JP2003213402A - 成膜装置、酸化物薄膜成膜用基板及びその製造方法 - Google Patents
成膜装置、酸化物薄膜成膜用基板及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 同一チャンバー内で２種類の成膜機構による
成膜を連続的に行うことが可能な成膜装置を提供する。 【解決手段】 本発明に係る成膜装置は、成膜チャンバ
ー１内の一方側に配置されたＰｔターゲット１１と、こ
のＰｔターゲットに供給するためのスパッタリング出力
機構２と、成膜チャンバー内の他方側に配置されたＰｔ
蒸着源３と、このＰｔ蒸着源に供給するための蒸着出力
機構１２と、成膜チャンバー１内であってＰｔターゲッ
ト１１とＰｔ蒸着源３との間に配置され、基板５を設置
する基板ホルダー４と、基板５がＰｔターゲット側又は
Ｐｔ蒸着源側に向くように基板ホルダー４を動かす回転
機構６と、基板５にスパッタリング成膜を行う際、該基
板を加熱する加熱機構７と、基板に蒸着成膜を行う際、
該基板を冷却する冷却機構と、を具備するものである。
成膜を連続的に行うことが可能な成膜装置を提供する。 【解決手段】 本発明に係る成膜装置は、成膜チャンバ
ー１内の一方側に配置されたＰｔターゲット１１と、こ
のＰｔターゲットに供給するためのスパッタリング出力
機構２と、成膜チャンバー内の他方側に配置されたＰｔ
蒸着源３と、このＰｔ蒸着源に供給するための蒸着出力
機構１２と、成膜チャンバー１内であってＰｔターゲッ
ト１１とＰｔ蒸着源３との間に配置され、基板５を設置
する基板ホルダー４と、基板５がＰｔターゲット側又は
Ｐｔ蒸着源側に向くように基板ホルダー４を動かす回転
機構６と、基板５にスパッタリング成膜を行う際、該基
板を加熱する加熱機構７と、基板に蒸着成膜を行う際、
該基板を冷却する冷却機構と、を具備するものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、同一チャンバー内
で２種類の成膜機構による成膜を連続的に行うことが可
能な成膜装置に関する。また、本発明は、その上部に酸
化物薄膜を成膜するための下地基板であって、その上部
に特性及び電気特性に優れた酸化物薄膜を容易に成膜で
きる酸化物薄膜成膜用基板及びその製造方法に関する。
で２種類の成膜機構による成膜を連続的に行うことが可
能な成膜装置に関する。また、本発明は、その上部に酸
化物薄膜を成膜するための下地基板であって、その上部
に特性及び電気特性に優れた酸化物薄膜を容易に成膜で
きる酸化物薄膜成膜用基板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】まず、従来のマグネトロンスパッタリン
グ装置について説明する。マグネトロンスパッタリング
装置は、電界に交差する磁界の印加により陰極から出た
電子にトロコイド運動を行わせて、ターゲット上に高密
度のプラズマを作り、比較的低電圧でスパッタ速度を高
めることができる電力効率の良いスパッタリング装置で
ある。
グ装置について説明する。マグネトロンスパッタリング
装置は、電界に交差する磁界の印加により陰極から出た
電子にトロコイド運動を行わせて、ターゲット上に高密
度のプラズマを作り、比較的低電圧でスパッタ速度を高
めることができる電力効率の良いスパッタリング装置で
ある。
【０００３】次に、従来のイオンビームスパッタリング
装置について説明する。イオンビームスパッタリング装
置は、高真空雰囲気内におかれたターゲットに、独立し
たイオン源から高エネルギーに加速したイオンビームを
引き出して衝撃させ、低いガス圧で成膜を行うスパッタ
リング装置である。
装置について説明する。イオンビームスパッタリング装
置は、高真空雰囲気内におかれたターゲットに、独立し
たイオン源から高エネルギーに加速したイオンビームを
引き出して衝撃させ、低いガス圧で成膜を行うスパッタ
リング装置である。
【０００４】次に、従来の電子ビーム加熱真空蒸着装置
について説明する。電子ビーム加熱真空蒸着装置は、電
子ビームを蒸発材に照射して加熱し、蒸発させる電子衝
撃利用の蒸着装置である。この方法ではルツボが水冷さ
れているので、ルツボ材料中の不純物が蒸着膜中に混入
する可能性は少なく、高融点物質や半導体あるいは酸化
物の蒸着も可能である。
について説明する。電子ビーム加熱真空蒸着装置は、電
子ビームを蒸発材に照射して加熱し、蒸発させる電子衝
撃利用の蒸着装置である。この方法ではルツボが水冷さ
れているので、ルツボ材料中の不純物が蒸着膜中に混入
する可能性は少なく、高融点物質や半導体あるいは酸化
物の蒸着も可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のスパッ
タリング装置及び蒸着装置では、基板上にスパッタリン
グにより第１薄膜を成膜した後、この第１薄膜上に蒸着
法により第２薄膜を成膜して酸化物薄膜成膜用基板を作
製する場合、第１薄膜と第２薄膜を連続して成膜するこ
とができない。つまり、スパッタリング装置のチャンバ
ー内に基板を導入し、基板上にスパッタリングにより第
１薄膜を成膜し、その後、チャンバーから基板を取り出
し、蒸着装置のチャンバー内に基板を導入し、第１薄膜
上に蒸着法により第２薄膜を成膜することになる。従っ
て、第１薄膜と第２薄膜を同一チャンバー内で連続して
成膜することはできなかった。
タリング装置及び蒸着装置では、基板上にスパッタリン
グにより第１薄膜を成膜した後、この第１薄膜上に蒸着
法により第２薄膜を成膜して酸化物薄膜成膜用基板を作
製する場合、第１薄膜と第２薄膜を連続して成膜するこ
とができない。つまり、スパッタリング装置のチャンバ
ー内に基板を導入し、基板上にスパッタリングにより第
１薄膜を成膜し、その後、チャンバーから基板を取り出
し、蒸着装置のチャンバー内に基板を導入し、第１薄膜
上に蒸着法により第２薄膜を成膜することになる。従っ
て、第１薄膜と第２薄膜を同一チャンバー内で連続して
成膜することはできなかった。
【０００６】例えば、従来方法で一括形成されたＰｔ基
板の場合について説明する。Ｐｔ金属材料は、形成温度
によって構造が変化することが知られている。例えば室
温から３００℃を超えない温度で基板上にＰｔ薄膜を形
成した場合、非常に平坦なＰｔ基板が形成される一方、
結晶性や配向性は基板を３００℃以上に加熱形成したも
のに比べて劣る。従って、３００℃を超えない温度でＰ
ｔ薄膜を形成した平坦なＰｔ基板の上に酸化物薄膜形成
用溶液を用いてスピンコート法等で酸化物薄膜を形成し
た場合、非常に薄膜形成がしやすい反面、Ｐｔ基板の結
晶性や配向性の悪さが上部の酸化物薄膜の結晶性や配向
性の悪さを招くことになる。
板の場合について説明する。Ｐｔ金属材料は、形成温度
によって構造が変化することが知られている。例えば室
温から３００℃を超えない温度で基板上にＰｔ薄膜を形
成した場合、非常に平坦なＰｔ基板が形成される一方、
結晶性や配向性は基板を３００℃以上に加熱形成したも
のに比べて劣る。従って、３００℃を超えない温度でＰ
ｔ薄膜を形成した平坦なＰｔ基板の上に酸化物薄膜形成
用溶液を用いてスピンコート法等で酸化物薄膜を形成し
た場合、非常に薄膜形成がしやすい反面、Ｐｔ基板の結
晶性や配向性の悪さが上部の酸化物薄膜の結晶性や配向
性の悪さを招くことになる。
【０００７】一方、形成温度が３００℃以上６５０℃以
下で基板上に形成したＰｔ薄膜の場合、明確な柱状構造
を有し、結晶性（配向性）は温度の上昇とともに向上す
る。しかしながら、Ｐｔ柱とＰｔ柱との間に隙間を生じ
ることになる。従って、このＰｔ基板上に酸化物薄膜を
形成した場合、この酸化物薄膜は良好な結晶薄膜や高配
向膜が得られやすい反面、Ｐｔ柱とＰｔ柱との隙間に酸
化物薄膜形成用溶液自身や酸化物薄膜構成元素が拡散
し、特にＰｔ基板との界面部分の酸化物薄膜の膜組成に
分布を生じることになる。
下で基板上に形成したＰｔ薄膜の場合、明確な柱状構造
を有し、結晶性（配向性）は温度の上昇とともに向上す
る。しかしながら、Ｐｔ柱とＰｔ柱との間に隙間を生じ
ることになる。従って、このＰｔ基板上に酸化物薄膜を
形成した場合、この酸化物薄膜は良好な結晶薄膜や高配
向膜が得られやすい反面、Ｐｔ柱とＰｔ柱との隙間に酸
化物薄膜形成用溶液自身や酸化物薄膜構成元素が拡散
し、特にＰｔ基板との界面部分の酸化物薄膜の膜組成に
分布を生じることになる。
【０００８】次に、６５０℃以上で基板上に形成したＰ
ｔ薄膜の場合、粒状構造を取ることが知られており、こ
の場合は、Ｐｔ薄膜の表面がモフォロジーの劣化や配向
性の劣化を伴ったものとなり、当然その上部の酸化物薄
膜も良好なものが得られない。
ｔ薄膜の場合、粒状構造を取ることが知られており、こ
の場合は、Ｐｔ薄膜の表面がモフォロジーの劣化や配向
性の劣化を伴ったものとなり、当然その上部の酸化物薄
膜も良好なものが得られない。
【０００９】さらに、上記全てのＰｔ基板に共通して言
えるのが、スパッタ法でＰｔ薄膜を形成する場合、不活
性ガス等を高エネルギーのプラズマ状態とし、このプラ
ズマに晒されたＰｔターゲットのＰｔ元素に、このプラ
ズマエネルギーが移行した結果、基板上にＰｔ薄膜が被
覆されるというメカニズムを用いているため、形成後の
Ｐｔ基板中には多くの不活性ガスが含まれている。一般
にはアルゴン（Ａｒ）ガスを使用することが多いが、こ
の場合、Ａｒを多量に吸着したＰｔ基板となってしま
う。このＰｔ基板上に酸化物薄膜を形成する際に、熱工
程毎にＰｔ基板中からＡｒが酸化物薄膜中へと放出さ
れ、界面での剥離が生じたり、穴を開けたり、配向性を
劣化させることになる。
えるのが、スパッタ法でＰｔ薄膜を形成する場合、不活
性ガス等を高エネルギーのプラズマ状態とし、このプラ
ズマに晒されたＰｔターゲットのＰｔ元素に、このプラ
ズマエネルギーが移行した結果、基板上にＰｔ薄膜が被
覆されるというメカニズムを用いているため、形成後の
Ｐｔ基板中には多くの不活性ガスが含まれている。一般
にはアルゴン（Ａｒ）ガスを使用することが多いが、こ
の場合、Ａｒを多量に吸着したＰｔ基板となってしま
う。このＰｔ基板上に酸化物薄膜を形成する際に、熱工
程毎にＰｔ基板中からＡｒが酸化物薄膜中へと放出さ
れ、界面での剥離が生じたり、穴を開けたり、配向性を
劣化させることになる。
【００１０】本発明は上記のような事情を考慮してなさ
れたものであり、その目的は、同一チャンバー内で２種
類の成膜機構による成膜を連続的に行うことが可能な成
膜装置を提供することにある。また、本発明の他の目的
は、酸化物薄膜を成膜するための基板であって特性の良
い酸化物薄膜を容易に成膜できる酸化物薄膜成膜用基板
及びその製造方法を提供することにある。
れたものであり、その目的は、同一チャンバー内で２種
類の成膜機構による成膜を連続的に行うことが可能な成
膜装置を提供することにある。また、本発明の他の目的
は、酸化物薄膜を成膜するための基板であって特性の良
い酸化物薄膜を容易に成膜できる酸化物薄膜成膜用基板
及びその製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る成膜装置は、成膜チャンバーと、この
成膜チャンバー内に配置され、基板を設置する基板ホル
ダーと、上記成膜チャンバー内に配置され、基板上に第
１の電極用薄膜を形成する第１の成膜機構と、上記成膜
チャンバー内に配置され、第１の電極用薄膜上に第２の
電極用薄膜を形成する第２の成膜機構と、を具備するこ
とを特徴とする。
め、本発明に係る成膜装置は、成膜チャンバーと、この
成膜チャンバー内に配置され、基板を設置する基板ホル
ダーと、上記成膜チャンバー内に配置され、基板上に第
１の電極用薄膜を形成する第１の成膜機構と、上記成膜
チャンバー内に配置され、第１の電極用薄膜上に第２の
電極用薄膜を形成する第２の成膜機構と、を具備するこ
とを特徴とする。
【００１２】本発明に係る成膜装置は、成膜チャンバー
と、この成膜チャンバー内に配置され、基板を設置する
基板ホルダーと、上記成膜チャンバー内に配置され、基
板上に第１の電極用薄膜をスパッタリングにより成膜す
るスパッタリング成膜機構と、上記成膜チャンバー内に
配置され、第１の電極用薄膜上に第２の電極用薄膜を蒸
着法により成膜する蒸着法成膜機構と、を具備すること
を特徴とする。
と、この成膜チャンバー内に配置され、基板を設置する
基板ホルダーと、上記成膜チャンバー内に配置され、基
板上に第１の電極用薄膜をスパッタリングにより成膜す
るスパッタリング成膜機構と、上記成膜チャンバー内に
配置され、第１の電極用薄膜上に第２の電極用薄膜を蒸
着法により成膜する蒸着法成膜機構と、を具備すること
を特徴とする。
【００１３】上記成膜装置によれば、スパッタリング成
膜機構と蒸着法成膜機構を備えているため、スパッタリ
ングによる成膜と蒸着法による成膜を行うことが可能と
なる。この成膜装置を用いれば、スパッタリング成膜機
構により基板上に第１の電極用薄膜を形成し、その後連
続して、蒸着法成膜機構により第１の電極用薄膜上に第
２の電極用薄膜を形成し、このようにして酸化物薄膜成
膜用基板を作製することができる。この酸化物薄膜成膜
用基板は、特性の良い酸化物薄膜を容易に成膜できる基
板である。
膜機構と蒸着法成膜機構を備えているため、スパッタリ
ングによる成膜と蒸着法による成膜を行うことが可能と
なる。この成膜装置を用いれば、スパッタリング成膜機
構により基板上に第１の電極用薄膜を形成し、その後連
続して、蒸着法成膜機構により第１の電極用薄膜上に第
２の電極用薄膜を形成し、このようにして酸化物薄膜成
膜用基板を作製することができる。この酸化物薄膜成膜
用基板は、特性の良い酸化物薄膜を容易に成膜できる基
板である。
【００１４】また、本発明に係る成膜装置においては、
上記第１の電極用薄膜がＰｔ電極用薄膜、Ｉｒ電極用薄
膜及びＲｕ電極用薄膜の群より選ばれた一つであり、上
記第２の電極用薄膜がＰｔ電極用薄膜、Ｉｒ電極用薄膜
及びＲｕ電極用薄膜の群より選ばれた一つであることも
可能である。
上記第１の電極用薄膜がＰｔ電極用薄膜、Ｉｒ電極用薄
膜及びＲｕ電極用薄膜の群より選ばれた一つであり、上
記第２の電極用薄膜がＰｔ電極用薄膜、Ｉｒ電極用薄膜
及びＲｕ電極用薄膜の群より選ばれた一つであることも
可能である。
【００１５】本発明に係る成膜装置は、成膜チャンバー
内の一方側に配置されたＰｔ、Ｉｒ及びＲｕのうちのい
ずれかからなる電極用ターゲットと、この電極用ターゲ
ットに供給するためのスパッタリング出力機構と、成膜
チャンバー内の他方側に配置されたＰｔ、Ｉｒ及びＲｕ
のうちのいずれかからなる電極用蒸着源と、この電極用
蒸着源に供給するための蒸着出力機構と、成膜チャンバ
ー内であって上記電極用ターゲットと上記電極用蒸着源
との間に配置され、基板を設置する基板ホルダーと、基
板が上記電極用ターゲット側又は上記電極用蒸着源側に
向くように基板ホルダーを動かす駆動機構と、基板にス
パッタリング成膜を行う際、該基板を加熱する加熱機構
と、成膜チャンバー内に酸化ガスを供給する酸化ガス供
給機構と、基板に蒸着成膜を行う際、該基板を冷却する
冷却機構と、を具備することを特徴とする。
内の一方側に配置されたＰｔ、Ｉｒ及びＲｕのうちのい
ずれかからなる電極用ターゲットと、この電極用ターゲ
ットに供給するためのスパッタリング出力機構と、成膜
チャンバー内の他方側に配置されたＰｔ、Ｉｒ及びＲｕ
のうちのいずれかからなる電極用蒸着源と、この電極用
蒸着源に供給するための蒸着出力機構と、成膜チャンバ
ー内であって上記電極用ターゲットと上記電極用蒸着源
との間に配置され、基板を設置する基板ホルダーと、基
板が上記電極用ターゲット側又は上記電極用蒸着源側に
向くように基板ホルダーを動かす駆動機構と、基板にス
パッタリング成膜を行う際、該基板を加熱する加熱機構
と、成膜チャンバー内に酸化ガスを供給する酸化ガス供
給機構と、基板に蒸着成膜を行う際、該基板を冷却する
冷却機構と、を具備することを特徴とする。
【００１６】上記成膜装置によれば、電極用ターゲット
とスパッタリング出力機構及び電極用蒸着源と蒸着出力
機構を備えているため、スパッタリングによる成膜と蒸
着法による成膜を行うことが可能となる。この成膜装置
を用いれば、基板を加熱機構により所定温度まで加熱し
た状態で基板上に第１の電極用薄膜をスパッタリングに
より形成し、基板を冷却機構により所定温度まで冷却
し、その後連続して、第１の電極用薄膜上に蒸着法によ
り第２の電極用薄膜を形成し、このようにして酸化物薄
膜成膜用基板を作製することができる。この酸化物薄膜
成膜用基板は、特性の良い酸化物薄膜を容易に成膜でき
る基板である。
とスパッタリング出力機構及び電極用蒸着源と蒸着出力
機構を備えているため、スパッタリングによる成膜と蒸
着法による成膜を行うことが可能となる。この成膜装置
を用いれば、基板を加熱機構により所定温度まで加熱し
た状態で基板上に第１の電極用薄膜をスパッタリングに
より形成し、基板を冷却機構により所定温度まで冷却
し、その後連続して、第１の電極用薄膜上に蒸着法によ
り第２の電極用薄膜を形成し、このようにして酸化物薄
膜成膜用基板を作製することができる。この酸化物薄膜
成膜用基板は、特性の良い酸化物薄膜を容易に成膜でき
る基板である。
【００１７】本発明に係る成膜装置は、成膜チャンバー
内の一方側に配置されたＰｔ、Ｉｒ及びＲｕのうちのい
ずれかからなる電極用ターゲットと、この電極用ターゲ
ットに供給するためのスパッタリング出力機構と、成膜
チャンバー内の一方側に配置されたＰｔ、Ｉｒ及びＲｕ
のうちのいずれかからなる電極用蒸着源と、この電極用
蒸着源に供給するための蒸着出力機構と、成膜チャンバ
ー内の他方側に配置され、基板を設置する基板ホルダー
と、基板にスパッタリング成膜を行う際、該基板を加熱
する加熱機構と、成膜チャンバー内に酸化ガスを供給す
る酸化ガス供給機構と、基板に蒸着成膜を行う際、該基
板を冷却する冷却機構と、を具備することを特徴とする
成膜装置。
内の一方側に配置されたＰｔ、Ｉｒ及びＲｕのうちのい
ずれかからなる電極用ターゲットと、この電極用ターゲ
ットに供給するためのスパッタリング出力機構と、成膜
チャンバー内の一方側に配置されたＰｔ、Ｉｒ及びＲｕ
のうちのいずれかからなる電極用蒸着源と、この電極用
蒸着源に供給するための蒸着出力機構と、成膜チャンバ
ー内の他方側に配置され、基板を設置する基板ホルダー
と、基板にスパッタリング成膜を行う際、該基板を加熱
する加熱機構と、成膜チャンバー内に酸化ガスを供給す
る酸化ガス供給機構と、基板に蒸着成膜を行う際、該基
板を冷却する冷却機構と、を具備することを特徴とする
成膜装置。
【００１８】本発明に係る酸化物薄膜成膜用基板の製造
方法は、基板上に、Ｐｔ、Ｉｒ及びＲｕのうちのいずれ
かからなる第１の電極用薄膜を室温〜６５０℃の基板温
度でスパッタリングにより形成する工程と、第１の電極
用薄膜上に、Ｐｔ、Ｉｒ及びＲｕのうちのいずれかから
なる第２の電極用薄膜を３５０℃を超えない基板温度で
蒸着法により形成する工程と、を具備することを特徴と
する。
方法は、基板上に、Ｐｔ、Ｉｒ及びＲｕのうちのいずれ
かからなる第１の電極用薄膜を室温〜６５０℃の基板温
度でスパッタリングにより形成する工程と、第１の電極
用薄膜上に、Ｐｔ、Ｉｒ及びＲｕのうちのいずれかから
なる第２の電極用薄膜を３５０℃を超えない基板温度で
蒸着法により形成する工程と、を具備することを特徴と
する。
【００１９】上記製造方法で形成された酸化物薄膜成膜
用基板では、室温〜６５０℃程度の高温スパッタ法で形
成した結晶性、配向性に優れた第１の電極用薄膜上に続
けて３５０℃を超えない低温で第２の電極用薄膜を蒸着
することで、緻密平坦かつ結晶性、配向性に優れた酸化
物薄膜成膜用基板とすることができる。加えて、酸化物
薄膜成膜用基板の大部分が低温蒸着膜であり、膜中にＡ
ｒガスをほとんど含んでいないため、後からＡｒガスが
遊離するということもほとんどない。従って、酸化物薄
膜成膜用基板には特性の良い酸化物薄膜を容易に成膜す
ることができる。
用基板では、室温〜６５０℃程度の高温スパッタ法で形
成した結晶性、配向性に優れた第１の電極用薄膜上に続
けて３５０℃を超えない低温で第２の電極用薄膜を蒸着
することで、緻密平坦かつ結晶性、配向性に優れた酸化
物薄膜成膜用基板とすることができる。加えて、酸化物
薄膜成膜用基板の大部分が低温蒸着膜であり、膜中にＡ
ｒガスをほとんど含んでいないため、後からＡｒガスが
遊離するということもほとんどない。従って、酸化物薄
膜成膜用基板には特性の良い酸化物薄膜を容易に成膜す
ることができる。
【００２０】本発明に係る酸化物薄膜成膜用基板は、基
板と、この基板上に形成されたＰｔ、Ｉｒ及びＲｕのう
ちのいずれかからなる第１の電極用薄膜と、第１の電極
用薄膜上に形成されたＰｔ、Ｉｒ及びＲｕのうちのいず
れかからなる第２の電極用薄膜と、を具備し、第１の電
極用薄膜は、室温〜６５０℃の基板温度でスパッタリン
グにより形成されたものであり、第２の電極用薄膜は、
３００℃を超えない基板温度で蒸着法により形成された
ものであることを特徴とする。
板と、この基板上に形成されたＰｔ、Ｉｒ及びＲｕのう
ちのいずれかからなる第１の電極用薄膜と、第１の電極
用薄膜上に形成されたＰｔ、Ｉｒ及びＲｕのうちのいず
れかからなる第２の電極用薄膜と、を具備し、第１の電
極用薄膜は、室温〜６５０℃の基板温度でスパッタリン
グにより形成されたものであり、第２の電極用薄膜は、
３００℃を超えない基板温度で蒸着法により形成された
ものであることを特徴とする。
【００２１】本発明に係る酸化物薄膜成膜用基板は、基
板と、この基板上に形成されたＰｔ、Ｉｒ及びＲｕのう
ちのいずれかからなる第１の電極用薄膜と、第１の電極
用薄膜上に形成されたＰｔ、Ｉｒ及びＲｕのうちのいず
れかからなる第２の電極用薄膜と、を具備し、第１の電
極用薄膜は、室温〜６５０℃の基板温度でスパッタリン
グにより形成されたものであり、第２の電極用薄膜は、
３００℃を超えない基板温度で蒸着法により形成された
ものであり、かつ第１の電極用薄膜の膜厚が第２の電極
用薄膜の膜厚の１／５以下であることを特徴とする。
板と、この基板上に形成されたＰｔ、Ｉｒ及びＲｕのう
ちのいずれかからなる第１の電極用薄膜と、第１の電極
用薄膜上に形成されたＰｔ、Ｉｒ及びＲｕのうちのいず
れかからなる第２の電極用薄膜と、を具備し、第１の電
極用薄膜は、室温〜６５０℃の基板温度でスパッタリン
グにより形成されたものであり、第２の電極用薄膜は、
３００℃を超えない基板温度で蒸着法により形成された
ものであり、かつ第１の電極用薄膜の膜厚が第２の電極
用薄膜の膜厚の１／５以下であることを特徴とする。
【００２２】上記酸化物薄膜成膜用基板によれば、電極
用薄膜の大部分が第２の電極用薄膜であって、第２の電
極用薄膜が低温蒸着膜であり、膜中にＡｒガスをほとん
ど含んでいないため、後からＡｒガスが遊離するという
こともほとんどない。従って、酸化物薄膜成膜用基板に
は特性の良い酸化物薄膜を容易に成膜することができ
る。
用薄膜の大部分が第２の電極用薄膜であって、第２の電
極用薄膜が低温蒸着膜であり、膜中にＡｒガスをほとん
ど含んでいないため、後からＡｒガスが遊離するという
こともほとんどない。従って、酸化物薄膜成膜用基板に
は特性の良い酸化物薄膜を容易に成膜することができ
る。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１は、本発明に係る第１
の実施の形態による成膜装置の概略を示す構成図であ
る。この成膜装置は、スパッタリングによる成膜と蒸着
法による成膜を行うことが可能な装置である。
施の形態について説明する。図１は、本発明に係る第１
の実施の形態による成膜装置の概略を示す構成図であ
る。この成膜装置は、スパッタリングによる成膜と蒸着
法による成膜を行うことが可能な装置である。
【００２４】図１に示すように、この成膜装置は成膜チ
ャンバー１を有しており、この成膜チャンバー１の上部
にはＰｔターゲット電極２が配置されている。成膜チャ
ンバー１の下部にはＰｔ蒸着源３が配置されており、成
膜チャンバー１の中央付近には基板ホルダー４が配置さ
れている。
ャンバー１を有しており、この成膜チャンバー１の上部
にはＰｔターゲット電極２が配置されている。成膜チャ
ンバー１の下部にはＰｔ蒸着源３が配置されており、成
膜チャンバー１の中央付近には基板ホルダー４が配置さ
れている。
【００２５】Ｐｔターゲット電極２は、Ｐｔマグネトロ
ン電極８、磁石９、カソード電極１０及びＰｔターゲッ
ト１１を有している。Ｐｔターゲット１１は基板ホルダ
ー４に対向するように配置されている。Ｐｔマグネトロ
ン電極８には高周波電源（ＲＦ電源）又は直流電源（Ｄ
Ｃ電源）が接続されている。
ン電極８、磁石９、カソード電極１０及びＰｔターゲッ
ト１１を有している。Ｐｔターゲット１１は基板ホルダ
ー４に対向するように配置されている。Ｐｔマグネトロ
ン電極８には高周波電源（ＲＦ電源）又は直流電源（Ｄ
Ｃ電源）が接続されている。
【００２６】Ｐｔ蒸着源３は、Ｐｔ蒸発材を収容したル
ツボ及び電子銃（ＥＢgun）１２を有している。ルツボ
には冷却機構（図示せず）が取り付けられている。Ｐｔ
蒸着源３は、電子銃１２からの電子ビームをＰｔ蒸発材
に照射して加熱し、Ｐｔを蒸発させるものである。
ツボ及び電子銃（ＥＢgun）１２を有している。ルツボ
には冷却機構（図示せず）が取り付けられている。Ｐｔ
蒸着源３は、電子銃１２からの電子ビームをＰｔ蒸発材
に照射して加熱し、Ｐｔを蒸発させるものである。
【００２７】基板ホルダー４は基板５を保持するもので
あり、基板ホルダー４は回転機構６に取り付けられてい
る。回転機構６によって基板ホルダー４を回転させるこ
とにより、Ｐｔターゲット電極２及びＰｔ蒸着源３それ
ぞれに対向させることができるようになっている。ま
た、基板ホルダー４は、Ｐｔターゲット電極２及びＰｔ
蒸着源３それぞれに対向させた状態で図示せぬ回転機構
により回転させることができるようにもなっている。ま
た、基板ホルダー４の上部側面（基板５の設置部と反対
側の側面）には基板加熱用の加熱ヒータ（赤外線ラン
プ）７が配置されている。基板ホルダー４の下面（基板
の設置面）には反射板（図示せず）が配置されている。
また、基板ホルダー４は基板温度を下げるための基板冷
却機構（図示せず）を備えている。
あり、基板ホルダー４は回転機構６に取り付けられてい
る。回転機構６によって基板ホルダー４を回転させるこ
とにより、Ｐｔターゲット電極２及びＰｔ蒸着源３それ
ぞれに対向させることができるようになっている。ま
た、基板ホルダー４は、Ｐｔターゲット電極２及びＰｔ
蒸着源３それぞれに対向させた状態で図示せぬ回転機構
により回転させることができるようにもなっている。ま
た、基板ホルダー４の上部側面（基板５の設置部と反対
側の側面）には基板加熱用の加熱ヒータ（赤外線ラン
プ）７が配置されている。基板ホルダー４の下面（基板
の設置面）には反射板（図示せず）が配置されている。
また、基板ホルダー４は基板温度を下げるための基板冷
却機構（図示せず）を備えている。
【００２８】成膜チャンバー１には、スパッタ用の不活
性ガスを供給するためのガス系（図示せず）が接続され
ていると共に、成膜チャンバー１の内部圧力を所定圧力
まで下げるための排気ポンプ系（図示せず）が接続され
ている。
性ガスを供給するためのガス系（図示せず）が接続され
ていると共に、成膜チャンバー１の内部圧力を所定圧力
まで下げるための排気ポンプ系（図示せず）が接続され
ている。
【００２９】次に、図１に示す成膜装置を用いて基板に
薄膜を成膜する方法について説明する。この成膜装置を
用いて最終的に作製されるのが酸化物薄膜成膜用基板で
ある。
薄膜を成膜する方法について説明する。この成膜装置を
用いて最終的に作製されるのが酸化物薄膜成膜用基板で
ある。
【００３０】まず、基板ホルダー４に基板５を設置し、
基板ホルダー４を回転機構６により回転させ、基板５を
Ｐｔターゲット１１に対向させる。次いで、成膜チャン
バー１内を排気ポンプ系により真空引きを行い、成膜チ
ャンバー１の内部圧力を所定圧力（例えば１×１０-6Ｔ
ｏｒｒ程度）に到達させる。次いで、成膜チャンバー１
内に不活性ガス（例えばＡｒ）をガス系により供給し、
成膜チャンバーの内部圧力を所定圧力（例えば１×１０
-3Ｔｏｒｒ〜１×１０-2Ｔｏｒｒ程度）に維持する。
基板ホルダー４を回転機構６により回転させ、基板５を
Ｐｔターゲット１１に対向させる。次いで、成膜チャン
バー１内を排気ポンプ系により真空引きを行い、成膜チ
ャンバー１の内部圧力を所定圧力（例えば１×１０-6Ｔ
ｏｒｒ程度）に到達させる。次いで、成膜チャンバー１
内に不活性ガス（例えばＡｒ）をガス系により供給し、
成膜チャンバーの内部圧力を所定圧力（例えば１×１０
-3Ｔｏｒｒ〜１×１０-2Ｔｏｒｒ程度）に維持する。
【００３１】次いで、加熱ヒータ７を点灯させ、基板温
度を所定の温度（室温〜６５０℃程度、好ましくは６０
０℃程度）まで上昇させ、この温度に基板を維持する。
度を所定の温度（室温〜６５０℃程度、好ましくは６０
０℃程度）まで上昇させ、この温度に基板を維持する。
【００３２】次に、Ｐｔターゲット１１に出力を供給
し、Ｐｔターゲット１１の表面を不活性ガスでスパッタ
リングする。これにより、Ｐｔターゲット１１に対向す
る基板５の表面に膜厚が５〜１０ｎｍ程度の第１のＰｔ
薄膜が堆積される。すなわち、電源によりＰｔターゲッ
ト電極２におけるＰｔマグネトロン電極８を介してカソ
ード電極１０に電力が供給されると、カソード電極１０
と基板５との間で放電が発生し、プラズマが形成され
る。磁石９により磁力線が形成され、Ｐｔターゲット１
１の表面近傍にプラズマ密度の高い部分が形成される。
Ｐｔターゲット１１からスパッタリングされたスパッタ
原子が基板５に堆積し、基板５に対する成膜が行われ
る。このようにして基板５上に膜厚が５〜１０ｎｍ程度
の第１のＰｔ薄膜が成膜される。
し、Ｐｔターゲット１１の表面を不活性ガスでスパッタ
リングする。これにより、Ｐｔターゲット１１に対向す
る基板５の表面に膜厚が５〜１０ｎｍ程度の第１のＰｔ
薄膜が堆積される。すなわち、電源によりＰｔターゲッ
ト電極２におけるＰｔマグネトロン電極８を介してカソ
ード電極１０に電力が供給されると、カソード電極１０
と基板５との間で放電が発生し、プラズマが形成され
る。磁石９により磁力線が形成され、Ｐｔターゲット１
１の表面近傍にプラズマ密度の高い部分が形成される。
Ｐｔターゲット１１からスパッタリングされたスパッタ
原子が基板５に堆積し、基板５に対する成膜が行われ
る。このようにして基板５上に膜厚が５〜１０ｎｍ程度
の第１のＰｔ薄膜が成膜される。
【００３３】次いで、Ｐｔターゲット１１への出力供給
を停止し、スパッタリングを終了する。不活性ガスの供
給も停止する。赤外線ヒータ７も消灯させる。
を停止し、スパッタリングを終了する。不活性ガスの供
給も停止する。赤外線ヒータ７も消灯させる。
【００３４】この後、基板ホルダー４を回転機構６によ
り回転させ、基板５をＰｔ蒸着源３に対向させる。次い
で、基板冷却機構により基板５を冷却して基板温度を３
００℃以下に下げる。
り回転させ、基板５をＰｔ蒸着源３に対向させる。次い
で、基板冷却機構により基板５を冷却して基板温度を３
００℃以下に下げる。
【００３５】次いで、Ｐｔ蒸着源３に出力を供給し、Ｐ
ｔを蒸発させて基板５への蒸着を行う。これにより、第
１のＰｔ薄膜上に膜厚が１００〜２００ｎｍ程度の第２
のＰｔ薄膜が堆積される。この際、第２のＰｔ薄膜の面
内膜厚分布を良くするために、回転機構により面内で基
板を回転させる。すなわち、基板を面内で回転させなが
ら電子銃１２により電子ビームをＰｔ蒸発材に照射して
加熱し、Ｐｔを蒸発させて第１のＰｔ薄膜上に第２のＰ
ｔ薄膜を成膜する。
ｔを蒸発させて基板５への蒸着を行う。これにより、第
１のＰｔ薄膜上に膜厚が１００〜２００ｎｍ程度の第２
のＰｔ薄膜が堆積される。この際、第２のＰｔ薄膜の面
内膜厚分布を良くするために、回転機構により面内で基
板を回転させる。すなわち、基板を面内で回転させなが
ら電子銃１２により電子ビームをＰｔ蒸発材に照射して
加熱し、Ｐｔを蒸発させて第１のＰｔ薄膜上に第２のＰ
ｔ薄膜を成膜する。
【００３６】次いで、Ｐｔ蒸着源３への出力供給を停止
し、蒸着を終了する。このようにして酸化物薄膜成膜用
基板を作製する。
し、蒸着を終了する。このようにして酸化物薄膜成膜用
基板を作製する。
【００３７】図３は、上述したように作製した酸化物薄
膜成膜用基板を示す断面図である。酸化物薄膜成膜用基
板１３は基板５を有しており、この基板５上にはスパッ
タリングにより厚さ５〜１０ｎｍ程度の第１のＰｔ薄膜
１４が形成されている。第１のＰｔ薄膜１４上には蒸着
法により厚さ１００〜２００ｎｍ程度の第２のＰｔ薄膜
１５が形成されている。
膜成膜用基板を示す断面図である。酸化物薄膜成膜用基
板１３は基板５を有しており、この基板５上にはスパッ
タリングにより厚さ５〜１０ｎｍ程度の第１のＰｔ薄膜
１４が形成されている。第１のＰｔ薄膜１４上には蒸着
法により厚さ１００〜２００ｎｍ程度の第２のＰｔ薄膜
１５が形成されている。
【００３８】上記第１の実施の形態によれば、スパッタ
リングによる成膜と蒸着法による成膜を行うことが可能
な成膜装置を用いて、基板５上にスパッタリングにより
第１のＰｔ薄膜１４を形成し、その後連続して、第１の
Ｐｔ薄膜１４上に蒸着法により第２のＰｔ薄膜１５を形
成し、このようにして酸化物薄膜成膜用基板１３を作製
している。この酸化物薄膜成膜用基板１３は、特性の良
い酸化物薄膜を容易に成膜できる基板である。
リングによる成膜と蒸着法による成膜を行うことが可能
な成膜装置を用いて、基板５上にスパッタリングにより
第１のＰｔ薄膜１４を形成し、その後連続して、第１の
Ｐｔ薄膜１４上に蒸着法により第２のＰｔ薄膜１５を形
成し、このようにして酸化物薄膜成膜用基板１３を作製
している。この酸化物薄膜成膜用基板１３は、特性の良
い酸化物薄膜を容易に成膜できる基板である。
【００３９】例えば、上記成膜装置で形成されたＰｔ被
覆基板の場合について説明する。高温スパッタ法で形成
した結晶性、配向性に優れたＰｔ被覆基板上に続けて低
温でＰｔを蒸着させることで、緻密平滑かつ結晶性、配
向性に優れたＰｔ被覆基板となるわけである。加えて、
Ｐｔ被覆基板の大部分が、低温蒸着膜であり、膜中にＡ
ｒガスをほとんど含んでいないため、後からＡｒガスが
遊離するということもほとんどない。
覆基板の場合について説明する。高温スパッタ法で形成
した結晶性、配向性に優れたＰｔ被覆基板上に続けて低
温でＰｔを蒸着させることで、緻密平滑かつ結晶性、配
向性に優れたＰｔ被覆基板となるわけである。加えて、
Ｐｔ被覆基板の大部分が、低温蒸着膜であり、膜中にＡ
ｒガスをほとんど含んでいないため、後からＡｒガスが
遊離するということもほとんどない。
【００４０】酸化物薄膜成膜用基板１３が特性の良い酸
化物薄膜を成膜できる理由は第３の実施の形態にて証明
する。
化物薄膜を成膜できる理由は第３の実施の形態にて証明
する。
【００４１】尚、上記第１の実施の形態では、マグネト
ロンスパッタリング法を用いているが、他のスパッタリ
ング方式を用いることも可能であり、例えばＤＣ方式の
スパッタリング法でも良く、ＲＦ方式のスパッタリング
法でも良く、スパッタ用イオン銃を用いたイオンビーム
スパッタリング法でも良い。
ロンスパッタリング法を用いているが、他のスパッタリ
ング方式を用いることも可能であり、例えばＤＣ方式の
スパッタリング法でも良く、ＲＦ方式のスパッタリング
法でも良く、スパッタ用イオン銃を用いたイオンビーム
スパッタリング法でも良い。
【００４２】また、上記第１の実施の形態では、電子線
を利用したエレクトロンビーム蒸着（ＥＢ蒸着）方式を
用いているが、他の蒸着方式を用いることも可能であ
り、例えば抵抗加熱方式を用いることも可能である。
を利用したエレクトロンビーム蒸着（ＥＢ蒸着）方式を
用いているが、他の蒸着方式を用いることも可能であ
り、例えば抵抗加熱方式を用いることも可能である。
【００４３】また、上記第１の実施の形態では、成膜チ
ャンバー１内の上部にＰｔターゲット電極２を配置し、
成膜チャンバー１内の下部にＰｔ蒸着源３を配置してい
るが、この配置に限定されるものではなく、Ｐｔターゲ
ット電極側又はＰｔ蒸着源側に対向するように基板を動
かす駆動機構があれば、他の配置にすることも可能であ
る。
ャンバー１内の上部にＰｔターゲット電極２を配置し、
成膜チャンバー１内の下部にＰｔ蒸着源３を配置してい
るが、この配置に限定されるものではなく、Ｐｔターゲ
ット電極側又はＰｔ蒸着源側に対向するように基板を動
かす駆動機構があれば、他の配置にすることも可能であ
る。
【００４４】図２は、本発明に係る第２の実施の形態に
よる成膜装置の概略を示す構成図であり、図１と同一部
分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明す
る。
よる成膜装置の概略を示す構成図であり、図１と同一部
分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明す
る。
【００４５】成膜チャンバー１の下部にはＰｔターゲッ
ト１１が配置されており、このＰｔターゲット１１はタ
ーゲットホルダー１６に設置されている。このターゲッ
トホルダー１６は回転機構１７により回転するように構
成されている。また、成膜チャンバー１内には、Ｐｔタ
ーゲット１１に出力を供給するためのスパッタ用イオン
銃１８が配置されている。このスパッタ用イオン銃１８
は、高真空雰囲気内におかれたＰｔターゲット１１に、
高エネルギーに加速したイオンビームを照射して衝撃さ
せるものである。
ト１１が配置されており、このＰｔターゲット１１はタ
ーゲットホルダー１６に設置されている。このターゲッ
トホルダー１６は回転機構１７により回転するように構
成されている。また、成膜チャンバー１内には、Ｐｔタ
ーゲット１１に出力を供給するためのスパッタ用イオン
銃１８が配置されている。このスパッタ用イオン銃１８
は、高真空雰囲気内におかれたＰｔターゲット１１に、
高エネルギーに加速したイオンビームを照射して衝撃さ
せるものである。
【００４６】成膜チャンバー１の下部にはＰｔ蒸着源３
が配置されており、成膜チャンバー１の下方にはアシス
ト用イオン銃２０が配置されている。このアシスト用イ
オン銃２０は、基板への蒸着を行う際にイオンビームを
照射して基板への蒸着のアシストを行うものである。
が配置されており、成膜チャンバー１の下方にはアシス
ト用イオン銃２０が配置されている。このアシスト用イ
オン銃２０は、基板への蒸着を行う際にイオンビームを
照射して基板への蒸着のアシストを行うものである。
【００４７】成膜チャンバー１の上部には基板ホルダー
４が配置されている。基板ホルダー４は、Ｐｔターゲッ
ト１１及びＰｔ蒸着源３に対向させた状態で回転機構１
９により回転させることができるようになっている。
４が配置されている。基板ホルダー４は、Ｐｔターゲッ
ト１１及びＰｔ蒸着源３に対向させた状態で回転機構１
９により回転させることができるようになっている。
【００４８】次に、図２に示す成膜装置を用いて基板に
薄膜を成膜する方法について説明する。
薄膜を成膜する方法について説明する。
【００４９】まず、基板ホルダー４に基板５を設置す
る。次いで、成膜チャンバー１内を排気ポンプ系により
真空引きを行い、成膜チャンバー１の内部圧力を所定圧
力に到達させる。次いで、成膜チャンバー１内に不活性
ガス（例えばＡｒ）をガス系により供給し、成膜チャン
バーの内部圧力を所定圧力に維持する。
る。次いで、成膜チャンバー１内を排気ポンプ系により
真空引きを行い、成膜チャンバー１の内部圧力を所定圧
力に到達させる。次いで、成膜チャンバー１内に不活性
ガス（例えばＡｒ）をガス系により供給し、成膜チャン
バーの内部圧力を所定圧力に維持する。
【００５０】次いで、加熱ヒータ７を点灯させ、基板温
度を所定の温度（好ましくは６００℃程度）まで上昇さ
せ、この温度に基板を維持する。
度を所定の温度（好ましくは６００℃程度）まで上昇さ
せ、この温度に基板を維持する。
【００５１】次に、Ｐｔターゲット１１に出力を供給
し、Ｐｔターゲット１１の表面をイオンビームでスパッ
タリングする。これにより、Ｐｔターゲット１１に対向
する基板５の表面に膜厚が５〜１０ｎｍ程度の第１のＰ
ｔ薄膜が堆積される。すなわち、スパッタ用イオン銃１
８から高エネルギーに加速したイオンビームを引き出し
てＰｔターゲット１１に衝撃させ、基板に第１のＰｔ膜
を成膜する。
し、Ｐｔターゲット１１の表面をイオンビームでスパッ
タリングする。これにより、Ｐｔターゲット１１に対向
する基板５の表面に膜厚が５〜１０ｎｍ程度の第１のＰ
ｔ薄膜が堆積される。すなわち、スパッタ用イオン銃１
８から高エネルギーに加速したイオンビームを引き出し
てＰｔターゲット１１に衝撃させ、基板に第１のＰｔ膜
を成膜する。
【００５２】次いで、Ｐｔターゲット１１への出力供給
を停止し、スパッタリングを終了する。不活性ガスの供
給も停止する。赤外線ヒータ７も消灯させる。この後、
基板冷却機構により基板５を冷却して基板温度を２００
℃以下に下げる。
を停止し、スパッタリングを終了する。不活性ガスの供
給も停止する。赤外線ヒータ７も消灯させる。この後、
基板冷却機構により基板５を冷却して基板温度を２００
℃以下に下げる。
【００５３】次いで、Ｐｔ蒸着源３に出力を供給し、Ｐ
ｔを蒸発させて基板５への蒸着を行う。これにより、第
１のＰｔ薄膜上に膜厚が１００〜２００ｎｍ程度の第２
のＰｔ薄膜が堆積される。この際、第２のＰｔ薄膜の面
内膜厚分布を良くするために、回転機構１９により面内
で基板５を回転させる。すなわち、基板５を面内で回転
させながら電子銃１２により電子ビームをＰｔ蒸発材に
照射して加熱し、Ｐｔを蒸発させて第１のＰｔ薄膜上に
第２のＰｔ薄膜を成膜する。この際、アシストイオン銃
によりアシストイオンビームを照射することにより、第
２のＰｔ薄膜の成膜をアシストする。
ｔを蒸発させて基板５への蒸着を行う。これにより、第
１のＰｔ薄膜上に膜厚が１００〜２００ｎｍ程度の第２
のＰｔ薄膜が堆積される。この際、第２のＰｔ薄膜の面
内膜厚分布を良くするために、回転機構１９により面内
で基板５を回転させる。すなわち、基板５を面内で回転
させながら電子銃１２により電子ビームをＰｔ蒸発材に
照射して加熱し、Ｐｔを蒸発させて第１のＰｔ薄膜上に
第２のＰｔ薄膜を成膜する。この際、アシストイオン銃
によりアシストイオンビームを照射することにより、第
２のＰｔ薄膜の成膜をアシストする。
【００５４】次いで、Ｐｔ蒸着源３への出力供給を停止
し、蒸着を終了する。このようにして酸化物薄膜成膜用
基板を作製する。この製作された酸化物薄膜成膜用基板
は図３に示すものと同様である。
し、蒸着を終了する。このようにして酸化物薄膜成膜用
基板を作製する。この製作された酸化物薄膜成膜用基板
は図３に示すものと同様である。
【００５５】上記第２の実施の形態においても第１の実
施の形態と同様の効果を得ることができる。
施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５６】尚、上記第２の実施の形態では、イオンビ
ームスパッタリング法を用いているが、他のスパッタリ
ング方式を用いることも可能である。
ームスパッタリング法を用いているが、他のスパッタリ
ング方式を用いることも可能である。
【００５７】また、上記第２の実施の形態では、電子線
を利用したエレクトロンビーム蒸着（ＥＢ蒸着）方式を
用いているが、他の蒸着方式を用いることも可能であ
る。
を利用したエレクトロンビーム蒸着（ＥＢ蒸着）方式を
用いているが、他の蒸着方式を用いることも可能であ
る。
【００５８】次に、第３の実施の形態について説明す
る。第１の実施の形態において使用した本発明によるス
パッタリング成膜機構と蒸着法成膜機構を備えた装置を
用いて以下の３つの酸化物薄膜成膜用基板を作製した。 （１）本発明によるＰｔ（１９０ｎｍ、室温で形成）／
Ｐｔ（１０ｎｍ、６００℃で形成）／ＳｉＯ2（２００
ｎｍ）／Ｓｉ基板 （２）従来からの室温で作製したＰｔ（２００ｎｍ）／
Ｔｉ（２０ｎｍ）／ＳｉＯ2（２００ｎｍ）／Ｓｉ基板 （３）従来からの６００℃で作製したＰｔ（２００ｎ
ｍ）／Ｔｉ（２０ｎｍ）／ＳｉＯ2（２００ｎｍ）／Ｓ
ｉ基板
る。第１の実施の形態において使用した本発明によるス
パッタリング成膜機構と蒸着法成膜機構を備えた装置を
用いて以下の３つの酸化物薄膜成膜用基板を作製した。 （１）本発明によるＰｔ（１９０ｎｍ、室温で形成）／
Ｐｔ（１０ｎｍ、６００℃で形成）／ＳｉＯ2（２００
ｎｍ）／Ｓｉ基板 （２）従来からの室温で作製したＰｔ（２００ｎｍ）／
Ｔｉ（２０ｎｍ）／ＳｉＯ2（２００ｎｍ）／Ｓｉ基板 （３）従来からの６００℃で作製したＰｔ（２００ｎ
ｍ）／Ｔｉ（２０ｎｍ）／ＳｉＯ2（２００ｎｍ）／Ｓ
ｉ基板
【００５９】このとき形成された、Ｐｔ薄膜の結晶性及
び配向性をＸ線回折により調べたところ、Ｐｔ（１１
１）のピーク強度は（１）及び（３）が同等であり、
（２）は（１）及び（３）の約３／４となっていた。加
えて、（１）及び（３）からはＰｔ（１１１）ピークの
みが検出されたが、（２）からはＰｔ（２００）のピー
クも同時に検出された。すなわち、本発明によるＰｔ基
板（１）と従来からのＰｔ基板（３）と比較して、従来
からのＰｔ基板（２）は結晶性も配向性も劣ることが証
明された。
び配向性をＸ線回折により調べたところ、Ｐｔ（１１
１）のピーク強度は（１）及び（３）が同等であり、
（２）は（１）及び（３）の約３／４となっていた。加
えて、（１）及び（３）からはＰｔ（１１１）ピークの
みが検出されたが、（２）からはＰｔ（２００）のピー
クも同時に検出された。すなわち、本発明によるＰｔ基
板（１）と従来からのＰｔ基板（３）と比較して、従来
からのＰｔ基板（２）は結晶性も配向性も劣ることが証
明された。
【００６０】次に、上記３つの基板を用いて、その上部
に同一成膜条件で同一強誘電体薄膜を形成した。この際
の成膜条件は次の通りである。
に同一成膜条件で同一強誘電体薄膜を形成した。この際
の成膜条件は次の通りである。
【００６１】（成膜条件）
強誘電体 ： Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ12
成膜方法 ： スピンコート法
回転数 ： ４０００回転
仮焼成温度： ４００℃
結晶化温度： ６５０℃
膜厚 ： １００ｎｍ
【００６２】上記強誘電体薄膜を各種Ｐｔ被覆酸化物薄
膜成膜用基板上に形成した後、それら強誘電体薄膜の上
部に直径１００μｍΦ、膜厚１００ｎｍの上部Ｐｔ電極
を蒸着法により室温で形成した後、強誘電体ヒステリシ
ス特性を測定したところ、図４のヒステリシス特性が得
られた。
膜成膜用基板上に形成した後、それら強誘電体薄膜の上
部に直径１００μｍΦ、膜厚１００ｎｍの上部Ｐｔ電極
を蒸着法により室温で形成した後、強誘電体ヒステリシ
ス特性を測定したところ、図４のヒステリシス特性が得
られた。
【００６３】上記（１）の基板上の強誘電体薄膜のみ良
好な強誘電体特性が得られ、上記（２）の基板上の強誘
電体特性は残留分極値で（１）の基板上の強誘電体薄膜
の約３／４となっていることがわかる。これは、Ｐｔ電
極のＸＲＤピーク強度と一致していることが分かった。
すなわち、Ｐｔ電極の結晶性や配向性がその上の酸化物
薄膜の結晶性や配向性に大きく関わっており、ひいては
酸化物薄膜の電気特性を決定付けていることが分かる。
上記（３）の基板上の強誘電体薄膜はリーク電流が大き
く強誘電性ヒステリシスを確認することはできなかっ
た。上記（３）の基板はＰｔ自身の結晶性や配向性が
（１）の基板同様良好であったが、６００℃のみでＰｔ
電極薄膜を形成しており、密度の低い柱状構造をしてい
た。加えて、スパッタ時に使用したアルゴン（Ａｒ）ガ
スが多量にＰｔ基板中に吸着しており、それが強誘電体
薄膜形成時に、Ｐｔ中から離脱していることも確認し
た。このことを反映したものと思われる、多くの穴が強
誘電体薄膜表面より観察され、これらにより（３）の基
板上の強誘電体薄膜はリーク電流が大きく強誘電性ヒス
テリシスを確認することができなかった。
好な強誘電体特性が得られ、上記（２）の基板上の強誘
電体特性は残留分極値で（１）の基板上の強誘電体薄膜
の約３／４となっていることがわかる。これは、Ｐｔ電
極のＸＲＤピーク強度と一致していることが分かった。
すなわち、Ｐｔ電極の結晶性や配向性がその上の酸化物
薄膜の結晶性や配向性に大きく関わっており、ひいては
酸化物薄膜の電気特性を決定付けていることが分かる。
上記（３）の基板上の強誘電体薄膜はリーク電流が大き
く強誘電性ヒステリシスを確認することはできなかっ
た。上記（３）の基板はＰｔ自身の結晶性や配向性が
（１）の基板同様良好であったが、６００℃のみでＰｔ
電極薄膜を形成しており、密度の低い柱状構造をしてい
た。加えて、スパッタ時に使用したアルゴン（Ａｒ）ガ
スが多量にＰｔ基板中に吸着しており、それが強誘電体
薄膜形成時に、Ｐｔ中から離脱していることも確認し
た。このことを反映したものと思われる、多くの穴が強
誘電体薄膜表面より観察され、これらにより（３）の基
板上の強誘電体薄膜はリーク電流が大きく強誘電性ヒス
テリシスを確認することができなかった。
【００６４】例えば、本発明の製造方法で形成されたＰ
ｔ被覆基板の場合の効果について説明する。高温スパッ
タ法で形成した結晶性、配向性に優れたＰｔ被覆基板上
に続けて、低温でＰｔを蒸着することで、低温形成Ｐｔ
に高温スパッタＰｔの優れた結晶性、配向性が伝わり、
かつ低温形成Ｐｔ本来の緻密平滑な表面モフォロジーは
保持されるため、緻密平滑かつ結晶性、配向性に優れた
Ｐｔ被覆基板を形成することができる。加えて、Ｐｔ被
覆基板の大部分が、低温蒸着膜であり、膜中にＡｒガス
をほとんど含んでいないため、各種熱処理後のＡｒガス
遊離が回避できるという効果を有することになる。
ｔ被覆基板の場合の効果について説明する。高温スパッ
タ法で形成した結晶性、配向性に優れたＰｔ被覆基板上
に続けて、低温でＰｔを蒸着することで、低温形成Ｐｔ
に高温スパッタＰｔの優れた結晶性、配向性が伝わり、
かつ低温形成Ｐｔ本来の緻密平滑な表面モフォロジーは
保持されるため、緻密平滑かつ結晶性、配向性に優れた
Ｐｔ被覆基板を形成することができる。加えて、Ｐｔ被
覆基板の大部分が、低温蒸着膜であり、膜中にＡｒガス
をほとんど含んでいないため、各種熱処理後のＡｒガス
遊離が回避できるという効果を有することになる。
【００６５】尚、本発明は上記実施の形態に限定され
ず、種々変更して実施することが可能である。
ず、種々変更して実施することが可能である。
【００６６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、同
一チャンバー内に２種類の成膜機構を備えている。した
がって、同一チャンバー内で２種類の成膜機構による成
膜を連続的に行うことが可能な成膜装置を提供すること
ができる。また、他の本発明によれば、酸化物薄膜を成
膜するための基板であって特性の良い酸化物薄膜を容易
に成膜できる酸化物薄膜成膜用基板及びその製造方法を
提供することができる。
一チャンバー内に２種類の成膜機構を備えている。した
がって、同一チャンバー内で２種類の成膜機構による成
膜を連続的に行うことが可能な成膜装置を提供すること
ができる。また、他の本発明によれば、酸化物薄膜を成
膜するための基板であって特性の良い酸化物薄膜を容易
に成膜できる酸化物薄膜成膜用基板及びその製造方法を
提供することができる。
【００６７】すなわち、同一チャンバー内に２種類の成
膜機構を具備する成膜装置を用いることで、第１の電極
用薄膜を成膜した後に、チャンバー内から基板を取り出
すことなく、第２の電極用薄膜を成膜することが可能と
なる。従って、第１の電極用薄膜が大気に晒されること
がないので、第１の電極用薄膜の表面汚染の発生を防止
することができる。このため、第１の電極用薄膜の上部
に第２の電極用薄膜を形成する際に、第１の電極用薄膜
の結晶性等の情報を第２の電極用薄膜に十分に伝えられ
るという効果を有することとなる。
膜機構を具備する成膜装置を用いることで、第１の電極
用薄膜を成膜した後に、チャンバー内から基板を取り出
すことなく、第２の電極用薄膜を成膜することが可能と
なる。従って、第１の電極用薄膜が大気に晒されること
がないので、第１の電極用薄膜の表面汚染の発生を防止
することができる。このため、第１の電極用薄膜の上部
に第２の電極用薄膜を形成する際に、第１の電極用薄膜
の結晶性等の情報を第２の電極用薄膜に十分に伝えられ
るという効果を有することとなる。
【図１】本発明に係る第１の実施の形態による成膜装置
の概略を示す構成図である。
の概略を示す構成図である。
【図２】本発明に係る第２の実施の形態による成膜装置
の概略を示す構成図である。
の概略を示す構成図である。
【図３】酸化物薄膜成膜用基板を示す断面図である。
【図４】強誘電体ヒステリシス特性を示す図である。
１…成膜チャンバー ２…Ｐｔターゲッ
ト電極 ３…Ｐｔ蒸着源 ４…基板ホルダー ５…基板 ６…回転機構 ７…加熱ヒータ（赤外線ランプ） ８…Ｐｔマグネトロ
ン電極 ９…磁石 １０…カソード電極 １１…Ｐｔターゲット １２…電子銃 １３…酸化物薄膜成膜用基板 １４…第１のＰｔ薄
膜 １５…第２のＰｔ薄膜 １６…ターゲットホ
ルダー １７…回転機構 １８…スパッタ用イ
オン銃 １９…回転機構
ト電極 ３…Ｐｔ蒸着源 ４…基板ホルダー ５…基板 ６…回転機構 ７…加熱ヒータ（赤外線ランプ） ８…Ｐｔマグネトロ
ン電極 ９…磁石 １０…カソード電極 １１…Ｐｔターゲット １２…電子銃 １３…酸化物薄膜成膜用基板 １４…第１のＰｔ薄
膜 １５…第２のＰｔ薄膜 １６…ターゲットホ
ルダー １７…回転機構 １８…スパッタ用イ
オン銃 １９…回転機構
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 鈴木 光博
千葉県流山市大字西平井956番地の１ 株
式会社ユーテック内
(72)発明者 木島 健
長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ
ーエプソン株式会社内
(72)発明者 名取 栄治
長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ
ーエプソン株式会社内
Ｆターム(参考） 4K029 BA01 BA13 BB02 CA01 CA05
DA08 EA01 EA08 JA02
4M104 AA01 BB06 BB14 DD35 DD37
GG16 GG19 HH20
Claims (8)
- 【請求項１】 成膜チャンバーと、 この成膜チャンバー内に配置され、基板を設置する基板
ホルダーと、 上記成膜チャンバー内に配置され、基板上に第１の電極
用薄膜を形成する第１の成膜機構と、 上記成膜チャンバー内に配置され、第１の電極用薄膜上
に第２の電極用薄膜を形成する第２の成膜機構と、 を具備することを特徴とする成膜装置。 - 【請求項２】 成膜チャンバーと、 この成膜チャンバー内に配置され、基板を設置する基板
ホルダーと、 上記成膜チャンバー内に配置され、基板上に第１の電極
用薄膜をスパッタリングにより成膜するスパッタリング
成膜機構と、 上記成膜チャンバー内に配置され、第１の電極用薄膜上
に第２の電極用薄膜を蒸着法により成膜する蒸着法成膜
機構と、 を具備することを特徴とする成膜装置。 - 【請求項３】 上記第１の電極用薄膜がＰｔ電極用薄
膜、Ｉｒ電極用薄膜及びＲｕ電極用薄膜の群より選ばれ
た一つであり、上記第２の電極用薄膜がＰｔ電極用薄
膜、Ｉｒ電極用薄膜及びＲｕ電極用薄膜の群より選ばれ
た一つであることを特徴とする請求項２に記載の成膜装
置。 - 【請求項４】 成膜チャンバー内の一方側に配置された
Ｐｔ、Ｉｒ及びＲｕのうちのいずれかからなる電極用タ
ーゲットと、 この電極用ターゲットに供給するためのスパッタリング
出力機構と、 成膜チャンバー内の他方側に配置されたＰｔ、Ｉｒ及び
Ｒｕのうちのいずれかからなる電極用蒸着源と、 この電極用蒸着源に供給するための蒸着出力機構と、 成膜チャンバー内であって上記電極用ターゲットと上記
電極用蒸着源との間に配置され、基板を設置する基板ホ
ルダーと、 基板が上記電極用ターゲット側又は上記電極用蒸着源側
に向くように基板ホルダーを動かす駆動機構と、 基板にスパッタリング成膜を行う際、該基板を加熱する
加熱機構と、 成膜チャンバー内に酸化ガスを供給する酸化ガス供給機
構と、 基板に蒸着成膜を行う際、該基板を冷却する冷却機構
と、 を具備することを特徴とする成膜装置。 - 【請求項５】 成膜チャンバー内の一方側に配置された
Ｐｔ、Ｉｒ及びＲｕのうちのいずれかからなる電極用タ
ーゲットと、 この電極用ターゲットに供給するためのスパッタリング
出力機構と、 成膜チャンバー内の一方側に配置されたＰｔ、Ｉｒ及び
Ｒｕのうちのいずれかからなる電極用蒸着源と、 この電極用蒸着源に供給するための蒸着出力機構と、 成膜チャンバー内の他方側に配置され、基板を設置する
基板ホルダーと、 基板にスパッタリング成膜を行う際、該基板を加熱する
加熱機構と、 成膜チャンバー内に酸化ガスを供給する酸化ガス供給機
構と、 基板に蒸着成膜を行う際、該基板を冷却する冷却機構
と、 を具備することを特徴とする成膜装置。 - 【請求項６】 基板上に、Ｐｔ、Ｉｒ及びＲｕのうちの
いずれかからなる第１の電極用薄膜を室温〜６５０℃の
基板温度でスパッタリングにより形成する工程と、 第１の電極用薄膜上に、Ｐｔ、Ｉｒ及びＲｕのうちのい
ずれかからなる第２の電極用薄膜を３５０℃を超えない
基板温度で蒸着法により形成する工程と、 を具備することを特徴とする酸化物薄膜成膜用基板の製
造方法。 - 【請求項７】 基板と、 この基板上に形成されたＰｔ、Ｉｒ及びＲｕのうちのい
ずれかからなる第１の電極用薄膜と、 第１の電極用薄膜上に形成されたＰｔ、Ｉｒ及びＲｕの
うちのいずれかからなる第２の電極用薄膜と、 を具備し、 第１の電極用薄膜は、室温〜６５０℃の基板温度でスパ
ッタリングにより形成されたものであり、第２の電極用
薄膜は、３００℃を超えない基板温度で蒸着法により形
成されたものであることを特徴とする酸化物薄膜成膜用
基板。 - 【請求項８】 基板と、 この基板上に形成されたＰｔ、Ｉｒ及びＲｕのうちのい
ずれかからなる第１の電極用薄膜と、 第１の電極用薄膜上に形成されたＰｔ、Ｉｒ及びＲｕの
うちのいずれかからなる第２の電極用薄膜と、 を具備し、 第１の電極用薄膜は、室温〜６５０℃の基板温度でスパ
ッタリングにより形成されたものであり、第２の電極用
薄膜は、３００℃を超えない基板温度で蒸着法により形
成されたものであり、かつ第１の電極用薄膜の膜厚が第
２の電極用薄膜の膜厚の１／５以下であることを特徴と
する酸化物薄膜成膜用基板。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002015142A JP4167833B2 (ja) | 2002-01-24 | 2002-01-24 | 成膜装置、酸化物薄膜成膜用基板及びその製造方法 |
| US10/376,594 US6913675B2 (en) | 2002-01-24 | 2003-03-03 | Film forming apparatus, substrate for forming oxide thin film, and production method thereof |
| US11/071,116 US7678241B2 (en) | 2002-01-24 | 2005-03-04 | Film forming apparatus, substrate for forming oxide thin film and production method thereof |
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|---|---|---|---|
| JP2002015142A JP4167833B2 (ja) | 2002-01-24 | 2002-01-24 | 成膜装置、酸化物薄膜成膜用基板及びその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003213402A true JP2003213402A (ja) | 2003-07-30 |
| JP4167833B2 JP4167833B2 (ja) | 2008-10-22 |
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| JP2002015142A Expired - Fee Related JP4167833B2 (ja) | 2002-01-24 | 2002-01-24 | 成膜装置、酸化物薄膜成膜用基板及びその製造方法 |
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| JP2004311922A (ja) * | 2002-12-24 | 2004-11-04 | Seiko Epson Corp | 電極膜およびその製造方法、ならびに強誘電体メモリおよび半導体装置 |
| JP2005277403A (ja) * | 2004-02-24 | 2005-10-06 | Showa Denko Kk | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
| JP2006108291A (ja) * | 2004-10-04 | 2006-04-20 | Seiko Epson Corp | 強誘電体キャパシタ及びその製造方法、並びに強誘電体メモリ装置 |
| US7163828B2 (en) | 2003-03-24 | 2007-01-16 | Seiko Epson Corporation | Electrode, method of manufacturing the same, ferroelectric memory, and semiconductor device |
| WO2010024131A1 (ja) * | 2008-08-28 | 2010-03-04 | 株式会社ユーテック | 成膜装置及び酸化物薄膜成膜用基板の製造方法 |
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| US20050205415A1 (en) * | 2004-03-19 | 2005-09-22 | Belousov Igor V | Multi-component deposition |
| US7431807B2 (en) * | 2005-01-07 | 2008-10-07 | Universal Display Corporation | Evaporation method using infrared guiding heater |
| US7410509B2 (en) * | 2005-01-19 | 2008-08-12 | Greatbatch Ltd. | Sputtered ruthenium oxide coatings in electrolytic capacitor |
| US8926806B2 (en) * | 2012-01-23 | 2015-01-06 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Shielding design for metal gap fill |
| CN110344018B (zh) * | 2018-04-08 | 2020-09-08 | 北京七星华创集成电路装备有限公司 | 一种多阴极连续镀膜腔室 |
| US11270872B2 (en) * | 2019-09-25 | 2022-03-08 | Western Digital Technologies, Inc. | Base conducting layer beneath graphite layer of ceramic cathode for use with cathodic arc deposition |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB830391A (en) * | 1955-10-28 | 1960-03-16 | Edwards High Vacuum Ltd | Improvements in or relating to cathodic sputtering of metal and dielectric films |
| JPS58177463A (ja) | 1982-04-12 | 1983-10-18 | Hitachi Ltd | 積層薄膜成膜装置 |
| JPS61276964A (ja) | 1985-05-31 | 1986-12-06 | Hoya Corp | 回転式成膜装置 |
| US5055169A (en) * | 1989-03-17 | 1991-10-08 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Method of making mixed metal oxide coated substrates |
| JP2971586B2 (ja) | 1990-12-21 | 1999-11-08 | 株式会社リコー | 薄膜形成装置 |
| JPH05287520A (ja) * | 1992-04-10 | 1993-11-02 | Sanyo Shinku Kogyo Kk | 成膜装置 |
| JPH06207266A (ja) * | 1993-01-11 | 1994-07-26 | Japan Steel Works Ltd:The | 薄膜形成物の製造方法および装置 |
| DE19830223C1 (de) * | 1998-07-07 | 1999-11-04 | Techno Coat Oberflaechentechni | Vorrichtung und Verfahren zum mehrlagigen PVD - Beschichten von Substraten |
| US6365059B1 (en) * | 2000-04-28 | 2002-04-02 | Alexander Pechenik | Method for making a nano-stamp and for forming, with the stamp, nano-size elements on a substrate |
| US6413380B1 (en) * | 2000-08-14 | 2002-07-02 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for providing deposited layer structures and articles so produced |
| JP2002231657A (ja) | 2001-02-06 | 2002-08-16 | Mitsubishi Materials Corp | 白金膜及びその製造方法 |
| KR100429876B1 (ko) * | 2001-07-27 | 2004-05-04 | 삼성전자주식회사 | 고밀도 씨딩층을 갖는 루테늄막을 구비하는 반도체 소자의제조 방법 및 그러한 반도체 소자를 형성하기 위한 제조장비 |
-
2002
- 2002-01-24 JP JP2002015142A patent/JP4167833B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-03-03 US US10/376,594 patent/US6913675B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2005
- 2005-03-04 US US11/071,116 patent/US7678241B2/en active Active
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