JP3332839B2 - Thin film forming apparatus and thin film forming method using the same - Google Patents

Thin film forming apparatus and thin film forming method using the same

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JP3332839B2 JP02974498A JP2974498A JP3332839B2 JP 3332839 B2 JP3332839 B2 JP 3332839B2 JP 02974498 A JP02974498 A JP 02974498A JP 2974498 A JP2974498 A JP 2974498A JP 3332839 B2 JP3332839 B2 JP 3332839B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜形成装置に関
し、特に該装置を用いて、半導体素子用の電極や保護
膜、液晶装置用の電極や保護膜、光磁気記録媒体用の保
護膜、光学物品用の反射防止膜や増反射膜等を形成する
に好適な薄膜形成法の技術分野に属する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for forming a thin film, and more particularly to an apparatus and an electrode for a semiconductor element, an electrode and a protective film for a liquid crystal device, a protective film for a magneto-optical recording medium, and the like. It belongs to the technical field of a thin film forming method suitable for forming an antireflection film, an enhanced reflection film, and the like for an optical article.

【0002】[0002]

【従来の技術】薄膜形成法の1つにスパッタリングがあ
る。
2. Description of the Related Art One of thin film forming methods is sputtering.

【0003】従来の反応性スパッタリングは、スパッタ
リングガスと反応ガスとの混合ガスを反応室内に導入し
て、化合物又は金属ターゲットをスパッタし、ターゲッ
ト構成原子と反応ガスとの化学反応で金属化合物薄膜を
形成するものである。絶縁性化合物ターゲットの場合
は、RF又はマイクロ波等の高周波電力を供給して放電
を起こすので堆積速度が一般に低い。金属ターゲットの
場合は、DC電圧を供給して放電を起こすことができ、
堆積速度を高めることができる。
In conventional reactive sputtering, a compound or metal target is sputtered by introducing a mixed gas of a sputtering gas and a reaction gas into a reaction chamber, and a metal compound thin film is formed by a chemical reaction between target constituent atoms and the reaction gas. To form. In the case of an insulating compound target, a high-frequency power such as RF or microwave is supplied to cause discharge, so that the deposition rate is generally low. In the case of a metal target, a DC voltage can be supplied to cause a discharge,
The deposition rate can be increased.

【0004】ターゲットが金属である場合であっても反
応ガスがターゲット表面で金属ターゲットと反応してタ
ーゲット表面に金属化合物を形成してしまう。一般に金
属化合物に対するスパッタリング収率は、金属に対する
スパッタリング収率の10%程であるから、反応性スパ
ッタでは堆積速度が遅くなってしまう。
[0004] Even when the target is a metal, the reaction gas reacts with the metal target on the target surface to form a metal compound on the target surface. In general, the sputtering yield for a metal compound is about 10% of the sputtering yield for a metal, so that the reactive sputtering results in a low deposition rate.

【0005】化合物ターゲットの場合でさえ、形成され
る化合物薄膜は、実際の金属原子の含有率が化学量論比
で決まる含有率より高い膜になるので、反応ガスを添加
して、化学量論比に近い組成の膜にする必要がある。ま
してや金属ターゲットの場合は反応ガスの流量を少なく
すると、形成される金属化合物薄膜は金属原子の含有率
が高い薄膜となり、化学量論比を満たす薄膜となり得
ず、光学特性(屈折率、透過率他)等の薄膜の特性が劣
ったものとなる。
Even in the case of a compound target, the compound thin film formed becomes a film in which the actual content of metal atoms is higher than the content determined by the stoichiometric ratio. It is necessary to form a film having a composition close to the ratio. Further, in the case of a metal target, if the flow rate of the reaction gas is reduced, the formed metal compound thin film becomes a thin film having a high content of metal atoms, cannot be a thin film satisfying the stoichiometric ratio, and has optical characteristics (refractive index, transmittance). Etc.) and the properties of the thin film are inferior.

【0006】そのため、このような技術的課題を解決し
ようとする試みがいくつか提案されている。
Therefore, several attempts to solve such technical problems have been proposed.

【0007】図10は特開昭62―56570号公報に
記載されている反応性スパッタリング装置の模式図であ
る。1はターゲット、2は基板、3はスパッタリングガ
スとしてのアルゴン(Ar)の供給管、4は反応ガスと
しての酸素(O2)の供給管、9は反応室、12はター
ゲットホルダー、7は基板ホルダーである。
FIG. 10 is a schematic view of a reactive sputtering apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-56570. 1 is a target, 2 is a substrate, 3 is a supply pipe of argon (Ar) as a sputtering gas, 4 is a supply pipe of oxygen (O 2 ) as a reaction gas, 9 is a reaction chamber, 12 is a target holder, and 7 is a substrate. Holder.

【0008】上記公報によれば、図10の装置を用いる
と、スパッタガスと反応ガスが別々に導入されるので、
スパッタリングがターゲット近傍で優先的になされ、酸
化反応が基板近傍で優先的になされるので、スパッタレ
ートが向上し、酸化物の特性が改善されるらしい。
According to the above publication, when the apparatus shown in FIG. 10 is used, a sputtering gas and a reaction gas are introduced separately,
Since the sputtering is preferentially performed near the target and the oxidation reaction is preferentially performed near the substrate, the sputter rate is improved, and the properties of the oxide are likely to be improved.

【0009】しかしながら、現実にはターゲットと基板
間において、スパッタガスと反応ガスが混ざり両者の混
合プラズマが形成されてしまう。特に大面積の基板上に
薄膜を形成するような場合、基板とターゲット間の放電
領域も大きなものとなる。よって、期待するほどに膜質
の改善やスパッタレートの向上は望めない。
However, in reality, the sputtering gas and the reaction gas are mixed between the target and the substrate, and a mixed plasma of the two is formed. In particular, when a thin film is formed on a large-area substrate, the discharge region between the substrate and the target also becomes large. Therefore, the film quality and the sputter rate cannot be improved as expected.

【0010】一方、図11は、特開平6―41733号
公報に記載されている反応性スパッタリング装置の模式
図である。1はターゲット、2は基板、3はスパッタリ
ングガスとしてのアルゴン(Ar)の供給管、4は反応
ガスとしての酸素(O2)の供給管、9は反応室、12
はターゲットホルダー、7は基板ホルダー、8は電源、
9は反応室、12はターゲットホルダー、13は差圧
板、14は高周波電源、15は排気ポンプ、16は磁
石、17は冷媒を循環させる為の管である。
FIG. 11 is a schematic view of a reactive sputtering apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-41733. 1 is a target, 2 is a substrate, 3 is a supply pipe of argon (Ar) as a sputtering gas, 4 is a supply pipe of oxygen (O 2 ) as a reaction gas, 9 is a reaction chamber, 12
Is a target holder, 7 is a substrate holder, 8 is a power supply,
9 is a reaction chamber, 12 is a target holder, 13 is a differential pressure plate, 14 is a high frequency power supply, 15 is an exhaust pump, 16 is a magnet, and 17 is a pipe for circulating a refrigerant.

【0011】この装置では、真空ポンプに連通する排気
口を反応室9の上部に設け、差圧板13を利用して反応
室上部と反応室下部との間に圧力差を作りスパッタリン
グガスと反応ガスの分離を試みている。
In this apparatus, an exhaust port communicating with a vacuum pump is provided at the upper part of the reaction chamber 9, and a pressure difference is generated between the upper part and the lower part of the reaction chamber by using a differential pressure plate 13 to form a sputtering gas and a reactive gas. Trying to separate.

【0012】しかしながら、図11の装置では、差圧板
13の開口部13aは基板2の大きさより大きいもので
ある為に、現実にはスパッタリングガスが差圧板13の
開口部13aを通って基板2側に流れてしまい放電領域
が大きくなる。よって、この装置であっても十分なスパ
ッタレートの向上や膜特性の向上は期待するほど向上し
ない。又、高周波電源14による酸素の予備励起を必要
とする為、装置構成が複雑になるし、更には、予備励起
する為に反応ガス供給管4内壁がスパッタされて、鉄の
ような反応ガス供給管の構成物質が形成すべき膜中に取
り込まれる等の弊害の方が大きい。
However, in the apparatus shown in FIG. 11, since the opening 13a of the differential pressure plate 13 is larger than the size of the substrate 2, the sputtering gas actually passes through the opening 13a of the differential pressure plate 13 to the substrate 2 side. And the discharge area becomes large. Therefore, even with this apparatus, the improvement of the sputtering rate and the improvement of the film characteristics are not improved as expected. Further, since the pre-excitation of oxygen by the high-frequency power supply 14 is required, the configuration of the apparatus becomes complicated. Further, the inner wall of the reaction gas supply pipe 4 is sputtered for the pre-excitation to supply the reaction gas such as iron. The adverse effects such as the constituents of the tube being taken into the film to be formed are greater.

【0013】又、スパッタされた粒子が基板に飛び込む
ことによる過度の温度上昇を引き起こしやすい。
Further, an excessive rise in temperature due to the sputtered particles jumping into the substrate is likely to occur.

【0014】上述した装置とは別の目的を達成する為に
提案された反応性スパッタリング装置が特開平7―33
5553号公報に記載されている。この装置は、半導体
デバイスのコンタクトホールを埋め込む為にコリーメー
ターをターゲットと基板の間に設けたものである。
A reactive sputtering apparatus proposed to achieve another object different from the above-mentioned apparatus is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-33.
No. 5553. In this apparatus, a collie meter is provided between a target and a substrate to fill a contact hole of a semiconductor device.

【0015】従来のコリメーターを有する装置では、コ
リメーターのアスペクト比が大きい為にスパッタされた
ターゲット構成原子が基板表面に入射する角度が小さく
なり、均一大面積の連続した薄膜を形成することが難し
い。更には、コリメーター表面がスパッタされて、コリ
メーターの構成原子(例えばコリメーターがステンレス
の場合、鉄)が成膜すべき、TiN薄膜に混入する。
In a conventional apparatus having a collimator, the angle of incidence of sputtered target constituent atoms on the substrate surface is reduced due to the large aspect ratio of the collimator, so that a continuous thin film having a uniform large area can be formed. difficult. Furthermore, the surface of the collimator is sputtered, and constituent atoms of the collimator (for example, iron when the collimator is stainless steel) are mixed into the TiN thin film to be formed.

【0016】更に、米国特許第5,415,753号の
明細書及び図面、或いは、文献「THE SECOND
INTERNATIONAL SYMPOSIUM
ONSPUTTERING & PLASMA PRO
CESSES,1993,pp269−274」には、
ターゲットと基板との間に、開孔付プレートを配置する
とともに、スパッタリングガスと反応ガスとを別々に供
給するように、構成された反応性スパッタリング装置が
記されている。
Further, the specification and drawings of US Pat. No. 5,415,753 or the document "THE SECOND"
INTERNATIONAL SYMPOSIUM
ONSPUTTERING & PLASMA PRO
CESSES, 1993, pp 269-274 "
A reactive sputtering apparatus is described in which an apertured plate is disposed between a target and a substrate, and a sputtering gas and a reactive gas are separately supplied.

【0017】しかしながら、この反応性スパッタリング
装置は、開孔付プレートの電気的特性や材料について充
分な検討がなされておらず、膜の特性は期待するほど向
上しない。
However, in this reactive sputtering apparatus, the electrical characteristics and materials of the plate with holes have not been sufficiently studied, and the characteristics of the film do not improve as expected.

【0018】又、薄膜のなかでも、フッ化マグネシウム
(MgF2)は、低屈折率(1.38)の材料として注
目されているが、スパッタリング法で成膜すると、光吸
収が生じることが多い。更にはスパッタリングによるフ
ッ化マグネシウムの成膜は、真空蒸着に比べて成膜速度
が遅いといわれている。
Among the thin films, magnesium fluoride (MgF 2 ) has attracted attention as a material having a low refractive index (1.38). However, when a film is formed by a sputtering method, light absorption often occurs. . Further, it is said that the deposition rate of magnesium fluoride by sputtering is lower than that of vacuum deposition.

【0019】この為に、ターゲットを断熱性バッキング
プレートを介して保持し、ターゲット温度を高温に保つ
方法やMgF2の顆粒状ターゲットを用いる方法が特開
平9−41132号や特開平9−41134号に記され
ている。
For this purpose, a method in which the target is held through a heat insulating backing plate and the target temperature is kept high or a method using a MgF 2 granular target is disclosed in JP-A-9-41132 and JP-A-9-41134. It is written in.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いずれ
の方法も、充分な膜質の改善がなされないままに、スパ
ッタレートの向上或いは成膜速度の向上に注力されてい
た為、結局は、光学特性ないし電気的特性に優れた化合
物薄膜が得られなかった。
However, all of the methods focus on improving the sputter rate or the film forming rate without sufficiently improving the film quality. A compound thin film having excellent electrical characteristics could not be obtained.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、薄膜の
厚さ及び光学的特性或いは電気的特性が面内において均
一な薄膜を形成できる薄膜形成装置及び薄膜形成方法を
提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a thin film forming apparatus and a thin film forming method capable of forming a thin film having a uniform thickness and optical or electrical characteristics in a plane. .

【0022】本発明は、基板を保持する為の基板保持手
段と、ターゲットを保持する為のターゲット保持手段
と、該ターゲットをスパッタリングする為のスパッタガ
スを反応室内に供給するスパッタガス供給手段と、反応
ガスを供給する為の反応ガス供給手段と、該ターゲット
と該基板間に放電を起こす為の電力を供給する電力供給
手段とを備えた反応性スパッタリング装置において、該
ターゲットと該基板との間に複数の開孔を有する仕切り
部材が設けられ、該ターゲットと該仕切り部材との間の
空間に該スパッタガスを供給し、該基板と該仕切り部材
との間に該反応ガスを供給するように、該スパッタガス
の供給口及び該反応ガスの供給口が互いに離間して設け
られ、該仕切り部材の電位を設定する為の電位設定手段
が設けられていることを特徴とする。
The present invention provides a substrate holding means for holding a substrate, a target holding means for holding a target, a sputtering gas supply means for supplying a sputtering gas for sputtering the target into a reaction chamber, In a reactive sputtering apparatus including a reaction gas supply unit for supplying a reaction gas and a power supply unit for supplying electric power for causing a discharge between the target and the substrate, a reactive gas supply unit is provided between the target and the substrate. A partition member having a plurality of openings is provided, the sputtering gas is supplied to a space between the target and the partition member, and the reaction gas is supplied between the substrate and the partition member. A supply port for the sputtering gas and a supply port for the reaction gas are provided apart from each other, and a potential setting means for setting a potential of the partition member is provided. The features.

【0023】本発明によれば、電位が設定された仕切り
部材の存在により、スパッタガスのプラズマが基板表面
から離れるので形成する薄膜への悪影響が防止できる。
又、反応ガスは基板表面で優先的にターゲットからスパ
ッタされた原子と結合するので、化学量論比に極めて近
い良質の膜ができる。
According to the present invention, the presence of the partition member at which the potential is set causes the plasma of the sputter gas to be separated from the substrate surface, so that it is possible to prevent adverse effects on the formed thin film.
In addition, since the reaction gas is preferentially bonded to atoms sputtered from the target on the substrate surface, a high-quality film having an extremely close stoichiometric ratio can be obtained.

【0024】又、スパッタされた多量のターゲット構成
原子の一部を仕切り部材が捕獲するので、基板に飛び込
むターゲット構成原子による基板温度の過度の上昇を抑
止できる。
Further, since the partition member captures a part of a large amount of sputtered target constituent atoms, an excessive rise in the substrate temperature due to the target constituent atoms jumping into the substrate can be suppressed.

【0025】本発明の別の目的は均一大面積の良質の薄
膜を高い堆積速度で形成できる薄膜形成装置及び薄膜形
成方法を提供するものである。
Another object of the present invention is to provide a thin film forming apparatus and a thin film forming method capable of forming a uniform thin film of good quality at a high deposition rate.

【0026】本発明は、基板を保持する為の基板保持手
段と、ターゲットを保持する為のターゲット保持手段
と、該ターゲットをスパッタリングする為のスパッタガ
スを反応室内に供給するスパッタガス供給手段と、反応
ガスを供給する為の反応ガス供給手段と、該ターゲット
と該基板間に放電を起こす為の電力を供給する電力供給
手段とを備えた薄膜形成装置において、該ターゲットと
該基板との間に複数の開孔を有する仕切り部材が設けら
れ、該ターゲットと該仕切り部材との間の空間に該スパ
ッタガスを供給し、該基板と該仕切り部材との間に該反
応ガスを供給するように、該スパッタガスの供給口及び
該反応ガスの供給口が互いに離間して設けられ、該仕切
り部材の少なくとも表面が該ターゲットと同じ材料から
なることを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a substrate holding means for holding a substrate, a target holding means for holding a target, a sputtering gas supply means for supplying a sputtering gas for sputtering the target into a reaction chamber, A thin film forming apparatus comprising: a reaction gas supply unit for supplying a reaction gas; and a power supply unit for supplying electric power for causing discharge between the target and the substrate. A partition member having a plurality of openings is provided, the sputtering gas is supplied to a space between the target and the partition member, and the reaction gas is supplied between the substrate and the partition member. A supply port for the sputtering gas and a supply port for the reaction gas are provided apart from each other, and at least a surface of the partition member is made of the same material as the target. .

【0027】本発明によれば、仕切り部材の存在によ
り、スパッタガスのプラズマが基板表面から離れるので
形成する薄膜への悪影響が防止できる。又、反応ガスは
基板表面で優先的にターゲットからスパッタされた原子
と結合するので、化学量論比に極めて近い良質の膜がで
きる。仕切り部材がスパッタされてもそれは形成すべき
薄膜に影響を与えない物質なので、望ましくない不純物
の含有が抑制される。
According to the present invention, since the plasma of the sputtering gas separates from the substrate surface due to the presence of the partition member, it is possible to prevent adverse effects on the formed thin film. In addition, since the reaction gas is preferentially bonded to atoms sputtered from the target on the substrate surface, a high-quality film having an extremely close stoichiometric ratio can be obtained. Even if the partition member is sputtered, it is a substance that does not affect the thin film to be formed, so that the inclusion of undesirable impurities is suppressed.

【0028】又、スパッタされた多量のターゲット構成
原子の一部を仕切り部材が捕獲するので、基板に飛び込
むターゲット構成原子による基板温度の過度の上昇を防
止出来る。
Further, since the partition member captures a part of a large amount of sputtered target constituent atoms, an excessive rise in the substrate temperature due to the target constituent atoms jumping into the substrate can be prevented.

【0029】更に本発明の別の目的は、比較的、良好な
光学特性が得難いと考えられていたフッ化マグネシウム
等の化合物薄膜の形成にも適用出来る薄膜形成装置及び
薄膜形成方法を提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a thin film forming apparatus and a thin film forming method which can be applied to the formation of a thin film of a compound such as magnesium fluoride, which is considered to be relatively difficult to obtain good optical characteristics. It is in.

【0030】本発明は、基板を保持する為の基板保持手
段と、原料を保持する為の原料保持手段と、該原料をス
パッタリングする為のスパッタガスを供給する為のガス
供給手段と、該原料と該基板間に放電を起こす為の電力
を供給する電力供給手段とを備えた薄膜形成装置におい
て、該原料と該基板との間に複数の開孔を有する仕切り
部材が設けられ、該仕切り部材は少なくとも該原料側の
表面が該原料と同じ材料で被覆され、バイアス電圧が印
加される導電体を有することを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a substrate holding means for holding a substrate, a raw material holding means for holding a raw material, a gas supply means for supplying a sputtering gas for sputtering the raw material, And a power supply means for supplying electric power for causing discharge between the substrates, comprising: a partition member having a plurality of openings between the raw material and the substrate; Is characterized in that at least the surface on the raw material side is coated with the same material as the raw material, and has a conductor to which a bias voltage is applied.

【0031】又、本発明は、基板を保持する為の基板保
持手段と、原料を保持する為の原料保持手段と、該原料
をスパッタリングする為のスパッタガスを供給する為の
ガス供給手段と、該原料と該基板間に放電を起こす為の
電力を供給する電力供給手段とを備えた装置を用いて化
合物薄膜を形成する薄膜形成法において、複数の開孔を
有する仕切り部材を挟んで、基板と、該仕切り部材の表
面と同じ材料の原料と、を配置し、原料と仕切り部材と
の間の空間にスパッタガスを供給し、少なくとも原料と
仕切り部材との間に放電を起こして、該基板上に該原料
の構成原子を含む、膜を形成することを特徴とする。
Further, the present invention provides a substrate holding means for holding a substrate, a raw material holding means for holding a raw material, a gas supply means for supplying a sputtering gas for sputtering the raw material, In a thin film forming method for forming a compound thin film using an apparatus having power supply means for supplying electric power for causing discharge between the raw material and the substrate, a substrate having a plurality of apertures sandwiched between the raw material and the substrate, And a raw material of the same material as the surface of the partition member, and a sputter gas is supplied to a space between the raw material and the partition member to cause a discharge between at least the raw material and the partition member, thereby forming the substrate. A film containing constituent atoms of the raw material is formed thereon.

【0032】本発明によれば、仕切り部材の存在によ
り、スパッタガスのプラズマが基板表面から離れるので
形成する薄膜への悪影響が防止できる。又、仕切り部材
がスパッタされてもそれは形成すべき薄膜に影響を与え
ない物質なので、望ましくない不純物の含有が抑制され
る。
According to the present invention, since the plasma of the sputtering gas is separated from the substrate surface by the presence of the partition member, it is possible to prevent adverse effects on the formed thin film. Further, even if the partition member is sputtered, it is a substance which does not affect the thin film to be formed, so that the inclusion of undesirable impurities is suppressed.

【0033】更には、スパッタされた多量のターゲット
構成原子の一部を仕切り部材が捕獲するので、基板に飛
び込むターゲット構成原子による基板温度の過度の上昇
を防止出来る。また、仕切り部材に直流バイアスが印加
されると、ターゲット側から基板表面へのイオンの侵入
が阻止される。
Further, since the partitioning member captures a part of a large amount of sputtered target constituent atoms, an excessive rise in the substrate temperature due to the target constituent atoms jumping into the substrate can be prevented. When a DC bias is applied to the partition member, the penetration of ions from the target side to the substrate surface is prevented.

【0034】こうして、薄膜の厚さ及び光学的特性或い
は電気的特性が面内において均一な化合物薄膜を形成で
きる。又、本発明においては、比較的成膜が難しいとさ
れるフッ化マグネシウムのような化合物薄膜を容易に形
成できる。
In this way, it is possible to form a compound thin film having a uniform thickness and optical or electrical characteristics in the plane. In the present invention, a compound thin film such as magnesium fluoride, which is relatively difficult to form, can be easily formed.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の好適な実施の形
態による反応性スパッタリングを利用した薄膜形成装置
の模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a thin film forming apparatus using reactive sputtering according to a preferred embodiment of the present invention.

【0036】(薄膜形成装置)図1の装置は、基板2を
保持する為の基板保持手段としての基板ホルダー7と、
ターゲット1を保持する為のターゲット保持手段として
のターゲットホルダー12と、ターゲット1をスパッタ
リングする為のスパッタガスGAを反応室9内に供給す
るスパッタガス供給手段としてのガスシャワーヘッド3
と、反応ガスGBを供給する為の反応ガス供給手段とし
てのガスシャワーヘッド4と、ターゲット1と基板2間
に放電によるプラズマ5を起こす為の電力を供給する電
力供給手段としての電源8とを備えている。そして、タ
ーゲット1と基板2との間に複数の開孔6aを有する仕
切り部材としてのグリッド板6が設けられ、ターゲット
1とグリッド板6との間の空間にスパッタガスGAを供
給し、基板2とグリッド板6との間に反応ガスGBを供
給するように、スパッタガスGAの供給口10及び反応
ガスGBの供給口11が互いに離間して設けられてい
る。更に、グリッド板6はスイッチSWを含む電位設定
手段によりスパッタリング中所定電位に保持されてい
る。
(Thin Film Forming Apparatus) The apparatus shown in FIG. 1 comprises a substrate holder 7 as a substrate holding means for holding the substrate 2,
A target holder 12 as a target holding means for holding the target 1, and a gas shower head 3 as a sputtering gas supply means for supplying a sputtering gas GA for sputtering the target 1 into the reaction chamber 9.
And a gas shower head 4 as a reaction gas supply unit for supplying a reaction gas GB, and a power supply 8 as a power supply unit for supplying electric power for generating plasma 5 by electric discharge between the target 1 and the substrate 2. Have. Then, a grid plate 6 as a partition member having a plurality of openings 6a is provided between the target 1 and the substrate 2, and a sputter gas GA is supplied to a space between the target 1 and the grid plate 6, and A supply port 10 for the sputter gas GA and a supply port 11 for the reaction gas GB are provided separately from each other so as to supply the reaction gas GB between the grid gas and the grid plate 6. Further, the grid plate 6 is maintained at a predetermined potential during sputtering by potential setting means including a switch SW.

【0037】図2は、本発明に好適に用いられるメッシ
ュや開孔付プレート等からなる仕切り部材6の一例を示
す平面図、図3は仕切り部材6の断面図である。該仕切
り部材としてのグリッド板6の少なくとも表面の材料
は、スパッタすべきターゲット1の構成材料に応じて選
択される。換言すれば成膜すべき膜の構成材料に応じて
グリッド板6の材料を選ぶべきである。例えば酸化シリ
コン膜を成膜する場合にはシリコン(Si)からなる部
材を用い、酸化タンタル膜を成膜する場合にはタンタル
(Ta)からなる部材を用い、酸化アルミニウム膜を成
膜する場合にはアルミニウム(Al)からなる部材を用
いる。このようにグリッド板はシリコン(Si)、タン
タル(Ta)、アルミニウム、マグネシウム(Mg)、
インジウム(In)、チタン(Ti)、銅(Cu)、タ
ングステン(W)等の材料から選ばれる。グリッド板は
その基材としてターゲット材料とは無関係に選択した導
電性又は絶縁性或いは半導体性の材料を用い、少なくと
もターゲット1側を向いた基材の表面にターゲットと同
じ材料からなる被膜が形成された板状部材であってもよ
い。
FIG. 2 is a plan view showing an example of a partition member 6 composed of a mesh, an apertured plate or the like suitably used in the present invention, and FIG. 3 is a sectional view of the partition member 6. The material of at least the surface of the grid plate 6 as the partition member is selected according to the constituent material of the target 1 to be sputtered. In other words, the material of the grid plate 6 should be selected according to the constituent material of the film to be formed. For example, when a silicon oxide film is formed, a member made of silicon (Si) is used. When a tantalum oxide film is formed, a member made of tantalum (Ta) is used. When an aluminum oxide film is formed. Uses a member made of aluminum (Al). Thus, the grid plate is made of silicon (Si), tantalum (Ta), aluminum, magnesium (Mg),
It is selected from materials such as indium (In), titanium (Ti), copper (Cu), and tungsten (W). The grid plate uses a conductive or insulating or semiconductive material selected independently of the target material as its base material, and a coating made of the same material as the target is formed on at least the surface of the base material facing the target 1 side. Plate member.

【0038】グリッド板6に設けられた複数の開孔6a
のアスペクト比は、1.0未満、より好ましくは、0.
6未満であることが望ましく。これにより、ガスの相互
拡散が抑制され、又、適切な堆積速度で成膜ができ、且
つ膜厚が全面に亘って均一な膜が得られる。
A plurality of openings 6a provided in the grid plate 6
Has an aspect ratio of less than 1.0, more preferably 0.1.
Desirably less than 6. Thereby, mutual diffusion of gas is suppressed, and a film can be formed at an appropriate deposition rate, and a film having a uniform film thickness over the entire surface can be obtained.

【0039】グリッド板の上面から見た開孔の3次元形
状は円筒形、角柱等でよく、該開孔の平面形状すなわち
開口形状(2次元形状)は円、楕円、四角、三角、等い
ずれの形状でもよい。
The three-dimensional shape of the opening viewed from the top surface of the grid plate may be a cylinder, a prism, or the like. The planar shape of the opening, that is, the opening shape (two-dimensional shape) may be any of a circle, an ellipse, a square, a triangle, and the like. Shape.

【0040】開孔6aのアスペクト比ARは、開孔の深
さ(板の厚み)Dを、開口の面積と同じ面積をもつ真円
の直径Lで除した値(D/L)で定義される。更に基板
の表面が円形の場合、直径Lは基板2の直径の1%乃至
15%、より好ましくは 4%乃至 10 %とすること
が望ましい。
The aspect ratio AR of the opening 6a is defined as a value (D / L) obtained by dividing the depth (thickness of the plate) D of the opening by the diameter L of a perfect circle having the same area as the opening. You. Further, when the surface of the substrate is circular, the diameter L is preferably 1% to 15%, more preferably 4% to 10% of the diameter of the substrate 2.

【0041】更に、均質な膜を形成する為には、グリッ
ド板6の複数の開孔6aは規則的に分布している方が良
い。そして、開口率は均一大面積の薄膜を適当な堆積速
度で得るには 5%乃至90%、より好ましくは 20%
乃至 70 %が望ましい。
Further, in order to form a uniform film, it is preferable that the plurality of openings 6a of the grid plate 6 are regularly distributed. The aperture ratio is 5% to 90%, more preferably 20% to obtain a uniform large-area thin film at an appropriate deposition rate.
To 70% is desirable.

【0042】そして、グリッド板は、電気的にフローテ
ィングとされるか、より好ましくはターゲットとの間に
電位差を生じるように所定の電位にバイアスされた状態
でスパッタリングが行われる。SWはグリッド板6のバ
イアス電位を設定する為の電位設定手段であり電位切り
換え手段でもあるスイッチである。グリッド板6と基板
2はともに同じ電位としてもよいし、異なるとしてもよ
い。又、グリッド板6とチャンバとは互いに異なる電位
とすることもできる。そして、グリッド板6はターゲッ
ト側に対して正又は負の電位にバイアスされることが、
好ましいものである。よりスパッタレートを上げる為に
は供給する電力を上げればよいが、こうするとスパッタ
された原子が基板に飛び込みすぎて、基板温度を過度に
上昇させてしまう。これでは、熱変形を嫌う基板上に膜
を形成出来ない。本例では、グリッド板がスパッタされ
た原子を捕獲するので、このような問題が解決出来る。
Then, the grid plate is subjected to sputtering in a state of being electrically floating or, more preferably, being biased to a predetermined potential so as to generate a potential difference between the grid plate and the target. SW is a switch that is a potential setting unit for setting the bias potential of the grid plate 6 and is also a potential switching unit. The grid plate 6 and the substrate 2 may have the same potential or may have different potentials. In addition, the grid plate 6 and the chamber may have different potentials. The grid plate 6 is biased to a positive or negative potential with respect to the target side.
It is preferred. In order to further increase the sputter rate, the power to be supplied may be increased. However, in this case, sputtered atoms jump into the substrate too much, and the substrate temperature is excessively increased. In this case, a film cannot be formed on a substrate that does not like thermal deformation. In this example, such a problem can be solved because the grid plate captures the sputtered atoms.

【0043】スパッタガス供給口10は、図1のよう
に、ターゲット1近傍に且つターゲット1を囲うように
複数配置されている方が望ましい。図1の装置ではスパ
ッタガス供給口10は管の中心よりターゲット1側にあ
りターゲット1側に優先的にガスを吹き出すように構成
されている。スパッタガス供給口10は環状の供給管で
あるガスシャワーヘッド3上にほぼ等間隔で配列されて
いる。換言すれば円周上に対称に複数の供給口が配され
ていると言える。
As shown in FIG. 1, it is desirable that a plurality of the sputter gas supply ports 10 are arranged near the target 1 and so as to surround the target 1. In the apparatus shown in FIG. 1, the sputter gas supply port 10 is located closer to the target 1 than the center of the tube, and is configured to blow out gas preferentially to the target 1 side. The sputter gas supply ports 10 are arranged at substantially equal intervals on the gas shower head 3 which is an annular supply pipe. In other words, it can be said that a plurality of supply ports are arranged symmetrically on the circumference.

【0044】同様に、反応ガス供給口11も、基板2近
傍に且つ基板2を囲うように複数配置されていることが
望ましい。図1の装置では反応ガス供給口11は管の中
心より基板2側にあり基板表面に優先的にガスを吹き出
すように構成されている。反応ガス供給口11は環状の
供給管であるガスシャワーヘッド4上にほぼ等間隔で配
列されている。換言すれば円周上に対称に複数の供給口
が配されているといえる。
Similarly, it is desirable that a plurality of the reaction gas supply ports 11 are arranged near the substrate 2 and so as to surround the substrate 2. In the apparatus shown in FIG. 1, the reaction gas supply port 11 is located on the substrate 2 side from the center of the tube, and is configured to blow out gas preferentially to the substrate surface. The reaction gas supply ports 11 are arranged at substantially equal intervals on the gas shower head 4 which is an annular supply pipe. In other words, it can be said that a plurality of supply ports are symmetrically arranged on the circumference.

【0045】基板保持手段7はスパッタリング中、1乃
至50rpmでの自転が可能に構成されている。これに
よりより一層均一な膜ができる。
The substrate holding means 7 is configured to be able to rotate at 1 to 50 rpm during sputtering. Thereby, a more uniform film can be obtained.

【0046】ターゲットホルダー12に磁石を配置し
て、反応性マグネトロンスパッタリングとしてもよい。
こうすれば、スパッタガスのプラズマはよりターゲット
近傍に閉じ込められる。
A magnet may be arranged on the target holder 12 to perform reactive magnetron sputtering.
By doing so, the plasma of the sputtering gas is confined closer to the target.

【0047】又、電源8としてはDC電源を図示した
が、これに代えてAC電源を用いることもできる。AC
電源としては、例えば13.56MHzのRF電源があ
り、必要に応じてDCバイアスを重畳させてもよい。ス
パッタリングレートを向上させて、薄膜の堆積速度をよ
り一層向上させる場合にはDC電源を用いたDCスパッ
タリングを行うことが望ましい。
Although a DC power supply is shown as the power supply 8, an AC power supply can be used instead. AC
As the power supply, for example, a 13.56 MHz RF power supply may be used, and a DC bias may be superimposed as necessary. In order to further increase the deposition rate of the thin film by increasing the sputtering rate, it is desirable to perform DC sputtering using a DC power supply.

【0048】反応室9の排気口は、不図示の排気ポンプ
に接続されている。排気ポンプは主排気用のターボ分子
ポンプやクライオポンプと粗排気用のロータリーポンプ
等を組み合わせて構成できる。
The exhaust port of the reaction chamber 9 is connected to an exhaust pump (not shown). The exhaust pump can be configured by combining a turbo molecular pump or a cryopump for main exhaust with a rotary pump for rough exhaust, or the like.

【0049】又、図1はターゲット1を上方に、基板を
下方に配置した装置を示しているが、この関係を上下逆
にして上方に基板をその被成膜面が下を向くように配置
して、下方にターゲットをそのスパッタされる面が上を
向くように配置してもよい。或いは被成膜面及びスパッ
タされる面が非水平となるように平板上の基板やターゲ
ットを立てて配置してもよい。
FIG. 1 shows an apparatus in which the target 1 is placed above and the substrate is placed below. The relationship is turned upside down and the substrate is placed above so that the surface on which the film is to be formed faces downward. Then, the target may be arranged downward so that the surface to be sputtered faces upward. Alternatively, a substrate or target on a flat plate may be placed upright so that the film formation surface and the surface to be sputtered are non-horizontal.

【0050】(成膜方法)以下、上述した反応性スパッ
タリング装置を用いて薄膜を形成する薄膜形成法につい
て説明する。
(Film Forming Method) Hereinafter, a thin film forming method for forming a thin film using the above-described reactive sputtering apparatus will be described.

【0051】まず、反応室9内にターゲット1と基板1
と仕切り部材6とを配置する。この時、ターゲット1と
仕切リ部材6は同じ材料からなるものを選ぶ。
First, the target 1 and the substrate 1 are placed in the reaction chamber 9.
And the partition member 6 are arranged. At this time, the target 1 and the partitioning member 6 are selected from the same material.

【0052】まず、複数の開孔を有する仕切り部材を配
置する。そして、ターゲット1をターゲットホルダー1
2上に配置する。続いて基板2を基板ホルダー7上に配
置する。
First, a partition member having a plurality of openings is arranged. Then, place the target 1 in the target holder 1
2 above. Subsequently, the substrate 2 is placed on the substrate holder 7.

【0053】反応室9内を排気し、必要に応じて基板2
を冷却又は加熱する。
The inside of the reaction chamber 9 is evacuated, and the substrate 2 is
Is cooled or heated.

【0054】ガスシャワーヘッド3の供給口10からタ
ーゲット1と仕切り部材6との間の空間に該スパッタガ
スGAを供給し、反応ガスシャワーヘッド4の供給口1
1から基板2と仕切り部材6との間に反応ガスGBを供
給する。
The sputter gas GA is supplied from the supply port 10 of the gas shower head 3 to the space between the target 1 and the partition member 6, and the supply port 1 of the reaction gas shower head 4 is supplied.
1 to supply a reaction gas GB between the substrate 2 and the partition member 6.

【0055】反応室内の圧力を 0.05乃至 13 パ
スカル、より好ましくは0.1乃至1.3パスカル程度
に維持した状態で、ターゲット1と基板2との間にDC
電圧又はRF電圧を印加して、ターゲット1とバイアス
された仕切り部材6との間に放電を起こして、スパッタ
ガスのプラズマ5を生成する。このプラズマ粒子にてス
パッタされたターゲットの構成原子はグリッド板6の開
孔6aを通して基板2の表面に達する。ここで、グリッ
ド板6と基板2との間の空間にはターゲット構成原子と
反応する反応ガスが存在しているので、基板表面で反応
し、ターゲットの構成原子と該反応ガスの構成原子とを
含む膜を基板上に形成することができる。
With the pressure in the reaction chamber maintained at about 0.05 to 13 Pascal, more preferably about 0.1 to 1.3 Pascal, a DC voltage is applied between the target 1 and the substrate 2.
By applying a voltage or an RF voltage, a discharge is generated between the target 1 and the biased partition member 6 to generate a plasma 5 of a sputtering gas. The constituent atoms of the target sputtered by the plasma particles reach the surface of the substrate 2 through the openings 6a of the grid plate 6. Here, in the space between the grid plate 6 and the substrate 2, there is a reaction gas that reacts with the target constituent atoms, so that it reacts on the substrate surface, and the target constituent atoms and the constituent atoms of the reaction gas are separated. A film including the same can be formed over a substrate.

【0056】本実施形態によれば、グリッド板6がター
ゲット1と同じ材料で構成されているので、プラズマ粒
子がグリッド板6をスパッタしても、基板2上に形成さ
れる薄膜に影響はない。反応ガスのターゲット側への流
出をグリッド板によって防止できるので、反応ガスとス
パッタされたターゲット構成原子との反応は基板表面で
優先的に生じる。こうして、スパッタレートが低下する
ことはなく、高堆積速度で化学量論比にかなり近い薄膜
が形成できる。
According to this embodiment, since the grid plate 6 is made of the same material as the target 1, even if the plasma particles sputter the grid plate 6, the thin film formed on the substrate 2 is not affected. . Since the grid plate prevents the reaction gas from flowing out to the target side, the reaction between the reaction gas and the sputtered target constituent atoms occurs preferentially on the substrate surface. In this way, a thin film having a very close stoichiometric ratio can be formed at a high deposition rate without lowering the sputtering rate.

【0057】本発明に用いられるターゲット及び仕切り
部材の表面材料としては、Si,Al,Ta,In,錫
(Sn),Ti,Cu,亜鉛(Zn),Mg,W等の導
電性材料である。
The surface material of the target and the partition member used in the present invention is a conductive material such as Si, Al, Ta, In, tin (Sn), Ti, Cu, zinc (Zn), Mg, and W. .

【0058】スパッタガスとしてはHe,Ne,Ar,
Kr,Xe,Rn等があげられる。
As a sputtering gas, He, Ne, Ar,
Kr, Xe, Rn and the like.

【0059】反応ガスとしてはO2、N2、F2、NF3
3等があげられる。
As the reaction gas, O 2 , N 2 , F 2 , NF 3 ,
O 3 and the like.

【0060】基板としては、透光性のもの、非透光性の
ものいずれであってもよく、その材料としてはシリコ
ン、GaAs等の半導体基板や、ガラス、石英、蛍石等
の絶縁性基板や、ステンレス、アルミ等の金属基板があ
げられる。
The substrate may be translucent or non-translucent, and may be made of a semiconductor substrate such as silicon or GaAs, or an insulating substrate such as glass, quartz, or fluorite. And metal substrates such as stainless steel and aluminum.

【0061】形成できる薄膜としては酸化シリコン、酸
化アルミニウム、フッ化アルミニウム、酸化タンタル、
酸化インジウム、酸化すず、窒化チタン、酸化銅、酸化
亜鉛、フッ化マグネシウム、窒化タングステン等の化合
物薄膜である。
As a thin film that can be formed, silicon oxide, aluminum oxide, aluminum fluoride, tantalum oxide,
It is a compound thin film of indium oxide, tin oxide, titanium nitride, copper oxide, zinc oxide, magnesium fluoride, tungsten nitride, or the like.

【0062】特に本発明の反応性スパッタリング装置
は、凹面又は凸面をもつ透光性絶縁性の基板表面上に光
学薄膜を形成する場合に有効であり、本発明の薄膜形成
法により得られた光学薄膜はエネルギーの高いKrFエ
キシマレーザーやArFエキシマレーザー光学系物品の
反射防止膜又は増反射膜として優れた特性を示す。
The reactive sputtering apparatus of the present invention is particularly effective when forming an optical thin film on a transparent or insulating substrate surface having a concave or convex surface, and the optical sputtering apparatus obtained by the thin film forming method of the present invention. The thin film exhibits excellent properties as an antireflection film or an enhanced reflection film of a high energy KrF excimer laser or ArF excimer laser optical article.

【0063】同じ反応性スパッタリング装置を用いて異
なる組成の膜を形成する場合には、仕切り部材を反応室
から脱着自在にして、仕切り部材を交換可能にすると良
い。
When films having different compositions are formed using the same reactive sputtering apparatus, it is preferable to make the partition member detachable from the reaction chamber so that the partition member can be replaced.

【0064】又、スパッタされた原子がグリッド板上に
付着する。特にターゲット側の開孔の角部に付着して開
口を塞ぐことがある。よって、開孔を埋めないように、
開孔の角部を面取りしてテーパー状にすることが好まし
い。図4はこのようなグリッド板6のテーパー形状の開
孔6aを示す部分的な断面図である。図3と比較すると
明白なように角部6bが面取りされている。これによ
り、グリッド板の交換頻度が減少し、装置の連続使用時
間が延びる。
The sputtered atoms adhere to the grid plate. In particular, it may adhere to the corner of the opening on the target side to close the opening. Therefore, so as not to fill the opening
It is preferable that the corner of the opening be chamfered to be tapered. FIG. 4 is a partial sectional view showing such a tapered opening 6a of the grid plate 6. As shown in FIG. As is clear from comparison with FIG. 3, the corner 6b is chamfered. This reduces the frequency of grid plate replacement and extends the continuous use time of the device.

【0065】(実施例2)図5の反応性スパッタリング
装置は、基板2を保持する為の基板保持手段としての基
板ホルダー7と、原料としてのターゲット1を保持する
為のターゲット保持手段としてのターゲットホルダー1
2と、ターゲット1をスパッタリングする為のスパッタ
ガスGAを反応室9内に供給するスパッタガス供給手段
としてのガスシャワーヘッド3と、を有し、必要に応じ
て設けられる反応ガスGBを供給する為の反応ガス供給
手段としてのガスシャワーヘッド4を有している。更に
ターゲット1と基板2間に放電によるプラズマ5を起こ
す為の電力を供給する電力供給手段としての電源8とを
備えている。そして、ターゲット1と基板2との間に複
数の開孔6aを有する仕切り部材としてのグリッド板6
が設けられている。そして、グリッド板は、少なくとも
ターゲット側がターゲットと同じ材料で被覆され、バイ
アス電圧源42からバイアス電圧が印加される導電体を
有している。ターゲット1とグリッド板6との間の空間
にスパッタガスGAを供給し、基板2とグリッド板6と
の間に反応ガスGBを供給するように、必要に応じてス
パッタガスGAの供給口10及び反応ガスGBの供給口
11を互いに離間して設けることが好ましい。
Example 2 The reactive sputtering apparatus shown in FIG. 5 has a substrate holder 7 as a substrate holding means for holding the substrate 2 and a target as a target holding means for holding the target 1 as a raw material. Holder 1
2 and a gas shower head 3 as a sputtering gas supply means for supplying a sputtering gas GA for sputtering the target 1 into the reaction chamber 9 for supplying a reaction gas GB provided as necessary. Has a gas shower head 4 as a reactive gas supply means. Further, a power source 8 is provided between the target 1 and the substrate 2 as power supply means for supplying power for generating plasma 5 by discharge. Then, a grid plate 6 as a partition member having a plurality of openings 6a between the target 1 and the substrate 2
Is provided. The grid plate has at least the target side coated with the same material as the target, and has a conductor to which a bias voltage is applied from the bias voltage source. The supply port 10 for the sputter gas GA and the supply port 10 for the sputter gas GA are supplied as necessary so that the sputter gas GA is supplied to the space between the target 1 and the grid plate 6 and the reaction gas GB is supplied between the substrate 2 and the grid plate 6. It is preferable that the supply ports 11 for the reaction gas GB are provided separately from each other.

【0066】本例に用いられる仕切り部材6は図2に示
したものと同じ平面形状をもつ。図6は仕切り部材6の
断面図である。該仕切り部材としてのグリッド板6の少
なくとも表面6cの材料は、スパッタすべきターゲット
1の構成材料に応じて選択される。換言すれば成膜すべ
き膜の構成材料に応じてグリッド板6の表面の材料を選
ぶべきである。例えば、フッ化マグネシウム膜を形成す
る場合には、フッ化マグネシウムで被覆された導電性部
材を用いるとよい。その他酸化シリコン膜を成膜する場
合には酸化シリコンで被覆された導電性部材を用い、酸
化タンタル膜を成膜する場合には酸化タンタルで被覆さ
れた導電性部材を用い、酸化アルミニウム膜を成膜する
場合には酸化アルミニウムで被覆された導電性部材を用
いる。このようにグリッド板は酸化シリコン、酸化タン
タル、酸化アルミニウム、フッ化マグネシウム、酸化イ
ンジウム、窒化チタン、酸化銅等の材料から選ばれる。
グリッド板はその基材としてターゲット材料とは無関係
に選択した導電性或いは半導体性の材料を用いることも
でき、少なくともターゲット1側を向いた基材の表面に
ターゲットと同じ材料からなる化合物被膜が形成された
板状部材であってもよい。
The partition member 6 used in this embodiment has the same planar shape as that shown in FIG. FIG. 6 is a sectional view of the partition member 6. The material of at least the surface 6c of the grid plate 6 as the partition member is selected according to the constituent material of the target 1 to be sputtered. In other words, the material of the surface of the grid plate 6 should be selected according to the constituent material of the film to be formed. For example, when a magnesium fluoride film is formed, a conductive member covered with magnesium fluoride may be used. In addition, when a silicon oxide film is formed, a conductive member coated with silicon oxide is used.When a tantalum oxide film is formed, a conductive member coated with tantalum oxide is used to form an aluminum oxide film. When forming a film, a conductive member coated with aluminum oxide is used. As described above, the grid plate is selected from materials such as silicon oxide, tantalum oxide, aluminum oxide, magnesium fluoride, indium oxide, titanium nitride, and copper oxide.
For the grid plate, a conductive or semiconductive material selected independently of the target material can be used as the base material, and a compound film made of the same material as the target is formed on the surface of the base material facing at least the target 1 side. It may be a plate-shaped member.

【0067】グリッド板6に設けられた複数の開孔6a
のアスペクト比は、1.0未満、より好ましくは、0.
6未満であることが望ましく。これにより、ガスの相互
拡散が抑制され、又、適切な堆積速度で成膜ができ、且
つ膜厚が全面に亘って均一な膜が得られる。
A plurality of openings 6 a provided in the grid plate 6
Has an aspect ratio of less than 1.0, more preferably 0.1.
Desirably less than 6. Thereby, mutual diffusion of gas is suppressed, and a film can be formed at an appropriate deposition rate, and a film having a uniform film thickness over the entire surface can be obtained.

【0068】グリッド板の上面から見た開孔の3次元形
状は円筒形、角柱等でよく、該開孔の平面形状すなわち
開口形状(2次元形状)は円、楕円、四角、三角、等い
ずれの形状でもよい。
The three-dimensional shape of the opening viewed from the top surface of the grid plate may be a cylinder, a prism, or the like. The planar shape of the opening, that is, the opening shape (two-dimensional shape) may be any of a circle, an ellipse, a square, a triangle, and the like. Shape.

【0069】開孔6aのアスペクト比ARは、開孔の深
さ(板の厚み)Dを、開口の面積と同じ面積をもつ真円
の直径Lで除した値(D/L)で定義される。更に直径
Lは基板2の直径の1%乃至15%、より好ましくは
4 %乃至 10 %が望ましい。
The aspect ratio AR of the opening 6a is defined as a value (D / L) obtained by dividing the depth D of the opening (thickness of the plate) by the diameter L of a perfect circle having the same area as the opening. You. Furthermore, the diameter L is 1% to 15% of the diameter of the substrate 2, more preferably
4% to 10% is desirable.

【0070】更に、均質な膜を形成する為には、グリッ
ド板6の複数の開孔6aは規則的に分布している方が良
い。そして、開口率は均一大面積の薄膜を適当な堆積速
度で得るには 5%乃至90%、より好ましくは 20%
乃至 70 %が望ましい。
Further, in order to form a uniform film, it is preferable that the plurality of openings 6a of the grid plate 6 are regularly distributed. The aperture ratio is 5% to 90%, more preferably 20% to obtain a uniform large-area thin film at an appropriate deposition rate.
To 70% is desirable.

【0071】そして、グリッド板は、ターゲットとの間
に電位差を生じるように正又は負の所定の電位に保持さ
れた状態でスパッタリングが行われる。42はグリッド
板6の電位を設定する為の電位設定手段としてのバイア
ス電圧源である。図5の装置ではグリッド板6を基板2
より高電位にバイアスし又、グリッド板6をチャンバよ
り低電位にバイアスする方がよい。こうすることで、プ
ラズマから負イオンが基板側へ侵入し膜に与える衝撃を
抑制できる。よりスパッタレートを上げる為には供給す
る電力を上げればよいが、こうするとスパッタされた原
子が基板に飛び込みすぎて、基板温度を過度に上昇させ
てしまう。これでは、熱変形を嫌う基板上に膜を形成出
来ない。本例では、グリッド板がスパッタされた原子を
一部捕獲するので、このような問題が解決出来る。
Then, sputtering is performed in a state where the grid plate is maintained at a predetermined positive or negative potential so as to generate a potential difference between the grid plate and the target. Reference numeral 42 denotes a bias voltage source as potential setting means for setting the potential of the grid plate 6. In the apparatus shown in FIG.
It is better to bias to a higher potential and to bias grid plate 6 to a lower potential than the chamber. By doing so, it is possible to suppress the impact of negative ions from the plasma entering the substrate side and exerting on the film. In order to further increase the sputter rate, the power to be supplied may be increased. However, in this case, sputtered atoms jump into the substrate too much, and the substrate temperature is excessively increased. In this case, a film cannot be formed on a substrate that does not like thermal deformation. In this example, such a problem can be solved because the grid plate partially captures the sputtered atoms.

【0072】スパッタガス供給口10は、図1のよう
に、ターゲット1近傍に且つターゲット1を囲うように
複数配置されている方が望ましい。図1の装置ではスパ
ッタガス供給口10は管の中心よりターゲット1側にあ
りターゲット1側に優先的にガスを吹き出すように構成
されている。スパッタガス供給口10は環状の供給管で
あるガスシャワーヘッド3上にほぼ等間隔で配列されて
いる。換言すれば円周上に対称に複数の供給口が配され
ていると言える。
It is preferable that a plurality of the sputter gas supply ports 10 are arranged near the target 1 and surrounding the target 1 as shown in FIG. In the apparatus shown in FIG. 1, the sputter gas supply port 10 is located closer to the target 1 than the center of the tube, and is configured to blow out gas preferentially to the target 1 side. The sputter gas supply ports 10 are arranged at substantially equal intervals on the gas shower head 3 which is an annular supply pipe. In other words, it can be said that a plurality of supply ports are arranged symmetrically on the circumference.

【0073】同様に、反応ガス供給口11も、基板2近
傍に且つ基板2を囲うように複数配置されていることが
望ましい。図1の装置では反応ガス供給口11は管の中
心より基板2側にあり基板表面に優先的にガスを吹き出
すように構成されている。反応ガス供給口11は環状の
供給管であるガスシャワーヘッド4上にほぼ等間隔で配
列されている。換言すれば円周上に対称に複数の供給口
が配されているといえる。
Similarly, it is desirable that a plurality of the reaction gas supply ports 11 are arranged near the substrate 2 and so as to surround the substrate 2. In the apparatus shown in FIG. 1, the reaction gas supply port 11 is located on the substrate 2 side from the center of the tube, and is configured to blow out gas preferentially to the substrate surface. The reaction gas supply ports 11 are arranged at substantially equal intervals on the gas shower head 4 which is an annular supply pipe. In other words, it can be said that a plurality of supply ports are symmetrically arranged on the circumference.

【0074】基板保持手段7はスパッタリング中、1乃
至50rpmでの自転が可能に構成されている。これに
よりより一層均一な膜ができる。そして、グリッド板6
より低電位に保持される。
The substrate holding means 7 is configured to be able to rotate at 1 to 50 rpm during sputtering. Thereby, a more uniform film can be obtained. And the grid plate 6
It is kept at a lower potential.

【0075】ターゲットホルダー12に磁石を配置し
て、反応性マグネトロンスパッタリングとしてもよい。
こうすれば、スパッタガスのプラズマはよりターゲット
近傍に閉じ込められる。
Reactive magnetron sputtering may be performed by disposing a magnet on the target holder 12.
By doing so, the plasma of the sputtering gas is confined closer to the target.

【0076】又、電源8としてはAC電源が用いられ
る。AC電源としては、例えば13.56MHzのRF
電源があり、必要に応じてDCバイアスを重畳させても
よい。
An AC power supply is used as the power supply 8. As the AC power supply, for example, 13.56 MHz RF
There is a power supply and a DC bias may be superimposed as needed.

【0077】反応室9の排気口は、不図示の排気ポンプ
に接続されている。排気ポンプは主排気用のターボ分子
ポンプやクライオポンプと粗排気用のロータリーポンプ
等を組み合わせて構成できる。
The exhaust port of the reaction chamber 9 is connected to an exhaust pump (not shown). The exhaust pump can be configured by combining a turbo molecular pump or a cryopump for main exhaust with a rotary pump for rough exhaust, or the like.

【0078】又、図1はターゲット1を上方に、基板を
下方に配置した装置を示しているが、この関係を上下逆
にして上方に基板をその被成膜面が下を向くように配置
して、下方にターゲットをそのスパッタされる面が上を
向くように配置してもよい。或いは被成膜面及びスパッ
タされる面が非水平となるように平板上の基板やターゲ
ットを立てて配置してもよい。
FIG. 1 shows an apparatus in which the target 1 is arranged upward and the substrate is arranged downward. This relationship is reversed, and the substrate is arranged upward such that the film-forming surface thereof faces downward. Then, the target may be arranged downward so that the surface to be sputtered faces upward. Alternatively, a substrate or target on a flat plate may be placed upright so that the film formation surface and the surface to be sputtered are non-horizontal.

【0079】以下、上述した反応性スパッタリング装置
を用いて薄膜を形成する薄膜形成法について説明する。
Hereinafter, a method of forming a thin film using the above-described reactive sputtering apparatus will be described.

【0080】まず、反応室9内にターゲット1と基板1
と仕切り部材6とを配置する。この時、ターゲット1と
仕切リ部材6のターゲット側表面は同じ材料からなるも
のを選ぶ。
First, the target 1 and the substrate 1 are placed in the reaction chamber 9.
And the partition member 6 are arranged. At this time, the target 1 and the target side surface of the partitioning member 6 are selected from the same material.

【0081】まず、複数の開孔を有する仕切り部材を配
置する。そして、ターゲット1をターゲットホルダー1
2上に配置する。続いて基板2を基板ホルダー7上に配
置する。
First, a partition member having a plurality of openings is arranged. Then, place the target 1 in the target holder 1
2 above. Subsequently, the substrate 2 is placed on the substrate holder 7.

【0082】反応室9内を排気し、必要に応じて基板2
を加熱する。
The inside of the reaction chamber 9 is evacuated, and the substrate 2 is
Heat.

【0083】ガスシャワーヘッド3の供給口10からタ
ーゲット1と仕切り部材6との間の空間に該スパッタガ
スGAを供給し、反応ガスシャワーヘッド4の供給口1
1から基板2と仕切り部材6との間に反応ガスGBを供
給する。
The sputtering gas GA is supplied from the supply port 10 of the gas shower head 3 to the space between the target 1 and the partition member 6, and the supply port 1 of the reaction gas shower head 4 is supplied.
1 to supply a reaction gas GB between the substrate 2 and the partition member 6.

【0084】反応室内の圧力を 0.05乃至 13 パ
スカル、より好ましくは0.1乃至1.3パスカル程度
に維持した状態で、ターゲット1と基板2との間にDC
電圧又はRF電圧を印加して、ターゲット1と仕切り部
材6との間に放電を起こして、スパッタガスのプラズマ
5を生成する。このプラズマ粒子にてスパッタされたタ
ーゲットの構成原子はグリッド板6の開孔6aを通して
基板2の表面に達する。ここで、グリッド板6と基板2
との間の空間にはターゲット構成原子と反応する反応ガ
スが存在しているので、基板表面で反応し、ターゲット
の構成原子と該反応ガスの構成原子とを含む膜を基板上
に形成することができる。
While maintaining the pressure in the reaction chamber at about 0.05 to 13 Pascal, more preferably about 0.1 to 1.3 Pascal, a DC voltage is applied between the target 1 and the substrate 2.
By applying a voltage or an RF voltage, a discharge is generated between the target 1 and the partition member 6 to generate a plasma 5 of a sputtering gas. The constituent atoms of the target sputtered by the plasma particles reach the surface of the substrate 2 through the openings 6a of the grid plate 6. Here, the grid plate 6 and the substrate 2
Since there is a reaction gas that reacts with the target constituent atoms in the space between the target gas and the target gas, it reacts on the substrate surface to form a film containing the target constituent atoms and the reaction gas constituent atoms on the substrate. Can be.

【0085】本実施形態によれば、グリッド板6がター
ゲット1と同じ材料で構成されているので、プラズマ粒
子がグリッド板6をスパッタしても、基板2上に形成さ
れる薄膜に影響はない。反応ガスのターゲット側への流
出をグリッド板によって防止できるので、反応ガスとス
パッタされたターゲット構成原子との反応は基板表面で
優先的に生じる。こうして、スパッタレートが低下する
ことはなく、高堆積速度で化学量論比にかなり近い薄膜
が形成できる。
According to this embodiment, since the grid plate 6 is made of the same material as the target 1, even if the plasma particles sputter the grid plate 6, the thin film formed on the substrate 2 is not affected. . Since the grid plate prevents the reaction gas from flowing out to the target side, the reaction between the reaction gas and the sputtered target constituent atoms occurs preferentially on the substrate surface. In this way, a thin film having a very close stoichiometric ratio can be formed at a high deposition rate without lowering the sputtering rate.

【0086】本発明に用いられるターゲットの構成材
料、及び仕切り部材表面の構成材料としては、Si
2,Al23,Ta25,InO,SnO2,TiN,
Cu2O,ZnO,MgF2,WN等の化合物である。
The constituent material of the target used in the present invention and the constituent material of the surface of the partition member are Si
O 2 , Al 2 O 3 , Ta 2 O 5 , InO, SnO 2 , TiN,
Compounds such as Cu 2 O, ZnO, MgF 2 and WN.

【0087】スパッタガスとしてはHe,Ne,Ar,
Kr,Xe等があげられる。
As the sputtering gas, He, Ne, Ar,
Kr, Xe and the like.

【0088】反応ガスとしてはO2、N2、F2、NF3
3等があげられる。
As the reaction gas, O 2 , N 2 , F 2 , NF 3 ,
O 3 and the like.

【0089】基板としては、透光性のもの、非透光性の
ものいずれであってもよく、その材料としてはシリコ
ン、GaAs等の半導体基板や、ガラス、石英、蛍石等
の絶縁性基板や、ステンレス、アルミ等の金属基板があ
げられる。
The substrate may be translucent or non-translucent, and may be made of a semiconductor substrate such as silicon or GaAs, or an insulating substrate such as glass, quartz, or fluorite. And metal substrates such as stainless steel and aluminum.

【0090】形成できる薄膜としては酸化シリコン、窒
化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、フ
ッ化アルミニウム、酸化タンタル、窒化タンタル、酸化
インジウム、酸化すず、酸化チタン、窒化チタン、酸化
銅、酸化亜鉛、窒化タングステン、フッ化マグネシウム
等である。
The thin films that can be formed include silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, aluminum nitride, aluminum fluoride, tantalum oxide, tantalum nitride, indium oxide, tin oxide, titanium oxide, titanium nitride, copper oxide, zinc oxide, and tungsten nitride. , Magnesium fluoride and the like.

【0091】特に本発明の反応性スパッタリング装置
は、凹面又は凸面をもつ透光性絶縁性の基板表面上に光
学薄膜を形成する場合に有効であり、本発明の薄膜形成
法により得られた光学薄膜はエネルギーの高いKrFエ
キシマレーザーやArFエキシマレーザー光学系物品の
反射防止膜又は増反射膜として優れた特性を示す。
In particular, the reactive sputtering apparatus of the present invention is effective for forming an optical thin film on a transparent or insulating substrate surface having a concave or convex surface, and the optical sputtering apparatus obtained by the thin film forming method of the present invention. The thin film exhibits excellent properties as an antireflection film or an enhanced reflection film of a high energy KrF excimer laser or ArF excimer laser optical article.

【0092】同じ反応性スパッタリング装置を用いて異
なる組成の膜を形成する場合には、仕切り部材を交換可
能にすると良い。
In the case where films having different compositions are formed using the same reactive sputtering apparatus, it is preferable to make the partition members replaceable.

【0093】又、スパッタされた原子がグリッド板上に
付着する。特にターゲット側の開孔の角部に付着して開
口を塞ぐことがある。よって、開孔を埋めないように、
開孔の角部を面取りしてテーパー状にすることが好まし
い。そして、表面をターゲットと同じ材料でコーティン
グする。図7はこのようなグリッド板6のテーパー形状
の開孔6aを示す部分的な断面図である。図6と比較す
ると明白なように角部6bが面取りされている。これに
より、グリッド板の交換頻度が減少し、装置の連続使用
時間が延びる。
Further, the sputtered atoms adhere to the grid plate. In particular, it may adhere to the corner of the opening on the target side to close the opening. Therefore, so as not to fill the opening
It is preferable that the corner of the opening be chamfered to be tapered. Then, the surface is coated with the same material as the target. FIG. 7 is a partial sectional view showing such a tapered opening 6a of the grid plate 6. As shown in FIG. As is clear from comparison with FIG. 6, the corner 6b is chamfered. This reduces the frequency of grid plate replacement and extends the continuous use time of the device.

【0094】(実施例3)更に別の本発明の好適な実施
の形態について説明する。図8は上述した図5の実施例
を変形したものでグリッド板6の周囲に円筒形状のシー
ルド部材31を設けたものである。シールド部材31
は、スパッタされたターゲット構成原子が反応室の壁に
付着するのを防ぐ防着板の役目と、スパッタガスの閉じ
込め効果及び反応ガスの閉じ込め効果を向上させる役目
を担う。本例では、シールド部材31の上端とターゲッ
ト1との隙間がスパッタガスGAの排気路20となり、
シールド部材31とガスシャワーヘッド4との隙間及び
ガスシャワーヘッド4と基板2との隙間が反応ガスGB
の排気路21となっている。スパッタガスGAは矢印2
2の経路で排気ポンプに連通する連通口24に流れる。
反応ガスGBは矢印23に示す経路で連通口24に流れ
ていく。グリッド板6の開孔のコンダクタンスより排気
部22、23のコンダクタンスを大きくすれば、悪影響
をもたらすガスの相互拡散は防止できる。
(Embodiment 3) Still another preferred embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a modification of the embodiment of FIG. 5 described above, in which a cylindrical shield member 31 is provided around the grid plate 6. Shield member 31
Plays a role of a deposition-preventing plate for preventing sputtered target constituent atoms from adhering to the walls of the reaction chamber, and a role of improving the effect of confining sputter gas and the effect of confining reaction gas. In this example, the gap between the upper end of the shield member 31 and the target 1 becomes the exhaust path 20 for the sputter gas GA,
The gap between the shield member 31 and the gas shower head 4 and the gap between the gas shower head 4 and the substrate 2 are the reaction gas GB.
Exhaust path 21. Sputter gas GA is arrow 2
The fluid flows to the communication port 24 communicating with the exhaust pump through the second route.
The reaction gas GB flows to the communication port 24 along the path shown by the arrow 23. If the conductances of the exhaust portions 22 and 23 are made larger than the conductance of the openings of the grid plate 6, mutual diffusion of gas that has an adverse effect can be prevented.

【0095】シールド部材31はグリッド板と同じ材料
を用いて構成することが望ましい。つまり、シールド部
材31の少なくとも内表面は、ターゲットと同じ材料で
コーティングすることが望ましい。又その電位をグリッ
ド板と同じ電位状態に保持することが望ましい。シール
ド部材31は反応室底面上に設けられた絶縁部材として
の碍子33にある支持脚32によって支持されている。
バイアス電圧源42、基板バイアス電圧源43、ブロッ
キングコンデンサ41は、図5の装置と同じように構成
されている。
It is desirable that the shield member 31 be made of the same material as the grid plate. That is, it is desirable that at least the inner surface of the shield member 31 be coated with the same material as the target. It is desirable that the potential be maintained at the same potential as the grid plate. The shield member 31 is supported by support legs 32 provided on an insulator 33 as an insulating member provided on the bottom surface of the reaction chamber.
The bias voltage source 42, the substrate bias voltage source 43, and the blocking capacitor 41 are configured in the same manner as the device shown in FIG.

【0096】(実施例4)図9は、本発明の別の実施例
を示す模式図である。本例ではグリッド板6とターゲッ
ト1との間の空間を排気する為のスパッタガス排気専用
の連通口25を設けるとともに、グリッド板6と基板と
の間の空間を排気する反応ガス排気専用の連通口26が
設けられていることを特徴とする。
(Embodiment 4) FIG. 9 is a schematic view showing another embodiment of the present invention. In this embodiment, a communication port 25 exclusively for exhausting a sputter gas for exhausting a space between the grid plate 6 and the target 1 is provided, and a communication exclusive for a reaction gas exhaust for exhausting a space between the grid plate 6 and the substrate. The mouth 26 is provided.

【0097】グリッド板6上のシールド部材31には排
気管が接続され排気部としての連通口25が形成されて
いる。27はバルブであり、排気経路の開閉乃至コンダ
クタンス調整ができる。
An exhaust pipe is connected to the shield member 31 on the grid plate 6, and a communication port 25 as an exhaust portion is formed. Reference numeral 27 denotes a valve which can open and close the exhaust path and adjust the conductance.

【0098】グリッド板6下のシールド部材31には排
気管が接続され排気部としての連通口26が形成されて
いる。28はバルブであり、排気経路の開閉乃至コンダ
クタンス調整ができる。
An exhaust pipe is connected to the shield member 31 below the grid plate 6, and a communication port 26 as an exhaust portion is formed. Reference numeral 28 denotes a valve which can open and close the exhaust path and adjust the conductance.

【0099】2つの排気経路は途中には絶縁部材として
の碍子29が設けられていて、反応室とシールド部材と
を絶縁している。
An insulator 29 as an insulating member is provided in the middle of the two exhaust paths to insulate the reaction chamber from the shield member.

【0100】又、反応室9にも図8の装置同様に連通口
24が設けられている。成膜中にバルブ30を開いて排
気することもできる。この時は、ターゲット1とシール
ド部材31との隙間20やシールド部材31と基板2と
の隙間21とは依然として多少なりとも排気路として作
用する。
Further, a communication port 24 is provided in the reaction chamber 9 similarly to the apparatus shown in FIG. During the film formation, the valve 30 can be opened to exhaust air. At this time, the gap 20 between the target 1 and the shield member 31 and the gap 21 between the shield member 31 and the substrate 2 still function as an exhaust passage at all.

【0101】本例の場合、連通口25からのスパッタガ
ス排気側圧力を連通口26からの反応ガス排気圧力より
高くして、プラズマが生じるプラズマ空間の圧力を基板
側の空間の圧力より高くすることが望ましい。これによ
り、反応ガスがプラズマ空間により一層流入し難いよう
になる。具体的には、まずバルブ27、28を閉めて、
バルブ30を開いて、反応室内を排気する。次にバルブ
30を閉めて、そして、バルブ27、28を開けて排気
経路を変えると同時にガスシャワーヘッド3、4から反
応室内にスパッタガス及び反応ガスを導入する。こうし
て、スパッタガスは供給口10から第1の空間に導入さ
れ、第1の空間から連通口25を通して排気される。反
応ガスは供給口11から第2の空間に導入され第2の空
間から連通口26を介して排気される。スイッチSWは
図1に示すものと同じ構成のものが用いられる。
In the case of this example, the pressure on the exhaust side of the sputtering gas from the communication port 25 is higher than the pressure on the exhaust side of the reaction gas from the communication port 26, and the pressure in the plasma space where plasma is generated is higher than the pressure in the space on the substrate side. It is desirable. This makes it more difficult for the reaction gas to flow into the plasma space. Specifically, first, the valves 27 and 28 are closed,
The valve 30 is opened to evacuate the reaction chamber. Next, the valve 30 is closed, and the valves 27 and 28 are opened to change the exhaust path, and at the same time, the sputtering gas and the reaction gas are introduced from the gas shower heads 3 and 4 into the reaction chamber. Thus, the sputtering gas is introduced from the supply port 10 into the first space, and is exhausted from the first space through the communication port 25. The reaction gas is introduced from the supply port 11 into the second space, and is exhausted from the second space via the communication port 26. The switch SW having the same configuration as that shown in FIG. 1 is used.

【0102】[0102]

【発明の効果】本発明によれば、薄膜の厚さ及び光学的
特性或いは電気的特性が面内において均一な化合物薄膜
を形成できる。
According to the present invention, it is possible to form a compound thin film having a uniform thickness and optical or electrical characteristics in a plane.

【0103】又、均一大面積の化合物薄膜を形成でき
る。
Further, a compound thin film having a uniform large area can be formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の好適な実施形態による薄膜形成装置の
模式図である。
FIG. 1 is a schematic view of a thin film forming apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

【図2】本発明の薄膜形成装置に用いられる仕切り部材
の平面図である。
FIG. 2 is a plan view of a partition member used in the thin film forming apparatus of the present invention.

【図3】本発明の薄膜装置に用いられる仕切り部材の断
面図である。
FIG. 3 is a sectional view of a partition member used in the thin film device of the present invention.

【図4】本発明に用いられる別の仕切り部材の開孔付近
の部分的な断面図である。
FIG. 4 is a partial cross-sectional view near an opening of another partition member used in the present invention.

【図5】本発明の別の実施形態による薄膜形成装置の模
式図である。
FIG. 5 is a schematic view of a thin film forming apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の薄膜形成装置に用いられる別の仕切り
部材の断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of another partition member used in the thin film forming apparatus of the present invention.

【図7】本発明に用いられる更に別の仕切り部材の部分
的な断面図である。
FIG. 7 is a partial sectional view of still another partition member used in the present invention.

【図8】本発明の別の実施例による薄膜形成装置を示す
模式図である。
FIG. 8 is a schematic view showing a thin film forming apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図9】本発明のさらに別の実施例による薄膜形成装置
を示す模式図である。
FIG. 9 is a schematic view showing a thin film forming apparatus according to still another embodiment of the present invention.

【図10】従来の反応性スパッタリング装置の1例を示
す模式図である。
FIG. 10 is a schematic view showing one example of a conventional reactive sputtering apparatus.

【図11】従来の反応性スパッタリング装置の別の例を
示す模式図である。
FIG. 11 is a schematic view showing another example of a conventional reactive sputtering apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ターゲット 2 基板 3、4 ガスシャワーヘッド 5 プラズマ 6 仕切り部材(グリッド板) 7 基板ホルダー 8 電源 9 反応室 10 スパッタガス供給口 11 反応ガス供給口 12 ターゲットホルダー 20、21 排気路 25、26 連通口(排気路) 31 シールド部材 41 ブロッキングコンデンサ 42 バイアス電圧源 43 基板バイアス電圧源 Reference Signs List 1 target 2 substrate 3, 4 gas shower head 5 plasma 6 partition member (grid plate) 7 substrate holder 8 power supply 9 reaction chamber 10 sputter gas supply port 11 reaction gas supply port 12 target holder 20, 21 exhaust path 25, 26 communication port (Exhaust path) 31 Shielding member 41 Blocking capacitor 42 Bias voltage source 43 Substrate bias voltage source

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−99461(JP,A) 特開 平6−136527(JP,A) 特開 平6−295903(JP,A) 特開 昭63−151355(JP,A) 特開 平9−7949(JP,A) 特開 昭61−261472(JP,A) 特開 平5−255848(JP,A) 特開 昭63−303064(JP,A) 特開 平8−188870(JP,A) 特開 平8−209342(JP,A) 特公 昭61−27462(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 14/00 - 14/58 H01L 21/203 H01L 21/285 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-62-99461 (JP, A) JP-A-6-136527 (JP, A) JP-A-6-295903 (JP, A) JP-A 63-99903 151355 (JP, A) JP-A-9-7949 (JP, A) JP-A-61-261472 (JP, A) JP-A-5-255848 (JP, A) JP-A-63-303064 (JP, A) JP-A-8-188870 (JP, A) JP-A-8-209342 (JP, A) JP-B-61-27462 (JP, B1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C23C 14/00-14/58 H01L 21/203 H01L 21/285

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 反応室内に基板とターゲットと反応ガス
とスパッタガスとを供給し、反応性スパッタリングによ
って前記ターゲットを形成する材料と前記反応ガスの成
分とを有する薄膜を前記基板上に形成する薄膜形成装置
において、 前記反応室を仕切って前記基板側の空間と前記ターゲッ
ト側の空間を形成する、開孔を有する仕切り部材と、 前記基板側の空間に前記反応ガスを供給する反応ガス供
給手段と、 前記基板側の空間から前記反応ガスを排気する反応ガス
排気手段と、 前記ターゲット側の空間に前記スパッタガスを供給する
スパッタガス供給手段と、 前記ターゲット側の空間から前記スパッタガスを排気す
るスパッタガス排気手段とを有し、 前記開孔のアスペクト比は0.6未満であり、 前記開孔の直径は、前記基板の直径の1%乃至15%で
あり、 前記スパッタガス排気手段の排気側圧力を前記反応ガス
排気手段の排気側圧力より高くすることにより、前記タ
ーゲット側の空間の圧力を前記基板側の空間の圧力より
高くすることを特徴とする薄膜形成装置。
1. A thin film for supplying a substrate, a target, a reaction gas, and a sputtering gas into a reaction chamber and forming a thin film having a material for forming the target by reactive sputtering and a component of the reaction gas on the substrate. In the forming apparatus, a partition member having an opening that partitions the reaction chamber to form the space on the substrate side and the space on the target side, and a reaction gas supply unit that supplies the reaction gas to the space on the substrate side A reaction gas exhaust unit that exhausts the reaction gas from the space on the substrate side; a sputtering gas supply unit that supplies the sputtering gas to the space on the target side; and a sputtering that exhausts the sputtering gas from the space on the target side. Gas exhaust means, wherein the aspect ratio of the opening is less than 0.6, and the diameter of the opening is 1 of the diameter of the substrate. To 15%, and the pressure in the space on the target side is made higher than the pressure in the space on the substrate side by making the exhaust pressure of the sputtering gas exhaust means higher than the exhaust pressure of the reaction gas exhaust means. A thin film forming apparatus characterized by the above-mentioned.
【請求項2】 前記スパッタガス供給手段は、Kr、X
eのうち少なくとも1種類のガスを供給することを特徴
とする請求項1記載の薄膜形成装置。
2. The method according to claim 1, wherein said sputtering gas supply means comprises Kr, X
2. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein at least one kind of gas among e is supplied.
【請求項3】 前記開孔の直径は、前記基板の直径の4
%乃至10%であることを特徴とする請求項1又は2い
ずれか1項記載の薄膜形成装置。
3. The diameter of the opening is four times the diameter of the substrate.
3. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the thickness is in the range of 10% to 10%.
【請求項4】 前記仕切り部材の開口率は5%乃至90
%であることを特徴とする請求項1乃至3いずれか1項
記載の薄膜形成装置。
4. The partition member has an aperture ratio of 5% to 90%.
The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the ratio is%.
【請求項5】 前記仕切り部材の開口率は20%乃至7
0%であることを特徴とする請求項1乃至4いずれか1
項記載の薄膜形成装置。
5. The partition member has an aperture ratio of 20% to 7%.
5. The method according to claim 1, wherein the value is 0%.
Item 7. The thin film forming apparatus according to Item 1.
【請求項6】 反応室内に基板とターゲットと反応ガス
とスパッタガスとを供給し、反応性スパッタリングによ
って前記ターゲットを形成する材料と前記反応ガスの成
分とを有する薄膜を前記基板上に形成する薄膜形成装置
において、 前記反応室を仕切って前記基板側の空間と前記ターゲッ
ト側の空間を形成する、開孔を有する仕切り部材と、 前記基板側の空間に前記反応ガスを供給する反応ガス供
給手段と、 前記ターゲット側の空間に前記スパッタガスを供給する
スパッタガス供給手段とを有し、 前記開孔のアスペクト比は0.6未満であり、 前記開孔の直径は、前記基板の直径の1%乃至15%で
あることを特徴とする薄膜形成装置。
6. A thin film that supplies a substrate, a target, a reaction gas, and a sputtering gas into a reaction chamber and forms a thin film having a material for forming the target and a component of the reaction gas on the substrate by reactive sputtering. In the forming apparatus, a partition member having an opening that partitions the reaction chamber to form the space on the substrate side and the space on the target side, and a reaction gas supply unit that supplies the reaction gas to the space on the substrate side And a sputtering gas supply unit for supplying the sputtering gas to the space on the target side, wherein an aspect ratio of the opening is less than 0.6, and a diameter of the opening is 1% of a diameter of the substrate. To 15%.
【請求項7】 前記スパッタガス供給手段は、Kr、X
eのうち少なくとも1種類のガスを供給することを特徴
とする請求項6記載の薄膜形成装置。
7. The sputtering gas supply means comprises: Kr, Xr
7. The thin film forming apparatus according to claim 6, wherein at least one kind of gas among e is supplied.
【請求項8】 前記開孔の直径は、前記基板の直径の4
%乃至10%であることを特徴とする請求項6又は7い
ずれか1項記載の薄膜形成装置。
8. The diameter of the opening is four times the diameter of the substrate.
The thin film forming apparatus according to claim 6, wherein the thickness is in the range of 10% to 10%.
【請求項9】 前記仕切り部材の開口率は5%乃至90
%であることを特徴とする請求項6乃至8いずれか1項
記載の薄膜形成装置。
9. The partition member has an aperture ratio of 5% to 90%.
The thin film forming apparatus according to any one of claims 6 to 8, wherein the percentage is%.
【請求項10】 前記仕切り部材の開口率は20%乃至
70%であることを特徴とする請求項6乃至9いずれか
1項記載の薄膜形成装置。
10. The thin film forming apparatus according to claim 6, wherein an aperture ratio of the partition member is 20% to 70%.
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