JP3332840B2

JP3332840B2 - 反応性スパッタリング装置及びそれを用いた薄膜形成法

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Publication number: JP3332840B2
Application number: JP02974598A
Authority: JP
Inventors: 和穗曽根
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-02-19
Filing date: 1998-02-12
Publication date: 2002-10-07
Anticipated expiration: 2018-02-12
Also published as: JPH10298753A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反応性スパッタリ
ング装置に関し、特に該装置を用いて、半導体素子用の
電極や保護膜、液晶装置用の電極や保護膜、光磁気記録
媒体用の保護膜、光学物品用の反射防止膜や増反射膜等
を形成するに好適な薄膜形成法の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来の反応性スパッタリングは、スパッ
タリングガスと反応ガスとの混合ガスを反応室内に導入
して、金属ターゲットをスパッタし、ターゲット構成原
子と反応ガスとの化学反応で金属化合物薄膜を形成する
ものである。この場合反応ガスがターゲット表面で金属
ターゲットと反応してターゲット表面に金属化合物を形
成してしまう。一般に金属化合物に対するスパッタリン
グ収率は、金属に対するそれの１０％程であるから、反
応性スパッタでは堆積速度が遅くなってしまう。これを
改善すべく反応ガスの流量を少なくすると、形成される
金属化合物薄膜は金属原子の含有率が高い薄膜となり、
化学量論比を満たす薄膜とは到底なり得ず、光学特性
（屈折率や透過率）等の薄膜の特性が劣ったものとな
る。

【０００３】そのため、このような技術的課題を解決し
ようとする試みがいくつか提案されている。

【０００４】図８は特開昭６２―５６５７０号公報に記
載されている反応性スパッタリング装置の模式図であ
る。１はターゲット、２は基板、３はスパッタリングガ
スとしてのアルゴン（Ａｒ）の供給管、４は反応ガスと
しての酸素（Ｏ₂）の供給管、９は反応室、１２はター
ゲットホルダー、７は基板ホルダーである。

【０００５】上記公報によれば、図８の装置を用いる
と、スパッタガスと反応ガスが別々に導入されるので、
スパッタリングがターゲット近傍で優先的になされ、酸
化反応が基板近傍で優先的になされるので、スパッタレ
ートが向上し、酸化物の特性が改善されるらしい。

【０００６】しかしながら、現実にはターゲットと基板
間において、スパッタガスと反応ガスが混ざり両者の混
合プラズマが形成されてしまう。特に大面積の基板上に
薄膜を形成するような場合、基板とターゲット間の放電
領域も大きなものとなり、スパッタガスと反応ガスが分
離して存在し難い。よって、期待するほどに膜質の改善
やスパッタレートの向上は望めない。

【０００７】一方、図９は、特開平６―４１７３３号公
報に記載されている反応性スパッタリング装置の模式図
である。１はターゲット、２は基板、３はスパッタリン
グガスとしてのアルゴン（Ａｒ）の供給管、４は反応ガ
スとしての酸素（Ｏ₂）の供給管、９は反応室、１２は
ターゲットホルダー、７は基板ホルダー、８は電源、９
は反応室、１２はターゲットホルダー、１３は差圧板、
１４は高周波電源、１５は排気ポンプ、１６は磁石、１
７は冷媒を循環させる為の管である。

【０００８】この装置では、真空ポンプに連通する排気
口を反応室９の上部に設け、差圧板１３を利用して反応
室上部と反応室下部との間に圧力差を作りスパッタリン
グガスと反応ガスの分離を試みている。

【０００９】上述した装置とは別の目的を達成する為に
提案された反応性スパッタリング装置が特開平７―３３
５５５３号公報に記載されている。この装置は、半導体
デバイスのコンタクトホールを埋め込む為にコリーメー
ターをターゲットと基板の間に設けたものである。

【００１０】更に、米国特許第５，４１５，７５３号の
明細書及び図面、或いは文献「ＴＨＥＳＥＣＯＮＤ
ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬＳＹＭＰＯＳＩＵＭＯ
ＮＳＰＵＴＴＥＲＩＮＧ＆ＰＬＡＳＭＡＰＲＯＣ
ＥＳＳＥＳ，１９９３，ＰＰ２６９−２７４」には、タ
ーゲットと基板との間に、開孔付プレートを配置すると
ともに、スパッタリングガスと反応ガスとを別々に供給
するように、構成された反応性スパッタリング装置が記
されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図９の
装置では、差圧板１３の開口部１３ａは基板２の大きさ
より大きいものである為に、現実にはスパッタリングガ
スが差圧板１３の開口部１３ａを通って基板２側に流れ
てしまう。よって、この装置であっても十分なスパッタ
レートや膜特性は期待するほど向上しない。

【００１２】又、米国特許第５，４１５，７５３号の装
置も、ガスの排気について充分な検討がなされておら
ず、スパッタレートや膜特性は期待するほど向上しな
い。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、薄膜の
厚さ及び光学的特性或いは電気的特性が面内において均
一な薄膜を形成できる反応性スパッタリング装置及び薄
膜形成方法を提供するものである。

【００１４】本発明の別の目的は均一大面積の薄膜を高
い堆積速度で形成できる反応性スパッタリング装置及び
薄膜形成方法を提供するものである。

【００１５】本発明は、基板を保持する為の基板保持手
段と、ターゲットを保持する為のターゲット保持手段
と、該ターゲットをスパッタリングする為のスパッタガ
スを反応室内に供給するスパッタガス供給手段と、反応
ガスを供給する為の反応ガス供給手段と、該ターゲット
と該基板間に放電を起こす為の電力を供給する電力供給
手段とを備えた反応性スパッタリング装置において、該
ターゲットと該基板との間に複数の開孔を有する仕切り
部材が設けられ、該ターゲットと該仕切り部材との間の
第１の空間に、該第１の空間に該スパッタガスを供給す
る為の供給口と、該第１の空間から該スパッタリングガ
スの少なくとも一部を該開孔を通さずに排気する為の排
気路が設けられ、該基板と該仕切り部材との間の第２の
空間に、該第２の空間に該反応ガスを供給する為の反応
ガス供給口と、該第２の空間から該反応ガスの少なくと
も一部を該開孔を通さずに排気する為の排気路が設けら
れていることを特徴とする。

【００１６】又、本発明は、基板を保持する為の基板保
持手段と、ターゲットを保持する為のターゲット保持手
段と、該ターゲットをスパッタリングする為のスパッタ
ガスを反応室内に供給するスパッタガス供給手段と、反
応ガスを供給する為の反応ガス供給手段と、該ターゲッ
トと該基板間に放電を起こす為の電力を供給する電力供
給手段とを備えた反応性スパッタリング装置を用いて薄
膜と形成する薄膜形成法において、複数の開孔を有する
仕切り部材を挟んで、基板と、該ターゲットと、を配置
し、該ターゲットと該仕切り部材との間の第１の空間
に、該第１の空間に該スパッタガスを供給するととも
に、該第１の空間から該開孔を通さずに該スパッタリン
グガスの少なくとも一部を排気し、該基板と該仕切り部
材との間の第２の空間に、該第２の空間に該反応ガスを
供給するとともに第２の空間から該開孔を通さずに該反
応ガスの少なくとも一部を排気し、該ターゲットと該基
板との間に放電を起こして、該基板上に該ターゲットの
構成原子と該反応ガスの構成原子とを含む膜を形成する
ことを特徴とする。

【００１７】（作用）本発明によれば、スパッタガスの
流れと反応ガスの流れが仕切り部材を境界にして分離さ
れる。これにより、スパッタガスのプラズマはターゲッ
トをスパッタする為に優先的に作用することになり、基
板上の被堆積面を損傷しない。一方、反応ガスは被堆積
面上において優先的にスパッタされたターゲット構成原
子と反応するので、反応ガス成分（例えば酸素、窒素、
フッ素等）の過少が生じず良好な化合物薄膜を形成でき
る。又、ターゲットと反応ガスとの反応が抑制できるの
でターゲットのスパッタ率が向上し、堆積速度が向上す
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の好適な実施の形
態による反応性スパッタリング装置の模式的断面図であ
る。

【００１９】（反応性スパッタリング装置）図１の反応
性スパッタリング装置は、基板２を保持する為の基板保
持手段としての基板ホルダー７と、ターゲット１を保持
する為のターゲット保持手段としてのターゲットホルダ
ー１２と、ターゲット１をスパッタリングする為のスパ
ッタガスＧＡを反応室９内に供給するスパッタガス供給
手段としてのガスシャワーヘッド３と、反応ガスＧＢを
供給する為の反応ガス供給手段としてのガスシャワーヘ
ッド４と、ターゲット１と基板２間に放電によるプラズ
マ５を生成する為の電力を供給する電力供給手段として
の電源８とを備えている。

【００２０】そして、ターゲット１と基板２との間に複
数の開孔６ａを有する仕切り部材としてのグリッド板６
が設けられ、ターゲット１とグリッド板６との間の第１
の空間に、第１の空間にスパッタガスＧＡを供給する為
の供給口１０と、第１の空間から該スパッタリングガス
の少なくとも一部を開孔６ａを通さずに排気する為の排
気路２０が設けられている。

【００２１】更に、基板２とグリッド板６との間の第２
の空間に、第２の空間に反応ガスを供給する為の反応ガ
ス供給口と、該第２の空間から反応ガスＧＢを開孔６ａ
を通さずに排気する為の排気路２１が設けられている。

【００２２】このように、スパッタガスＧＡと反応ガス
ＧＢとが開孔６ａを介してできるだけ相互拡散しないよ
うにガス供給口10、１１の位置と、排気口として機能す
る排気路20、２１の位置を定める。特に本例では排気
ポンプに連通する一つの連通口２４で上述した相互拡散
が防止できる排気通路を形成するように、連通口２４を
ターゲットと基板の間に、グリッド板6をまたぐように
配置している。

【００２３】本実施例によれば、スパッタガスの流れと
反応ガスの流れがグリッド板６を境界にして分離され
る。これにより、スパッタガスのプラズマはグリッド板
６とターゲット１との間に閉じ込められる。閉じ込めら
れたプラズマ粒子はターゲットをスパッタする為に優先
的に作用することになり、グリッド板６を越えて基板に
到達し難くなり、基板上の被堆積面を損傷しない。一
方、反応ガスはグリッド板６と基板２との間に存在し、
グリッド板６の開孔をとおしてターゲット側に拡散し難
くなる。よって、被堆積面上において優先的にスパッタ
されたターゲット構成原子と反応するので、反応ガス成
分（例えば酸素、窒素、フッ素等）の過少が生じず良好
な化合物薄膜を形成できる。又、ターゲットと反応ガス
との反応が防止できるのでターゲットのスパッタレート
が向上し、堆積速度が向上する。

【００２４】以下、本実施例の他の部分の構成について
述べる。

【００２５】図２は、本発明に用いられるグリッド板６
の一例を示す平面図、図３はグリッド板６の断面図であ
る。該仕切り部材としてのグリッド板６の少なくとも表
面の材料は、スパッタすべきターゲット１の構成材料に
応じて選択されることが好ましい。換言すれば成膜すべ
き膜の構成材料に応じてグリッド板６の材料を選ぶこと
が好ましい。例えば酸化シリコン膜を成膜する場合には
シリコン（Ｓｉ）からなる部材を用い、酸化タンタル膜
を成膜する場合にはタンタル（Ｔａ）からなる部材を用
い、酸化アルミニウム膜を成膜する場合にはアルミニウ
ム（Ａｌ）からなる部材を用いる。このようにグリッド
板はシリコン、タンタル、アルミニウム、インジウム、
チタン、銅、タングステン等の材料から選ばれる。グリ
ッド板はその基材としてターゲット材料とは無関係に選
択した導電性又は絶縁性或いは半導体性の材料を用い、
少なくともターゲット１側を向いた基材の表面にターゲ
ットと同じ材料からなる被膜が形成された板状部材であ
ってもよい。

【００２６】グリッド板６に設けられた複数の開孔６ａ
のアスペクト比は、全ての開孔６ａにおいて１．０未
満、より好ましくは、０．６未満であることが望まし
い。これにより、適切な堆積速度で成膜ができ、且つ膜
厚が全面に亘って均一な膜が得られる。これに対して、
従来のコリーメーターを転用しようとすると、コリーメ
ーターのアスペクト比が非常に大きい為に、スパッタさ
れた原子が基板表面に入射する角度が小さくなり均一大
面積の連続膜を形成し難くなる。

【００２７】グリッド板の上面から見た開孔の３次元形
状は円筒形、角柱等でよく、該開孔の平面形状すなわち
開口形状（２次元形状）は円、楕円、四角、三角、等い
ずれの形状でもよい。

【００２８】開孔６ａのアスペクト比ＡＲは、開孔の深
さ（板の厚み）Ｄを、開口の面積と同じ面積をもつ真円
の直径Ｌで除した値（Ｄ／Ｌ）で定義される。更に基板
の表面が円形の場合、直径Ｌは基板２の直径の１％乃至
１５％、より好ましくは４％乃至１０％が望ましい。

【００２９】更に、均質な膜を形成する為には、グリッ
ド板６の複数の開孔６ａは規則的に分布している方が良
い。そして、開口率は５％乃至９０％、より好ましくは
２０％乃至７０％が望ましい。

【００３０】そして、グリッド板は、電気的にフローテ
ィングとされるか、より好ましくはターゲットとの間に
電位差を生じるように所定の電位に保持された状態でス
パッタリングが行われる。ＳＷはグリッド板６の電位を
設定する為の電位切り換え手段としてのスイッチであ
る。グリッド板６と基板２はともに同じ電位としてもよ
いし、異なるとしてもよい。又、グリッド板６とチャン
バとは互いに異なる電位とすることもできる。よりスパ
ッタレートを上げるには供給する電力を上げればよい
が、こうするとスパッタされた原子が基板に飛び込みす
ぎて、基板温度を過度に上昇させてしまう。これでは、
熱変形を嫌う基板上に膜を形成出来ない。本例では、グ
リッド板がスパッタされた原子を捕獲するので、このよ
うな問題を解決できる。

【００３１】特にグリッド板をターゲットに対して正又
は負電位にバイアスする場合には、負イオンがグリッド
板に捕獲されたり、負イオンをターゲット側に押し戻す
ことにより膜の損傷を抑止できる。

【００３２】スパッタガス供給口１０は、図１のよう
に、ターゲット１近傍に且つターゲット１を囲うように
複数配置されている方が望ましい。図１の装置ではスパ
ッタガス供給口１０は管の中心よりターゲット１側にあ
りターゲット１側に優先的にガスを吹き出すように構成
されている。スパッタガス供給口１０は環状の供給管で
あるガスシャワーヘッド３上にほぼ等間隔で配列されて
いる。換言すれば円周上に対称に複数の供給口が配され
ている。

【００３３】同様に、反応ガス供給口１１も、基板２近
傍に且つ基板２を囲うように複数配置されていることが
望ましい。図１の装置では反応ガス供給口１１は管の中
心より基板２側にあり基板表面に優先的にガスを吹き出
すように構成されている。

【００３４】反応ガス供給口１１は環状の供給管である
ガスシャワーヘッド４上にほぼ等間隔で配列されてい
る。換言すれば円周上に対称に複数の供給口が配されて
いる。

【００３５】基板保持手段７はスパッタリング中、その
中心を通る軸を中心に１乃至５０ｒｐｍでの面内自転が
可能に構成されている。これによりより一層均一な膜が
できる。

【００３６】又、ターゲットホルダー１２に磁石を配置
して、反応性マグネトロンスパッタリングとしてもよ
い。こうすれば、スパッタガスのプラズマはよりターゲ
ット近傍に閉じ込められる。

【００３７】又、電源８としてはＤＣ電源又はＡＣ電源
が用いられる。ＡＣ電源としては、例えば１３．５６Ｍ
ＨｚのＲＦ電源があり、必要に応じてＤＣバイアスを重
畳させてもよい。スパッタリングレートを向上させて、
薄膜の堆積速度をより一層向上させる場合にはＤＣ電源
を用いたDＣスパッタリングを行うことが望ましい。

【００３８】反応室９の排気口は、不図示の排気ポンプ
に接続されている。排気ポンプは主排気用のターボ分子
ポンプやクライオポンプと粗排気用のロータリーポンプ
等を組み合わせて構成できる。

【００３９】本例の装置ではスパッタガスＧＡはターゲ
ット１とグリッド板6との間の空間に導入されて、排気
口として機能するターゲット１の端とグリッド板６との
端によって規定された部分２０から連通口２４へと矢印
２２のように流れていく。

【００４０】一方、反応ガスＧＢはグリッド板6と基板2
との間の空間に導入されて、排気口として機能する基板
2の端とグリッド板6の端とによって規定された部分２１
から連通口２４へと矢印２３のように流れていく。この
ような経路のコンダクタンスの方が、グリッド板6の開
孔６ａのコンダクタンスより十分に大きいので、開孔６
ａを介したガスの相互拡散はほぼ無視できる。又、グリ
ッド板６の電位設定等と協働してプラズマをグリッド板
とターゲットとの間の空間に閉じ込めれば、より良好な
薄膜が形成できる。

【００４１】（成膜方法）以下、上述した反応性スパッ
タリング装置を用いて薄膜を形成する薄膜形成法につい
て説明する。

【００４２】まず、反応室９内にターゲット１と基板１
とグリッド板６とを配置する。この時、望ましくはター
ゲット１とグリッド板６は同じ材料からなるものを選ぶ
とよい。

【００４３】まず、複数の開孔を有するグリッド板６を
配置する。そして、ターゲット１をターゲットホルダー
１２上に配置する。続いて基板２を基板ホルダー７上に
配置する。

【００４４】連通口２４を介して反応室９内を排気し、
又必要に応じて基板２を加熱又は冷却する。

【００４５】ガスシャワーヘッド３の供給口１０からタ
ーゲット１とグリッド板６との間の空間に該スパッタガ
スＧＡを供給し、反応ガスシャワーヘッド４の供給口１
１から基板２とグリッド板６との間に反応ガスＧＢを供
給する。

【００４６】スパッタガスＧＡは排気部２０から連通口
２４に向けて排気され、反応ガスＧＢは排気部２１から
連通口２４に向けて排気される。

【００４７】反応室内の圧力を０．０５乃至１３パスカ
ル、より好ましくは０．１乃至１．３パスカル程度に維
持した状態で、ターゲット１と基板２との間にＤＣ電圧
又はＲＦ電圧を印加して、ターゲット１とグリッド板６
との間に放電を起こして、スパッタガスのプラズマ５を
生成する。このプラズマ粒子にてスパッタされたターゲ
ットの構成原子はグリッド板６の開孔６ａを通して基板
２の表面に達する。ここで、グリッド板６と基板２との
間の空間にはターゲット構成原子と反応する反応ガスが
存在しているので、基板表面で反応し、ターゲットの構
成原子と該反応ガスの構成原子とを含む膜を基板上に形
成することができる。

【００４８】グリッド板６をターゲット１と同じ材料で
構成すればプラズマ粒子がグリッド板６をスパッタして
も、基板２上に形成される薄膜に影響はない。又、反応
ガスのターゲット側への流出をグリッド板と排気部２
０，２１によって防止できるので、反応ガスとスパッタ
されたターゲット構成原子との反応は基板表面で優先的
に生じる。こうして、スパッタレートが低下することは
なく、高堆積速度で化学量論比を満足する薄膜が形成で
きる。

【００４９】本発明に用いられるターゲット及び仕切り
部材の表面材料としては、Ｓｉ，Ａｌ，Ｔａ，Ｉｎ，Ｓ
ｎ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｗ等である。

【００５０】スパッタガスとしてはＨｅ，Ｎｅ，Ａｒ，
Ｋｒ，Ｘｅ等があげられる。

【００５１】反応ガスとしてはＯ2、Ｎ2、Ｆ2、ＮＦ3、
O₃等があげられる。

【００５２】基板としては、透光性のもの、非透光性の
ものいずれであってもよく、その材料としてはシリコ
ン、ＧａＡｓ等の半導体基板や、ガラス、石英、蛍石等
の絶縁性基板や、ステンレス、アルミ等の金属基板があ
げられる。

【００５３】形成できる薄膜としては酸化シリコン、窒
化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、フ
ッ化アルミニウム、酸化タンタル、窒化タンタル、酸化
インジウム、酸化すず、窒化チタン、酸化チタン、酸化
銅、酸化亜鉛、窒化タングステン等である。

【００５４】特に本発明の反応性スパッタリング装置
は、凹面又は凸面をもつ透光性絶縁性の基板表面上に光
学薄膜を形成する場合に有効であり、本発明の薄膜形成
法により得られた光学薄膜はエネルギーの高いＫｒＦエ
キシマレーザーやＡｒＦエキシマレーザー光学系用の反
射防止膜又は増反射膜として優れた特性を示す。

【００５５】（別の実施例）同じ反応性スパッタリング
装置を用いて異なる組成の膜を形成する場合には、仕切
り部材としてのグリッド板を交換可能にすると良い。

【００５６】又、スパッタされた原子がグリッド板上に
付着する。特にターゲット側の開孔の角部に付着して開
口を塞ぐことがある。よって、開孔を埋めないように、
開孔の角部を面取りしてテーパー状にすることが好まし
い。図４はこのようなグリッド板６のテーパー形状の開
孔６ａを示す部分的な断面図である。図３と比較すると
明白なように角部６ｂが面取りされている。

【００５７】更に別の本発明の好適な実施の形態につい
て説明する。図５は上述した図１の実施例を変形したも
のでグリッド板６の周囲に円筒形状のシールド部材３１
を設けたものである。シールド部材３１は、スパッタさ
れたターゲット構成原子が反応室の壁に付着するのを防
ぐ防着板の役目と、スパッタガスの閉じ込め効果及び反
応ガスの閉じ込め効果を向上させる役目を担う。本例で
は、シールド部材３１の上端とターゲット１との隙間が
スパッタガスＧＡの排気部２０となり、シールド部材３
１とガスシャワーヘッド４との隙間及びガスシャワーヘ
ッド４と基板２との隙間が反応ガスＧＢの排気部２１と
なっている。スパッタガスＧＡは矢印２２の経路で排気
ポンプに連通する連通口２４に流れる。反応ガスＧＢは
矢印２３に示す経路で連通口２４に流れていく。グリッ
ド板６の開孔のコンダクタンスより排気部２２、２３の
コンダクタンスを大きくしているので、悪影響をもたら
すガスの相互拡散は抑止できる。

【００５８】シールド部材３１はグリッド板と同じ材料
を用いて構成することが望ましい。又その電位も仕切り
部材と同じ電位状態に保持することが望ましい。シール
ド部材３１は反応室底面上に設けられた絶縁部材として
の碍子３３にある支持脚３２によって支持されている。
スイッチＳＷは図１のスイッチＳＷと同じ構成のものが
用いられる。以上説明を省略した部分や構成は図１の装
置と同じである。

【００５９】図６は、本発明の更に別の実施例を示す模
式図である。本例ではグリッド板６とターゲット１との
間の空間を排気する為のスパッタガス排気専用の連通口
２５を設けるとともに、グリッド板６と基板との間の空
間を排気する反応ガス排気専用の連通口２６が設けられ
ていることを特徴とする。

【００６０】グリッド板６上のシールド部材３１には排
気管が接続され排気路としての連通口２５が形成されて
いる。２７はバルブであり、排気経路の開閉乃至コンダ
クタンス調整ができる。

【００６１】グリッド板６下のシールド部材３１には排
気管が接続され排気部としての連通口２６が形成されて
いる。２８はバルブであり、排気経路の開閉乃至コンダ
クタンス調整ができる。

【００６２】２つの排気経路は途中には絶縁部材として
の碍子２９が設けられていて、反応室とシールド部材と
を絶縁している。

【００６３】又、反応室９にも図５の装置同様に連通口
２４が設けられている。成膜中にバルブ３０を開いて排
気することもできる。

【００６４】本例の場合、連通口２５からのスパッタガ
ス排気側圧力を連通口２６からの反応ガス排気圧力より
高くして、プラズマが生じるプラズマ空間の圧力を基板
側の空間の圧力より高くすることが望ましい。これによ
り、反応ガスがプラズマ空間により一層流入し難いよう
になる。具体的には、まずバルブ２７、２８を閉めて、
バルブ３０を開いて、反応室内を排気する。次にバルブ
３０を閉めて、そして、バルブ２７、２８を開けて排気
経路を変えると同時にガスシャワーヘッド３、４から反
応室内にスパッタガス及び反応ガスを導入する。こうし
て、スパッタガスは供給口１０から第１の空間に導入さ
れ、第１の空間から連通口２５を通して排気される。反
応ガスは供給口１１から第２の空間に導入され第２の空
間から連通口２６を介して排気される。スイッチＳＷは
図１に示すものと同じ構成のものが用いられる。以上説
明を省略した部分や構成は、図１の装置と同じである。

【００６５】本実施の形態によれば、望ましくない不純
物の含有が抑制され、薄膜の厚さ及び光学的特性或いは
電気的特性が面内において均一な化合物薄膜を形成でき
る。

【００６６】次に図７を参照して本発明の別の実施の形
態について述べる。

【００６７】この形態による反応性スパッタリング装置
は、図１に示した装置の一部を変更したものである。

【００６８】変更点は、仕切り部材６の開孔６ａが設け
られていない端部を延長して、反応ガスＧＢとスパッタ
ガスＧＡの分離排気性能を向上させている点、並びに反
応室９の壁に設けられた排気口２４の径を図１のものよ
り大きくして、排気口２４のコンダクタンスを高めてい
る点である。

【００６９】又、マグネトロン放電を生ぜしめる為に磁
界発生手段として磁石１６を配している。

【００７０】その他の構成は、図１の場合と同様であ
る。

【００７１】本実施の形態によれば、ターゲット及び基
板よりも大きな面積をもちその部材の中心付近に開孔を
複数設けた仕切り部材を用いることにより、２種のガス
の分離排気効率を高めている。

【００７２】

【発明の効果】本発明によれば、望ましくない不純物の
含有が抑制され、薄膜の厚さ及び光学的特性、或いは電
気的特性が、基板面内において均一となる。

【００７３】又、均一大面積の化合物薄膜を高い堆積速
度で形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施形態による反応性スパッタ
リング装置の模式図である。

【図２】本発明の反応性スパッタリング装置に用いられ
る仕切り部材の平面図である。

【図３】本発明の反応性スパッタリング装置に用いられ
る仕切り部材の断面図である。

【図４】本発明に用いられる別の仕切り部材の部分的な
断面図である。

【図５】本発明の別の実施例による反応性スパッタリン
グ装置を示す模式図である。

【図６】本発明の更に別の実施例による反応性スパッタ
リング装置を示す模式図である。

【図７】本発明の更に別の実施例による反応性スパッタ
リング装置を示す模式図である。

【図８】従来の反応性スパッタリング装置の１例を示す
模式図である。

【図９】従来の反応性スパッタリング装置の別の例を示
す模式図である。

【符号の説明】

１ターゲット２基板３、４ガスシャワーヘッド５プラズマ６仕切り部材（グリッド板）７基板ホルダー８電源９反応室１０スパッタガス供給口１１反応ガス供給口１２ターゲットホルダー２０、２１排気部２４連通口２５、２６連通口（排気部）３１シールド部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平８−124857（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−303064（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−99461（ＪＰ，Ａ) 特開平６−136527（ＪＰ，Ａ) 特開平６−295903（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−151355（ＪＰ，Ａ) 特開平９−7949（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−261472（ＪＰ，Ａ) 特開平８−188870（ＪＰ，Ａ) 特開平８−209342（ＪＰ，Ａ) 特公昭61−27462（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 H01L 21/285 H01L 21/203

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】反応室内に基板とターゲットと反応ガス
とスパッタガスとを供給し、反応性スパッタリングによ
って前記ターゲットを形成する材料と前記反応ガスの成
分とを有する薄膜を前記基板上に形成する薄膜形成装置
において、前記反応室を仕切って前記基板側の空間と前記ターゲッ
ト側の空間を形成する、開孔を有する仕切り部材と、前記基板側の空間に前記反応ガスを供給する反応ガス供
給手段と、前記ターゲット側の空間に前記スパッタガスを供給する
スパッタガス供給手段と、前記仕切り部材の電位を切り換える電位切り換え手段を
有することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】前記スパッタガス供給手段は、Ｋｒ、Ｘ
ｅのうち少なくとも１種類のガスを供給することを特徴
とする請求項１記載の薄膜形成装置。
【請求項３】前記開孔の直径は、前記基板の直径の１
％乃至１５％であることを特徴とする請求項１又は２記
載の薄膜形成装置。
【請求項４】前記開孔の直径は、前記基板の直径の４
％乃至１０％であることを特徴とする請求項１乃至３い
ずれか１項記載の薄膜形成装置。
【請求項５】前記仕切り部材の開口率は５％乃至９０
％であることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項
記載の薄膜形成装置。
【請求項６】前記仕切り部材の開口率は２０％乃至７
０％であることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１
項記載の薄膜形成装置。