JP2018204056A - Sputtering device and method - Google Patents

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Abstract

To provide a sputtering device and a method capable of providing inexpensively a high-quality thin film by a simple device constitution.SOLUTION: In a reactive sputtering method for forming a thin film by reacting a target material 7 with gas, a thin film is formed by laminating repeatedly a first kind of thin film layer 32 of the thin film formed by pulsing a waveform of a current from a DC power supply 20 for generating plasma, and applying it to the target material, and a second kind of thin film layer 31 of the thin film formed by applying the waveform of the current from the DC power supply to the target material as a continuous wave.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、半導体ウエハ又はガラス等の基板に対する薄膜の形成を行う、スパッタリング装置及びその方法のうち、特に2種類以上の物性の異なる膜を積層する技術に関するものである。   The present invention relates to a technique of laminating two or more types of films having different physical properties among sputtering apparatuses and methods for forming a thin film on a substrate such as a semiconductor wafer or glass.

光通信用波長分波器に用いられる光学フィルタ、デジタルカメラのレンズ表面に形成される反射防止膜、又は、プロジェクタでRGBの光を分けるダイクロイックミラーなどに代表される薄膜光学デバイスには、相対的に屈折率の高い薄膜層と低い薄膜層との多層積層構造となっている。その層数は、求められる精度により、おおよそ5層から数十層程度である。多くの場合、前記の高屈折率材料と低屈折率材料とは、異なる金属の酸化物で構成される。例えば、高屈折率材料として、Nb,Ta,又はTiOなどであり、低屈折率材料として、SiO,又はMgFなどである。これらの材料を用いてスパッタリング法により積層膜を形成するためには、少なくとも2つのターゲットが必要である。さらに、ターゲット材料を最終的に積層膜として必要な酸化物で製造する場合、セラミックの焼結ターゲットとなることから比較的高価なものとなり、取扱いも困難となる場合がある。また、酸化物ターゲットをアルゴンガスのみの雰囲気でスパッタリングすると、若干の酸素不足が生じる。SiOの場合、SiOx(x<2)となる。この酸素不足を補うために、アルゴンガスに3%程度の酸素ガスを添加することが一般的に行われるが、その場合は成膜レートが低下するという生産上の問題が生じてしまう。上記のように、設備として煩雑にならざるを得ず、装置内でのお互いの材料による不純物汚染(コンタミネーション)の発生も否めない。 Relative to thin film optical devices such as optical filters used in wavelength demultiplexers for optical communications, antireflection films formed on the lens surface of digital cameras, or dichroic mirrors that separate RGB light by projectors In addition, it has a multi-layered structure of a thin film layer having a high refractive index and a thin film layer having a low refractive index. The number of layers is about 5 to several tens depending on the required accuracy. In many cases, the high refractive index material and the low refractive index material are composed of different metal oxides. For example, Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , or TiO 2 is used as the high refractive index material, and SiO 2 or MgF 2 is used as the low refractive index material. In order to form a laminated film by sputtering using these materials, at least two targets are required. Furthermore, when the target material is finally produced with a necessary oxide as a laminated film, it becomes a ceramic sintered target, which is relatively expensive and may be difficult to handle. Further, when the oxide target is sputtered in an atmosphere containing only argon gas, a slight oxygen deficiency occurs. In the case of SiO 2, a SiOx (x <2). In order to make up for this oxygen deficiency, an oxygen gas of about 3% is generally added to the argon gas. In this case, however, a production problem occurs in that the film formation rate decreases. As described above, the facilities must be complicated, and the occurrence of impurity contamination (contamination) due to the mutual materials in the apparatus cannot be denied.

従来、このような積層薄膜の形成をねらったスパッタリング装置の一つとして、カルーセル型スパッタリング装置がある(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, there is a carousel type sputtering apparatus as one of sputtering apparatuses aiming at the formation of such a laminated thin film (for example, see Patent Document 1).

そこで、図5及び図6を参照しながら、従来の積層薄膜スパッタリング装置及び方法について説明する。   A conventional multilayer thin film sputtering apparatus and method will be described with reference to FIGS.

図5は、従来の積層薄膜スパッタリング装置の平面図を示したものである。真空排気可能な四角形の真空チャンバー101のうちの一面に、低屈折率材料(例えばSiO)の構成材料からなるターゲット7a(例えばSi)とそれを取り付けるためのバッキングプレート8aとのユニットと、真空チャンバー101の対向する面に高屈折率材料(例えばNb)の構成材料からなるターゲット7b(例えばNb)とそれを取り付けるためのバッキングプレート8bとのユニットが設置されている。前記2つのターゲット7a,7bが取り付けられていない、真空チャンバー101の面に、前述の2つの材料(SiとNb)を酸化させ、それぞれSiOとNbとするための酸素プラズマを発生させるための、誘導結合型プラズマ発生装置51と高周波放電室52とのユニットが設けられている。 FIG. 5 shows a plan view of a conventional laminated thin film sputtering apparatus. A unit of a target 7 a (for example, Si) made of a constituent material of a low refractive index material (for example, SiO 2 ) and a backing plate 8 a for attaching the target to one surface of a rectangular vacuum chamber 101 that can be evacuated, and a vacuum A unit of a target 7b (for example, Nb) made of a constituent material of a high refractive index material (for example, Nb 2 O 5 ) and a backing plate 8b for mounting the target 7b is installed on the opposing surface of the chamber 101. Oxygen plasma is generated on the surface of the vacuum chamber 101 where the two targets 7a and 7b are not attached to oxidize the aforementioned two materials (Si and Nb) to become SiO 2 and Nb 2 O 5 , respectively. A unit of an inductively coupled plasma generator 51 and a high frequency discharge chamber 52 is provided.

それぞれの成膜材料又は酸素プラズマの相互作用を極力抑制するために、遮蔽板56a,56b,56cが、それぞれのユニットを隔離するように設置されている。また、スパッタリング用の直流電源30a,30bがそれぞれバッキングプレート8a,8bに接続されている。プラズマ発生用のガスについては、マスフローコントローラ(図示していない)を経て、ガス供給ユニット4a,4b,4cによって前記遮蔽板56a,56b,56cの内側に供給される。   In order to suppress the interaction between the respective film forming materials or oxygen plasma as much as possible, the shielding plates 56a, 56b, and 56c are installed so as to isolate the respective units. Further, DC power sources 30a and 30b for sputtering are connected to the backing plates 8a and 8b, respectively. The gas for generating plasma is supplied to the inside of the shielding plates 56a, 56b, and 56c by the gas supply units 4a, 4b, and 4c via a mass flow controller (not shown).

高周波放電室52のまわりにはプラズマ発生用の高周波コイル53が巻かれている。この高周波コイル53への高周波印加は、高周波電源55とマッチングボックス54とにより行われる。   A high frequency coil 53 for generating plasma is wound around the high frequency discharge chamber 52. High frequency application to the high frequency coil 53 is performed by a high frequency power supply 55 and a matching box 54.

真空チャンバー101の中心部には、概円柱形の基板ホルダー105がある。円柱と記したが、実際は側面に基板を取り付ける関係上、正多角形の構造としていることが多い。基板ホルダー105は、図5中に矢印で示したように回転する構造となっている
次に、成膜方法について、図5及び図6を用いて説明する。
At the center of the vacuum chamber 101, there is a substantially cylindrical substrate holder 105. Although it is described as a cylinder, in practice, a regular polygonal structure is often used because the substrate is attached to the side surface. The substrate holder 105 has a structure that rotates as indicated by an arrow in FIG. 5. Next, a film forming method will be described with reference to FIGS. 5 and 6.

図6に成膜のフローチャートを示す。図5及びその記号番号を用いて説明する。   FIG. 6 shows a flowchart of film formation. This will be described with reference to FIG.

まず、基板を投入する。この場合は、基板ホルダー105の側面に、成膜しようとする基板を取り付けることである。基板を基板ホルダー105に取り付けた後、真空チャンバー101を真空排気する。油回転ポンプで粗引きを行い、次いで、ターボポンプ及びクライオパネルで10−5Pa台まで高真空排気を行うのが一般的である。予め設定しておいた到達真空度に到達すれば、まず、第1層、例えば低屈折率材料SiOのスパッタリング成膜するためのガスを導入し、圧力を調整する。この場合、図5のガス供給ユニット4aを用いてSiターゲット付近にアルゴンガスを供給し、ガス供給ユニット4cを用いて高周波放電室52に酸素ガスが供給される。また、圧力調整機構(図示していない)によって真空チャンバー101内の圧力が所定の値に調整される。また、これと同時に基板ホルダー105を回転させる。 First, the substrate is loaded. In this case, the substrate to be deposited is attached to the side surface of the substrate holder 105. After the substrate is attached to the substrate holder 105, the vacuum chamber 101 is evacuated. Generally, roughing is performed with an oil rotary pump, and then high vacuum evacuation is performed to a level of 10 −5 Pa with a turbo pump and a cryopanel. When the ultimate vacuum level set in advance is reached, first, a gas for sputtering deposition of the first layer, for example, the low refractive index material SiO 2 is introduced, and the pressure is adjusted. In this case, argon gas is supplied near the Si target using the gas supply unit 4a of FIG. 5, and oxygen gas is supplied to the high-frequency discharge chamber 52 using the gas supply unit 4c. Further, the pressure in the vacuum chamber 101 is adjusted to a predetermined value by a pressure adjusting mechanism (not shown). At the same time, the substrate holder 105 is rotated.

その後、プラズマを発生させるために、直流電源30a及び高周波電源55を起動させ、所定の電力をそれぞれバッキングプレート8aと高周波コイル53とへ印加する。この時点から成膜時間の計測が開始される。   Thereafter, in order to generate plasma, the DC power supply 30a and the high frequency power supply 55 are activated, and predetermined power is applied to the backing plate 8a and the high frequency coil 53, respectively. From this point, measurement of the film formation time is started.

このとき、基板ホルダー105に取り付けられた基板には、ターゲット7aの前を通過した際に極めて薄いSi薄膜が形成され、次に、高周波放電室52の前を通過した際に前述のSiに酸素プラズマにより生成された成分が作用し、SiOに変換される。これを繰り返すことによって、SiO薄膜が基板に形成されていく。 At this time, an extremely thin Si thin film is formed on the substrate attached to the substrate holder 105 when passing in front of the target 7 a, and then oxygen is added to the aforementioned Si when passing in front of the high-frequency discharge chamber 52. Components generated by the plasma act and are converted to SiO 2 . By repeating this, a SiO 2 thin film is formed on the substrate.

所定の成膜時間が終了すると、直流電源30aと高周波電源55とを切断し、成膜を停止させる。次いで、ガス供給ユニット4a、4cによるガス供給及び圧力調整も停止し、真空排気状態とする。   When the predetermined film formation time ends, the DC power supply 30a and the high frequency power supply 55 are disconnected and the film formation is stopped. Next, gas supply and pressure adjustment by the gas supply units 4a and 4c are also stopped, and a vacuum exhaust state is set.

次に、第2層である、例えば高屈折率材料Nbのスパッタリング成膜を行う。この場合も、前記第1層の場合と同様の手順で成膜を開始し、ターゲット7bの前を通過した際に極めて薄いNb薄膜が形成され、次に、高周波放電室52の前を通過した際に前述のNbに酸素プラズマにより生成された成分が作用し、Nbに変換される。これを繰り返すことによって、Nb薄膜が基板に形成されていく。 Next, the second layer, for example, a high refractive index material Nb 2 O 5 is formed by sputtering. Also in this case, film formation was started in the same procedure as in the case of the first layer, and an extremely thin Nb thin film was formed when it passed in front of the target 7b, and then passed in front of the high-frequency discharge chamber 52. At this time, the component generated by the oxygen plasma acts on the aforementioned Nb and is converted to Nb 2 O 5 . By repeating this, an Nb 2 O 5 thin film is formed on the substrate.

上記の2層の積層を繰り返すことにより、所望の積層薄膜が形成される。最終層が終了すると、真空チャンバー101に窒素ガス等を導入して大気開放し、成膜済み基板を取り出す。   A desired laminated thin film is formed by repeating the lamination of the above two layers. When the final layer is completed, nitrogen gas or the like is introduced into the vacuum chamber 101 to open the atmosphere, and the film-formed substrate is taken out.

特開平8−176821号公報Japanese Patent Laid-Open No. 8-176721

しかしながら、前述の従来の方法では、設備コスト、生産性、及び品質の面で課題がある。まず、設備コストについて、従来の方法では、成膜したい材料の数だけターゲットを準備しなければならないし、それらのターゲットを取り付ける箇所を考慮すると、真空チャンバーの容積が増えることが避けられない。一般的に、スパッタリング装置などの薄膜形成装置のコストの大部分を占めるのが、真空排気のためのポンプ、圧力調整のためのバルブ等の機構、そして電源である。真空チャンバーの容積が増えれば、ポンプをより大型で排気速度の大きなものを選定することとなり、圧力調整のバルブは基本的にポンプのサイズに合わせるので、これも同時に大きなものを選定することとなり、コストアップの要因となる。また、ターゲットの数が増えれば、電源のコストも増え、全体的に設備費が増大するのである。   However, the above-described conventional methods have problems in terms of equipment cost, productivity, and quality. First, regarding the equipment cost, in the conventional method, it is necessary to prepare targets as many as the number of materials to be deposited, and the volume of the vacuum chamber is inevitably increased in consideration of the locations where these targets are attached. In general, a pump for vacuum evacuation, a mechanism such as a valve for pressure adjustment, and a power source occupy most of the cost of a thin film forming apparatus such as a sputtering apparatus. If the volume of the vacuum chamber increases, a larger pump and a larger pumping speed will be selected, and the pressure adjustment valve will basically match the size of the pump. This will increase costs. In addition, as the number of targets increases, the cost of the power source also increases, and the overall equipment cost increases.

次に、生産性の面について、図6を用いて述べたように、従来の方法ではガスの切り替え、圧力調整などの切り替え時間が必要であり、積層する総数が増えるほどそれに要する時間が増える。また、圧力が安定するまでの時間に流れるガスは生産に寄与せずにそのまま排気されるため無駄となってしまう。   Next, with respect to productivity, as described with reference to FIG. 6, the conventional method requires switching time such as gas switching and pressure adjustment, and the time required increases as the total number of layers increases. Further, the gas flowing during the time until the pressure stabilizes is wasted because it is exhausted as it is without contributing to production.

最後に、品質の面である。図5を用いて述べたように、それぞれのターゲット7a,7b又は高周波放電室52は、遮蔽板56a,56b,56cで仕切られているものの、回転体である基板ホルダー105との間には一定のクリアランスを設ける必要が有り、相互の影響は否定できない。特に高周波放電室52から酸素プラズマ成分が放電していないターゲットに到達した場合は、ターゲット表面の酸化が起こる可能性が有り、次にそのターゲットを用いて成膜した薄膜の組成又は屈折率などの品質に影響を及ぼす恐れがある。   Finally, quality. As described with reference to FIG. 5, each of the targets 7a and 7b or the high-frequency discharge chamber 52 is partitioned by the shielding plates 56a, 56b, and 56c, but is constant between the substrate holder 105 that is a rotating body. It is necessary to provide a clearance, and the mutual influence cannot be denied. In particular, when the oxygen plasma component reaches an undischarged target from the high-frequency discharge chamber 52, there is a possibility that the target surface is oxidized, and then the composition or refractive index of the thin film formed using the target is changed. May affect quality.

本発明は、上述のような従来方法の課題を解決するものであり、簡略な装置構成で高品質な薄膜を、安価に提供することができるスパッタリング装置及び方法を提供することを目的とするものである。   The present invention solves the problems of the conventional methods as described above, and an object thereof is to provide a sputtering apparatus and method capable of providing a high-quality thin film at a low cost with a simple apparatus configuration. It is.

本発明の1つの態様にかかるスパッタリング装置は、
ターゲット材とガスとを反応させて薄膜を形成する反応性スパッタリング方法であり、
プラズマを発生させる際に直流電源からの電流の波形をパルス化して前記ターゲット材に印加することにより形成する前記薄膜の第1種の薄膜層と、前記直流電源からの前記電流の波形を連続波として前記ターゲット材に印加することにより形成する前記薄膜の第2種の薄膜層とを繰り返し積層して前記薄膜を形成する。
A sputtering apparatus according to one aspect of the present invention includes:
It is a reactive sputtering method in which a target material and a gas are reacted to form a thin film,
When generating plasma, the waveform of the current from the DC power source is pulsed and applied to the target material, and the first type thin film layer of the thin film is formed, and the waveform of the current from the DC power source is a continuous wave. The thin film is formed by repeatedly laminating the second type thin film layer of the thin film formed by applying to the target material.

本発明の別の態様にかかるスパッタリング装置は、
ターゲット材とガスとを反応させて薄膜を形成する反応性スパッタリングを行うときにプラズマを発生させる際に直流を印加する直流電源と、
前記直流電源からの電流の波形をパルス化して前記ターゲット材に印加可能なパルス化ユニットと、
スパッタリング成膜中の前記ターゲット材と前記ガスとの反応割合を制御し、薄膜中に存在するガス由来元素の比率の異なる2種類以上の薄膜層を形成するために前記パルス化ユニットの動作をオンオフ制御する制御部とを備える。
A sputtering apparatus according to another aspect of the present invention includes:
A direct current power source that applies direct current when generating plasma when performing reactive sputtering to react a target material and a gas to form a thin film;
A pulsing unit capable of pulsing a waveform of a current from the DC power source and applying it to the target material;
Controls the reaction rate between the target material and the gas during sputtering film formation, and turns on / off the operation of the pulsing unit to form two or more types of thin film layers having different ratios of gas-derived elements present in the thin film A control unit for controlling.

本発明の前記態様によって、直流電源からターゲット材に流れる電流をパルス化可能とし、パルス化をオンオフ制御してターゲット材に印加する電流の波形をパルス波形と連続波形との間で変化させるようにしている。このように構成することにより、1種類のターゲットのみでも、例えば屈折率の異なる2種類の薄膜層の形成を可能とすることで装置の構成を簡略化し、設備コストを低減することができる。結果として、このような装置で製造される製品を、より低価格で提供することができる。また、その際、ガス及び圧力の切り替えが不要で有り、他材料との相互影響も発生しないので、高生産性と高品質とを同時に実現することができる。   According to the aspect of the present invention, the current flowing from the DC power source to the target material can be pulsed, and the waveform of the current applied to the target material is changed between the pulse waveform and the continuous waveform by controlling on / off of the pulsing. ing. By configuring in this way, even with only one type of target, for example, it is possible to form two types of thin film layers having different refractive indexes, thereby simplifying the configuration of the apparatus and reducing the equipment cost. As a result, products manufactured with such an apparatus can be provided at a lower price. Further, at that time, switching of gas and pressure is unnecessary, and mutual influence with other materials does not occur, so that high productivity and high quality can be realized at the same time.

本発明における実施の形態1のスパッタリング装置の、概略断面図Schematic cross-sectional view of the sputtering apparatus according to Embodiment 1 of the present invention 本発明における実施の形態1のスパッタリング方法を示すフローチャートThe flowchart which shows the sputtering method of Embodiment 1 in this invention. 本発明における実施の形態1で形成した積層薄膜の概略断面図Schematic sectional view of the laminated thin film formed in the first embodiment of the present invention 本発明における実施の形態2で形成した積層薄膜の概略断面図Schematic sectional view of the laminated thin film formed in the second embodiment of the present invention 従来の積層薄膜用スパッタリング装置の概略平面図A schematic plan view of a conventional sputtering apparatus for laminated thin films 従来の積層薄膜用スパッタリング方法を示すフローチャートFlow chart showing conventional sputtering method for laminated thin film

以下、図面を参照しながら、本発明における実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(実施の形態1)
始めに、図1を主として参照しながら、実施の形態1のスパッタリング装置の構成について説明する。なお、他の実施の形態2についても同様である。
(Embodiment 1)
First, the configuration of the sputtering apparatus according to the first embodiment will be described with reference mainly to FIG. The same applies to other embodiments.

ここに、図1は、本発明における実施の形態1のスパッタリング装置の概略断面図である。スパッタリング装置は、真空チャンバー1と、真空ポンプ2と、ガス供給源4と、バッキングプレート8と、直流電源20と、パルス化ユニット21と、制御部の一例として機能する電源・パルスコントローラ22と、基板ホルダー5とを備えている。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the sputtering apparatus according to the first embodiment of the present invention. The sputtering apparatus includes a vacuum chamber 1, a vacuum pump 2, a gas supply source 4, a backing plate 8, a DC power source 20, a pulse unit 21, a power source / pulse controller 22 that functions as an example of a control unit, And a substrate holder 5.

真空チャンバー1は、ゲートバルブ3を介して接続された真空ポンプ2で排気することによって、真空状態への減圧を行うことができる。   The vacuum chamber 1 can be depressurized to a vacuum state by evacuating with a vacuum pump 2 connected via a gate valve 3.

ガス供給源4は、スパッタリングに必要なガスを真空チャンバー1へ一定速度で供給することができる。ガス供給源4で供給するガスは、例えば窒素又は酸素など目的の材料と反応性を持ったガス、又は、反応性を持ったガスとアルゴンなどの希ガスとの混合ガスなどが選択できる。   The gas supply source 4 can supply a gas necessary for sputtering to the vacuum chamber 1 at a constant speed. As the gas supplied from the gas supply source 4, for example, a gas having reactivity with a target material such as nitrogen or oxygen, or a mixed gas of a reactive gas and a rare gas such as argon can be selected.

ゲートバルブ3は、その開閉率を変化させることで、真空チャンバー1内の真空度を所望のガス圧力に制御することができる。   The gate valve 3 can control the degree of vacuum in the vacuum chamber 1 to a desired gas pressure by changing its open / close ratio.

図1において、真空チャンバー1の上部内には、ターゲット材7が配置されている。ターゲット材7は、任意のスパッタ材料であるが、例えば金属材料又は半導体材料などの無機材料である。本実施の形態1の場合は、一例としてSiである。   In FIG. 1, a target material 7 is disposed in the upper part of the vacuum chamber 1. The target material 7 is an arbitrary sputter material, but is an inorganic material such as a metal material or a semiconductor material. In the case of this Embodiment 1, it is Si as an example.

バッキングプレート8は、真空チャンバー1の上部内に配置されて、後述する基板ホルダー5に対向するように、ターゲット材7を支持している。   The backing plate 8 is disposed in the upper part of the vacuum chamber 1 and supports the target material 7 so as to face a substrate holder 5 described later.

直流電源20は、パルス化ユニット21とバッキングプレート8とを介して、ターゲット材7に電気的に接続され、ターゲット材7に電圧を印加することができる。   The DC power source 20 is electrically connected to the target material 7 via the pulsing unit 21 and the backing plate 8, and can apply a voltage to the target material 7.

パルス化ユニット21は、直流電源20によって発生した直流電流を、内蔵するコンデンサ等に蓄積し、内蔵する半導体スイッチング素子等によりオン又はオフして、パルス化することができる。   The pulsing unit 21 accumulates a direct current generated by the direct current power source 20 in a built-in capacitor or the like, and can be turned on or off by a built-in semiconductor switching element or the like to make a pulse.

電源・パルスコントローラ22は、成膜しようとする層の屈折率の高低を予め入力された条件から読み取り、読み取った情報と直流電源20とパルス化ユニット21とに接続され、予め入力された設定値に基づいて、直流電源20の電力値及びパルス化ユニット21へ指示するパルスのオン時間及びオフ時間を制御する。   The power source / pulse controller 22 reads the refractive index level of the layer to be deposited from the pre-input conditions, is connected to the read information, the DC power source 20 and the pulse unit 21, and the pre-set set value Based on the above, the power value of the DC power supply 20 and the ON time and OFF time of the pulse instructed to the pulsing unit 21 are controlled.

マグネット9及びヨーク10は、真空チャンバー1の上部内のバッキングプレート8の裏面に配置され、ターゲット材7の表面に磁場を発生させることができる。   The magnet 9 and the yoke 10 are disposed on the back surface of the backing plate 8 in the upper part of the vacuum chamber 1, and can generate a magnetic field on the surface of the target material 7.

図1において、真空チャンバー1の下部内には、基板6を支持する基板ホルダー5が配置されている。基板ホルダー5は基板6の下部に配置され、バッキングプレート8で支持されたターゲット材7の表面に基板6の表面が対向するように、基板6を支持する。   In FIG. 1, a substrate holder 5 that supports a substrate 6 is disposed in a lower portion of the vacuum chamber 1. The substrate holder 5 is disposed below the substrate 6 and supports the substrate 6 so that the surface of the substrate 6 faces the surface of the target material 7 supported by the backing plate 8.

ここで、本実施の形態のスパッタリング装置を構成する重要な技術について説明する。   Here, an important technique constituting the sputtering apparatus of the present embodiment will be described.

本発明者は、反応性スパッタリング工法において、プラズマ発生のために印加する電流として、従来の連続波と、10マイクロ秒程度の短時間に電力を集中して印加するパルス波とを使い分けることにより、同じガス流量及び圧力条件下であっても、作製した薄膜の物性を制御できることを見出した。金属もしくは半導体ターゲットを用いて、酸化窒化膜を形成するプロセスにおいて、プラズマ発生のための電力を5マイクロ秒程度の短時間に印加することにより、瞬間的に大電力が印加されることとなる。例えば、100Wの連続波を用いた直流スパッタリングに比べて、パルス周期の100分の1の時間のみに集中して同様の電力を消費しようとすると、瞬間的に100倍の10000Wの電力が印加されることになる。この瞬間的に大電力が印加されることで、解離エネルギーが比較的高いといわれ、従来では解離が困難である窒素ガスの解離が促進され、反応性の高い原子状窒素又はラジカル状態の窒素が発生する。これにより、薄膜の窒化が促進され、結果として、連続波を用いた直流スパッタリングで得られる薄膜に比べて、窒素濃度比の高い薄膜が得られるのである。   In the reactive sputtering method, the present inventors selectively use a conventional continuous wave and a pulse wave that concentrates and applies power in a short time of about 10 microseconds as a current to be applied for plasma generation. It has been found that the physical properties of the produced thin film can be controlled even under the same gas flow rate and pressure conditions. In the process of forming an oxynitride film using a metal or semiconductor target, high power is instantaneously applied by applying power for generating plasma in a short time of about 5 microseconds. For example, compared to direct current sputtering using a 100 W continuous wave, when trying to consume the same power concentrated in only 1 / 100th of the pulse period, a power of 10000 W, which is 100 times greater, is applied instantaneously. Will be. It is said that the dissociation energy is relatively high due to the momentary application of high power, and the dissociation of nitrogen gas, which is difficult to dissociate in the past, is promoted, and highly reactive atomic nitrogen or nitrogen in a radical state is generated. Occur. Thereby, nitriding of the thin film is promoted, and as a result, a thin film having a high nitrogen concentration ratio can be obtained as compared with a thin film obtained by direct current sputtering using a continuous wave.

実施の形態1における検討結果を以下に簡単に記す。   The examination results in the first embodiment will be briefly described below.

ターゲット材としてSiを用い、ガスとして窒素ガスと酸素ガスとを用い、全ガス流量に対する酸素ガスの流量比を2%とした。連続波の直流スパッタリングと、パルススパッタリングとでそれぞれ作製した薄膜の屈折率を比較した。パルスの条件は、周波数10kHzで、電力を印加するデューティー比は5%とした。ここで、通常の連続波の直流スパッタリングで作製した薄膜の屈折率は1.54であるが、本実施の形態のパルススパッタリングで作製した薄膜の屈折率は1.75であり、有意差が見られた。SiOのバルクの屈折率が約1.45であり、Siが約2.02であり、本実施の形態の薄膜の屈折率である1.75は、それらの間の値を示しているので、SiON膜の窒素比率の差による屈折率差であると考えられる。 Si was used as a target material, nitrogen gas and oxygen gas were used as gases, and the flow rate ratio of oxygen gas to the total gas flow rate was 2%. The refractive indexes of the thin films prepared by continuous wave direct current sputtering and pulse sputtering were compared. The pulse conditions were a frequency of 10 kHz and a duty ratio for applying power was 5%. Here, although the refractive index of the thin film produced by normal continuous wave direct current sputtering is 1.54, the refractive index of the thin film produced by pulse sputtering according to the present embodiment is 1.75. It was. The refractive index of the bulk of SiO 2 is about 1.45, Si 3 N 4 is about 2.02, and 1.75 which is the refractive index of the thin film of the present embodiment shows a value between them. Therefore, it is considered that the refractive index difference is due to the difference in the nitrogen ratio of the SiON film.

ここで、このパルススパッタリングのパルスの周波数について、低周波側、例えば1kHz未満の条件では、本発明者の検討においては、プラズマ放電が極めて不安定となり、また高周波側は例えば100kHzを超えると、一周期が10マクロ秒程度となり、電源装置の制約などでデューティー比を所望の値まで下げることができないことがわかった。そのため、周波数については、1kHz以上でかつ100kHz以下が適当であると考える。   Here, with regard to the frequency of the pulse of this pulse sputtering, under the condition of the low frequency side, for example, less than 1 kHz, in the study by the inventors, the plasma discharge becomes extremely unstable, and when the high frequency side exceeds, for example, 100 kHz, The period was about 10 macroseconds, and it was found that the duty ratio could not be lowered to a desired value due to limitations of the power supply device. For this reason, the frequency is considered to be 1 kHz or more and 100 kHz or less.

また、一周期における電力を印加する時間の割合について、前記の、瞬間的に大電力を印加する目的の達成のためには短時間であることが望ましいが、0.1%未満においては、電力の立ち上がりの途中であり、設定の電力に達するための時間が不十分である。また30%を越えた付近から、前述の窒素ガスが解離されてできる原子状窒素又はラジカル状態の窒素が減少し、50%程度になると通常の直流スパッタと変わらない状況となる。従って、一周期における電力を印加する時間の割合については、0.1%以上30%以下が適切と考える。   The ratio of the time for applying power in one cycle is preferably a short time in order to achieve the above-mentioned purpose of applying large power instantaneously. Is in the middle of rising, and there is insufficient time to reach the set power. Further, from the vicinity of over 30%, the atomic nitrogen or radical nitrogen formed by the dissociation of the aforementioned nitrogen gas decreases, and when it becomes about 50%, it becomes the same state as normal DC sputtering. Therefore, it is considered that 0.1% or more and 30% or less is appropriate for the ratio of the time for applying power in one cycle.

シリコンの酸化窒化膜である、SiONの場合、窒素比率の多少によって、膜の密度又は屈折率、又は、膜の残留応力等の特性に差が生じることが知られている。一般的に、窒素比率が増えると、膜の密度及び屈折率及び残留応力は増加する方向であることが知られている。用途を例に挙げて言い換えると、窒素比率が増えると密度が高くなるので、水分又はガスを通しにくくなり、保護膜としての性能が向上する一方で、残留応力が増大するので、基板又はデバイスの反り又は応力による剥離などを引き起こす原因ともなる。しかしながら、電力印加の方法だけで薄膜の物性を制御できるということは画期的であり、設備の簡略化によるコストダウン、又は、ガス又は圧力条件などのプロセス切り替えに要する時間の削減による生産性の向上など、産業的価値が極めて高い。   In the case of SiON, which is a silicon oxynitride film, it is known that the density or refractive index of the film or the characteristics such as the residual stress of the film varies depending on the nitrogen ratio. In general, it is known that as the nitrogen ratio increases, the density and refractive index of the film and the residual stress tend to increase. In other words, the density increases as the nitrogen ratio increases, making it difficult for moisture or gas to pass through, improving the performance as a protective film, while increasing the residual stress. It can also cause peeling due to warpage or stress. However, it is epoch-making that the physical properties of the thin film can be controlled only by the method of applying power, and the productivity can be reduced by reducing the cost by simplifying the equipment or by reducing the time required for process switching such as gas or pressure conditions. Industrial value such as improvement is extremely high.

次に、本実施の形態1のスパッタリング装置の動作について説明するとともに、本実施の形態1のスパッタリング方法について、図2を用いて説明する。なお、他の実施の形態2についても同様である。また、作製するデバイスとして反射防止膜を例に挙げて説明する。反射防止膜は、図3に示すように、ガラス基板33の上に、相対的に低い屈折率を持つ薄膜32と、相対的に高い屈折率を持つ薄膜31とを交互に積層するデバイスである。相対的に高い屈折率を持つ薄膜31は、薄膜の第1種の薄膜層の一例であって、例えばSiOxNy(ただし、x<y)である。相対的に低い屈折率を持つ薄膜32は、薄膜の第2種の薄膜層の一例であって、例えばSiOxNy(ただし、x>y)である。相対的に高い屈折率を持つ薄膜31とは、薄膜32の屈折率よりも高い屈折率を有することを意味している。逆に、相対的に低い屈折率を持つ薄膜32とは、薄膜31の屈折率よりも低い屈折率を有することを意味している。   Next, the operation of the sputtering apparatus according to the first embodiment will be described, and the sputtering method according to the first embodiment will be described with reference to FIG. The same applies to other embodiments. Further, an antireflection film will be described as an example of a device to be manufactured. As shown in FIG. 3, the antireflection film is a device in which thin films 32 having a relatively low refractive index and thin films 31 having a relatively high refractive index are alternately stacked on a glass substrate 33. . The thin film 31 having a relatively high refractive index is an example of the first type of thin film layer, and is, for example, SiOxNy (where x <y). The thin film 32 having a relatively low refractive index is an example of the second type thin film layer of the thin film, and is, for example, SiOxNy (where x> y). The thin film 31 having a relatively high refractive index means having a refractive index higher than that of the thin film 32. Conversely, the thin film 32 having a relatively low refractive index means having a refractive index lower than that of the thin film 31.

まず、基板投入である(ステップS1)。前述の図1の基板6の位置に、成膜しようとする基板6、例えばガラス基板33を設置する。基板6の設置については、真空チャンバー1を大気開放して直接手で設置する場合、又は、大気開放せずに、ロードロックチャンバーからロボットアーム等を用いて機械で設置する場合もある。   First, the substrate is loaded (step S1). A substrate 6 to be deposited, for example, a glass substrate 33 is placed at the position of the substrate 6 in FIG. The substrate 6 may be installed directly by hand with the vacuum chamber 1 opened to the atmosphere, or may be installed by a machine using a robot arm or the like from the load lock chamber without opening to the atmosphere.

続いて、真空ポンプ2を作動させて真空チャンバー1内が真空状態になるように減圧を行い、所定の真空度に到達した後(ステップS2)、ガス供給源4からガスを導入し、所定のガス圧力となるようにゲートバルブ3の開度を調整する(ステップS3)。   Subsequently, the vacuum pump 2 is operated to reduce the pressure so that the inside of the vacuum chamber 1 is in a vacuum state, and after reaching a predetermined degree of vacuum (step S2), gas is introduced from the gas supply source 4, The opening degree of the gate valve 3 is adjusted so as to be the gas pressure (step S3).

ガス流量と圧力が安定すると、電力を印加し、プラズマを発生させ、成膜を開始するが、最終層の積層が終わるまで、層の切り替えの際にパルス波と連続波との切り替えを行うが、電力印加は中断しない。ガスの供給と圧力調整も同様である。   When the gas flow rate and pressure are stable, power is applied, plasma is generated, and film formation is started, but switching between the pulse wave and continuous wave is performed during layer switching until the final layer is stacked. The power application is not interrupted. The same applies to gas supply and pressure adjustment.

まず、第1層の屈折率の高低を予め入力された条件から電源・パルスコントローラ22で読み取る(ステップS4)。高屈折率の層31であれば、直流電源20とパルス化ユニット21とに電力発生条件及びパルス発生条件をそれぞれ指示し、電力を印加すると同時に成膜が始まる(ステップS5)。低屈折率の層32であれば直流電源20のみに電力条件を指示し、電力を印加すると同時に成膜が始まる(ステップS6)。形成する膜厚は、基本的に時間で電源・パルスコントローラ22により管理する(ステップS7及びS8)。所定の成膜時間が過ぎた時点で即座に次の層の条件を電源・パルスコントローラ22で読み取り、直流電源20とパルス化ユニット21との条件をそれぞれ切り替える(ステップS9及びS4)。つまり、高屈折率条件から低屈折率条件に変えるには、パルス化ユニット21の停止、その逆であれば、パルス化ユニット21の稼動である。この切り替え動作に要する時間は、スパッタリング装置を制御する制御システムが持つ応答性にもよるが、通常は0.1秒以下であり、成膜時間と比較して、充分に短く、膜厚に与える影響はほとんど無いと言って良い。このように、パルス条件の切り替えのみで最終層まで成膜が完了すると(ステップS9)、直流電源20とパルス化ユニット21と電源・パルスコントローラ22との動作をそれぞれ停止し、ガス供給及び圧力調整も停止させ、成膜が完了する(ステップS10)。成膜が終わった基板を取り出して一連の動作は終了する(ステップS10)。   First, the refractive index of the first layer is read by the power supply / pulse controller 22 from previously input conditions (step S4). If the layer 31 has a high refractive index, the power generation condition and the pulse generation condition are instructed to the DC power source 20 and the pulsing unit 21, respectively, and the film formation starts simultaneously with the application of power (step S5). In the case of the low refractive index layer 32, the power condition is instructed only to the DC power source 20, and the film formation starts simultaneously with the application of power (step S6). The film thickness to be formed is basically managed by the power source / pulse controller 22 with time (steps S7 and S8). Immediately after the predetermined film formation time, the condition of the next layer is read by the power supply / pulse controller 22 and the conditions of the DC power supply 20 and the pulse unit 21 are switched (steps S9 and S4). That is, to change from the high refractive index condition to the low refractive index condition, the pulsing unit 21 is stopped, and vice versa. Although the time required for this switching operation depends on the responsiveness of the control system for controlling the sputtering apparatus, it is usually 0.1 seconds or less, which is sufficiently shorter than the film formation time and is given to the film thickness. It can be said that there is almost no influence. As described above, when film formation up to the final layer is completed only by switching the pulse conditions (step S9), the operations of the DC power source 20, the pulse unit 21, and the power source / pulse controller 22 are stopped, and the gas supply and pressure adjustment are performed. Is also stopped and the film formation is completed (step S10). The substrate after film formation is taken out, and the series of operations ends (step S10).

以上によれば、スパッタリングにおいて、パルスのオン及びオフの切り替えのみで相対的に低屈折率の層32と相対的に高屈折率の層31とを持つ薄膜積層構造を1つのターゲット材7のみで作製することができるので、装置構成を簡略化することが可能である。また、相対的に低屈折率の層32と相対的に高屈折率の層31との間に薄膜形成に寄与しない時間、例えばガスの切り替え又は圧力の安定化待ち時間などがないため、生産性を向上することができる。   According to the above, in sputtering, a thin film laminated structure having a relatively low-refractive index layer 32 and a relatively high-refractive index layer 31 can be formed with only one target material 7 by only switching the pulse on and off. Since it can be manufactured, the device configuration can be simplified. Further, there is no time that does not contribute to the formation of a thin film between the relatively low refractive index layer 32 and the relatively high refractive index layer 31, for example, there is no gas switching or pressure stabilization waiting time. Can be improved.

(実施の形態2)
次に、図4を用いて実施の形態2のスパッタリング方法について説明する。
(Embodiment 2)
Next, the sputtering method of Embodiment 2 is demonstrated using FIG.

本実施の形態2では、シリコン基板43上に抵抗又は半導体などの機能素子44を形成されたデバイスの保護膜45の形成について述べる。電子デバイスの保護膜45の機能は、環境による電子デバイスの性能変動又は劣化を防ぐことにある。多くの場合、機能素子44又は電極46などに多く使われる金属の酸化を防ぐことが求められ、空気中の水分又は酸素(空気)との接触又は透過を防ぐことにある。   In the second embodiment, formation of a protective film 45 of a device in which a functional element 44 such as a resistor or a semiconductor is formed on a silicon substrate 43 will be described. The function of the protective film 45 of the electronic device is to prevent the performance fluctuation or deterioration of the electronic device due to the environment. In many cases, it is required to prevent oxidation of a metal often used for the functional element 44 or the electrode 46, and to prevent contact or permeation with moisture or oxygen (air) in the air.

保護膜45として、特に水分透過を防ぐ性能が高い膜にSiN膜がある。保護膜45としての性能は、その密度と膜厚とに比例する。すなわち、SiNxのような密度の高い膜を厚く形成すれば、保護性能は確保できる。しかしながら、SiNxは、その高密度ゆえに膜の残留応力が比較的大きいという欠点が知られている。応力が高ければ、基板43も含めて反ってしまうこともあり、製造工程においては搬送エラーなどを引き起こす。また、応力が集中する膜の端部などからの膜剥れの原因となる。   As the protective film 45, a SiN film is a film having a particularly high performance for preventing moisture permeation. The performance as the protective film 45 is proportional to its density and film thickness. That is, the protective performance can be ensured by forming a thick film such as SiNx thick. However, SiNx is known to have a drawback that the residual stress of the film is relatively large due to its high density. If the stress is high, the substrate 43 and the substrate 43 may be warped, causing a transport error in the manufacturing process. Moreover, it causes film peeling from the end of the film where stress is concentrated.

そこで、本実施の形態2では本発明の利点を活かし、保護性能の高い層41と、保護性能はやや劣るが応力緩和のための層42とを交互に積層することにより、保護性能と応力緩和性能との両方を満足させることとした。第1層は保護層41とし、実施の形態1でも述べたように、パルス化ユニット21を稼動させ、比較的窒素比率の高いSiON膜を形成し、第2層は応力緩和層42とし、連続波直流スパッタリングにより比較的窒素比率の低いSiON膜を形成する。このような2つの層41,42の積層を交互に繰り返すことで、応力緩和した保護膜45を形成することができる。保護性能の高い層41は、例えばSiOxNy(ただし、x<y)である。保護性能はやや劣るが応力緩和のための層42は、例えばSiOxNy(ただし、x>y)である。   Therefore, in the second embodiment, by taking advantage of the present invention, the protection performance and the stress relaxation are layered by alternately laminating the layer 41 having a high protection performance and the layer 42 for stress relaxation although the protection performance is slightly inferior. It was decided to satisfy both performance and performance. As described in the first embodiment, the first layer is the protective layer 41, the pulsing unit 21 is operated to form the SiON film having a relatively high nitrogen ratio, the second layer is the stress relaxation layer 42, and A SiON film having a relatively low nitrogen ratio is formed by wave direct current sputtering. By alternately repeating the stacking of the two layers 41 and 42 as described above, the stress-relieving protective film 45 can be formed. The layer 41 with high protection performance is, for example, SiOxNy (where x <y). Although the protective performance is slightly inferior, the layer 42 for stress relaxation is, for example, SiOxNy (where x> y).

本実施の形態2によって、1つのターゲット材7のみで、このような積層構造が連続的に形成できる。保護層41と応力緩和層42との間に、成膜が行われずに薄膜表面がガスに晒されるタイミングが無いため、界面の密着性を悪化させるようなガスの吸着又は反応もなく、密着性が良く、高い信頼性の保護膜45を形成することができる。   According to the second embodiment, such a laminated structure can be continuously formed with only one target material 7. Since there is no timing between the protective layer 41 and the stress relaxation layer 42 when the film surface is not formed and the surface of the thin film is exposed to the gas, there is no gas adsorption or reaction that deteriorates the adhesion at the interface. And a highly reliable protective film 45 can be formed.

前記実施の形態1,2によれば、直流電源20からターゲット材7に流れる電流をパルス化可能なパルス化ユニット21を備え、パルス化ユニット21をオンオフ制御してターゲット材7に印加する電流の波形をパルス波形と連続波形との間で変化させるようにしている。このように構成することにより、1種類のターゲットのみでも、例えば屈折率の異なる2種類の薄膜層の形成を可能とすることで装置の構成を簡略化し、設備コストを低減することができる。結果として、このような装置で製造される製品を、より低価格で提供することができる。また、その際、ガス及び圧力の切り替えが不要で有り、他材料との相互影響も発生しないので、高生産性と高品質とを同時に実現することができる。   According to the first and second embodiments, the pulsing unit 21 capable of pulsing the current flowing from the DC power source 20 to the target material 7 is provided, and the current applied to the target material 7 by controlling the pulsing unit 21 on and off. The waveform is changed between a pulse waveform and a continuous waveform. By configuring in this way, even with only one type of target, for example, it is possible to form two types of thin film layers having different refractive indexes, thereby simplifying the configuration of the apparatus and reducing the equipment cost. As a result, products manufactured with such an apparatus can be provided at a lower price. Further, at that time, switching of gas and pressure is unnecessary, and mutual influence with other materials does not occur, so that high productivity and high quality can be realized at the same time.

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、積層する2種類の薄膜層31,32又は41,42は、Si、Nb、Ta、Ti、のうち少なくとも一種類の材料を含んでおり、さらにその材料の酸化窒化物であればよい。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can implement in another various aspect. For example, the two types of thin film layers 31, 32, 41, and 42 to be stacked include at least one material of Si, Nb, Ta, and Ti, and may be any oxynitride of the material.

なお、前記様々な実施の形態又は変形例のうちの任意の実施の形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施の形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施の形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施の形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。   It is to be noted that, by appropriately combining any of the various embodiments or modifications, the effects possessed by them can be produced. In addition, combinations of embodiments, combinations of examples, or combinations of embodiments and examples are possible, and combinations of features in different embodiments or examples are also possible.

本発明の前記態様におけるスパッタリング装置及びスパッタリング方法は、簡略な構成の装置で2種類の薄膜からなる積層膜を連続的に効率良く作製することができ、積層薄膜からなる光学フィルタ又は薄膜電子デバイスの保護膜などを簡略な構成の装置で安価に作製する装置及び方法として有用である。   The sputtering apparatus and the sputtering method according to the aspect of the present invention can continuously and efficiently produce a laminated film composed of two types of thin films with an apparatus having a simple configuration, and can be used for optical filters or thin film electronic devices composed of laminated thin films. It is useful as an apparatus and method for manufacturing a protective film and the like at low cost with an apparatus having a simple structure.

1 真空チャンバー
2 ポンプ
3 ゲートバルブ
4 ガス供給源
5 基板ホルダー
6 基板
7 ターゲット材
8 バッキングプレート
9 マグネット
10 ヨーク
20 直流電源
21 パルス化ユニット
22 電源・パルスコントローラ
31 相対的に高い屈折率を持つ薄膜
32 相対的に低い屈折率を持つ薄膜
33 ガラス基板
41 保護層
42 応力緩和層
43 シリコン基板
44 機能素子
45 保護膜
46 電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum chamber 2 Pump 3 Gate valve 4 Gas supply source 5 Substrate holder 6 Substrate 7 Target material 8 Backing plate 9 Magnet 10 Yoke 20 DC power source 21 Pulse unit 22 Power source / pulse controller 31 Thin film 32 having a relatively high refractive index Thin film 33 having a relatively low refractive index Glass substrate 41 Protective layer 42 Stress relaxation layer 43 Silicon substrate 44 Functional element 45 Protective film 46 Electrode

Claims (5)

ターゲット材とガスとを反応させて薄膜を形成する反応性スパッタリング方法であり、
プラズマを発生させる際に直流電源からの電流の波形をパルス化して前記ターゲット材に印加することにより形成する前記薄膜の第1種の薄膜層と、前記直流電源からの前記電流の波形を連続波として前記ターゲット材に印加することにより形成する前記薄膜の第2種の薄膜層とを繰り返し積層して前記薄膜を形成する、スパッタリング方法。
It is a reactive sputtering method in which a target material and a gas are reacted to form a thin film,
When generating plasma, the waveform of the current from the DC power source is pulsed and applied to the target material, and the first type thin film layer of the thin film is formed, and the waveform of the current from the DC power source is a continuous wave. As a sputtering method, the second thin film layer of the thin film formed by applying to the target material is repeatedly laminated to form the thin film.
前記パルス化して印加する前記電流の波形が、周波数1kHz以上でかつ100kHz以下であり、その一周期における電力を印加する時間の割合が0.1%以上30%以下である、請求項1に記載のスパッタリング方法。   The waveform of the current to be applied in the form of a pulse is a frequency of 1 kHz or more and 100 kHz or less, and a ratio of time for applying power in one cycle is 0.1% or more and 30% or less. Sputtering method. 前記繰り返し積層するとき、前記積層する2種類の薄膜層がSi、Nb、Ta、Ti、のうち少なくとも一種類の材料を含んでおり、さらにその材料の酸化窒化物である、請求項1又は2に記載のスパッタリング方法。   The two types of thin film layers to be stacked include at least one material of Si, Nb, Ta, and Ti, and are oxynitrides of the materials when the layers are repeatedly stacked. A sputtering method according to 1. 前記繰り返し積層するとき、前記積層する薄膜層が、相対的に高い屈折率を持つ薄膜層と相対的に低い屈折率を持つ薄膜層とが交互に構成されている、請求項1から3のいずれか1つに記載のスパッタリング方法。   4. Any one of claims 1 to 3, wherein the thin film layer to be laminated is configured by alternately forming a thin film layer having a relatively high refractive index and a thin film layer having a relatively low refractive index when the layers are repeatedly laminated. The sputtering method as described in any one. ターゲット材とガスとを反応させて薄膜を形成する反応性スパッタリングを行うときにプラズマを発生させる際に直流を印加する直流電源と、
前記直流電源からの電流の波形をパルス化して前記ターゲット材に印加可能なパルス化ユニットと、
スパッタリング成膜中の前記ターゲット材と前記ガスとの反応割合を制御し、薄膜中に存在するガス由来元素の比率の異なる2種類以上の薄膜層を形成するために前記パルス化ユニットの動作をオンオフ制御する制御部とを備えるスパッタリング装置。
A direct current power source that applies direct current when generating plasma when performing reactive sputtering to react a target material and a gas to form a thin film;
A pulsing unit capable of pulsing a waveform of a current from the DC power source and applying it to the target material;
Controls the reaction rate between the target material and the gas during sputtering film formation, and turns on / off the operation of the pulsing unit to form two or more types of thin film layers having different ratios of gas-derived elements present in the thin film A sputtering apparatus comprising a control unit for controlling.
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