[发明专利]溅射装置以及溅射方法

说明书

提供一种溅射装置以及溅射方法，能够稳定地形成高品质的膜。溅射装置具备能够在内部相互对置地配置靶材和基板的真空腔、能够与靶材电连接的直流电源、以及将从直流电源流到靶材的电流脉冲化的脉冲化单元，在真空腔内生成等离子体从而在基板上形成薄膜，溅射装置还具备：电流计，其对从直流电源流到脉冲化单元的电流进行测量；电源控制器，其对直流电源进行反馈控制，使得由电流计测量的电流值成为给定值；以及脉冲控制器，其对脉冲化单元指示与电源控制器对直流电源的控制周期错开的脉冲周期。

技术领域

本发明涉及进行对半导体晶片等基板的成膜的溅射装置以及溅射方法。

背景技术

在半导体器件的制造中，在基板上形成金属、氧化物等的薄膜，将其形成为所希望的图案，除了形成电极、布线以外，还形成电阻、电容器等。近年来，例如，器件的使用环境变得更加高温，要求对器件进行保护的钝化薄膜更加高密度化等，对高密度或结晶性高的薄膜的形成技术的必要性提高。

在器件的薄膜形成中，一般来说，从生产速度、生产稳定性的观点出发，多数情况下使用直流溅射、高频溅射等进行制造。其中，在形成化合物的薄膜的情况下，使用使成为原料的靶材料与反应气体反应并沉积的反应性溅射。但是，根据靶材料与反应气体的组合，有时得不到充分的反应速度，特别是在进行使用了氮气的氮化膜的形成的情况下，在一般的溅射中，难以得到高密度或结晶性高的薄膜。

以往，作为以形成这样的高密度、高取向的薄膜为目的的成膜方法之一，有脉冲溅射(例如，参照专利文献1。)。

因此，主要参照图6对以往的脉冲溅射法进行说明。在此，图6是以往的脉冲溅射装置的概略剖视图。真空腔1通过经由阀3连接的真空泵2进行排气，从而能够进行减压而设为真空状态。气体供给源4能够以恒定速度向真空腔1供给溅射所需的气体。阀3通过使其开闭率变化，从而能够将真空腔1内的真空度控制为所希望的气体压力。在真空腔1内配置有靶材7。支承板8对靶材7进行支承。电源控制器40与直流电源30连接，能够将电源输出的开启、关断控制为恒定的定时。直流电源30的输出与支承板8电连接，通过经由支承板8对靶材7施加电压，从而能够使真空腔1内的一部分的气体解离而产生等离子体。在真空腔1内，与靶材7对置地配置有基板6。基板保持器5配置在基板6的下部，并对基板6进行支承。

在电压施加的开启的时间，靶材7由于在真空腔1内产生的脉冲状的等离子体而溅射并飞出，到达基板6并沉积靶材7的薄膜。与此同时，真空腔1内的气体以及等离子体与沉积在基板6上的靶材7反应。此外，在电压施加的关断的时间，真空腔1内的气体以及等离子体也与沉积在基板6上的靶材7反应，从而形成靶材7与气体进行反应的致密的化合物。通过将这一系列的脉冲成膜反复给定的次数，从而得到高密度的化合物薄膜。

此外，一般来说，在靶材7的背面配置磁体11和磁轭12，在靶材7的表面中使等离子体集中在相对于靶材7的平面的平行磁场成为最大的位置，从而使成膜速度提高。另外，将该等离子体集中的位置称为侵蚀部。此外，若侵蚀部集中在特定的位置，则只有靶材7的一部分消耗，不能有效地利用材料，因此虽然未图示，但是有时通过驱动装置使磁体11和磁轭12相对于靶材7平行地移动而使侵蚀部位置移动。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本发明专利第5490368号公报

发明内容

然而，关于上述的以往的溅射装置(参照图6)，在直流电源30内部的电压恒定控制的周期与脉冲的开启、关断的定时的周期同步的情况下，电压的脉动增大，放电电流变动，不能稳定地进行成膜。此外，在旋转磁体11而使侵蚀部移动的情况下，根据磁体11的旋转周期，伴随着靶材7的表面中的材料与气体的反应不均匀，放电变得不稳定，或者所形成的薄膜的密度、折射率等膜质在基板6的面内的分布变差。进而，在长时间的成膜中，伴随着靶材7的消耗，靶材7与基板6的位置关系变化，因此存在如下问题，即，在基板6的面内，膜质分布变差，需要在用完靶材7之前进行更换。