JPH0578831A - 薄膜形成方法およびその装置 - Google Patents
薄膜形成方法およびその装置Info
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- JPH0578831A JPH0578831A JP2013591A JP2013591A JPH0578831A JP H0578831 A JPH0578831 A JP H0578831A JP 2013591 A JP2013591 A JP 2013591A JP 2013591 A JP2013591 A JP 2013591A JP H0578831 A JPH0578831 A JP H0578831A
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- thin film
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 スパッタリングによる薄膜形成方法におい
て、真空槽内で、一対のターゲットを基板に近づくにし
たがって相互の距離を広げるように、基板に対して傾斜
して配置し、上記ターゲットに電界を印加し放電を生じ
させると同時に、磁力線が量ターゲットを通るように磁
界を印加しながら、基板に薄膜を形成することを特徴と
する薄膜形成方法。真空槽内で基板を支持する支持手段
と、上記基板に近づくにしたがって相互の距離を広げる
ように、基板に対して傾斜して配置された一対のターゲ
ットに、電圧を印加しスパッタを起こさせる電圧印加手
段と、一方のターゲットから他方のターゲットの方向に
磁界を印加する磁界印加手段とを備えることを特徴とす
る薄膜形成装置。 【効果】 基板上に均質でかつ緻密な薄膜を速い成膜速
度で形成することができる。
て、真空槽内で、一対のターゲットを基板に近づくにし
たがって相互の距離を広げるように、基板に対して傾斜
して配置し、上記ターゲットに電界を印加し放電を生じ
させると同時に、磁力線が量ターゲットを通るように磁
界を印加しながら、基板に薄膜を形成することを特徴と
する薄膜形成方法。真空槽内で基板を支持する支持手段
と、上記基板に近づくにしたがって相互の距離を広げる
ように、基板に対して傾斜して配置された一対のターゲ
ットに、電圧を印加しスパッタを起こさせる電圧印加手
段と、一方のターゲットから他方のターゲットの方向に
磁界を印加する磁界印加手段とを備えることを特徴とす
る薄膜形成装置。 【効果】 基板上に均質でかつ緻密な薄膜を速い成膜速
度で形成することができる。
Description
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は薄膜の形成方法およびその
装置に関し、さらに詳しくは、基板上に均質でかつ緻密
な薄膜を速い成膜速度で形成する方法およびその装置に
関する。
装置に関し、さらに詳しくは、基板上に均質でかつ緻密
な薄膜を速い成膜速度で形成する方法およびその装置に
関する。
【０００２】
【発明の技術的背景】スパッタ現象を利用した薄膜形成
方法（以下スパッタ法と記載する）は、蒸着が困難な高
融点材料や化合物でも比較的容易に膜形成ができるこ
と、大面積化が容易なことなどの理由で広く利用されて
いる。しかし、スパッタ法は蒸着法と比較して成膜速度
が遅いという欠点がある。そのため成膜速度を向上させ
る方法として、プラズマ生成用電極を設けた３極スパッ
タ法やマグネトロンスパッタ法などが提案され実施され
ている。
方法（以下スパッタ法と記載する）は、蒸着が困難な高
融点材料や化合物でも比較的容易に膜形成ができるこ
と、大面積化が容易なことなどの理由で広く利用されて
いる。しかし、スパッタ法は蒸着法と比較して成膜速度
が遅いという欠点がある。そのため成膜速度を向上させ
る方法として、プラズマ生成用電極を設けた３極スパッ
タ法やマグネトロンスパッタ法などが提案され実施され
ている。
【０００３】マグネトロンスパッタ法は、薄膜形成に悪
影響を与える二次電子（γ電子）や負イオンを磁界をか
けてターゲット付近に封じ込め、基板を保護すると同時
に雰囲気のイオン化を促進しプラズマ密度を上げるた
め、良質な薄膜を成膜することができ、成膜速度を向上
させることができる。しかし、このようなマグネトロン
スパッタ法であっても、蒸着法に比べて成膜速度が遅
く、また強磁性体の物質をスパッタする場合には、ター
ゲット付近に有効な磁界を作るために強い磁場を形成す
る必要があり、そのためターゲットのエロージョンが局
所的に発生し、ターゲットの使用効率が低下するという
欠点がある。
影響を与える二次電子（γ電子）や負イオンを磁界をか
けてターゲット付近に封じ込め、基板を保護すると同時
に雰囲気のイオン化を促進しプラズマ密度を上げるた
め、良質な薄膜を成膜することができ、成膜速度を向上
させることができる。しかし、このようなマグネトロン
スパッタ法であっても、蒸着法に比べて成膜速度が遅
く、また強磁性体の物質をスパッタする場合には、ター
ゲット付近に有効な磁界を作るために強い磁場を形成す
る必要があり、そのためターゲットのエロージョンが局
所的に発生し、ターゲットの使用効率が低下するという
欠点がある。
【０００４】これらの欠点を改善した方法として、対向
型スパッタ法がある。対向型スパッタ法は一対の同寸法
のターゲットを対向させ、一方のターゲットから他方の
ターゲットへ磁界と電界を平行にかけて、スパッタ粒子
を側方堆積させる方法である。しかし対向型スパッタ法
では、スパッタ粒子がターゲット間で四方に等方的に散
乱し薄膜物質の損失が大きいという欠点がある。
型スパッタ法がある。対向型スパッタ法は一対の同寸法
のターゲットを対向させ、一方のターゲットから他方の
ターゲットへ磁界と電界を平行にかけて、スパッタ粒子
を側方堆積させる方法である。しかし対向型スパッタ法
では、スパッタ粒子がターゲット間で四方に等方的に散
乱し薄膜物質の損失が大きいという欠点がある。
【０００５】
【発明の目的】本発明はこのような従来技術における問
題点を解決しようとするものであって、基板上に均質で
かつ緻密な薄膜を速い成膜速度で形成することができる
ような方法およびその装置を提供することを目的として
いる。
題点を解決しようとするものであって、基板上に均質で
かつ緻密な薄膜を速い成膜速度で形成することができる
ような方法およびその装置を提供することを目的として
いる。
【０００６】
【発明の概要】本発明に係る薄膜形成方法は、スパッタ
リングによる薄膜形成方法において、真空槽内で、一対
のターゲットを基板に近づくにしたがって相互の距離を
広げるように、基板に対して傾斜して配置し、上記ター
ゲットに電界を印加し放電を生じさせると同時に、磁力
線が両ターゲットを通るように磁界を印加しながら基板
に薄膜を形成することを特徴としている。
リングによる薄膜形成方法において、真空槽内で、一対
のターゲットを基板に近づくにしたがって相互の距離を
広げるように、基板に対して傾斜して配置し、上記ター
ゲットに電界を印加し放電を生じさせると同時に、磁力
線が両ターゲットを通るように磁界を印加しながら基板
に薄膜を形成することを特徴としている。
【０００７】本発明に係る薄膜形成装置は、真空槽内で
基板を支持する支持手段と、上記基板に近づくにしたが
って相互の距離を広げるように、基板に対して傾斜して
配置された一対のターゲットに電圧を印加しスパッタを
起こさせる電圧印加手段と、一方のターゲットから他方
のターゲットの方向に磁界を印加する磁界印加手段とを
備えることを特徴としている。
基板を支持する支持手段と、上記基板に近づくにしたが
って相互の距離を広げるように、基板に対して傾斜して
配置された一対のターゲットに電圧を印加しスパッタを
起こさせる電圧印加手段と、一方のターゲットから他方
のターゲットの方向に磁界を印加する磁界印加手段とを
備えることを特徴としている。
【０００８】
【発明の具体的説明】以下、本発明に係る薄膜形成方法
およびその装置を図１および図２に基づいて説明する。
およびその装置を図１および図２に基づいて説明する。
【０００９】図１は、本発明に係る薄膜形成装置の一例
であり、図２は、本発明に係る薄膜形成装置の概念図で
ある。図１に示すようにこの薄膜形成装置１では、真空
槽１１の内部上方に基板支持部３が設けられており、こ
の基板支持部３には、薄膜が被着される基板２が取り付
けられている。基板２は、基板位置調節機構８によりタ
ーゲットとの距離が調節できるようになっている。
であり、図２は、本発明に係る薄膜形成装置の概念図で
ある。図１に示すようにこの薄膜形成装置１では、真空
槽１１の内部上方に基板支持部３が設けられており、こ
の基板支持部３には、薄膜が被着される基板２が取り付
けられている。基板２は、基板位置調節機構８によりタ
ーゲットとの距離が調節できるようになっている。
【００１０】本発明では基板２は金属、合金、あるいは
ガラス、セラミックス、単結晶などの無機材料であって
もよく、プラスチックなどの有機材料であってもよい。
真空槽１１の内部下方にはターゲット４、４’が設けら
れている。ターゲット４、４’は、基板に近づくにした
がって相互の距離を広げるように、基板に対して傾斜し
て基板に対して傾けて配置されている。このようなター
ゲット４、４’は図２に示すように、基板２の中心を通
り基板２と直交する平面Ｐに関して対称になるように設
置されることが好ましく、平面Ｐと基板２との交線に対
して平行であることが好ましい。また、このようなター
ゲット４、４’は同一形状、同一寸法であることが好ま
しい。
ガラス、セラミックス、単結晶などの無機材料であって
もよく、プラスチックなどの有機材料であってもよい。
真空槽１１の内部下方にはターゲット４、４’が設けら
れている。ターゲット４、４’は、基板に近づくにした
がって相互の距離を広げるように、基板に対して傾斜し
て基板に対して傾けて配置されている。このようなター
ゲット４、４’は図２に示すように、基板２の中心を通
り基板２と直交する平面Ｐに関して対称になるように設
置されることが好ましく、平面Ｐと基板２との交線に対
して平行であることが好ましい。また、このようなター
ゲット４、４’は同一形状、同一寸法であることが好ま
しい。
【００１１】ターゲット４、４’は、角度調節機構５、
５’により傾き角θ、θ’が調節でき、ターゲット位置
調節機構７によりターゲット４、４’間の距離およびタ
ーゲット４、４’と基板との距離を調節することができ
るようになっている。なお、ターゲットの傾き角θ、
θ’は、基板２と直交する平面Ｐとターゲット４、４’
とのなす角度であり、傾き角θ、θ’は略同一であるこ
とが好ましい。
５’により傾き角θ、θ’が調節でき、ターゲット位置
調節機構７によりターゲット４、４’間の距離およびタ
ーゲット４、４’と基板との距離を調節することができ
るようになっている。なお、ターゲットの傾き角θ、
θ’は、基板２と直交する平面Ｐとターゲット４、４’
とのなす角度であり、傾き角θ、θ’は略同一であるこ
とが好ましい。
【００１２】ターゲット４、４’には電源（図示せず）
が接続されており、電圧を印加できるようになってい
る。ターゲットは陰極であり、基板は通常アース電位に
保たれる。
が接続されており、電圧を印加できるようになってい
る。ターゲットは陰極であり、基板は通常アース電位に
保たれる。
【００１３】また、ターゲットとしては金属、合金、無
機酸化物、無機単体などが好ましく用いられる。真空槽
１１の内部下方左右には磁界印加手段としての永久磁石
６、６’が設けられている。永久磁石６、６’はターゲ
ット４、４’の中心を通る直線ａ−ｂに略平行な方向に
磁界が印加されるように、かつ磁力線が両ターゲットを
通るようにターゲットの裏面側に設置されている。
機酸化物、無機単体などが好ましく用いられる。真空槽
１１の内部下方左右には磁界印加手段としての永久磁石
６、６’が設けられている。永久磁石６、６’はターゲ
ット４、４’の中心を通る直線ａ−ｂに略平行な方向に
磁界が印加されるように、かつ磁力線が両ターゲットを
通るようにターゲットの裏面側に設置されている。
【００１４】本実施例では磁界印加手段として永久磁石
を用いているが、本発明では磁界印加手段としてコイル
を用いることもできる。また永久磁石６、６’はそれぞ
れ１個または複数個用いることができ、永久磁石６、
６’は同数であることが好ましい。磁界印加手段は、プ
ラズマ領域中心付近で２００ガウス以上、好ましくは２
５０ガウス以上の磁力がかかるような、永久磁石または
コイルを用いることが望ましい。
を用いているが、本発明では磁界印加手段としてコイル
を用いることもできる。また永久磁石６、６’はそれぞ
れ１個または複数個用いることができ、永久磁石６、
６’は同数であることが好ましい。磁界印加手段は、プ
ラズマ領域中心付近で２００ガウス以上、好ましくは２
５０ガウス以上の磁力がかかるような、永久磁石または
コイルを用いることが望ましい。
【００１５】なお、図１において、９は排気管、１０は
ガス導入管である。以上のような薄膜形成装置１を用い
て薄膜を形成するには、まず基板２を基板支持部３に装
着する。
ガス導入管である。以上のような薄膜形成装置１を用い
て薄膜を形成するには、まず基板２を基板支持部３に装
着する。
【００１６】次に、ターゲット４、４’を装着した後、
真空槽１１内を１×１０-6〜１×１０-8Ｔｏｒｒに減圧
する。ターゲット４、４’の傾き角θ、θ’は２０°〜
８０°、好ましくは４０°〜７０°の範囲であることが
望ましい。
真空槽１１内を１×１０-6〜１×１０-8Ｔｏｒｒに減圧
する。ターゲット４、４’の傾き角θ、θ’は２０°〜
８０°、好ましくは４０°〜７０°の範囲であることが
望ましい。
【００１７】次いで、ガス導入管よりスパッタガスを導
入する。スパッタガスとしてはアルゴン、クリプトン、
ヘリウム、ネオンなどが用いられる。また、反応性スパ
ッタリングを行う場合にはスパッタガスに酸素ガス、窒
素ガス、メタン、シランなどの反応性ガスを混合するこ
ともできる。
入する。スパッタガスとしてはアルゴン、クリプトン、
ヘリウム、ネオンなどが用いられる。また、反応性スパ
ッタリングを行う場合にはスパッタガスに酸素ガス、窒
素ガス、メタン、シランなどの反応性ガスを混合するこ
ともできる。
【００１８】真空槽１１内の真空度は、スパッタガスを
真空槽１１内に一定量導入しながら１×１０-4〜２×１
０-2Ｔｏｒｒ、好ましくは１×１０-3〜１×１０-2Ｔｏ
ｒｒにすることが望ましい。
真空槽１１内に一定量導入しながら１×１０-4〜２×１
０-2Ｔｏｒｒ、好ましくは１×１０-3〜１×１０-2Ｔｏ
ｒｒにすることが望ましい。
【００１９】次にターゲット４、４’に直流電圧を印加
する。本発明ではターゲット４、４’に直流電圧のみを
印加してもよく、高周波電圧を直流電圧に重畳させなが
ら印加してもよく、高周波電圧のみを印加してもよい。
この際、ターゲットに生じる直流成分の電圧は０.３〜
３ｋＶ、好ましくは０.５〜２ｋＶであることが望まし
い。
する。本発明ではターゲット４、４’に直流電圧のみを
印加してもよく、高周波電圧を直流電圧に重畳させなが
ら印加してもよく、高周波電圧のみを印加してもよい。
この際、ターゲットに生じる直流成分の電圧は０.３〜
３ｋＶ、好ましくは０.５〜２ｋＶであることが望まし
い。
【００２０】このようにターゲットに電圧を印加するこ
とによりグロー放電が発生する。このグロー放電によ
り、放電空間にプラズマが形成される。このプラズマ中
の正イオンが、陰極近傍の陰極電位降下で加速され、タ
ーゲット陰極表面に衝突し、ターゲット表面をスパッタ
蒸発させる。スパッタされた薄膜形成物質は基板上に堆
積して薄膜が形成される。
とによりグロー放電が発生する。このグロー放電によ
り、放電空間にプラズマが形成される。このプラズマ中
の正イオンが、陰極近傍の陰極電位降下で加速され、タ
ーゲット陰極表面に衝突し、ターゲット表面をスパッタ
蒸発させる。スパッタされた薄膜形成物質は基板上に堆
積して薄膜が形成される。
【００２１】
【発明の効果】本発明に係る薄膜形成方法および装置に
よれば、スパッタリングによる薄膜形成方法において、
真空槽内で、一対のターゲットを基板に近づくにしたが
って相互の距離を広げるように、基板に対して傾斜して
配置し、上記ターゲットに電界を印加し放電を生じさせ
ると同時に、磁力線が両ターゲットを通るように磁界を
印加しながら、基板に薄膜を形成している。このため、
二次電子（γ電子）や負イオンを両ターゲット間に閉じ
込めることができ、かつ基板方向のスパッタリング率を
向上させることができるので、ターゲット間のプラズマ
密度を低下させることなしに従来のスパッタ法と比較し
て成膜速度を大幅に向上させることができる。
よれば、スパッタリングによる薄膜形成方法において、
真空槽内で、一対のターゲットを基板に近づくにしたが
って相互の距離を広げるように、基板に対して傾斜して
配置し、上記ターゲットに電界を印加し放電を生じさせ
ると同時に、磁力線が両ターゲットを通るように磁界を
印加しながら、基板に薄膜を形成している。このため、
二次電子（γ電子）や負イオンを両ターゲット間に閉じ
込めることができ、かつ基板方向のスパッタリング率を
向上させることができるので、ターゲット間のプラズマ
密度を低下させることなしに従来のスパッタ法と比較し
て成膜速度を大幅に向上させることができる。
【００２２】また、薄膜中の残留ガス含有率を減少させ
ることができ、薄膜の緻密化、均質化が可能になる。以
下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら
実施例に限定されるものではない。
ることができ、薄膜の緻密化、均質化が可能になる。以
下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら
実施例に限定されるものではない。
【００２３】
【実施例１】図１に示されるような装置に、基板として
ガラス板を装着するとともに、ターゲットとして鉄を用
い、その傾き角θを６０°とした。磁界印加手段とし
て、プラズマ領域の中心付近で２００ガウス以上の磁力
がかかるような永久磁石を設置した。
ガラス板を装着するとともに、ターゲットとして鉄を用
い、その傾き角θを６０°とした。磁界印加手段とし
て、プラズマ領域の中心付近で２００ガウス以上の磁力
がかかるような永久磁石を設置した。
【００２４】真空槽１１内を排気し、真空槽内の真空度
を５×１０-7Ｔｏｒｒとした後、アルゴンガスを毎分７
５ｃｃの量で真空槽内に導入した。ターゲットを陰極と
し２ｋＶの直流を印加しながら、６０秒間成膜した。成
膜中の真空度は５. ５×１０-3Ｔｏｒｒであった。
を５×１０-7Ｔｏｒｒとした後、アルゴンガスを毎分７
５ｃｃの量で真空槽内に導入した。ターゲットを陰極と
し２ｋＶの直流を印加しながら、６０秒間成膜した。成
膜中の真空度は５. ５×１０-3Ｔｏｒｒであった。
【００２５】このようにして成膜した基板の中心に堆積
した薄膜の厚さと密度を測定した。結果を表１に示す。
した薄膜の厚さと密度を測定した。結果を表１に示す。
【００２６】
【実施例２〜３】実施例１において、ターゲットの傾き
角θを４５°としたものを実施例２、３０°としたもの
を実施例３とし、実施例１と同様にして成膜した。結果
を表１に示す。
角θを４５°としたものを実施例２、３０°としたもの
を実施例３とし、実施例１と同様にして成膜した。結果
を表１に示す。
【００２７】
【比較例１〜２】実施例１において、ターゲットの傾き
角θを０°としたものを比較例１、傾き角θを９０°と
したものを比較例２とし、実施例１と同様にして成膜し
た。結果を表１に示す。
角θを０°としたものを比較例１、傾き角θを９０°と
したものを比較例２とし、実施例１と同様にして成膜し
た。結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
【図１】本発明に係る薄膜形成装置の一例を示す概略図
である。
である。
【図２】本発明に係る薄膜形成装置の概念図である。
１ 薄膜形成装置 ２ 基板 ４、４’ ターゲット ５、５’ 角度調節機構 ６、６’ 永久磁石 ７ ターゲット位置調節機構 θ、θ’ 傾き角
Claims (2)
- 【請求項１】 スパッタリングによる薄膜形成方法にお
いて、 真空槽内で、一対のターゲットを基板に近づくにしたが
って相互の距離を広げるように、基板に対して傾斜して
配置し、 上記ターゲットに電圧を印加し放電を生じさせると同時
に、磁力線が両ターゲットを通るように磁界を印加しな
がら、基板に薄膜を形成することを特徴とする薄膜形成
方法。 - 【請求項２】 真空槽内で基板を支持する支持手段と、 上記基板に近づくにしたがって相互の距離を広げるよう
に、基板に対して傾斜して配置された一対のターゲット
に、電圧を印加しスパッタを起こさせる電圧印加手段
と、 一方のターゲットから他方のターゲットの方向に磁界を
印加する磁界印加手段とを備えることを特徴とする薄膜
形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013591A JPH0578831A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 薄膜形成方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013591A JPH0578831A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 薄膜形成方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0578831A true JPH0578831A (ja) | 1993-03-30 |
Family
ID=12018694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013591A Pending JPH0578831A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 薄膜形成方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0578831A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001107228A (ja) * | 1999-10-07 | 2001-04-17 | Anelva Corp | 反応性スパッタリング装置 |
| US6241857B1 (en) | 1996-11-20 | 2001-06-05 | Nec Corporation | Method of depositing film and sputtering apparatus |
| KR20020032809A (ko) * | 2000-10-27 | 2002-05-04 | 신상선 | 도전성 막 증착장치 |
| US6641702B2 (en) * | 2000-09-26 | 2003-11-04 | Data Storage Institute | Sputtering device |
| JP2004022398A (ja) * | 2002-06-18 | 2004-01-22 | Ulvac Japan Ltd | 有機エレクトロルミネッセンスの製造方法 |
| JP2006134603A (ja) * | 2004-11-02 | 2006-05-25 | Bridgestone Corp | 触媒構造体及びそれを用いた固体高分子型燃料電池用膜電極接合体 |
| JP2009138277A (ja) * | 2009-01-27 | 2009-06-25 | Canon Anelva Corp | マグネトロンスパッタリング装置 |
| JP2020502363A (ja) * | 2016-12-14 | 2020-01-23 | シュナイダー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コムパニー コマンデイトゲゼルシャフト | レンズをコーティングするための装置、方法、および使用 |
-
1991
- 1991-02-13 JP JP2013591A patent/JPH0578831A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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