JPH11172430A

JPH11172430A - 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: JPH11172430A
Application number: JP28097298A
Authority: JP
Inventors: Kazuho Sone; 和穗曽根; Nobumasa Suzuki; 伸昌鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-10-08
Filing date: 1998-10-02
Publication date: 1999-06-29

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反応ガスとマ
イクロ波を供給する手段を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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
を起こすことができるが堆積速度は一般に低い。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６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（Ａｒ）の供給管、４は反応ガスと
しての酸素（Ｏ₂）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６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７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７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て説明すると、
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、マイク
ロ波を用いて緻密な膜を高成膜速度で形成できる薄膜形
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
間の空間にマイクロ波を供給するマイクロ波供給手段を
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マイク
ロ波を供給して、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】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の基本的な実施の
形態の概要を説明する為の摸式図である。

【００２２】１はスパッタリングターゲットのような原
料を、２は被成膜基板を、６は仕切り部材を、示してい
る。

【００２３】スパッタリングガスＧＡＳ１は、原料１と
仕切り部材６との間の空間に供給される。スパッタリン
グガスＧＡＳ１はその空間で電気エネルギーにより放電
を生じ、原料１をスパッタする。

【００２４】スパッタされて生じた粒子は、仕切り部材
６に設けられた開孔を通して、仕切り部材６と基板２と
の間の空間に達する。

【００２５】この空間には、反応ガスＧＡＳ２が供給さ
れているので、基板２近傍或いは基板２の表面でスパッ
タされた原料粒子と反応ガスとが反応する。

【００２６】この時、基板２側の空間にはマイクロ波が
供給されるので、反応ガスはマイクロ波エネルギーによ
り電離及び／又は活性化されて、原料粒子と強く反応す
る。この空間では、プラズマ（放電）は生じなくてもよ
い。

【００２７】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
にマイクロ波エネルギーが供給されるので励起や電離に
よる反応性ガスの活性化が促進される。

【００２８】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を印加
することもでき、こうすればターゲット側から基板表面
への有害なイオンの侵入を阻止できる。

【００２９】こうして、仕切り部材とマイクロ波の供給
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。

【００３０】本発明においては、スパッタリングガスや
反応ガスの供給方法、マイクロ波の供給方法等図１で詳
しく説明しなかった点については、特に限定されること
はない。

【００３１】しかしながら、膜質、堆積速度、再現性等
をより一層向上させる為には、後述する構成を参考に各
構成部位を適宜変更し得ることは云うまでもない。

【００３２】（反応性スパッタリング装置）図２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。

【００３３】図２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
にマイクロ波を供給する為のマイクロ波供給手段が設け
られている。この図１の実施の形態ではマイクロ波供給
手段として、内壁に複数のスリット５３が設けられた円
筒状スロットアンテナ５０及び矩形導波管５２を用いて
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
ＧＡ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。必要に応じて、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、マイクロ波は誘電体窓５４を介してグリッド板６と
基板２との間の空間に導入され、放電を生ぜしめる。

【００３４】図３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
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
電性部材又はマグネシウムを用いるとよい。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、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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】そして、より好ましくは、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。

【００４０】又、仕切り部材としては、開孔付板状部材
に限らず、メッシュのような形状のものであってもよ
い。

【００４１】スパッタガス供給口１０は、図２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２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。

【００４２】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２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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】又、図２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。

【００４８】図４は本発明に用いられるマイクロ波供給
器を説明する為の模式図である。マイクロ波供給手段と
しての環状マルチスロットアンテナ５０は、図４に示す
とおり矩形導波管を曲げて接合したものである。

【００４９】マイクロ波発振器６１より発生したマイク
ロ波は、アイソレータ６２、パワーモニター６３、チュ
ーナー６４等の調整手段を介して矩形導波管の導入部５
２に伝搬し、アンテナ５０の内部空間５１内を伝搬しつ
つ複数のスロット５３よりマイクロ波が放射される。

【００５０】図５は、無終端化した無終端環状導波管か
らなるマルチスロットアンテナ５０の断面図である。

【００５１】アンテナ５０に導入されたマイクロ波は分
配器６０により時計回り及び反時計回りにアンテナ５０
内を伝搬し、スロット５３よりアンテナの内側に放射さ
れる。

【００５２】マイクロ波の波長及びアンテナ５０の周長
を調整すれば、アンテナ内部で定在波が生じるように空
洞共振構造にすることも出来る。

【００５３】このような無終端環状導波管は、特開平５
−３４５９８２号公報ＵＳＰ５，５３８，６９９、ＵＳ
Ｐ５，４８７，８７５に詳しく記されている。

【００５４】本発明においては、例えば２．４５ＧＨｚ
の発振器と９６ｍｍ×２７ｍｍの導波管を用いて、マイ
クロ波の管内波長λｇを１５８．９８ｍｍと定め、周長
がλｇの整数倍となるように無終端化したアンテナを用
いるとよい。

【００５５】この時のスロットの長さはλｇ／４＋α
（α＝１〜２ｍｍ）、スロット巾はλｇ／２であり、ス
ロット同士は適当な間隔をおいて配置すればよい。

【００５６】本実施の形態の反応性スパッタリング装置
によれば、スロット５３より石英やアルミナ等の誘電体
窓５４を介してグリッド板６と基板２との間の空間に導
入されたマイクロ波により、該空間内では放電が生じ、
反応ガス供給口１１より供給された反応ガスのプラズマ
５５が生じている。一方、ターゲット１とグリッド板６
との間の空間では、スパッタガスのプラズマ５が生じ、
ターゲットをスパッタリングしている。プラズマ５５中
の反応ガス活性種とスパッタされ開孔６ａを通過してき
たターゲット粒子が基板上でマイグレーションを起こし
ながら反応し、化合物となる。

【００５７】（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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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
スを供給し、反応ガスシャワーヘッド４の供給口１１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。

【００６２】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１３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。このプラズマ中の正イオンにてスパッタ
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との間の空間にはアンテナ５０より供給された
マイクロ波により反応ガスの放電が生じている。こうし
て、この空間には、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、両者は基板表面で反
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。

【００６３】本実施形態によれば、反応ガスをマイクロ
波エネルギーを用いて励起しており、その入射エネルギ
ーは８ｅＶ程になるので、基板上での酸素のマイグレー
ションを促進し、又、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。

【００６４】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、Ｍｇ，Ａｌ，
Ｔａ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｚｎ等の金属で
あってもよい。堆積速度をより一層向上させる為には、
ターゲットとして、化合物ではなく、Ｍｇ，Ａｌ，Ｔ
ａ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｚｎ等の非酸化物
や非窒化物や非フッ化物である金属のような導電材料が
好ましく用いられる。

【００６５】スパッタガスとしてはＨｅ，Ｎｅ，Ａｒ，
Ｋｒ，Ｘｅ等があげられる。

【００６６】反応ガスとしてはＯ₂、Ｎ₂、Ｎ₂Ｏ、Ｆ₂、
ＮＦ₃、Ｏ₃等があげられる。

【００６７】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。

【００６８】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、フッ化アルミニウム、酸化マグネシウム等であ
る。

【００６９】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。

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、反応ガス成分が抑制さ
れたスパッタリングガスによる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る一方で、マイクロ波プ
ラズマによる反応性ガスの表面反応の促進により緻密な
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。

【００７１】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】本発明の基本構成を示す摸式図である。

【図２】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３】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４】本発明の反応性スパッタリング装置に用いられ
るマイクロ波供給器を説明する為の模式図である。

【図５】本発明に用いられるマイクロ波供給器の断面図
である。

【図６】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７】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５０マイクロ波供給器（アンテナ）５３スロット５４誘電体窓

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マイクロ波
を供給するマイクロ波供給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】該マイクロ波供給手段はスロットを備え
た無終端環状導波管を有する請求項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マイクロ波
を供給して、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】該マイクロ波は無終端環状導波管に設
けられたスロットより供給される請求項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】該仕切部材は、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
ゾンから選択される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。