JPS6043481A - スパツタリング法及びその装置 - 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】 本発明は、改良されたスパッタリング法に関するもので
ある。

基体表面に薄膜な形成する方法として、真空蒸着法、ス
パッタリング法、イオンブレーティング法等のＰＶＤ法
が知られている。この中でスパッタリング法は、真空蒸
着法に比べて付着粒子が高い運動エネルギーを持ってい
るため基板面への付着力の優れた被膜を得ることができ
るという反面、付着速度が遅いという欠点を有していた
。かかる欠点の改善されたスパッタリング法として、蒸
発源としてのターゲットに特殊な磁界を加え、電子をそ
の磁場の中に閉じ込め、電離効率を上げてプラズマ密度
を高めることにより高付着速度と高付着力が得られる様
にしたマグネトロンスパッタリング法が出現し、広く工
業的に利用されつつある。しかしながら、マグネトロン
スパッタリング法においても基板を高くできない場合に
は、作製する膜の種類によっては充分な付着力が得られ
ないという欠点があった。例えば、ＴｌＯ２腺、　Ｔｉ
Ｎ膜、　ＴｉＣ膜等のＴ１化合物膜、５ｉ０２．　Ｓｉ
３Ｎ４．　ＳｉＧ！等のＳｉ化合物膜の場合には、付着
強度及び膜特性の優れた膜を得ることが困難であった。

又、スパッタリング法の中で反応性直流スパックリング
法の場合、例えば従来の反応性直流スパッタリングの場
合には、必要とされる作業圧力は】０−２〜１０’−”
　Ｔｏｒｒの真空下において、又反応性直流マグネトロ
ンスパッタリングの場合には１Ｏ−８Ｔｏｒｒ台であっ
たが、この様な表１空下では基板を加熱することなしで
は所望のｅ、　４ｊ−性、膜仕行を有する被膜が得られ
る様にスパッター祭件をコントロールすることも非常に
難しいという欠点や、高い＋ｊ着速度が得られないとい
う欠点があった。

本発明は、かかる欠点を改善し、一層優れた膜特性と付
着力の高い伺着速度とを有し、更にスパッター条件のコ
ントロールの容易なスパッタリング法を提供することを
目的として種々研究の結果得られたものであり、そのＭ
ｌｌの発明の要旨は、高真空下においてターゲットを構
成する物質をスパック−させ、基体の被着面にスパッタ
ー粒子を被着させて被膜を形成するスパッタリング法に
おいて、ターゲットからスパッターされたスパッター粒
子を高周波プラズマ中に通して励起さぜ、かつ高周波プ
ラズマを伺与することにより作業圧力を１０−’　Ｔｏ
ｒｒ’台に下げ、プラズマを安定させることを特徴とす
る活性化スパッタリング法に関するものであり、その箇
２の発明の要旨は、真空槽、該真空槽内に低圧気体を導
入するための装置、該真空極内に配置される陰極となる
ターゲット、該真空槽内に上記ターゲットと対向して設
けられた陽極、上記ターゲットと陽極との間に高電圧を
印加するための電源とを含むスパッタリング装置におい
て、上記陽極とターゲットとの間に高周波プラズマを発
生させる高周波プラズマ励起用コイル又はリングを配置
したことを特徴とするスパッタリング装置に関するもの
である。

以下、本発明について更に詳細に説明する。

本発明において、高真空下でターゲットを構成する物質
をスパック−させ、基体の被着面にスパッター粒子を被
着させて被膜を形成するスパツメー法としては、放電を
起こさせるための混入ガスがスパック−したときスパッ
ク−粒子と（づ、反応しない物理スパッタリング法や、
混入ガスとスパッターした粒子とを化学反応させ、所定
の酸化物、窒化物、硫化物、炭化物、その他各秤の被膜
を生成せしめろ反応性スパッタリング法（化学スパッタ
リング法）などが適用される。又、ターゲットの表面か
らターゲットの原子を叩き出すための陽イオンを発生さ
せるための方式としては、陽極と陰極とを対向させ、ア
ルゴン等の不活性ガスをｉ↓大して、陽極と陰極とのＩ
’ｌｌに直流電圧、交流電圧、高周波電圧を加えて、放
電を起こさせ、陽イオンを発生させる方式などが利用で
きる。例えば、陰極を構成するターゲットが電導性の場
合には、極間に直流′７ス圧、交流′α圧又は高周波電
圧を加え、又、ターゲット力鴇色縁性の場合には、高周
波電圧が加えられる。

本発り」においては、上記した各種スパッタリング法に
おいて、スパッター粒子の運動エネルギーな高め、活性
化を計るために、基体が配される１す、極とターゲット
の■１に高周波プラズマ励起用コイル又はリングを配信
し、この高周波コイル又はリングによって発生されるプ
ラズマ中をスパッター粒子が通過して基体の被着面に到
達する様にする。この旨周仮コイル又はリングは（蝙極
とターゲット（陰極）との間であればよいもので＆・る
が、好ましくはターゲットｆｉ１８に近づり゛て、更に
好ましくは局在化したターゲットのプラズマの外イ「す
に配するのが最適である。なお、高周波コイル又はリン
クを基体に近づけすぎると、−周波プラズマによる基板
温度の上昇が無視てき１．’ｓ：　くなるため、プラス
チックの様な耐熱性のな℃・基体にスパッターする場合
には、基体からなるべく離１方が好ましい。

かかる本発明のスパックリング方Ｖ÷は、作栗圧力が低
くても（例えば１０　”Ｔｏｒｒ台）スパッタリングに
よる膜形成ができ、付着速度が着るし°く大きく、又、
基体の温度上昇が少ないというマグネトロンスパッター
の利点に加えて、安価な金属ターゲットを用いて化会物
膜の合成が可８Ｆという利点も有する直流マクネトロン
スパッタ一方法において、更に高性能の１僅が得られる
ので特に最適である。

又、本発明において、ン；ズマ励起用高周波コイルによ
り導入される高周波プラズマは、高周波コイルの中心で
もっともプラズマ密度が大きく、従って基体とターゲッ
トの間に付加されたプラズマは反応性カスあるいはスパ
ック−された８ｉσ子のイオン化、活性化を促進し、一
層反応性向上に寄与する。

又、Ｉ　Ｘ　１０−”ｒｏｒｒ台の高真空でスパッター
がｈ」能であるため、ターゲットと基体との間の距ｒ１
Ｆを大きくとることができ、大面積の基体の被着面への
膜形成を均一な膜厚分布をもって行なうことができる。

次に本発明を、その具体例に係る第１図のスパック−装
置に従って説明する。

第１図は、本発明の一具体例に係るマグネトロンＤＣス
パッタリング装置の概略を示したものであり、１は真空
（ｄ１２は被Ｌ！、！を形成する基体、３は形成する被
膜に応じて適宜選択された物質からなるターゲット、４
はターゲットに直流電圧を加え、直流スパッタリングを
行なわしめるための直流電源、５は基板を加品するため
の加熱ヒーター、６はスパッタリング・ガスを導入する
ためのリーク・パルプ、７は真空ＫＥｉ　Ｉ内を高真空
にするためのメイン・パルプ、８はターゲットに磁場を
加えるための磁石、９は基体２とターゲット３０間に配
され、高真空での放電を維持、安定化し、更にターゲッ
トからのスパッタリング原子を活性化するだめの高周波
プラズマ励起用、Ｊイル、１０は真空計、１１は基体を
高周波バイアスするだめの高周波電源、１２は基板を直
流バイアスするための直流電源、１３はシャッターを示
す。この装置により基体の被着面に被膜を形成するに当
っては、まず所定の基板２とターゲット３とを真空槽１
内の所定位置に配置し、真空槽１内の排気を行なう。次
いで、真空か１°９１内を充分に高真空に引いた後、リ
ークパルプ６からスパッタリングガスをηＩ入し、所定
の真空度とする。次いでターゲットに所定の直流電圧を
・印加し、プレスパツタリングを行なった後、高周波コ
イルに高周波電圧を印加し、高周波プラズマ領域を形成
し、高真空での放電を維持、安定化するとともに、スパ
ッター粒子を上記高周波プラズマ領域に通して活性化し
、基体面に被着させる。かかるスパック−装置により被
膜を形成するに当って、被膜の付着速度は、磁石８に投
入する直流電圧のパワーによりコントロールされ、スパ
ック−粒子を励起するエネルギー、即ち高周波プラズマ
領域のプラズマ密度（あるいはイオン化率）は、高周波
コイルに投入される高周波電力によりコントロールされ
、又、基体に入射するイオン化されたスパック−粒子の
エネルギーは、基体へのバイアス電圧（電導膜の場合に
は直流バイアス、絶縁膜の場合には高周波バイアス）に
よりコントロールされる。つまり、これらの３つのパラ
メーターを独立にコントロールすることにより、膜特性
の改善及び最適化が可能となる。第１図に示したスパッ
ター装置は、電導性及びｒｉ２緑性の膜の両方が形成で
きる様に陽極に直流電圧及び高周波電圧を印加する様に
した例である。形成する膜が絶縁性の場合には、陽極に
高周波電圧を印加してもよく、又、電導性の場合には高
周波電圧でも直流電圧でもよい。又、館１図では、高周
波プラズマを発生させる装置として高周波プラズマ励起
用コイルを用いる例について訝明したが、高周波プラズ
マ励起用リングも高周波プラズマを発生させる装置とし
て同様に使用する。ことができる。

本発明は、上記した様に１０−’Ｔｏｒｒ台でのスパッ
タ〜が可能なので、粒子の平均自由行程が装置のサイズ
以上となるためプラズマ空間内での粒子の非弾性衝突や
ダークスペース内での電荷交換衝突がほとんどなく、従
ってスパック−粒子の高い運動エネルギーが維持され、
かつ、イオン／中性粒子の比が大きく、基板表面上での
高い反応性と表面移動度が行られ、その結釆高性ｆ野の
化合物薄膜が化られるという利点が発揮される。また、
反応性の直流又は筒周波スパッタリングでは１０−３〜
１０”’−”　Ｔｏｒｒの真空度で、又、反応性の直流
又は高周波マグネトロンスパ′ツタリング法では１Ｏ−
３Ｔｏｒｒ台の比較的低１に：空度で膜形成を行なわな
ければならず、この様な低真窮領域では所定の膜特性を
得るためのスパッターΦ件のコントロールが困難であっ
た。が、本発明によれば穿間中での粒子の衝突がほとん
ど無視できる１　０””’　Ｔｏｒｒ台の高１〕、空で
スパック−可能であり、かつ粒子が活性化されているの
で、上記したｒ：、な反応性スパッタリング法において
も１０−’　Ｔｏｒｒ　ｆｊ度の高真空下で充分な膜の
伺着力と付着速度を維持したまま高性郁の膜形成が可能
となり、又、高真空下のため膜形成の糸件のコントロー
ルが容易となる。従って、酸化物、窒化物、炭化物、硼
化物等の膜を形成するに当り、これら化合物のターゲッ
トを用いてスパッタリングして膜を形成する方法よりも
スパック−動作のコントロールが非常に杓りしいか、高
イ」着速度で高性能の膜が得られるとされている金属タ
ーゲットを月゛いて反応ガスの含まれた豚囲気中反応ス
パッタリングする方法に対し、水元９」は効果的に適用
できる。

更に詳しく説明すれば、反応性スパッタリング法により
高性能の瓶を形成する場合、膜物性はターゲットの酸化
、状態、つまり酸素分圧に大きく依存するため、ターゲ
ットの表面が金ｒ；に近い状態である方が好ましく、そ
れによりスパッター速度も大きく、高い付着速度が得ら
れる高性能のｊｅＣを得るに必要とされる最適の０２分
圧がターゲット表面で金属状態から酔化状態への遷移仰
域にあるため、かかるターゲット表面の金属状態の維持
が１０”−”　Ｔｏｒｒ台の比収的低真空では非常に困
りである。−例えば、わずかの酸素分圧の増加により、
ターゲット表面に酸化物層が形成され、この酸化物層が
形成されると、そのスパッターレートが小さいために基
体での反応に必要とされる酸素量が減り、真、空槽内へ
の酸素導入量が一定であると酸素分圧が増加することに
なり、そしてターゲットの表面は完全に酸化されてしま
い、スバツターレー）Ｌｔ、ＪＦ？小さくなる。これに
対し、真空槽内の酸素分圧がわずかに減少した場合には
、上記したことと逆のことが起こり、吸収のある低級酸
化物あるいは金属膜が基体に付着することになる。上記
した様なターゲット表面の状態の不安定性は、貫空４Ｖ
’ｆの圧力をＩ　Ｏ−’　Ｔｏｒｒ台の高真空にするこ
′とにより解決される。なお、１０”−’　Ｔｏｒｒ台
でのスパッターの後にイＲられるターゲットの表面は、
いつも均一で金属状態であり、ターゲット表面への酸化
物膜の形成は全く認められなかった。

なお、１０’−’　Ｔｏｒｒ台の高真空でのスパッター
の場合には、プラズマ密度が低下するためスパッターレ
ートが低下するという傾向があるが、本発明によればス
パッター粒子のエネルギーが高く高周波プラズマイオン
化率も高く、又、ターゲット表面が金属状態のため、高
付着速度な維持できるとともに、高い付着力も得られる
。

又、１０　’　Ｔｏｒｒ台の高真空下でのスパッタのも
う一つの大きな％似は、スパッターされた粒子の平均自
由行程が広くなるため、スパッターガスあるいは反応ガ
スとの非弾性衝突がほとんど無視でき、そのためスパッ
ターされた粒子は高いエネルギーをもって基体の被着面
に入射する。又、かかる高真空下では、基板直前のダー
クスペース内での電荷交換偵Ｉ突がほとんど無視できる
ことから、高周波プラズマによりイオン化され、加速さ
れたイオンが中性化されずにそのまま基板に入射すると
考えられ、イオン／中性粒子の比が通常のスパッターに
比べて高くなることも考えられる。これらの効呆により
、基体の被着面上でのスパック−原子の表匍移動度及び
反応性が増し、通常のスパッターでは得られなかった旨
性能の膜形成が可能となる。

例えば、ＴｉクーグツトからＴｉ０ｇ　ｆを従来の反応
性直流マグネトロンスパッタリング法により成膜する時
には、スパック−ガスとしてアルゴンと酸素の混合ガス
を用いるが、膜特性は第２図に示したようにターゲット
の酸化状態、つまり酸素分圧に大きく依肴する。高屈折
率の１１０２膜が得られる酸素ｔ′４度は基体に金属が
何者しブ〆、い範囲で、なるべく少なくする必要があり
、それは放電の状態（プラズマの色、電圧電流特性など
）から判断される。ｆｉｐ、’　２図はこの様な値に酸
素分圧を＃ｉ、持してスパッターした場合の圧力依存性
を示している（スパッター条件；ターゲット直流電圧）
。即ち、同図からり」らかな様にｌＸｌ０　”Ｐａ〜２
Ｘ１０　”Ｐａ　（７，５Ｘ１０　’Ｔｏｒｒ　〜１．
５　Ｘ　１０−”　Ｔｏｒｒ　）の真空度では被着速度
か３８久／分〜４４Ｘ／分で、又、ＴｌＯ２固有に近い
屈折率２．３６〜２，４０が得られるのに対し、２Ｘ１
０−’Ｐａ〜ｌ０ＸＩＯ−”Ｐａ　（１，５Ｘ１０　”
Ｔｏｒｒ　〜７、５　Ｘ　１０−２Ｔｏｒｒ　）の′ｒ
Ｌ、空度ではネ″′Ｌツク速壓が２８λ／分〜３６Ｘ／
分と低く、又、屈折率も２．２７μ下と低くなることが
認められる。

これに対し、ＴｉターゲットからＴｌＯ２膜を本発明の
高周波プラズマ励起の反応性マグネトロンスパッタリン
グ法により成膜する時には、第４図の様に４　Ｘ　１０
−”Ｐａ　〜６　Ｘ　１Ｏ−２Ｐａ　（３Ｘ　１０−’
〜４．５　Ｘ　１０−’　Ｔｏｒｒ　）の真空度で、破
着速度が８５Ｘ／分〜９４Ｘ／分で、又、ＴｌＯ２固有
に近い屈折率２−４０〜２．４３が得られるのが認めら
れる（ターゲット電流；−７２０ｍＡ　）。

前述した従来の反応性マグネトロンスパッタリングにお
いて、高品質の膜を得ることがで鎗る　１０−”　ｔｏ
ｒｒ〜ｉｏ−”　ｔｏｒｒの真空度では、酸素分圧ノコ
ントロールが難しいのに対し、後述した本発明の方法に
おいて高品質の膜を得ることができる３　Ｘ　１０−’
〜４．５Ｘ１０−’　ｔｏｒｒの真空度では、酸素分圧
のコントロールが容易となる。

上記した様に、本発明によれば、スパッター条件のコン
トロールが容易で、かつ高品質の膜を速い付着速度で得
ることができる反応性スパッタリング法が利用できるの
で、従来において比較的高品質で高付着速度をもって膜
形成をすることが困難であったＴ１の膜、　ＴｉＮ膜、
　ＴｉＣ膜等のチタン化合物膜、あるいは、Ｓｉｎ！膜
。

５ｉｓＮ４膜、　Ｅｐｉｃ　、ＩＩＪ等のシリコン化合
物膜、ＺｒＯｘ　。

ＺｒＮ、　Ｚｒ、Ｃ等のジルコニウム化合物膜、ある℃
・はＥｆＯ２，ＨｆＮ、　Ｈｆ（３等のハフニウム化合
物膜等の化合物膜を容易に得ることができる。

例えば、上記したようなチタン化合物膜のうちＴｉＮ膜
を本発明の方法により形成する場合の例について説明す
れば、反応性マグネトロンＤＣスパッタ一方法を利用す
る場合には、アルゴンと酸素の混合ガスにかえて、アル
ゴンと窒素の混合ガスを用い、前述したスパッター条件
とい、ぼ同じようなスパッター条件でＴｉＮ膜を形成で
きる。又、Ｔｉ（！膜の場合には、アルゴンとメタン（
又はエタン、エチレン、アセチレン等）ガスの混合ガス
を用い、同好な条件下でＴｉＣ膜を形成できる。

次に本発明の実施例について説明する。

案施例１ 中性洗剤で洗浄し、水ですすぎ、エタノールで洗浄した
後、乾燥したガラス板（寸法ニア５ｗｒｒａ　Ｘ　７５
　ｔｕｒｎ　Ｘ　２　ｍ　）を第１図に示したマグネト
ロン型ＤＣスパッター装置の真空槽内にターゲットとの
距離が１４備となる様に配置した。上記ターゲットとし
ては、純度９９，９φ、直径２０２ＷＩＩ１１１厚さ５
ｆｆｉＩ１１の金属チタン円板を用いた。

又、高周波プラズマ励起用コイルはターゲットとガラス
板の間に該ガラス板の被着面と６　ｃａｒの間隔をおい
て配置した。

真空（Ｄ内をＩ　Ｘ　ＩＦ’　Ｔｏｒｒ以下に脱気した
後、アルゴンガスを１０　”　Ｔｏｒｒ台までリークバ
ルブにより導入し、次いでターゲットに一４００〜５０
０Ｖの直流電圧を印加してターゲットの放電を開始させ
、１〜２分のプレスパック−によりターゲット表面を金
属状態とし、次いで高周波コイルに５０〜１００Ｗの高
周波電圧を投入して高周波プラズマを発生さぜた後、圧
力を２，７Ｘ　ＩＯ−’　Ｔｏｒｒ−５で下げ、次いで
窒素ガスをバリアプルリークバルブよりシη−人して、
３Ｘ１６’ＴＯｒｒにコントロールし、ターゲット電圧
を調整して電流を７２０　ｍＡとし、その後シャッター
を開いて約１ｏｏＸ／分のスパッター速度で８分間スパ
ックリングを行い、ガラス板面上に膜厚８００スの金色
反射色の高性能ブ。ＣＴｉＮ膜を形成した。

得られたＴｉＮ膜の赤外反射率（５μｍの波長で）は約
９０チで、バルクの特性に迎いものが得られた。

又、この分光特性を測定した結果は第５図の曲線Ａ（反
射率の曲線）、曲瓶％Ｂ（透過率の曲線）の通りであっ
た。

実施例２ 中性洗剤で洗浄し、水ですすぎ、エタノールで洗浄した
後、乾燥したガラス板（寸法ニア５訓×７５■×２需）
を亀１図に示したマグネトロン型ＤＣスパッター装散の
真空槽内にクーゲットとの距魁が１４Ｃｒｎとなる様に
配置した。上記ターゲットとしては、純度９９．９％、
直径２０２ａ＋＋、厚さ５瓢の金属チタン円板を用いた
。

又、高周波プラズマ励起用コイルはターゲットとガラス
板の間に該ガラス板の被着面と６ｃｒｎの間隔をおいて
配置した。

真空槽内をＩ　Ｘ　１０　’　Ｔｏｒｒ以下に脱気した
後、ア＃　′：ｆｙガフを１０−”　Ｔｏｒｒ台までリ
ークバルブにより導入し、次いでターゲットに一４００
〜５００ｖの直ηを電圧を印加してターゲットの放電を
開始させ、１〜２分のプレスバッターによりターゲット
表面を金ＪｔＡ状態とした後、高周波コイルに５０〜１
００Ｗの高周波電力を投入して高周波プラズマを発生さ
せた後、圧力を２．７Ｘ　１０−’　Ｔｇｒｒまで下げ
、次いで窒素ガスをバリアプルリークバルブより導入し
て３　Ｘ　１０”−’　Ｔｏｒｒにコントロールし、タ
ーゲット電圧を舗整して電流を７２０　ｍＡとし、その
後シャッターを開いて約１（ＩＯＸ／分のスパッター速
度で２ｉ分間スパッタリングを行ない、ガラス板ｍ１上
に膜１１２５０２−の金色反射色で半遇明）；Ｈ’ｒｉ
Ｎ膜を形成した。

得られたＴｉＮ膜の可視光線透過圭は３２多で、かつ赤
外線反射率（５μｍの波長で）は６２％であり、熱線反
射膜として好ましい性能を有した膜が得られた。又、こ
の分光特性を測定した結果は、第５図の曲線Ｃ（反射率
の曲線）、曲ＭＤ（透過率の曲線）の通りであった。

実施例３ 実施例２と同じ方法により厚さ５０μの透明なポリエス
テルフィルム面にＴｉＮｊｌを形成したところ、実施例
２と全く同じ性能を有したＴｉＮ膜が得られた。

実施例４ 中性洗剤で洗浄し、水でずすぎ、エタノールで洗浄した
後、枇燥したガラス板（寸法ニア５ｍｍＸ７５唖Ｘ　２
　ｆｆｉ＋）を第１図に示したマグネ１０ン型Ｄ　、Ｃ
ｉミスパラター置の真空（１ハ・内にターゲットとの距
離が１４ｃｒｎとなる様に配置した。上記ターゲットと
しては、純度９９９裂、直径２０２ｍ、厚さ５すの金１
４ｊチタン円板を用いた。

又、高周波プラズマ励起用コイルはターゲットとガラス
板の間に該ガラス板の被着面と６ｃｒｎの間隔をおいて
配置した。

真空槽内を１×１０−″Ｔｏｒｒ以下に脱気した後、ア
ル−ボンガスをオートマチックガスフローコントローラ
ーを通して、。−３Ｔｏｒｒ台まで導入し、次いでター
ゲットに一４００〜５００Ｖの直流電圧を印加してター
ゲットの放電を開始させ、１〜２分のプレスバッターに
よりターゲット表面を金属状態とした後、高周波コイル
に５０〜１００Ｗの高周波電力を投入して高周波プラズ
マを発生させた後、圧力を２．７　Ｘ　１０　’　Ｔｏ
ｒｒまで下げ、次いでＧＩ素ガスをオートマチックガス
圧力コントローラーを通して導入し、３ＸＩＦ’Ｔｏｒ
ｒにコントロールして、ターゲット電ｖ：Ｃ，を７２０
　ｍＡとし、その後シャッターを開いて約１００Ｘ／分
のスパッター速度で４分Ｉｊノスバックリングを行ない
、室温においてガラス板面上に膜厚４００Ｘの透明なＴ
ｌＯ２膜を形成ルた。

得られた１１０２勝の６３２８Ｘでの屈折率は２４３で
あり、非常に硬くて付着力が強く、高温基体面に形成し
た腿と遜色ない性能を有した脱がイ！ｔられた。

実ｂＩＩｉ例５ 実施１ｒ’ｊ）　４と同じ方法により厚さ２部の透明な
ポリカーボネート板面にＴｉＯ２膜を形成したところ、
実施例４と全く同じ性能を持ったＴｉＯ２膜が得られた
。

実施例６ 中性洗剤で洗浄し、水でずすぎ、エタノールで洗浄した
後、乾燥したガラス板（寸法ニア５ｗｈ　Ｘ　７５　ｒ
ａ　Ｘ　２　ｔｒｍ　）を第１図に示したマグネトロン
型ＤＣスパッター装置：の真空槽内にターゲットとの距
剋が１４ｚとなるイ′：Ｓ＜に配置した。上記ターゲッ
トとしては、純度９９．０％、直径２０２ｒｒ１、Ｔｙ
さ５泗の金ル１チタン円板を用いた。

又、；’Ｉ；周波プラズマ励起用コイルはターゲットと
ガラス板の間に該カラス板の被着面と６ｃｍの間隔をお
いて配置した。

真空４Ｗ内をＩ　ＸＩＯ’　Ｔｏｒｒ以下に脱気した後
、アルゴンガスを１０”−”　Ｔｏｒｒ台までオートマ
チックガスフローコントローラーにより導入し、次いで
ターゲットに−４００〜５００Ｖの直流１ｈ１圧を印加
してターゲットの放電を開始させ、１〜２分のプレスバ
ッターによりターゲット表面を全席状態とした後、高周
波コイルに５０〜１００Ｗの高周波′電力を投入して高
周波プラズマを発生さぜた後、圧力を２．７Ｘ１０　’
　Ｔｏｒｒまで下げ、次いでメタンガスをバリアプルリ
ークパルプより導入して３ｘｌＯ’　Ｔｏｒｒにコント
ロールし、ターゲット直流電流を７２０　ｍＡとし、そ
の後シャッターを開いて約１ｏｏＸ／分のスパッター速
度で１０分間スパックリングを行フ、（い、ガラス板面
上にＨど膜厚１ｏｏｏＸのＴｉＣ膜を形成した。このＴ
ｉＣ膜をＸＰ８　（Ｘ−ｒａｙ　Ｐｂｏｔｏ−θ１ｅｃ
ｔｒｏｎ　５ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　）によりその組
成を分析した結果、表面は空気中に晒されたときに形成
された酸化物に覆われているものの、内部はＴ１／Ｃの
比が１＝１の化学量論的な状態であることが確認された
。

実艶例７ 中性洗剤で洗浄し、水ですすぎ、エタノールで洗浄した
後、乾燥したガラス板（寸法ニア５咽×７５鼠×２イ）
を釦、１図に示したマグネトロン型ＤＣスパッター装置
、の真空楕円にターゲットとの距離が１４ｃｒｎとなる
様に配置した。上記ターゲットとしては、純度９９．９
９９チ、直径１００　ｒｈｍ　、厚み５ｗｌの多結晶シ
リコン板を用いた。又、高周波プラズマ励起用コイルは
ターゲットとガラス板の中間に該ガラス板の被着面と６
ｃｍの間隔をおいて配置した。

共債僧内をＩ　Ｘ　１Ｏ−５Ｔｏｒｒ以下に脱気した後
、７ｙｖコンカスヲ１０　”　Ｔｏｒｒ台までオートマ
チックフローコントローラーにより導入し、次いでター
ゲットに一４００〜５ｏｏｖの直流電圧を印加してター
ゲットの放電を開始させ、１〜２分のプレスバッターに
よりターゲット表面を金属状態とした後、高周波コイル
に５０〜ｉｏｏｗの高周波電力を投入して高周波プラズ
マを発生させた後、圧力を２．７　Ｘ　１０７　’　Ｔ
ｏｒｒまで下げ、次いで窒素ガスをバリアプルリークパ
ルプより導入して３　Ｘ　１０”−’　Ｔｏｒｒにコン
トロールし、ターゲットの直流電流を７２０　ｍＡにコ
ントロールし、その後シャッターを開いて約１ｏｏＸ／
分のスパッター速度で４分間スパッタリングを行ない、
ガラス板面上に膜厚４００Ｘの透明な５ｉａＮ４膜を形
成した。

得られたＳｉ３Ｎ４膜の屈折率は６３２６Ｘの波長で２
０であり、バルクの屈折率に等しく、しかも可視光全体
で吸収がなく透明で、ｘｐｓによる膜組成の分析結果も
表面は２０〜５０Ｘ程度の酸化物膜で仮われているもの
の、内部はほぼＳｊ　：　Ｎの比が３：４の化学量論的
な組成となっていることが確認された。

なお、蒸発粒子を高周波放電中でイオン化し、基板に直
流電圧を印加して形成された直流電界によりイオン化さ
れた蒸発粒子を加速し、加速さねた蒸発粒子を基板の被
着面に例突させて付着力及び個宛速度を高めた高周波イ
オンブレーティング方法も知られているが、本発明の方
法とは、根本的に具なっている。上記の方法は、抵抗加
熱あるいは電子線加熱等による蒸着に基づいているもの
であるのに対し、本発明は、スパッタリング装置の改良
に関するものである。

スパッタリングは、それ自体放電を利用しており、蒸着
などに比べ、付蓋粒子のほとんどが２桁以上の高いエネ
ルギーを有しており、膜形成機Ｍ４も根本的に異なって
いる。したがって、エネルギーがもともと高いため、直
流電圧を基板に印加する必要性もない。高周波イオンブ
レーティング法では、蒸着粒子の一部のみがイオン化さ
れ、その一部のみが直流バイアスにより加速される。絶
縁基体へ結・縁膜を形成する場合には、チャージアップ
のため効果がなくなるが、本発明の高周波励起スパック
−の場合には、もともと高エネルギーのため問題がｌｊ
いものである。

本発明の方法は、高周波イオンブレーティング法に比べ
安価な金属ターゲットが使え、また連続コーティングが
可能であり、太面容【基板へのコーティングも容易であ
り、更にプラスチックフィルムなど、室温基板に高性能
の埃が連続的に形成できる利点も持っている。

以上に説明したように、本発明は従来のスパッタリング
装置の基板（陽極）とターゲット（陰極）との間に高周
波プラズマ励起用コイル又はリングを挿入するだけで済
むので、犬１〕なスパッタリング装置の改造は必要なく
、又、股市゛性の向上、放電の安定化及び付着速度を窩
めることかでき、工業上極めて有益である。又、本発明
の装置によれば、ターゲットへの餌、圧の印加を止め、
プラズマ励起用高周波コイルによる高周波放電に基板な
ｋすことにより、スパック−前の基板の被着面のクリー
ニングも行なうことができ、形成膜の基板への付着力を
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の装置ｉ−の一例を示したスパッター
装置の礎口略図、ｆ！３Ｊ２図は、スパック−雰囲気の
ｔ・〆累分圧の膜のＩＦ？折率、被着速度及びターゲッ
ト電圧に対する依存性を示す関係図、第３図は従来のス
パッタ一方法において真空度が屈折率に及ぼす影智及び
真空度が被着速度に及ぼす影響を示す関係図、第４図は
本発明の方法において真空度が屈折率に及ぼす影チａ及
び真空ルニか被着速度に及ぼす影響を示す関係図、身、
５図は本発明の方法により得られたＴｉＪ％の分光特性
図を示す。 １・・・真空拾、２・・・基体、３・・・ターゲット、
４・・・直流電源、５・・・加熱ヒーター、６・・・リ
ークパルプ、７・・・メイン・パルプ、８・・・磁石、
９・・・高周波ブシズマ励起用コイル、１ｏ・・・真空
計、１１・・・高周波１９；源、１２・・・直流、電源
、１３・・・シャック−０ 代理人内　［１１明 代理人萩　原　亮　− 第１　図 ＰＯ２分圧／Ｐ全圧 第２図 第３図 圧力ｉｘｌσ’Ｐａｌ 第＋図 圧力ｆｘｌｏ　Ｐａｌ 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）高真空下においてターゲットを構成する物質をス
   パッターさせ、基体の被着面にスパッター粒子を被着さ
   せて被膜を形成するスパッタリング法において、ターゲ
   ットからスパッターされたスパッター粒子を高周波プラ
   ズマ中に通して励起させることを特徴とするスパッタリ
   ング法。 （２）　ｌＸｌ０−’−ＩＸ１０−”　Ｔｏｒｒの真空
   下において反応性−スパッタリングを行なわせしめ被膜
   を形成することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のスパッタリング法。 ＋８）　ｌＸｌ０−’　−ｌＸｌ０−”Ｔｏｒｒの真空
   下において、チタンよりなるターゲットを反応性ガスを
   含んだ雰囲気中でマグネトロンスパッターし、チタン化
   合物被膜を形成することを特徴リング法。 （４）　チタン化合物被膜がＴｌＯ２膜、　ＴｉＮ月＠
   、　Ｔ１ｃ膜、又はこれらの少くとも２つ以上からなる
   複合膜であることを特徴とする特許請求の範囲第３項記
   載のスパッタリング法。 （０真空槽、該真空槽内に低圧気体を導入するための装
   置、該真空槽内に配置される陰極となるターゲット、該
   真空棺Ｉ内に上記ターゲットと対向して眠けもれた陽極
   、上記ターゲットと陽極との間に高電圧を印加するため
   の電源とを含むスパッタリング装置において、上記陽極
   とターゲットとの間に高周波プラズマを発生させる高周
   波プラズマ励起用コイル又はリングを配置したことを特
   徴とするスパッタリング装置。 （０スパッタリング装置が直流マグネトロンスパッタリ
   ング装置であることを特徴とする特許請求の範囲第５項
   記載のスパッタリング装置。