JPH01309962A - 薄膜の形成方法 - Google Patents
薄膜の形成方法Info
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- JPH01309962A JPH01309962A JP14108488A JP14108488A JPH01309962A JP H01309962 A JPH01309962 A JP H01309962A JP 14108488 A JP14108488 A JP 14108488A JP 14108488 A JP14108488 A JP 14108488A JP H01309962 A JPH01309962 A JP H01309962A
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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。
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、反応性スパッタリング法を用いた薄膜の形成
方法に関するものである。
方法に関するものである。
従来の技術
放電ガス中に反応性ガスを混入させる反応性スパッタリ
ング法により金属酸化物を形成させたり、さらに反応性
ガスの分圧を制御することにより化合物の組成比を適当
に制御して好ましい物性を引き出す方法が一般に行なわ
れている。
ング法により金属酸化物を形成させたり、さらに反応性
ガスの分圧を制御することにより化合物の組成比を適当
に制御して好ましい物性を引き出す方法が一般に行なわ
れている。
以下第３図を参照しながら上述した方法による薄膜の形
成方法について説明する。第３図は反応性スパッタリン
グ装置の断面図である。図において、１６は内部が排気
可能なチャンバー、１７はチャンバー１６内に配置され
薄膜が形成される基板、１８は基板１７を保持し、かつ
自転ないしは公転させる基板ホルダ、１９は基板１７と
対向して配置された金属ターゲット、２０はターゲット
１９を保持するバッキングプレートである。また２１は
Ａｒガス、２２は０２ガス、２３．２４はガス流量を一
定に保つバルブ、２６は基板１７へのターゲット１９か
らのスパッタ粒子の飛着を制御するシャ、りである。
成方法について説明する。第３図は反応性スパッタリン
グ装置の断面図である。図において、１６は内部が排気
可能なチャンバー、１７はチャンバー１６内に配置され
薄膜が形成される基板、１８は基板１７を保持し、かつ
自転ないしは公転させる基板ホルダ、１９は基板１７と
対向して配置された金属ターゲット、２０はターゲット
１９を保持するバッキングプレートである。また２１は
Ａｒガス、２２は０２ガス、２３．２４はガス流量を一
定に保つバルブ、２６は基板１７へのターゲット１９か
らのスパッタ粒子の飛着を制御するシャ、りである。
次に上記装置の動作を説明する。まず陰極となるターゲ
ット１９及びバクキングプレート２０へ電源２６により
高電圧を印加し、グロー放電を発生させる。この際、タ
ーゲット１９表面ではアルゴンイオンあるいは酸素イオ
ンによる表面原子層のスパッタリングによる除去とター
ゲット原子の酸化反応による表面酸化物層の成長が同時
に句こる。このとき相対的に酸化反応がスパッタリング
よシ優勢なときには、ターゲット１９表面が酸化物層で
おおわれる割合が大きいが、逆にスパッタリングの方か
酸化反応より優勢なときには、ターゲｙ ） １９表面
は金属状態のままである。すなわち、０２ガスの分圧を
変化させ酸化速度を制御することによシ、スパッタリン
グで基板１７上に形成される薄膜を、はぼ酸化物に近い
状態から金属に近い状Ｂまで変化させることが可能とな
る。才た酸素分圧を適当に制御することによりＩＴＯ（
スズをドープした酸化インジウム： ＩｎｄｉｕｍＴｆ
ｎ ０ｘｉｄｅ）膜の比抵抗及び光学特性を透明導電膜
として適したものにすることができる。
ット１９及びバクキングプレート２０へ電源２６により
高電圧を印加し、グロー放電を発生させる。この際、タ
ーゲット１９表面ではアルゴンイオンあるいは酸素イオ
ンによる表面原子層のスパッタリングによる除去とター
ゲット原子の酸化反応による表面酸化物層の成長が同時
に句こる。このとき相対的に酸化反応がスパッタリング
よシ優勢なときには、ターゲット１９表面が酸化物層で
おおわれる割合が大きいが、逆にスパッタリングの方か
酸化反応より優勢なときには、ターゲｙ ） １９表面
は金属状態のままである。すなわち、０２ガスの分圧を
変化させ酸化速度を制御することによシ、スパッタリン
グで基板１７上に形成される薄膜を、はぼ酸化物に近い
状態から金属に近い状Ｂまで変化させることが可能とな
る。才た酸素分圧を適当に制御することによりＩＴＯ（
スズをドープした酸化インジウム： ＩｎｄｉｕｍＴｆ
ｎ ０ｘｉｄｅ）膜の比抵抗及び光学特性を透明導電膜
として適したものにすることができる。
また、スパッタリングによりターゲットが徐々に浸食さ
ｎ、それにともない放電インピーダンスが低下する。こ
のため、ターゲットの累積スパッタ時間に応じて成膜速
度が徐々に低下するが、このことを補償して成膜速度を
一定にしておくため、成膜速度モニタ２了を用いた制菌
が一般に行われている。成膜速度モニタ２了（一般に水
晶振動式膜厚計が用いられることが多い）により成膜速
度を検出して、成膜速度が一定となるように電源２６か
らの印加スパッタ電力を増加させる。これにより長時間
スパッタリングを行っても常に一定膜厚の成膜が可能と
なる。
ｎ、それにともない放電インピーダンスが低下する。こ
のため、ターゲットの累積スパッタ時間に応じて成膜速
度が徐々に低下するが、このことを補償して成膜速度を
一定にしておくため、成膜速度モニタ２了を用いた制菌
が一般に行われている。成膜速度モニタ２了（一般に水
晶振動式膜厚計が用いられることが多い）により成膜速
度を検出して、成膜速度が一定となるように電源２６か
らの印加スパッタ電力を増加させる。これにより長時間
スパッタリングを行っても常に一定膜厚の成膜が可能と
なる。
発明が解決しようとする課題
しかＬ７ながら上記のような構成では、丁ｅのように酸
化しやすい金属をターゲット材料として用いた場合、Ｔ
ｅターゲットが徐々に酸化し、その結果、薄膜の化学組
成および構成が変化する。この現象は夕・−ゲットとし
て焼結ターゲットを用いた場合顕著である。
化しやすい金属をターゲット材料として用いた場合、Ｔ
ｅターゲットが徐々に酸化し、その結果、薄膜の化学組
成および構成が変化する。この現象は夕・−ゲットとし
て焼結ターゲットを用いた場合顕著である。
一般にＴｏｏ工Ｃｏ＜Ｘ＜２）の酸化物薄膜は相変化を
利用した光記録膜として用いられるが、上記の酸化反応
によ、！１ｌｌｘ値が高めに変化することにより、記録
感度が低下し光記録膜として適さなくなる。
利用した光記録膜として用いられるが、上記の酸化反応
によ、！１ｌｌｘ値が高めに変化することにより、記録
感度が低下し光記録膜として適さなくなる。
酸素分圧及び成膜速度を一定にした場合に形成される薄
膜の組成分析結果を第４図に示す。横軸はターゲットの
累積スパッタ時間、縦軸は分光透過率である。この図に
示されるように、スパッタ時間とともに分光透過率が上
昇する。これはＯ／Ｔｅ比が増加して膜組成が変化し膜
が透明になったためで、このため形成した膜が光記録膜
として適さなくなるという問題が発生している。
膜の組成分析結果を第４図に示す。横軸はターゲットの
累積スパッタ時間、縦軸は分光透過率である。この図に
示されるように、スパッタ時間とともに分光透過率が上
昇する。これはＯ／Ｔｅ比が増加して膜組成が変化し膜
が透明になったためで、このため形成した膜が光記録膜
として適さなくなるという問題が発生している。
課題を解決するだめの手段
上記問題点を解決するために本発明の薄膜の形成方法は
ターゲットの累積スパッタ時間に応じてターゲット表面
磁界強度を減少させるものである。
ターゲットの累積スパッタ時間に応じてターゲット表面
磁界強度を減少させるものである。
作 用
上記の方法により、ターゲット表面の磁界強度を下げて
反応性スパッタリングを行うことによりターゲット酸化
による膜組成変化を補償し形成薄膜の組成を一定とする
。
反応性スパッタリングを行うことによりターゲット酸化
による膜組成変化を補償し形成薄膜の組成を一定とする
。
実施例
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。
する。
第１図は反応性スズ・２タリング装置の断面図である。
１は内部が排気可能なチャンバー、２はチャンバー１内
に配置され薄膜が形成される基板、３は基板２を保持し
かつ自転ないしは公転させるホルダ、４は基板２と対向
して配置された金属ターゲット、５はターゲット４を保
持するバンキングプレート、６はバッキングプレート５
を冷却する冷却水である。また７ばＡｒガス、８は０２
ガス、９，１０はガス流量を制御するコントロールパル
プ、１１は基板２へのターゲット４からのスパッタ粒子
の飛着を制御するシャッタである。１２はバッキングプ
レート５及び磁石１３を固定するカソードである。また
、１４は電源、１６は成膜速度モニタである。
に配置され薄膜が形成される基板、３は基板２を保持し
かつ自転ないしは公転させるホルダ、４は基板２と対向
して配置された金属ターゲット、５はターゲット４を保
持するバンキングプレート、６はバッキングプレート５
を冷却する冷却水である。また７ばＡｒガス、８は０２
ガス、９，１０はガス流量を制御するコントロールパル
プ、１１は基板２へのターゲット４からのスパッタ粒子
の飛着を制御するシャッタである。１２はバッキングプ
レート５及び磁石１３を固定するカソードである。また
、１４は電源、１６は成膜速度モニタである。
次に動作を説明する。まず、陰極となるターゲット４及
びバッキングプレート５へ電源１４からＤＣまたはＲＦ
Ｏ高電圧を印加し、グロー放電を発生させる。このとき
ターゲット４表面ではアルゴンイオンあるいは酸素イオ
ンによる表面原子層のスパッタリングによる除去とター
ゲット原子の酸化反応による表面酸化物層の成長が同時
に起こる。この際、スパッタリング速度及び酸化速度を
変えることによりスパッタリングで形成される薄膜をほ
ぼ酸化物に近い状態から金属に近い状態まで変化させる
ことが可能となる。
びバッキングプレート５へ電源１４からＤＣまたはＲＦ
Ｏ高電圧を印加し、グロー放電を発生させる。このとき
ターゲット４表面ではアルゴンイオンあるいは酸素イオ
ンによる表面原子層のスパッタリングによる除去とター
ゲット原子の酸化反応による表面酸化物層の成長が同時
に起こる。この際、スパッタリング速度及び酸化速度を
変えることによりスパッタリングで形成される薄膜をほ
ぼ酸化物に近い状態から金属に近い状態まで変化させる
ことが可能となる。
スパッタリング速度を制御する手段として投入電力制御
がまた、酸化速度を変える手段として０２ガス分圧すな
わち０２ガス流量制御が用いられる。
がまた、酸化速度を変える手段として０２ガス分圧すな
わち０２ガス流量制御が用いられる。
これらを適当に制御することによシ形成薄膜の組成及び
特性を変えることができる。ターゲット４材料としてＴ
ｏを用いた場合、形成薄膜としてＴｏｏ！（０（ｘ （
２）薄膜が形成される。この薄膜を相変化型の光記録膜
として用いる場合、Ｔｏと酸素の比がおおよそ１：１の
ときが最も感度が高くかつ安定であることが報告されて
いる（第２８回応用物理学関係連合講演会予稿集３１ｐ
−Ｒ−７〜１２ （１９８１） ）。したがって投入電
力及び０２ガス流量を適当に制御してＴｅＯ工膜のＸ値
を１にする。このときの投入電力は４００Ｗ、０２ガス
流量は２０３ＣＣＭだった。
特性を変えることができる。ターゲット４材料としてＴ
ｏを用いた場合、形成薄膜としてＴｏｏ！（０（ｘ （
２）薄膜が形成される。この薄膜を相変化型の光記録膜
として用いる場合、Ｔｏと酸素の比がおおよそ１：１の
ときが最も感度が高くかつ安定であることが報告されて
いる（第２８回応用物理学関係連合講演会予稿集３１ｐ
−Ｒ−７〜１２ （１９８１） ）。したがって投入電
力及び０２ガス流量を適当に制御してＴｅＯ工膜のＸ値
を１にする。このときの投入電力は４００Ｗ、０２ガス
流量は２０３ＣＣＭだった。
以上の条件で連続スパッタリングを行うと、スパッタリ
ングによりターゲットが浸食され、それにともない放電
インピーダンスが低下する。このため、ターゲットの累
積スパッタ時間に応じて成膜速度が低下するが、このこ
とを補償するために成膜速度モニタ１６によシ成膜速度
を検出して、電源１４からのスパッタ電力を制御して成
膜速度を一定にする。また、それと同時に磁石１３とタ
ーゲット４の距離を長くしてターゲット１４表面の磁界
強度を徐々に弱くする。第２図に成膜速度を一定とした
ときのターゲット表面磁界強度と分光透過率の関係を示
す。横軸はターゲット表面磁界強度、縦軸は分光透過率
である。ターゲット表面磁界強度を弱くすることによシ
分光透過率すなわち０／Ｔｅ比を下げることが可能であ
る。したがって、連続スパッタ時のＴθメタ−ット酸化
による分光透過率の上昇がターゲット表面磁界強度を減
らすことにより補償され、常に一定の分光透過率での薄
膜形成が可能となる。このように電力制御とターゲット
表面磁界強度制御を組み合わせることによりＸ値が約１
と光記録膜とｊ−て適した膜の連続形成が可能となった
。
ングによりターゲットが浸食され、それにともない放電
インピーダンスが低下する。このため、ターゲットの累
積スパッタ時間に応じて成膜速度が低下するが、このこ
とを補償するために成膜速度モニタ１６によシ成膜速度
を検出して、電源１４からのスパッタ電力を制御して成
膜速度を一定にする。また、それと同時に磁石１３とタ
ーゲット４の距離を長くしてターゲット１４表面の磁界
強度を徐々に弱くする。第２図に成膜速度を一定とした
ときのターゲット表面磁界強度と分光透過率の関係を示
す。横軸はターゲット表面磁界強度、縦軸は分光透過率
である。ターゲット表面磁界強度を弱くすることによシ
分光透過率すなわち０／Ｔｅ比を下げることが可能であ
る。したがって、連続スパッタ時のＴθメタ−ット酸化
による分光透過率の上昇がターゲット表面磁界強度を減
らすことにより補償され、常に一定の分光透過率での薄
膜形成が可能となる。このように電力制御とターゲット
表面磁界強度制御を組み合わせることによりＸ値が約１
と光記録膜とｊ−て適した膜の連続形成が可能となった
。
発明の効果
以上のように本発明の薄膜の形成方法は、ターゲットの
累積スパッタ時間に応じてターゲット表面磁界強度を減
少させることにより、連続スパッタリングにともなうタ
ーゲット酸化による膜組成変化を補償し形成薄膜の組成
を一定とすることができる。
累積スパッタ時間に応じてターゲット表面磁界強度を減
少させることにより、連続スパッタリングにともなうタ
ーゲット酸化による膜組成変化を補償し形成薄膜の組成
を一定とすることができる。
第１図は本発明の一実施例に用いたスパッタリング装置
の断面図、第２図はターゲット表面磁界強度と分光透過
率の関係を示す図、第３図は従来の方法のスパッタリン
グ装置の断面図、第４図は従来の方法を用いて形成した
連続スパッタ時の分光透過率変化を示した図である。 １・・・・・・チャンバ、２・・・・・・基板、３・・
・・・・基板ホルダ、４・・・・・・ター・ゲット、６
・・・・・・バッキングプレート、６・・・・・・冷却
水、１３・・・・・磁石、１５・・・・・成膜速度計。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名、
φギ砺咽÷３ 派 硝 ｏ−０ Ｃ’Ｊ
６、ｊ呻 ベキ榴喉１幅三 ″′ｙ
の断面図、第２図はターゲット表面磁界強度と分光透過
率の関係を示す図、第３図は従来の方法のスパッタリン
グ装置の断面図、第４図は従来の方法を用いて形成した
連続スパッタ時の分光透過率変化を示した図である。 １・・・・・・チャンバ、２・・・・・・基板、３・・
・・・・基板ホルダ、４・・・・・・ター・ゲット、６
・・・・・・バッキングプレート、６・・・・・・冷却
水、１３・・・・・磁石、１５・・・・・成膜速度計。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名、
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６、ｊ呻 ベキ榴喉１幅三 ″′ｙ
Claims (2)
- （１）反応性スパッタリング法を用いて金属酸化物薄膜
を形成する方法において、ターゲットの累積スパッタ時
間に応じてターゲット表面磁界強度を減少させることを
特徴とする薄膜の形成方法。 - （２）成膜速度を一定にするためターゲットの累積スパ
ッタ時間に応じてスパッタ電力を増加させるとともにタ
ーゲット表面磁界強度を減少させる特許請求の範囲第１
項記載の薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14108488A JPH01309962A (ja) | 1988-06-08 | 1988-06-08 | 薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14108488A JPH01309962A (ja) | 1988-06-08 | 1988-06-08 | 薄膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01309962A true JPH01309962A (ja) | 1989-12-14 |
Family
ID=15283836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14108488A Pending JPH01309962A (ja) | 1988-06-08 | 1988-06-08 | 薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01309962A (ja) |
-
1988
- 1988-06-08 JP JP14108488A patent/JPH01309962A/ja active Pending
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