特許ウォッチ

公開番号2025044451
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-02
出願番号2023152018
出願日2023-09-20
発明の名称反応性スパッタリング方法
出願人株式会社SCREENホールディングス
代理人個人,個人
主分類C23C 14/34 20060101AFI20250326BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】高品質な薄膜を基板の主面に形成できる反応性スパッタリング方法を提供する。
【解決手段】反応性スパッタリング方法は、第1元素および第2元素を含む薄膜を基板の主面に形成する反応性スパッタリング方法であって、第1元素を含むターゲットが設けられたスパッタ空間を通過するように基板を移動させて、ターゲットからの第1元素の原子を、3原子分以下の平均膜厚で基板の主面に積層させて、第1元素膜を主面に形成するステップS11と、ステップS11の後に実行され、第2元素を含む反応性ガスをプラズマ化させたプラズマ空間を通過するように基板を移動させて、基板の主面の第1元素膜と第2元素とを反応させるステップS12とを交互に繰り返す工程を備える。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
第１元素および第２元素を含む薄膜を基板の主面に形成する反応性スパッタリング方法であって、
前記第１元素を含むターゲットが設けられたスパッタ空間を通過するように前記基板を移動させて、前記ターゲットからの前記第１元素の原子を、３原子分以下の平均膜厚で前記基板の前記主面に積層させて、第１元素膜を前記主面に形成するスパッタ工程と、
前記スパッタ工程の後に実行され、前記第２元素を含む反応性ガスをプラズマ化させたプラズマ空間を通過するように前記基板を移動させて、前記基板の前記主面の前記第１元素膜と前記第２元素とを反応させる反応工程と
を交互に繰り返す工程を備える、反応性スパッタリング方法。
続きを表示（約 270 文字）【請求項２】
請求項１に記載の反応性スパッタリング方法であって、
前記スパッタ工程において、１原子分以下の平均膜厚で前記第１元素膜を前記基板の前記主面に積層させる、反応性スパッタリング方法。
【請求項３】
請求項１に記載の反応性スパッタリング方法であって、
前記スパッタ工程において、１原子分より大きくかつ２原子分以下の平均膜厚で前記第１元素膜を前記基板の前記主面に形成し、
前記反応工程において、
３ｋＷ以上の投入電力で前記反応性ガスをプラズマ化させる、反応性スパッタリング方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、反応性スパッタリング方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、基板の表面に薄膜を形成するスパッタリング装置が提案されている（例えば特許文献１，２）。特許文献１，２では、スパッタリング装置は基板の表面にＩＩＩ族窒化物半導体膜を形成する。スパッタリング装置はチャンバと回転治具とターゲットと第１プラズマ発生手段と第２プラズマ発生手段とを含む。
【０００３】
チャンバ内には、ターゲットチャンバおよび窒素チャンバが設けられる。ターゲットチャンバおよび窒素チャンバは所定の公転軸線のまわりで交互に設けられる。回転治具は、チャンバ内において、基板Ｗを所定の公転軸線まわりで公転させる。これにより、基板Ｗはターゲットチャンバから窒素チャンバへ移動し、また、窒素チャンバからターゲットチャンバへ移動する。
【０００４】
ターゲットはターゲットチャンバ内に設けられる。第１プラズマ発生手段はターゲットチャンバ内にアルゴンの第１プラズマを発生させる。アルゴンイオンはターゲットに衝突し、この衝突により、ターゲットから原料粒子（例えば原子）が飛び出す。この原料粒子は基板に供給され、基板上に積層される。
【０００５】
第２プラズマ発生手段は窒素チャンバに設けられる。第２プラズマ発生手段は窒素チャンバ内において窒素の第２プラズマを発生させる。これにより反応性の高い窒素が基板の原料粒子と反応する。
【０００６】
ターゲットチャンバおよび窒素チャンバは周方向で連通しており、回転治具による基板の公転によって基板がターゲットチャンバおよび窒素チャンバを通過する。基板がターゲットチャンバを通過しているときに、基板上にＩＩＩ族元素の原料粒子が積層し、基板が窒素チャンバを通過しているときに、窒素が基板上の原料粒子と反応する。これにより、基板にＩＩＩ族窒化物半導体を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００９－１２４１００号公報
特開２０２２－８３１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ターゲットチャンバにおいて基板の主面に積層された原料粒子の膜厚が大きすぎる場合、窒素は膜の表面側に位置する原料粒子とは反応できるものの、膜の深い部分とは反応しにくい。このため、厚み方向において、膜を十分に窒化できないおそれがある。この場合、低品質な膜が基板の主面に形成されてしまう。
【０００９】
そこで、本開示は、高品質な薄膜を基板の主面に形成できる反応性スパッタリング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の態様は、第１元素および第２元素を含む薄膜を基板の主面に形成する反応性スパッタリング方法であって、前記第１元素を含むターゲットが設けられたスパッタ空間を通過するように前記基板を移動させて、前記ターゲットからの前記第１元素の原子を、３原子分以下の平均膜厚で前記基板の前記主面に積層させて、第１元素膜を前記主面に形成するスパッタ工程と、前記スパッタ工程の後に実行され、前記第２元素を含む反応性ガスをプラズマ化させたプラズマ空間を通過するように前記基板を移動させて、前記基板の前記主面の前記第１元素膜と前記第２元素とを反応させる反応工程とを交互に繰り返す工程を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許