JPH0959772A - マグネトロンスパッタ法 - Google Patents
マグネトロンスパッタ法Info
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/345—Magnet arrangements in particular for cathodic sputtering apparatus
- H01J37/3455—Movable magnets
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/08—Oxides
- C23C14/086—Oxides of zinc, germanium, cadmium, indium, tin, thallium or bismuth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
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- H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来型のマグネトロンスパッタ装置の構造お
よび寸法を大幅に変化させることなくターゲットのエロ
ージョン領域を拡大することができ、かつ抵抗率等の膜
質も改善されるため、ターゲット材の寿命を伸ばしかつ
基板に対して均一な成膜を施すことができるマグネトロ
ンスパッタ法を提供しようとする。 【解決手段】 マグネット５はＮ極とＳ極が交互に配置
され、第２図の左右方向即ちマグネット５の長手方向と
垂直な方向に揺動可能になっている。アースシールド１
１とシールドアノード８はチャンバ６の底面６ｂと共に
アース電位となっている。バッキングプレート１２には
ターゲット１０が張り付けられている。シールドアノー
ド８の外部にはガスシャワーパイプ７が配置されてい
る。また、アースシールド８とターゲット１０の間には
アースシールド１１及びターゲット１０双方から絶縁さ
れた補助電極棒９が配置されている。
よび寸法を大幅に変化させることなくターゲットのエロ
ージョン領域を拡大することができ、かつ抵抗率等の膜
質も改善されるため、ターゲット材の寿命を伸ばしかつ
基板に対して均一な成膜を施すことができるマグネトロ
ンスパッタ法を提供しようとする。 【解決手段】 マグネット５はＮ極とＳ極が交互に配置
され、第２図の左右方向即ちマグネット５の長手方向と
垂直な方向に揺動可能になっている。アースシールド１
１とシールドアノード８はチャンバ６の底面６ｂと共に
アース電位となっている。バッキングプレート１２には
ターゲット１０が張り付けられている。シールドアノー
ド８の外部にはガスシャワーパイプ７が配置されてい
る。また、アースシールド８とターゲット１０の間には
アースシールド１１及びターゲット１０双方から絶縁さ
れた補助電極棒９が配置されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に被膜を形
成するマグネトロンスパッタ法に関し、特に、膜厚を均
一にできると共に、ターゲットの利用効率を高くするこ
とが可能なマグネトロンスパッタ法に関する。
成するマグネトロンスパッタ法に関し、特に、膜厚を均
一にできると共に、ターゲットの利用効率を高くするこ
とが可能なマグネトロンスパッタ法に関する。
【０００２】また、本発明は抵抗率の低いＩＴＯ透明導
電膜を形成できるマグネトロンスパッタ法に関するもの
である。
電膜を形成できるマグネトロンスパッタ法に関するもの
である。
【０００３】
【従来の技術】第４図は、従来のプレーナ型マグネトロ
ンスパッタ装置の一例を示す概略断面図である。同図に
示すように、プレーナ型マグネトロンスパッタ装置は、
排気口を有するチャンバ１００内に主要構造物としてゲ
ートバルブ１０１、カソード１０３、基板ヒータ１０４
が設けられている。このカソード１０３に対向する位置
に基板１０２を取り付ける。
ンスパッタ装置の一例を示す概略断面図である。同図に
示すように、プレーナ型マグネトロンスパッタ装置は、
排気口を有するチャンバ１００内に主要構造物としてゲ
ートバルブ１０１、カソード１０３、基板ヒータ１０４
が設けられている。このカソード１０３に対向する位置
に基板１０２を取り付ける。
【０００４】カソード１０３は、バッキングプレート１
０５、１０６、ターゲット１０７、シールドアノード１
０８、ガス導入パイプ１０９よりなっている。ターゲッ
ト１０７にはバッキングプレート１０５を介して陽極を
設置したスパッタ電源によりマイナス電圧が印加され
る。磁石１０６は濾別、紙面と垂直方向に延設されてい
る。
０５、１０６、ターゲット１０７、シールドアノード１
０８、ガス導入パイプ１０９よりなっている。ターゲッ
ト１０７にはバッキングプレート１０５を介して陽極を
設置したスパッタ電源によりマイナス電圧が印加され
る。磁石１０６は濾別、紙面と垂直方向に延設されてい
る。
【０００５】上記した従来のスパッタ装置において、通
常、シールドアノード１０８も上記ターゲット１０７と
ともに設置して使用される。そのためプラズマ発生領域
は、シールドアノード１０８およびその他（たとえばチ
ャンバー１００、図示しない基板１０２を保持する基板
保持体等）の設置電極とカソード１０３との間の総合的
な電位により決定される。
常、シールドアノード１０８も上記ターゲット１０７と
ともに設置して使用される。そのためプラズマ発生領域
は、シールドアノード１０８およびその他（たとえばチ
ャンバー１００、図示しない基板１０２を保持する基板
保持体等）の設置電極とカソード１０３との間の総合的
な電位により決定される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記図４に示した従来
技術においては、ターゲット１０７の表面のうち磁石１
０６の列と列との間の領域がターゲットのエロージョン
領域となるのであるが、磁石１０６が固定配置されてい
るためにこのエロージョン領域がかなり狭くなってしま
い、ターゲットの利用効率が低いという問題があった。
また、プラズマがかなり広がった状態で発生するため基
板１０２に到達するイオン量が多くなり、このため成膜
膜質が低下するという問題があった。
技術においては、ターゲット１０７の表面のうち磁石１
０６の列と列との間の領域がターゲットのエロージョン
領域となるのであるが、磁石１０６が固定配置されてい
るためにこのエロージョン領域がかなり狭くなってしま
い、ターゲットの利用効率が低いという問題があった。
また、プラズマがかなり広がった状態で発生するため基
板１０２に到達するイオン量が多くなり、このため成膜
膜質が低下するという問題があった。
【０００７】本発明は、従来の技術が有するこのような
問題点を解決するためになされたものであり、その目的
とするところは、従来型のマグネトロンスパッタ装置の
構造および寸法を大幅に変化させることなくターゲット
のエロージョン領域を拡大することができ、かつ抵抗率
等の膜質も改善されるため、ターゲット材の寿命を伸ば
しかつ基板に対して均一な成膜を施すことができるマグ
ネトロンスパッタ法を提供しようとするものである。
問題点を解決するためになされたものであり、その目的
とするところは、従来型のマグネトロンスパッタ装置の
構造および寸法を大幅に変化させることなくターゲット
のエロージョン領域を拡大することができ、かつ抵抗率
等の膜質も改善されるため、ターゲット材の寿命を伸ば
しかつ基板に対して均一な成膜を施すことができるマグ
ネトロンスパッタ法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のマグネトロンス
パッタ法は、磁石により磁場を閉じこめることができる
直方体形状のカソードの表面にスパッタリングターゲッ
トを設置し、減圧した雰囲気中で該ターゲットに負電位
を印加し、生成したプラズマにより該ターゲットをスパ
ッタリングし、基体を前記カソードの長手方向と直角な
方向に移動させながら、該基体表面上に被膜を被覆する
マグネトロンスパッタ法において、前記カソードの磁石
を、スパッタリングエロージョン領域が二つの閉曲線を
形成するように配列し、かつ、該カソードの長手方向と
直角な方向に往復運動させることを特徴とするものであ
る。
パッタ法は、磁石により磁場を閉じこめることができる
直方体形状のカソードの表面にスパッタリングターゲッ
トを設置し、減圧した雰囲気中で該ターゲットに負電位
を印加し、生成したプラズマにより該ターゲットをスパ
ッタリングし、基体を前記カソードの長手方向と直角な
方向に移動させながら、該基体表面上に被膜を被覆する
マグネトロンスパッタ法において、前記カソードの磁石
を、スパッタリングエロージョン領域が二つの閉曲線を
形成するように配列し、かつ、該カソードの長手方向と
直角な方向に往復運動させることを特徴とするものであ
る。
【０００９】本発明では、往復運動の移動速度Ｖｍと基
体の移動速度Ｖｃとの関係を Ｖｍ／Ｖｃ≦０．１ ３以上１７以下の奇数、又は １９以上 とするのが好ましい。
体の移動速度Ｖｃとの関係を Ｖｍ／Ｖｃ≦０．１ ３以上１７以下の奇数、又は １９以上 とするのが好ましい。
【００１０】本発明において、前記ターゲット表面上に
形成される前記プラズマを安定化するための電気的に接
地されたアースシールドを、ターゲット表面上に開口部
を有し、かつターゲット表面とアースシールドとで所定
空間を形成するように設け、かつ、前記カソードの長手
方向に平行に棒状またはパイプ状のアノードを設け、そ
のアノードに正の電圧を印加するのが好ましい。
形成される前記プラズマを安定化するための電気的に接
地されたアースシールドを、ターゲット表面上に開口部
を有し、かつターゲット表面とアースシールドとで所定
空間を形成するように設け、かつ、前記カソードの長手
方向に平行に棒状またはパイプ状のアノードを設け、そ
のアノードに正の電圧を印加するのが好ましい。
【００１１】この場合、アノードに２０〜４０Ｖの正の
電圧を印加するのが好ましい。また、前記マグネットの
往復運動を、マグネットの位置がアノードの下部にかか
らない範囲で行うのが好ましい。
電圧を印加するのが好ましい。また、前記マグネットの
往復運動を、マグネットの位置がアノードの下部にかか
らない範囲で行うのが好ましい。
【００１２】本発明において、前記ターゲットにＩＴＯ
焼結体を用い、雰囲気中の酸素濃度を０．１〜１．０％
とし、ＩＴＯ被膜を基体に被覆することにより低抵抗の
ＩＴＯ膜を形成できる。
焼結体を用い、雰囲気中の酸素濃度を０．１〜１．０％
とし、ＩＴＯ被膜を基体に被覆することにより低抵抗の
ＩＴＯ膜を形成できる。
【００１３】また、ターゲットとしてＩＴＯターゲット
を用い、該ＩＴＯターゲットの長手方向と直交する方向
に揺動可能な５本以上の複数本の磁界発生手段を設け、
前記ＩＴＯターゲットを取り囲むように配置されかつタ
ーゲットからＩＴＯ蒸発粒子が基板に到達するための開
口部を有したシールドアノードを設け、前記シールドア
ノードと絶縁してシールドアノードとターゲットの間に
補助電極を設け、該補助電極に正のバイアス電圧を印加
することにより、低抵抗のＩＴＯ透明導電膜を成膜する
ことができる。
を用い、該ＩＴＯターゲットの長手方向と直交する方向
に揺動可能な５本以上の複数本の磁界発生手段を設け、
前記ＩＴＯターゲットを取り囲むように配置されかつタ
ーゲットからＩＴＯ蒸発粒子が基板に到達するための開
口部を有したシールドアノードを設け、前記シールドア
ノードと絶縁してシールドアノードとターゲットの間に
補助電極を設け、該補助電極に正のバイアス電圧を印加
することにより、低抵抗のＩＴＯ透明導電膜を成膜する
ことができる。
【００１４】本発明のマグネトロンスパッタ法におい
て、磁界発生手段を５本の磁石により構成することによ
り、エロージョン溝の数が通常の２本から４本になる。
これをターゲット長手方向に垂直な方向に揺動させるこ
とにより、ターゲット利用効率が飛躍的に増大する。ま
た、シールドアノードと絶縁してシールドアノードとタ
ーゲットの間に設けられた補助電極に正のバイアス電圧
を印加することによってスパッタ電圧を低下させ、抵抗
率の低いＩＴＯ膜を異常放電を抑制して成膜することが
できる。
て、磁界発生手段を５本の磁石により構成することによ
り、エロージョン溝の数が通常の２本から４本になる。
これをターゲット長手方向に垂直な方向に揺動させるこ
とにより、ターゲット利用効率が飛躍的に増大する。ま
た、シールドアノードと絶縁してシールドアノードとタ
ーゲットの間に設けられた補助電極に正のバイアス電圧
を印加することによってスパッタ電圧を低下させ、抵抗
率の低いＩＴＯ膜を異常放電を抑制して成膜することが
できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に本発明を図に基づいて説明
する。第１図は、本発明方法に用いられるマグネトロン
スパッタ装置の一例を示す断面図である。同図に示すよ
うに、このスパッタ装置には、チャンバ６内に主要構造
物としてゲートバルブ１、カソード３、基板ヒータ４が
設けられている。２は基板である。
する。第１図は、本発明方法に用いられるマグネトロン
スパッタ装置の一例を示す断面図である。同図に示すよ
うに、このスパッタ装置には、チャンバ６内に主要構造
物としてゲートバルブ１、カソード３、基板ヒータ４が
設けられている。２は基板である。
【００１６】第２図はこのスパッタ装置のカソード部の
断面の拡大図である。マグネット５は紙面と垂直方向に
列状に延設されている。本実施例ではＮ極とＳ極が交互
に上下方向逆向きに配置され、第２図の左右方向即ちマ
グネット５の長手方向と垂直な方向に揺動可能になって
いる。アースシールド１１とシールドアノード８はチャ
ンバ６の底面６ｂと共にアース電位となっている。バッ
キングプレート１２にはターゲット１０が張り付けられ
ている。シールドアノード８の外部にはガスシャワーパ
イプ７が配置されている。
断面の拡大図である。マグネット５は紙面と垂直方向に
列状に延設されている。本実施例ではＮ極とＳ極が交互
に上下方向逆向きに配置され、第２図の左右方向即ちマ
グネット５の長手方向と垂直な方向に揺動可能になって
いる。アースシールド１１とシールドアノード８はチャ
ンバ６の底面６ｂと共にアース電位となっている。バッ
キングプレート１２にはターゲット１０が張り付けられ
ている。シールドアノード８の外部にはガスシャワーパ
イプ７が配置されている。
【００１７】また、シールドアノード８とターゲット１
０の間にはアースシールド１１及びターゲット１０双方
から絶縁された補助電極棒９が配置されている。
０の間にはアースシールド１１及びターゲット１０双方
から絶縁された補助電極棒９が配置されている。
【００１８】なお、補助電極棒９は、どのような形状の
ものでも良いが、第１１図に示すように内部が空洞とな
っており、かつ空洞が外部と連通している形状のもの
が、汚れていない表面を確保する上で有効である。
ものでも良いが、第１１図に示すように内部が空洞とな
っており、かつ空洞が外部と連通している形状のもの
が、汚れていない表面を確保する上で有効である。
【００１９】第３図はカソード部への電圧の印加方式を
示したものである。ターゲット１０には、バッキングプ
レート１２を介してスパッタ電源１４によりマイナス電
圧−Ｖｃが印加されている。補助電極９には、補助電源
１３によりプラス電圧＋Ｖａが印加されている。なお、
マグネット５は永久磁石、電磁石のどちらでもよい。シ
ールドアノード８およびアースシールド１１は電気絶縁
材１５により電気的にバッキングプレート１２と分離さ
れている。
示したものである。ターゲット１０には、バッキングプ
レート１２を介してスパッタ電源１４によりマイナス電
圧−Ｖｃが印加されている。補助電極９には、補助電源
１３によりプラス電圧＋Ｖａが印加されている。なお、
マグネット５は永久磁石、電磁石のどちらでもよい。シ
ールドアノード８およびアースシールド１１は電気絶縁
材１５により電気的にバッキングプレート１２と分離さ
れている。
【００２０】第５図（ａ）は、かかるスパッタ装置で一
定時間スパッタしたターゲットの表面を示す。第５図
（ｂ）はマグネット５の配列パターン図、第５図（ｃ）
はエロージョン領域Ｅとマグネット５の位置との対応図
である。
定時間スパッタしたターゲットの表面を示す。第５図
（ｂ）はマグネット５の配列パターン図、第５図（ｃ）
はエロージョン領域Ｅとマグネット５の位置との対応図
である。
【００２１】第６図は、この装置においてマグネット５
を第１，２図の左右方向に速度Ｖｍで往復移動させると
共に、基板２を第１，２図の右方向に速度Ｖｃ＝０．５
ｍ／ｍｉｎで移動させ、マグネット５の揺動ストローク
を５０ｍｍとしたときの基板２表面の成膜膜厚ムラたる
膜厚差比（最大膜厚ｄmax と最小膜厚ｄmin との差／最
大膜厚ｄmax 。即ち、（ｄmax −ｄmin ）／ｄmax ）の
測定値を示す。第６図の通り、Ｖｍ／Ｖｃを次の値とし
たときに膜厚ムラがきわめて小さい（０．１以下）こと
が明らかである。
を第１，２図の左右方向に速度Ｖｍで往復移動させると
共に、基板２を第１，２図の右方向に速度Ｖｃ＝０．５
ｍ／ｍｉｎで移動させ、マグネット５の揺動ストローク
を５０ｍｍとしたときの基板２表面の成膜膜厚ムラたる
膜厚差比（最大膜厚ｄmax と最小膜厚ｄmin との差／最
大膜厚ｄmax 。即ち、（ｄmax −ｄmin ）／ｄmax ）の
測定値を示す。第６図の通り、Ｖｍ／Ｖｃを次の値とし
たときに膜厚ムラがきわめて小さい（０．１以下）こと
が明らかである。
【００２２】（１） Ｖｍ／Ｖｃ≦０．１ とりわけ
Ｖｍ／Ｖｃ≦０．０５ （２） Ｖｍ／Ｖｃ＝３，５，７，９，１１，１３，１
５，１７ （３） Ｖｍ／Ｖｃ≧１９ なお、第９図は、第６図の領域，，，，にお
ける成膜状況（膜の重なり具合）を示す模式的な断面図
である。
Ｖｍ／Ｖｃ≦０．０５ （２） Ｖｍ／Ｖｃ＝３，５，７，９，１１，１３，１
５，１７ （３） Ｖｍ／Ｖｃ≧１９ なお、第９図は、第６図の領域，，，，にお
ける成膜状況（膜の重なり具合）を示す模式的な断面図
である。
【００２３】ポイントでの膜の付き方は次の通りであ
る。
る。
【００２４】磁石が基板と同一方向に移動しているとき
にはその部分が基板に対して静止している。従って、蒸
発点及びその直上の成膜点に幅がないと仮定すればその
点上の膜厚が無限大になるので、膜厚差／その点の膜厚
＝∞／∞→１となる。実際は蒸発点には幅があるので膜
厚は有限であるが、膜厚差はやはり非常に大きくなり、
１に近い値をとる。
にはその部分が基板に対して静止している。従って、蒸
発点及びその直上の成膜点に幅がないと仮定すればその
点上の膜厚が無限大になるので、膜厚差／その点の膜厚
＝∞／∞→１となる。実際は蒸発点には幅があるので膜
厚は有限であるが、膜厚差はやはり非常に大きくなり、
１に近い値をとる。
【００２５】領域での膜の付き方は次の通りである。
【００２６】磁石揺動速度が基板搬送速度を超えると磁
石が基板と同方向に動くときには基板を追い越す。従っ
て、逆方向に動いて成膜された部分の一部に再び成膜さ
れることが起こる。
石が基板と同方向に動くときには基板を追い越す。従っ
て、逆方向に動いて成膜された部分の一部に再び成膜さ
れることが起こる。
【００２７】ポイント、、・・・での膜の付き方
は次の通りである。
は次の通りである。
【００２８】基板搬送方向と同一の方向に磁石が動いて
いるときに成膜された層の端が一致するので膜厚は均一
になる（下，）が、端の重なり具合によっては微小
な凹凸が出来る。
いるときに成膜された層の端が一致するので膜厚は均一
になる（下，）が、端の重なり具合によっては微小
な凹凸が出来る。
【００２９】本発明においてはマグネット５を５列以上
の奇数列とする必要がある。３列では膜厚差比がきわめ
て大きくなり、不適当である。
の奇数列とする必要がある。３列では膜厚差比がきわめ
て大きくなり、不適当である。
【００３０】このようにマグネットを３列配置すなわち
シングルエロージョンとする場合の膜厚差が悪い理由は
次のように推察される。
シングルエロージョンとする場合の膜厚差が悪い理由は
次のように推察される。
【００３１】第７図（Ａ）のように磁石が配置されてい
る場合、第７図（Ｂ）のように電子がターゲット上を矢
印の方向に移動してプラズマがターゲット表面上の空間
にへばりつくように形成される。このとき丸印のコーナ
ーでプラズマ密度がやや濃くなる領域が２個所できてい
る。ターゲット上にアースシールドが設置されており、
マグネットが紙面と平行のａ方向に移動したときに、丸
印部分がアースシールドに接近し、そのために基体の右
半分の膜が厚くなる。一方マグネットがｂ方向に移動し
たときに、左側の丸印部分がアースシールドに接近し左
半分の膜が厚くなる。これによりターゲットの長手方向
の膜厚みのバランスをとるが、その膜のバランスを確保
するのは難しい。すなわちターゲット利用効率を大きく
するために、揺動幅を大きく取るとバランスが取りにく
くなり、膜の厚みの均一性とターゲットの利用効率向上
とを同時に実現することが困難である。
る場合、第７図（Ｂ）のように電子がターゲット上を矢
印の方向に移動してプラズマがターゲット表面上の空間
にへばりつくように形成される。このとき丸印のコーナ
ーでプラズマ密度がやや濃くなる領域が２個所できてい
る。ターゲット上にアースシールドが設置されており、
マグネットが紙面と平行のａ方向に移動したときに、丸
印部分がアースシールドに接近し、そのために基体の右
半分の膜が厚くなる。一方マグネットがｂ方向に移動し
たときに、左側の丸印部分がアースシールドに接近し左
半分の膜が厚くなる。これによりターゲットの長手方向
の膜厚みのバランスをとるが、その膜のバランスを確保
するのは難しい。すなわちターゲット利用効率を大きく
するために、揺動幅を大きく取るとバランスが取りにく
くなり、膜の厚みの均一性とターゲットの利用効率向上
とを同時に実現することが困難である。
【００３２】これに対して、本発明のように５列以上に
マグネットを配置し、閉じたループ状エロージョン領域
を２個形成するようにしたダブルエロージョンでは、第
７図（Ｃ）のようにプラズマ密度の高い部分が４個所で
きるが、マグネットの揺動により丸印の領域のプラズマ
がアースシールドに接近するものは、その内の２個所で
あり、そのようなターゲット長手方向の膜厚の均一性を
損なうものは、全体の２分の１になるので、ターゲット
長手方向の膜厚むらの発生を抑制しながら、搬送方向の
膜厚差を小さくすることが出来る。
マグネットを配置し、閉じたループ状エロージョン領域
を２個形成するようにしたダブルエロージョンでは、第
７図（Ｃ）のようにプラズマ密度の高い部分が４個所で
きるが、マグネットの揺動により丸印の領域のプラズマ
がアースシールドに接近するものは、その内の２個所で
あり、そのようなターゲット長手方向の膜厚の均一性を
損なうものは、全体の２分の１になるので、ターゲット
長手方向の膜厚むらの発生を抑制しながら、搬送方向の
膜厚差を小さくすることが出来る。
【００３３】（実験例１〜８）第１，２図に示す装置
（実験Ｎｏ．１〜６）及びマグネット列を３列とした装
置（実験Ｎｏ．７，８）を用い、ターゲットとしてＩＴ
Ｏ（Ｉｎ2 Ｏ3 ９０％、ＳｎＯ2 １０％）を用いてスパ
ッタリングを０．０４Ｐａ，Ｏ2 ０．５％，Ａｒ９９．
５％，基板移動速度０．５ｍ／ｍｉｎの条件下で行なっ
た。他の主な実験条件を実験結果と共に表１に示す。
（実験Ｎｏ．１〜６）及びマグネット列を３列とした装
置（実験Ｎｏ．７，８）を用い、ターゲットとしてＩＴ
Ｏ（Ｉｎ2 Ｏ3 ９０％、ＳｎＯ2 １０％）を用いてスパ
ッタリングを０．０４Ｐａ，Ｏ2 ０．５％，Ａｒ９９．
５％，基板移動速度０．５ｍ／ｍｉｎの条件下で行なっ
た。他の主な実験条件を実験結果と共に表１に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】なお、第８図は実験例２におけるスパッタ
リング１１６時間後のターゲットの断面図である。第１
３図は実験例７（マグネット３配列）のスパッタリング
後のターゲットの断面図である。これらの断面図におい
ては深さ方向の縮尺をターゲット幅方向の縮尺の約４倍
としてある。第８図（ａ）は第５図（ａ）のVIII−VIII
線断面を示している。
リング１１６時間後のターゲットの断面図である。第１
３図は実験例７（マグネット３配列）のスパッタリング
後のターゲットの断面図である。これらの断面図におい
ては深さ方向の縮尺をターゲット幅方向の縮尺の約４倍
としてある。第８図（ａ）は第５図（ａ）のVIII−VIII
線断面を示している。
【００３６】ターゲット使用効率εとは、第８図（ｂ）
（第８図（ａ）と同一断面にＳ1 ，Ｓ2 を記入したも
の）に示すＳ1 ，Ｓ2 を用いて次式によって定義され
る。
（第８図（ａ）と同一断面にＳ1 ，Ｓ2 を記入したも
の）に示すＳ1 ，Ｓ2 を用いて次式によって定義され
る。
【００３７】ε＝Ｓ2 ／（Ｓ1 ＋Ｓ2 ）×１００（％） 即ち、ターゲット使用効率とは、ターゲットの減耗量を
ターゲットの元の量で除した百分率として定義される。
ターゲットの元の量で除した百分率として定義される。
【００３８】（実験例９〜１５）アノード電圧，カソー
ド電圧，投入電力，成膜厚さを表２の通りとした他は、
Ｎｏ．２と同様としてスパッタリングを行なった。
ド電圧，投入電力，成膜厚さを表２の通りとした他は、
Ｎｏ．２と同様としてスパッタリングを行なった。
【００３９】実験結果を表２に示す。
【００４０】
【表２】
【００４１】（実験例１６）カソード印加電圧を３００
Ｖ，アノード印加電圧を３０Ｖとし、雰囲気中の酸素濃
度を０〜１．３％の間で種々変えたほかはＮｏ．２と同
様にしてスパッタを行ない、成膜されたＩＴＯ薄膜の比
抵抗を測定した。結果を第１２図に示す。
Ｖ，アノード印加電圧を３０Ｖとし、雰囲気中の酸素濃
度を０〜１．３％の間で種々変えたほかはＮｏ．２と同
様にしてスパッタを行ない、成膜されたＩＴＯ薄膜の比
抵抗を測定した。結果を第１２図に示す。
【００４２】（実験例１７）カソード印加電圧を３００
Ｖ，アノード印加電圧を０Ｖとしたほかは実験例１６と
同様にしてスパッタを行ない、成膜されたＩＴＯ薄膜の
比抵抗を測定した。結果を第１２図に示す。
Ｖ，アノード印加電圧を０Ｖとしたほかは実験例１６と
同様にしてスパッタを行ない、成膜されたＩＴＯ薄膜の
比抵抗を測定した。結果を第１２図に示す。
【００４３】第１２図より、酸素濃度を０．１〜１．０
％とすることにより比抵抗が小さくなることが認められ
る。
％とすることにより比抵抗が小さくなることが認められ
る。
【００４４】また、電圧を３０Ｖとした場合、比抵抗は
全体として酸素濃度が低い側にシフトしている。なお、
このため、酸素消費量も小さくなるというメリットがあ
る。
全体として酸素濃度が低い側にシフトしている。なお、
このため、酸素消費量も小さくなるというメリットがあ
る。
【００４５】なお、種々の実験の結果、第１０図におけ
る寸法ａ，ｂ，ｃ，ｄについて次のことが認められた。
る寸法ａ，ｂ，ｃ，ｄについて次のことが認められた。
【００４６】 ｜（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）｜＜０．５
とりわけ ｜（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）｜＜０．１が好
ましい。この範囲を外れると効果が低減し、アーキング
が現われる。
とりわけ ｜（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）｜＜０．１が好
ましい。この範囲を外れると効果が低減し、アーキング
が現われる。
【００４７】 ｃ≧０が好ましい。ｃ＜０ではアーキ
ングが増加する。
ングが増加する。
【００４８】 ０．５＜［ｄ／（ｃ＋ｄ）］とりわけ
０．６＜［ｄ／（ｃ＋ｄ）］＜０．８が好ましい。この
範囲を外れると、アーキングが増えると共に、レート
（成膜厚さ）が小さくなる。
０．６＜［ｄ／（ｃ＋ｄ）］＜０．８が好ましい。この
範囲を外れると、アーキングが増えると共に、レート
（成膜厚さ）が小さくなる。
【００４９】
【発明の効果】以上に説明したように本発明のマグネト
ロンスパッタ法は、エロージョン溝の数が多く、これを
溝の長手方向と垂直な方向に揺動させることができるた
め、ターゲットのエロージョン領域を拡大することがで
きる。従って、ターゲット材の寿命を伸ばすことができ
る。
ロンスパッタ法は、エロージョン溝の数が多く、これを
溝の長手方向と垂直な方向に揺動させることができるた
め、ターゲットのエロージョン領域を拡大することがで
きる。従って、ターゲット材の寿命を伸ばすことができ
る。
【００５０】また、本発明のマグネトロンスパッタ装置
は、シールドアノードと絶縁してシールドアノードとタ
ーゲットの間に設けられた補助電極に正のバイアス電圧
を印加することによって、スパッタ電圧を低下させ、抵
抗率の低いＩＴＯ膜を成膜することができる。
は、シールドアノードと絶縁してシールドアノードとタ
ーゲットの間に設けられた補助電極に正のバイアス電圧
を印加することによって、スパッタ電圧を低下させ、抵
抗率の低いＩＴＯ膜を成膜することができる。
【００５１】また、スパッタ時の放電はこの補助電極と
ターゲットの間で起こるので、エロージョン溝の数が増
えたためにターゲット中央部におけるプラズマ密度が高
くなることによって発生しやすくなる異常放電の抑制に
も効果がある。
ターゲットの間で起こるので、エロージョン溝の数が増
えたためにターゲット中央部におけるプラズマ密度が高
くなることによって発生しやすくなる異常放電の抑制に
も効果がある。
【図１】本発明に基づくマグネトロンスパッタ装置の一
例を示す断面図である。
例を示す断面図である。
【図２】本発明に基づくカソード周辺部の一例を示す断
面図である。
面図である。
【図３】本発明に基づく補助電極への電圧のかかり方を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図４】従来のプレーナ型マグネトロンスパッタ装置の
一例を示す概略断面図である。
一例を示す概略断面図である。
【図５】本発明に基づくターゲットのエロージョンプロ
ファイルを示す断面図である。
ファイルを示す断面図である。
【図６】膜厚差比とＶｍ／Ｖｃの相関図である。
【図７】磁力線の発生状況の説明図である。
【図８】ターゲットのエロージョンを示す断面図であ
る。
る。
【図９】スパッタ膜の成膜状況を示す膜積層図である。
【図１０】寸法ａ，ｂ，ｃ，ｄを記入した実施例装置の
要部断面図である。
要部断面図である。
【図１１】補助電極の好適例を示す斜視図である。
【図１２】本発明に基づくマグネトロンスパッタ装置で
成膜したＩＴＯ膜の抵抗率の酸素濃度依存性を示す図で
ある。
成膜したＩＴＯ膜の抵抗率の酸素濃度依存性を示す図で
ある。
【図１３】ターゲットのエロージョンを示す断面図であ
る。
る。
１ ゲートバルブ ２ 基板 ３ カソード ４ 基板ヒータ ５ マグネット ６ チャンバー壁 ７ ガスシャワーパイプ ８ シールドアノード ９ 補助電極 １１ アースシールド １２ バッキングプレート １３ 補助電源 １４ スパッタ電源
Claims (9)
- 【請求項１】 磁石により磁場を閉じこめることができ
る直方体形状のカソードの表面にスパッタリングターゲ
ットを設置し、減圧した雰囲気中で該ターゲットに負電
位を印加し、生成したプラズマにより該ターゲットをス
パッタリングし、基体を前記カソードの長手方向と直角
な方向に移動させながら、該基体表面上に被膜を被覆す
るマグネトロンスパッタ法において、 前記カソードの磁石を、スパッタリングエロージョン領
域が二つの閉曲線を形成するように配列し、かつ、該カ
ソードの長手方向と直角な方向に往復運動させることを
特徴とするマグネトロンスパッタ法。 - 【請求項２】 請求項１において、往復運動の移動速度
Ｖｍと基体の移動速度Ｖｃとの関係をＶｍ／Ｖｃ≦０．
１とすることを特徴とするマグネトロンスパッタ法。 - 【請求項３】 請求項１において、往復運動の移動速度
Ｖｍと基体の移動速度Ｖｃとの関係を、Ｖｍ／Ｖｃの比
が３以上１７以下の奇数となるようにすることを特徴と
するマグネトロンスパッタ法。 - 【請求項４】 請求項１において、往復運動の移動速度
Ｖｍと基体の移動速度Ｖｃとの関係を、Ｖｍ／Ｖｃの比
が１９以上となるようにすることを特徴とするマグネト
ロンスパッタ法。 - 【請求項５】 請求項１において、前記ターゲット表面
上に形成される前記プラズマを安定化するための電気的
に接地されたアースシールドを、ターゲット表面上に開
口部を有し、かつターゲット表面とアースシールドとで
所定空間を形成するように設け、かつ、前記カソードの
長手方向に平行に棒状またはパイプ状のアースシールド
とは絶縁された補助電極を設け、その補助電極に正の電
圧を印加することを特徴とするマグネトロンスパッタ
法。 - 【請求項６】 請求項５において、前記補助電極に２０
〜４０Ｖの正の電圧を印加することを特徴とするマグネ
トロンスパッタ法。 - 【請求項７】 請求項５又は６のいずれか１項におい
て、前記マグネットの往復運動を、マグネットの位置が
補助電極の下部にかからない範囲で行うことを特徴とす
るマグネトロンスパッタ法。 - 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれか１項におい
て、前記ターゲットにＩＴＯ焼結体を用い、雰囲気中の
酸素濃度を０．１〜１．０％とし、ＩＴＯ被膜を基体に
被覆することを特徴とするマグネトロンスパッタ法。 - 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれか１項におい
て、ターゲットとしてＩＴＯターゲットを用い、 該ＩＴＯターゲットの長手方向と直交する方向に揺動可
能な５本以上の複数本の磁界発生手段を設け、 前記ＩＴＯターゲットを取り囲むように配置されかつタ
ーゲットからＩＴＯ蒸発粒子が基板に到達するための開
口部を有したシールドアノードを設け、 前記シールドアノードと絶縁してシールドアノードとタ
ーゲットで囲まれる空間に補助電極を設け、 該補助電極に正のバイアス電圧を印加してＩＴＯ透明導
電膜を成膜することを特徴とするマグネトロンスパッタ
法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7211714A JPH0959772A (ja) | 1995-08-21 | 1995-08-21 | マグネトロンスパッタ法 |
| DE19701575A DE19701575A1 (de) | 1995-08-21 | 1997-01-17 | Magnetron-Sputter-Verfahren |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7211714A JPH0959772A (ja) | 1995-08-21 | 1995-08-21 | マグネトロンスパッタ法 |
| DE19701575A DE19701575A1 (de) | 1995-08-21 | 1997-01-17 | Magnetron-Sputter-Verfahren |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0959772A true JPH0959772A (ja) | 1997-03-04 |
Family
ID=26033189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7211714A Pending JPH0959772A (ja) | 1995-08-21 | 1995-08-21 | マグネトロンスパッタ法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0959772A (ja) |
| DE (1) | DE19701575A1 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6315874B1 (en) * | 1999-07-19 | 2001-11-13 | Kaneka Corporation | Method of depositing thin film of metal oxide by magnetron sputtering apparatus |
| WO2006097994A1 (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Thin-Film Process Inc. | スパッタリング装置 |
| JP2009046730A (ja) * | 2007-08-20 | 2009-03-05 | Ulvac Japan Ltd | 成膜方法 |
| KR101032659B1 (ko) * | 2002-09-19 | 2011-05-06 | 가부시키가이샤 아루박 | 저반사율 박막의 제조방법과 장치 |
| US20110240461A1 (en) * | 2008-07-21 | 2011-10-06 | Guo George X | Deposition system and methods having improved material utilization |
| KR20140116067A (ko) * | 2011-11-04 | 2014-10-01 | 인테벡, 인코포레이티드 | 선형 주사 스퍼터링 시스템 및 방법 |
| US10106883B2 (en) | 2011-11-04 | 2018-10-23 | Intevac, Inc. | Sputtering system and method using direction-dependent scan speed or power |
| WO2019244786A1 (ja) * | 2018-06-19 | 2019-12-26 | 株式会社アルバック | スパッタリング方法、スパッタリング装置 |
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| EP1710829A1 (de) | 2005-04-05 | 2006-10-11 | Applied Films GmbH & Co. KG | Magnetanordnung für ein Planar-Magnetron |
| US20070051616A1 (en) | 2005-09-07 | 2007-03-08 | Le Hienminh H | Multizone magnetron assembly |
| US8083911B2 (en) | 2008-02-14 | 2011-12-27 | Applied Materials, Inc. | Apparatus for treating a substrate |
-
1995
- 1995-08-21 JP JP7211714A patent/JPH0959772A/ja active Pending
-
1997
- 1997-01-17 DE DE19701575A patent/DE19701575A1/de not_active Withdrawn
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| WO2006097994A1 (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Thin-Film Process Inc. | スパッタリング装置 |
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| US8500962B2 (en) * | 2008-07-21 | 2013-08-06 | Ascentool Inc | Deposition system and methods having improved material utilization |
| KR20140116067A (ko) * | 2011-11-04 | 2014-10-01 | 인테벡, 인코포레이티드 | 선형 주사 스퍼터링 시스템 및 방법 |
| JP2014532813A (ja) * | 2011-11-04 | 2014-12-08 | インテヴァック インコーポレイテッド | 線走査スパッタリングシステムおよび線走査スパッタリング方法 |
| US10106883B2 (en) | 2011-11-04 | 2018-10-23 | Intevac, Inc. | Sputtering system and method using direction-dependent scan speed or power |
| WO2019244786A1 (ja) * | 2018-06-19 | 2019-12-26 | 株式会社アルバック | スパッタリング方法、スパッタリング装置 |
| JPWO2019244786A1 (ja) * | 2018-06-19 | 2021-01-07 | 株式会社アルバック | スパッタリング方法、スパッタリング装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19701575A1 (de) | 1998-07-30 |
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