JPH0649633A - スパッタリング装置 - Google Patents

スパッタリング装置

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Publication number
JPH0649633A
JPH0649633A JP20926192A JP20926192A JPH0649633A JP H0649633 A JPH0649633 A JP H0649633A JP 20926192 A JP20926192 A JP 20926192A JP 20926192 A JP20926192 A JP 20926192A JP H0649633 A JPH0649633 A JP H0649633A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chamber
substrate
sputtering
gas
thin film
Prior art date
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Pending
Application number
JP20926192A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Fukazawa
博之 深沢
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Ulvac Inc
Original Assignee
Ulvac Inc
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Publication date
Application filed by Ulvac Inc filed Critical Ulvac Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スパッタ成膜された薄膜の酸化層の厚さを均
一にでき、再現性が良く、ターゲットの酸化による膜質
劣化のないスパッタリング装置を提供すること 【構成】 ターゲットを備えたスパッタリング室1の側
方に、仕切バルブ11を介して酸化ガス導入管13を備
え且つ内部に被酸化物のない独立した酸化室12を設け
た。該酸化ガス導入管にガス圧測定室16a,16bと
ガス混合室17を備えたガス導入系18を接続して酸素
ガス濃度を精密に制御した酸化ガスを酸化室に送込む 【効果】 スパッタ成膜された薄膜を均一の厚さの酸化
層で再現性よく酸化処理することができ、薄膜の品質が
向上する

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、Nb−Al系のジョセ
フソン素子等の酸化膜を有する基板を作成するスパッタ
リング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の酸化膜を有する基板を作
成する場合、例えば図1及び図2に示すように真空ポン
プに連なる排気口aを有するスパッタリング室b内に、
上面にNbとAlのターゲットを夫々備えたスパッタ源
c、cと、回転する基板移動装置eに取り付けられて回
転する基板dとを設けたスパッタリング装置を使用して
いる。この従来の装置では、基板搬送装置fを備えたロ
ードロック室gに於いて基板dに前処理を施した後、仕
切バルブhを介して基板dを真空のスパッタリング室b
内へと基板移動装置eで搬入し、ガス導入系iからスパ
ッタガスを導入して適当な真空圧に調整する。そして基
板移動装置eによりまずNbのスパッタ源cの上方へ基
板dを位置させ、これにNb薄膜をスパッタリングによ
り形成し、続いてもう一方のAlのスパッタ源cの上方
へ基板dを移動させてAl薄膜をスパッタリングにより
成膜する。このAl薄膜を酸化させてAl23にするた
めに、該スパッタリング室bに於いて或いはロードロッ
ク室gに於いて、基板dをガス導入系iから導入した酸
素ガスにより酸化処理し、場合により再びスパッタリン
グ室bに於いてNb薄膜を該基板dに成膜する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のスパッタリング
装置では、上記のようにスパッタリング室内或いはロー
ドロック室内で成膜したAl薄膜の酸化処理を行なって
いたため、Al薄膜の酸化層の厚さが不均一になり、ま
た再現性が悪い欠点があった。即ち、スパッタリング室
内で酸化処理を行なう場合、この室内にはスパッタされ
たAl等の酸化する物質が存在するので、Al薄膜の酸
化処理のために該室内に酸素ガス濃度を調整した酸素ガ
スを導入しても、これらの物質に酸素ガス分子が吸着さ
れて目的のAl薄膜を酸化させるための酸素ガスの濃度
が変化し、Nb,Alターゲットも酸化して薄膜の膜質
劣化が発生するようになり、酸化層の厚さの不均一や再
現性を悪くする原因となっていた。また、ロードロック
室内で酸化処理を行なう場合、この室内の壁面に基板を
出し入れするときに進入する大気中の水や酸素が付着す
るため、予め濃度を調節した酸化ガスを導入しても付着
した水や酸素が原因で、所定の濃度で所定の厚さの酸化
層を形成することが難しく、薄膜に水の分子等が付着す
ると均質な薄膜が得られず、更に、付着した水等を完全
に排除するには長時間の真空排気を要して処理能率が悪
くなる問題があった。
【0004】本発明は、薄膜の酸化処理に伴う上記の欠
点、問題等を解決することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記の目的
を達成するために、ターゲットを備えたスパッタリング
室の側方に、仕切バルブを介して酸化ガス導入管を備え
且つ内部に被酸化物のない独立した酸化室を設けるよう
にした。該酸化室内には基板の温度を所定の温度に調整
する基板冷却装置を設け、更には該酸化室の酸化ガス導
入管に、ガス圧測定室とガス混合室とを順次設けたガス
導入系を接続して精密に導入ガスを制御する構成とする
ことができる。
【0006】
【作用】真空に排気したスパッタリング室内に、ロード
ロック室で前処理した基板を送り込み、これに例えばジ
ョセフソン素子の場合には上面にNb薄膜とAl薄膜を
スパッタ源により順次に形成し、該Al薄膜を酸化させ
てAl23にするが、この酸化処理を行なうときには上
記薄膜形成を終えた基板を仕切バルブを介して酸化室内
に送込んで行なう。該酸化室内には、例えば酸素ガスと
アルゴンガスとの混合ガスから成る酸化ガスがガス導入
管から導入され、該基板の表面のAl薄膜が酸化される
が、該酸化室内には基板以外に酸化されるような被酸化
物がないので、そこで所定の時間だけ基板を存在させれ
ば所定の酸化層の厚さでAl薄膜を酸化処理することが
できる。また、導入される酸化ガスの酸素分圧を正確に
制御すれば、該酸化室内には被酸化物や不純物がないの
で繰り返し酸化層の厚さの同じ基板を作成できる。
【0007】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づき説明すると、
図3及び図4はシリコン基板にNb−Al系のジョセフ
ソン素子を作成するためのスパッタリング装置の実施例
を示し、これらの図に於いて、符号1は真空ポンプに接
続された真空排気口2とスパッタガス源に接続されたガ
ス導入口3を有する円筒形のスパッタリング室を示し、
該室1の内部には、モーター4により回転される円板状
の基板移動装置5と、Nbのターゲットを備えたスパッ
タ源6a及びAlのターゲットを備えたスパッタ源6b
とが設けられる。該基板移動装置5は幾つかの円形の基
板7を取り付けて回転し、基板7は仕切バルブ8を介し
て側方に設けたロードロック室9の基板搬送装置10に
より該ロードロック室9内から運び込まれて該基板移動
装置5に自動的に取り付けられる。基板搬送装置10は
公知のものであり、ロードロック室9内に外部から運び
込まれクリーニングや脱ガス等の前処理が施された基板
7を持ち上げ、該仕切バルブ8が開かれるとスパッタリ
ング室1内に運び込んで基板移動装置5の所定の位置に
取り付ける作動を行なう。
【0008】以上の構成は従来のスパッタリング装置と
略同様であるが、本発明では該スパッタリング室1の側
方に更に仕切バルブ11を介して独立した酸化室12を
設けるようにし、この酸化室12内で基板7に形成した
薄膜の酸化処理を行なうようにした。これを更に詳述す
ると、該酸化室12は酸化しない材料例えばSUSで円
筒形に独立して構成し、その内部には酸化する材料の構
造物等の被酸化物を一切設けず、酸化ガスを導入するた
めの酸化ガス導入管13を開口させるようにした。ま
た、薄膜の酸化の度合いは薄膜の温度により変化するの
で、酸化の程度を一定にするために基板冷却装置14を
該酸化室12内に設け、一定の温度で酸化処理を行なえ
るようにした。該酸化ガス導入管13に、ガス源15
a,15bからのガス圧を精密に測定するガス圧測定室
16a,16bとこれらの室16a,16bからのガス
を充分に混合するためのガス混合室17とを順次設けた
ガス導入系18を接続し、酸化室12へ精密に分量を制
御した酸化ガスの導入が得られるようにした。該ガス源
15a,15bのガスの種類は、Nb−Al系ジョセフ
ソン素子の場合、酸素ガスとアルゴンガスであり、これ
らが一定の割合、例えば酸素ガス10%、アルゴンガス
90%を混合した混合ガスが酸化室12内に導入され
る。この際、ガス圧測定室16a,16bに取付けられ
た真空計と、既知の各ガス圧測定室16の体積とから、
酸化室12内へ導入されるガス圧力濃度が精密に制御で
きる。該基板冷却装置14は、例えば冷却水や冷媒で冷
却された容器で構成され、これに基板7を接触させてそ
の温度を所定の温度に制御しながら酸化処理を行なえる
ようにした。19は酸化室12に設けた基板搬送装置
で、スパッタリング室1からスパッタ処理を終えた基板
7を酸化室12内へ取り出して基板冷却装置14に接触
させ、酸化処理後に該基板7をスパッタリング室1内へ
戻す作動を行なう。20及び21はロードロック室9及
び酸化室12に設けた真空排気口である。
【0009】この実施例に於いて、基板7をロードロッ
ク室9内に用意し、そこで該基板7に脱ガス等の前処理
を施した後仕切バルブ8を開いて予めアルゴンガス圧を
調節しておいたスパッタリング室1内に基板搬送装置1
0により運び込み、基板移動装置5に取り付ける。そし
て、通電されたスパッタ源6aの上方に基板7を位置さ
せてNbの薄膜を形成し、続いてスパッタ源6bの上方
に基板7を位置させてAlの薄膜を形成したのち、仕切
バルブ11を開閉して該基板7を酸化室12内へ基板搬
送装置19で搬入し、基板冷却装置14で基板7を所定
の温度に制御したところで酸化ガス導入管13から濃度
を精密に調整した酸化ガスを導入する。該酸化室12は
独立しており、その内部には基板7以外に酸化されるよ
うな被酸化物が存在しないので、酸化ガスは調整された
濃度の状態で基板7のAl薄膜を酸化させ、酸化の進行
を基板7の滞在時間により正確に制御でき、Al薄膜に
一定の厚さの酸化層を形成することができる。酸化室1
2の真空排気口21から酸化ガスを排除することにより
酸化処理は終了し、基板7は図示実施例の場合スパッタ
リング室1に送り出され、必要なときには該基板7に更
にNbの薄膜をスパッタで形成したのち外部へ取り出さ
れる。Al薄膜の厚さは数1000オングストローム
で、その表層の数10〜数100オングストロームが酸
化層になるように酸化処理される。
【0010】尚、酸化室12は図5のようにロードロッ
ク室9と交叉する方向に設置することも可能である。ま
た、ジョセフソン素子に限らずスパッタで形成した薄膜
を酸化処理する場合に本発明装置を適用できる。この実
施例に於いて、基板冷却装置14を加熱装置に変更し、
酸化室12に酸化ガスを導入すれば、高温超伝導体を作
成することが可能である。
【0011】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、スパッタ
リング室の側方に、仕切バルブを介して酸化ガス導入管
を備え且つ内部に被酸化物のない独立した酸化室を設け
たので、多数の基板のスパッタ成膜された薄膜を均一の
厚さの酸化層で再現性よく酸化処理することができ、薄
膜の品質が向上する等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来例の1部截断側面図
【図2】 図1の平面図
【図3】 本発明の実施例の1部截断側面図
【図4】 図3の平面図
【図5】 本発明の他の実施例の平面図
【符号の説明】
1 スパッタリング室 6a,6b スパッタ
源 7 基板 11 仕切バル
ブ 12 酸化室 13 酸化ガ
ス導入管 14 基板冷却装置 16a,16b ガス圧
測定室 17 ガス混合室 18 ガス導
入系

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ターゲットを備えたスパッタリング室の
    側方に、仕切バルブを介して酸化ガス導入管を備え且つ
    内部に被酸化物のない独立した酸化室を設けたことを特
    徴とするスパッタリング装置。
  2. 【請求項2】 上記酸化室内に基板冷却装置を設けたこ
    とを特徴とする請求項1に記載のスパッタリング装置。
  3. 【請求項3】 上記酸化室の酸化ガス導入管に、ガス圧
    測定室とガス混合室とを順次設けたガス導入系を接続し
    たことを特徴とする請求項1に記載のスパッタリング装
    置。
JP20926192A 1992-08-05 1992-08-05 スパッタリング装置 Pending JPH0649633A (ja)

Priority Applications (1)

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JP20926192A JPH0649633A (ja) 1992-08-05 1992-08-05 スパッタリング装置

Applications Claiming Priority (1)

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JP20926192A JPH0649633A (ja) 1992-08-05 1992-08-05 スパッタリング装置

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JPH0649633A true JPH0649633A (ja) 1994-02-22

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ID=16570025

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP20926192A Pending JPH0649633A (ja) 1992-08-05 1992-08-05 スパッタリング装置

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JP (1) JPH0649633A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9790590B2 (en) 2012-05-31 2017-10-17 Tokyo Electron Limited Vacuum-processing apparatus, vacuum-processing method, and storage medium
WO2019163439A1 (ja) * 2018-02-26 2019-08-29 株式会社アルバック 成膜方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9790590B2 (en) 2012-05-31 2017-10-17 Tokyo Electron Limited Vacuum-processing apparatus, vacuum-processing method, and storage medium
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