JPS63140077A - 誘電体薄膜の製造方法とその装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明はスパッタリングによりＡ１２０３　、　Ｓ　ｌ
　０２　＋５ｉｓＮ４等の誘電体薄膜を製造する方法、
及びその製造方法の実施に使用する装置に関する。

〈従来の技術〉 一般に、マグネトロン型ターゲットは低温度にて高速度
にスパッタリングできるという利点があるため工業的に
最も広く用いられている。

このマグネトロン型ターゲットを駆動する方式として、
従来より、高周波（ＲＦ）スパッタと直流（ＤＣ）スパ
ッタが知られている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 マグネトロン型ターゲットの高周波駆動方式は、透電体
をターゲットとしてスパッタリングによる・製膜を工業
的に能率よく生産するためには、析出スピードを向上さ
せなければならず、その結果、電源装置が非常に大型化
し高価になる欠点がある。

また直流駆動方式は、誘電体が直流を通さないかも、本
質的に誘電体をターゲットとする場合にはこれを使用す
ることが不可能であり、誘電体をターゲットとせずに、
金属ターゲットを使用し、反応性スパッターにより製膜
を行う場合であっても、製造すべき薄膜が誘電体である
場合は、マグネトロン型ターゲットのプラズマ領域の周
辺であるＮ極及びＳ極にスパンターされた誘電体物質が
付着して異常放電を起こし、スパッタリングが安定に持
続できないという問題がある。この問題は、非常に小さ
なパワーで実験的に行うときは異常放電現象が発生する
迄の時間が比較的長いが、パワーを高くするほどその時
間は短くなり、例えばＡｌターゲットを用いた場合、Ｄ
Ｃ電源出力を０．５Ａ。

３００ｖと非常に低く抑えたときでも、当初から異常放
電が生じ、全（実用性がなかった。

本発明の目的は、大電流のもとでも安定した反応性スパ
ンクリングを行うことができ、生産性が高い誘電体薄膜
の製造方法と、その方法の実施に用いる装置を提供する
ことである。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明の誘電体薄膜の製造方法は、反応性スパッタリン
グにおいてマグネトロン型ターゲットに直流電力と高周
波電力を重畳して印加することを特徴としている。

本発明の装置はマグネトロン型ターゲットに上記した直
流電力と高周波電力を重畳して印加するための電源装置
であって、直流電源と、その直流電源の出力端子とター
ゲット接続端子の間に直列接続されたフィルタ回路と、
高周波電源と、その高周波電源の出力端子とターゲット
接続端子の間に直列接続されたインピーダンスマツチン
グ回路を備えたことを特徴としている。

本発明により製造される誘電体薄膜のうち実用的なもの
を列挙すると次の通りである。すなわち、酸化膜トシテ
はＳ　ｉ　Ｏｚ　、ＡｌｚＯ３，Ｔ　ｔ　０２　。

ＺｒＯ，、ＺｎＯ，ＣｒＯ２，Ｔａｇ’ｓ　、ＢａＴｉ
Ｏ３、窒化膜としてＳ　ｉ　：ｌＮ４　、　　Ａ　Ｉ　
Ｎ、炭化膜としてＳｉＣを挙げることができる。

〈実施例〉 第１図に本発明の製造装置の全体構成を示し、第２図に
第１図の電源装置１２の回路例を示す。

真空チャンバー１は円柱形であって、外周側壁２にター
ゲット４・−４が適宜配設されている。真空チャンバー
１内には回転盤５が設けられ、その外周に沿って直立し
た円筒形の基板ホルダー６の両面に薄膜を形成すべき基
板７−７が固定され、チャンバー内を回転する。真空チ
ャンバー１は排気管８により真空排気系に連通している
。一方、真空チャンバー１内にはＡｒガス、Ｎ２ガス又
は０□ガスを所定混合比率、所定圧力で導入するため、
圧力制御弁９を介してＡ　ｒ、　　Ｎ２　、　　Ｏｘ等
のガスボンベ１０が接続されている。

ターゲット４に接続される電源装置１２は、直流電源１
３と、その直流電源１３と接続端子１４の間に直列接続
されたフィルタ回路１５と、高周波電源１６と、その高
周波電源１６の出力端子とターゲット接続端子１４０間
に直列接続されたインピーダンスマツチング回路１７を
備えている。

゛高周波電源１６の周波数は２０ＫＨｚから１００ＭＨ
ｚの範囲から任意のものを選ぶことができる。第２図に
電源装置１２の一回路例を示す。フィルタ回路１３は通
常はローパスフィルタ回路により構成される。

インピーダンスマツチング回路１７は第２図の場合２個
の可変コンデンサＣ，，Ｃ２と１個のインダクタンスし
により構成されている。通常は可変コンデンサ、可変抵
抗、可変インダクタンス、可変減衰器又はインピーダン
ス切換回路を含んでいる。これらの回路１５．１７は種
々に変形して実施することができる。

次に、本発明の装置を用いて誘電体薄膜を製造した実施
例を説明する。

実隻尉エ ターゲット材料にＳｉ金属板を用い、Ａｒと０□の混合
ガス（混合比０□：２５〜３５％）をｌＸｌ０−’Ｔｏ
ｒｒに維持しながら導入した。電源装置は、直流電源の
電圧３００　Ｖ　、電流２Ａ、電力６００Ｗ、　高ＷＪ
波電源の周波数１３．５６Ｍ）Ｉｚ、電圧（Ｐ−Ｐ値）
２００ｖ。

電力８０Ｗを重畳して用いた。板ガラスより成る基板上
に毎分１２５人の速度で５ｉＯｚｉ膜が形成された。ス
パッタリングは安定しており異常放電現象は観察されな
かった。

尖庭皿叉 ターゲット材料に、ｌ金属板を用い、Ａｒと０２の混合
ガス（混合比０□　ニア％）をＩ　Ｘ　１０−”Ｔｏｒ
ｒに維持しながら導入した。電源装置は、直流電源の電
圧３５０　Ｖ　、電流２Ａ、電カフ００Ｗ、高周波電源
の周波数１３．５６ＭＨｚ、電圧（Ｐ　−Ｐ値）２００
Ｖ。

電力８０Ｗを重畳して用いた。板ガラスより成る基板上
に毎分８０人の速度でＡ４２ｚＯ３薄膜が形成された。

スパッタリングは安定しており異常放電現象は観察され
なかった。

〈発明の効果〉 本発明によれば、直流電源から簡単に大きな電力を供給
し、高周波電源により交互に極性を反転させることによ
りマグネットにターゲット材料が付着しても、チャージ
アップが発生せず、高エネルギのスパッタリングを安定
に維持することが可能になった。しかも高周波電力が比
較的小さくて済むため従来の高周波型に比べて電源装置
が小型かつ安価になった。そして何よりも重要なことは
、スパンターレイトが大幅に伸長したことである。

例えば５ｉｏｚＦｊｆ膜を形成する場合、同じマグネト
ロン型ターゲットを用いて、直流スパッターを行ったと
き、１５０Ｗの電力（これ以上にすると異常放電して不
安定になる）により毎分３０人で薄膜が形成され、また
、高周波スパッターを行ったとき、６００Ｗの電力によ
り毎分５５人で薄膜が形成されたのに対し、本発明によ
れば前述した通り６８０Ｗの電力により毎分１２５人で
薄膜が形成された。このようなスパッターレイトは直流
スパッターのみのスパッターレイト、及び、高周波スパ
ッターのみのスパッターレイトから予測できない大きな
値である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造装置の実施例を示す構成図、 第２図は第１図の電源装置１２の一例を示す回路図であ
る。 １−真空チャンバー ４−マグネトロン型ターゲット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空チャンバー内に基板とマグネトロン型ターゲ
   ットを対向させ、上記基板上に反応性スパッタリングに
   より誘電体薄膜を形成する方法において、上記マグネト
   ロン型ターゲットに直流電力と高周波電力を重畳して印
   加することを特徴とする誘電体薄膜の製造方法。
2. （２）直流電源と、その直流電源の出力端子とターゲッ
   ト接続端子の間に直列接続されたフィルタ回路と、高周
   波電源と、その高周波電源の出力端子とターゲット接続
   端子の間に直列接続されたインピーダンスマッチング回
   路を備えた、誘電体薄膜の製造に使用する装置。