JPH1046331A

JPH1046331A - スパッタ成膜法およびスパッタ装置

Info

Publication number: JPH1046331A
Application number: JP21660796A
Authority: JP
Inventors: Kazufumi Watabe; 一史渡部; Keiji Ishibashi; 啓次石橋
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1996-07-30
Filing date: 1996-07-30
Publication date: 1998-02-17

Abstract

(57)【要約】【課題】セラミックスターゲットを用いるスパッタ成
膜法において、新しいターゲットをスパッタ室に取り付
ける際、装置メンテナンスのためターゲットを大気に曝
した際に膜特性が安定するまで行われるダミーデポの行
程を短縮または省略できるスパッタ成膜法およびスパッ
タ装置を提供する。【解決手段】化合物薄膜の当該元素から成るセラミッ
クスをターゲット11として用い、スパッタリング現象を
利用して成膜する方法であり、ターゲットを成膜処理室
に配置した後であって成膜を開始する前に、成膜処理室
を真空排気しながら、ターゲットを加熱する。ターゲッ
トの加熱を行うので、ターゲットに吸着し吸蔵された水
を放出させることができ、これにより、形成される膜に
与える水の影響が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスパッタ成膜法およ
びスパッタ装置に関し、特に、ターゲットにセラミック
スを用いて基板上に化合物薄膜を形成するスパッタ成膜
法、およびこのスパッタ成膜法を実施するスパッタ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の成膜法としてはスパッタ法、蒸着
法、ＣＶＤ法等があるが、スパッタ法は大面積の基板上
に均一に薄膜を形成できるという点で他の成膜法よりも
優れている。スパッタ法の中でも、量産装置としては、
成膜速度が速いという理由で、ターゲット背後に配置し
たマグネットによる磁界でターゲット表面にプラズマを
収束させるマグネトロンスパッタ法が用いられる。

【０００３】一方、最近の薄膜形成では、２種類以上の
元素から成る化合物の薄膜（「化合物薄膜」という）を
形成することが多い。化合物薄膜としては、例えば、Ｉ
ＴＯ（インジウム・錫・酸化物），Ｉｎ₂Ｏ₃，ＳｎＯ
₂、ＺｎＯ等の透明導電膜、ＳｒＴｉＯ₃，ＢａＴｉＯ
₃，Ｐｂ−Ｚｒ−Ｔｉ−Ｏ系等の強誘電体薄膜、Ａｌ₂
Ｏ₃，ＭｇＯ，ＺｒＯ₂，ＴｉＯ₂，ＴｉＯ₂，Ｔａ₂
Ｏ₅等の誘電体薄膜、Ｆｅ−Ｂａ−Ｏ系の磁性体薄膜等
がある。

【０００４】上記のような化合物薄膜をスパッタ法によ
り成膜する場合には、一般に、ターゲットとして、当該
化合物薄膜を構成する元素から成るセラミックスが用い
られる。

【０００５】スパッタ装置によるスパッタ成膜法では、
先ず、成膜処理室を真空排気した後、Ａｒ等の不活性ガ
スに反応性ガス（Ｏ₂ガス等）を適量添加した混合ガス
を導入する。次に、混合ガスの導入量または真空排気系
のコンダクタンスを制御することにより、成膜処理室の
圧力を任意の値に設定する。その後、カソードに負の電
圧を印加してプラズマを発生させ、ターゲットをスパッ
タする。スパッタによりターゲットから放出された粒子
は、ターゲットに対向した基板上に薄膜となって堆積す
る。スパッタの際、ターゲットはイオン衝撃により加熱
され、変質または破損する。このため、スパッタ中、タ
ーゲットは冷却される。

【０００６】図２は、従来のマグネトロンスパッタ装置
に用いられるカソードを示す。このカソードは、セラミ
ックスのターゲット４１が低融点金属のボンディング材
４２によりバッキングプレート４３に結合され、ターゲ
ット４１の背面にマグネット４４が配置される。バッキ
ングプレート４３はＣｕやＳＵＳで作られ、冷却用通路
４５が形成されている。このカソードの構成では、冷却
用通路４５に水を流すことによりターゲット４１を冷却
する。図中の４６は冷却水が流れる方向を示す。

【０００７】図３は従来のカソードの他の例を示す。こ
のカソードは、セラミックスのターゲット４１をボンデ
ィング材４２で備えた板状バッキングプレート５１の下
側に、内部にマグネット４４を配置したカソードボディ
ー５２に取り付けている。ターゲット４１は、カソード
ボディー５２の内部に矢印４６のごとく水を流すことに
より冷却される。このカソードの構成では、カソードボ
ディー５２の内部空間５３が冷却用通路となる。

【０００８】スパッタ装置では、例えば新しいターゲッ
トを成膜処理室に取り付けた初期の薄膜形成で、その特
性が徐々に変化してしまう。そのため、形成される薄膜
の特性が安定するまでしばらくスパッタ（ダミーデポ）
が行われる。

【０００９】またスパッタ装置において連続的に薄膜を
形成していくと、基板以外の膜が堆積する部分では、そ
の膜厚が厚くなり、ある程度厚くなると、応力により次
第に剥離するようになる。剥離した膜の一部は、基板上
に形成される膜に取り込まれて欠陥となり、製品の歩留
りを低下させる原因となる。このため、従来のスパッタ
法による薄膜形成では、基板以外の部分に付着した膜が
剥離する前に、成膜処理室を開け（大気開放）、この薄
膜付着部分の部材交換を行うメンテナンス作業が行われ
る。

【００１０】セラミックスをターゲットとしたスパッタ
成膜法で、上記のごときメンテナンスのために成膜処理
室の大気開放を行うと、大気開放前の膜特性およびその
基板面内均一性を再現できなくなるという問題が発生す
る。しかし、しばらくスパッタすることで、大気開放前
の膜特性およびその基板面内均一性を再現できるように
なることが経験的にわかっている。

【００１１】そこで、実際にＩＴＯ透明導電膜の生産ラ
インでは、新しいＩＴＯターゲットを用いて成膜を行う
場合、あるいは装置メンテナンスのため大気開放した後
に成膜を行う場合に、必ず「ダミーデポ」と呼ばれる生
産工程とは関係ない成膜工程を行う。このダミーデポで
は、ＡｒまたはＡｒに適量の酸素を導入した雰囲気で行
われ、膜特性（一般にはシート抵抗で判断される）が安
定するまで行われる。このダミーデポに要する時間はタ
ーゲットを大気に曝した時間や投入電力等にもよるが、
通常、３〜１０時間程度必要である。製品となる膜は、
ダミーデポの後に酸素導入量を調節することにより、膜
特性がよくなる酸素導入量（以後「最適酸素導入量」と
いう）で形成される。一般的に、シート抵抗が最小にな
るとき膜特性が良好であると判断される。

【００１２】なお、ターゲットの加熱機構を備えたスパ
ッタ装置が、特公平８−６１７７号公報に開示されてい
るが、この装置では成膜中にターゲットの加熱を行い、
その温度を一定に保つようにしている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】セラミックスをターゲ
ットとしたスパッタ成膜法を実施する従来のスパッタ成
膜法において、ターゲットを成膜処理室に取り付けた初
期の段階に、あるいはメンテナンス時にターゲット表面
を大気に曝した際に、膜特性が安定するまで行われるダ
ミーデポの行程は、時間的に大きな損失であり、さらに
ターゲットそのものはこの間も消費されるので、実質的
なターゲットの利用率は低下し、生産性の面では大きな
問題であった。従って、ダミーデポの工程に要する時間
は、可能な限り短いことが望ましい。

【００１４】本発明者は、ターゲット表面を大気に曝し
た際の膜特性変動の原因について種々の検討を行った結
果、大気中の水分によってターゲットに吸着する水が原
因であるという結論に到った。ターゲットは、ターゲッ
トメーカで真空パックされたとしても、成膜処理室に取
り付ける際に大気に曝されるので、ターゲットに水が吸
着してしまう。また、メンテナンス等のために成膜処理
室を大気開放した場合も、ターゲットは大気に曝される
ことになるので、水が吸着する。特に、ターゲットがセ
ラミックスである場合には、吸着した水はターゲットに
吸蔵されることになる。

【００１５】ターゲットに吸着し吸蔵された水はスパッ
タにより放出され、形成される膜の結晶性に影響を与え
る。例えば、膜の結晶性に与える水の影響として、ＩＴ
Ｏ透明導電膜のスパッタ成膜では膜の結晶化が抑制され
ることが報告されている（北原等：Proc. 1st Int'l Sy
mpo. on ISSP'91 Tokyo, p149 (1991)）。膜の結晶性が
異なれば、その特性は異なる。ＩＴＯ透明導電膜では、
結晶化が抑制されると、ウェットエッチングにおける加
工性は向上するが、比抵抗は高くなり、透過率は低下し
てしまう。

【００１６】さらにマグネトロンスパッタ法の場合、放
電空間のプラズマ密度は不均一である。このためプラズ
マ密度が高い部分に面したターゲット面（エロージョン
部）からは、吸着し吸蔵された水がより多く放出され
る。従ってその部分に対向した基板面では水の影響が顕
著になり、面内における膜特性の均一性が悪くなってし
まう。

【００１７】またＩＴＯ透明導電膜の膜特性は、成膜時
の酸素導入量に大きく依存する。そのためＩＴＯ透明導
電膜の成膜は一般的に、最適酸素導入量で行われてい
る。しかし、スパッタ中にターゲットから水が放出され
ると最適酸素導入量が変化してしまい、安定に成膜がで
きないという問題も提起される。

【００１８】本発明の目的は、基板上に化合物薄膜を形
成するためターゲットとしてセラミックスを用いるスパ
ッタ成膜法において、新しいターゲットを成膜処理室に
取り付けるとき、または装置メンテナンスのためターゲ
ットを大気に曝したときに、膜特性が安定するまで行わ
れるダミーデポの行程を短縮または省略できるスパッタ
成膜法を提供すること、および当該スパッタ成膜法を実
施するのに適したスパッタ装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段および作用】第１の本発明
（請求項１に対応）に係るスパッタ成膜法は、上記目的
を達成するため、２種以上の元素を含む化合物薄膜の当
該元素から成るセラミックスをターゲットとして用い、
スパッタリング現象を利用して薄膜形成を行う成膜法で
あり、上記ターゲットを成膜処理室に配置した後であっ
て成膜を開始する前に、成膜処理室を真空排気しなが
ら、ターゲットを加熱する方法である。ターゲットの加
熱を行うので、ターゲットに吸着し吸蔵された水を放出
させることができ、これにより、形成される膜に与える
水の影響が抑制され、ターゲット取付け初期に膜特性が
安定するまで行うダミーデポの行程を大幅に短縮または
省略できる。

【００２０】第２の本発明（請求項２に対応）に係るス
パッタ成膜法は、第１の発明に係る方法において、ター
ゲットは未使用のものであり、成膜を開始する前に、成
膜処理室を真空排気しながらターゲットを加熱すること
を特徴とする。

【００２１】第３の本発明（請求項３に対応）に係るス
パッタ成膜法は、第１の発明に係る方法において、装置
のメンテナンスのために薄膜を形成する行程を中断して
ターゲットを大気に曝すとき、ターゲットを大気に曝す
前の段階で、前記ターゲットの加熱を開始し、成膜を開
始する前まで加熱を継続することを特徴とする。本発明
では、ターゲットを大気に曝す場合に、その前にターゲ
ットの加熱を開始するので、ターゲットへの水の吸着を
抑制することができる。これにより、形成される膜に与
える水の影響が抑制され、ダミーデポの行程を大幅に短
縮または省略できる。

【００２２】第４の本発明（請求項４に対応）に係るス
パッタ成膜法は、第１の発明に係る方法において、成膜
行程を中断してターゲットを大気に曝すとき、ターゲッ
トを大気に曝した段階でターゲットの加熱を開始し、成
膜を開始する前まで加熱を継続することを特徴とする。
ターゲットを大気に曝すときには最も水が吸着されやす
いので、効果的に水を除去できる。

【００２３】第５の本発明（請求項５に対応）に係るス
パッタ成膜法は、第１の発明に係る方法において、装置
のメンテナンスのために薄膜を形成する行程を中断して
ターゲットを大気に曝したとき、その後に再び成膜を開
始する前に、成膜処理室を真空排気しながら、ターゲッ
トを加熱することを特徴とする。本発明では、ターゲッ
トを大気に曝した後かつ成膜を開始する前に、ターゲッ
トの加熱を行うので、大気開放中に吸着し吸蔵された水
を放出させることができる。

【００２４】第６の本発明（請求項６に対応）に係るス
パッタ成膜法は、第１〜第５の発明に係る方法におい
て、ターゲットの加熱は、スパッタ成膜中のターゲット
の加熱防止のために設けられた冷却通路に熱媒体を循環
させることにより行われることを特徴とする。ターゲッ
トの加熱を、スパッタ中のターゲット加熱防止のために
設けられた冷却通路を利用して行うので、成膜処理室や
カソード等を改造することなく、行える。

【００２５】第７の本発明（請求項７に対応）に係るス
パッタ成膜法は、第６の発明に係る方法において、熱媒
体が温水であることを特徴とする。熱媒体に水を用いる
ので、スパッタ時には冷却水に切り替えられる。またタ
ーゲットとバッキングプレートとのボンディング材には
Ｉｎが一般的であり、このＩｎの融点は１５６℃である
ので、熱媒体に温水を用いれば、たとえ異常加熱したと
しても１００℃程度なので問題が起きない。

【００２６】第８の本発明（請求項８に対応）に係るス
パッタ装置は、上記目的を達成するため、セラミックス
製のターゲットを放電によってスパッタリングして基板
上に化合物薄膜を成膜する装置であり、スパッタ成膜中
のターゲットの加熱防止のために循環させる冷却用の熱
媒体を供給する冷却機構と、当該熱媒体を加熱用として
用いる加熱機構と、ターゲットの近くに設けられた熱媒
体通路を冷却機構と加熱機構のうちのいずれかに接続す
る切替え機構とを備えるように構成される。かかる構成
によってターゲットの加熱または冷却を自在に行うこと
ができ、前述の本発明に係るスパッタ成膜法を容易に実
施できる。

【００２７】第９の本発明（請求項９に対応）に係るス
パッタ装置は、第８の発明の構成において、熱媒体が水
であることを特徴とする。熱媒体に水を用いることによ
り、ターゲットの水を放出するための加熱時には温水
を、またスパッタ成膜の冷却時には冷水を使用でき、そ
の切替えも容易に行える。またターゲットとバッキング
プレートとのボンディング材にはＩｎが一般的であり、
このＩｎの融点は１５６℃であるので、熱媒体に温水を
用いれば、たとえ異常加熱したとしても最高１００℃程
度なので問題がない。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を添付図面に基づいて説明する。

【００２９】図１に本発明に係るスパッタ成膜法が実施
されるスパッタ装置の要部構造を示す。この実施形態で
はＩＴＯ透明電導膜の成膜法の例を挙げて説明する。図
１では、本発明に係るスパッタ成膜法に関連する要部構
造のみを示し、成膜処理室やその内部構造、排気系、お
よびガス導入系等の構造は周知なものを使用することか
らその図示を省略している。

【００３０】図１では、ターゲット１１と、バッキング
プレート１２と、ターゲット１１の温度を所定の低温に
保持する冷却機構１３、ターゲット１１の温度を所定の
高温に保持する加熱機構１４、および切替え機構１５が
示される。

【００３１】ターゲット１１は成膜処理室の内部に臨
み、被処理対象である基板（図示せず）はターゲット１
１に対向して配置される。基板の上には化合物薄膜が形
成される。またターゲット１１は、基板の上に形成しよ
うとする当該化合物薄膜の構成元素から成るセラミック
スによって形成される。ターゲット１１とバッキングプ
レート１２は低融点金属であるボンディング材１６で結
合される。バッキングプレート１２の内部には熱媒体通
路１７が形成される。バッキングプレート１２の背後に
は図２に示すごとくマグネットが配置される。このよう
にして、スパッタ装置のカソード電極部が構成される。

【００３２】バッキングプレート１２の熱媒体通路１７
は、熱媒体配管１８によって冷却機構１３と加熱機構１
４に接続される。熱媒体配管１８の途中には、上記切替
え機構１５が設けられる。切替え機構１５は、４つのバ
ルブ２１，２２，２３，２４によって構成される。切替
え機構１５のバルブ２１〜２４を開閉を制御することに
より、切替え機構１５は、冷却機構１３と加熱機構１４
のいずれか一方を熱媒体配管１８を介してバッキングプ
レート１２の熱媒体通路１７に接続される。すなわち、
切替え機構１５においてバルブ２３，２４を閉じかつバ
ルブ２１，２２を開けると、冷却機構１３により所望の
温度に冷却された熱媒体（冷水）が矢印２０のごとく熱
媒体通路１７を循環し、ターゲット１１の冷却を行うこ
とができる。また、切替え機構１５においてバルブ２
１，２２を閉じかつバルブ２３，２４を開けると、加熱
機構１４で所望の温度に加熱された熱媒体（温水）が矢
印２０のごとく熱媒体通路１７を循環し、ターゲット１
１の冷却を行うことができる。冷却機構１３による冷却
は、スパッタにより成膜を行う場合に選択される。

【００３３】従来のマグネトロンスパッタ装置では、通
常、スパッタによって成膜を行っている場合にターゲッ
トを冷却することが必要であるので、もともと冷却機構
１３と冷却水用通路としての熱媒体通路１７と熱媒体配
管１８を備えている。かかる構成に対して、本実施形態
によるスパッタ装置では、加熱機構１４と切替え機構１
５を付設し、熱媒体通路１７と熱媒体配管１８を利用し
て加熱のための構成を実現している。熱媒体としては、
冷却機構１３で使用される水を利用するため、温水が使
用される。

【００３４】また、上記の冷却機構１３と加熱機構１４
を備えたサーキュレータを用いることもできる。サーキ
ュレータは、温度設定するだけで容易に熱媒体の温度を
制御でき、上記バルブ２１〜２４の開閉操作は必要ない
が、実質的には、冷却機構１３と加熱機構１４と切替え
機構１５に相当する要素とから構成される。

【００３５】以下のスパッタ成膜法の各実施例では、サ
ーキュレータを用いて熱媒体の温度制御を行い、ターゲ
ット１１の加熱と冷却を行うようにした。

【００３６】本発明に係るスパッタ成膜法の第１実施例
を説明する。第１実施例は、未使用ＩＴＯターゲット
（ターゲット１１に対応）を成膜処理室に配置し、成膜
開始前に、成膜処理室を真空排気しながらターゲット１
１を加熱し水を放出させ、その後に薄膜形成を行う例で
ある。

【００３７】第１実施例で、ターゲット１１には、Ｉｎ
₂Ｏ₃にＳｎＯ₂を１０wt％添加した焼結体ターゲット
（密度９５％、サイズ６００ｍｍ×７００ｍｍ）を用い
た。サーキュレータは、バッキングプレート１２の熱媒
体通路１７と加熱機構（１４に相当）とを接続する状態
にある。上記ターゲット１１を成膜処理室に取り付けた
後、排気しながら、水を熱媒体としたサーキュレータを
用いてバッキングプレート１２の熱媒体通路１７に８０
℃の温水を循環させ、ターゲット１１の加熱を行った。
この状態で１．５×１０^-4Ｐａまで真空排気する。その
後、バッキングプレート１２の熱媒体通路１７に循環さ
せていた８０℃の温水を、冷却機構（１３に相当）に接
続することによって２０℃の水に切替え、３．０×１０
^-5Ｐａまで真空排気する。その後、Ａｒだけの雰囲気
で、投入電力ＤＣ３ｋＷ、Ａｒ導入量５００sccm、スパ
ッタ圧力０．７Ｐａとしてダミーデポを行った。

【００３８】上記ダミーデポは、３７０ｍｍ×４７０ｍ
ｍのガラス基板上に、基板温度を２００℃とし、１分間
ずつＩＴＯ透明導電膜を成膜して、シート抵抗の基板面
内平均値および面内均一性の経時変化がなくなるまで行
う。その結果、ダミーデポ開始後１６分で、シート抵抗
の基板面内平均値および面内均一性が安定に得られるよ
うになった。そこで酸素を導入し、最適酸素導入量の探
索を行い、ダミーデポを開始してから計２１分後（積算
電力にして１．０５ｋＷｈ投入後）、酸素導入量２．０
sccmで、シート抵抗面内平均値２０Ω／□、面内均一性
約±６％を得た。その後、スパッタを続けても、最適酸
素導入量は変化せず、安定したシート抵抗面内平均値と
面内均一性が得られた。

【００３９】以上の成膜条件では、基板面内における平
均成膜速度は約１００ｎｍ／min となり、基板面内平均
膜厚は１００ｎｍであった。

【００４０】一方、ターゲットを加熱しない従来の方法
によれば、上記成膜条件の場合、ダミーデポおよび最適
酸素導入量の探索工程に要した時間は合計３時間以上、
積算電力にして９ｋＷｈ以上が必要であった。

【００４１】以上のように、従来方法と比較すると明ら
かなように、第１実施例に係るスパッタ成膜法によれ
ば、未使用ＩＴＯターゲットを成膜処理室に配置した
後、最初に行うダミーデポの工程に要する時間を大幅に
短縮できた。

【００４２】第１実施例では未使用ＩＴＯターゲットの
場合の例であったが、一度使用して大気中に放置してい
たターゲットでも上記スパッタ成膜法を適用でき、第１
実施例と同様にダミーデポの時間を従来方法よりも大幅
に短縮できる。

【００４３】次に本発明に係るスパッタ成膜法の第２実
施例を説明する。第２実施例は、薄膜を形成する行程を
中断してターゲット１１を大気に曝すとき、ターゲット
１１を大気に曝す前に当該ターゲット１１を加熱して水
吸着を防ぎ、その後ターゲット１１の加熱状態を保持し
て成膜処理室を大気開放し、再びターゲット１１を成膜
処理室に配置して加熱状態を保持して一定レベルまで真
空排気し、成膜を行う例である。第２実施例で用いた装
置の構成、カソード電極部、およびターゲットの部分
は、第１実施例で用いたものと同じである。

【００４４】成膜処理室を大気開放する前の最適酸素導
入量、シート抵抗面内平均値、面内均一性は、各々、第
１実施例で記した成膜条件において２．０sccm、約２０
Ω／□、約±６％であり、第１実施例で安定に得られる
ようになった各値とほぼ同じであった。

【００４５】第２実施例では、先ず、成膜処理室を大気
開放する前に、バッキングプレート１２に設けられた熱
媒体通路１７に流れていた水をサーキュレータ（加熱機
構１４に相当）の温水（８０℃）に切り替え、ターゲッ
ト１１を加熱する。ターゲット１１が十分に加熱される
まで待った後、成膜処理室を大気開放し、加熱状態を維
持したままでターゲット１１を例えば２時間大気に曝
す。その後、再びターゲット１１を成膜処理室に配置
し、上記温水でターゲット１１を加熱した状態で、成膜
処理室を１．５×１０^-4Ｐａまで真空排気する。次に、
バッキングプレート１２の熱媒体通路１７を流れる温水
を冷水に切り替え、３．０×１０^-5Ｐａまで真空排気す
る。その後、大気開放前の成膜条件（酸素導入量も同
じ）にて、基板面内の平均膜厚が１００ｎｍの膜を連続
して形成した。その結果、成膜開始後、２枚目以降で大
気開放前と同様の、約２０Ω／□のシート抵抗面内平均
値と、約±６％の面内均一性が得られた。またこのと
き、最適酸素導入量は２．０sccmのままであった。

【００４６】一方、ターゲットを加熱しない従来の方法
では、第２実施例と同じようにターゲットを２時間大気
に曝した場合、再び大気開放前のシート抵抗の面内平均
値と面内均一性を得るためには、約３．１時間、積算電
力にして約９．３ｋＷｈのダミーデポが必要であった。

【００４７】以上のように、従来方法と比較すると明ら
かなように、第２実施例に係るスパッタ成膜法によれ
ば、薄膜を形成する工程を中断してターゲットを大気に
曝した後、再び製品となる膜を作成する前に行うダミー
デポの時間を大幅に短縮することができた。

【００４８】なお上記の第２実施例の代わりに、ターゲ
ット１１を大気に曝す前の段階ではターゲットを加熱せ
ず、成膜処理室を大気開放しターゲット１１を大気に曝
している間に当該ターゲット１１の加熱を開始するよう
に構成することもできる。ターゲット１１を大気に曝す
ときには特に水分が吸着しやすいので、かかる加熱は効
果的である。

【００４９】次に本発明に係るスパッタ成膜法の第３実
施例を説明する。第３実施例は、薄膜を形成する工程を
中断してターゲット１１を大気に曝した後に、再び成膜
を開始する前に、このターゲット１１を配置した成膜処
理室を真空排気しながらターゲット１１を加熱し、吸着
した水を放出させた後に成膜を行う例である。

【００５０】第３実施例では、ターゲットを大気に曝す
ときには第２実施例で実施したようなターゲットの加熱
を行わず、大気に曝した後に成膜処理室を真空排気する
ときに上記実施例と同様にターゲット１１の加熱を行
い、ターゲットの水を放出させる。２時間の大気開放
後、成膜処理室を排気しながら、バッキングプレート１
２の熱媒体通路１７にサーキュレータを用いて温水（８
０℃）を流してターゲット１１を加熱する。１．５×１
０^-4Ｐａまで真空排気した後には、熱媒体通路１７に流
していた温水を冷水に切り替え、３．０×１０^-5Ｐａま
で真空排気する。その後、大気開放前の成膜条件（酸素
導入量も同じ）にて、基板面内平均膜厚１００ｎｍの膜
を連続して形成した。その結果、第２実施例と同様に、
成膜開始後、２枚目以降で大気開放前と同様のシート抵
抗面内平均値と面内均一性が得られた。またこのときの
最適酸素導入量も、第２実施例と同様に、２．０sccmの
ままであった。第３実施例でも、第２実施例と同様に、
従来の方法に比べてダミーデポの時間を大幅に短縮でき
た。

【００５１】第３実施例では、ターゲットを大気に曝す
ときにはターゲット１１の加熱を行わないので、この
間、ターゲット１１に水が吸着する。このため、第３実
施例で、その後１．５×１０^-4Ｐａまで排気するために
必要な時間は、ターゲットを大気に曝す前にターゲット
加熱を行う第２実施例よりも長くなる。従って実際に
は、第２実施例による方法を行うのが望ましい。

【００５２】本発明によるスパッタ成膜法は、大気に曝
したターゲットを用いて成膜を行うとき、その成膜を行
う前に、ターゲット１１の加熱を行ってターゲット１１
の脱ガスを行うことに特徴がある。ターゲット加熱を利
用したスパッタ成膜法は、前述の実施例に限定されるも
のではなく、ランプヒータ等の加熱器を成膜処理室の内
部または外部に配置して、ターゲット１１を直接（また
は間接）に加熱し、あるいは加熱器をバッキングプレー
ト１２に直接設置して加熱することもできる。また加熱
のための温度も、上記実施例による８０℃に限定され
ず、ボンディング材の融点以下であればよい。ただし、
ターゲット１１とバッキングプレート１２のボンディン
グでは、一般的にＩｎがボンディング材として用いられ
るため、上記の方法では、制御系のトラブルにより異常
加熱された場合にはボンディング材のＩｎが溶けるおそ
れがある。従って、上記各実施例のようにサーキュレー
タを用い、水を熱媒体として用いるのが望ましい。

【００５３】上記各実施例では図２に示すカソード構成
のものを使用したが、カソード構成は本実施例に限定さ
れるものではなく、図３に示す構成であっても構わな
い。

【００５４】また上記の各実施例では、ターゲット１１
を加熱している場合１．５×１０^-4Ｐａまで真空排気
し、冷却時には３．０×１０^-5Ｐａまで真空排気した
が、排気圧力はこれに限るものではなく、薄膜形成に水
が影響を及ぼさない程度であればよい。本発明者の実験
によれば、その具体的な値は１×１０^-4Ｐａ以下であ
り、この圧力まで排気できればよい。

【００５５】上記の各実施例では、ＩＴＯ透明導電膜の
成膜についてＩｎ₂Ｏ₃にＳｎＯ₂を１０wt％添加し
た、密度９５％、サイズ６００ｍｍ×７００ｍｍの焼結
体ターゲットを用いたスパッタ成膜法について述べた
が、ターゲットの組成、密度、形状、大きさおよび製法
等は、これらに限られるものではない。同じＩＴＯ透明
導電膜を形成するターゲットでも、ＳｎＯ₂の添加量の
異なるもの、または密度が異なるもの、形状が円形や楕
円形のもの、大きさが異なるもの、焼結体ではなくプレ
スしただけのもの等に対しても、本発明によるスパッタ
成膜法を適用することができる。

【００５６】さらに上記実施例では、ＩＴＯターゲット
を用いたスパッタ成膜法について述べたが、その他のセ
ラミックス製ターゲットを用いる薄膜形成、例えば、Ｉ
ｎ₂Ｏ₃，ＳｎＯ₂，ＺｎＯ等の透明導電膜、ＳｒＴｉ
Ｏ₃，ＢａＴｉＯ₃，Ｐｂ−Ｚｒ−Ｔｉ−Ｏ系等の強誘
電体薄膜、Ａｌ₂Ｏ₃，ＭｇＯ，ＺｒＯ₂，ＴｉＯ₂，
Ｔａ₂Ｏ₅等の誘電体薄膜、Ｆｅ−Ｂａ−Ｏ系の磁性体
薄膜等の形成に対しても、本発明によるスパッタ成膜法
を適用できる。

【００５７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、セラミックスターゲットを用いたスパッタ成膜法
において、未使用ターゲットを用いる場合、または、装
置メンテナンスのため成膜行程を中断してターゲットを
大気に曝した場合、その後の成膜開始前に、ターゲット
を加熱し、表面に吸着あるいは吸蔵されている水を脱離
させるようにしたため、ターゲットを取り付けた後の初
期段階または大気に曝した後の段階における膜特性が安
定するまで行われるダミーデポの行程を短縮または省略
できる。

【００５８】またターゲットの加熱を、スパッタ成膜中
のターゲット加熱防止のためにもともと設けられていた
冷却用の熱媒体通路、およびその熱媒体を循環させる機
構を利用して行うようにしたため、成膜処理室やカソー
ド等を改造する必要がなく、これまでに用いていた装置
を一部改良することによって容易に本装置を実現するこ
とができる。

【００５９】さらに、ターゲットの加熱時に熱媒体通路
に循環させる熱媒体に温水を用いることで、当該加熱時
に仮に制御系のトラブルにより異常加熱したとしても高
々１００℃程度であるため、ボンディング材の溶融温度
よりも低いので、ターゲットがバッキングプレートから
外れることはない。

【００６０】上記のスパッタ成膜法を実施するスパッタ
装置は、バッキングプレートの熱媒体通路に熱媒体を循
環させると共に、ターゲットを加熱する加熱機構と冷却
する冷却機構を備え、それらの接続関係を切り替える切
替え機構を備えるようにしたため、容易に構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスパッタ成膜法が実施されるスパ
ッタ装置の要部の基本的構成を示した構成図である。

【図２】従来のマグネトロンスパッタ装置に用いられて
いるカソード電極の一例を示す断面図である。

【図３】従来のマグネトロンスパッタ装置に用いられて
いるカソード電極の他の例を示す断面図である。

【符号の説明】

１１，４１ターゲット１２，４３バッキングプレート１３冷却機構１４加熱機構１５切替え機構１６，４２ボンディング材１７，４５熱媒体通路１８熱媒体配管２１〜２４バルブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】化合物薄膜を構成する元素から成るセラ
ミックスをターゲットとするスパッタ成膜法において、
前記ターゲットを成膜処理室に配置した後であって成膜
を開始する前に、前記成膜処理室を真空排気しながら、
前記ターゲットを加熱することを特徴とするスパッタ成
膜法。
【請求項２】前記ターゲットは未使用であり、成膜を
開始する前に、前記成膜処理室を真空排気しながら前記
ターゲットを加熱することを特徴とする請求項１記載の
スパッタ成膜法。
【請求項３】成膜行程を中断して前記ターゲットを大
気に曝すとき、前記ターゲットを大気に曝す前に前記タ
ーゲットの加熱を開始し、成膜を開始する前まで加熱を
継続することを特徴とする請求項１記載のスパッタ成膜
法。
【請求項４】成膜行程を中断して前記ターゲットを大
気に曝すとき、前記ターゲットを大気に曝した段階で前
記ターゲットの加熱を開始し、成膜を開始する前まで加
熱を継続することを特徴とする請求項１記載のスパッタ
成膜法。
【請求項５】成膜行程を中断して前記ターゲットを大
気に曝したとき、その後、成膜を開始する前に、前記成
膜処理室を真空排気しながら、前記ターゲットを加熱す
ることを特徴とする請求項１記載のスパッタ成膜法。
【請求項６】前記ターゲットの加熱は、スパッタ成膜
中のターゲットの加熱防止のために設けられた冷却通路
に熱媒体を循環させることにより行われることを特徴と
する請求項１〜５のいずれか１項に記載のスパッタ成膜
法。
【請求項７】前記熱媒体が温水であることを特徴とす
る請求項６記載のスパッタ成膜法。
【請求項８】セラミックス製のターゲットを放電によ
ってスパッタリングして基板上に化合物薄膜を成膜する
スパッタ装置において、スパッタ成膜中のターゲットの
加熱防止のために循環させる冷却用の熱媒体を供給する
冷却機構と、前記熱媒体を加熱用として用いる加熱機構
と、前記ターゲットの近くに設けられた熱媒体通路を前
記冷却機構と前記加熱機構のうちのいずれかに接続する
切替え機構とを備えたことを特徴とするスパッタ装置。
【請求項９】前記熱媒体は水であることを特徴とする
請求項８記載のスパッタ装置。