JPH0974092A - 多層積層薄膜およびその形成方法 - Google Patents
多層積層薄膜およびその形成方法Info
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- JPH0974092A JPH0974092A JP7230293A JP23029395A JPH0974092A JP H0974092 A JPH0974092 A JP H0974092A JP 7230293 A JP7230293 A JP 7230293A JP 23029395 A JP23029395 A JP 23029395A JP H0974092 A JPH0974092 A JP H0974092A
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- Japan
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- film
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板上に複数種の薄膜を所望の膜厚で容易に
堆積させることができる多層積層薄膜形成方法および良
好な膜質を持つ多層積層薄膜を提供する。 【解決手段】 真空容器内に複数種のガスを導入しつつ
該容器内に設置された電極に電力を投入して基板上に薄
膜を堆積させる多層積層薄膜形成方法で、投入電力のパ
ワーを変化させることによって、堆積する膜の組成を変
化させて複数種の薄膜を基板上に堆積させる。
堆積させることができる多層積層薄膜形成方法および良
好な膜質を持つ多層積層薄膜を提供する。 【解決手段】 真空容器内に複数種のガスを導入しつつ
該容器内に設置された電極に電力を投入して基板上に薄
膜を堆積させる多層積層薄膜形成方法で、投入電力のパ
ワーを変化させることによって、堆積する膜の組成を変
化させて複数種の薄膜を基板上に堆積させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路の
誘電体膜、絶縁膜またはガラスやプラスチック等の表面
にコーティングする光学薄膜およびその作製方法に関す
るものである。
誘電体膜、絶縁膜またはガラスやプラスチック等の表面
にコーティングする光学薄膜およびその作製方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、真空を破ることなく複数種の薄膜
を基板上に積層させる際、膜種の切り替えは、特開昭５
８−１４０７０５号公報や特開平１−２７２７６４号公
報に開示されているように原料ガス種の切り替えによっ
て行われていた。またこれらの公報中に記載されたスパ
ッタリング法では、膜の主成分を含有するターゲット材
を切り替える手法もとられていた。一方ＣＶＤ法（化学
的気相成長法）等でも同様に原料ガス種の切り替えが必
須とされた。
を基板上に積層させる際、膜種の切り替えは、特開昭５
８−１４０７０５号公報や特開平１−２７２７６４号公
報に開示されているように原料ガス種の切り替えによっ
て行われていた。またこれらの公報中に記載されたスパ
ッタリング法では、膜の主成分を含有するターゲット材
を切り替える手法もとられていた。一方ＣＶＤ法（化学
的気相成長法）等でも同様に原料ガス種の切り替えが必
須とされた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
のガス種切り替えでは、ガス種を切り替える際、所定の
組成のガスが安定供給されるまで時間を要し、それに伴
い成膜時間が長期化したり、またその間成膜が進行され
ないため基板温度が下降して、膜の屈折率や成膜速度の
変動が生じていた。さらに、真空容器内に付着した切り
替え前のガス種が、次の膜種の成膜時に残留ガスとして
発生するため、膜質や成膜速度に変動が生じ、所望の膜
質を得る上で問題であった。
のガス種切り替えでは、ガス種を切り替える際、所定の
組成のガスが安定供給されるまで時間を要し、それに伴
い成膜時間が長期化したり、またその間成膜が進行され
ないため基板温度が下降して、膜の屈折率や成膜速度の
変動が生じていた。さらに、真空容器内に付着した切り
替え前のガス種が、次の膜種の成膜時に残留ガスとして
発生するため、膜質や成膜速度に変動が生じ、所望の膜
質を得る上で問題であった。
【０００４】一方ターゲット切り替えによる膜種の切り
替えにおいても、上記の問題が存在するのみならず、装
置面から見て、複数種のターゲットを有し、かつそれを
任意に基板に対向させるための機構を真空チャンバー内
に備えなければならないため、装置が高価になってしま
う欠点がある。
替えにおいても、上記の問題が存在するのみならず、装
置面から見て、複数種のターゲットを有し、かつそれを
任意に基板に対向させるための機構を真空チャンバー内
に備えなければならないため、装置が高価になってしま
う欠点がある。
【０００５】さらに、これらガス種切り替えやターゲッ
ト切り替えの操作を全自動化するには装置のシステムが
複雑化する等の問題があって、それが省人化への障壁と
もなり得る。
ト切り替えの操作を全自動化するには装置のシステムが
複雑化する等の問題があって、それが省人化への障壁と
もなり得る。
【０００６】そこで本発明の目的は、基板上に複数種の
薄膜を所望の膜厚で容易に堆積させることができる多層
積層薄膜形成方法および良好な膜質を持つ多層積層薄膜
を提供することにある。
薄膜を所望の膜厚で容易に堆積させることができる多層
積層薄膜形成方法および良好な膜質を持つ多層積層薄膜
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、真空容器内に
複数種のガスを導入しつつ該容器内に設置された電極に
電力を投入して基板上に薄膜を堆積させる多層積層薄膜
形成方法において、投入電力のパワーを変化させること
によって堆積する膜の組成を変化させて複数種の薄膜を
基板上に堆積させることを特徴とする多層積層薄膜形成
方法ならびにその方法で形成された多層積層薄膜を提供
する。
複数種のガスを導入しつつ該容器内に設置された電極に
電力を投入して基板上に薄膜を堆積させる多層積層薄膜
形成方法において、投入電力のパワーを変化させること
によって堆積する膜の組成を変化させて複数種の薄膜を
基板上に堆積させることを特徴とする多層積層薄膜形成
方法ならびにその方法で形成された多層積層薄膜を提供
する。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の方法においては、初期成
膜時の条件のうちガスの導入量、ガス種、ターゲット等
は変化させることなく、投入電力のパワーのみを変化さ
せることにより瞬時に膜種の切り替えを行い、複数種膜
からなる多層積層薄膜を形成する。これは、投入電力の
違いによりプラズマ中で解離するガス種が変化すること
を利用しているものである。例えばスパッタ法でターゲ
ットをＡｌにしてＮ2とＯ2を導入した場合、低電力では
Ｏ2の解離の方が進行してＡｌの酸化物薄膜が生成しや
すく、また高電力ではＯ2の解離と比較してＮ2の解離の
方が極端に進行して窒化物が主の薄膜が生成しやすいこ
と等が挙げられる。
膜時の条件のうちガスの導入量、ガス種、ターゲット等
は変化させることなく、投入電力のパワーのみを変化さ
せることにより瞬時に膜種の切り替えを行い、複数種膜
からなる多層積層薄膜を形成する。これは、投入電力の
違いによりプラズマ中で解離するガス種が変化すること
を利用しているものである。例えばスパッタ法でターゲ
ットをＡｌにしてＮ2とＯ2を導入した場合、低電力では
Ｏ2の解離の方が進行してＡｌの酸化物薄膜が生成しや
すく、また高電力ではＯ2の解離と比較してＮ2の解離の
方が極端に進行して窒化物が主の薄膜が生成しやすいこ
と等が挙げられる。
【０００９】なお、薄膜を積層させる方法としてはＣＶ
Ｄ法（化学的気相成長法）などが本発明には適用可能で
あり、それぞれの方法における投入電力のパワー変化
は、所望の膜組成、原料ガスの組成などの各種条件を考
慮して適宜設定する。
Ｄ法（化学的気相成長法）などが本発明には適用可能で
あり、それぞれの方法における投入電力のパワー変化
は、所望の膜組成、原料ガスの組成などの各種条件を考
慮して適宜設定する。
【００１０】また特に反応ガスとして酸素と窒素を導入
すると、投入電力をわずかに変えることで高特異的に酸
化膜形成反応あるいは窒化膜形成反応を選択することが
できることから、本発明は窒化物薄膜と酸化物薄膜を積
層させる場合に極めて有効である。
すると、投入電力をわずかに変えることで高特異的に酸
化膜形成反応あるいは窒化膜形成反応を選択することが
できることから、本発明は窒化物薄膜と酸化物薄膜を積
層させる場合に極めて有効である。
【００１１】また、真空容器内の酸素分圧を窒素分圧の
１０分の３以下に設定することで、窒化反応を低電力で
も進行させることができる。
１０分の３以下に設定することで、窒化反応を低電力で
も進行させることができる。
【００１２】以下に、本発明の多層積層薄膜形成方法に
おいて、投入電力によって膜質、成膜速度がどのように
変化するかを、スパッタ法による例を挙げて説明する。
おいて、投入電力によって膜質、成膜速度がどのように
変化するかを、スパッタ法による例を挙げて説明する。
【００１３】図１に示すように、直流電源１と口一パス
フィルター（ＬＰＦ）２を介して高周波電力３が供給可
能でかつ裏面にマグネット４が設置されたアルミニウム
のターゲット５と、ヒーター６による加熱機構を有した
被積層物である基板７が配備された真空容器８内に、流
量計（ＭＦＣ）９を介してＯ2、Ｎ2およびＡｒをそれぞ
れ１０ｓｃｃｍ、１９０ｓｃｃｍおよび５０ｓｃｃｍで
真空容器内に導入する。次にアルミニウムのターゲット
に高周波電力（周波数＝１３．５６ＭＨｚ）を５００Ｗ
投入し、さらに直流電力を２５０Ｗ間隔で０Ｗから３．
００ＫＷまで重畳する。そして、各パワーにおいて成膜
された膜の屈折率と成膜レートを測定・算出する。その
ようにして得られた結果を図２に示した。この図は、直
流電力が２．２５ＫＷから２．５０ＫＷに変化したとこ
ろで屈折率と成膜レートが急激に上昇することを示して
いる。屈折率から見て、直流電力が２．２５ＫＷ以下で
は主にＡｌ2Ｏ3膜、２．５０ＫＷ以上では主にＡｌＮ膜
が形成されたことが明らかである。このように、本発明
の方法では、投入電力をわずかに変えることによって、
膜質の異なる複数種の薄膜を形成することができる。
フィルター（ＬＰＦ）２を介して高周波電力３が供給可
能でかつ裏面にマグネット４が設置されたアルミニウム
のターゲット５と、ヒーター６による加熱機構を有した
被積層物である基板７が配備された真空容器８内に、流
量計（ＭＦＣ）９を介してＯ2、Ｎ2およびＡｒをそれぞ
れ１０ｓｃｃｍ、１９０ｓｃｃｍおよび５０ｓｃｃｍで
真空容器内に導入する。次にアルミニウムのターゲット
に高周波電力（周波数＝１３．５６ＭＨｚ）を５００Ｗ
投入し、さらに直流電力を２５０Ｗ間隔で０Ｗから３．
００ＫＷまで重畳する。そして、各パワーにおいて成膜
された膜の屈折率と成膜レートを測定・算出する。その
ようにして得られた結果を図２に示した。この図は、直
流電力が２．２５ＫＷから２．５０ＫＷに変化したとこ
ろで屈折率と成膜レートが急激に上昇することを示して
いる。屈折率から見て、直流電力が２．２５ＫＷ以下で
は主にＡｌ2Ｏ3膜、２．５０ＫＷ以上では主にＡｌＮ膜
が形成されたことが明らかである。このように、本発明
の方法では、投入電力をわずかに変えることによって、
膜質の異なる複数種の薄膜を形成することができる。
【００１４】
【実施例】次に、実施例によって本発明をより具体的に
説明する。
説明する。
【００１５】（実施例１）前述の図１の装置で、被積層
物である基板を合成石英基板とし、Ｏ2、Ｎ2およびＡｒ
をそれぞれ１０ｓｃｃｍ、１９０ｓｃｃｍおよび５０ｓ
ｃｃｍずつ流量計を介して真空容器内に導入した。ま
た、ターゲット材はＡｌを使用した。次にターゲットに
５００Ｗの高周波電力を投入し、同時に直流電力を順に
３．０ＫＷ、１．５ＫＷ、３．０ＫＷ、１．５ＫＷ、
３．０ＫＷおよび１．５ＫＷの順で重畳し、合成石英基
板上にＡｌＮ膜とＡｌ2Ｏ3膜の交互層を堆積させ、波長
２４８ｎｍのＫｒＦレーザ光に対する有効な反射防止特
性を有した光学体の製作を試みた。また、各層の波長２
４８ｎｍにおける屈折率、光学的膜厚（機械的膜厚×屈
折率）等の設計値は表１に示し、各層の膜厚は成膜時間
で制御した。そしてこの基板を真空容器より取り出し、
分光測定器で測定し、その反射特性を図３に示した。な
お、測定光の基板への入射角度は５゜とした。
物である基板を合成石英基板とし、Ｏ2、Ｎ2およびＡｒ
をそれぞれ１０ｓｃｃｍ、１９０ｓｃｃｍおよび５０ｓ
ｃｃｍずつ流量計を介して真空容器内に導入した。ま
た、ターゲット材はＡｌを使用した。次にターゲットに
５００Ｗの高周波電力を投入し、同時に直流電力を順に
３．０ＫＷ、１．５ＫＷ、３．０ＫＷ、１．５ＫＷ、
３．０ＫＷおよび１．５ＫＷの順で重畳し、合成石英基
板上にＡｌＮ膜とＡｌ2Ｏ3膜の交互層を堆積させ、波長
２４８ｎｍのＫｒＦレーザ光に対する有効な反射防止特
性を有した光学体の製作を試みた。また、各層の波長２
４８ｎｍにおける屈折率、光学的膜厚（機械的膜厚×屈
折率）等の設計値は表１に示し、各層の膜厚は成膜時間
で制御した。そしてこの基板を真空容器より取り出し、
分光測定器で測定し、その反射特性を図３に示した。な
お、測定光の基板への入射角度は５゜とした。
【００１６】この図３の反射特性は、ほぼ設計どおり波
長２４８ｎｍのＫｒＦレーザ光に対して有効な反射防止
特性を有しており、広帯域において０．１％以下の極め
て低い反射率が実現できた。この結果より、本発明の成
膜方法によって、所望の膜厚、屈折率を安定して得るこ
とが明らかである。
長２４８ｎｍのＫｒＦレーザ光に対して有効な反射防止
特性を有しており、広帯域において０．１％以下の極め
て低い反射率が実現できた。この結果より、本発明の成
膜方法によって、所望の膜厚、屈折率を安定して得るこ
とが明らかである。
【００１７】また、この実施例では従来のガス切り替え
法と比較して全工程の所要時間は３／５に短縮された。
法と比較して全工程の所要時間は３／５に短縮された。
【００１８】
【表１】 （実施例２）図１において被積層物である基板を合成石
英基板、ターゲットをＳｉとし、Ｏ2，Ｎ2およびＡｒを
それぞれ２０ｓｃｃｍ、１８０ｓｃｃｍおよび５０ｓｃ
ｃｍずつで流量計を介して真空容器内に導入した。次に
Ｓｉのターゲットに５００Ｗの高周波電力を投入し、同
時に直流電力３．０ＫＷと２．０ＫＷを交互に９回ずつ
重畳させ、最後に３．０ＫＷを１回重畳し、合成石英基
板上にＳｉＮ膜とＳｉＯ2膜の交互層を堆積させ、波長
６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザ光に対して有効な反射特
性を有した光学体の製作を試みた。また、各層の波長６
３３ｎｍにおける屈折率、光学的膜厚（機械的膜厚×屈
折率）等の設計値は表２に示し、各層の膜厚は成膜時間
で制御した。得られた基板の反射特性を図４に示した。
英基板、ターゲットをＳｉとし、Ｏ2，Ｎ2およびＡｒを
それぞれ２０ｓｃｃｍ、１８０ｓｃｃｍおよび５０ｓｃ
ｃｍずつで流量計を介して真空容器内に導入した。次に
Ｓｉのターゲットに５００Ｗの高周波電力を投入し、同
時に直流電力３．０ＫＷと２．０ＫＷを交互に９回ずつ
重畳させ、最後に３．０ＫＷを１回重畳し、合成石英基
板上にＳｉＮ膜とＳｉＯ2膜の交互層を堆積させ、波長
６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザ光に対して有効な反射特
性を有した光学体の製作を試みた。また、各層の波長６
３３ｎｍにおける屈折率、光学的膜厚（機械的膜厚×屈
折率）等の設計値は表２に示し、各層の膜厚は成膜時間
で制御した。得られた基板の反射特性を図４に示した。
【００１９】この図４の反射特性は、ほぼ設計値どおり
波長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザ光に対して有効な高
反射特性を有しており、広帯域において９９．８％以上
の極めて高い反射率が実現できた。
波長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザ光に対して有効な高
反射特性を有しており、広帯域において９９．８％以上
の極めて高い反射率が実現できた。
【００２０】また、この実施例では従来のガス切り替え
法と比較して全工程の所要時間は２／５に短縮された。
法と比較して全工程の所要時間は２／５に短縮された。
【００２１】
【表２】 （実施例３）図５に示すように、高周波電力１０が印加
可能な電極１１とヒーター１２で２００℃まで加熱され
た合成石英基板１３が設置された真空容器１４内に恒温
漕１５で気化させたＳｉＣｌ4を１３０ｓｃｃｍ、Ｏ2を
１５ｓｃｃｍ、Ｎ2を１００ｓｃｃｍ、Ａｒを５０ｓｃ
ｃｍで流量計１６を介して導入した。次に、高周波電力
を電極に３ＫＷ、１ＫＷ、３ＫＷ、１ＫＷと交互に印加
して合成石英基板上にＳｉＮとＳｉＯ2薄膜を交互に堆
積させ、波長４８８ｎｍのＡｒレーザ光に対して有効な
反射防止特性を有した光学体の製作を試みた。また、各
層の波長４８８ｎｍにおける屈折率、光学的膜厚（機械
的膜厚×屈折率）等の設計値は表３に示し、各層の膜厚
は成膜時間で制御した。得られた基版の反射特性を図６
に示した。
可能な電極１１とヒーター１２で２００℃まで加熱され
た合成石英基板１３が設置された真空容器１４内に恒温
漕１５で気化させたＳｉＣｌ4を１３０ｓｃｃｍ、Ｏ2を
１５ｓｃｃｍ、Ｎ2を１００ｓｃｃｍ、Ａｒを５０ｓｃ
ｃｍで流量計１６を介して導入した。次に、高周波電力
を電極に３ＫＷ、１ＫＷ、３ＫＷ、１ＫＷと交互に印加
して合成石英基板上にＳｉＮとＳｉＯ2薄膜を交互に堆
積させ、波長４８８ｎｍのＡｒレーザ光に対して有効な
反射防止特性を有した光学体の製作を試みた。また、各
層の波長４８８ｎｍにおける屈折率、光学的膜厚（機械
的膜厚×屈折率）等の設計値は表３に示し、各層の膜厚
は成膜時間で制御した。得られた基版の反射特性を図６
に示した。
【００２２】図６の反射特性は、ほぼ設計値どおり波長
４８８ｎｍのＡｒレーザ光に対して有効な反射防止特性
を有しており、広帯域において０．１％以下の極めて低
い反射率が実現できた。
４８８ｎｍのＡｒレーザ光に対して有効な反射防止特性
を有しており、広帯域において０．１％以下の極めて低
い反射率が実現できた。
【００２３】また、この実施例では従来のガス切り替え
法と比較して全工程の所要時間は２／３に短縮された。
法と比較して全工程の所要時間は２／３に短縮された。
【００２４】
【表３】
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
投入電力のパワーを変化させることにより、基板上に複
数種の薄膜を容易に堆積させることが可能となり、さら
に良好な膜質を所望の膜厚で得ることが可能となる。
投入電力のパワーを変化させることにより、基板上に複
数種の薄膜を容易に堆積させることが可能となり、さら
に良好な膜質を所望の膜厚で得ることが可能となる。
【図１】スパッタ法にて多層積層薄膜を形成する装置の
模式模式図である。
模式模式図である。
【図２】本発明の方法で作製された多層積層薄膜の直流
電圧に対する膜質変化の１例を示すグラフである。
電圧に対する膜質変化の１例を示すグラフである。
【図３】実施例１で得られた多層積層薄膜における波長
２４８ｎｍの光に対する反射防止特性を示すグラフであ
る。
２４８ｎｍの光に対する反射防止特性を示すグラフであ
る。
【図４】実施例２で得られた多層積層薄膜における波長
６３３ｎｍの光に対する高反射特性を示すグラフであ
る。
６３３ｎｍの光に対する高反射特性を示すグラフであ
る。
【図５】ＣＶＤ法（化学的気相成長法）にて多層積層薄
膜を形成する装置の模式図である。
膜を形成する装置の模式図である。
【図６】実施例３で得られた多層積層薄膜における波長
４８８ｎｍの光に対する反射防止特性を示すグラフであ
る。
４８８ｎｍの光に対する反射防止特性を示すグラフであ
る。
１ 直流電源 ２ 口−パスフィルター ３ 高周波電源 ４ マグネット ５ ターゲット ６ ヒーター ７ 基板 ８ 真空容器 ９ 流量計 １０ 高周波電源 １１ 電極 １２ ヒーター １３ 基板 １４ 真空容器 １５ 恒温漕 １６ 流量計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｈ０１Ｌ 21/205 21/205 21/318 Ｍ 21/318 Ｇ０２Ｂ 1/10 Ａ
Claims (6)
- 【請求項１】 真空容器内に複数種のガスを導入しつつ
該容器内に設置された電極に電力を投入して基板上に薄
膜を堆積させる多層積層薄膜形成方法において、投入電
力のパワーを変化させることによって堆積する膜の組成
を変化させて複数種の薄膜を基板上に堆積させることを
特徴とする多層積層薄膜形成方法。 - 【請求項２】 薄膜形成をスパッタ法で行う請求項１記
載の方法。 - 【請求項３】 前記導入ガスに少なくとも窒素ガスと酸
素ガスを含有させ、投入電力のパワーを変えることによ
って酸化物薄膜および窒化物薄膜をそれぞれ少なくとも
１層形成する請求項１または２記載の方法。 - 【請求項４】 酸化物薄膜と窒化物薄膜を交互に形成す
る請求項３記載の方法。 - 【請求項５】 真空容器内の酸素ガス分圧を窒素ガス分
圧の１０分の３以下とする請求項３または４記載の方
法。 - 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の方
法で形成された多層積層薄膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7230293A JPH0974092A (ja) | 1995-09-07 | 1995-09-07 | 多層積層薄膜およびその形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7230293A JPH0974092A (ja) | 1995-09-07 | 1995-09-07 | 多層積層薄膜およびその形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0974092A true JPH0974092A (ja) | 1997-03-18 |
Family
ID=16905555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7230293A Pending JPH0974092A (ja) | 1995-09-07 | 1995-09-07 | 多層積層薄膜およびその形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0974092A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008241746A (ja) * | 2007-03-23 | 2008-10-09 | Seiko Epson Corp | 光学物品とその製造方法 |
-
1995
- 1995-09-07 JP JP7230293A patent/JPH0974092A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008241746A (ja) * | 2007-03-23 | 2008-10-09 | Seiko Epson Corp | 光学物品とその製造方法 |
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