JPH0768615B2 - Thin film manufacturing method - Google Patents
Thin film manufacturing methodInfo
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- JPH0768615B2 JPH0768615B2 JP12420787A JP12420787A JPH0768615B2 JP H0768615 B2 JPH0768615 B2 JP H0768615B2 JP 12420787 A JP12420787 A JP 12420787A JP 12420787 A JP12420787 A JP 12420787A JP H0768615 B2 JPH0768615 B2 JP H0768615B2
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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製造
方法に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a thin film using a reactive sputtering method.
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。Conventional technology Preferred physical properties by appropriately controlling the composition ratio of compounds by forming metal oxides by reactive sputtering method in which reactive gas is mixed in discharge gas, and by controlling partial pressure of reactive gas The method of pulling out is generally performed.
以下第３図を参照しながら上述した方法による薄膜の製
造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、15は内部が排気可
能なチャンバー、16はチャンバー15内に配置され薄膜が
形成される基板、17は基板16を保持し、かつ自転ないし
は公転させる基板ホルダ、18は基板16と対向して配置さ
れた金属ターゲット、19はターゲット18を保持するバッ
キングプレートである。また20はArガス、21はO2ガス、
22,23はガス流量を一定に保つバルブ、24は基板16への
ターゲット18からのスパッタ粒子の飛着を制御するシャ
ッタである。Hereinafter, a method of manufacturing a thin film by the above method will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a sectional view of the reactive sputtering apparatus. In the figure, reference numeral 15 is a chamber whose inside can be evacuated, 16 is a substrate in which a thin film is formed in the chamber 15, 17 is a substrate holder that holds the substrate 16 and rotates or revolves, and 18 is opposed to the substrate 16. The target 19 is a backing plate that holds the target 18. Also, 20 is Ar gas, 21 is O 2 gas,
22 and 23 are valves for keeping the gas flow rate constant, and 24 is a shutter for controlling the deposition of sputtered particles from the target 18 onto the substrate 16.
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18及びバッキングプレート19に高電圧を印加させ、
グロー放電を発生させる。この際、ターゲット18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競合する。このとき相対
的に酸化反応がスパッタリングより優勢なときには、タ
ーゲット18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が酸化反応より優勢なとき
には、ターゲット18表面は金属状態のままである。すな
わち、O2ガスの分圧を変化させ酸化速度を制御すること
により、スパッタリングで基板16上に形成される薄膜
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。また酸素分圧を適当に制御す
ることによりITO（スズをドーブした酸化インジウム:In
dium Tin Oxide）膜の比抵抗及び光学特性を透明電導膜
として適したものにすることができる。Next, the operation of the above device will be described. First, a high voltage is applied to the target 18 and the backing plate 19 which are cathodes,
Generate glow discharge. At this time, on the surface of the target 18, the removal of the surface atomic layer by argon ions or oxygen ions by sputtering competes with the growth of the surface oxide layer by the oxidation reaction of the target atoms. At this time, when the oxidation reaction is relatively more dominant than the sputtering, the ratio of the target 18 surface covered with the oxide layer is large. Conversely, when the sputtering is more dominant than the oxidation reaction, the target 18 surface remains in the metallic state. Is. That is, by changing the partial pressure of O 2 gas and controlling the oxidation rate, it is possible to change the thin film formed on the substrate 16 by sputtering from a state close to an oxide to a state close to a metal. . In addition, by controlling the oxygen partial pressure appropriately, ITO (tin-doped indium oxide: In
The specific resistance and optical characteristics of the dium tin oxide film can be made suitable as a transparent conductive film.
発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、Te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、Teター
ゲットが除々に酸化し、その結果、薄膜の化学組成およ
び構成が変化する。この現象はターゲットとして焼結タ
ーゲットを用いた場合顕著である。DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention However, in the above structure, when a metal such as Te that is easily oxidized is used as the target material, the Te target is gradually oxidized, and as a result, the chemical composition and structure of the thin film are Change. This phenomenon is remarkable when a sintered target is used as the target.
一般にTeOX（ｏ＜ｘ＜２）などの低酸化物薄膜は、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
反応によりｘ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。Generally, a low oxide thin film such as TeO x (o <x <2) is used as an optical recording film utilizing a phase change, but the above-mentioned oxidation reaction changes the x value to a higher value, resulting in a decrease in recording sensitivity. However, it becomes unsuitable as an optical recording film.
酸素分圧及び放電電力の一定にし酸化速度及びスパッタ
リング速度を一定にした場合に形成される薄膜の膜厚の
組成分析結果を第４図に示す。これはオージェ分析を用
いたものである。図において25はTeの組成比、26はＯの
組成比、27は基板材料のＣの組成比である。この図に示
されるように、基板との界面付近でO/Te比すなわちｘ値
が減少するという現象がみられた。これは、シャッタ24
を開放して成膜を開始した際に、ターゲット表面の酸化
速度とスパッタリング速度のバランスが一時的にくずれ
て、酸素が欠乏した膜が初期に形成され、その後、もと
の状態に復帰したためか、あるいは、基板表面が放電に
さらされて形成された薄膜中の酸化物が分解されたため
などの原因が考えられる。このように、基板界面から約
100Å程度の厚さのところまで所定の組成からのズレが
生じた場合、光記録膜の反射率が１〜３％程度変化し、
これも光記録膜として適さなくなる。FIG. 4 shows the composition analysis result of the film thickness of the thin film formed when the oxygen partial pressure and the discharge power were kept constant and the oxidation rate and the sputtering rate were kept constant. This uses Auger analysis. In the figure, 25 is the composition ratio of Te, 26 is the composition ratio of O, and 27 is the composition ratio of C of the substrate material. As shown in this figure, there was a phenomenon that the O / Te ratio, that is, the x value decreased near the interface with the substrate. This is the shutter 24
When the film formation is started by opening the, the balance between the oxidation rate and the sputtering rate of the target surface is temporarily disturbed, an oxygen-deficient film is initially formed, and then the original state is restored. Alternatively, the cause may be that the oxide in the thin film formed by exposing the surface of the substrate to discharge is decomposed. Thus, from the substrate interface,
When deviation from the specified composition occurs up to a thickness of about 100Å, the reflectance of the optical recording film changes by about 1 to 3%,
This also becomes unsuitable as an optical recording film.
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の薄膜製造方法は、
反応性ガスの分圧を上げて（プリスパッタ）を行い、タ
ーゲット上に過剰に表面反応層をを形成させてから成膜
を開始するものである。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the thin film manufacturing method of the present invention,
The film formation is started after increasing the partial pressure of the reactive gas (pre-sputtering) to excessively form the surface reaction layer on the target.
作用 上記の方法により、反応ガスの分圧を上げてあらかじめ
プリスパッタを行ない、反応性ガスの分圧P1で予備放電
を行ないターゲット上に過剰に表面反応物層を形成さ
せ、その後、反応性ガスの分圧P2（P2＜P1）で反応性ス
パッタリング方法による成膜を開始することを特徴とす
るものである。By the method described above, pre-sputtering is performed by increasing the partial pressure of the reaction gas in advance, pre-discharging is performed with the partial pressure P 1 of the reactive gas to form an excessive surface reactant layer on the target, and then the reactivity It is characterized in that film formation is started by the reactive sputtering method at a partial pressure of gas P 2 (P 2 <P 1 ).
実 施 例 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。第１図は反応性スパッ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
を保持するバッキングプレート、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はArガス、８はO2
ガス、9,10はガス流量を制御するコントロールバルブ、
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。Example Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a reactive sputtering apparatus. Reference numeral 1 is a chamber in which the inside can be evacuated, 2 is a substrate which is placed in the chamber 1 and on which a thin film is formed, 3 is a holder which holds the substrate 2 and rotates or revolves around it, and 4 is a metal which is arranged so as to face the substrate 2. Target 5 is target 4
Is a backing plate for holding, and 6 is cooling water for cooling the backing plate 5. 7 is Ar gas, 8 is O 2
Gas, 9 and 10 are control valves to control the gas flow rate,
Reference numeral 11 denotes a shutter that controls the deposition of sputtered particles from the target 4 onto the substrate 2.
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に高電圧を印加し、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。Next, the operation will be described. First, a high voltage is applied to the target 4 serving as a cathode and the backing plate 5 to generate glow discharge. At this time, on the surface of the target 4, removal of the surface atomic layer by argon ions or oxygen ions by sputtering and growth of the surface oxide layer by the oxidation reaction of the target atoms occur simultaneously. At this time, by changing the sputtering rate and the oxidation rate, it becomes possible to change the thin film formed by sputtering from a state close to an oxide to a state close to a metal.
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O2ガス分圧すなわ
ちO2ガス流量制御が用いられる。これらを適当に制御す
ることにより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Teを用いた場合、形成薄
膜としてTeOX（ｏ＜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、Te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溝
演会子稿集31p−Ｒ−７〜12（1981））。したがって投
入電力及びO2ガス流量を適当に制御してTeOX膜のｘ値を
１にする。このとき投入電力は400W,O2ガス流量は20SCC
Mだった。Input power control is used as a means for controlling the sputtering rate, and O 2 gas partial pressure, that is, O 2 gas flow rate control is used as a means for changing the oxidation rate. By appropriately controlling these, the composition and characteristics of the formed thin film can be changed. When Te is used as the target 4 material, a TeO X (o <x <2) thin film is formed as a formed thin film. It has been reported that when this thin film is used as a phase change type optical recording film, it is most sensitive and stable when the ratio of Te to oxygen is about 1: 1 (The 28th Union of Applied Physics Relations) Mizo Kaenkai 31p-R-7-12 (1981)). Therefore, the x value of the TeO X film is set to 1 by appropriately controlling the input power and the O 2 gas flow rate. At this time, the input power is 400 W and the O 2 gas flow rate is 20 SCC.
It was M.
投入電力を一定にしたままO2ガス流量を25SCCMにしてプ
リスパッタを行うとターゲット４表面上に過剰な酸化物
層が形成される。この状態でシャッタ11を開放して成膜
を開始すると、シャッタ移動にともなうターゲット表面
の放電プラズマ状態の変化や、基板へのターゲット４か
らの２次電子等の流入により酸化物の分解が起こり、脱
離した酸素はチャンバ１から排気される。したがってタ
ーゲット表面の過剰な酸化物層は急速に分解され、成膜
開始直後から形成されるTeOX膜はｘ値が１と理想的な膜
となる。その後、O2ガス流量を20SCCMに戻してスパッタ
を続けると、ターゲット４表面の酸化物層の分解とター
ゲット自体の酸化が平衡するため、成膜の全期間を通し
て一定した組成の薄膜が安定して得られる。When the pre-sputtering is performed with the O 2 gas flow rate set to 25 SCCM with the input power kept constant, an excessive oxide layer is formed on the surface of the target 4. When the shutter 11 is opened in this state and film formation is started, the oxide is decomposed due to the change in the discharge plasma state of the target surface accompanying the movement of the shutter and the inflow of secondary electrons from the target 4 to the substrate. The desorbed oxygen is exhausted from the chamber 1. Therefore, the excess oxide layer on the target surface is rapidly decomposed, and the TeO X film formed immediately after the start of film formation has an ideal x value of 1. After that, if the O 2 gas flow rate is returned to 20 SCCM and the sputtering is continued, the decomposition of the oxide layer on the surface of the target 4 and the oxidation of the target itself are in equilibrium, so that a thin film having a constant composition is stable throughout the entire film formation. can get.
このときの膜厚方向の組成分析結果を第２図に示す。こ
れはオージェ分析をしたものである。横軸は薄膜の深さ
方向（Å）で、縦軸は組成比である。12はTeの組成比、
13はＯの組成比、14は基板材料のＣの組成比である。FIG. 2 shows the composition analysis result in the film thickness direction at this time. This is an Auger analysis. The horizontal axis is the depth direction (Å) of the thin film, and the vertical axis is the composition ratio. 12 is the composition ratio of Te,
13 is the composition ratio of O, and 14 is the composition ratio of C of the substrate material.
第２図から明らかなように本実施例によれば、従来みら
れた基板との界面付近での薄膜の酸素欠乏はみられず、
薄膜の厚さ方向の全域でTeOXのｘ値が約１と光記録膜と
して適した膜の製造が可能となった。As is clear from FIG. 2, according to this example, the oxygen deficiency of the thin film in the vicinity of the interface with the substrate, which has been conventionally observed, is not observed.
X value of TeO X in the thickness direction of the entire region of the thin film became possible to produce a film suitable as about 1 and the optical recording film.
発明の効果 以上のように本発明の薄膜の製造方法は、反応性ガスの
分圧を上げてプリスパッタを行ない、ターゲット上に過
剰に表面反応物層を形成させてから成膜を開始するもの
であり、本発明の方法による成膜中の薄膜組成の変動を
補償して形成薄膜の組成を一定にすることができる。ま
たこのことにより反応性スパッタ法において安定した組
成および特性の薄膜の製造が可能となり、品質の向上お
よび生産性の向上に大いに役立つものである。EFFECTS OF THE INVENTION As described above, in the method for producing a thin film of the present invention, pre-sputtering is performed by increasing the partial pressure of the reactive gas, and the film is started after the surface reactant layer is excessively formed on the target. Therefore, the composition of the formed thin film can be made constant by compensating for variations in the thin film composition during film formation by the method of the present invention. Further, this makes it possible to produce a thin film having a stable composition and characteristics in the reactive sputtering method, which is very useful for improving quality and productivity.
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図は本発明の方法を用いて形成した薄膜
の厚さ方向の組成分析結果を示したグラフ、第３図は従
来の方法に用いた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薄膜の厚さ方向の組成分
析結果を示したグラフである。 ２……基板、４……ターゲット、9,10……コントロール
バルブ、11……シャッタ、12……Teの組成比、13……Ｏ
の組成比。FIG. 1 is a sectional view of a sputtering apparatus used in one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a graph showing the composition analysis result in the thickness direction of a thin film formed by the method of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of a sputtering apparatus used in the conventional method, and FIG. 4 is a graph showing the composition analysis results in the thickness direction of a thin film formed by the conventional method. 2 ... Substrate, 4 ... Target, 9,10 ... Control valve, 11 ... Shutter, 12 ... Te composition ratio, 13 ... O
Composition ratio.
Claims (2)
ーゲット上に過剰に表面反応物層を形成させ、その後、
反応性ガスの分圧P2（P2＜P1）で反応性スパッタリング
法による成膜を開始する薄膜の製造方法。 1. A preliminary discharge is carried out with a partial pressure P 1 of a reactive gas to form an excessive surface reactant layer on a target, and thereafter,
A method for producing a thin film, which starts film formation by a reactive sputtering method with a partial pressure P 2 (P 2 <P 1 ) of a reactive gas.
ゲット上に過剰に表面酸化物層を形成させ、しかる後、
反応性スパッタリング法による成膜を開始し、その後、
酸素ガス分圧を下げて再び反応性スパッタリング法で薄
膜を形成する特許請求の範囲第１項記載の薄膜の製造方
法。2. A partial pressure of oxygen gas is increased by 20% or more to excessively form a surface oxide layer on a target, and thereafter,
Start film formation by reactive sputtering method, then
The method for producing a thin film according to claim 1, wherein the partial pressure of oxygen gas is lowered and the thin film is formed again by the reactive sputtering method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12420787A JPH0768615B2 (en) | 1987-05-21 | 1987-05-21 | Thin film manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12420787A JPH0768615B2 (en) | 1987-05-21 | 1987-05-21 | Thin film manufacturing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63290256A JPS63290256A (en) | 1988-11-28 |
| JPH0768615B2 true JPH0768615B2 (en) | 1995-07-26 |
Family
ID=14879641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12420787A Expired - Lifetime JPH0768615B2 (en) | 1987-05-21 | 1987-05-21 | Thin film manufacturing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0768615B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2581300B2 (en) * | 1990-10-24 | 1997-02-12 | 日本電気株式会社 | Manufacturing method of dielectric film |
| CN1445821A (en) | 2002-03-15 | 2003-10-01 | 三洋电机株式会社 | Forming method of ZnO film and ZnO semiconductor layer, semiconductor element and manufacturing method thereof |
| JP2019138971A (en) * | 2018-02-07 | 2019-08-22 | 凸版印刷株式会社 | Reflective photomask blank and reflective photomask |
-
1987
- 1987-05-21 JP JP12420787A patent/JPH0768615B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63290256A (en) | 1988-11-28 |
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