JPH11106911A

JPH11106911A - 薄膜形成装置及びそれを用いた化合物薄膜の形成法

Info

Publication number: JPH11106911A
Application number: JP27590697A
Authority: JP
Inventors: Kazuho Sone; 和穗曽根
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-10-08
Filing date: 1997-10-08
Publication date: 1999-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】緻密な薄膜を高い堆積速度で形成する。【解決手段】基板（２）を保持する為の基板保持手段
（７）と、ターゲット（１）を保持する為のターゲット
保持手段（１２）と、該ターゲットをスパッタリングす
る為のスパッタガスを反応室内に供給するガス供給手段
（３）と、該ターゲットと該基板間に放電を起こす為の
電力を供給する電力供給手段（８）とを備えた反応性ス
パッタリング装置において、ターゲットと該基板との間
に複数の開孔（６ａ）を有する仕切り部材（６）が設け
られ、該仕切り部材と基板との間の空間に光を照射する
手段を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、薄膜形成装置に関
し、特に該装置を用いて、半導体素子用の電極や保護
膜、液晶装置用の電極や保護膜、光磁気記録媒体用の保
護膜、光学物品用の反射防止膜や増反射膜等を形成する
に好適な薄膜形成法の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】薄膜形成法の１つにスパッタリングがあ
る。

【０００３】従来の反応性スパッタリングは、スパッタ
リングガスと反応ガスとの混合ガスを反応室内に導入し
て、化合物又は金属ターゲットをスパッタし、ターゲッ
ト構成原子と反応ガスとの化学反応で金属化合物薄膜を
形成するものである。絶縁性化合物ターゲットの場合
は、ＲＦ又はマイクロ波等の高周波電力を供給して放電
を起こすので堆積速度が一般に低い。金属ターゲットの
場合は、ＤＣ電圧を供給して放電を起こすことができ、
堆積速度を高めることができる。

【０００４】ターゲットが金属である場合であっても反
応ガスがターゲット表面で金属ターゲットと反応してタ
ーゲット表面に金属化合物を形成してしまう。一般に金
属化合物に対するスパッタリング収率は、金属に対する
それの１０％程であるから、反応性スパッタでは堆積速
度が遅くなってしまう。化合物ターゲットの場合でさ
え、形成される化合物薄膜は、金属原子の含有率が高い
膜になるので、反応ガスを添加して、化学量論比に近い
組成の膜にする必要がある。ましてや金属ターゲットの
場合は反応ガスの流量を少なくすると、形成される金属
化合物薄膜は金属原子の含有率が高い薄膜となり、化学
量論比を満たす薄膜となり得ず、光学特性（屈折率、透
過率他）等の薄膜の特性が劣ったものとなる。

【０００５】そのため、このような技術的課題を解決し
ようとする試みがいくつか提案されている。

【０００６】図３は特開昭６２―５６５７０号公報に記
載されている反応性スパッタリング装置の模式図であ
る。１はターゲット、２は基板、３はスパッタリングガ
スとしてのアルゴンの供給管、４は反応ガスとしての酸
素の供給管、９は反応室、１２はターゲットホルダー、
７は基板ホルダーである。

【０００７】上記公報によれば、図３の装置を用いる
と、スパッタガスと反応ガスが別々に導入されるので、
スパッタリングがターゲット近傍で優先的になされ、酸
化反応が基板近傍で優先的になされるので、スパッタレ
ートが向上し、酸化物の特性が改善されるらしい。

【０００８】しかしながら、現実にはターゲットと基板
間において、スパッタガスと反応ガスが混ざり両者の混
合プラズマが形成されてしまう。特に大面積の基板上に
薄膜を形成するような場合、基板とターゲット間の放電
領域も大きなものとなる。よって、期待するほどに膜質
の改善やスパッタレートの向上は望めない。

【０００９】一方、図４は、特開平６―４１７３３号公
報に記載されている反応性スパッタリング装置の模式図
である。１はターゲット、２は基板、３はスパッタリン
グガスとしてのアルゴンの供給管、４は反応ガスとして
の酸素の供給管、９は反応室、１２はターゲットホルダ
ー、７は基板ホルダー、８は電源、９は反応室、１２は
ターゲットホルダー、１３は差圧板、１４は高周波電
源、１５は排気ポンプ、１６は磁石、１７は冷媒を循環
させる為の管である。

【００１０】この装置では、真空ポンプに連通する排気
口を反応室９の上部に設け、差圧板１３を利用して反応
室上部と反応室下部との間に圧力差を作りスパッタリン
グガスと反応ガスの分離を試みている。

【００１１】上述した装置とは別の目的を達成する為に
提案された反応性スパッタリング装置が特開平７―３３
５５５３号公報に記載されている。この装置は、半導体
デバイスのコンタクトホールを埋め込む為にアスペクト
比の大きいコリーメーターをターゲットと基板の間に設
け、スパッタされたターゲット構成原子が基板表面に入
射する角度を小さくしたものである。

【００１２】しかしながら、図４の装置では、差圧板１
３の開口部１３ａは基板２の大きさより大きいものであ
る為に、現実にはスパッタリングガスが差圧板１３の開
口部１３ａを通って基板２側に流れてしまい放電領域が
大きくなる。よって、この装置であっても十分なスパッ
タレートの向上や膜特性の向上は期待するほど向上しな
い。又、高周波電源１４による酸素の予備励起を必要と
する為、予備励起する為に反応ガス供給管４内壁がスパ
ッタされて、鉄のような反応ガス供給管の構成物質が形
成すべき膜中に取り込まれる等の弊害の方が大きい。

【００１３】又、スパッタされた粒子が基板に飛び込む
ことによる過度の温度上昇を引き起こしやすい。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いずれ
の方法においても、緻密な膜を、速い成膜速度で形成す
るには充分な方法とは云えなかった。

【００１５】理解し易いように例を挙げると、アルミナ
等の透明な膜の場合、屈折率が所望の設計値より低くな
ってしまうという現象が生じる。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、光を用
いて緻密な膜を高成膜速度で形成する薄膜形成装置及び
方法を提供することにある。

【００１７】本発明の別の目的は、薄膜の厚さ及び光学
的特性或いは電気的特性が面内において均一な薄膜を形
成できる薄膜形成装置及び薄膜形成方法を提供するもの
である。

【００１８】本発明の別の更に別の目的は均一大面積の
薄膜を形成できる薄膜形成装置及び薄膜形成方法を提供
するものである。

【００１９】本発明は、基板を保持する為の基板保持手
段と、原料を保持する為の原料保持手段と、該原料をス
パッタリングする為のスパッタガスを供給する為のガス
供給手段と、該原料と該基板との間の空間に放電を起こ
す為の電力を供給する電力供給手段とを備えた薄膜形成
装置において、該原料と該基板との間に複数の開孔を有
する仕切り部材が設けられ、該仕切り部材と該基板との
間の空間に光を照射する光照射手段を具備することを特
徴とする。

【００２０】又、本発明は、基板を保持する為の基板保
持手段と、原料を保持する為の原料保持手段と、該原料
をスパッタリングする為のスパッタガスを供給する為の
ガス供給手段と、該原料と該基板との間の空間に放電を
起こす為の電力を供給する電力供給手段とを備えた装置
を用いて化合物薄膜を形成する薄膜形成法において、複
数の開孔を有する仕切り部材を挟んで、基板と原料とを
配置し、原料と仕切り部材との間の空間にスパッタガス
を供給し、少なくとも原料と仕切り部材との間に放電を
起こし、該仕切り部材と該基板との間の空間に光を照射
して、該基板上に該原料の構成原子を含む膜を形成する
ことを特徴とする。

【００２１】（作用）本発明によれば、仕切り部材の存
在により、スパッタガスのプラズマが基板表面から離れ
るので形成する薄膜への悪影響が防止できる。又、基板
近傍側に光エネルギーが供給されるので反応性ガスの励
起や電離による活性化が促進される。

【００２２】更には、スパッタされた多量のターゲット
構成原子の一部を仕切り部材が捕獲するので、基板に飛
び込むターゲット構成原子による基板温度の過度の上昇
を防止出来る。また、仕切り部材に直流バイアスが印加
されるとターゲット側から基板表面への有害なイオンの
侵入が阻止される。

【００２３】こうして、仕切り部材と光の供給とを組み
合わせることにより、基板表面でのスパッタ粒子と反応
性ガスとの反応が光アシストにより促進され、緻密な大
面積の膜が高成膜速度で得られる。又薄膜の厚さ及び光
学的特性或いは電気的特性が面内において均一な化合物
薄膜を形成できる。又、本発明においては、比較的成膜
が難しいとされる高屈折率の酸化アルミニウムのような
化合物薄膜を容易に形成できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の好適な実施の形
態による反応性スパッタリング装置の模式的断面図であ
る。

【００２５】（光アシスト型反応性スパッタリング装
置）図１の光アシスト型の反応性スパッタリング装置
は、基板２を保持する為の基板保持手段としての基板ホ
ルダー７と、原料としてのターゲット１を保持する為の
ターゲット保持手段としてのターゲットホルダー１２
と、ターゲット１をスパッタリングする為のスパッタガ
スを反応室９内に供給するスパッタガス供給手段として
のガスシャワーヘッド３と、を有し、必要に応じて設け
られる反応ガスを供給する為の反応ガス供給手段として
のガスシャワーヘッド４を有している。更にターゲット
１と基板２との間の空間に放電によるプラズマ５を起こ
す為の電力を供給する電力供給手段としての電源８とを
備えている。そして、ターゲット１と基板２との間に複
数の開孔６ａを有する仕切り部材としてのグリッド板６
が設けられている。そして、グリッド板６と基板２との
間の空間に光を照射する光照射手段が設けられている。
ターゲット１とグリッド板６との間の空間にスパッタガ
スＧＡを供給し、基板２とグリッド板６との間に反応ガ
スＧＢを供給するように、必要に応じてスパッタガスＧ
Ａの供給口１０及び反応ガスＧＢの供給口１１を互いに
離間して設けること、又、グリッド板６より上方の空間
５６を排気する排気口５７と、下方の空間５８を排気す
る排気口５９を別々に設けることが好ましい。又、光
は、窓５７を介してグリッド板６と基板２との間の空間
に照射される。

【００２６】光照射手段は、エキシマレーザー源７２、
集光光学系７３を複数含む。

【００２７】図２は、本発明に用いられるグリッド板６
の一例を示す平面図である。グリッド板６の少なくとも
表面６ｃの材料は、成膜すべき膜の構成材料に応じてグ
リッド板６の表面の材料を選ぶとより好ましい。例え
ば、フッ化マグネシウム膜を形成する場合には、フッ化
マグネシウムで被覆された導電性部材を用いるとよい。
その他酸化シリコン膜を成膜する場合には酸化シリコン
で被覆された導電性部材又はシリコンを用い、酸化タン
タル膜を成膜する場合には酸化タンタルで被覆された導
電性部材又はタンタルを用い、酸化アルミニウム膜を成
膜する場合には酸化アルミニウムで被覆された導電性部
材又はアルミニウムを用いる。このようにグリッド板の
少なくとも表面が酸化シリコン、シリコン、酸化タンタ
ル、タンタル、酸化アルミニウム、アルミニウム、フッ
化マグネシウム、酸化インジウム、窒化チタン、チタ
ン、酸化銅、銅等の材料から選ばれる。化合物で被覆さ
れたグリッド板を用いる場合にはその基材としてターゲ
ット材料とは無関係に選択した導電性或いは半導体性の
材料を用いることもでき、基材の表面にターゲットと同
じ材料又は、形成すべき化合物薄膜と同じ材料の被膜が
形成された板状部材であってもよい。

【００２８】グリッド板６に設けられた複数の開孔６ａ
のアスペクト比は、１．０未満、より好ましくは、０．
６未満であることが望ましく。これにより、ガスの相互
拡散が抑制され、又、適切な堆積速度で成膜ができ、且
つ膜厚が全面に亘って均一な膜が得られる。

【００２９】グリッド板の上面から見た開孔の３次元形
状は円筒形、角柱等でよく、該開孔の平面形状すなわち
開口形状（２次元形状）は円、楕円、四角、三角、等い
ずれの形状でもよい。

【００３０】開孔６ａのアスペクト比ＡＲは、開孔の深
さ（板の厚み）Ｄを、開口の面積と同じ面積をもつ真円
の直径Ｌで除した値（Ｄ／Ｌ）で定義される。更に直径
Ｌは基板２の直径の１％乃至１５％、より好ましくは
４％乃至１０％が望ましい。

【００３１】更に、均質な膜を形成する為には、グリッ
ド板６の複数の開孔６ａは規則的に分布している方が良
い。そして、開口率は均一大面積の薄膜を適当な堆積速
度で得るには２０％乃至９５％、より好ましくは５０％
乃至９５％が望ましい。

【００３２】そして、グリッド板６は、ターゲットとの
間に電位差を生じるように所定の電位に保持された状態
でスパッタリングが行われる。グリッド板６は基板２よ
り高電位にバイアスした方がよい。こうすることで、プ
ラズマから負イオンが基板側へ侵入し膜に与える衝撃を
抑制できる。よりスパッタレートを上げる為には供給す
る電力を上げればよいが、こうするとスパッタされた原
子が基板に飛び込みすぎて、基板温度を過度に上昇させ
てしまう。これでは、熱変形を嫌う基板上に膜を形成出
来ない。本例では、グリッド板がスパッタされた原子を
一部捕獲するので、このような問題が解決出来る。

【００３３】スパッタガス供給口１０は、図１のよう
に、ターゲット１近傍に且つターゲット１を囲うように
複数配置されている方が望ましい。図１の装置ではスパ
ッタガス供給口１０は管の中心よりターゲット１側にあ
りターゲット１側に優先的にガスを吹き出すように構成
されている。スパッタガス供給口１０は環状の供給管で
あるガスシャワーヘッド３上にほぼ等間隔で配列されて
いる。換言すれば円周上に対称に複数の供給口が配され
ていると言える。

【００３４】同様に、反応ガス供給口１１も、基板２近
傍に且つ基板２を囲うように複数配置されていることが
望ましい。図１の装置では反応ガス供給口１１は管の中
心より基板２側にあり基板表面に優先的にガスを吹き出
すように構成されている。反応ガス供給口１１は環状の
供給管であるガスシャワーヘッド４上にほぼ等間隔で配
列されている。換言すれば円周上に対称に複数の供給口
が配されているといえる。

【００３５】基板保持手段７はスパッタリング中、１乃
至５０ｒｐｍでの自転が可能に構成されている。これに
よりより一層均一な膜ができる。

【００３６】ターゲットホルダー１２に磁石のような磁
場発生手段を配置して、反応性マグネトロンスパッタリ
ングとしてもよい。こうすれば、スパッタガスのプラズ
マはよりターゲット近傍に閉じ込められる。

【００３７】又、電源８としてはＤＣ電源の他にもＡＣ
電源が用いられる。ＡＣ電源としては、例えば１３．５
６ＭＨｚのＲＦ電源があり、必要に応じてＤＣバイアス
を重畳させてもよい。

【００３８】反応室９の上下にある排気口５７、５９
は、不図示の排気ポンプに接続されている。排気ポンプ
は主排気用のターボ分子ポンプやクライオポンプと粗排
気用のロータリーポンプ等を組み合わせて構成できる。

【００３９】又、図１はターゲット１を上方に、基板を
下方に配置した装置を示しているが、この関係を上下逆
にして上方に基板をその被成膜面が下を向くように配置
して、下方にターゲットをそのスパッタされる面が上を
向くように配置してもよい。或いは被成膜面及びスパッ
タされる面が非水平となるように平板上の基板やターゲ
ットを立てて配置してもよい。

【００４０】本発明に用いられる光源としては、紫外光
を用いることが出来る。とりわけ、コヒーレンシーの高
いレーザー光はより好ましいものである。

【００４１】レーザ照射の方式は２種類に大別される。
一方はレーザ光を基板に水平に照射し、光の作用を原料
ガスの励起および分解過程に限定する方法であり、他方
はレーザ光を基板に照射することにより基板表面での反
応過程を期待するものである。

【００４２】光をどのように照射するかは、目的によっ
て異なる。水平照射法では、原料ガスの励起を空間的に
限定できる利点があるが、基板上での成膜反応は熱エネ
ルギーによるものしか期待できない。基板照射法では、
表面での光励起効果による成膜プロセスの制御が期待で
きるが原料ガスの励起過程も重畳されるため現象は複雑
になる。本発明においては、スパッタリングと併用する
為に反応室内圧力が低いので、図１に示したとおり、光
を基板表面に対して斜めに照射する方法を採用してい
る。

【００４３】レーザとしては、光子のエネルギーが大き
いエキシマレーザを用いる。

【００４４】先に述べたレーザ照射法により、成膜プロ
セスでの光の役割は異なる。ここでは基板照射でかつレ
ーザによる基板の温度上昇効果を無視できる場合に限定
し、気相反応過程と表面反応過程のそれぞれの場合の光
の照射効果について記述する。

【００４５】（気相反応過程）気相反応過程は、原料ガ
スの光吸収、原料ガスの分解、分解により生成した化学
種の輸送に分けられる。

【００４６】光吸収したガスの分解過程は、分子が直接
解離ポテンシャルへ励起されて分解にいたる直接解離
と、いったん安定な結合ポテンシャルに励起された後解
離ポテンシャルに移行して分解する前期解離がある。励
起エネルギーが小さいと、解離ポテンシャルに移行でき
ないので光分解は生じない。励起波長と原料ガスの吸収
特性および原料ガスの結合解離エネルギーがわかれば、
光分解の可能性をある程度予測できる。例えばＯ₂ガス
の結合解離エネルギーは４９５．０ＫＪ／ｍｏｌであ
り、光子エネルギーが６．４ｅＶ（これは６１８ＫＪ／
ｍｏｌに相当）のＡｒＦエキシマレーザー光照射によっ
て分解する。又、オゾンガスはＫｒＦエキシマレーザー
光（光子エネルギー５．０ｅＶ）照射によっても分解し
活性な化学種として振舞う。

【００４７】光分解により形成された活性な化学種は拡
散、対流により基板表面に到達し、成膜に寄与する。基
板表面近傍に至るまでの反応空間中での活性な化学種の
濃度は、二次反応速度と輸送速度の競争で決まる。従っ
て、気相反応過程は、これを構成する素反応の種類と速
度や拡散速度、更には気相中の反応による対流や濃度分
布が引き起こす照射光の空間的なエネルギー分布の変化
等にも依存する。

【００４８】（表面反応過程）気相反応で形成された活
性な化学種は基板上に吸着し、膜中に取り込まれてい
く。

【００４９】基本的には基板近傍の化学種の分圧をＰ_i
とすると、単位時間、単位面積あたりの基板への吸着量
Ｖ_wiは次に示すＨｅｒｔｚ−Ｋｎｕｄｓｅｎの式で与え
られる。

【００５０】

【外１】ここで、β_i，Ｍ_iは化学種ｉの付着確率と分子量であ
り、Ｒはガス定数、Ｔはガス温度である。

【００５１】β_iは表面性状、温度、圧力、化学種の内
部エネルギー等によって変化する。基板に光が照射され
た場合、吸着した化学種も一部光によって励起されるの
でβ_iの決定に影響を及ぼすことになる。

【００５２】そして、例えば酸化アルミニウムを形成す
る場合にはＫｒＦエキシマレーザーやＡｒＦエキシマレ
ーザーが好ましく、酸化シリコンを形成する場合にはＡ
ｒＦエキシマレーザーがより好ましい。

【００５３】（成膜方法）以下、上述した反応性スパッ
タリング装置を用いて薄膜を形成する薄膜形成法につい
て説明する。

【００５４】まず、反応室９内にターゲット１と基板１
と仕切り部材としてのグリッド板６とを配置する。

【００５５】まず、複数の開孔を有するグリッド板６を
チャンバ内の所定位置に配置する。そして、ターゲット
１をターゲットホルダー１２上に配置する。続いて基板
２を基板ホルダー７上に配置する。

【００５６】反応室９内の上部空間５６及び下部空間５
８を排気し、必要に応じて基板２を加熱する。

【００５７】ガスシャワーヘッド３の供給口１０からタ
ーゲット１とグリッド板６との間の空間に該スパッタガ
スＧＡを供給し、反応ガスシャワーヘッド４の供給口１
１から基板２とグリッド板６との間に反応ガスを供給す
る。

【００５８】反応室内の圧力を０．０５乃至１３パ
スカル、より好ましくは０．１乃至１．０パスカル程度
に維持した状態で、ターゲット１とグリッド板６との間
にＤＣ電圧又はＲＦ電圧を印加して、ターゲット１とグ
リッド板６との間に放電を起こして、スパッタガスのプ
ラズマ５を生成する。このプラズマ粒子にてスパッタさ
れたターゲットの構成原子はグリッド板６の開孔６ａを
通して基板２の表面に達する。ここで、グリッド板６と
基板２との間の空間には光励起によってターゲット構成
原子と反応する反応ガスの活性種が存在しているので、
基板表面で両者が反応し、ターゲットの構成原子と該反
応ガスの構成原子とを含む膜を基板上に形成することが
できる。

【００５９】本実施形態によれば、スパッタされた高エ
ネルギー粒子をグリッド板で捕獲するので、ダメージの
ない緻密な膜が出来る。又、反応ガス活性種のターゲッ
ト側への流出をグリッド板によって防止できるので、反
応ガス活性種とスパッタされたターゲット構成原子との
反応は基板表面で優先的に生じる。こうして、スパッタ
レートが低下することはなく、高堆積速度で化学量論比
にかなり近い薄膜が形成できる。

【００６０】本発明に用いられるターゲット及び仕切り
部材の表面材料としては、ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，Ｔａ₂Ｏ
₅，ＩｎＯ，ＳｎＯ₂，ＴｉＮ，Ｃｕ₂Ｏ，ＺｎＯ，Ｍｇ
Ｆ₂，ＭｇＯ等の化合物である。或いは、Ａｌ，Ｔａ，
Ｓｉ，Ｔｉ，Ｃｕ等であってもよい。

【００６１】スパッタガスとしてはＨｅ，Ｎｅ，Ａｒ，
Ｋｒ，Ｘｅ等があげられる。

【００６２】反応ガスとしてはＯ₂、Ｎ₂、Ｎ₂Ｏ、Ｆ₂、
ＮＦ₃、Ｏ₃等があげられる。

【００６３】基板としては、透光性のもの、非透光性の
ものいずれであってもよく、その材料としてはシリコ
ン、ＧａＡｓ等の半導体基板や、ガラス、石英、蛍石等
の絶縁性基板や、ステンレス、アルミ等の金属基板があ
げられる。

【００６４】形成できる薄膜としては酸化シリコン、酸
化アルミニウム、酸化タンタル、酸化インジウム、酸化
すず、窒化チタン、酸化銅、酸化亜鉛、フッ化マグネシ
ウム、酸化マグネシウム等である。

【００６５】特に本発明の反応性スパッタリング装置
は、凹面又は凸面をもつ透光性絶縁性の基板表面上に光
学薄膜を形成する場合に有効であり、本発明の薄膜形成
法により得られた光学薄膜はエネルギーの高いＫｒＦエ
キシマレーザーやＡｒＦエキシマレーザー光学系物品の
反射防止膜又は増反射膜として優れた特性を示す。

【００６６】

【発明の効果】本発明によれば、ターゲットのスパッタ
リングにより堆積速度を向上させ、光照射により活性化
を促進することにより緻密な膜が高成膜速度で得られ
る。又、薄膜の厚さ及び光学的特性或いは電気的特性が
面内において均一な化合物薄膜を形成できる。

【００６７】又、均一大面積の化合物薄膜を容易に形成
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施形態による反応性スパッタ
リング装置の模式図である。

【図２】本発明の反応性スパッタリング装置に用いられ
る仕切り部材の平面図である。

【図３】従来の反応性スパッタリング装置の１例を示す
模式図である。

【図４】従来の反応性スパッタリング装置の別の例を示
す模式図である。

【符号の説明】

１ターゲット２基板３、４ガスシャワーヘッド５、５５プラズマ６仕切り部材（グリッド板）７基板ホルダー８電源９反応室１０スパッタガス供給口１１反応ガス供給口１２ターゲットホルダー７１窓７２エキシマレーザー光源７３集光光学系

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 21/31 Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を保持する為の基板保持手段と、原
料を保持する為の原料保持手段と、該原料をスパッタリ
ングする為のスパッタガスを反応室内に供給するスパッ
タガス供給手段と、反応ガスを供給する為の反応ガス供
給手段と、該原料と該基板間の空間に放電を起こす為の
電力を供給する電力供給手段とを備えた薄膜形成装置に
おいて、該原料と該基板との間に複数の開孔を有する仕切り部材
が設けられ、該原料と該仕切り部材との間の空間に該スパッタガスを
供給し、該基板と該仕切り部材との間に該反応ガスを供
給するように、該スパッタガスの供給口及び該反応ガス
の供給口が互いに離間して設けられ、該仕切り部材と該基板との間の空間に向けて光を照射す
る光照射手段を具備することを特徴とする反応性スパッ
タリング装置。
【請求項２】該開孔のアスペクト比が１．０未満であ
る請求項１に記載の薄膜形成装置。
【請求項３】該光照射手段はエキシマレーザー光源で
ある請求項１に記載の薄膜形成装置。
【請求項４】該仕切り部材は、該複数の開孔が規則的
に分布した板状部材である請求項１に記載の薄膜形成装
置。
【請求項５】該仕切り部材は、該原料又は形成すべき
膜と同じ材料の表面を有している請求項１に記載の薄膜
形成装置。
【請求項６】該スパッタガス供給口は、該ターゲット
近傍に且つ該ターゲットを囲うように複数配置され、該
反応ガス供給口は、該基板近傍に且つ該基板を囲うよう
に複数配置されている請求項１に記載の薄膜形成装置。
【請求項７】該仕切り部材は、成膜中正又は負の所定
の電位に保持される請求項１に記載の薄膜形成装置。
【請求項８】該基板保持手段は面内自転可能である請
求項１に記載の薄膜形成装置。
【請求項９】基板を保持する為の基板保持手段と、原
料を保持する為の原料保持手段と、該原料をスパッタリ
ングする為のスパッタガスを反応室に供給するスパッタ
ガス供給手段と、反応ガスを供給する為の反応ガス供給
手段と、該原料と該基板との間の空間に放電を起こす為
の電力を供給する電力供給手段とを備えた装置を用いて
化合物薄膜を形成する薄膜形成法において、複数の開孔を有する仕切り部材を挟んで、該基板と該原
料とを配置し、該原料と該仕切り部材との間の空間に該スパッタガスを
供給し、該基板と該仕切り部材との間に該反応ガスを供
給し、少なくとも該原料と該仕切り部材との間に放電を起こ
し、該仕切り部材と該基板との間の空間に向けて光を照射し
て、該基板上に該原料の構成原子を含む膜を形成することを
特徴とする薄膜形成法。
【請求項１０】該開孔のアスペクト比が１．０未満で
ある請求項９に記載の薄膜形成法。
【請求項１１】該光はエキシマレーザー光である請求
項９に記載の薄膜形成法。
【請求項１２】該仕切り部材は、該複数の開孔が規則
的に分布した板状部材である請求項９に記載の薄膜形成
法。
【請求項１３】該原料は、該仕切り部材の表面と同じ
材料である請求項９に記載の薄膜形成法。
【請求項１４】該スパッタガスは、該ターゲット近傍
に且つ該ターゲットを囲うように複数配置された供給口
から、該反応ガスは、該基板近傍に且つ該基板を囲うよ
うに複数配置された供給口からそれぞれ供給される請求
項９に記載の薄膜形成法。
【請求項１５】該仕切り部材を、成膜中所定の電位に
保持した状態でスパッタリングを行う請求項９に記載の
薄膜形成法。
【請求項１６】該基板を回転させながらスパッタリン
グを行う請求項９に記載の薄膜形成法。
【請求項１７】該基板は透光性絶縁基板である請求項
９に記載の薄膜形成法。
【請求項１８】該スパッタガスはＨｅ，Ａｒ，Ｎｅ，
Ｋｒ，Ｘｅから選択される少なくとも一種のガスである
請求項９に記載の薄膜形成法。
【請求項１９】該反応ガスは酸素、窒素、フッ素、オ
ゾン、Ｎ₂Ｏの少なくともいずれか１つである請求項９
に記載の薄膜形成法。
【請求項２０】該反応ガスはＮＦ₃又はＦ₂である請求
項９に記載の薄膜形成法。
【請求項２１】該基板は凹面又は凸面を有する透光性
絶縁基板である請求項９に記載の薄膜形成法。