JPH11256327A - 金属化合物薄膜の形成方法および成膜装置 - Google Patents
金属化合物薄膜の形成方法および成膜装置Info
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- JPH11256327A JPH11256327A JP10073166A JP7316698A JPH11256327A JP H11256327 A JPH11256327 A JP H11256327A JP 10073166 A JP10073166 A JP 10073166A JP 7316698 A JP7316698 A JP 7316698A JP H11256327 A JPH11256327 A JP H11256327A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 特性の安定した金属化合物薄膜を、薄膜にダ
メージを与えることを防止して、低温基板温度で高速に
形成する。 【解決手段】 真空槽内で基板上に金属ないし金属の不
完全反応物からなる金属超薄膜を形成する工程と、この
金属超薄膜に電気的に中性な反応性ガスの活性種を接触
せしめ、金属超薄膜と反応性ガスの活性種とを反応せし
めて金属化合物超薄膜に変換せしめる工程とを順次繰り
返し、金属化合物超薄膜を複数層形成・堆積することに
より、目的とする膜厚の金属化合物薄膜を基板上に形成
する金属化合物薄膜の形成方法。
メージを与えることを防止して、低温基板温度で高速に
形成する。 【解決手段】 真空槽内で基板上に金属ないし金属の不
完全反応物からなる金属超薄膜を形成する工程と、この
金属超薄膜に電気的に中性な反応性ガスの活性種を接触
せしめ、金属超薄膜と反応性ガスの活性種とを反応せし
めて金属化合物超薄膜に変換せしめる工程とを順次繰り
返し、金属化合物超薄膜を複数層形成・堆積することに
より、目的とする膜厚の金属化合物薄膜を基板上に形成
する金属化合物薄膜の形成方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マグネトロンスパ
ッタリング法、真空蒸着法により、基板に安定して、か
つ高速で金属化合物薄膜を形成する方法、およびそれに
使用する成膜装置に関する。
ッタリング法、真空蒸着法により、基板に安定して、か
つ高速で金属化合物薄膜を形成する方法、およびそれに
使用する成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】スパッタリングで、金属あるいは酸化物
・窒化物・弗化物等の金属化合物の薄膜を形成すること
が広く行われている。金属薄膜を形成する場合と比較し
て、酸化物・窒化物・弗化物のような金属化合物の薄膜
を形成するには、以下の代表的な方法がある。 高周波（ＲＦ）電源を用いて、金属化合物ターゲッ
ト（絶縁性）、または金属ターゲット（導電性）に反応
性ガス（例えば酸素、窒素、弗素ガス）を導入して反応
性スパッタリングにより薄膜形成する方法。 直流（ＤＣ）電源を用いて、金属ターゲットに反応
性ガスを導入して成膜するＤＣ反応性マグネトロンスパ
ッタリングにより薄膜形成する方法。
・窒化物・弗化物等の金属化合物の薄膜を形成すること
が広く行われている。金属薄膜を形成する場合と比較し
て、酸化物・窒化物・弗化物のような金属化合物の薄膜
を形成するには、以下の代表的な方法がある。 高周波（ＲＦ）電源を用いて、金属化合物ターゲッ
ト（絶縁性）、または金属ターゲット（導電性）に反応
性ガス（例えば酸素、窒素、弗素ガス）を導入して反応
性スパッタリングにより薄膜形成する方法。 直流（ＤＣ）電源を用いて、金属ターゲットに反応
性ガスを導入して成膜するＤＣ反応性マグネトロンスパ
ッタリングにより薄膜形成する方法。
【０００３】しかし両方法とも以下の問題点がある。 薄膜の堆積速度が遅い（特にＲＦスパッタリングは
顕著である。） プラズマにより基板の温度上昇が生じ１００℃以下
で行うことが困難である。（特にＲＦスパッタリングは
顕著である。） ＤＣ反応マグネトロンスパッタリングの場合、ター
ゲット特に非エロージョン部分のアーク放電によりター
ゲット材料が基板に飛散し、この飛散は形成されつつあ
る薄膜に欠陥が発生する原因になると考えられる。 ＲＦマグネトロンスパッタリングの場合、接地電位
になっている装置構成部品等、あるいは、基板、基板の
保持治具等に形成された絶縁性の薄膜に電荷が蓄積さ
れ、それが異常放電の原因となり、アーク放電をおこし
た材料が基板に飛散し、あるいは基板にアーク痕が残
り、形成されつつある薄膜に欠陥が発生する原因になる
と考えられる。この現象は大型基板ほど多くなる。
顕著である。） プラズマにより基板の温度上昇が生じ１００℃以下
で行うことが困難である。（特にＲＦスパッタリングは
顕著である。） ＤＣ反応マグネトロンスパッタリングの場合、ター
ゲット特に非エロージョン部分のアーク放電によりター
ゲット材料が基板に飛散し、この飛散は形成されつつあ
る薄膜に欠陥が発生する原因になると考えられる。 ＲＦマグネトロンスパッタリングの場合、接地電位
になっている装置構成部品等、あるいは、基板、基板の
保持治具等に形成された絶縁性の薄膜に電荷が蓄積さ
れ、それが異常放電の原因となり、アーク放電をおこし
た材料が基板に飛散し、あるいは基板にアーク痕が残
り、形成されつつある薄膜に欠陥が発生する原因になる
と考えられる。この現象は大型基板ほど多くなる。
【０００４】スパッタリングなどで得られる化合物薄膜
は、その構成元素である酸素・窒素・弗素が欠乏し不完
全な金属化合物を生成しやすい。たとえば、酸化物薄膜
の代表であり、光学膜、絶縁膜、保護膜などに使用され
るＳｉＯ2 薄膜を作成するとき、一般的には、ＳｉＯ2
ターゲット（絶縁性）を高周波電源を使用しＲＦマグネ
トロンスパッタリングによりＳｉＯ2 薄膜を形成した
り、Ｓｉターゲット（導電性）をＤＣ電源を使用してＤ
Ｃマグネトロン・スパッタリングによりＳｉＯ2薄膜を
形成する。この時、スパッタリングの動作ガスであるＡ
ｒと同時に導入される反応性ガスである酸素が不十分で
あると形成される薄膜の組成はＳｉＯｘ（Ｘ＜２）とな
ってしまう。この現象を防止するために、反応するに十
分な量の酸素をスパッタリング雰囲気中に導入すること
により酸素の欠乏は防止しうるが、この場合にの薄膜の
付着速度は金属薄膜の付着速度を比べで１／５〜１／１
０に低下してしまう。
は、その構成元素である酸素・窒素・弗素が欠乏し不完
全な金属化合物を生成しやすい。たとえば、酸化物薄膜
の代表であり、光学膜、絶縁膜、保護膜などに使用され
るＳｉＯ2 薄膜を作成するとき、一般的には、ＳｉＯ2
ターゲット（絶縁性）を高周波電源を使用しＲＦマグネ
トロンスパッタリングによりＳｉＯ2 薄膜を形成した
り、Ｓｉターゲット（導電性）をＤＣ電源を使用してＤ
Ｃマグネトロン・スパッタリングによりＳｉＯ2薄膜を
形成する。この時、スパッタリングの動作ガスであるＡ
ｒと同時に導入される反応性ガスである酸素が不十分で
あると形成される薄膜の組成はＳｉＯｘ（Ｘ＜２）とな
ってしまう。この現象を防止するために、反応するに十
分な量の酸素をスパッタリング雰囲気中に導入すること
により酸素の欠乏は防止しうるが、この場合にの薄膜の
付着速度は金属薄膜の付着速度を比べで１／５〜１／１
０に低下してしまう。
【０００５】またこの時導入した反応性ガスが、ターゲ
ットの表面で反応しＳｉＯ2 を形成する。このＳｉＯ2
にプラズマのアルゴンプラスイオン、酸素プラスイオン
の電荷の蓄積が生じる。このプラスに帯電した電荷が大
量に蓄積し、ＳｉＯ2 膜の絶縁限界を越えると絶縁破壊
が起きる。あるいはターゲットの導電性の部分、アース
・シールド（アノード）に対してアーク放電をおこし、
蓄積された電荷が逃げる。これがターゲットの異常放電
の過程であり原因である。このアーク放電により以下の
問題点が生じる。 ターゲット材料が基板に飛散し、形成されつつある
薄膜に欠陥が生じる原因になる。 ターゲット表面にアーク痕が残り、アーク痕周辺で
絶縁部であるＳｉＯ2の蓄積が進み、さらなる異常放電
の原因になる。
ットの表面で反応しＳｉＯ2 を形成する。このＳｉＯ2
にプラズマのアルゴンプラスイオン、酸素プラスイオン
の電荷の蓄積が生じる。このプラスに帯電した電荷が大
量に蓄積し、ＳｉＯ2 膜の絶縁限界を越えると絶縁破壊
が起きる。あるいはターゲットの導電性の部分、アース
・シールド（アノード）に対してアーク放電をおこし、
蓄積された電荷が逃げる。これがターゲットの異常放電
の過程であり原因である。このアーク放電により以下の
問題点が生じる。 ターゲット材料が基板に飛散し、形成されつつある
薄膜に欠陥が生じる原因になる。 ターゲット表面にアーク痕が残り、アーク痕周辺で
絶縁部であるＳｉＯ2の蓄積が進み、さらなる異常放電
の原因になる。
【０００６】また、真空蒸着法においても、金属超薄膜
の形成とその金属酸化物への変換を繰り返す方法は有効
である。この場合、蒸発源、特に電子ビーム源のカソー
ド部が反衣成生物（絶縁物）によって異常放電の原因と
なる。成膜速度の点でも、一般的にスパッタリングによ
る成膜は蒸着材料をイオンビーム加熱方式、抵抗加熱方
式の真空蒸着と比較し１／２〜１／１０程度の成膜速度
しか実現できないため、大量生産を行うには問題があ
る。また一般的にスパッタリングは、プラズマを利用し
成膜するため、電荷を持った粒子（イオン、電子）の衝
突により装置の構成部品、基板ホルダー、基板等の加熱
の原因となり、プラズマチック等の耐熱性の悪い材料へ
の成膜が困難である。これは特に高周波電源を用いるＲ
Ｆマグネトロン・スパッタリングにおいて顕著である。
以上の点が問題となり化合物薄膜をスパッタリングで形
成する場合大きな障害となっている。
の形成とその金属酸化物への変換を繰り返す方法は有効
である。この場合、蒸発源、特に電子ビーム源のカソー
ド部が反衣成生物（絶縁物）によって異常放電の原因と
なる。成膜速度の点でも、一般的にスパッタリングによ
る成膜は蒸着材料をイオンビーム加熱方式、抵抗加熱方
式の真空蒸着と比較し１／２〜１／１０程度の成膜速度
しか実現できないため、大量生産を行うには問題があ
る。また一般的にスパッタリングは、プラズマを利用し
成膜するため、電荷を持った粒子（イオン、電子）の衝
突により装置の構成部品、基板ホルダー、基板等の加熱
の原因となり、プラズマチック等の耐熱性の悪い材料へ
の成膜が困難である。これは特に高周波電源を用いるＲ
Ｆマグネトロン・スパッタリングにおいて顕著である。
以上の点が問題となり化合物薄膜をスパッタリングで形
成する場合大きな障害となっている。
【０００７】本出願人は先に、以下の提案を行なった。 スパッタリングによりチタン等の金属からなる超薄
膜を基板上に堆積する工程と、この超薄膜に酸素等の反
応性ガスのイオンビームを照射して酸化チタン等の金属
化合物の超薄膜に変換する工程とを繰り返し、所望の薄
膜の金属化合物薄膜を形成する。（特公昭８−１９５１
８号公報） スパッタリングにより金属からなる超薄膜を基板上
に堆積する工程と、この超薄膜に誘導型プラズマ源によ
り発生した反応性ガスのプラズマを照射して、金属化合
物の超薄膜に変換する工程とを繰り返し、所望の薄膜の
金属化合物薄膜を形成する。（特開平８−１７６８２１
号公報）
膜を基板上に堆積する工程と、この超薄膜に酸素等の反
応性ガスのイオンビームを照射して酸化チタン等の金属
化合物の超薄膜に変換する工程とを繰り返し、所望の薄
膜の金属化合物薄膜を形成する。（特公昭８−１９５１
８号公報） スパッタリングにより金属からなる超薄膜を基板上
に堆積する工程と、この超薄膜に誘導型プラズマ源によ
り発生した反応性ガスのプラズマを照射して、金属化合
物の超薄膜に変換する工程とを繰り返し、所望の薄膜の
金属化合物薄膜を形成する。（特開平８−１７６８２１
号公報）
【０００８】しかしながら、上記の方法に関しては、
イオン銃は消耗によるフィラメントの交換が必要であ
り、また、フィラメント、スクリーン電極、サプレッサ
ー電極と構成部材が多く必要であり、さらにこれらに伴
い、真空室の汚染、スクリーン電極電流の増大による電
源電流容量問題、ニュートラライザによる温度上昇など
の問題点があることが判明した。またの方法は荷電粒
子（Ａｒイオン、反応ガスイオン、電子）をプラズマと
して基板に照射するため、荷電粒子によって基板と基板
に形成されつつある薄膜にダメージを生じさせたり、基
板の温度上昇を生じさせたりすることが判明した。
イオン銃は消耗によるフィラメントの交換が必要であ
り、また、フィラメント、スクリーン電極、サプレッサ
ー電極と構成部材が多く必要であり、さらにこれらに伴
い、真空室の汚染、スクリーン電極電流の増大による電
源電流容量問題、ニュートラライザによる温度上昇など
の問題点があることが判明した。またの方法は荷電粒
子（Ａｒイオン、反応ガスイオン、電子）をプラズマと
して基板に照射するため、荷電粒子によって基板と基板
に形成されつつある薄膜にダメージを生じさせたり、基
板の温度上昇を生じさせたりすることが判明した。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、金属超薄膜
に対して酸化・窒化・弗化等の反応を行ないながら所定
膜厚の薄膜を成膜するに際し、薄膜に対するダメージを
防止し、特性の安定した金属化合物薄膜を低温下に安定
して製造することを目的とする。
に対して酸化・窒化・弗化等の反応を行ないながら所定
膜厚の薄膜を成膜するに際し、薄膜に対するダメージを
防止し、特性の安定した金属化合物薄膜を低温下に安定
して製造することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の金属化合物薄念
の形成方法は、真空槽内で基板上に金属ないし金属の不
完全反応物からなる金属超薄膜を形成する工程と、この
金属超薄膜に電気的に中性な反応性ガスの活性種を接触
せしめ、金属超薄膜と反応性ガスの活性種とを反応せし
めて金属化合物超薄膜に変換せしめる工程とを順次繰り
返し、金属化合物超薄膜を複数層形成・堆積することに
より、目的とする膜厚の金属化合物薄膜を基板上に形成
することを特徴とする。
の形成方法は、真空槽内で基板上に金属ないし金属の不
完全反応物からなる金属超薄膜を形成する工程と、この
金属超薄膜に電気的に中性な反応性ガスの活性種を接触
せしめ、金属超薄膜と反応性ガスの活性種とを反応せし
めて金属化合物超薄膜に変換せしめる工程とを順次繰り
返し、金属化合物超薄膜を複数層形成・堆積することに
より、目的とする膜厚の金属化合物薄膜を基板上に形成
することを特徴とする。
【００１１】金属超薄膜の形成は、マグネトロンスパッ
タリング法、真空蒸着法などにより行なうことができ、
特にマグネトロンスパッタリング法、とりわけＤＣマグ
ネトロンスパッタリング法により、金属ターゲットを用
いて金属超薄膜を形成する方法に好適である。金属ある
いは金属の不完全化合物からなる金属超薄膜を、反応性
ガスとの反応により金属化合物超薄膜に変換せしめる工
程において、ラジカル、励起状態にあるラジカル、原
子、分子等の電気的に中性な活性種の利用が有効であ
る。
タリング法、真空蒸着法などにより行なうことができ、
特にマグネトロンスパッタリング法、とりわけＤＣマグ
ネトロンスパッタリング法により、金属ターゲットを用
いて金属超薄膜を形成する方法に好適である。金属ある
いは金属の不完全化合物からなる金属超薄膜を、反応性
ガスとの反応により金属化合物超薄膜に変換せしめる工
程において、ラジカル、励起状態にあるラジカル、原
子、分子等の電気的に中性な活性種の利用が有効であ
る。
【００１２】本発明の成膜装置は、金属化合物薄膜を形
成するための装置であって、マグネトロンスパッタリン
グ装置において；マグネトロンスパッタリング法により
基板上に、金属ないし金属の不完全反応物からなる金属
超薄膜を形成する工程を行なう成膜プロセスゾーンと；
この金属超薄膜に電気的に中性な反応性ガスの活性種を
接触せしめ、金属超薄膜と反応性ガスの活性種とを反応
せしめて金属化合物超薄膜に変換せしめる工程を行なう
反応プロセスゾーンと；成膜プロセスゾーンと反応プロ
セスゾーンとの間で基板を搬送する搬送手段と；成膜プ
ロセスゾーンと反応プロセスゾーンとを空間的、圧力的
に分離して成膜プロセスゾーンに反応性ガスが混入する
ことを防止する遮蔽手段とを具え；安定な成膜プロセス
ゾーンと反応プロセスゾーンとの間で基板を複数回繰り
返して搬送、処理し、金属化合物超薄膜を複数層形成・
堆積することにより、目的とする膜厚の金属化合物薄膜
を基板上に形成することを特徴とする。また、マグネト
ロンスパッタリング装置に替えて真空蒸着装置に応用す
ることもできる。すなわち、金属超薄膜を基板上への形
成を真空蒸着法によって行なうこともできる。
成するための装置であって、マグネトロンスパッタリン
グ装置において；マグネトロンスパッタリング法により
基板上に、金属ないし金属の不完全反応物からなる金属
超薄膜を形成する工程を行なう成膜プロセスゾーンと；
この金属超薄膜に電気的に中性な反応性ガスの活性種を
接触せしめ、金属超薄膜と反応性ガスの活性種とを反応
せしめて金属化合物超薄膜に変換せしめる工程を行なう
反応プロセスゾーンと；成膜プロセスゾーンと反応プロ
セスゾーンとの間で基板を搬送する搬送手段と；成膜プ
ロセスゾーンと反応プロセスゾーンとを空間的、圧力的
に分離して成膜プロセスゾーンに反応性ガスが混入する
ことを防止する遮蔽手段とを具え；安定な成膜プロセス
ゾーンと反応プロセスゾーンとの間で基板を複数回繰り
返して搬送、処理し、金属化合物超薄膜を複数層形成・
堆積することにより、目的とする膜厚の金属化合物薄膜
を基板上に形成することを特徴とする。また、マグネト
ロンスパッタリング装置に替えて真空蒸着装置に応用す
ることもできる。すなわち、金属超薄膜を基板上への形
成を真空蒸着法によって行なうこともできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１および図２は、本発明の薄膜
形成方法および装置について示す説明図であり、図１が
上面図（わかりやすいように一部断面をしてある）、図
２が図１の線Ａ−Ｂ−Ｃに沿った側面図である。真空槽
１１内の略円筒の基板ホルダ１３の回りには、スパッタ
リング電極２１，４１と活性種発生装置６１およびグリ
ッド８１とが配設されている。スパッタリング電極２
１，４１の前面がそれぞれ成膜プロセスゾーン２０，４
０を構成している。図１では、異なる２種類の物質をス
パッタリングすることを想定してスパッタリング電極２
１，４１を２つ設ける場合を示している。一方、活性種
発生装置６１およびグリッド８１の前面が反応プロセス
ゾーン６０を構成する。
形成方法および装置について示す説明図であり、図１が
上面図（わかりやすいように一部断面をしてある）、図
２が図１の線Ａ−Ｂ−Ｃに沿った側面図である。真空槽
１１内の略円筒の基板ホルダ１３の回りには、スパッタ
リング電極２１，４１と活性種発生装置６１およびグリ
ッド８１とが配設されている。スパッタリング電極２
１，４１の前面がそれぞれ成膜プロセスゾーン２０，４
０を構成している。図１では、異なる２種類の物質をス
パッタリングすることを想定してスパッタリング電極２
１，４１を２つ設ける場合を示している。一方、活性種
発生装置６１およびグリッド８１の前面が反応プロセス
ゾーン６０を構成する。
【００１４】基板ホルダ１３に搭載された基板（図示せ
ず）は、モータ１７による基板ホルダ１３の回転に伴な
い、成膜プロセスゾーンの前面でＳｉ等の金属超薄膜が
形成され、反応プロセスゾーンの前面でＳｉＯ2 等に変
換されて金属酸化物超薄膜が形成される。この操作を繰
り返すことにより、金属酸化物超薄膜層が複数層積層・
堆積されて、最終的な目的とする膜厚のＳｉＯ2 等の薄
膜が形成される。本発明でいう超薄膜とは、超薄膜が複
数回堆積されて最終的な薄膜となることから、この最終
的な薄膜との混同を防止するために用いた用語であり、
最終的な薄膜よりも十分に薄いという意味である。超薄
膜の厚さは任意であるが、０．１〜２０オングストロー
ム程度、あるいは０．５〜１０オングストローム程度が
好ましい。
ず）は、モータ１７による基板ホルダ１３の回転に伴な
い、成膜プロセスゾーンの前面でＳｉ等の金属超薄膜が
形成され、反応プロセスゾーンの前面でＳｉＯ2 等に変
換されて金属酸化物超薄膜が形成される。この操作を繰
り返すことにより、金属酸化物超薄膜層が複数層積層・
堆積されて、最終的な目的とする膜厚のＳｉＯ2 等の薄
膜が形成される。本発明でいう超薄膜とは、超薄膜が複
数回堆積されて最終的な薄膜となることから、この最終
的な薄膜との混同を防止するために用いた用語であり、
最終的な薄膜よりも十分に薄いという意味である。超薄
膜の厚さは任意であるが、０．１〜２０オングストロー
ム程度、あるいは０．５〜１０オングストローム程度が
好ましい。
【００１５】Ｓｉ等の金属は、ＤＣマグネトロンスパッ
タリングにより高速で成膜することができ、これを反応
プロセスゾーンによりＳｉＯ2 等の金属化合物に変換す
ることにより、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によ
り高速でＳｉＯ2 、ＴｉＯ2等の金属化合物薄膜が得ら
れることになる。成膜プロセスゾーン２０（４０も同
様）は、スパッタ電極２１、スパッタ電源２３、ターゲ
ット２９、スパッタガスボンベ２７、マスフローコント
ローラ２５、遮蔽板（遮蔽手段）１２から構成される。
真空ポンプ１５により真空度を調整された真空槽１１の
遮蔽板１２内に、スパッタ用のアルゴンガスなどが導か
れ、成膜プロセスゾーン２０の真空ガス雰囲気が調整さ
れて、ＤＣマグネトロンスパッタリングが行なわれる。
タリングにより高速で成膜することができ、これを反応
プロセスゾーンによりＳｉＯ2 等の金属化合物に変換す
ることにより、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によ
り高速でＳｉＯ2 、ＴｉＯ2等の金属化合物薄膜が得ら
れることになる。成膜プロセスゾーン２０（４０も同
様）は、スパッタ電極２１、スパッタ電源２３、ターゲ
ット２９、スパッタガスボンベ２７、マスフローコント
ローラ２５、遮蔽板（遮蔽手段）１２から構成される。
真空ポンプ１５により真空度を調整された真空槽１１の
遮蔽板１２内に、スパッタ用のアルゴンガスなどが導か
れ、成膜プロセスゾーン２０の真空ガス雰囲気が調整さ
れて、ＤＣマグネトロンスパッタリングが行なわれる。
【００１６】ターゲット２９としては、Ａｌ，Ｔｉ，Ｚ
ｒ，Ｓｎ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｓｉ，Ｔｅ，Ｎｉ−Ｃｒ，Ｉｎ
−Ｓｎなどの金属ターゲットが用いられ、反応性ガスの
活性種の暴露により、Ａｌ2Ｏ3，ＴｉＯ2 ，ＺｒＯ2 ，
Ｔａ2Ｏ5，ＳｉＯ2 等の光学膜ないし絶縁膜、ＩＴＯ等
の導電膜、Ｆｅ2Ｏ3などの磁性膜、ＴｉＮ，ＣｒＮ，Ｔ
ｉＣなどの超硬膜とされる。ＴｉＯ2 ，ＺｒＯ2 ，Ｓｉ
Ｏ2 のような絶縁性の金属化合物は、金属（Ｔｉ，Ｚ
ｒ，Ｓｉ）に比べスパッタリング速度が極端に遅く生産
性が悪いので、特に本発明の方法が有用である。
ｒ，Ｓｎ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｓｉ，Ｔｅ，Ｎｉ−Ｃｒ，Ｉｎ
−Ｓｎなどの金属ターゲットが用いられ、反応性ガスの
活性種の暴露により、Ａｌ2Ｏ3，ＴｉＯ2 ，ＺｒＯ2 ，
Ｔａ2Ｏ5，ＳｉＯ2 等の光学膜ないし絶縁膜、ＩＴＯ等
の導電膜、Ｆｅ2Ｏ3などの磁性膜、ＴｉＮ，ＣｒＮ，Ｔ
ｉＣなどの超硬膜とされる。ＴｉＯ2 ，ＺｒＯ2 ，Ｓｉ
Ｏ2 のような絶縁性の金属化合物は、金属（Ｔｉ，Ｚ
ｒ，Ｓｉ）に比べスパッタリング速度が極端に遅く生産
性が悪いので、特に本発明の方法が有用である。
【００１７】また、ターゲット２９としてＳｉＯ2 等を
用いた高周波マグネトロンスパッタリングを行ない本発
明を実施することもできる。これは、ＳｉＯ2 のスパッ
タリングによりＳｉＯｘ（ｘ＜２）のように酸素の欠損
が見られることあるからである。このようなＳｉＯｘ超
薄膜は、後段の反応プロセスゾーン６０において安定な
ＳｉＯ2 超薄膜に変換される。すなわち、本発明でいう
金属超薄膜とは金属からなる超薄膜の他にＳｉＯｘ（ｘ
＜２）のように金属の不完全反応物からなる超薄膜をも
包含する。ついで、金属超薄膜は、反応プロセスゾーン
６０においてＳｉＯ2 等の金属酸化物超薄膜に変換され
る。
用いた高周波マグネトロンスパッタリングを行ない本発
明を実施することもできる。これは、ＳｉＯ2 のスパッ
タリングによりＳｉＯｘ（ｘ＜２）のように酸素の欠損
が見られることあるからである。このようなＳｉＯｘ超
薄膜は、後段の反応プロセスゾーン６０において安定な
ＳｉＯ2 超薄膜に変換される。すなわち、本発明でいう
金属超薄膜とは金属からなる超薄膜の他にＳｉＯｘ（ｘ
＜２）のように金属の不完全反応物からなる超薄膜をも
包含する。ついで、金属超薄膜は、反応プロセスゾーン
６０においてＳｉＯ2 等の金属酸化物超薄膜に変換され
る。
【００１８】反応プロセスゾーンは、主として活性種発
生装置６１、グリッド８１、遮蔽板（遮蔽手段）１４か
らなる。活性種発生装置６１の反応性ガスプラズマ発生
室６３で放電により生じたプラズマ中にはプラズマイオ
ン、電子、ラジカル、励起状態のラジカル、原子、分子
等を構成要素とする。本発明ではグリッド８１により、
反応ガスプラズマ中の活性種であるラジカル、励起状態
のラジカル、原子、分子などを選択的に反応プロセスゾ
ーン６０に導かれ、一方、荷電粒子である電子、イオン
はグリッド８１を通過できず反応プロセスゾーン６０に
漏出してくることはない。したがって、反応プロセスゾ
ーン６０において、金属超薄膜は荷電粒子に曝露される
ことなく、電気的に中性な反応性ガスの活性種のみに曝
露されて（接触して）反応し、Ｓｉ等の金属からＳｉＯ
2 等の金属化合物に変換される。なお、ラジカルとは、
遊離基（ｒａｔｉｃａｌ）であり、一個以上の不対電子
を有する原子または分子である。また、励起状態（ｅｘ
ｃｉｔｅ ｓｔａｔｅ）とは、エネルギーの最も低い安
定な基底状態に対して、それよりもエネルギーの高い状
態のことをいう。
生装置６１、グリッド８１、遮蔽板（遮蔽手段）１４か
らなる。活性種発生装置６１の反応性ガスプラズマ発生
室６３で放電により生じたプラズマ中にはプラズマイオ
ン、電子、ラジカル、励起状態のラジカル、原子、分子
等を構成要素とする。本発明ではグリッド８１により、
反応ガスプラズマ中の活性種であるラジカル、励起状態
のラジカル、原子、分子などを選択的に反応プロセスゾ
ーン６０に導かれ、一方、荷電粒子である電子、イオン
はグリッド８１を通過できず反応プロセスゾーン６０に
漏出してくることはない。したがって、反応プロセスゾ
ーン６０において、金属超薄膜は荷電粒子に曝露される
ことなく、電気的に中性な反応性ガスの活性種のみに曝
露されて（接触して）反応し、Ｓｉ等の金属からＳｉＯ
2 等の金属化合物に変換される。なお、ラジカルとは、
遊離基（ｒａｔｉｃａｌ）であり、一個以上の不対電子
を有する原子または分子である。また、励起状態（ｅｘ
ｃｉｔｅ ｓｔａｔｅ）とは、エネルギーの最も低い安
定な基底状態に対して、それよりもエネルギーの高い状
態のことをいう。
【００１９】金属あるいは金属の不完全化合物から金属
化合物を得る反応性の成膜行程において、イオン、電子
等の荷電粒子よりも、活性種たとえばラジカル、励起種
等の化学的に活性であり、かつ電気的に中性な粒子が化
学反応において、決定的に重要な働きをする。また、荷
電粒子のように薄膜にダメージを与えず、基板温度の上
昇が抑えられ、薄膜のさまざまな性質、光学的、機械
的、電気的な性質のコントロールの制御を複合して行う
とき、化学反応プロセスと、成膜プロセスを明確に分離
し、かつ化学反応にもっとも寄与する粒子のみを使用す
ることにより、目的とする特性の薄膜を容易に得ること
ができる。
化合物を得る反応性の成膜行程において、イオン、電子
等の荷電粒子よりも、活性種たとえばラジカル、励起種
等の化学的に活性であり、かつ電気的に中性な粒子が化
学反応において、決定的に重要な働きをする。また、荷
電粒子のように薄膜にダメージを与えず、基板温度の上
昇が抑えられ、薄膜のさまざまな性質、光学的、機械
的、電気的な性質のコントロールの制御を複合して行う
とき、化学反応プロセスと、成膜プロセスを明確に分離
し、かつ化学反応にもっとも寄与する粒子のみを使用す
ることにより、目的とする特性の薄膜を容易に得ること
ができる。
【００２０】活性種発生装置６１は、ラジカル源とも呼
ばれ、反応ガスプラズマ発生室６３、プラズマを発生さ
せるための電極６５、高周波電源６９とを具えた反応ガ
スプラズマ発生部とグリット８１とからなっている。反
応ガスボンベ７３からマスフローコントローラ７１を介
して酸素ガスなどの反応性ガスが、反応ガスプラズマ発
生室６３に供給され、マッチングボックス６７を介して
高周波電源６９からの高周波電力が、石英管からなる反
応性ガスプラズマ室６３の外周面に巻回されたコイル状
の電極６５に印加されると、反応性ガスのプラズマが反
応性ガスプラズマ室６３内に発生する。
ばれ、反応ガスプラズマ発生室６３、プラズマを発生さ
せるための電極６５、高周波電源６９とを具えた反応ガ
スプラズマ発生部とグリット８１とからなっている。反
応ガスボンベ７３からマスフローコントローラ７１を介
して酸素ガスなどの反応性ガスが、反応ガスプラズマ発
生室６３に供給され、マッチングボックス６７を介して
高周波電源６９からの高周波電力が、石英管からなる反
応性ガスプラズマ室６３の外周面に巻回されたコイル状
の電極６５に印加されると、反応性ガスのプラズマが反
応性ガスプラズマ室６３内に発生する。
【００２１】反応性ガスとしては、酸素、オゾン等の酸
化性ガス、窒素等の窒化性ガス、メタン等の炭化性ガ
ス、ＣＦ4 等の弗化性ガスなどが用いられる。反応性ガ
スプラズマ部としては、反応性ガスプラスマ発生室の外
部または内部に電極を設けた誘導結合型プラズマ源、容
量結合型プラズマ源、誘導結合・容量結合混在型プラズ
マ源などを用いることができる。これらの具体例として
は、以下のものが挙げられる。
化性ガス、窒素等の窒化性ガス、メタン等の炭化性ガ
ス、ＣＦ4 等の弗化性ガスなどが用いられる。反応性ガ
スプラズマ部としては、反応性ガスプラスマ発生室の外
部または内部に電極を設けた誘導結合型プラズマ源、容
量結合型プラズマ源、誘導結合・容量結合混在型プラズ
マ源などを用いることができる。これらの具体例として
は、以下のものが挙げられる。
【００２２】（１）図１、図２に図示したプラズマ源：
円筒状の石英ガラス等の誘電体からなる反応性ガスプラ
ズマガス発生室６３の大気側周面にコイル状の電極６５
を配置し、このコイル状電極に１００ＫＨｚ〜４０ＭＨ
ｚの高周波電力を印加してプラズマを発生させる誘導結
合型プラズマ発生源。 （２）図３に示したプラズマ源：円盤性の石英ガラス等
の誘電体からなる反応性ガスプラズマ発生室６３の大気
側に渦巻き状（蚊取り線香状）のコイル電極９１を配置
し、この渦巻き状コイル電極９１に１００ＫＨｚ〜４０
ＭＨｚの高周波電力を印加してプラズマを発生させる誘
導結合型プラズマ発生源。図２（Ｂ）は渦巻状コイル電
極９１の平面図を示す。 （３）図４に示したプラズマ源：反応性ガスプラズマ発
生室６３の内部に平板状の電極９３を配置し、この平板
状電極９３に１００ＫＨｚ〜４０ＭＨｚの高周波電力を
印加してプラズマを発生させる容量結合型プラズマ発生
源。 （４）図５に示したプラズマ源：反応性ガス発生室６３
の内部にコイル状電極９５または渦巻き状コイル電極を
配置し、これら電極に１００ＫＨｚ〜４０ＭＨｚの高周
波電力を印加して誘導結合型プラズマと容量結合型プラ
ズマとが混存するプラズマ発生源。
円筒状の石英ガラス等の誘電体からなる反応性ガスプラ
ズマガス発生室６３の大気側周面にコイル状の電極６５
を配置し、このコイル状電極に１００ＫＨｚ〜４０ＭＨ
ｚの高周波電力を印加してプラズマを発生させる誘導結
合型プラズマ発生源。 （２）図３に示したプラズマ源：円盤性の石英ガラス等
の誘電体からなる反応性ガスプラズマ発生室６３の大気
側に渦巻き状（蚊取り線香状）のコイル電極９１を配置
し、この渦巻き状コイル電極９１に１００ＫＨｚ〜４０
ＭＨｚの高周波電力を印加してプラズマを発生させる誘
導結合型プラズマ発生源。図２（Ｂ）は渦巻状コイル電
極９１の平面図を示す。 （３）図４に示したプラズマ源：反応性ガスプラズマ発
生室６３の内部に平板状の電極９３を配置し、この平板
状電極９３に１００ＫＨｚ〜４０ＭＨｚの高周波電力を
印加してプラズマを発生させる容量結合型プラズマ発生
源。 （４）図５に示したプラズマ源：反応性ガス発生室６３
の内部にコイル状電極９５または渦巻き状コイル電極を
配置し、これら電極に１００ＫＨｚ〜４０ＭＨｚの高周
波電力を印加して誘導結合型プラズマと容量結合型プラ
ズマとが混存するプラズマ発生源。
【００２３】また、コイルの形状等を調整することによ
り、ヘリコル波プラズマ源とし、プラズマ中における活
性種の発生効率を高めることもできる。さらに、図１、
図２に示したように、外部磁石７１および／または内部
磁石７３を配置し、プラズマ発生部に２０〜３００ガウ
スの磁場を形成することにより高密度プラズマが得ら
れ、活性種発生効率を高めることができる。反応性ガス
プラズマ発生室６３内のプラズマ中には、荷電粒子であ
る反応性ガスイオン・電子と、電気的に中性な反応性ガ
スの活性種であるラジカル・励起状態のラジカル・原
子、分子とが存在するが、本発明では後者の電気的に中
性な粒子のみを選択的に反応プロセスゾーン６０に導
き、金属超薄膜から金属酸化物超薄膜への変換反応（例
えば、Ｓｉ→ＳｉＯ2 ）に利用する。
り、ヘリコル波プラズマ源とし、プラズマ中における活
性種の発生効率を高めることもできる。さらに、図１、
図２に示したように、外部磁石７１および／または内部
磁石７３を配置し、プラズマ発生部に２０〜３００ガウ
スの磁場を形成することにより高密度プラズマが得ら
れ、活性種発生効率を高めることができる。反応性ガス
プラズマ発生室６３内のプラズマ中には、荷電粒子であ
る反応性ガスイオン・電子と、電気的に中性な反応性ガ
スの活性種であるラジカル・励起状態のラジカル・原
子、分子とが存在するが、本発明では後者の電気的に中
性な粒子のみを選択的に反応プロセスゾーン６０に導
き、金属超薄膜から金属酸化物超薄膜への変換反応（例
えば、Ｓｉ→ＳｉＯ2 ）に利用する。
【００２４】そこで、反応性ガスプラズマ発生室６３と
反応プロセスゾーン６０との間に、電気的に中性な活性
種粒子のみを選択的に通過せしめ、一方、荷電粒子は通
過させないグリッドを設ける。グリッドの表面でプラズ
マ中のイオンと電子との間に電荷交換が行なわれて中和
される。このようなグリッドとしては、例えば、マルチ
・アパーチャ・グリッド、マリチ・スリット・グリット
がある。図６は、マルチ・アパーチャ・グリッド１０１
を示す平面図である。マルチ・アパーチャ・グリッド１
０１は、金属あるいは絶縁物からなる平板に直径０．１
〜３ｍｍの穴１０３が無数に穿設されている。
反応プロセスゾーン６０との間に、電気的に中性な活性
種粒子のみを選択的に通過せしめ、一方、荷電粒子は通
過させないグリッドを設ける。グリッドの表面でプラズ
マ中のイオンと電子との間に電荷交換が行なわれて中和
される。このようなグリッドとしては、例えば、マルチ
・アパーチャ・グリッド、マリチ・スリット・グリット
がある。図６は、マルチ・アパーチャ・グリッド１０１
を示す平面図である。マルチ・アパーチャ・グリッド１
０１は、金属あるいは絶縁物からなる平板に直径０．１
〜３ｍｍの穴１０３が無数に穿設されている。
【００２５】図７は、マルチ・スリット・グリッドを示
す平面図である。マルチ・スリット・グリッド１１１
は、金属あるいは絶縁物からなる平板に幅０．１〜１ｍ
ｍのスリットが無数に設けられている。グリッド１０
１，１１１は、冷却管１０５，１１５等により水冷等の
冷却をすることが望ましい。グリッド１０１，１１１
は、プラズマ中のイオンと電子をその表面で電荷交換
し、電荷を持たない電気的に中性な反応性に富む活性種
を、反応プロセスゾーンに導く。
す平面図である。マルチ・スリット・グリッド１１１
は、金属あるいは絶縁物からなる平板に幅０．１〜１ｍ
ｍのスリットが無数に設けられている。グリッド１０
１，１１１は、冷却管１０５，１１５等により水冷等の
冷却をすることが望ましい。グリッド１０１，１１１
は、プラズマ中のイオンと電子をその表面で電荷交換
し、電荷を持たない電気的に中性な反応性に富む活性種
を、反応プロセスゾーンに導く。
【００２６】次に遮蔽手段（遮蔽板）について説明す
る。図１および図２に示されたような、各成膜プロセス
ゾーン２０，４０、反応プロセスゾーン６０は遮蔽板１
２，１４，１６（遮蔽手段）によって囲繞され、それぞ
れ真空槽１１内で真空雰囲的に別個の空間を形成するこ
とができる。すなわち、大きな真空槽１１の中に完全に
は仕切られていないものはほぼ独立し、独立して制御可
能な２つの真空室、すなわち成膜プロセスゾーン（２
０，４０）と反応プロセスゾーン６０が存在する。この
結果、各ゾーン（室）は、個別に他のゾーンからの影響
が抑えられた真空雰囲気を有することができ、それぞれ
最適の条件を設定することができる。例えば、スパッタ
リングによる放電と、反応性ガスの活性種発生による放
電とは個別に制御でき互いに影響を与えることがでない
ので、安定した放電をすることができ、不慮の事故を招
くことがなく信頼性が高い。特に成膜プロセスゾーン２
０，４０の圧力を、反応プロセスゾーン６０より高くす
ることが望ましい。これにより、反応プロセスゾーン６
０に導入された反応性ガスが、成膜プロセスゾーン２
０，４０に流入されることが防止され、成膜プロセスゾ
ーン２０，４０のターゲット表面で、金属化合物が形成
されることによる異常放電を防止することができる。
る。図１および図２に示されたような、各成膜プロセス
ゾーン２０，４０、反応プロセスゾーン６０は遮蔽板１
２，１４，１６（遮蔽手段）によって囲繞され、それぞ
れ真空槽１１内で真空雰囲的に別個の空間を形成するこ
とができる。すなわち、大きな真空槽１１の中に完全に
は仕切られていないものはほぼ独立し、独立して制御可
能な２つの真空室、すなわち成膜プロセスゾーン（２
０，４０）と反応プロセスゾーン６０が存在する。この
結果、各ゾーン（室）は、個別に他のゾーンからの影響
が抑えられた真空雰囲気を有することができ、それぞれ
最適の条件を設定することができる。例えば、スパッタ
リングによる放電と、反応性ガスの活性種発生による放
電とは個別に制御でき互いに影響を与えることがでない
ので、安定した放電をすることができ、不慮の事故を招
くことがなく信頼性が高い。特に成膜プロセスゾーン２
０，４０の圧力を、反応プロセスゾーン６０より高くす
ることが望ましい。これにより、反応プロセスゾーン６
０に導入された反応性ガスが、成膜プロセスゾーン２
０，４０に流入されることが防止され、成膜プロセスゾ
ーン２０，４０のターゲット表面で、金属化合物が形成
されることによる異常放電を防止することができる。
【００２７】遮蔽板を設けることは、特に、複数のター
ゲットが隣接して設けられた場合に好適である。成膜プ
ロラスゾーン２０，４０の圧力（真空度）は、０．８〜
１０×１０-3Ｔｏｒｒが好適である。反応プロセスゾー
ン６０の圧力（真空度）は、０．５〜８×１０-3Ｔｏｒ
ｒが好適である。代表的な作動条件を以下に示す。
ゲットが隣接して設けられた場合に好適である。成膜プ
ロラスゾーン２０，４０の圧力（真空度）は、０．８〜
１０×１０-3Ｔｏｒｒが好適である。反応プロセスゾー
ン６０の圧力（真空度）は、０．５〜８×１０-3Ｔｏｒ
ｒが好適である。代表的な作動条件を以下に示す。
【００２８】（１）スパッタリング条件（Ｓｉ） 投入電力：３．６ｋＷ 基板温度：室温 成膜プロセスゾーン内圧力：２．０×１０-3Ｔｏｒｒ 基板ホルダ回転数：１００ｒｐｍ 超金属薄膜の厚さ：２〜６オングストローム （２）スパッタリング条件（Ｚｒ） 投入電力：１．９ｋＷ 基板温度：室温 成膜プロセスゾーン内圧力：５．０×１０-3Ｔｏｒｒ 基板ホルダ回転数：１００ｒｐｍ 超金属薄膜の厚さ：１〜４オングストローム （３）活性種発生装置の駆動条件 装置：図１，２に示した誘導結型プラズマ発生源 投入電力：１．９ｋＷ 圧力：１．４×１０-3Ｔｏｒｒ
【００２９】この時の、ターゲットの表面での異常放電
を積極的に防止するため１〜２００ｋＨｚの間隔で＋５
０〜＋２００Ｖにターゲットの電位を反転させることに
より、ターゲットの非エロージョン部分に形成された化
合物に蓄積するプラスに帯電した電荷をプラズマ中の電
子で中和することは、成膜プロセスを安定に行う上で非
常に有効である。またこの時、スパッタリング・プロセ
スによる発生したプラズマによる成膜プロセスゾーンを
構成している部品、たとえば、成膜プロセスゾーンを囲
っている遮蔽板、ターゲットシールド等は基板の温度上
昇を防止するために水冷等の冷却手段を施すことが望ま
しい。
を積極的に防止するため１〜２００ｋＨｚの間隔で＋５
０〜＋２００Ｖにターゲットの電位を反転させることに
より、ターゲットの非エロージョン部分に形成された化
合物に蓄積するプラスに帯電した電荷をプラズマ中の電
子で中和することは、成膜プロセスを安定に行う上で非
常に有効である。またこの時、スパッタリング・プロセ
スによる発生したプラズマによる成膜プロセスゾーンを
構成している部品、たとえば、成膜プロセスゾーンを囲
っている遮蔽板、ターゲットシールド等は基板の温度上
昇を防止するために水冷等の冷却手段を施すことが望ま
しい。
【００３０】図１に示して装置を用いて多層反射防止膜
を形成する場合の一例を挙げると以下の通りである。タ
ーゲット２９にＳｉ等の酸化物が低屈折である金属ター
ゲットを固定し、一方、ターゲット４９にはＴｉ，Ｚｒ
等の酸化物が高屈折率である金属ターゲットを固定す
る。ターゲット２９をスパッタしてＳｉ超薄膜を形成
し、これを反応プロセスゾーン６０でＳｉＯ2 超薄膜に
変換する。基板ホルダー１３を回転して目的とする膜厚
のＳｉＯ2 薄膜を形成する。ついで、ターゲット４９を
スパッタしてＴｉまたはＺｒ超薄膜を形成し、同様にＴ
ｉＯ2 またはＺｒＯ2 超薄膜の変換を繰り返して目的と
する膜厚のＴｉＯ2 またはＺｒＯ2 薄膜を形成する。以
上の操作を繰り返すことにより低屈折率層（ＳｉＯ2 ）
／高屈折率層（ＴｉＯ2 ，ＺｒＯ2 ）の交互積層膜から
なる多層反射防止膜が得られる。
を形成する場合の一例を挙げると以下の通りである。タ
ーゲット２９にＳｉ等の酸化物が低屈折である金属ター
ゲットを固定し、一方、ターゲット４９にはＴｉ，Ｚｒ
等の酸化物が高屈折率である金属ターゲットを固定す
る。ターゲット２９をスパッタしてＳｉ超薄膜を形成
し、これを反応プロセスゾーン６０でＳｉＯ2 超薄膜に
変換する。基板ホルダー１３を回転して目的とする膜厚
のＳｉＯ2 薄膜を形成する。ついで、ターゲット４９を
スパッタしてＴｉまたはＺｒ超薄膜を形成し、同様にＴ
ｉＯ2 またはＺｒＯ2 超薄膜の変換を繰り返して目的と
する膜厚のＴｉＯ2 またはＺｒＯ2 薄膜を形成する。以
上の操作を繰り返すことにより低屈折率層（ＳｉＯ2 ）
／高屈折率層（ＴｉＯ2 ，ＺｒＯ2 ）の交互積層膜から
なる多層反射防止膜が得られる。
【００３１】図８は本発明の他の実施例を示す平面図で
ある。装置構成は全体として成膜室１２１、その前後の
基板ロード室１２３、および基板アンロード室１２５か
ら構成される。各室はそれぞれ個別の排気系を有し、Ｒ
Ｐはロータリーポンプを、ＴＭＰはターボモリキュラー
ポンプを示す。各室間はゲートバルブ１３１，１３３を
介して連結されている。基板ロード室１２３はゲートバ
ルブ１３５ないしは開閉扉により大気に開放可能であ
り、基板アンロード室１２５はゲートバルブ１３７ない
しは開閉扉によりより大気に開閉可能である。すなわ
ち、各室は圧力的に隔離され各々独自の排気系を有し、
また、ゲートバルブ１３１，１３３を通して基板ホルダ
ー１４３を搬送することができる。
ある。装置構成は全体として成膜室１２１、その前後の
基板ロード室１２３、および基板アンロード室１２５か
ら構成される。各室はそれぞれ個別の排気系を有し、Ｒ
Ｐはロータリーポンプを、ＴＭＰはターボモリキュラー
ポンプを示す。各室間はゲートバルブ１３１，１３３を
介して連結されている。基板ロード室１２３はゲートバ
ルブ１３５ないしは開閉扉により大気に開放可能であ
り、基板アンロード室１２５はゲートバルブ１３７ない
しは開閉扉によりより大気に開閉可能である。すなわ
ち、各室は圧力的に隔離され各々独自の排気系を有し、
また、ゲートバルブ１３１，１３３を通して基板ホルダ
ー１４３を搬送することができる。
【００３２】基板１４１を搭載した基板ホルダー１４３
ゲートバルブ１３５を介して基板ロード室１２３に搬入
され、基板ロード室１２３がＲＰにより真空に引かれ
て、加熱等の必要によりる前処理を受ける。この処理が
終了後に基板ホルダー１４３は成膜室１２１に搬送され
る。すなわち、基板ロード室１２３は、基板ホルダーの
脱着・排気・必要による前処理の機能を有する。成膜室
１２１で、基板１４１に薄膜が形成される。なお、煩雑
を避けるべく図面上では基板ホルダー１４３のみを一点
鎖線で示し基板１４１の図示を省略した。
ゲートバルブ１３５を介して基板ロード室１２３に搬入
され、基板ロード室１２３がＲＰにより真空に引かれ
て、加熱等の必要によりる前処理を受ける。この処理が
終了後に基板ホルダー１４３は成膜室１２１に搬送され
る。すなわち、基板ロード室１２３は、基板ホルダーの
脱着・排気・必要による前処理の機能を有する。成膜室
１２１で、基板１４１に薄膜が形成される。なお、煩雑
を避けるべく図面上では基板ホルダー１４３のみを一点
鎖線で示し基板１４１の図示を省略した。
【００３３】成膜処理が終了した基板ホルダー１４３は
基板アンロード室１２５に搬送され、必要に応じて後処
理を受けた後、ゲートバルブ１３７を介して外部に取り
出される。すなわち、基板アンロード室１２５は、基板
ホルダーの脱着・排気・必要による後処理の機能を有す
る。成膜室１２１における成膜処理は、基板ホルダーが
水平板状である点を除いて図１、図２に示した実施例と
基本的に替わるところがない。すなわち、遮蔽板１５
１，１６１によって形成される成膜プロセスゾーン１５
３，１６３にターゲット１５５，１６５が配置され、Ｄ
Ｃマグネトロンスパッタリング法により金属超薄膜が形
成される。ＭＦＣはマスフローコントローラを示す。基
板ホルダー１４３の回転により、金属超薄膜は例えばＳ
ｉ→ＳｉＯ2 のように金属酸化物超薄膜に変換される。
これは、遮蔽板１７１により囲繞された反応プロセスゾ
ーン１７３により行なわれ、活性種発生装置１７５から
電気的に中性なラジカル等の活性種の曝露による。
基板アンロード室１２５に搬送され、必要に応じて後処
理を受けた後、ゲートバルブ１３７を介して外部に取り
出される。すなわち、基板アンロード室１２５は、基板
ホルダーの脱着・排気・必要による後処理の機能を有す
る。成膜室１２１における成膜処理は、基板ホルダーが
水平板状である点を除いて図１、図２に示した実施例と
基本的に替わるところがない。すなわち、遮蔽板１５
１，１６１によって形成される成膜プロセスゾーン１５
３，１６３にターゲット１５５，１６５が配置され、Ｄ
Ｃマグネトロンスパッタリング法により金属超薄膜が形
成される。ＭＦＣはマスフローコントローラを示す。基
板ホルダー１４３の回転により、金属超薄膜は例えばＳ
ｉ→ＳｉＯ2 のように金属酸化物超薄膜に変換される。
これは、遮蔽板１７１により囲繞された反応プロセスゾ
ーン１７３により行なわれ、活性種発生装置１７５から
電気的に中性なラジカル等の活性種の曝露による。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、特性の安定した金属化
合物薄膜を、薄膜にダメージを与えることを防止して、
低温基板温度で高速に形成することができる。
合物薄膜を、薄膜にダメージを与えることを防止して、
低温基板温度で高速に形成することができる。
【図１】本発明で用いられる装置の実施例を示す説明上
面図である。
面図である。
【図２】本発明で用いられる装置の実施例を示す、図１
の線Ａ−Ｂ−Ｃに沿った断面図である。
の線Ａ−Ｂ−Ｃに沿った断面図である。
【図３】プラズマ源の構成例を示す説明図である。
【図４】プラズマ源の構成例を示す説明図である。
【図５】プラズマ源の構成例を示す説明図である。
【図６】マルチ・アパーチャ・グリッドを示す平面図で
ある。
ある。
【図７】マルチ・スリット・グリッドを示す平面図であ
る。
る。
【図８】本発明で用いる装置の実施例を示す説明平面図
である。
である。
１１ 真空槽 １２，１４，１６ 遮蔽板 １３ 基板ホルダー １５ 真空ポンプ １７ モータ ２０，４０ 成膜プロセスゾーン ２１，４１ スパッタ電極 ２３，４３ スパッタ電源 ２５，４５ マスフローコントローラ ２７，４７ スパッタガスボンベ ２９，４９ ターゲット ６０ 反応プロセスゾーン ６１ 活性種発生装置 ６３ 反応性ガスプラズマ発生室 ６５ 電極 ６７ マッチングボックス ６９ 高周波電源 ７１ 外部コイル ７３ 内部コイル ７７ マスフローコントローラ ７９ 反応性ガスボンベ ８１ グリッド ９１ 渦巻き状電極 ９３ 平板電極 ９５ コイル状電極 １０１ マルチ・アパーチャ・グリッド １０３ 穴 １０５ 冷却管 １１１ マルチ・スリット・グリッド １１３ スリット １１５ 冷却管 １２１ 成膜室 １２３ 基板ロード室 １２５ 基板アンロード室 １３１，１３３，１３５，１３７ ゲートバルブ １４１ 基板 １４３ 基板ホルダ １５１，１６１，１７１ 遮蔽板 １５３，１６３ 成膜プロセスゾーン １５５，１６５ ターゲット １７３ 反応プロセスゾーン １７５ 活性種発生装置
Claims (19)
- 【請求項１】 真空槽内で基板上に金属ないし金属の不
完全反応物からなる金属超薄膜を形成する工程と、この
金属超薄膜に電気的に中性な反応性ガスの活性種を接触
せしめ、金属超薄膜と反応性ガスの活性種とを反応せし
めて金属化合物超薄膜に変換せしめる工程とを順次繰り
返し、金属化合物超薄膜を複数層形成・堆積することに
より、目的とする膜厚の金属化合物薄膜を基板上に形成
することを特徴とする金属化合物薄膜の形成方法。 - 【請求項２】 金属超薄膜の形成をマグネットロンスパ
ッタリング法により行なう請求項１に記載の金属化合物
薄膜の形成方法。 - 【請求項３】 金属超薄膜の形成を真空蒸着法により行
なう請求項１に記載の金属化合物薄膜の形成方法。 - 【請求項４】 前記反応性ガスの活性種が、ラジカルま
たは励起状態にあるラジカル、原子あるいは分子である
請求項１〜３のいずれか一項に記載の金属化合物薄膜の
形成方法。 - 【請求項５】 反応性ガスを導入して高周波電力を印加
し、放電することより、反応性ガスイオン、電子および
電気的に中性の活性種とを構成要素とする反応性ガスプ
ラズマを反応性ガスプラズマ発生室内に発生せしめ；こ
の反応性ガスプラズマから荷電粒子である電子およびイ
オンを選択的にトラップし、一方、電気的に中性の活性
種を選択的に通過せしめるグリッドを用いて電気的に中
性の活性種を反応性ガスプラズマ発生室から真空槽内に
取り出して金属超薄膜と接触せしめ反応さる請求項１〜
４のいずれか一項に記載の金属化合物薄膜の形成方法。 - 【請求項６】 前記グリッドがマルチ・アパッチャ・グ
リッドまたはマルチ・スリット・グリッドである請求項
５に記載の金属化合物薄膜の形成方法。 - 【請求項７】 マグネトロンスパッタリング装置におい
て；マグネトロンスパッタリング法により基板上に、金
属ないし金属の不完全反応物からなる金属超薄膜を形成
する工程を行なう成膜プロセスゾーンと；この金属超薄
膜に電気的に中性な反応性ガスの活性種を接触せしめ、
金属超薄膜と反応性ガスの活性種とを反応せしめて金属
化合物超薄膜に変換せしめる工程を行なう反応プロセス
ゾーンと；成膜プロセスゾーンと反応プロセスゾーンと
の間で基板を搬送する搬送手段と；成膜プロセスゾーン
と反応プロセスゾーンとを空間的、圧力的に分離して成
膜プロセスゾーンに反応性ガスが混入することを防止す
る遮蔽手段とを具え；安定な成膜プロセスゾーンと反応
プロセスゾーンとの間で基板を複数回繰り返して搬送、
処理し、金属化合物超薄膜を複数層形成・堆積すること
により、目的とする膜厚の金属化合物薄膜を基板上に形
成することを特徴とする成膜装置。 - 【請求項８】 真空蒸着装置において；真空蒸着法によ
り基板上に、金属ないし金属の不完全反応物からなる金
属超薄膜を形成する工程を行なう成膜プロセスゾーン
と；この金属超薄膜に電気的に中性な反応性ガスの活性
種を接触せしめ、金属超薄膜と反応性ガスの活性種とを
反応せしめて金属化合物超薄膜に変換せしめる工程を行
なう反応プロセスゾーンと；成膜プロセスゾーンと反応
プロセスゾーンとの間で基板を搬送する搬送手段と；成
膜プロセスゾーンと反応プロセスゾーンとを空間的、圧
力的に分離して成膜プロセスゾーンに反応性ガスが混入
することを防止する遮蔽手段とを具え；安定な成膜プロ
セスゾーンと反応プロセスゾーンとの間で基板を複数回
繰り返して搬送、処理し、金属化合物超薄膜を複数層形
成・堆積することにより、目的とする膜厚の金属化合物
薄膜を基板上に形成することを特徴とする成膜装置。 - 【請求項９】 前記反応性ガスの活性種がラジカルまた
は励起状態にあるラジカル、原子あるいは分子である請
求項７または８に記載の成膜装置。 - 【請求項１０】 前記活性種を発生する活性種発生装置
が、反応性ガスを導入し高周波電力を印加することによ
り、反応性ガスイオン、電子および電気的に中性の活性
種とを構成要素とする反応性ガスプラズマを発生させる
反応性ガスプラズマ発生部と、この反応性ガスプラズマ
から荷電粒子である電子およびイオンを選択的にトラッ
プし、一方、電気的に中性の活性種を選択的に通過せし
めるグリッドとを具え、電気的に中性の活性種を反応プ
ロセスゾーンに供給する請求項７〜９のいずれか一項に
記載の成膜装置。 - 【請求項１１】 前記グリッドが、マルチ・アパッチャ
・グリッドまたはマルチ・スリット・グリッドである請
求項１０に記載の成膜装置。 - 【請求項１２】 前記活性種発生装置の反応性ガスプラ
ズマ発生部として、円筒状の誘電体の大気側周面にコイ
ル状の電極を配置し、このコイル状電極に１００ＫＨｚ
〜４０ＭＨｚの高周波電力を印加してプラズマを発生さ
せる誘導結合型プラズマ発生源を用いる請求項１０に記
載の成膜装置。 - 【請求項１３】 前記活性種発生装置の反応性ガスプラ
ズマ発生部として、円盤性の誘電体の大気側に渦巻き状
コイルの電極を配置し、この渦巻き状コイル電極に１０
０ＫＨｚ〜４０ＭＨｚの高周波電力を印加してプラズマ
を発生させる誘導結合型プラズマ発生源を用いる請求項
１０に記載の成膜装置。 - 【請求項１４】 前記活性種発生装置の反応性ガスプラ
ズマ発生部として、反応ガスプラズマ発生部内部に平板
状の電極を配置し、この平板状電極に１００ＫＨｚ〜４
０ＭＨｚの高周波電力を印加してプラズマを発生させる
容量結合型プラズマ発生源を用いる請求項１０に記載の
成膜装置。 - 【請求項１５】 前記活性種発生装置の反応性ガスプラ
ズマ発生部として、反応ガス発生部内部にコイル状の電
極または渦巻き状のコイル電極を配置し、これら電極に
１００ＫＨｚ〜４０ＭＨｚの高周波電力を印加して誘導
結合型プラズマと容量結合型プラズマとが混存するプラ
ズマ発生源を用いる請求項１０に記載の成膜装置。 - 【請求項１６】 前記活性種発生装置の活性種の発生効
率を高めるために、反応性ガスプラズマ発生部でヘリコ
ン波プラズマを発生させる請求項１０〜１５のいずれか
一項に記載の成膜装置。 - 【請求項１７】 前記活性種発生装置の活性種の発生効
率を高めるために、反応性ガスプラズマ発生部に、２０
〜３００ガウスの磁場を形成する外部コイルあるいは内
部コイルを具えている請求項１０〜１６のいずれか一項
に記載の成膜装置。 - 【請求項１８】 基板における異常放電を防止するため
に、基板を支持する基板ホルダーを装置電位から電気的
に絶縁する請求項７または８に記載の成膜装置。 - 【請求項１９】 請求項７または８に記載の成膜装置で
あって、成膜プロセスゾーンと反応プロセスゾーンを備
えた成膜室の前後に更に、基板ホルダーの脱着・排気・
必要による前処理の行える基板ロード室と、基板ホルダ
ーの脱着・排気・必要による後処理が行なえる基板アン
ロード室の２つの室を有し、各室は圧力的に隔離され各
々独自の排気系を有し、基板ロード室−成膜室−基板ア
ンロード室間に基板を搬送することにより、薄膜形成の
逐時処理を行うことを特徴とする成膜装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10073166A JPH11256327A (ja) | 1998-03-05 | 1998-03-05 | 金属化合物薄膜の形成方法および成膜装置 |
| US09/092,644 US6103320A (en) | 1998-03-05 | 1998-06-09 | Method for forming a thin film of a metal compound by vacuum deposition |
| EP98115624A EP0940481B1 (en) | 1998-03-05 | 1998-08-19 | Method and apparatus for forming a thin film of a metal compound |
| DE1998625138 DE69825138T2 (de) | 1998-03-05 | 1998-08-19 | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von dünnen Schichten einer Metallverbindung |
| US09/517,340 US6274014B1 (en) | 1998-03-05 | 2000-03-02 | Method for forming a thin film of a metal compound by vacuum deposition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10073166A JPH11256327A (ja) | 1998-03-05 | 1998-03-05 | 金属化合物薄膜の形成方法および成膜装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11256327A true JPH11256327A (ja) | 1999-09-21 |
Family
ID=13510315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10073166A Pending JPH11256327A (ja) | 1998-03-05 | 1998-03-05 | 金属化合物薄膜の形成方法および成膜装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11256327A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11279757A (ja) * | 1998-03-27 | 1999-10-12 | Shincron:Kk | 複合金属の化合物薄膜形成方法及びその薄膜形成装置 |
| JP2001011605A (ja) * | 1999-06-30 | 2001-01-16 | Shincron:Kk | 複合金属の化合物薄膜形成方法及びその薄膜形成装置 |
| JP2002256429A (ja) * | 2001-02-28 | 2002-09-11 | Tomonobu Hata | スパッタリング装置 |
| JP2006509102A (ja) * | 2002-12-04 | 2006-03-16 | ライボルト オプティクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 多層膜を製造する方法および前記方法を実施するための装置 |
| JP2008524442A (ja) * | 2004-12-15 | 2008-07-10 | エヌエックスピー ビー ヴィ | 薄膜音響積層反射体ならびにその製造方法および製造装置 |
| JP2008240111A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Ulvac Japan Ltd | 光学薄膜の成膜方法 |
| JP2010168665A (ja) * | 2002-12-04 | 2010-08-05 | Leybold Optics Gmbh | 多層膜を製造する方法および前記方法を実施するための装置 |
| JP2011181292A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Emd:Kk | プラズマ処理装置用アンテナ及び該アンテナを用いたプラズマ処理装置 |
| JP2012067394A (ja) * | 2004-04-09 | 2012-04-05 | Ulvac Japan Ltd | 成膜装置および成膜方法 |
| JP2012128321A (ja) * | 2010-12-17 | 2012-07-05 | Canon Inc | 反射防止膜形成方法及び反射防止膜形成装置 |
| WO2013030953A1 (ja) * | 2011-08-30 | 2013-03-07 | 株式会社イー・エム・ディー | プラズマ処理装置用アンテナ及び該アンテナを用いたプラズマ処理装置 |
| JP2014002293A (ja) * | 2012-06-20 | 2014-01-09 | Canon Inc | 金属酸化膜形成方法、金属酸化膜形成装置および反射防止膜付き光学素子の製造方法 |
| JP2016098425A (ja) * | 2014-11-26 | 2016-05-30 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | スパッタリング装置 |
| CN110408912A (zh) * | 2019-09-11 | 2019-11-05 | 光驰科技(上海)有限公司 | 一种多片式旋转等离子体增强原子层沉积成膜装置 |
-
1998
- 1998-03-05 JP JP10073166A patent/JPH11256327A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11279757A (ja) * | 1998-03-27 | 1999-10-12 | Shincron:Kk | 複合金属の化合物薄膜形成方法及びその薄膜形成装置 |
| JP2001011605A (ja) * | 1999-06-30 | 2001-01-16 | Shincron:Kk | 複合金属の化合物薄膜形成方法及びその薄膜形成装置 |
| JP2002256429A (ja) * | 2001-02-28 | 2002-09-11 | Tomonobu Hata | スパッタリング装置 |
| JP4573450B2 (ja) * | 2001-02-28 | 2010-11-04 | 朋延 畑 | スパッタリング装置 |
| JP2010168665A (ja) * | 2002-12-04 | 2010-08-05 | Leybold Optics Gmbh | 多層膜を製造する方法および前記方法を実施するための装置 |
| JP2006509102A (ja) * | 2002-12-04 | 2006-03-16 | ライボルト オプティクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 多層膜を製造する方法および前記方法を実施するための装置 |
| JP2012067394A (ja) * | 2004-04-09 | 2012-04-05 | Ulvac Japan Ltd | 成膜装置および成膜方法 |
| JP2008524442A (ja) * | 2004-12-15 | 2008-07-10 | エヌエックスピー ビー ヴィ | 薄膜音響積層反射体ならびにその製造方法および製造装置 |
| JP2008240111A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Ulvac Japan Ltd | 光学薄膜の成膜方法 |
| JP2011181292A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Emd:Kk | プラズマ処理装置用アンテナ及び該アンテナを用いたプラズマ処理装置 |
| JP2012128321A (ja) * | 2010-12-17 | 2012-07-05 | Canon Inc | 反射防止膜形成方法及び反射防止膜形成装置 |
| WO2013030953A1 (ja) * | 2011-08-30 | 2013-03-07 | 株式会社イー・エム・ディー | プラズマ処理装置用アンテナ及び該アンテナを用いたプラズマ処理装置 |
| JP2014002293A (ja) * | 2012-06-20 | 2014-01-09 | Canon Inc | 金属酸化膜形成方法、金属酸化膜形成装置および反射防止膜付き光学素子の製造方法 |
| JP2016098425A (ja) * | 2014-11-26 | 2016-05-30 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | スパッタリング装置 |
| CN110408912A (zh) * | 2019-09-11 | 2019-11-05 | 光驰科技(上海)有限公司 | 一种多片式旋转等离子体增强原子层沉积成膜装置 |
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