6torr以下に排
気後、マスフローメータ11からアルゴン200SCCMと酸素4
0SCCMを導入し、コンダクンスバルウ（図示せず）に
て、圧力を5mtorrとする。DC電源５がONすると、放電を
開始する。発光分光によるフィードバックのパラメータ
としては、インジウムの発光強度とアルゴンの発光強度
と電流値を使用し、放電電流にフィードバックをかけ
る。
や太陽電池および各種光センサにて透明電極として多用
されるITO膜の形成の例について述べる。ターゲット２
としては、10％のスズをインジウムを使用する。真空槽
１をフライオポンプ（図示せず）にて10-6torr以下に排
気後、マスフローメータ11からアルゴン200SCCMと酸素4
0SCCMを導入し、コンダクンスバルウ（図示せず）に
て、圧力を5mtorrとする。DC電源５がONすると、放電を
開始する。発光分光によるフィードバックのパラメータ
としては、インジウムの発光強度とアルゴンの発光強度
と電流値を使用し、放電電流にフィードバックをかけ
る。
このようにして得られた結果を第４図に示す。横軸が設
定したパラメータ値であり、縦軸は蒸着速度である。従
来例を示す第２図と比較すれば明らかなように、膜厚再
現性が飛躍的に良化し、バッチ間の膜圧のばらつきは±
５％以下となる。また従来技術では発生していたトレイ
進行方向の膜厚分布も良化する。また、透明電極の特性
の一つであるシート抵抗のバッチ間分布も70Ω／□±10
Ω／□と良好なものが得られる。
定したパラメータ値であり、縦軸は蒸着速度である。従
来例を示す第２図と比較すれば明らかなように、膜厚再
現性が飛躍的に良化し、バッチ間の膜圧のばらつきは±
５％以下となる。また従来技術では発生していたトレイ
進行方向の膜厚分布も良化する。また、透明電極の特性
の一つであるシート抵抗のバッチ間分布も70Ω／□±10
Ω／□と良好なものが得られる。
以上、実施例として、インライン型のDCスパッタ装置に
ついて示したが、バッチ式スパッタ装置でも同様な効果
が得られる。また、高周波スパッタ装置においても同様
に用いることができる。さらに、本発明は例に示した如
く、ITO膜等の透明導電膜（ATO:sb−doped Tin Oxide,F
TO:F−doped Tin Oxide,ZO:Zinc OxideおよびCTO:Cadmi
um Tin Oxide等）や金属珪化物などの反応性スパッタに
おいて特に有効であるが、通常の金属等のスパッタに用
いても膜厚再現性は良化する。
ついて示したが、バッチ式スパッタ装置でも同様な効果
が得られる。また、高周波スパッタ装置においても同様
に用いることができる。さらに、本発明は例に示した如
く、ITO膜等の透明導電膜（ATO:sb−doped Tin Oxide,F
TO:F−doped Tin Oxide,ZO:Zinc OxideおよびCTO:Cadmi
um Tin Oxide等）や金属珪化物などの反応性スパッタに
おいて特に有効であるが、通常の金属等のスパッタに用
いても膜厚再現性は良化する。
また、ターゲット材料としては、インジウム、スズ、ア
ンチモン、フッ素、亜鉛およびカドミウムのうち、少な
くとも１成分を含むものが使用される。
ンチモン、フッ素、亜鉛およびカドミウムのうち、少な
くとも１成分を含むものが使用される。
発明の効果 以上本発明によれば、スパッタ装置、特に従来再現性に
乏しかった反応性スパッタ装置の膜厚再現性および膜質
再現性が飛躍的に向上し、大巾な歩留り向上ができ、そ
の産業上の意義は極めて大である。
乏しかった反応性スパッタ装置の膜厚再現性および膜質
再現性が飛躍的に向上し、大巾な歩留り向上ができ、そ
の産業上の意義は極めて大である。
第１図は本発明の一実施例のスパッタ装置の概略図、第
２図は反応性スパッタ装置にて形成した膜のヒステリシ
ス現象を説明するための図、第３図は従来のフィードバ
ック方法にて形成した場合の再現性を示す図、第４図は
本発明を用いた場合の再現性を示す図である。 １……真空槽、２……ターゲット、３……基板、４……
トレイ、５……DC電源、６……電流計あるいは電力計、
10……モノクロメータ、11……マスフローメータ、12…
…演算回路、13……切換スイッチ
２図は反応性スパッタ装置にて形成した膜のヒステリシ
ス現象を説明するための図、第３図は従来のフィードバ
ック方法にて形成した場合の再現性を示す図、第４図は
本発明を用いた場合の再現性を示す図である。 １……真空槽、２……ターゲット、３……基板、４……
トレイ、５……DC電源、６……電流計あるいは電力計、
10……モノクロメータ、11……マスフローメータ、12…
…演算回路、13……切換スイッチ
Claims (7)
- 【請求項１】発光分光モニタリングシステムとフィード
バックシステムを有するスパッタ装置において、一種類
以上の成分を有するターゲット材料のプラズマ放電中の
プラズマ発光強度とプラズマ放電気体種のプラズマ発光
強度とプラズマ放電の放電電流値あるいは放電電力値を
組みあわせて演算して、スパッタ装置のプラズマのフィ
ードバック制御のための信号を得るスパッタ装置。 - 【請求項２】フィードバックのための信号を得る演算
は、ターゲット材料の１成分の発光強度と放電気体種の
発光強度の比を放電電流値あるいは放電電力値にて除算
する演算であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のスパッタ装置。 - 【請求項３】ターゲット材料はインジウム、スズ、アン
チモン、フッ素、亜鉛およびカドミウムのうち少なくと
も１成分を含み、放電気体としてアルゴンガスおよび酸
素を用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項また
は第２項記載のスパッタ装置。 - 【請求項４】ターゲット材料に少なくともインジウムを
含み、上記ターゲット材料成分の発光強度としてインジ
ウムを、放電気体種の発光強度としてアルゴンを用いる
ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のスパッタ
装置。 - 【請求項５】フィードバックを放電気体種の流量にかけ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項の
いずれかに記載のスパッタ装置。 - 【請求項６】フィードバックを放電電流あるいは放電電
力にかけることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
第４項のいずれかに記載のスパッタ装置。 - 【請求項７】フィードバックを放電圧力にかけることを
特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか
に記載のスパッタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61053022A JPH0774444B2 (ja) | 1986-03-11 | 1986-03-11 | スパツタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61053022A JPH0774444B2 (ja) | 1986-03-11 | 1986-03-11 | スパツタ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62211378A JPS62211378A (ja) | 1987-09-17 |
| JPH0774444B2 true JPH0774444B2 (ja) | 1995-08-09 |
Family
ID=12931267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61053022A Expired - Lifetime JPH0774444B2 (ja) | 1986-03-11 | 1986-03-11 | スパツタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0774444B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE68909618T2 (de) * | 1988-01-09 | 1994-05-05 | Sumitomo Bakelite Co | Verfahren zur Herstellung eines mit einer Dünnschicht aus Metalloxid überzogenen durchsichtigen leitenden Films. |
| JPH059728A (ja) * | 1991-07-04 | 1993-01-19 | Stanley Electric Co Ltd | 薄膜形成方法 |
| JP2002212720A (ja) * | 2001-01-23 | 2002-07-31 | Canon Inc | スパッタリング方法およびスパッタリング装置 |
| US20030213559A1 (en) * | 2002-05-20 | 2003-11-20 | Applied Science And Technology, Inc. | Stabilization of electronegative plasmas with feedback control of RF generator systems |
| JP3866615B2 (ja) | 2002-05-29 | 2007-01-10 | 株式会社神戸製鋼所 | 反応性スパッタリング方法及び装置 |
| JP2008121034A (ja) * | 2006-11-08 | 2008-05-29 | Kochi Prefecture Sangyo Shinko Center | 酸化亜鉛薄膜の成膜方法及び成膜装置 |
| US20150284842A1 (en) * | 2012-10-23 | 2015-10-08 | Shincron Co., Ltd. | Thin film formation apparatus, sputtering cathode, and method of forming thin film |
| JP6526389B2 (ja) * | 2014-06-04 | 2019-06-05 | 住友重機械工業株式会社 | 成膜装置 |
| JP2018076559A (ja) * | 2016-11-09 | 2018-05-17 | キヤノン株式会社 | スパッタリング装置及び膜の製造方法 |
| WO2023214513A1 (ja) * | 2022-05-06 | 2023-11-09 | 出光興産株式会社 | 結晶酸化インジウム半導体膜の製造方法、薄膜トランジスタ及びスパッタリングターゲット |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6058793B2 (ja) * | 1980-03-24 | 1985-12-21 | 日電アネルバ株式会社 | プラズマ分光監視装置 |
-
1986
- 1986-03-11 JP JP61053022A patent/JPH0774444B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62211378A (ja) | 1987-09-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |