JP2009249710A - Thin film forming device - Google Patents

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JP2009249710A JP2008101203A JP2008101203A JP2009249710A JP 2009249710 A JP2009249710 A JP 2009249710A JP 2008101203 A JP2008101203 A JP 2008101203A JP 2008101203 A JP2008101203 A JP 2008101203A JP 2009249710 A JP2009249710 A JP 2009249710A
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Yuji Murashima
祐二 村嶋
Kazuki Komaki
一樹 小牧
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce crystal defects in compound films. <P>SOLUTION: Disclosed is a thin film forming device for successively depositing compound films by a plurality of thin film forming systems. The thin film forming device comprises: two first targets 4A, 4B opposite to each other; a high density radial source 5 facing an opposed space 10 between the first targets 4A, 4B from a direction almost vertical to the confronted direction of the first targets 4A, 4B; and a base material holder 6 facing the opposed space 10 between the first targets 4A, 4B from a direction different from the high density radical source 5. The back faces of the respective first targets 4A, 4B are provided with magnets 7 generating magnetic fields in the opposed direction of the first targets 4A, 4B, and, in the first thin film forming system, a negative voltage or an AC voltage is applied to each first target so as to form a compound film on a base material 8 to be installed in the base material holder 6. In this way, an initial layer can be formed by the first thin film forming system, and crystal defects in the compound film can be reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は金属酸化膜あるいは金属窒化膜などの化合物膜を形成する薄膜形成装置に関する。   The present invention relates to a thin film forming apparatus for forming a compound film such as a metal oxide film or a metal nitride film.

Ｐｂ(Ｚｒ，Ｔｉ)Ｏ3等の金属酸化膜やその他金属窒化膜は、圧電体材料として、センサやアクチュエータ等に用いられており、微小なＭＥＭＳデバイス等にも応用するため、薄膜化が検討されている。 Metal oxide films such as Pb (Zr, Ti) O 3 and other metal nitride films are used as piezoelectric materials in sensors, actuators, etc. Has been.

そしてこの薄膜化を実現する種々の手段の中でも、量産性に優れているのがＰｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＰＶＤ）方式であり、このＰＶＤ方式の一例としてスパッタリングがある。   Among various means for realizing this thinning, the Physical Vapor Deposition (PVD) method is excellent in mass productivity, and an example of the PVD method is sputtering.

これは、酸素ガスや窒素ガスなどの反応性ガスをプラズマ化させ、このプラズマ存在下で金属ターゲットをスパッタすることにより高精度に組成制御された化合物膜を形成する技術である。   In this technique, a reactive gas such as oxygen gas or nitrogen gas is converted into plasma, and a metal target is sputtered in the presence of the plasma to form a compound film whose composition is controlled with high accuracy.

ここで図１３は従来の平行平板型スパッタ方式の薄膜形成装置である。この薄膜形成装置では、ターゲット１の裏に磁石２が配置され、磁石２によって磁界が発生している。したがって、この磁界の磁力線に沿って電子が螺旋状に運動する。   Here, FIG. 13 shows a conventional parallel plate sputtering thin film forming apparatus. In this thin film forming apparatus, a magnet 2 is disposed behind the target 1, and a magnetic field is generated by the magnet 2. Therefore, electrons move spirally along the magnetic field lines of this magnetic field.

そしてターゲット１に負電圧を印加して、スパッタガスである希ガスを導入すると、電離したこのスパッタガスの陽イオンがターゲット近傍の磁界に引き寄せられ、ターゲットに衝突する。   When a negative voltage is applied to the target 1 and a rare gas, which is a sputtering gas, is introduced, the ionized positive ions of the sputtering gas are attracted to the magnetic field near the target and collide with the target.

その後この衝突により飛散したターゲット粒子とプラズマ中の例えば反応性ガスのラジカルがターゲットと基板との間の空間もしくは基板上で反応し、反応化合物が基材３に生成され化合物膜が形成される。なお、この従来の方式は、ターゲット１と基材３とが向い合っているため、高速で堆積させることができ、量産性に優れる。   Thereafter, the target particles scattered by the collision and, for example, reactive gas radicals in the plasma react with each other in the space between the target and the substrate or on the substrate, and a reactive compound is generated on the substrate 3 to form a compound film. In this conventional method, since the target 1 and the base material 3 face each other, they can be deposited at a high speed and are excellent in mass productivity.

上記従来の薄膜形成装置と類似する例を開示するものとして下記の特許文献１が挙げられる。
特開２００４−１０００１２号公報 The following Patent Document 1 is disclosed as an example similar to the conventional thin film forming apparatus.
JP 2004-100012 A

上記従来の薄膜形成装置では、形成した化合物膜の結晶欠陥が多くなることがあった。   In the conventional thin film forming apparatus, crystal defects of the formed compound film may increase.

この結晶欠陥は、プラズマからのダメージが要因の一つとして知られている。そしてこのプラズマダメージの要因は、プラズマ中の負イオンや電子、反跳粒子等が化合物膜に衝突することに起因している。   This crystal defect is known to be caused by damage from plasma. The cause of this plasma damage is due to negative ions, electrons, recoil particles, etc. in the plasma colliding with the compound film.

そして特に化合物膜の初期層に結晶欠陥が発生すると、この初期層上に成長する化合物膜にも欠陥が生じやすくなり、化合物膜全体の結晶欠陥が多くなるのであった。   In particular, when a crystal defect occurs in the initial layer of the compound film, the compound film grown on the initial layer is likely to be defective, and the crystal defect of the entire compound film increases.

そこで本発明は、化合物膜の初期成長層の結晶欠陥を低減することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to reduce crystal defects in the initial growth layer of the compound film.

そしてこの目的を達成するため本発明は、複数の薄膜形成方式で順次化合物膜を堆積させる薄膜形成装置であって、この薄膜形成装置は、対向する二つの第一ターゲットと、これらの第一ターゲットの対向方向とほぼ垂直方向から第一ターゲットの対向空間に臨む高密度ラジカル源と、この高密度ラジカル源と異方向から第一ターゲットの対向空間に臨む基材ホルダとを備え各第一ターゲットの背面には、第一ターゲットの対向方向に磁界を発生させる磁石を有し、第一の薄膜形成方式では、各第一ターゲットに負電圧または交番電圧を印加して、基材ホルダに設置される基材に化合物膜が形成されるものとした。   In order to achieve this object, the present invention is a thin film forming apparatus for sequentially depositing a compound film by a plurality of thin film forming methods, the thin film forming apparatus comprising two opposing first targets and the first targets. A high-density radical source facing the opposing space of the first target from a direction substantially perpendicular to the opposing direction of the substrate, and a base material holder facing the opposing space of the first target from a different direction from the high-density radical source. On the back side, there is a magnet that generates a magnetic field in the direction opposite to the first target. In the first thin film formation method, a negative voltage or an alternating voltage is applied to each first target and installed in the substrate holder. A compound film was formed on the substrate.

これにより本発明は、化合物膜の結晶欠陥を低減することができる。   Thereby, the present invention can reduce crystal defects in the compound film.

その理由は、本発明の薄膜形成装置を用いることにより、化合物膜の初期層に負イオンが衝突するのを抑制できるからである。   The reason is that by using the thin film forming apparatus of the present invention, negative ions can be prevented from colliding with the initial layer of the compound film.

すなわち本発明は、第一の薄膜形成方式において、磁界がターゲットの対向空間にほぼ一様に形成され、この磁界の向きとほぼ垂直方向から負イオンが放出される。よって、負イオンの進行を磁界によって抑え、化合物膜への衝突を抑制できる。   That is, according to the present invention, in the first thin film formation method, the magnetic field is formed substantially uniformly in the space facing the target, and negative ions are emitted from a direction substantially perpendicular to the direction of the magnetic field. Therefore, the progress of negative ions can be suppressed by the magnetic field, and collision with the compound film can be suppressed.

したがって、この第一の薄膜形成方式で初期層を形成することにより、結果として化合物膜の結晶欠陥を低減することができる。   Therefore, by forming the initial layer by this first thin film formation method, the crystal defects of the compound film can be reduced as a result.

（実施の形態１）
本実施の形態の薄膜形成装置は、二種の異なる薄膜形成方式で順次化合物膜を積層する装置であり、いずれの方式もターゲットをラジカル存在下でスパッタし、基材に化合物膜（Ｐｂ(Ｚｒ，Ｔｉ)Ｏ3膜）を形成できる。基材としては、例えばシリコン基板上に二酸化ケイ素膜を形成し、この二酸化ケイ素膜上に電極となる金属膜を形成したものが挙げられる。 (Embodiment 1)
The thin film forming apparatus of the present embodiment is an apparatus for sequentially stacking compound films by two different thin film forming methods. In either method, a target is sputtered in the presence of radicals, and a compound film (Pb (Zr , Ti) O 3 film). As a base material, what formed the silicon dioxide film on the silicon substrate, for example, and formed the metal film used as an electrode on this silicon dioxide film is mentioned.

図１に示すように、二種の薄膜形成方式の内、第一の薄膜形成方式は、対向する二つの第一ターゲット４Ａ、４Ｂと、これらの第一ターゲット４Ａ、４Ｂの対向方向とほぼ垂直方向から第一ターゲット４Ａ、４Ｂの対向空間に臨むＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）装置５（高密度ラジカル源）と、このＥＣＲ装置５と異方向から第一ターゲット４Ａ、４Ｂの対向空間に臨む基材ホルダ６とを備えている。   As shown in FIG. 1, of the two types of thin film forming methods, the first thin film forming method includes two first targets 4A and 4B facing each other and a direction substantially perpendicular to the facing direction of these first targets 4A and 4B. ECR (Electron Cyclotron Resonance) device 5 (high density radical source) facing the facing space of the first targets 4A and 4B from the direction, and a base material facing the facing space of the first targets 4A and 4B from a different direction from the ECR device 5 A holder 6 is provided.

また図２に示すように、各第一ターゲット４Ａ、４Ｂの背面側には、第一ターゲット４Ａ、４Ｂの対向方向に磁界を発生させるようそれぞれ磁石７を有している。   As shown in FIG. 2, magnets 7 are provided on the back side of the first targets 4A and 4B, respectively, so as to generate a magnetic field in the opposing direction of the first targets 4A and 4B.

そして各第一ターゲット４Ａ、４Ｂに負電圧または交番電圧を印加すれば、基材ホルダ６に設置される基材８に化合物膜を形成することができる。   And if a negative voltage or an alternating voltage is applied to each 1st target 4A, 4B, a compound film can be formed in the base material 8 installed in the base material holder 6. FIG.

また第二の薄膜形成方式は、基材８とほぼ平行に配置された第二ターゲット９をスパッタして、基材８上に化合物膜を形成するいわゆる平行平板スパッタ方式である。   The second thin film forming method is a so-called parallel plate sputtering method in which a compound film is formed on the base material 8 by sputtering the second target 9 disposed substantially parallel to the base material 8.

なお、本実施の形態では、第一および第二の薄膜形成方式では、基材ホルダ６を共有しており、この基材ホルダ６と第二ターゲット９は、第一ターゲット４Ａ、４Ｂの対向空間（図１の１０）を介して向い合うよう配置されている。そして図１に示すように、基材ホルダ６と第二ターゲット９は、それぞれＥＣＲ装置５が第一ターゲット４Ａ、４Ｂの対向空間１０に臨む（面する）方向とほぼ垂直方向からこの対向空間１０に面している。   In the present embodiment, in the first and second thin film forming methods, the base material holder 6 is shared, and the base material holder 6 and the second target 9 are opposed to the first targets 4A and 4B. (10 in FIG. 1). As shown in FIG. 1, the base material holder 6 and the second target 9 are arranged so that the ECR device 5 faces the facing space 10 of the first targets 4 </ b> A and 4 </ b> B and faces the facing space 10 from a substantially vertical direction. Facing.

すなわち本実施の形態では、各第一ターゲット４Ａ、４Ｂの対向面と、ＥＣＲ装置５のラジカル放出面１１とがほぼ垂直な関係にあり、第二ターゲット９と基材ホルダ６のそれぞれの対向面とＥＣＲ装置５のラジカル放出面１１および第一ターゲット４Ａ、４Ｂの対向面とはほぼ垂直な関係にある。   That is, in the present embodiment, the facing surfaces of the first targets 4A and 4B and the radical emission surface 11 of the ECR device 5 are in a substantially vertical relationship, and the facing surfaces of the second target 9 and the substrate holder 6 are respectively And the radical emission surface 11 of the ECR device 5 and the opposing surfaces of the first targets 4A and 4B are substantially perpendicular to each other.

なお、第一ターゲット４Ａ、４Ｂ、第二ターゲット９、基材８はそれぞれ真空チャンバ１２内に配置され、この真空チャンバ１２にＥＣＲ装置５が取り付けられている。   The first targets 4A, 4B, the second target 9, and the base material 8 are respectively disposed in the vacuum chamber 12, and the ECR device 5 is attached to the vacuum chamber 12.

また第一ターゲット４Ａ、４Ｂおよび第二ターゲット９として本実施の形態では、Ｚｒ／Ｔｉ＝５３／４７のＰｂ(ＺｒxＴｉ1-x)Ｏ3とＰｂＯとを８：２の割合で含有する焼結体を用い、それぞれ陰極（カソード）に接続した。なお、ＰｂＯを添加したのは、蒸気圧の高いＰｂ成分を補填するためである。 Further, in this embodiment the first target 4A, as 4B and the second target 9, Zr / Ti = 53/ 47 of Pb and (Zr x Ti 1-x) O 3 and PbO 8: in a proportion of 2 Each sintered body was used and connected to a cathode (cathode). The reason why PbO is added is to compensate for the Pb component having a high vapor pressure.

そして本実施の形態では、基材ホルダ６は、フローティング状態とするか、あるいはアースと接続させた。この基材ホルダ６は加熱機能が付いており、基材（図２の８）を加熱できるようになっている。   And in this Embodiment, the base-material holder 6 was made into the floating state, or was connected with the earth | ground. This base material holder 6 has a heating function so that the base material (8 in FIG. 2) can be heated.

また図２に示すように、各第一ターゲット４Ａ、４Ｂおよび第二ターゲット９の背面にはそれぞれ磁石７、１３Ａ、１３Ｂが配置されている。   Moreover, as shown in FIG. 2, magnets 7, 13A, and 13B are disposed on the back surfaces of the first targets 4A and 4B and the second target 9, respectively.

そして一方の第一ターゲット４Ａの裏面に配置された磁石７は、Ｎ極を内側（図１の対向空間１０側）に向くよう配置され、他方の第一ターゲット４Ｂの裏面側の磁石７はＳ極を内側に向くように配置されている。したがって、これらの磁石７によって、第一ターゲット４Ａ、４Ｂの対向方向には、一方の第一ターゲット４Ａから他方の第一ターゲット４Ｂへと磁力線が走り、ターゲットの対向空間１０にはほぼ一様の磁界が発生している。   And the magnet 7 arrange | positioned at the back surface of one 1st target 4A is arrange | positioned so that N pole may face inside (facing space 10 side of FIG. 1), and the magnet 7 of the back surface side of the other 1st target 4B is S. It is arranged with the pole facing inward. Therefore, these magnets 7 cause magnetic lines of force to run from one first target 4A to the other first target 4B in the opposing direction of the first targets 4A and 4B, and the target opposing space 10 is substantially uniform. Magnetic field is generated.

また第二ターゲット９の背面には、図２および図３に示すように、中心位置にＳ極を内側に向けた磁石１３Ａ、その外周にＮ極を内側にした磁石１３Ｂが配置され、第二ターゲット９の表面には、中心から外周へと弧を描くように磁力線が走っている。   Further, as shown in FIGS. 2 and 3, a magnet 13 </ b> A having an S pole facing inward at the center position and a magnet 13 </ b> B having an N pole inside on the outer periphery are disposed on the back surface of the second target 9. Magnetic field lines run on the surface of the target 9 so as to draw an arc from the center to the outer periphery.

なお、この第二ターゲット９上方に形成される磁界は、各第一ターゲット４Ａ、４Ｂ間に形成される磁界と近接し、互いに干渉することがある。この場合は、例えば図４に示すように、第二ターゲット９上の磁力線の向きと第一ターゲット４Ａ、４Ｂ間における磁力線の向きとを合わせるように、第二ターゲット９の裏面一端側にＳ極を内側にした磁石１３Ｃ、他端側にＮ極を内側にした磁石１３Ｄを配置すれば、磁場が弱まるのを抑制することができる。また、図５に示すように、中央にＮ極およびＳ極を内側にした磁石１３Ｅを配置し、端部にＮ極あるいはＳ極を内側にした磁石１３Ｆ、１３Ｇをそれぞれ配置する構成などがある。この場合、第二ターゲット９上方には、磁石１３Ｆから磁石１３Ｅへ、磁石１３Ｅから磁石１３Ｇへと磁界が発生し、第一ターゲット４Ａ、４Ｂ間の磁界の向きと合わせることができる。   The magnetic field formed above the second target 9 is close to the magnetic field formed between the first targets 4A and 4B and may interfere with each other. In this case, for example, as shown in FIG. 4, an S pole is provided on one end of the back surface of the second target 9 so that the direction of the magnetic lines of force on the second target 9 and the direction of the magnetic lines of force between the first targets 4A and 4B are matched. If the magnet 13C with the N pole on the inside and the magnet 13D with the N pole on the other end are arranged, it is possible to suppress the weakening of the magnetic field. In addition, as shown in FIG. 5, there is a configuration in which a magnet 13E with N and S poles inside is arranged at the center, and magnets 13F and 13G with N or S poles inside are arranged at the ends. . In this case, a magnetic field is generated above the second target 9 from the magnet 13F to the magnet 13E and from the magnet 13E to the magnet 13G, and can be matched with the direction of the magnetic field between the first targets 4A and 4B.

なお、図３、図４、図５に示すように磁石１３を配置すれば、磁石１３によって第二ターゲット９表面に一様の、あるいは対称的な磁界を発生させることができ、第二ターゲット９を均一にスパッタでき、形成する化合物膜の均一性を高めることが出来る。   If the magnet 13 is arranged as shown in FIGS. 3, 4, and 5, the magnet 13 can generate a uniform or symmetric magnetic field on the surface of the second target 9. Can be sputtered uniformly, and the uniformity of the compound film to be formed can be improved.

また本実施の形態で用いたＥＣＲ装置５は、図６に示すように、プラズマ生成室１４に導波管１５を介してマイクロ波（２．４５ＧＨｚ）を送り込み、放電を起こすものである。   Further, as shown in FIG. 6, the ECR device 5 used in the present embodiment feeds microwaves (2.45 GHz) into the plasma generation chamber 14 via the waveguide 15 to cause discharge.

プラズマ生成室１４の外周には８７５Ｇの磁束密度を形成することができる磁気コイル１６（あるいは永久磁石）が配置され、これによりプラズマ生成室１４の軸方向に磁場が印加されている。そしてこの磁場における磁力線の回りを電界が回転し、この電界によって電子も回転して加速される。そしてこの電子の回転周波数とマイクロ波周波数とを一致させて共振させ、マイクロ波のエネルギーを効率よく電子に吸収させる。この現象をＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）という。   A magnetic coil 16 (or permanent magnet) capable of forming a magnetic flux density of 875 G is disposed on the outer periphery of the plasma generation chamber 14, and thereby a magnetic field is applied in the axial direction of the plasma generation chamber 14. An electric field rotates around the magnetic field lines in the magnetic field, and electrons are rotated and accelerated by the electric field. Then, the electron rotation frequency and the microwave frequency are made to coincide with each other to resonate, and the energy of the microwave is efficiently absorbed by the electrons. This phenomenon is called ECR (electron cyclotron resonance).

そしてＥＣＲによって加熱された電子が、ガス導入口１７から導入された反応性ガス（酸素ガス）に衝突すると、この酸素ガスからラジカル（Ｏ・）や陽イオン（Ｏ+）、陰イオン（Ｏ-）が生成され、真空チャンバ１２内へと導入される。 When electrons heated by the ECR collide with a reactive gas (oxygen gas) introduced from the gas introduction port 17, radicals (O.), cations (O + ), anions (O −) ) Is generated and introduced into the vacuum chamber 12.

以下に、本実施の形態における薄膜形成装置を用いた薄膜形成方法を説明する。   Below, the thin film formation method using the thin film formation apparatus in this Embodiment is demonstrated.

まず、図２に示す基材ホルダ６に基材８（本実施の形態では、シリコン基板に二酸化ケイ素膜および金属膜を積層した基板を用いた。）を配置し、真空チャンバ１２の内部を真空排気ポンプ（図示せず）によって１０-4Ｐａ程度にまで排気する。また、基材ホルダ６の加熱機能を用い、基材８を５５０℃〜６５０℃まで加熱する。 First, a base material 8 (a substrate in which a silicon dioxide film and a metal film are stacked on a silicon substrate is used) is placed on the base material holder 6 shown in FIG. 2, and the inside of the vacuum chamber 12 is evacuated. It exhausts to about 10 <-4> Pa with an exhaust pump (not shown). Further, the base material 8 is heated to 550 ° C. to 650 ° C. using the heating function of the base material holder 6.

次に、真空チャンバ１２内において、ガス導入口１８からスパッタガスであるアルゴンガスと反応性ガスである酸素ガスとの混合ガス（あるいはアルゴンガス単体でもよい）を導入し、第一ターゲット４Ａ、４Ｂに負電圧を印加する。   Next, in the vacuum chamber 12, a mixed gas of argon gas, which is a sputtering gas, and oxygen gas, which is a reactive gas, is introduced from the gas inlet 18 (or an argon gas alone), and the first targets 4A, 4B. Apply negative voltage to.

するとアルゴンガスがイオンと電子とに電離してプラズマとなり、イオン（Ａｒ+）が第一ターゲット４Ａ、４Ｂに衝突して第一ターゲット４Ａ、４Ｂからターゲット粒子が飛び出す。なお、本実施の形態では、電圧供給源として電力密度２．７Ｗ／ｃｍ2の高周波電源を用いた。 Then, argon gas is ionized into ions and electrons to form plasma, and ions (Ar + ) collide with the first targets 4A and 4B, and target particles jump out of the first targets 4A and 4B. In the present embodiment, a high frequency power source having a power density of 2.7 W / cm 2 is used as the voltage supply source.

またＥＣＲ装置５から真空チャンバ１２内に酸素ラジカルを導入すると、この酸素ラジカルと前述のターゲット粒子とが反応する。   When oxygen radicals are introduced from the ECR device 5 into the vacuum chamber 12, the oxygen radicals react with the target particles.

そしてこの反応後のターゲット粒子が基材８の金属膜表面に付着して徐々に堆積し、化合物膜（Ｐｂ(Ｚｒ，Ｔｉ)Ｏ3膜）の初期層を形成する。 Then, the target particles after the reaction adhere to the surface of the metal film of the substrate 8 and gradually deposit to form an initial layer of the compound film (Pb (Zr, Ti) O 3 film).

このように、ＥＣＲ装置５から酸素ラジカルを供給し、ターゲット粒子と反応させることによって、酸素欠損の少ない化合物膜を形成することができる。   Thus, a compound film with few oxygen vacancies can be formed by supplying oxygen radicals from the ECR apparatus 5 and reacting them with target particles.

なお、本実施の形態では、酸素ガスとスパッタガスとの比は１：９とし、これらのガス圧は約０．０２Ｐａとした。   In this embodiment, the ratio of oxygen gas to sputtering gas is 1: 9, and the gas pressure is about 0.02 Pa.

次に、ガス導入口１８からスパッタガス（アルゴンガス）と反応性ガス（酸素ガス）との混合ガスを、混合比１：９、ガス圧約０．０２Ｐａの条件下で導入し、第二ターゲット９に負電圧を印加する。   Next, a mixed gas of a sputtering gas (argon gas) and a reactive gas (oxygen gas) is introduced from the gas inlet 18 under the conditions of a mixing ratio of 1: 9 and a gas pressure of about 0.02 Pa. Apply negative voltage to.

するとアルゴンガスがイオンと電子とに電離してプラズマとなり、イオン（Ａｒ+）が第二ターゲット９に衝突して第二ターゲット９からターゲット粒子が飛び出す。そしてこのターゲット粒子が反応ガスの酸素ラジカルと反応し、この反応後のターゲット粒子が前述の初期層上に堆積する。 Then, argon gas is ionized into ions and electrons to form plasma, and ions (Ar + ) collide with the second target 9 and target particles jump out of the second target 9. The target particles react with oxygen radicals in the reaction gas, and the target particles after the reaction are deposited on the initial layer.

本実施の形態における効果を以下に説明する。   The effect in this Embodiment is demonstrated below.

本実施の形態は、化合物膜の結晶欠陥を低減することができる。   In this embodiment, crystal defects in the compound film can be reduced.

その理由は、負イオンの化合物膜への衝突を抑制できるからである。   This is because negative ions can be prevented from colliding with the compound film.

すなわち従来は、図１３に示すようにターゲット１と基材３表面とが向き合っているため、ターゲット粒子が基材３表面に衝突しやすく、高速で堆積でき、量産性に優れていた。しかしその一方で、ターゲット１近傍に発生させたプラズマ中の負イオンや電子、反跳粒子が基材３表面に形成された化合物膜に衝突し、その結晶中に混入したり、結晶中の原子が欠落したりして、結晶欠陥を発生させていた。特に負イオンは質量が大きいため、これによる化合物膜のダメージは大きかった。ここで、化合物膜の初期層に欠陥が生ずると、その初期層上に堆積する化合物膜の格子欠陥の原因となり、化合物膜全体の結晶欠陥がより多くなるのであった。   That is, conventionally, as shown in FIG. 13, since the target 1 and the surface of the base material 3 face each other, the target particles easily collide with the surface of the base material 3 and can be deposited at a high speed, which is excellent in mass productivity. However, on the other hand, negative ions, electrons, and recoil particles in the plasma generated in the vicinity of the target 1 collide with the compound film formed on the surface of the base material 3 and are mixed in the crystal or atoms in the crystal. Is missing, causing crystal defects. In particular, since negative ions have a large mass, the damage to the compound film due to this was large. Here, when a defect occurs in the initial layer of the compound film, it causes a lattice defect of the compound film deposited on the initial layer, and the crystal defect of the entire compound film increases.

これに対し本実施の形態では、上記薄膜形成装置を用いることによって、高い体積速度を維持しつつ、化合物膜の初期層に負イオン等が衝突するのを抑制できる。   On the other hand, in this Embodiment, it can suppress that a negative ion etc. collide with the initial layer of a compound film, maintaining a high volume velocity by using the said thin film formation apparatus.

すなわち、図２に示すように、第一の薄膜形成方式では、磁界が第一ターゲット４Ａ、４Ｂの対向空間１０にほぼ一様に形成され、この磁界の向きとほぼ垂直方向から負イオンが放出される。   That is, as shown in FIG. 2, in the first thin film formation method, a magnetic field is formed almost uniformly in the facing space 10 of the first targets 4A and 4B, and negative ions are emitted from a direction substantially perpendicular to the direction of the magnetic field. Is done.

ここで負イオンは磁界中でサイクロトロン運動をするため、負イオンは磁界に捕捉された状態となり、これにより負イオンの進行は抑えられる。したがって本実施の形態では、負イオンの化合物膜への衝突を抑制することができる。また同様に、電子や反跳粒子などもこの磁界に捕捉され、化合物膜への衝突を抑制できる。   Here, since the negative ions have a cyclotron motion in the magnetic field, the negative ions are trapped in the magnetic field, thereby suppressing the progress of the negative ions. Therefore, in this embodiment, collision of negative ions with the compound film can be suppressed. Similarly, electrons and recoil particles are also captured by this magnetic field, and collision with the compound film can be suppressed.

したがって、この第一の薄膜形成方式で、緻密で結晶欠陥の少ない初期層を形成することにより、化合物膜の結晶欠陥を低減することができる。   Therefore, by forming a dense initial layer with few crystal defects by this first thin film formation method, crystal defects in the compound film can be reduced.

また初期層形成後は平行平板スパッタ方式（第二の薄膜形成方式）で化合物膜を堆積させることにより、高い堆積速度を維持することができ、量産性に優れる。   Further, after the initial layer is formed, a high deposition rate can be maintained by depositing the compound film by a parallel plate sputtering method (second thin film forming method), which is excellent in mass productivity.

さらに本実施の形態では、負イオンの衝突を抑制することによって、化合物膜の表面荒れを抑制することができる。   Furthermore, in this embodiment, the surface roughness of the compound film can be suppressed by suppressing the collision of negative ions.

また本実施の形態で形成した化合物膜を圧電素子として用いる場合、化合物膜の結晶性を向上させることによって例えば圧電定数が大きくなり、高感度なセンサや低電圧駆動が可能なアクチュエータ等を実現できる。   In addition, when the compound film formed in this embodiment is used as a piezoelectric element, by improving the crystallinity of the compound film, for example, the piezoelectric constant increases, and a highly sensitive sensor, an actuator that can be driven at a low voltage, and the like can be realized. .

なお、ＥＣＲ装置５を用いると、高効率でラジカルを発生させることができる一方で、負イオンの発生も多くなる。また高密度でラジカル、イオン等が発生すると、比較的磁束密度の低い真空チャンバ１２側へと直進しやすくなる。   When the ECR apparatus 5 is used, radicals can be generated with high efficiency, but negative ions are also generated more. Further, when radicals, ions, and the like are generated at a high density, it becomes easy to go straight to the vacuum chamber 12 side having a relatively low magnetic flux density.

したがって、本実施の形態のように、負イオンの衝突を抑制し、化合物膜へのダメージを低減することは、結晶性に優れた化合物膜の形成に顕著な効果を有する。   Therefore, as in the present embodiment, suppressing negative ion collision and reducing damage to the compound film has a significant effect on the formation of a compound film having excellent crystallinity.

また本実施の形態では、活性な酸素ラジカルを効率的に導入すると共に、酸素イオンの衝突を抑制することによって、化合物膜の結晶中の原子が欠落するのを抑制し、電気的絶縁性に対する信頼性の高い化合物膜を形成することができる。   In this embodiment mode, active oxygen radicals are efficiently introduced, and collisions of oxygen ions are suppressed, so that the loss of atoms in the crystal of the compound film is suppressed and reliability for electrical insulation is improved. A highly functional compound film can be formed.

特に本実施の形態では、初期層の格子欠陥を抑制することができるため、シリコン基板上の金属層と化合物膜との界面におけるリーク電流低減に大きく寄与する。   In particular, in the present embodiment, lattice defects in the initial layer can be suppressed, which greatly contributes to reduction of leakage current at the interface between the metal layer and the compound film on the silicon substrate.

なお、本実施の形態では、形成する化合物膜としてＰｂ(ＺｒxＴｉ1-x)Ｏ3膜を例に挙げたが、Ｂａ(Ｔｉ1-xＺｒx)Ｏ3などの金属酸化膜にも応用が可能である。 In this embodiment, a Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 film is taken as an example of the compound film to be formed, but a metal oxide film such as Ba (Ti 1-x Zr x ) O 3 is also used. Application is possible.

また本実施の形態では、反応性ガスとして酸素ガスを用いたが、窒素ガス、メタンガス等を用いてもよい。これにより、本実施の形態は、金属窒化物膜や有機金属化合物膜の形成にも応用が可能である。   In this embodiment, oxygen gas is used as the reactive gas, but nitrogen gas, methane gas, or the like may be used. Thus, this embodiment can be applied to the formation of a metal nitride film or an organometallic compound film.

また基材としてはシリコンをベースにした基板を挙げたが、Ａｌ2Ｏ3基板やＭｇＯ基板などにも応用が可能である。 Moreover, although the substrate based on silicon was mentioned as the base material, it can also be applied to an Al 2 O 3 substrate, an MgO substrate, or the like.

また本実施の形態では、スパッタガスと反応性ガスとは異なるガスを用いたが、反応性ガスの陽イオンがスパッタガスとして機能する場合は、同じガスを用いてもよい。またＥＣＲ装置５などの高密度ラジカル源はイオンも高密度に発生させることができるため、スパッタガスも反応性ガスと同様に、高密度ラジカル源から放出してもよい。   Further, in the present embodiment, a gas different from the sputtering gas and the reactive gas is used, but the same gas may be used when the cations of the reactive gas function as the sputtering gas. Further, since the high-density radical source such as the ECR apparatus 5 can also generate ions with high density, the sputtering gas may be released from the high-density radical source in the same manner as the reactive gas.

なお、上記実施の形態では、第一の薄膜形成方式と第二の薄膜形成方式とで基材ホルダ６を共有しているが、図７に示すように、分けても良い。また第二の薄膜形成方式は複数回繰り返してもよい。この場合は、第二ターゲット９を複数用い、これらの第二ターゲット９と基材ホルダ６Ａとを対向させて配置する。そしてこの基材ホルダ６Ａ上に基材８を複数個設置し、基材ホルダ６Ａを回転させながら各第二ターゲット９を順次スパッタする。これにより量産性を高めることができる。また各第二ターゲット９のスパッタ工程間に、スパッタを行わずアニールする期間を設ければ、より結晶欠陥の少ない化合物膜を形成することができる。   In the above embodiment, the base material holder 6 is shared by the first thin film forming method and the second thin film forming method, but may be divided as shown in FIG. The second thin film forming method may be repeated a plurality of times. In this case, a plurality of second targets 9 are used, and these second targets 9 and the substrate holder 6A are arranged to face each other. A plurality of base materials 8 are installed on the base material holder 6A, and the second targets 9 are sequentially sputtered while rotating the base material holder 6A. Thereby, mass productivity can be improved. If a period of annealing without sputtering is provided between the sputtering processes of the second targets 9, a compound film with fewer crystal defects can be formed.

また第一の薄膜形成方式においても、基材ホルダ６Ｂ上に複数の基材８を配置することで量産性を向上させることができる。この場合は、水平方向に回転させながらスパッタを行うことにより、均一に薄膜を形成することができる。   Also in the first thin film formation method, mass productivity can be improved by arranging a plurality of base materials 8 on the base material holder 6B. In this case, the thin film can be uniformly formed by performing sputtering while rotating in the horizontal direction.

さらに、真空条件に調整した別室（ロード・アンロードロック室１９）で基材８を交換するロードロック方式を用いても良い。これによりスパッタリング空間における真空条件の変化やターゲットの酸化を抑制することができる。   Furthermore, a load lock system in which the base material 8 is replaced in a separate chamber (load / unload lock chamber 19) adjusted to a vacuum condition may be used. Thereby, the change of the vacuum conditions in a sputtering space and the oxidation of a target can be suppressed.

また図８に示すように、第一の薄膜形成方式と第二の薄膜形成方式それぞれの工程を独立した個々の真空チャンバ１２Ａ〜１２Ｅ内で行う、いわゆる枚葉式で行ってもよい。すなわち、図８に示す薄膜形成装置では、まずロード・アンロードロック室２０から真空チャンバ１２Ａ内へ基材８が運ばれ、第一の薄膜形成方式により基材８に初期層を形成する。そしてその後、基材８は真空チャンバ１２Ｂ〜１２Ｅのいずれかに運ばれ、第二の薄膜形成方式で化合物膜が堆積され、ロード・アンロードロック室２０を介して装置外へ運ばれるものである。   Further, as shown in FIG. 8, the first thin film forming method and the second thin film forming method may be performed in a so-called single wafer method in which the respective processes are performed in independent vacuum chambers 12 </ b> A to 12 </ b> E. That is, in the thin film forming apparatus shown in FIG. 8, the base material 8 is first transported from the load / unload lock chamber 20 into the vacuum chamber 12A, and an initial layer is formed on the base material 8 by the first thin film forming method. After that, the substrate 8 is transported to any one of the vacuum chambers 12B to 12E, a compound film is deposited by the second thin film formation method, and is transported outside the apparatus through the load / unload lock chamber 20. .

なお上記実施の形態ではいずれの例も初期層形成時の一工程のみ第一の薄膜形成方式を用いたが、その他の工程に第一の薄膜形成方式を用いても良い。   In each of the above embodiments, the first thin film formation method is used in only one process at the time of initial layer formation. However, the first thin film formation system may be used in other processes.

例えば最終工程にも第一の薄膜形成方式を用いることにより、化合物膜の上層の結晶欠陥を低減でき、化合物膜上に形成する金属層（電極層）との界面におけるリーク電流を低減することができる。   For example, by using the first thin film formation method also in the final process, crystal defects in the upper layer of the compound film can be reduced, and leakage current at the interface with the metal layer (electrode layer) formed on the compound film can be reduced. it can.

（実施の形態２）
本実施の形態は、第一の実施の形態同様に、対向する二つの第一ターゲット４Ａ、４Ｂ間に磁界を発生させるとともに、この磁界の向きとほぼ垂直な方向からＥＣＲ装置５を用いてプラズマを放出する方式（第一の薄膜形成方式）で初期層を形成し、この初期層上に、いわゆる平行平板スパッタ方式（第二の薄膜形成方式）で化合物膜を堆積している。 (Embodiment 2)
In the present embodiment, similarly to the first embodiment, a magnetic field is generated between the two first targets 4A and 4B facing each other, and plasma is generated using the ECR apparatus 5 from a direction substantially perpendicular to the direction of the magnetic field. An initial layer is formed by a method of discharging (first thin film forming method), and a compound film is deposited on the initial layer by a so-called parallel plate sputtering method (second thin film forming method).

そして本実施の形態と実施の形態１との違いは、図９、図１０に示すように、基材ホルダ６を筒形とし、その垂直方向の回転軸を中心に基材ホルダ６を回転させながらスパッタを行ういわゆるカルーセルスパッタ方式を組み合わせた点である。   The difference between the present embodiment and the first embodiment is that, as shown in FIGS. 9 and 10, the substrate holder 6 is cylindrical, and the substrate holder 6 is rotated around its vertical rotation axis. This is a combination of a so-called carousel sputtering method in which sputtering is performed.

すなわち本実施の形態は、筒形の基材ホルダ６を回転させながら、第二の薄膜形成方式で複数回スパッタを行うものであり、この基材ホルダ６の側面外周には、一組の第一ターゲット４Ａ、４Ｂと複数個の第二ターゲット９が設置されている。   That is, in this embodiment, sputtering is performed a plurality of times by the second thin film formation method while rotating the cylindrical substrate holder 6, and a set of first One target 4A, 4B and a plurality of second targets 9 are installed.

そしてまず対の第一ターゲット４Ａ、４Ｂの対向空間１０と基材８とが向いあった時に第一ターゲット４Ａ、４Ｂがスパッタされ、初期層が形成される。   First, when the opposing space 10 of the pair of first targets 4A and 4B and the substrate 8 face each other, the first targets 4A and 4B are sputtered to form an initial layer.

次に基材ホルダ６の回転によって、それぞれの第二ターゲット９と基材８とがほぼ平行に位置した時に、各第二ターゲット９がスパッタされる仕組みである。   Next, the second target 9 is sputtered when the second target 9 and the base material 8 are positioned substantially in parallel by the rotation of the base material holder 6.

このようなカルーセルスパッタ方式は、基材８の収容量が多いため、量産性に優れる。なお、本実施の形態では、基材ホルダ６は第一の薄膜形成方式と第二の薄膜形成方式とで共有したが、分けてもよい。この場合、例えば第二の薄膜形成方式のみ、基材ホルダ６を回転させてもよい。   Such a carousel sputtering method is excellent in mass productivity because the substrate 8 has a large capacity. In the present embodiment, the substrate holder 6 is shared by the first thin film forming method and the second thin film forming method, but may be separated. In this case, for example, the substrate holder 6 may be rotated only in the second thin film formation method.

また図１０の側面図に示すように、本実施の形態における薄膜形成装置は、基材ホルダ６上にロード・アンロードロック室２１を設け、基材８を交換することにより、真空チャンバ１２内の真空条件を一定に保つことができる。   As shown in the side view of FIG. 10, the thin film forming apparatus according to the present embodiment is provided with a load / unload lock chamber 21 on the base material holder 6, and the base material 8 is replaced. The vacuum conditions can be kept constant.

また本実施の形態では、第一の薄膜形成方式では、第二の薄膜形成方式と異なる圧力条件下で化合物膜を形成した。例えば本実施の形態では、第一の薄膜形成方式はガス圧０．０２Ｐａ条件下、第二の薄膜形成方式は０．１５Ｐａ条件下でスパッタを行った。このように本実施の形態では、第一の薄膜形成方式において、第二の薄膜形成方式よりも低圧条件下で化合物膜を形成することにより、形成した化合物膜の酸素欠損を低減することが出来る。   In the present embodiment, in the first thin film formation method, the compound film is formed under a pressure condition different from that of the second thin film formation method. For example, in the present embodiment, the first thin film formation method is sputtered under a gas pressure of 0.02 Pa, and the second thin film formation method is sputtered under a condition of 0.15 Pa. Thus, in this embodiment, in the first thin film formation method, the oxygen vacancies in the formed compound film can be reduced by forming the compound film under a lower pressure condition than in the second thin film formation method. .

すなわち、より真空な条件下でスパッタを行えば、プラズマが空気中の他粒子の影響を受け難くなり、ターゲット粒子はより動きやすくなる。したがって、より高真空条件の第一の薄膜形成方式では、飛散したターゲット粒子が効率よく酸素ラジカルと反応し、酸素欠損を低減することができる。またこの第一の薄膜形成方式を初期層形成時に適用することによって、基材８の金属層（電極層）と初期層との界面におけるリーク電流を低減できる。さらに、酸素欠損の低減により、結果として結晶欠陥も低減でき、この初期層上に堆積する化合物膜全体の格子欠陥を抑制する効果がある。   That is, if sputtering is performed under a more vacuum condition, the plasma is less affected by other particles in the air, and the target particles are more easily moved. Therefore, in the first thin film formation method under higher vacuum conditions, the scattered target particles can efficiently react with oxygen radicals, and oxygen vacancies can be reduced. Further, by applying this first thin film forming method at the time of forming the initial layer, the leakage current at the interface between the metal layer (electrode layer) of the substrate 8 and the initial layer can be reduced. Further, the reduction of oxygen vacancies results in the reduction of crystal defects, and has the effect of suppressing the lattice defects of the entire compound film deposited on this initial layer.

また本実施の形態では、図１１に示すように第二ターゲット９の外周を囲い、基材８側へ立ち上がる、複数層の（図１１では二層の）仕切り壁２２Ａ、２２Ｂを設けている。なお本実施の形態では、この仕切り壁２２Ａ、２２Ｂはいずれも円筒形とした。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 11, a plurality of (two layers in FIG. 11) partition walls 22 </ b> A and 22 </ b> B are provided that surround the outer periphery of the second target 9 and rise toward the base material 8 side. In the present embodiment, the partition walls 22A and 22B are both cylindrical.

このように第二ターゲット９の外周を仕切り壁２２Ａ、２２Ｂで覆うことにより、第二ターゲット９近傍に閉鎖空間状態を形成することができ、圧力調整が容易になる。   Thus, by covering the outer periphery of the second target 9 with the partition walls 22A and 22B, a closed space state can be formed in the vicinity of the second target 9, and pressure adjustment becomes easy.

また本実施の形態では、内側の仕切り壁２２Ａは外側の仕切り壁２２Ｂよりも高さが低く、先端が内側へ折り曲げられている。   In the present embodiment, the inner partition wall 22A has a lower height than the outer partition wall 22B, and the tip is bent inward.

これにより外側の仕切り壁２２Ｂがターゲット粒子で汚染されるのを抑制することができ、外側の仕切り壁の内面の電位の変化を抑制できる。すなわち、仕切り壁２２Ｂを電位ゼロ状態に維持でき、結果としてこの仕切り壁２２Ａ、２２Ｂ内にプラズマを閉じ込め、効率よくスパッタを行うことが出来る。   Thereby, it can suppress that the outer partition wall 22B is contaminated with a target particle, and can suppress the change of the electric potential of the inner surface of an outer partition wall. That is, the partition wall 22B can be maintained in a zero potential state. As a result, plasma can be confined in the partition walls 22A and 22B, and sputtering can be performed efficiently.

さらに本実施の形態では、基材ホルダ６の側面にも、基材８を囲むように仕切り壁６Ｃを設けている。この仕切り壁６Ｃも、第二ターゲット９側の仕切り壁２２Ａ、２２Ｂと同様に、第一の薄膜形成方式と第二の薄膜形成方式との薄膜形成時の圧力を変えることができるとともに、処理しない基材８への膜付着を抑制する。また仕切り壁６Ｃのみをアース面に落すことにより、負イオンなどの価電粒子を捕捉することができ、これらの価電粒子による薄膜へのダメージを抑制することができる。   Furthermore, in the present embodiment, a partition wall 6 </ b> C is also provided on the side surface of the substrate holder 6 so as to surround the substrate 8. Similarly to the partition walls 22A and 22B on the second target 9 side, the partition wall 6C can change the pressure during the thin film formation between the first thin film formation method and the second thin film formation method and is not processed. The film adhesion to the base material 8 is suppressed. Further, by dropping only the partition wall 6C onto the ground surface, valence particles such as negative ions can be captured, and damage to the thin film due to these valence particles can be suppressed.

なお、図９では基材ホルダ６を連続的に回転させているが、図１２に示すように、間欠的にスパッタを行っても良い。この場合、スパッタリング工程間はスパッタを行わず、化合物膜をアニール処理することができ、化合物膜の結晶性を高めることができる。   In FIG. 9, the base material holder 6 is continuously rotated. However, as shown in FIG. 12, sputtering may be performed intermittently. In this case, sputtering is not performed during the sputtering process, the compound film can be annealed, and the crystallinity of the compound film can be improved.

本発明は、結晶欠陥が少なく、結晶性の高い化合物膜を形成することができるため、例えば化合物膜として圧電薄膜を形成する場合は、耐熱性、体電圧性、対応力性等の信頼性を向上させることができる。   Since the present invention can form a compound film with few crystal defects and high crystallinity, for example, when forming a piezoelectric thin film as a compound film, reliability such as heat resistance, body voltage property, and responsiveness is ensured. Can be improved.

本発明の実施の形態１における薄膜形成装置の斜視図The perspective view of the thin film forming apparatus in Embodiment 1 of this invention 同実施の形態における薄膜形成装置の水平断面図（ＸＸ軸を通る水平断面）Horizontal sectional view of the thin film forming apparatus in the same embodiment (horizontal section passing through the XX axis) 同実施の形態における第二ターゲット裏面の磁石の配置図Arrangement of magnets on the back surface of the second target in the same embodiment 同実施の形態における第二ターゲット裏面の磁石の配置図Arrangement of magnets on the back surface of the second target in the same embodiment 同実施の形態における第二ターゲット裏面の磁石の配置図Arrangement of magnets on the back surface of the second target in the same embodiment 同実施の形態における薄膜形成装置の垂直断面図（ＹＹ軸を通る垂直断面）Vertical sectional view of thin film forming apparatus in the same embodiment (vertical cross section passing through YY axis) 同実施の形態における別の例の薄膜形成装置の模式図Schematic diagram of another example thin film forming apparatus in the embodiment 同実施の形態における別の例の薄膜形成装置の模式図Schematic diagram of another example thin film forming apparatus in the embodiment 本発明の実施の形態２における薄膜形成装置の上面図Top view of thin film forming apparatus in Embodiment 2 of the present invention 同実施の形態における薄膜形成装置の側面図Side view of thin film forming apparatus in same embodiment 同実施の形態における薄膜形成装置の要部拡大断面図The principal part expanded sectional view of the thin film formation apparatus in the embodiment 同実施の形態における別の例の薄膜形成装置の上面図Top view of another example thin film forming apparatus in the same embodiment 従来の薄膜形成工程を説明するための模式図Schematic diagram for explaining the conventional thin film formation process

符号の説明Explanation of symbols

４Ａ、４Ｂ 第一ターゲット
５ ＥＣＲ装置（高密度ラジカル源）
６ 基材ホルダ
６Ａ、６Ｂ 基材ホルダ
６Ｃ 仕切り壁
７ 磁石
８ 基材
９ 第二ターゲット
１０ 対向空間
１１ ラジカル放出面
１２ 真空チャンバ
１３Ａ〜１３Ｇ 磁石
１４ プラズマ生成室
１５ 導波管
１６ 磁気コイル
１７ ガス導入口
１８ ガス導入口
１９ ロード・アンロードロック室
２０ ロード・アンロードロック室
２１ ロード・アンロードロック室
２２Ａ、２２Ｂ 仕切り壁 4A, 4B 1st target 5 ECR equipment (high density radical source)
6 Base material holder 6A, 6B Base material holder 6C Partition wall 7 Magnet 8 Base material 9 Second target 10 Opposing space 11 Radical emission surface 12 Vacuum chamber 13A to 13G Magnet 14 Plasma generation chamber 15 Waveguide 16 Magnetic coil 17 Gas introduction Port 18 Gas inlet 19 Load / unload lock chamber 20 Load / unload lock chamber 21 Load / unload lock chamber 22A, 22B Partition wall

Claims (9)

複数の薄膜形成方式で順次化合物膜を堆積させる薄膜形成装置であって、
この薄膜形成装置は、
対向する二つの第一ターゲットと、
これらの第一ターゲットの対向方向とほぼ垂直方向から前記第一ターゲットの対向空間に臨む高密度ラジカル源と、
この高密度ラジカル源と異方向から前記第一ターゲットの対向空間に臨む基材ホルダとを備え、
前記各第一ターゲットの背面には、前記第一ターゲットの対向方向に磁界を発生させる磁石を有し、
第一の薄膜形成方式では、前記各第一ターゲットに負電圧または交番電圧を印加して、前記基材ホルダに設置される基材に化合物膜が形成される薄膜形成装置。 A thin film forming apparatus for sequentially depositing a compound film by a plurality of thin film forming methods,
This thin film forming apparatus
Two opposing first targets,
A high-density radical source facing the facing space of the first target from a direction substantially perpendicular to the facing direction of the first target;
A substrate holder that faces the opposing space of the first target from a different direction from this high-density radical source,
On the back surface of each of the first targets, there is a magnet that generates a magnetic field in the opposing direction of the first target,
In the first thin film forming method, a thin film forming apparatus in which a negative voltage or an alternating voltage is applied to each first target, and a compound film is formed on a base material installed on the base material holder. 前記第一の薄膜形成方式は、化合物膜の初期層を形成する工程で用いられる請求項１に記載の薄膜形成装置。 The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the first thin film forming method is used in a step of forming an initial layer of a compound film. 前記基材ホルダは、
前記高密度ラジカル源が前記第一ターゲットの対向空間に臨む方向とほぼ垂直方向から前記対向空間に臨むよう配置されている請求項１または２に記載の薄膜形成装置。 The substrate holder is
The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the high-density radical source is disposed so as to face the facing space from a direction substantially perpendicular to a direction facing the facing space of the first target. 前記第一の薄膜形成方式および第二の薄膜形成方式で順次化合物膜を堆積させる薄膜形成装置であって、
前記第二の薄膜形成方式は、
前記基材とほぼ平行に配置された第二ターゲットをスパッタして、前記基材上に化合物膜を形成する平行平板スパッタ方式である請求項１から３のいずれか一つに記載の薄膜形成装置。 A thin film forming apparatus for sequentially depositing a compound film by the first thin film forming method and the second thin film forming method,
The second thin film formation method is:
4. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the thin film forming apparatus is a parallel plate sputtering method in which a compound film is formed on the substrate by sputtering a second target disposed substantially parallel to the substrate. . 前記第一の薄膜形成方式および第二の薄膜形成方式で順次化合物膜を形成する薄膜形成装置であって、
前記第二の薄膜形成方式は、
前記基材とほぼ平行に配置された第二ターゲットをスパッタして、前記基材上に化合物膜を形成する平行平板スパッタ方式であるとともに、
前記基材ホルダと前記第二ターゲットとは、
前記第一ターゲットの対向空間を介して向かい合い、
それぞれ前記高密度ラジカル源が前記第一ターゲットの対向空間に臨む方向とほぼ垂直方向から前記対向空間に臨むように配置されている請求項１から３のいずれか一つに記載の薄膜形成装置。 A thin film forming apparatus for sequentially forming compound films by the first thin film forming method and the second thin film forming method,
The second thin film formation method is:
Sputtering a second target arranged substantially parallel to the substrate, and a parallel plate sputtering method for forming a compound film on the substrate,
The substrate holder and the second target are
Facing through the opposing space of the first target,
4. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein each of the high-density radical sources is disposed so as to face the facing space from a direction substantially perpendicular to a direction facing the facing space of the first target. 前記第一の薄膜形成方式および第二の薄膜形成方式で順次化合物膜を形成する薄膜形成装置であって、
この薄膜形成装置は、
垂直方向の軸を中心に回転する筒形の基材ホルダを備え、
この基材ホルダの側面外周には第二ターゲットが配置されている請求項１から４のいずれか一つに記載の薄膜形成装置。 A thin film forming apparatus for sequentially forming compound films by the first thin film forming method and the second thin film forming method,
This thin film forming apparatus
Provided with a cylindrical substrate holder that rotates about a vertical axis,
The thin film formation apparatus as described in any one of Claim 1 to 4 with which the 2nd target is arrange | positioned at the side surface outer periphery of this base-material holder. 前記第一の薄膜形成方式および第二の薄膜形成方式で順次化合物膜を形成する薄膜形成装置であって、
この薄膜形成装置は、
垂直方向の軸を中心に回転する筒形の基材ホルダを備え、
この基材ホルダの側面外周には第二ターゲットが配置されているとともに、
この第二ターゲットの外周を囲い、前記基材側へ立ち上がる仕切り壁が設けられている請求項１から４のいずれか一つに記載の薄膜形成装置。 A thin film forming apparatus for sequentially forming compound films by the first thin film forming method and the second thin film forming method,
This thin film forming apparatus
Provided with a cylindrical substrate holder that rotates about a vertical axis,
A second target is disposed on the outer periphery of the side surface of the substrate holder,
The thin film formation apparatus as described in any one of Claim 1 to 4 which encloses the outer periphery of this 2nd target, and is provided with the partition wall which stands | starts up to the said base material side. 前記第一の薄膜形成方式および第二の薄膜形成方式で順次化合物膜を形成する薄膜形成装置であって、
この薄膜形成装置は、
垂直方向の軸を中心に回転する筒形の基材ホルダを備え、
この基材ホルダの側面外周には第二ターゲットが配置されているとともに、
前記基材ホルダの側面には、前記基材を囲う仕切り壁が設けられている請求項１から４のいずれか一つに記載の薄膜形成装置。 A thin film forming apparatus for sequentially forming compound films by the first thin film forming method and the second thin film forming method,
This thin film forming apparatus
Provided with a cylindrical substrate holder that rotates about a vertical axis,
A second target is disposed on the outer periphery of the side surface of the substrate holder,
The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein a partition wall that surrounds the base material is provided on a side surface of the base material holder. 前記第一の薄膜形成方式および第二の薄膜形成方式で順次化合物膜を形成する薄膜形成装置であって、
この薄膜形成装置は、
垂直方向の軸を中心に回転する筒形の基材ホルダを備え、
この基材ホルダの側面外周には第二ターゲットが配置されているとともに、
前記第一の薄膜形成方式では、
前記第二の薄膜形成方式と異なる圧力条件下で化合物膜が形成される請求項１から４のいずれか一つに記載の薄膜形成装置。 A thin film forming apparatus for sequentially forming compound films by the first thin film forming method and the second thin film forming method,
This thin film forming apparatus
Provided with a cylindrical substrate holder that rotates about a vertical axis,
A second target is disposed on the outer periphery of the side surface of the substrate holder,
In the first thin film formation method,
The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the compound film is formed under a pressure condition different from that of the second thin film forming method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014047398A (en) * 2012-08-31 2014-03-17 Ulvac Japan Ltd Method of forming insulation film

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