JPH09263937A - 薄膜形成方法 - Google Patents
薄膜形成方法Info
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- JPH09263937A JPH09263937A JP9610896A JP9610896A JPH09263937A JP H09263937 A JPH09263937 A JP H09263937A JP 9610896 A JP9610896 A JP 9610896A JP 9610896 A JP9610896 A JP 9610896A JP H09263937 A JPH09263937 A JP H09263937A
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Landscapes
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 複合金属化合物を任意に得ることができ、任
意の屈折率や組成を有する薄膜を製造でき、中間屈折率
の薄膜、屈折率が厚さ方向で変化する薄膜、複合金属酸
化物薄膜などを得ることができる。ルゲートフィルタ
（Ｒｕｇａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）、反応防止膜、ＩＴＯ
等の透明導電膜、強誘電性膜、多金属酸化膜、窒化膜、
フッ化膜などに応用できる。 【解決手段】 第１の金属をスパッタして超薄膜を形成
する第１スパッタ帯域と、第１の金属とは異なる第２の
金属をスパッタして超薄膜を形成する第２スパッタ帯域
と、これら第１および第２の金属を反応せしめて酸化物
等の金属化合物に変換する反応帯域とに、基板を順次、
繰り返して搬送せしめ、基板上に第１および第２の金属
の複合化合物からなる薄膜を形成することを特徴とする
薄膜形成方法。
意の屈折率や組成を有する薄膜を製造でき、中間屈折率
の薄膜、屈折率が厚さ方向で変化する薄膜、複合金属酸
化物薄膜などを得ることができる。ルゲートフィルタ
（Ｒｕｇａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）、反応防止膜、ＩＴＯ
等の透明導電膜、強誘電性膜、多金属酸化膜、窒化膜、
フッ化膜などに応用できる。 【解決手段】 第１の金属をスパッタして超薄膜を形成
する第１スパッタ帯域と、第１の金属とは異なる第２の
金属をスパッタして超薄膜を形成する第２スパッタ帯域
と、これら第１および第２の金属を反応せしめて酸化物
等の金属化合物に変換する反応帯域とに、基板を順次、
繰り返して搬送せしめ、基板上に第１および第２の金属
の複合化合物からなる薄膜を形成することを特徴とする
薄膜形成方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、任意の組成を有す
る複合金属化合物薄膜の形成方法に関する。
る複合金属化合物薄膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】薄膜は従来から、真空蒸着法、スパッタ
リング法などにより製造されている。薄膜、特に光学薄
膜においては、異なる屈折率をもつ物質を用いて多層膜
を形成することにより、所定の光学的特性をもつ薄膜を
形成している。しかしながら、酸化物、フッ化物等の物
質は固有の屈折率を有しており、この値が光学設計上の
要求を必ずしも満足しえず、結果として得られる薄膜、
例えば反射防止膜の膜特性が必ずしも十分なものではな
かった。この対策として、等価膜により中間屈折率の薄
膜を形成する技術や、ＰＥＣＶＤ（ＳｉＯｘ）、ＩＡＤ
（ＳｉＯｘＮｘ）等の連続屈折率膜、高屈折率物質と低
屈折率物質の混合蒸着や２源蒸着が提案されている。し
かしながら、いずれの方法も再現性や制御に問題があ
り、また、屈折率の変化・調整に限界があったり、膜厚
を十分に厚くすることが困難であった。さらに、屈折率
の調整の問題の他に、電気的特性などの種々の物理的特
性を有する薄膜の開発がまたれている。また、本出願人
は特開昭６２−２８４０７６号として、低屈雰囲気下
で、基板上に超薄膜を堆積する工程と、この超薄膜にイ
オンビームを照射する工程とを繰る返し、所定の膜厚の
薄膜とする薄膜形成方法を提案した。
リング法などにより製造されている。薄膜、特に光学薄
膜においては、異なる屈折率をもつ物質を用いて多層膜
を形成することにより、所定の光学的特性をもつ薄膜を
形成している。しかしながら、酸化物、フッ化物等の物
質は固有の屈折率を有しており、この値が光学設計上の
要求を必ずしも満足しえず、結果として得られる薄膜、
例えば反射防止膜の膜特性が必ずしも十分なものではな
かった。この対策として、等価膜により中間屈折率の薄
膜を形成する技術や、ＰＥＣＶＤ（ＳｉＯｘ）、ＩＡＤ
（ＳｉＯｘＮｘ）等の連続屈折率膜、高屈折率物質と低
屈折率物質の混合蒸着や２源蒸着が提案されている。し
かしながら、いずれの方法も再現性や制御に問題があ
り、また、屈折率の変化・調整に限界があったり、膜厚
を十分に厚くすることが困難であった。さらに、屈折率
の調整の問題の他に、電気的特性などの種々の物理的特
性を有する薄膜の開発がまたれている。また、本出願人
は特開昭６２−２８４０７６号として、低屈雰囲気下
で、基板上に超薄膜を堆積する工程と、この超薄膜にイ
オンビームを照射する工程とを繰る返し、所定の膜厚の
薄膜とする薄膜形成方法を提案した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、任意の化合
物ないしは混合物薄膜をスパッタリングにより形成する
ことを目的とする。
物ないしは混合物薄膜をスパッタリングにより形成する
ことを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の薄膜形成方法
は、第１の金属ないしは半導体をスパッタして超薄膜を
形成する第１スパッタ帯域と、第１の金属ないしは半導
体とは異なる第２の金属ないしは半導体をスパッタして
超薄膜を形成する第２スパッタ帯域と、これら第１およ
び第２の金属ないしは半導体をそれぞれ。あるいは同時
に反応せしめて酸化物等の金属化合物に変換する反応帯
域とに、基板を順次、繰り返して搬送せしめ、基板上に
第１および第２の金属の複合化合物から成る薄膜を形成
することを特徴とする。
は、第１の金属ないしは半導体をスパッタして超薄膜を
形成する第１スパッタ帯域と、第１の金属ないしは半導
体とは異なる第２の金属ないしは半導体をスパッタして
超薄膜を形成する第２スパッタ帯域と、これら第１およ
び第２の金属ないしは半導体をそれぞれ。あるいは同時
に反応せしめて酸化物等の金属化合物に変換する反応帯
域とに、基板を順次、繰り返して搬送せしめ、基板上に
第１および第２の金属の複合化合物から成る薄膜を形成
することを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態の一
例を上面から示す模式図であり、図２が図１の線Ａ−Ｂ
−Ｃに沿った側面図である。真空槽１１内の略円筒状の
基板ホルダ１３の回りには、スパッタ電極２１，４１と
誘動結合型プラズマ発生装置６１（反応帯域）とが設け
られている。スパッタ電極２１，４１にはそれぞれ金属
ターゲット２９，４９が配設されており、これらがそれ
ぞれ第１スパッタ帯域および第２スパッタ帯域を構成し
ている。これらスパッタ帯域は遮蔽板３１，５１でそれ
ぞれ囲綾されており、スパッタガスボンベ２７，４７か
らそれぞれマスフロー２５，４５を経て、アルゴンなど
のスパッタ用ガスが導入されてスパッタ雰囲気が調整さ
れ、スパッタ電源２３，４３により電力を印加すること
によりターゲット２９，４９がスパッタされる。
例を上面から示す模式図であり、図２が図１の線Ａ−Ｂ
−Ｃに沿った側面図である。真空槽１１内の略円筒状の
基板ホルダ１３の回りには、スパッタ電極２１，４１と
誘動結合型プラズマ発生装置６１（反応帯域）とが設け
られている。スパッタ電極２１，４１にはそれぞれ金属
ターゲット２９，４９が配設されており、これらがそれ
ぞれ第１スパッタ帯域および第２スパッタ帯域を構成し
ている。これらスパッタ帯域は遮蔽板３１，５１でそれ
ぞれ囲綾されており、スパッタガスボンベ２７，４７か
らそれぞれマスフロー２５，４５を経て、アルゴンなど
のスパッタ用ガスが導入されてスパッタ雰囲気が調整さ
れ、スパッタ電源２３，４３により電力を印加すること
によりターゲット２９，４９がスパッタされる。
【０００６】ここで、ターゲット２９としてＴａ（タン
タル）を、ターゲット４９としてＳｉ（シリコン）を用
いた場合を例に挙げて説明する。まず、Ｔａの超薄膜を
スパッタで基板ホルダ１３に取り付けられた基板上に形
成し、ついでＳｉの超薄膜をスパッタで同じ基板上に形
成して、プラズマ発生装置６１で酸化することにより、
Ｔａ2Ｏ5とＳｉＯ2 との複合膜が形成できる。これを繰
り返えすことにより、所望の屈折率を有し最終的な膜厚
を有する薄膜を形できる。また、膜厚の厚さ方向でＴａ
量とＳｉ量を制御して、屈折率を連続的に或いは断続的
に変化させることもできる。このように、本願発明で薄
膜膜とは、積層を繰り返して最終的な厚さの薄膜とする
膜を意味する。この制御は、各スパッタ電力に投入する
電力比で、制御することができ、ＳｉターゲットとＴａ
ターゲットとの一例を図３に示す。この結果、屈折率を
１．４６〜２．１８の範囲で制御できることが判る。
タル）を、ターゲット４９としてＳｉ（シリコン）を用
いた場合を例に挙げて説明する。まず、Ｔａの超薄膜を
スパッタで基板ホルダ１３に取り付けられた基板上に形
成し、ついでＳｉの超薄膜をスパッタで同じ基板上に形
成して、プラズマ発生装置６１で酸化することにより、
Ｔａ2Ｏ5とＳｉＯ2 との複合膜が形成できる。これを繰
り返えすことにより、所望の屈折率を有し最終的な膜厚
を有する薄膜を形できる。また、膜厚の厚さ方向でＴａ
量とＳｉ量を制御して、屈折率を連続的に或いは断続的
に変化させることもできる。このように、本願発明で薄
膜膜とは、積層を繰り返して最終的な厚さの薄膜とする
膜を意味する。この制御は、各スパッタ電力に投入する
電力比で、制御することができ、ＳｉターゲットとＴａ
ターゲットとの一例を図３に示す。この結果、屈折率を
１．４６〜２．１８の範囲で制御できることが判る。
【０００７】また、ターゲットは金属ないしは半導体か
ら任意に選択することができ、種々の混合膜、複合膜を
作成することができる。これらの一例を挙げると、Ｉ
ｎ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｓｉ，Ｂａ，Ｔｉ，Ｓｒ，Ｚｒ，Ｐ
ｂ，Ｎｂ，Ｌｉ，Ｍｎ，Ｙ，Ｂｉなどであり、例えば上
述の如き屈折率の調整の他にＩｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2 ，Ｚｎ
Ｏ−Ｉｎ2Ｏ3，ＰｂＺｒＯ3 ，ＰｂＴｉＯ3 ，ＳｒＴｉ
Ｏ3 ，ＢａＴｉＯ3 ，ＬｉＮｂＯ3 ，ＳｒＭｎＯ3 ，Ｂ
ｉ2ＷＯ6，ＹＭｎＯ3 ，Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ12，ＳｒＢｉＴａ
2Ｏ9などの複合酸化物薄膜や、他の化合物薄膜、例えば
窒化物薄膜などを形成することができる。
ら任意に選択することができ、種々の混合膜、複合膜を
作成することができる。これらの一例を挙げると、Ｉ
ｎ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｓｉ，Ｂａ，Ｔｉ，Ｓｒ，Ｚｒ，Ｐ
ｂ，Ｎｂ，Ｌｉ，Ｍｎ，Ｙ，Ｂｉなどであり、例えば上
述の如き屈折率の調整の他にＩｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2 ，Ｚｎ
Ｏ−Ｉｎ2Ｏ3，ＰｂＺｒＯ3 ，ＰｂＴｉＯ3 ，ＳｒＴｉ
Ｏ3 ，ＢａＴｉＯ3 ，ＬｉＮｂＯ3 ，ＳｒＭｎＯ3 ，Ｂ
ｉ2ＷＯ6，ＹＭｎＯ3 ，Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ12，ＳｒＢｉＴａ
2Ｏ9などの複合酸化物薄膜や、他の化合物薄膜、例えば
窒化物薄膜などを形成することができる。
【０００８】誘導結合型プラズマ発生装置６１は、石英
管からなるＲＦ（高周波）放電室６３にＲＦコイル６５
が巻回されてなり、マッチングボックス６７を介して高
周波電源６９から電力がＲＦコイル６５に投入される。
このとき、マスフロー７１を介して反応ガスボンベ７３
から酸素などの反応性ガスが導入されて反応性ガスのプ
ラズマが形成され、これが反応帯域を形成する。また、
誘導結合型プラズマ発生装置に替えて、イオン銃などを
用いることにより反応帯域を形成することもできる。反
応帯域においては、使用する反応性ガスの種類（Ｏ2，
Ｎ2等）により、超薄膜よりなる複合金属薄膜が酸化
物、窒化物等に変換され、超薄膜の形成・その金属化合
物（酸化物等）への変換を繰り返すことにより、超薄膜
が逐時堆積され、目的とする膜厚の薄膜を得ることがで
きる。
管からなるＲＦ（高周波）放電室６３にＲＦコイル６５
が巻回されてなり、マッチングボックス６７を介して高
周波電源６９から電力がＲＦコイル６５に投入される。
このとき、マスフロー７１を介して反応ガスボンベ７３
から酸素などの反応性ガスが導入されて反応性ガスのプ
ラズマが形成され、これが反応帯域を形成する。また、
誘導結合型プラズマ発生装置に替えて、イオン銃などを
用いることにより反応帯域を形成することもできる。反
応帯域においては、使用する反応性ガスの種類（Ｏ2，
Ｎ2等）により、超薄膜よりなる複合金属薄膜が酸化
物、窒化物等に変換され、超薄膜の形成・その金属化合
物（酸化物等）への変換を繰り返すことにより、超薄膜
が逐時堆積され、目的とする膜厚の薄膜を得ることがで
きる。
【０００９】
【発明の効果】本発明によれば、複合金属化合物を任意
に得ることができ、任意の屈折率や組成を有する薄膜を
製造でき、中間屈折率の薄膜、屈折率が厚さ方向で変化
する薄膜、複合金属酸化物薄膜などを得ることができ
る。本願発明は、ルゲートフィルタ（Ｒｕｇａｔｅ Ｆ
ｉｌｔｅｒ）、反射防止膜、ＩＴＯ等の透明導電膜、強
誘電性膜、多金属酸化膜、窒化膜、フッ化膜などに応用
できる。
に得ることができ、任意の屈折率や組成を有する薄膜を
製造でき、中間屈折率の薄膜、屈折率が厚さ方向で変化
する薄膜、複合金属酸化物薄膜などを得ることができ
る。本願発明は、ルゲートフィルタ（Ｒｕｇａｔｅ Ｆ
ｉｌｔｅｒ）、反射防止膜、ＩＴＯ等の透明導電膜、強
誘電性膜、多金属酸化膜、窒化膜、フッ化膜などに応用
できる。
【００１０】
【実施例】図１，図２に示した装置を用いて、図４に示
したように厚さ方向で徐々に屈折率が変化する第１層を
ガラス基板上に設け、その上にＳｉＯ2 層を設けて実施
例１の反射防止膜を形成した。この分光反射特性を図６
に示す。膜の形成条件は以下の通りである。 （１）第１層目（Ｔａ2Ｏ3／ＳｉＯ1 複合膜） 圧 力：０．５Ｐａ Ａｒ 流 量：５００ＳＣＣＭ 電 力：Ｔａ：０．９２〜１．４７ＫＷ Ｓｉ：１．７８〜０．３５ＫＷ 基 板 温 度 ：常温 スパッタ時間：３分２１秒 回 転 数：１００ｍｉｎ-1 （２）第２層目（ＳｉＯ2 膜） 圧 力：０．５Ｐａ Ａｒ 流 量：５００ＳＣＣＭ 電 力：２．８ＫＷ 基 板 温 度 ：常温 スパッタ時間：２分１８秒 回 転 数：１００ｍｉｎ-1 （３）プラズマ発生装置条件 Ｏ2 流量：６０ＳＣＣＭ ＲＦ電力：２．０ＫＷ
したように厚さ方向で徐々に屈折率が変化する第１層を
ガラス基板上に設け、その上にＳｉＯ2 層を設けて実施
例１の反射防止膜を形成した。この分光反射特性を図６
に示す。膜の形成条件は以下の通りである。 （１）第１層目（Ｔａ2Ｏ3／ＳｉＯ1 複合膜） 圧 力：０．５Ｐａ Ａｒ 流 量：５００ＳＣＣＭ 電 力：Ｔａ：０．９２〜１．４７ＫＷ Ｓｉ：１．７８〜０．３５ＫＷ 基 板 温 度 ：常温 スパッタ時間：３分２１秒 回 転 数：１００ｍｉｎ-1 （２）第２層目（ＳｉＯ2 膜） 圧 力：０．５Ｐａ Ａｒ 流 量：５００ＳＣＣＭ 電 力：２．８ＫＷ 基 板 温 度 ：常温 スパッタ時間：２分１８秒 回 転 数：１００ｍｉｎ-1 （３）プラズマ発生装置条件 Ｏ2 流量：６０ＳＣＣＭ ＲＦ電力：２．０ＫＷ
【００１１】一方、第１層目としてＴａ2Ｏ5のみからな
り、厚さ方向の屈折率変化が図５に示した反射防止膜を
形成して比較例１とした。この分光反射特性を図６に示
した。 （１）第１層目（Ｔａ2Ｏ5） 圧 力：０．５Ｐａ Ａｒ 流 量：５００ＳＣＣＭ 電 力：１．５ＫＷ 基 板 温 度 ：常温 スパッタ時間：４分３秒 回 転 数：１００ｍｉｎ-1 （２）第２層目（ＳｉＯ2 膜） 実施例に同じ （３）プラズマ発生装置条件 実施例に同じ
り、厚さ方向の屈折率変化が図５に示した反射防止膜を
形成して比較例１とした。この分光反射特性を図６に示
した。 （１）第１層目（Ｔａ2Ｏ5） 圧 力：０．５Ｐａ Ａｒ 流 量：５００ＳＣＣＭ 電 力：１．５ＫＷ 基 板 温 度 ：常温 スパッタ時間：４分３秒 回 転 数：１００ｍｉｎ-1 （２）第２層目（ＳｉＯ2 膜） 実施例に同じ （３）プラズマ発生装置条件 実施例に同じ
【図１】本発明の実施例を示す上面図である。
【図２】本発明の実施例を示す図１の線Ａ−Ｂ−Ｃに沿
った側面図である。
った側面図である。
【図３】Ｔａ／Ｓｉのスパッタ量と屈折率との関係を示
すグラフである。
すグラフである。
【図４】実施例１における厚さ方向の屈折率の変化を示
すグラフである。
すグラフである。
【図５】比較例１における厚さ方向の屈折率の変化を示
すグラフである。
すグラフである。
【図６】反射率の分光反射特性を示すグラフである。
１１ 真空槽 １３ 基板ホルダ １５ 真空ポンプ １７ 回転駆動装置 ２１，４１ スパッタ電極 ２３，４３ スパッタ電源 ２５，４５ マスフロー ２７，４７ ガスボンベ ２９，４９ ターゲット ３１，５１ 遮蔽板 ６１ 誘導結合型プラズマ発生装置 ６３ ＲＦ放電量 ６５ ＲＦコイル ６７ マッチングボックス ６９ ＲＦ電源 ７１ マスフロー ７３ 反応ガスボンベ ７５ 遮蔽板
フロントページの続き (72)発明者 唐 騏 東京都品川区南大井３丁目２番６号 株式 会社シンクロン内
Claims (1)
- 【請求項１】 第１の金属ないし半導体をスパッタして
超薄膜を形成する第１スパッタ帯域と、第１の金属ない
しは半導体とは異なる第２の金属ないしは半導体をスパ
ッタして超薄膜を形成する第２スパッタ帯域と、これら
第１および第２の金属ないしは半導体をそれぞれ、ある
いは同時に反応せしめて酸化物等の金属化合物に変換す
る反応帯域とに、基板を順次、繰り返して搬送せしめ、
基板上に第１および第２の金属の複合化合物からなる薄
膜を形成することを特徴とする薄膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09610896A JP3802127B2 (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | 薄膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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1996
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