JP2009144252A - Reactive sputtering device and reactive sputtering method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、反応性スパッタリング方法に係り、より詳細には、例えば可視及び紫外域用の光学部品に使用される反射防止膜、誘電体多層ミラー等の光学薄膜の形成に好適な反応性スパッタリング方法に関する。 The present invention relates to a reactive sputtering method, and more particularly, a reactive sputtering method suitable for forming an optical thin film such as an antireflection film or a dielectric multilayer mirror used for optical parts for visible and ultraviolet regions, for example. About.
従来、反射防止膜やミラーなどの光学薄膜を形成する場合、成膜材料を真空中で電子ビームなどで加熱し蒸発させて基板に付着させる真空蒸着法が主に使われてきた。 Conventionally, when forming an optical thin film such as an antireflection film or a mirror, a vacuum deposition method in which a film forming material is heated by an electron beam in a vacuum and evaporated to adhere to a substrate has been mainly used.
一般に、反射防止膜、ミラー等は、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）などの屈折率の低い材料と、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２ Ｏ５）、酸化チタン（ＴｉＯ２）などの屈折率の高い材料のいずれか一方、あるいはこれらを組み合わせた多層膜などによって構成され、要求される光学性能によって、層構成、膜厚等を様々に調整している。 In general, an antireflection film, a mirror, and the like are made of a material having a low refractive index such as magnesium fluoride (MgF 2 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), titanium oxide (TiO 2 ), or the like. It is composed of any one of the materials having a high refractive index, or a multilayer film combining these materials, and the layer configuration, film thickness, and the like are variously adjusted depending on the required optical performance.
蒸着法は装置構成としてはシンプルで、大面積基板上に高速に成膜でき、生産性に優れた成膜方法であるが、膜厚の高精度制御、自動生産機開発が困難で、さらには基板温度が低い状況で成膜を行うと膜の強度が不足し、傷が付きやすく、また、膜と基板の密着性も低いなどの問題を生じていた。 The vapor deposition method is simple as the equipment configuration, and can be deposited on a large area substrate at high speed and is excellent in productivity, but it is difficult to control the film thickness with high precision and develop an automatic production machine. When film formation is performed in a state where the substrate temperature is low, there are problems such as insufficient film strength, easy damage, and low adhesion between the film and the substrate.
しかし近年になり、より生産の効率化が求められてきていることから、これらの光学薄膜においても、真空蒸着法に比較して工程の省力化・品質の安定化、膜質（密着性、膜強度）などの面で有利なスパッタリング法によるコーティングの要求が高まってきた。 However, since more efficient production has been demanded in recent years, these optical thin films can also save labor and stabilize quality, film quality (adhesion, film strength) compared to vacuum deposition methods. The demand for coating by a sputtering method which is advantageous in terms of the above has increased.
スパッタリング法は、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等の酸化物誘電体薄膜の形成においては、低吸収、高屈折率薄膜が容易に形成できる。しかし酸化物薄膜の形成においてはスパッタリングレートが非常に遅いという欠点を有していた。スパッタリングレートをあげるために酸素分圧を抑え、印加電力を大きくすると金属状の吸収の大きい膜となってしまい安定して高速で低吸収な薄膜を得ることが非常に困難な状況にあった。 The sputtering method has low absorption in the formation of oxide dielectric thin films such as zirconium oxide (ZrO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), titanium oxide (TiO 2 ), and aluminum oxide (Al 2 O 3 ). A high refractive index thin film can be easily formed. However, the oxide thin film has a disadvantage that the sputtering rate is very slow. When the partial pressure of oxygen is suppressed to increase the sputtering rate and the applied power is increased, a metal-like film having a large absorption is obtained, and it has been very difficult to obtain a thin film that is stably high-speed and low-absorption.
また、１．４５以下という低い屈折率を持ち、多層光学薄膜の光学性能を大きく左右する重要な薄膜材料であり、さらには可視から紫外域にかけて低吸収な材料であるＭｇＦ２、ＡｌＦ３をはじめとした金属フッ化物の低吸収薄膜が容易に形成できない問題点を有していた。 In addition, MgF 2 and AlF 3 are important thin film materials having a low refractive index of 1.45 or less and greatly affecting the optical performance of the multilayer optical thin film, and materials having low absorption from the visible to the ultraviolet region. However, the metal fluoride low-absorption thin film cannot be easily formed.
これらの薄膜をスパッタリング法によって形成する方法として、例えば特許文献１に示すようなものが知られている。すなわち、スパッタガスをターゲット近傍に、また、反応性ガスを基板近傍にともに均一に導入して反応性スパッタリングを行う方法である。 As a method for forming these thin films by a sputtering method, for example, a method as shown in Patent Document 1 is known. That is, the reactive sputtering is performed by introducing the sputtering gas uniformly in the vicinity of the target and the reactive gas in the vicinity of the substrate.
また、特許文献２に示すように、金属ターゲットにあけられた***からスパッタガスを導入し、反応性ガスをリング状配管で導入して反応性スパッタリングを行う方法が開示されている。 Moreover, as shown in Patent Document 2, a method is disclosed in which a sputtering gas is introduced from a small hole formed in a metal target, and a reactive gas is introduced through a ring pipe to perform reactive sputtering.
最も一般的な光学薄膜材料として用いられるＡｌ２Ｏ３薄膜をスパッタリングにより形成する場合、ターゲット材料として金属Ａｌを用い、反応性ガスとしてＯ２等のガスを導入して、反応性スパッタリングによって薄膜を形成する。 When an Al 2 O 3 thin film used as the most common optical thin film material is formed by sputtering, metal Al is used as a target material, a gas such as O 2 is introduced as a reactive gas, and the thin film is formed by reactive sputtering. Form.
特許文献１では、ガスをターゲットや基板の周辺から均一に導入することで、反応性を均一化する手法がとられている。 In patent document 1, the method of making the reactivity uniform is taken by introduce | transducing gas uniformly from the periphery of a target or a board | substrate.
また、特許文献２では、スパッタガスを導入穴が設けられたターゲットから均一に導入し、反応性を均一にする手法がとられていた。 Moreover, in patent document 2, the method of introduce | transducing sputtering gas uniformly from the target provided with the introduction hole, and making the reactivity uniform was taken.
しかしながら、上記の手法では反応性ガスがターゲット表面で反応してしまうため、ＤＣスパッタリングが安定して行なうことができない。また、スパッタリング速度が遅くなるなどの問題が生じてしまう。さらに、ターゲット表面状態を安定化することが難しく、スパッタリング速度を安定化することも困難であった。 However, since the reactive gas reacts on the target surface in the above method, DC sputtering cannot be performed stably. In addition, problems such as a low sputtering rate occur. Furthermore, it is difficult to stabilize the target surface state, and it is also difficult to stabilize the sputtering rate.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、例えば可視から紫外域にかけて透明で、吸収のない金属フッ化物及び金属酸化物薄膜などをも高速化かつ安定して形成することが可能な反応性スパッタリング方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances. For example, a metal fluoride and metal oxide thin film that is transparent from the visible to the ultraviolet region and has no absorption can be formed at high speed and stably. The object is to provide a possible reactive sputtering method.
本発明の反応性スパッタリング装置は、
少なくとも一端に開口を有する中空ターゲットと、
前記中空ターゲットに不活性ガスを供給するための供給孔と、
反応性ガス導入機構の有するガス噴出し口と、
被処理基板を保持する基板保持機構と、
を真空容器内に備えた反応性スパッタリング装置であって、
前記ガス噴出し口は、前記中空ターゲットと前記基板保持機構に保持される被処理基板とに挟まれる空間の内側で、前記被処理基板に前記反応性ガスが噴き出す向きに配されていることを特徴とする。
The reactive sputtering apparatus of the present invention is
A hollow target having an opening at least at one end;
A supply hole for supplying an inert gas to the hollow target;
A gas outlet having a reactive gas introduction mechanism;
A substrate holding mechanism for holding a substrate to be processed;
Is a reactive sputtering apparatus provided in a vacuum vessel,
The gas ejection port is disposed in a direction sandwiched between the hollow target and the substrate to be processed held by the substrate holding mechanism in a direction in which the reactive gas is ejected to the substrate to be processed. Features.
本発明では、円筒形状のような中空状のターゲットの内部に供給孔を介してＡｒ，Ｘｅ，Ｋｒ等の不活性ガスを導入するとともに、フッ素もしくは酸素を含むガス等の反応性ガスを基板表面に向けて吹き付ける。 In the present invention, an inert gas such as Ar, Xe, or Kr is introduced into a hollow target such as a cylindrical shape through a supply hole, and a reactive gas such as a gas containing fluorine or oxygen is introduced into the substrate surface. Spray toward.
そのため、反応性ガスがターゲット表面で反応することが防止され、ターゲット表面に反応生成物が形成されることを防止できる。すなわち、ターゲット表面は絶えず金属状態が保持されるので大きなスパッタリング速度を安定して維持することが可能となる。また、基板表面での反応性ガス濃度を高くできることから、安定した反応を維持できる。特に、スパッタ粒子が多く飛来するターゲット中央部の反応性ガス分圧を高くできるので、十分な反応性が確保される。 Therefore, it is possible to prevent the reactive gas from reacting on the target surface and to prevent the formation of a reaction product on the target surface. That is, since the target surface is constantly maintained in a metal state, a large sputtering rate can be stably maintained. Moreover, since the reactive gas concentration on the substrate surface can be increased, a stable reaction can be maintained. In particular, since the reactive gas partial pressure at the center of the target where many sputtered particles fly can be increased, sufficient reactivity is ensured.
以上説明したように、本発明によれば、ターゲット表面近傍の反応性ガス分圧を低く抑えながらスパッタリングでき、ターゲット表面を常に金属状態に維持できる。この結果、スパッタリング速度が大きく、安定させることが可能となる。 As described above, according to the present invention, sputtering can be performed while keeping the reactive gas partial pressure near the target surface low, and the target surface can always be maintained in a metallic state. As a result, the sputtering rate is high and can be stabilized.
また、基板表面での反応性ガス濃度を高くできることから、安定した反応を維持できる。特に、スパッタ粒子が多く飛来するターゲット中央部の反応性ガス分圧を高くできるので、十分な反応性が確保される。 Moreover, since the reactive gas concentration on the substrate surface can be increased, a stable reaction can be maintained. In particular, since the reactive gas partial pressure at the center of the target where many sputtered particles fly can be increased, sufficient reactivity is ensured.
（態様１）
少なくとも一端が開口し不活性ガスを内部に導入するための供給孔を有する円筒状のターゲットと、基板とを、装置内部に設け、
該供給孔を介して不活性ガスを該ターゲットの内部に導入するとともに、該基板表面に向けて反応性ガスを吹き付けながらスパッタリングを行うことを特徴とする。
(Aspect 1)
A cylindrical target having a supply hole for opening at least one end and introducing an inert gas therein, and a substrate are provided inside the apparatus,
An inert gas is introduced into the target through the supply hole, and sputtering is performed while spraying a reactive gas toward the substrate surface.
（態様２）
前記反応性ガスが逆拡散しないようにしてスパッタリングを行うことを特徴とする態様１記載の反応性スパッタリング方法。
反応性ガスの逆拡散を防止することにより反応性ガスとターゲットとの反応がほとんど生じないようになる。従って、より一層、大きなスパッタリング速度を安定して維持することが可能となる。また、基板表面での反応性ガス濃度をより高くできることから、より安定した反応を維持できる。
(Aspect 2)
The reactive sputtering method according to aspect 1, wherein sputtering is performed so that the reactive gas does not reversely diffuse.
By preventing the reverse diffusion of the reactive gas, the reaction between the reactive gas and the target hardly occurs. Accordingly, it is possible to stably maintain a higher sputtering rate. In addition, since the reactive gas concentration on the substrate surface can be increased, a more stable reaction can be maintained.
（態様３）
該ターゲットの表面における反応性ガスの分圧を制御してスパッタリングを行うことを特徴とする態様１又は２記載の反応性スパッタリング方法。
ターゲット近傍における反応性ガスの分圧を他の部分より低く制御すると、より確実に層反応性ガスの逆拡散を少なくすることが可能となる。
(Aspect 3)
The reactive sputtering method according to aspect 1 or 2, wherein sputtering is performed while controlling a partial pressure of the reactive gas on the surface of the target.
Controlling the partial pressure of the reactive gas in the vicinity of the target to be lower than that in the other portions can more reliably reduce the back diffusion of the layer reactive gas.
（態様４）
ターゲットの表面状態の観測しながら反応性ガスの分圧を制御することを特徴とする態様３記載の反応性スパッタリング方法。
例えば、ターゲットの表面の発光を分光測定し、ターゲット金属の発光色のレベルを維持するように反応性ガスの分圧を制御すれば、より確実に、安定した高速スパッタリング状態が得られる。
(Aspect 4)
4. The reactive sputtering method according to aspect 3, wherein the partial pressure of the reactive gas is controlled while observing the surface state of the target.
For example, if the light emission of the surface of the target is spectroscopically measured and the partial pressure of the reactive gas is controlled so as to maintain the light emission color level of the target metal, a stable high-speed sputtering state can be obtained more reliably.
（態様５）
ターゲット−基板間のコンダクタンスを５ｍ３／ｓ以下とすることを特徴とする態様１乃至４のいずれか１項記載の反応性スパッタリング方法。
ターゲット−基板間のコンダクタンスを制御することにより、反応性ガスの逆拡散を効果的に抑制することが可能となる。特に、５ｍ３／ｓを境として、それ以下にすると反応性ガスの逆拡散は急激に減少する。
コンダクタンスを制御する方法は、ターゲットと基板との間の特にターゲット側に開口部の面積を調整できる板を入れて行えばよい。カメラのシャッタ−のような数枚構成で開口部の面積が変えられるようなものが良い。
(Aspect 5)
5. The reactive sputtering method according to claim 1, wherein a conductance between the target and the substrate is 5 m 3 / s or less.
By controlling the conductance between the target and the substrate, it is possible to effectively suppress the reverse diffusion of the reactive gas. In particular, the reverse diffusion of the reactive gas rapidly decreases when the value is less than 5 m 3 / s.
As a method for controlling the conductance, a plate capable of adjusting the area of the opening may be inserted between the target and the substrate, particularly on the target side. It is preferable that the area of the opening can be changed with a structure of several sheets such as a shutter of a camera.
（態様６）
前記反応性ガスを供給するための管の噴出口がターゲット−基板に挟まれる空間内に位置することを特徴とする態様１乃至５のいずれか１項記載の反応性スパッタリング方法。
これにより、基板表面における反応性ガスの濃度をより高く維持することが可能となる。その結果、より安定した反応の維持が可能となる。
(Aspect 6)
The reactive sputtering method according to any one of aspects 1 to 5, wherein an outlet of a tube for supplying the reactive gas is located in a space between the target and the substrate.
Thereby, the concentration of the reactive gas on the substrate surface can be maintained higher. As a result, a more stable reaction can be maintained.
（態様７）
ターゲットを移動させながらスパッタリングを行うことを特徴とする態様１乃至６のいずれか１項記載の反応性スパッタリング装置。
また、ターゲットを移動させ、大面積に均一に成膜する際には、反応性ガスの導入位置をターゲット位置と連動して変えられるため、上記の高速・安定スパッタ条件を維持することができる。
(Aspect 7)
The reactive sputtering apparatus according to claim 1, wherein sputtering is performed while moving the target.
In addition, when the target is moved and a uniform film is formed over a large area, the reactive gas introduction position can be changed in conjunction with the target position, so that the above high-speed and stable sputtering conditions can be maintained.
（態様８）
ターゲットの移動に伴って反応性ガスの噴出口もともに移動させ、ターゲットと反応性ガス導入口の相対位置を常に一定に保持しながらスパッタリングを行うことを特徴とする態様７記載の反応性スパッタリング方法。
ターゲットと反応性ガス導入口の相対位置が常に一定に保持されるため、反応性ガス噴出口が常にターゲット−基板に挟まれる空間内に位置する。そのため、該ターゲットの表面における反応性ガスの分圧の変動もなく、ターゲットの位置にかかわらず確実に反応性ガスの逆拡散を防止することができる。
(Aspect 8)
The reactive sputtering method according to aspect 7, wherein the sputtering is performed while the reactive gas jet port is moved together with the movement of the target, and the relative position between the target and the reactive gas inlet is always kept constant. .
Since the relative position between the target and the reactive gas introduction port is always kept constant, the reactive gas ejection port is always located in the space between the target and the substrate. Therefore, there is no change in the partial pressure of the reactive gas on the surface of the target, and the back diffusion of the reactive gas can be reliably prevented regardless of the position of the target.
（態様９）
反応性ガスの供給を複数の噴出口を有する管を用い、ターゲットの移動に伴って反応性ガス噴出し口を切り替えることで、するように制御しながらスパッタリングを行うことを特徴とする態様７記載の反応性スパッタリング方法。
反応性ガス噴出口が常にターゲット−基板に挟まれる空間内に位置する。そのため、該ターゲットの表面における反応性ガスの分圧の変動もなく、ターゲットの位置にかかわらず確実に反応性ガスの逆拡散を防止することができる。
(Aspect 9)
Aspect 7 is characterized in that sputtering is performed while controlling so that the reactive gas is supplied by switching a reactive gas ejection port as the target moves by using a pipe having a plurality of ejection ports. Reactive sputtering method.
The reactive gas outlet is always located in the space between the target and the substrate. Therefore, there is no change in the partial pressure of the reactive gas on the surface of the target, and the back diffusion of the reactive gas can be reliably prevented regardless of the position of the target.
（態様１０）
前記反応性ガスが、フッ素を含むガスであることを特徴とする態様１乃至９のいずれか１項記載の反応性スパッタリング方法。
反応性ガスの中でもフッ素を含む反応性ガスの場合には、窒素ガスの場合とは異なり、ターゲットとの反応が強いため本発明の効果はより顕著に現れる。
(Aspect 10)
The reactive sputtering method according to any one of aspects 1 to 9, wherein the reactive gas is a gas containing fluorine.
In the case of a reactive gas containing fluorine among the reactive gases, unlike the case of nitrogen gas, the reaction with the target is strong, so the effect of the present invention appears more remarkably.
（態様１１）
前記フッ素を含むガスはＦ２，ＮＦ３，ＣＦ４のいずれか１種以上であることを特徴とする態様１０記載の反応性スパッタリング方法。
(Aspect 11)
The reactive sputtering method according to aspect 10, wherein the gas containing fluorine is at least one of F 2 , NF 3 , and CF 4 .
（態様１２）
前記反応性ガスが、酸素を含むガスであることを特徴とする態様１乃至１０のいずれか１項記載の反応性スパッタリング方法。
本発明は、フッ素や酸素等の高反応性ガスの反応性スパッタリングにおいて、特に顕著な効果として現れる。
すなわち、酸素もターゲットとの反応を起こしやすく、本発明の効果が顕著に現れる。
(Aspect 12)
11. The reactive sputtering method according to any one of aspects 1 to 10, wherein the reactive gas is a gas containing oxygen.
The present invention appears as a particularly remarkable effect in reactive sputtering of highly reactive gases such as fluorine and oxygen.
That is, oxygen is likely to react with the target, and the effects of the present invention are remarkably exhibited.
（態様１３）
前記酸素を含むガスがＯ２，Ｈ２Ｏのいずれか１種以上であることを特徴とする態様１２記載の反応性スパッタリング方法。
(Aspect 13)
The reactive sputtering method according to aspect 12, wherein the gas containing oxygen is at least one of O 2 and H 2 O.
（態様１４）
反応性ガスの噴出口のコンダクタンスが１×１０−４ｍ３／ｓ以下であることを特徴とする態様１乃至１３のいずれか１項記載の反応性スパッタリング方法。
反応性ガスの噴出口のコンダクタンスを１×１０−４ｍ３／ｓ以下にすることによりターゲット側に反応性ガスが入りにくくなる。
(Aspect 14)
14. The reactive sputtering method according to any one of aspects 1 to 13, wherein the conductance of the reactive gas ejection port is 1 × 10 −4 m 3 / s or less.
By setting the conductance of the reactive gas outlet to 1 × 10 −4 m 3 / s or less, it becomes difficult for the reactive gas to enter the target side.
（態様１５）
反応性ガス噴き出し速度が５０ｍ／ｓ以上である事を特徴とする態様１乃至１４のいずれか１項記載の反応性スパッタリング方法。
反応性ガス噴き出し速度を５０ｍ／ｓ以上にすることにより、基板近傍の反応性ガスの分圧を高くし、基板表面での反応を促進することができる。
(Aspect 15)
The reactive sputtering method according to any one of aspects 1 to 14, wherein the reactive gas ejection speed is 50 m / s or more.
By setting the reactive gas ejection speed to 50 m / s or more, the partial pressure of the reactive gas in the vicinity of the substrate can be increased and the reaction on the substrate surface can be promoted.
（態様１６）
態様１乃至１５のいずれか１項記載の反応性スパッタリング方法により成膜したことを特徴とする膜。
安定したスパッタリングにより成膜がおこなわれるため、特性の安定した膜が得られる。
(Aspect 16)
A film formed by the reactive sputtering method according to any one of aspects 1 to 15.
Since film formation is performed by stable sputtering, a film having stable characteristics can be obtained.
（態様１７）
前記膜はフッ化化合物乃至酸化物よりなる膜であることを特徴とする態様１６記載の膜。
例えば、ＭｇＦ２，ＬａＦ３，ＹＦ３，ＡｌＦ３等のフッ化物薄膜や、Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２である。
(Aspect 17)
17. The film according to aspect 16, wherein the film is a film made of a fluoride compound or an oxide.
For example, fluoride thin films such as MgF 2 , LaF 3 , YF 3 , and AlF 3 , Al 2 O 3 , SiO 2 Ta 2 O 5 , and TiO 2 are used.
（態様１８）
前記膜は光学薄膜であることを特徴とする態様１７記載の膜。
膜として光学薄膜を成膜した場合、可視領域から紫外領域にかけて透明で吸収のない光学薄膜となる。
(Aspect 18)
The film according to aspect 17, wherein the film is an optical thin film.
When an optical thin film is formed as a film, the optical thin film is transparent and has no absorption from the visible region to the ultraviolet region.
（態様１９）
前記光学薄膜は、反射防止膜又は誘電体多層ミラーであることを特徴とする態様１７記載の膜。
(Aspect 19)
The film according to Aspect 17, wherein the optical thin film is an antireflection film or a dielectric multilayer mirror.
（態様２０）
真空容器と、
少なくとも一端が開口し不活性ガスを内部に導入するための供給孔を有する円筒状のターゲットを該真空容器内において保持するための手段と、
基板を取りつけるための手段と、
該供給孔を介して不活性ガスを該ターゲットの内部に導入するための手段と、
該基板表面に向けて反応性ガスを吹き付けながら供給するための手段と、
を有することを特徴とする反応性スパッタリング装置。
(Aspect 20)
A vacuum vessel;
Means for holding in the vacuum vessel a cylindrical target having at least one end open and having a supply hole for introducing an inert gas into the interior;
Means for mounting the substrate;
Means for introducing an inert gas into the target through the supply hole;
Means for supplying reactive gas while spraying toward the substrate surface;
A reactive sputtering apparatus comprising:
（態様２１）
ターゲット−基板間のコンダクタンスが所定の値以下となるように制御されていることを特徴とする態様２０記載の反応性スパッタリング装置。
(Aspect 21)
21. The reactive sputtering apparatus according to aspect 20, wherein the conductance between the target and the substrate is controlled to be a predetermined value or less.
（態様２２）
ターゲット−基板間のコンダクタンスが５ｍ３／ｓ以下であることを特徴とする態様２１記載の反応性スパッタリング装置。
(Aspect 22)
The reactive sputtering apparatus according to aspect 21, wherein the conductance between the target and the substrate is 5 m 3 / s or less.
（態様２３）
前記反応性ガスの噴出口がターゲット−基板に挟まれる空間内に位置することを特徴とする態様２０乃至２２のいずれか１項記載の反応性スパッタリング方法。
(Aspect 23)
The reactive sputtering method according to any one of aspects 20 to 22, wherein the reactive gas ejection port is located in a space between the target and the substrate.
（態様２４）
ターゲットを移動可能としたことを特徴とする態様２０乃至２３のいずれか１項記載の反応性スパッタリング装置。
(Aspect 24)
The reactive sputtering apparatus according to any one of aspects 20 to 23, wherein the target is movable.
（態様２５）
ターゲットの移動に伴って反応性ガス噴出口もともに移動可能とし、ターゲットと反応性ガス導入口の相対位置を常に一定に保持できるようにしたことを特徴とする態様２４記載の反応性スパッタリング装置。
(Aspect 25)
25. The reactive sputtering apparatus according to aspect 24, wherein the reactive gas jetting port can be moved together with the movement of the target, and the relative position between the target and the reactive gas introduction port can be always kept constant.
（態様２６）
反応性ガスの供給を複数の噴出口を有する管を用い、ターゲットの移動に伴って反応性ガス噴出し口を切り替え可能としたことを特徴とする態様２４記載の反応性スパッタリング装置。
(Aspect 26)
25. The reactive sputtering apparatus according to aspect 24, wherein the reactive gas is supplied by using a pipe having a plurality of jet ports, and the reactive gas jet ports can be switched as the target moves.
（態様２７）
前記反応性ガスが、フッ素を含むガスであることを特徴とする態様２０乃至２６のいずれか１項記載の反応性スパッタリング装置。
(Aspect 27)
27. The reactive sputtering apparatus according to any one of aspects 20 to 26, wherein the reactive gas is a gas containing fluorine.
（態様２８）
前記フッ素を含むガスはＦ２，ＮＦ３，ＣＦ４のいずれか１種以上であることを特徴とする態様２７記載の反応性スパッタリング装置。
(Aspect 28)
Gas F 2, NF 3, reactive sputtering apparatus embodiment 27, wherein the CF is either 1 or more 4 containing fluorine.
（態様２９）
前記反応性ガスが、酸素を含むガスであることを特徴とする態様２０乃至２８いずれか１項記載の反応性スパッタリング装置。
(Aspect 29)
29. The reactive sputtering apparatus according to any one of aspects 20 to 28, wherein the reactive gas is a gas containing oxygen.
（態様３０）
前記酸素を含むガスがＯ２，Ｈ２Ｏのいずれかい１種以上であることを特徴とする態様２９記載の反応性スパッタリング装置。
(Aspect 30)
30. The reactive sputtering apparatus according to aspect 29, wherein the gas containing oxygen is at least one of O 2 and H 2 O.
（態様３１）
反応性ガスの噴出口のコンダクタンスが１×１０−４ｍ３／ｓ以下であることを特徴とする請求項２０乃至３０のいずれか１項記載の反応性スパッタリング装置。
(Aspect 31)
Conductance of the spout of the reactive gas is 1 × 10 -4 m 3 / s or less reactive sputtering apparatus according to any one of claims 20 to 30, characterized in that.
（態様３２）
反応性ガス噴き出し速度が５０ｍ／ｓ以上である事を特徴とする態様２０乃至３１のいずれか１項記載の反応性スパッタリング装置。
(Aspect 32)
32. The reactive sputtering apparatus according to any one of aspects 20 to 31, wherein the reactive gas ejection speed is 50 m / s or more.
本発明の第１の実施例に係るＤＣスパッタリング装置の図面を参照しつつ説明する。 A DC sputtering apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明の第１の実施例に係るＤＣマグネトロンスパッタリング装置の断面図である。図１に示すように、スパッタリング装置には、内部を略真空状態に維持する真空容器１０、真空容器１０を排気する真空ポンプ等からなる排気系１８０が設けられている。 FIG. 1 is a sectional view of a DC magnetron sputtering apparatus according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the sputtering apparatus is provided with an evacuation system 180 including a vacuum vessel 10 for maintaining the inside in a substantially vacuum state, a vacuum pump for evacuating the vacuum vessel 10, and the like.
真空容器１０内には、冷却手段２００を設けたマグネトロンスパッタ電極２０と、一端が開口し他端が該中空円錐形状電極２０と絶縁材５０、５１を挟んで設置されたアノード電極７０及びアース電極４０を有すると共に、該中空部にプラズマ生成ガスを供給するスパッタガス供給装置１５０を設け、該中空形状電極に接する中空円錐形状金属ターゲット３０及び該ターゲット表面に磁気回路を形成する磁石６０、ヨークとからなる中空円錐形状マグネトロンスパッタ源が設置されている。アノード電極７０の電位は直流電源１７０により制御可能な構成としている。ターゲット−基板間にはコンダクタンスを制御するチムニー４１が設置され、スパッタガスの流れを調整している。 In the vacuum vessel 10, a magnetron sputtering electrode 20 provided with a cooling means 200, an anode electrode 70 having one end opened and the other end disposed between the hollow conical electrode 20 and the insulating materials 50 and 51, and an earth electrode 40, a sputter gas supply device 150 for supplying a plasma generating gas to the hollow portion, a hollow conical metal target 30 in contact with the hollow electrode, a magnet 60 for forming a magnetic circuit on the target surface, a yoke, A hollow conical magnetron sputtering source consisting of The potential of the anode electrode 70 can be controlled by a DC power source 170. A chimney 41 for controlling conductance is installed between the target and the substrate to adjust the flow of the sputtering gas.
中空円錐形状マグネトロンスパッタ電極２０にはスパッタ電源１９０により、直流バイアス及び１〜５００ｋＨｚの高周波または矩形波を重畳したスパッタ電力を印可でき、この電力によってターゲット表面に放電をたて、ターゲットをスパッタリングできる。 A sputtering power with a DC bias and a high frequency of 1 to 500 kHz or a rectangular wave superimposed thereon can be applied to the hollow conical magnetron sputtering electrode 20 by a sputtering power source 190, and the target can be sputtered by discharging the target surface with this power.
ターゲット３０を挟んでアノード電極の対面に被処理基板９０が保持機構８０に保持されシャッター１００が被処理基板とターゲット間に高速に移動可能に設置されている。このとき、スパッタされるターゲット表面に立てた法線が被処理基板と交わらない配置としている。 A target substrate 90 is held by a holding mechanism 80 on the opposite side of the anode electrode across the target 30, and a shutter 100 is installed between the target substrate and the target so as to move at high speed. At this time, the normal line set on the surface of the target to be sputtered is arranged so as not to intersect the substrate to be processed.
基板はゲートバルブ１１０を介してロードロック室１２０の間を搬送され、真空容器１０内を大気に暴露することなく基板の搬入・搬出が可能な構成となっている。 The substrate is transported between the load lock chambers 120 via the gate valve 110, so that the substrate can be loaded and unloaded without exposing the inside of the vacuum vessel 10 to the atmosphere.
ターゲットと基板間に、反応性ガス導入機構１３０が設置されている。ガス噴き出し口は１点で、基板方向に反応性ガスを吹き付けている。また、ターゲットと基板間にガスを放出する構成としている。ガス噴き出し口のコンダクタンスは１×１０−４ｍ３／ｓ以下にし、反応性ガス噴き出し速度を高くしている。この反応性ガス流量、スパッタガス供給装置１５０から導入されるガス流量およびターゲット電圧は制御装置１６０によってモニターでき、さらに制御可能となっている。 A reactive gas introduction mechanism 130 is installed between the target and the substrate. There is one gas outlet, and reactive gas is blown toward the substrate. In addition, gas is released between the target and the substrate. The conductance of the gas ejection port is set to 1 × 10 −4 m 3 / s or less, and the reactive gas ejection speed is increased. The reactive gas flow rate, the gas flow rate introduced from the sputtering gas supply device 150, and the target voltage can be monitored by the control device 160 and further controlled.
以下、図１に示す装置で、ターゲット材料として高純度Ｌａ金属（９９．９％）を用い、Ａｒ，Ｆ２を導入してＬａＦ３薄膜を被処理基板上に形成する方法について、詳しく説明する。 Hereinafter, a method for forming a LaF 3 thin film on a substrate to be processed by using Ar, F 2 by using high purity La metal (99.9%) as a target material in the apparatus shown in FIG. 1 will be described in detail. .
被処理基板として蛍石基板を用い、洗浄を行った基板をロードロック室１２０に設置し、１×１０−４Ｐａ以下まで排気した。この時、基板表面の汚染物質を除去するため、加熱または紫外線照射などの有機物除去を目的とした洗浄を行えば、膜質の高品質化、安定性向上に有効である。排気終了後ゲートバルブ１１０を経てホルダー８０に基板を搬送し、保持した。 A fluorite substrate was used as the substrate to be processed, and the cleaned substrate was placed in the load lock chamber 120 and evacuated to 1 × 10 −4 Pa or less. At this time, in order to remove contaminants on the substrate surface, cleaning for the purpose of removing organic substances such as heating or ultraviolet irradiation is effective for improving the quality of the film and improving the stability. After evacuation, the substrate was transferred to the holder 80 through the gate valve 110 and held.
基板保持機構８０にはヒータも内蔵しており、基板を４００度まで加熱しながら成膜可能であるが、本実施例においては室温状態で成膜を行うため、ヒータの電源はＯＮしなかった。 The substrate holding mechanism 80 has a built-in heater and can form a film while heating the substrate to 400 degrees. However, in this embodiment, the film was formed at room temperature, so the heater power was not turned on. .
ここで、シャッター１００を閉じ、スパッタガス導入系１５０からＡｒを１５０ｓｃｃｍ導入し、さらに反応性ガス導入系１３０からＦ２（１０％）／Ａｒを１００ｓｃｃｍ導入して全圧を０．３Ｐａ〜３Ｐａに設定し、カソード電極２０にスパッタ電力を３００Ｗ印可し中空ターゲット３０の表面にマグネトロンプラズマを発生させた。アノードのガス導入部分は円筒ターゲットスパッタ面に反応性ガスが吸着しにくいように、ターゲット表面に噴出する構成とした。ここで、導入するガスは、流量、純度、圧力は高精度に制御した。 Here, the shutter 100 is closed, Ar is introduced at 150 sccm from the sputtering gas introduction system 150, and F 2 (10%) / Ar is introduced at 100 sccm from the reactive gas introduction system 130 so that the total pressure becomes 0.3 Pa to 3 Pa. Then, 300 W of sputtering power was applied to the cathode electrode 20 to generate magnetron plasma on the surface of the hollow target 30. The anode gas introduction portion was configured to be ejected to the target surface so that the reactive gas was less likely to be adsorbed on the cylindrical target sputtering surface. Here, the flow rate, purity, and pressure of the introduced gas were controlled with high accuracy.
ターゲット３０のスパッタ面では、前述した永久磁石６０で形成されたスパッタ面に平行な最大２５０ガウスの磁束密度の磁界と垂直の電界を形成した。この様に磁界と電界が垂直に形成されるとターゲットに印可された電界で移動した電子は磁界で曲げられサイクロイド運動しながら円筒ターゲットの周方向に回転する。サイクロイド運動する電子は飛行距離が長くなり、ガス分子と衝突する確率が高くなる。電子と衝突したガス分子は、イオン化されマグネトロン放電が形成される。ターゲット３０には、電力供給手段１９０から負の電圧が印加されているのでイオン化されたガス分子は、ターゲット３０のスパッタ面に加速され、ターゲットに衝突しターゲット材料をスパッタした。 On the sputtering surface of the target 30, an electric field perpendicular to a magnetic field having a magnetic flux density of 250 gauss at the maximum parallel to the sputtering surface formed by the permanent magnet 60 described above was formed. In this way, when the magnetic field and the electric field are formed perpendicularly, electrons moved by the electric field applied to the target are bent by the magnetic field and rotated in the circumferential direction of the cylindrical target while moving in a cycloidal motion. The cycloid-moving electrons have a long flight distance and a high probability of colliding with gas molecules. Gas molecules that collide with electrons are ionized to form a magnetron discharge. Since a negative voltage is applied to the target 30 from the power supply unit 190, the ionized gas molecules are accelerated to the sputtering surface of the target 30, collide with the target, and sputter the target material.
図１には図示しないが、発光分光器を設置し、ターゲット表面の発光を分光測定し、常にターゲット金属の発光色のレベルを維持するように反応性ガス分圧を制御した。ターゲット表面は金属状態に保持され安定な成膜が可能であった。 Although not shown in FIG. 1, an emission spectrometer was installed, the emission of light from the target surface was measured, and the reactive gas partial pressure was controlled so as to always maintain the emission color level of the target metal. The target surface was kept in a metallic state and stable film formation was possible.
なお、発光分光器以外にも、マススペクトルアナライザーなどによってもこのような状態を維持することは可能であった。 In addition to the emission spectrometer, it was possible to maintain such a state using a mass spectrum analyzer or the like.
しばらく放電を継続し、安定した頃を見計らってシャッターを開け、基板上にＬａＦ３膜を成膜し、膜の吸収、屈折率等を評価した。 The discharge was continued for a while, the shutter was opened when it was stable, a LaF 3 film was formed on the substrate, and the absorption and refractive index of the film were evaluated.
Ｆ２ガスは基板方向に吹き出す構成としているため、ターゲット表面に逆拡散しにくい。また、ターゲット−基板間に導入しており、ターゲットからはＡｒガス及びスパッタ粒子が基板方向に流れているため、さらに逆拡散を防止できた。 Since the F 2 gas is blown out in the direction of the substrate, it is difficult to reversely diffuse on the target surface. In addition, since it was introduced between the target and the substrate and Ar gas and sputtered particles flowed from the target toward the substrate, it was possible to further prevent back diffusion.
従来のように、リング状反応性ガス導入管等を用いた場合、放電中のターゲット電圧が変化する現象が確認された。これは、ターゲット表面の反応によって、ターゲット表面の状態が変化するためである。 As in the prior art, when a ring-like reactive gas introduction tube or the like is used, a phenomenon has been confirmed in which the target voltage during discharge changes. This is because the state of the target surface changes due to the reaction of the target surface.
このような状態で成膜を行うと膜の屈折率が膜厚方向に変化する不均質な膜となってしまった。また、スパッタリングレートも安定せず、膜質も安定しなかった。 When film formation was performed in such a state, the film had a heterogeneous film in which the refractive index of the film changed in the film thickness direction. Also, the sputtering rate was not stable, and the film quality was not stable.
さらにＦ２分圧が高く、ターゲット印加電力が小さい場合、極端にスパッタリングレートが減少したり異常放電が増加したりした。これは、ターゲット表面にＬａＦ３が形成されるためである。 Further, when the F 2 partial pressure was high and the target applied power was small, the sputtering rate was extremely reduced or abnormal discharge was increased. This is because LaF 3 is formed on the target surface.
すなわち、ＬａＦ３膜を高速にしかも均質に再現性良く成膜するためには、ターゲット表面の状態を常に金属状態に保つ必要がある。 That is, in order to deposit the LaF 3 film at high speed and uniformly with good reproducibility, it is necessary to always keep the target surface in a metallic state.
上記のような方法によってＬａＦ３薄膜を形成した結果、図３に示すように不均質も無く、可視から紫外域にかけて低吸収のＬａＦ３膜を３０ｎｍ／ｍｉｎ以上の高速で形成できた。 As a result of forming the LaF 3 thin film by the method as described above, as shown in FIG. 3, there was no inhomogeneity and a low absorption LaF 3 film was formed at a high speed of 30 nm / min or more from the visible region to the ultraviolet region.
特に制御なしでターゲット電圧を一定に保持することも可能であった。このため、スパッタリングレートも安定し、成膜時間で非常に高精度に膜厚を制御することができた。 In particular, it was possible to keep the target voltage constant without control. For this reason, the sputtering rate was also stable, and the film thickness could be controlled with very high accuracy by the film formation time.
本実施例において重要なことは、
（１）ターゲット−基板間のコンダクタンスを制御し、ここにＡｒ，Ｘｅ，Ｋｒ等のスパッタガスを流して反応性ガスの逆拡散を抑えること
（２）特に、実験の結果、ターゲット−基板間のコンダクタンスを５ｍ３／ｓ以下であることが望ましい
（３）Ｆ２、Ｏ２等の反応性ガスをターゲット−基板間の空間に導入し、基板方向に噴き出すこと。こうすることで、ターゲットからのＡｒ，Ｘｅ，Ｋｒ等のスパッタガス及びスパッタ粒子の流れによっても反応性ガスの逆拡散を防止できる。
（４）反応性ガスの噴き出し口のコンダクタンスを抑え、噴き出し速度を高めることで、ターゲットへの反応性ガスの逆拡散を防止し、ターゲット近傍での反応性ガス分圧を低減しつつ、反応性スパッタリングを行うこと。特にコンダクタンスは１×１０−４ｍ３／ｓ以下に抑え、噴き出し速度を５０ｍ／ｓ以上に保持する。
（５）反応性ガスの基板表面及び、ターゲットからのスパッタ粒子の体積速度の速い部分での反応性ガス濃度を高めるようにすること
にある。
What is important in this embodiment is that
(1) The conductance between the target and the substrate is controlled, and sputtering gas such as Ar, Xe, Kr, etc. is flowed here to suppress the reverse diffusion of the reactive gas. (2) In particular, as a result of the experiment, between the target and the substrate. It is desirable that the conductance is 5 m 3 / s or less (3) A reactive gas such as F 2 or O 2 is introduced into the space between the target and the substrate, and is ejected toward the substrate. By doing so, the reverse diffusion of the reactive gas can be prevented by the flow of the sputtering gas such as Ar, Xe, Kr, etc. and the sputtered particles from the target.
(4) Reducing the conductance of the reactive gas ejection port and increasing the ejection speed to prevent the reverse diffusion of the reactive gas to the target, while reducing the reactive gas partial pressure in the vicinity of the target. Sputtering. In particular, the conductance is suppressed to 1 × 10 −4 m 3 / s or less, and the ejection speed is maintained to 50 m / s or more.
(5) The reactive gas concentration is increased on the substrate surface of the reactive gas and on the portion where the volume velocity of the sputtered particles from the target is high.
この結果良好な特性のＬａＦ３薄膜を安定して形成することができた。 As a result, a LaF 3 thin film having good characteristics could be stably formed.
本実施例でほぼ室温（４０℃以下）の基板上に形成したＬａＦ３膜は、密着性も良く、膜の硬さも蒸着のハードコート（３００℃加熱）並の硬さを持っていた。また、パッキングも１００％に近く、ほとんど分光特性の経時変化を生じないものであった。 The LaF 3 film formed on the substrate at about room temperature (40 ° C. or lower) in this example had good adhesion, and the hardness of the film was as good as the hard coat (heated at 300 ° C.) of vapor deposition. Further, the packing was close to 100%, and the spectral characteristics hardly changed with time.
従って、基板としてプラスチックなどを用いることも可能である。また、スパッタリングレートが高速で安定しているため、生産性も向上し、高精度な膜厚制御も可能で、高品質な光学薄膜を形成でき、このような光学薄膜を積層して形成した反射防止膜やミラーは設計値通りの特性の光学部品が製造できた。 Therefore, it is possible to use plastic or the like as the substrate. In addition, since the sputtering rate is stable at high speed, productivity is improved, high-precision film thickness control is possible, high-quality optical thin films can be formed, and reflections formed by laminating such optical thin films. The prevention film and mirror were able to produce optical parts with the characteristics as designed.
本実施例ではターゲットにＬａを用い、ガスとしてＡｒ，Ｆ２を用いたが、不活性ガスとしてＡｒの他に、Ｈｅ，Ｎｅ，Ｋｒ，Ｘｅ等を用いても良い。 In this embodiment, La is used as the target, and Ar and F 2 are used as the gas. However, He, Ne, Kr, Xe, etc. may be used as the inert gas in addition to Ar.
また、反応性ガスとしてＦ２に変えてＣＦ４，ＮＦ３，ＳＦ６などのフッ素を含むガスを用いても良く、またはＯ２，Ｈ２Ｏ等の酸素を含むガスを用いることで、酸化物薄膜を形成することもできる。 Further, instead of F 2 , a gas containing fluorine such as CF 4 , NF 3 , SF 6 may be used as the reactive gas, or by using a gas containing oxygen such as O 2 , H 2 O, etc. A physical thin film can also be formed.
本実施例では矩形電圧の重畳は行わなかったが、放電安定化のために１〜５００ｋＨｚの高周波又は矩形波を重畳しても、低吸収な光学薄膜を得ることができる。しかし、高周波を重畳した場合、成膜速度の低下が観測されるため、成膜条件を最適化し、重畳せずに放電の安定化をはかることがより好ましい。 In this embodiment, the rectangular voltage is not superimposed, but a low-absorption optical thin film can be obtained even if a high frequency of 1 to 500 kHz or a rectangular wave is superimposed for discharge stabilization. However, when a high frequency is superimposed, since a decrease in film formation rate is observed, it is more preferable to optimize the film formation conditions and stabilize the discharge without overlapping.
特にプラズマのダメージに弱いフッ化物薄膜の場合、紫外域で吸収が増加してしまうため、紫外域で低吸収フッ化物薄膜が必要な場合、５０ｋＨｚ以下の周波数を用いることが好ましい。 In particular, in the case of a fluoride thin film that is vulnerable to plasma damage, absorption increases in the ultraviolet region. Therefore, when a low-absorption fluoride thin film is required in the ultraviolet region, it is preferable to use a frequency of 50 kHz or less.
本発明の第２の実施例に係るＤＣスパッタリング装置の図面を参照しつつ説明する。 A DC sputtering apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図３は、本発明の第２の実施例に係るＤＣマグネトロンスパッタリング装置の断面図である。図２に示すように、コンダクタンス制御チムニー３２が設置されたターゲットユニット３１が移動可能に設置されており、大面積基板３４に均一に薄膜形成できるような構成としている。ターゲットユニット３１は図１に示したものと同様のものである。反応性ガス供給配管３３はターゲット−基板間に設置され、基板方向に反応性ガスを吹き出す構成となっている。 FIG. 3 is a cross-sectional view of a DC magnetron sputtering apparatus according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the target unit 31 on which the conductance control chimney 32 is installed is movably installed so that a thin film can be uniformly formed on the large-area substrate 34. The target unit 31 is the same as that shown in FIG. The reactive gas supply pipe 33 is installed between the target and the substrate, and is configured to blow out the reactive gas toward the substrate.
ここで、反応性ガス供給配管３３は、ターゲットの移動と連動して移動し、ターゲットとの相対位置は変わらない。このような構成とすることで、常に安定した反応性スパッタリングを行うことができた。 Here, the reactive gas supply pipe 33 moves in conjunction with the movement of the target, and the relative position with the target does not change. With such a configuration, stable reactive sputtering could always be performed.
本発明の第３の実施例に係るＤＣスパッタリング装置の図面を参照しつつ説明する。 A DC sputtering apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図４は、本発明の第３の実施例に係るＤＣマグネトロンスパッタリング装置の断面図である。図４に示すように、コンダクタンス制御チムニー４２が設置されたターゲットユニット４１が移動可能に設置されており、大面積基板４４に均一に薄膜形成できるような構成としている。ターゲットユニット４１は図１に示したものと同様のものである。反応性ガス供給配管４３はターゲット−基板間に複数設置され、いずれかの配管に反応性ガス供給を切り替えて基板方向に噴き出して導入できる構成としている。 FIG. 4 is a cross-sectional view of a DC magnetron sputtering apparatus according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the target unit 41 on which the conductance control chimney 42 is installed is movably installed so that a thin film can be uniformly formed on the large area substrate 44. The target unit 41 is the same as that shown in FIG. A plurality of reactive gas supply pipes 43 are installed between the target and the substrate, and the reactive gas supply is switched to one of the pipes, and is blown out and introduced into the substrate.
ここで、ターゲットの移動と連動して反省ガス配管に供給する反応性ガスを切り替え、ターゲットと反応性ガス導入位置の相対位置が極力変化せず、かつターゲット−基板間からずれないにように維持する。このような構成とすることで、常に安定した反応性スパッタリングを行うことができる。 Here, the reactive gas supplied to the reflective gas pipe is switched in conjunction with the movement of the target, and the relative position between the target and the reactive gas introduction position is kept as small as possible and kept from shifting between the target and the substrate. To do. By setting it as such a structure, the stable reactive sputtering can always be performed.
１０ 真空容器
２０ カソード電極
３０ ターゲット
４０ アースシールド
４１ チムニー
５０，５１ 絶縁材
６０ 永久磁石
７０ アノード電極
８０ 被処理物支持機構
９０ 被処理物
１００ シャッター
１１０ ゲートバルブ
１２０ ロードロック室
１３０ 反応性ガス導入ポート１
１５０ スパッタガス導入ポート
１６０ 演算、制御装置
１７０ アノード電極電圧制御用直流電源
１８０ 排気系
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vacuum vessel 20 Cathode electrode 30 Target 40 Earth shield 41 Chimney 50, 51 Insulation material 60 Permanent magnet 70 Anode electrode 80 Object support mechanism 90 Object 100 Shutter 110 Gate valve 120 Load lock chamber 130 Reactive gas introduction port 1
150 Sputtering gas introduction port 160 Calculation and control device 170 DC power source for anode electrode voltage control 180 Exhaust system
Claims (6)
前記中空ターゲットに不活性ガスを供給するための供給孔と、A supply hole for supplying an inert gas to the hollow target;
反応性ガス導入機構の有するガス噴出し口と、A gas outlet having a reactive gas introduction mechanism;
被処理基板を保持する基板保持機構と、A substrate holding mechanism for holding a substrate to be processed;
を真空容器内に備えた反応性スパッタリング装置であって、Is a reactive sputtering apparatus provided in a vacuum vessel,
前記ガス噴出し口は、前記中空ターゲットと前記基板保持機構に保持される被処理基板とに挟まれる空間の内側で、前記被処理基板に前記反応性ガスが噴き出す向きに配されていることを特徴とする反応性スパッタリング装置。The gas ejection port is disposed in a direction sandwiched between the hollow target and the substrate to be processed held by the substrate holding mechanism in a direction in which the reactive gas is ejected to the substrate to be processed. A reactive sputtering apparatus.
前記中空ターゲットを備えたターゲットユニットが前記被処理基板に添って移動可能に設置されており、A target unit including the hollow target is movably installed along the substrate to be processed;
ターゲットの移動と連動して、複数の前記ガス噴出し口のうち、前記中空ターゲットと前記基板保持機構に保持される被処理基板とに挟まれる空間の内側のガス噴出し口から反応性ガスを前記被処理基板に吹き付ける切り換え制御を行なう制御装置を有することを特徴とする請求項１記載の反応性スパッタリング装置。In conjunction with the movement of the target, among the plurality of gas ejection ports, the reactive gas is supplied from the gas ejection port inside the space sandwiched between the hollow target and the substrate to be processed held by the substrate holding mechanism. The reactive sputtering apparatus according to claim 1, further comprising a control device that performs switching control for spraying the substrate to be processed.
前記中空ターゲットと被処理基板とに挟まれる空間の内側に配された反応性ガス導入機構の前記ガス噴出し口から、前記反応性ガスを被処理基板に吹き付けながら、反応性スパッタリングが行なわれることReactive sputtering is performed while the reactive gas is blown to the substrate to be processed from the gas ejection port of the reactive gas introduction mechanism disposed inside the space between the hollow target and the substrate to be processed.
を特徴とする反応性スパッタリング方法。The reactive sputtering method characterized by these.
前記中空ターゲットを備えたターゲットユニットが前記被処理基板に添って移動可能に設置されており、A target unit including the hollow target is movably installed along the substrate to be processed;
複数の前記ガス噴出し口のうち、前記中空ターゲットと被処理基板とに挟まれる空間の内側の前記ガス噴出し口から反応性ガスを前記被処理基板に吹き付けることを特徴とする請求項１記載の反応性スパッタリング方法。2. The reactive gas is sprayed onto the substrate to be processed from the gas ejection port inside a space sandwiched between the hollow target and the substrate to be processed among the plurality of gas ejection ports. Reactive sputtering method.
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