JP5592035B1 - 薄膜形成装置,スパッタリングカソード及び薄膜形成方法 - Google Patents
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Abstract
真空槽21内で、スパッタリングにより基板43上に金属化合物の薄膜を形成する薄膜形成装置1である。真空槽21内に、金属あるいは導電性がある金属化合物からなるターゲット63a,bと、ターゲット63a,bと相互に電磁気的及び圧力的に影響しあうように設けられ、反応性ガスの活性種を生成する活性種源と、を備える。活性種源は、反応性ガスを供給するガス源76,77と、エネルギーを真空槽内に供給して、反応性ガスを、プラズマ状態に励起するエネルギー源80と、を備える。エネルギー源80は、真空槽21との間に、エネルギーを真空槽21内に供給するための誘電体窓を備え、誘電体窓は、基板43に対して平行に、又は、基板43に対して90°未満の角度でターゲット63a,b側に傾斜するように、配置される。
Description
ここで、図8に、反応性ガス流量/全ガス流量比と成膜レート(薄膜の形成速度)との関係を示す。ここで、反応性ガス流量及び全ガス流量は、ターゲット付近におけるガス流量をいう。図8において、反応性ガス流量比率の低い領域は、反応性ガス流量が0の場合と略同じ成膜レートとなる金属モードAの領域である。金属モードの領域では、成膜レートは、反応性ガス流量値の変動に対して鈍感である。
上記RF反応性スパッタリング法や、DC反応性スパッタリング法は、図8のグラフの反応性モードCの領域でスパッタが行われ、反応性ガスを導入せずに金属薄膜を成膜する場合と対比すると、1/5〜1/10程度の成膜レートとなる。
特許文献1記載のスパッタ方法では、真空容器内の成膜エリアと反応エリアとを空間的,圧力的に分離し、成膜エリアで金属ターゲットからのスパッタリングを行った後、形成された金属薄膜に、反応エリアで反応性ガスの活性種を接触させて、金属化合物の薄膜を形成する。
特許文献1記載のスパッタ方法によれば、図8の反応性モードCではなく、金属モードAで行うため、高成膜レートでの光学多層膜の形成が可能である。
つまり、ターゲットと相互に電磁気的及び圧力的に影響しあうように設けられた活性種源を備えているため、ターゲットに電圧を印加することにより発生するプラズマと、活性種源によって発生するプラズマとの相互作用により、ターゲットと基板の間の領域におけるプラズマ密度が高くなる。その結果、ターゲット周辺のAr+等のスパッタガス活性種の量が増え、スパッタ効率が向上する。
更に、反応性ガスの活性種を活性種源で生成するため、少ない反応性ガス量でも高い反応率を得ることができる。その結果、反応性ガスの導入量を減らしても、ターゲットからはじき出された完全化合物でない粒子、及びこの粒子が基板上に堆積することによって形成された完全化合物ではない薄膜形成物を、十分反応させることができる。従って、金属モード又は遷移領域モードで金属化合物薄膜を生成することができる。
このとき、前記誘電体窓は、前記基板の搬送方向に対して垂直な方向で前記エネルギー源に対向する位置にある前記基板に対して、30°以上の角度で、前記ターゲット側に傾斜するように配置されていてもよい。
このように、ターゲットの上流側及び下流側のうち少なくとも一方に活性種源を備えるため、金属ターゲットをスパッタして、ターゲットからはじき出された完全化合物でない粒子を基板方向に飛散させながら、この完全化合物でない粒子が基板上に堆積して形成された完全化合物でない薄膜形成物の金属の完全化合物への変換とを、同時に行うことができ、ターゲットと活性種源との空間的及び圧力的な分離が不要となり、相互に電磁気的及び圧力的に影響しあうように設けることが可能となる。
このとき、前記真空槽内で前記基板を搬送する基板搬送手段を備え、前記ターゲットの前記基板の搬送方向の上流側及び下流側に、前記活性種源を備えていてもよい。
また、前記ターゲットに向けて導入されるスパッタガスの流量を制御するスパッタガスコントローラと、前記反応性ガスの流量を制御する反応性ガスコントローラとが、相互に独立して設けられ、成膜レートを光学的に検出する検出部を備え、該検出部からの信号を受信して、少なくとも、前記スパッタリングの電源及び前記スパッタガスコントローラと、前記活性種源の電源及び前記反応性ガスコントローラと、を独立制御することにより、前記成膜レートを制御する制御装置を備えていてもよい。
このように構成しているため、ラジカル源の基板及びターゲットに対する位置関係を適宜選択することが可能となり、最適な条件で成膜可能な薄膜形成装置を容易に構成可能となる。
このように構成しているため、低圧力で高密度の大口径プラズマにより、高い成膜レートを達成可能となる。
このように構成しているため、金属モード又は遷移領域モードでスパッタしながら高い成膜レートで金属化合物薄膜を形成する装置を、従来のようなカルーセル型として構成する必要がない。その結果、基板の形状及び大きさに制約がなくなり、大型基板への高い成膜レートでの金属化合物薄膜の成膜が可能となる。
このように構成しているため、スパッタの電源及びガス流量と、活性種源の電源及びガス流量を独立制御するなどの方法により、成膜レートのフィードバック制御が可能となる。
このように構成しているので、ターゲットと活性種源とを相互に電磁気的及び圧力的に影響しあうように設けることができ、活性種源とターゲットとを空間的及び圧力的に分離する必要がなくなるため、単純な構成の薄膜形成装置とすることが可能となる。
つまり、ターゲットと相互に電磁気的及び圧力的に影響しあうように設けられた活性種源を備えているため、ターゲットに電圧を印加することにより発生するプラズマと、活性種源によって発生するプラズマとの相互作用により、ターゲットと基板の間の領域におけるプラズマ密度が高くなる。その結果、ターゲット周辺のAr+等のスパッタガス活性種の量が増え、スパッタ効率が向上する。
更に、反応性ガスの活性種を活性種源で生成するため、少ない反応性ガス量でも高い反応率を得ることができる。その結果、反応性ガスの導入量を減らしても、はじき出された完全化合物でない粒子及びこの粒子が基板上に堆積した完全化合物ではない薄膜形成物を十分反応させることができるので、金属モード又は遷移領域モードで金属化合物薄膜を生成することができる。
このように構成されているので、ターゲットに電圧を印加することにより発生するプラズマと、活性種源によって発生するプラズマとの相互作用により、ターゲットと基板との間の領域におけるプラズマ密度を高くして、ターゲット周辺のAr+の量を増加させ、スパッタ効率を向上させることが可能となる。
つまり電磁気的及び圧力的にターゲットと相互に影響しあうように設けられた活性種源を備えているため、ターゲットに電圧を印加することにより発生するプラズマと、活性種源によって発生するプラズマとの相互作用により、ターゲットと基板の間の領域におけるプラズマ密度が高くなる。その結果、ターゲット周辺のAr+等のスパッタガス活性種の量が増え、スパッタ効率が向上する。
また、スパッタ効率が向上するため、ターゲット表面に金属化合物が形成される前にターゲット表面から金属あるいは導電性がある金属化合物がはじき出される。従って、ターゲット表面への金属化合物の形成が抑制され、成膜レートの低下が防止される。
また、粒子が基板上に堆積した完全化合物ではない薄膜形成物に、電磁気的及び圧力的にターゲットと相互に影響しあうように設けられた活性種源により生成された反応性ガスの活性種を接触させることにより、金属の完全化合物に変換するので、ターゲットと活性種源とを相互に電磁気的及び圧力的に影響しあうように設けることができ、活性種源とターゲットとを空間的及び圧力的に分離する必要がなくなるため、単純な構成の薄膜形成装置を用いて成膜可能となる。
このように構成しているため、金属化合物を、反応性モードでなく金属モード又は遷移領域モードによるスパッタリングで成膜しながら、所望の膜厚の金属化合物薄膜を得ることができる。
このように構成しているため、成膜ステーションの数を適宜選択することにより、所望の層数の金属化合物多層膜を成膜できる。
つまり、ターゲットと相互に電磁気的及び圧力的に影響しあうように設けられた活性種源を備えているため、ターゲットに電圧を印加することにより発生するプラズマと、活性種源によって発生するプラズマとの相互作用により、ターゲットと基板の間の領域におけるプラズマ密度が高くなる。その結果、ターゲット周辺のAr+等のスパッタガス活性種の量が増え、スパッタ効率が向上する。
更に、反応性ガスの活性種を活性種源で生成するため、少ない反応性ガス量でも高い反応率を得ることができる。その結果、反応性ガスの導入量を減らしても、ターゲットからはじき出された完全化合物でない粒子、及びこの粒子が基板上に堆積することによって形成された完全化合物ではない薄膜形成物を、十分反応させることができる。従って、金属モード又は遷移領域モードで金属化合物薄膜を生成することができる。
本明細書において、反応性ガスの活性種とは、プラズマ中で反応性ガス分子や原子に高速電子が衝突して電離,解離,付着,励起等の反応が起こった結果生成される高反応性粒子をいい、反応性ガスのイオン,ラジカル,励起種等を含む。
反応性ガスのラジカルとは、反応性ガスの分子イオン,原子,内郭電子が励起状態の反応性ガスラジカルを含み、反応性ガス分子よりも活性なものをいう。
本実施形態の薄膜形成装置としてのスパッタリング装置1は、所謂ロードロック式でインライン型のスパッタリング装置であって、ロードロック室11と、成膜室21と、アンロード室31と、不図示の基板搬送装置とから構成されている。
ロードロック室11は、ロードロック室11を大気に開放するためのゲートバルブ12,成膜室21との間に設けられたゲートバルブ13と、ロードロック室11を排気するためのロータリーポンプ14を備えている。
不図示の基板搬送装置は、インライン型スパッタリング装置に用いられる公知の基板搬送装置からなり、基板43を保持する不図示の基板ホルダと不図示の基板搬送機構を備えている。基板搬送装置により基板43は、大気中からロードロック室11,成膜室21,アンロード室31へ導入された後、大気中へ搬送される。
不図示の基板ホルダには、基板43が固定される。
基板43は、大面積の光学部材,大型の建築用窓ガラス,大型のFPD(フラットパネルディスプレイ)等、所謂大判の基板からなる。
不図示の基板ホルダには、一枚の基板43が固定されてもよいし、複数枚、例えば、1枚の基板43を縦横に二等分して四分割した大きさの基板が四枚固定されていてもよい。
成膜ステーションSTは、両端が、前後の成膜ステーションST又はロード用空間部22,アンロード用空間部23と連結するために開口として形成された中空の筐体からなり、すべての成膜ステーションST1〜STnの内部に、それぞれターゲット機構61と、活性種源のエネルギー源としてのラジカル源80と、ガス源としてのガスボンベ76から反応性ガスを導入するための配管75が、設置されている。
マグネトロンスパッタ電極62a,bは、不図示の基板ホルダに保持される基板43と平行になるように設置されている。
ターゲット63a,bは、スパッタリングで通常用いられるケイ素(Si),ニオブ(Nb),アルミニウム(Al),チタン(Ti),ジルコニウム(Zr),スズ(Sn),クロム(Cr),タンタル(Ta),テルル(Te),鉄(Fe),マグネシウム(Mg),ハフニウム(Hf),ニッケル・クロム(Ni−Cr),インジウム・スズ(In−Sn)などの公知の金属ターゲットないし導電性の金属化合物ターゲットや複合ターゲットからなる。
ターゲット63a,bによるスパッタリングにより、図2で示す成膜有効エリアAに、金属化合物が成膜される。
本実施形態の交流電源64は、LF電源から構成しているが、これに限定されるものではなく、RF電源,二周波RF電源等から構成してもよい。
ターゲット63a,bに印加する交流電圧の周波数は10〜120KHzが好適である。
アンテナ収容室80Aは、誘電体板83により成膜ステーションSTから仕切られ成膜ステーションSTから独立した空間を形成している。誘電体板83は、板状の公知の誘電体からなり、本実施形態では、石英で形成されている。
固定枠84は、矩形の枠体からなる。固定枠84とケース体81が不図示のボルトで連結されることで、固定枠84とケース体81の間に誘電体板83が挟持され固定されている。
アンテナ85a,bは、銅製の管状体の表面が銀で被覆された渦巻き状コイル電極からなり、アンテナ収容室80A内に、渦を成す面が、ケース体81の底面と誘電体板83とに平行になるよう配置されている。
アンテナ85a,bは、高周波電源89に並列に接続されている。また、図4に示すように、アンテナ85a,bは、導線部86a,bを介して可変コンデンサ87a,bを備えたマッチングボックス87に接続され、更に高周波電源89に接続されている。
固定板88a,bにはアンテナ85a,bが嵌合され、固定ボルト88c,dでケース体81に取り付けられている。ケース体81には上下方向に複数のボルト穴が形成され、固定板88a,bは、いずれかのボルト穴を用いてケース体81に取り付けられている。
アンテナ85a,bと固定板88a,bとを絶縁するために、少なくとも、アンテナ85a,bと固定板88a,bとの接触面が絶縁材で形成されている。
また、誘電体窓を通して誘導結合や表面波によりプラズマを生成する他のプラズマ源、例えば、電子サイクロトロン共鳴(ECP)プラズマ源,ヘリコン波励起(HWP)プラズマ源,マイクロ波励起表面波(SWP)プラズマ源等を用いてもよい。
更に、誘導結合型プラズマと容量結合型プラズマとが混存するプラズマを発生されるプラズマ発生源を用いてもよい。
本実施形態では、反応性ガスとして、酸素(O2),オゾン(O3),一酸化二窒素(N2O)等の酸化性ガス、窒素(N2)等の窒化性ガス、メタン(CH4)等の炭化性ガス、弗素(F2),四弗化炭素(CF4)等の弗化性ガス等を用いることができる。
誘電体板83の面と基板43との間の角度は、0°〜60°であると、成膜レートが最も高い領域になるため、好ましい。
不図示の成膜レート制御装置は、基板43上に成膜された薄膜の膜厚を測定する不図示の光学式膜厚計と、光学式膜厚計の膜厚測定結果に基づき、マスフローコントローラ66,77を制御してガスの流量を制御する不図示の制御装置と、を備えている。
スパッタを行っている期間中、各成膜ステーションSTにおいて、不図示の光学式膜厚計により、基板43上に成膜中の薄膜の膜厚のモニターを行い、成膜速度が低下したことを光学式膜厚計が検出すると、交流電源64及び高周波電源89からの電流量を増加して、下がった成膜速度をもとに戻す制御を行う。
成膜室21を構成する成膜ステーションST(ST1〜STn)の数は、成膜する多層膜の層数以上の数として決定される。成膜する多層膜の層数と一致する数の成膜ステーションSTを設ける場合には、各成膜ステーションSTは、一層ずつ成膜することになる。成膜する多層膜の層数より多い数の成膜ステーションSTを設ける場合には、多数層のうち少なくとも一層は、複数の成膜ステーションSTで成膜されることになる。
ロード用空間部22,アンロード用空間部23は、内部にターゲット機構61及びラジカル源80が設置されていない点を除き、成膜ステーションSTと同様の構成である。
なお、ラジカル源は、ターゲット機構61の上流側に一つのみ配置されていてもよい。
以下に、本実施形態のスパッタリング装置1を用いた薄膜形成方法について説明する。
まず、成膜室21内を真空排気する。次いで、大判の基板43を不図示の基板ホルダに装着したものを所定数準備する。ゲートバルブ12を開放して、スパッタリング装置1のロードロック室11に所定数の基板43を導入し、ゲートバルブ12を閉める。ロードロック室11内を大気状態から成膜室21の真空度と同等になるまで真空排気する。
その後、各成膜ステーションSTのターゲット機構61及びラジカル源80を稼働して、スパッタリングを開始し、ゲートバルブ13を開放して、第一の基板43を成膜室21のロード用空間部22に導入する。
基板搬送機構により搬送される基板43が最初の成膜ステーションST1に導入されると、基板43は、基板搬送方向の上流側から、順次、図2に示す成膜有効エリアAに導入される。
次いで、飛散している金属粒子の一部が、ターゲット63a,bから基板43に到達するまでの間に、ラジカル源80によって形成された反応性ガスのラジカルにより、金属不完全反応物となる。この金属粒子、金属不完全反応物が、特許請求の範囲の完全化合物ではない粒子に該当する。
そして、基板43上に、金属粒子と金属不完全反応物が堆積し、完全化合物ではない薄膜形成物が形成される。
そして、組成変換工程で、ラジカル源80によって形成された反応性ガスのラジカルにより、基板43上の完全化合物ではない薄膜形成物が、金属の完全化合物に変換される。
ターゲット63a,bの金属の組み合わせが、隣り合う成膜ステーションSTi〜STi+m(i及びmは正の整数)において同一である場合、この隣り合う成膜ステーションSTi〜STi+mでは、同一層の薄膜が形成される。つまり、複数の成膜ステーションSTi〜STi+mにおいて、薄膜が一層形成される。
一方、ターゲット63a,bの金属の組み合わせが、隣り合う成膜ステーションSTi〜STi+m(i及びmは正の整数)において異なる場合、この隣り合う成膜ステーションSTi〜STi+mでは、複数層の薄膜が形成される。
次いで、ロードロック室11に保持されている次の基板43を成膜室21に導入し、同様の成膜,反応を行った後、同様にアンロード室31に導入して保持する。ロードロック室11に保持されているすべての基板43について、同様の処理が完了した後、アンロード室31を大気状態にし、ゲートバルブ32を開放し、すべての基板43を大気中に取り出し、成膜を完了する。
すべての隣接する成膜ステーションST間で異なる金属及び反応ガスを用いた場合には、多層膜は、成膜ステーションSTの数に応じた層数となる。隣接する成膜ステーションSTにおいて同じ金属及び反応ガスを用いた場合、その隣接する成膜ステーションSTでは、合わせて一層を成膜することとなる。
(実験例1)
本実験例では、ラジカル源80を、誘電体板83の面が、基板43と平行でかつターゲット63a,bと平行になるように設置し、成膜ステーションSTにおける基板43とターゲット63a,b間の距離Dを、それぞれ40mm,70mm,200mm,400mmに変化させた実施例1〜4について、成膜を行い、成膜レート及び得られた膜について対比した。
本実験例では、成膜ステーションSTを1つ備えたスパッタリング装置1を用い、上述した実施形態に係る薄膜形成方法により、大きさ600cm×400cmの大型ガラス基板上に、二酸化ケイ素の単層膜を形成した。
その他の具体的な条件及び結果を、表1に示す。
光学薄膜の場合、必要な透過率を得るためには、10−4程度の吸収係数が必要であることから、距離Dは、40mmよりも長いことが必要であることが分かった。
本実験例では、成膜ステーションSTにおける基板43とターゲット63a,b間の距離Dを、200mmとし、ラジカル源80を、誘電体板83の面が、ターゲット63a,b側に傾斜して、基板43に対して0°,30°,60°になるように変化させた実施例3,5,6について、成膜を行い、成膜レート及び得られた膜について対比した。
具体的な条件及び結果を、表2に示す。また、本実験例のその他の条件は、実験例1と同様とした。
本実験例では、成膜ステーションSTを1つ備えたスパッタリング装置1において、単一のラジカル源80を備えた場合と、ターゲット63a,bを挟んだ上流側及び下流側に、一対のラジカル源80を備えた場合について成膜を行い、成膜レート及び得られた膜について対比した。
具体的な条件及び結果を、表3に示す。また、本実験例のその他の条件は、実験例1と同様とした。
本実験例では、上記実施形態に係るスパッタリング装置1を用い、多層AR膜を形成する場合において、各層を単一のステーションSTで成膜する実施例8と、複数ステーションSTで成膜する実施例9を行い、成膜条件及び得られた膜について対比した。
実施例8,9の多層AR膜の膜設計は、第一層を、物理膜厚123.9nmのSi3N4,第二層を、物理膜厚164.3nmのSiO2,第三層を、物理膜厚99.5nmのSi3N4,第四層を、物理膜厚73.2nmのSiO2とした。
また、基板搬送速度は、4.4mm/s、距離Dは200mm、誘電体板83と基板43との角度は30°とした。
実施例8のその他の具体的な条件及び結果を、表4に示す。
また、基板搬送速度は、8.7mm/s、距離Dは200mm、誘電体板83と基板43との角度は30°とした。
実施例9のその他の具体的な条件及び結果を、表5に示す。
しかし、実施例9は、基板搬送速度が実施例8よりも速く、スパッタリング装置1に含まれる成膜ステーションSTの数が多いため、インライン式で連続的にスパッタリング装置1内に基板43を流したときに、スパッタリング装置1内に同時に存在することのできる基板43の数が多くなり、生産性が向上される。
図6に示すように、実施例9で成膜された多層AR膜は、膜設計に近い光学特性が得られることが分かった。
本実験例では、酸素ガス流量以外の条件は、実施例3の条件と同様とし、酸素ガス流量を0sccmから200sccmに増加させていった場合と、200sccmから0sccmに減少させていった場合とにおいて、0,60,70,80,90,110,120,130,150,200sccmにおけるターゲット電圧を測定し、酸素ガス流量が増加する場合と減少する場合とにおいて、酸素分圧に対するターゲット電圧の変化経路が異なる所謂ヒステリシス現象が生じるか否かについて確認した。
酸素ガス流量,酸素ガス分圧,増加時及び減少時のターゲット電圧のデータを表6に、酸素分圧と増加時及び減少時のターゲット電圧との関連を示すグラフを図7に示す。
従って、本例のスパッタリング装置1を用いて、上述した実施形態に係る薄膜形成方法によりスパッタしたときには、反応性スパッタリングとは異なり、酸素ガス流量を調整することによる成膜レートの制御が容易であることが分かった。
D 距離
ST,ST1〜n 成膜ステーション
1,1´ スパッタリング装置
11 ロードロック室
12,13,32,33 ゲートバルブ
14,34 ロータリーポンプ
21 成膜室
22 ロード用空間部
23 アンロード用空間部
31 アンロード室
43 基板
61 ターゲット機構
62a,62b マグネトロンスパッタ電極
63a,63b ターゲット
64 交流電源
65,76 ガスボンベ
66,77 マスフローコントローラ
75,95a,95b 配管
80 ラジカル源
80A アンテナ収容室
81 ケース体
83 誘電体板
84 固定枠
85a,85b アンテナ
86a,86b 導線部
87 マッチングボックス
87a,87b 可変コンデンサ
88 固定具
88a,88b 固定板
88c,88d 固定ボルト
89 高周波電源
95 真空ポンプ
Claims (15)
- 真空槽内で、スパッタリングにより基板上に金属化合物の薄膜を形成する薄膜形成装置であって、
前記真空槽内に、
金属あるいは導電性がある金属化合物からなるターゲットと、
該ターゲットと相互に電磁気的及び圧力的に影響しあうように設けられ、反応性ガスの活性種を生成する活性種源と、を備え、
前記活性種源は、前記反応性ガスを供給するガス源と、エネルギーを前記真空槽内に供給して、前記反応性ガスを、プラズマ状態に励起するエネルギー源と、を備え、
前記ターゲットは、前記基板に対向して配置され、
前記エネルギー源は、前記真空槽との間に、前記エネルギーを前記真空槽内に供給するための誘電体窓を備え、
該誘電体窓は、前記エネルギー源に対向する位置にある前記基板に対して、30°以上の角度で前記ターゲット側に傾斜するように、配置されることを特徴とする薄膜形成装置。 - 前記誘電体窓は、前記基板の搬送方向に対して垂直な方向で前記エネルギー源に対向する位置にある前記基板に対して、30°以上の角度で、前記ターゲット側に傾斜するように配置されることを特徴とする請求項1記載の薄膜形成装置。
- 前記真空槽内で前記基板を搬送する基板搬送手段を備え、
前記ターゲットの前記基板の搬送方向の上流側及び下流側のうち少なくとも一方に、前記活性種源を備え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。 - 前記真空槽内で前記基板を搬送する基板搬送手段を備え、
前記ターゲットの前記基板の搬送方向の上流側及び下流側に、前記活性種源を備え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。 - 前記ターゲットに向けて導入されるスパッタガスの流量を制御するスパッタガスコントローラと、前記反応性ガスの流量を制御する反応性ガスコントローラとが、相互に独立して設けられ、
成膜レートを光学的に検出する検出部を備え、
該検出部からの信号を受信して、少なくとも、前記スパッタリングの電源及び前記スパッタガスコントローラと、前記活性種源の電源及び前記反応性ガスコントローラと、を独立制御することにより、前記成膜レートを制御する制御装置を備えることを特徴とする請求項1乃至4いずれか記載の薄膜形成装置。 - 前記エネルギー源は、前記誘電体窓を通して誘導結合や表面波によりプラズマを生成するプラズマ源であることを特徴とする請求項1乃至5いずれか記載の薄膜形成装置。
- 前記活性種源は、誘導結合型プラズマ(ICP)ラジカル源であることを特徴とする請求項1乃至6いずれか記載の薄膜形成装置。
- 前記薄膜形成装置は、前記ターゲットと、該ターゲットの前記基板の搬送方向の上流側及び下流側のうち少なくとも一方に設けられた前記活性種源と、を含む成膜ステーションを、複数備えたインライン型のスパッタリング装置からなることを特徴とする請求項3記載の薄膜形成装置。
- 前記成膜ステーションは、成膜レートを光学的に検出する検出部を備え、
前記成膜レートの検出部からの信号を受信して、該当する前記成膜ステーション毎の成膜レートを制御する制御装置を備えることを特徴とする請求項8記載の薄膜形成装置。 - 前記真空槽内で、前記ターゲットをスパッタし、該スパッタにより、前記ターゲットから完全化合物ではない粒子を基板に向かって飛散させるスパッタ手段と、
前記真空槽内で、前記粒子に、前記活性種源により生成された反応性ガスの活性種を接触させることにより、金属の完全化合物に変換する組成変換手段と、を備え、前記基板上に前記金属の完全化合物からなる薄膜を形成可能であることを特徴とする請求項1乃至9いずれか記載の薄膜形成装置。 - スパッタリングにより基板上に金属化合物の薄膜を形成するスパッタリングカソードであって、
金属あるいは導電性がある金属化合物からなるターゲットと、
該ターゲットと相互に電磁気的及び圧力的に影響しあうように設けられ、反応性ガスの活性種を生成する活性種源と、を備え、
前記活性種源は、前記反応性ガスを供給するガス源と、エネルギーを前記真空槽内に供給して、前記反応性ガスを、プラズマ状態に励起するエネルギー源と、を備え、
前記ターゲットは、前記基板に対向して配置され、
前記エネルギー源は、前記エネルギーを前記エネルギー源外部に供給するための誘電体窓を備え、
該誘電体窓は、前記エネルギー源に対向する位置にある前記基板に対して、30°以上の角度で前記ターゲット側に傾斜するように、配置されることを特徴とするスパッタリングカソード。 - 前記誘電体窓は、前記基板の搬送方向に対して垂直な方向で前記エネルギー源に対向する位置にある前記基板に対して、30°以上の角度で、前記ターゲット側に傾斜するように配置され、
エロージョンが発生する前記ターゲットのスパッタ面と前記活性種源とが前記基板に対向し、前記活性種源が、前記ターゲットの前記基板の搬送方向の上流側及び下流側のうち少なくとも一方に位置するよう、前記ターゲットと前記活性種源とが、真空槽の同一空間内に並置されていることを特徴とする請求項11記載のスパッタリングカソード。 - 真空槽内で、前記基板に対向して配置された、金属あるいは導電性がある金属化合物からなるターゲットをスパッタし、該スパッタにより、前記ターゲットから完全化合物ではない粒子を前記基板に向かって飛散させるスパッタ工程と、
前記真空槽内で、前記エネルギー源に対向する位置にある前記基板に対して、30°以上の角度で前記ターゲット側に傾斜してエネルギーを前記真空槽内に供給するための誘電体窓を備え、電磁気的及び圧力的に前記ターゲットと相互に影響しあうように設けられた反応性ガスの活性種を生成する活性種源により生成された反応性ガスの活性種を、前記粒子に接触させることにより、金属の完全化合物に変換する組成変換工程と、を備えることにより、前記基板上に前記金属の完全化合物からなる薄膜を形成することを特徴とする薄膜形成方法。 - 前記誘電体窓は、前記基板の搬送方向に対して垂直な方向で前記エネルギー源に対向する位置にある前記基板に対して、30°以上の角度で、前記ターゲット側に傾斜するように配置されており、
前記組成変換工程の後で、前記スパッタ工程及び前記組成変換工程を、並行して複数回繰り返す繰返し成膜工程を行うことを特徴とする請求項13記載の薄膜形成方法。 - 前記スパッタ工程の前に、前記ターゲットと、該ターゲットの前記基板の搬送方向の上流側及び下流側のうち少なくとも一方に設けられた前記活性種源と、を含む成膜ステーションを、複数備えたインライン型の薄膜形成装置に、前記基板を導入する工程を行い、
前記スパッタ工程と、前記組成変換工程と、前記繰返し成膜工程とを、前記成膜ステーション内で、前記基板を一定の速度で搬送しながら行うステーション内成膜工程を行い、
前記基板を、前記基板の搬送方向の前記下流側の前記成膜ステーションに搬送する搬送工程を行い、
前記ステーション内成膜工程と前記搬送工程を繰り返す複数ステーション成膜工程を行い、
前記基板の搬送方向の最も下流にある前記成膜ステーションで、前記ステーション内成膜工程を行った後、前記基板を大気中に排出する工程を行うことを特徴とする請求項13又は14記載の薄膜形成方法。
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