JPH0776419B2 - スパッタ成膜方法及び成膜装置 - Google Patents
スパッタ成膜方法及び成膜装置Info
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- JPH0776419B2 JPH0776419B2 JP23780387A JP23780387A JPH0776419B2 JP H0776419 B2 JPH0776419 B2 JP H0776419B2 JP 23780387 A JP23780387 A JP 23780387A JP 23780387 A JP23780387 A JP 23780387A JP H0776419 B2 JPH0776419 B2 JP H0776419B2
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はスパッタ成膜方法及び装置に関するものであ
る。
る。
従来の技術 金属の窒化物や酸化物の成膜には、スパッタ成膜中にタ
ーゲット物質とスパッタガス成分とを化学反応させてそ
れらの化合物薄膜を形成するリアクティブスパッタが広
く用いられている（例えば、早川茂他「薄膜化技術」
（S57.12.1），共立出版,P18）。
ーゲット物質とスパッタガス成分とを化学反応させてそ
れらの化合物薄膜を形成するリアクティブスパッタが広
く用いられている（例えば、早川茂他「薄膜化技術」
（S57.12.1），共立出版,P18）。
発明が解決しようとする問題点 従来の技術の問題点を、光ディスクの記録膜であるTeOx
膜のスパッタ成膜を例にとって説明する。
膜のスパッタ成膜を例にとって説明する。
第５図は公知のロードロック式スパッタ装置である。１
は未成膜基板２の入側ロードロック室、３はスパッタ
室、４は成膜済基板５の出側ロードロック室である。6,
7,8,9は前記基板を通すための公知のゲートバルブであ
る。10はTeターゲット、11は公知のマグネットである。
12はターゲットに負の直流電圧を与えるための可変電圧
電源、13はその可変電圧電源の出力電圧を制御する電力
制御器である。14は基板15を保持して図示しない手段に
より回転させる回転軸である。
は未成膜基板２の入側ロードロック室、３はスパッタ
室、４は成膜済基板５の出側ロードロック室である。6,
7,8,9は前記基板を通すための公知のゲートバルブであ
る。10はTeターゲット、11は公知のマグネットである。
12はターゲットに負の直流電圧を与えるための可変電圧
電源、13はその可変電圧電源の出力電圧を制御する電力
制御器である。14は基板15を保持して図示しない手段に
より回転させる回転軸である。
16はArとO2スパッタ室３に供給する管である。なお本図
においてはスパッタ装置に通常必要な公知の排気及びリ
ーク手段、基板移送手段、ターゲット冷却手段、膜厚計
等は省略してある。
においてはスパッタ装置に通常必要な公知の排気及びリ
ーク手段、基板移送手段、ターゲット冷却手段、膜厚計
等は省略してある。
次に動作を説明する。ターゲット10への電力（電圧）の
印加は第６図に示すように矩形波状となる。例えば基板
15への成膜が終了した時点をＢとすると、次のＡまでの
間に「基板15が回転軸14から外されてゲートバルブ８を
通って出側ロードロック室４に移送され、基板２がゲー
トバルブ７を通ってスパッタ室３に移送されて回転軸14
に保持されて回転する」という動作が行なわれる。以上
の動作中に基板５及び２に膜がつかずしかも放電が停止
しない低パワレベルに前記電力制御器13は可変電圧電源
12の出力を制御する。
印加は第６図に示すように矩形波状となる。例えば基板
15への成膜が終了した時点をＢとすると、次のＡまでの
間に「基板15が回転軸14から外されてゲートバルブ８を
通って出側ロードロック室４に移送され、基板２がゲー
トバルブ７を通ってスパッタ室３に移送されて回転軸14
に保持されて回転する」という動作が行なわれる。以上
の動作中に基板５及び２に膜がつかずしかも放電が停止
しない低パワレベルに前記電力制御器13は可変電圧電源
12の出力を制御する。
ＡからＢの間は前記動作制御器13は可変電圧電源12の出
力を基板に成膜を行なう十分な高パワレベルに制御す
る。
力を基板に成膜を行なう十分な高パワレベルに制御す
る。
以上のようにターゲット10へ電力を印加するとターゲッ
ト10の表面温度は第７図に示すように、基板への膜の堆
積が始まる時は低く、膜が堆積するにつれてすなわち時
間経過と共に指数関数的に上昇し、また成膜が終了する
と指数関数的に下降して鋸歯状に変化する。温度の上昇
及び下降時の時定数はターゲット10への印加電力に対す
るターゲットの熱容量が大きいほど大きくなり、温度の
上り方及び下り方が遅くなる。ターゲット10の表面温度
が低い時は、反応性ガスであるO2との反応があまり活発
に行なわれないのでターゲット表面に形成される酸化層
の酸素濃度は薄くなり、表面温度が高い時はその逆のタ
ーゲット表面の酸化層の酸素濃度は濃くなる。酸化され
たTeターゲットをArイオンでスパッタする時Arイオンの
エネルギはTeと酸素を切り離すことにも消費されるので
酸化層の酸素濃度が濃くなるほどTeのスパッタレートは
低くなる。Teのスパッタレートが低くなると基板表面で
Teと酸素が反応する機会が増加するので膜に含まれる酸
素濃度は濃くなり、逆にスパッタレートが高くなると逆
に膜に含まれる酸素濃度は薄くなる。
ト10の表面温度は第７図に示すように、基板への膜の堆
積が始まる時は低く、膜が堆積するにつれてすなわち時
間経過と共に指数関数的に上昇し、また成膜が終了する
と指数関数的に下降して鋸歯状に変化する。温度の上昇
及び下降時の時定数はターゲット10への印加電力に対す
るターゲットの熱容量が大きいほど大きくなり、温度の
上り方及び下り方が遅くなる。ターゲット10の表面温度
が低い時は、反応性ガスであるO2との反応があまり活発
に行なわれないのでターゲット表面に形成される酸化層
の酸素濃度は薄くなり、表面温度が高い時はその逆のタ
ーゲット表面の酸化層の酸素濃度は濃くなる。酸化され
たTeターゲットをArイオンでスパッタする時Arイオンの
エネルギはTeと酸素を切り離すことにも消費されるので
酸化層の酸素濃度が濃くなるほどTeのスパッタレートは
低くなる。Teのスパッタレートが低くなると基板表面で
Teと酸素が反応する機会が増加するので膜に含まれる酸
素濃度は濃くなり、逆にスパッタレートが高くなると逆
に膜に含まれる酸素濃度は薄くなる。
以上のようにして樹脂基板に形成されたTeOx膜をAES分
析した結果を第８図に示す。TeOx膜の基板との界面部及
びその近傍で酸素濃度が低くなっていることがわかる。
第８図のｃは樹脂基板に含まれるカーボンである。
析した結果を第８図に示す。TeOx膜の基板との界面部及
びその近傍で酸素濃度が低くなっていることがわかる。
第８図のｃは樹脂基板に含まれるカーボンである。
TeOx膜の酸素濃度が低くなると大気中の水分等によって
膜が腐食されて光ディスクの記録膜としての特性が劣化
し、正常に信号の記録あるいは再生ができなくなるとい
う問題がある。
膜が腐食されて光ディスクの記録膜としての特性が劣化
し、正常に信号の記録あるいは再生ができなくなるとい
う問題がある。
この問題を解決するためにターゲット10と基板の間にシ
ャッタを設け、ターゲット10に印加する電力を常時高パ
ワレベルに維持してターゲットの表面温度を常時一定に
保つと共に、基板の回転軸14への脱着及び基板の移送時
に膜が基板へつかなくする方法もあるが、ターゲット10
の利用効率が悪くなると共に、消耗が早くなり、またシ
ャッタに膜が厚く付着するのでシャッタからその膜が剥
離しやすくなり、スパッタ室３内がその剥離した膜で汚
染され膜に欠陥が発生するという問題があって実用的で
はなかった。
ャッタを設け、ターゲット10に印加する電力を常時高パ
ワレベルに維持してターゲットの表面温度を常時一定に
保つと共に、基板の回転軸14への脱着及び基板の移送時
に膜が基板へつかなくする方法もあるが、ターゲット10
の利用効率が悪くなると共に、消耗が早くなり、またシ
ャッタに膜が厚く付着するのでシャッタからその膜が剥
離しやすくなり、スパッタ室３内がその剥離した膜で汚
染され膜に欠陥が発生するという問題があって実用的で
はなかった。
そこで、本発明は例えば、TeOx膜においては膜の厚み方
向に酸素濃度の変化しない、すなわちリアクティブスパ
ッタにおいて膜の厚み方向に組成比が変化しないように
するものである。
向に酸素濃度の変化しない、すなわちリアクティブスパ
ッタにおいて膜の厚み方向に組成比が変化しないように
するものである。
問題点を解決するための手段 そして上記問題点を解決する本発明の技術的な手段は、
基板に膜が堆積されるにつれてスパッタ電力を増加させ
るものである。
基板に膜が堆積されるにつれてスパッタ電力を増加させ
るものである。
作用 この技術的手段による作用は次のようになる。
スパッタ電力を増加させると、前記したターゲット表面
の温度上昇に伴うTeのスパッタレートの低下が相殺さ
れ、基板へのTeの堆積速度は略一定となる。そうすると
基板表面でTeと酸素が反応する機会が略一定となるので
膜に含まれる酸素濃度も略一定となる。
の温度上昇に伴うTeのスパッタレートの低下が相殺さ
れ、基板へのTeの堆積速度は略一定となる。そうすると
基板表面でTeと酸素が反応する機会が略一定となるので
膜に含まれる酸素濃度も略一定となる。
その結果、膜の厚み方向に酸素濃度の変化のない成膜が
可能となる。
可能となる。
実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例を示す図で、従来例を示す第
５図と同一構成要素は同一番号で示すものである。
５図と同一構成要素は同一番号で示すものである。
従来例と異なるところは電力制御器20は可変電圧電源12
からターゲット10に供給される電力を、第２図に示すよ
うに成膜開始から略指数関数的に増加させるように制御
することにある。
からターゲット10に供給される電力を、第２図に示すよ
うに成膜開始から略指数関数的に増加させるように制御
することにある。
スパッタ電力を増加させることによってターゲット10が
Teである場合は、Teのスパッタレートが高くなり基板15
へのTeの堆積速度が大きくなる。そうすると基板15の表
面でのTeと酸素が反応する機会が減少するので膜に含ま
れる酸素濃度は低くなり、従来の酸素濃度変化を相殺す
ることになる。したがってこのようにして形成されたTe
Ox膜21は第３図に示すAES分析結果からわかるように膜
の厚み方向に酸素濃度の変化はみられない。
Teである場合は、Teのスパッタレートが高くなり基板15
へのTeの堆積速度が大きくなる。そうすると基板15の表
面でのTeと酸素が反応する機会が減少するので膜に含ま
れる酸素濃度は低くなり、従来の酸素濃度変化を相殺す
ることになる。したがってこのようにして形成されたTe
Ox膜21は第３図に示すAES分析結果からわかるように膜
の厚み方向に酸素濃度の変化はみられない。
次に本発明の他の実施例について説明する。
前記実施例においてターゲット10に供給される電力を略
指数関数的に増加させるように制御したが、指数関数を
折線近似してもよい。そうすると回路構成を簡単にする
ことができる。またそれほど厳密に組成比の均一性が要
求されない場合は、第４図に示すように１本の直線で近
似してもよい。
指数関数的に増加させるように制御したが、指数関数を
折線近似してもよい。そうすると回路構成を簡単にする
ことができる。またそれほど厳密に組成比の均一性が要
求されない場合は、第４図に示すように１本の直線で近
似してもよい。
またターゲット10に電力を供給する電源は直流に限るも
のでなく高周波電源であってもよい。
のでなく高周波電源であってもよい。
また低パワレベルにおいても基板の回転軸14への脱着及
び基板の移送時に基板への膜付着が無視できない場合は
シャッタを設けてもよい。
び基板の移送時に基板への膜付着が無視できない場合は
シャッタを設けてもよい。
スパッタ方式はマグネトロンスパッタに限るものでな
く、イオン源から発生するイオンを加速してターゲット
に衝突させてスパッタを行なう公知のいわゆるイオンビ
ームスパッタにおいても、イオンがターゲットをスパッ
タする電力を制御することにより上記効果を得ることが
できる。
く、イオン源から発生するイオンを加速してターゲット
に衝突させてスパッタを行なう公知のいわゆるイオンビ
ームスパッタにおいても、イオンがターゲットをスパッ
タする電力を制御することにより上記効果を得ることが
できる。
またターゲット材料はTeに限るものでなく他の金属ある
いは合金、非金属、化合物であってもよい。
いは合金、非金属、化合物であってもよい。
また不活性ガスはArに限るものでなく、活性ガスも酸素
に限るものではない。
に限るものではない。
発明の効果 本発明はリアクティブスパッタ成膜において、基板に膜
が堆積されるにつれてスパッタ電力を増加させるもので
ある。
が堆積されるにつれてスパッタ電力を増加させるもので
ある。
スパッタ電力を増加させることによってターゲットのス
パッタレートが高くなり、基板へのターゲット材料の堆
積速度が大きくなる。そうすると基板表面でターゲット
材料と反応性ガスが反応する機会が減少するので膜に含
まれる反応性ガス成分濃度は薄くなってくる。
パッタレートが高くなり、基板へのターゲット材料の堆
積速度が大きくなる。そうすると基板表面でターゲット
材料と反応性ガスが反応する機会が減少するので膜に含
まれる反応性ガス成分濃度は薄くなってくる。
その結果、元来スパッタ電力印加によるターゲット温度
変化に伴なうスパッタレート低下によって発生する反応
性ガス成分濃度の増加を相殺して膜の厚み方向に組成比
の変化しない成膜が可能となり、例えば光ディスク記録
膜であるTeOx膜においては耐食性を向上させることがで
きる。
変化に伴なうスパッタレート低下によって発生する反応
性ガス成分濃度の増加を相殺して膜の厚み方向に組成比
の変化しない成膜が可能となり、例えば光ディスク記録
膜であるTeOx膜においては耐食性を向上させることがで
きる。
第１図は本発明の一実施例を概念的に示す正面図、第２
図は第１図のターゲットに印加される電力の変化状態説
明図、第３図は本発明を適用して形成された膜のAES分
析結果説明図、第４図はその他の実施例における電力の
変化状態説明図、第５図は従来例を概念的に示す正面
図、第６図は第５図のターゲットに印加される電力の変
化状態説明図、第７図は第５図のターゲット表面温度の
変化状態説明図、第８図は従来の方法で形成された膜の
AES分析結果説明図である。 ３……スパッタ室、10……ターゲット、11……マグネッ
ト、12……可変電圧電源、15……基板、20……電力制御
器。
図は第１図のターゲットに印加される電力の変化状態説
明図、第３図は本発明を適用して形成された膜のAES分
析結果説明図、第４図はその他の実施例における電力の
変化状態説明図、第５図は従来例を概念的に示す正面
図、第６図は第５図のターゲットに印加される電力の変
化状態説明図、第７図は第５図のターゲット表面温度の
変化状態説明図、第８図は従来の方法で形成された膜の
AES分析結果説明図である。 ３……スパッタ室、10……ターゲット、11……マグネッ
ト、12……可変電圧電源、15……基板、20……電力制御
器。
Claims (3)
- 【請求項１】リアクティブスパッタ成膜において、基板
に膜が堆積されるにつれて、ターゲットの温度上昇に伴
うスパッタレートの低下を相殺するようにスパッタ電力
を増加させて、膜の厚み方向の組成比変化を抑制してな
るスパッタ成膜方法。 - 【請求項２】真空容器中に不活性ガスと反応性ガスを供
給する手段と、前記真空容器中に設けられたターゲット
及び基板と、電力を受けて前記ガスをイオン化し、その
イオンで前記ターゲットをスパッタして、ターゲットか
ら飛び出した粒子を前記基板に膜として堆積させるスパ
ッタ手段と、このスパッタ手段に電力を供給する電力供
給手段と、その電力供給手段から前記スパッタ手段に供
給される電力を、前記基板に膜が堆積されるにつれて増
加させる電力制御手段から構成され、 前記電力制御手段は、膜の厚み方向の組成比変化を抑制
すべく、ターゲットの温度上昇に伴うスパッタレートの
低下を相殺するように電力を増加させることを特徴とす
るスパッタ成膜装置。 - 【請求項３】電力制御手段は、電力を略指数関数的に増
加させることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
スパッタ成膜装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23780387A JPH0776419B2 (ja) | 1987-09-22 | 1987-09-22 | スパッタ成膜方法及び成膜装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23780387A JPH0776419B2 (ja) | 1987-09-22 | 1987-09-22 | スパッタ成膜方法及び成膜装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6479369A JPS6479369A (en) | 1989-03-24 |
| JPH0776419B2 true JPH0776419B2 (ja) | 1995-08-16 |
Family
ID=17020644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23780387A Expired - Fee Related JPH0776419B2 (ja) | 1987-09-22 | 1987-09-22 | スパッタ成膜方法及び成膜装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0776419B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69303853T2 (de) * | 1992-04-27 | 1996-12-12 | Central Glass Co Ltd | Verfahren zur Bildung einer Dünnschicht auf einem Substrat mittels reaktiven Gleichstrom-Sputtern |
| JP5085688B2 (ja) | 2010-06-10 | 2012-11-28 | ユニサンティス エレクトロニクス シンガポール プライベート リミテッド | 不揮発性半導体メモリトランジスタ、不揮発性半導体メモリ、および、不揮発性半導体メモリの製造方法 |
| JP6504597B2 (ja) * | 2015-02-02 | 2019-04-24 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | テルル化ビスマス薄膜製造方法 |
| CN106756808B (zh) * | 2016-11-29 | 2019-04-02 | 深圳倍声声学技术有限公司 | 一种提高动铁部件抗腐蚀性能的方法 |
-
1987
- 1987-09-22 JP JP23780387A patent/JPH0776419B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6479369A (en) | 1989-03-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |