JP2001131741A - 触媒スパッタリングによる薄膜形成方法及び薄膜形成装置並びに半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、基板上に高品質な薄膜を形
成するための触媒スパッタリングによる薄膜形成方法及
び薄膜形成装置並びに半導体装置の製造方法を提供する
ことにある。 【解決手段】 本発明に係る触媒スパッタリングによる
薄膜形成方法では、真空容器１中において、基板１０と
ターゲット４との間に熱触媒体５を配置して、スパッタ
リングにより基板に薄膜を形成する。このとき、熱触媒
体５を加熱し、真空容器１中に、不活性ガスと共に、水
素ガス，酸素ガス，窒素ガスのうち少なくとも一種のガ
スを導入して、ターゲット４に含まれる金属を含む薄膜
を前記基板１０上に堆積させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、触媒スパッタリン
グによる薄膜形成方法及び薄膜形成装置並びに半導体装
置の製造方法に係り、特に高性能，高品質の薄膜を製造
することが可能な触媒スパッタリングによる薄膜形成方
法及び薄膜形成装置並びに半導体装置の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】スパッタリング法は、通常、不活性ガス
であるアルゴンイオンによるターゲット（カソード）材
料のスパッタ現象を用いる方法である。スパッタリング
法は、ＣＶＤ法に比べると、次のような特徴がある。す
なわち、スパッタリング法では、基板温度を自由に選択
できる。また、揮発性，不安定性のある物質以外のほと
んどの物質を、薄膜として形成することができる。

【０００３】さらに、スパッタリングの工程中、化学反
応はほとんど関与しない。また、基板に付着した原子と
基板との密着性が非常によく、原子の付着に方向性があ
る。スパッタリングの条件は、真空度，蒸気圧，装置構
造，電源出力等の物理的パラメータの制御のみで決定さ
れる。

【０００４】一般的なＴｈｏｒｎｔｏｎによる薄膜の微
細構造によれば、アルゴン圧力が高く、基板温度が低い
（Ｔｓ／Ｔｍ＜０．３）ときに発生する微細構造が、領
域１（Ｚｏｎｅ−１）である。薄膜は、密度が低く、電
気比抵抗が高く、光に対する鏡面反射率が低い。耐環境
性の弱い膜である。アルゴン圧力が低く、基板温度が低
い（Ｔｓ／Ｔｍ＜０．３）ときに発生する微細構造が、
領域Ｔ（Ｚｏｎｅ−Ｔ）である。薄膜は、密度が高く、
電気比抵抗が低く、光の鏡面反射率が高い。耐環境性に
優れた膜で、繊維状の柱状構造となる。なお、上記Ｔｓ
は基板温度（Ｋ）を示し、Ｔｍは材料の融点（Ｋ）を示
す。

【０００５】例えば、ポリシリコン膜をガラス基板上に
形成する場合では、真空中におけるガラス基板の熱伝導
性が悪いので、実用的には、基板温度を領域１程度まで
しか上げることができず、グレインサイズの大きなポリ
シリコン薄膜を形成することが難しいという問題があ
る。そのため、ＬＣＤ用薄膜トランジスタ（以下「薄膜
トランジスタ」を「ＴＦＴ」と称する）の製造は、安価
な低歪点ガラスにプラズマＣＶＤまたはスパッタリング
等でのアモルファスシリコン膜をエキシマレーザーアニ
ールすることで、比較的大きなグレインサイズで大きな
移動度のポリシリコン膜を形成する方法に取って代わら
れているのが現状である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
課題を解決するためになされたもので、基板上に高品質
な薄膜を形成するための触媒スパッタリングによる薄膜
形成方法及び薄膜形成装置並びに半導体装置の製造方法
を提供することにある。

【０００７】本発明の他の目的は、高品質で且つ大型の
表示装置にも適用可能な薄膜を形成するための触媒スパ
ッタリングによる薄膜形成方法及び薄膜形成装置並びに
半導体装置の製造方法を提供することにある。

【０００８】本発明のさらに他の目的は、高品質な薄膜
の形成を可能とするとともに、熱触媒体の劣化を防ぐこ
とが可能な触媒スパッタリングによる薄膜形成方法及び
薄膜形成装置並びに半導体装置の製造方法を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題は、請求項１に
係る発明によれば、真空容器中において、基板とターゲ
ットとの間に熱触媒体を配置して、スパッタリングによ
り基板に薄膜を形成する触媒スパッタリングによる薄膜
形成方法であって、前記基板上に薄膜を形成するとき
に、前記熱触媒体を加熱し、前記ターゲットに含まれる
金属を含む薄膜を前記基板上に堆積させることにより解
決される。このように構成することにより、熱触媒体
が、スパッタリングにより飛来してくるターゲット材の
分子，原子に高いエネルギーを付与し、またその輻射熱
で基板表面温度を昇温させるので、基板表面での原子、
分子の泳動が大きくなり、基板表面に凹凸形状があって
も、ステップカバレージの良い薄膜が形成でき、選択比
の大きいホールの埋め込みが可能となる。

【００１０】このとき、前記熱触媒体は、高融点金属を
セラミックスコーティングしたもの、または炭化ケイ素
コーティングしたもの、または、表面を酸化又は窒化さ
せたシリコンであり、前記薄膜として、半導体膜、金属
酸化物膜、金属窒化物膜、導電性窒化膜、単体金属膜、
合金膜、金属シリサイド膜、高誘電率膜、強誘電体膜よ
りなる群から選ばれた少なくとも１種以上の膜を形成す
ると好適である。このような表面が酸化劣化しにくい熱
触媒体を用いると、触媒スパッタリングにより金属酸化
物膜等の薄膜を形成することが可能となる。

【００１１】このとき、前記半導体膜は、錫とゲルマニ
ウムと鉛とのうち少なくともいずれか一つ以上を含有す
る半導体膜であるとよい。このように、錫、ゲルマニウ
ム、鉛のいずれか一つ以上を用いていることから、例え
ば、得られたシリコン層中に、四族元素である錫や鉛が
混入してしまっても、これらは周期律表第四族の元素で
あってシリコン層中でキャリアにならず、そのためシリ
コン層は高抵抗なものとなる。よって、イオンドーピン
グ（注入）等によるＴＦＴのＶ_ｔｈ調整や抵抗値調整が
容易になり、高性能な回路構成が可能になる。また、シ
リコン層中に残留する錫や鉛は結晶欠落に電気的に不活
性にするため、得られたシリコン層は接合リークが低減
され、移動度が高められたものとなる。

【００１２】また、前記熱触媒体を加熱した後に、前記
真空容器中に、不活性ガスと水素ガスのうち少なくとも
一種のガスを導入して、前記基板上に薄膜を形成すると
好適である。水素ガスを導入することにより、導入され
た水素ガスの一部が、熱触媒体での熱分解反応および触
媒反応により、活性化水素イオンＨ^＊となって、この活
性化水素イオンＨ^＊が基板表面をクリーニングし、基板
上に高品質の薄膜を形成することができる。また、この
活性化水素イオンＨ^＊により、チャンバ内の残留酸素に
よる成膜中の膜の酸化が低減され、酸素含有量の少ない
薄膜を形成することができる。なお、ポリシリコン膜等
の半導体膜中の酸素含有量は、少ないほど電子の流れが
良好になり、好ましい。例えば、ポリシリコン膜等の半
導体膜中の酸素含有量は、１×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ^３以下、好ましくは３〜５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ^３以下であると好適であるが、本発明では、薄膜形成
中に水素ガスを導入しているため、この数値を達成する
ことが可能となる。

【００１３】このとき、前記不活性ガスと前記水素ガス
のうち少なくとも一種のガスは、少なくとも薄膜形成中
において、前記真空容器内に常時供給されるように構成
してもよい。このように水素ガスを常時供給することに
より、基板上のガス、水分等をクリーニングしながら薄
膜形成を行うことができ、高品質の薄膜を形成すること
ができる。また、不活性ガスを常時供給することによ
り、安定して薄膜を形成することができ、高品質の薄膜
を形成することができる。

【００１４】また、前記熱触媒体を加熱した後に、前記
真空容器中に不活性ガスと窒素ガスのうち少なくとも一
種のガスを導入し、前記少なくとも１種以上の膜とし
て、金属窒化物膜、導電性窒化膜よりなる群から選ばれ
た少なくとも１種以上の膜を形成するように構成するこ
ともできる。

【００１５】このように、金属窒化物膜、導電性窒化膜
を形成するときに窒素ガスを導入すると、熱触媒体での
熱分解反応および触媒反応によって窒素ガスの一部が活
性化窒素イオンＮ^＊となり、この活性化窒素イオンＮ^＊
の窒化作用により、窒素イオン欠乏による膜の変質が防
止され、本来の金属窒化物膜または導電性窒化膜の特性
を有する膜を得ることができる。

【００１６】このとき、前記不活性ガスと前記窒素ガス
のうち少なくとも一種のガスは、少なくとも薄膜形成中
において、前記真空容器内に常時供給されると好適であ
る。このように不活性ガスおよび窒素ガスのうち少なく
とも一種のガスを常時供給することにより、高品質の薄
膜を形成することができる。

【００１７】また、前記窒素ガスを導入したときには、
前記真空容器中に水素ガスを導入するように構成するこ
ともできる。このように水素ガスを導入することによ
り、導入された水素ガスの一部が、熱触媒体での熱分解
反応および触媒反応により、活性化水素イオンＨ^＊とな
って、この活性化水素イオンＨ^＊が基板表面をクリーニ
ングし、基板上に高品質の薄膜を形成することができ
る。なお、ポリシリコン膜等の半導体膜中の酸素含有量
は、少ないほど電子の流れが良好になり、好ましい。例
えば、ポリシリコン膜等の半導体膜中の酸素含有量は、
１×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、好ましくは３〜
５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下であると好適であ
るが、本発明では、薄膜形成中に水素ガスを導入してい
るため、この数値を達成することが可能となる。

【００１８】このとき、前記不活性ガス，前記水素ガ
ス，前記窒素ガスのうち少なくとも一種のガスは、少な
くとも薄膜形成中において、前記真空容器内に常時供給
されると好適である。このように不活性ガス，水素ガ
ス，窒素ガスのうち少なくとも一種のガスを常時供給す
ることにより、高品質の薄膜を形成することができる。

【００１９】このとき、前記基板へ薄膜が形成されてい
る途中で、ガス制御手段によって、前記水素ガス，前記
窒素ガスのうち少なくとも一種のガスの供給を増減させ
て高速成膜とするとよい。このように構成することによ
り、真空容器中において、スパッタリングに用いるアル
ゴンガス等の不活性ガスの割合を高くすることができる
ので、基板への薄膜形成が高速で行われ作業性を向上さ
せることが可能となる。

【００２０】また、前記薄膜の形成開始前および形成開
始後における前記水素ガス，前記窒素ガスのうち少なく
とも一種のガスの供給量を、前記薄膜の形成中における
前記水素ガス，前記窒素ガスのうち少なくとも一種のガ
スの供給量よりも多くして基板表面およびターゲット表
面のクリーニング効果を高めてもよい。このように構成
することにより、成膜前後に、熱触媒体により、活性化
水素イオンＨ^＊又は活性化酸素イオンＯ^＊，活性化窒素
イオンＮ^＊を大量に発生させ、クリーニング、膜ストレ
ス低減、膜の変質防止等を促進させることができる。な
お、ポリシリコン膜等の半導体膜中の酸素含有量は、少
ないほど電子の流れが良好になり、好ましい。例えば、
ポリシリコン膜等の半導体膜中の酸素含有量は、１×１
０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、好ましくは３〜５×１
０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下であると好適であるが、
本発明では、薄膜形成中に水素ガスを導入しているた
め、この数値を達成することが可能となる。

【００２１】また、前記熱触媒体を加熱した後に、前記
真空容器中に不活性ガスと酸素ガスのうち少なくとも一
種のガスを導入し、前記少なくとも１種以上の膜とし
て、金属酸化物膜、高誘電率膜、強誘電体膜よりなる群
から選ばれた少なくとも１種以上の膜を形成するように
構成することもできる。このように、金属酸化物膜、高
誘電率膜、強誘電体膜を形成するときに酸素ガスを導入
することにより、導入された酸素ガスの一部が、熱触媒
体による熱分解反応および触媒反応により活性化酸素イ
オンＯ^＊となり、この活性化酸素イオンＯ^＊により、タ
ーゲットから飛来する薄膜原料原子または分子が、酸化
作用を受けるため、絶縁性が高く，高性能・高品質の金
属酸化物膜、高誘電率膜、強誘電体膜を堆積することが
可能となる。また、この活性化酸素イオンＯ^＊により、
基板およびターゲットの表面に吸着されているガス，有
機物汚れ，水分等が除去され、基板およびターゲットの
表面クリーニングを行うことができる。

【００２２】このとき、前記不活性ガスと前記酸素ガス
の少なくとも一種のガスは、少なくとも薄膜形成中にお
いて、前記真空容器内に常時供給されると好適である。
このように酸素ガスを常時供給することにより、基板上
のガス、水分等をクリーニングしながら薄膜形成を行う
ことができ、高品質の薄膜を形成することができる。ま
た、不活性ガスを常時供給することにより、安定して薄
膜を形成することができ、高品質の薄膜を形成すること
ができる。

【００２３】これらのとき、前記基板へ薄膜が形成され
ている途中で、ガス制御手段によって、前記酸素ガスま
たは前記水素ガスまたは前記窒素ガスの供給を増減させ
て高速成膜とするとよい。このように構成することによ
り、真空容器中において、スパッタリングに用いるアル
ゴンガス等の不活性ガスの割合を高くすることができる
ので、基板への薄膜形成が高速で行われ作業性を向上さ
せることが可能となる。

【００２４】また、このとき、前記薄膜の形成開始前お
よび形成開始後における前記酸素ガスまたは前記水素ガ
スまたは前記窒素ガスの供給量を、前記薄膜の形成中に
おける前記酸素ガスまたは前記水素ガスまたは前記窒素
ガスの供給量よりも多くして、基板表面およびターゲッ
ト表面のクリーニング効果を高めてもよい。このように
構成することにより、成膜前後に、熱触媒体により、活
性化水素イオンＨ^＊又は活性化酸素イオンＯ^＊，活性化
窒素イオンＮ^＊を大量に発生させ、クリーニング、膜ス
トレス低減、膜の変質防止等を促進させることができ
る。

【００２５】また、上記課題は、請求項１６に係る発明
によれば、真空容器中において、基板とターゲットとの
間に熱触媒体を配置してスパッタリングにより基板に薄
膜を形成する触媒スパッタリングによる薄膜形成方法で
あって、前記熱触媒体は、金属、またはセラミックスま
たは炭化ケイ素を芯として金属をコーティングしたもの
であり、前記真空容器中に不活性ガスと水素ガス，また
は水素ガスのみを導入し、前記薄膜の形成開始前および
形成終了後には、前記熱触媒体を、前記熱触媒体の金属
の融点未満の温度とし、前記薄膜の形成中には、前記熱
触媒体の金属による蒸着可能な温度とし、前記熱触媒体
の金属および前記ターゲットに含まれる金属を含む薄膜
を前記基板上に堆積させ、前記薄膜として、半導体膜、
金属窒化物膜、導電性窒化膜、金属シリサイド膜よりな
る群から選ばれた少なくとも１種以上の膜を形成するこ
とにより解決される。このように水素ガスを導入するこ
とにより、導入された水素ガスの一部が、熱触媒体での
熱分解反応および触媒反応により、活性化水素イオンＨ
^＊となって、この活性化水素イオンＨ^＊が基板表面をク
リーニングし、基板上に高品質の薄膜を形成することが
できる。なお、ポリシリコン膜等の半導体膜中の酸素含
有量は、少ないほど電子の流れが良好になり、好まし
い。例えば、ポリシリコン膜等の半導体膜中の酸素含有
量は、１×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、好ましく
は３〜５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下であると好
適であるが、本発明では、薄膜形成中に水素ガスを導入
しているため、この数値を達成することが可能となる。

【００２６】また、熱触媒体として、金属、またはセラ
ミックスまたは炭化ケイ素を芯として金属をコーティン
グしたものを用いているので、スパッタリングの条件を
選択することにより、基板上に、ターゲット材料だけで
なく、熱触媒体に含まれる金属をも堆積させることがで
きる。

【００２７】このとき、前記半導体膜は、錫とゲルマニ
ウムと鉛とのうち少なくともいずれか一つ以上を含有す
る半導体膜であるように構成することもできる。このよ
うに、錫、ゲルマニウム、鉛のいずれか一つ以上を用い
ていることから、例えば、得られたシリコン層中に、四
族元素である錫や鉛が混入してしまっても、これらは周
期律表第四族の元素であってシリコン層中でキャリアに
ならず、そのためシリコン層は高抵抗なものとなる。よ
って、イオンドーピング（注入）等によるＴＦＴのＶ
_ｔｈ調整や抵抗値調整が容易になり、高性能な回路構成
が可能になる。また、シリコン層中に残留する錫や鉛は
結晶欠落に電気的に不活性にするため、得られたシリコ
ン層は接合リークが低減され、移動度が高められたもの
となる。

【００２８】また、前記熱触媒体の金属は、前記ターゲ
ットに含まれる金属を含むようにしてもよい。これによ
り、基板上に、ターゲットに含まれる金属と同じである
熱触媒体の金属をも堆積させることができる。

【００２９】上記のとき、前記真空容器中に前記不活性
ガスと前記水素ガスに加えて，または前記水素ガスに加
えて窒素ガスを導入し、金属窒化物膜、導電性窒化膜よ
りなる群から選ばれた少なくとも１種以上の膜を形成す
るように構成すると好適である。

【００３０】このように、金属窒化物膜、導電性窒化膜
を形成するときに窒素ガスを導入すると、熱触媒体での
熱分解反応および触媒反応によって窒素ガスの一部が活
性化窒素イオンＮ^＊となり、この活性化窒素イオンＮ^＊
の窒化作用により、窒素イオン欠乏による膜の変質が防
止され、本来の金属窒化物膜または導電性窒化膜の特性
を有する膜を得ることができる。

【００３１】このとき、前記水素ガスおよび前記窒素ガ
スのうち少なくとも一種のガスは、少なくとも薄膜形成
中において、前記真空容器内に常時供給されるとよい。
水素ガスおよび窒素ガスのうち少なくとも一種のガスを
常時供給することにより、高品質の薄膜を形成すること
ができる。

【００３２】このとき、前記基板へ薄膜が形成されてい
る途中で、ガス制御手段によって、前記水素ガス，前記
窒素ガスの少なくとも一種のガスの供給を増減させて高
速成膜とすると好適である。このように構成することに
より、真空容器中において、スパッタリングに用いるア
ルゴンガス等の不活性ガスの割合を高くすることができ
るので、基板への薄膜形成が高速で行われ作業性を向上
させることが可能となる。

【００３３】また、前記水素ガスは、少なくとも薄膜形
成中において、前記真空容器内に常時供給されるように
構成することもできる。このように水素ガスを常時供給
することにより、基板上のガス、水分等をクリーニング
しながら薄膜形成を行うことができ、高品質の薄膜を形
成することができる。

【００３４】このとき、前記基板へ薄膜が形成されてい
る途中で、ガス制御手段によって、前記水素ガスの供給
を増減させて高速成膜とすると好適である。このように
構成することにより、真空容器中において、スパッタリ
ングに用いるアルゴンガス等の不活性ガスの割合を高く
することができるので、基板への薄膜形成が高速で行わ
れ作業性を向上させることが可能となる。

【００３５】また、前記薄膜の形成開始前および形成開
始後における前記水素ガスの供給量を、前記薄膜の形成
中における前記水素ガスの供給量よりも多くして、基板
表面およびターゲット表面のクリーニング効果を高めて
もよい。このように構成することにより、成膜前後に、
熱触媒体により、活性化水素イオンＨ^＊を大量に発生さ
せ、クリーニング、膜ストレス低減等を促進させること
ができる。

【００３６】上記のとき、前記熱触媒体は、シート状、
コイル状、ワイヤー状、網状のいずれかの形状を有する
様にすると好適である。

【００３７】前記スパッタリング開始時には、前記熱触
媒体と前記ターゲットとの間を遮蔽し、前記スパッタリ
ングが安定した後に、前記熱触媒体と前記ターゲットと
の遮蔽を解除するように構成すると好適である。このよ
うに構成すると、スパッタリングが安定してから基板上
に薄膜を形成することができるので、基板上に、高品質
の薄膜を形成することが可能となる。

【００３８】また、前記基板の少なくとも半導体装置形
成領域に段差を形成し、該段差を含む前記基板上に単結
晶半導体膜をグラフォエピタキシャル成長させるように
してもよい。即ち、基板に段差を設け、段差を含む基板
上に単結晶半導体膜をグラフォエピタキシャル成長させ
ているので、高い移動度を有し、動作特性に優れる単結
晶半導体膜を得ることができる。

【００３９】このとき、前記基板の少なくとも半導体装
置形成領域に単結晶半導体と格子整合の良い物質層を形
成し、該物質層を含む前記基板上に単結晶半導体膜をヘ
テロエピタキシャル成長させるように構成することもで
きる。即ち基板に単結晶半導体と格子整合の良い物質層
を形成し、この物質層を含む基板上に単結晶半導体膜を
ヘテロエピタキシャル成長させているので、高い移動度
を有し、動作特性に優れる単結晶半導体膜を得ることが
できる。

【００４０】このとき、前記単結晶半導体と格子整合の
良い物質層は、サファイアまたはスピネル構造体または
フッ化カルシウムを含む群より選ばれた、少なくとも一
種以上の物質よりなるように構成するとよい。

【００４１】上記課題は、請求項３０に係る発明によれ
ば、真空容器と、該真空容器内に配置された薄膜を形成
させる基板と、前記真空容器内に配置された薄膜原料か
らなるターゲットと、スパッタリング電源と、を備えた
薄膜形成装置であって、前記基板と前記ターゲットとの
間には、熱触媒体が配置され、該熱触媒体を加熱する加
熱手段と、前記真空容器内にガスを導入するガス導入系
と、を備え、前記ターゲットをスパッタリングして前記
熱触媒体を介し、前記基板の表面に薄膜を形成すること
により解決される。

【００４２】このとき、前記ガス導入系から、不活性ガ
スと、水素ガスと、酸素ガスと、窒素ガスと、のうち少
なくとも一つ以上を前記真空容器内へ所定量導入する制
御手段を備えるように構成するとよい。このように構成
することにより、上記ガス導入系により導入された水素
ガス，酸素ガス，窒素ガスの一部が、熱触媒体での熱分
解反応および触媒反応により、活性化水素イオンＨ^＊，
活性化酸素イオンＯ^＊，活性化窒素イオンＮ^＊とするこ
とが可能となる。この活性化水素イオンＨ^＊，活性化酸
素イオンＯ^＊が基板表面をクリーニングし、基板上に高
品質の薄膜を形成することができる。また、活性化酸素
イオンＯ^＊により、ターゲットから飛来する薄膜原料原
子または分子が、酸化作用を受けるため、絶縁性が高
く，高性能・高品質の金属酸化物膜、高誘電率膜、強誘
電体膜を堆積することが可能となる。また、この活性化
窒素イオンＮ ^＊の窒化作用により、窒素イオン欠乏によ
る膜の変質が防止され、本来の金属窒化物膜または導電
性窒化膜の特性を有する膜を得ることができる。

【００４３】また、前記ガス導入系は、前記真空容器内
に位置するガス吹き出し部を備え、該ガス吹き出し部は
前記熱触媒体との距離を変更する位置調整手段を備えて
いるように構成してもよい。

【００４４】前記熱触媒体は、高融点金属をセラミック
スコーティングまたは炭化ケイ素コーティングしたもの
又は表面を酸化又は窒化させたシリコンであると好適で
ある。このような表面が酸化劣化しにくい熱触媒体を用
いると、触媒スパッタリングにより金属酸化物膜等の薄
膜を形成することが可能となる。

【００４５】また、前記熱触媒体は、金属からなるも
の、またはセラミックスまたは炭化ケイ素を芯として金
属をコーティングしたものであってもよい。このような
熱触媒体を用いることにより、スパッタリングの条件を
選択することにより、基板上に、ターゲット材料だけで
なく、熱触媒体に含まれる金属をも堆積させることがで
きる。前記熱触媒体は、金属からなるもの、またはセラ
ミックスまたは炭化ケイ素を芯として金属をコーティン
グしたものであって、前記熱触媒体の金属は、前記ター
ゲットに含まれる金属を含むように構成することもでき
る。

【００４６】前記熱触媒体と前記ターゲットとの間に、
移動可能なシャッターが配置されると好適である。この
ようなシャッターを配置すると、スパッタリングが安定
してから基板上に薄膜を形成することができるので、基
板上に、高品質の薄膜を形成することが可能となる。

【００４７】また、前記基板は、前記真空容器内で可動
可能な基板載置台に載置され、該基板載置台により前記
熱触媒体との距離を調整可能とされていると好適であ
る。このとき、前記真空容器内にはレールが敷設され、
前記基板載置台には前記レール上を移動可能な手段が取
り付けられ、前記レール上において前記基板載置台を移
動可能とすると好適である。前記薄膜形成装置は、シン
グルチャンバ或いはマルチチャンバから構成されるとよ
い。

【００４８】また、前記ターゲットは、錫とゲルマニウ
ムと鉛とのうち少なくともいずれか一つ以上を含有する
と好適である。このように、錫、ゲルマニウム、鉛のい
ずれか一つ以上を用いていることから、例えば、得られ
たシリコン層中に、四族元素である錫や鉛が混入してし
まっても、これらは周期律表第四族の元素であってシリ
コン層中でキャリアにならず、そのためシリコン層は高
抵抗なものとなる。よって、イオンドーピング（注入）
等によるＴＦＴのＶ_ｔｈ調整や抵抗値調整が容易にな
り、高性能な回路構成が可能になる。また、シリコン層
中に残留する錫や鉛は結晶欠落に電気的に不活性にする
ため、得られたシリコン層は接合リークが低減され、移
動度が高められたものとなる。

【００４９】前記熱触媒体は、シート状、コイル状、ワ
イヤー状、網状のいずれかの形状を有するようにすると
よい。前記熱触媒体は、前記真空容器内で可動可能な熱
触媒体保持手段に保持され、該熱触媒体保持手段は前記
基板との距離を調整可能とされていると好適である。

【００５０】また、前記熱触媒体は前記真空容器内に複
数個配設されるとよい。このとき、前記複数の熱触媒体
は同一素材或いは異なる素材からそれぞれ形成され流と
好適である。前記複数の熱触媒体は同一形状或いは異形
状にそれぞれ形成されるとよい。前記複数の熱触媒体
は、それぞれ同一電流や電圧を供給する電源或いは異な
る電流や電圧を供給する電源に接続されると好適であ
る。

【００５１】上記課題は、請求項４７に係る発明によれ
ば、真空容器中において、基板とターゲットとの間に熱
触媒体を配置してスパッタリングにより基板に薄膜層を
形成し、該薄膜層を含む半導体装置を製造する方法であ
って、前記真空容器内に、水素ガスまたは酸素ガスを供
給して熱触媒体で発生した活性化水素イオンＨ^＊または
活性化酸素イオンＯ^＊で前記基板上をクリーニングする
クリーニング工程と、前記真空容器に水素ガス，または
酸素ガス，または窒素ガス，または水素ガスと窒素ガ
ス，または酸素ガスと窒素ガスを少なくとも薄膜形成中
において常時供給すると共に、不活性ガスを供給してス
パッタリングにより前記基板上に薄膜を形成する薄膜形
成工程と、を備え、前記クリーニング工程と前記薄膜形
成工程とを繰り返すことにより、前記基板の少なくとも
薄膜半導体装置形成領域に、少なくとも半導体薄膜とゲ
ート絶縁膜を連続成膜して薄膜層を形成し、該薄膜層に
所定の処理を施し、トップゲート型ＴＦＴを製作するこ
とにより解決される。

【００５２】また、上記課題は、請求項４８に係る発明
によれば、真空容器中において、基板とターゲットとの
間に熱触媒体を配置してスパッタリングにより基板に薄
膜層を形成し、該薄膜層を含む半導体装置を製造する方
法であって、前記真空容器内に、水素ガスまたは酸素ガ
スを供給して熱触媒体で発生した活性化水素イオンＨ ^＊
または活性化酸素イオンＯ^＊で前記基板上をクリーニン
グするクリーニング工程と、前記真空容器に水素ガス，
または酸素ガス，または窒素ガス，または水素ガスと窒
素ガス，または酸素ガスと窒素ガスを少なくとも薄膜形
成中において常時供給すると共に、不活性ガスを供給し
てスパッタリングにより前記基板上に薄膜を形成する薄
膜形成工程と、を備え、前記クリーニング工程と前記薄
膜形成工程とを繰り返すことにより、予めゲート電極が
形成された前記基板の少なくとも薄膜半導体装置形成領
域に少なくともゲート絶縁膜を成膜し、該ゲート絶縁膜
に連続して少なくとも半導体膜を成膜して半導体薄膜層
を形成し、該半導体薄膜層に連続して少なくとも保護膜
を形成し、前記半導体薄膜層および前記保護膜に所定の
処理を施し、ボトムゲート型ＴＦＴを作製することによ
り解決される。

【００５３】さらに、上記課題は、請求項４９に係る発
明によれば、真空容器中において、基板とターゲットと
の間に熱触媒体を配置してスパッタリングにより基板に
薄膜層を形成し、該薄膜層を含む半導体装置を製造する
方法であって、前記真空容器内に、水素ガスまたは酸素
ガスを供給して熱触媒体で発生した活性化水素イオンＨ
^＊または活性化酸素イオンＯ^＊で前記基板上をクリーニ
ングするクリーニング工程と、前記真空容器に水素ガ
ス，または酸素ガス，または窒素ガス，または水素ガス
と窒素ガス，または酸素ガスと窒素ガスを少なくとも薄
膜形成中において常時供給すると共に、不活性ガスを供
給してスパッタリングにより前記基板上に薄膜を形成す
る薄膜形成工程と、を備え、前記クリーニング工程と前
記薄膜形成工程とを繰り返すことにより、予め第１のゲ
ート電極が形成された前記基板の少なくとも薄膜半導体
装置形成領域に少なくとも第１のゲート絶縁膜を成膜
し、該第１のゲート絶縁膜に連続して少なくとも半導体
膜を成膜することにより半導体薄膜層を形成し、該半導
体薄膜層に連続して少なくとも第２のゲート絶縁膜を成
膜し、該第２のゲート絶縁膜に連続して少なくとも第２
のゲート電極のための金属膜を成膜し、前記第２のゲー
ト絶縁膜および前記第２のゲート電極のための金属膜お
よび前記半導体薄膜層に所定の処理を施し、デュアルゲ
ート型ＴＦＴを作製することにより解決される。

【００５４】これらのとき、前記薄膜形成工程の形成
前，途中，後の少なくとも一つで、前記水素ガス，また
は前記酸素ガス，または窒素ガス，または前記水素ガス
および前記窒素ガス，または前記酸素ガスおよび窒素ガ
スの供給を増減して高速成膜とすると好適である。この
ように構成することにより、真空容器中において、スパ
ッタリングに用いるアルゴンガス等の不活性ガスの割合
を高くすることができるので、基板への薄膜形成が高速
で行われ作業性を向上させることが可能となる。

【００５５】また、前記薄膜層は、一つのチャンバを備
えたシングルチャンバからなる前記真空容器内で形成す
るとよい。

【００５６】また、前記膜は、複数のチャンバを備えた
マルチチャンバからなる前記真空容器内の、前記ターゲ
ットに対応した前記チャンバ内で形成するように構成し
てもよい。このとき、前記膜のうち半導体膜は、錫とゲ
ルマニウムと鉛とのうち少なくともいずれか一つ以上を
含有する半導体膜であるように構成することもできる。

【００５７】上記のとき、前記基板の少なくとも半導体
装置形成領域に段差を形成し、該段差を含む前記基板上
に単結晶半導体膜をグラフォエピタキシャル成長させる
ように構成すると好適である。即ち、基板に段差を設
け、段差を含む基板上に単結晶半導体膜をグラフォエピ
タキシャル成長させているので、高い移動度を有し、動
作特性に優れる単結晶半導体膜を得ることができる。

【００５８】また、前記基板の少なくとも半導体装置形
成領域に単結晶半導体と格子整合の良い物質層を形成
し、該物質層を含む前記基板上に単結晶半導体膜をヘテ
ロエピタキシャル成長させるように構成してもよい。即
ち基板に単結晶半導体と格子整合の良い物質層を形成
し、この物質層を含む基板上に単結晶半導体膜をヘテロ
エピタキシャル成長させているので、高い移動度を有
し、動作特性に優れる単結晶半導体膜を得ることができ
る。

【００５９】このとき、前記単結晶半導体と格子整合の
良い物質層は、サファイアまたはスピネル構造体または
フッ化カルシウムを含む群より選ばれた、少なくとも一
種以上の物質よりなるように構成することもできる。

【００６０】前記半導体膜を電界効果トランジスタのチ
ャンネル領域、ソース領域及びドレイン領域に適用し、
これら各領域に注入した不純物種及び／またはその濃度
を制御すると好適である。

【００６１】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る触媒スパッタ
リングによる薄膜形成方法及び薄膜形成装置並びに半導
体装置の製造方法について、好適な実施の形態を図１に
基づいて説明する。本発明における触媒スパッタリング
による薄膜形成方法は、真空容器１中において、基板１
０とターゲット４との間に熱触媒体５を配置して、スパ
ッタリングにより基板に薄膜を形成する方法である。

【００６２】ここで、触媒スパッタリングとは、スパッ
タされた薄膜原料原子，分子の少なくとも一部を、融点
未満に加熱された熱触媒体５の触媒反応、熱分解反応に
よる高いエネルギー付与により活性化，イオン化させ
て、これらの堆積種を、少なくとも熱触媒体の輻射熱で
加熱された基板上に堆積させる方法である。

【００６３】また、導入した水素ガス，または酸素ガ
ス，または窒素ガスの少なくとも一部から、融点未満に
加熱された熱触媒体の熱分解反応または触媒反応によっ
て高いエネルギーの活性化水素イオンＨ^＊，または活性
化酸素イオンＯ^＊，または活性化窒素イオンＮ^＊を発生
させ、これらの活性化イオンにより、ターゲット４，基
板１０，成膜された膜等のクリーニング，成膜中の酸化
作用促進，成膜中の窒化作用促進を図り、高性能，高品
質のスパッタリング膜を形成する方法でもある。

【００６４】本発明の触媒スパッタリングは、例えば、
ＤＣスパッタリング法、ＲＦスパッタリング法、反応性
スパッタリング法、非平衡型マグネトロンスパッタリン
グ法、改良非平衡型マグネトロンスパッタリング法、プ
ラズマスパッタリング法、バイアススパッタリング法、
リングマグネトロンスパッタリング法、コリメートスパ
ッタリング法、連続式スパッタリング法、バッチ式スパ
ッタリング法、カルーセル型スパッタリング法、対向タ
ーゲットスパッタリング法で行う。

【００６５】本発明の薄膜形成方法によって形成される
薄膜は、シリコン、シリコンゲルマニウム、炭化ケイ
素、化合物半導体（少なくともガリウムヒ素、ガリウム
リン、ガリウムナイトライドのいずれかを含む）、ダイ
ヤモンドのいずれかのアモルファスまたは多結晶または
微結晶または単結晶の半導体薄膜、酸化シリコン、不純
物（少なくともリンシリケートガラス（ＰＳＧ）、ボロ
ンシリケートガラス（ＢＳＧ）、ボロンリンシリケート
ガラス（ＢＰＳＧ）のいずれかを含む）含有の酸化シリ
コン、窒化シリコン、窒酸化シリコン、酸化モリブデ
ン、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化タンタル、ダ
イヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、酸化アルミニウ
ム、酸化インジウム等の絶縁性薄膜、タングステン，チ
タン，タンタル，モリブデン等の高融点金属薄膜、窒化
タングステン，窒化チタン，窒化タンタル，窒化モリブ
デン，窒化ニオブ，窒化バナジウム，窒化ジルコニウム
等の導電性窒化薄膜、モリブデンシリサイド，タングス
テンシリサイド，チタンシリサイド，タンタルシリサイ
ド等の高融点シリサイド薄膜、銅、アルミニウム、アル
ミニウム−シリコン又はアルミニウム−シリコン−銅か
らなる金属薄膜、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘ
ｉｄｅ），ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄ
ｅ）の導電性透明酸化膜、ＳｒＴｉＯ_３、（Ｂａ，Ｓ
ｒ）ＴｉＯ_３（ＢＳＴ）等の高誘電率薄膜、ＳｒＢｉ_２
Ｔａ_２Ｏ_９（ＳＢＴ）、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３（ＰＺ
Ｔ）、（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３（ＰＬＺ
Ｔ）、ＢａＴｉＯ _３、ＬｉＮｂＯ_３、Ｂｉ_４Ｔｉ_３Ｏ
_１２（ＢＩＴ）等の強誘電体薄膜等である。

【００６６】本発明の真空容器１は、シングルチャンバ
或いはマルチチャンバから構成される。シングルチャン
バからなる真空容器１を用いる場合には、装置が簡易な
構成であるという利点がある。他方、マルチチャンバか
らなる真空容器１を用いる場合には、異なる組成の複数
の薄膜を形成する場合に、形成する膜ごとに導入するガ
スを変更しても、ガスを導入する室が異なり、導入する
ガスが互いに混合しないため、また、薄膜を形成する室
が異なり、他の膜の混入がないため、高品質の薄膜を形
成することができる。

【００６７】本発明の熱触媒体５は、シート状、図１に
示すようなコイル状、ワイヤー状、図２に示すような網
状のいずれかの形状を有する。また、熱触媒体５は、図
２０に示すように、真空容器１内で可動可能な熱触媒体
保持手段５ｂに保持し、熱触媒体保持手段５ｂは、基板
１０との距離を調整可能としてもよい。

【００６８】熱触媒体５は、図２０に示すように、真空
容器１内に複数個配設してもよい。この場合、熱触媒体
５は、同一素材或いは異なる素材からそれぞれ形成され
る。また、これらの熱触媒体は同一形状或いは異形状に
それぞれ形成される。複数の熱触媒体５は、それぞれ同
一電流や電圧を供給する電源或いは異なる電流や電圧を
供給する電源に接続される。

【００６９】また、本発明の基板１０は、シリコン、ゲ
ルマニウム、シリコンゲルマニウム、シリコンカーバイ
ト、ガリウムひ素、ガリウムアルミニウムひ素、ガリウ
ム燐、インジュウム燐、セレン化亜鉛、硫化カドミウ
ム、石英ガラス、ほうけい酸ガラス、アルミノけい酸ガ
ラス、ダイヤモンド薄膜コーティングガラス、耐熱性樹
脂を含む半導体または絶縁性の材料から選ばれたものか
ら構成される。

【００７０】基板１０は、真空容器１内で可動可能な基
板載置台２に載置され、基板載置台２により熱触媒体５
との距離を調整可能とされる。また、図２０に示すよう
に、真空容器１内にレール６が敷設され、基板載置台２
に、レール６上を移動可能な手段が取り付けられ、レー
ル６上において基板載置台２を移動可能とするように構
成しても良い。本発明のターゲット４は、金属，窒化金
属，酸化金属，またはそれらの混合金属，又はそれらの
焼結体から構成される。

【００７１】本発明の真空容器１には、真空容器内１に
ガスを導入するためのガス導入系３が設けられる。この
ガス導入系３は、真空容器１内に位置するガス吹き出し
部を備え、ガス吹き出し部は、熱触媒体５との距離を変
更する位置調整手段を備える。

【００７２】また、本発明では、熱触媒体５とターゲッ
ト４との間に、移動可能なシャッター７が配置される。
このシャッター７により、スパッタリング開始時には、
熱触媒体５とターゲット４との間を遮蔽され、スパッタ
リングが安定した後に、熱触媒体５とターゲット４との
遮蔽が解除される。このように構成することにより、基
板１０上に、高品質の薄膜を形成することが可能とな
る。

【００７３】また、シャッター７が、真空容器１内の、
熱触媒体５よりもターゲット４側に配置されることによ
り、スパッタリング開始前の熱触媒体５の温度昇温時に
おいて、熱触媒体５の副射熱を効率良く基板１０に伝え
ることができ、基板１０表面の昇温が容易となり、電力
の節約、生産性の向上、成膜の品質向上等を図ることが
可能となる。また、スパッタリング中には、熱触媒体５
の輻射熱でターゲット表面温度が昇温し、アウトガスの
促進とスパッタリングの安定化，スパッタリング成膜速
度の向上が図られるので、スパッタリングパワーをセー
ブでき、生産性向上とコストダウンが可能となる。

【００７４】本発明では、基板１０上に薄膜を形成する
ときに、熱触媒体５を加熱し、ターゲット４に含まれる
金属を含む薄膜を基板１０上に堆積させる。

【００７５】請求項２に係る発明によると、高融点金属
をセラミックスコーティングしたもの、または炭化ケイ
素コーティングしたもの、または、表面を酸化又は窒化
させたシリコンのいずれかである熱触媒体５（以下、
「表面がコーティングされた熱触媒体５」と称する）を
用いたときには、基板１０上には、半導体膜、金属酸化
物膜、金属窒化物膜、導電性窒化膜、単体金属膜、合金
膜、金属シリサイド膜、高誘電率膜、強誘電体膜よりな
る群から選ばれた少なくとも１種以上の膜を形成するこ
とができる。

【００７６】高融点金属をセラミックスまたは炭化ケイ
素コーティングしたもの、または、表面を酸化又は窒化
させたシリコンは、表面が、セラミックス，炭化ケイ
素，酸化シリコン，窒化シリコンにより被覆されてお
り、真空容器１中に酸素ガスを導入しても酸化劣化しに
くいため、金属酸化物膜，高誘電率膜，強誘電体膜等の
成膜にも適している。

【００７７】ここで、請求項２でいう高融点金属として
は、タングステン、トリア含有タングステン、白金、パ
ラジウム、タンタル、モリブデン、シリコン等がある。
また、高融点金属にコーティングをするセラミックスと
しては、例えば、アルミナ等がある。表面がコーティン
グされた熱触媒体５を用いて基板１０上に薄膜を形成す
るときには、熱触媒体５は、例えば薄膜を構成する金属
材料の少なくとも軟化点以上、好ましくは融点以上で、
熱触媒体５の融点未満の温度に加熱される。

【００７８】また、半導体膜とは、例えばシリコン，ガ
リウムヒ素，炭化ケイ素からなる膜等である。金属酸化
物膜とは酸化シリコン，酸化アルミニウム，酸化インジ
ウムからなる膜等、金属窒化物膜とは、窒化シリコンか
らなる膜等、導電性窒化膜とは、窒化タングステン，窒
化チタン，窒化タンタル，窒化モリブデンからなる膜
等、単体金属膜とは、アルミニウム，銅からなる膜等、
合金膜とは、アルミニウム−シリコン，銅−シリコンか
らなる膜等、金属シリサイド膜とは、タングステンシリ
サイド，チタンシリサイドからなる膜等、高誘電率膜と
は、ＳｒＴｉＯ_３，（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ_３（ＢＳＴ）
からなる膜等、強誘電体膜とは、ＳｒＢｉ _２Ｔａ_２Ｏ_９
（ＳＢＴ），Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３（ＰＺＴ），Ｂａ
ＴｉＯ_３，ＬｉＮ_６Ｏ_３からなる膜等である。

【００７９】また、半導体膜として、錫とゲルマニウム
と鉛とのうち少なくともいずれか一つ以上を含有する半
導体膜を形成することもできる。このように、錫、ゲル
マニウム、鉛のいずれか一つ以上を用いていることか
ら、例えば、得られたシリコン層中に、四族元素である
錫や鉛が混入してしまっても、これらは周期律表第四族
の元素であってシリコン層中でキャリアにならず、その
ためシリコン層は高抵抗なものとなる。よって、イオン
ドーピング（注入）等によるＴＦＴのＶ_ｔｈ調整や抵抗
値調整が容易になり、高性能な回路構成が可能になる。
また、シリコン層中に残留する錫や鉛は結晶欠落に電気
的に不活性にするため、得られたシリコン層は接合リー
クが低減され、移動度が高められたものとなる。

【００８０】表面がコーティングされた熱触媒体５を加
熱した後には、真空容器１中に、不活性ガスと水素ガス
のうち少なくとも一種のガス，すなわち不活性ガス，ま
たは水素ガス，または不活性ガスと水素ガスとの混合ガ
スを導入して、基板１０上に半導体膜等の薄膜を形成す
る。このように、基板１０へ薄膜を形成するときに、水
素ガスを供給するので、供給された水素ガスの一部が活
性化水素イオンＨ^＊となって、この活性化水素イオンＨ
^＊が基板１０表面をクリーニングし、基板１０上に高品
質の薄膜を形成することができる。なお、本発明で不活
性ガスとは、アルゴンガス，クリプトンガス，キセノン
ガス等をいう。不活性ガスと水素ガスのうち少なくとも
一種のガスは、少なくとも薄膜形成中において、真空容
器１内に常時供給される。また、基板１０へ薄膜が形成
されている途中で、ガス制御手段によって、水素ガスの
供給を増減させる。

【００８１】また、本発明では、真空容器１中に、不活
性ガスと窒素ガスのうち少なくとも一種のガス，または
窒素ガスと水素ガス，または不活性ガスと窒素ガスと水
素ガスを導入し、金属窒化物膜、導電性窒化膜よりなる
群から選ばれた少なくとも１種以上の膜を形成する。こ
のように、金属窒化物膜、導電性窒化膜を形成するとき
に窒素ガスを導入すると、熱触媒体での熱分解反応およ
び触媒反応によって窒素ガスの一部が活性化窒素イオン
Ｎ^＊となり、この活性化窒素イオンＮ^＊の窒化作用によ
り、窒素イオン欠乏による膜の変質が防止され、本来の
金属窒化物膜または導電性窒化膜の特性を有する膜を得
ることができる。

【００８２】また、窒素ガスと共に水素ガスを真空容器
１中に導入することにより、供給された水素ガスの一部
が活性化水素イオンＨ^＊となって、この活性化水素イオ
ンＨ ^＊が基板表面をクリーニングし、基板１０上に高品
質の薄膜を形成することができる。

【００８３】これらの不活性ガス，または水素ガス，ま
たは窒素ガス，または不活性ガスと窒素ガス，または不
活性ガスと水素ガス，または窒素ガスと水素ガス，また
は不活性ガスと窒素ガスと水素ガスは、少なくとも薄膜
形成中において、真空容器１内に常時供給される。ま
た、基板１０へ薄膜が形成されている途中で、ガス制御
手段によって、水素ガス，または窒素ガス，または水素
ガスと窒素ガスの供給を増減させる。薄膜の形成開始前
および形成開始後における水素ガス，または窒素ガス，
または水素ガスと窒素ガスの供給量を、薄膜の形成中に
おける水素ガス，または窒素ガス，または水素ガスと窒
素ガスの供給量よりも多くする。このとき、基板１０へ
薄膜が形成されている途中で、ガス制御手段によって、
水素ガスまたは窒素ガスの供給を増減させる。

【００８４】また、本発明では、表面がコーティングさ
れた熱触媒体５を加熱した後に、真空容器１中に不活性
ガスと酸素ガスのうち少なくとも一種のガス，すなわち
不活性ガス，または酸素ガス，または不活性ガスと酸素
ガスを導入し、金属酸化物膜、高誘電率膜、強誘電体膜
よりなる群から選ばれた少なくとも１種以上の膜を形成
する。

【００８５】このとき、不活性ガス，または酸素ガス，
または不活性ガスと酸素ガスは、少なくとも薄膜形成中
において、真空容器１内に常時供給する。また、基板１
０へ薄膜が形成されている途中で、ガス制御手段によっ
て、酸素ガスまたは水素ガスまたは窒素ガスの少なくと
も一種のガスの供給を増減させる。薄膜の形成開始前お
よび形成開始後における酸素ガスまたは水素ガスの供給
量を、前記薄膜の形成中における前記酸素ガスまたは前
記水素ガスの供給量よりも多くすることもできる。

【００８６】また、本発明では、熱触媒体５を、金属、
またはセラミックスまたは炭化ケイ素を芯として金属を
コーティングしたものとし、半導体膜、金属窒化物膜、
導電性窒化膜、金属シリサイド膜よりなる群から選ばれ
た少なくとも１種以上の膜を形成する。このとき、半導
体膜として、錫とゲルマニウムと鉛とのうち少なくとも
いずれか一つ以上を含有する半導体膜を形成することも
できる。

【００８７】このとき、金属としては、例えば、前記の
請求項２でいう高融点金属（タングステン、トリア含有
タングステン、白金、パラジウム、タンタル、モリブデ
ン、シリコン等）に加え、銅、アルミニウム等も含まれ
る。このように、熱触媒体５として金属、またはセラミ
ックスまたは炭化ケイ素を芯として金属をコーティング
したもの（以下、「金属が表面に裸出した熱触媒体」と
する）を用いた場合、スパッタリングの条件を選択する
ことにより、基板１０上に、ターゲット４の材料だけで
なく、熱触媒体５に含まれる金属をも堆積させることが
できる。

【００８８】このとき、薄膜の形成開始前および形成終
了後には、熱触媒体５を、熱触媒体５の金属の融点未満
の温度とし、薄膜の形成中には、熱触媒体５の金属によ
る蒸着可能な温度とする。温度をこのように設定するこ
とにより、熱触媒体５の金属の基板１０上への堆積を制
御することができる。

【００８９】金属が表面に裸出した熱触媒体を用いてス
パッタリングを行う場合、真空容器１中に不活性ガスと
水素ガス，または水素ガスのみを導入して、熱触媒体５
の酸化劣化防止と基板１０上のクリーニングを行いなが
ら薄膜を形成する。

【００９０】金属が表面に裸出した熱触媒体を用いてス
パッタリングを行う際には、熱触媒体５の金属が、ター
ゲット４に含まれる金属を含むように構成することもで
きる。このようにすることにより、基板１０上に、ター
ゲット４と同じ金属を、熱触媒体５による蒸着により堆
積することができる。

【００９１】このとき、真空容器１中に不活性ガスと水
素ガスに加えて，または水素ガスに加えて窒素ガスを導
入し、金属窒化物膜、導電性窒化膜よりなる群から選ば
れた少なくとも１種以上の膜を形成してもよい。このよ
うに、金属窒化物膜、導電性窒化膜を形成するときに窒
素ガスを導入すると、熱触媒体での熱分解反応および触
媒反応によって窒素ガスの一部が活性化窒素イオンＮ^＊
となり、この活性化窒素イオンＮ^＊の窒化作用により、
窒素イオン欠乏による膜の変質が防止され、本来の金属
窒化物膜または導電性窒化膜の特性を有する膜を得るこ
とができる。

【００９２】熱触媒体５として金属が表面に裸出した熱
触媒体を用いる場合も、水素ガスまたは窒素ガス，また
は水素ガスと窒素ガスを、少なくとも薄膜形成中におい
て、真空容器１内に常時供給する。また、基板１０へ薄
膜が形成されている途中で、ガス制御手段によって、水
素ガスまたは窒素ガス，または水素ガスと窒素ガスの供
給を増減させることもできる。さらに、薄膜の形成開始
前および形成開始後における水素ガスの供給量を、薄膜
の形成中における水素ガスの供給量よりも多くすること
もできる。

【００９３】なお、熱触媒体５として、金属が表面に裸
出した熱触媒体を用いた場合、真空容器内１に酸素ガス
を導入することは適さない。真空容器１内に酸素ガスを
導入すると、熱触媒体５表面が酸化劣化して熱触媒体５
が断線するからである。

【００９４】本発明では、基板の少なくとも半導体装置
形成領域に段差を形成し、この段差を含む基板１０上に
単結晶半導体膜をグラフォエピタキシャル成長させるこ
ともできる。また、基板１０の少なくとも半導体装置形
成領域に単結晶半導体と格子整合の良い物質層を形成
し、この物質層を含む基板１０上に単結晶半導体膜をヘ
テロエピタキシャル成長させる。また、単結晶半導体と
格子整合の良い物質層は、サファイアまたはスピネル構
造体またはフッ化カルシウムからなる群より選ばれた物
質とする。ここで、本発明における単結晶半導体とは、
単結晶シリコンのみならず、単結晶ガリウム・砒素や単
結晶シリコン・ゲルマニウム等の単結晶化合物半導体も
含む概念である。また、本発明における単結晶には、単
結晶のみからなるものだけでなく、亜粒界や転位を含有
する単結晶も含むものである。

【００９５】本発明に係る半導体装置の製造方法は、真
空容器１中において、基板１０とターゲット４との間に
熱触媒体５を配置してスパッタリングにより基板１０に
薄膜層を形成し、この薄膜層を含む半導体装置を製造す
る方法である。本発明に係る半導体装置の製造方法は、
電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）（ＭＩＳ型と接合型）
およびバイポーラトランジスタ薄膜トランジスタのいず
れにも適用できるものである。

【００９６】本発明では、真空容器１０中に水素ガスま
たは酸素ガスを供給して熱触媒体５で発生した活性化水
素イオンＨ^＊または活性化酸素イオンＯ^＊で前記基板上
をクリーニングするクリーニング工程と、真空容器１に
水素ガス，または酸素ガス，または窒素ガス，または水
素ガスと窒素ガス，または酸素ガスと窒素ガスを少なく
とも薄膜形成中において常時供給すると共に、不活性ガ
スを供給してスパッタリングにより前記基板上に薄膜を
形成する薄膜形成工程と、を行う。そして、このクリー
ニング工程と薄膜形成工程とを繰り返すことにより、基
板１０の少なくとも薄膜半導体装置形成領域に、少なく
とも半導体薄膜とゲート絶縁膜を連続成膜して薄膜層を
形成する。この薄膜層に所定の処理を施し、トップゲー
ト型ＴＦＴを製作する。

【００９７】さらに、本発明では、水素ガスまたは酸素
ガスを供給して熱触媒体５で発生した活性化水素イオン
Ｈ^＊または活性化酸素イオンＯ^＊で前記基板上をクリー
ニングするクリーニング工程と、真空容器１に水素ガ
ス，または酸素ガス，または窒素ガス，または水素ガス
と窒素ガス，または酸素ガスと窒素ガスを少なくとも薄
膜形成中において常時供給すると共に、不活性ガスを供
給してスパッタリングにより前記基板上に薄膜を形成す
る薄膜形成工程と、を行う。そして、このクリーニング
工程と薄膜形成工程とを繰り返すことにより、予めゲー
ト電極が形成された基板１０の少なくとも薄膜半導体装
置形成領域に少なくともゲート絶縁膜を成膜し、このゲ
ート絶縁膜に連続して少なくとも半導体膜を成膜して半
導体薄膜層を形成する。この半導体薄膜層に連続して少
なくとも保護膜を形成し、半導体薄膜層および保護膜に
所定の処理を施し、ボトムゲート型ＴＦＴを作製する。

【００９８】このように、水素ガスまたは酸素ガスを供
給し、熱触媒体を加熱して触媒作用が可能な状態にし、
少なくともシリコン膜等の半導体膜とゲート絶縁膜を連
続成膜することで、ゲートチャンネル部を低ストレス，
低コンタミとすることが可能となる。

【００９９】また、本発明では、水素ガスまたは酸素ガ
スを供給して熱触媒体で発生した活性化水素イオンＨ^＊
または活性化酸素イオンＯ^＊で前記基板上をクリーニン
グするクリーニング工程と、真空容器１に水素ガス，ま
たは酸素ガス，または窒素ガス，または水素ガスと窒素
ガス，または酸素ガスと窒素ガスを少なくとも薄膜形成
中において常時供給すると共に、不活性ガスを供給して
スパッタリングにより前記基板上に薄膜を形成する薄膜
形成工程と、を行う。そして、このクリーニング工程と
薄膜形成工程とを繰り返すことにより、予め第１のゲー
ト電極が形成された前記基板の少なくとも薄膜半導体装
置形成領域に少なくとも第１のゲート絶縁膜を成膜し、
この第１のゲート絶縁膜に連続して少なくとも半導体膜
を成膜することにより半導体薄膜層を形成する。この半
導体薄膜層に連続して少なくとも第２のゲート絶縁膜を
成膜し、この第２のゲート絶縁膜に連続して少なくとも
第２のゲート電極のための金属膜を成膜し、この第２の
ゲート絶縁膜および第２のゲート電極のための金属膜お
よび半導体薄膜層に所定の処理を施し、デュアルゲート
型ＴＦＴを作製する。このとき、上記ゲート絶縁膜は、
酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、窒酸化シリコン膜、
窒化アルミニウム膜、酸化アルミニウム膜、酸化タンタ
ル膜、またはそれらの複合膜から選ばれる。

【０１００】本発明に係る半導体装置の製造方法では、
薄膜形成工程の形成前，途中，後の少なくとも一つで、
水素ガス，または酸素ガス，または窒素ガス，または水
素ガスおよび窒素ガス，または酸素ガスおよび窒素ガス
の供給を増減する。薄膜層は、一つのチャンバを備えた
シングルチャンバからなる真空容器１内で形成する。

【０１０１】また、膜は、複数のチャンバを備えたマル
チチャンバからなる真空容器１内の、ターゲット４に対
応したチャンバ内で行う。このように構成することによ
り、異なる組成の複数の薄膜を形成する場合に、形成す
る膜ごとに導入するガスを変更しても、ガスを導入する
室が異なり、導入するガスが互いに混合しないため、高
品質の薄膜を形成することができる。マルチチャンバか
らなる真空容器1を用いた場合には、半導体膜として、
錫とゲルマニウムと鉛とのうち少なくともいずれか一つ
以上を含有する半導体膜を形成することができる。

【０１０２】前記半導体膜は、電界効果トランジスタの
チャンネル領域、ソース領域及びドレイン領域に適用さ
れ、またはバイポーラトランジスタのエミッタ領域、ベ
ース領域、コレクタ領域に適用し、さらに、ダイオー
ド、抵抗、コンデンサ等に適用し、これら各領域に注入
された不純物種及び／またはその濃度が制御される。こ
こで、電界効果トランジスタとしては、ＭＯＳ型、接合
型の両者を含む。

【０１０３】本発明に係る半導体装置の製造方法は、シ
リコン半導体装置、シリコン半導体集積回路装置、シリ
コン−ゲルマニウム半導体装置、シリコン−ゲルマニウ
ム半導体集積回路装置、化合物半導体装置、化合物半導
体集積回路装置、炭化ケイ素半導体装置、炭化ケイ素半
導体集積回路装置、ダイヤモンド半導体装置、ダイヤモ
ンド半導体集積回路装置、液晶表示装置、エレクトロル
ミネセンス表示装置、フィールドエミッションディスプ
レイ（ＦＥＤ）装置、プラズマディスプレイパネル（Ｐ
ＤＰ）装置、発光ポリマー表示装置、発光ダイオード表
示装置、ＣＣＤ／ＭＯＳイメージセンサ装置、光センサ
装置、強誘電体または高誘電率メモリー装置、電子写真
感光体装置又は太陽電池装置等の半導体装置の製造に用
いられる。

【０１０４】

【実施例】（実施例１）以下、本発明の一実施例を図面
に基づいて説明する。なお、以下に説明する部材，配置
等は本発明を限定するものでなく、本発明の趣旨の範囲
内で種々改変することができるものである。図１は、本
発明の薄膜形成装置Ｓの一実施例を示す概略図である。
図１に示す薄膜形成装置Ｓは、シングルチャンバによる
触媒ＤＣスパッタリング装置であり、表面に薄膜を作成
する基板１０が配置される、真空容器としてのチャンバ
１と、チャンバ１内の所定位置に基板１０を配置するた
めの、基板載置台としてのサセプタ２と、基板１０とタ
ーゲット４との間にスパッタリングのプラズマを発生さ
せるためのＤＣ電極９と、ＤＣ電極９の下面に固定され
た薄膜原料からなるターゲット４と、不活性ガスおよび
水素ガスをチャンバ１内に導入するスパッタリング用ガ
ス導入系と、所定位置に配置された基板１０の表面に臨
むチャンバ１内の位置に設けられた熱触媒体５と、熱触
媒体５を所定温度に加熱する加熱手段５ａと、を備えて
いる。なお、スパッタリング用電源は、ＤＣ電源のみな
らずＲＦ電源を用いてもよいことは言うまでもない。

【０１０５】本例のチャンバ１は、排気系１ａを備えた
気密な中空容器から構成されており、その形状は問わな
い。本例の排気系１ａは、チャンバ１の排気用導管によ
り図示しない真空ポンプ等に連結されている。この排気
系１ａによって、チャンバ１内を１０^−６Ｐａ程度以上
の圧力まで下げるように構成される。

【０１０６】本例のサセプタ２は、チャンバ１の下部位
置に配設されており、上面２ａが平面に形成され、この
上面２ａに基板１０を載置するよう構成されている。な
お、基板１０をサセプタ２の上面２ａに確実に保持する
ために、サセプタ２の上面２ａに静電気を誘起して行う
静電吸着方式を採用したり、Ｌ字状部材によって基板１
０の縁を機械的に保持する方式を採用した構成としても
良い。

【０１０７】サセプタ２には、基板１０を所定温度に加
熱するためのヒータ２ｂが内蔵されている。本例のヒー
タ２ｂは、例えば、抵抗発熱方式のものが採用され、チ
ャンバ１外に設けられた図示しないヒータ電源が接続さ
れている。また、チャンバ１には不図示の、基板１０と
サセプタ２の温度を測定する測定手段が設けられてい
る。ヒータ電源には、基板１０又はサセプタ２の温度を
監視する、測定手段からの信号によって、ヒータ供給電
力を制御する不図示のコントローラが設けられている。

【０１０８】なお、本例では、サセプタ２にヒータ２ｂ
を内蔵するように構成しているが、後述する熱触媒体５
の加熱条件によっては、ヒータ２ｂを設けないように構
成してもよい。ヒータ２ｂを設けない場合には、サセプ
タ２周辺の構造が簡易になり、安価な薄膜形成装置を得
ることができる。

【０１０９】又、必要に応じて、逆に基板を冷却する機
構を設け、基板温度を制御してもよい。なお、基板１０
を可動可能な基板載置台に載置してチャンバ１内で熱触
媒体５との距離を調整可能な構成としても良い。このよ
うな構成とすれば、チャンバ１の広さ、或いはガスや熱
触媒体５の種類、或いは熱触媒体５の形状や大きさに応
じて、最も良好な触媒反応が得られる位置に基板１０を
位置させることが可能となる。

【０１１０】さらにまた、チャンバ１内にレールを敷設
し、基板載置台にレール上を移動可能な手段を取り付
け、レール上において基板載置台を移動可能とする構成
にすると、チャンバ１内に配設された長尺の熱触媒体５
に沿って基板載置台を移動させることが可能となり、基
板１０に均等に成膜を施すことが可能となり、生産性向
上によるコストダウンも可能となる。

【０１１１】本例のＤＣ電極９は、図１のチャンバ１の
図面上部に配置され、チャンバ１外の接地されたＤＣ電
源９ａに接続される。なお、ＤＣ電極９は、図示しない
接地電位のカソード・シールドで覆われる。このカソー
ド・シールドは、ＤＣ電極９のターゲット４を除く部分
を覆うものであり、ＤＣ電極９から一定の距離を隔てて
配設される。カソード・シールドは、陰極（ＤＣ電極
９）のターゲット面以外で放電が発生することを防止す
る役割を果たす。

【０１１２】本例のターゲット４は、薄膜材料からな
り、ＤＣ電極９に固定される。ターゲット４は、図示し
ない熱伝導率の大きい銅の裏板に取り付けられる。

【０１１３】次に、薄膜形成装置のガス導入系３につい
て説明する。ガス導入系３は、アルゴンガス，水素ガ
ス，酸素ガス，窒素ガス等のガスをチャンバ１内に導く
配管と、配管に設けた不図示のバリアブル・リークバル
ブと、不図示の減圧弁と、各ガスを貯留する不図示のガ
スボンベとを備えている。バリアブル・リークバルブお
よびＭＦＣ（マスフローコントローラー）により流量を
調整しながら、各ガスをチャンバ1内に導入するように
構成される。

【０１１４】なお、ガス導入系３は、真空容器内に位置
するガス吹き出し部を備え、このガス吹き出し部を位置
調整手段により熱触媒体５との距離を変更するように構
成しても良い。このように構成すると、真空容器１の広
さ、或いはガスや熱触媒体５の種類、或いは熱触媒体５
の形状や大きさに応じて、最も良好な触媒反応が得られ
る位置に、ガス吹き出し部を位置させることが可能とな
る。

【０１１５】本例では、ガス導入系３を通してアルゴン
ガス，水素ガス，酸素ガス，窒素ガス等のガスが導入さ
れるように構成される。アルゴンガスは、プラズマ中で
アルゴンイオンとなり、このアルゴンイオンが陰極降下
内で加速されてターゲットを衝撃し、スパッタ作用を起
こす。このスパッタ作用により、ターゲットから原子が
弾き出され、この原子が基板１０上に付着して薄膜が形
成される。なお、アルゴンガスを真空容器１内に導入せ
ずに、水素イオン，酸素イオン，窒素イオン等によりス
パッタリングすることもできる。

【０１１６】本例の薄膜形成装置Ｓは、シングルチャン
バによる触媒ＤＣスパッタリング装置であり、真空容器
１内には、熱触媒体５が配設されている。この熱触媒体
５は、基板１０表面の温度を上昇させてＴｈｏｒｎｔｏ
ｎによる薄膜の微細構造モデル領域２，３における構造
の薄膜の生成を可能とするために使用されるものであ
る。また、真空容器内１に導入した水素ガス，酸素ガ
ス，窒素ガスを活性化して基板１０やスパッタリングタ
ーゲット４の吸着ガスをクリーニングし、基板上に成膜
中の薄膜の酸化を防止するという役割をも果たす。ま
た、スパッタリングターゲット４表面温度を上昇させて
スパッタリング作用を向上させ、成膜速度の向上，スパ
ッタリングパワーの削減等をも図るものである。

【０１１７】本例の熱触媒体５は、例えば、図１で示す
ように、直径０．５ｍｍ程度のワイヤーをコイル状にし
て構成されている。本例のワイヤーの素材としては、高
融点金属（タングステン、トリア含有タングステン、白
金、パラジウム、タンタル、モリブデン、シリコンより
なる群から選ばれた少なくとも１種の材料を含む）をセ
ラミックス（アルミナ等）コーティングしたもの、また
は炭化ケイ素コーティングしたもの、または、表面を酸
化又は窒化させたシリコン等が用いられる。

【０１１８】本例の熱触媒体５は、表面がセラミック
ス，炭化ケイ素，酸化シリコン，窒化シリコン等に被覆
されているため、スパッタリング中に、ターゲット４か
ら飛来した薄膜材料と反応しないという性質を有するも
のである。

【０１１９】したがって、チャンバ１内に酸素ガスを入
れた場合にも、熱触媒体５は酸化劣化しないため、チャ
ンバ１内で活性化酸素イオンＯ^＊が発生し、基板１０上
への酸化物（ＳｉＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｉｎ_２Ｏ_３，ＩＴ
Ｏ，ＳＢＴ，ＢＳＴ等）の触媒スパッタリングが可能と
なる。一方、チャンバ１内に水素ガスを導入した場合
も、活性化水素イオンＨ^＊の効果も発揮される。さら
に、ターゲット４から飛来した薄膜材料と反応しないた
め、熱触媒体５は、機械的強度が高いという性質を有す
る。また、ターゲット４から飛来した薄膜材料と反応し
ないため、ターゲット４が金属，シリコン，窒化物等で
ある場合に、基板上に熱触媒体５の材料が混入しないと
いう特長がある。

【０１２０】表面を酸化又は窒化させたシリコンは、シ
リコンに、Ｎ型又はＰ型キャリア不純物を混入したもの
としてもよい。このように構成することにより、熱触媒
体の比抵抗を制御して、その温度制御を容易にすること
ができる。

【０１２１】また、本例の熱触媒体５は、金属（タング
ステン、トリア含有タングステン、白金、パラジウム、
チタン、タンタル、モリブデン、シリコン、Ｎ型または
Ｐ型キャリア不純物含有シリコン、銅、アルミニウム
等）、またはセラミックスまたは炭化ケイ素の芯に、金
属（タングステン、トリア含有タングステン、白金、パ
ラジウム、チタン、タンタル、モリブデン、シリコン、
Ｎ型またはＰ型キャリア不純物含有シリコン、銅、アル
ミニウム等）をコーティングしたものとして構成しても
良い。ただし、この場合は、熱触媒体５の表面に金属が
裸出しており、熱触媒体は酸化劣化する性質を有するの
で、熱触媒体５をこのように構成するときには、真空容
器１内に、酸素ガスを導入することはできない。

【０１２２】上記熱触媒体に、直流，または低周波交流
（１ＭＨｚ以下），または高周波交流（１ＭＨｚより大
きく１００ＭＨｚ以下），または直流に低周波交流（１
ＭＨｚ以下）又は高周波交流（１ＭＨｚより大きく１０
０ＭＨｚ以下）を重畳させた電源（プラズマ放電開始電
圧以下）を供給して、バイアス触媒スパッタリングとす
ることも可能である。このような加熱手段により、熱触
媒体５は、スパッタリング材料の少なくとも軟化点以
上、好ましくは融点以上で触媒体の融点以下の温度に加
熱されるようになっている。

【０１２３】そして、前記熱触媒体ホルダー５ｂは、チ
ャンバ１内で移動可能とされ、最も効果的な触媒反応を
得られるように、熱触媒体５と基板１０との距離を調整
可能に構成されている。触媒体ホルダー５ｂの調整は、
図示しない駆動機構によって行っている。駆動機構とし
ては、モータを駆動源として、モータの出力軸にピニオ
ンギヤを取り付け、触媒体ホルダー５ｂにラックギヤを
配設し、これらのギアを歯合させて、モータ（サーボモ
ータやステッピングモータ）の出力によって調整可能と
したり、熱触媒体ホルダー５ｂに連結した油圧式装置
（気圧装置でも可）で距離調整したり、各種の構成を用
いることが可能である。なお、熱触媒体５は、基板１０
から遠ざかるにしたがって、触媒反応の効果が薄れるの
で、基板１０の近傍に、例えば５ｃｍ離れた位置に配置
されることが好ましい。

【０１２４】また、図２に示す熱触媒体５には、相対す
る辺（図中では左右に位置する辺）のほぼ中間部から、
電源５ａへ接続される接続線５ｂが延出している。この
接続線５ｂを介して、電源５ａから電流が供給され、熱
触媒体５を所定温度に加熱されるように構成されてい
る。熱触媒体５の形状としては、上記のようにコイル状
や網目状に形成する他、例えば、図３乃至図７に示すよ
うな形状に形成しても良い。

【０１２５】図３に示す熱触媒体５は、長めのワイヤー
から形成されている。即ち、ワイヤーを矩形ジグザクに
して、複数の平行列を形成したものである。このように
複数列に形成された熱触媒体５は、単体で用いてもよい
が、図３の破線で示すように、平行列が直交するよう
に、二枚重ねて配置しても良い。或いは、角度を変えて
重ねても良く、さらに、二枚重ねに限らず、複数枚重ね
て配設しても良い。

【０１２６】なお、複数の熱触媒体５を配設するとき、
熱触媒体５を同一素材から、それぞれ形成することが可
能である。例えば、図７において、上部側に位置する熱
触媒体５と、下部側に位置する熱触媒体５との両方を、
セラミックコーティングしたタングステンまたはタング
ステンとする。

【０１２７】或いは、複数の熱触媒体５を配設すると
き、熱触媒体５を異なる素材から、それぞれ形成するこ
とが可能である。例えば、図７において、上部側に位置
する熱触媒体５をセラミックコーティングしたタングス
テンとし、下部側に位置する熱触媒体５をセラミックコ
ーティングしたパラジウムとして構成する。または、上
部側をタングステンとし、下部側をパラジウムとして構
成する。

【０１２８】さらに、複数の熱触媒体５を配設すると
き、図７に示すように、同一形状の熱触媒体５を配設す
る他、異なる形状の熱触媒体５を配設する構成としても
良い。すなわち、例えば、図２に示される熱触媒体５
と、図３に示される熱触媒体５とを組み合わせて配設す
る。

【０１２９】さらにまた、図７に示すように、複数の熱
触媒体５を配設するとき、各熱触媒体を、同一電流を供
給する電源或いは異なる電流を供給する電源に接続させ
た構成とすることも可能である。これにより、例えば、
複数の熱触媒体がそれぞれ異なる素材から形成されてい
るときでも、電源の電圧・電流調整を行うことにより抵
抗発熱体である熱触媒体の温度調整が可能となり良好な
触媒反応を得ることができる。さらに、同一素材の熱触
媒体を使用している場合でも、真空容器内の熱触媒体の
位置や、熱触媒体自体の大きさに応じて、熱触媒体の加
熱温度を調整することが可能となる。

【０１３０】本例における電源は、直流電流或いは交流
電源、又は直流に交流を重畳させた電源であり、状況に
応じて選択されるものである。電源の電圧・電流の調整
を行うことにより、抵抗発熱体である熱触媒体の温度調
整をすることが可能となる。

【０１３１】このように、真空容器１内に複数の熱触媒
体５を配設し、熱触媒体の素材、形状、または接続され
る電源を自由に選択し、組み合わせることにより、最も
良好な触媒反応を得ることが可能となる。

【０１３２】このように熱触媒体５は、可動可能とし、
材質の異なるものを複数併用し、電源を同一あるいは異
ならせて各熱触媒体の温度を異ならせる等各種の構成を
採用することが可能である。また、その他シート状、ワ
イヤー状等接触面積が大きい形状の単層又は複層のいず
れの形状としてもよい。

【０１３３】本例では、図１に示すように、シャッター
７が、熱触媒体５とターゲット４との間に、熱触媒体５
およびターゲット４とほぼ平行になるように設けられ
る。本例のシャッター７は、板状体からなり、その平面
は、ターゲット４および熱触媒体５の間を遮断するため
に充分な面積を有する。本例のシャッター７は、耐熱性
ガラス、石英ガラス、結晶化ガラス等、耐熱性があり、
熱伝導率の低い材料からなる。本例のシャッター７は、
図１に示す熱触媒体５とターゲット４との間の位置と、
熱触媒体５とターゲット４の間を遮断しない位置とに、
移動可能に構成される。

【０１３４】以下、本明細書中において、シャッター７
が図１に示す熱触媒体５とターゲット４との間の位置に
ある状態を「閉状態」、シャッター７が熱触媒体５とタ
ーゲット４の間を遮断しない位置にある状態を「開状
態」と称する。

【０１３５】本例のシャッター７は、スパッタリングが
安定するまで熱触媒体５とターゲット４との間を遮断す
るように配置され、スパッタリングが安定してから熱触
媒体５とターゲット４との間から取り除かれる。シャッ
ター７をこのように構成することにより、スパッタリン
グが安定してから基板１０上に薄膜を形成することがで
きるので、高品質の薄膜を形成することが可能となる。

【０１３６】本例のシャッター７は、そのターゲット側
の面が、反射率の小さい膜として形成され、熱触媒体５
側は鏡面として形成される。すなわち、本例のシャッタ
ー７は、熱触媒体５側が鏡面として構成される。このよ
うに構成することにより、スパッタリング開始前の熱触
媒体５の温度昇温時において、熱触媒体５の副射熱を効
率良く基板１０に伝えることができるため、基板１０表
面の昇温が容易となり、電力の節約、生産性の向上、成
膜の品質向上等を図ることができる。

【０１３７】本例の薄膜形成装置Ｓによって薄膜形成を
行うスパッタリングは、本明細書において、触媒スパッ
タリング法と呼ぶ。すなわち、本例の薄膜形成装置Ｓ
は、ガス導入系を通して導入するアルゴンガスに、水素
ガス，酸素ガス，窒素ガス等を混合して導入できるよう
に構成している。この水素ガス，酸素ガスは、熱触媒体
５との熱分解反応および触媒反応により活性化され、こ
の活性化水素イオンＨ^＊または活性化酸素イオンＯ^＊に
よって基板表面の汚れを除去するクリーニングが行え
る。また、活性化水素イオンＨ^＊により、熱触媒体５の
酸化を防ぎ、熱触媒体５の劣化断線を防止することがで
きる。また、基板ホルダー２やチャンバー１内壁の酸化
劣化を低減でき、また、そこから発塵するダストの量を
低減でき、高品質の成膜が可能となる。

【０１３８】本発明の特徴の一つは、上記のような触媒
スパッタリング用の熱触媒体５を利用して成膜を行う
他、アルゴンガスに水素ガス等を導入して、活性化水素
イオンＨ^＊等により、成膜の界面欠陥低減のための表面
処理を行う点にも存する。この点を、以下に詳説する。
上述した触媒スパッタリング法において、水素ガスを導
入すると、活性化水素イオンＨ^＊により基板の表面を改
質したりクリーニングしたりする表面処理を行うことが
できる。このように、基板表面を処理した後に成膜を行
うと、界面欠陥の極めて少ない良質な成膜を行うことが
可能となる。

【０１３９】本例では、基板１０の表面に改質及びクリ
ーニングを施すために、アルゴンガスと共に水素ガス等
を導入する。水素ガスは熱触媒体５との熱分解反応およ
び触媒反応により活性化され、この活性化水素イオンＨ
^＊によって基板表面の自然酸化膜や水分，汚れを除去す
るクリーニングが行える。また、活性化水素イオンＨ ^＊
により、熱触媒体５の酸化を防ぎ、熱触媒体５の劣化断
線を防止することができる。

【０１４０】また、成膜する膜の種類によっては、アル
ゴンガスと共に酸素ガスを導入して、活性化酸素イオン
Ｏ^＊で基板１０表面のクリーニング等を行うことができ
る。ただし、酸素ガスと水素ガスとは、真空容器１内に
同時に導入しないようにする。

【０１４１】そして、最も大きな特徴点は、上記水素ガ
ス等及びアルゴンガスの導入時間及びタイミングによ
り、所望の品質及び速度で成膜を行うことができる点に
ある。以下、図１０乃至図１９を参照して、図１の装置
における水素ガス等及びアルゴンガスの導入方法につい
て説明する。

【０１４２】図１０乃至図１９に示すガス導入形態は、
前提として、アルゴン（Ａｒ）ガスの他に、水素
（Ｈ_２）ガス，窒素（Ｎ_２）ガス，酸素（Ｏ_２）ガスの
少なくともいずれか１種のガスをチャンバ１内に導入す
るものである。なお、図１０乃至図１９において、アル
ゴンガスをＡｒ，水素ガスをＨ_２，窒素ガスをＮ_２，酸
素ガスをＯ_２と表す。また、ポリシリコン膜をポリＳ
ｉ，窒化シリコン膜をＳｉＮ，酸化シリコン膜をＳｉＯ
_２と表す。活性化水素イオンＨ^＊，活性化酸素イオンＯ
^＊によるクリーニングを、それぞれ単にＨ^＊クリーニン
グ，Ｏ^＊クリーニングと表す。先ず、図１０乃至図１５
に示すシングルチャンバを用いたスパッタリングにおけ
るガス導入形態について説明する。

【０１４３】図１０のガス導入形態は、ポリシリコン、
アモルファスシリコン、単結晶シリコン、ガリウムヒ
素、炭化ケイ素等の半導体膜の成膜を行う場合に用いる
ことができるものであり、図１０はそのうちのポリシリ
コン膜を形成する場合のガス導入形態を示すものであ
る。この図１０では、成膜を行う前後に、基板１０の表
面を活性化水素イオンＨ^＊でクリーニングする場合が示
されており、この場合の水素ガス及びアルゴンガスの導
入形態が示されている。

【０１４４】図１０のポリシリコン膜を形成する場合に
は、ターゲット４として、シリコンからなるターゲット
を、熱触媒体５として、表面を酸化させたシリコンを用
いる。なお、熱触媒体５としては、その他、高融点金属
をセラミックスコーティングまたは炭化ケイ素コーティ
ングしたもの、または、表面を窒化させたシリコン等を
用いてもよい。

【０１４５】また、金属（タングステン、モリブデン、
シリコン、Ｎ型またはＰ型キャリア不純物含有シリコ
ン）からなる熱触媒体、またはセラミックスまたは炭化
ケイ素を芯として金属（タングステン、モリブデン、シ
リコン、Ｎ型またはＰ型キャリア不純物含有シリコン）
をコーティングした熱触媒体（「金属が表面に裸出した
熱触媒体」）を用いてもよい。ここで、熱触媒体５とし
て、金属が表面に裸出した熱触媒体を用いる場合には、
この金属は、シリコンまたはタングステンまたはモリブ
デンからなるものに限定される。

【０１４６】その理由は、以下の通りである。すなわ
ち、金属が表面に裸出した熱触媒体を用いた場合、スパ
ッタリング時に、この熱触媒体５表面の金属が蒸発して
基板１０上に堆積される可能性がある。したがって、熱
触媒体５の表面は、ターゲット材料と共に基板１０上に
堆積されても特性上問題のない材料である必要がある
が、基板１０上にポリシリコン膜を堆積する本例の場
合、ターゲット材と同じ金属であるシリコンおよび，シ
リコンに混入しても特性上問題のないタングステンまた
はモリブデンは、ターゲット材と共に基板１０上に堆積
されても特性上問題がないからである。

【０１４７】まず、不図示のゲートバルブを通してチャ
ンバ１内に基板１０を搬入し、サセプタ２に載置する。
このとき、シャッター７を、「閉状態」とする。次い
で、排気系１ａを動作させて粗引きを行った後本引きを
行い、チャンバ１内を所定圧力，本例では１０^−４〜１
０^−５Ｐａまで排気する。サセプタ２に内蔵されたヒー
タ２ａを動作させて基板１０を所定温度，本例では２０
０〜５５０℃まで加熱する。このように、基板１０を加
熱することにより吸着ガス(Ｏ_２，Ｈ_２Ｏ，ＣＯ_２等)の
排出を促進することができる。

【０１４８】なお、熱触媒体５として、セラミックス，
炭化ケイ素，酸化シリコン，窒化シリコンで表面が被覆
され耐熱性，耐酸化性を有する熱触媒体を用いる場合に
は、所定真空度に達する前に熱触媒体５の加熱を行って
も良い。

【０１４９】熱触媒体５として、金属が表面に裸出した
熱触媒体を用いる場合には、熱触媒体５の加熱は、チャ
ンバ１内が所定真空度に達してから行う必要がある。低
い真空度中に含まれる微量酸素により、熱触媒体５の表
面が酸化劣化するからである。

【０１５０】そして、ガス導入系３を動作させて、まず
水素ガスをチャンバ１内に導入する。その後、触媒体５
を所定温度，本例では１６００〜１８００℃に加熱す
る。導入された水素ガスの一部は、熱触媒体５による熱
分解反応および触媒反応により活性化水素イオンＨ^＊と
なり、基板１０表面に到達する。この活性化水素イオン
Ｈ^＊は、基板１０の表面に吸着されているガス、水分等
を除去するので、基板１０の表面クリーニングが行われ
る。また、同時にスパッタリングターゲット表面にも活
性化水素イオンＨ^＊が到達し、同様の表面クリーニング
が行われる。これにより、安定したスパッタリングが開
始され、常に安定したスパッタリングが行われる。

【０１５１】上記のように、チャンバ１内に水素ガスが
供給されている状態で、ガス導入系３を動作させ、アル
ゴンガスをチャンバ１内に導入する。このときのアルゴ
ンガスと水素ガスの混合ガス圧力を、本例では、１Ｐａ
とし、アルゴンガスに対する水素ガスの比率を５〜１０
モル比％程度とする。その後、ＤＣ電源９ａをオンにす
ると、導入されたアルゴンガスおよび水素ガスは、ＤＣ
プラズマによりイオン化される。アルゴンイオンおよび
水素イオンは、ターゲット４に衝突し、ターゲット４か
ら薄膜原料であるシリコン分子および原子がスパッタさ
れる。このとき、シャッター７が「閉状態」にあるた
め、シリコン分子および原子は、シャッター７に遮ら
れ、熱触媒体５および基板１０には到達しない。

【０１５２】チャンバ１内におけるアルゴンガスと水素
ガスの混合ガスの圧力が安定し、スパッタリングが安定
した段階で、シャッター７を「開状態」とする。スパッ
タされたシリコン原子は、熱触媒体５の近傍を通過しな
がら基板１０に到達し、ポリシリコン薄膜が基板表面に
作成される。

【０１５３】成膜が終了したら、シャッター７を「閉状
態」とし、ＤＣ電源９ａをオフにして、ＤＣプラズマを
停止させる。アルゴンガスの導入を停止して、チャンバ
１内からアルゴンガスを排出する。その後も、水素ガス
導入および熱触媒体５，基板１０の加熱は継続し、しば
らくの間基板１０表面のクリーニングを行う。なお、熱
触媒体５として、金属が表面に裸出した熱触媒体を用い
る場合には、熱触媒体５が所定温度に低下するまで水素
ガスを流すことにより、熱触媒体５の表面の酸化劣化が
防止される。その後、熱触媒体５及び基板１０の加熱を
停止し、熱触媒体５の温度が、問題のない温度まで低下
した後に、水素ガスの導入を停止する。

【０１５４】水素ガスは、可燃性気体であるため、充分
に排気を行い、その後、窒素ガスでリークする。この
際、窒素ガスを用いることにより、触媒体５及び基板１
０，チャンバ１内治具等が酸化劣化することを防止する
ことができる。その後、チャンバ１の真空を破り、基板
１０を取り出す。

【０１５５】本例では、図１０の実線で示すように、ポ
リシリコン膜の成膜前，成膜中，成膜後において、水素
ガスを一定量導入するように構成したが、図１０の点線
で示すように、ポリシリコン膜の成膜前、成膜後に水素
ガスの導入量を多くしても良い。このように構成する
と、活性化水素イオンＨ^＊による成膜前後の基板表面の
クリーニング効果を大きく、また成膜ストレスを低減す
ることができる。

【０１５６】また、図１１で示すように、ポリシリコン
膜の成膜中に、水素ガスの導入量を例えば５×１０^−２
Ｐａ程度まで低減させても良い。このように構成するこ
とにより、成膜中における、チャンバ１内のアルゴンイ
オンの濃度が高くなるため、基板１０への薄膜形成を高
速で行うことができ、作業性を向上させることが可能と
なる。

【０１５７】次に、図１２，図１３に示すガス導入形態
について説明する。図１２，図１３のガス導入形態は、
窒化シリコン、窒化チタン、窒化モリブデン、窒化タン
タル等の窒化膜の成膜を行う場合に用いることができる
ものであり、図１２，図１３は、そのうちの窒化シリコ
ン膜を形成する場合のガス導入形態を示すものである。
この図１２では、成膜を行う前後に、基板１０の表面を
活性化水素イオンＨ^＊でクリーニングする場合が示され
ており、この場合の水素ガス，窒素ガス及びアルゴンガ
スの導入形態が示されている。

【０１５８】図１２の窒化シリコン膜を形成する場合に
は、ターゲット４として、窒化シリコンからなるターゲ
ットを用いる。なお、シリコンからなるターゲットを用
いてもよい。熱触媒体５には、表面を窒化させたシリコ
ンを用いる。なお、触媒体５としては、その他、高融点
金属をセラミックスコーティングまたは炭化ケイ素コー
ティングしたもの、または、表面を酸化させたシリコン
等を用いてもよい。

【０１５９】また、金属（タングステン、シリコン、モ
リブデン、チタン、タンタル、Ｎ型またはＰ型キャリア
不純物含有シリコン）からなる熱触媒体、またはセラミ
ックスまたは炭化ケイ素を芯として金属（タングステ
ン、シリコン、モリブデン、チタン、タンタル、Ｎ型ま
たはＰ型キャリア不純物含有シリコン）をコーティング
した熱触媒体等，金属が表面に裸出した熱触媒体を用い
てもよい。ただし、熱触媒体５として、金属が表面に裸
出した熱触媒体を用いる場合には、この金属は、シリコ
ンまたはタングステン、モリブデン、チタン、タンタル
からなるものに限定される。

【０１６０】その理由は、以下の通りである。すなわ
ち、金属が表面に裸出した熱触媒体を用いた場合、スパ
ッタリング時に、この熱触媒体５表面の金属が蒸発して
基板１０上に堆積される可能性がある。したがって、熱
触媒体５の表面は、ターゲット材料と共に基板１０上に
堆積されても特性上問題のない材料である必要がある
が、基板１０上に窒化シリコン膜を堆積する本例の場
合、ターゲット材と同じ金属であるシリコンは、ターゲ
ット材と共に基板１０上に堆積されても特性上問題がな
いからである。また、成膜する膜の用途によっては、タ
ングステン、モリブデン、チタン、タンタルがシリコン
に混入しても、膜の特性に悪影響を及ぼさない場合があ
り、このような場合には、金属が表面に裸出した熱触媒
体５の表面の金属として、タングステン、モリブデン、
チタン、タンタルを用いることができる場合がある。

【０１６１】まず、不図示のゲートバルブを通してチャ
ンバ１内に基板１０を搬入し、サセプタ２に載置する。
このとき、シャッター７を、「閉状態」とする。次い
で、排気系１ａを動作させて粗引きを行った後本引きを
行い、チャンバ１内を所定圧力，本例では１０^−４〜１
０^−５Ｐａまで排気する。サセプタ２に内蔵されたヒー
タ２ａを動作させて基板１０を所定温度，本例では２０
０〜５５０℃まで加熱する。

【０１６２】そして、ガス導入系３を動作させて、まず
水素ガスをチャンバ１内に導入する。その後、触媒体５
を所定温度，本例では１６００〜１８００℃に加熱す
る。導入された水素ガスの一部は、熱触媒体５による熱
分解反応および触媒反応により活性化水素イオンＨ^＊と
なり、基板１０表面に到達し、基板１０の表面クリーニ
ングが行われる。

【０１６３】上記のように、チャンバ１内に水素ガスが
供給されている状態で、ガス導入系３を動作させ、アル
ゴンガスおよび窒素ガスをチャンバ１内に導入する。こ
のときのアルゴンガス，水素ガス，窒素ガスの混合ガス
圧力を、本例では、１Ｐａとし、アルゴンガスに対する
水素ガスの比率を５〜１０モル比％程度，アルゴンガス
に対する窒素ガスの比率を１０〜２０モル比％程度とす
る。

【０１６４】ここで、チャンバ１内に窒素ガスを導入す
るのは、以下の理由による。すなわち、窒化膜を成膜さ
せる場合に、窒素ガスを導入しなければ、窒素イオン欠
乏により変質して、形成された薄膜は、本来の窒化シリ
コンの特性が出にくくなるからである。そこで、本例で
は、窒素ガスをチャンバ１内に導入して、熱触媒体５に
より活性化窒素イオンＮ^＊を発生させ、その窒化作用に
より、目的とする窒化シリコン膜を形成する。

【０１６５】その後、ＤＣ電源９ａをオンにする。導入
されたアルゴンガスおよび窒素ガスおよび酸素ガスは、
ＤＣプラズマによりイオン化される。アルゴンイオン，
窒素イオン，水素イオンは、ターゲット４に衝突し、タ
ーゲット４から薄膜原料である窒化シリコン分子，シリ
コン分子，シリコン原子がスパッタされる。このとき、
シャッター７が「閉状態」にあるため、窒化シリコン分
子等は、シャッター７に遮られ、熱触媒体５および基板
１０には到達しない。

【０１６６】チャンバ１内におけるアルゴンガスおよび
窒素ガスと水素ガスの圧力が安定し、スパッタリングが
安定した段階で、シャッター７を「開状態」とする。ス
パッタされた窒化シリコン分子，シリコン分子，シリコ
ン原子は、熱触媒体５の近傍を通過しながら基板１０に
到達し、窒化シリコン薄膜が基板１０表面に作成され
る。ＤＣプラズマと熱触媒体５により発生した活性化水
素イオンＨ^＊は、スパッタリング前後およびスパッタリ
ング中において、基板１０表面およびターゲット４表面
に吸着しているガス及び水分等をクリーニングする。

【０１６７】ターゲット４から飛来する窒化シリコン分
子，シリコン分子，シリコン原子は、熱触媒体５により
高い熱エネルギー及び運動エネルギーが付与されると共
に、活性化窒素イオンＮ^＊による窒化作用を受ける。こ
のようにして、絶縁性が高く，高性能・高品質の窒化シ
リコン膜が堆積される。

【０１６８】成膜が終了したら、シャッター７を「閉状
態」とし、ＤＣ電源９ａをオフにして、ＤＣプラズマを
停止させる。アルゴンガスおよび窒素ガスの導入を停止
して、チャンバ１内からアルゴンガスおよび窒素ガスを
排出する。その後も、水素ガス導入および熱触媒体５の
加熱は継続し、しばらくの間基板１０表面のクリーニン
グを行う。なお、熱触媒体５として、金属が表面に裸出
した熱触媒体を用いる場合には、熱触媒体５が所定温度
に低下するまで水素ガスを流すことにより、熱触媒体５
の表面の酸化劣化が防止される。その後、熱触媒体５及
び基板１０の加熱を停止し、熱触媒体５の温度が、問題
のない温度まで低下した後に、水素ガスの導入を停止す
る。

【０１６９】なお、本例では、スパッタリング終了後
に、水素ガス導入を継続して基板１０の表面のクリーニ
ングを行うように構成しているが、水素ガスおよび窒素
ガスを供給して、活性化水素イオンＨ^＊によるクリーニ
ングと活性化窒素イオンＮ^＊による窒化作用促進とを並
行して行なってもよい。

【０１７０】水素ガスは、可燃性気体であるため、充分
に排気を行い、その後、窒素ガスでリークする。この
際、窒素ガスを用いることにより、触媒体５及び基板１
０，チャンバ１内治具等が酸化劣化することを防止する
ことができる。その後、チャンバ１の真空を破り、基板
１０を取り出す。

【０１７１】本例では、図１２の実線で示すように、窒
化シリコン膜の成膜前，成膜中，成膜後において、水素
ガスを一定量導入するように構成したが、図１２の点線
で示すように、窒化シリコン膜の成膜前、成膜後に水素
ガスの導入量を多くしても良い。このように構成する
と、活性化水素イオンＨ^＊による成膜前後の基板１０表
面のクリーニング効果を大きくすると共に、成膜ストレ
スを低減することができる。

【０１７２】また、図１３で示すように、窒化シリコン
膜の成膜中に、水素ガス，窒素ガスの導入量を、例えば
水素ガスは５×１０^−２Ｐａ程度，窒素ガスは１０^−１
Ｐａ程度まで半減させても良い。このように構成するこ
とにより、成膜中における、チャンバ１内のアルゴンイ
オンの濃度が高くなるため、基板１０への薄膜形成を高
速で行うことができ、作業性を向上させることが可能と
なる。

【０１７３】次に、図１４，図１５に示すシングルチャ
ンバを用いたスパッタリングにおけるガス導入形態につ
いて説明する。図１４のガス導入形態は、酸化シリコ
ン、ＢＳＴ、ＳＢＴ等の酸化膜の成膜を行う場合に用い
ることができるものであり、図１４は、そのうちの酸化
シリコン膜を形成する場合のガス導入形態を示すもので
ある。この図１４には、成膜を行う前後に、基板１０の
表面を活性化酸素イオンＯ^＊でクリーニングする場合が
示されており、この場合の酸素ガス及びアルゴンガスの
導入形態が示されている。

【０１７４】図１４の酸化シリコン膜を形成する場合に
は、ターゲット４として、酸化シリコンからなるターゲ
ットを、熱触媒体５として、表面を酸化させたシリコン
を用いる。なお、熱触媒体５としては、その他、高融点
金属をセラミックスコーティングまたは炭化ケイ素コー
ティングしたもの、または、表面を窒化させたシリコン
等を用いることができる。

【０１７５】ただし、チャンバ１内に酸素ガスを導入し
て酸化シリコンを成膜する場合には、金属が表面に裸出
した熱触媒体は適さず、使用することができない。チャ
ンバ１内に酸素ガスを導入すると、熱触媒体５表面が酸
化劣化して熱触媒体５が断線するからである。

【０１７６】また、チャンバ１内冶具類及びチャンバ１
は、ステンレス，アルミニウム，またはアルミニウムコ
ートステンレス等から形成する。これらの材料を用いる
と、活性化酸素イオンＯ^＊をチャンバ１内に導入して
も、チャンバ１内冶具類及びチャンバ１が酸化劣化しな
いからである。アルミニウムを用いた場合には、表面が
酸化されてアルミナが形成され、治具類およびチャンバ
１壁面内部は劣化しない。

【０１７７】まず、不図示のゲートバルブを通してチャ
ンバ１内に基板１０を搬入し、サセプタ２に載置する。
このとき、シャッター７を、「閉状態」とする。次い
で、排気系１ａを動作させて粗引きを行った後本引きを
行い、チャンバ１内を所定圧力，本例では１０^−４〜１
０^−５Ｐａまで排気する。サセプタ２に内蔵されたヒー
タ２ａを動作させて基板１０を所定温度，本例では２０
０〜５５０℃まで加熱する。このように、基板１０を加
熱することにより吸着ガス(Ｏ_２，Ｈ_２Ｏ等)の排出を促
進することができる。

【０１７８】そして、ガス導入系３を動作させて、まず
酸素ガスをチャンバ１内に導入する。その後、熱触媒体
５を所定温度，本例では１６００〜１８００℃に加熱す
る。このように、熱触媒体５を加熱することにより、基
板や内部冶工具類の吸着しているガス、水分が排出さ
れ、その後のクリーニング時間が短縮される。

【０１７９】導入された酸素ガスの一部は、熱触媒体５
による熱分解反応および触媒反応により活性化酸素イオ
ンＯ^＊となり、基板１０表面に到達する。この活性化酸
素イオンＯ^＊により、基板１０およびターゲット４の表
面に吸着されているガス、水分、有機物汚れ等が除去さ
れ、基板１０およびターゲット４表面のクリーニングが
行われる。このターゲット４表面のクリーニングによ
り、安定したスパッタリングが開始され、常に安定した
スパッタリングが行われる。

【０１８０】上記のように、チャンバ１内に酸素ガスが
供給されている状態で、ガス導入系３を動作させ、アル
ゴンガスをチャンバ１内に導入する。このときのアルゴ
ンガスと酸素ガスの混合ガス圧力を、本例では、１Ｐａ
とし、アルゴンガスに対する酸素ガスの比率を５〜１０
モル比％程度とする。その後、ＤＣ電源９ａをオンにす
ると、導入されたアルゴンガスおよび酸素ガスは、ＤＣ
プラズマによりイオン化される。アルゴンイオンおよび
酸素イオンは、ターゲット４に衝突し、ターゲット４か
ら薄膜原料である酸化シリコン分子，シリコン分子，シ
リコン原子等がスパッタされる。このとき、シャッター
７が「閉状態」にあるため、上記シリコン分子，原子等
は、シャッター７に遮られ、熱触媒体５および基板１０
には到達しない。

【０１８１】チャンバ１内におけるアルゴンガスおよび
酸素ガスの圧力が安定し、スパッタリングが安定した段
階で、シャッター７を「開状態」とする。スパッタされ
た酸化シリコン分子，シリコン分子，シリコン原子等
は、熱触媒体５の近傍を通過しながら基板１０に到達
し、酸化シリコン薄膜が基板表面に作成される。

【０１８２】ＤＣプラズマと熱触媒体５により発生した
活性化酸素イオンＯ^＊が、基板１０表面に吸着している
ガス及び水分等をクリーニングする。ターゲット４から
飛来する酸化シリコン分子シリコン分子，シリコン原子
等は、熱触媒体５により高い熱エネルギー及び運動エネ
ルギーが付与されると共に、活性化酸素イオンＯ^＊によ
る酸化作用を受ける。このようにして、絶縁性が高く，
高性能・高品質の酸化シリコン膜が堆積される。

【０１８３】成膜が終了したら、シャッター７を「閉状
態」とし、ＤＣ電源９ａをオフにして、ＤＣプラズマを
停止させる。アルゴンガスの導入を停止して、チャンバ
１内からアルゴンガスを排出する。その後も、酸素ガス
導入および熱触媒体５の加熱は継続し、しばらくの間基
板１０表面のクリーニングおよび薄膜の酸化促進を行
う。

【０１８４】薄膜表面のクリーニングおよび薄膜の酸化
を充分行った後、熱触媒体５及び基板１０の加熱を停止
し、酸素ガスの導入を停止する。その後、充分に排気を
行った後、窒素ガスでリークする。その後、チャンバ１
の真空を破り、基板１０を取り出す。

【０１８５】本例では、図１４の実線で示すように、酸
化シリコン膜の成膜前，成膜中，成膜後において、酸素
ガスを一定量導入するように構成したが、図１４の点線
で示すように、酸化シリコン膜の成膜前、成膜後に酸素
ガスの導入量を多くしても良い。このように構成する
と、活性化酸素イオンＯ^＊による基板表面のクリーニン
グ効果を大きくすることができると共に、堆積した酸化
シリコン膜の酸化作用を促進するので、高性能，高品質
の酸化シリコン膜を得ることができる。

【０１８６】また、図１５で示すように、酸化シリコン
膜の成膜中に、酸素ガスの導入量を例えば５×１０^−２
Ｐａ程度まで半減させても良い。このように構成するこ
とにより、成膜中における、チャンバ１内のアルゴンイ
オンの濃度が高くなるため、基板１０への薄膜形成を高
速で行うことができ、作業性を向上させることが可能と
なる。

【０１８７】なお、酸化膜として、ＳｉＯＦ（フッ酸化
シリコン）膜，すなわちＳｉ−Ｆ結合を含むＳｉＯ
_２（酸化シリコン）膜を形成してもよい。このとき、タ
ーゲット４としてはＳｉＯＦ（フッ酸化シリコン）を用
い、上記酸化シリコン膜を形成する場合と同様の手順，
条件で膜を形成する。このように、酸化シリコンにＳｉ
−Ｆ結合を導入することにより、膜の比誘電率を低下さ
せることができる。数ａｔｏｍ％のＦ（フッ素）を含む
ことにより、膜の比誘電率は酸化シリコンの約４．０よ
り３．５程度に低減され、配線間容量が低減し、デバイ
ス特性が向上する。

【０１８８】また、図１０乃至図１５のガス導入形態に
よってスパッタリングを行うことにより、薄膜をエピタ
キシャル成長させることもできる。例えば、基板１０上
に、予め形成された段差をシードとして、図１０のガス
導入形態でスパッタリングを行うことにより、単結晶シ
リコン膜をグラフォエピタキシャル成長させることもで
きる。単結晶シリコン膜をグラフォエピタキシャル成長
させる場合には、ターゲット４としてシリコンを用い
る。

【０１８９】また、基板１０上に結晶性サファイア膜を
形成した後、図１０のガス導入形態でスパッタリングを
行うことにより、単結晶シリコン膜をヘテロエピタキシ
ャル成長させることもできる。単結晶シリコン膜をヘテ
ロエピタキシャル成長させる場合には、ターゲット４と
してシリコンを用いる。結晶性サファイア膜は、ターゲ
ット４として単結晶サファイアを用い、図１４のガス導
入形態でスパッタリングすることにより成膜する。な
お、この単結晶サファイア膜は、公知の触媒ＣＶＤ法に
よって成膜しても良い。

【０１９０】次に、シングルチャンバを用い、異なる組
成の薄膜を連続して成膜する場合の図１６に示すガス導
入形態について説明する。図１６のガス導入形態は、異
なる組成の薄膜を連続して成膜する場合の例として、窒
化シリコン膜，酸化シリコン膜，ポリシリコン膜，酸化
シリコン膜をこの順に連続して成膜する場合のガス導入
形態を示すものである。この図１６には、各薄膜の成膜
を行う前後に、基板１０の表面を活性化水素イオン^＊ま
たは活性化酸素イオン^＊でクリーニングする場合が示さ
れている。

【０１９１】図１６の薄膜層を形成する場合には、ター
ゲット４として、シリコンからなるターゲットを、熱触
媒体５として、表面をアルミナコーティングしたタング
ステンを用いる。ただし、酸化シリコンを成膜する場合
には、酸素をチャンバ１内に導入するので、金属が表面
に裸出した熱触媒体は適さず、使用することができな
い。

【０１９２】また、チャンバ１内冶具類及びチャンバ１
は、ステンレス，アルミニウム，またはアルミニウムコ
ートステンレス等から形成する。これらの材料を用いる
と、活性化酸素イオンＯ^＊をチャンバ１内に導入して
も、チャンバ１内冶具類及びチャンバ１が酸化劣化しな
いからである。アルミニウムを用いた場合には、表面が
酸化されてアルミナが形成され、治具類およびチャンバ
１壁面内部は劣化しない。

【０１９３】次に、図１６に示すガス導入の手順につい
て説明する。まず、不図示のゲートバルブを通してチャ
ンバ１内に基板１０を搬入し、サセプタ２に載置する。
この後、チャンバ１内を排気し、図１２に示す前記説明
と同様の手順で、基板１０上に窒化シリコン薄膜を形成
する。基板１０上に所定膜厚の窒化シリコン薄膜が形成
された後、充分にチャンバ１内を排気し、チャンバ１内
の圧力を１０^−４〜１０^−５Ｐａ程度とする。

【０１９４】その後、図１４に示す前記説明と同様の手
順で、基板１０上に酸化シリコン薄膜を形成する。基板
１０上に所定膜厚の酸化シリコン薄膜が形成された後、
充分にチャンバ１内を排気し、チャンバ１内の圧力を１
０^−４〜１０^−５Ｐａ程度とする。

【０１９５】その後、図１０に示す前記説明と同様の手
順で、基板１０上にポリシリコン薄膜を形成する。基板
１０上に所定膜厚のポリシリコン薄膜が形成された後、
充分にチャンバ１内を排気し、チャンバ１内の圧力を１
０^−４〜１０^−５Ｐａ程度とする。その後、図１４に示
す前記説明と同様の手順で、基板１０上に酸化シリコン
薄膜を形成する。

【０１９６】基板１０上に所定膜厚の酸化シリコン薄膜
が形成された後、充分にチャンバ１内を排気し、チャン
バ１内の圧力を１０^−４〜１０^−５Ｐａ程度とする。窒
素ガスでリークした後、チャンバ１の真空を破り、基板
１０を取り出す。

【０１９７】図１６のように、同じチャンバ内で異なる
薄膜を成膜する場合には、窒化シリコン膜，酸化シリコ
ン膜，ポリシリコン膜，酸化シリコン膜のそれぞれの薄
膜を成膜した後に、充分に排気を行う必要がある。同じ
チャンバ内に、水素ガスと酸素ガスを交互に導入するた
め、各成膜後に充分に排気が行われないと、次の薄膜を
形成する際に水素ガスと酸素ガスが混合し、膜の品質が
低下するからである。

【０１９８】なお、上記各成膜の工程では、図１６の実
線で示すように、各薄膜の成膜前，成膜中，成膜後にお
いて、水素ガスまたは酸素ガスを一定量導入するように
構成してもよい。また、図１６の点線で示すように、各
薄膜の成膜前、成膜後に水素ガスまたは酸素ガスの導入
量を多くしても良い。

【０１９９】また、図１７で示すように、各薄膜の成膜
中に、水素ガスまたは酸素ガスの導入量を例えば５×１
０^−２Ｐａ程度まで半減させ、窒素ガスの導入量を例え
ば１０^−１Ｐａ程度まで半減させても良い。このように
構成することにより、成膜中における、チャンバ１内の
アルゴンイオンの濃度が高くなるため、基板１０への薄
膜形成を高速で行うことができ、作業性を向上させるこ
とが可能となる。

【０２００】次に、マルチチャンバを用い、異なる組成
の薄膜を各チャンバ内で成膜する場合である図１８，図
１９に示すガス導入形態について説明する。図１８，図
１９のガス導入形態は、異なる組成の薄膜を各チャンバ
内で成膜する場合の例として、窒化シリコン膜，酸化シ
リコン膜，ポリシリコン膜，酸化シリコン膜をこの順に
成膜する場合のガス導入形態を示すものである。この図
１８には、各薄膜の成膜を行う前後に、基板１０の表面
を活性化水素イオンＨ^＊または活性化酸素イオンＯ^＊で
クリーニングする場合が示されている。

【０２０１】図１８の薄膜層を形成する場合は、真空容
器１として、図３２に示すマルチチャンバからなるチャ
ンバ１を用いる。図３２に示す真空容器１の構成および
基板１０の出し入れの手順等については、後に詳述す
る。図３２に示す真空容器１は、４つのスパッタリング
室１５を備える。以下、４つのスパッタリング室１５を
それぞれ第１チャンバ，第２チャンバ，第３チャンバ，
第４チャンバとする。

【０２０２】図１８に示す場合では、第１チャンバで窒
化シリコン膜を、第２チャンバで酸化シリコン膜を、第
３チャンバでポリシリコン膜を、第４チャンバで酸化シ
リコン膜を形成する。

【０２０３】窒化シリコン膜を成膜する第１チャンバ内
には、窒化シリコンからなるターゲット４、酸化シリコ
ン膜を成膜する第２チャンバ，第４チャンバ内には、酸
化シリコンからなるターゲット４、ポリシリコン膜を成
膜する第３チャンバ内には、シリコンからなるターゲッ
ト４が配置される。なお、第１チャンバ〜第４チャンバ
のターゲット４として、シリコンからなるターゲット４
を用いてもよい。第１チャンバ〜第４チャンバには、熱
触媒体５として、表面をアルミナコーティングしたタン
グステンを配置される。

【０２０４】なお、第１チャンバ，第３チャンバでは、
金属が表面に裸出した熱触媒体５を用いてもよい。但
し、第２チャンバ，第４チャンバでは、酸素ガスを導入
して酸化シリコンを成膜するので、金属が表面に裸出し
た熱触媒体は適さず、使用することができない。

【０２０５】なお、本例では、４つのチャンバを備える
真空容器内で上記薄膜を形成するように構成している
が、これに限定されるものでなく、３つのチャンバを備
える真空容器を用いて、２番目に成膜される酸化シリコ
ン膜と４番目に成膜される酸化シリコン膜とを、同じチ
ャンバ内で形成するように構成しても良い。

【０２０６】次に、図１８に示すガス導入の手順につい
て説明する。まず、ロード・ロック室２６，バッファ室
２８を介してセパレーション室２７に基板１０を搬入す
る。次に、基板１０を第１チャンバ内に搬入する。この
後、第１チャンバ内を排気し、図１２に示す前記説明と
同様の手順で、基板１０上に窒化シリコン薄膜を形成す
る。

【０２０７】基板１０上に所定膜厚の窒化シリコン薄膜
が形成された後、基板１０をセパレーション室２７を介
して第２チャンバに搬入する。この後、第２チャンバ内
を排気し、図１４に示す前記説明と同様の手順で、基板
１０上に酸化シリコン薄膜を形成する。

【０２０８】基板１０上に所定膜厚の酸化シリコン薄膜
が形成された後、基板１０をセパレーション室２７を介
して第３チャンバに搬入する。この後、第３チャンバ内
を排気し、図１０に示す前記説明と同様の手順で、基板
１０上にポリシリコン薄膜を形成する。

【０２０９】基板１０上に所定膜厚のポリシリコン薄膜
が形成された後、基板１０をセパレーション室２７を介
して第４チャンバに搬入する。この後、第２チャンバ内
を排気し、図１４に示す前記説明と同様の手順で、基板
１０上に酸化シリコン薄膜を形成する。

【０２１０】基板１０上に所定膜厚の酸化シリコン薄膜
が形成された後、基板１０を、セパレーション室２７，
バッファ室２８，ロード・ロック室２６を介して基板１
０を取り出す。

【０２１１】なお、上記各成膜の工程では、図１８の実
線で示すように、各薄膜の成膜前，成膜中，成膜後にお
いて、水素ガスまたは酸素ガスを一定量導入するように
構成してもよい。また、図１８の点線で示すように、各
薄膜の成膜前、成膜後に水素ガスまたは酸素ガスの導入
量を多くしても良い。

【０２１２】また、図１９で示すように、各薄膜の成膜
中に、水素ガスまたは酸素ガスの導入量を例えば５×１
０^−２Ｐａ程度まで半減させ、窒素ガスの導入量を例え
ば１０^−１Ｐａ程度まで半減させても良い。このように
構成することにより、成膜中における、チャンバ１内の
アルゴンイオンの濃度が高くなるため、基板１０への薄
膜形成を高速で行うことができ、作業性を向上させるこ
とが可能となる。

【０２１３】なお、本例では、図１８および図１９に示
すガス導入形態により、マルチチャンバの各チャンバ内
で、窒化シリコン膜，酸化シリコン膜，ポリシリコン
膜，酸化シリコン膜を成膜するように構成しているが、
このポリシリコン膜の代わりに、錫とゲルマニウムと鉛
とのうち少なくともいずれか一つ以上を含有する半導体
膜としての、錫含有のポリシリコン膜を成膜してもよ
い。この場合は、図３２の４つのスパッタリング室１５
の第１チャンバで窒化シリコン膜，第２チャンバで酸化
シリコン膜，第３チャンバで錫含有のポリシリコン膜，
第４チャンバで酸化シリコン膜を成膜する。

【０２１４】窒化シリコン膜を成膜する第１チャンバ内
には、窒化シリコンからなるターゲット４、酸化シリコ
ン膜を成膜する第２チャンバ，第４チャンバ内には、酸
化シリコンからなるターゲット４、ポリシリコン膜を成
膜する第３チャンバ内には、錫含有シリコンからなるタ
ーゲット４が配置される。この錫含有シリコンからなる
ターゲット４には、１Ｅ１０^１５ａｔｍｓ／ｃｍ^３以
上，好ましくは１０^１８〜１０^２０ａｔｍｓ／ｃｍ^３の
錫が含まれる。なお、第１チャンバ，第２チャンバ，第
４チャンバのターゲット４として、シリコンからなるタ
ーゲット４を用いてもよい。ポリシリコン膜の代わり
に、錫含有のポリシリコン膜を成膜する場合のその他の
構成および手順は、マルチチャンバを用いて窒化シリコ
ン膜，酸化シリコン膜，ポリシリコン膜，酸化シリコン
膜を成膜する上記の場合と同様であり、図１８，図１９
のガス導入形態に従って行う。

【０２１５】このように、図１０乃至図１３、図１６乃
至図１９に示す水素ガスの導入方法および図１４、図１
５、図１６乃至図１９に示す酸素ガスの導入方法によれ
ば、各種の成膜前後、所定時間において活性化水素イオ
ンＨ^＊または活性化酸素イオンＯ^＊により基板１０表面
およびターゲット４の吸着ガス（Ｏ_２，Ｈ_２Ｏ，ＣＯ _２
等）のクリーニングをするので、高品質な薄膜層を形成
することが可能となる。

【０２１６】また、図１０乃至図１３、図１６乃至図１
９に示す水素ガスの導入方法では、薄膜形成中は常にチ
ャンバ１内に水素ガスを導入しているため、熱触媒体５
およびチャンバ１内治具類を他のガスの影響から保護す
ることになり、それらの酸化劣化を防止することができ
る。

【０２１７】また、図１８，図１９に示すガス導入方法
のように、マルチチャンバで薄膜を形成するときには、
各チャンバでそれぞれ、所定の薄膜形成が行われるた
め、高い作業効率を得ることが可能となる。また、コン
タミ防止とそれぞれの膜間のストレスが低減し、高品質
の絶縁体−半導体接合構造の半導体装置等の製造が可能
となる。

【０２１８】次に、本例の薄膜形成装置Ｓを用いた薄膜
形成方法の動作について、シングルチャンバからなる真
空容器中でポリシリコン膜を形成する場合を例として説
明する。

【０２１９】本例の薄膜形成方法の手順としては、不図
示のゲートバルブを通してチャンバ１内に基板１０を搬
入し、サセプタ２に載置する。このとき、シャッター７
を、「閉状態」とする。次いで、排気系１ａを動作させ
て粗引きを行った後本引きを行い、チャンバ１内を所定
圧力，本例では１０^−４〜１０^−５Ｐａまで排気する。
サセプタ２に内蔵されたヒータ２ａを動作させて基板１
０を所定温度，本例では２００〜５５０℃まで加熱す
る。ガス導入系３を動作させて、まず水素ガスをチャン
バ１内に導入する。その後、触媒体５を所定温度，本例
では１６００〜１８００℃に加熱する。

【０２２０】このとき導入された水素ガスの一部は、熱
触媒体５による熱分解反応および触媒反応により活性化
水素イオンＨ^＊となり、基板１０表面およびターゲット
４に到達して、基板１０表面およびターゲット４表面の
吸着ガス（Ｏ_２，Ｈ_２Ｏ，ＣＯ_２等）のクリーニングを
行う。

【０２２１】チャンバ１内に水素ガスが供給されている
状態で、ガス導入系３を動作させ、アルゴンガスをチャ
ンバ１内に導入する。その後、ＤＣ電源９ａをオンにし
てＤＣプラズマを発生させる。チャンバ１内におけるア
ルゴンガスおよび水素ガスの圧力が安定し、スパッタリ
ングが安定した段階で、シャッター７を「開状態」と
し、基板１０上へのスパッタリングを開始する。

【０２２２】スパッタリングは、次のようにして起こ
る。すなわち、ガス導入系３から導入されたアルゴンガ
スおよび水素ガスが、プラズマ中でイオン化される。こ
のアルゴンイオンおよび水素イオンは、ターゲット近傍
に発生した陰極降下内で加速され、ターゲットを衝撃し
てスパッタリング作用が起こるのである。

【０２２３】アルゴンイオンおよび水素イオンが衝撃し
てターゲットより飛来した薄膜原料原子，分子は、熱触
媒体５により、薄膜原料の少なくとも軟化点以上好まし
くは融点以上に加熱される。また、熱触媒体５の触媒反
応により生成された活性化水素イオンＨ^＊のエネルギー
が、薄膜原料原子，分子に熱エネルギーおよび運動エネ
ルギーとして与えられる。この薄膜原料原子の高いエネ
ルギーにより、基板１０表面上での堆積種の泳動及び生
成過程の薄膜中での拡散が促進され、バルクに近い結晶
の金属膜、又は高移動度の半導体膜、又は高絶縁性膜等
が形成される。

【０２２４】また、スパッタリング中においても、熱触
媒体５による熱分解反応および触媒反応により活性化さ
れてできた活性化水素イオンＨ^＊が、基板１０上に生成
中の薄膜が酸化されることを防止する。なお、これらの
スパッタリングの効果は、当然であるが、後述するすべ
ての実施例においても、共通して得ることができるもの
である。

【０２２５】なお、本例では、触媒スパッタリングのた
めのガスとしてアルゴンガスおよび水素ガスを用いるよ
うに構成しているが、これに限定されるものではなく、
水素ガスのみ、または酸素ガスのみ、または窒素ガスの
みでスパッタリングするように構成しても良い。

【０２２６】酸素ガスのみまたは窒素ガスのみでスパッ
タリングする場合には、熱触媒体５およびスパッタリン
グ電源を用いて発生させたプラズマにより、真空容器１
中には、活性化酸素イオンＯ^＊または活性化窒素イオン
Ｎ^＊が発生し、これらの活性化酸素イオンＯ^＊，活性化
窒素イオンＮ^＊によりスパッタリングが行われる。

【０２２７】酸素ガスのみまたは窒素ガスのみによるス
パッタリングは、アルゴンガスを導入する場合に比較し
て、一般的に、成膜速度は多少遅くなるが、酸化膜また
は窒化膜を形成する場合には、スパッタリングのみなら
す、活性化酸素イオンＯ^＊による酸化作用、活性化窒素
イオンＮ^＊による窒化作用により、より品質の高い酸化
膜または窒化膜が形成されるという利点がある。

【０２２８】また、真空容器１中に水素ガスを導入し
て、水素ガスのみによるスパッタリングを行うこともで
きる。水素ガスのみでスパッタリングする場合には、熱
触媒体５およびスパッタリング電源を用いて発生させた
プラズマにより、真空容器１中には、活性化水素イオン
Ｈ^＊が発生し、この活性化水素イオンＨ^＊によりスパッ
タリングが行われる。

【０２２９】水素ガスのみによるスパッタリングは、ア
ルゴンガスを導入する場合や酸素ガスのみまたは窒素ガ
スのみによる場合に比較して、一般的に、成膜速度は遅
くなるが、活性化水素イオンＨ^＊は高エネルギーを有し
化学反応作用が大きいと共に平均自由工程が大きいた
め、シリコンまたはポリシリコンまたはアモルファスシ
リコンのターゲットを活性化水素イオンＨ^＊でスパッタ
リングおよび化学反応による輸送をすることにより、ポ
リシリコン膜の形成が可能になるという利点がある。な
お、活性化水素イオンＨ^＊は、高いエネルギーを有して
いるので、成膜スペックによっては、スパッタリングパ
ワーを印加しないで、化学反応での輸送のみでポリシリ
コン膜等の成膜をしても良い。

【０２３０】目標とする膜厚の薄膜が形成されたことを
確認した後、ガスの導入を停止し、ヒータ２ｂ，５ａの
加熱を停止する。熱触媒体５および基板１０の温度が所
定温度以下に下がったことを確認した後、窒素ガスを導
入し、真空を破って薄膜が形成された基板１０を取り出
し、１サイクルを終了する。

【０２３１】図９に示すガス供給系３では、複数種のガ
ス供給源を有しており、各種のガスから所望のガスを選
択できるように構成されている。すなわち、選択された
ガスの手動バルブ３ｃ或いは自動バルブ３ｄを開放し、
マスフローコントローラー（ＭＦＣ）Ｍを介してチャン
バ１内へ導くものである。なお、本例では三方弁３ｅが
配設されており、選択されたガスをチャンバ１内へ導入
するか、真空排気されるか、が最終的に決定されるよう
に構成されている。以上のようにして、基板１０上に各
種の薄膜が形成される。

【０２３２】なお、本例ではマスフローコントローラー
Ｍによって、アルゴンガスに水素，窒素，酸素等の反応
性ガスを混合できるように構成される。これにより、純
金属ターゲットのリアクティブ・スパッタを行うことが
可能となる。この純金属ターゲットのリアクティブ・ス
パッタによれば、シリコンからなるターゲット４を配置
したシングル・チャンバにより、窒化シリコン、酸化シ
リコン、ポリシリコン等を成膜することが可能である。
すなわち、窒化シリコン、酸化シリコン、ポリシリコン
は、金属原子が同じであるため、同一のシリコンターゲ
ットを用い、導入するガスを変更するのみで成膜するこ
とができる。

【０２３３】また、薄膜の形成は、図１に示す薄膜形成
装置Ｓに限らず、次述する各構成の装置によっても行わ
れるものである。図２０に示す薄膜形成装置Ｓは、サセ
プタ２を挟んで、一対のガス導入系３と熱触媒体５が配
設されている。熱触媒体５とターゲット４との間には、
シャッター７が配置される。このシャッター７は、ＤＣ
プラズマ放電が安定するまで熱触媒体５とターゲット４
との間に配置され、ＤＣプラズマ放電が安定した後に後
退される。チャンバ１内には、レール６が敷設されてい
る。そして、このレール６に沿って、熱触媒体５が配設
されている。サセプタ２には、レール６上を移動可能な
手段として、例えば、車輪やローラーが取り付けられ、
チャンバ１内を移動可能に構成されている。サセプタ２
に取り付けられた基板１０は、熱触媒体５の輻射熱によ
って加熱されるが、サセプタ２内に独自の基板加熱機構
を備えるように構成してもよい。

【０２３４】このような構成とすることにより、例え
ば、チャンバ１内に長尺形状の熱触媒体５が配設されて
おり、熱触媒体５上で、触媒反応に差が生じているよう
な場合でも、レール６が熱触媒体５に沿って敷設されて
いれば、基板１０を熱触媒体５に沿って移動させること
ができ、基板１０に均等に薄膜を形成することが可能と
なる。大型ガラス基板が使用でき、スループット大によ
る生産性向上でのコストダウンができる。なお、図２０
で示す薄膜形成装置Ｓにおいても、図２乃至図７を参照
して説明したような熱触媒体５を使用することができる
のは勿論である。

【０２３５】すなわち、熱触媒体５は、熱触媒体保持手
段としての熱触媒体ホルダー５ｂに固定されている。熱
触媒体ホルダー５ｂは、例えば、モリブデンで形成され
ている。さらに、本例の熱触媒体５は、チャンバ１の外
部で加熱手段５ａと接続されている。本例における加熱
手段５ａは、熱触媒体５を通電して加熱する通電加熱用
電源であり、この通電加熱用電源は、直流（ＤＣ）また
は交流（ＡＣ）または直流に交流を重畳させた電源によ
り構成されている。このような加熱手段５ａにより、熱
触媒体５は、例えば１６００℃〜１８００℃（融点以
下）に加熱されるようになっている。

【０２３６】そして、前記熱触媒体ホルダー５ｂは、チ
ャンバ１内で移動可能とされ、最も効果的な触媒反応を
得られるように、熱触媒体５と基板１０との距離を調整
可能に構成されている。触媒体ホルダー５ｂの調整は、
図示しない駆動機構によって行っている。駆動機構とし
ては、モータを駆動源として、モータの出力軸にピニオ
ンギヤを取り付け、触媒体ホルダー５ｂにラックギヤを
配設し、これらのギアを歯合させて、モータ（サーボモ
ータやステッピングモータ）の出力によって調整可能と
したり、熱触媒体ホルダー５ｂに連結した油圧式装置
（気圧装置でも可）で距離調整したり、各種の構成を用
いることが可能である。なお、熱触媒体５は、基板１０
から遠ざかるにしたがって、触媒反応の効果が薄れるの
で、基板１０の近傍に、例えば５ｃｍ離れた位置に配置
されることが好ましい。

【０２３７】なお、複数の熱触媒体５を配設するとき、
熱触媒体５を同一素材から、それぞれ形成することが可
能である。例えば、図７において、上部側に位置する熱
触媒体５と、下部側に位置する熱触媒体５との両方を、
セラミックコーティングされたタングステンとする。

【０２３８】或いは、複数の熱触媒体５を配設すると
き、熱触媒体５を異なる素材から、それぞれ形成するこ
とが可能である。例えば、図７において、上部側に位置
する熱触媒体５をセラミックコーティングされたタング
ステンとし、下部側に位置する熱触媒体５をセラミック
コーティングされたパラジウムとした構成とする。

【０２３９】さらに、複数の熱触媒体５を配設すると
き、図７に示すように、同一形状の熱触媒体５を配設す
る他、異なる形状の熱触媒体５を配設する構成としても
良い。すなわち、例えば、図２に示される熱触媒体５
と、図３に示される熱触媒体５とを組み合わせて配設す
る。

【０２４０】さらにまた、図７に示すように、複数の熱
触媒体５を配設するとき、各熱触媒体を、それぞれ異な
る電源に接続させた構成とすることも可能である。本例
における電源は、直流電流又は交流電源又は直流に交流
を重畳させた電源であり、状況に応じて選択されるもの
である。電源の電圧・電流の調整を行うことにより、抵
抗発熱体である熱触媒体の温度調整をすることが可能と
なる。

【０２４１】このように、チャンバ１内に複数の熱触媒
体５を配設し、熱触媒体の素材、形状、または接続され
る電源を自由に選択し、組み合わせることにより、最も
良好な触媒反応を得ることが可能となる。

【０２４２】このように熱触媒体５については、可動可
能とし、材質の異なるものを複数併用し、電源を同一あ
るいは異ならせて各熱触媒体の温度を異ならせる等各種
の構成を採用することが可能である。

【０２４３】（実施例２）図２１において、薄膜形成装
置Ｓの第２の実施例について説明する。本例において、
前記実施例と同様部材には同一符号を付して、その説明
を省略する。

【０２４４】図２１に示す薄膜形成装置Ｓは、シングル
チャンバによる触媒ＲＦスパッタリング装置であり、真
空容器としてのチャンバ１内に基板１０とターゲット４
との間にプラズマを発生させるためのＲＦ電極９ｂを備
え、チャンバ１外に高周波電源９ｃ、整合回路９ｄを備
える。基板１０を載置するためのサセプタ２と、ターゲ
ット４との間には、熱触媒体５が配置される。また、熱
触媒体５とターゲット４との間には、スパッタリングが
安定するまで基板１０とターゲット４とを遮断するシャ
ッター７が配置される。それ以外の点は、実施例１の構
成と同様である。

【０２４５】本例のＲＦ電極９ｂは、図２１のチャンバ
１の図面上部に配置され、チャンバ１外の接地された高
周波電源９ｃに接続される。なお、ＲＦ電極９ｂは、図
示しない接地電位のカソード・シールドで覆われる。こ
のカソード・シールドは、ＲＦ電極９ｂのターゲット４
を除く部分を覆うものであり、ＲＦ電極９ｂから一定の
距離を隔てて配設される。カソード・シールドは、陰極
（ＲＦ電極９ｂ）のターゲット面以外で放電が発生する
ことを防止する役割を果たす。

【０２４６】本例の高周波電源９ｃとしては、電波法で
決められた工業バンドの周波数１３．５６ＭＨｚ，出力
インピーダンス５０Ωの電源が使用される。また、本例
の整合回路９ｄは、高周波電源と負荷とのインピーダン
ス整合をとるために、ＲＦ電極９ｂと高周波電源９ｃの
間に設けられる。

【０２４７】（実施例３）図２２において、薄膜形成装
置Ｓの第３の実施例について説明する。本例において、
前記実施例と同様部材には同一符号を付して、その説明
を省略する。図２２に示す薄膜形成装置Ｓは、シングル
チャンバによる触媒プレーナマグネトロンスパッタリン
グ装置であり、ターゲット４の上に永久磁石１２を備え
る。ターゲット４とサセプタ２との間には、熱触媒体５
が配置される。熱触媒体５とターゲット４との間には、
シャッター７が配置される。それ以外の点は、実施例１
の構成と同様である。マグネトロンスパッタリングは、
電場と磁場が直交するマグネトロン放電を利用したスパ
ッタリングであり、磁石を用いないスパッタリングより
もターゲットの電力密度が増大され、スパッタリング速
度が速いものである。また、プレーナマグネトロンスパ
ッタリングとは、平板状のターゲットを用いるマグネト
ロンスパッタリングをいう。本例の薄膜形成装置Ｓは、
ターゲット４の上に永久磁石１２を備えることにより、
ターゲット４の下には、図２２に示すように半円状の磁
力線Ｂができる。

【０２４８】プレーナマグネトロン型スパッタ装置では
ターゲット背面から供給される磁界によって２次電子が
効率よくターゲット直上の空間に閉じこめられる。この
２次電子は、例えばアルゴンのような放電ガスのイオン
化を促進する。従って、磁界を用いないコンベンショナ
ル型スパッタ装置に比べてターゲット物質がスパッタさ
れる速度を向上でき、高速成膜が可能となる。また２次
電子閉じ込めの効率が良いためコンベンショナル型スパ
ッタ装置に比べてより低い放電ガス圧での成膜も可能で
ある。

【０２４９】なお、本例では、電源としてＤＣ電源９ａ
を用いるように構成したが、これに限定されるものでな
く、ＤＣ電源９ａの代わりに高周波電源９ｃ、整合回路
９ｄを備えるように構成しても良い。

【０２５０】（実施例４）図２３において、薄膜形成装
置Ｓの第３の実施例について説明する。本例において、
前記実施例と同様部材には同一符号を付して、その説明
を省略する。図２３に示す薄膜形成装置Ｓは、シングル
チャンバによる触媒リングマグネトロンスパッタリング
装置である。本例の触媒リングマグネトロンスパッタリ
ング装置は、マグネトロンスパッタリング装置の一種で
ある。ターゲット４は、中央に穴４ａの開いたドーナツ
状体からなり、ターゲット４の断面は図２３に示すよう
に楔形である。

【０２５１】本例の永久磁石１２は、図２３に示すよう
に、環状の永久磁石１２ａ，１２ｂとからなる。永久磁
石１２ａは、ターゲット４の上に、ターゲット４の上面
に並行に固定される。永久磁石１２ｂは、ターゲット４
の外側に、ターゲット４の側面に沿って固定される。こ
のとき、磁界Ｂが、図２３に示すようにターゲット４の
斜面４ｂに平行に形成される。熱触媒体５は、サセプタ
２とターゲット４との間に配置され、シャッター７が、
熱触媒体５とターゲット４との間に配置される。その他
の点は、実施例３の構成と同様である。

【０２５２】なお、本例では、電源としてＤＣ電源９ａ
を用いるように構成したが、これに限定されるものでな
く、ＤＣ電源９ａの代わりに高周波電源９ｃ、整合回路
９ｄを備えるように構成しても良い。

【０２５３】（実施例５）図２４において、薄膜形成装
置Ｓの第５の実施例について説明する。本例において、
前記実施例と同様部材には同一符号を付して、その説明
を省略する。図２４に示す薄膜形成装置Ｓは、シングル
チャンバによる触媒コリメートスパッタリング装置であ
る。コリメートスパッタリング法によると、コリメータ
１３が、スパッタ粒子のうち、基板１０にほぼ垂直な方
向に飛行するもののみを通過させるため、ステップカバ
レッジ特性を向上させることができる。

【０２５４】本例では、コリメータ１３は、コリメータ
としての役割のみでなく、熱触媒体としての役割をも果
たすものであり、本発明の熱触媒体としてコリメータ１
３が構成される。このとき、基板１０に対し斜め方向に
飛行する粒子は、格子状のコリメータ１３に付着するこ
ととなる。熱触媒体５としても構成されるコリメータ１
３に付着した粒子は、例えば１６００℃〜１８００℃に
加熱されたコリメータ１３の熱により高いエネルギーが
付与される。ここで、ステップカバレッジ特性とは、基
板の表面に形成された穴や溝、または段差に対する被覆
性のことであり、上面への薄膜堆積量に対する溝又は穴
（以下、ホールと総称する）の底部への薄膜堆積量の比
であるボトムカバレッジ率を含む概念である。

【０２５５】本例の薄膜形成装置Ｓは、熱触媒体５とし
ても構成されるコリメータ１３と、シャッター７と、コ
リメータ１３を加熱するコリメータヒータ電源１３ａ
と、磁石１２とを備える。本例のコリメータ１３は、鉛
直方向に開口された断面四角形の孔を有する格子状の板
状体からなる。コリメータ１３には、コリメータ１３の
温度を一定の温度，例えば１６００〜１８００℃（以
下、制御温度）に維持するためのコリメータヒータ電源
１３ａが接続される。コリメータ１３は、コリメータヒ
ータ１３ａのスイッチをオンにすることにより、加熱さ
れる。また、コリメータ１３には、コリメータ１３の温
度を測定する不図示の温度測定器と、温度測定器の測定
結果に従ってヒータを制御する不図示のコントローラが
設けられている。

【０２５６】本例のコリメータ１３の素材としては、タ
ングステン、トリア含有タングステン、白金、パラジュ
ウム、タンタル、モリブデン、シリコン等よりなる群か
ら選ばれた少なくとも１種の材料をセラミックス（例え
ばアルミナ）コーティングまたは炭化ケイ素コーティン
グしたもの、またはタングステン、トリア含有タングス
テン、白金、パラジウム、チタン、タンタル、モリブデ
ン、シリコン、Ｎ型またはＰ型キャリア不純物含有シリ
コン等よりなる群から選ばれた少なくとも１種の材料、
またはセラミックス（アルミナ等）または炭化ケイ素の
芯にタングステン、トリア含有タングステン、白金、パ
ラジウム、チタン、タンタル、モリブデン、シリコン、
Ｎ型またはＰ型キャリア不純物含有シリコン、銅、アル
ミニウム等よりなる群から選ばれた少なくとも１種の材
料をコーティングしたもの、又は表面を酸化、又は窒化
させたシリコン、アルミナ、炭化ケイ素等が用いられ
る。

【０２５７】なお、コリメータ１３の構成は、上記構成
に限定されるものでなく、例えば、円形板状体に、直径
１０ミリ程度の円形の開口が均等間隔をおいて設けられ
るように構成しても良い。また、断面六角形の孔を蜂の
巣状に有する板状体として構成しても良い。

【０２５８】本例のコリメータ１３は、コリメータとし
ての機能および熱触媒体としての機能を果たすものであ
る。すなわち、基板１０にほぼ垂直な方向に飛行する粒
子のみを通過させることによりステップカバレッジ特性
を向上させるというコリメータとしての機能と、通過さ
せる粒子に高いエネルギーを付与し、更に基板１０の表
面温度を上昇させて領域２，３における構造の薄膜の生
成を可能とする熱触媒体としての機能を有するものであ
る。また、混合ガス中に含まれる水素ガスの一部で活性
化水素イオンＨ^＊を発生させて、基板やスパッタリング
ターゲットの吸着ガスをクリーニングし、基板上に成膜
中の薄膜の酸化を防止するという熱触媒体としての機能
をも果たす。なお、コリメーター１３の周囲に円環状の
抵抗加熱方式のヒータを設けるように構成しても良い。

【０２５９】（実施例６）図２５において、薄膜形成装
置Ｓの第６の実施例について説明する。本例において、
前記実施例と同様部材には同一符号を付して、その説明
を省略する。図２５に示す薄膜形成装置Ｓは、基板ため
込み式連続触媒スパッタリング装置である。一般に、連
続式のスパッタリング法は、スパッタ室が常時真空に保
たれ、放電を繰り返すが、放電中は、水蒸気などを取り
除く作用（ガス・クリーンアップ）があるため、時間の
経過とともにスパッタ室内のアルゴンガスの純度が良く
なり、良品質の薄膜を得ることができるという特徴があ
る。

【０２６０】図２５に示す薄膜形成装置Ｓは、連続式の
触媒スパッタリング装置の中でも、半連続ともいうべき
ものである。本例の薄膜形成装置は、チャンバ１内に、
複数の基板１０を保持する基板ため込み部１４ａ，１４
ｂと、基板１０を基板ため込み部１４ａから基板スパッ
タ位置１４ｃを経て基板ため込み部１４ｃに移送するた
めの不図示の基板移送手段とを備えるように構成され
る。ターゲット４と基板スパッタ位置１４ｃとの間に
は、図２５に示すように、熱触媒体５が配置される。本
例の薄膜形成装置Ｓのその他の構成は、上記実施例１に
係る薄膜形成装置Ｓと同様である。

【０２６１】本例の薄膜形成装置Ｓの動作について説明
する。まず、基板ため込み部１４ａに、複数の基板１０
をセットする。排気系１ａを作動させ、チャンバ１内を
排気する。チャンバ１内が所定真空度の１０^−４〜１０
^−５Ｐａに達した後、基板１０をチャンバ１内の図面左
側の基板ため込み部１４ａから図面中央の基板スパッタ
位置１４ｃに移送する。その後、チャンバ１内に水素ガ
スを導入し、熱触媒体５を所定温度に加熱した後に、ア
ルゴンガスと水素ガスとの混合ガスを導入してスパッタ
リングを行う。このとき、ターゲット４と基板スパッタ
位置１４ｃとの間に配置された熱触媒体５は、熱分解反
応および触媒反応による活性化水素イオンＨ^＊の生成及
び輻射熱を通じて、堆積種の基板上での泳動及び生成過
程の薄膜中での拡散を促進し、バルクに近い結晶の薄膜
形成を促進するという作用をする。

【０２６２】スパッタリングが完了した後、基板スパッ
タ位置１４ｃから図面右側の基板ため込み部１４ｂに基
板１０を移送する。この基板ため込み部１４ａから基板
スパッタ位置１４ｃ，基板ため込み部１４ｂへの移送及
び基板スパッタ位置１４ｃにおけるスパッタリングを、
基板ため込み部１４ａに保持された複数の基板１０につ
いて順次行う。すべての成膜が終了したら、熱触媒体５
および基板１０の加熱を停止し、アルゴンガスおよび水
素ガスの供給を停止し、窒素ガスを導入して大気圧に戻
し、基板１０を取り出す。

【０２６３】（実施例７）図２６において、薄膜形成装
置Ｓの第７の実施例について説明する。本例において、
前記実施例と同様部材には同一符号を付して、その説明
を省略する。図２６に示す薄膜形成装置Ｓは、片側ロー
ド・ロック式連続触媒スパッタリング装置である。本例
の片側ロード・ロック式連続触媒スパッタリング装置
は、実施例６の基板ため込み式連続触媒スパッタリング
装置と同様、連続スパッタリング装置の一種である。

【０２６４】図２６に示す薄膜形成装置Ｓは、チャンバ
１内に、複数の基板１０を保持する基板貯留室１４ｄ
と、基板１０へのスパッタリングを行うスパッタリング
室１５を備えるように構成される。スパッタリング室１
５内には、図２６に示すように、ターゲット４と、基板
１０がスパッタリングされる基板スパッタ位置１４ｃ
と、が設けられる。基板貯留室１４ｄとスパッタリング
室１５との間には、開閉可能な扉１６が設けられる。チ
ャンバ１内には、基板１０を基板貯留室１４ｄと基板ス
パッタ位置１４ｃとの間で往復移送するための不図示の
基板移送手段とが設けられる。ターゲット４と基板スパ
ッタ位置１４ｃとの間には、図２６に示すように、熱触
媒体５およびシャッター７が配置される。本例の薄膜形
成装置Ｓのその他の構成は、上記実施例１に係る薄膜形
成装置Ｓと同様である。

【０２６５】本例の薄膜形成装置Ｓの動作について説明
する。まず、基板貯留室１４ｄに、複数の基板１０をセ
ットする。排気系１ａを作動させ、チャンバ１内を排気
し、所定真空度の１０^−４〜１０^−５Ｐａに達した後、
扉１６を開けると共に、基板１０をチャンバ１内の基板
貯留室１４ｄから基板スパッタ位置１４ｃに移送する。
扉１６を閉め、スパッタリング室１５内に水素ガスを導
入して熱触媒体５を所定温度真で加熱した後に、アルゴ
ンガスと水素ガスとの混合ガスを導入する。基板１０上
へのスパッタリングは、基板１０が、基板貯留室１４ｄ
に戻る方向への移動中になされる。

【０２６６】このとき、ターゲット４と基板スパッタ位
置１４ｃとの間に配置された熱触媒体５は、熱分解反応
および触媒反応による活性化水素イオンＨ^＊の生成およ
び輻射熱を通じて、堆積種の基板上での泳動及び生成過
程の薄膜中での拡散を促進し、バルクに近い結晶の薄膜
形成を促進するという作用をする。

【０２６７】スパッタリングが完了した後、アルゴンガ
スと水素ガスとの導入を停止し、充分に排気した後に、
扉１６を開け、基板１０を基板貯留室１４ｄに再び収容
する。この基板貯留室１４ｄと基板スパッタ位置１４ｃ
との間の基板１０の移送及び基板１０へのスパッタリン
グを、基板貯留室１４ｄに保持された複数の基板１０に
ついて順次行う。すべての成膜が終了したら、扉１６を
閉じ、基板貯留室１４ｄに窒素ガスを導入して大気圧に
戻し、基板１０を取り出す。

【０２６８】（実施例８）図２７において、薄膜形成装
置Ｓの第８の実施例について説明する。本例において、
前記実施例と同様部材には同一符号を付して、その説明
を省略する。図２７に示す薄膜形成装置Ｓは、両側ロー
ド・ロック式連続触媒スパッタリング装置である。本例
の両側ロード・ロック式連続触媒スパッタリング装置
は、実施例６の基板ため込み式連続触媒スパッタリング
装置，実施例７の片側ロード・ロック式連続触媒スパッ
タリング装置と同様、連続スパッタリング装置の一種で
ある。

【０２６９】図２７に示す薄膜形成装置Ｓは、チャンバ
１内に、複数の基板１０を保持する基板貯留室１４ｄ
と、基板１０へのスパッタリングを行うスパッタリング
室１５と、スパッタリングの完了した基板１０を受け入
れて保持する基板貯留室１４ｅを備えるように構成され
る。スパッタリング室１５内には、図２７に示すよう
に、ターゲット４と、基板１０がスパッタリングされる
基板スパッタ位置１４ｃと、が設けられる。

【０２７０】基板貯留室１４ｄとスパッタリング室１５
との間およびスパッタリング室１５と基板貯留室１４ｅ
との間には、開閉可能な扉１６ｄ，１６ｅがそれぞれ設
けられる。チャンバ１内には、基板１０を基板貯留室１
４ｄから基板スパッタ位置１４ｃを経て基板貯留室１４
ｅに移送するための不図示の基板移送手段が設けられ
る。ターゲット４と基板スパッタ位置１４ｃとの間に
は、図２７に示すように、熱触媒体５およびシャッター
７が配置される。本例の薄膜形成装置Ｓのその他の構成
は、上記実施例１に係る薄膜形成装置Ｓと同様である。

【０２７１】本例の薄膜形成装置Ｓの動作について説明
する。まず、基板貯留室１４ｄに、複数の基板１０をセ
ットする。排気系１ａを作動させ、チャンバ１内を排気
し、所定真空度の１０^−４〜１０^−５Ｐａに達した後、
扉１６ｄを開けると共に、基板１０をチャンバ１内の基
板貯留室１４ｄからスパッタリング室１５内へ移送す
る。基板１０がスパッタリング室１５内に入った時点
で、扉１６ｄを閉める。

【０２７２】この後、スパッタリング室１５内に水素ガ
スを導入して熱触媒体５を所定温度まで加熱した後に、
アルゴンと水素ガスの混合ガスを導入して所定ガス圧
力，例えば１〜１０^−１Ｐａとする。基板１０は、図２
７の右方向へ移送される途中のスパッタ位置１４ｃでス
パッタリングされる。

【０２７３】このとき、ターゲット４と基板スパッタ位
置１４ｃとの間に配置された熱触媒体５は、熱分解反応
および触媒反応による活性化水素イオンＨ^＊の生成およ
び輻射熱を通じて、堆積種の基板上での泳動及び生成過
程の薄膜中での拡散を促進し、バルクに近い結晶の薄膜
形成を促進するという作用をする。

【０２７４】基板１０は、基板スパッタ位置１４ｃを経
て、図面右方向へ移送される。基板１０が、スパッタリ
ング室１５の右端に到達した時点で扉１６ｅを開け、基
板１０を基板貯留室１４ｅに収納する。基板１０が基板
貯留室１４ｅに完全に入った時点で扉１６ｅを閉める。

【０２７５】本例の両側ロード・ロック式連続触媒スパ
ッタリング法では、常時スパッタが行われ、基板１０上
へのスパッタリングは、基板１０が、基板貯留室１４ｄ
から基板貯留室１４ｅに移送される途中でなされる。こ
の基板貯留室１４ｄと基板スパッタ位置１４ｃとの間の
基板１０の移送及び基板１０へのスパッタリングを、基
板貯留室１４ｄに保持された複数の基板１０について順
次行う。すべての成膜が終了したら、扉１６ｅを閉じ、
基板貯留室１４ｅに窒素ガスを導入して大気圧に戻し、
基板１０を取り出す。

【０２７６】（実施例９）図２８において、薄膜形成装
置Ｓの第９の実施例について説明する。本例において、
前記実施例と同様部材には同一符号を付して、その説明
を省略する。図２８に示す薄膜形成装置Ｓは通過型連続
触媒スパッタリング装置である。本例の薄膜形成装置
は、チャンバ１内に、矩形のターゲット４と、基板１０
を載置するトレー１７と、このトレー１７を移送する不
図示のトレー移送手段と、ターゲット４とトレー１７の
間に熱触媒体５とシャッター７を備える。図２８（ａ）
は、本例のターゲット４とトレー１７を上方から見た図
であり、図２８（ｂ）は、本例のターゲット４とトレー
１７を横から見た図である。本例の薄膜形成装置Ｓのそ
の他の構成は、上記実施例１に係る薄膜形成装置Ｓと同
様である。

【０２７７】本例の薄膜形成装置Ｓの動作について説明
する。まず、トレー１７に複数の基板１０をセットす
る。排気系１ａを作動させ、チャンバ１内を排気する。
チャンバ１内が１０^−４〜１０^−５Ｐａの真空度に達し
た後、水素ガスを導入して熱触媒体５を所定温度に加熱
し、チャンバ１内にアルゴンガスと水素ガスとの混合ガ
スを導入し、チャンバ１内圧力を例えば１〜１０^−１Ｐ
ａとする。トレー１７を、ターゲット４上を等速度で通
過するように移動させてスパッタリングを行う。

【０２７８】基板上に一様な膜厚の薄膜を形成するため
に、トレー１７の移送は、次の条件になるよう制御す
る。すなわち、基板１０の進行方向に直角なｙ方向のス
パッタ原子束が基板１０の範囲内で同一になるように制
御する。また、トレー１７の進行速度を一定にする。

【０２７９】このとき、ターゲット４とトレー１７との
間に配置された熱触媒体５は、熱分解反応および触媒反
応による活性化水素イオンＨ^＊の生成および輻射熱を通
じて、堆積種の基板上での泳動及び生成過程の薄膜中で
の拡散を促進し、バルクに近い結晶の薄膜形成を促進す
るという作用をする。スパッタリングが完了した後、次
にスパッタする基板１０を載置したトレー１７につい
て、同様の手順を繰り返す。

【０２８０】（実施例１０）図２９において、薄膜形成
装置Ｓの第１０の実施例について説明する。本例におい
て、前記実施例と同様部材には同一符号を付して、その
説明を省略する。図２９に示す薄膜形成装置Ｓは自公転
成膜方式連続触媒スパッタリング装置である。本例の薄
膜形成装置Ｓは、チャンバ１内のスパッタリング室１５
に、ＲＦ電極９ｂと、このＲＦ電極９ｂと平行するよう
にＲＦ電極９ｂの基板１０側に設けられたターゲット４
と、基板１０を載置するパレット１８と、このパレット
１８を移送するパレット移送手段１９と、を備える。ス
パッタリング時に基板１０がセットされる位置とターゲ
ット４との間には、不図示の熱触媒体５とシャッター７
が配置される。本例の薄膜形成装置Ｓのその他の構成
は、上記実施例１に係る薄膜形成装置Ｓと同様である。

【０２８１】本例の薄膜形成装置Ｓの動作について説明
する。まず、パレット１８に複数の基板１０をセットす
る。排気系１ａを作動させ、チャンバ１内を排気する。
チャンバ１内が所定真空度の１０^−４〜１０^−５Ｐａに
達した後、水素ガスを導入した熱触媒体５を所定温度に
加熱した後に、チャンバ１内にアルゴンガスと水素ガス
との混合ガスを導入する。パレット１８を図２９の矢印
Ａの方向に公転させ、基板１０を図２９の矢印Ｂの方向
に自転させながら、パレット移送手段１９を作動させ
て、基板１０を、スパッタリング室１５に導入する。パ
レット１８および基板１０を回転させたまま、スパッタ
リングを行う。

【０２８２】本例の薄膜形成装置Ｓによれば、パレット
１８を公転させると共に基板１０を自転させながらスパ
ッタリングを行うため、基板上に一様な膜厚の薄膜を形
成することができる。このとき、ターゲット４と基板１
０との間に配置された熱触媒体５は、熱分解反応および
触媒反応による活性化水素イオンＨ^＊の生成および輻射
熱を通じて、堆積種の基板上での泳動及び生成過程の薄
膜中での拡散を促進し、バルクに近い結晶の薄膜形成を
促進するという作用をする。

【０２８３】スパッタリングが完了した後、熱触媒体５
および基板１０の加熱を停止し、アルゴンガスおよび水
素ガス導入を停止した後に、窒素ガスを導入し、チャン
バ１内の真空を破ってパレット１８および基板１０を取
り出す。

【０２８４】（実施例１１）図３０において、薄膜形成
装置Ｓの第１１の実施例について説明する。本例におい
て、前記実施例と同様部材には同一符号を付して、その
説明を省略する。図３０に示す薄膜形成装置Ｓはプリン
ターのサーマルヘッドの作成に適したカルーセル型触媒
スパッタリング装置である。

【０２８５】本例の薄膜形成装置Ｓは、チャンバ１内
に、基板１０を保持する基板ホルダ２０、チャンバ１内
を所定の温度に保持するためのヒータ２１、スパッタが
所定の条件で安定するまでターゲット４と基板１０との
間を遮蔽するシャッタ−７、チャンバ１の壁面に配置さ
れる標準カソード２３、必要に応じて使用されるオプシ
ョン・カソード２４、標準カソード２３またはオプショ
ン・カソード２４と基板１０との間に設けられる熱触媒
体５、シャッター７と、を備える。本例の薄膜形成装置
Ｓのその他の構成は、上記実施例１に係る薄膜形成装置
Ｓと同様である。

【０２８６】本例の基板ホルダ２０は、図３１に示すよ
うに、１０角柱の形状からなる。なお、本例では、基板
ホルダ２０を１０角柱の形状として構成したが、これに
限定されるものでなく、多角柱形，円柱形等、回転させ
ることができる他の形状として構成しても良い。基板ホ
ルダ１０は、その側面に、１面につき３枚の基板１０を
載置可能に形成される。このように、本例の基板ホルダ
によれば、多数の基板１０を載置することができるの
で、バッチ式の装置であっても生産性を高くすることが
でき、基板処理面積当たりの装置コストを低減すること
が可能となるのである。基板ホルダ２０の中心には、回
転軸２５が設けられ、図示しない回転駆動機構により、
基板ホルダ２０はこの回転軸２５を中心として回転可能
に構成される。

【０２８７】本例の薄膜形成装置Ｓの動作について説明
する。まず、基板ホルダ２０に複数の基板１０をセット
する。排気系１ａを作動させ、チャンバ１内を排気す
る。チャンバ１内が所定真空度の１０^−４〜１０^−５Ｐ
ａに達した後、水素ガスを導入して熱触媒体５を所定温
度に加熱する。その後、チャンバ１内にアルゴンガスと
水素ガスとの混合ガスを導入する。基板ホルダ２０を回
転軸２５を中心として図３１の矢印方向に回転させ、ス
パッタリングを行う。

【０２８８】本例の薄膜形成装置Ｓによれば、基板１０
を回転させながらスパッタリングを行うため、基板上に
一様な膜厚の薄膜を形成することができる。このとき、
ターゲット４と基板１０との間に配置された熱触媒体５
は、熱分解反応および触媒反応による活性化水素イオン
Ｈ^＊の生成および輻射熱を通じて、堆積種の基板上での
泳動及び生成過程の薄膜中での拡散を促進し、バルクに
近い結晶の薄膜形成を促進するという作用をする。

【０２８９】スパッタリングが完了した後、熱触媒体５
と基板１０の加熱を停止し、アルゴンガスと水素ガスの
供給を停止する。その後、窒素ガスを導入して真空を破
り、基板ホルダ２０をチャンバ１から取り出す。その
後、次にスパッタする基板１０を載置した基板ホルダ２
０について、同様の手順を繰り返す。

【０２９０】本例の薄膜形成装置Ｓは、パソコン，ワー
プロ等の印刷、電卓や計測器等のレコーダに用いる抵抗
膜（Ｔａ_２Ｎ）、電極配線薄膜（Ａｌ）、保護膜（Ｓｉ
Ｏ_２）、耐磨耗薄膜（Ｔａ_２Ｏ_５）など、薄膜タイプの
サーマルヘッドやアモルファスシリコンまたはポリシリ
コン太陽電池の作成に好適である。

【０２９１】（実施例１２）図３２において、薄膜形成
装置Ｓの第１２の実施例について説明する。本例におい
て、前記実施例と同様部材には同一符号を付して、その
説明を省略する。図３２に示す薄膜形成装置Ｓはマルチ
チャンバ触媒スパッタリング装置である。本例の薄膜形
成装置Ｓは、半導体の製造に適した薄膜形成装置であ
り、チャンバ１内に、ウエハの取り出し，装着を行うた
めのロード・ロック室２６およびバッファ室２８と、チ
ャンバ１内でスパッタリングを行うためのスパッタリン
グ室１５と、ウエハを複数のスパッタリング室１５に出
し入れするためのセパレーション室２７と、各スパッタ
リング室１５内の不図示のターゲットとウエハとの間に
設けられる熱触媒体と、シャッター７とを備える。本例
の薄膜形成装置Ｓのその他の構成は、上記実施例１に係
る薄膜形成装置Ｓと同様である。

【０２９２】本例の排気系には、オイルフリーのクライ
オ・ポンプを使用する。ロードロック室２６は、ウエハ
の取り出し、装着を行うための室である。ウエハの取り
出し、装着は、ロードロック室２６とバッファ室２８と
の間を閉鎖してロードロック室２６のみを大気に開放し
て行う。ウエハの取り出し、装着が完了すると、ロード
ロック室を真空にする。この方式は、ロード・ロック方
式と呼ばれるものであり、排気時間を短縮できると共
に、スパッタリング室１５内を高真空に保つことができ
るので、安定した製品を得ることができるという特徴が
ある。本例のチャンバ１は、４つのスパッタリング室１
５，セパレーション室２７，バッファ室２８，２つのロ
ードロック室２６の合計８の独立した室からなる。これ
ら８つの室は、それぞれ独立して排気可能に構成され
る。

【０２９３】本例の薄膜形成装置Ｓの動作について説明
する。排気系１ａを作動させ、チャンバ１内を排気す
る。チャンバ１内が所定真空度の１０^−４〜１０^−５Ｐ
ａに達した後、各スパッタリング室１５内に水素ガスを
導入した熱触媒体５を所定温度に加熱する。その後、ア
ルゴンガスと水素ガスとの混合ガスを導入して例えば１
Ｐａとし、スタンバイの状態にする。

【０２９４】同時に、ウエハを、２５枚を１つの図示し
ないカセットに収容し、このカセットを図示しないオー
トローダーに載せる。カセットは、オートローダーによ
り、ロードロック室２６に運ばれる。カセットがロード
ロック室２６に搬入されると、ロードロック室２６内
は、独立して真空排気される。

【０２９５】ロードロック室２６が所定の真空度に達す
ると、カセットは、バッファ室２８を経てセパレーショ
ン室２７に導かれる。セパレーション室２７から、予め
設定された順で、４つのスパッタリング室１５にカセッ
トが導かれ、各スパッタリング室１５でのウエハへのス
パッタが行われる。

【０２９６】スパッタ時には、ターゲットとウエハとの
間に配置された熱触媒体は、熱分解反応および触媒反応
による活性化水素イオンＨ^＊の生成および輻射熱を通じ
て、堆積種の基板上での泳動及び生成過程の薄膜中での
拡散を促進し、バルクに近い結晶の薄膜形成を促進する
という作用をする。

【０２９７】各スパッタリング室１５におけるスパッタ
リングが完了した後、カセットをセパレーション室２
７，バッファ室２８を経てロードロック室２６に導く。
窒素ガスを導入し、ロードロック室２６の真空を破り、
カセットをチャンバ１外へ取り出す。その後、次にスパ
ッタするウエハを載置したカセットについて、同様の手
順を繰り返す。

【０２９８】なお、本例の薄膜形成装置Ｓでは、カセッ
ト・ツー・カセット（Ｃ−ｔｏ−Ｃ）方式を採用する。
ここで、カセット・ツー・カセット（Ｃ−ｔｏ−Ｃ）と
は、作業者がカセットを各工程に取り付けると、ウエハ
が自動的に装置内を搬送処理され、再びカセットに戻っ
て収容される方式をいう。スパッタリング工程も、これ
らの工程の一つである。

【０２９９】（実施例１３）図３３において、薄膜形成
装置Ｓの第１３の実施例について説明する。本例におい
て、前記実施例と同様部材には同一符号を付して、その
説明を省略する。図３３に示す薄膜形成装置Ｓは同軸マ
グネトロン形の低温触媒スパッタリング装置である。

【０３００】本例の薄膜形成装置Ｓは、スパッタリング
室１５内に、ターゲット４と、基板１０と、ターゲット
４と基板１０との間に配設されたトラップ電極２８と、
トラップ電極２８とターゲット４との間に配設された熱
触媒体５と、シャッター７とを備える。本例の薄膜形成
装置Ｓのその他の構成は、上記実施例１に係る薄膜形成
装置Ｓと同様である。

【０３０１】本例のトラップ電極２８は、円盤状体から
なり、図３３に示すように、トラップが形成されてい
る。このトラップは、一種の格子であり、円周に沿って
運動する原子はトラップされるが、ターゲット４から基
板１０へ向けて直進するスパッタされた原子は通過する
ように構成されている。

【０３０２】本例の薄膜形成装置Ｓによれば、磁場によ
り電子のエネルギーを小さくすると共に電子のトラップ
電極２８により電子衝撃を除去することができる。その
結果、プラスチックの上にも付着強度の良い膜が、何の
変形もなく付けることができる。また、スパッタ温度を
上昇させることにより寸法の狂いが生じるため、スパッ
タ温度を上昇させることができないオングストロームオ
ーダーの超精密部品にも成膜することが可能である。

【０３０３】本例の薄膜形成装置Ｓの動作について説明
する。基板１０をセットした後、排気系１ａを作動さ
せ、スパッタリング室１５内を排気する。スパッタリン
グ室１５内が所定真空度の１０^−４〜１０^−５Ｐａに達
した後、スパッタリング室１５内に水素ガスを導入して
熱触媒体５を所定温度に加熱する。その後、アルゴンガ
スと水素ガスとの混合ガスを導入し、基板１０へのスパ
ッタを行う。

【０３０４】スパッタ時には、ターゲット４と基板１０
との間に配置された熱触媒体は、熱分解反応および触媒
反応による活性化水素イオンＨ^＊の生成および輻射熱を
通じて、堆積種の基板上での泳動及び生成過程の薄膜中
での拡散を促進し、バルクに近い結晶の薄膜形成を促進
するという作用をする。

【０３０５】スパッタリングが完了した後、熱触媒体５
の加熱を停止し、水素ガスおよびアルゴンガス供給を停
止した後に窒素ガスを導入し、スパッタリング室１５の
真空を破り、基板１０をスパッタリング室１５外へ取り
出す。その後、次にスパッタする基板１０について、同
様の手順を繰り返す。

【０３０６】（実施例１４）図３４において、薄膜形成
装置Ｓの第１４の実施例について説明する。本例におい
て、前記実施例と同様部材には同一符号を付して、その
説明を省略する。図３４に示す薄膜形成装置Ｓは基板／
ターゲット間の距離を長距離とした低圧触媒スパッタリ
ング装置である。

【０３０７】本例の薄膜形成装置Ｓは、チャンバ１内
に、ターゲット４と、基板としてのウエハ３０と、ター
ゲット４とウエハ３０との間に配設された熱触媒体５
と、シャッター７とを備える。本例の薄膜形成装置Ｓの
その他の構成は、上記実施例１に係る薄膜形成装置Ｓと
同様である。

【０３０８】本例のターゲット４／ウエハ３０間の距離
Ｄ_ｓｔは、一般的なスパッタリング装置の約４倍に該当
する３００ｍｍとされる。このように構成することによ
り、磁場分布と強度が改善され、スパッタ圧を２〜３×
１０^−２Ｐａまで低下させることができ、その結果ボト
ムカバレッジを大幅に改善することができる。

【０３０９】本例の薄膜形成装置Ｓの動作について説明
する。ウエハ３０をセットした後、排気系１ａを作動さ
せ、チャンバ１内を排気する。チャンバ１内が所定の真
空度１０^−４〜１０^−５Ｐａに達した後、水素ガスを導
入して熱触媒体５および基板１０を所定温度まで加熱す
る。その後、チャンバ１内にアルゴンガスと水素ガスと
の混合ガスを導入し、ウエハ３０へのスパッタを行う。

【０３１０】スパッタ時には、ターゲット４とウエハ３
０との間に配置された熱触媒体５は、熱分解反応および
触媒反応による活性化水素イオンＨ^＊の生成および輻射
熱を通じて、堆積種の基板上での泳動及び生成過程の薄
膜中での拡散を促進し、バルクに近い結晶の薄膜形成を
促進するという作用をする。

【０３１１】スパッタリングが完了した後、熱触媒体５
と基板１０の加熱を停止してアルゴンガスおよび水素ガ
ス供給を停止する。その後、窒素ガスを導入し、チャン
バ１の真空を破り、ウエハ３０をチャンバ１外へ取り出
す。その後、次にスパッタするウエハ３０について、同
様の手順を繰り返す。

【０３１２】（実施例１５）図３５において、薄膜形成
装置Ｓの第１５の実施例について説明する。本例におい
て、前記実施例と同様部材には同一符号を付して、その
説明を省略する。図３５に示す薄膜形成装置ＳはＲＦ−
ＤＣ結合形バイアス触媒スパッタリング装置である。

【０３１３】本例の薄膜形成装置Ｓは、マグネトロン電
極３２と、高周波電源９ｃと、ＤＣ電源９ａとを備え、
チャンバ１内に、ターゲット４と、基板としてのウエハ
３０と、ターゲット４とウエハ３０との間に配設された
熱触媒体５と、シャッター７とを備える。本例の薄膜形
成装置Ｓのその他の構成は、上記実施例１に係る薄膜形
成装置Ｓと同様である。

【０３１４】本例のマグネトロン電極３２は、１００Ｍ
Ｈｚの高周波電源９ｃとＤＣ電源９ａで運転され、ウエ
ハ３０には、１３．５６ＭＨｚのＲＦバイアスが印加さ
れる。本例の薄膜形成装置Ｓは、１００ＭＨｚ高周波電
源９ｃとＤＣ電源９ａの両方でスパッタのコントロール
をすることができるという利点がある。例えば、１００
ＭＨｚ高周波電源９ｃを一定電力にして主としてプラズ
マを作り、ＤＣ電源９ａでターゲット電流を制御して、
主としてスパッタ速度を制御することができる。このよ
うに、本例の薄膜形成装置Ｓによれば、ターゲットの電
流とプラズマ密度を別に制御することができるので、設
定できる条件の範囲が広がるという効果を奏する。

【０３１５】本例の薄膜形成装置Ｓの動作について説明
する。ウエハ３０をセットした後、排気系１ａを作動さ
せ、チャンバ１内を排気する。チャンバ１内が所定の真
空度１０^−４〜１０^−５Ｐａに達した後、水素ガスを導
入して熱触媒体５を所定温度まで加熱する。その後、チ
ャンバ１内にアルゴンガスと水素ガスとの混合ガスを導
入し、ウエハ３０へのスパッタを行う。

【０３１６】スパッタ時には、ターゲット４とウエハ３
０との間に配置された熱触媒体５は、熱分解反応および
触媒反応による活性化水素イオンＨ^＊の生成および輻射
熱を通じて、堆積種のウエハ上での泳動及び生成過程の
薄膜中での拡散を促進し、バルクに近い結晶の薄膜形成
を促進するという作用をする。

【０３１７】スパッタリングが完了した後、熱触媒体５
と基板１０の加熱を停止してアルゴンガスおよび水素ガ
ス供給を停止する。その後、窒素ガスを導入し、チャン
バ１の真空を破り、ウエハ３０をチャンバ１外へ取り出
す。その後、次にスパッタするウエハ３０について、同
様の手順を繰り返す。

【０３１８】（実施例１６）図３６において、薄膜形成
装置Ｓの第１６の実施例について説明する。本例におい
て、前記実施例と同様部材には同一符号を付して、その
説明を省略する。図３６に示す薄膜形成装置Ｓは高密度
触媒スパッタリング装置の一種のＥＣＲ触媒スパッタリ
ング装置である。

【０３１９】本例の薄膜形成装置ＳはＥＣＲ放電を触媒
スパッタリングに適用した例であり、プラズマを作る部
屋である空洞共振器３８と、空洞共振器３８の周囲を囲
むように設けられた磁気コイル３６と、空洞共振器３８
にマイクロ波を導入するための方形導波管３４およびマ
イクロは導入窓３５と、筒状体のターゲット４と、基板
１０と、基板ホルダ２０と、ターゲット４と基板１０と
の間に配設された熱触媒体５と、シャッター７とを備え
る。本例の薄膜形成装置Ｓのその他の構成は、上記実施
例１に係る薄膜形成装置Ｓと同様である。

【０３２０】本例の薄膜形成装置Ｓは、ＥＣＲ放電を触
媒スパッタリングに適用する装置である。ＥＣＲ放電
は、空洞共振器３８に２．４５ＧＨｚのマイクロ波を送
り込み放電を起こすものである。空洞共振器３８の軸方
向，すなわち図３６の上下方向には、磁場が印加されて
おり、電子は磁力線の軸の周りを回転する電界により回
転しながら加速される。この回転周波数とマイクロ波の
周波数を最適磁束密度により一致させて共振させ、マイ
クロ波のエネルギーを効率よく電子に吸収させてプラズ
マを作る。ＥＣＲ放電によれば、冷陰極且つ高真空でプ
ラズマを作ることができる。

【０３２１】本例の薄膜形成装置Ｓでは、ＥＣＲプラズ
マの近くにおいたターゲット４に負電圧を印加して触媒
スパッタリングを行うものである。本例の薄膜形成装置
Ｓによれば、高密度のＥＣＲプラズマ中で、かつ低い放
電圧力下で効率よく触媒スパッタリングをすることがで
きる。

【０３２２】本例の薄膜形成装置Ｓの動作について説明
する。基板１０をセットした後、不図示の排気系を作動
させ、不図示のチャンバの内部を排気する。チャンバ内
が所定の真空度に達した後、方形導波管３４からマイク
ロ波を導入し、磁気コイル３６に電流を流し、空洞共振
器３８中にプラズマを発生させる。同時に水素ガスを導
入して熱触媒体５および基板１０を所定温度に加熱し、
チャンバ内にアルゴンガスと水素ガスとの混合ガスを導
入し、基板１０へのスパッタを行う。

【０３２３】スパッタ時には、ターゲット４と基板１０
との間に配置された熱触媒体５は、熱分解反応および触
媒反応による活性化水素イオンＨ^＊の生成および輻射熱
を通じて、堆積種の基板上での泳動及び生成過程の薄膜
中での拡散を促進し、バルクに近い結晶の薄膜形成を促
進するという作用をする。

【０３２４】スパッタリングが完了した後、マイクロ波
導入の停止および熱触媒体５と基板１０の加熱を停止し
てアルゴンガスおよび水素ガス供給を停止する。その
後、窒素ガスを導入し、チャンバの真空を破り、基板１
０をチャンバ外へ取り出す。その後、次にスパッタする
基板１０について、同様の手順を繰り返す。

【０３２５】（実施例１７）図３７において、薄膜形成
装置Ｓの第１７の実施例について説明する。本例におい
て、前記実施例と同様部材には同一符号を付して、その
説明を省略する。図３７に示す薄膜形成装置Ｓは対向タ
ーゲット触媒スパッタリング装置である。

【０３２６】本例の薄膜形成装置Ｓは、平行に対向して
設けられた２つのターゲット４，４と、２つのターゲッ
ト４，４の一方の端部側にターゲット４，４に垂直に設
けられた基板１０と、ターゲット４，４の上または下に
配置された永久磁石１２と、ターゲット４および永久磁
石１２を囲むように設けられたアノード４０と、ターゲ
ット４と基板１０との間に配設された熱触媒体５と、シ
ャッター７とを備える。本例の薄膜形成装置Ｓのその他
の構成は、上記実施例１に係る薄膜形成装置Ｓと同様で
ある。

【０３２７】本例の薄膜形成装置Ｓでは、イオン衝撃に
よりターゲットから放出された電子は、磁力線Ｂ_０の間
に閉じこめられ、高密度プラズマを発生する。この装置
は、基板４をプラズマの外におくことができ、低い圧力
でスパッタを行うことができるという特徴を有する。

【０３２８】本例の薄膜形成装置Ｓの動作について説明
する。基板１０をセットした後、不図示の排気系を作動
させ、不図示のチャンバの内部を排気する。チャンバ内
が所定の真空度１０^−４〜１０^−５Ｐａに達した後、水
素ガスを導入して熱触媒体５を所定温度まで加熱する。
チャンバ内にアルゴンガスと水素ガスとの混合ガスを導
入し、基板１０へのスパッタを行う。

【０３２９】スパッタ時には、ターゲット４，４と基板
１０との間に配置された熱触媒体５は、熱分解反応およ
び触媒反応による活性化水素イオンＨ^＊の生成および輻
射熱を通じて、堆積種の基板上での泳動及び生成過程の
薄膜中での拡散を促進し、バルクに近い結晶の薄膜形成
を促進するという作用をする。

【０３３０】スパッタリングが完了した後、高密度プラ
ズマを停止し、熱触媒体５と基板１０の加熱を停止して
アルゴンガスおよび水素ガス供給を停止する。その後、
窒素ガスを導入し、チャンバの真空を破り、基板１０を
チャンバ外へ取り出す。その後、次にスパッタする基板
１０について、同様の手順を繰り返す。

【０３３１】（具体的実施例１）具体的な実施例１とし
て、トップゲート型ポリシリコンＣＭＯＳＴＦＴ製法の
実施例を示す。トップゲート型ポリシリコンＣＭＯＳＴ
ＦＴを作製するため、図３８に示すように、先ず、絶縁
性の基板１０上の少なくともＴＦＴ形成領域に、触媒ス
パッタリング法により、熱触媒体を加熱して触媒作用が
可能な状態にしておき、図１８に示すガス導入形態で、
保護膜用の窒化シリコン膜２１１及び酸化シリコン膜２
１２、ポリシリコン膜２１３、ゲート絶縁膜用の酸化シ
リコン膜２１４を成膜する。

【０３３２】基板１０の材質は、ＴＦＴ形成過程での基
板温度により選択される。触媒スパッタリング法を採用
した場合、ポリシリコン膜や絶縁膜形成過程における基
板温度は、２００〜５５０℃程度の比較的低温に維持さ
れる。このため、ＴＦＴ形成装置において基板温度がほ
うけい酸ガラスやアルミノけい酸ガラス等のガラス基板
を用いることができる場合は、ほうけい酸ガラス基板や
アルミノけい酸ガラス基板を使用できる。このときに、
コスト面から基板を大きめにすることが可能であり、例
えば、５００ｍｍ×６００ｍｍの大きさで、０．５〜
１．１ｍｍ厚さとされる。

【０３３３】なお、ＴＦＴ形成過程において、基板温度
が８００〜１０００℃程度の比較的高温となる場合は、
石英ガラス、結晶化ガラス等の耐熱性ガラス基板を用い
る。耐熱性ガラス基板は、例えば、一般的なシリコンウ
ェハと同様のオリエンテーション・フラット（オリフ
ラ）を付けた直径１５ｃｍ〜３０ｃｍの大きさで、７０
０〜８００μｍ厚さとされる。

【０３３４】次に、第１工程〜第１３工程からなるトッ
プゲート型ポリシリコンＣＭＯＳＴＦＴの作製工程につ
いて説明する。本例の薄膜形成装置は、相互に扉で仕切
られた第１〜第４のチャンバを備える。第１〜第４のチ
ャンバは、順次隣接して線状に並ぶように配置され、基
板１０が第１〜第４のチャンバ内を順に通過可能に形成
される。なお、中央にセパレーション室２７が形成さ
れ、その周囲に放射状に第１〜第４のチャンバが配置さ
れるように構成しても良い。

【０３３５】まず、第１工程で、図１８に示すガス導入
形態により、第１のチャンバ内で窒化シリコン膜を成膜
する。このとき、ターゲット４として、窒化シリコンか
らなるターゲット４を用いる。また、基板１０は、所定
温度（２００〜５５０℃）まで加熱する。本例では、窒
化シリコン膜２１１を、５０〜２００（ｎｍ）の厚さに
形成する。

【０３３６】上記保護膜用の窒化シリコン膜２１１は、
基板１０としてほうけい酸またはアルミノけい酸ガラス
基板を用いた場合、基板１０からのＮａイオンをストッ
プするために形成されるものであり、基板１０として合
成石英ガラスを使用した場合は不要である。

【０３３７】次に、基板１０を、第２のチャンバに移送
し、第２工程で、図１８に示すガス導入態様により、保
護膜用の酸化シリコン膜２１２を形成する。本例では、
酸化シリコン膜２１２を、５０〜１００（ｎｍ）の厚さ
に形成する。次に、基板１０を、第３のチャンバに移送
し、第３工程で、図１８に示すガス導入態様により、ポ
リシリコン膜２１３を形成する。

【０３３８】このとき、ターゲット４として、シリコン
からなるターゲットを用いる。本例では、ポリシリコン
膜２１３を、５０〜１００（ｎｍ）の厚さに形成する。

【０３３９】一般に、低温（２００〜５５０℃）でシリ
コンをスパッタリングすると、アモルファスシリコン膜
が形成されるが、本発明では、熱触媒体によりシリコン
分子／原子に高いエネルギーが付与されるので、ポリシ
リコン膜が形成されることとなる。

【０３４０】ポリシリコン膜２１３が形成されたら、基
板１０を、第４のチャンバに移送し、第４工程として、
ゲート絶縁膜用の酸化シリコン膜２１４を成膜する。成
膜後は、窒素ガスを導入してチャンバ1内の真空を破
り、基板１０を取り出す。こうして、絶縁基板１０上に
保護膜用の窒化シリコン膜および酸化シリコン膜，ポリ
シリコン膜，ゲート絶縁膜の酸化シリコン膜を連続成膜
する。

【０３４１】なお、本例では、マルチチャンバを用いて
化合物（窒化物，酸化物等）ターゲットによるリアクテ
ィブ・スパッタを行うように構成したが、シリコンから
なるターゲットを用い、窒素，酸素等の反応性ガスをア
ルゴンに混合させてスパッタリングを行うように構成し
ても良い。このようにすると、シングルチャンバでスパ
ッタリングを行うことができる。

【０３４２】次いで、上記ポリシリコン層をチャンネル
領域とするＭＯＳＴＦＴの作製を行う。第５工程とし
て、図３９に示すように、ＮチャンネルＭＯＳＴＦＴ用
のチャンネル領域の不純物濃度を制御するために、Ｐチ
ャンネルＭＯＳＴＦＴを、フォトレジストｒ１でマスク
し、Ｐ型不純物イオン（例えば、ボロンイオンＢ^＋）
を、例えば、１０ｋｅＶで２〜３×１０^１１ａｔｏｍｓ
／ｃｍ^２のドーズ量で打ち込み、ポリシリコン層の導電
型をＰ型化したシリコン層ｌ１とする。

【０３４３】次いで、第６工程として、図４０に示すよ
うに、ＰチャンネルＭＯＳＴＦＴ用のチャンネル領域の
不純物濃度を制御するために、今度は、ＮチャンネルＭ
ＯＳＴＦＴをフォトレジストｒ２でマスクし、Ｎ型不純
物イオン（例えば、リンイオンＰ^＋）を、例えば、１０
ｋｅＶで１〜２×１０^１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２のドーズ
量で打ち込み、ポリシリコン層のＮ型化したシリコン層
ｌ２とする。

【０３４４】次いで、第７工程では、図４１に示すよう
に、ゲート電極材料としての耐熱性の高いモリブデン／
タンタル合金膜２１６を、触媒スパッタリング法で、例
えば、厚さ４００（ｎｍ）に堆積させる。

【０３４５】まず、チャンバ１内に基板１０およびモリ
ブデン／タンタルからなる合金ターゲット４を設置し、
排気系１ａを動作させてチャンバ１内を所定圧力になる
まで排気するとともに、サセプタ２に内蔵されたヒータ
２ａを動作させて基板１０を所定温度（２００〜５５０
℃）まで加熱する。次いで、チャンバ１内に水素ガスを
供給する。水素ガスは、熱触媒体５との接触により活性
化されて、一部が活性化水素イオンＨ^＊となり、基板１
０の表面のクリーニングがなされる。

【０３４６】次に、モリブデン／タンタル合金膜２１６
を形成する。水素ガスが供給されているチャンバ１内
に、不活性ガスとしてのアルゴンガスを導入する。チャ
ンバ１内では、イオン化されたアルゴンイオンおよび活
性化水素イオンが、ターゲット４に衝突し、ターゲット
４から薄膜原料であるモリブデン原子およびタンタル原
子がスパッタされる。これらの原子は、熱触媒体５の近
傍を通過する時に熱エネルギーが付与されながら基板１
０に到達し、基板１０の一主面に、高品質のモリブデン
／タンタル合金膜２１６が形成される。本例では、モリ
ブデン／タンタル合金膜２１６が４００（ｎｍ）形成さ
れる。

【０３４７】このとき、チャンバ１内でのアルゴンガス
の割合を高めるために、マスフローコントローラーＭを
制御して、水素ガスの供給を成膜の途中で低減させ、モ
リブデン／タンタル合金膜２１６を高速で成膜するよう
に構成してもよい。成膜後は、アルゴンガスをカット
し、熱触媒体を問題ない温度まで冷却して、水素ガスの
導入を停止する。その後、窒素ガスを導入してチャンバ
1内の真空を破り、基板１０を取り出す。

【０３４８】次いで、第８工程では、図４２に示すよう
に、フォトレジストｒ３を所定パターンに形成し、これ
をマスクにして、モリブデン／タンタル合金膜２１６を
ゲート電極２１７の形状にエッチングし、更に、フォト
レジストｒ３を除去する。

【０３４９】次いで、第９工程では、図４３に示すよう
に、ＰチャンネルＭＯＳＴＦＴ及びゲート電極２１７を
フォトレジストｒ４でマスクし、Ｎ型不純物である、例
えば、Ａｓ^＋イオンを、例えば、２０〜３０ｋｅＶで１
〜２×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２のドーズ量でイオン
注入し、フォトレジスト剥離後、Ｎ_２中約１０００℃で
１０秒〜２０秒間のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａ
ｌ Ａｎｎｅａｌ）で活性化し、ＮチャンネルＭＯＳＴ
ＦＴのＮ^＋型ソース領域Ｓ_１及びドレイン領域Ｄ_１をそ
れぞれ形成する。なお、このＲＴＡ処理は、Ｐチャンネ
ルＭＯＳＴＦＴの活性化と一緒にしても良い。

【０３５０】次いで、第１０工程では、図４４に示すよ
うに、ＮチャンネルＭＯＳＴＦＴ及びゲート電極２１７
をフォトレジストｒ５でマスクし、Ｐ型不純物である、
例えば、Ｂ^＋イオンを、例えば、１０〜２０ｋｅＶで１
〜２×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２のドーズ量でイオン
注入し、フォトレジスト剥離後、Ｎ_２中約１０００℃で
１０秒〜２０秒間のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａ
ｌ Ａｎｎｅａｌ）で活性化し、ＰチャンネルＭＯＳＴ
ＦＴのＰ^＋型ソース領域Ｓ_２及びドレイン領域Ｄ_２を、
それぞれ形成する。

【０３５１】次いで、第１１工程では、図４５に示すよ
うに、全面に本発明の触媒スパッタリング法によって、
酸化シリコン膜２１９を、例えば５０〜１００（ｎｍ）
厚、リンシリケートガラス（ＰＳＧ）膜２２０を、例え
ば２００〜３００（ｎｍ）厚、窒化シリコン膜２２１を
１００〜２００（ｎｍ）厚に成膜する。

【０３５２】次いで、第１２工程では、図４６に示すよ
うに、絶縁膜の所定位置にコンタクト窓開けを行い、各
ホールを含む全面にアルミニウムなどの電極材料を、触
媒スパッタリング法により、１５０℃で１μｍの厚みに
堆積し、これをパターンエッチングして、Ｐチャンネル
ＭＯＳＴＦＴ及びＮチャンネルＭＯＳＴＦＴの、それぞ
れのソース又はドレイン電極Ｓ又はＤとゲート取出し電
極又は配線Ｇを形成し、フォーミングガス（Ｎ_２＋
Ｈ_２）中４００℃１ｈでシンター処理してオーミックコ
ンタクトと表面準位を改善し、各ＭＯＳＴＦＴを完成す
る。

【０３５３】（具体的実施例２）さらに、具体的な実施
例２として、ボトムゲート型ポリシリコンＣＭＯＳＴＦ
Ｔ製法の実施例について説明する。ボトムゲート型ポリ
シリコンＣＭＯＳＴＦＴを作製するため、触媒スパッタ
リング法により、基板の少なくともＴＦＴ形成領域に、
耐熱性の高いモリブデン／タンタル合金のスパッタ膜
（３００〜４００（ｎｍ）厚）を形成し、ボトムゲート
電極を形成する。ボトムゲート電極には、汎用フォトリ
ソグラフイ及びエッチング技術により、２０〜４５度の
テーパーエッチングを施す。

【０３５４】次に、触媒スパッタリング法により、熱触
媒体を加熱して触媒作用が可能な状態にしておき、保護
膜用の窒化シリコン膜及びゲート絶縁膜用の酸化シリコ
ン膜、ポリシリコン膜、保護膜用の酸化シリコン膜を成
膜する。基板１０の材質，大きさ等は、上記具体的実施
例１と同様の基準により選択される。

【０３５５】上記ボトムゲート型ポリシリコンＣＭＯＳ
ＴＦＴの作製工程についてさらに詳細に説明する。ま
ず、第１工程で、基板１０の少なくともＴＦＴ領域に、
モリブデン／タンタル合金のスパッタ膜３００〜４００
（ｎｍ）を形成する。

【０３５６】まず、チャンバ１内に基板１０およびモリ
ブデン／タンタルからなる合金ターゲット４を設置し、
排気系１ａを動作させてチャンバ１内を所定圧力１０
^−４〜１０^−５Ｐａになるまで排気するとともに、サセ
プタ２に内蔵されたヒータ２ａを動作させて基板１０を
所定温度（２００〜５５０℃）まで加熱する。次いで、
チャンバ１内に水素ガスを供給する。水素ガスは、熱触
媒体５との接触により活性化されて、一部が活性化水素
イオンＨ^＊となり、基板１０の表面のクリーニングがな
される。

【０３５７】次に、厚さ３００〜４００（ｎｍ）のモリ
ブデン／タンタル合金膜２１６を、上記具体的実施例１
の第７工程と同様の手順により成膜する。その後、汎用
フォトリソグラフィ及びエッチング技術により、２０〜
４５度のテーパーエッチングを施し、ボトムゲート電極
を形成する。

【０３５８】次いで、第２工程〜第６工程で、第１〜第
４チャンバを備えるマルチチャンバ１内において、図１
８に示すガス導入態様により、保護膜用の窒化シリコン
膜及びゲート絶縁膜用の酸化シリコン膜、ポリシリコン
膜、保護膜用の酸化シリコン膜を成膜する。

【０３５９】第２工程では、排気系１ａを動作させてマ
ルチチャンバ１内を所定圧力１０^{− ４}〜１０^−５Ｐａま
で排気するとともに、サセプタ２に内蔵されたヒータ２
ａを動作させて、基板１０を所定温度２００〜５５０℃
まで加熱する。

【０３６０】次いで、第３工程で、図１８に示すガス導
入形態により、第１のチャンバ内で５０〜１００（ｎ
ｍ）の厚さの保護膜用の窒化シリコン膜を成膜する。こ
のとき、ターゲット４として、窒化シリコンからなるタ
ーゲット４を用いる。

【０３６１】次に、基板１０を、第２のチャンバに移送
し、第４工程では、図１８に示すガス導入態様により、
５０〜１００（ｎｍ）の厚さのボトムゲート絶縁膜用の
酸化シリコン膜２１２を形成する。

【０３６２】次に、基板１０を、第３のチャンバに移送
し、第５工程では、図１８に示すガス導入態様により、
シリコンからなるターゲットを用い、５０〜１００（ｎ
ｍ）の厚さのポリシリコン膜２１３を形成する。

【０３６３】次に、基板１０を、第４のチャンバに移送
し、第６工程として、保護膜用の酸化シリコン膜を成膜
する。成膜後は、窒素ガスを導入してチャンバ1内の真
空を破り、基板１０を取り出す。

【０３６４】こうして、絶縁基板１０上に保護膜の窒化
シリコン膜およびボトムゲート絶縁膜の酸化シリコン
膜，ポリシリコン膜，保護膜の酸化シリコン膜を成膜す
る。次いで、前記具体的実施例１と同様な方法で、ポリ
シリコン層をチャンネル，ソース，ドレイン領域とする
ＭＯＳＴＦＴの作製を行う。

【０３６５】（具体的実施例３）具体的な実施例３とし
て、デュアルゲート型ポリシリコンＣＭＯＳＴＦＴ製法
の実施例について説明する。デュアルゲート型ポリシリ
コンＣＭＯＳＴＦＴは、基板上の少なくともＴＦＴ作製
領域に、耐熱性の高いモリブデン／タンタル合金のスパ
ッタ膜を３００〜４００（ｎｍ）厚程度形成し、ボトム
ゲート電極を形成する。ボトムゲート電極には、汎用フ
ォトリソグラフイ及びエッチング技術により、２０〜４
５度のテーパーエッチングを施す。

【０３６６】次に、触媒スパッタリング法により、保護
膜用の窒化シリコン膜及びボトムゲート絶縁膜用の酸化
シリコン膜、ポリシリコン膜、トップゲート絶縁膜用の
酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜を成膜する。基板１
０の材質，大きさ等は、上記具体的実施例１と同様の基
準により選択される。

【０３６７】次に、デュアルゲート型ポリシリコンＣＭ
ＯＳＴＦＴの作製工程について説明する。まず、第１工
程で、基板１０の少なくともＴＦＴ領域に、上記具体的
実施例１の第７工程と同様の手順により、モリブデン／
タンタル合金のスパッタ膜３００〜４００（ｎｍ）を形
成する。そして汎用フォトリソグラフィ及びエッチング
技術により、２０〜４５度のテーパーエッチングを施
し、ボトムゲート電極を形成する。

【０３６８】次いで、第２工程乃至第６工程で、上記具
体的実施例２の第２工程乃至第６工程と同様の手順によ
り、基板１０上に保護膜用の窒化シリコン膜（５０〜１
００（ｎｍ）），ボトムゲート絶縁膜用の酸化シリコン
膜（５０〜１００（ｎｍ）），ポリシリコン膜（５０〜
１００（ｎｍ）），トップゲート絶縁膜用の酸化シリコ
ン膜（５０〜１００（ｎｍ））を成膜する。

【０３６９】次いで、第７工程として、上記トップゲー
ト絶縁膜用の酸化シリコン膜に、上記具体的実施例１の
第７工程と同様の手順により、上記モリブデン／タンタ
ル合金の触媒スパッタ膜を形成して、汎用フォトリソグ
ラフィ及びエッチング技術によりトップゲート電極を形
成する。次いで、前記具体的実施例１と同様な方法で、
ポリシリコン層をチャンネル，ソース，ドレイン領域と
するＭＯＳＴＦＴの作製を行う。

【０３７０】（具体的実施例４）具体的な実施例４とし
て、トップゲート型単結晶シリコンＣＭＯＳＴＦＴ製法
の実施例を示す。トップゲート型単結晶シリコンＣＭＯ
ＳＴＦＴを作製するため、基板１０の少なくともＴＦＴ
形成領域に適当な形状，寸法の段差を形成し、触媒スパ
ッタリング法により半導体膜（単結晶シリコン膜）とゲ
ート絶縁膜（酸化シリコン膜）を成膜させて、段差をシ
ードにグラフォエピタキシャル成長させる。基板１０の
材質，大きさ等は、上記具体的実施例１と同様の基準に
より選択される。

【０３７１】次に、第１工程〜第１３工程からなるトッ
プゲート型単結晶シリコンＣＭＯＳＴＦＴの作製工程に
ついて説明する。まず、第１工程で、図４７に示すよう
に、基板１０の一主面に、フォトレジストｒ１を所定パ
ターンに形成し、これをマスクとして、例えば、四フッ
化炭素（ＣＦ_４）プラズマのＦ^＋イオンを照射し、リア
クティブイオンエッチング（ＲＩＥ）によって、基板１
０に段差１０ａを複数個形成する。この場合、段差２１
０ａは、後述する単結晶シリコンのグラフォエピタキシ
ャル成長時のシードとなるものであって、例えば、深さ
ｄ１００〜３００ｎｍ、幅ｗ５．０〜１０．０μｍに形
成される。

【０３７２】次いで、第２工程で、図４８に示すよう
に、基板１０上に単結晶シリコン膜を形成する。単結晶
シリコン膜は、シリコンからなるターゲット４を用い、
図１０に示すガス導入態様により、上述の実施例１のポ
リシリコン膜形成の場合と同様の手順により形成する。
このときに、段差２１０ａをシードにグラフォエピタキ
シャル成長させて、単結晶シリコン膜２２２を数μｍ〜
０．００５μｍ（例えば５０〜１００ｎｍ）の厚みに、
エピタキシャル成長させる。

【０３７３】基板１０上に堆積した単結晶シリコン膜２
２２は、エピタキシャル成長したものであるが、これ
は、グラフォエピタキシーと称される公知の現象による
ものを、触媒スパッタリングに適用したものである。上
記段差２１０ａの形状を種々に変えることによって、成
長層の結晶方位を制御することができる。

【０３７４】単結晶シリコン膜２２２が形成されたら、
図４９に示すように、第３工程として、図１４に示すガ
ス導入態様により、実施例１に示す手順でゲート絶縁膜
用の酸化シリコン膜２２３を成膜する。

【０３７５】こうして、触媒スパッタリングとグラフォ
エピタキシーによって、基板１０上に単結晶シリコン膜
２２２を堆積させる。次いで、単結晶シリコン膜をチャ
ンネル領域とするＭＯＳＴＦＴの作製を行う。

【０３７６】第４工程として、図５０に示すように、Ｎ
チャンネルＭＯＳＴＦＴ用のチャンネル領域の不純物濃
度を制御するために、ＰチャンネルＭＯＳＴＦＴをフォ
トレジストｒ２でマスクし、Ｐ型不純物イオン（例え
ば、ボロンイオンＢ^＋）を、例えば、１０〜２０ｋｅＶ
で２〜３×１０^１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２のドーズ量で打
ち込み、単結晶シリコン膜の導電型をＰ型化したシリコ
ン層ｌ１とする。

【０３７７】次いで、第５工程として、図５１に示すよ
うに、ＰチャンネルＭＯＳＴＦＴ用のチャンネル領域の
不純物濃度を制御するために、今度は、ＮチャンネルＭ
ＯＳＴＦＴをフォトレジストｒ３でマスクし、Ｎ型不純
物イオン（例えば、リンイオンＰ^＋）を、例えば、１０
〜２０ｋｅＶで１〜２×１０^１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２の
ドーズ量で打ち込み、単結晶シリコン膜のＮ型化したシ
リコン層ｌ２とする。

【０３７８】次いで、第６工程で、図５２に示すよう
に、上記具体的実施例１の第７工程と同様の手順によ
り、ゲート電極材料としてのモリブデン／タンタル合金
膜２２４を、厚さ４００（ｎｍ）に堆積させる。

【０３７９】次いで、第７工程では、図５３に示すよう
に、フォトレジストｒ４を所定パターンに形成し、これ
をマスクにして、モリブデン／タンタル合金膜２２４を
ゲート電極２２５の形状にパターンエッチングし、フォ
トレジストｒ４を除去する。

【０３８０】次いで、第８工程では、図５４に示すよう
に、ＰチャンネルＭＯＳＴＦＴ及びゲート電極２２５を
フォトレジストｒ５でマスクし、Ｎ型不純物である、例
えば、Ａｓ^＋イオンを、例えば、２０〜３０ｋｅＶで１
〜２×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２のドーズ量でイオン
注入しフォトレジスト除去後に、Ｎ_２中約１０００℃で
約２０秒間のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａ
ｎｎｅａｌ）で活性化し、ＮチャンネルＭＯＳＴＦＴの
Ｎ^＋型ソース領域Ｓ_１及びドレイン領域Ｄ_１をそれぞれ
形成する。

【０３８１】次いで、第９工程では、図５５に示すよう
に、ＮチャンネルＭＯＳＴＦＴ及びゲート電極２２５を
フォトレジストｒ６でマスクし、Ｐ型不純物である、例
えば、Ｂ^＋イオンを、例えば、１０〜２０ｋｅＶで１〜
２×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２のドーズ量でイオン注
入しフォトレジスト除去後に、Ｎ_２中約１０００℃で約
２０秒間のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎ
ｎｅａｌ）で活性化し、ＰチャンネルＭＯＳＴＦＴのＰ
^＋型ソース領域Ｓ_２及びドレイン領域Ｄ_２をそれぞれ形
成する。なお、このＲＴＡ処理はＮチャンネルＭＯＳＴ
ＦＴの活性化を一緒にしてもよい。

【０３８２】次いで、第１０工程では、図５６に示すよ
うに、全面に本発明の触媒スパッタリング法によって、
酸化シリコン膜２２７を、例えば５０〜１００（ｎｍ）
厚、リンシリケートガラス（ＰＳＧ）膜２２８を、例え
ば２００〜３００（ｎｍ）厚、窒化シリコン膜２２９
を、例えば、１５０〜２００（ｎｍ）厚に成膜する。こ
のとき、酸化シリコン膜２２７は、図１４に示すガス導
入態様により、上記実施例１の手順で成膜する。また、
ＰＳＧ膜２２８は、ＰＳＧからなるターゲット４を用
い、図１０に示すガス導入態様により、上記実施例１の
手順で成膜する。窒化シリコン膜２２９は、図１２に示
すガス導入態様により、上記実施例１の手順で成膜す
る。

【０３８３】次いで、第１１工程では、図５７に示すよ
うに、絶縁膜の所定位置にコンタクト窓開けを行い、各
ホールを含む全面に、アルミニウムなどの電極材料を本
発明の触媒スパッタリング法等によって１５０℃で１μ
ｍの厚みに堆積し、これをパターンエッチングして、Ｐ
チャンネルＭＯＳＴＦＴ及びＮチャンネルＭＯＳＴＦＴ
の、それぞれのソース又はドレイン電極Ｓ又はＤとゲー
ト取出し電極又は配線Ｇを形成し、フォーミングガス
（Ｎ_２＋Ｈ_２）中４００℃１ｈでシンター処理してオー
ミックコンタクトと表面準位を改善し、各ＭＯＳＴＦＴ
を完成する。

【０３８４】（具体的実施例５）具体的な実施例５とし
て、ボトムゲート型単結晶シリコンＣＭＯＳＴＦＴ製法
の実施例を示す。ボトムゲート型単結晶シリコンＣＭＯ
ＳＴＦＴを作製するため、基板の少なくともＴＦＴ形成
領域に、本発明の触媒スパッタリング法により、耐熱性
の高いモリブデン／タンタル合金のスパッタ膜（３００
〜４００（ｎｍ）厚）を形成し、ボトムゲート電極を形
成する。ボトムゲート電極には、汎用フォトリソグラフ
イ及びエッチング技術により、２０〜４５度のテーパー
エッチングを施す。

【０３８５】また、基板の少なくともＴＦＴ形成領域に
適当な形状，寸法の段差を形成し、触媒スパッタリング
法により、熱触媒体を加熱して触媒作用が可能な状態に
しておき、半導体膜（ポリシリコン膜，アモルファスシ
リコン膜等）とゲート絶縁膜を連続成膜させて、段差を
シードにグラフォエピタキシャル成長させて、単結晶シ
リコン膜を成膜させる。基板１０の材質，大きさ等は、
上記具体的実施例１と同様の基準により選択される。

【０３８６】上記ボトムゲート型単結晶シリコンＣＭＯ
ＳＴＦＴの作製工程について、さらに詳細に説明する。
まず、第１工程で、基板１０の少なくともＴＦＴ領域
に、上記具体的実施例１の第７工程と同様の手順によ
り、モリブデン／タンタル合金のスパッタ膜３００〜４
００（ｎｍ）を形成する。そして、汎用フォトリソグラ
フィ及びエッチング技術により、２０〜４５度のテーパ
ーエッチングを施し、ボトムゲート電極を形成する。

【０３８７】次いで、図１２に示すガス導入態様によ
り、上述の実施例１と同様の手順で、５０〜２００（ｎ
ｍ）厚さの保護膜用の窒化シリコン膜を形成する。次い
で、図１４に示すガス導入態様により、上述の実施例１
と同様の手順で、５０〜１００（ｎｍ）厚さのボトムゲ
ート絶縁膜用の酸化シリコン膜を形成する。

【０３８８】次いで、基板１０の一主面に、フォトレジ
ストを所定パターンに形成し、これをマスクとして、例
えば、ＣＦ_４プラズマのＦ^＋イオンを照射し、リアクテ
ィブイオンエッチング（ＲＩＥ）によって、基板１０に
深さｄ５０〜２００ｎｍ、幅ｗ２〜３μｍの段差１０ａ
を複数個形成する。

【０３８９】フォトレジストの除去後に、本発明の触媒
スパッタリング法により、基板１０上に単結晶シリコン
膜を成膜する。単結晶シリコン膜は、シリコンからなる
ターゲット４を用い、図１０に示すガス導入態様によ
り、上述の実施例１のポリシリコン膜形成の場合と同様
の手順により形成する。このときに、段差１０ａをシー
ドにグラフォエピタキシャル成長させて、単結晶シリコ
ン膜を数μｍ〜０．００５μｍ（例えば５０〜１００ｎ
ｍ）の厚みに、エピタキシャル成長させる。単結晶シリ
コン膜が形成されたら、図１４に示すガス導入態様によ
り、実施例１に示す手順で保護膜用の酸化シリコン膜を
成膜する。

【０３９０】こうして、触媒スパッタリング法とグラフ
ォエピタキシーによって、基板１０上に単結晶シリコン
膜を堆積させる。次いで、前記具体的実施例４と同様な
方法で、単結晶シリコン膜をチャンネル，ソース，ドレ
イン領域とするＭＯＳＴＦＴの作製を行う。

【０３９１】なお、本例ではボトムゲート電極を作製し
ているため、ＭＯＳＴＦＴの作製において、具体的実施
例４の第６工程で行うゲート電極層の形成と、第７工程
で行うゲート電極形状の形成は、不要となる。

【０３９２】（具体的実施例６）具体的な実施例６とし
て、デュアルゲート型単結晶シリコンＣＭＯＳＴＦＴ製
法の実施例について説明する。デュアルゲート型単結晶
シリコンＣＭＯＳＴＦＴは、基板１０上の少なくともＴ
ＦＴ作製領域に、モリブデン／タンタル合金のスパッタ
膜を３００〜４００（ｎｍ）厚程度形成し、ボトムゲー
ト電極を形成する。

【０３９３】ボトムゲート電極には、汎用フォトリソグ
ラフイ及びエッチング技術により、２０〜４５度のテー
パーエッチングを施す。さらに、基板１０の少なくとも
ＴＦＴ形成領域に、適当な形状，寸法の段差を形成し、
触媒スパッタリング法により、熱触媒体を加熱して触媒
作用が可能な状態にしておき、半導体膜（ポリシリコン
膜，アモルファスシリコン膜等）とゲート絶縁膜を成膜
させて、段差をシードにグラフォエピタキシャル成長さ
せて単結晶シリコン膜を形成する。このように、少なく
とも、ポリシリコン膜とゲート絶縁膜用の酸化シリコン
膜とを成膜するときには、連続成膜するものとする。基
板１０の材質，大きさ等は、上記具体的実施例１と同様
の基準により選択される。

【０３９４】上記デュアルゲート型単結晶シリコンＣＭ
ＯＳＴＦＴの作製工程について、さらに詳細に説明す
る。第１工程で、基板１０の少なくともＴＦＴ領域に、
上記具体的実施例１の第７工程と同様の手順により、モ
リブデン／タンタル合金のスパッタ膜を３００〜４００
（ｎｍ）形成する。そして、汎用フォトリソグラフィ及
びエッチング技術により、２０〜４５度のテーパーエッ
チングを施し、ボトムゲート電極を形成する。

【０３９５】次いで、第２工程で、図１２に示すガス導
入態様により、上述の実施例１に示す手順で５０〜２０
０（ｎｍ）厚さの保護膜用の窒化シリコン膜を形成す
る。

【０３９６】次いで、第３工程では、図１４に示すガス
導入態様により、実施例１に示す手順で５０〜１００
（ｎｍ）厚さのゲート絶縁膜用の酸化シリコン膜を成膜
する。次いで、基板１０の一主面に、フォトレジストを
所定パターンに形成し、これをマスクとして、例えば、
四フッ化炭素（ＣＦ_４）プラズマのＦ^＋イオンを照射
し、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）によっ
て、基板１０に深さｄ５０〜１００ｎｍ、幅ｗ２〜３μ
ｍの段差１０ａを複数個形成する。

【０３９７】フォトレジストの除去後に、本発明の触媒
スパッタリング法により、基板１０上に単結晶シリコン
膜を成膜する。単結晶シリコン膜は、シリコンからなる
ターゲット４を用い、図１０に示すガス導入態様によ
り、上述の実施例１のポリシリコン膜形成の場合と同様
の手順により形成する。このときに、段差１０ａをシー
ドにグラフォエピタキシャル成長させて、単結晶シリコ
ン膜を数μｍ〜０．００５μｍ（例えば５０〜１００ｎ
ｍ）の厚みに、エピタキシャル成長させる。単結晶シリ
コン膜が形成されたら、図１４に示すガス導入態様によ
り、実施例１に示す手順で保護膜用の酸化シリコン膜を
成膜する。

【０３９８】単結晶シリコン膜が形成されたら、連続し
て触媒スパッタリング法により、図１４に示すガス導入
態様により実施例１に示す手順で、トップゲート絶縁膜
用の酸化シリコン膜を成膜する。

【０３９９】次いで、上記絶縁膜用の酸化シリコン膜或
いは窒化シリコン膜に、本発明の触媒スパッタリング法
により、上記具体的実施例１の第７工程と同様の手順
で、モリブデン／タンタル合金のスパッタ膜を形成し
て、汎用フォトリソグラフィ及びエッチング技術により
トップゲート電極を形成する。

【０４００】こうして、触媒スパッタリング法とグラフ
ォエピタキシーによって、基板１０上に単結晶シリコン
膜を堆積させる。次いで、前記具体的実施例４と同様な
方法で、単結晶シリコン膜をチャンネル，ソース，ドレ
イン領域とするＭＯＳＴＦＴの作製を行う。

【０４０１】（具体的実施例７）具体的な実施例７とし
て、単結晶シリコン膜をヘテロエピタキシャル成長によ
り形成して得た、トップゲート型単結晶シリコンＣＭＯ
ＳＴＦＴ製法の実施例を示す。本例のトップゲート型単
結晶シリコンＣＭＯＳＴＦＴを作製するため、基板１０
の少なくともＴＦＴ形成領域に、触媒スパッタリング法
により、単結晶半導体（単結晶シリコン等）と格子整合
の良い物質層（結晶性サファイア膜等）を形成し、半導
体膜（ポリシリコン膜，アモルファスシリコン膜等）と
ゲート絶縁膜を成膜させて、前記格子整合の良い物質を
シードにヘテロエピタキシャル成長させる。基板１０の
材質，大きさ等は、上記具体的実施例１と同様の基準に
より選択される。

【０４０２】上記、第１工程〜第１３工程からなるトッ
プゲート型単結晶シリコンＣＭＯＳＴＦＴの作製工程に
ついて、さらに詳細に説明する。まず、第１工程で、本
発明の触媒スパッタリング法により、図１２に示すガス
導入態様で、上述の実施例１に示す手順により、５０〜
２００（ｎｍ）厚さの保護膜用の窒化シリコン膜を形成
する。次いで、第２工程で、本発明の触媒スパッタリン
グ法により、結晶性サファイア薄膜（厚さ５〜２００
（ｎｍ））２５０を形成する。結晶性サファイア薄膜２
５０は、単結晶サファイアをターゲット４とし、図１４
に示すガス導入態様により、上述の実施例１の酸化シリ
コンを成膜する場合と同様の手順で作製する。

【０４０３】次いで、第３工程で、単結晶シリコン膜２
２２を形成する。単結晶シリコン膜２２２は、シリコン
からなるターゲット４を用い、図１０に示すガス導入態
様により、上述の実施例１のポリシリコン膜形成の場合
と同様の手順により形成する。このときに、図５９に示
すように、結晶性サファイア薄膜２５０上に、全面に単
結晶シリコン膜２２２を、０．００５μｍ〜数μｍ（例
えば、５０〜１００ｎｍ）の厚みに、エピタキシャル成
長させる。

【０４０４】このようにして、シリコンは、結晶性サフ
ァイア薄膜２５０をシード（種）としてヘテロエピタキ
シャル成長し、厚さ、例えば、５０〜１００ｎｍ程度の
単結晶シリコン膜２２２として析出する。この場合、サ
ファイアは、単結晶シリコンと格子定数が殆ど同じであ
るので、シリコンは、結晶性サファイア薄膜２５０上に
エピタキシー成長する。

【０４０５】単結晶シリコン膜２２が形成されたら、図
６０に示すように、第４工程として、図１４に示すガス
導入態様により、実施例１に示す手順でゲート絶縁膜用
の酸化シリコン膜２２３を成膜する。

【０４０６】こうして、触媒スパッタリング法とヘテロ
エピタキシーによって、基板１０上に単結晶シリコン膜
２２２を堆積させる。次いで、単結晶シリコン膜をチャ
ンネル領域とするＭＯＳＴＦＴの作製を行う。

【０４０７】第５工程として、図６１に示すように、Ｎ
チャンネルＭＯＳＴＦＴ用のチャンネル領域の不純物濃
度を制御するために、ＰチャンネルＭＯＳＴＦＴをフォ
トレジストｒ１でマスクし、Ｐ型不純物イオン（例え
ば、ボロンイオンＢ^＋）を、例えば、１０〜２０ｋｅＶ
で２〜３×１０^１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２のドーズ量で打
ち込み、単結晶シリコン膜の導電型をＰ型化したシリコ
ン層ｌ１とする。

【０４０８】次いで、第６工程として、図６２に示すよ
うに、ＰチャンネルＭＯＳＴＦＴ用のチャンネル領域の
不純物濃度を制御するために、今度は、ＮチャンネルＭ
ＯＳＴＦＴをフォトレジストｒ２でマスクし、Ｎ型不純
物イオン（例えば、リンイオンＰ^＋）を、例えば、１０
〜２０ｋｅＶで１〜２×１０^１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２の
ドーズ量で打ち込み、単結晶シリコン膜のＮ型化したシ
リコン層ｌ２とする。

【０４０９】次いで、第７工程では、図６３に示すよう
に、ゲート電極材料としてのモリブデン／タンタル合金
膜２２４を、本発明の触媒スパッタリング法によって、
上記具体的実施例１の第７工程と同様の手順で、厚さ４
００（ｎｍ）に堆積させる。

【０４１０】次いで、第８工程では、図６４に示すよう
に、フォトレジストｒ３を所定パターンに形成し、これ
をマスクにして、モリブデン／タンタル合金膜２２４を
ゲート電極２２５の形状にパターンエッチングし、フォ
トレジストｒ３を除去する。

【０４１１】次いで、第９工程では、図６５に示すよう
に、ＰチャンネルＭＯＳＴＦＴ及びゲート電極２５をフ
ォトレジストｒ４でマスクし、Ｎ型不純物である、例え
ば、Ａｓ^＋イオンを、例えば、２０〜３０ｋｅＶで１〜
２×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２のドーズ量でイオン注
入しフォトレジスト除去後に、Ｎ_２中約１０００℃で約
２０秒間のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎ
ｎｅａｌ）で活性化し、ＮチャンネルＭＯＳＴＦＴのＮ
^＋型ソース領域Ｓ_１及びドレイン領域Ｄ_１をそれぞれ形
成する。

【０４１２】次いで、第１０工程では、図６６に示すよ
うに、ＮチャンネルＭＯＳＴＦＴ及びゲート電極２２５
をフォトレジストｒ５でマスクし、Ｐ型不純物である、
例えば、Ｂ^＋イオンを、例えば、１０〜２０ｋｅＶで１
〜２×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２のドーズ量でイオン
注入しフォトレジスト除去後に、Ｎ_２中約１０００℃で
約２０秒間のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａ
ｎｎｅａｌ）で活性化し、ＰチャンネルＭＯＳＴＦＴの
Ｐ^＋型ソース領域Ｓ_２及びドレイン領域Ｄ_２をそれぞれ
形成する。なお、このＲＴＡ処理はＮチャンネルＭＯＳ
ＴＦＴの活性化を一緒にしてもよい。

【０４１３】次いで、第１１工程では、図６７に示すよ
うに、本発明の触媒スパッタリング法により全面、酸化
シリコン膜２２７を、例えば５０〜１００（ｎｍ）厚、
リンシリケートガラス（ＰＳＧ）膜２２８を、例えば２
００〜３００（ｎｍ）厚、窒化シリコン膜２２９を、例
えば、１５０〜２００（ｎｍ）厚に成膜する。

【０４１４】次いで、第１２工程では、図６８に示すよ
うに、絶縁膜の所定位置にコンタクト窓開けを行い、各
ホールを含む全面に、アルミニウムなどの電極材料を本
発明の触媒スパッタリング法等によって１５０℃で１μ
ｍの厚みに堆積し、これをパターニングして、Ｐチャン
ネルＭＯＳＴＦＴ及びＮチャンネルＭＯＳＴＦＴの、そ
れぞれのソース又はドレイン電極Ｓ又はＤとゲート取出
し電極又は配線Ｇを形成し、フォーミングガス（Ｎ_２＋
Ｈ_２）中４００℃１ｈでシンター処理してオーミックコ
ンタクトと表面準位を改善し、各ＭＯＳＴＦＴを完成す
る。

【０４１５】（具体的実施例８）具体的な実施例８とし
て、単結晶半導体膜をヘテロエピタキシャル成長により
形成して得た、ボトムゲート型単結晶シリコンＣＭＯＳ
ＴＦＴ製法の実施例を示す。ボトムゲート型単結晶シリ
コンＣＭＯＳＴＦＴを作製するため、基板１０の少なく
ともＴＦＴ形成領域に、モリブデン／タンタル合金のス
パッタ膜（３００〜４００（ｎｍ）厚）を形成し、ボト
ムゲート電極を形成する。ボトムゲート電極には、汎用
フォトリソグラフイ及びエッチング技術により、２０〜
４５度のテーパーエッチングを施す。

【０４１６】また、基板１０の少なくともＴＦＴ形成領
域に、触媒スパッタリング法により、熱触媒体を加熱し
て触媒作用が可能な状態にしておき、単結晶半導体（単
結晶シリコン等）と格子整合の良い物質層（結晶性サフ
ァイア膜等）を形成し、半導体膜（ポリシリコン膜，ア
モルファスシリコン膜等）とゲート絶縁膜を成膜させ
て、前記格子整合の良い物質をシードにヘテロエピタキ
シャル成長させて単結晶半導体を形成する。このよう
に、少なくとも、ポリシリコン膜とゲート絶縁膜用の酸
化シリコン膜とを成膜するときには、連続成膜するもの
とする。基板１０の材質，大きさ等は、上記具体的実施
例１と同様の基準により選択される。

【０４１７】次に、ボトムゲート型単結晶シリコンＣＭ
ＯＳＴＦＴを作製する場合について、単結晶シリコン膜
の形成過程について説明する。まず、第１工程で、基板
１０の少なくともＴＦＴ領域に、本発明の触媒スパッタ
リング法により、上記具体的実施例１の第７工程と同様
の手順で、モリブデン／タンタル合金のスパッタ膜３０
０〜４００（ｎｍ）を形成する。そして、汎用フォトリ
ソグラフィ及びエッチング技術により、２０〜４５度の
テーパーエッチングを施し、ボトムゲート電極を形成す
る。

【０４１８】次いで、第２工程で、本発明の触媒スパッ
タリング法により、図１２に示すガス導入態様で、上述
の実施例１に示す手順で、５０〜２００（ｎｍ）厚さの
保護膜用の窒化シリコン膜を形成する。

【０４１９】次いで、第３工程では、本発明の触媒スパ
ッタリング法により、図１４に示すガス導入態様によ
り、実施例１に示す手順で５０〜１００（ｎｍ）厚さの
ボトムゲート絶縁膜用の酸化シリコン膜を形成する。次
いで、第４工程では、チャンバ１において、単結晶半導
体（単結晶シリコン）と格子整合の良い物質層（結晶性
サファイア膜等）を形成する。すなわち、基板１０の一
主面に、本発明の触媒スパッタリング法により、結晶性
サファイア薄膜（厚さ５〜２００（ｎｍ））を形成す
る。

【０４２０】次いで、第５工程で、本発明の触媒スパッ
タリング法により、単結晶シリコン膜を形成する。結晶
性サファイア薄膜上に、全面に単結晶シリコン膜を、
０．００５μｍ〜数μｍ（例えば、５０〜１００ｎｍ）
の厚みにヘテロエピタキシャル成長させる。

【０４２１】このようにして、シリコンは、サファイア
薄膜をシード（種）としてヘテロエピタキシャル成長
し、厚さ、例えば、５０〜１００ｎｍ程度の単結晶シリ
コン膜として析出する。この場合、サファイアは、単結
晶シリコンと格子定数が殆ど同じであるので、シリコン
は、サファイア薄膜上にエピタキシー成長する。

【０４２２】単結晶シリコン膜が形成されたら、第７工
程として、本発明の触媒スパッタリング法により、保護
膜用の酸化シリコン膜を連続成膜する。こうして、本発
明の触媒スパッタリング法とヘテロエピタキシーによっ
て、基板１０上に単結晶シリコン膜を堆積させる。次い
で、前記具体的実施例７と同様な方法で、単結晶シリコ
ン膜をチャンネル，ソース，ドレイン領域とするＭＯＳ
ＴＦＴの作製を行う。

【０４２３】（具体的実施例９）具体的な実施例９とし
て、単結晶シリコン膜をヘテロエピタキシャル成長によ
り形成して得た、デュアルゲート型単結晶シリコンＣＭ
ＯＳＴＦＴ製法の実施例について説明する。デュアルゲ
ート型単結晶シリコンＣＭＯＳＴＦＴは、基板１０上の
少なくともＴＦＴ作製領域に、触媒スパッタリング法に
より、モリブデン／タンタル合金のスパッタ膜を３００
〜４００（ｎｍ）厚程度形成し、ボトムゲート電極の形
成、基板の活性化水素イオンＨ^＊でのクリーニング、保
護膜用の窒化シリコン膜の形成、ボトムゲート絶縁膜用
の酸化シリコン膜の形成、単結晶半導体（単結晶シリコ
ン等）と格子整合の良い物質層（結晶性サファイア膜
等）の形成、この物質層上の全面に単結晶シリコン膜を
所定の厚みにヘテロエピタキシャル成長、トップゲート
絶縁膜用の酸化シリコン膜の成膜、必要に応じて保護膜
用の窒化シリコン膜の形成、トップゲート電極の形成等
から構成される。このとき、基板１０の少なくともＴＦ
Ｔ形成領域に、触媒スパッタリング法により、単結晶半
導体（単結晶シリコン等）と格子整合の良い物質層（結
晶性サファイア膜等）を形成し、半導体膜（ポリシリコ
ン，アモルファスシリコン膜等）とゲート絶縁膜を成膜
させて、前記格子整合の良い物質をシードにヘテロエピ
タキシャル成長させる。基板１０の材質，大きさ等は、
上記具体的実施例１と同様の基準により選択される。

【０４２４】上記デュアルゲート型単結晶シリコンＣＭ
ＯＳＴＦＴの作製工程について、さらに詳細に説明す
る。第１工程で、基板１０の少なくともＴＦＴ領域に、
本発明の触媒スパッタリング法により、上記具体的実施
例１の第７工程と同様の手順で、モリブデン／タンタル
合金のスパッタ膜を３００〜４００（ｎｍ）形成する。
そして、汎用フォトリソグラフィ及びエッチング技術に
より、２０〜４５度のテーパーエッチングを施し、ボト
ムゲート電極を形成する。

【０４２５】次いで、第２工程で、本発明の触媒スパッ
タリング法により、図１２に示すガス導入態様で、上述
の実施例１に示す手順で、５０〜２００（ｎｍ）厚さの
保護膜用の窒化シリコン膜を形成する。

【０４２６】次いで、第３工程では、本発明の触媒スパ
ッタリング法により、図１４に示すガス導入態様で、実
施例１に示す手順で、５０〜１００（ｎｍ）厚さのボト
ムゲート絶縁膜用の酸化シリコン膜を形成する。

【０４２７】次いで、第４工程では、チャンバ１におい
て、単結晶半導体（単結晶シリコン等）と格子整合の良
い物質層（結晶性サファイア膜等）を形成する。すなわ
ち、基板１０の一主面に、本発明の触媒スパッタリング
法により結晶性サファイア薄膜（厚さ５〜２００（ｎ
ｍ））を形成する。結晶性サファイア薄膜は、単結晶サ
ファイアをターゲット４とし、図１４に示すガス導入態
様により、上述の実施例１で酸化シリコンを成膜する場
合と同様の手順で作製する。

【０４２８】次いで、第５工程で、単結晶シリコン膜
は、シリコンからなるターゲット４を用い、本発明の触
媒スパッタリング法により、図１０に示すガス導入態様
により、上述の実施例１のポリシリコン膜形成の場合と
同様の手順により形成する。触媒スパッタリング法によ
って、結晶性サファイア薄膜上に、全面に単結晶シリコ
ン膜を、０．００５μｍ〜数μｍ（例えば、５０〜１０
０ｎｍ）の厚みにヘテロエピタキシャル成長させる。

【０４２９】このようにして、シリコンは、結晶性サフ
ァイア薄膜をシード（種）としてヘテロエピタキシャル
成長し、厚さ、例えば、５０〜１００ｎｍ程度の単結晶
シリコン膜として析出する。この場合、サファイアは、
単結晶シリコンと格子定数が殆ど同じであるので、シリ
コンは、結晶性サファイア薄膜上にエピタキシー成長す
る。

【０４３０】単結晶シリコン膜が形成されたら、第６工
程として、本発明の触媒スパッタリング法により、図１
４に示すガス導入態様により、実施例１に示す酸化シリ
コン膜作成手順で、ゲート絶縁膜用の酸化シリコン膜を
成膜する。第７工程では、上記絶縁膜用の酸化シリコン
膜或いは窒化シリコン膜に、本発明の触媒スパッタリン
グ法によって、上記具体的実施例１の第７工程と同様の
手順で、モリブデン／タンタル合金のスパッタ膜を形成
して、汎用フォトリソグラフィ及びエッチング技術によ
りトップゲート電極を形成する。

【０４３１】こうして、触媒スパッタリング法とヘテロ
エピタキシーによって、基板１０上に単結晶シリコン膜
を堆積させる。必要に応じて、第２工程から第７工程ま
で、つまり窒化シリコン膜，ボトムゲート酸化シリコン
膜，結晶性サファイア膜，単結晶シリコン膜，トップゲ
ート絶縁膜の酸化シリコン膜を同一薄膜形成装置のマル
チチャンバーで連続成膜してもよいが、少なくともボト
ムゲート絶縁膜の酸化シリコン膜，結晶性サファイア
膜，単結晶シリコン膜，トップゲート絶縁膜の酸化シリ
コン膜に連続成膜するのが特性，品質面で良好である。
次いで、前記具体的実施例１と同様な方法で、単結晶シ
リコン膜をチャンネル，ソース，ドレイン領域とするＭ
ＯＳＴＦＴの作製を行う。

【０４３２】

【発明の効果】本発明の薄膜形成方法および薄膜形成装
置によれば、触媒スパッタリング法で基板に薄膜を形成
するときに、基板上に高品質な薄膜を形成することが可
能となる。また高品質で且つ大型の表示装置にも適用可
能な薄膜を形成することが可能となる。さらに、高品質
な薄膜の形成を可能とするとともに、熱触媒体の劣化を
防ぐことが可能となる。

【０４３３】すなわち、スパッタリング時に、水素ガス
または酸素ガスを真空容器内に導入することによって、
熱触媒体による熱分解反応および触媒反応により活性化
酸素イオンＯ^＊または活性化水素イオンＨ^＊を発生さ
せ、ターゲットおよび基板表面がクリーニングされるよ
うに構成されているので、基板上に高品質の薄膜を形成
することができる。また、酸化シリコン膜とポリシリコ
ン膜または単結晶シリコン膜の界面にアモルファスシリ
コンの遷移層が形成されず、高品質なポリシリコンまた
は単結晶シリコン薄膜層を形成することが可能となる。
さらに、水素を含むガスが基板の成膜中に導入されてい
るので、熱触媒体を他のガスの影響から保護することに
なり熱触媒体の劣化を防ぐことが可能となる。

【０４３４】そして、本発明の薄膜形成方法および薄膜
形成装置では、成膜するごとにターゲットおよび基板表
面にクリーニングを施すため、安定したスパッタリング
および膜間のストレス低減を図ることができ、高品質な
薄膜層を得ることが可能となる。

【０４３５】また、本発明の薄膜形成方法によれば、金
属窒化物膜、導電性窒化膜を形成するときに窒素ガスを
導入することにより、導入された窒素ガスの一部が、熱
触媒体による熱分解反応および触媒反応により活性化窒
素イオンＮ^＊となり、この活性化窒素イオンＮ^＊によ
り、窒化作用が促進されるため、窒素イオン欠乏による
変質が防止され、本来の金属窒化物膜または導電性窒化
膜の特性を有する膜を得ることができる。

【０４３６】また、本発明の薄膜形成方法によれば、金
属酸化物膜、高誘電率膜、強誘電体膜を形成するときに
酸素ガスを導入することにより、導入された酸素ガスの
一部が、熱触媒体による熱分解反応および触媒反応によ
り活性化酸素イオンＯ^＊となり、この活性化酸素イオン
Ｏ^＊により、ターゲットから飛来する薄膜原料原子また
は分子が、酸化作用を受けるため、絶縁性が高く，高性
能・高品質の金属酸化物膜、高誘電率膜、強誘電体膜を
堆積することが可能となる。

【０４３７】本発明の薄膜形成方法によれば、ガス制御
手段によって、前記酸素ガス，前記水素ガス，前記窒素
ガスの少なくとも一種のガスの供給を増減させるように
構成しているので、真空容器中において、スパッタリン
グに用いるアルゴンガス等の不活性ガスの割合が高くな
り、基板への薄膜形成が高速で行われ作業性向上および
コストダウンを図ることが可能となる。

【０４３８】本発明の薄膜形成方法によれば、熱触媒体
を、金属、またはセラミックスまたは炭化ケイ素を芯と
して金属をコーティングしたものとし、薄膜の形成開始
前および形成終了後には、前記熱触媒体を、前記熱触媒
体の金属の融点未満の温度とし、前記薄膜の形成中に
は、前記熱触媒体の金属による蒸着可能な温度としてい
るので、基板上に、ターゲット材料だけでなく、熱触媒
体に含まれる金属をも堆積させることが可能となる。

【０４３９】さらに、本発明に係る触媒スパッタリング
法による薄膜形成方法及び薄膜形成装置によれば、基板
とターゲットとの間に熱触媒体を配置しているため、熱
触媒体が、スパッタリングにより飛来してくるターゲッ
ト材の分子，原子に高いエネルギーを付与し、またその
輻射熱で基板表面温度を昇温させる。したがって、基板
表面での原子、分子の泳動が大きくなり、基板表面に凹
凸形状があっても、ステップカバレージの良い薄膜が形
成でき、選択比の大きいホールの埋め込みが可能とな
る。

【０４４０】また、選択する条件によっては、基板裏面
からの加熱装置が不要となるため、基板裏面の加熱装置
を備えない安価な装置を実現することができる。また、
２次電子や反跳（中性）アルゴンは、加熱触媒体により
トラップされ、基板への到達が低減させるため、基板の
衝撃が低減され、ＭＯＳ界面の放射線損傷低減による歩
留及び品質向上が実現される。さらに、熱触媒体による
基板加熱の効率が高いので、生産性が高くコストダウン
が出来る。

【０４４１】また、スパッタリング中に、熱触媒体の輻
射熱でターゲット表面温度が上昇し、スパッタリング成
膜速度が向上するため、スパッタリングパワーをセーブ
でき、生産性向上およびコストダウンが図られる。

【０４４２】本発明に係る薄膜半導体装置によれば、ゲ
ート絶縁膜とシリコン膜を成膜する際に、活性化水素イ
オンＨ^＊にさらす処理をするため、水素アニール効果に
より、界面準位密度の低い半導体−絶縁体接合構造の高
品質半導体装置を製造することが可能となる。

【０４４３】このために、トップゲート型のみならず、
ボトムゲート型、デュアルゲート型ＴＦＴでも、高い移
動度のポリシリコン膜及び単結晶シリコン膜が得られ
る。したがって、本発明によれば、高性能，高品質のポ
リシリコン又は単結晶シリコン膜を使用した半導体装
置、電気光学装置等の製造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る薄膜形成装置の一例を示す説明図
である。

【図２】本発明に係る熱触媒体の一例を示す説明図であ
る。

【図３】本発明に係る熱触媒体の一例を示す説明図であ
る。

【図４】本発明に係る熱触媒体の一例を示す説明図であ
る。

【図５】本発明に係る熱触媒体の一例を示す説明図であ
る。

【図６】本発明に係る熱触媒体の一例を示す説明図であ
る。

【図７】本発明に係る熱触媒体の一例を示す説明図であ
る。

【図８】本発明に係る薄膜形成装置の他の実施例を示す
説明図である。

【図９】ガスの供給方法の一例を示す説明図である。

【図１０】チャンバへのガス導入形態を示すグラフ図で
ある。

【図１１】チャンバへのガス導入形態を示すグラフ図で
ある。

【図１２】チャンバへのガス導入形態を示すグラフ図で
ある。

【図１３】チャンバへのガス導入形態を示すグラフ図で
ある。

【図１４】チャンバへのガス導入形態を示すグラフ図で
ある。

【図１５】チャンバへのガス導入形態を示すグラフ図で
ある。

【図１６】チャンバへのガス導入形態を示すグラフ図で
ある。

【図１７】チャンバへのガス導入形態を示すグラフ図で
ある。

【図１８】チャンバへのガス導入形態を示すグラフ図で
ある。

【図１９】チャンバへのガス導入形態を示すグラフ図で
ある。

【図２０】薄膜形成装置の他の実施例を示す説明図であ
る。

【図２１】薄膜形成装置の他の実施例を示す説明図であ
る。

【図２２】薄膜形成装置の他の実施例を示す説明図であ
る。

【図２３】薄膜形成装置の他の実施例を示す説明図であ
る。

【図２４】薄膜形成装置の他の実施例を示す説明図であ
る。

【図２５】薄膜形成装置の他の実施例を示す説明図であ
る。

【図２６】薄膜形成装置の他の実施例を示す説明図であ
る。

【図２７】薄膜形成装置の他の実施例を示す説明図であ
る。

【図２８】薄膜形成装置の他の実施例を示す説明図であ
る。

【図２９】薄膜形成装置の他の実施例を示す説明図であ
る。

【図３０】薄膜形成装置の他の実施例を示す説明図であ
る。

【図３１】薄膜形成装置の他の実施例を示す説明図であ
る。

【図３２】薄膜形成装置の他の実施例を示す説明図であ
る。

【図３３】薄膜形成装置の他の実施例を示す説明図であ
る。

【図３４】薄膜形成装置の他の実施例を示す説明図であ
る。

【図３５】薄膜形成装置の他の実施例を示す説明図であ
る。

【図３６】薄膜形成装置の他の実施例を示す説明図であ
る。

【図３７】薄膜形成装置の他の実施例を示す説明図であ
る。

【図３８】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図３９】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図４０】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図４１】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図４２】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図４３】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図４４】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図４５】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図４６】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図４７】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図４８】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図４９】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図５０】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図５１】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図５２】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図５３】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図５４】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図５５】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図５６】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図５７】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図５８】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図５９】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図６０】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図６１】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図６２】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図６３】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図６４】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図６５】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図６６】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図６７】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【図６８】本発明の実施例における薄膜形成方法及び薄
膜装置の製造方法のプロセスを示す説明図である。

【符号の説明】

１，Ａ，Ｂ，Ｃ チャンバ １ａ 排気系 ２ サセプタ ２ａ 上面 ２ｂ ヒータ ２ｃ ヒータ電源 ３ ガス導入系 ３ｃ 手動バルブ ３ｄ 自動バルブ ３ｅ 三方弁 ４ ターゲット ４ａ 穴 ４ｂ 斜面 ５ 熱触媒体 ５ａ 加熱手段 ５ｂ 熱触媒体ホルダー ５ｂ 接続線 ６ レール ７ シャッター ８ａ 反応ガス供給ボックス ８ｂ ベルト ９ ＤＣ電極 ９ａ ＤＣ電源 ９ｂ ＲＦ電極 ９ｃ 高周波電源 ９ｄ 整合回路 １０ 基板 １２，１２ａ，１２ｂ 永久磁石 １３ コリメータ １３ａ コリメータヒータ電源 １４ａ，１４ｂ 基板ため込み部 １４ｄ，１４ｅ 基板貯留室 １４ｃ 基板スパッタ位置 １５ スパッタリング室 １６，１６ｄ，１６ｅ 扉 １７ トレー １８ パレット １９ パレット移送手段 ２０ 基板ホルダ ２１ ヒータ ２３ 標準カソード ２４ オプション・カソード ２５ 回転軸 ２６ ロード・ロック室 ２７ セパレーション室 ２８ トラップ電極 ２９ 電子軌道 ３０ ウエハ ３１ 磁石回転モニタ ３２ マグネトロン電極 ３３ ローパスフィルタ ３４ 方形導波管 ３５ マイクロ波導入窓 ３６ 磁気コイル ３７ ターゲット電源 ３８ 空洞共振器 ３９ プラズマ ４０ アノード ２１０ａ 段差 ２１１，２１５，２２１，２２９ 窒化シリコン膜 ２１２，２１９，２２３，２２７ 酸化シリコン膜 ２１３ ポリシリコン膜 ２１４ ゲート絶縁膜用の酸化シリコン膜 ２１６，２２４モリブデン／タンタル合金膜 ２１７，２５０ ゲート電極 ２２０，２２８ リンシリケートガラス（ＰＳＧ）膜 ２２２ 単結晶シリコン膜 ２５０ サファイア薄膜 ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４，ｒ５，ｒ６ フォトレジスト ｌ１ シリコン層 ｌ２ ポリシリコン層のＮ型化したシリコン層 Ｓ ソース電極 Ｄ ドレイン電極 Ｓ_１ Ｎ^＋型ソース領域 Ｄ_１ ドレイン領域 Ｇ ゲート取出し電極又は配線 Ｓ_２ Ｐ^＋型ソース領域 Ｄ_２ ドレイン領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｓ ５Ｆ１１０ 21/205 21/205 21/285 21/285 Ｓ 21/31 21/31 Ｄ 29/786 29/78 ６１８Ａ 21/336 ６１８Ｇ Ｆターム(参考） 4K029 AA09 BA46 BA58 BA60 BB09 BB10 CA05 DA04 DA08 DA12 DC00 DC05 DC34 DC35 DC40 FA04 KA01 4M104 BB01 BB02 BB16 BB39 CC05 DD39 DD41 GG10 GG20 HH13 5F045 AA19 AB01 AB02 AB03 AB04 AB06 AB10 AB31 AB32 AB33 AB37 AC11 AC15 AC16 AD12 AD13 AD14 AE11 AE13 AE15 AF07 AF09 CA15 DP02 DP16 DQ17 EH13 EH16 EH17 EK07 EK08 5F052 DA01 DB07 FA12 5F103 AA08 BB23 BB43 DD03 DD16 DD17 DD27 GG01 GG02 GG03 HH03 HH04 LL13 NN01 5F110 AA17 BB04 CC02 CC07 DD02 DD03 DD12 DD13 DD14 DD17 EE06 EE27 EE44 GG02 GG12 GG13 GG32 GG33 GG34 GG43 HJ01 HJ04 HJ13 HJ23 HL03 HL23 NN03 NN04 NN23 NN24 NN25 QQ09

Claims (57)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空容器中において、基板とターゲット
   との間に熱触媒体を配置して、スパッタリングにより基
   板に薄膜を形成する触媒スパッタリングによる薄膜形成
   方法であって、前記基板上に薄膜を形成するときに、前
   記熱触媒体を加熱し、前記ターゲットに含まれる金属を
   含む薄膜を前記基板上に堆積させることを特徴とする触
   媒スパッタリングによる薄膜形成方法。
2. 【請求項２】 前記熱触媒体は、高融点金属をセラミッ
   クスコーティングしたもの、または炭化ケイ素コーティ
   ングしたもの、または、表面を酸化又は窒化させたシリ
   コンであり、前記薄膜として、半導体膜、金属酸化物
   膜、金属窒化物膜、導電性窒化膜、単体金属膜、合金
   膜、金属シリサイド膜、高誘電率膜、強誘電体膜よりな
   る群から選ばれた少なくとも１種以上の膜を形成するこ
   とを特徴とする請求項１記載の触媒スパッタリングによ
   る薄膜形成方法。
3. 【請求項３】 前記半導体膜は、錫とゲルマニウムと鉛
   とのうち少なくともいずれか一つ以上を含有する半導体
   膜であることを特徴とする請求項２記載の触媒スパッタ
   リングによる薄膜形成方法。
4. 【請求項４】 前記熱触媒体を加熱した後に、前記真空
   容器中に、不活性ガスと水素ガスのうち少なくとも一種
   のガスを導入して、前記基板上に薄膜を形成することを
   特徴とする請求項２記載の触媒スパッタリングによる薄
   膜形成方法。
5. 【請求項５】 前記不活性ガスと前記水素ガスのうち少
   なくとも一種のガスは、少なくとも薄膜形成中におい
   て、前記真空容器内に常時供給されることを特徴とする
   請求項４記載の触媒スパッタリングによる薄膜形成方
   法。
6. 【請求項６】 前記熱触媒体を加熱した後に、前記真空
   容器中に不活性ガスと窒素ガスのうち少なくとも一種の
   ガスを導入し，前記少なくとも１種以上の膜として、金
   属窒化物膜、導電性窒化膜よりなる群から選ばれた少な
   くとも１種以上の膜を形成することを特徴とする請求項
   ２記載の触媒スパッタリングによる薄膜形成方法。
7. 【請求項７】 前記不活性ガスと前記窒素ガスのうち少
   なくとも一種のガスは、少なくとも薄膜形成中におい
   て、前記真空容器内に常時供給されることを特徴とする
   請求項６記載の触媒スパッタリングによる薄膜形成方
   法。
8. 【請求項８】 前記窒素ガスを導入したときには、前記
   真空容器中に水素ガスを導入することを特徴とする請求
   項６記載の触媒スパッタリングによる薄膜形成方法。
9. 【請求項９】 前記不活性ガス，前記水素ガス，前記窒
   素ガスのうち少なくとも一種のガスは、少なくとも薄膜
   形成中において、前記真空容器内に常時供給されること
   を特徴とする請求項８記載の触媒スパッタリングによる
   薄膜形成方法。
10. 【請求項１０】 前記基板へ薄膜が形成されている途中
    で、ガス制御手段によって、前記水素ガス，前記窒素ガ
    スのうち少なくとも一種のガスの供給を増減させてなる
    ことを特徴とする請求項９記載の触媒スパッタリングに
    よる薄膜形成方法。
11. 【請求項１１】 前記薄膜の形成開始前および形成開始
    後における前記水素ガス，前記窒素ガスのうち少なくと
    も一種のガスの供給量を、前記薄膜の形成中における前
    記水素ガス，前記窒素ガスのうち少なくとも一種のガス
    の供給量よりも多くしたことを特徴とする請求項９記載
    の触媒スパッタリングによる薄膜形成方法。
12. 【請求項１２】 前記熱触媒体を加熱した後に、前記真
    空容器中に不活性ガスと酸素ガスのうち少なくとも一種
    のガスを導入し、前記少なくとも１種以上の膜として、
    金属酸化物膜、高誘電率膜、強誘電体膜よりなる群から
    選ばれた少なくとも１種以上の膜を形成することを特徴
    とする請求項２記載の触媒スパッタリングによる薄膜形
    成方法。
13. 【請求項１３】 前記不活性ガスと前記酸素ガスの少な
    くとも一種のガスは、少なくとも薄膜形成中において、
    前記真空容器内に常時供給されることを特徴とする請求
    項１２記載の触媒スパッタリングによる薄膜形成方法。
14. 【請求項１４】 前記基板へ薄膜が形成されている途中
    で、ガス制御手段によって、前記酸素ガスまたは前記水
    素ガスまたは前記窒素ガスの供給を増減させてなること
    を特徴とする請求項４，５，６，７，８，１２，１３い
    ずれか記載の触媒スパッタリングによる薄膜形成方法。
15. 【請求項１５】 前記薄膜の形成開始前および形成開始
    後における前記酸素ガスまたは前記水素ガスまたは前記
    窒素ガスの供給量を、前記薄膜の形成中における前記酸
    素ガスまたは前記水素ガスまたは前記窒素ガスの供給量
    よりも多くしたことを特徴とする請求項４，５，６，
    ７，８，１２，１３いずれか記載の触媒スパッタリング
    による薄膜形成方法。
16. 【請求項１６】 真空容器中において、基板とターゲッ
    トとの間に熱触媒体を配置してスパッタリングにより基
    板に薄膜を形成する触媒スパッタリングによる薄膜形成
    方法であって、前記熱触媒体は、金属、またはセラミッ
    クスまたは炭化ケイ素を芯として金属をコーティングし
    たものであり、前記真空容器中に不活性ガスと水素ガ
    ス，または水素ガスのみを導入し、前記薄膜の形成開始
    前および形成終了後には、前記熱触媒体を、前記熱触媒
    体の金属の融点未満の温度とし、前記薄膜の形成中に
    は、前記熱触媒体の金属による蒸着可能な温度とし、前
    記熱触媒体の金属および前記ターゲットに含まれる金属
    を含む薄膜を前記基板上に堆積させ、前記薄膜として、
    半導体膜、金属窒化物膜、導電性窒化膜、金属シリサイ
    ド膜よりなる群から選ばれた少なくとも１種以上の膜を
    形成することを特徴とする触媒スパッタリングによる薄
    膜形成方法。
17. 【請求項１７】 前記半導体膜は、錫とゲルマニウムと
    鉛とのうち少なくともいずれか一つ以上を含有する半導
    体膜であることを特徴とする請求項１６記載の触媒スパ
    ッタリングによる薄膜形成方法。
18. 【請求項１８】 前記熱触媒体の金属は、前記ターゲッ
    トに含まれる金属を含むことを特徴とする請求項１６記
    載の触媒スパッタリングによる薄膜形成方法。
19. 【請求項１９】 前記真空容器中に前記不活性ガスと前
    記水素ガスに加えて，または前記水素ガスに加えて窒素
    ガスを導入し、金属窒化物膜、導電性窒化膜よりなる群
    から選ばれた少なくとも１種以上の膜を形成することを
    特徴とする請求項１６記載の触媒スパッタリングによる
    薄膜形成方法。
20. 【請求項２０】 前記水素ガスおよび前記窒素ガスのう
    ち少なくとも一種のガスは、少なくとも薄膜形成中にお
    いて、前記真空容器内に常時供給されることを特徴とす
    る請求項１９記載の触媒スパッタリングによる薄膜形成
    方法。
21. 【請求項２１】 前記基板へ薄膜が形成されている途中
    で、ガス制御手段によって、前記水素ガス，前記窒素ガ
    スの少なくとも一種のガスの供給を増減させてなること
    を特徴とする請求項１９または２０記載の触媒スパッタ
    リングによる薄膜形成方法。
22. 【請求項２２】 前記水素ガスは、少なくとも薄膜形成
    中において、前記真空容器内に常時供給されることを特
    徴とする請求項１６記載の触媒スパッタリングによる薄
    膜形成方法。
23. 【請求項２３】 前記基板へ薄膜が形成されている途中
    で、ガス制御手段によって、前記水素ガスの供給を増減
    させてなることを特徴とする請求項１６または２２記載
    の触媒スパッタリングによる薄膜形成方法。
24. 【請求項２４】 前記薄膜の形成開始前および形成開始
    後における前記水素ガスの供給量を、前記薄膜の形成中
    における前記水素ガスの供給量よりも多くしたことを特
    徴とする請求項１６または１９記載の触媒スパッタリン
    グによる薄膜形成方法。
25. 【請求項２５】 前記熱触媒体は、シート状、コイル
    状、ワイヤー状、網状のいずれかの形状を有することを
    特徴とする請求項１，２，１６，１８いずれか記載の触
    媒スパッタリングによる薄膜形成方法。
26. 【請求項２６】 前記スパッタリング開始時には、前記
    熱触媒体と前記ターゲットとの間を遮蔽し、前記スパッ
    タリングが安定した後に、前記熱触媒体と前記ターゲッ
    トとの遮蔽を解除することを特徴とする請求項１または
    １６記載の触媒スパッタリングによる薄膜形成方法。
27. 【請求項２７】 前記基板の少なくとも半導体装置形成
    領域に段差を形成し、該段差を含む前記基板上に単結晶
    半導体膜をグラフォエピタキシャル成長させることを特
    徴とする請求項１または１６記載の触媒スパッタリング
    による薄膜形成方法。
28. 【請求項２８】 前記基板の少なくとも半導体装置形成
    領域に単結晶半導体と格子整合の良い物質層を形成し、
    該物質層を含む前記基板上に単結晶半導体膜をヘテロエ
    ピタキシャル成長させることを特徴とする請求項１また
    は１６記載の触媒スパッタリングによる薄膜形成方法。
29. 【請求項２９】 前記単結晶半導体と格子整合の良い物
    質層は、サファイアまたはスピネル構造体またはフッ化
    カルシウムを含む群より選ばれた、少なくとも一種以上
    の物質よりなることを特徴とする請求項２８記載の触媒
    スパッタリングによる薄膜形成方法。
30. 【請求項３０】 真空容器と、該真空容器内に配置され
    た薄膜を形成させる基板と、前記真空容器内に配置され
    た薄膜原料からなるターゲットと、スパッタリング電源
    と、を備えた薄膜形成装置であって、前記基板と前記タ
    ーゲットとの間には、熱触媒体が配置され、該熱触媒体
    を加熱する加熱手段と、前記真空容器内にガスを導入す
    るガス導入系と、を備え、前記ターゲットをスパッタリ
    ングして前記熱触媒体を介し、前記基板の表面に薄膜を
    形成することを特徴とする薄膜形成装置。
31. 【請求項３１】 前記ガス導入系から、不活性ガスと、
    水素ガスと、酸素ガスと、窒素ガスと、のうち少なくと
    も一つ以上を前記真空容器内へ所定量導入する制御手段
    を備えてなる請求項３０記載の薄膜形成装置。
32. 【請求項３２】 前記ガス導入系は、前記真空容器内に
    位置するガス吹き出し部を備え、該ガス吹き出し部は前
    記熱触媒体との距離を変更する位置調整手段を備えてい
    ることを特徴とする請求項３０記載の薄膜形成装置。
33. 【請求項３３】 前記熱触媒体は、高融点金属をセラミ
    ックスコーティングまたは炭化ケイ素コーティングした
    もの又は表面を酸化又は窒化させたシリコンであること
    を特徴とする請求項３０記載の薄膜形成装置。
34. 【請求項３４】 前記熱触媒体は、金属からなるもの、
    またはセラミックスまたは炭化ケイ素を芯として金属を
    コーティングしたものであることを特徴とする請求項３
    ０記載の薄膜形成装置。
35. 【請求項３５】 前記熱触媒体は、金属からなるもの、
    またはセラミックスまたは炭化ケイ素を芯として金属を
    コーティングしたものであって、前記熱触媒体の金属
    は、前記ターゲットに含まれる金属を含むことを特徴と
    する請求項３０記載の薄膜形成装置。
36. 【請求項３６】 前記熱触媒体と前記ターゲットとの間
    に、移動可能なシャッターが配置されることを特徴とす
    る請求項３０記載の薄膜形成装置。
37. 【請求項３７】 前記基板は、前記真空容器内で可動可
    能な基板載置台に載置され、該基板載置台により前記熱
    触媒体との距離を調整可能とされていることを特徴とす
    る請求項３０記載の薄膜形成装置。
38. 【請求項３８】 前記真空容器内にはレールが敷設さ
    れ、前記基板載置台には前記レール上を移動可能な手段
    が取り付けられ、前記レール上において前記基板載置台
    を移動可能としたことを特徴とする請求項３７記載の薄
    膜形成装置。
39. 【請求項３９】 前記薄膜形成装置は、シングルチャン
    バ或いはマルチチャンバから構成されることを特徴とす
    る請求項３０記載の薄膜形成装置。
40. 【請求項４０】 前記ターゲットは、錫とゲルマニウム
    と鉛とのうち少なくともいずれか一つ以上を含有するこ
    とを特徴とする請求項３０記載の薄膜形成装置。
41. 【請求項４１】 前記熱触媒体は、シート状、コイル
    状、ワイヤー状、網状のいずれかの形状を有することを
    特徴とする請求３０，３３，３４，３５いずれか記載の
    薄膜形成装置。
42. 【請求項４２】 前記熱触媒体は、前記真空容器内で可
    動可能な熱触媒体保持手段に保持され、該熱触媒体保持
    手段は前記基板との距離を調整可能とされていることを
    特徴とする請求項３０，３３，３４，３５，４１いずれ
    か記載の薄膜形成装置。
43. 【請求項４３】 前記熱触媒体は前記真空容器内に複数
    個配設されたことを特徴とする請求項３０，３３，３
    ４，３５，４１，４２いずれか記載の薄膜形成装置。
44. 【請求項４４】 前記複数の熱触媒体は同一素材或いは
    異なる素材からそれぞれ形成されたことを特徴とする請
    求項４３記載の薄膜形成装置。
45. 【請求項４５】 前記複数の熱触媒体は同一形状或いは
    異形状にそれぞれ形成されたことを特徴とする請求項４
    ３または４４記載の薄膜形成装置。
46. 【請求項４６】 前記複数の熱触媒体は、それぞれ同一
    電流や電圧を供給する電源或いは異なる電流や電圧を供
    給する電源に接続されたことを特徴とする請求項４３，
    ４４，４５いずれか記載の薄膜形成装置。
47. 【請求項４７】 真空容器中において、基板とターゲッ
    トとの間に熱触媒体を配置してスパッタリングにより基
    板に薄膜層を形成し、該薄膜層を含む半導体装置を製造
    する方法であって、前記真空容器内に、水素ガスまたは
    酸素ガスを供給して熱触媒体で発生した活性化水素イオ
    ンＨ^＊または活性化酸素イオンＯ^＊で前記基板上をクリ
    ーニングするクリーニング工程と、前記真空容器に水素
    ガス，または酸素ガス，または窒素ガス，または水素ガ
    スと窒素ガス，または酸素ガスと窒素ガスを少なくとも
    薄膜形成中において常時供給すると共に、不活性ガスを
    供給してスパッタリングにより前記基板上に薄膜を形成
    する薄膜形成工程と、を備え、前記クリーニング工程と
    前記薄膜形成工程とを繰り返すことにより、前記基板の
    少なくとも薄膜半導体装置形成領域に、少なくとも半導
    体薄膜とゲート絶縁膜を連続成膜して薄膜層を形成し、
    該薄膜層に所定の処理を施し、トップゲート型ＴＦＴを
    製作することを特徴とする半導体装置の製造方法。
48. 【請求項４８】 真空容器中において、基板とターゲッ
    トとの間に熱触媒体を配置してスパッタリングにより基
    板に薄膜層を形成し、該薄膜層を含む半導体装置を製造
    する方法であって、前記真空容器内に、水素ガスまたは
    酸素ガスを供給して熱触媒体で発生した活性化水素イオ
    ンＨ^＊または活性化酸素イオンＯ^＊で前記基板上をクリ
    ーニングするクリーニング工程と、前記真空容器に水素
    ガス，または酸素ガス，または窒素ガス，または水素ガ
    スと窒素ガス，または酸素ガスと窒素ガスを少なくとも
    薄膜形成中において常時供給すると共に、不活性ガスを
    供給してスパッタリングにより前記基板上に薄膜を形成
    する薄膜形成工程と、を備え、前記クリーニング工程と
    前記薄膜形成工程とを繰り返すことにより、予めゲート
    電極が形成された前記基板の少なくとも薄膜半導体装置
    形成領域に少なくともゲート絶縁膜を成膜し、該ゲート
    絶縁膜に連続して少なくとも半導体膜を成膜して半導体
    薄膜層を形成し、該半導体薄膜層に連続して少なくとも
    保護膜を形成し、前記半導体薄膜層および前記保護膜に
    所定の処理を施し、ボトムゲート型ＴＦＴを作製するこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
49. 【請求項４９】 真空容器中において、基板とターゲッ
    トとの間に熱触媒体を配置してスパッタリングにより基
    板に薄膜層を形成し、該薄膜層を含む半導体装置を製造
    する方法であって、前記真空容器内に、水素ガスまたは
    酸素ガスを供給して熱触媒体で発生した活性化水素イオ
    ンＨ^＊または活性化酸素イオンＯ^＊で前記基板上をクリ
    ーニングするクリーニング工程と、前記真空容器に水素
    ガス，または酸素ガス，または窒素ガス，または水素ガ
    スと窒素ガス，または酸素ガスと窒素ガスを少なくとも
    薄膜形成中において常時供給すると共に、不活性ガスを
    供給してスパッタリングにより前記基板上に薄膜を形成
    する薄膜形成工程と、を備え、前記クリーニング工程と
    前記薄膜形成工程とを繰り返すことにより、予め第１の
    ゲート電極が形成された前記基板の少なくとも薄膜半導
    体装置形成領域に少なくとも第１のゲート絶縁膜を成膜
    し、該第１のゲート絶縁膜に連続して少なくとも半導体
    膜を成膜することにより半導体薄膜層を形成し、該半導
    体薄膜層に連続して少なくとも第２のゲート絶縁膜を成
    膜し、該第２のゲート絶縁膜に連続して少なくとも第２
    のゲート電極のための金属膜を成膜し、前記第２のゲー
    ト絶縁膜および前記第２のゲート電極のための金属膜お
    よび前記半導体薄膜層に所定の処理を施し、デュアルゲ
    ート型ＴＦＴを作製することを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
50. 【請求項５０】 前記薄膜形成工程の形成前，途中，後
    の少なくとも一つで、前記水素ガス，または前記酸素ガ
    ス，または窒素ガス，または前記水素ガスおよび前記窒
    素ガス，または前記酸素ガスおよび窒素ガスの供給を増
    減することを特徴とする請求項４７，４８，４９いずれ
    か記載の半導体装置の製造方法。
51. 【請求項５１】 前記薄膜層は、一つのチャンバを備え
    たシングルチャンバからなる前記真空容器内で形成する
    ことを特徴とする請求項４７，４８，４９いずれか記載
    の半導体装置の製造方法。
52. 【請求項５２】 前記膜は、複数のチャンバを備えたマ
    ルチチャンバからなる前記真空容器内の、前記ターゲッ
    トに対応した前記チャンバ内で形成することを特徴とす
    る請求項４７，４８，４９いずれか記載の半導体装置の
    製造方法。
53. 【請求項５３】 前記膜のうち半導体膜は、錫とゲルマ
    ニウムと鉛とのうち少なくともいずれか一つ以上を含有
    する半導体膜であることを特徴とする請求項５２記載の
    半導体装置の製造方法。
54. 【請求項５４】 前記基板の少なくとも半導体装置形成
    領域に段差を形成し、該段差を含む前記基板上に単結晶
    半導体膜をグラフォエピタキシャル成長させることを特
    徴とする請求項４７，４８，４９いずれか記載の半導体
    装置の製造方法。
55. 【請求項５５】 前記基板の少なくとも半導体装置形成
    領域に単結晶半導体と格子整合の良い物質層を形成し、
    該物質層を含む前記基板上に単結晶半導体膜をヘテロエ
    ピタキシャル成長させることを特徴とする請求項４７，
    ４８，４９いずれか記載の半導体装置の製造方法。
56. 【請求項５６】 前記単結晶半導体と格子整合の良い物
    質層は、サファイアまたはスピネル構造体またはフッ化
    カルシウムを含む群より選ばれた、少なくとも一種以上
    の物質よりなることを特徴とする請求項５５記載の触媒
    スパッタリングによる薄膜形成方法。
57. 【請求項５７】 前記半導体膜を電界効果トランジスタ
    のチャンネル領域、ソース領域及びドレイン領域に適用
    し、これら各領域に注入した不純物種及び／またはその
    濃度を制御することを特徴とする請求項４７，４８，４
    ９いずれか記載の半導体装置の製造方法。