(57)【要約】【課題】対向ターゲット式スパッタ法による化合物薄膜の作成において、薄膜の組成比を制御することのできる装置を提供する。【解決手段】対向ターゲット式スパッタ装置の相対する２個のターゲット５，６に組成の異なる化合物ターゲット用い、かつ基板ホルダー４をターゲットに対して垂直から平行まで左または右に様々な角度をつけることによって組成比を制御する。【選択図】 図２
2010168607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化合物薄膜の作製装置として対向ターゲット式スパッタ装置を用い、１対のターゲットに組成比の異なる２個のターゲットを使用し、かつ薄膜製造装置の基板ホルダーに様々な角度をつけ組成比を制御することを特徴とする薄膜製造装置
【請求項２】
上記請求項１において製膜途中で基板の角度を変えることにより膜の深さ方向に組成の変化を付けた膜を得ることを特徴とする薄膜製造方法
【請求項３】
上記請求項１において１対のターゲットに２個以上のターゲットを用いることを特徴とする薄膜製造装置
【請求項４】
上記請求項１において特に組成の異なる鉄シリサイドを得ることを特徴とする薄膜製造方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対向ターゲット式スパッタ装置を用いて作製した化合物薄膜の組成を容易に制御可能とする化合物薄膜製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、化合物半導体や磁性体などの薄膜は、その用途を広げており、高品質な薄膜を作製できる技術の開発は非常に重要になってきている。多くの薄膜作成法の中でも、スパッタ法は、高融点の材料でも薄膜作成が可能で、大面積化が容易であるなどの特徴を持ち、多くの産業で取り入れられてきている。しかしながら、スパッタ法では、基板がプラズマにさらされるので、せっかく堆積した膜にプラズマがダメージを与えたり、プラズマのエネルギーで基板の温度が上昇したりするなどの欠点があった。
【０００３】
これに対して、新たな方式として開発されたのが対向ターゲット式スパッタ装置である（特許文献１参照。）。従来のスパッタ装置が基板とターゲットが向かい合っていたのに対し、対向ターゲット式スパッタ装置は、２個のターゲットを向かい合わせ、磁場を掛けることでプラズマをターゲットのある空間に閉じ込め、基板をプラズマの生じる空間の外にターゲットとは垂直の方向に取り付けることによって、従来のスパッタ法の問題を解決したスパッタ装置である。
【０００４】
異種の元素を組み合わせて新しい機能を持った材料を開発することは、技術が高度化する中で今後、ますます重要な課題となっていくと考えられる。例えば、銅・インジウム・ガリウム・セレンの４つの元素で構成される２セレン化銅インジウムガリウム半導体は次世代の薄膜太陽電池材料として期待されているが、その性能向上にはインジウムとガリウムの組成比の精密な制御、中でも深さ方向の組成の変化や銅とIII属元素の組成比の制御が重要な鍵を握っている（非特許文献１参照。）。
【０００５】
しかしながらスパッタ法では、その装置の性格上、ターゲットを頻繁に取り替えることができず、従って、薄膜の組成比を制御する方法として、ターゲットの組成比を変えるというような方法は採れない。そのため、一般的には、複数の組成の異なるターゲットに同時に電力を供給し、それぞれのターゲットの供給電力を調整するというような方法が採られてきた（特許文献２参照。）。
【０００６】
このようなスパッタ法の組成の制御性に関する弱点は、対向ターゲット式スパッタ法にも当てはまる。対向ターゲット式スパッタ法による薄膜の組成制御に関する従来の技術には特許公開２００７−２７７６０４（特許文献３参照。）がある。これは、上で述べた一般的なスパッタ法における組成制御の方法を対向ターゲット式スパッタ法に応用したものである。すなわち複数の、組成の異なる対向ターゲットユニットから構成され、各ユニットに異なる電力を供給することによって組成の異なる薄膜を作製するものである。各ユニットは、１対の対向ターゲット（当然の事ながら１対の対向ターゲットは対向する２個のターゲットから構成される）から構成される。そのため、多数のターゲットや電源が必要となり、装置が大がかりになるのでコストがかかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５７−１５８３８０
【特許文献２】特開２００４−３３１４５７
【特許文献３】特開２００７−２７７６０４
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】薄膜太陽電池の基礎と応用、ｐ１７５〜２１２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、対向ターゲット式スパッタ装置を用いて化合物薄膜を作製する際、安価に薄膜の組成比の制御を可能とした装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の問題を解決するために提供する本発明の請求項１に記載の対向ターゲット式スパッタ装置は、１対の対向ターゲットを構成する２個のターゲットにそれぞれ組成の異なるターゲットを用い、基板ホルダーの角度を変えることによって組成の制御が可能となる方法である。従来の対向ターゲット式スパッタ装置の基板ホルダーの取り付け角はターゲットに対して固定されているが、本発明の基板ホルダーは、取り付け角を変えられることが特徴である。
【００１１】
本発明の請求項２に記載の製膜方法は、請求項１の対向ターゲット式スパッタ装置を用い、製膜途中で基板ホルダーの角度を変える方法である。基板ホルダーの角度によって薄膜の組成が決まるので、製膜途中で角度を変更することによって膜の深い所と浅い所とで組成比の異なる膜を作成することが可能となる。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の製膜装置は、請求項１の対向ターゲット式スパッタ装置のターゲットを増やすことによって、より柔軟な組成比の制御が可能になる。３元以上の化合物になると２個のターゲットの組成の違いだけでは、対応できない場合が考えられる。そのような場合でも、ターゲットの数を増やせば対応可能となる。
【００１３】
本発明の請求項４に記載の製膜装置は、請求項１の対向ターゲット式スパッタ装置のターゲットとして、それらに含まれるシリコンと鉄の割合の異なる２個のターゲットを用いることが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、大面積の薄膜作製に有利なスパッタ法に組成の制御性という新しい付加価値を与えることができ、所望の機能をもった薄膜を得ることができる。製膜毎にターゲットを作る必要もなく、また従来の対向ターゲット式スパッタ装置に大きな変更を加える必要もないので、既存の装置にも簡単に組み込むことができ、低コストで組成の制御された薄膜を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来の対向ターゲット式スパッタ装置の真空漕内の基板ホルダーとターゲットの配置図
【図２】本発明の対向ターゲット式スパッタ装置の真空漕内の基板ホルダーとターゲットの配置の例図
【図３】基板ホルダーの角度がターゲットと４５°左向きの場合の対向ターゲット式スパッタ装置の真空漕内の基板ホルダーと基板の配置図
【図４】基板ホルダーの角度がターゲットと４５°右向きの場合の対向ターゲット式スパッタ装置の真空漕内の基板ホルダーと基板の配置図
【図５】基板ホルダーの角度がターゲットと水平右向きの場合の対向ターゲット式スパッタ装置の真空漕内の基板ホルダーと基板の配置図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
まず、従来の対向ターゲット式スパッタ装置のターゲットと基板の位置関係について述べる。図１は、従来の対向ターゲット式スパッタ装置の真空漕内のターゲットと基板ホルダーの配置図で、対向する２個のターゲット１、２および基板ホルダー３を横から見たところである。従来の装置では、基板ホルダー３は、ターゲット１および２に対して垂直の方向に固定されている。またターゲット１および２は同じものを用いるのが一般的であり、化合物ターゲットを用いる場合、ターゲット１とターゲット２の組成比は同じである。
【００１７】
次に、本発明で開発した組成制御を可能とした対向ターゲット式スパッタ装置について述べる。図２は、本発明で開発した対向ターゲット式スパッタ装置を図１と同じ方向から見たものである。基板ホルダー４の角度は、ターゲット５および６と直角ではなく、どちらかに向いている。（この図では、ターゲット５の方を向いている）。さらに化合物ターゲット５および６は、組成比が異なるので、基板がどちらのターゲットの方をどのような角度で向いているかによって膜の組成比が異なる。
【００１８】
例えば、ＡとＢの二つの元素からなる化合物（鉄とシリコンの化合物である鉄シリサイドを例に取ればＡを鉄、Ｂをシリコンとする。）を堆積するとき、２個のターゲットの内、一つはＡの成分が多く、もう一つはＢの成分を多くしておく。基板ホルダーの角度を変えてＡの成分の多いターゲットの方に向ければＡの成分が多い膜が堆積し、反対にＢの成分の多いターゲットの方に向ければＢの成分が多い膜が堆積する。向ける方向だけでなく、向ける角度を変えることによって、微妙な組成の制御が可能となる。
【００１９】
さらに２個のターゲットを極端に異なる組成にしておけば、大幅に組成を変化させることも可能となるし、２個のターゲットの組成の違いをわずかにしておけば、精密に制御が可能となる。最も大きく組成を変化させることができるのは、２個のターゲットの内、一つはＡだけ、もう一つはＢだけからなるターゲットの組み合わせである。
【００２０】
さらに、例えば、Ａ、Ｂ、Ｃ三つの元素からなる化合物を堆積するときは、ターゲットを３個に増やし、各ターゲットの成分をＡの多いもの、Ｂの多いもの、Ｃの多いものとしておき、どのターゲットの方向に向けるかによって、三つの元素の組成比を独立に制御することが可能となる。また、ターゲットを２個用い、一つはＡＢを成分とし、もう一つはＢＣを成分とするなどとすることも可能である。
【実施例】
【００２１】
本発明の対向ターゲット式スパッタ装置を用いて、鉄シリサイド薄膜の鉄とシリコンの組成比を制御した例を示す。図３から図５には、今回実験した対向ターゲット式スパッタ装置における基板の位置関係を示す。図３〜５にはターゲットが書かれていないが図２と同じ位置にある。基板７ａ、基板７ｂは、ターゲットに対して４５°傾いており、基板７ｃは、ターゲットに対して平行である。また基板７ａ、７ｃは、ターゲット５の方向に傾いており、基板７ｂは、ターゲット６の方向に傾いている。なおターゲット５および６の鉄とシリコンの組成比Ｓｉ／Ｆｅは、それぞれ１.７と２.４である。
【００２２】
表１に、各基板位置での薄膜の組成比Si/Feを示す。目標とする物質の化学式はFeSi2であるので、化学量論比は２になる。ここで組成比は、ラザフォード後方散乱法によって測定した。この表から、基板の向きおよび角度によって組成比が異なり、鉄リッチな膜からシリコンリッチな膜まで作製できていることが分かる。
【００２３】
【表１】
2010168607.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００２４】
スパッタ法によって化合物の薄膜を作製する際に利用できる。
【符号の説明】
【００２５】
１…ターゲット
２…ターゲット
３…基板ホルダー
４…基板ホルダー
５…ターゲット
６…ターゲット
７…基板
７ａ…基板
７ｂ…基板
７ｃ…基板
【図１】
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【図２】
2010168607.tif 000005
【図３】
2010168607.tif 000006
【図４】
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【図５】
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