JPH086177B2 - 反応性スパッタリング方法 - Google Patents

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方法に関し、特に化合
物薄膜を形成するために放電ガス中に活性ガスを混入さ
せる反応性スパッタリング装置に好適に適用される反応
性スパッタリング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のガスを混入させる反応性スパッ
タリング法により化合物薄膜を形成させたり、さらに反
応性のガスの流量を制御することにより化合物の組成比
を任意に変えることが一般的に行なわれている。

以下第３図を参照しながら、上述した反応性スパッタ
リング装置について説明する。第３図は従来例のスパッ
タリング装置の断面図である。12は内部が排気可能なチ
ャンバーである。13はチャンバ12内に配置され薄膜が形
成される基板、14は基板13を保持しかつ自転ないし公転
させる基板ホルダである。15は基板13と対向して配置さ
れた金属ターゲットである。16はターゲット15を保持す
るバッキングプレートである。17はバッキングプレート
を冷却する冷却水である。18はArガス、19はO₂ガスであ
る。20,21はガス流量を一定に保つバルブである。

まず陰極となるターゲット15及びバッキングプレート
16に高電圧を印加させ、グロー放電を発生させる。ター
ゲット15からスパッタされ飛散する金属の粒子はO₂ガス
19と反応して基板13上に堆積する。このときターゲット
としてTeを用いると薄膜としてTe酸化物膜が得られる。
このような反応性スパッタの場合、ターゲット15表面で
TeとＯの反応が起きてTe酸化物がターゲット15表面に形
成されるが、この酸化物形成速度とターゲット15のスパ
ッタ速度の比によりTe酸化物薄膜のO/Te比が決定され
る。したがって酸化物形成速度と相関があるO₂ガス分圧
すなわちO₂ガス量を変えることにより、Te酸化物膜のO/
Te比を変えることが可能となる。

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
ーゲットが徐々に酸化し、Te酸化物形成速度が変化し、
O/Te比が安定しないという問題があった。第４図にO₂ガ
ス量を一定にしたときのO/Te比の変化を示す。横軸は成
膜時間である。したがってO/Te比を一定に保つために
は、O₂ガス量を絶えず補正したり、Teターゲットのスパ
ッタクリーニングを行なって表面の酸化層を除去すると
いった作業が必要となり、生産上大きな問題となってい
た。

本発明は、上記問題点に鑑み、安定した組成の薄膜が
形成可能な反応性スパッタリング方法を提供するもので
ある。

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反応性スパッタ
リング方法は、ターゲットの冷却媒体を加熱ないし冷却
してターゲットの温度を一定にするようにしたものであ
る。

作用 本発明は上記した構成により、ターゲットの冷却水を
加熱ないしは冷却して、ターゲット表面の反応を安定さ
せスパッタにより形成される薄膜の組成を一定にするも
のである。

実 施 例 以下、本発明の一実施例について第１図及び第２図を
参照して説明する。第１図は本発明の反応性スパッタリ
ング装置の断面図である。１は内部が排気可能なチャン
バーである。２はチャンバ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
せる基板ホルダである。４は基板２と対向して配置され
た金属ターゲットである。５はターゲット４を保持する
バッキングプレートである。６はバッキングプレート５
を冷却する冷却水である。７は冷却水６を加熱ないしは
冷却して水温を一定に保つ温度調節器である。８はArガ
ス、９はO₂ガスである。10,11はガス流量を一定に保つ
バルブである。

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。ター
ゲット４からスパッタされ飛散する金属の粒子はO₂ガス
９と反応して化合物となり基板２上に堆積する。このと
きターゲット４の材料としてTeを用いると薄膜としてTe
酸化物膜が得られる。また、バルブ11の開度を変えるこ
とによりO₂ガス９の流量を変更することによりTe酸化物
膜のO/Te比を変えることが可能となっている。

このようにArガス８中にO₂ガス９を混入させTeターゲ
ット４をスパッタする場合、ターゲット４表面でTeとＯ
の反応が起きてTe酸化物がターゲット４表面に形成され
るが、この酸化物形成速度とターゲット４のスパッタ速
度の比によりO/Te比が決定される。したがってO/Te比を
一定に保つためには、酸化物形成速度とスパッタ速度を
一定にすることが要求される。そのため、本発明ではタ
ーゲット４表面での化学反応速度を決定するパラメータ
の１つであるターゲット温度を一定にするようにしてい
る。すなわち、冷却水６の水温を温度調節器７により加
熱及び冷却することにより、バッキングプレート５及び
ターゲット４の温度を一定にするようにしている。かく
して、ターゲット４の材質及び形状が変化してターゲッ
ト４の熱容量が変化した場合でも、冷却水温を調節する
ことによりターゲット４の表面温度を常に一定にするこ
とができる。

こうして、ターゲット４の表面温度を制御することに
より、ターゲット表面の酸化物形成速度が安定化でき
る。

また、ターゲット４を加熱してターゲット表面温度を
上げることにより、ターゲット表面の酸化物形成速度を
大きくすると、ターゲットを冷却した場合と比較して少
ないO₂流量で所定の組成が得られ、ターゲットの金属が
徐々に酸化して反応が安定しないことが改善できる。第
２図に本発明の反応性スパッタリング装置を用いたとき
の成膜時間とO/Te比の関係を示したグラフを示す。

発明の効果 以上のように本発明の反応性スパッタリング方法は、
ターゲットの冷却媒体を加熱あるいは冷却して一定に保
つことにより、ターゲット表面での反応を安定させスパ
ッタにより形成される薄膜の組成を一定にし、反応性ガ
ス量の補正機構及びターゲットのスパッタクリーニング
を省くことができ、品質の向上及び生産性の向上に大い
に役立つものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における反応性スパッタリン
グ装置の断面図、第２図は本発明の反応性スパッタリン
グ装置を用いたときの成膜時間とO/Te比の関係を示した
グラフ、第３図は従来の反応性スパッタリング装置の断
面図、第４図は従来の反応性スパッタリング装置の成膜
時間とO/Te比の関係を示したグラフである。 ２……基板、４……ターゲット、６……冷却水、７……
温度調節器、８……Arガス（放電ガス）、９……O₂ガス
（反応性ガス）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保 栄蔵 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 伊藤 満 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭50−45787（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−197271（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−117766（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】陰極のターゲットに高電圧を印加してグロ
   ー放電を発生させるとともに、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により化合物薄膜が
   形成されるようにした反応性スパッタリング方法におい
   て、ターゲットの冷却媒体を加熱ないし冷却してターゲ
   ットの温度を一定にすることを特徴とする反応性スパッ
   タリング方法。
2. 【請求項２】ターゲットの表面温度が100℃以上になる
   ようにした特許請求の範囲第１項記載の反応性スパッタ
   リング方法。