JPH06168939A - 酸化物薄膜の製造方法および製造装置 - Google Patents
酸化物薄膜の製造方法および製造装置Info
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- JPH06168939A JPH06168939A JP32157292A JP32157292A JPH06168939A JP H06168939 A JPH06168939 A JP H06168939A JP 32157292 A JP32157292 A JP 32157292A JP 32157292 A JP32157292 A JP 32157292A JP H06168939 A JPH06168939 A JP H06168939A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】薄膜堆積に用いられるターゲットの反応性スパ
ッタリングによる堆積工程と、酸化作用が強いオゾン
（Ｏ3 ）よる活性酸素により酸化や結晶成長を促進する
工程を交互に繰り返し、高品質な酸化物薄膜を比較的低
温で形成する。 【構成】装置容器内もしくは減圧雰囲気を保持したまま
で移動可能な異なる容器（１１）にプラズマ処理電極
（１５）を内蔵し、ある一定時間のスパッタリング法も
しくは反応性スパッタリング法による薄膜堆積と、ある
一定時間の堆積を行わない薄膜表面にオゾンを導入し
（１９）酸化および結晶成長を促進し得る工程を複数回
交互に行なうことことにより、低温基板で良質な酸化物
薄膜を得る。
ッタリングによる堆積工程と、酸化作用が強いオゾン
（Ｏ3 ）よる活性酸素により酸化や結晶成長を促進する
工程を交互に繰り返し、高品質な酸化物薄膜を比較的低
温で形成する。 【構成】装置容器内もしくは減圧雰囲気を保持したまま
で移動可能な異なる容器（１１）にプラズマ処理電極
（１５）を内蔵し、ある一定時間のスパッタリング法も
しくは反応性スパッタリング法による薄膜堆積と、ある
一定時間の堆積を行わない薄膜表面にオゾンを導入し
（１９）酸化および結晶成長を促進し得る工程を複数回
交互に行なうことことにより、低温基板で良質な酸化物
薄膜を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主に反応性スパッタリ
ングを用いた酸化物等の化合物薄膜の製造方法及びその
装置に関するものである。
ングを用いた酸化物等の化合物薄膜の製造方法及びその
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、酸化物結晶薄膜形成に使用される
反応性スパッタリング装置は図３に示すような構成を持
つ。４１が真空チャンバーで排気口４２より真空に排気
される。直流または高周波電源４３から電界が電極兼原
料ターゲットホルダー４４へ導入され、基板加熱が可能
な基板ホルダ−兼電極４５との間に電界が印加されプラ
ズマが発生する。４６はガス導入口で、酸化物薄膜を形
成する場合には、例えばＡｒ等のスパッタガスやＯ2 等
の酸化のための酸化反応性ガスが導入される。これらの
ガスがプラズマ分解されてそのプラズマ中のイオンをタ
ーゲット４７へ加速衝突させ、いわゆるスパッタ蒸着に
より基板４８上に酸化物薄膜が堆積形成される。このと
き、スパッタされた活性な粒子は基板に到達する際、プ
ラズマ中の活性な酸素イオン・酸素ラジカル等の反応性
粒子と接触反応して基板上においてターゲットの構成元
素の組成をほぼ反映した酸化物薄膜形成が行われる。
反応性スパッタリング装置は図３に示すような構成を持
つ。４１が真空チャンバーで排気口４２より真空に排気
される。直流または高周波電源４３から電界が電極兼原
料ターゲットホルダー４４へ導入され、基板加熱が可能
な基板ホルダ−兼電極４５との間に電界が印加されプラ
ズマが発生する。４６はガス導入口で、酸化物薄膜を形
成する場合には、例えばＡｒ等のスパッタガスやＯ2 等
の酸化のための酸化反応性ガスが導入される。これらの
ガスがプラズマ分解されてそのプラズマ中のイオンをタ
ーゲット４７へ加速衝突させ、いわゆるスパッタ蒸着に
より基板４８上に酸化物薄膜が堆積形成される。このと
き、スパッタされた活性な粒子は基板に到達する際、プ
ラズマ中の活性な酸素イオン・酸素ラジカル等の反応性
粒子と接触反応して基板上においてターゲットの構成元
素の組成をほぼ反映した酸化物薄膜形成が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な従来の反応性スパッタ装置を用いた方法では、酸化反
応が不十分で、良質な酸化物薄膜を得ようとする場合、
堆積速度を極端に低下させ、かつ基板温度を比較的高温
に保つ必要があったため、例えば半導体デバイスとの組
み合わせが困難であったり、低融点基板上にデバイス形
成が出来ない等、いろいろな制約があり、デバイス設計
上や製造工程において制約が多くあるという問題点があ
り、より低温での形成の要求が高いのが現状である。
な従来の反応性スパッタ装置を用いた方法では、酸化反
応が不十分で、良質な酸化物薄膜を得ようとする場合、
堆積速度を極端に低下させ、かつ基板温度を比較的高温
に保つ必要があったため、例えば半導体デバイスとの組
み合わせが困難であったり、低融点基板上にデバイス形
成が出来ない等、いろいろな制約があり、デバイス設計
上や製造工程において制約が多くあるという問題点があ
り、より低温での形成の要求が高いのが現状である。
【０００４】しかしながら、従来の連続的に堆積させ続
ける方法では、結果的に基板に向かうスパッタ粒子やイ
オン性荷電粒子が、成膜面に衝突することによって受け
る衝撃を受け続けるため、良好な結晶成長や格子の形成
が妨げられ、特に理想的な結晶成長や低温形成における
充分な酸化物形成が難しい状態であった。
ける方法では、結果的に基板に向かうスパッタ粒子やイ
オン性荷電粒子が、成膜面に衝突することによって受け
る衝撃を受け続けるため、良好な結晶成長や格子の形成
が妨げられ、特に理想的な結晶成長や低温形成における
充分な酸化物形成が難しい状態であった。
【０００５】本発明は、前記従来の問題点を解決するた
め、比較的低温で薄膜を形成しても欠陥が少なく、特に
良好な膜質・緻密性を合わせ持つ酸化物薄膜を製造する
ことを目的とする。
め、比較的低温で薄膜を形成しても欠陥が少なく、特に
良好な膜質・緻密性を合わせ持つ酸化物薄膜を製造する
ことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の酸化物薄膜の製造方法は、酸化物薄膜の原
材料となるターゲットのスパッタリングよる物理的気相
堆積方法において、少なくとも酸素を含むガスまたはそ
の放電プラズマとの酸化反応を伴う酸化反応性物理気相
堆積を行う第一の工程と、堆積工程を含まないか、もし
くは第一の工程に比べて堆積速度が小さくかつ少なくと
もオゾン（Ｏ3 ）を含むガス雰囲気により堆積表面にお
いて酸化反応を行う第二の工程とを、複数回交互に繰り
返すことを特徴とする。
め、本発明の酸化物薄膜の製造方法は、酸化物薄膜の原
材料となるターゲットのスパッタリングよる物理的気相
堆積方法において、少なくとも酸素を含むガスまたはそ
の放電プラズマとの酸化反応を伴う酸化反応性物理気相
堆積を行う第一の工程と、堆積工程を含まないか、もし
くは第一の工程に比べて堆積速度が小さくかつ少なくと
もオゾン（Ｏ3 ）を含むガス雰囲気により堆積表面にお
いて酸化反応を行う第二の工程とを、複数回交互に繰り
返すことを特徴とする。
【０００７】前記構成においては、第一工程で堆積中の
酸化反応に関与するガスと酸化反応には関与せずスパッ
タリングのみに関与する不活性なガスの混合ガスを供給
し、第二工程で酸化反応元素を含むガスのみ供給するこ
とが好ましい。
酸化反応に関与するガスと酸化反応には関与せずスパッ
タリングのみに関与する不活性なガスの混合ガスを供給
し、第二工程で酸化反応元素を含むガスのみ供給するこ
とが好ましい。
【０００８】また前記構成においては、第一の工程と第
二の工程を、複数回交互に行なう工程に際して、両工程
において、堆積中の酸化反応に関与するガスと酸化反応
には関与せずスパッタリングのみに関与する不活性なガ
スの混合ガスを供給することが好ましい。
二の工程を、複数回交互に行なう工程に際して、両工程
において、堆積中の酸化反応に関与するガスと酸化反応
には関与せずスパッタリングのみに関与する不活性なガ
スの混合ガスを供給することが好ましい。
【０００９】次に本発明の酸化物薄膜の原材料となるタ
ーゲットのスパッタリングよる物理的気相堆積装置は、
少なくとも酸素を含むガスまたはその放電プラズマとの
酸化反応を伴う酸化反応性物理気相堆積手段と、堆積工
程を含まないか、もしくは第一の工程比べて堆積速度が
小さくかつ少なくともオゾン（Ｏ3 ）を含むガス雰囲気
により堆積表面を酸化反応する手段とを備えるととも
に、前記堆積と酸化反応を複数回交互に繰り返す手段を
備えたことを特徴とする。
ーゲットのスパッタリングよる物理的気相堆積装置は、
少なくとも酸素を含むガスまたはその放電プラズマとの
酸化反応を伴う酸化反応性物理気相堆積手段と、堆積工
程を含まないか、もしくは第一の工程比べて堆積速度が
小さくかつ少なくともオゾン（Ｏ3 ）を含むガス雰囲気
により堆積表面を酸化反応する手段とを備えるととも
に、前記堆積と酸化反応を複数回交互に繰り返す手段を
備えたことを特徴とする。
【００１０】前記構成においては、オゾン供給用の導入
口が、スパッタリング堆積工程を生じさせるためのター
ゲット電極と同一容器内に設置されるか、もしくは少な
くとも真空を破断する事なく、前記基板をスパッタリン
グ工程を行う容器もしくは領域とオゾン酸化処理工程を
行う容器もしくは領域との間を移動できる構造を有する
ことが好ましい。
口が、スパッタリング堆積工程を生じさせるためのター
ゲット電極と同一容器内に設置されるか、もしくは少な
くとも真空を破断する事なく、前記基板をスパッタリン
グ工程を行う容器もしくは領域とオゾン酸化処理工程を
行う容器もしくは領域との間を移動できる構造を有する
ことが好ましい。
【００１１】また前記構成においては、スパッタリング
工程を行なう容器もしくは領域とオゾン処理による堆積
表面もしくは表面近傍の酸化反応が主なる工程を行なう
容器もしくは領域との間の移動するに際して、基板を支
持する基板ホルダ−を回転することが好ましい。
工程を行なう容器もしくは領域とオゾン処理による堆積
表面もしくは表面近傍の酸化反応が主なる工程を行なう
容器もしくは領域との間の移動するに際して、基板を支
持する基板ホルダ−を回転することが好ましい。
【００１２】また前記構成においては、オゾン発生源と
して紫外光を用いることが好ましい。また前記構成にお
いては、オゾン発生源として無声放電を用いることが好
ましい。なお、前記した本発明の酸化物薄膜の製造方法
および製造装置の構成においては、酸化反応を行う第二
の工程では、実質的に堆積を行わないか、または第一の
工程に比べて堆積速度を極めて小さくすることが好まし
い。
して紫外光を用いることが好ましい。また前記構成にお
いては、オゾン発生源として無声放電を用いることが好
ましい。なお、前記した本発明の酸化物薄膜の製造方法
および製造装置の構成においては、酸化反応を行う第二
の工程では、実質的に堆積を行わないか、または第一の
工程に比べて堆積速度を極めて小さくすることが好まし
い。
【００１３】
【作用】本発明の作用は、次のようなものである。第１
の反応性スパッタリングによる堆積工程の後、基板をス
パッタ粒子に曝さない状態すなわち堆積過程が全く伴わ
ないかもしくはほとんど伴わない状態において、オゾン
酸化に用いられるオゾンガスを基板（堆積）表面もしく
は表面近傍に導入し、反応性の強い原子状酸素を供給せ
しめ、堆積薄膜の酸化反応工程を行なう。この工程によ
る作用として表面近傍のオゾンガスが分解され、活性な
原子状酸素が多く発生し、堆積工程で形成された薄膜中
の酸素欠損部分の酸素原子による補償を行なう。またさ
らに酸化物薄膜の場合、形成された膜中の酸素不足の部
分を酸素化し、かつ過剰な酸素に対しては、その酸素と
結合し、Ｏ2 の形で取り去ってしまう作用を有する。こ
れら２つの工程を交互に繰り返すことにより、比較的低
温で形成しても結果的に欠陥が少なく、特に良好な膜質
・緻密性を合わせ持つ酸化物薄膜を実現し得る作用を持
つ。
の反応性スパッタリングによる堆積工程の後、基板をス
パッタ粒子に曝さない状態すなわち堆積過程が全く伴わ
ないかもしくはほとんど伴わない状態において、オゾン
酸化に用いられるオゾンガスを基板（堆積）表面もしく
は表面近傍に導入し、反応性の強い原子状酸素を供給せ
しめ、堆積薄膜の酸化反応工程を行なう。この工程によ
る作用として表面近傍のオゾンガスが分解され、活性な
原子状酸素が多く発生し、堆積工程で形成された薄膜中
の酸素欠損部分の酸素原子による補償を行なう。またさ
らに酸化物薄膜の場合、形成された膜中の酸素不足の部
分を酸素化し、かつ過剰な酸素に対しては、その酸素と
結合し、Ｏ2 の形で取り去ってしまう作用を有する。こ
れら２つの工程を交互に繰り返すことにより、比較的低
温で形成しても結果的に欠陥が少なく、特に良好な膜質
・緻密性を合わせ持つ酸化物薄膜を実現し得る作用を持
つ。
【００１４】ここでは、主に酸化物薄膜に関し述べた
が、例えば窒化物薄膜や水素化物薄膜においても有用で
あり作用としては全く同様である。
が、例えば窒化物薄膜や水素化物薄膜においても有用で
あり作用としては全く同様である。
【００１５】
【実施例】本発明は堆積されるべき基板または基板表面
において、まず薄膜堆積に用いられるターゲットの反応
性スパッタリングによる堆積工程と、酸化作用が強いオ
ゾン（Ｏ3 ）を発生させかつ基板表面およびその近傍に
導入することによって、堆積極表面における活性酸素に
より酸化や結晶成長を促進する工程を交互に繰り返し、
高品質な酸化物薄膜を比較的低温で形成するものであ
る。
において、まず薄膜堆積に用いられるターゲットの反応
性スパッタリングによる堆積工程と、酸化作用が強いオ
ゾン（Ｏ3 ）を発生させかつ基板表面およびその近傍に
導入することによって、堆積極表面における活性酸素に
より酸化や結晶成長を促進する工程を交互に繰り返し、
高品質な酸化物薄膜を比較的低温で形成するものであ
る。
【００１６】以下図面に従い、本発明の代表的な実施例
を示す。図１は本発明で使用される一実施例として示
す、プラズマ酸化処理が可能な反応性スパッタリング装
置の概略図である。１１が真空チャンバーで、排気口１
２より真空に排気される。直流または高周波電源１３か
ら電界が電極兼原料ターゲットホルダー１４へ導入さ
れ、基板加熱が可能な基板ホルダ−兼電極１５との間に
電界が印加されプラズマが発生する。１６は第１のガス
導入口で、例えばＡｒ等のスパッタガスや酸化物薄膜を
形成する場合にはＯ2 等の酸化のための反応性ガスが導
入される。これらのガスがプラズマ分解されてそのプラ
ズマ中のイオンをターゲット１７へ加速衝突させ、いわ
ゆるスパッタ蒸着により基板１８がターゲット上にあれ
ば基板上に堆積形成が行われる。このとき、スパッタさ
れた活性な粒子は基板に到達する際、プラズマ中の活性
な酸素イオン・酸素ラジカル等の反応性粒子と接触反応
して基板上においてターゲットの構成元素の組成をほぼ
反映した酸化物薄膜形成が行われる。１９はオゾン酸化
処理により基板に活性酸素を供給するためのオゾン導入
口でオゾン発生源２０に酸素ガスを供給し、例えば無声
放電等によってオゾンを発生させる。基板ホルダ−１５
は例えばシャフト２１で支持されており、シャフトを回
転させることにより基板１８をターゲットに対向させた
りプラズマ処理用電極に対向させたりする事が出来る。
２２はオゾン生成用酸素ガス導入口で、前述したよう
に、オゾン発生源２０へ導入される。
を示す。図１は本発明で使用される一実施例として示
す、プラズマ酸化処理が可能な反応性スパッタリング装
置の概略図である。１１が真空チャンバーで、排気口１
２より真空に排気される。直流または高周波電源１３か
ら電界が電極兼原料ターゲットホルダー１４へ導入さ
れ、基板加熱が可能な基板ホルダ−兼電極１５との間に
電界が印加されプラズマが発生する。１６は第１のガス
導入口で、例えばＡｒ等のスパッタガスや酸化物薄膜を
形成する場合にはＯ2 等の酸化のための反応性ガスが導
入される。これらのガスがプラズマ分解されてそのプラ
ズマ中のイオンをターゲット１７へ加速衝突させ、いわ
ゆるスパッタ蒸着により基板１８がターゲット上にあれ
ば基板上に堆積形成が行われる。このとき、スパッタさ
れた活性な粒子は基板に到達する際、プラズマ中の活性
な酸素イオン・酸素ラジカル等の反応性粒子と接触反応
して基板上においてターゲットの構成元素の組成をほぼ
反映した酸化物薄膜形成が行われる。１９はオゾン酸化
処理により基板に活性酸素を供給するためのオゾン導入
口でオゾン発生源２０に酸素ガスを供給し、例えば無声
放電等によってオゾンを発生させる。基板ホルダ−１５
は例えばシャフト２１で支持されており、シャフトを回
転させることにより基板１８をターゲットに対向させた
りプラズマ処理用電極に対向させたりする事が出来る。
２２はオゾン生成用酸素ガス導入口で、前述したよう
に、オゾン発生源２０へ導入される。
【００１７】また、本実施例で使用した装置では、ター
ゲットの設置してある領域とプラズマ処理のプラズマ処
理電極の設置してある領域に仕切２３を設け、基板ホル
ダ−の回転には支障が無い程度でかつ堆積工程ではスパ
ッタガスであるＡｒと反応性ガスであるＯ2 の混合ガス
の雰囲気となっており、一方オゾン処理工程では、ほぼ
反応ガスであるＯ3 ガス雰囲気となる構造となってい
る。
ゲットの設置してある領域とプラズマ処理のプラズマ処
理電極の設置してある領域に仕切２３を設け、基板ホル
ダ−の回転には支障が無い程度でかつ堆積工程ではスパ
ッタガスであるＡｒと反応性ガスであるＯ2 の混合ガス
の雰囲気となっており、一方オゾン処理工程では、ほぼ
反応ガスであるＯ3 ガス雰囲気となる構造となってい
る。
【００１８】前述したとおり、第１の膜堆積工程におい
ては、基板をターゲット１７上に配置し、いわゆるスパ
ッタ蒸着により基板１８上に堆積形成される。このと
き、スパッタされた粒子は基板に到達する際、その一部
はプラズマ中の活性な酸素イオン・酸素ラジカル等の反
応性粒子と接触反応して基板上において酸化物薄膜形成
が行われる。
ては、基板をターゲット１７上に配置し、いわゆるスパ
ッタ蒸着により基板１８上に堆積形成される。このと
き、スパッタされた粒子は基板に到達する際、その一部
はプラズマ中の活性な酸素イオン・酸素ラジカル等の反
応性粒子と接触反応して基板上において酸化物薄膜形成
が行われる。
【００１９】第２の酸化および堆積膜中の欠陥除去工程
においては例えば基板ホルダ−を回転させるなどして、
ターゲットからスパッタ粒子が到達しないかもしくは極
めて堆積速度が小さい領域へ基板を移動せしめ、かつプ
ラズマ処理用放電電極１７によって発生された励起種・
活性種が有効に照射され得る領域に置き基板表面および
その近傍において酸化反応を促進させる。この時、基板
近傍では酸素分子等の酸化ガス分子のプラズマ分解によ
り、活性な酸素原子が多く発生し、酸化が不足し生じた
欠陥部の酸化や膜表面の過剰酸素除去を行なう。この第
２の工程は、堆積膜の表面から比較的浅い領域にのみ有
効であるので第１の堆積工程を行なう時間とプラズマ処
理工程の時間との関係には最適な条件が存在するが、い
ずれにせよ少なくともこれらの工程を交互に行うことに
より、比較的低温で緻密で良質な薄膜を基板損傷を生ず
ることなく堆積形成し得る。
においては例えば基板ホルダ−を回転させるなどして、
ターゲットからスパッタ粒子が到達しないかもしくは極
めて堆積速度が小さい領域へ基板を移動せしめ、かつプ
ラズマ処理用放電電極１７によって発生された励起種・
活性種が有効に照射され得る領域に置き基板表面および
その近傍において酸化反応を促進させる。この時、基板
近傍では酸素分子等の酸化ガス分子のプラズマ分解によ
り、活性な酸素原子が多く発生し、酸化が不足し生じた
欠陥部の酸化や膜表面の過剰酸素除去を行なう。この第
２の工程は、堆積膜の表面から比較的浅い領域にのみ有
効であるので第１の堆積工程を行なう時間とプラズマ処
理工程の時間との関係には最適な条件が存在するが、い
ずれにせよ少なくともこれらの工程を交互に行うことに
より、比較的低温で緻密で良質な薄膜を基板損傷を生ず
ることなく堆積形成し得る。
【００２０】本実施例では仕切を設けた構造を有するこ
とにより堆積工程とプラズマ処理工程におけるガス雰囲
気を区別しているが、効果の大小は生ずるが、仕切が無
い場合では全ての工程にわたり、Ａｒと酸素の混合ガス
として流し続けるても良いし、基板の回転に応じてガス
を混合ガスから酸素ガスのみまた酸素のみから混合ガス
へ交互に切り換える工程としてもよい。
とにより堆積工程とプラズマ処理工程におけるガス雰囲
気を区別しているが、効果の大小は生ずるが、仕切が無
い場合では全ての工程にわたり、Ａｒと酸素の混合ガス
として流し続けるても良いし、基板の回転に応じてガス
を混合ガスから酸素ガスのみまた酸素のみから混合ガス
へ交互に切り換える工程としてもよい。
【００２１】図２に、基板温度を５５０℃と一定にし、
第１の堆積工程においてのスパッタ高周波電力密度を
０．３Ｗ／cm2 、とし、第２の工程のオゾン発生源とし
て酸素ガスの無声放電を用い、導入した酸素の約５〜１
０％がオゾン化し、容器には酸素ガスとオゾンの混合ガ
スとして導入し、基板ホルダ−の回転速度３rpm とした
ときの、形成したチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3 ）薄膜の比
誘電率の変化を示す。本実施例では、ターゲットの直径
は６インチ（約１５cm）、タ−ゲット上を通過する時間
は約５秒、オゾン処理領域を通過する時間は約１０秒で
この条件では約１．５nm堆積した後、オゾン処理を約１
０秒間行なうような条件となっている。オゾン処理時と
処理無し（回転は行なっている）では明らかに違いが見
られ、オゾン処理時では、オゾン処理のない場合に比べ
明かな比誘電率の向上がみられる。
第１の堆積工程においてのスパッタ高周波電力密度を
０．３Ｗ／cm2 、とし、第２の工程のオゾン発生源とし
て酸素ガスの無声放電を用い、導入した酸素の約５〜１
０％がオゾン化し、容器には酸素ガスとオゾンの混合ガ
スとして導入し、基板ホルダ−の回転速度３rpm とした
ときの、形成したチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3 ）薄膜の比
誘電率の変化を示す。本実施例では、ターゲットの直径
は６インチ（約１５cm）、タ−ゲット上を通過する時間
は約５秒、オゾン処理領域を通過する時間は約１０秒で
この条件では約１．５nm堆積した後、オゾン処理を約１
０秒間行なうような条件となっている。オゾン処理時と
処理無し（回転は行なっている）では明らかに違いが見
られ、オゾン処理時では、オゾン処理のない場合に比べ
明かな比誘電率の向上がみられる。
【００２２】また、１〜１０rpm 程度回転速度の範囲で
は、オゾン処理時と処理無し（回転は行なっている）で
は明らかに違いが見られるが、回転数による変化は、ほ
とんど見られなかった。
は、オゾン処理時と処理無し（回転は行なっている）で
は明らかに違いが見られるが、回転数による変化は、ほ
とんど見られなかった。
【００２３】この図２から明らかなように、堆積とオゾ
ン雰囲気中での酸化処理が交互に行なわれることによっ
て、比較的低基板温度で形成しても酸化物誘電体薄膜に
おける誘電体特性の向上が明らかであった。
ン雰囲気中での酸化処理が交互に行なわれることによっ
て、比較的低基板温度で形成しても酸化物誘電体薄膜に
おける誘電体特性の向上が明らかであった。
【００２４】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、装
置容器内もしくは減圧状態を保持したまま移動可能な異
なる容器にプラズマ処理電極を内蔵し、ある一定時間の
スパッタリング法もしくは反応性スパッタリング法によ
る薄膜堆積工程とある一定時間の堆積を実質的に行わな
い薄膜表面にオゾンを導入し酸化および結晶成長を促進
し得る工程を複数回交互に行なうことことにより、低温
基板で良質な酸化物薄膜を得ることができる。
置容器内もしくは減圧状態を保持したまま移動可能な異
なる容器にプラズマ処理電極を内蔵し、ある一定時間の
スパッタリング法もしくは反応性スパッタリング法によ
る薄膜堆積工程とある一定時間の堆積を実質的に行わな
い薄膜表面にオゾンを導入し酸化および結晶成長を促進
し得る工程を複数回交互に行なうことことにより、低温
基板で良質な酸化物薄膜を得ることができる。
【図１】本発明の一実施例の薄膜形成装置概略図。
【図２】本発明の効果を示すためにを基板温度を変化さ
せ、基板ホルダ−の回転速度を３rpm としたときのオゾ
ン処理のある場合とない場合で形成したチタン酸鉛薄膜
の比誘電率の変化を示す図。
せ、基板ホルダ−の回転速度を３rpm としたときのオゾ
ン処理のある場合とない場合で形成したチタン酸鉛薄膜
の比誘電率の変化を示す図。
【図３】従来の一般的な反応性スパッタリング装置概略
図。
図。
１１ 真空チャンバー １２ 排気口 １３ 直流または高周波電源 １４ 電極兼ターゲットホルダー １５ 電極兼基板ホルダー １６ 第１のガス導入口 １７ ターゲット １８ 基板 １９ オゾン導入口 ２０ オゾン発生源 ２１ 基板ホルダー支持シャフト ２２ オゾン生成用酸素ガス導入口 ２３ 仕切
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小牧 一樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 平尾 孝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】 酸化物薄膜の原材料となるターゲットの
スパッタリングよる物理的気相堆積方法において、少な
くとも酸素を含むガスまたはその放電プラズマとの酸化
反応を伴う酸化反応性物理気相堆積を行う第一の工程
と、堆積工程を含まないか、もしくは第一の工程比べて
堆積速度が小さくかつ少なくともオゾン（Ｏ3 ）を含む
ガス雰囲気により堆積表面において酸化反応を行う第二
の工程とを、複数回交互に繰り返すことを特徴とする酸
化物薄膜の製造方法。 - 【請求項２】 第一工程においては、堆積中の酸化反応
に関与するガスと酸化反応には関与せずスパッタリング
のみに関与する不活性なガスの混合ガスを供給し、第二
工程においては酸化反応元素を含むガスのみ供給する請
求項１に記載の酸化物薄膜の製造方法。 - 【請求項３】 第一の工程と第二の工程を、複数回交互
に行なう工程に際して、両工程において、堆積中の酸化
反応に関与するガスと酸化反応には関与せずスパッタリ
ングのみに関与する不活性なガスの混合ガスを供給する
請求項１に記載の酸化物薄膜の製造方法。 - 【請求項４】 酸化物薄膜の原材料となるターゲットの
スパッタリングよる物理的気相堆積装置において、少な
くとも酸素を含むガスまたはその放電プラズマとの酸化
反応を伴う酸化反応性物理気相堆積手段と、堆積工程を
含まないか、もしくは第一の工程に比べて堆積速度が小
さくかつ少なくともオゾン（Ｏ3 ）を含むガス雰囲気に
より堆積表面を酸化反応する手段とを備えるとともに、
前記堆積と酸化反応を複数回交互に繰り返す手段を備え
たことを特徴とする酸化物薄膜の製造方法。 - 【請求項５】 オゾン供給用の導入口が、スパッタリン
グ堆積工程を生じさせるためのターゲット電極と同一容
器内に設置されるか、もしくは少なくとも真空を破断す
る事なく、前記基板をスパッタリング工程を行う容器も
しくは領域とオゾン酸化処理工程を行う容器もしくは領
域との間を移動できる構造を有する請求項４に記載の酸
化物薄膜の製造装置。 - 【請求項６】 スパッタリング工程を行なう容器もしく
は領域とオゾン処理による堆積表面もしくは表面近傍の
酸化反応が主なる工程を行なう容器もしくは領域との間
の移動するに際して、基板を支持する基板ホルダ−を回
転する請求項４に記載の酸化物薄膜の製造装置。 - 【請求項７】 オゾン発生源として紫外光を用いる請求
項１に記載の薄膜の製造方法または請求項５に記載の薄
膜の製造装置。 - 【請求項８】 オゾン発生源として無声放電を用いる請
求項１に記載の薄膜の製造方法または請求項５に記載の
薄膜の製造装置。
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|---|---|---|---|
| JP32157292A JP3446765B2 (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | 酸化物薄膜の製造方法および製造装置 |
| EP93118535A EP0600303B1 (en) | 1992-12-01 | 1993-11-18 | Method for fabrication of dielectric thin film |
| DE69331538T DE69331538T2 (de) | 1992-12-01 | 1993-11-18 | Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Dünnschicht |
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| US08/483,835 US5672252A (en) | 1992-12-01 | 1995-06-15 | Method and apparatus for fabrication of dielectric film |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1992
- 1992-12-01 JP JP32157292A patent/JP3446765B2/ja not_active Expired - Fee Related
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