JPS596376A - スパツタ装置 - 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】 スパッタ装置によって被覆されるべき基体表面上に薄膜
を形成するにあたっては，通常，この基体と同一，もし
くは、同等の基体表面上に薄膜を形成する予備的なスパ
ッタ作業が実施される。この予備的なスパッタ作業に於
いて，この薄膜に要求される薄膜物性を得るのに適当な
グロー放電を形成維持するだめの要因、すなわち放電条
件と。

所望の膜厚を得るのに必要な膜形成時間，すなわちス・
やツタ時間とが試行錯誤的に決定される。しかる後に，
被覆されるべき基体に対して，予備的なス・４′ツタ作
業と同一の放電条件と，スパッタ時間にて，ス・ぐツタ
作業が実施される。

ここで述べる放電条件とは具体的にはある特定の放電状
態を規定するだめの，電極の幾何学的形状，電極材質，
放電最中のガスの組成と圧力，電極へ印加する電圧，放
電電流，電力等の諸要因によって表示される。更に放電
場が磁界の中で行われる場合にはその強さ及び磁界の形
状も要因とみなされる。以下本発明ではこれらのすべて
の要因を含めて「放電条件」という言葉で記述する。

特に、大規模生産用のスパッタ装置の場合には。

予備的なス・やツタ作業で予め決定された放電条件及び
ス・ぐツタ時間によって多くの組型なるスパッタ作業が
実施される。

このようなス・や、夕作業によって基体表面上に形成さ
れた薄膜の厚みが所望の値になっているためには，注目
された放電条件を精度良く一定制御することと，基体表
面上の膜形成速度が注目された放電条件によって決定さ
れ，その再現性が良好であることが要求される。しかし
ながら後述するように一般に多数の要因で規定されるあ
る特定の放電状態を一定に保ち長時間スパッタリングを
継続することは非常に困難であり，またしばしば不可能
となることさえもおる。本発明は放電条件の変動があっ
ても一定の特性をもった膜を一定の速度で作製するため
のスパッタリングの技術を提供するものでおる。

通常，放電条件としては，先に述べた諸要因の中でもタ
ーグツトに供給される放電電流または放電電力と，放電
を形成維持するだめの圧力，すなわちヌ・々ック圧力と
が特に注目され，それらの値が一定となるように監視さ
れ制御される。ところが最近量産用に多く用いられるい
わゆるマグネトロンツノ４ツタ装置では以下のような理
由により放電条件を一定に長期間連続して維持すること
が困難である。即ち，ス・臂ッタリングを継続するに従
ってターゲットが浸蝕され，ターグツト表面の形状はこ
のターゲットに供給された積算電力の増加とともに必然
的に変化する。その結果．カソード内に磁石を内蔵する
電極の場合には，ターケ゛ット表面と磁石の磁極との相
対的位置関係が変わり。

従ってターケ゛ット表面近傍の磁界強度がかわり。

放電インピーダンスが変化するため，放電電流と放電電
力とを共に同一ス・やツタ圧力のもとて一定に制御する
ことはできない。放電インピーダンスを一定に制御する
ためには，例えばスパッタ圧力を変えることが必要とな
るが，これは膜の付着速度とか膜自身の物理的特性が当
初とは一般に異るような傾向をもたらし好ましくない。

このように電圧，電流，電力，ガス圧力等々の放電を特
徴づける諸原因のすべての値の組合せを長時間にわたり
一定に保ち制御することは一般には不可能である。

生産プロセスで放電条件が経時的に変動することは，基
体表面上の膜形成速度に影響を及ほす。ターケ゛ットの
消耗に伴ない，ターゲットに入射する放電電流の密度分
布が変化し，よってターケ゛ット表面から空間に放出さ
れるスパッタ原子の量的分以上は不活性ガス分子雰囲気
中で放電を行う場合の問題点である。しかし、金属また
は合金材料をターグツトとし，不活性ガスと活性ガスと
の混合雰囲気中にて，この金属または合金を構成する原
子と活性ガスを構成する原子との混合物あるいは化合物
薄膜を得ることを目的とした反応性スパッタ装置に於い
ては、予め定められた放電条件と膜形成速度との関係の
再現性に対して９次に述べるように別の重大な難点が存
在する。このような反応性スパッタ装置に於ける膜形成
速度とスパッタ作業中の活性ガス分圧とは、放電が開始
されて初めて両者が互いに影響を及ぼし合いながらこれ
らの平衡状態が確立する。これは活性ガス分子がスパッ
タされた金属原子に吸着されるということ及び活性ガス
がターゲット表面に化合物層を形成しその組成によって
スパッタ速度が極めて大きな影響を受けるということの
２つの効果の結果である。ところが放電電流又は放電電
力とスノやツタ圧力の予め定められた設定値に対して二
つの異る平衡状態が存在する領域があり、しかも要求さ
れる薄膜物性を満足するためや、能率良く生産を行なう
ためには、この領域でスミ４２タ作業を行々うことが望
ましい場合が多い。

すなわち、放電条件のうちの二、三の要因を予め定めら
れた値になるように制御するだけでは放電の平衡状態は
一義的に決定されず、全く異なった値の膜・形成速度と
活性ガス分圧との組合せのうちいずれか一方が実現する
。また、二つの平衡状態のうち実現する平衡状態が仮に
予知できたとしても、放電開始の後この平衡状態が確立
するまでには長い時間を要するので、ス・ぐツタ作業開
始後膜形成速度は長時間にわたって変動する。

以上の説明から明白であるように、スパッタ装置を用い
て被覆されるべき基体表面上に所定の厚みの薄膜を形成
するためには、監視することが容易な放電電流、放電電
力、スパッタ圧力等を予め定められた値になるように制
御してス・９ツタ時間で膜の厚みを決めるようにスパッ
タ作業を実施するだけでは不十分であって、特に、金属
または合金ターゲットを用いた反応性ス・ぐツタ装置に
於いて問題がある。よシ高い精度で所定の厚みの薄膜を
得るためには、ス・ぞツタ作業中に、常に、膜形成速度
または膜厚を監視し、これを好ましい値に制御すること
が必要である。本発明はそのための新しい技術を提供す
るものである。

スパッタ作業中に、膜形成速度または膜厚を監視する一
手段として、水晶式膜厚計を用いる場合が従来知られて
いる。水晶式膜厚計は、被覆されるべき基体の近傍に水
晶振動子を配置し、この水晶振動子に膜が形成されるこ
とによって生ずる重量変化と振動数変化の関係によシ、
膜厚を検出するものであり、真空蒸着では多く使われて
いる。

しかし、この振動数は振ル子の温度に敏感に影響される
ためスパッタリングで使用する場合にはスノＥ　、ｙり
粒子が水晶振動子の表面に付着する際の凝縮熱、プラズ
マからの荷電粒子の入射エネルギ。

ターゲット表面からの輻射熱等による水晶振動子の温度
上昇によりしばしば膜厚検出上の誤差を生ずる。これを
回避するためには水晶振動子をターゲットから遠ざけて
配置すれば良いが、この時被覆されるべき基体と水晶振
動子の位置関係にも隔シを生ずるため、基体表面上の膜
厚と水晶振動子表面上の膜厚との間の換算値に誤差を生
ずる。以上の理由により水晶式膜厚計を用いて、基体表
面上の膜形成速度または膜厚を監視する方法は、高精度
の膜形成速度あるいは膜厚の制御をするという目的に対
して十分々成果を上げていない。また。

水晶振動子表面上に形成され得る膜の総重量には。

膜厚検出の精度上限界があるだめ、この水晶振動子を交
換する保守作業を頻繁に行なう必要がある等の欠点を有
している。

本発明は、プラズマ分光監視装置を備え、このプラズマ
分光監視装置から得られる信号により。

基体表面上での膜形成速度あるいは膜厚を自動的に制御
することを特徴とし、よシ高い精度で膜形成速度あるい
は膜厚を制御するス・ぞツタ装置を提供することを目的
とする。

スパッタ装置に於いて、被覆されるべき基体表面上の膜
形成速度を放電プラズマ中の発光分光分析によシ検出す
る手段については、特開昭５５−３６２５６号公報の「
プラズマ分光監視装置」に記載されているので膜形成速
度が監視できることの詳細な説明は省略するが、以下に
述べるように監視される。ターケ゛ットと基体の間の放
電空間に存在する粒子の放出する発光の中から励起され
たスパッタ原子に起因する波長の光と、真空容器に導入
されている不活性ガスの励起された分子に起因する波長
の光とを測定し、これらの光の強度比を計算する。計算
された強度比は基体表面上での膜形成速度と比例する。

本発明ではこの関係を利用して膜形成速度を検出し、そ
れが好ましい値をとるように制御することができる。

以下１図面を用いて詳細に説明する。

第１図を参照すると、従来のス・ぐツタ装置が示されて
いる。真空容器１の異なる開口部に、ガス導入系２．排
気系３．シャッター動作機構４．絶縁体５を介して陰極
組立体６がそれぞれ取り付けられる。陰極組立体６の真
空側表面には、ターゲット７が接着等の方法により固定
され、大気側表面には、グロー放電を形成、維持するだ
めのス・ぐツタ電源８が接続される。図において、ス・
母ツタ電源８は直流電源として示されているが、高周波
電源を用いる場合もある。被覆されるべき基体９は、タ
ーケ゛ット７に対向して設置され、ターケ゛ット７と被
覆されるべき基体９との中間にシャッター板１０が設置
される。

このようなスパッタ装置において、被覆されるべき基体
９゛表面上に薄膜を形成するに際しては。

まず、ガス導入系２よシ、真空容器１内に予め定められ
た導入液量の不活性ガスが導入され、これを排気系によ
って一定の排気速度で排気し、それによって真空容器内
の不活性ガス圧力を一定に維持する。次に、スパッタ電
源８によシ、陰極組立体６に、予め定められた値の放電
電流または放電電力が供給されるように負電位を印加し
て、放電を形成、維持する。適切な時間経過の後、シャ
ッター１０の開動作によって基体表面上への膜形成を開
始する。シャッター開動作以降２予め定められたス・ぐ
ツタ時間が経過した時点でシャッター閉動作により基体
表面上への膜形成を終了する。

このようなス・ぐツタ装置において、金属または合金の
ターケ゛ソトを用いた反応性ス・母ツタによって、被覆
されるべき基体表面上に、ターゲットを構成する原子と
活性ガス分子を構成する原子との混合物あるいは化合物
薄膜を形成するに際しては。

上述の手順中、不活性ガスとともに、基体表面上に形成
されるべき混合物あるいは化合物薄膜を構成する原子に
よって構成された活性ガスが、予め定められた導入流量
によって真空容器１内に導入される。

このような従来技術によるスノやツタ装置においては、
膜形成速度や膜厚の十分な制御が不可能であることを２
本発明者によって行なわれたＩｎ　。

Ｓｎ　＋　Ｔｔ　ｒ　Ｃｒ＋　Ａｔ　＋　Ｃｕ等の金属
ターケ・ットを用いたＡｒと０２との混合雰囲気中での
反応ス／’ｔ’　ツタに関する実験結果を示す第５図、
第６図を用いて説明する。

第５図は、放電条件のうち、放電電流、及びＡｒと０２
との導入流量の和、すなわち全導入ガス流量のＰつの要
因を、一定に保持しつつ、十分にゆっくシと０２導入流
量と全導入流量との比、すなわち０２導入流量比を変化
させた場合の０２導入流量比に対する放電最中の０２分
圧の典型的な変動特性を示す。

第５図において直線２６は放電を行なわない状態におけ
る０２導入流量比と０２分圧との関係を示す。

０２ガス導入流量比が十分に小さい場合（即ち。

点２７より小さい場合）には放電最中の０２ガス分圧は
、放電開始以前の値に対して非常に低い。

この状態では、真空容器内での０２ガスの分解および反
応速度が排気系による０２ガスに対する排気速度よシも
極めて大きいと考えられる。一方、０２導入流量比が十
分に大きい場合（即ち点２８よシ大きい場合）には放電
最中の０２ガス分圧は放電開始以前の値よりも低いがか
々り近い値である。この状態では、真空容器内での０２
ガスの分解及び反応速度が排気系による０２ガスに対す
る排気速度よりも極めて小さいと考えられる。

０２ガス導入流量比が上述の０２導入流量比の中間の値
の場合には放電最中の０２ガス分圧は特異な変動を示す
。すなわち１図において、０□ガス導入流量比が２７よ
シ大きく２８より小さい値の場合には、０２導入流量比
に対する０２分圧の特性は。

０２導入流量比を増大する場合にはＡから２９を通り３
０を経てＢに達するような変動を示し、一方０２導入流
量を減少する場合にはＢから３１を通り３２を経てＡに
達するような変動を示す。不連続変化２９→３０．すな
わち点３３の０２導入流量比の値の近傍での微小変化に
対して０２分圧の値が点３５から点３６へ不連続的に急
激に変化することと、不連続変化３１→３２．すなわち
１点３４の０□導入流量比の値の近傍での微小変化に対
して０２分圧の値が点３７から点３８へ不連続的に急激
に変化することとを含むヒステリシス特性がその特徴で
ある。

第６図は、第５図と同一実験中の０２導入流量比に対す
る膜形成速度の典型的々変動特性である。

これは、０２分圧のヒステリシス特性に対応したヒステ
リシス特性を有する部分と、その両側の０２導入流量比
の変化に対する膜形成速度の変化率の比較的小さい部分
とから構成されておシ、０□分圧の不連続変化に対応し
て、０□導入量比の点３３及び点３４の値の近傍にて、
膜形成速度の値の不運ここで第５図及び第６図よシ放電
最中の０２分圧と、膜形成速度との相関関係について説
明する。

０２分圧が充分低い場合と充分高い場合には両者はほぼ
一対一対応している。その領域では放電最中の０２分圧
と膜形成速度は互いに影響を及ぼし合いながら、これら
の平衡状態が形成される。従ってこの領域では０□導入
流量比と放電電流の値を一定に制御するだけで一定の膜
付着速度を得ることができる。しかし、安定に維持する
ことのできない０２分圧と膜形成速度の領域、すなわち
点３５よυ大きい点３７より小さい０２分圧と点４５よ
シ大きく点４３より小さい膜付着速度の領域が存在する
。

この領域ではだとえｏ２導入流量比と放電電流を一定に
制御しても、どの程度の膜付着速度になるのか予期する
ことができない。

この０２分圧及び膜形成速度のヒステリシス現象。

あるいは不連続変化には、ターゲット表面上での化合物
層形成の反応速度とスミ４ツタ速度との大小関係によシ
決定されるターゲット表面の酸化の程度の不連続性が関
与していると考えられる。このターゲット表面の酸化の
程度は、瞬間的には移シ変わることができないため、第
５図及び第６図におけるヒステリシス特性曲線によって
囲まれた領域内の任意の点は、非平衡状態としては成立
し得る。まだ、０２分圧あるいは膜形成速度は意図的に
導入される０２の流量だけではなく　、真空容器内の残
留ガス中の微量の活性ガスの分圧によっても影響される
。例えば、残留ガスの主成分である８２０分圧の増大に
よって、膜形成速度は増大する。

これは放電雰囲気中では微量のＨ２Ｏは還元作用をもち
ターゲット表面の酸化を抑制するだめであると考えられ
る。この結果、膜形成速度の不連続変化４３→４４．及
び４５→４６に対応する０２導入量比は、８２０分圧が
極めて低い場合の点３３及び３４の値よりもそれぞれ太
きに値と々る。ところが放電を継続するに従い８２０分
圧は徐々に変動するので、放電電流が一定であっても０
２分圧及び膜形成速度の平衝状態が確立するためには放
電開始後、比較的長い時間を必要とする場合がある。

以上の事情は、　Ａｒガスと０２ガスとの組合せに限ら
ず、他の不活性ガスと活性ガスの組合せによる反応スパ
ッタリングにおいても本質的に存在するものである。そ
れゆえ、一般に９反応性スパンタリングにおける膜形成
速度は、比較的制御が容易な幾つかの放電条件９例えば
ガス導入流量と放電電流を一定に制御するだけでは決定
することができない。

第２図を参照すると、従来の他のスパッタ装置が示され
ている。被覆されるべき基体９は。

基体ホルダ１１によって支持される。この基体ホルダ１
１が、搬送機構（図示せず）によって。

真空容器１内をターゲット７表面に対し平行に。

位置１２から位置１６−！で一定速度で移動されながら
、基体表面上に薄膜が形成される。ターゲット７には９
図において紙面に垂直方向に長辺を有する矩形ターゲッ
トが用いられ、複数個の基体９及び基体ホルダ１１を真
空容器１内に収納するこに対して順次スパッタ作業がく
シ返し実施されるため、大面積の基体表面に高能率で薄
膜を形成することかできる。

このようなスパッタ装置において、金属または合金ター
ゲットを用いた反応性スノＺツタによって。

大面積の基体表面上に薄膜を形成するに際しては。

基体及び基体ホルダの運動に伴なう圧力の微小々変化が
原因となり、基体の全表面において、形成された膜の厚
み、及び膜の物性値を均一にすることが困難である。

第７図は、第２図に示す従来のス・ぐツタ装置にスと０
２ガスの混合雰囲気中で反応性ス・ぐツタを行ない、基
体ホルダの移動方向の長さが３８０　ｍｍ　。

もう−辺の長さが２８０咽である５枚のガラス基板に、
特別の加熱処理をすることなく　、　ＩＴＯ（Ｉｎｄｉ
ｕｍ　Ｔｉｎ　０ｘｉｄｅ）透明導電性薄膜を順次形成
した際の、第１枚目のガラス基板表面上の薄膜のガラス
基板移動方向の比抵抗分布を示す。第８図は、第１枚目
から第５枚目までのガラス基板上の中央位置における薄
膜の比抵抗を示す。

一方、第３図及び第４図は、それぞれ第１図及び第２図
の従来のス・ぐツタ装置に、プラズマ分光監視装置１５
と、この分光監視装置１５から得られる信号を予め定め
られた値に制御する制御装置（第３図ではブロック２］
、２３，５０．５２を含む部分に相当し、第４図ではブ
ロック２１を含む部分に相当する）とを付加した本発明
の実施例によるスパッタ装置の構成を示す。

第３図及び第４図において、ターゲット７と基体９ある
いは基体移動平面との間の空間に発生した放電発光領域
４９から放出される光の一部はビューイングポート１４
を通ってプラズマ分光監視装置１５に入射する。このプ
ラズマ分光監視装置１５の中で、光は２光路に分割され
た後、特定の波長の光の強度が各々分光測定され、直流
電圧信号１６及び１７として出力されると同時に、信号
１６と信号１７との比の演算結果が直流電圧信号１８と
して出力される。信号１６．１７．及び１８の内の少な
くとも一個の信号は、基体表面上の膜形成速度を検出で
きるように、各々の信号に対する分光波長が予め決定さ
れており、この膜形成速度検出信号２０は、信号１６，
１７．及び１８の中からスイッチ１９によって選択され
、膜形成速度制御回路２１に入力される。この膜形成速
度制御回路２１からは信号２０を予め定められた値にす
るような制御信号２２がスイッチ２５によって選択され
たスパッタ電源８−またけガス導入系２のいずれか一方
に供給される。このようにして、スパッタ作業中、終始
、膜形成速度は予め定められた値に制御される。

一方、第３図においては、膜形成速度検出信号２０は、
膜厚検出回路２３に入力され、この回路２３の中で、膜
形成開始後、信号２０が積分演算される。この膜形成速
度検出信号の積分信号２４は、積分演算開始から現時点
までに基体に形成された膜の総量すなわち膜厚に対応す
る信号である。

この信号２４が予め定められた値に一致する時点が、膜
形成終了点制御回路５０によって検出され。

シャッター１０の閉動作を命令する膜形成終了命令信号
５１がシャッター動作機構４に供給される。

このようにして、基体表面上に形成される膜の厚みが制
御される。

以下余日 また、第３図においては、膜形成終了以前に。

信号２４が、別の予め定められた値に一致する時点が、
膜厚中間点制御回路５２によって検出される。膜厚中間
点指示信号５３は２例えば、膜形成速度制御回路２１に
供給され、膜形成速度制御方式の変更等に利用すること
ができる。

なお、上述した信号２０及び２４の予め定められた値と
バー、一定の規準値に限定されず、予め定められた規則
に従ってこの規準値を変化させることをも含む。また、
スイッチ１９及び２５による信号の選択は、ス・ぐツタ
作業中必要に応じて、これを切シ換えて使用することも
可能である。また。

膜形成終了命令信号５１は必ずしもシャッター動作機構
４に供給される必要はなく、他の方法２例えば、スｉ＋
ツタ電源８に供給され、放電を停止する等の方法によっ
て膜形成を終了させてもよい。

膜形成速度検出信号２０としては、励起されたスパッタ
凍化起因する波長の光と、真空容器１に導入されている
不活性ガスの励起に起因する波長の光との強度比に対応
する信号１８を採用するのが最も好ましい。それはこの
強度比が先に述べた如く膜付着速度に比例するためだけ
でなく、光を監視する窓にス・やツタ膜が多少付着して
曇ったとしても夫々の波長の光の強度は、影響を受ける
が強度比は影響されないためである。しかし９例えばタ
ーケ゛ット７に供給される放電電流が一定に制御されて
いる等の事情により、不活性ガスの励起に起因する波長
の光の強度に対応する信号１７を近似的に一定と見なせ
る場合には、膜形成速度検出信号２０としては、励起さ
れたスパッタ原子に起因する波長の光の強度に対応する
信号１６を採用することができる。

膜形成速度検出信号２０を予め定められた値に制御する
ためにス・ぐツタ電源８からターケ゛ット７に供給され
る放電電力を自動的に制御するに際しては、この膜形成
速度制御信号２２は、膜形成速度を増大させるためには
、放電電力を増大させ。

逆に膜形成速度を減少させるためには放電電力を減少さ
せるような機能を有する。

次に膜形成速度検出信号２ｏを予め定められた値に制御
するために、第３図及び第４図におけるスイッチ２５の
接続がガス導入流量を自動的に制御するようになされる
場合の具体的な動作方法や制御信号２２の果たすべき機
能等について述べる。

第１の動作方法は１反応性スパッタに適用されるもので
あって、導入ガスには１種類の不活性ガスと１種類の活
性ガスとを用い２両者の導入流量の和を一定に保ちつつ
１両者の導入流量比を制御する方法である。膜形成速度
を増大（あるいは減少）させるためには、活性ガス導入
流量比を減少（あるいは増加）させる。但し、全導入流
量に対して活性ガス導入流量の調整範囲が十分に小さい
場合には、不活性ガス導入流量は一定に維持し。

活性ガス導入流量のみを調節してもよい。このような機
能によって第５図及び第６図に示すが如きヒステリシス
特性が存在する場合に於いても、一義的に活性ガス分圧
と膜形成速度の平衡状態を決定することができ、さらに
、この平衡状態に比較的近い非平衡状態を長時間維持す
ることが可能となり、よって膜形成速度を予め定められ
た値に制御することができる。

第２の動作方法は、導入ガスに、スパッタ率の異なる２
種類の不活性ガスを用い、全導入流量を一定に保ちつつ
、これらのガスの導入流量比を制御する方法である。膜
形成速度を増大（あるいは減少）させるためには、混合
された不活性ガスの量的比率をも考慮した平均のスパッ
タ率を増大（あるいは減少）させる。但し、ガス導入流
量比の調節範囲が十分に小さい場合には、一方の不活性
ガス導入流量は一定に保持してもよい。

ところで２本発明者により実験的に確認されたところに
よると２反応性スパッタにおける活性ガス及び膜形成速
度のヒステリシス現象は、導入された不活性ガスと活性
ガスとのスパッタ率の比が小さい程、不明瞭になシ、す
なわち活性ガス及び膜形成速度の不連続変化を生ずる２
つの活性ガス導入流量比の差が小きくなシ、シかも活性
ガス分圧と膜形成速度との非平衡状態においてその状態
変化がより緩慢に進行する。それゆえ、２種類の不活性
ガスと１種類の活性ガスを用いて９反応性ス／−９ツタ
を行ない、２種類の不活性ガスの導入流量比を適当にす
ることによって混合された不活性ガスの量的比率をも考
慮した平均のス・ぐツタ率と活性ガスのスパッタ率との
比を適当に調節すれば。

膜形成速度のガス導入流量による制御、特に非平衡状態
を維持するための制御が容易になる。

第３の動作方法は、この事実を利用して膜形成速度の制
御性能を向上させることを特徴とする方法であって、第
１の動作方法において、導入流量が適当な一定値に制御
された別の不活性ガスを合わせて導入するか、または第
２の動作方法において、導入流量が適当な一定値に制御
された活性ガスを合わせて導入することによって実現さ
れる。

以下１本発明によるスミ９ツタ装置を用いて、被覆され
るべき基体表面上に薄膜を形成する具体的な実施例につ
いて説明する。

以下余日 〔実施例１〕 ターゲットニー１２７欄×３８１調Ａｔターケ８ツト導
入ガス：Ａｒガス スパッタ圧力　：約３　Ｘ　１０　　Ｔｏｒｒ膜形成速
度検出信号：Ａｔ２６６０Ｘ発光線とＡｒ　７５０４Ｘ
発光線との強度比 膜形成速度制御方法：膜形成速度検出信号を一定の値に
維゛持するように放電電力を自動的に制御。

膜厚検出信号：膜形成開始後の膜形成速度信号の積分演
算信号 膜形成終了方法：　膜厚検出信号が一定の値に達した時
点で放電電力供給を停止。

第３図に示すが如き９本発明によるスパッタ装置におい
て上記の手段方法を用いｔ、　ｆラス基体表面上にＭ薄
膜を形成せしめた。このとき得られた薄膜の膜厚とス・
やツタ時間と・の実測値の比よシ得られた平均膜形成速
度と膜形成速度検出信号との関係は平均膜形成速度が５
００　Ｘ／ｍｉｎから５０００７、／ｍｉｎまでの範囲
で比例関係が得られた。

〔実施例２〕 ターケ９ット　：１２７ｍｍＸ３８１ｍｍ、　Ｉｎ９０
％５ｎｌＯｑ６基体運動速度：６０ｍｍ／ｍｉｎ ターケ゛ットと基体運動平面との距離ニア０ｗｎ導入ガ
ス：Ａｒガス、０□ガス 圧　　カニ約３　Ｘ　１０　　Ｔｏｒｒ膜形成速度検出
信号：Ｉｎ４５１１１発光線強度膜形成速度制御方法：
Ａｒ導入流量４０　ＣＣ／ｍｉｎ放電電流：　４００　
ｍＡ ０２導入流量：膜形成速度検出信号を一定にするように
自動的に制御。

第４図に示した本発明によるスミ４ツタ装置において、
上記の手段、方法を用い、第１枚目から第５枚目までの
５枚のガラス基板に特別の加熱処理を施すことな（、Ｉ
ＴＯ薄膜を形成した。第９因はその際の波長４５１１　
ｉ　Ｉｎ発光線強度の制御結果を曲線５４にて示し、０
２導入流量の制御結果を曲線５５にて示す。第９図にお
いて、６２は放電開始時点、６５は放電停止時点を示し
、膜形成は６３から６４までに行なわれる。第１枚目の
ガラス基板の運動方向の膜厚分布を、第１０図の曲線５
６に示し、比抵抗分布を第１０図の曲線５７に示す。第
１枚目から第５枚目までの各ガラス基板の中央位置にお
ける比抵抗分布を第１１図に示す。

第７図と第１０図、あるいは第８図と第１１図を比較す
れば明白であるように２本実施例では、大面積の基体表
面上に、従来よシも優れた特性を有する均一な透明導電
膜を形成することができる。

〔実施例３〕 ターケゝット：　φ１５２．４ｍｍＣｒターグツ　ト基
　　体ニガラス基板 ターケ゛ットと基体との間隔二　６０問導入ガス：Ａｒ
ガス、　Ｎｅガス、０２ガス圧　　カニ約５　Ｘ　１０
　　Ｔｏｒｒ膜形成速度検出信号：Ｃｒ５２０６Ｘ発光
線強度膜形成速度制御方法： １）放電開始から膜厚中間点検出時点まで放電電流：１
．０Ａ Ａｒ導入流量：　１０　ＣＣ／ｍ１ｎ Ｎｅ導入流量：膜形成速度検出信号を一定に維持するよ
うに自動的に制御 ０２導入流量：導入せず １１）膜厚中間点検出時点以降 放電電流：１０Ａ Ａｒ導入流量：　１０　ＣＣ／ｍ１ｎ Ｎｅ導入流量：膜厚中間点検出時点の値を維持する。

０２導入流量：膜形成速度検出信号を膜厚中間点検出以
前の値より時間とともに直線的に減少せしめるように自
動的に制御。

膜厚検出信号：膜形成速度検出信号の積分演算信号膜厚
中間点検出時点：膜厚検出信号が膜厚６００Ｘに相当す
る値になる時点 膜形成終了検出時点：膜厚検出信号が膜厚１０００Ｘに
相当する値になる時点 第３図に示した本発明によるスパッタ装置において、上
記の手段、方法を用いて、ガラス基板上にクロム膜及び
酸化の程度が膜厚方向に徐々に変化する酸化クロム膜を
形成した。この際のＣｒ　５２０６Ｘ発光線強度の制御
結果を第１２図の曲線５９に示し、　Ｎｅ導入流量の制
御結果を第２図の曲線６０に示し、０２導入流量の制御
結果を第１２図の曲線６１に示す。第１２図において、
６６は放電開始時点、６７は膜形成開始時点、６８は膜
厚中間点検出時点、６９は放電停止時点を示す。本実施
例によって高品質の低反射不透明薄膜の作成を再現性良
く行なうことができる。

以上説明したように１本発明によるスパッタ装置を用い
て、被覆されるべき基体表面上に薄膜を形成することに
よって所望の膜厚及び物性値を有する薄膜を長時間にわ
たって再現性よく作成することが可能である。また、膜
形成速度を監視するだめの分光監視手段には、水晶振動
子などの場合とは異シ本質的に経時変化する部品を含ま
ないため保守作業が簡単であシ１本発明によるスパッタ
装置は繰り返し使用される生産用のスパッタ装置として
適している。

なお２本発明は、上記実施例に限定されず種々の変形や
変更を施したものをも含むことはもちろんである。例え
ば、真空容器への導入ガスが不活性ガスを含まず活性ガ
スのみからなる反応性ツノ９ツクにも適用可能である。

また、プラズマ分光監視装置によって、真空容器内へ導
入されたガス分子の分解生成粒子を監視し、該分解生成
粒子の光の強度を測定するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ従来のスパッタ装置の概略
図、第３図及び第４図はそれぞれ本発明の実施例による
スパッタ装置の概略図である。第５図は金属ターケ９ッ
トを用い、Ａｒガスと０２ガスとの混合雰囲気中で反応
スパッタを行なう際の０２ガス導入流量比−０２分圧特
性を示した図、第６図はこのときの０２ガス導入流量比
−膜形成速度特性を示した図である。第７図は、従来の
スパッタ装置を用いて作成きれたＩＴＣ）膜の一基体に
ついての比抵抗分布を示した図、第８図はこのときの基
体側の比抵抗分布を示した図である。第９図は、第４図
の本発明によるスパッタ装置において、　ＩＴＯ薄膜を
作成する場合のＩｎ発光線強度と０２導入流量の制御結
果を示した図、第１０図は、このとき得られた薄膜の一
基体についての膜厚分布及び比抵抗分布を示した図、第
１１図はこのとき得られた薄膜の基体側の比抵抗分布を
示した図である。第１２図は第３図の本発明のスパッタ
装置において。 クロム及び酸化クロム薄膜を作成する場合のＣｒ発光線
強度＋　Ｎｅ導入流量、０２導入流量の制御結果を示し
た図である。 １・・・真空容器、２・・・ガス導入系、３・・・排気
系。 ４・・・シャッター動作機構、５・・・絶縁体、６・・
・陰極組立体、７・・・ターグット、８・・・スパッタ
電源、９・・・被覆されるべき基体、１０・・・シャッ
ター板。 １−１・・・基体ホルダ、１４・・・ビューイングポー
ト。 １５・・・プラズマ分光監視装置、２１・・・膜形成速
度制御回路、２３・・・膜厚検出回路、５０・・・膜形
成終了点制御回路、５２・・・膜厚中間点制御回路。 基板イ装置 第１２図 序１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ、排気可能な真空容器内に、スパッタされるべきター
   ゲットと被覆されるべき基体とを配置すると共に、この
   真空容器内にグロー放電を発生させ、このグロー放電に
   よるターゲットからのスパッタ粒子を基体に付着させる
   スパッタ装置において、グロー放電によって放出される
   特定の波長帯たスパッタ装置。 ２、　プラズマ分光監視装置は、グロー放電によって励
   起されるス・ぐツタ粒子の放出する。ス・ぐツタ粒子に
   固有な波長帯の光の強度を測定し、また−グロー°放電
   を発生及び維持するために真空容器内に挿入されている
   導入ガスに固有々波長帯の光の強度を測定する機能を有
   する特許請求の範囲第１項記載のスパッタ装置。 ３　制御装置は、基体に被覆される膜の厚みあるいは被
   覆の速度を自動的に制御するために、ス・ぐツタ粒子に
   固有な波長帯の光の強度と導入ガスに含まれる不活性ガ
   スに固有な波長帯の光の強度との比があらかじめ定めら
   れた値になるように。 ターケ゛ットに供給する電力を自動的に制御する機能を
   有する特許請求の範囲第２項記載のス・やツタ装置。 ４、制御装置は、基体に被覆される膜の厚みあるいは被
   覆の速度を自動的に制御するために、スパッタ粒子に固
   有な波長帯の光の強度と導入ガスに含まれる不活性ガス
   に固有な波長帯の光の強度との比があらかじめ定められ
   た値になるように。 真空容器へのガス導入流量を自動的に制御する機能を有
   する特許請求の範囲第２項記載のスパッタ装置。 ５、制御装置は、基体に被覆される膜の厚みを自動的に
   制御するために、スパッタ粒子に固有な波長帯の光の強
   度と導入ガスに含まれる不活性ガスに固有な波長帯の光
   の強度との比の積分演算結果があらかじめ定めら゛れだ
   値になる時点で自動的に被覆作業を停止する機能を有す
   る特許請求の範囲第２項記載のス・臂ツタ装置。