JPS59123768A - 多元同時スパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の第１」用分野 本発明は多元１６」時スパッタリング方法及び装置６１
、竹に複数個のマダイ、トロンスパッタ装置を用い被蒸
着体に多元蒸着薄膜を形成するスパッタリング方法及び
装置、に関する。

従来技術 近年、各種の製品に例えば金）萬または金属酸化物から
成る薄膜を蒸着被覆してこれら製品の重性向上が図られ
ている。

ｙ１図にはこのような製品の一例が示されており、製品
すなわち被蒸着体１００表面にその製品の目的知応じた
薄膜＋００が蒸着被つされ製品の弱性向上が図られてい
る。従って、被蒸着体１゜が可視光透Ａ曲ガラス体であ
る場合には光学特性、特に光の低吸収率、高屈折率、高
反射率の慣性向上が借られ、熱線遮蔽ガラスとして建築
物、車両、冷蔵庫等のガラスに用いられ冷房改荀低減に
ょる省工坏ルギな図ることができ、また白熱６球に蒸着
することによりこの電球の発光効率の同上が図られる。

また、絶縁体に金属酸化物を蒸着被覆することにより、
誘′解率及び絶縁性の向上を図ることが可能である。

丈ＶＣ１金属あるいはプラスナック材料を含む各種材料
から成る製品の表ｒｈ］に金属酸化物を蒸着被覆するこ
とにより耐蝕性、耐熱性、耐摩耗性等の特性向上を図る
ことかり能である。

また、第２図に示すように被蒸着体１００表面に金属酸
化物φ着薄膜１００ａ、金□濁蒸着薄膜＋　００　ｂ、
金属酸１ヒ吻蒸着薄膜１００ｃを１□１戸々に形成して
被蒸Ｈ体表面乞多ｌ・〆破膜Ｖこより被覆することが行
われている。このようＶ′−金属酸化物薄膜１００ａ、
１００ｃ間に金属薄膜ｔ　ｏ　ｏ　ｂｌザノドイツテ状
に形成することにより、この釜属薄膜１ｏｏｆ）を電気
導体として活用′１−ることか可能であり、ト」えば表
示素子の透ψ＝’　＝、”ｉ一体、あるい、・ま車両窓
ガラスの曇り止め用ヒータとして第１」用することがＯ
Ｔ能である。

このような薄膜の蒸着方法として、従来より薄膜をスパ
ック蒸着するスパック・ノノグ法０・周知であり、名神
・製品の薄膜蒸着に幅広く用いられている。このスパン
クリング法は、スパッタ源及びスパックターゲット等か
ら成るスパッタ装置を用い、このスパッタ装置に供給す
るス／％ツタ電力を制御することにより、スパックター
ゲットから金属または金属酸化物のスパック蒸着を行い
被蒸着体に所望の金属または金属酸化物の蒸着薄膜を形
成するものであり、同様に被蒸着体に薄膜を蒸着する其
空蒸着法に比べ、被蒸着体への薄膜の密着性が高く、蒸
着膜の密度が高い等の長所を有するため、嘔−組成の薄
膜、例えばＴｌＯ２またばＳｉＯ□薄膜等の蒸着に極め
て優れてし・る。

しかし、従来のスパンクリング法は、複数の成分から成
る薄膜、列えばＴｉｅ２及びＳｉＯ□の混合成分から成
る多元蒸着薄膜を作成するに際しては、スパッタ装置の
スパッタターゲットに多元系ターゲット、例えばｆ１０
２及び５１０２の複合化合物から成るターゲットを用い
る方法、または第３図に示ずごと（、複数個のターゲッ
トを同−子囲内に設は被蒸着体を回転しながら成膜する
多元回転スパン、クリング方法等が用いられているため
、その膜組成の制御を必ずしも容易に行うことができな
いという欠点があった。

すなわち、Ｉｌ’■者の多元系ターゲットを用いる方法
では、ターゲットとして合金または力０合物のいずれの
ターゲットを用いる場合でも、作成したターゲットか極
めてもろかったり、非謂に硬かったりしてターゲットｆ
’ｉ：　ｆｊ父が非′濱に１相離であるばかりでなく、
ターゲット構成）し床間の選択スパッタリングＩＣより
ターゲット組成とできた薄膜の１、目数とが一致せず、
薄膜の組成構造を良好ｌＬ請ｊ御することが難しいとい
う問題、り一あった。

また、後者の多産回転スバノタリノグ万、去では、蒸漸
憎内に設・すつれた回・伝日ｖ’ｉ、　：ｃ仮祷壱１．
こ２取ｔ゛１ゆ、蒸層憎内、・て−で・ｆｊ、魚層体を
所Ｊｔ　０）　ｉ’（軌ｊ札に山ってオ多Ｑｉｂさせろ
とともンξ、複数のスパッタ装置・ど被蒸着体の円＃Ｌ
ＩｙＡＫ向は対同配置し、円板が回砥しｆ反蒸着１本か
谷スパッタ装［彦上乞７’ｊｍ壇する毎にスパッタ装置
７Ｊ・ら供、伶さ２するプラスマ流乞被蒸着坏上ｉＣ：
１％返してｊＡグエし多几蒸周ン幅膜を形成していた。

従って、秋しえ（・イ５１０２タークソト化有するスパ
ッタ装置とＴｉｅ２ターケノトを有するスパッタ装置と
を用いれば、被蒸着体上にはＳ　ｉｏ２とＴｉｅ２の混
合成分から成る多元蒸着薄膜が形成される。

しかし、このような従来の多元回転スパッタリング法で
は、被蒸着体を円軌動に沿い移動させつつ、すなわち被
蒸着体を各スパッタ装置の上空を順次通過させつつプラ
ズマ流を照射し多元蒸着薄膜を形成しているため、各ス
パッタ装置から供給されるプラズマ成分を被蒸着体上に
同時に間断なく照射させることができないという欠点が
あった。

このため、例えば５ｉｎ２ターゲツトを有するスパッタ
装置とＴｉｅ２クーゲットを有するスパッタ装置とを用
いて被蒸着体上に５ｉｎ２とＴｉｅ、の混合成分から成
る多元蒸着薄膜を形成しても、儀硯的に見れば被蒸着体
上に形成される多元蒸着薄膜は５ｉＯＪｉとＴｉ０１層
とが交互に積層される組成構造となるため薄膜の組成構
造を良好に制御することが難しく、特にその膜厚方向に
均一な膜組成を得ることができないという問題があった
。

このように、多元蒸着薄膜を形成するにあたり均一な被
膜組成を得ることができないということは、薄膜の特性
の低下を招くため、その有効な対策が必要となる。

もちろん、被蒸着体の取付円板の回転速度なスパッタ成
膜速度に比べて充分早（するか、または取月田板の回転
速度に比ベスパツタｌｊｋ膜速度を光分遅くすれば、理
論的には多元蒸着薄膜の組成構造を均一組成に近づけろ
ことが可能である。しかし、前者のように真空中で円板
を高速回転させつつ薄膜を形成するこよは技術的に非常
に困雌で今だ実用化の例はなく、また後者の場合ＶＣ’
Ｌ＠スパッタ成膜速度の低Ｆが生産性の低下を招くとい
う点で問題がある。

また、このような従来の複数のスパッタ装置を用いる方
法で（・工、被蒸着体がスパック装置とスパッタ装置の
間を移動するのに所定の時間を心太とするため、この間
に周囲の雰囲気からのガス吸着が生じ、薄膜の冶層性、
囁械的・１度の低■を招くばかりでなく不純物の混入を
も招（ことになる。

このような不純物の（昆入は、Ｔｉｅ、やＳｉＯ□のよ
うに比較的安定なターゲット材料を用いたスパッタ装＠
を使用した場合にはそれ程問題がないが、活性な金属、
合金類ターゲットを用いたスパッタ装置を使用した」烏
合には、薄膜中に酸化物、窒化物、炭化物、水酸化物等
の代合物の析出を伴い電気的、光学的特性の低下を招く
という欠点があった。

発明の目的 本発明はこのような従来の線順に鑑みなされたものであ
り、その目的は、優れた牲性を有する多元蒸着薄膜を被
蒸着体上に簡単に被菌することの可能、７よ多元同時ス
パッタリング）５法及び装置を提供すること（Ｃある。

発明の構成 この目的達成のため、本発ダＡの方法は、複数回の異る
マグネトロンスパッタ装置のスパック面を被蒸着体に臨
ませ、各スパッタ装置のスパッタ電力を独立に制御し各
スパッタ装晶二から供給さｎるプラズマ流を被蒸着体に
同時に間断なく照射し多元蒸着薄膜を形成することを特
敞とする。

また、本発明の装置は、被蒸着体を蒸着槽内に固定保持
する保持部と、被蒸着体にそのスパッタ面を臨ませ被蒸
着体に向はプラズマ流を供給する複数の異るマクネトロ
ンスパッタ装置と、各スパック装置から供給されるプラ
ズマ流の相互干渉を防止する４Ｇ板と、を有し、プラズ
マ流の相互干渉を防止しつつ各スパッタ装置こから供給
されるプラズマ流を被蒸着体上に同時に間ｉ析なく照射
し多元蒸着薄膜を形成することを特徴とする。

更に、本発明の装置は、被蒸着体を蒸着槽内に固定保持
する保持部と、被蒸着体にそのスパック面を臨ませ破蒸
メ４体に向はプラズマ流を供給する複数の異ろマクネト
ロンスパッタ装置と、各スパッタ装置から供給される各
プラズマ流にそのイノビーダンスに応じた熱電子を注入
するフィラメントと、を有し、熱市、子の注入により各
プラズマ放電を安定化させつつ各スパッタ装置から供給
されるプラズマ流を被蒸着体上に同時に間断なく照射し
多元蒸着薄膜を形成することを特徴とする。

実施例 次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明する。第
３図には本発明のスパッタリング方法を適用する本発明
の装置の好適な実施例が示されている。

本発明において基本的な特僧事項は、複数個の異るマグ
ネトロンスパッタ装置のスパッタ面を被蒸着体に臨ませ
各スパッタ装置−から供給されろプラズマ流を被蒸着体
に同時に間断なく照射し、被蒸着体に複数の成分から成
る多元蒸着薄膜を形成することＫある。

このようにすることにより、被蒸着体上に膜厚方向の組
成構造が良好に制御された多元蒸着薄膜を形成するこ七
かり能となる。

すなわち、各スパッタ装置のスパック面を被蒸７冴体の
同一領域に臨ませ、各スパッタ装置のスパッタ電力を独
立に制御することにより、被蒸着体表面にその膜厚方向
に対し組成構成が均一な単層構造をもつ多元蒸着薄膜を
形成することができる。

同様に、各スパッタ装置のスパッタ電力の制御により、
被蒸着体表面に膜厚方向に対し組成構造が連Ｈ的に変化
する単層構造をもつ多元蒸着薄膜を形成することも可能
であり、更に膜厚方向に対し組成ＷＩ造が連続的に変化
する多層構造をもつ多元蒸着薄膜を形成することも可能
である。

また、各スパッタ装置のスパッタ面を被蒸着体の異る領
域に臨ませ、各スパッタ装置のスパッタ電力を独立に制
御することにより、被蒸着体上に２次元的に異る組成構
造をもつ多元蒸着薄膜を形成することも川面である。

このため、本発明の装置においては、第３図に示すごと
く、被蒸着体ＩＯを蒸着槽１２内に固定保持する保持部
Ｉ４と、破蒸着体ｌＯンこ七のスパッタ面１６を臨ませ
被蒸着体１０に同げプラズマ流を供給する複数の異るマ
グネトロンスパッタ装置１８とを備えている。

実施し１」において、保持部１４は、その一端に被蒸着
体１０を保持する棒状体に形成され、その他端を蒸着槽
１２の天井中央部分に設けられたベローズ２０のフラン
ジ２２に固定されている。従って被蒸着体１０は、ベロ
ーズ２０を上下させ、同転させ、更には傾斜させること
により蒸着槽１２内の所望位置に位置調整することがで
きる。

また、実施飽」において、マグネトロンスパッタ装置１
８は２組設けられており、各スパッタ装置１８ａ、＋８
ｔ）はそれぞれマグネトロンスパッタ源２４ａ、２．ｉ
ｂとスパッタターゲ７ト２６ａ。

２６１）とから形成されている。そして、このスパツ、
ｚ装置＋ｓａ、＋８ｔ）はそのマグネトロンスパッタ源
２４ａ、２４１：ｌ［ＲＦまタハＤ　ｃ　’ｒｌｉ、カ
（スパッタ電力）を投入することによりスパッタターゲ
ツ）２ｆ’＋ａ　　２ｆｉｌ：＋をスパッタ蒸発させ被
蒸着体１０に向はプラズマ流を照射する。

本発明においては、各スパッタｇｅｔ　＋ｓａ、　＋ｓ
ｂはそのスパッタ面＋６ａ、＋６１）がそれぞれ被蒸着
体１０に向は指向されているため１各スパッタ源２４ａ
、２４ｂのスパッタ電力を各々独立して制御することに
より、各スパッタ装置１８ａ、＋８１）のスパツタター
ゲッ）２６ａ、２６１）から複数のプラズマ流が被蒸着
体１ｏに向は同時に間断なく照射され、被蒸着体１０上
に多元蒸着薄膜＋００が形成される。

これら各スパッタ装置１８ａ、＋８１）は蒸着槽Ｉ２の
底面に設けられたベローズ２８ａ、、２８１）のフラッ
ジ３０ａ、３０＋）部分ＤＣｕＲ付けられており、各ベ
ローズ２８ａ、２８ｂを上下させ、回転させ、更に傾斜
させること等によりそのスノくツタ而１６ａＸ　１６ｂ
を被蒸着体１０の所望の領域に向は臨ませることが可能
となる。従って、実施例の装置では、各スパッタ装置＋
８ａ、＋８ｔ）のスパッタ面１６ａ、１６ｔ）を被蒸着
体１０のｒｉｊＪ−領域に臨ませることも可能であり、
また必要にＬ−６じ異った領域へ臨ませろことも可能で
ある。

また、不実、施洒においては、スパッタ蒸着なマグネト
ロンスパッタによって行っているため、スパッタ時に各
ターゲット２６ａ、２６１）から発生するプラズマを磁
場によってターゲット近傍に集中させプラズマの高密度
化を図り、スパッタ蒸着の高密度化を図ることが可能と
なる。

しかし、本発明においては各スパッタ装置＋　８＆。

＋８１）のターゲット２６ａ、２６１）が被蒸着体１０
に指向して配設されていることから、各ターゲット近傍
に発生するプラズマ間の相互干渉を避けることかできず
、これをそのまま放置すれば各スパッタ装置１８ａ、＋
８．ｉ）を同時作動させる場合に発生するプラズマが不
安定となり、被蒸着体１０上に形成される多元蒸着薄膜
＋００の成膜速度及び膜質が不均一となり、更に極端な
場合には各ターゲットからのプラズマ放電が停止するこ
とがある。

このため、本発明の他のｔｒｆ徴的事項は、このような
多元同時スパッタ成膜時に発生するプラズマの相互干渉
を有効に防止し放電の安定化を図るため、プラズマ流の
相互干渉を防止する遮蔽板３２を設けたことにある。

実施汐１」において、この遮蔽板３２は各スパッタ装Ｂ
１１８＆、＋８ｔ１間を仕切るように設けられており、
各ターゲラ）２６ａ、２６ｂから発生するプラズマを遮
断しその相互干渉を防止している。

更に、この遮蔽板３２はプラズマの相互干渉を防止する
ばかりでなく、各スパツタターゲツ）２６ａ。

２６ｂから蒸発する′物質による相互汚染を防止すると
いう効果も発揮する。

更に、本発明の他の特徴的事項は、このように各ターゲ
ット２６ａ、、２６ｂからのプラズマ放電の安定化を１
メ）るため、これら各ターゲット２６ａ１２６ｂから供
、給される各プラズマ流にそのインピータンスに応じた
熱霜：子を注入するフィラメント３４を設けたことにあ
る。

実施例において、このフイシン７　ト３４は各スパッタ
装置１８ａ、＋８１）のスパッタ面１６ａ１１６０の近
傍にとゾげられている。セして、しｊ示しないイノビー
グノス検出手段疋よつ各ターゲット２６ａ、２６ｂから
供給されるプラズマのイノピーダンスケそれぞれ電気的
に検出している。このようにして、各フィラメント３４
ａ、３．１ｂかも各プラズマｌＬ狂人する熱電子のドー
ズ敏をプラズマのインピータンスに応じてフィードバッ
ク制価し、プラズマの左足した放電を可能としている。

特に、このようなフィラメント３４ａ、３４ｂの点火は
プラズマの放電島始すなわちプラズマの発生を容易かつ
安定して行う上で俊めて有効である。

このように、本発明の装置によれば、複数のマグネトロ
ンスパッタ装＠１８ａ１１８ｂを用い被蒸着体１０上に
多元蒸Ｎ薄膜＋００を多元同時スパック成膜するにあた
り、各スパッタ装＠、　ｌ　８　ａ、１８ｂからプラズ
マ流を安定１−で供給することができるため、多元蒸着
薄膜＋００を簡単かつ安定して形成することが可能であ
る。

なお、実施例の装置ｔ＜＝いては、蒸着相１２内を所望
のスパッタリング雰囲気に設定するため、ガス導入系３
６とガス排気系３８とンクーそれぞれ股げられている。

本発明に係る多元薄膜のスパッタリング装置は以上の構
成から成り、以下にこの装置を第１」用して行う本発明
のスパッタリング魚屑方法を説明する。

まず、被蒸着体１０の保持部１４を保持するベローズ２
０及び各スパッタ装＠１８ａ、１８ｂを保持するベロー
ズ２８ａ、２８ｂによす、各スパッタ装！＋ｓａ、＋ｓ
ｂのスパッタ面１６ａ。

１６ｂが被蒸着体ｌＯに指向するよう各スパッタ装置１
８ａ、１８ｂと被蒸着体ｌＯの相対位置関係を調整する
。

これに続いて、ガス排気系３８から蒸着＠１２内を１×
１♂７ＴＯＲＲまで排気し、その後ガス導入系３６から
例えばアルゴン等の不活性ガスまたは活性カスとの混合
ガス、９１４えばアルゴンと酸素またはアルゴンと窒素
等の混合ガスを５　Ｘ　ｌ　Ｏ−’ＴＯＲＲまで導入し
、蒸着槽１２内に所定のスパッタリング雰囲気を形成す
る。

そして、蒸着槽１２内にこのようなスパッタ１ノング雰
囲気を形成した後、各フィラメント３４　ａ。

３４ｂを点火するとともに各スパッタ装置＋　８　ａ、
＋８１）にスパッタ箱、力を投入し、そのターゲット２
６ａ、２６ｂから被蒸着体１０Ｄこ向けたプラズマ流の
供給を開始する。

このようにして、各スパッタ装置１８＆、１８１１のク
ーゲラ）２６ａ、２６ｔ）から核蒸着体１０に向は複数
のプラズマ流を同時に供給すると、被蒸着体１０上には
これら複数のプラズマ流が同時に間断なく照射され、膜
厚方向に均一な組成構造を有する多元蒸着薄膜が形成さ
れる。

ここにおいて、各スパッタ装置＋８＆、＋８ｂへの投入
電力と被蒸着体１０へのスパッタ成膜速度との関係を予
め求めておけば、各スパッタ装置＋８ａ、＋８Ｄへの投
入電力を独立して制御することにより多元蒸着薄膜１０
０を構成する成分比率を任意の値に調整することか可能
となる。。

また本発明によれば、各スパッタ装置＋Ｓａ。

＋８ｂから供給されろプラズマ流間の相互干渉を遮蔽板
３２により有効に防止し、更に熱電子放出フィラメント
３４を併用することによりプラズマを極めて安定なもの
とすることができるため、各スパッタ装置＋ｓａＸ　＋
ｓｂから被蒸着体１０に向は供給されるプラズマ流を安
定して制御し、破蒸着体ＩＯ上に形成される多元蒸着薄
膜＋００を優れた特性のものとすることができる。

従って、本発明によれば、各スパッタ装置＋　８＆。

＋８１）のスパッタ面＋６ａ、＋６ｂを被蒸着体１０の
同一領域に指向させかつ各スパッタ装置１８ａ。

１８ｂにスパッタ電力を間断なく投入することにより、
被蒸着体１０上に各ターゲラ）２６ａ。

２６ｂかものプラズマ流を同時に間断なく照射すること
かで゛き、その結果被蒸着体１０上に膜厚方向の組成？
７／２造が３次元的に良好に制（財）された多元蒸着薄
膜１００を形成することができる。

すなわち、各スパッタ装％ｊ１８ａＸ　１８ｆｉに投入
するスパッタ昂１力を一定に制御すれば、被蒸着体１０
上には全領域にわたって組成構造が均一な単層構造の多
元蒸着薄膜１００を形成することができ、また、各スパ
ック装置１８ａ、＋８１）に投入するスパッタ電力を変
比さぜること：／こより被蒸着体１０上には、膜厚方向
に対し組成や１４−＋青が連続的に変化する単層構造を
もつ多元蒸着薄膜１００あるいは膜厚方向に対し組成構
造が連続的に変化する多層構造をもつ多元蒸着薄膜１０
０を形成することができる。

しかも、本発明のスパックリング方法及び装置（（よれ
ば、被蒸着体１０上に各スパッタ装置１３ａ。

１３ｂからのプラズマ流が間断なく連続して照射され多
元落着薄膜１００が形成されるため、形成された多元蒸
着薄膜１００内には、従来の多元回転スパッタリング方
法及び装置により形成された薄膜のごとく、周囲の雰囲
気からのガス吸着層等の組成構造を異にする異常層を含
むことρ″−ないため、形成された多元蒸着薄膜１００
は優れた密着性、機械的強度及び電気的、光学的特性を
有することになる。

また、本発明に係るスパックリング方法及び装置によれ
ば、従来の多元回転スパッタリング方法及び装置に比し
、優れた特性を有する均一な多元蒸着薄膜を成膜速度を
低下することなく形成することができ高い生産性を発揮
することが可能となる。

また、各スパッタ装置１８ａ、１８ｂのスパッタ面＋６
ａ、１６ｂを被蒸着体１０の異る領域に指向させ、各ス
パッタ装置１８ａ、＋８１）にスパッタ電力を間断なく
投入することにより、被蒸着体１０上に、膜厚方向には
均一であるが２次元的には異る組成構造を持つ多元蒸着
薄膜１００を形成することができる。

次に、本発明の具体的な実施例について説明する。

実施例１ 本実施秒・」は、Ｔ：ｉ０２及び５１０２の２元ｍ時ス
ノくツタ成膜により汲蒸着体ｌＯ上にＴｉＯ２及び５ｉ
ｎ２からなる２元素着薄膜１００を形成ずろものである
。

ここｉ７−　Ｍいて、本発明の特徴をｑ）：確に１−る
ため、本実施扮」の２元回［１、テスパッタリング方法
及び装置Ｋ・のδ２８１ｊは紀４（ネｊ乙示す従Ｘの２
元回らス／くツタリング方法及び装置と対しＩＳシて巨
明する。なお、第４図に示す往釆妾１３は、被蒸着体１
０の採持’４ｉ；１４が、蒸着槽１２（ｌこその回転軸
４０が回転自在に取付けられた回転円板４２をもって形
成され、この回転円板・１２番（取付けられた被蒸着体
１０を日板４２２回転すること・・４より所定の円軌動
に沿って移動させている。そして、この被蒸着体１００
円軌動に向けそのスパッタ面＋Ｇａ、ｔＧｂを臨ませて
２組のＡろマグ不トロンスノくツタ装置１１８ａ。

１）３ｔｌをｔンげ４．イ１シ蒸着体１０が各スパック
装置１８ａ、＋８ｂの上空を通過する際そのターゲラ）
２６ａ、２６１）からプラズマ流を照射し、被蒸着体１
０上に多元蒸着薄膜１００を形成するものである。

以丁（（本実力価例に係る２元同時スパッタリング方法
及び装置を従来の２元回転スパッタリング方法及び装置
と対比して説明する１） 第３図に示す本発明のスパッタリング装置と第４図に示
す従来の装置による共通実験条件ターゲット２６ａ、２
６１）と、被蒸着体ＩＯとの距離：１５ｃｍ 被蒸着体１０：　　５ｃｉＸ５儂Ｘ　５　ｍＴＲの石英
ガラス ターゲット２６ａ：　直径１０口のＴｉＯ２焼結材ター
ゲット２６ｂ：　直径１０ｃＴＬのＳ土０２焼結材蒸着
相１２内の雰囲気：　　５ＸｌＯＴＯＲＲアルゴンガス スパック電カニ　２００ワツト、３５０ワツト、５００
ワツト 第４図に示す従来装置特有の実験条件 ターゲット２６ａとターゲット２６１）との距離：　　
２０ｃｍ 回転円板４２：　直径２ＣＩＣｎＬの円周上に被蒸着体
１０を取付は初号６０回転で回転する比　　較 第５図には第３図に示す本発明の装置によるスパック電
力とＴｉＯ□膜、ｓｉｏ、膜の成膜速度との関係が示さ
れており、同図中２００は１式、成膜速度を表わしてお
り、３００ば５ｉｎ２成膜速成膜性を表わしている。こ
の特性曲線からも明らかなごとく、ＴｌＯ２成膜速度及
び５１０２成膜速度は各スパッタ装置！８ａ、＋８ｔ）
への投入電力と比例コし、また各スパッタ装置１８ａ、
＋８１１）への投入電力が同じであれば５ｉｎ２の方が
Ｔｉｅ２の約２措の成膜速度を有することが理解さお、
る。

なお、第４図に示す従来装置を用（・、Ｔｉｅ２ターゲ
ット２６ａ、Ｓ、Ｏ□メタ−ット２６１）のスパッタ面
＋６ａ、１６ｂの真上に被蒸着体１０をそれぞれ固定し
て同一の条件のもとでＳｉｎ、膜及びＴｉｏ２ｉを成膜
した場合においても第５図に示すと同じ成膜特性が得ら
れた。

第６図には、第３図に示す本発明の装置及び第４図に示
す従来装置を用いて５ｉｎ２及びＴｉｅ２の２元蒸着薄
膜のスパッタ成膜を行った場合の実験結果が示されてお
り、図中４００は本発明の装置による実験結果を示すも
のであり５００は従来装置による実験結果を示すもので
ある。なおこの実験においては前述した実験条件にも表
わしたご七く各スパッタ装置！８ａ、’＋８１）Ｋ供給
する投入筒、カをそれぞれＲＦ　５００ワツトに設定し
、各ターゲノ）２６ａ、２６ｂと被蒸着体１ｏとの距離
を等しいものとした。

この実験結果からも明らかなごとく、本発明によれば第
５図に示すＴｌＯ２及びＳｉｎ、の成膜速度を犠牲にせ
ず２元同時スパッタ成膜を行うことが可能であり、第４
図に示す従来装置に比しその成膜速度が約１０倍程度ま
で向上し生産性が飛躍的に向上することが理解される。

更に、本発明の２元同時スパッタリング法と従来の２元
回転スパッタリング法との本質的な相違は、このような
多元蒸着薄膜１００の成膜速度の向上に止まらず、この
ようなスパッタ法によって形成される多元蒸着薄膜１０
０の膜特性を極めて優れたものにすることができる点＋
・’ｃある。

すなわち、第６図に示すデータを得るための実験茶汁の
下で、第４図に示す従来の２元回転スパッタリング装置
により２元蒸着薄膜＋００を形成すると、この２元蒸着
薄膜１００の形成はミクロ的に見ると、被蒸着体ｌＯが
スパッタ装置＋８ａの真上を通過する０、１秒間の間し
ＨＴｉｏ、が０．Ｉ　Ａ堆積しその後の０．４秒間は周
囲の雰囲気からのガス吸着が生じ、被蒸着坏１０がスパ
ッタ装ｆＭ　１８ｂの真上を通過する次の０．１！８′
間の間にＳ　１０ｚが０．２λ堆積するという過程が繰
返され、Ｔｉｅ２とＳｊ、０２から成る２元蒸着＃膜１
００の成膜が進むことになる。

従って、ミクロ的に見れば、従来装置によって形成され
る２元蒸着薄膜１００はその膜厚方向に組成の変動が生
じ均一な膜特性を得ることができないという致命的な欠
陥があるとともに、ＴｉＯ２の蒸着とＳｉＯ□の蒸着と
の間にそれぞれ０．４秒間という蒸着の起らない時間が
存在することから、この間に周囲の雰囲気からのガス吸
着が避けられない。

気体分子運動論の教えろところ（（よれば、この０．４
秒間の間に３　ＸＩＯＴ　ＯＲＨの圧力下では、室温で
例えば残留ガス中のＨ，Ｏ分子が毎秒４×１０　　ｒｔ
Ｎ／ｍ”の割合で衝突しその一部が膜物質と表面反応を
起し、Ｔｉｅ、膜とＳｉＯ２膜との間に常に一定の残留
ガス吸着層を生起せしめる。このように多元蒸着薄膜１
００の形成途中で周囲の雰囲気からのガス吸着が生じる
と、多元蒸着薄膜の密着性、機械的強度の低下を招（ば
かりでなく不純物の混入をも招き、膜特性の低下を引起
すことになる。

そして、このような不純物の混入は、ターゲット２６ａ
、２６ｉ）にＴｉｅ２、Ｓｉｎ、　（７）ような比較的
安定したターゲット材料を用いた場合にはそれ程問題は
ないが、これらターゲット材料として活性な金属、合金
類を用いた場合には膜中（に酸化物、窒化物、炭化物、
水酸化物等の積出を伴い膜の電気的、光学的特性の低下
を引起す原因となる。

これに比し、第３図に示す本発明の装置による２元同時
スパッタリング法では、各ターゲット２６ａ、２６ｂか
ら供給されるプラズマ流を時間的なずれなく同時に被蒸
着体１０上に照射し２元蒸着薄膜を完全同時に成膜する
ことができろため、被蒸着体ＩＯ上にその膜厚方向に対
し組成の変動がない均一な２元蒸着薄膜１００を形成ず
ろことができ、その膜特性を極めて優れたものとするこ
とができる。更に、本発明の同時スパッタリング法では
、ＴｌＯ２及びＳｉｎ、を連続して間断なく蒸着させ２
元蒸着薄膜１００を形成するため、その膜形成の途中で
周囲の雰囲気からのガス吸着が発生することがな（、形
成された２元蒸着薄、膜１００は従来の２元回転スー／
くツタリング法により形成された２元蒸着薄膜に比し密
着性、機械的強度に優れ、更に不純物等が混入すること
もない。

なお、従来の２元回転スパッタリング法によっても、被
蒸着体１０を取付けた回転円板４２０回転速度を速（す
れば被蒸着体１０上に形成される２元蒸着薄膜１００の
膜厚方向への組成変動をあろ程度抑制できるが、技術的
な問題から回転円板の回転速度は５０〜６０ｒｐｍが限
度であり、そのＭ特性の改善には限界がある。

以上のことからも明らかなどと（、本発明の多元同時ス
パッタリング法によれば、従来の多元回転スパッタリン
グ法に比し被蒸着体１０上に膜厚方向に組成変動の全く
ない純度の高い多元蒸着薄膜＋００を形成可能であるこ
とが理解される。

実施例 本実施例においては、第３図に示す本発明の装宿乞用い
被蒸着体＋Ｑ上にＴｉｅ、及び５１０２から成る２元蒸
着薄膜１００を形成し、その屈折率を測定した。

実験条件 ターゲット２６ａ、２６ｂと被蒸着体１０との距離：１
５Ｃ７Ｌ 被蒸着体ｌＯ：　コーニングガラス　／％７０５９５　
ＣＩｎＸ　５　（１Ｘ　５　ｍ ターゲット２６ａ：　直径１Ｏｃ１ｒＬのＴｉｅ□焼結
材クーケりト２０ｂ：　直径１０ｃＴＬのＳｉｎ□焼結
材＃ｃ着１％ｔ　Ｉ　２内の雰囲気：　　５　Ｘ　Ｉ　
Ｏ−”　Ｔ　ＯＲＲアル　ゴ　ン スバンタ電カニ 上記実験条件のもとで、第１図に示すよう仮蒸着体１０
０表面にＴｉｅ２及び５１０２から成る２元蒸着博股１
００を形成した。

第７図にはこのようにして形成された２元蒸着薄膜のス
パッタ電力投入比と薄膜の屈折率との関係が示されてお
り、同図からも明らかなごとく各スパッタ装置１８！Ｌ
Ｘ　１８１）への投入電力比、すなわち５１０２へのＴ
ｌＯ２の添加とともに薄膜の屈折率が１．４５〜１．９
６まで変化することが理解される。

従って、前述した第５図に示す投入電力と成膜速度との
関係が分れば、１．４５〜１．９６までの屈折率を有す
る透明な２元蒸着薄膜１００が成膜速度の低下なく任意
に形成することができる。

このようにして本発明の多元同時スパッタリング法によ
り形成した多元蒸着薄膜＋００は、従来の２元回転スパ
ッタ法により作成し７た多元蒸着薄膜に比べＮａＯＨ，
Ｈ２ＯＫ対する耐蝕性が極めて優れていることが実験に
より確認された。このことからも、本発明に係る多元同
時スパック法は極めて優れた効果を有することが理解さ
れる。

なお、以上説明した実施例においてはいずれも多元蒸着
薄膜を５ｉｎ２及びＴｉｅ２［４より形成したものを示
したが、本発明はこれに限らず他の成分から成る多元蒸
着薄膜を形成する上でも極めて有効である。

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、複数のマグネトロ
ンスパッタ装置から供給されるプラズマ流を被蒸着体に
同時に間断なく照射し多元蒸着薄膜を形成することがで
きるため、その組成構造が良好に制御された純度の高い
優れた。峻臂性を有する多元蒸着薄膜を、ｂ９．膜速度
を損うことなく形成することができる。

更に、本発明の装置によれば、−Ａ蔽板を用い各プラズ
マ流の１川（・ｃ発生ずる相互干渉を有’Ｚ、！：　（
こ防止し、更：・こ熱電子放出フィラメントの併用；で
より、スパッタリング中ににけるプラズマ流の安定針？
維持することができるため、優れた特性を有する多元蒸
着薄膜を容易に形成することが可曲となる。

【図面の簡単な説明】

第１図：ま汲蒸着犀上（（形ｆＪ父されたΦ層蒸着薄膜
の説明図、 箱２図は破・、（着体上に形成された多層蒸着薄膜の説
明図、 Ｅ３Ｌａは本発明に係る多元同時スパツタリノグ方法及
び装置の好適な夾施例を示す説明図、第４図は従来の多
元回転スパッタリング装置の説明図、 第５図及び第６図は第３図に示す本発明の装置及び第４
図に示す従来装置の成膜特性図、第７図は本発明の装置
により形成された多元蒸着薄膜の屈折率を表わす特性図
である。 １０・・・被蒸着体、 １２・・・蒸着槽、 １４・・・保持部、 １６・・・スパッタ面、 １８・・・スパッタ装置、 ３２・・・遮蔽板、 ３４・・・フィラメント、 １００・・・多元蒸着薄膜。 代理人　　弁理士　吉　１）Ｕｌ　　二（ほか１名） 第１図　　　第２図 第３図 第４図 　　１４ 第５図 「 スバヅタ電力（Ｗ） 第６図 ０００ｉ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１７７６個の異るマグ矛トロノスバツタ装ｆのスパ
   ッタ面を被蒸着体に臨ませ、各スパッタ装置のスパッタ
   可、力を独立に制御し各スパッタ装置から供給されるプ
   ラズマ流を被蒸着体に同時に間断なく照射し多元蒸着薄
   膜化形成することを特徴とする多元同時スパッタリング
   方法。 （２）　　特許請求の範囲（１）記載の方１去に１６い
   て、各スパッタ装置のスパッタ面を被蒸着体の同一領域
   に臨ませ、被蒸着体表面に均一な組成構造をもつ多元蒸
   着薄膜を形成することを％徴とする多元同時スパッタリ
   ング方法。 （３）　　％許請求の範囲ｔｌｌ記載の方法において、
   各スパッタ装置のスパッタ面を被蒸着体の同一領域に臨
   ませ、被蒸着体表面に膜厚方向に対し組成構造が連続的
   に変化する単層構造の多元蒸着薄膜を形成することを％
   ？ａとする多元同時スパッタリング方法。 （４）特許請求の範囲（１）記載の方法ｉＣ３６いて、
   各スパッタ装置のスパッタ面を被蒸着体の同一領域に臨
   ませ、被蒸着体表面に膜厚方向に対し組成構造が連続的
   Ｖこ変化する多層構造の多元蒸着薄膜を形成することを
   特徴とする多元同時スパッタリング方法。 （５）　　特許請求の範囲（１）記載の方法にｋいて、
   各スパック装置のスパッタ面を被蒸着体の異る領域に臨
   ませ、被蒸着体上に組成構造が２次元的に異る多元蒸着
   薄膜を形成することを特徴とする多元同時スパッタリン
   グ方法。 （６）　　被蒸着体を蒸着槽内に固定保持する保持部と
   、被蒸着体にそのスパッタ面を臨ませ敲蒸着体に向はプ
   ラズマ流を供給する複数の異るマグネトロンスパッタ装
   置と、各スパッタ装置から供給されるプラズマ流の相互
   干渉を防止する遮蔽板と、を有し、プラズマ流の相互干
   渉ヲ防止しつつ各スパッタ装置から供給されるプラズマ
   流を被蒸着体上に同時に間断なぐ照射し多元蒸着薄膜を
   形成することを特徴とする多元同時スパッタリンク装置
   。 （７）　　特許請求の範囲（６）記載の装置において、
   各スパッタ装置のスパッタ面を被蒸着体の同一領域に臨
   ませ、被蒸着体上に均一な組成構造をもつ多元蒸着薄膜
   を形成することを特徴とする多元同時スパッタリンク装
   置。 （８）　　特許ｈｌｉ求の範囲（６）記載の装置直にお
   いて、各スパッタ装置のスパッタ面を被蒸着体の同一領
   域に臨まぜ、被蒸着体上に膜厚方向（（対し組成構造が
   連続的に変化する単層ｄ４造の多元蒸着薄５模を形成す
   ることを特徴とする多元同時スパッタリング装置。 （９）　　特許請求の範囲（６）記１伐の装置において
   、各スパッタ装置のスパッタ面を被蒸着体の同一領域に
   臨ませ、被蒸着体上に膜厚万ＩＪに対しキ１）成構令が
   連続的に変化する多層シ１４造の多元蒸着薄膜を形成す
   ることを％徴とする多元同時スパッタリンク装置。 （１０）將許計１求の範囲（６）記載の装置において、
   各スパッターＪ装置のスパック面を被蒸着体の異る領域
   に臨ませ、被蒸着体上に組成構造が２次元的に異る多元
   蒸着薄膜を形成することを特徴とする多元同時スパッタ
   リング装置。 ＋１１）　　被蒸着体を蒸着槽内に固定保持する保持部
   と、被蒸着体にそのスパッタ面を臨まぜ被蒸着体に向は
   プラズマ流を供給する複数の異るマグネトロンスパッタ
   装置と、各スパッタ装置から供給される各プラズマ流に
   そのインピーダンスに応じた熱電子を注入するフィラメ
   ントと、を有し、熱電子の注入により各プラズマ放電を
   安定化させつつ各スパッタ装置から供給されるプラズマ
   流を被蒸着体上に同時に間断なく照射し多元蒸着薄膜を
   形成することを特徴とする多元）同時スパッタリング装
   置。 α渇　特許請求の範囲Ｕυ記載の装置にえいて、各スパ
   ッタ装置のスパッタ面を被蒸着体の同−領域に臨ませ、
   被蒸着体上に勾−な組成構造ケもつ多元蒸着薄膜を形成
   することを％倣とする多元ｉ［ｆｆ１時スパッタリン′
   グ装置っ ０９　　％許請求の範囲Ｇυ記載の装置において、各ス
   パッタ装置のスパッタ面を被蒸着体の同一領域に臨ませ
   、被蒸着体上に膜厚方向に対し組成構造が連続的に変化
   する単層構造の多元蒸着薄膜な形成することを特徴とす
   る多元同時スパックリング装置谷。 ０め　特許請求の範囲αＩｌ記載の装置１（おいて、各
   スパッタ装置のスパッタ１有］を被蒸着体の；ｒ１］−
   領域に臨ませ、被蒸着体上に膜厚方向に対し組成構造が
   連続的に変化する多層構、直の多元蒸着薄膜を形成する
   ことを待望とする多元同時スパッタリング装置。 ０９　特許請求の範囲０１）記載の装置：こおいて、各
   スパッタ装置のスパッタ面を被蒸着体の異る領域に臨ま
   せ、被蒸着体上に組成構造が２仄元的：（異る多元蒸着
   薄膜を形成することを特徴とする多元ＭＮ薄膜のスパッ
   タリンク装置。