JP4792060B2 - マグネトロンスパッタリング装置及び薄膜の製造法 - Google Patents
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Description
本発明は、軽元素から選択された少なくとも１種の原子及びランタニド元素から選択された少なくとも１種の原子を含有するランタニド系化合物、特に、ホウ素原子及びランタン原子を含有するホウ素ランタン化合物薄膜の製造装置及び該薄膜の製造法に関する。
特許文献１，２及び３に記載されているとおり、ランタニド系化合物を用いた二次電子発生膜として、ＬａＢ6などのホウ素ランタン化合物の薄膜が知られている。また、特許文献１，２及び３に記載された従来発明は、スパッタリング法を用いてホウ素ランタン化合物の結晶性薄膜を成膜するものである。
しかしながら、従来のスパッタリング装置、スパッタリング方法で成膜したランタニド系化合物薄膜を二次電子源膜に適用した際、二次電子源膜としての電子発生効率は、十分なものではなかった。
特に、ＬａＢ6などのホウ素ランタン化合物からなる薄膜をＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）やＳＥＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｍｉｔｔｅｒ Ｄｉｓｐｌａｙ）に用いた場合には、表示装置として十分な輝度が得られていないのが現状であった。
上記問題点は、本発明者の研究によれば、ホウ素ランタン化合物からなる薄膜の結晶成長が基板全面に亘り均質に行なわれていない点に起因する。特に、１０ｎｍ以下のような極めて薄い膜厚の場合においては、十分に広域な単結晶ドメインを基板全面に亘って形成されないでいた。
また、本発明者の研究によれば、広域な単結晶ドメインの基板全面における均質性を改善することにより、二次電子発生効率を大幅に改善させることができ、特に、ＦＥＤやＳＥＤのような電子発生装置では輝度の改善を導くことができることを見出した。輝度の改善は、ＦＥＤやＳＥＤのアノード電圧の低減を導き、同時に、使用しえる蛍光体の使用可能範囲又はその選択範囲の拡大に繋がる。
本発明の目的は、ランタニド系化合物、例えば、ＬａＢ6などのホウ素ランタン化合物からなる薄膜の成膜に当り、基板全面に亘った均質な広域単結晶ドメインを成膜しうる製造装置及びその製造法を提供することにある。
本発明は、第１に、基板を保持可能な基板ホルダーと、
ターゲットを装着可能なカソード及び磁場発生装置を備えたマグネトロンカソードと、
前記ターゲットに高周波電力を印加する高周波電源と、
前記ターゲットに直流電力を印加する第一直流電源と、
前記高周波電源と前記ターゲットの間に介在されたブロッキングコンデンサと、
前記ブロッキングコンデンサと前記ターゲットの間に介在され、前記高周波電源からの０．０１ＭＨｚ以下の低周波成分をカットするフィルターと、
前記基板ホルダーに直流電流を印加する第二直流電源と、
を備え、前記基板の表面における平行磁場強度（但し、単位はガウス）が、前記ターゲットの表面における平行磁場強度（但し、単位はガウス）の０．１倍以下に設定され、前記ターゲットの表面における平行磁場強度が２００ガウス以上に設定されていることを特徴とするマグネトロンスパッタリング装置を提供するものである。
ターゲットを装着可能なカソード及び磁場発生装置を備えたマグネトロンカソードと、
前記ターゲットに高周波電力を印加する高周波電源と、
前記ターゲットに直流電力を印加する第一直流電源と、
前記高周波電源と前記ターゲットの間に介在されたブロッキングコンデンサと、
前記ブロッキングコンデンサと前記ターゲットの間に介在され、前記高周波電源からの０．０１ＭＨｚ以下の低周波成分をカットするフィルターと、
前記基板ホルダーに直流電流を印加する第二直流電源と、
を備え、前記基板の表面における平行磁場強度（但し、単位はガウス）が、前記ターゲットの表面における平行磁場強度（但し、単位はガウス）の０．１倍以下に設定され、前記ターゲットの表面における平行磁場強度が２００ガウス以上に設定されていることを特徴とするマグネトロンスパッタリング装置を提供するものである。
本発明は、第２に、基板上にランタニド系化合物膜を形成する工程を含む薄膜の製造法であって、
本発明の第１に係るマグネトロンスパッタリング装置を用いることを特徴とする薄膜の製造法を提供するものである。
本発明の第１に係るマグネトロンスパッタリング装置を用いることを特徴とする薄膜の製造法を提供するものである。
本発明のマグネトロンスパッタリング装置において、前記ターゲットの表面における平行磁場強度は、好ましくは３００ガウス〜１０００ガウス、特に望ましくは５００ガウス〜８００ガウスに設定される。
本発明のマグネトロンスパッタリング装置の好ましい第１の態様において、前記ターゲットは、軽元素から選択された少なくとも１種の原子及びランタニド元素から選択された少なくとも１種の原子を含有するランタニド系化合物を含有してなる。
本発明のマグネトロンスパッタリング装置の好ましい第２の態様において、成膜終了後に、前記基板にアニール処理を施す加熱機構をさらに備える。
本発明のマグネトロンスパッタリング装置の好ましい第３の態様において、前記好ましい第１の態様における前記軽元素は、リチウム、ベリリウム、ホウ素、炭素、フッ素、ナトリウム、マグネシウム、リン及びイオウからなる群から選択された少なくとも１種である。
本発明のマグネトロンスパッタリング装置の好ましい第４の態様において、前記基板の表面における平行磁場強度は、２０ガウス以下に設定されている。
本発明のマグネトロンスパッタリング装置の好ましい第５の態様において、前記基板の表面における平行磁場強度は、前記マグネットの表面における平行磁場強度の０．０１倍以下に設定されている。
本発明の薄膜の製造法の好ましい態様において、前記ターゲットは、軽元素から選択された少なくとも１種の原子及びランタニド元素から選択された少なくとも１種の原子を含有するランタニド系化合物を含有してなり、前記軽元素は、リチウム、ベリリウム、ホウ素、炭素、フッ素、ナトリウム、マグネシウム、リン及びイオウからなる群から選択された少なくとも１種である。
本発明によれば、ランタニド系化合物、例えば、ＬａＢ6などのホウ素ランタン化合物からなる薄膜による二次電子発生功率が改善される。また、本発明によれば、ＦＥＤやＳＥＤ表示装置の輝度が改善される。
図１は、本発明の第１の実施例に係る装置の模式図である。１は第一容器、２は第一容器１と真空接続された第二容器（アニールユニット）、３は基板仕込室、４は取り出し室、５はゲートバルブ、１１はターゲット、１２は基板、１３は基板１２を保持可能な基板ホルダー（第一基板ホルダー）、１４はスパッタガス導入系、１５は基板ホルダー（第二基板ホルダー）、１６は加熱機構、１７はプラズマ電極、１８はプラズマソース用ガス導入系、１９はスパッタリング用高周波電源系、１０１はホウ素原子及びランタン原子を含有するホウ素ランタン化合物で構成したターゲット１１を装着可能なカソード、１０２は磁場発生装置（マグネット）、１０３は磁場領域、１９１はブロッキングコンデンサ、１９２は整合回路、１９３は高周波電源、１９４はスパッタ用バイアス電源、２０は（アニール用）基板バイアス電源（第三直流電源）、２１は基板バイアス電源（第二直流電源）、２２はプラズマソース用高周波電源系、２２１はブロッキングコンデンサ、２２２は整合回路、２２３は高周波電源、２３は高周波電源１９３からの低周波成分をカットし、高周波成分電力とする低周波カットフィルター（フィルター）である。２４は、直流電源２１及び１９４からの直流電力中に含まれる高周波成分（例えば１ＫＨｚ以上、特に、１ＭＨｚのような高周波成分）をカットする高周波カットフィルターである。
本発明の装置は、軽元素から選択された少なくとも１種の原子及びランタニド元素から選択された少なくとも１種の原子を含有するランタニド系化合物を含有するターゲット１１を用い場合に適している。軽元素としては、リチウム、ベリリウム、ホウ素、炭素、フッ素、ナトリウム、マグネシウム、リン及びイオウからなる群から選択された少なくとも１種を用いることができる。
上記ランタニド系化合物の具体例としては、ＬａＢ6、ＣｅＢ6、Ｌａ2Ｏ3などを挙げることができる。また、ターゲット１１は、ホウ素原子及びランタン原子を含有するホウ素ランタン化合物で構成されていることが好ましく、最適にはＬａＢ6である。
第一容器１内のホルダー１３上に基板１２を置いて、基板１２をカソード１０１に対向させ、容器内の真空排気及び加熱（後のスパッタリング時の温度まで昇温する）を施す。加熱は、加熱機構１６によって実施される。次いで、スパッタリングガス導入系１４よりスパッタガス（ヘリウムガス、アルゴンガス、クリプトンガス、キセノンガス）を導入して所定の圧力（０．０１Ｐａ〜５０Ｐａ、好ましくは、０．１Ｐａ〜１０Ｐａ）とした後、スパッタ電源１９を用いて成膜を開始する。
次いで、高周波電源１９３から高周波電力（周波数は０．１ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ、好ましくは、１ＭＨｚ〜５ＧＨｚであり、投入電力は１００ワット〜３０００ワット、好ましくは、２００ワット〜２０００ワットである）を印加することによって、プラズマを生成するとともに、第一直流電源１９４にて直流電力（電圧）を所定の電圧（−５０ボルト〜−１０００ボルト、好ましくは、−１０ボルト〜−５００ボルト）とし、スパッタ成膜を行う。基板１２側には第二直流電源２１により、直流電力（電圧）を所定の電圧（０ボルト〜−５００ボルト、好ましくは−１０ボルト〜−１００ボルト）で基板ホルダー１３に印加する。第一直流電源１９４からの直流電力（第一直流電力）は、高周波電源１９３からの高周波電力印加前から投入しても良く、該高周波電力印加と同時に投入してもよく、該高周波電力印加終了後も引き続き投入されていても良い。
上記第二直流電源２１及び／又はスパッタリング用高周波電源１９からの直流電力及び／又は高周波電力のカソード１１への投入位置は、カソード１１の中心点に対して対称に、複数点とすることが好ましい。例えば、カソード１１の中心点に対して対称な位置を複数の直流電力及び／又は高周波電力の投入位置とすることができる。
永久磁石や電磁石を備えた磁場発生手段１０２は、カソード１０１の背後に位置して配置され、ターゲット１１の表面を磁場１０３に曝すことができる。また、磁場１０３は、基板１２の表面までには、到達していないことが望ましいが、ホウ素ランタン化合物膜の広域単結晶ドメインを狭めない程度であれば、磁場１０３が基板１２の表面に到達していても良い。
本発明で用いた第一直流電源１９４側に設けた高周波カットフィルタ２４は、別の効果として、第一直流電源１９４を保護することができる。
磁場発生手段１０２のＳ極とＮ極とは、カソード１０３平面に対し、垂直方向において、互いに逆極性として配置することができる。この時は、隣合う磁石は、カソード１０３平面に対し、水平方向において、互いに逆極性とする。また、磁場発生手段１０２のＳ極とＮ極とは、カソード１０３平面に対し、水平方向において、互いに逆極性として配置することも可能である。この時も、隣合う磁石は、カソード１０３平面に対し、水平方向において、互いに逆極性とする。
図２は、本発明で用いた磁場発生手段１０２の斜視図である。
磁場発生手段１０２は、ヨーク基板４０２の上に行（Ｘ方向）及び列（Ｙ方向）に沿って複数のサブマグネット４０１が配置されたサブマグネットアレイ構造である。
磁場発生手段１０２により発生する磁場領域１０３は、ターゲット１１の表面における平行磁場強度で、２００ガウス以上、望ましくは３００ガウス〜１０００ガウス、特に望ましくは５００ガウス〜８００ガウスに設定することが好ましく、基板１２の表面における平行磁場強度で、２０ガウス以下、望ましくは２ガウス以下に設定することが好ましい。また、基板１２の表面における平行磁場強度（但し、単位はガウス）は、ターゲット１１の表面における平行磁場強度（但し、単位はガウス）の０．１倍以下、望ましくは０．０１倍以下に設定される。
本発明の好ましい態様においては、磁場発生手段１０２は、カソード１０１平面又はターゲット１１の表面に対し、水平方向において、揺動運動可能である。
本発明で用いたフィルター２３は、高周波電源１９３からの低周波成分（０．０１ＭＨｚ以下、特に０．００１ＭＨｚ以下の周波数成分）をカットすることができる。このフィルター２３を用いた時と、用いない時とでは、明らかに、単結晶ドメインの大きさが相違する。フィルター２３を用いた場合の単結晶ドメインの面積は、平均で、１μｍ2〜１ｍｍ2、好ましくは、５μｍ2〜５００μｍ2の範囲であるのに対し、フィルター２３を用いない場合の単結晶ドメインの面積は、平均で、０．０１μｍ2〜１μｍ2であった。
さらに、本発明は、基板１２側の第二直流電源２１からの直流電力（電圧）の基板ホルダー１３への印加によって、単結晶ドメインの平均面積を広くすることができる。この第二直流電力（電圧）は、時間平均で直流成分（グランドに対する直流成分）を持つパルス波形電力であっても良い。
さらに、本発明は、アニールプロセスを加えることで、単結晶ドメインの平均面積の拡張を図ることができる。
上述のマグネトロンスパッタリング法による成膜終了後、ゲートバルブ５を介して、真空を破ることなく、基板１２を第二容器内に搬送し、基板１２を第二容器２内のホルダー１５上に置き、加熱機構１６によりアニール（２００℃〜８００℃、好ましくは、３００℃〜５００℃）を開始する。アニール期間中の基板１２にはプラズマソース用ガス導入系１８よりプラズマソースガス（アルゴンガス、クリプトンガス、キセノンガス、水素ガス、窒素ガス等）プラズマを照射すると共に、第三直流電源２０により所定の電圧（−１０ボルト〜−１０００ボルト、好ましくは−１００ボルト〜−５００ボルト）を印加しても良い。アニール終了後に第二容器２内を大気圧に戻し、基板１２を取り出す。
さらに、プラズマソース用電源系２２は、ブロッキングコンデンサ２２１、整合回路２２２及び高周波電源２２３を備え、高周波電源２２３から高周波電力（周波数は０．１ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ、好ましくは、１ＭＨｚ〜５ＧＨｚであり、投入電力は１００ワット〜３０００ワット、好ましくは、２００ワット〜２０００ワットである）を印加することができる。
基板ホルダー１５は、加熱機構１６により所定の温度となるように加熱されており、基板ホルダー１５の上に置かれた基板１２にはアニール処理が施される。ここで加熱機構１６の設定温度とアニール処理時間は、要求される膜特性に応じ、最適な値に調整されている。この時、基板１２にてイオンや電子、ラジカル（活性種）等の粒子線照射を行うことにより、アニール効果をより高めることが可能である。イオンや電子、ラジカル（活性種）等の粒子線照射は、上記基板１２の加熱中、加熱後、又は加熱前に行うことができる。
本実施例では、平行平板型の高周波放電電極１７（プラズマ電極１７）を利用したプラズマ源の例を示したが、バケット型イオン源やＥＣＲ（エレクトロン・サイクロトロン）イオン源、電子ビーム照射装置等を用いることもできる。またこの際、基板１２を載置した基板ホルダー１５は、フローティング電位としても良いが、入射粒子のエネルギーを一定レベルのものとするため、第三直流電源２１からの所定のバイアス電圧を印加することも有効である。アニール処理の完了した基板１２は、図示しない搬送室と搬送機構、仕込及び取り出し室を介して大気中に取り出さられる。本装置ではＬａＢ6薄膜を成膜した後、その基板１２を大気に取り出さすにアニール処理等を行うため、ＬａＢ6表面が大気中の成分で汚染されることが無く、良好な結晶構造を持ったＬａＢ6薄膜を得ることが可能である。
本発明では、成膜されたＬａＢ6は、化学論量の組成のターゲットを用いることにより、化学論量の薄膜を成膜することができる。
また、本発明の別の実施例では、化学論量のＬａＢ6ターゲットとＬａターゲットとによる同時スパッタリング法を用いることで、非化学論量の薄膜を成膜することができる。
本発明で用いるＬａＢ6薄膜には、他の成分、例えば、Ｂａ金属等を含有させることもできる。
図３の２０８は、円錐形状の突起２０９を形成したモリブデン膜（カソード電極）２０２と、該モリブデン膜の突起２０９を覆ったＬａＢ6膜２０３を形成した電子源基板である。２１０は、ガラス基板２０７と、その上の蛍光体膜２０６と、薄膜アルミニウム膜からなるアノード電極２０４とからなる蛍光体基板である。これら電子源基板２０８と蛍光体基板２１０との空間２０４は、真空空間である。カソード電極２０２とアノード電極２０５との間に１００ボルト〜３０００ボルトの直流電圧を印加することによって、ＬａＢ6膜２０３で覆われたモリブデン膜２０２の突起２０９の先端部からアノード電極２０５に向けて電子ビームが照射され、電子ビームがアノード電極２０５を透過し、そこで蛍光体膜に衝突し、蛍光を発生することができる。
図４は、図３のＬａＢ6膜２０３で覆われた突起２０９の拡大断面図である。図４（ａ）の突起２０９は、本発明により形成したＬａＢ6膜２０３で覆われており、該膜中に結晶粒界３０１によって囲まれた単結晶の広域ドメイン３０２が形成されている。この単結晶の広域ドメイン３０２の面積は、平均で、１μｍ2〜１ｍｍ2、好ましくは、５μｍ2〜５００μｍ2の範囲である。図４（ｂ）の突起２０９は、本発明によらずに形成したＬａＢ6膜２０３で覆われており、該膜中に単結晶の狭域ドメイン３０３が形成されている。この単結晶の狭域ドメイン３０３の面積は、平均で、０．０１μｍ2〜１μｍ2である。
次に、図３に図示する電子発生装置を作成し、輝度を目視観測し、輝度を判定したところ、十分に表示に使用可能な輝度を生じていた。
電子源基板２０８は、円錐半系１μｍ、高さ２μｍ突起２０９を持った膜厚３μｍ厚のモリブデン膜２０２をガラス基板２０１の上に形成し、次いで、膜厚５ｎｍのＬａＢ6膜２０３を、図１で説明した装置により、マグネトロンバイアススパッタリング法を用いて成膜する工程を用いて作成した。
上記ＬａＢ6膜２０２の成膜に当り、−２５０ボルトの第一直流電源及び−１００ボルトの第二直流電源を使用した。また、高周波電源１９３として、１３．５６ＭＨｚの周波数と８００ワットの電力を用いた。
磁場発生装置１０２は、磁場領域１０３において、基板１２（ガラス基板１０２）の表面における平行磁場強度（ＧＰａｌＭ）と、ＬａＢ6のターゲット１１の表面における平行磁場強度（ＴＰａｌＭ）を測定し、（ＧＰａｌＭ）／（ＴＰａｌＭ）＝ｔが表１の値となるように設定した。この際の平行磁場強度の測定には、（株）東陽テクニカ製「３軸・３ｃｈガウスメータ「７０１０型」を使用した。
基板１２の表面における平行磁場強度は、ターゲット１１と基板１２間の距離を６点において変更することによって、６測定点での測定を実施した。
各サンプルにつき、全体ドメインに対する広域単結晶ドメインの比率を電子顕微鏡による観察を実施し、この結果を表１に示す。
電子発生装置は、上記電子源基板２０８とアノード電極２０５付き蛍光体基板２１０と２ｍｍ厚シール部材（図示せず）よって、真空容器を作成し、アノード電極２０５とカソード電極２０２とを５００ボルト直流電源２１１に接続した。
本発明のサンプルに相当する実施例１〜３の条件において作成したＬａＢ6電子源を用いた電子発生装置は、非常に高輝度であったのに対し、比較例１〜３は、低輝度であった。
図５に図示する装置は、本発明の第２の実施例に係る縦型のインライン式スパッタリング装置の例を示したもので、装置を上面より見た断面図である。図１と同一符号は、同一部材を示す。
２枚の基板１２は、２つの基板ホルダー４２に夫々固定され、基板ホルダー４２と共に大気側より、ゲートバルブ５１を介して仕込室３に搬送され、その後の処理が行われる。
仕込室３にトレイ（図示せず）が搬送されるとゲートバルブ５１が閉じ、図示しない排気系により内部が真空排気される。所定の圧力以下まで排気されると、第一容器１との間のゲートバルブ５２が開き、トレイは第一容器１内に搬送されたのち、再びゲートバルブ５２が閉じられる。その後は、第１の実施例に示したのと同様の手順でＬａＢ6薄膜を形成したのち、第１の実施例に示したのと同様の手順でスパッタガスの排気を行う。所定の圧力まで排気された後、第二容器２との間のゲートバルブ５３を開け、トレイを第二容器２に搬送する。第二容器２内には所定の温度に保たれた加熱機構１６が配置されており、基板１２を基板ホルダー１５ごとアニール処理することができる。この時、図１に図示した実施例と同様、電子やイオン、ラジカル等を用いても良い。アニールが完了した後、内部を真空排気した後に取り出し室４との間のゲートバルブ５４を開け、トレイを取り出し室４に搬送し、基板１２を基板ホルダー４３に固定する。再びゲートバルブ５４が閉じられる。取り出し室４には、アニール後の基板温度を下げる冷却パネル４４が配置されており、所定の温度まで下降した後、取り出し室４の内部をリークガス（ヘリウムガス、窒素ガス、水素ガス、アルゴンガス等）により大気圧に戻し、ゲートバルブ５５を空けてトレイを大気側に取り出す。
この例ではトレイは、第一容器１及び第二容器２内において、停止した状態で処理が行われたが、トレイを移動しながらこれらの処理を行っても良い。この場合、装置全体の処理速度の高速化とバランスを取る目的で、第一容器１及び第二容器２を適宜追加しても良い。
また、ここではマグネトロンスパッタリングの方法として、高周波電力と直流電力の両方を同時に使用する方法を示したが、要求される膜質によっては、高周波無印加の第一直流電源１９４によるマグネトロンスパッタリングを行っても良い。この場合には高周波電源１９３と整合回路１９２が不要となり、装置コストの低減が可能となる利点がある。
図６は、本発明の第３の実施例に係る装置の模式図である。本例の装置は、図１の装置に、さらに、基板用高周波電源系５０５が装着されている。基板用高周波電源系５０５は、基板ホルダー１３を介して基板１２に高周波電力を印加するために用いられる。
本例におけるスパッタリング用高周波電源系１９は、図１の装置と同様に、ブロッキングコンデンサ１９１、整合回路１９２及び高周波電源（第一高周波電源）１９３を備えている。また、スパッタリング用高周波電源系１９に、高周波電源１９３からの低周波成分をカットするフィルター（第一フィルター）２３が接続されている。
本例で追加されている基板用高周波電源系５０５は、ブロッキングコンデンサ５０２、整合回路５０３及び高周波電源（第二高周波電源）５０４を備えている。また、基板用高周波電源系５０５に、高周波電源５０４からの低周波成分をカットするフィルター（第二フィルター）５０１が接続されている。
基板用高周波電源系５０５は、高周波電源５０４から高周波電力（周波数は０．１ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ、好ましくは、１ＭＨｚ〜５ＧＨｚであり、投入電力は１００ワット〜３０００ワット、好ましくは、２００ワット〜２０００ワットである）を出力し、ブロッキングコンデンサ５０２、整合回路５０３及び高周波電源５０４からの低周波成分をカットするためのフィルター５０１を介して、高周波電力を基板１２に印加することができる。この際、フィルター５０１の使用を省略することもできる。
図６に図示した装置を用いて作成した電子発生装置は、前記実施例１によって達成した蛍光体輝度を遥かに超えた輝度を達成し得た。
また、本発明では、マグネトロンスパッタリングに使用する磁石ユニットは、一般的に使用されている永久磁石を用いることができる。
また、上記トレイの移動を停止した上でのマグネトロンスパッタリングを行う場合には、基板１２よりやや大きな面積のターゲットを用意し、複数の磁石ユニットを適当な間隔を開けてターゲットの裏面に配置し、これをターゲット面と平行な方向に並進運動させることにより、良好な膜厚均一性と高いターゲット利用率を得ることができる。またトレイを移動しながらスパッタリングを行う場合には、基板の移動方向に関しては、基板長さと比べ短い幅のターゲットと磁石ユニットを使用することができる。
以上、添付図面を参照して本願の好ましい実施形態、実施例を説明したが、本発明はかかる実施形態、実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲のおいて種々の形態に変更可能である。
１ 第一容器
２ 第二容器
３ 基板仕込室
４ 取り出し室
５、５１、５２、５３、５４、５５ ゲートバルブ
１１ ＬａＢ6などのホウ素ランタン化合物を用いたターゲット
１２ 基板
１３、１５、４２、４３ 基板ホルダー
１４ スパッタガス導入系
１６ 加熱機構
１７ プラズマ電極
１８ プラズマソース用ガス導入系
１９ スパッタリング用高周波電源系
１９１、２２１、５０２ ブロッキングコンデンサ
１９２、２２２、５０３ 整合回路
１９３、２２３、５０４ 高周波電源
１９４ スパッタリング用直流電源（第一直流バイアス電源）
２０ （アニール用）基板バイアス電源（第三直流電源）
２１ 基板バイアス電源（第二直流電源）
２２ プラズマソース用高周波電源系
２３、５０１ 高周波電源１９３からの低周波成分をカットする低周波カットフィルター
２４ 高周波カットフィルター
１０１ カソード
１０２ 磁場発生装置（マグネット）
１０３ 磁場領域
２０１、２０７ ガラス基板
２０２ カソード電極
２０３ ＬａＢ6薄膜
２０４ 真空空間
２０５ アノード電極
２０６ 蛍光体膜
２０８ 電子源基板
２０９ 突起
２１０ 蛍光体基板
２１１ 直流電源
３０１ 単結晶間の結晶粒界
３０２ 単結晶ドメイン
４０１ サブマグネット
４０２ ヨーク基板
５０５ 基板用高周波電源系
２ 第二容器
３ 基板仕込室
４ 取り出し室
５、５１、５２、５３、５４、５５ ゲートバルブ
１１ ＬａＢ6などのホウ素ランタン化合物を用いたターゲット
１２ 基板
１３、１５、４２、４３ 基板ホルダー
１４ スパッタガス導入系
１６ 加熱機構
１７ プラズマ電極
１８ プラズマソース用ガス導入系
１９ スパッタリング用高周波電源系
１９１、２２１、５０２ ブロッキングコンデンサ
１９２、２２２、５０３ 整合回路
１９３、２２３、５０４ 高周波電源
１９４ スパッタリング用直流電源（第一直流バイアス電源）
２０ （アニール用）基板バイアス電源（第三直流電源）
２１ 基板バイアス電源（第二直流電源）
２２ プラズマソース用高周波電源系
２３、５０１ 高周波電源１９３からの低周波成分をカットする低周波カットフィルター
２４ 高周波カットフィルター
１０１ カソード
１０２ 磁場発生装置（マグネット）
１０３ 磁場領域
２０１、２０７ ガラス基板
２０２ カソード電極
２０３ ＬａＢ6薄膜
２０４ 真空空間
２０５ アノード電極
２０６ 蛍光体膜
２０８ 電子源基板
２０９ 突起
２１０ 蛍光体基板
２１１ 直流電源
３０１ 単結晶間の結晶粒界
３０２ 単結晶ドメイン
４０１ サブマグネット
４０２ ヨーク基板
５０５ 基板用高周波電源系
Claims (8)
- 基板を保持可能な基板ホルダーと、
ターゲットを装着可能なカソード及び磁場発生装置を備えたマグネトロンカソードと、
前記ターゲットに高周波電力を印加する高周波電源と、
前記ターゲットに直流電力を印加する第一直流電源と、
前記高周波電源と前記ターゲットの間に介在されたブロッキングコンデンサと、
前記ブロッキングコンデンサと前記ターゲットの間に介在され、前記高周波電源からの０．０１ＭＨｚ以下の低周波成分をカットするフィルターと、
前記基板ホルダーに直流電流を印加する第二直流電源と、
を備え、前記基板の表面における平行磁場強度（但し、単位はガウス）が、前記ターゲットの表面における平行磁場強度（但し、単位はガウス）の０．１倍以下に設定され、前記ターゲットの表面における平行磁場強度が２００ガウス以上に設定されていることを特徴とするマグネトロンスパッタリング装置。 - 前記ターゲットは、軽元素から選択された少なくとも１種の原子及びランタニド元素から選択された少なくとも１種の原子を含有するランタニド系化合物を含有してなることを特徴とする請求項１に記載のマグネトロンスパッタリング装置。
- 成膜終了後に、前記基板にアニール処理を施す加熱機構をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のマグネトロンスパッタリング装置。
- 前記軽元素は、リチウム、ベリリウム、ホウ素、炭素、フッ素、ナトリウム、マグネシウム、リン及びイオウからなる群から選択された少なくとも１種であることを特徴とする請求項２に記載のマグネトロンスパッタリング装置。
- 前記基板の表面における平行磁場強度は、２０ガウス以下に設定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のマグネトロンスパッタリング装置。
- 前記基板の表面における平行磁場強度は、前記マグネットの表面における平行磁場強度の０．０１倍以下に設定されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のマグネトロンスパッタリング装置。
- 基板上にランタニド系化合物膜を形成する工程を含む薄膜の製造法であって、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のマグネトロンスパッタリング装置を用いることを特徴とする薄膜の製造法。 - 前記ターゲットは、軽元素から選択された少なくとも１種の原子及びランタニド元素から選択された少なくとも１種の原子を含有するランタニド系化合物を含有してなり、
前記軽元素は、リチウム、ベリリウム、ホウ素、炭素、フッ素、ナトリウム、マグネシウム、リン及びイオウからなる群から選択された少なくとも１種であることを特徴とする請求項７に記載の薄膜の製造法。
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