(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲット及び基板が対向して配置される反応室内で基板上に酸化物を成膜する酸化物薄膜の形成方法であって、
前記反応室内の前記基板上に、電荷を持たない中性の活性種である酸素ラジカルのみを供給する第１工程、
前記第１工程の後、前記反応室内に不活性ガスを供給する第２工程、
前記第２工程の後、前記ターゲットが取り付けられているカソードに電力を供給し、前記反応室内にプラズマを発生させる第３工程、
前記プラズマに含まれる前記不活性ガスのイオンで前記ターゲットの表面をスパッタリングする第４工程、
前記スパッタリングによって前記ターゲットの表面から飛翔する前記ターゲットの材料と前記酸素ラジカルとからなる酸化物が前記基板上に成膜される第５工程、を有することを特徴とする酸化物薄膜の形成方法。
【請求項２】
前記ターゲットに対して行われる前記スパッタリングの放電条件がメタルモードになるように、前記ターゲットの近傍の圧力を設定したことを特徴とする請求項１記載の酸化物薄膜の形成方法。
【請求項３】
前記ターゲットの近傍の圧力は、０．０００２Ｔｏｒｒ以上０．０１Ｔｏｒｒ以下であることを特徴とする請求項２記載の酸化物薄膜の形成方法。
【請求項４】
前記ターゲットに対して行われる前記スパッタリングの放電条件がメタルモードになるように、前記酸素ラジカルの圧力を設定したことを特徴とする請求項１記載の酸化物薄膜の形成方法。
【請求項５】
前記酸素ラジカルの圧力は、０．００００６５Ｔｏｒｒ以上０．０１Ｔｏｒｒ以下であることを特徴とする請求項４記載の酸化物薄膜の形成方法。
【請求項６】
前記第１工程において、前記電荷を持たない中性の活性種は、前記反応室の壁に接続されたセラミックス管と、前記セラミックス管の周りに設置されたＲＦコイルと、前記セラミックス管を囲う導体カバーと、前記セラミックス管の先端部に設置され、前記セラミックス管の内部空間および前記反応室の内部空間に連通して開口した複数の貫通穴が形成された導電体からなるオリフィスとを有する活性種供給手段により、前記反応室内に供給されるものであり、
前記活性種供給手段は、前記セラミックス管に酸素ガスを導入するとともに前記ＲＦコイルに高周波電力を印加することにより前記セラミックス管内に酸素プラズマを発生させ、接地電位の前記オリフィスで前記酸素プラズマから酸素イオンを捕獲することによって、前記酸素プラズマに含まれる前記電荷を持たない中性の活性種のみを前記基板に向かって照射するものである
ことを特徴とする請求項１記載の酸化物薄膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は酸化物薄膜の形成方法に関し、とくに固体撮像素子に用いられる反射防止膜の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、Ｉｎ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2などの酸化物薄膜は、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサーデバイスなどの固体撮像素子の反射防止膜として利用されている。近年、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサーの高性能化にともない、基板へのダメージがなく、光の透過率が高く、かつ高い成膜速度膜が得られるような酸化物薄膜の製造方法が求められている。【０００３】
このため、特許文献１では、図６Ａ、図６Ｂに示すように、基板へのプラズマダメージを低減するためにはじめにＡＬＤ法により基板表面に薄く酸化物光学薄膜５２２−１を形成し、その後、成膜速度の高いＰＶＤ（スパッタ）法によってさらに酸化物光学薄膜５２２−２を必要な膜厚まで形成することによって、酸化物膜と基板との界面のダメージを抑制しつつ生産性を上げる方法が提案されている。なお、図６Ａ、図６Ｂにおいて、５１１は半導体基板（もしくは半導体層）、５１２は入射光を光電変換する受光部、５１３は画素分離領域、５１４は周辺回路部、５１２ｓは受光面、５２１は界面準位を下げる膜、５２２は負の固定電荷を有する膜（酸化物光学薄膜）、５４１は絶縁膜である。【０００４】
また、特許文献２では、高品質光学特性をもつ酸化物薄膜の形成方法としてＰＶＤ法の反応室に酸素ラジカルを供給しながら形成する方法が提案されている。特許文献２には、図７記載の金属酸化物成膜装置７０１を用いて、ＲＦ電源７４０により高周波電圧が印加されるターゲット７１０ａ及び成膜対象基板７０２が対向して配置される反応室７２０を減圧し、反応室７２０にアルゴンガス供給部７３０より不活性気体を供給し、反応室７２０に酸素ラジカル供給部７５０より酸素ラジカルを供給することにより、不活性気体のイオンでターゲット７１０ａの表面をスパッタし、ターゲット７１０ａの表面から飛翔する金属と酸素ラジカルとから金属酸化物を生成し、金属酸化物で成膜対象基板７０２の表面を成膜する金属酸化物成膜方法が開示されている。なお、図７で、７００は酸素ラジカル供給部、７１０はスパッタ銃、７１０ｂは電極、７５３はＲＦ電源、７６０は酸素供給部である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３０６１５４号公報
【特許文献２】特開２００７−２０４８１９号公報
【発明の概要】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に開示されているＡＬＤ法とＰＶＤ法の組み合わせによる製造方法は、複数の工程が必要であるために複雑であること、およびＰＶＤ法の工程においてさらに成膜速度の高いメタルモード条件を用いると、酸化物光学薄膜５２２-２中に酸素欠損を生じて光の透過率が劣化してしまうため、所望の性能を有する酸化物光学薄膜５２２を得ることが困難であった。またＰＶＤ法のポイズンモードを使用した場合、酸化物光学薄膜５２２-２中の光の透過率は改善されるが、成膜中に発生する酸素イオンがＡＬＤ法によって形成した下層の酸化物光学薄膜５２２−１および被成膜物（例えば、図６Ａ、図６Ｂの５２１や５１２）にダメージを与えるため、固体撮像素子の電気特性が悪化する問題がある。さらに成膜レートがメタルモードに対して５〜１５分の１であり生産性が非常に悪化する問題もある。
【０００７】
一方特許文献２は、生産性を保ちながら所望の性能を有する酸化物薄膜を得る方法として反応性ガスとして酸素ラジカルを成膜対象基板７０２に照射しながらメタルモードのＰＶＤ法を行うことによって薄膜中に欠陥が少なく緻密で高性能な酸化物薄膜を得る方法を開示している。しかしながら、特許文献２では、アルゴンガス供給部７３０及び酸素ラジカル供給部７５０を動作させて反応室７２０内部にアルゴン（Ａｒ）及び酸素ラジカル（Ｏ）を同時に供給しつつ、ＲＦ電源７４０を動作させて成膜対象基板７０２及びターゲット７１０ａ間にＲＦ電圧を印加して、スパッタリングプロセスを開始している。そのため、成膜対象基板７０２表面に酸素イオンが到達し成膜対象基板７０２にダメージを与えてしまう。また、固体撮像素子に要求される光学的な透過率が高く、ダメージの少ない酸化物光学薄膜の作成についての示唆も開示もない。
【０００８】
本発明の目的は、基板と酸化物薄膜の界面を低ダメージに維持しつつ所望の光学特性を有する、高い製膜速度を持つ酸化物薄膜を形成する方法を提供することである。
【０００９】
このような課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る酸化物薄膜の形成方法は、ターゲット及び基板が対向して配置される反応室内で基板上に酸化物を成膜する酸化物薄膜の形成方法であって、前記反応室内に酸素ラジカルを供給する工程、前記反応室内に不活性ガスを供給する工程、前記酸素ラジカルを供給した後、前記不活性ガスのイオンで前記ターゲットの表面をスパッタリングする工程、を有し、前記ターゲットの表面から飛翔するターゲットの材料と前記酸素ラジカルとからなる酸化物が前記基板上に成膜されることを特徴とする。
また、本発明の第２の態様に係る酸化物薄膜の形成方法は、第１の態様に係る発明において、前記ターゲットに対して行われる前記スパッタリングの放電条件がメタルモードになるように、前記ターゲットの近傍の圧力を設定したことを特徴とする。
また、本発明の第３の態様に係る酸化物薄膜の形成方法は、第２の態様に係る発明において、前記ターゲットの近傍の圧力は、０．０００２Ｔｏｒｒ以上０．０１Ｔｏｒｒ以下であることを特徴とする。
また、本発明の第４の態様に係る酸化物薄膜の形成方法は、第１の態様に係る発明において、前記ターゲットに対して行われる前記スパッタリングの放電条件がメタルモードになるように、前記酸素ラジカルの圧力を設定したことを特徴とする。
また、本発明の第５の態様に係る酸化物薄膜の形成方法は、第４の態様に係る発明において、前記酸素ラジカルの圧力は、０．００００６５Ｔｏｒｒ以上０．０１Ｔｏｒｒ以下であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第１の態様に係る発明によれば、反応室内に酸素ラジカルを供給した後、不活性ガスのイオンでターゲット表面をスパッタし、ターゲットの表面から飛翔するターゲットの材料と酸素ラジカルとからなる酸化物を基板上に成膜するようにしているので、酸素イオンが基板の表面に接触することがない。よって基板と酸化物との界面を良好にすることができるという効果を奏する。また、この方法によれば、ターゲットから放出されたスパッタ粒子はラジカル源から照射されるラジカルで酸化されるため、メタルモードでのＰＶＤ法による酸化膜の堆積でおきるような酸化膜中での酸素欠損の発生が低減できるため光学的に透明な酸化膜を得ることが出来る。
本発明の第２の態様に係る発明によれば、ターゲットで行われるスパッタの放電条件がメタルモードになるように、ターゲット近傍の圧力を設定したので、高い成膜レートが得られるため生産性を損なうことが無いという効果を奏する。
本発明の第３の態様に係る発明によれば、ターゲット近傍の圧力を、０．０００２Ｔｏｒｒ以上０.０１Ｔｏｒｒ以下としたので、上述の発明の効果に加え、生産に伴ってターゲットが消費されることでメタルモードとなる圧力が変化したときでも確実にメタルモードを維持することが出来るという効果を奏する。
本発明の第４の態様に係る発明によれば、ターゲットで行われるスパッタの放電条件がメタルモードになるように、酸素ラジカルの圧力を設定したので、高い成膜レートが得られるため生産性を損なうことが無いという効果を奏する。
本発明の第５の態様に係る発明によれば、酸素ラジカルの圧力を、０．００００６５Ｔｏrｒ以上０．０１Ｔｏrｒ以下としたので、上述の発明の効果に加え、ターゲットから飛翔する粒子を十分に酸化し、このことによって光学的な透過率が高い所望の薄膜が作成できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る酸化物光学薄膜形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る酸化物光学薄膜形成装置内で行われる酸化物薄膜形成のタイムチャートを示す図である。
【図３】本発明を実施して界面の準位密度を比較したときの膜構成の断面図である。
【図４Ａ】酸化物薄膜形成のフローチャートを示す図である。
【図４Ｂ】酸化物薄膜形成のフローチャートを示す図である。
【図４Ｃ】酸化物薄膜形成のフローチャートを示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る酸化物光学薄膜形成装置の制御装置に係る構成を示すブロック図である。
【図６Ａ】従来技術（特許文献１）の固体撮像装置の製造方法を示した製造工程断面図である。
【図６Ｂ】従来技術（特許文献１）の固体撮像装置の製造方法を示した製造工程断面図である。
【図７】従来（特許文献２）の金属酸化物成膜装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１および図５を用いて本発明の一実施形態に係る酸化物薄膜の形成方法を行うスパッタリング装置の一例を説明する。１０１はスパッタリング装置であり、真空チャンバー１０２の壁に接続されたセラミックス管１０３、セラミックス管１０３の周りに設置されたＲＦコイル１０４、セラミックス管１０３を囲った導体カバー１０５、そのセラミックス管１０３の先端部に設置され、セラミックス管１０３の内部空間と真空チャンバー１０２の内部空間に連通して開口した複数の貫通穴が形成された導電体から成るオリフィス１０６と、真空チャンバー１０２に対し絶縁されて接続されたスパッタ用のカソード１０７、真空チャンバー１０２の内部空間に対して開口した不活性ガス導入口１０９、ターゲットに対向して設置された回転動作および上下調整機構をもつ基板ホルダー１１０を備えている。カソード１０７にはターゲット１０８が取り付けられる構造になっている。基板ホルダー１１０はその上面に成膜基板１１１が載置される構造になっている。オリフィス１０６は導電体で形成されており、前記複数の貫通穴の排気コンダクタンスはセラミックス管１０３の内部圧力がターゲット近傍の圧力よりも高く維持できるように設計されている。セラミックス管１０３の内部圧力をターゲット近傍の圧力よりも高く維持する理由は、ターゲット近傍のプロセスガスがセラミックス管内部に流入しないようにするためである。なお、図１において、１１２は酸素ラジカル流、１１３はスパッタ粒子流、１２０は真空ポンプ、１２１はバルブ、１２２は不活性ガス導入機構、１２３は活性ガス導入機構、１２４はＤＣ電源、１２５は真空ゲージ、１２６はＲＦ電源である。
【００１３】
前記圧力は、望ましくはセラミックス管内部の圧力は０.０７５Ｔｏｒｒ以上であり、ターゲット近傍の圧力は０.０１Ｔｏｒｒ以下とする。セラミックス管内部の圧力を０.０７５Ｔｏｒｒ以上にする理由は、酸素イオンを効率よく生成するためであり、０.０７５Ｔｏｒｒ以下とすると酸素分子同士の衝突回数が少なく、このためイオン化が十分に行われないという点で好ましくないためである。ターゲット近傍の圧力は０.０１Ｔｏｒｒ以下にする理由は、メタルモードを維持するためであり、０.０１Ｔｏｒｒ以上とするとターゲットと酸素との反応がターゲットがスパッタエッチングされる現象よりも活発になるので好ましくないためである。
あるいは、スパッタ中にターゲット１０８近傍に供給され、ターゲット表面で反応する酸素ラジカルが、ターゲット全面が酸化状態に保つことが出来ない程度の低圧力、すなわちターゲットで行われるスパッタの放電条件がメタルモードになる圧力となるようにターゲット近傍の圧力が設定されていることが望ましい。
具体的には、スパッタ中にターゲット１０８近傍の酸素ラジカルの圧力（分圧）は、０．００００６５Ｔｏｒｒ以上０．０１Ｔｏｒｒ以下とすることが望ましい。
真空チャンバー内、即ちターゲット近傍の酸素ラジカルの圧力を、０．００００６５Ｔｏｒｒ以上とする理由は、ターゲットから飛翔する粒子を十分に酸化させるためであり、このことによって光学的な透過率が高い所望の薄膜が作成できるためであり、０．００００６５Ｔｏｒｒ以下とするとターゲットから飛翔する粒子の過剰な酸化を防止できず、光学的な透過率が高い所望の薄膜形成の点で好ましくないためである。酸素ラジカルの圧力を０．０１Ｔｏｒｒ以下とする理由はメタルモードを維持するためであり、０．０１Ｔｏｒｒ以上とするとターゲットと酸素との反応がターゲットがスパッタエッチングされる現象よりも活発になるので好ましくないためである。
更に、ターゲット近傍の圧力（全圧）は、０．０００２Ｔｏｒｒ以上０．０１Ｔｏｒｒ以下とすることが望ましい。
ターゲット近傍の圧力を、０．０００２Ｔｏｒｒ以上とする理由は、放電を維持するためであり、ターゲット近傍の圧力を、０．０００２Ｔｏｒｒ以下とすると放電を維持できないので好ましくないためである。ターゲット近傍の圧力を、０．０１Ｔｏｒｒ以下とする理由は、メタルモードを維持するためであり、ターゲット近傍の圧力を、０．０１Ｔｏｒｒ以上とするとターゲットと酸素との反応がターゲットがスパッタエッチングされる現象よりも活発になるので好ましくないためである。
なお、基板に酸素ラジカルを供給できるものであれば、酸素ラジカルの生成方法はこの形態に限ったものではなくてもよく、本説明で示したＲＦコイルを用い放電を行なう形態に代えて他の形態、たとえば平行平板型電極を用いるＣＣＰ型放電により酸素ラジカルを生成しても良い。
【００１４】
なお、本明細書において、ポイズンモード、メタルモードとは、以下のように定義された場合をいう。
反応性ガスを反応室内に導入しながらターゲットを放電させた場合、反応性ガスの導入量がある閾値よりも多くなった場合、ターゲット表面に反応性ガスの原子が付着し、放電の状態が変化する。それに伴い、基板上の成膜速度が大きく低下する。このように、ターゲット表面に反応性ガスの原子が付着して、成膜速度が遅くなった状態をポイズンモードと呼ぶ。反対に、ターゲット表面に反応性ガスが付着せずにターゲット表面がむき出しになっていて、成膜速度が速い状態をメタルモードと呼ぶ。
また、本明細書において、薄膜は、１μmより薄い膜だけでなく、１μmよりも厚い膜も含む。本明細書において、ターゲット及び基板が対向して配置とは、ターゲットと基板との中心軸が一致して同軸に配置されている場合と、ターゲットと基板の中心軸が不一致に配置（オフセット配置）されている場合（図１の場合）を含む。本明細書において、ラジカルとは電荷を持たない中性の活性種をいう。本明細書において、飛翔とは、不活性ガスイオン（例えば、アルゴンイオン）がターゲットに衝突し、ターゲットの表面からスパッタ粒子が、基板に向かって飛んでいくことを呼ぶ。
【００１５】
セラミックス管１０３の端部には活性ガス導入機構１２３が接続されており、所定の流量で酸素ガスをセラミックス管内に導入することが出来る。不活性ガス導入口１０９には不活性ガス導入機構１２２が接続されており、所定のガス流量で不活性ガスを不活性ガス導入口１０９を通じて真空チャンバー１０２内に導入することが出来る。カソード１０７はＤＣ電源１２４が接続される。ＲＦコイル１０４にはＲＦ電源が放電のために必要な適宜の整合機構を通じて接続され、このＲＦ電源とＲＦコイルは必要に応じ接地またはコンデンサ等を通じ接地される。真空チャンバー１０２にはバルブ１２１を介して真空ポンプ１２０が接続され、真空チャンバー内を減圧状態に保つ。さらに真空チャンバー１０２には真空ゲージ１２５が接続されている。活性ガス導入機構１２３、不活性ガス導入機構１２２、ＤＣ電源１２４、真空ゲージ１２５、およびＲＦ電源１２６は、図５に示すデータ処理装置１２７および制御装置１２８に接続されており、ターゲットに印加される電力、セラミックス管内の圧力、ターゲット近傍の圧力およびラジカルの生成に用いられるＲＦ電力とスパッタリングの開始および終了は、図５に示す制御装置１２８によって制御されている。これらの処理条件は記憶装置１２９に記憶されており、制御装置は記憶装置に格納された処理条件を参照しながら処理をおこなう。
【００１６】
本発明の第１の実施形態について、図２のタイムチャートと図１の装置の説明図を用いて詳細に説明する。まず、成膜基板１１１を基板ホルダー１１０に設置する。そして基板ホルダーは所定の成膜位置に移動した後、第１のステップで所定の回転数で回転開始する（図２の２０１）。次に第２のステップでセラミックス管１０３に酸素ガスをアルゴンガス導入開始する（図２の２０２）。次に第３のステップでＲＦコイル１０４に高周波電力を印加開始することによりセラミックス管内に酸素プラズマを発生させる（図２の２０３）。発生したプラズマは、セラミックス管１０３の先端にある接地電位のオリフィス１０６で酸素イオンが捕獲されるので、酸素ラジカル流１１２が成膜基板（被成膜物）１１１に向かって照射される。次に第４のステップで真空チャンバー１０２に例えばＡｒなどの不活性ガスを不活性ガス導入口１０９からアルゴンガス導入開始し（図２の２０４）、真空チャンバー１０２の内部圧力を５×１０−４Ｔｏｒｒ程度にする。第５のステップでカソード１０７にＤＣ電圧を印加開始し（図２の２０５）、ターゲット１０８をスパッタしてスパッタ粒子流１１３を発生させる。ここでＤＣ電力の印加タイミングは界面の酸化により素子の光学特性が劣化しないタイミングであればよい。ターゲット１０８でスパッタされたスパッタ粒子流１１３は酸素ラジカル流１１２を通過・混合して、基板ホルダー１１０に保持された成膜基板（被成膜物）１１１上に薄膜が形成される。第６のステップでＲＦコイル１０４への高周波電力とカソード１０７へのＤＣ電力をＯＦＦし、酸素ガスとＡｒガスの供給を停止する（図２の２０６）。最後に、第７のステップで基板の回転を停止するとともに所定の搬送位置に移動し（図２の２０７）、成膜基板１１１を真空チャンバー１０２から搬出する。なお、不活性ガスとしては、周期表第０族（第１８族）に属するＮｅ、Ｋｒ、Ｘｅ等の希ガスを用いることも可能である。
図２においては、高周波パワー印加開始２０３の後、アルゴンガス導入開始２０４を行っているが、アルゴンガス導入開始２０４を行った後、高周波パワー印加開始２０３を行ってもよい。
なお、図２のように、高周波パワー印加開始２０３の後、アルゴンガス導入開始２０４を行うと、酸素ラジカルがアルゴンガスに散乱されずに基板に到達するので、基板表面でのスパッタ粒子の酸化が確実に行われるという効果があり、アルゴンガスを導入開始した後、高周波パワーを印加すると、酸素ラジカルがアルゴンガスで散乱されるので、基板表面における望ましくない基板のダメージがより抑制されるという効果がある。
【００１７】
第１の実施形態の方法によれば、反応室内に酸素ラジカルを供給してから、不活性ガスのイオンで前記ターゲット表面をスパッタして基板の表面に酸化物を成膜するので、酸素イオンが基板の表面に接触することがない。よって基板と酸化物との界面を良好にすることができるという効果を奏する。さらにこの方法によれば、ＰＶＤ法による成膜はポイズンモードを用いることがないので、高い成膜レートが得られるので生産性を損なうことが無い。また、この方法によれば、ターゲットから放出されたスパッタ粒子は、セラミックス管内に発生させた酸素プラズマからセラミックス管１０３の先端にある接地電位のオリフィス１０６を通じて供給されるラジカルで酸化されるため、メタルモードでのＰＶＤ法による酸化膜の堆積でおきるような酸化膜中での酸素欠損の発生が低減されるため光学的に透明な酸化膜を得ることが出来る。
更に、第１の実施形態の方法によれば、基板表面に酸素イオンが到達し成膜基板１１１ダメージを与えてしまうことがない。
【００１８】
次に本発明の第１の実施形態の実施例を、さらに具体的に説明する。図１に示した真空スパッタ成膜装置１０１において、ターゲット１０８には材料としてＨｆ（ハフニウム）を設置する。まず成膜基板（被成膜物）１１１としてシリコンウェハを真空スパッタ成膜装置１０１の真空チャンバー１０２内下部の基板ホルダー１１０に設置する。次いで基板とターゲットの間が３３０ｍｍとなるように基板ホルダーを移動した後、基板ホルダーを回転速度１００ｒｐｍで回転させる。
ついで、以下の条件で酸素ラジカルを生成して基板に照射する。
（１）酸素ラジカル源内の圧力：０．０７５〜０．４Ｔｏｒｒ
（２）酸素ラジカル用ＲＦコイルの電力：５００Ｗ
この後、
（３）Ａｒガス：真空チャンバー圧力が１．５×１０−４〜１．０×１０−２Ｔｏｒｒとなるように不活性ガス導入機構からＡｒガスを導入する。
この後、
（４）スパッタＤＣ電源の電力：１０００Ｗをカソードに投入してターゲット材料を基板に飛翔させる。
以上の工程により、基板上には酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）が成膜される。このときの成膜速度は約２．５Å/ｓｅｃが得られる。
なお、本実施例ではＡｒガスの導入を行ったが、本発明の構成にはＡｒの導入は必須ではなく、スパッタＤＣ電源からカソードに電力を投入すればターゲット材料の飛翔は開始される。Ａｒガスのプラズマはターゲット表面の化学反応に関与しないため、メタルモードでのターゲット材料の飛翔がより安定して行われる効果がある。
【００１９】
被成膜物と酸化物薄膜の界面のダメージは、図３のようにＭＯＳキャパシタ構造を形成して上部電極とシリコンウェハ（下部電極）間に電圧を印加し、その電極の静電容量から界面準位密度を算出して評価する。ＭＯＳキャパシタの構造は以下のように、被成膜物（シリコン酸化膜３．３ｎｍ付きｐ型半導体シリコンウェハ）３０１の上に酸化物薄膜３０２を酸素ラジカルとスパッタの組み合わせで成膜し、さらに上部電極としてＡｕ（金）３０３を蒸着して作製される。このようにして得られたＭＯＳキャパシタの上部電極と被成膜物間の電圧-容量特性を採取して界面準位密度を算出する。このようにして得られる界面準位密度が、酸化物薄膜３０２の形成について、酸化物薄膜形成のフローを図４Ａ〜図４Ｃのように酸素ラジカルとスパッタの被成膜物に対する供給の順番を変える場合にどのように変動するかを説明する。図４Ａは本発明のようにスパッタよりも先に酸素ラジカル供給を開始する場合、図４Ｂは従来のようにスパッタと酸素ラジカル供給を同時に開始する場合、そして図４Ｃは従来のように酸素ラジカル供給よりも先にスパッタを開始する場合である。図４Ａのように、スパッタより先に酸素ラジカルの供給を開始する場合の界面準位密度は、図４Ｂのようにスパッタと酸素ラジカル同時または図４Ｃのようにスパッタを先に開始するものよりも大幅に小さくなる。したがって、本発明では界面準位密度が低くなるため、被成膜物と酸化物薄膜の界面のダメージが低減されることがわかる。
また、酸化物薄膜の光の吸収は、酸素ラジカルを先に供給開始したあとスパッタ開始した場合において光の吸収が十分小さく、通常のメタルモードのスパッタ法のみにより酸化物薄膜を形成した場合よりも電気特性が改善される。
また、酸化物薄膜の光の吸収は、酸素ラジカルとスパッタの組み合わせで形成したものがＰＶＤ法よりも小さく、さらに酸素ラジカルとスパッタの組み合わせにおいて本発明である酸素ラジカルを先に供給した場合であった光学特性の劣化は見られない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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