JP2008007837A - スパッタ成膜装置およびスパッタ成膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光学膜の成膜に好適なスパッタ成膜装置およびスパッタ成膜方法を提供する。
【解決手段】デュアルマグネトロンターゲットを構成する一対のターゲット１１ａ、１１ｂを備え、スパッタリングにより前記ターゲット材を基板１５上に堆積させるスパッタ成膜装置において、一対のターゲット１１ａ、１１ｂの両側に、ターゲット１１ａ、１１ｂと基板１５との間に位置するようにシールド１３ａ、１３ｂを配設するとともに、一対のターゲット１１ａ、１１ｂの中間に、ターゲット１１ａ、１１ｂと前記基板１５との間に位置するように中間シールド１４を配設し、シールド１３ａ、１３ｂ、中間シールド１４により、スパッタ粒子の基板１５への最大入射角度を所望の角度に設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、デュアルマグネトロンスパッタリングと呼ばれる二つのスパッタリングターゲットを具備したカソードを使用したスパッタ成膜装置およびスパッタ成膜方法に関し、特に光学膜の成膜に好適なスパッタ成膜装置およびスパッタ成膜方法に関する。

光学多層膜は、一般には各種誘電体や金属材料（例えば、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅ 、Ａｌ₂Ｏ₃ 、Ｎｂ₂Ｏ₅ 、Ａｇ、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）など）の中から屈折率の異なる２種類以上の材料を使用し、それらを基板上に交互に所定の厚みに積層したもので、所望の光学特性を有している。光学多層膜を構成する各層の厚さは使用波長領域における波長程度の厚さであって、光学薄膜設計の理論に従って設計される。

スパッタリングによる光学膜は、一般にマグネトロンスパッタリングにより形成される。
マグネトロンスパッタリングは、磁気閉回路が背後に配置されたターゲットと呼ばれる電極に負の電圧を印加し、ターゲット表面付近でイオン化されたスパッタリングガス（一般にはＡｒが使用される）のターゲットへの衝撃により、ターゲット材の原子を放出させて基板上に堆積させるものである。

マグネトロンスパッタリングに用いるターゲットの形状としては、円形や長方形などの平面状のものが一般的である。また、ターゲットを含むカソードの構造は、ターゲットの背後に、プラズマを増強するための電子トラップ用磁場を形成するマグネトロン磁気回路を備えており、この磁気回路の位置は、通常ターゲットに対して固定されている。
マグネトロンターゲットとしては、他に、ターゲットを円筒型にし、その中に磁気回路を円筒型ターゲットに対して固定しないように設け、円筒型ターゲットを連続的に磁気回路に対して相対的に回転させる構造のものある。この場合、エロージョン領域（ターゲット上でイオン衝撃が起きる領域）を円筒型ターゲットの表面上で連続的に移動させ、結果として、ターゲット全面にエロージョン領域を広げることができる。

平面状のターゲットから放出されるスパッタ粒子の角度分布は、放出粒子のターゲット面に垂直な法線に対する角度をθとすると、ほぼcosⁿθに比例した分布をすることが良く知られている。したがって、ターゲット面から放出されるスパッタ粒子は、ターゲット面の前面方向のすべての方角に飛散する。円筒型ターゲットの場合でも、スパッタ粒子の放出面はほぼ平面と近似できるので、放出分布は平面ターゲットとほぼ同じようになる。
また、スパッタ粒子の基板への入射角度と積層された膜の表面状態の研究は古くから行われており、基板に対するスパッタ粒子の入射角度（基板の法線に対する角度）が小さい方が膜表面の平滑性は優れており、この入射角度が大きくなると、膜の密度が低くなるとともに、表面の凹凸が大きくなり、その結果、膜の光散乱が多くなる（例えば、非特許文献１参照）。

マグネトロンターゲットを用いて反応性スパッタを行う場合や、反応ガスと反応しやすいターゲット材をスパッタして化合物膜を生成させる場合に共通する問題は、ターゲット上でおきる異常放電（アーキング）とアノードの消滅による放電不安定性である。異常放電はおもに、導電性ターゲットの表面上にスパッタリングガスイオンによって衝撃を受けない非導電性の非エロージョン領域が存在することに起因する。この異常放電により、ターゲットが破損したり、異常放電部位からの汚れが基板に向かって放出されるために、清浄であるべき積層された薄膜が劣化したりする。
これら問題を解決するために、ターゲットを２つ用意し、その間に５０ｋＨｚ程度の交流を印加して、常にアノードが存在し、ターゲット表面に電荷が蓄積しないようする、いわゆるデュアルターゲットによる交流スパッタリング法がよく用いられる（例えば、特許文献１参照。）。

John A. Thornton，J. Vac. Sci. Technol. 15(2) March/April 1978，171P． 特表平１０−５０９７７３号公報

上述のように、基板に対するスパッタ粒子の入射角度が大きくなると、膜の密度が低くなるとともに、膜表面の凹凸が大きくなり、その結果、膜の光散乱が多くなる。そこで、透明性のよい良質な光学膜を得るためには、基板への大きな入射角度を有するスパッタ粒子の被着を防ぐことが必要になる。

従来、ターゲットが一つの場合には、例えば図７（ａ）に示すように、回転円筒ターゲット１に対して直線軌道２を移動する基板３への大きな入射角を有するスパッタ粒子を制限するために、ターゲット１の両側に略平板状のシールド４を配設する。そうして、スパッタ粒子の飛散する開口を狭くし、最大入射角度を所望の入射角度Ａとして、入射角度Ａを超えるスパッタ粒子の基板３への被着を防いでいる。
なお、図７（ａ）において、説明の便宜上、ターゲット１の直線軌道２に面する中央部から飛散するスパッタ粒子について議論しているが、実際には、ターゲット１の直線軌道２に面するエロージョン領域全体から飛散するスパッタ粒子について、最大入射角度が所望の入射角度Ａになるようにシールド４を配設する。

デュアルターゲットの場合には、例えば図７（ｂ）に示すように、一対のターゲット５、６が離間して配設され、基板３は一対のターゲット５、６の配列方向の直線軌道２上を移動する。この場合、スパッタ粒子源の幅が２倍以上に広くなるため、一対のターゲット５、６の両外側にシールド７、８を配設した状態では、ターゲット５からのスパッタ粒子の基板３への最大入射角度は、近接するシールド７側では所望の入射角度Ａになるようにしても、他方のシールド８側では最大入射角度が所望の入射角度Ａよりも大きな角度Ｂになる、という問題があった。ターゲット６についても同様である。

本発明は、上述した問題に鑑み、デュアルマグネトロンターゲットを使用し、基板へのスパッタ粒子の最大入射角度を所望の角度に設定することができるスパッタ成膜装置、および該スパッタ成膜装置を用いたスパッタ成膜方法を提供することを目的とする。

本発明は上記問題を解決すべくなされたもので、請求項１記載の発明は、デュアルマグネトロンターゲットを備え、スパッタリングによりターゲット材を基板上に堆積させるスパッタ成膜装置において、デュアルマグネトロンターゲットを構成する一対のターゲットの両側に、前記ターゲットと前記基板との間に位置するようにシールドを配設するとともに、前記一対のターゲットの中間に、前記ターゲットと前記基板との間に位置するように中間シールドを配設し、前記シールドにより、スパッタ粒子の前記基板への最大入射角度を所望の角度に設定したことを特徴とするスパッタ成膜装置である。

本発明は、鋭意実験的に検討した結果、到達したものである。すなわち、本発明者らは、デュアルマグネトロンターゲットを構成する一対のターゲットには、各種波形の電力が投入され、ターゲット間には電子やイオンの流れが生ずるが、このような一対のターゲットの中間に、ターゲットと前記基板との間に位置するように、絶縁された中間シールドを配設することにより、ターゲット間の電子流やイオン流に悪影響を与えることなく、基板へのスパッタ粒子の最大入射角度を所望の角度に設定できることを見出した。
ここで、「所望の入射角度」とは、要求される薄膜の品質や成膜レートを考慮して設定される角度を意味している。この角度を小さくして、スパッタ粒子の入射角度を基板に対して垂直に近くするほど、膜質は向上するが、あまり垂直に近づけて、基板に対して斜め方向のスパッタ粒子を取り除くと、スパッタ粒子の基板への付着効率が低下し、成膜レートが低下して、コストアップの要因となる。例えば、所望の角度を７０度程度に設定することにより、透明性のよい光学膜を成膜することができる。

前記シールドが導電性材料からなる場合、電気的にグランド（アース）に接続されていると、シールドの表面に導電性の悪い膜が付着し、異常放電の原因となる。そこで、請求項２に記載のように、シールドを電気的にグランドから浮かせて略絶縁して配設すると、シールドの表面に導電性の悪い膜が付着しても異常放電を防ぐことができる。

また、前記シールドは、デュアルマグネトロンターゲットを構成する一対のターゲット間に発生する強いプラズマによる高温にさらされるので、請求項３に記載にように、高融点金属（例えばステンレス、Ｔｉ、モリブデンなど）で構成すると、変形を防ぐことができる。

また、シールドにはかなりのスパッタ粒子が付着し、それがスパッタ中にはがれてターゲットに接触すると、異常放電が起きる。そこで、請求項４に記載のように、表面にアルミの溶射処理を施した金属でシールドを構成すると、付着したスパッタ粒子がはがれにくくなり、異常放電を防ぐことができる。

さらにシールドは、請求項５に記載のように、絶縁性セラミックで構成してもよい。

本発明のスパッタ成膜装置は、デュアルマグネトロンターゲットを構成する一対のターゲットの中間に、前記ターゲットと基板との間に位置するように中間シールドを配設したため、スパッタ粒子の基板への最大入射角度を所望の角度に制御することができるので、膜質が向上し、透明性のよい膜を成膜することができる、という利点を有する。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明にかかるスパッタ成膜装置の一実施形態のスパッタ粒子の基板への入射角度を説明する平面説明図および正面説明図である。
図１において、一対の平面ターゲット１１ａ、１１ｂが離間して同一面上に並列に配設され、デュアルマグネトロンターゲットを構成している。各平面ターゲット１１ａ、１１ｂはそれぞれ、長方形をなし、マグネトロン電極１２ａ、１２ｂ上に保持されている。スパッタ粒子が堆積する基板１５は、一対の平面ターゲット１１ａ、１１ｂの配設面に平行な直線軌道１６上を搬送される。

一対の平面ターゲット１１ａ、１１ｂの両外側には、平板状のシールド１３ａ、１３ｂが、一対の平面ターゲット１１ａ、１１ｂの配設面に直交し、かつそれらの配列方向（図１（ａ）において左右の方向）に直交するように、配設されている。また、一対の平面ターゲット１１ａ、１１ｂの中間には、平板状の中間シールド１４が、同じく、平面ターゲット１１ａ、１１ｂの配設面に直交し、かつそれらの配列方向に直交するように、配設されている。
シールド１３ａ、１３ｂの軌道側端部位置（該端部と軌道１６との間隔ｄ₁ ）は、以下のように設定される。すなわち、スパッタ粒子の基板１５への最大入射角度を所望の角度Ａとして、平面ターゲット１１ａの中央部と近接するシールド１３ａの軌道１６側の端部とを結ぶ直線αが軌道１６に直交する直線となす角度が角度Ａになるように、端部位置（間隔ｄ₁ ）を設定する。また、平面ターゲット１１ｂの中央部と近接するシールド１３ｂの軌道１６側の端部とを結ぶ直線αが軌道１６に直交する直線となす角度についても、同様に角度Ａになるように、端部位置（間隔ｄ₁ ）を設定する。
また、中間シールド１４の軌道側端部位置（該端部と軌道１６との間隔ｄ₂ ）は、平面ターゲット１１ａ、１１ｂの中央部と中間シールド１４の軌道１６側の端部とを結ぶ直線βが軌道１６に直交する直線となす角度が角度Ａになるように、設定する。

本実施形態が従来例と異なる特徴的なことは、一対の平面ターゲット１１ａ、１１ｂの中間に、平板状の中間シールド１４が、平面ターゲット１１ａ、１１ｂの配設面に直交し、かつ一対の平面ターゲット１１ａ、１１ｂの配列方向に直交するように、配設されていることである。このように中間シールド１４を配設することにより、最大入射角度を所望の角度Ａに設定することができる。
中間シールド１４が配設されていない場合には、例えば、平面ターゲット１１ａの中央部とシールド１３ｂの軌道１６側の端部とを結ぶ直線γが軌道１６に直交する直線となす角度Ｂ（最大入射角度）は、所望の角度Ａよりも大きくなる。

上述の説明において便宜上、平面ターゲット１１ａ、１１ｂの中央部から飛散するスパッタ粒子について、軌道１６上を搬送される基板１５への最大入射角度が所望の角度Ａとなるようにしたが、実際には、平面ターゲット１１ａ、１１ｂのエロージョン領域全体から飛散するスパッタ粒子について、最大入射角度が所望の入射角度Ａになるようにシールド１３ａ、１３ｂ、中間シールド１４を配設する。以下の実施例１から４の説明についても同様である。

なお、上記実施形態においては、平面ターゲット１１ａ、１１ｂを用い、基板１５の搬送される軌道１６は直線状であったが、ターゲットは回転円筒ターゲットでもよく、また、基板の搬送軌道は円周形状でもよい。さらに、シールド１３ａ、１３ｂおよび中間シールド１４は、一対の平面ターゲット１１ａ、１１ｂの配設面に直交し、かつそれらの配列方向に直交するように、配設されていたが、このように配設されることに限定されず、シールド１３ａ、１３ｂおよび中間シールド１４の軌道側端部が入射角度Ａを超えるスパッタ粒子を遮るように、配設されていればよい。

（実施例１）
図１（ａ）、（ｂ）において、平面ターゲット１１ａ、１１ｂの幅ｔ₁ を１００ｍｍ、長さｔ₂ を８００ｍｍとし、一対の平面ターゲット１１ａ、１１ｂのそれぞれの中心間の距離ｔ₃ を１５０ｍｍとする。また、基板１５の搬送軌道１６と平面ターゲット１１ａ、１１ｂとの間隔ｄ₄ を１００ｍｍとする。
シールド１３ａ、１３ｂ、中間シールド１４は、ＳＵＳ３０４からなる長方形の平板であって、ブラストにより表面が粗くなっており、付着膜が剥離しにくくなっている。また、シールド１３ａ、１３ｂ、中間シールド１４は、セラミック部材（図示されず）を介してグランドから絶縁するように配設されている。シールド１３ａ、１３ｂの間隔ｓは４００ｍｍ、シールド１３ａ、１３ｂと軌道１６との間隔ｄ₁ は２３ｍｍ以下、中間シールド１４と軌道１６との間隔ｄ₂ は４５ｍｍ以下とする。

本実施例によれば、スパッタ粒子の基板１５への最大入射角度である角度Ａが６５度になる。なお、中間シールド１４のカソード特性（ターゲットへの投入電力と電圧、電流との関係）への影響をスパッタリングガスとしてＡｒを用いて測定したところ、中間シールド１４の有無によりカソード特性は変化しないことが確認された。したがって、中間シールド１４は一対の平面ターゲット１１ａ、１１ｂ間に流れる電子流および発生するプラズマに対してなんら影響を与えないことが確認された。
なお、本実施例において、シールド１３ａ、１３ｂ、中間シールド１４は、付着膜が剥離しにくい、ブラストにより表面を粗くしたＴｉ、アルミ溶射したＳＵＳ３０４、アルミナなどで構成してもよい。

（実施例２）
本実施例は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、実施例１において、平面ターゲット１１ａ、１１ｂの代わりに回転円筒ターゲット２１ａ、２１ｂを用いた例である。回転円筒ターゲット２１ａ、２１ｂは、外径ｔ₁ が１４０ｍｍ、長さｔ₂ が６００ｍｍであり、回転円筒ターゲット２１ａ、２１ｂの中心軸間距離ｔ₃ が１９０ｍｍである。また、基板１５の軌道１６と回転円筒ターゲット２１ａ、２１ｂとの間隔ｄ₄ は１００ｍｍである。
シールド１３ａ、１３ｂの間隔ｓは４５０ｍｍ、シールド１３ａ、１３ｂの軌道側端部と軌道１６との間隔ｄ₁ は３３ｍｍ以下、中間シールド１４の軌道側端部と軌道１６との間隔ｄ₂ は４９ｍｍ以下である。
本実施例によれば、スパッタ粒子の基板１５への最大入射角度である角度Ａが６５度になる。

（実施例３）
本実施例は、図３に示すように、基板１５の移動する軌道１６が円周状をなす以外は、実施例１と同じである。すなわち、軌道１６は直径１５００ｍｍである。また、平面ターゲット１１ａ、１１ｂの形状、配列は実施例１と同一であり、平面ターゲット１１ａ、１１ｂの配列面と軌道１６の間隔ｄ₄ は１００ｍｍである。さらに、シールド１３ａ、１３ｂ、中間シールド１４の軌道１６側端部と軌道１６と間隔ｄ₁ 、ｄ₂ はそれぞれ、９ｍｍ以下、４０ｍｍ以下である。
本実施例によれば、スパッタ粒子の基板１５への最大入射角度である角度Ａが７０度になる。

（実施例４）
本実施例は、図４に示すように、基板１５の移動する軌道１６が円周状をなす以外は、実施例２と同じである。すなわち、軌道１６は直径１５００ｍｍである。また、回転円筒ターゲット２１ａ、２１ｂの形状、配列は実施例２と同一であり、回転円筒ターゲット２１ａ、２１ｂの配列面と軌道１６の間隔ｄ₄ は１００ｍｍである。さらに、シールド１３ａ、１３ｂ、中間シールド１４の軌道１６側端部と軌道１６と間隔ｄ₁ 、ｄ₂ はそれぞれ、１０ｍｍ以下、４２ｍｍ以下である。
本実施例によれば、スパッタ粒子の基板１５への最大入射角度である角度Ａが７０度になる。

（実施例５）
図５は、本発明にかかるスパッタ成膜装置の一実施例の平面断面図である。
図５において、３０は真空槽であるスパッタリングチャンバ、３１はＳｉカソード室、３２ａ、３２ｂはデュアルマグネトロンターゲットを構成するＳｉ回転円筒ターゲット、３３はＳｉ用中間シールド、３４はＮｂカソード室、３５ａ、３５ｂはデュアルマグネトロンターゲットを構成するＮｂ回転円筒ターゲット、３６はＮｂ用中間シールド、３７はガラス基板、３８は円筒回転基板搬送装置、３９は反応室、４０は高周波アンテナである。
本実施例では、ガラス基板３７を円筒回転基板搬送装置３８に搭載し、スパッタリングチャンバ３０内を回転搬送して、ガラス基板３７上に多層膜を形成する。
また、Ｓｉカソード室３１内の一対のＳｉ回転円筒ターゲット３２ａ、３２ｂの中間にＳｉ用中間シールド３３を設け、シールドの機能をするＳｉカソード室３１の側壁３１ａ、３１ｂとあわせて、Ｓｉのスパッタ粒子の基板３７への最大入射角度を６５度に設定している。同様に、Ｎｂカソード室３４内の一対のＮｂ回転円筒ターゲット３５ａ、３５ｂの中間にＮｂ用中間シールド３６を設け、シールドの機能をするＮｂカソード室３４の側壁３４ａ、３４ｂとあわせて、Ｎｂのスパッタ粒子の基板３７への最大入射角を６５度に設定している。

本実施例のスパッタ成膜装置により、以下の工程で多層膜を成膜する。すなわち、
１）まず、一対のＳｉ回転円筒ターゲット３２ａ、３２ｂを備えたＳｉカソード室３１のあるスパッタ領域で、ガラス基板３７上にメタルモード（スパッタリングガスの割合が反応性ガスの割合より十分に多い状態）で超薄膜（通常、数原子層以下の厚さ）をスパッタ成膜する。
２）次いで、反応室３９のある反応領域にガラス基板３７を回転搬送し、高周波アンテナ４０により反応室３９内に酸素プラズマを発生させて、前記超薄膜を酸化反応させる。この工程を繰り返して、所定の厚さのＳｉＯ₂膜を成膜する。
３）次いで、一対のＮｂ回転円筒ターゲット３５ａ、３５ｂを備えたＮｂカソード室３４のあるスパッタ領域で、ガラス基板３７にメタルモードで超薄膜をスパッタ成膜する。
４）次いで、前記反応室４０のある反応領域にガラス基板３７を回転搬送し、前記超薄膜を酸化反応させる。この工程を繰り返して、所定の厚さのＮｂ₂Ｏ₅ 膜を成膜する。
５）上記１）〜４）の工程を繰り返して、ＳｉＯ₂ ／Ｎｂ₂Ｏ₅ の多層膜を成膜する。

本実施例のスパッタ成膜装置を用いて、上記工程により、表１に示す成膜設計条件の光学多層膜フィルタを作製した。

上記光学多層膜フィルタのスパッタ成膜条件は以下のとおりである。
すなわち、スパッタリングチャンバ３０内のベース圧力は０．０００５Ｐａ、成膜中の圧力は０．２Ｐａである。また、円筒回転基板搬送装置３８の回転速度は１２０ｒｐｍである。Ｓｉカソード室３１およびＮｂカソード室３４のある２箇所のスパッタ領域において、スパッタリングガスはＡｒであり、その供給量は１５０ｓｃｃｍである。また、Ｓｉ回転円筒ターゲット３２ａ、３２ｂへの交流電力の供給量は１０ｋｗ、Ｎｂ回転円筒ターゲット３５ａ、３５ｂへの交流電力の供給量は４ｋｗである。また、反応室３９のある反応領域において、反応ガスは酸素であり、その供給量は１５０ｓｃｃｍである。また、高周波アンテナ４０から反応室３９内への高周波電力の供給量は４ｋｗである。
各層の膜厚制御は、Ｓｉ回転円筒ターゲット３２ａ、３２ｂおよびＮｂ回転円筒ターゲット３５ａ、３５ｂへの投入電力を一定にしておき、予め割り出しておいた成膜レートに基づき、成膜時間を制御することによりおこなった。

上述のようにして成膜した光学多層膜フィルタは、分光光度計を用いて分光透過率を測定した、結果図６のような高い透過率を示した。

比較のために、図５に示したスパッタ成膜装置からＳｉ用中間シールド３３とＮｂ用中間シールド３６を取り除いたスパッタ成膜装置を用いて、同一成膜設計条件、同一スパッタ成膜条件で、光学多層膜フィルタを成膜した。得られた光学多層膜フィルタは、透過率が低く、その原因が散乱によるものであることがわかった。その分光透過率特性を図６において点線で示す。

以上の結果より、Ｓｉ用シールド３３とＮｂ用シールド３６を設け、スパッタ粒子の最大入射角度を６５度に設定した本実施例のスパッタ成膜装置を用いると、Ｓｉ用シールド３３とＮｂ用シールド３６を備えていないスパッタ成膜装置を用いた場合に比較して、散乱が少なくなり、特に短波長側での透過率が向上する。

なお、上記実施例では、スパッタ領域においてメタルモードで超薄膜を成膜し、次いで反応領域で前記超薄膜を化合物に変換させる、いわゆるメタモードスパッタ法という成膜方法を用いたが、反応領域を設けずに、スパッタ領域内に反応性ガスを導入して、基板上に所望のターゲット材の反応化合物を成膜する反応性スパッタ法を用いてもよい。

（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明にかかるスパッタ成膜装置の一実施形態のスパッタ粒子の基板への入射角度を説明する平面説明図および正面説明図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明にかかるスパッタ成膜装置の他の実施形態のスパッタ粒子の基板への入射角度を説明する平面説明図および正面説明図である。 本発明にかかるスパッタ成膜装置のさらなる他の実施形態のスパッタ粒子の基板への入射角度を説明する平面説明図および正面説明図である。 本発明にかかるスパッタ成膜装置のさらなる他の実施形態のスパッタ粒子の基板への入射角度を説明する平面説明図および正面説明図である。 本発明にかかるスパッタ成膜装置の一実施形態の平面断面図である。 図５に示したスパッタ成膜装置で成膜した光学多層膜フィルタの分光透過率特性を示す図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ、従来のスパッタ成膜装置のスパッタ粒子の基板への入射角度を説明する平面説明図である。

符号の説明

１１ａ、１１ｂ 平面ターゲット
１２ａ、１２ｂ マグネトロン電極
１３ａ、１３ｂ シールド
１４ 中間シールド
１５、３７ 基板
１６ 軌道
２１ａ、２１ｂ 回転円筒ターゲット
３０ スパッタリングチャンバ
３１ Ｓｉカソード室
３２ａ、３２ｂ Ｓｉ回転円筒ターゲット
３３ Ｓｉ用中間シールド
３４ Ｎｂカソード室
３５ａ、３５ｂ Ｎｂ回転円筒ターゲット
３６ Ｎｂ用中間シールド
３８ 円筒回転基板搬送装置
３９ 反応室
４０ 高周波アンテナ

Claims (7)

1. デュアルマグネトロンターゲットを備え、スパッタリングによりターゲット材を基板上に堆積させるスパッタ成膜装置において、
   デュアルマグネトロンターゲットを構成する一対のターゲットの両側に、前記ターゲットと前記基板との間に位置するようにシールドを配設するとともに、
   前記一対のターゲットの中間に、前記ターゲットと前記基板との間に位置するように中間シールドを配設し、
   前記シールドおよび中間シールドにより、スパッタ粒子の前記基板への最大入射角度を所望の角度に設定したことを特徴とするスパッタ成膜装置。
2. 前記シールドおよび中間シールドは、導電性であって、電気的にグランドから略絶縁されて配設されていることを特徴とする請求項１に記載のスパッタ成膜装置。
3. 前記中間シールドは、高融点金属からなることを特徴とする請求項１ないし２のいずれか１に記載のスパッタ成膜装置。
4. 前記シールドおよび中間シールドは、表面にアルミの溶射処理を施した金属からなることを特徴とする請求項1ないし３のいずれか１に記載のスパッタ成膜装置。
5. 前記中間シールドは絶縁性セラミックからなることを特徴とする請求項１に記載のスパッタ成膜装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１に記載のスパッタ成膜装置であって、基板を保持する回転可能な基板搬送装置を真空槽内に備え、前記基板搬送装置の外周部とその外側の前記真空槽との間の環状空間に、デュアルマグネトロンターゲットを備えて、スパッタリングによりターゲット材からなる超薄膜を前記基板搬送装置に保持された基板上に成膜させる少なくとも一つのスパッタ領域と、反応性ガスにより前記超薄膜を所望の化合物超薄膜に変換する少なくとも一つの反応領域とを設け、前記基板搬送装置を回転させて、前記基板搬送装置に保持された基板を前記スパッタ領域から前記反応領域に搬送して処理し、この工程を繰り返して所望の化合物薄膜を基板上に成膜することを特徴とするスパッタ成膜装置。
7. 請求項６記載のスパッタ成膜装置を用いて、基板を搭載した基板搬送装置を回転しながらスパッタ領域において、スパッタリングによりデュアルマグネトロンターゲットのターゲット材からなる超薄膜を前記基板上に成膜し、次いで、反応領域において、前記超薄膜を所望の化合物超薄膜に変換し、この工程を繰り返して所望の化合物薄膜を基板上に成膜することを特徴とするスパッタ成膜方法。

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