JP3397214B2 - 薄膜の形成方法 - Google Patents
薄膜の形成方法Info
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Description
量性絶縁膜等の成膜方法として有用なスパッタリング法
による薄膜の形成方法に関する。
結体(いわゆるターゲット)に外部から高周波電界を印
加し、真空室内に導入したAr、He等の不活性ガスと
O2 等の反応性ガスとでプラズマを発生させ、ターゲッ
ト表面から原子、イオン、分子、クラスター状になった
ターゲット構成元素をターゲットと対向して配置した基
板上に堆積するスパッタリング法が半導体や誘電体等の
薄膜を形成する有用な手段として注目されている。
て超高密度DRAM(ダイナミックランダムアクセスメ
モリー)の容量性絶縁膜への応用が期待されており、こ
のSrTiO3 薄膜も、スパッタリング法によって形成
する試みがなされている。
て説明する。図1に、薄膜の形成に用いられている従来
のスパッタリング装置の概略図を示す。成膜室21は真
空排気装置22によって真空状態に保持される。ターゲ
ット23と対向する位置に設置された基板ホルダ24に
は基板20が固定されており、該基板20は基板加熱用
ヒータ25によって200〜600℃前後まで加熱され
る。O2 、N2 等の反応性ガス29及びAr、He等の
不活性ガス28は、各々流量制御され成膜室21内に導
入される。ターゲット23には高周波電源26によって
高周波電界が印加され、これによりターゲット23上に
プラズマが発生する。そして、このプラズマによってタ
ーゲット23の表面からターゲット構成原子又はイオン
あるいはそれらの複合体がたたき出され、ターゲット2
3と対向して配置された基板20上に堆積されて薄膜が
形成される。
冷却水27によって冷却されている。また、膜を堆積す
る前にシャッター30を閉じた状態でプラズマを発生さ
せることにより、ターゲット23の表面に付着したH2
O等の不純物を取り除いている(プレスパッタ)。ま
た、基板20の表面を清浄化するために、高周波電源3
1によって高周波電界を印加してプラズマを発生させ、
表面に付着した不純物を除去している(逆スパッタリン
グ)。尚、図1中、32、33は整合機である。
法でSrTiO3 薄膜等の容量性絶縁膜を形成する場合
には、基板温度を500℃前後という比較的高い温度に
しなければ、膜の緻密性、結晶性が低下するため、誘電
率が小さくなり、さらには、酸素欠損によると思われる
リーク電流の増加を引き起こす。
成膜温度の低下が望まれている現状に鑑み、低基板温度
で緻密性、結晶性に優れた薄膜を形成することのできる
薄膜の形成方法を提供することを目的とする。
め、本発明に係る薄膜の第1の形成方法は、真空状態に
保持された成膜室内に設置されたターゲットに高周波電
界を印加し、前記成膜室内に導入したガスによってプラ
ズマを発生させ、前記ターゲットの表面からターゲット
構成元素を前記ターゲットと対向して配置した基板上に
堆積する薄膜の形成方法であって、前記基板上にターゲ
ット構成元素を堆積して一旦薄膜を形成し、次いで、前
記薄膜にプラズマを照射することによって前記薄膜の表
面をエッチングすると同時に加熱し、前記基板上に再度
ターゲット構成元素を堆積することを特徴とする。
は、真空状態に保持された成膜室内に設置されたターゲ
ットに高周波電界を印加し、前記成膜室内に導入したガ
スによってプラズマを発生させ、前記ターゲットの表面
からターゲット構成元素を前記ターゲットと対向して配
置した基板上に堆積する薄膜の形成方法であって、前記
基板及び前記ターゲットの両方に高周波電界を印加して
プラズマを発生させ、前記基板に対してターゲット構成
元素の堆積とエッチング及び加熱とを同時に行った後
に、前記基板上に再度ターゲット構成元素を堆積するこ
とを特徴とする。
は、真空状態に保持された成膜室内に設置されたターゲ
ットに高周波電界を印加し、前記成膜室内に導入したガ
スによってプラズマを発生させ、前記ターゲットの表面
からターゲット構成元素を前記ターゲットと対向して配
置した基板上に堆積する薄膜の形成方法であって、前記
基板の表面にプラズマを照射して前記基板に誘起される
直流電位を最適化することにより堆積初期から前記基板
に誘起される前記直流電位を安定させながら、前記基板
上にターゲット構成元素を堆積することを特徴とする。
は、真空状態に保持された成膜室内に設置されたターゲ
ットに高周波電界を印加し、前記成膜室内に導入したガ
スによってプラズマを発生させ、前記ターゲットの表面
からターゲット構成元素を前記ターゲットと対向して配
置した基板上に堆積する薄膜の形成方法であって、高周
波印加電力を調整することにより前記基板に誘起される
直流電位を制御しながら、前記基板上にターゲット構成
元素を堆積することを特徴とする。
は、真空状態に保持された成膜室内に設置されたターゲ
ットに高周波電界を印加し、前記成膜室内に導入したガ
スによってプラズマを発生させ、前記ターゲットの表面
からターゲット構成元素を前記ターゲットと対向して配
置した基板上に堆積する薄膜の形成方法であって、前記
成膜室内の圧力を調整することにより前記基板に誘起さ
れる直流電位を制御しながら、前記基板上にターゲット
構成元素を堆積することを特徴とする。
は、真空状態に保持された成膜室内に設置されたターゲ
ットに高周波電界を印加し、前記成膜室内に導入したガ
スによってプラズマを発生させ、前記ターゲットの表面
からターゲット構成元素を前記ターゲットと対向して配
置した基板上に堆積する薄膜の形成方法であって、前記
ターゲットと前記基板との距離を調整することにより前
記基板に誘起される直流電位を制御しながら、前記基板
上にターゲット構成元素を堆積することを特徴とする。
の構成においては、基板上にターゲット構成元素を堆積
する間の前記基板に誘起される直流電位を、その値が一
定となるように制御するのが好ましい。
ば、エッチングによって基板表面が清浄化されると同時
に、基板の表面近傍のみがプラズマによって加熱される
ため、低基板温度でも緻密で結晶性に優れた薄膜を形成
することができる。また、基板全体が加熱されていない
ので、LSI等を形成した基板の上にも形成することが
できる。
ば、堆積初期に発生する直流基板電位の急激な変動を抑
制し、堆積初期から直流基板電位を安定させることがで
きるので、緻密で結晶性に優れた薄膜を形成することが
できる。
によれば、膜堆積中に基板に誘起される直流電位を一定
に保つことができるので、緻密で結晶性に優れた薄膜を
形成することができる。
のものを用い(図1参照)、RFマグネトロンスパッタ
リング法によりSrTiO3 薄膜を形成する場合を例に
挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。ここで、基
板20としては、Pt/Ti/Si基板を用いている。
ず、シャッター30を開いた状態で高周波電源26によ
ってターゲット23側に高周波電界を印加し、プラズマ
を発生させて基板20上にSrTiO3 薄膜を約500
オングストロームの膜厚で形成した。次いで、シャッタ
ー30を閉じた状態で高周波電源31によって基板20
側に高周波電界を印加し、スパッタエッチングを行って
基板20上に堆積されたSrTiO3薄膜を除去した。
次いで、シャッター30を開いた状態で高周波電源26
によってターゲット23側に高周波電界を印加し、プラ
ズマを発生させて基板20上に再度SrTiO3 薄膜を
堆積した。
ず、シャッター30を閉じた状態で高周波電源31によ
って基板20側に高周波電界を印加し、スパッタエッチ
ングを行って基板20上のPt電極を一部除去した。次
いで、シャッター30を開いた状態で高周波電源26に
よってターゲット23側に高周波電界を印加し、プラズ
マを発生させて基板20上にSrTiO3 薄膜を堆積し
た。
堆積したSrTiO3 薄膜の誘電率の逆スパッタ時間依
存性を示す。
の計測)で約1000オングストロームの膜厚で堆積
し、誘電率は周波数1MHzで測定した。実施例1によ
る方法で堆積した場合には、スパッタエッチング時間が
長くなるに従って誘電率が増加している。また、実施例
2による方法で堆積した場合にも、スパッタエッチング
時間が長くなるに従って誘電率が増加している。これ
は、プラズマの照射による温度の上昇に対応している。
一方、従来例に示した方法を用い、室温でSrTiO3
薄膜を形成した場合の誘電率は18であった。
下の方法を採用することによっても同様の効果を奏する
ことができる。すなわち、まず、基板20及びターゲッ
ト23の両方に高周波電界を印加し、SrTiO3 薄膜
の形成とエッチングを同時に行い、基板20上にSrT
iO3 薄膜がほとんど形成されないか又はエッチングが
ほとんどなされない状態を保持する。そして、一定時間
経過した後に、基板20側の高周波電界の印加を停止
し、基板20上にSrTiO3 薄膜を堆積する。
ず、シャッター30を開いた状態で高周波電源26によ
ってターゲット23側に高周波電界を印加し、プラズマ
を発生させて基板20上にSrTiO3 薄膜を約500
オングストームの膜厚で形成した。次いで、シャッター
30を閉じた状態で高周波電源31によって基板20側
に高周波電界を印加し、スパッタエッチングを行って基
板20上に堆積されたSrTiO3 薄膜を除去した。次
いで、シャッター30を開いた状態で高周波電源26に
よってターゲット23側に高周波電界を印加し、プラズ
マを発生させて基板20上に再度SrTiO3 薄膜を堆
積した。
れたSrTiO3 薄膜の誘電率のスパッタエッチング時
間依存性を示す。
て直流基板電位が正側に変化している。従って、この状
態で膜を堆積すると、直流基板電位に対応した誘電率を
有するSrTiO3 薄膜が得られることが分かる。尚、
従来の方法で堆積した場合の誘電率は18であった。
を行った後にSrTiO3 薄膜を形成すると、図2に示
すように直流基板電位が低下する場合がある。この低下
を抑制するために、本実施例4においては、ターゲット
23と基板20との間の距離を50mmから70mm程
度まで変化させながら膜を形成した。その結果、基板2
0の直流電位は堆積初期から常に一定となった。
成されたSrTiO3 薄膜の誘電率と実施例1に従って
基板の処理を行った後に従来方法で堆積した場合の誘電
率を示す。
流基板電位が堆積時間に従って低下している。本実施例
4においては、この直流基板電位を一定とするために、
上記したようにターゲット23と基板20との間の距離
を変化させている。その結果、誘電率は増加している。
の低下を抑制するために、ターゲット23と基板20と
の間の距離を調整しているが、必ずしもこの方法に限定
されるものではなく、高周波印加電力や成膜室21内の
圧力を調整することによっても直流基板電位の低下を抑
制することができる。
の第1又は第2の形成方法によれば、エッチングによっ
て基板表面が清浄化されると同時に、基板の表面近傍の
みがプラズマによって加熱されるため、低基板温度でも
緻密で結晶性に優れた薄膜を形成することができる。ま
た、基板全体が加熱されていないので、LSI等を形成
した基板の上にも形成することができる。
によれば、堆積初期に発生する直流基板電位の急激な変
動を抑制し、堆積初期から直流基板電位を安定させるこ
とができるので、緻密で結晶性に優れた薄膜を形成する
ことができる。
成方法によれば、膜堆積中に基板に誘起される直流電位
を一定に保つことができるので、緻密で結晶性に優れた
薄膜を形成することができる。
板電位の堆積時間依存性を示す図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 真空状態に保持された成膜室内に設置さ
れたターゲットに高周波電界を印加し、前記成膜室内に
導入したガスによってプラズマを発生させ、前記ターゲ
ットの表面からターゲット構成元素を前記ターゲットと
対向して配置した基板上に堆積する薄膜の形成方法であ
って、前記基板上にターゲット構成元素を堆積して一旦
薄膜を形成し、次いで、前記薄膜にプラズマを照射する
ことによって前記薄膜の表面をエッチングすると同時に
加熱し、前記基板上に再度ターゲット構成元素を堆積す
ることを特徴とする薄膜の形成方法。 - 【請求項2】 真空状態に保持された成膜室内に設置さ
れたターゲットに高周波電界を印加し、前記成膜室内に
導入したガスによってプラズマを発生させ、前記ターゲ
ットの表面からターゲット構成元素を前記ターゲットと
対向して配置した基板上に堆積する薄膜の形成方法であ
って、前記基板及び前記ターゲットの両方に高周波電界
を印加してプラズマを発生させ、前記基板に対してター
ゲット構成元素の堆積とエッチング及び加熱とを同時に
行った後に、前記基板上に再度ターゲット構成元素を堆
積することを特徴とする薄膜の形成方法。 - 【請求項3】 真空状態に保持された成膜室内に設置さ
れたターゲットに高周波電界を印加し、前記成膜室内に
導入したガスによってプラズマを発生させ、前記ターゲ
ットの表面からターゲット構成元素を前記ターゲットと
対向して配置した基板上に堆積する薄膜の形成方法であ
って、前記基板の表面にプラズマを照射して前記基板に
誘起される直流電位を最適化することにより堆積初期か
ら前記基板に誘起される前記直流電位を安定させなが
ら、前記基板上にターゲット構成元素を堆積することを
特徴とする薄膜の形成方法。 - 【請求項4】 真空状態に保持された成膜室内に設置さ
れたターゲットに高周波電界を印加し、前記成膜室内に
導入したガスによってプラズマを発生させ、前記ターゲ
ットの表面からターゲット構成元素を前記ターゲットと
対向して配置した基板上に堆積する薄膜の形成方法であ
って、高周波印加電力を調整することにより前記基板に
誘起される直流電位を制御しながら、前記基板上にター
ゲット構成元素を堆積することを特徴とする薄膜の形成
方法。 - 【請求項5】 真空状態に保持された成膜室内に設置さ
れたターゲットに高周 波電界を印加し、前記成膜室内に
導入したガスによってプラズマを発生させ、前記ターゲ
ットの表面からターゲット構成元素を前記ターゲットと
対向して配置した基板上に堆積する薄膜の形成方法であ
って、前記成膜室内の圧力を調整することにより前記基
板に誘起される直流電位を制御しながら、前記基板上に
ターゲット構成元素を堆積することを特徴とする薄膜の
形成方法。 - 【請求項6】 真空状態に保持された成膜室内に設置さ
れたターゲットに高周波電界を印加し、前記成膜室内に
導入したガスによってプラズマを発生させ、前記ターゲ
ットの表面からターゲット構成元素を前記ターゲットと
対向して配置した基板上に堆積する薄膜の形成方法であ
って、前記ターゲットと前記基板との距離を調整するこ
とにより前記基板に誘起される直流電位を制御しなが
ら、前記基板上にターゲット構成元素を堆積することを
特徴とする薄膜の形成方法。 - 【請求項7】 基板上にターゲット構成元素を堆積する
間の前記基板に誘起される直流電位を、その値が一定と
なるように制御する請求項4〜6のいずれかに記載の薄
膜の形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23139893A JP3397214B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23139893A JP3397214B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 薄膜の形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0786165A JPH0786165A (ja) | 1995-03-31 |
JP3397214B2 true JP3397214B2 (ja) | 2003-04-14 |
Family
ID=16922985
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23139893A Expired - Fee Related JP3397214B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3397214B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7132373B2 (en) | 2001-10-02 | 2006-11-07 | Toto Ltd. | Thin metal oxide film and process for producing the same |
-
1993
- 1993-09-17 JP JP23139893A patent/JP3397214B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0786165A (ja) | 1995-03-31 |
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