[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR20180137530A - 산화 알루미늄막의 형성 방법 - Google Patents

산화 알루미늄막의 형성 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20180137530A
KR20180137530A KR1020187033566A KR20187033566A KR20180137530A KR 20180137530 A KR20180137530 A KR 20180137530A KR 1020187033566 A KR1020187033566 A KR 1020187033566A KR 20187033566 A KR20187033566 A KR 20187033566A KR 20180137530 A KR20180137530 A KR 20180137530A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
vacuum chamber
aluminum oxide
oxide film
gas
oxygen
Prior art date
Application number
KR1020187033566A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102178245B1 (ko
Inventor
미츠노리 헨미
신야 나카무라
요시히로 이케다
카즈요시 하시모토
Original Assignee
가부시키가이샤 알박
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 알박 filed Critical 가부시키가이샤 알박
Publication of KR20180137530A publication Critical patent/KR20180137530A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102178245B1 publication Critical patent/KR102178245B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • 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
    • C23C14/081—Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
    • 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
    • C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
    • C23C14/0036—Reactive sputtering
    • C23C14/0073—Reactive sputtering by exposing the substrates to reactive gases intermittently
    • 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
    • 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
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • 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
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • 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
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • H01L21/02178—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing aluminium, e.g. Al2O3

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

산화 알루미늄막의 형성 방법은 산화 알루미늄을 주성분으로 하는 타겟을 구비한 단일의 진공실을 이용하여 각 기판에 대해 1회씩 일련의 처리를 실행하는 것을 포함한다. 일련의 처리는 기판의 진공실에의 반입(단계 S11)과, 스퍼터 가스의 진공실에의 공급과 스퍼터 가스를 이용한 플라즈마의 생성 및 플라즈마를 이용한 타겟의 스퍼터로 구성되는 기판에의 산화 알루미늄막의 형성(단계 S13)과, 플라즈마의 생성의 정지와 기판의 진공실로부터의 반출(단계 S14)로 구성된다. 전회의 형성 후부터 금회의 형성 전까지의 처리를 성막간 처리로 하고, 연속하는 복수의 성막간 처리 중의 적어도 하나에 산소 가스의 진공실에의 공급과 정지(단계 S12)를 포함한다.

Description

산화 알루미늄막의 형성 방법
본 발명은 산화 알루미늄막의 형성 방법에 관한 것이다.
산화 알루미늄막은 각종 반도체 디바이스가 갖는 층 구조의 일부로서 이용되고 있다. 산화 알루미늄막은 산화 알루미늄을 주성분으로 하는 타겟을 스퍼터 가스로부터 생성된 플라즈마를 이용하여 스퍼터하는 것에 의해, 성막 대상에 형성된다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1: 일본 특허공개 공보 제2014-91861호
그러나, 1개씩의 성막 대상에 대한 산화 알루미늄막의 형성이 1개의 성막 공간에 있어서 연속적으로 반복되면, 성막 공간의 상태가 계속해서 바뀌는 것에 수반하여, 예를 들면 성막 대상의 수가 증가할수록 산화 알루미늄막의 성막 속도가 높아지는 현상이 발생해 버린다.
본 발명은 산화 알루미늄막이 형성된 성막 대상의 수가 증가할수록, 산화 알루미늄막의 성막 속도가 높아지는 경향을 억제하는 것을 가능하게 하는 산화 알루미늄막의 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 산화 알루미늄막의 형성 방법은 산화 알루미늄을 주성분으로 하는 타겟을 구비한 단일의 진공실을 이용하여 각 성막 대상에 대해 1회씩 일련의 처리를 실행한다. 상기 일련의 처리는, 상기 진공실의 외부에 위치하는 상기 성막 대상을 상기 진공실의 내부로 이동시키는 상기 성막 대상의 상기 진공실에의 반입과, 산소를 포함하지 않는 가스의 상기 진공실에의 공급과, 상기 가스를 이용한 플라즈마의 생성 및 상기 플라즈마를 이용한 상기 타겟의 스퍼터로 구성되는 상기 성막 대상에의 산화 알루미늄막의 형성과, 상기 플라즈마의 생성의 정지와, 상기 진공실의 내부에 위치하는 상기 성막 대상을 상기 진공실의 외부로 이동시키는 상기 성막 대상의 상기 진공실로부터의 반출로 구성된다. 전회의 상기 형성 후부터 금회의 상기 형성 전까지의 처리를 성막간 처리로 하고, 연속하는 복수의 상기 성막간 처리 중의 적어도 하나에 산소를 포함하는 가스의 상기 진공실에의 공급과 정지를 포함한다.
본 발명자들은 산화 알루미늄막의 형성 방법에 대해 예의 연구하던 중, 이하의 사항을 발견하였다. 즉, 복수의 성막 대상에 대해 성막 대상마다 산화 알루미늄막을 형성할 때에, 전회의 산화 알루미늄막의 형성 후와 금회의 산화 알루미늄막의 형성 전의 사이에, 산소를 함유하는 가스를 진공실에 공급하는 것에 의해 산화 알루미늄막의 성막 속도가 높아지는 경향이 억제되는 점을 발견하였다.
이러한 관점에서, 상술한 구성에 의하면 전회의 산화 알루미늄막의 형성 후와 금회의 산화 알루미늄막의 형성 전의 사이에, 산소를 함유하는 가스를 진공실에 공급한다. 이로 인하여, 성막 대상의 수가 증가할수록 산화 알루미늄막의 성막 속도가 높아지는 경향을 억제할 수 있다.
상기 산화 알루미늄막의 형성 방법에 있어서, 상기 성막 대상의 상기 진공실에의 반입 후에 상기 산소를 포함하는 가스의 상기 진공실에의 공급과 정지를 실행해도 좋다.
상술한 구성에 의하면, 산소를 포함하는 가스의 진공실에의 공급과 정지와 그 직후에 실행되는 산화 알루미늄막의 형성의 사이에 성막 대상의 반입과 반출이 실행되지 않기 때문에, 진공실의 내부가 산소를 포함하는 가스가 공급된 직후에 있어서의 산화 알루미늄막의 형성까지 진공실의 외부에 개방되지 않는다. 이에 의해, 산소를 포함하는 가스가 공급된 직후에 있어서의 산화 알루미늄막의 형성에 있어서, 산소 가스의 공급과 정지에 의한 효과가 얻어지기 쉽다.
상기 산화 알루미늄막의 형성 방법에 있어서, 모든 상기 성막간 처리에 상기 산소를 포함하는 가스의 상기 진공실에의 공급과 정지를 포함해도 좋다.
상술한 구성에 의하면, 성막간 처리마다 진공실에 대해 산소를 포함하는 가스를 공급하기 위해, 각 산화 알루미늄막의 형성에 대해 산소를 포함하는 가스의 공급에 의한 영향을 줄 수 있다. 이에 따라, 산소를 포함하는 가스가 공급되는 빈도가 더욱 낮은 경우에 비해, 성막 대상의 수가 증가할수록 산화 알루미늄막의 성막 속도가 높아지는 것이 더욱 억제된다.
상기 산화 알루미늄막의 형성 방법에 있어서, 상기 산소를 포함하는 가스의 공급과 정지를 상기 산소를 포함하지 않는 가스의 상기 진공실에의 공급의 사이에 실행해도 좋다.
상술한 구성에 의하면, 산소를 포함하는 가스가 타겟을 스퍼터하기 위한 가스와 함께 진공실에 공급되기 때문에, 산소를 포함하는 가스가 진공실의 전체에 널리 퍼지기 쉬워진다. 이에 따라, 산소를 포함하는 가스를 공급하는 것의 효과가 산화 알루미늄막의 성막 속도에 반영되기 쉬워진다.
상기 산화 알루미늄막의 형성 방법에 있어서, 상기 산소를 포함하는 가스의 상기 진공실에의 공급에서 단위 체적당 상기 산소를 포함하는 가스의 공급량이 7.31×10-5mol/㎥ 이상 2.90×10-4mol/㎥ 이하이어도 좋다.
상기 산화 알루미늄막의 형성 방법에 있어서, 상기 산소를 포함하는 가스의 상기 진공실에의 공급에서 단위 체적당 상기 산소를 포함하는 가스의 공급량이 7.31×10-5mol/㎥ 이상 4.54×10-4mol/㎥ 이하이며, 금회의 형성 시에서의 상기 진공실내의 산소를 포함하는 가스의 분압이 1.29×10-4Pa 미만이어도 좋다.
본 발명자들은 산화 알루미늄막의 형성 방법에 대해 예의 연구하던 중, 산소를 포함하는 가스를 진공실에 공급하는 것이 이하의 조건을 만족시키는 것에 의해서, 복수의 기판 사이에서 산화 알루미늄막의 성막 속도에서의 편차가 억제되는 것을 발견하였다.
즉, 본 발명자들은 단위 체적당 산소를 포함하는 가스의 공급량이 7.31×10-5mol/㎥ 이상 2.90×10-4mol/㎥ 이하인 것에 의해서, 복수의 기판 사이에서 산화 알루미늄막의 성막 속도에서 편차가 억제되는 것을 발견하였다.
또한, 본 발명자들은 단위 체적당 산소를 포함하는 가스의 공급량이 7.31×10-5mol/㎥ 이상 4.54×10-4mol/㎥ 이하이며, 플라즈마 생성 시에서의 진공실 내의 산소를 포함하는 가스의 분압이 1.29×10-4Pa 미만인 것에 의해서도, 상술한 바와 동등한 효과가 얻어지는 것을 발견하였다.
전술한 관점에서, 상술한 구성에 따르면 복수의 기판 사이에서 산화 알루미늄막의 성막 속도에서의 편차를 억제할 수 있다.
도 1은 산화 알루미늄막의 형성 방법을 실행하는 스퍼터 장치의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 일 실시 형태에 있어서의 산화 알루미늄막의 형성 방법의 수순을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 산화 알루미늄막의 형성 방법에서의 배기부, 스퍼터 가스 공급부, 산소 가스 공급부 및 고주파 전원의 구동을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 4는 실시예 1에서의 산화 알루미늄막이 형성된 기판의 개수와 각 기판에 형성된 산화 알루미늄막의 두께의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 실시예 2에서의 산화 알루미늄막이 형성된 기판의 개수와 각 기판에 형성된 산화 알루미늄막의 두께의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 실시예 3에서의 산화 알루미늄막이 형성된 기판의 개수와 각 기판에 형성된 산화 알루미늄막의 두께의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 실시예 4에서의 산화 알루미늄막이 형성된 기판의 개수와 각 기판에 형성된 산화 알루미늄막의 두께의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 실시예 5에서의 산화 알루미늄막이 형성된 기판의 개수와 각 기판에 형성된 산화 알루미늄막의 두께의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는 실시예 6에서의 산화 알루미늄막이 형성된 기판의 개수와 각 기판에 형성된 산화 알루미늄막의 두께의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은 비교예 1에서의 산화 알루미늄막이 형성된 기판의 개수와 각 기판에 형성된 산화 알루미늄막의 두께의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 1 내지 도 10을 참조하여, 산화 알루미늄막의 형성 방법을 구체화한 일 실시 형태를 설명한다. 이하에서는 산화 알루미늄막의 형성 방법이 실시되는 스퍼터 장치의 구성, 산화 알루미늄막의 형성 방법 및 실시예들을 순차적으로 설명한다.
스퍼터 장치
도 1을 참조하여 스퍼터 장치의 구성을 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 스퍼터 장치(10)는 성막 공간(11S)을 구획하는 상자 형상을 가지는 진공실(11)을 구비하며, 진공실(11)의 내부에는 성막 대상의 일예인 기판 S를 지지하는 지지부(12)가 위치한다. 지지부(12)는, 예를 들면 스테이지이다.
진공실(11) 중에 지지부(12)와 대향하는 부위에는 배킹 플레이트(13)가 고정되며, 배킹 플레이트(13) 중에 지지부(12)와 대향하는 면에는 타겟(14)이 고정되어 있다. 타겟(14)의 주성분은 산화알루미늄이며, 타겟(14) 중에 95질량% 이상이 Al2O3이며, 바람직하게는 99질량% 이상이 Al2O3이다.
진공실(11)의 외부이며, 배킹 플레이트(13)에 대해 타겟(14)이 위치하는 측과는 반대측에는 자기 회로(15)가 위치하고 있다. 자기 회로(15)는 타겟(14) 중에서 지지부(12)와 대향하는 면에 누설 자장을 형성한다. 자기 회로(15)는 타겟(14)과 지지부(12)가 대향하는 방향을 따라 연장하는 축을 중심으로 회전하는 기구를 포함해도 좋다. 이러한 기구에 의하면, 자기 회로(15)는 타겟(14) 중에서 자기 회로(15)와 대향하는 부위를 바꿀 수 있다.
진공실(11)은 진공실(11)의 벽부에 있어서의 일부를 관통하는 반출입구(11a)를 가지고 있다. 반출입구(11a)를 통해, 진공실(11)에 대한 기판 S의 반입과 반출이 실행된다. 또한, 스퍼터 장치(10)는, 예를 들면 복수의 진공실들을 구비하는 멀티 챔버형의 성막 장치에서의 1개의 진공실을 상술한 진공실(11)로서 포함하는 구성이어도 좋다.
이러한 경우에는 진공실(11)은, 예를 들면 기판 S를 반송하기 위한 다른 진공실에 게이트 밸브를 통해 접속되며, 진공실(11)에는 다른 진공실의 내부에 위치하는 반송 로봇에 의해 기판 S가 반송된다.
진공실(11)에는 진공실(11)의 내부를 배기하는 배기부(16)가 접속되고, 배기부(16)는, 예를 들면 각종 펌프나 밸브를 포함하고 있다. 진공실(11)에는 또한 스퍼터 가스 공급부(17) 및 산소 가스 공급부(18)가 접속되어 있다. 스퍼터 가스 공급부(17)는, 예를 들면 산소를 포함하지 않는 가스의 일예인 스퍼터 가스를 소정의 유량으로 진공실(11)의 내부에 공급하는 매스 플로우 컨트롤러이다. 스퍼터 가스는, 예를 들면 아르곤(Ar) 가스이다. 산소 가스 공급부(18)는, 예를 들면 산소를 포함하는 가스의 일예인 산소 가스를 소정의 유량으로 진공실(11)의 내부에 공급하는 매스 플로우 컨트롤러이다.
배킹 플레이트(13)에는 고주파 전원(19)이 접속되며, 고주파 전원(19)은 배킹 플레이트(13)에 고주파 전압을 인가하는 것에 의해 타겟(14)에 고주파 전압을 인가한다.
스퍼터 장치(10)는 제어부(10C)를 구비하고, 제어부(10C)는 배기부(16), 스퍼터 가스 공급부(17), 산소 가스 공급부(18) 및 고주파 전원(19)에 전기적으로 접속되며, 배기부(16), 스퍼터 가스 공급부(17), 산소 가스 공급부(18) 및 고주파 전원(19)의 구동을 제어한다.
또한, 스퍼터 장치(10)가 상술한 멀티 챔버형의 성막 장치에 포함되는 경우에는 제어부(10C)는 게이트 밸브 및 반송 로봇에 전기적으로 접속되고, 게이트 밸브의 구동과 반송 로봇의 구동을 제어하는 것에 의해 진공실(11)에의 기판 S의 반송을 제어해도 좋다.
이러한 스퍼터 장치(10)에서는 제어부(10C)가 배기부(16)를 구동하는 것에 의해 진공실(11)을 소정의 압력으로 감압시킨다. 다음으로, 기판 S가 진공실(11)의 내부에 반입된 후, 제어부(10C)는 스퍼터 가스 공급부(17)에 진공실(11)에 스퍼터 가스를 공급시킨다. 그리고, 제어부(10C)는 고주파 전원(19)을 구동하여 배킹 플레이트(13)에 전압을 인가시킨다. 이에 의해 타겟(14)의 주위에 플라즈마가 생성됨으로써, 타겟(14)이 스퍼터된다. 결과적으로, 기판 S의 표면에 산화 알루미늄막이 형성된다.
산화 알루미늄막의 형성 방법
도 2 및 도 3을 참조하여, 산화 알루미늄막의 형성 방법을 설명한다.
산화 알루미늄막의 형성 방법은 산화 알루미늄을 주성분으로 하는 타겟(14)을 구비하는 단일의 진공실(11)을 이용하여 복수의 기판 S에 있어서의 각 기판 S에 대해 1회씩 일련의 처리를 실행한다. 일련의 처리는 기판 S의 반입, 스퍼터 가스의 진공실(11)에의 공급, 산화 알루미늄막의 형성, 플라즈마의 생성의 정지, 그리고 기판 S의 반출로 구성되어 있다.
기판 S의 반입에서는 진공실(11)의 외부에 위치하는 기판 S를 진공실(11)의 내부로 이동시킨다. 스퍼터 가스의 진공실(11)에의 공급에서는 진공실(11) 내에 플라즈마를 생성하기 위한 가스인 스퍼터 가스를 진공실(11)에 공급한다. 산화 알루미늄막의 형성은 스퍼터 가스를 이용한 플라즈마의 생성 및 플라즈마를 이용한 타겟(14)의 스퍼터로 구성된다. 플라즈마의 생성의 정지에서는 산화 알루미늄막을 형성하기 위한 플라즈마의 생성을 정지한다. 기판 S의 반출에서는 진공실(11)의 내부에 위치하는 기판 S를 진공실(11)의 외부로 이동시킨다.
이러한 일련의 처리에 있어서, 전회의 산화 알루미늄막의 형성 후부터 금회의 산화 알루미늄막의 형성 전까지의 처리가 성막간 처리이다. 즉, 상술한 처리 중에서 전회의 산화 알루미늄막이 형성된 후에, 산화 알루미늄막이 형성된 기판 S를 반출하는 처리 및 금회의 산화 알루미늄막을 형성하기 위한 기판 S를 진공실(11)에 반입하는 처리가 각각 성막간 처리에 포함된다.
산화 알루미늄막의 형성 방법은 연속하는 복수의 성막간 처리 중의 적어도 하나에 산소 가스의 진공실(11)에의 공급과 정지를 포함하고 있다.
이러한 산화 알루미늄막의 형성 방법에 의하면, 전회의 산화 알루미늄막의 형성 후와 금회의 산화 알루미늄막의 형성 전의 사이에, 산소 가스를 진공실(11)에 공급하기 위해, 기판 S의 수가 증가할수록 산화 알루미늄막의 성막 속도가 높아지는 경향을 억제할 수 있다.
또한, 산화 알루미늄막의 형성 방법에서는 기판 S의 진공실(11)에의 반입 후에 산소 가스의 진공실(11)에의 공급과 정지를 실행한다.
산소를 포함하는 가스의 진공실(11)에의 공급과 정지와 그 직후에 실행되는 산화 알루미늄막의 형성의 사이에 성막 대상의 반입과 반출이 실행되지 않기 때문에, 진공실(11)의 내부가 산소 가스가 공급된 직후에 있어서의 산화 알루미늄막의 형성까지 진공실(11)의 외부에 개방되지 않는다. 이에 의해, 산소 가스가 공급된 직후에 있어서의 산화 알루미늄막의 형성에서 산소 가스의 공급과 정지에 의한 효과가 얻어지기 쉽다.
또한, 산화 알루미늄막의 형성 방법은 모든 성막간 처리에 산소 가스의 진공실(11)에의 공급과 정지를 포함하고 있다.
산화 알루미늄막의 형성 방법에서는 성막간 처리마다 진공실(11)에 대해 산소 가스를 공급하기 때문에, 각 산화 알루미늄막의 형성에 대해 산소 가스의 공급에 의한 영향을 줄 수 있다. 이에 따라, 산소 가스가 공급되는 빈도가 더욱 낮은 경우에 비해, 기판 S의 수가 증가할수록 산화 알루미늄막의 성막 속도가 높아지는 것이 더욱 억제된다.
산화 알루미늄막의 형성 방법에서는 산소 가스의 공급과 정지를 스퍼터 가스의 진공실(11)에의 공급의 사이에 실행한다. 이에 의해 산소 가스가 스퍼터 가스와 함께 진공실(11)에 공급되기 때문에, 산소 가스가 진공실(11)의 전체에 널리 퍼지기 쉬워진다. 이로 인하여, 산소 가스를 공급하는 것의 효과가 산화 알루미늄막의 성막 속도에 반영되기 쉬워진다.
일 실시 형태에서는 도 2에 나타내는 바와 같이, 산화 알루미늄막의 형성 방법은 반입 공정(단계 S11), 공급 공정(단계 S12), 형성 공정(단계 S13), 그리고 반출 공정(단계 S14)을 포함한다.
반입 공정에서는 진공실(11)의 외부에 위치하는 성막 전의 기판 S를 진공실(11)의 내부에 반입하며, 기판 S를 지지부(12)에 배치한다. 기판 S의 반입은 기판 S가 진공실(11)의 외부에 위치하는 시점부터 기판 S가 진공실(11)의 내부에 위치하는 시점까지의 기간을 포함한다.
즉, 기판 S의 반입은 스퍼터 장치(10)에서의 처리의 대상인 복수의 기판 S 중에서 다음에 스퍼터 장치(10)에서 처리되는 기판 S가 특정된 상태에서, 스퍼터 장치(10)가 그 특정의 기판 S가 반입되는 것을 대기하고 있는 기간을 포함한다. 또한, 기판 S의 반입은 1개의 기판 S를 진공실(11)의 외부에서 진공실(11)의 내부로 이동시키기 위해, 진공실(11)의 외부와 진공실(11)의 내부의 경계에서 기판 S를 이동시키고 있는 기간을 포함한다.
공급 공정에서는 제어부(10C)가 기판 S가 배치된 성막 공간(11S)의 내부에의 산소 가스의 공급의 개시와 정지를 산소 가스 공급부(18)에 실행시킨다. 이때, 제어부(10C)는 고주파 전원(19)에 타겟(14)에 대해 고주파 전압을 인가시키지 않기 때문에, 진공실(11)의 내부에는 산소 가스를 이용한 플라즈마가 생성되지 않는다. 또한, 제어부(10C)는 산소 가스 공급부(18)에 산소 가스의 공급을 개시시키는 동시에, 스퍼터 가스 공급부(17)에 진공실(11)의 내부에의 아르곤 가스의 공급을 개시시킨다.
형성 공정에서는 제어부(10C)가 스퍼터 가스 공급부(17)에 진공실(11)에 대해 아르곤 가스의 공급을 계속시킨다. 다음으로, 제어부(10C)는 고주파 전원(19)을 구동하여 배킹 플레이트(13)를 통해 타겟(14)에 고주파 전압을 인가한다. 이에 의해, 제어부(10C)는 소정의 두께를 갖는 산화 알루미늄막을 기판 S의 표면에 형성한다.
반출 공정에서는 진공실(11)의 내부에 위치하는 성막 후의 기판 S를 진공실(11)의 외부에 반출한다. 기판 S의 반출은 기판 S가 진공실(11)의 내부에 위치하는 시점부터 기판 S가 진공실(11)의 외부에 위치하는 시점까지의 기간을 포함한다.
즉, 기판 S의 반출은 스퍼터 장치(10)에서의 처리의 대상인 복수의 기판 S 중에서 스퍼터 장치(10)에서의 처리가 완료된 특정의 기판 S가 진공실(11)의 외부로 이동됨으로써, 진공실(11)의 내부에 기판 S가 위치하지 않는 상태에서 스퍼터 장치(10)가 대기하고 있는 기간을 포함한다. 또한, 기판 S의 반출은 1개의 기판 S를 진공실(11)의 내부에서 진공실(11)의 외부로 이동시키기 위해, 진공실(11)의 내부와 진공실(11)의 외부의 경계에서 기판 S를 이동시키고 있는 기간을 포함한다.
또한, 기판 S의 반출이 포함하는 대기의 기간과 기판 S의 반입이 포함하는 대기의 기간이 전환되는 시점은 스퍼터 장치(10)에서의 처리 대상이 m번째(m≤1)의 기판 S에서 m+1번째로 이동한 시점이다.
산화 알루미늄막의 형성 방법에서는 단계 S11에서 단계 S14까지의 처리가 실행된 후에, 제어부(10C)가 스퍼터 장치(10)에서 n개(n≤2)의 기판 S가 처리되었는지의 여부를 판단한다(단계 S15). 제어부(10C)가 n개의 기판 S가 처리되었다고 판단했을 때에는(단계 S15: YES), 산화 알루미늄막의 형성이 일단 종료된다. 한편, 제어부(10C)가 n개의 기판 S가 처리되어 있지 않다고 판단했을 때에는(단계 S15: NO), 단계 S11에서 단계 S14까지 처리가 n개의 기판에 대한 처리가 실행될 때까지 반복된다.
도 3은 스퍼터 장치(10)에서 1개째의 기판 S에 산화 알루미늄막이 형성될 때의 배기부(16), 스퍼터 가스 공급부(17), 산소 가스 공급부(18) 및 고주파 전원(19)의 구동의 양태가 나타나 있다. 또한, 스퍼터 장치(10)에 있어서 2개째 이후의 기판 S에 산화 알루미늄막이 형성될 때에는 이하에 설명하는 타이밍 t2에서 타이밍 t6까지의 처리가 소정의 간격으로 반복된다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 타이밍 t1에서 제어부(10C)가 배기부(16)를 구동하고, 배기부(16)가 소정의 배기 유량 Fv로 진공실(11)의 내부를 배기한다. 타이밍 t1의 후이고, 타이밍 t1에 계속되는 타이밍 t2보다 전에 기판 S가 진공실(11)의 내부에 반입된다. 즉, 타이밍 t1에서 타이밍 t2까지의 사이에 상술한 반입 공정이 포함된다.
타이밍 t2에 있어서, 제어부(10C)가 스퍼터 가스 공급부(17)와 산소 가스 공급부(18)에 가스의 공급을 개시시킨다. 이에 의해, 스퍼터 가스 공급부(17)가 아르곤 가스를 소정의 유량 Fa로 진공실(11)의 내부에 공급한다. 또한, 산소 가스 공급부(18)가 산소 가스를 소정의 유량 Fo로 진공실(11)의 내부에 공급한다.
타이밍 t3에서, 제어부(10C)는 산소 가스 공급부(18)에 산소 가스의 공급을 정지시킨다. 이때, 제어부(10C)는 스퍼터 가스 공급부(17)에 타이밍 t2에서 공급시킨 유량 Fa과 동일한 유량 Fa로 스퍼터 가스 공급부(17)에 아르곤 가스를 계속해서 공급시킨다. 즉, 타이밍 t2에서 타이밍 t3까지의 기간이 상술한 공급 공정이다.
공급 공정에서, 진공실(11)의 압력은 아르곤 가스 및 산소 가스가 공급된 상태에서 0.1Pa 이상 2.5Pa 이하인 것이 바람직하다. 또한, 아르곤 가스 및 산소 가스가 공급되기 전의 진공실의 압력은 1×10-6Pa 이상 1×10-4Pa 이하인 것이 바람직하다. 아르곤 가스의 유량 Fa는, 예를 들면 35sccm 이상 200sccm 이하인 한편, 산소 가스의 유량 Fo는 4sccm 이상 10sccm 이하이다. 아르곤 가스의 유량 Fa는 산소 가스의 유량 Fo에 대해 대폭 큰 것이 바람직하고, 예를 들면 10배 이상 큰 것이 바람직하다. 이러한 조건에서, 산소 가스가 진공실(11)에 공급되는 시간은 2초 이상 10초 이하인 것이 바람직하다.
또한, 공급 공정에서는 단위 체적당 산소 가스의 공급량이 7.31×10-5mol/㎥ 이상 2.90×10-4mol/㎥ 이하인 것이 바람직하다. 혹은 플라즈마의 생성시, 달리 말하면 타겟으로의 고주파 전압의 인가를 개시할 때에 있어서의 진공실(11)내의 산소 가스의 분압이 1.29×10-4Pa 미만일 때에는 단위 체적당 산소 가스의 공급량은 7.31×10-5mol/㎥ 이상 4.54×10-4mol/㎥ 이하이어도 좋다.
공급 공정에서, 성막 공간(11S)의 단위 체적당 산소 가스의 공급량이 상술한 범위에 포함되는 것에 의해 산화 알루미늄막이 형성된 기판 S의 수가 증가할수록 산화 알루미늄막의 성막 속도가 높아지는 경향이 더욱 억제된다.
타이밍 t4에서, 제어부(10C)가 고주파 전원(19)을 구동하여 고주파 전원(19)에 소정의 고주파 전압 V를 타겟(14)에 인가시킨다. 또한, 타이밍 t3에서 타이밍 t4까지의 사이는 진공실(11)에 공급된 산소 가스가 배기부(16)에 의해서 진공실(11)의 외부에 배기되는 기간이다. 타이밍 t5에서, 제어부(10C)는 고주파 전원(19)에 타겟(14)에의 고주파 전압의 인가를 정지시킨다. 즉, 타이밍 t4에서 타이밍 t5까지의 기간이 상술한 형성 공정이다.
타이밍 t6에서, 제어부(10C)는 스퍼터 가스 공급부(17)에 아르곤 가스의 공급을 정지시킨다. 제어부(10C)는 타이밍 t2에서 타이밍 t6까지의 사이에 걸쳐 스퍼터 가스 공급부(17)에 동일한 유량 Fa의 아르곤 가스를 진공실(11)의 내부에 공급시킨다.
이에 따라, 타이밍 t2에서 타이밍 t4까지의 기간에서 아르곤 가스를 공급하지 않는 경우나, 타이밍 t2에서 타이밍 t4까지의 사이에 아르곤 가스의 유량이 바뀌는 경우에 비해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
즉, 타이밍 t2에서 타이밍 t4까지의 기간은 아르곤 가스의 공급을 개시하고 나서 아르곤 가스로부터 플라즈마가 생성될 때까지의 기간이다. 이러한 기간에서 아르곤 가스의 유량이 일정하게 유지되어 있기 때문에, 아르곤 가스로부터 플라즈마가 생성될 때에는 아르곤 가스의 유량이 안정하게 되어 있다. 이에 따라, 아르곤 가스로부터 플라즈마가 생성되기 쉬워진다.
또한, 타이밍 t2에서 타이밍 t6까지의 사이에 걸쳐 산소 가스의 유량 Fo보다 대폭 큰 유량 Fa로 아르곤 가스가 진공실(11)에 공급된다. 이로 인하여, 타이밍 t2에서 타이밍 t3의 사이에 있어서 산소 가스의 공급의 개시와 정지가 실행되어도 성막 공간(11S)의 내부에 있어서 압력이 바뀌는 것이 억제된다.
실시예
도 4 내지 도 10을 참조하여, 실시예 1 내지 실시예 6 및 비교예 1을 설명한다.
실시예 1 내지 실시예 6 및 비교예 1에서는 상술한 타이밍 t2에서 타이밍 t6에서의 아르곤 가스의 유량을 200sccm으로 설정하고, 타이밍 t4에서 타이밍 t5에 서의 고주파 전원의 출력을 4000W로 설정하며, 타이밍 t4에서 타이밍 t5까지의 시간을 129초로 설정하였다.
실시예 1 내지 실시예 4에서는 타이밍 t2에서 타이밍 t3에서의 산소 가스의 유량을 4sccm으로 설정하고, 실시예 5 및 실시예 6에서는 타이밍 t2에서 타이밍 t3에서의 산소 가스의 유량을 10sccm으로 설정하였다. 또한, 타이밍 t2에서 타이밍 t3에서, 진공실 내부의 압력을 2.3Pa로 설정하였다.
또한, 실시예 1 내지 실시예 6에서는 타이밍 t2에서 타이밍 t4까지의 시간을 15초로 설정하였다. 한편, 타이밍 t2에서 타이밍 t3까지의 시간으로서 산소 가스를 공급하는 시간을 실시예 1 및 실시예 5에서는 2초, 실시예 2 및 실시예 6에서는 5초, 실시예 3에서는 8초, 실시예 4에서는 10초로 각각 설정하였다. 이에 비해, 비교예 1에서는 산소 가스의 공급을 실행하지 않았다.
또한, 산화 알루미늄막의 형성에 이용한 스퍼터 장치에서 진공실의 용적은 0.082㎥이었다. 이로 인하여, 각 실시예 및 비교예에서, 진공실에 공급된 산소 가스의 유량과 산소 가스를 공급한 시간을 곱한 값이 표 1에 나타내는 각 값일 때, 진공실에 공급된 산소 가스의 몰수 및 단위 체적당 몰수(mol/㎥), 다시 말하면 단위 체적당 공급량은 표 1에 나타내는 바와 같다.
[표 1]
Figure pct00001
표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 1에서는 몰수가 0.60×10-5mol이고, 단위 체적당 몰수가 7.31×10-5mol/㎥이었다. 실시예 2 및 실시예 5에서는 몰수가 1.49×10-5mol이고, 단위 체적당 몰수가 1.81×10-4mol/㎥이었다. 실시예 3에서는 몰수가 2.38×10-5mol이고, 단위 체적당 몰수가 2.90×10-4mol/㎥이었다.
실시예 4에서는 몰수가 2.98×10-5mol이고, 단위 체적당 몰수가 3.63×10-4mol/㎥이었다. 실시예 6에서는 몰수가 3.72×10-5mol이고, 단위 체적당 몰 수가 4.54×10-4mol/㎥이었다.
각 실시예 및 비교예 1에서는 25개의 기판에 대해 연속해서 산화 알루미늄막을 형성하고, 1개째, 5개째, 10개째, 15개째, 16개째, 20개째 및 25개째의 각각의 기판에 형성된 산화 알루미늄막의 두께를 측정하였다. 또한, 각 실시예 및 비교예 1에서, 측정한 산화 알루미늄막의 두께에 의거하여 선형 근사 곡선을 작성하였다.
또한, 이하에는 참조하는 도 4 내지 도 10에서는 산화 알루미늄막의 두께와 처리된 기판의 개수의 관계를 나타내는 그래프와 각 그래프에 있어서의 선형 근사 곡선이 겹쳐서 나타나 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 실시예 1에서의 산화 알루미늄막의 두께는 1개째부터 차례로 525.23Å, 526.76Å, 525.57Å, 525.38Å, 528.28Å, 528.97Å 및 527.92Å인 것이 보였다. 또한, 선형 근사 곡선의 기울기가 정인 것, 즉 산화 알루미늄막의 성막 속도는 산화 알루미늄막의 형성을 반복하는 것에 수반해서 높아지는 경향을 갖는 것이 보였다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 실시예 2에서의 산화 알루미늄막의 두께는 1개째부터 차례로 525.76Å, 527.19Å, 526.48Å, 525.32Å, 526.32Å, 526.47Å 및 525.51Å인 것이 보였다. 또한, 선형 근사 곡선의 기울기가 부인 것, 즉 산화 알루미늄막의 성막 속도는 산화 알루미늄막의 형성을 반복하는 것에 수반해서 낮아지는 경향을 갖는 것이 보였다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 실시예 3에서의 산화 알루미늄막의 두께는 1개째부터 차례로 542.56Å, 544.39Å, 543.42Å, 542.67Å, 545.04Å, 545.74Å 및 544.18Å인 것이 보였다. 또한, 선형 근사 곡선의 기울기가 정인 것, 즉 산화 알루미늄막의 성막 속도는 산화 알루미늄막의 형성을 반복하는 것에 수반해서 높아지는 경향을 갖는 것이 보였다.
도 7에 나타나는 바와 같이, 실시예 4에서의 산화 알루미늄막의 두께는 1개부터 차례로 520.45Å, 520.86Å, 518.19Å, 516.09Å, 517.59Å, 517.50Å 및 516.19Å인 것이 보였다. 또한, 선형 근사 곡선의 기울기가 부인 것, 즉 산화 알루미늄막의 성막 속도는 산화 알루미늄막의 형성을 반복하는 것에 수반해서 낮아지는 경향을 갖는 것이 보였다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 실시예 5에서의 산화 알루미늄막의 두께는 1개째부터 차례로 546.27Å, 548.09Å, 546.90Å, 547.03Å, 547.73Å, 547.60Å 및 547.73Å인 것이 보였다. 또한, 선형 근사 곡선의 기울기가 정인 것, 즉 산화 알루미늄막의 성막 속도는 산화 알루미늄막의 형성을 반복하는 것에 수반해서 높아지는 경향을 갖는 것이 보였다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 실시예 6에서의 산화 알루미늄막의 두께는 1개째부터 차례로 544.65Å, 546.82Å, 544.91Å, 543.96Å, 546.69Å, 547.11Å 및 546.59Å인 것이 보였다. 또한, 선형 근사 곡선의 기울기가 정인 것, 즉 산화 알루미늄막의 성막 속도는 산화 알루미늄막의 형성을 반복하는 것에 수반해서 높아지는 경향을 갖는 것이 보였다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 비교예 1에서의 산화 알루미늄막의 두께는 1개째부터 차례로 553.23Å, 556.35Å, 555.27Å, 555.47Å, 555.58Å, 557.44Å 및 556.80Å인 것이 보였다. 또한, 선형 근사 곡선의 기울기가 정인 것, 즉 산화 알루미늄막의 성막 속도는 산화 알루미늄막의 형성을 반복하는 것에 수반해서 높아지는 경향을 갖는 것이 보였다.
각 실시예 및 비교예 1의 각각에서, 1개째 내지 25개째의 기판에 형성된 산화 알루미늄막의 평균값을 산출하였다. 또한, 25개째에 있어서의 산화 알루미늄막의 두께인 최종값에서 평균값을 감산한 값을 막두께의 증가량으로서 산출하였다. 이들 산출 결과는 이하의 표 2에 나타내는 바와 같다.
[표 2]
Figure pct00002
표 2에 나타내는 바와 같이, 증가량은 실시예 1에서는 1.05Å, 실시예 2에서는 -0.64Å, 실시예 3에서는 0.18Å, 실시예 4에서는 -1.93Å, 실시예 5에서는 0.26Å, 실시예 6에서는 0.78Å, 비교예 1에서는 1.07Å인 것이 각각 보였다.
즉, 실시예 1 내지 실시예 6에 의하면, 증가량이 작아지는 것, 즉 처리된 기판의 개수가 증가하는 것에 수반하여 산화 알루미늄막의 성막 속도가 점차 커지는 경향이 억제되는 것이 보였다. 이에 비해, 비교예 1에서는 실시예 1 내지 실시예 6의 전부보다 증가량이 큰 것, 즉 처리된 기판의 개수가 증가하는 것에 수반하여 산화 알루미늄막의 성막 속도가 점차 높아지는 경향을 갖는 것이 보였다.
각 실시예 및 비교예 1의 각각에서, 1개째 내지 25개째의 기판에 형성된 산화 알루미늄막 중에서 최대의 막두께에서 최소의 막두께를 뺀 값인 막두께 차 △T(Å)를 산출하였다. 막두께 차 △T의 산출을 한 결과는 이하의 표 3에 나타내는 바와 같다.
[표 3]
Figure pct00003
표 3에 나타내는 바와 같이, 막두께 차 △T는 실시예 1에서는 3.74Å, 실시예 2에서는 1.87Å, 실시예 3에서는 3.18Å, 실시예 4에서는 4.77Å, 실시예 5에서는 1.82Å, 실시예 6에서는 3.15Å, 비교예 1에서는 4.21Å인 것이 각각 보였다.
즉, 실시예 1 내지 실시예 3, 실시예 5 및 실시예 6에 의하면, 처리된 기판의 개수가 증가하는 것에 수반하여 산화 알루미늄막의 성막 속도가 점차 커지는 것에 기인하여 산화 알루미늄막의 성막 속도가 불균일한 것이 억제되는 것이 보였다. 즉, 단위 체적당 산소 가스의 공급량이 7.31×10-5mol/㎥ 이상 2.90×10-4mol/㎥ 이하이면, 처리된 기판의 수가 증가하는 것에 수반하여 산화 알루미늄막의 성막 속도가 높아지는 경향이 억제되는 것에 부가하여, 복수의 기판 사이에서의 산화 알루미늄막의 성막 속도의 편차도 억제되는 것이 보였다.
또한, 실시예 4에서는 고주파 전압을 타겟으로 인가하기 직전에서, 즉 상술한 타이밍 t4의 직전에서 진공실 내의 산소 가스의 분압을 측정한 결과, 1.74×10-4Pa인 것이 보였다. 이에 비해, 실시예 6에서는 실시예 4보다 단위 시간당 산소 가스의 공급량이 실시예 4보다 큰 한편, 실시예 4보다 산소 가스가 배기되는 기간이 길기 때문에, 고주파 전압을 타겟으로 인가하기 직전에서의 산소 가스의 분압이 4.66×10-5Pa인 것이 보였다.
또한, 실시예 6에서 배기 시간을 변경하여 검증한 결과, 고주파 전압을 타겟으로 인가하기 직전에서의 산소 가스의 분압이 1.29×10-4Pa 미만이면, 복수의 기판 사이에서의 산화 알루미늄막의 성막 속도의 편차가 억제되는 것이 보였다. 즉, 단위 체적당 산소 가스의 공급량 4.54×10-4mol/㎥에서도, 플라즈마 생성 시에서의 산소 가스의 분압이 1.29×10-4Pa 미만이면 복수의 기판 사이에서의 산화 알루미늄막의 성막 속도의 편차가 억제되는 것이 보였다.
또한, 실시예 4보다 단위 시간당 산소 가스의 공급량이 작으며, 산소 가스가 배기되는 기간이 긴 실시예에서는 고주파 전압을 타겟으로 인가하기 직전에서의 산소 가스의 분압이 1.29×10-4Pa보다 작은 것이 보였다. 구체적으로는 실시예 1에서는 3.03×10-5Pa이고, 실시예 2에서는 3.62×10-5Pa이며, 실시예 3에서는 5.61×10-5이고, 실시예 5에서는 3.43×10-5Pa인 것이 보였다.
앞서 설명한 바와 같이, 산화 알루미늄막의 형성 방법의 일 실시 형태에 의하면, 다음과 같은 효과들을 얻을 수 있다.
(1) 전회의 산화 알루미늄막의 형성 후와 금회의 산화 알루미늄막의 형성 전의 사이에, 산소 가스를 진공실(11)에 공급하기 때문에 처리된 기판 S의 수가 증가할수록 산화 알루미늄막의 성막 속도가 높아지는 경향을 억제할 수 있다.
(2) 산소 가스의 진공실(11)에의 공급과 정지와 그 직후에 실행되는 산화 알루미늄막의 형성의 사이에, 기판 S의 반입과 반출이 실행되지 않기 때문에 진공실(11)의 내부가 산소 가스가 공급된 직후에 있어서의 산화 알루미늄막의 형성까지, 진공실(11)의 외부에 개방되지 않는다. 이에 의해, 산소 가스가 공급된 직후에 서의 산화 알루미늄막의 형성에서 산소 가스의 공급과 정지에 의한 효과가 얻어지기 쉽다.
(3) 성막간 처리마다 진공실(11)에 대해 산소 가스를 공급하기 때문에, 각 산화 알루미늄막의 형성에 대해 산소 가스의 공급에 의한 영향을 줄 수 있다. 이에 따라, 산소 가스가 공급되는 빈도가 더욱 낮은 경우에 비해, 기판 S의 수가 증가할수록 산화 알루미늄막의 성막 속도가 높아지는 것이 더욱 억제된다.
(4) 산소 가스가 스퍼터 가스와 함께 진공실(11)에 공급되기 때문에, 산소 가스가 진공실(11)의 전체에 널리 퍼지기 쉬워진다. 이에 따라, 산소 가스를 공급하는 것의 효과가 산화 알루미늄막의 성막 속도에 반영되기 쉬워진다.
(5) 단위 체적당 산소 가스의 공급량이 7.31×10-5mol/㎥ 이상 2.90×10-4mol/㎥ 이하인 것에 의해, 복수의 기판 사이에서 산화 알루미늄막의 성막 속도의 편차를 억제할 수 있다.
(6) 단위 체적당 산소 가스의 공급량이 7.31×10-5mol/㎥ 이상 4.54×10-4mol/㎥ 이하이며, 플라즈마 생성시의 산소 가스의 분압이 1.29×10-4Pa 미만인 것에 의해 복수의 기판 사이에서 산화 알루미늄막의 성막 속도의 편차를 억제할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태는 이하와 같이 적절히 변경하여 실시할 수 있다.
·단위 체적당 산소 가스의 공급량이 7.31×10-5mol/㎥ 이상 4.54×10-4mol/㎥ 이하의 범위에서도 플라즈마 생성시에서의 산소 가스의 분압이 1.29×10-4Pa 이상이어도 좋다. 이러한 구성에서도, 성막간 처리에 산소 가스의 공급과 정지가 포함되는 이상은 상술한 사항 (1)과 동등한 효과를 얻을 수 있다.
·단위 체적당 산소 가스의 공급량은 7.31×10-5mol/㎥보다 작아도 좋고, 2.90×10-4mol/㎥보다 커도 좋다. 이러한 구성에서도, 성막간 처리에 산소 가스의 공급과 정지가 포함되는 이상은 상술한 사항 (1)과 동등한 효과를 얻을 수 있다.
·산소 가스는 스퍼터 가스와 함께 진공실(11)에 공급되지 않아도 좋다. 즉, 성막간 처리에서의 산소 가스의 공급에서는 산소 가스만이 진공실(11)에 공급되어도 좋다. 이러한 구성에서도, 성막간 처리에 있어서 진공실(11)에 산소 가스가 공급되기 때문에, 상술한 사항 (1)과 동등한 효과를 얻을 수 있다.
·각 성막간 처리가 산소 가스의 공급과 정지를 포함하지 않아도 좋고, 연속하는 복수의 성막간 처리 중에서 적어도 1개의 성막간 처리가 산소 가스의 공급과 정지를 포함하고 있으면 좋다. 이러한 구성이면, 산화 알루미늄막의 형성이 복수 회 반복되는 것에 수반하여, 산화 알루미늄막의 막두께가 점차 커지는 경향을 산소 가스의 공급과 정지를 실행할 때마다 억제하는 것은 가능하다.
·산소 가스의 공급과 정지는 성막간 처리 중에서 스퍼터 가스의 공급되는 처리 이외인 기판 S의 반입 및 기판 S의 반출의 어느 하나에 포함되어도 된다. 또한, 상술한 바와 같이, 기판 S의 반입은 기판 S의 반입을 대기하고 있는 기간과 기판 S의 반입을 실행하고 있는 기간의 양쪽을 포함하기 때문에, 산소 가스의 공급과 정지는 이들 어느 기간에서 실행되어도 좋다. 또한, 기판 S의 반출은 기판 S를 반출한 후에 대기하고 있는 기간과 기판 S의 반출을 실행하고 있는 기간의 양쪽을 포함하기 때문에, 산소 가스의 공급과 정지는 이들 어느 기간에 실행되어도 좋다. 이러한 구성에서도, 성막간 처리에 있어서 산소 가스의 공급과 정지가 실행되는 이상은 상술한 사항 (1)과 동등한 효과를 얻을 수 있다.
·스퍼터 가스는 아르곤 가스에 한정되지 않으며, 예를 들면 다른 희가스 등이어도 좋다. 요컨대 스퍼터 가스가 산소를 포함하지 않고, 산화알루미늄을 주성분으로 하는 타겟의 스퍼터에 의해 성막 대상에 산화 알루미늄막을 형성하는 것이 가능하면 가스이면 좋다.
·성막간 처리에서 공급되는 산소를 포함하는 가스는 상술한 산소 가스에 한정되지 않고, 예를 들면 오존, H2O라도 좋고, NO2, N2O, CO2 등도 좋다. 이들 가스를 이용한 경우에도, 성막간 처리에서 진공실(11)에 공급된 가스가 산소를 포함하는 이상은 상술한 사항 (1)과 동등한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 산소를 포함하는 가스와 동시에 질소 가스를 공급해도 좋다.
10: 스퍼터 장치 10C: 제어부
11: 진공실 11a: 반출입구
11S: 성막 공간 12: 지지부
13: 배킹 플레이트 14: 타겟
15: 자기 회로 16: 배기부
17: 스퍼터 가스 공급부 18: 산소 가스 공급부
19: 고주파 전원 S: 기판

Claims (6)

  1. 산화 알루미늄을 주성분으로 하는 타겟을 구비하는 단일의 진공실을 이용하여 각 성막 대상에 대해 1회씩 일련의 처리를 실행하며,
    상기 일련의 처리는,
    상기 진공실의 외부에 위치하는 상기 성막 대상을 상기 진공실의 내부로 이동시키는 상기 성막 대상의 상기 진공실에의 반입과,
    산소를 포함하지 않는 가스의 상기 진공실에의 공급과,
    상기 가스를 이용한 플라즈마의 생성 및 상기 플라즈마를 이용한 상기 타겟의 스퍼터로 구성되는 상기 성막 대상에의 산화 알루미늄막의 형성과,
    상기 플라즈마의 생성의 정지와,
    상기 진공실의 내부에 위치하는 상기 성막 대상을 상기 진공실의 외부로 이동시키는 상기 성막 대상의 상기 진공실로부터의 반출로 구성되고,
    전회의 상기 형성 후부터 금회의 상기 형성 전까지의 처리를 성막간 처리로 하며,
    연속하는 복수의 상기 성막간 처리 중의 적어도 하나에,
    산소를 포함하는 가스의 상기 진공실에의 공급과 정지를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화 알루미늄막의 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 성막 대상의 상기 진공실에의 반입 후에, 상기 산소를 포함하는 가스의 상기 진공실에의 공급과 정지를 실행하는 것을 특징으로 하는 산화 알루미늄막의 형성 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    모든 상기 성막간 처리에 상기 산소를 포함하는 가스의 상기 진공실에의 공급과 정지를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화 알루미늄막의 형성 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산소를 포함하는 가스의 공급과 정지를 상기 산소를 포함하지 않는 가스의 상기 진공실에의 공급의 사이에 실행하는 것을 특징으로 하는 산화 알루미늄막의 형성 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산소를 포함하는 가스의 상기 진공실에의 공급에서, 단위 체적당 상기 산소를 포함하는 가스의 공급량이 7.31×10-5mol/㎥ 이상 2.90×10-4mol/㎥ 이하인 것을 특징으로 하는 산화 알루미늄막의 형성 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산소를 포함하는 가스의 상기 진공실에의 공급에서, 단위 체적당 상기 산소를 포함하는 가스의 공급량이 7.31×10-5mol/㎥ 이상 4.54×10-4mol/㎥ 이하이며, 상기 가스를 이용한 플라즈마의 생성 시에 상기 진공실 내의 산소를 포함하는 가스의 분압이 1.29×10-4Pa 미만인 것을 특징으로 하는 산화 알루미늄막의 형성 방법.
KR1020187033566A 2017-01-26 2018-01-25 산화 알루미늄막의 형성 방법 KR102178245B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2017-012177 2017-01-26
JP2017012177 2017-01-26
PCT/JP2018/002251 WO2018139528A1 (ja) 2017-01-26 2018-01-25 酸化アルミニウム膜の形成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180137530A true KR20180137530A (ko) 2018-12-27
KR102178245B1 KR102178245B1 (ko) 2020-11-12

Family

ID=62979436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187033566A KR102178245B1 (ko) 2017-01-26 2018-01-25 산화 알루미늄막의 형성 방법

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6663048B2 (ko)
KR (1) KR102178245B1 (ko)
CN (1) CN109154075B (ko)
WO (1) WO2018139528A1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003086884A (ja) * 2001-09-10 2003-03-20 Rohm Co Ltd 半導体レーザの製造方法および製造装置
JP2014091861A (ja) 2012-11-06 2014-05-19 Ulvac Japan Ltd スパッタリング方法及びスパッタリング装置
JP7051746B2 (ja) * 2019-04-17 2022-04-11 浜松ホトニクス株式会社 光学装置の製造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0751746B2 (ja) * 1988-08-05 1995-06-05 松下電器産業株式会社 酸化物薄膜製造法
JPH0995773A (ja) * 1995-10-03 1997-04-08 Kobe Steel Ltd 真空装置用窓材の製造方法
KR100708640B1 (ko) * 2001-02-07 2007-04-18 삼성에스디아이 주식회사 광학적 전기적 특성을 지닌 기능성 박막
JP5191650B2 (ja) * 2005-12-16 2013-05-08 シャープ株式会社 窒化物半導体発光素子および窒化物半導体発光素子の製造方法
WO2009016721A1 (ja) * 2007-07-30 2009-02-05 Fujitsu Limited アルミナ膜の成膜方法
KR101881729B1 (ko) * 2010-04-16 2018-07-27 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 성막 방법 및 반도체 장치를 제작하기 위한 방법
JP2014141698A (ja) * 2013-01-23 2014-08-07 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 酸化アルミニウムの成膜方法
CN105970165A (zh) * 2016-05-17 2016-09-28 杭州朗旭新材料科技有限公司 一种黑色绝缘薄膜元件及其制造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003086884A (ja) * 2001-09-10 2003-03-20 Rohm Co Ltd 半導体レーザの製造方法および製造装置
JP2014091861A (ja) 2012-11-06 2014-05-19 Ulvac Japan Ltd スパッタリング方法及びスパッタリング装置
JP7051746B2 (ja) * 2019-04-17 2022-04-11 浜松ホトニクス株式会社 光学装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2018139528A1 (ja) 2019-03-22
CN109154075A (zh) 2019-01-04
CN109154075B (zh) 2020-11-24
JP6663048B2 (ja) 2020-03-11
WO2018139528A1 (ja) 2018-08-02
KR102178245B1 (ko) 2020-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6724967B2 (ja) プラズマを使った前処理装置を有した蒸着装置
JP5006938B2 (ja) 表面処理装置およびその基板処理方法
US8709953B2 (en) Pulsed plasma with low wafer temperature for ultra thin layer etches
JP6095172B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法及び基板処理装置
KR102272823B1 (ko) 에칭 방법 및 에칭 장치
CN110168130B (zh) 成膜方法和卷绕式成膜装置
KR102175620B1 (ko) 성막 장치
JP4747658B2 (ja) 成膜装置及び成膜方法
KR102178245B1 (ko) 산화 알루미늄막의 형성 방법
US10262865B2 (en) Methods for manufacturing semiconductor devices
US10373846B2 (en) Substrate processing method
JP2005142234A5 (ko)
JP2014192484A (ja) 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
CN114651088A (zh) 具有射频功率渐变的等离子体增强原子层沉积
JP4597756B2 (ja) 成膜装置及び成膜方法
JP2010074065A (ja) 酸化膜除去のための基板洗浄処理方法
JP6608537B2 (ja) 成膜装置及び成膜方法
JP2010202912A (ja) 原子層成長装置および方法
US11631583B2 (en) RF power source operation in plasma enhanced processes
JP5040067B2 (ja) 成膜装置及び成膜方法
US20180286721A1 (en) Method for inspecting flow rate controller and method for processing workpiece
JP7332985B2 (ja) 除電装置およびフラットパネルディスプレイ製造装置
JP2013135004A (ja) 成膜方法
JP2003347216A (ja) 放電プラズマ処理装置及び放電プラズマ処理方法
JP2009249710A (ja) 薄膜形成装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)