JP2007119806A - Method of forming dielectric thin film and high-frequency magnetron sputtering apparatus - Google Patents

Method of forming dielectric thin film and high-frequency magnetron sputtering apparatus Download PDF

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淳一 陰山
Hiromi Kondo
裕己 近藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of forming a dielectric thin film having the same characteristics and excellent thermal stability at a stable deposition rate by high-frequency magnetron sputtering. <P>SOLUTION: In the high-frequency magnetron sputtering, a DC voltage is induced in a target by the high-frequency electric power applied to the target. According to the method of formation, the deposition is performed by regulating the absolute value of a DC component of the voltage to be induced in the target to ≥50V and thereby the deposition of the dielectric thin film at the stable deposition rate is made possible and the film of a specified refractive index value is made obtainable. Further, the thermal stability of the obtained film is improved. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は誘電体薄膜を形成する方法およびその装置に関する。   The present invention relates to a method and apparatus for forming a dielectric thin film.

ターゲットに高周波電力を印加しておこなうマグネトロンスパッタリング法は、基板上に薄膜を形成する方法として広く用いられている。しかしながら、成膜をおこなうと時間の経過とともに成膜速度が変化する問題があった(非特許文献1)。成膜中に成膜速度が変化すると、一定膜厚を得るためには、成膜中に膜厚をモニターしたり、成膜速度を安定化させるための制御手段を設けたりする必要がある。このような成膜速度を安定化させる技術としては、ターゲットに印加された高周波電流および高周波電圧を測定し、算出された両者の位相差等に基づき高周波電源の出力や反応性ガス分圧、スパッタガス分圧等を制御する技術が特許文献1に記載されている。また、非特許文献2には、磁性体からなるターゲットを用いて磁性体膜を形成するときに、ターゲット裏面に配設された強磁場のマグネトロン磁場を発生する磁気回路を、ターゲットの消耗に応じて、ターゲットから後退させて磁場を変化させ、カソードに誘起されるカソード電圧の直流成分を一定にする方法が記載されている。   Magnetron sputtering, which is performed by applying high-frequency power to a target, is widely used as a method for forming a thin film on a substrate. However, when film formation is performed, there is a problem that the film formation speed changes with time (Non-Patent Document 1). When the film formation rate changes during film formation, in order to obtain a constant film thickness, it is necessary to monitor the film thickness during film formation or to provide a control means for stabilizing the film formation rate. As a technique for stabilizing such a film formation rate, a high-frequency current and a high-frequency voltage applied to a target are measured, and the output of a high-frequency power source, a reactive gas partial pressure, sputtering, and the like are calculated based on the calculated phase difference. Patent Document 1 describes a technique for controlling gas partial pressure and the like. Non-Patent Document 2 discloses a magnetic circuit that generates a strong magnetron magnetic field disposed on the back surface of a target when a magnetic film is formed using a target made of a magnetic material in accordance with the consumption of the target. Thus, a method is described in which the DC component of the cathode voltage induced in the cathode is made constant by retreating from the target and changing the magnetic field.

特開2000−144417号公報JP 2000-144417 A P.G.Quigley,R.A.Rao and C.B.Eom,J.Vac.Sci.Technol.A,15(1997),p.2854.P. G. Quigley, R.A. A. Rao and C.M. B. Eom, J. et al. Vac. Sci. Technol. A, 15 (1997), p. 2854. Akinori Furuya and Shigeru Hirono,J.Appl.Phys.,87(2000),p.939.Akinori Furuya and Shigeru Hirono, J. et al. Appl. Phys. 87 (2000), p. 939.

成膜速度を安定化させるために、成膜中に膜厚をモニターしたり、ターゲットでの高周波電流および高周波電圧を成膜中に測定して、算出された両者の位相差等に基づいて印加する高周波電力や反応性ガス分圧、スパッタガス分圧等を制御したり、あるいはターゲット裏面の磁気回路の位置を調整したりする、従来技術では、測定手段を設けたり、測定結果を演算して成膜条件を調整する手段を設ける必要があり、装置およびその制御機構の複雑化が避けられないという問題点があった。   In order to stabilize the film formation rate, the film thickness is monitored during film formation, or the high-frequency current and high-frequency voltage at the target are measured during film formation and applied based on the calculated phase difference, etc. In the conventional technology, which controls the high-frequency power, reactive gas partial pressure, sputtering gas partial pressure, etc., or adjusts the position of the magnetic circuit on the back of the target, a measurement means is provided or the measurement result is calculated. There is a problem that it is necessary to provide means for adjusting the film forming conditions, and the complexity of the apparatus and its control mechanism cannot be avoided.

本発明は前述の課題を解決するため、誘電体材料からなるターゲットと、前記ターゲットに近接して配設されたアノードと、の間に高周波電力を印加し、前記ターゲット表面におけるプラズマ密度を高めるためのマグネトロン磁場の下、基板上に誘電体薄膜を形成するマグネトロンスパッタリングによる誘電体薄膜の形成方法であって、前記ターゲットに誘起されるカソード電圧の直流成分の絶対値を50V以上とすることを特徴とする誘電体薄膜の形成方法を提供する。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention applies high-frequency power between a target made of a dielectric material and an anode disposed in the vicinity of the target to increase the plasma density on the target surface. A method of forming a dielectric thin film by magnetron sputtering for forming a dielectric thin film on a substrate under a magnetron magnetic field of which the absolute value of the direct current component of the cathode voltage induced in the target is 50 V or more. A method for forming a dielectric thin film is provided.

前記ターゲット表面におけるマグネトロン磁場は、磁束線の方向がターゲット面に対し水平となる位置が1箇所の場合はその位置での磁束密度が、また磁束線の方向が水平となる位置が複数ある場合はそれぞれの位置における磁束密度の最小値が、0.005〜0.025Tであることが好ましい。   The magnetron magnetic field on the target surface has a magnetic flux density at one position where the direction of the magnetic flux line is horizontal with respect to the target surface, and a plurality of positions where the direction of the magnetic flux line is horizontal. It is preferable that the minimum value of the magnetic flux density at each position is 0.005 to 0.025T.

さらに、前記マグネトロン磁場が、ターゲットの裏側に配置された磁石の組により生成され、前記磁石の組が、ターゲットの中心部に配設された第1の磁石と、外縁部に配設された第2の磁石と、第1の磁石と第2の磁石との間に配置された補助磁石とを備え、前記マグネトロン磁場が、前記ターゲット表面での磁束密度のターゲット面に垂直な成分の絶対値が0.01T以下となる範囲の幅の、ターゲット幅に対する割合が10%以上であり、かつターゲット表面での磁束密度の垂直成分が前記範囲内に少なくとも一つの極大値および極小値を持つ磁場であることが好ましい。   Further, the magnetron magnetic field is generated by a set of magnets disposed on the back side of the target, and the set of magnets includes a first magnet disposed in the center of the target and a first magnet disposed on the outer edge. 2 and an auxiliary magnet arranged between the first magnet and the second magnet, and the magnetron magnetic field has an absolute value of a component perpendicular to the target surface of the magnetic flux density on the target surface. The ratio of the width in the range of 0.01 T or less to the target width is 10% or more, and the vertical component of the magnetic flux density on the target surface is a magnetic field having at least one maximum value and minimum value in the range. It is preferable.

また、前記アノードは、前記ターゲットの外周の全周にわたって隣接して配置されていて、前記ターゲットと前記アノードとの最近接部の間隔が1〜10mmであることが好ましい。
本発明は、また、前記ターゲットがBiを主成分とするガラスからなるターゲットである、Biを主成分とするガラス膜からなる誘電体薄膜の形成方法を提供する。
Moreover, it is preferable that the said anode is arrange | positioned adjacently over the perimeter of the said target, and the space | interval of the nearest part of the said target and the said anode is 1-10 mm.
The present invention is also the target is a target made of glass whose main component is Bi 2 O 3, to provide a method of forming a dielectric thin film made of a glass film composed mainly of Bi 2 O 3.

本発明は、さらに、誘電体材料からなるターゲットと、ターゲットに近接して配設されたアノードと、ターゲット表面のプラズマ密度を高めるマグネトロン磁場とを備え、減圧雰囲気下、前記ターゲットと前記アノードとの間に高周波電圧を印加し、基板上に誘電体薄膜を形成するための高周波マグネトロンスパッタリング装置であって、前記ターゲット表面にマグネトロン磁場を発生させる磁気回路が、ターゲット表面において磁束線の方向が水平となる位置が1箇所の場合はその位置での磁束密度が、また磁束線の方向が水平となる位置が複数ある場合はそれぞれの位置における磁束密度の最小値が、0.005〜0.025Tである磁場を発生させる磁気回路であって、前記ターゲットに成膜時に誘起されるカソード電圧の直流成分の絶対値が50V以上となる様に制御されることを特徴とする高周波マグネトロンスパッタリング装置を提供する。   The present invention further includes a target made of a dielectric material, an anode disposed in proximity to the target, and a magnetron magnetic field that increases the plasma density of the target surface, and the target and the anode are placed in a reduced pressure atmosphere. A high-frequency magnetron sputtering apparatus for applying a high-frequency voltage between them to form a dielectric thin film on a substrate, wherein a magnetic circuit for generating a magnetron magnetic field on the target surface has a horizontal magnetic flux line direction on the target surface. If there is a single position, the magnetic flux density at that position, and if there are multiple positions where the direction of the magnetic flux lines is horizontal, the minimum value of the magnetic flux density at each position is 0.005 to 0.025 T. A magnetic circuit for generating a magnetic field, wherein a direct current component of a cathode voltage induced on the target at the time of film formation To provide a high frequency magnetron sputtering apparatus being controlled so as to pair value is equal to or greater than 50 V.

本発明の誘電体薄膜の形成方法および高周波マグネトロンスパッタリング装置を用いると、成膜条件を測定・制御したり、磁気回路位置を調整したり、することなく、安定した成膜速度でマグネトロンスパッタリングにより基板上に誘電体薄膜を形成することができる。また、一定の膜特性をもつ誘電体薄膜が容易に得られる。   When the dielectric thin film forming method and the high-frequency magnetron sputtering apparatus of the present invention are used, the substrate is formed by magnetron sputtering at a stable film forming speed without measuring and controlling the film forming conditions and adjusting the magnetic circuit position. A dielectric thin film can be formed thereon. In addition, a dielectric thin film having a certain film characteristic can be easily obtained.

本発明において用いられる、薄膜を形成する基板としては、平板状の基板、特にガラス基板が好ましいが、これに限定されず目的に応じて種々の基板を用いることができる。
本発明の誘電体薄膜の形成方法においてターゲットとして用いることができる材料としては、SiO、Bi、Al、Ga、La、CeO、Er、B、GeO、Y、YBaCu等の酸化物およびこれらの混合物、またはSi等の窒化物、MgF等のフッ化物、またはこれらを成分とするガラス材料、などの誘電体材料が例示されるが、これらに限定されず形成しようとする薄膜材料に応じて適宜選択される。成膜時には基板は、固定されていてもよく、カルーセル型基板ホルダを用いる等により搬送されたり自転または自公転されたりしてもよい。
The substrate for forming a thin film used in the present invention is preferably a flat substrate, particularly a glass substrate, but is not limited thereto, and various substrates can be used depending on the purpose.
Materials that can be used as a target in the method for forming a dielectric thin film of the present invention include SiO 2 , Bi 2 O 3 , Al 2 O 3 , Ga 2 O 3 , La 2 O 3 , CeO 2 , and Er 2 O 3. , Oxides such as B 2 O 3 , GeO 2 , Y 2 O 3 , YBa 2 Cu 3 O 7 and mixtures thereof, nitrides such as Si 3 N 4 , fluorides such as MgF 2 , or components thereof The dielectric material such as glass material is exemplified, but the material is not limited thereto, and is appropriately selected according to the thin film material to be formed. At the time of film formation, the substrate may be fixed, and may be transported or rotated or revolved by using a carousel type substrate holder.

マグネトロンスパッタリングは、好ましくは0.01〜100Paの減圧雰囲気下でターゲットとアノードとの間に高周波電力を印加して、ターゲット前面の空間にプラズマを生成させておこなわれる。高周波電力の印加によりターゲットに負の高電圧が誘起され、この高電圧による電場によりプラズマ中のガスイオンが加速され、ターゲットに衝突し、ターゲット表面の原子または分子をたたき出す。このようにしてたたき出されたターゲット原子または分子を基板上に堆積させることにより、基板上に薄膜が形成される。スパッタリングをおこなう雰囲気としては、Ar、Ne、Kr、Xe等の不活性ガスおよびこれらの混合ガス、または前記不活性ガスおよびこれらの混合ガスに、O、N、CO等の反応性ガスを混合した混合ガス雰囲気が好ましく例示されるが、これらに限定されない。 Magnetron sputtering is preferably performed by applying high-frequency power between the target and the anode in a reduced pressure atmosphere of 0.01 to 100 Pa to generate plasma in the space in front of the target. By applying high frequency power, a negative high voltage is induced on the target, and the gas field in the plasma is accelerated by the electric field generated by this high voltage, collides with the target, and knocks out atoms or molecules on the target surface. A thin film is formed on the substrate by depositing the target atoms or molecules thus knocked out on the substrate. As an atmosphere for performing sputtering, an inert gas such as Ar, Ne, Kr, and Xe and a mixed gas thereof, or a reactive gas such as O 2 , N 2 , and CO 2 is added to the inert gas and the mixed gas thereof. A mixed gas atmosphere in which is mixed is preferably exemplified, but is not limited thereto.

ターゲット裏面には、プラズマ密度を高めるためのマグネトロン磁場を発生させる磁気回路が配置されている。
アノードは、通常ターゲット外周の全周にわたって隣接して配置されていて、カソードとされるターゲットとの間に高周波電力が印加される。高周波電力の周波数は限定されないが、1MHz〜40.68MHzが好ましい。ターゲットへの投入電力は0.5〜7W/cmが好ましいが、これに限定されない。
マグネトロンスパッタにおいて、高周波電力の印加によりターゲットに誘起されるカソード電圧は、高周波成分と、直流成分とからなる。本発明の誘電体薄膜の形成方法において、ターゲットに誘起されるカソード電圧の直流成分の絶対値(以下「誘起される直流電圧」という)は50V以上とする。50V以上とすることにより、継続して成膜をおこなったときの成膜速度の変化を抑制することができる。成膜速度の変化をより小さく抑制するためには、200V以上とすることが好ましい。誘起される直流電圧は2000V以下とすることが好ましい。2000V超ではターゲットの割れが生じるおそれがある。誘起される直流電圧は、例えば高周波電力を給電するためのターゲット裏面の端子部の電圧を、高電圧受動プローブとオシロスコープを用いて測定することができる。
A magnetic circuit for generating a magnetron magnetic field for increasing the plasma density is disposed on the rear surface of the target.
The anode is usually arranged adjacent to the entire circumference of the outer periphery of the target, and high frequency power is applied between the anode and the target. The frequency of the high frequency power is not limited, but 1 MHz to 40.68 MHz is preferable. The input power to the target is preferably 0.5 to 7 W / cm 2, but is not limited thereto.
In magnetron sputtering, the cathode voltage induced on the target by the application of high frequency power is composed of a high frequency component and a direct current component. In the method for forming a dielectric thin film of the present invention, the absolute value of the DC component of the cathode voltage induced in the target (hereinafter referred to as “induced DC voltage”) is 50 V or more. By setting it to 50 V or more, it is possible to suppress a change in film formation rate when film formation is continuously performed. In order to suppress the change in the film forming rate to a smaller value, it is preferably set to 200 V or higher. The induced DC voltage is preferably 2000 V or less. If it exceeds 2000 V, the target may be cracked. The induced DC voltage can be measured by using, for example, a high-voltage passive probe and an oscilloscope for the voltage at the terminal portion on the back surface of the target for supplying high-frequency power.

マグネトロン磁場を、ターゲット表面において磁束線の方向が水平となる位置における磁束密度(以下、単に「磁場強度」という)が0.005〜0.025Tである分布とすることが好ましい。また、マグネトロン磁場に、ターゲット表面において磁束線の方向が水平となる位置が複数ある場合には、それらの位置における磁束密度の最小値が0.005〜0.025Tである分布とすることが好ましい。このような磁場強度のマグネトロン磁場を用いることにより、ターゲットに誘起される直流電圧を前述の値とすることができる。   The magnetron magnetic field is preferably distributed such that the magnetic flux density (hereinafter simply referred to as “magnetic field strength”) at a position where the direction of the magnetic flux lines is horizontal on the target surface is 0.005 to 0.025 T. In addition, when there are a plurality of positions in the magnetron magnetic field where the direction of the magnetic flux lines is horizontal on the target surface, it is preferable that the distribution has a minimum magnetic flux density of 0.005 to 0.025 T at those positions. . By using a magnetron magnetic field having such a magnetic field strength, the DC voltage induced in the target can be set to the aforementioned value.

さらに、ターゲット近傍の空間領域をターゲット中心を含む断面で見たときに、ターゲット表面において磁束線の方向が略水平である範囲、すなわちターゲット面に対して垂直な方向の磁束密度の絶対値(以下「磁束密度の垂直成分」という)が0.01T以下であって、かつ前記範囲内において磁束密度の垂直成分の分布が少なくとも一つの極大値と、少なくとも一つの極小値とを持つ範囲(以下「水平磁場の範囲」という)をターゲット幅に対して10%以上広くすると、長時間スパッタリングをおこなったときの、ターゲットに誘起される直流電圧の変化を抑制することができる。また、成膜速度および膜特性の変化を小さく抑えることができる。さらに、成膜速度およびターゲットの材料利用効率が向上される。ターゲットが円形の場合は、ターゲット幅はターゲット直径とされる。   Further, when the spatial region in the vicinity of the target is viewed in a cross section including the target center, the absolute value of the magnetic flux density in the range where the direction of the magnetic flux lines is substantially horizontal on the target surface, that is, the direction perpendicular to the target surface (hereinafter referred to as The range (hereinafter referred to as “vertical component of magnetic flux density”) is 0.01T or less, and the distribution of the vertical component of magnetic flux density within the above range has at least one maximum value and at least one minimum value (hereinafter, “ If the range of the horizontal magnetic field is increased by 10% or more with respect to the target width, a change in DC voltage induced in the target when sputtering is performed for a long time can be suppressed. In addition, changes in film formation speed and film characteristics can be suppressed to a small level. Furthermore, the film formation rate and the material utilization efficiency of the target are improved. When the target is circular, the target width is the target diameter.

また、本発明においては、ターゲットに隣接して配置されているアノードと、ターゲットとの間隔(以下、「ターゲットとアノードとの間隔」という)を、1mm以上とすることが好ましい。ターゲットに誘起される直流成分を大きくするためには、3mm以上とすることがより好ましい。10mm超とすると、ターゲット保持のため、ターゲット裏面にボンディングされているバッキングプレートへの膜付着が顕著になり異物欠点の原因となるおそれがあるので、10mm以下が好ましい。また、アノードは、ターゲット面に対して垂直方向から見たときに、アノードの内縁がターゲット面に対してかぶらないように配置することが好ましい。   In the present invention, the distance between the anode disposed adjacent to the target and the target (hereinafter referred to as “the distance between the target and the anode”) is preferably 1 mm or more. In order to increase the direct current component induced in the target, it is more preferably set to 3 mm or more. If the thickness exceeds 10 mm, the target is held, and film adhesion to the backing plate bonded to the back surface of the target becomes conspicuous, which may cause a foreign matter defect. The anode is preferably arranged so that the inner edge of the anode does not fog the target surface when viewed from the direction perpendicular to the target surface.

本発明の誘電体薄膜の形成方法によれば、ターゲットとほぼ同じ組成を有する誘電体薄膜が得られる。本発明の誘電体薄膜の形成方法では、安定した成膜速度で成膜することができ、また一定の特性の薄膜が得られるので、厚い膜厚を形成する場合や、連続して成膜をおこなう場合に好ましく用いることができる。本発明の誘電体薄膜の形成方法により成膜する薄膜の膜厚は、適宜、必要に応じて選択されるが、0.001〜20μmが好ましく、0.01〜10μmがより好ましい。   According to the method for forming a dielectric thin film of the present invention, a dielectric thin film having substantially the same composition as the target can be obtained. In the method for forming a dielectric thin film according to the present invention, a film can be formed at a stable film forming speed, and a thin film having a certain characteristic can be obtained. When performing, it can use preferably. The thickness of the thin film formed by the dielectric thin film forming method of the present invention is appropriately selected as necessary, but is preferably 0.001 to 20 μm, and more preferably 0.01 to 10 μm.

また、一定の特性の薄膜が得られるので、多成分ガラスからなる誘電体薄膜を用いて形成される光導波路のように、屈折率値を精度よく制御して誘電体薄膜を形成することが必要な場合に、好ましく用いることができる。このような多成分ガラスからなる誘電体薄膜を用いて形成される光導波路としては、Bi系ガラスからなるコアをもつ光導波路や、特にEr等の希土類元素を添加したBi系ガラスからなるコアをもつ光導波路が例示される。 In addition, since a thin film with a certain characteristic can be obtained, it is necessary to form a dielectric thin film with a precise control of the refractive index value as in an optical waveguide formed using a dielectric thin film made of multicomponent glass. In such a case, it can be preferably used. Such an optical waveguide formed using a dielectric thin film made of a multi-component glass, or an optical waveguide having a core composed of Bi 2 O 3 based glass, Bi 2 O 3 in particular a rare earth element such as Er An optical waveguide having a core made of a system glass is exemplified.

図1に、このような光導波路の断面の概念図を示す。図1の光導波路は、基板11上に形成された、下層クラッド12と上層クラッド14とからなるクラッドと、コア13と、からなる。図1の光導波路は、例えば、基板11上に、クラッドおよびコアとされる、Biを主成分とし他にSiO等数種類の成分を含むBi系多成分ガラス薄膜を順次積層するとともに、フォトリソグラフィグラフィおよびドライエッチングにより所望のコアパターンを形成して作製される。本発明の誘電体薄膜の形成方法により、クラッドおよびコアとされるBi系多成分ガラス薄膜を形成することにより、安定した成膜速度で形成することができて、膜の屈折率および膜組成が所望の値に精密に制御され、良好なロット毎の再現性が得られる。 FIG. 1 shows a conceptual diagram of a cross section of such an optical waveguide. The optical waveguide of FIG. 1 includes a clad made of a lower clad 12 and an upper clad 14 formed on a substrate 11, and a core 13. Optical waveguide of Figure 1, for example, on the substrate 11, are clad and core, on the other mainly composed of Bi 2 O 3 and Bi 2 O 3 based multi-component glass film containing SiO 2 or the like several components sequentially In addition to stacking, a desired core pattern is formed by photolithography and dry etching. By forming a Bi 2 O 3 multicomponent glass thin film as a clad and a core by the dielectric thin film forming method of the present invention, it can be formed at a stable film formation rate, and the refractive index of the film and The film composition is precisely controlled to a desired value, and good reproducibility for each lot can be obtained.

以下、本発明の実施例と比較例について説明する。例1、2は実施例であって、例3、4は比較例である。   Examples of the present invention and comparative examples will be described below. Examples 1 and 2 are examples, and examples 3 and 4 are comparative examples.

[例1]
Bi76.99wt%、Al2.81wt%、Ga10.32wt%、La1.80wt%、CeO0.14wt%、SiO7.94wt%なる組成のBi系多成分ガラスからなる、直径101.6mm、厚さ3mmの円板状のターゲット23を作製し、これを銅製のバッキングプレート24にボンディングした。バッキングプレート24にボンディングされたBi系多成分ガラス製ターゲット23を、高周波マグネトロンスパッタリング装置(アネルバ社製SPC−350)のマグネトロンカソードにセットした。このときのターゲット周りの概略断面図を図3に示す。
[Example 1]
Bi 2 O 3 76.99 wt%, Al 2 O 3 2.81 wt%, Ga 2 O 3 10.32 wt%, La 2 O 3 1.80 wt%, CeO 2 0.14 wt%, SiO 2 7.94 wt% A disk-shaped target 23 having a diameter of 101.6 mm and a thickness of 3 mm made of a Bi-based multicomponent glass having a composition was produced, and this was bonded to a copper backing plate 24. The Bi-based multi-component glass target 23 bonded to the backing plate 24 was set on the magnetron cathode of a high-frequency magnetron sputtering apparatus (SPC-350 manufactured by Anelva). A schematic cross-sectional view around the target at this time is shown in FIG.

本例においてマグネトロン磁場は、ターゲット表面における磁束密度分布が、ターゲット中心を含む断面でみたときに図2に示す回転対称の磁場分布となるように、寸法と磁力を設計して製作された磁気回路25Aにより発生される。図2は、ターゲット中心からの距離に対して、ターゲット表面の磁束密度の水平方向の成分Bx、垂直方向の成分Bzをプロットしたグラフである。本例においては磁気回路25Aは、Nd−Fe−B系永久磁石からなる磁石の組と、SUS430からなるヨーク25cとからなり、トンネル状のマグネトロン磁場を発生させる。磁石の組は、断面が円形の第1の磁石としての中心磁石25aおよび断面が円環状の第2の磁石としての外縁磁石25bと、トンネル状の磁場の水平磁場の範囲を広くし、この範囲内に磁束密度の垂直成分の分布の極値を持たせるために設けられた、断面が円環状の2つの磁石を同心円状に配置して組合せた補助磁石25dとからなり、補助磁石25dは、非磁性体補助ヨーク25eにより所定の位置に保持されている。   In this example, the magnetron magnetic field is a magnetic circuit manufactured by designing the dimensions and magnetic force so that the magnetic flux density distribution on the target surface is the rotationally symmetric magnetic field distribution shown in FIG. Generated by 25A. FIG. 2 is a graph in which the horizontal component Bx and the vertical component Bz of the magnetic flux density on the target surface are plotted against the distance from the target center. In this example, the magnetic circuit 25A is composed of a set of magnets made of Nd—Fe—B permanent magnets and a yoke 25c made of SUS430, and generates a tunnel-like magnetron magnetic field. The set of magnets widens the range of the horizontal magnetic field of the tunnel-like magnetic field with the center magnet 25a as the first magnet having a circular cross section and the outer edge magnet 25b as the second magnet having a circular cross section. The auxiliary magnet 25d, which is provided in order to have an extreme value of the distribution of the vertical component of the magnetic flux density and in which two magnets having an annular cross section are arranged concentrically and combined, It is held at a predetermined position by the nonmagnetic auxiliary yoke 25e.

磁気回路25Aとバッキングプレート24にボンディングされたターゲット23とは、カソードボディ26に組み付けられる。図2からわかるように、この磁気回路による磁場の強さは、ターゲット表面において磁束の方向が水平となる位置における磁束密度(以下、「磁気回路の磁場強度」という)すなわち該位置における磁束の水平成分Bxが0.01Tである。また、ターゲット表面における磁束の垂直成分Bzが0.01T以下である、すなわち水平磁場の範囲の幅は、図2のグラフ中で20mmであって、この水平磁場の範囲内で磁束の垂直成分Bzは極大値と極小値を一つずつ有する。また、この水平磁場の範囲の幅の、ターゲット幅に対する割合は39%である。
アノード27には、内径108mmの円環状の電極を、ターゲット表面と上面を一致させ、中心を一致させて配置して用いた。このとき、ターゲットとアノードとの間隔は3.2mmである。
The magnetic circuit 25 </ b> A and the target 23 bonded to the backing plate 24 are assembled to the cathode body 26. As can be seen from FIG. 2, the magnetic field strength by this magnetic circuit is the magnetic flux density at the position where the direction of the magnetic flux is horizontal on the target surface (hereinafter referred to as “magnetic field strength of the magnetic circuit”), that is, the horizontal direction of the magnetic flux at that position. Component Bx is 0.01T. Further, the vertical component Bz of the magnetic flux on the target surface is 0.01 T or less, that is, the width of the horizontal magnetic field range is 20 mm in the graph of FIG. 2, and the vertical component Bz of the magnetic flux within this horizontal magnetic field range. Has one maximum and one minimum. The ratio of the width of the horizontal magnetic field range to the target width is 39%.
As the anode 27, an annular electrode having an inner diameter of 108 mm was used with the target surface and upper surface aligned and the center aligned. At this time, the distance between the target and the anode is 3.2 mm.

成膜に先立って、残留ガスの影響を除くためにチャンバ内を5.4×10−5Pa以下までロータリーポンプおよびターボ分子ポンプで排気し、次いで、マスフローコントローラにより流量制御してArガス30sccm、Oガス0.5sccmの混合ガスを導入してチャンバ内圧力を0.3Paとした雰囲気中で、高周波電源28により周波数13.56MHz、電力120Wの高周波をターゲットに印加してプラズマ22を発生させ、6rpmで回転させたカルーセル型の基板ホルダ(図示せず)にセットされた直径76.2mm、厚さ1mmの円板状のソーダライムシリカガラス基板11上に、Bi系多成分ガラスからなる誘電体薄膜21を形成した。 Prior to film formation, the inside of the chamber is evacuated to 5.4 × 10 −5 Pa or less with a rotary pump and a turbo molecular pump in order to remove the influence of residual gas, and then the flow rate is controlled by a mass flow controller to control Ar gas at 30 sccm, A plasma 22 is generated by applying a high frequency of 13.56 MHz and a power of 120 W to the target from the high frequency power supply 28 in an atmosphere in which a mixed gas of 0.5 sccm of O 2 gas is introduced and the pressure in the chamber is 0.3 Pa. Dielectric made of Bi-based multi-component glass on a disc-shaped soda-lime silica glass substrate 11 having a diameter of 76.2 mm and a thickness of 1 mm set in a carousel-type substrate holder (not shown) rotated at 6 rpm. The body thin film 21 was formed.

ターゲット23に誘起される直流電圧は、カソードボディ26への高周波電力の端子部に対して、高電圧受動プローブ(日本テクトロニクス社製P6009)およびオシロスコープ(日本テクトロニクス社製TDS−520)(ともに図示せず)を用いて測定をおこなった。形成された膜の屈折率と膜厚は、プリズムカプラ(メトリコン社製モデル2010)により波長1304nmにて測定した。このときの成膜速度と屈折率の変化を図8および図9のグラフにまとめた。ターゲットに誘起された直流電圧は、成膜開始時は270Vであった。また成膜を継続しておこなったときの、ターゲットに誘起される直流電圧の変化は、成膜した膜厚1μm当たり0.6V、すなわち0.6V/μmであった。   The DC voltage induced in the target 23 is a high-voltage passive probe (Nippon Tektronix P6009) and an oscilloscope (Nippon Tektronix TDS-520) (both shown) with respect to the high frequency power terminal to the cathode body 26. ) Was used for measurement. The refractive index and film thickness of the formed film were measured at a wavelength of 1304 nm with a prism coupler (Model 2010 manufactured by Metricon). The changes in the deposition rate and refractive index at this time are summarized in the graphs of FIGS. The DC voltage induced on the target was 270 V at the start of film formation. Further, when the film formation was continued, the change in the DC voltage induced on the target was 0.6 V per 1 μm film thickness, that is, 0.6 V / μm.

膜の形成とプリズムカプラによる測定とを繰り返し、また、得られたBi系多成分ガラス膜21に対して熱処理をおこなって、熱処理前後の膜厚と屈折率を測定した。熱処理は、真空引き可能な熱処理装置を用いて、まず1.33Pa以下まで排気した後、Oガス5sccmをフローさせて圧力26.6Paとした雰囲気中、5℃/分で350℃まで昇温して3時間保持した後、5℃/分で室温まで降温させておこなった。 The formation of the film and the measurement using the prism coupler were repeated, and the obtained Bi-based multicomponent glass film 21 was subjected to a heat treatment, and the film thickness and refractive index before and after the heat treatment were measured. The heat treatment is first evacuated to 1.33 Pa or less using a heat treatment apparatus that can be evacuated, and then heated to 350 ° C. at 5 ° C./min in an atmosphere in which 5 sccm of O 2 gas is flowed to a pressure of 26.6 Pa. Then, after holding for 3 hours, the temperature was lowered to room temperature at 5 ° C./min.

[例2]
例1と同じ高周波マグネトロンスパッタリング装置で、同様に作製したBi系多成分ガラス製ターゲット23を用いて、Bi系多成分ガラスからなる誘電体薄膜を形成した。ただし、ターゲット裏面に配設する磁気回路を、補助磁石25dと非磁性体補助ヨーク25eとを備えない磁気回路25Bに変更した。図5にターゲット周りの概略断面図を示した。この磁気回路25Bの磁場強度は0.01Tであって、ターゲット中心を含む断面でみたときの、ターゲット表面における磁束密度分布は図4に示すとおりであって、水平磁場の範囲の幅は19mmであって、ターゲット幅の1/2に対する水平磁場の範囲の幅の割合は37%であるが、磁束の垂直成分Bzは、この水平磁場の範囲内で極大値も極小値も有さない。
[Example 2]
A dielectric thin film made of Bi-based multi-component glass was formed using the same Bi-based multi-component glass target 23 using the same high-frequency magnetron sputtering apparatus as in Example 1. However, the magnetic circuit disposed on the back surface of the target was changed to a magnetic circuit 25B that does not include the auxiliary magnet 25d and the nonmagnetic auxiliary yoke 25e. FIG. 5 shows a schematic sectional view around the target. The magnetic field intensity of this magnetic circuit 25B is 0.01T, and the magnetic flux density distribution on the target surface as seen in a cross section including the target center is as shown in FIG. 4, and the width of the horizontal magnetic field range is 19 mm. The ratio of the width of the horizontal magnetic field range to 1/2 of the target width is 37%, but the vertical component Bz of the magnetic flux has neither a maximum nor a minimum value within the range of the horizontal magnetic field.

アノード27および成膜条件は例1と同様としてスパッタリングをおこなって、本例のBi系多成分ガラス膜21を得た。このときの成膜速度と屈折率の変化を図8および図9のグラフにまとめた。また、ターゲットに誘起された直流電圧は、成膜開始時は572Vであって、ターゲットに誘起される直流電圧の変化は0.8V/μmであった。   Sputtering was performed in the same manner as in Example 1 for the anode 27 and film formation conditions, and the Bi-based multicomponent glass film 21 of this example was obtained. The changes in the deposition rate and refractive index at this time are summarized in the graphs of FIGS. The DC voltage induced in the target was 572 V at the start of film formation, and the change in DC voltage induced in the target was 0.8 V / μm.

[例3]
例1と同様にして、Bi系多成分ガラスからなる誘電体薄膜を形成した。ただし、ターゲット裏面に配設する磁気回路を、例2と同様の補助磁石を備えない磁気回路25Bとした。この磁気回路25Bの磁場強度は0.03Tとした。ターゲット中心を含む断面でみたときの、ターゲット表面における磁束密度分布は図6に示すとおりであって、水平磁場の範囲の幅は7mmで、ターゲット幅に対する水平磁場の範囲の幅の割合は14%であるが、磁束密度の垂直成分Bzは、この水平磁場の範囲内で極大値も極小値も有さない。また、アノード27には内径92mmの円環状の電極を、直径101.6mmのターゲットに対して中心を一致させて配置した。このときアノード内縁の径がターゲット外周より小さいので、アノード内縁の下面をターゲット表面から2mm上方に配置した。ターゲットとアノードとの間隔は4.8mmである。
[Example 3]
In the same manner as in Example 1, a dielectric thin film made of Bi-based multicomponent glass was formed. However, the magnetic circuit disposed on the back surface of the target was a magnetic circuit 25B that does not include the same auxiliary magnet as in Example 2. The magnetic field intensity of the magnetic circuit 25B was 0.03T. The magnetic flux density distribution on the target surface when viewed in a cross section including the center of the target is as shown in FIG. 6, the width of the horizontal magnetic field range is 7 mm, and the ratio of the width of the horizontal magnetic field range to the target width is 14%. However, the vertical component Bz of the magnetic flux density does not have a maximum value or a minimum value within the range of the horizontal magnetic field. In addition, an annular electrode having an inner diameter of 92 mm was disposed on the anode 27 with its center aligned with a target having a diameter of 101.6 mm. At this time, since the diameter of the inner edge of the anode is smaller than the outer periphery of the target, the lower surface of the inner edge of the anode was placed 2 mm above the target surface. The distance between the target and the anode is 4.8 mm.

例1と同様の成膜条件でスパッタリングをおこなって、本例のBi系多成分ガラス膜21を作製し、このときの成膜速度と屈折率の変化を図8および図9のグラフにまとめた。また、ターゲットに誘起された直流電圧は、成膜開始時は20Vであって、ターゲットに誘起される直流電圧の変化は1.1V/μmであった。   Sputtering was performed under the same film forming conditions as in Example 1 to produce the Bi-based multi-component glass film 21 of this example, and the changes in film forming speed and refractive index at this time are summarized in the graphs of FIGS. . The DC voltage induced in the target was 20 V at the start of film formation, and the change in DC voltage induced in the target was 1.1 V / μm.

[例4]
例1と同様にして、Bi系多成分ガラスからなる誘電体薄膜を形成した。ただし、ターゲット裏面に配設する磁気回路を、例2と同様の補助磁石を備えない磁気回路25Bとした。この磁気回路25Bの磁場強度は0.1Tとした。ターゲット中心を含む断面でみたときの、ターゲット表面における磁束密度分布は図7に示すとおりであって、水平磁場の範囲の幅は2mmで、ターゲット幅に対する水平磁場の範囲の幅の割合は4%であるが、磁束密度の垂直成分Bzは、この水平磁場の範囲内で極大値も極小値も有さない。また、アノード27は例3と同様とした。
[Example 4]
In the same manner as in Example 1, a dielectric thin film made of Bi-based multicomponent glass was formed. However, the magnetic circuit disposed on the back surface of the target was a magnetic circuit 25B that does not include the same auxiliary magnet as in Example 2. The magnetic field intensity of the magnetic circuit 25B was set to 0.1T. The magnetic flux density distribution on the target surface as seen in the cross section including the target center is as shown in FIG. 7. The horizontal magnetic field range width is 2 mm, and the ratio of the horizontal magnetic field range width to the target width is 4%. However, the vertical component Bz of the magnetic flux density does not have a maximum value or a minimum value within the range of the horizontal magnetic field. The anode 27 was the same as in Example 3.

例1と同様の成膜条件でスパッタリングをおこなって、本例のBi系多成分ガラス膜21を作製し、このときの成膜速度と屈折率の変化を図8および図9のグラフにまとめた。また、ターゲットに誘起された直流電圧は、成膜開始時は4Vであって、ターゲットに誘起される直流電圧の変化は1.3V/μmであった。   Sputtering was performed under the same film forming conditions as in Example 1 to produce the Bi-based multi-component glass film 21 of this example, and the changes in film forming speed and refractive index at this time are summarized in the graphs of FIGS. . The DC voltage induced in the target was 4 V at the start of film formation, and the change in DC voltage induced in the target was 1.3 V / μm.

<例1〜4で形成された膜の成膜速度の変化と熱的安定性の評価>
成膜直後の膜厚を成膜時間で除して求めた成膜速度を、同一ターゲットから成膜した積算膜厚に対してプロットしたグラフを図8に示す。ここで縦軸の成膜速度は、同一ターゲットから得られた初期の成膜速度により規格化した。図9は成膜直後の屈折率を、同様に同一ターゲットから成膜した積算膜厚に対してプロットしたグラフである。また、それぞれのサンプルに対して熱処理前後の膜厚の変化率を、同様に積算膜厚に対してまとめた結果を図10に示す。図11は、熱処理後の屈折率変化を、同様に積算膜厚に対してプロットしたグラフである。
<Evaluation of change in film formation rate and thermal stability of films formed in Examples 1 to 4>
FIG. 8 is a graph in which the film formation rate obtained by dividing the film thickness immediately after film formation by the film formation time is plotted against the integrated film thickness formed from the same target. Here, the film formation rate on the vertical axis was normalized by the initial film formation rate obtained from the same target. FIG. 9 is a graph in which the refractive index immediately after film formation is plotted against the integrated film thickness formed from the same target. In addition, FIG. 10 shows the result of summarizing the change rate of the film thickness before and after the heat treatment for each sample with respect to the integrated film thickness. FIG. 11 is a graph in which the refractive index change after heat treatment is similarly plotted against the integrated film thickness.

図8からわかるように、例1と例2では成膜速度はほぼ低下することなく、同一ターゲットから積算膜厚28μm以上の成膜をおこなうことができたが、例3では積算膜厚22μm以上から、例4では初期から、成膜速度の低下が見られた。成膜された膜の屈折率は、図9からわかるように、例1と例2では積算膜厚28μm以上の成膜をおこなっても変化幅が±0.002以内で一定であるのに対して、同じ屈折率の変化幅±0.002以内が得られる積算膜厚は、例3では26μm以下、例4では12μm以下の範囲であった。   As can be seen from FIG. 8, in Examples 1 and 2, the film formation rate was not substantially decreased, and film formation with an integrated film thickness of 28 μm or more could be performed from the same target. Therefore, in Example 4, the film formation rate decreased from the beginning. As can be seen from FIG. 9, the refractive index of the formed film is constant within ± 0.002 even when film formation with an integrated film thickness of 28 μm or more is performed in Examples 1 and 2. Thus, the integrated film thickness with which the same refractive index variation width within ± 0.002 was obtained was 26 μm or less in Example 3, and 12 μm or less in Example 4.

また、同一ターゲットから積算膜厚28μmの成膜をおこなっても、膜厚の熱処理前後の変化率は例1では−1〜+1%、例2では−1〜+3%と小さく、屈折率の熱処理前後の変化は例1では−0.001〜0.000、例2では−0.002〜+0.003と小さい。
それに対して、熱処理による膜厚の変化率は、例3では−1〜+4%、例4では+3〜+4%と大きく、熱処理による屈折率の変化は、例3では−0.016〜−0.010、例4では−0.034〜−0.024と大きい。すなわち、例1および例2では、熱安定性に優れた膜が安定して得られることがわかった。
Further, even when film formation with an integrated film thickness of 28 μm is performed from the same target, the rate of change of the film thickness before and after the heat treatment is as small as −1 to + 1% in Example 1 and −1 to + 3% in Example 2, and the heat treatment with a refractive index. The change before and after is as small as −0.001 to 0.000 in Example 1 and −0.002 to +0.003 in Example 2.
On the other hand, the change rate of the film thickness due to the heat treatment is large as −1 to + 4% in Example 3, and +3 to + 4% in Example 4, and the change in the refractive index due to the heat treatment is −0.016 to −0 in Example 3. .010, Example 4 has a large value of -0.034 to -0.024. That is, in Example 1 and Example 2, it turned out that the film | membrane excellent in thermal stability is obtained stably.

本発明の薄膜の製造方法によれば、成膜速度の変化により膜特性が変化する膜、特に誘電体膜の形成に適用すると、安定した特性をもつ薄膜を安定した膜厚で容易に再現性良く得られる。また熱的安定性が高い膜が得られる。   According to the thin film manufacturing method of the present invention, when applied to the formation of a film whose film characteristics change due to a change in film forming speed, particularly a dielectric film, a thin film having stable characteristics can be easily reproduced with a stable film thickness. It is well obtained. In addition, a film having high thermal stability can be obtained.

光導波路の断面の概念図。The conceptual diagram of the cross section of an optical waveguide. 例1の磁気回路を用いた場合のターゲット面上での磁束密度分布(水平方向Bx、垂直方向Bz)を示す図。The figure which shows magnetic flux density distribution (horizontal direction Bx, vertical direction Bz) on the target surface at the time of using the magnetic circuit of Example 1. FIG. 補助磁石を備えた磁気回路を備えた高周波スパッタリング装置のターゲット周りの概略断面図。The schematic sectional drawing around the target of the high frequency sputtering device provided with the magnetic circuit provided with the auxiliary magnet. 例2の磁気回路を用いた場合のターゲット面上での磁束密度分布(水平方向Bx、垂直方向Bz)を示す図The figure which shows magnetic flux density distribution (horizontal direction Bx, vertical direction Bz) on the target surface at the time of using the magnetic circuit of Example 2 補助磁石を備えない磁気回路を備えた高周波スパッタリング装置のターゲット周りの概略断面図。The schematic sectional drawing around the target of the high frequency sputtering device provided with the magnetic circuit which is not provided with an auxiliary magnet. 例3の磁気回路を用いた場合のターゲット面上での磁束密度分布(水平方向Bx、垂直方向Bz)を示す図The figure which shows magnetic flux density distribution (horizontal direction Bx, vertical direction Bz) on the target surface at the time of using the magnetic circuit of Example 3 例4の磁気回路を用いた場合のターゲット面上での磁束密度分布(水平方向Bx、垂直方向Bz)を示す図The figure which shows magnetic flux density distribution (horizontal direction Bx, vertical direction Bz) on the target surface at the time of using the magnetic circuit of Example 4 熱処理前の成膜速度と、同一ターゲットから得られた膜の熱処理前の積算膜厚との関係を示す図The figure which shows the relationship between the film-forming speed before heat processing, and the integrated film thickness before heat processing of the film | membrane obtained from the same target 熱処理前の屈折率と、同一ターゲットから得られた膜の熱処理前の積算膜厚との関係を示す図The figure which shows the relationship between the refractive index before heat processing, and the integrated film thickness before heat processing of the film | membrane obtained from the same target 熱処理前後の膜厚の変化率と、同一ターゲットから得られた膜の熱処理前の積算膜厚との関係を示す図The figure which shows the relationship between the rate of change of film thickness before and after heat treatment and the integrated film thickness before heat treatment of films obtained from the same target 熱処理前後の屈折率の変化と、同一ターゲットから得られた膜の熱処理前の積算膜厚との関係を示す図The figure which shows the relationship between the change of the refractive index before and behind heat processing, and the integrated film thickness before heat processing of the film | membrane obtained from the same target

符号の説明Explanation of symbols

11:基板
12:下層クラッド
13:コア
14:上層クラッド
21:Bi系多成分ガラス膜
22:プラズマ
23:ターゲット
24:バッキングプレート
25A:補助磁石を備えた磁気回路
25B:補助磁石を備えない磁気回路
25a:中心磁石
25b:外縁磁石
25c:ヨーク
25d:補助磁石
25e:非磁性体補助ヨーク
26:カソードボディ
27:アノード
28:高周波電源
11: Substrate 12: Lower clad 13: Core 14: Upper clad 21: Bi-based multi-component glass film 22: Plasma 23: Target 24: Backing plate 25A: Magnetic circuit with auxiliary magnet 25B: Magnetic circuit without auxiliary magnet 25a: central magnet 25b: outer edge magnet 25c: yoke 25d: auxiliary magnet 25e: non-magnetic auxiliary yoke 26: cathode body 27: anode 28: high frequency power supply

Claims (6)

誘電体材料からなるターゲットと、前記ターゲットに近接して配設されたアノードと、の間に高周波電力を印加し、前記ターゲット表面におけるプラズマ密度を高めるためのマグネトロン磁場の下、基板上に誘電体薄膜を形成するマグネトロンスパッタリングによる誘電体薄膜の形成方法であって、
前記ターゲットに誘起されるカソード電圧の直流成分の絶対値を50V以上とすることを特徴とする誘電体薄膜の形成方法。
A dielectric on a substrate under a magnetron magnetic field for applying a high frequency power between a target made of a dielectric material and an anode disposed in the vicinity of the target to increase a plasma density on the target surface A method of forming a dielectric thin film by magnetron sputtering to form a thin film,
A method for forming a dielectric thin film, characterized in that an absolute value of a direct current component of a cathode voltage induced in the target is 50 V or more.
前記ターゲット表面におけるマグネトロン磁場は、磁束線の方向がターゲット面に対し水平となる位置が1箇所の場合はその位置での磁束密度が、また磁束線の方向が水平となる位置が複数ある場合はそれぞれの位置における磁束密度の最小値が、0.005〜0.025Tである請求項1に記載の誘電体薄膜の形成方法。   The magnetron magnetic field on the target surface has a magnetic flux density at one position where the direction of the magnetic flux line is horizontal with respect to the target surface, and a plurality of positions where the direction of the magnetic flux line is horizontal. The method for forming a dielectric thin film according to claim 1, wherein the minimum value of the magnetic flux density at each position is 0.005 to 0.025T. 前記マグネトロン磁場が、ターゲットの裏側に配置された磁石の組により生成され、
前記磁石の組が、ターゲットの中心部に配設された第1の磁石と、外縁部に配設された第2の磁石と、第1の磁石と第2の磁石との間に配置された補助磁石とを備え、
前記マグネトロン磁場が、前記ターゲット表面での磁束密度のターゲット面に垂直な成分の絶対値が0.01T以下となる範囲の幅の、ターゲット幅に対する割合が10%以上であり、かつターゲット表面での磁束密度の垂直成分が前記範囲内に少なくとも一つの極大値および極小値を持つ磁場である請求項1または2に記載の誘電体薄膜の形成方法。
The magnetron magnetic field is generated by a set of magnets disposed on the back side of the target;
The set of magnets is disposed between a first magnet disposed at the center of the target, a second magnet disposed at the outer edge, and the first magnet and the second magnet. With an auxiliary magnet,
The ratio of the width of the magnetron magnetic field in which the absolute value of the component perpendicular to the target surface of the magnetic flux density on the target surface is 0.01 T or less to the target width is 10% or more, and The method for forming a dielectric thin film according to claim 1 or 2, wherein the vertical component of the magnetic flux density is a magnetic field having at least one maximum value and minimum value within the range.
前記アノードは、前記ターゲットの外周の全周にわたって隣接して配置されていて、前記ターゲットと前記アノードとの最近接部の間隔が1〜10mmである請求項1、2または3のいずれか1項に記載の誘電体薄膜の形成方法。   The said anode is arrange | positioned adjacently over the perimeter of the said target, and the space | interval of the closest part of the said target and the said anode is 1-10 mm, The any one of Claim 1, 2, or 3 2. A method for forming a dielectric thin film according to 1. 前記ターゲットがBiを主成分とするガラスからなるターゲットである、請求項1〜4のいずれか1項に記載のBiを主成分とするガラス膜からなる誘電体薄膜の形成方法。 Wherein the target is a target made of glass whose main component is Bi 2 O 3, formation of the dielectric thin film made of a glass film composed mainly of Bi 2 O 3 according to any one of claims 1 to 4 Method. 誘電体材料からなるターゲットと、ターゲットに近接して配設されたアノードと、ターゲット表面のプラズマ密度を高めるマグネトロン磁場とを備え、減圧雰囲気下、前記ターゲットと前記アノードとの間に高周波電圧を印加し、基板上に誘電体薄膜を形成するための高周波マグネトロンスパッタリング装置であって、
前記ターゲット表面にマグネトロン磁場を発生させる磁気回路が、ターゲット表面において磁束線の方向が水平となる位置が1箇所の場合はその位置での磁束密度が、また磁束線の方向が水平となる位置が複数ある場合はそれぞれの位置における磁束密度の最小値が、0.005〜0.025Tである磁場を発生させる磁気回路であって、
前記ターゲットに成膜時に誘起されるカソード電圧の直流成分の絶対値が50V以上となる様に制御されることを特徴とする高周波マグネトロンスパッタリング装置。
A target made of a dielectric material, an anode disposed close to the target, and a magnetron magnetic field that increases the plasma density of the target surface, and a high-frequency voltage is applied between the target and the anode in a reduced pressure atmosphere And a high-frequency magnetron sputtering apparatus for forming a dielectric thin film on a substrate,
When the magnetic circuit for generating the magnetron magnetic field on the target surface has one position where the direction of the magnetic flux lines is horizontal on the target surface, the magnetic flux density at that position is the same, and the position where the direction of the magnetic flux lines is horizontal is A magnetic circuit that generates a magnetic field having a minimum value of magnetic flux density at each position of 0.005 to 0.025 T when there are a plurality of positions;
A high-frequency magnetron sputtering apparatus, wherein an absolute value of a direct current component of a cathode voltage induced at the time of film formation on the target is controlled to be 50 V or more.
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