(57)【要約】【課題】ある１つのターゲットから飛散したスパッタ粒子が他のターゲットに付着することを防止できるスパッタ装置及びスパッタ法を提供する。【解決手段】プラズマを生成させるプラズマ室、及び該プラズマ室に連通した成膜室を含む容器を備え、該容器内に設置された少なくとも２つ以上のターゲットをプラズマでスパッタし、スパッタされたターゲットから飛散したスパッタ粒子を成膜室内に設置された基板の表面に堆積させて薄膜を形成するスパッタ装置であって、２つ以上のターゲットのうち１つのターゲットをプラズマでスパッタするときに、スパッタされたターゲットから飛散するスパッタ粒子が他のターゲットに付着することを抑制する抑制手段を備える、スパッタ装置、及び該装置を用いたスパッタ法とする。【選択図】図１
2011105996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを生成させるプラズマ室、及び該プラズマ室に連通した成膜室を含む容器を備え、該容器内に設置された少なくとも２つ以上のターゲットを前記プラズマでスパッタし、スパッタされた前記ターゲットの表面から飛散したスパッタ粒子を前記成膜室内に設置された基板の表面に堆積させて薄膜を形成するスパッタ装置であって、
前記２つ以上のターゲットのうち１つの前記ターゲットが前記プラズマでスパッタされているときに、スパッタされた前記ターゲットから飛散する前記スパッタ粒子が他の前記ターゲットに付着することを抑制する抑制手段を備える、スパッタ装置。
【請求項２】
前記抑制手段が、前記２つ以上のターゲットのうち１つの前記ターゲットに負電圧が印加されているときに他の前記ターゲットに正電圧を印加する手段である、請求項１に記載のスパッタ装置。
【請求項３】
前記抑制手段が、前記２つ以上のターゲットのうち１つの前記ターゲットに負電圧が印加されているときに他の前記ターゲットに電圧を印加すること禁止する手段である、請求項１に記載のスパッタ装置。
【請求項４】
前記抑制手段が、前記２つ以上のターゲットのうち１つの前記ターゲットがスパッタされているときに他の前記ターゲットの表面を覆う手段である、請求項１に記載のスパッタ装置。
【請求項５】
プラズマ室内でプラズマを生成し、前記プラズマによって少なくとも２つ以上のターゲットをスパッタすることで前記ターゲットの表面から飛散するスパッタ粒子を、前記プラズマ室に連通して設けられた成膜室内に設置された基板の表面に堆積させるスパッタ法であって、
前記２つ以上のターゲットのうち１つの前記ターゲットが前記プラズマでスパッタされているときに、スパッタされた前記ターゲットから飛散する前記スパッタ粒子が他の前記ターゲットに付着することを抑制手段により抑制する、スパッタ法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタ装置及びスパッタ法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、あらゆる工業製品の生産に薄膜製造技術が用いられている。そのような薄膜製造技術としては、スパッタ法、真空蒸着法、ＣＶＤ法などがあり、これらの方法の中でスパッタ法は、高融点材料や合金材料からなる薄膜の作製が容易であるということや、剥がれ難い薄膜を作製することが可能であるなどの利点を有する。
【０００３】
スパッタ法では、まず所定の圧力まで減圧された容器内において気体（アルゴンガスや窒素ガスなど）をプラズマ化させる。そして、電位差を付けることによってプラズマをターゲット（金属材料）に向けて加速させて衝突させ、スパッタする。プラズマによりスパッタされたターゲットの表面からはスパッタ粒子（ターゲットを構成する元素のイオン）が飛散し、そのスパッタ粒子を基板に到達させて堆積させることによって、基板の表面に薄膜を形成させる。スパッタ法は原理が単純であり、既に様々な装置が存在することから、多くの技術分野で使われている。例えば、近年では、高品質の薄膜が要求される半導体、液晶、プラズマディスプレイ、光ディスク用の薄膜の製造などに用いられている。
【０００４】
スパッタ法には様々な方式があり、その中の１つとして、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ：電子サイクロトロン共鳴）スパッタ法がある。ＥＣＲスパッタ法とは、マイクロ波を用いて気体分子にエネルギーを与えることでプラズマを生成し、ターゲットに電位を与えることによって、プラズマでターゲットをスパッタする方法である。プラズマが磁界内で回転する性質を利用することによって、高密度のプラズマを生成することができる。このようなＥＣＲスパッタ法は多くの利点を有する。例えば、ＥＣＲスパッタ法では、高真空状態で成膜可能であるため、不純物の混入が少ない。また、基板が直接、高密度のプラズマに曝されないため、基板に与えるダメージが小さい、緻密で均一な薄膜構造を得られるなどの利点も有する。
【０００５】
ＥＣＲスパッタ法を半導体などの薄膜の製造に用いる場合には、半導体のドーピング量や化合物の組成比等、必要に応じて添加元素を制御する必要がある。しかしながら、一般的なＥＣＲスパッタ法では、ターゲットと同じ添加量（組成）の成膜しか行えなかった。そのため、添加元素量を制御できる技術の開発が望まれており、これまでにいくつか提案されている。その１つが下記特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されている技術によれば、組成元素の蒸気圧が異なるターゲットをＥＣＲプラズマ室出口に配置しておき、ＥＣＲプラズマ室内より発散磁界で引き出されるプラズマ流のイオンをターゲットに衝突させ、放出されるスパッタ粒子を基板上に堆積させて成膜を形成するＥＣＲスパッタ法において、ターゲットの組成元素の中の一部の元素からなる補助ターゲットをプラズマ室内に配置し、補助ターゲットに電力を供給しつつプラズマ中のイオンを衝突させ、放出されるターゲット粒子を基板上に堆積させるとともに、補助ターゲットに供給する電力を可変設定することによって、成膜組成を制御することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１０２３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に開示されているような、複数のターゲットを用いた従来のＥＣＲスパッタ装置には、下記のような問題があった。複数のターゲットを同時スパッタする場合、それら全てのターゲットをマイナスに帯電させる。この状態で、あるターゲットにプラスを帯びたプラズマを衝突させてスパッタ粒子を飛散させると、該スパッタ粒子もプラスを帯びているため、他のマイナスを帯びたターゲットにスパッタ粒子が吸い寄せられてしまう。このような状態が続くと、あるターゲットから飛散したスパッタ粒子が他のターゲットの表面に付着して複数のターゲットが互いに汚しあうことになり、スパッタ精度の劣化に繋がってしまうという問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、ある１つのターゲットから飛散したスパッタ粒子が他のターゲットに付着することを防止できるスパッタ装置及びスパッタ法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成をとる。すなわち、
第１の本発明は、プラズマを生成させるプラズマ室、及び該プラズマ室に連通した成膜室を含む容器を備え、該容器内に設置された少なくとも２つ以上のターゲットをプラズマでスパッタし、スパッタされたターゲットの表面から飛散したスパッタ粒子を成膜室内に設置された基板の表面に堆積させて薄膜を形成するスパッタ装置であって、２つ以上のターゲットのうち１つのターゲットがプラズマでスパッタされているときに、スパッタされたターゲットから飛散するスパッタ粒子が他のターゲットに付着することを抑制する抑制手段を備える、スパッタ装置である。
【００１０】
上記第１の本発明のスパッタ装置において、抑制手段を、２つ以上のターゲットのうち１つのターゲットに負電圧が印加されているときに他のターゲットに正電圧を印加する手段とすることが好ましい。
【００１１】
また、上記第１の本発明のスパッタ装置において、抑制手段を、２つ以上のターゲットのうち１つのターゲットに負電圧が印加されているときに他のターゲットに電圧を印加すること禁止する手段とすることも好ましい。
【００１２】
さらに、上記第１の本発明のスパッタ装置において、抑制手段を、２つ以上のターゲットのうち１つのターゲットがスパッタされているときに他のターゲットの表面を覆う手段とすることも好ましい。なお、「ターゲットの表面を覆う」とは、ターゲットの周囲を完全に覆う必要はなく、少なくとも、ターゲットシャッターに対応するターゲット以外のターゲットから飛散したスパッタ粒子が、該ターゲットシャッターに対応するターゲットに付着することを物理的に妨げられる程度に覆うことを意味する。
【００１３】
第２の本発明は、プラズマ室内でプラズマを生成し、該プラズマによって少なくとも２つ以上のターゲットをスパッタすることで該ターゲットの表面から飛散するスパッタ粒子を、プラズマ室に連通して設けられた成膜室内に設置された基板の表面に堆積させるスパッタ法であって、２つ以上のターゲットのうち１つのターゲットがプラズマでスパッタされているときに、スパッタされたターゲットから飛散するスパッタ粒子が他のターゲットに付着することを抑制する、スパッタ法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ある１つのターゲットから飛散したスパッタ粒子が他のターゲットに付着することを抑制できるスパッタ装置及びスパッタ法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第一実施形態にかかる本発明のスパッタ装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】ターゲットに印加する電圧の時間変化の一例を概略的に示す図である。
【図３】ターゲットに印加する電圧の時間変化の一例を概略的に示す図である。
【図４】ターゲットに印加する電圧の時間変化の一例を概略的に示す図である。
【図５】ターゲットに印加する電圧の時間変化の一例を概略的に示す図である。
【図６】第二実施形態にかかる本発明のスパッタ装置の構成を概略的に示す図である。
【図７】第三実施形態にかかる本発明のスパッタ装置の構成を概略的に示す図である。
【図８】ターゲットシャッターの開閉タイミングの一例を概略的に示す図である。
【図９】ターゲットシャッターの開閉タイミングの一例を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ、本発明のスパッタ装置について説明する。
【００１７】
（第一実施形態）
図１は、第一実施形態にかかる本発明のスパッタ装置１００の構成を概略的に示す図である。スパッタ装置１００は、プラズマを生成させるプラズマ室１０およびプラズマ室１０に連通して設けられた成膜室２０を備えている。プラズマ室１０および成膜室２０は、いずれも密閉可能な容器である。
【００１８】
成膜室２０にはガス導入口２２および排気口２３が設けられている。排気口２３には管を介して真空ポンプ（不図示）が接続されており、成膜室２０およびプラズマ室１０内を所定の圧力に減圧することができる。一方、ガス導入口２２は管を介してガス供給源（不図示）に接続されており、成膜室２０内にアルゴンガスなどのプロセスガスを導入することができる。以下、アルゴンガスを用いる場合について説明する。スパッタ装置１００で薄膜を形成する際には、ガス導入口２２から１０〜１００ｓｃｃｍ程度のアルゴンガスを供給し、排気口２３から排気することで成膜室２０内を０．０５〜０．５Ｐａ程度に減圧する。
【００１９】
また、成膜室２０には基板ステージ２１が備えられている。基板ステージ２１には、成膜対象となる基板３０を固定することができる。基板ステージ２１には、図１中に矢印で示したように基板３０を軸回転させることができる機構を設けてもよい。基板ステージ２１には高周波電源（不図示）が接続されており、基板３０に成膜する際には、基板ステージ２１の電位がプラズマに対してマイナス電位になるように高周波電圧を印加する。アーキングが発生しなければ、高周波電源の代わりにＤＣ電源を用いてもよい。
【００２０】
プラズマ室１０には真空窓１２を介して導波管１３が接続されている。プラズマ室１０でプラズマを生成する際には、高周波電源（不図示）で発生されたマイクロ波ｍを、発振器およびＥＨチューナー（不図示）でインピーダンス整合した後、導波管１３を通して真空窓１２からプラズマ室１０内に導入することができる。
【００２１】
また、プラズマ室１０の外側には、プラズマ室１０の外周面を取り囲むようにして空芯の磁場コイル１１、１１が設けられている。磁場コイル１１、１１に直流電流を供給することで磁界を生成することができる。プラズマ室１０は２．４５ＧＨｚのマイクロ波に対して空洞共振器として機能するように構成されており、磁場コイル１１、１１では０．０８７５Ｔの磁場を生成することができる。そして、２．４５ＧＨｚ、１００〜１０００Ｗのマイクロ波ｍを真空窓１２からプラズマ室１０に導入することができる。プラズマ室１０内に導入されたマイクロ波ｍの電界と磁場コイル１１、１１が生成する磁界によるＥＣＲを利用してプラズマ室１０内に高密度のプラズマを生成することができる。
【００２２】
上述したようにして生成されたプラズマ内では、移動度の大きな電子が磁場コイル１１、１１により形成された発散磁界の磁力線に沿って成膜室２０に移動する。電子は軽量であるため高速で運動し、短時間でプラズマから抜け出して、成膜室２０の壁などに衝突して消滅する。一方、アルゴンイオンは電子に比べて質量が大きく低速であるため、プラズマ中に長く存在する。これにより、プラズマは全体として正の電荷となり、イオンシースを形成する。
【００２３】
スパッタ装置１００において、基板３０の表面に形成される薄膜の材料となるターゲット３１、３２は、プラズマ室１０の成膜室２０側開口部付近に設置することができる。ターゲット３１、３２は、互いに絶縁分離されており、プラズマ流（図１の上下方向）に対して略垂直な軸方向に設置されている。図１ではターゲットを２つ用いる形態について例示しているが、スパッタ装置１００にはターゲットは３つ以上設置することもできる。ターゲットを３つ以上用いる場合も、それら全てを互いに絶縁分離し、プラズマ流に対して略垂直な軸方向に設置する。
【００２４】
本発明においてターゲットとして用いることができるものは、従来のスパッタ法に用いることができるものであれば特に限定されない。例えば、シリコン、グラファイト、ホウ素、リン、チタンなどを用いることができる。また、単一元素材料に限らず、二酸化シリコン、窒化シリコン、窒化ホウ素などの化合物でもよい。
【００２５】
ターゲット３１には電圧印加用電源３３が接続されており、ターゲット３１に電圧を印加することができる。また、ターゲット３２には電圧印加用電源３４が接続されており、ターゲット３２に電圧を印加することができる。プラズマ室１０で生成されたプラズマに対してマイナス電位となるようにターゲット３１又はターゲット３２に電圧を印加すると、プラズマ室１０で生成されたアルゴンイオンは電圧が印加されているターゲット３１又はターゲット３２の方向に加速されて衝突する。加速されたアルゴンイオンがターゲット３１又はターゲット３２に衝突すると、スパッタ現象によりターゲット３１又はターゲット３２の表面からスパッタ粒子が飛散し、該スパッタ粒子は基板ステージ２１上に設置された基板３０の方向に移動する。
【００２６】
硬さが異なるターゲットを複数用いる場合は、ターゲットに印加する電圧をターゲットの硬さによって変えることにより、所望の濃度の膜を容易に得ることができる。具体的には、それぞれのターゲット（ターゲット１、ターゲット２、・・・、ターゲットｎ）に印加する電圧をＶ１、Ｖ２、・・・、Ｖｎとし、それぞれのターゲットの硬さをＨ１、Ｈ２、・・・、Ｈｎとしたとき、下記式（１）に従って電圧値を設定することによって、所望の濃度の膜を容易に得ることができる。複数のターゲットについてそれぞれ印加電圧を制御することによって、構成元素比率を制御した成膜が可能であると考えられる。しかしながら、同じ電圧を印加したとしてもスパッタ粒子の飛散量はターゲットの硬さによって異なるため、ターゲットに印加する電圧に対する、得られる膜中の濃度変化は、ターゲットの硬さによって異なる。下記式（１）のようにターゲットの硬さを考慮した式に従ってターゲットに印加する電圧値を設定することによって、所望の濃度の膜を容易に得ることができる。なお、本発明の説明において、「濃度」とは、原子数比率（原子濃度）を意味する。
所望の膜中のターゲット１を構成する元素の濃度［％］＝（｜Ｖ１｜／｜Ｈ１｜）／（｜Ｖ１｜／｜Ｈ１｜＋｜Ｖ２｜／｜Ｈ２｜＋・・・＋｜Ｖｎ｜／｜Ｈｎ｜）×１００      （１）
【００２７】
例えば、ターゲット３１にシリコン（硬度：１０００（Ｈｖ））を用い、ターゲット３２にグラファイト（硬度：５０（Ｈｖ））を用いた場合、各ターゲットをスパッタする合計時間が同一であれば、ターゲット３１に印加する電圧を−１０００（Ｖ）、ターゲット３２に印加する電圧を−５００（Ｖ）にすることによって、シリコン含有量が約９％のカーボン薄膜を得ることができる。
【００２８】
また、複数のターゲットを用いる場合は、それらのターゲットに印加する電圧の比率を維持しつつそれぞれの電圧値を変更することにより、濃度を一定に保ったまま成膜レートの変更が可能であると考えられるが、電圧値の違いによる膜特性の変化が少なからず発生する。そこで、構成元素がそれぞれ異なる２種類以上のターゲットについて、それぞれのターゲットに印加する電圧をパルス状にｏｎ／ｏｆｆすることによって、濃度及び膜特性を一定に保ちつつ成膜レートの調整が可能となる。また、微量添加したいターゲットのみに対して電圧をパルス状に印加することにより、電圧比だけの制御よりも精密な制御が可能となる。
【００２９】
複数のターゲットそれぞれに同じ時間だけ電圧を印加したとしてもスパッタ粒子の飛散量はターゲットの硬さによって異なる。そのため、それぞれのターゲットに印加する電圧をパルス状にｏｎ／ｏｆｆする場合、ターゲットに電圧を印加する時間（ｏｎ時間）をターゲットの硬さによって変えることにより、所望の濃度の膜を容易に得ることができる。具体的には、ターゲット１、ターゲット２、・・・、ターゲットｎのそれぞれに印加する電圧のピーク値を一定とし、それぞれのｏｎ時間をｔ１、ｔ２、・・・、ｔｎ、それぞれのパルス周期をＴ１、Ｔ２、・・・Ｔｎ、それぞれのターゲットの硬さをＨ１、Ｈ２、・・・、Ｈｎとしたとき、下記式（２）に従ってｏｎ時間を設定することによって、所望の濃度の膜を容易に得ることができる。
所望の膜中のターゲット１を構成する元素の濃度［％］＝｛ｔ１／（Ｔ１・Ｈ１）｝／｛ｔ１／（Ｔ１・Ｈ１）＋ｔ２／（Ｔ２・Ｈ２）＋・・・＋ｔｎ／（Ｔｎ・Ｈｎ）｝×１００      （２）
【００３０】
さらに、本発明のスパッタ装置は、複数設置されたターゲットのうち１つのターゲットをプラズマでスパッタするときに、スパッタされたターゲットから飛散するスパッタ粒子が他のターゲットに付着することを抑制する抑制手段を備えている。以下、スパッタ装置１００に備えられる抑制手段について説明する。
【００３１】
スパッタ装置１００は、構成元素がそれぞれ異なる２種類以上の絶縁分離されたターゲットを１つのイオン源よりスパッタすることができ、それぞれのターゲットに印加する電圧を制御することによって、１つのターゲットから飛び出したスパッタ粒子が他のターゲットに付着することを抑制しつつ、２種類以上のターゲットの構成元素を含む混成膜を作製することができる。すなわち、図１に示したスパッタ装置１００では、電圧印加用電源３３、電圧印加用電源３４及びこれらを制御する装置が抑制手段を構成する。以下、抑制手段についてより詳細に説明する。
【００３２】
スパッタ装置１００では、図２に示すように、ピーク値が一定でかつパルス状（周期一定）の電圧をターゲット３１及びターゲット３２に印加することによって、一方のターゲットから飛散したスパッタ粒子が他方のターゲットに付着することを抑制できる。図２（ａ）はターゲット３１に印加される電圧Ｖ１の大きさの時間変化を示しており、図２（ｂ）はターゲット３２に印加される電圧Ｖ２の大きさの時間変化を示している。図２（ａ）中のＴ１はＶ１の変化周期であり、ｔ１はＶ１が負電圧である時間である。図２（ｂ）中のＴ２はＶ２の変化周期であり、ｔ２はＶ２が負電圧である時間である。図２においてＴ１＝Ｔ２＝ｔ１＋ｔ２である。すなわち、Ｖ１の変化周期とＶ２の変化周期とは同一であり、一方のターゲットに負電圧が印加されているときは他方のターゲットに正電圧が印加されるように、電圧印加用電源３３及び電圧印加用電源３４を制御している。
【００３３】
例えば、図２に示したようなパルス状の電圧をターゲット３１及びターゲット３２に印加する場合、ターゲット３１をシリコン、ターゲット３２をグラファイトとすれば、Ｖを−６００（Ｖ）、Ｖ’を＋３００（Ｖ）、Ｔ１及びＴ２を０．２ｍｓ、ｔ１を０．１５ｍｓ、ｔ２を０．０５ｍｓに設定することができる。
【００３４】
また、図３に示すようなタイミングでターゲットに電圧を印加することによっても、１つのターゲットから飛び出したイオンが他のターゲットに付着することを抑制できる。図３（ａ）はターゲット３１に印加される電圧Ｖ１の大きさの時間変化を示しており、図３（ｂ）はターゲット３２に印加される電圧Ｖ２の大きさの時間変化を示している。図３（ａ）中のＴ１はＶ１の変化周期であり、ｔ１はＶ１が負電圧である時間である。図３（ｂ）中のＴ２はＶ２の変化周期であり、ｔ２はＶ２が負電圧である時間である。図３においてＴ１＝Ｔ２＞ｔ１＋ｔ２であり、少なくとも一方のターゲットに負電圧が印加されているときは他方のターゲットに正電圧が印加されるように、電圧印加用電源３３及び電圧印加用電源３４を制御している。
【００３５】
例えば、図３に示したようなパルス状の電圧をターゲット３１及びターゲット３２に印加する場合、ターゲット３１をシリコン、ターゲット３２をグラファイトとすれば、Ｖを−６００（Ｖ）、Ｖ’を＋３００（Ｖ）、Ｔ１及びＴ２を０．２ｍｓ、ｔ１を０．１ｍｓ、ｔ２を０．０２ｍｓに設定することができる。
【００３６】
ターゲット３１に負電圧を印加することによって、ターゲット３１はプラスを帯びたプラズマによってスパッタされる。スパッタされたことでターゲット３１から飛散したスパッタ粒子は、飛散した直後、プラスを帯びた状態でターゲット３１の周辺に多量に存在する。このとき、ターゲット３２にも負電圧を印加していると、スパッタ粒子がターゲット３２に引き付けられる可能性が高くなる。本発明では、上記のように、ターゲット３１に負電圧が印加されているときにはターゲット３２に正電圧が印加されるようにする。逆にターゲット３２に負電圧が印加されているときにはターゲット３１に正電圧が印加されるようにする。そうすることによって、負電圧が印加されている方のターゲットはプラスを帯びたプラズマにスパッタされ、その表面からプラスを帯びたスパッタ粒子が飛散する。一方、正電圧が印加されている方のターゲットとプラスを帯びたスパッタ粒子との間には斥力が生じるため、一方のターゲットから飛散したスパッタ粒子が他方のターゲットに付着することを抑制できる。
【００３７】
ターゲットを３つ以上用いる場合は、少なくとも１つターゲットに負電圧が印加されているときに、他の全てのターゲットに正電圧が印加されるようにする。そうすることによって、負電圧が印加されている１つのターゲットはプラスを帯びたプラズマにスパッタされ、その表面からプラスを帯びたスパッタ粒子が飛散する。一方、正電圧が印加されている他の全てのターゲットとプラスを帯びたスパッタ粒子との間には斥力が生じるため、１つのターゲットから飛散したスパッタ粒子が他のターゲットに付着することを抑制できる。
【００３８】
また、図４に示すように、一方のターゲットに負電圧が印加されているときに、他方のターゲットには電圧が印加されないようにパルス周期を設定することによっても、１つのターゲットから飛び出したイオンが他のターゲットに付着することを抑制できる。図４（ａ）はターゲット３１に印加される電圧Ｖ１の大きさの時間変化を示しており、図４（ｂ）はターゲット３２に印加される電圧Ｖ２の大きさの時間変化を示している。図４（ａ）中のＴ１はＶ１の変化周期であり、ｔ１はＶ１が負電圧である時間である。図４（ｂ）中のＴ２はＶ２の変化周期であり、ｔ２はＶ２が負電圧である時間である。図４においてＴ１＝Ｔ２＝ｔ１＋ｔ２である。すなわち、Ｖ１の変化周期とＶ２の変化周期とは同一であり、一方のターゲットに負電圧が印加されているときは他方のターゲットに電圧が印加されないように、電圧印加用電源３３及び電圧印加用電源３４を制御している。
【００３９】
例えば、図４に示したようなパルス状の電圧をターゲット３１及びターゲット３２に印加する場合、ターゲット３１をリン、ターゲット３２をグラファイトとすれば、Ｖを−６００（Ｖ）、Ｔ１及びＴ２を０．２ｍｓ、ｔ１を０．１５ｍｓ、ｔ２を０．０５ｍｓに設定することができる。
【００４０】
また、図５に示すようなタイミングでターゲットに電圧を印加することによっても、１つのターゲットから飛び出したイオンが他のターゲットに付着することを抑制できる。図５（ａ）はターゲット３１に印加される電圧Ｖ１の大きさの時間変化を示しており、図５（ｂ）はターゲット３２に印加される電圧Ｖ２の大きさの時間変化を示している。図５（ａ）中のＴ１はＶ１の変化周期であり、ｔ１はＶ１が負電圧である時間である。図５（ｂ）中のＴ２はＶ２の変化周期であり、ｔ２はＶ２が負電圧である時間である。図５においてＴ１＝Ｔ２＞ｔ１＋ｔ２であり、少なくとも一方のターゲットに負電圧が印加されているときは他方のターゲットに電圧が印加されないように、電圧印加用電源３３及び電圧印加用電源３４を制御している。
【００４１】
例えば、図５に示したようなパルス状の電圧をターゲット３１及びターゲット３２に印加する場合、ターゲット３１をリン、ターゲット３２をグラファイトとすれば、Ｖを−６００（Ｖ）、Ｔ１及びＴ２を０．２ｍｓ、ｔ１を０．１ｍｓ、ｔ２を０．０２ｍｓに設定することができる。
【００４２】
ターゲット３１に負電圧を印加することによって、ターゲット３１はプラスの帯びたプラズマによってスパッタされる。スパッタされたことでターゲット３１から飛散したスパッタ粒子は、飛散した直後、プラスを帯びた状態でターゲット３１の周辺に多量に存在する。このとき、ターゲット３２にも負電圧を印加していると、スパッタ粒子がターゲット３２に引き付けられる可能性が高くなる。本発明では、上記のように、ターゲット３１に負電圧が印加されているときにはターゲット３２に電圧が印加されないようにする。逆にターゲット３２に負電圧が印加されているときにはターゲット３１に電圧が印加されないようにする。そうすることによって、負電圧が印加されている方のターゲットはプラスを帯びたプラズマにスパッタされ、その表面からプラスを帯びたスパッタ粒子が飛散する。一方、電圧が印加されていない方のターゲットとスパッタ粒子との間では引き合う力が弱いため、一方のターゲットから飛散したスパッタ粒子が他方のターゲットに付着することを抑制できる。
【００４３】
ターゲットを３つ以上用いる場合は、少なくとも１つターゲットに負電圧が印加されているときに、他の全てのターゲットに電圧が印加されないようにする。そうすることによって、負電圧が印加されている１つのターゲットはプラスを帯びたプラズマにスパッタされ、その表面からプラスを帯びたスパッタ粒子が飛散する。一方、電圧が印加されない他の全てのターゲットとスパッタ粒子との間では引き合う力が弱いため、１つのターゲットから飛散したスパッタ粒子が他のターゲットに付着することを抑制できる。
【００４４】
なお、図２〜図５には、ターゲットに印加する電圧の時間変化の一例として方形波のパルスを例示したが、本発明はかかる形態に限定されず、正弦波や三角波としてもよい。
【００４５】
（第二実施形態）
図６は、第二実施形態にかかる本発明のスパッタ装置２００の構成を概略的に示す図である。図６において、図１に示したものと同様の構成のものには同符号を付し、説明を省略する。
【００４６】
スパッタ装置２００は、電圧印加用電源３３及び電圧印加用電源３４にかえてスイッチング回路３５及び電圧印加用電源３６を備えている点で、スパッタ装置１００と相異している。スパッタ装置２００は、スイッチング回路３５を用いて、電圧印加用電源３５からの電力を選択的にターゲット３１又はターゲット３２に供給することができる。したがって、スパッタ装置１００のように各ターゲットに別個に電圧印加用電源を設けなくとも、一方のターゲットに負電圧を印加するとともに、他方のターゲットに電圧を印加することを禁止できる。
【００４７】
すなわち、スパッタ装置２００ではスイッチング回路３５及び電圧印加用電源３６が抑制手段を構成している。スイッチング回路３５及び電圧印加用電源３６によって、上述したように、少なくとも一方のターゲットに負電圧が印加されているときに他方のターゲットに電圧が印加されないようにすることができ、一方のターゲットから飛散したスパッタ粒子が他方のターゲットに付着することを抑制できる。スパッタ装置２００は電圧印加用電源を１つにしたことによって、スパッタ装置１００よりも装置構成が簡略化されている。
【００４８】
ターゲットを３つ以上用いる場合も同様に、１つの電圧印加用電源とスイッチング回路を用いることによって、少なくとも１つのターゲットに選択的に負電圧を印加しているときに、その他のターゲットには電圧を印加することを禁止できる。
【００４９】
（第三実施形態）
図７は、第三実施形態にかかる本発明のスパッタ装置３００の構成を概略的に示す図である。図１に示したスパッタ装置１００と同様の構成のものには同符号を付し、適宜、説明を省略する。
【００５０】
スパッタ装置３００は、ターゲット３１を覆うことができるターゲットシャッター４１と、ターゲット３２を覆うことができるターゲットシャッター４２とを備えている。「ターゲットを覆う」とは、上記したように、ターゲットシャッターに対応するターゲット以外のターゲットから飛散したスパッタ粒子が、該ターゲットシャッターに対応するターゲットに付着することを物理的に妨げられる程度に覆うことを意味する。以下の本発明の説明において、ターゲットシャッターがターゲットを覆っている姿勢を「閉」という。一方、プラズマでターゲットをスパッタできるように、ターゲットシャッターがターゲットを覆ってないときの姿勢を「開」という。例えば、ターゲット３１から飛散したスパッタ粒子がターゲット３２に付着しないように、ターゲット３２を覆っているときのターゲットシャッター４２の姿勢を、ターゲットシャッター４２の閉という。また、ターゲット３２をプラズマでスパッタできるように、ターゲット３２を覆っていないときのターゲットシャッター４２の姿勢を、ターゲットシャッター４２の開という。スパッタ装置３００は、ターゲットシャッター４１及びターゲットシャッター４２をそれぞれ自在に開閉することができる制御装置（不図示）を備えている。
【００５１】
ターゲットシャッターを設けることによって、濃度及び膜特性を一定に保ちつつ成膜レートの調整が可能となる。すなわち、ターゲットシャッターの開閉を制御することによって、ターゲットがプラズマでスパッタされるタイミング（時間）を制御し、各ターゲットから飛散するスパッタ粒子の量を制御することができるので、濃度及び膜特性を一定に保ちつつ成膜レートの調整が可能となる。単に濃度及び膜特性を一定に保ちつつ成膜レートを調整するという観点からは、ターゲットシャッターは全てのターゲットに対して備えられている必要はない。
【００５２】
また、硬さが異なるターゲットを複数用いる場合は、それぞれのターゲットに対応するターゲットシャッターの開時間を該ターゲットシャッターに対応するターゲットの硬さによって変えることにより、所望の濃度の膜を容易に得ることができる。具体的には、それぞれのターゲット（ターゲット１、ターゲット２、・・・、ターゲットｎ）に対応するターゲットシャッターの開閉周期をＳ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎとし、ターゲットシャッターが開姿勢である時間をｓ１、ｓ２、・・・、ｓｎとし、それぞれのターゲットの硬さをＨ１、Ｈ２、・・・、Ｈｎとしたとき、下記式（３）に従ってターゲットシャッターの開閉制御をすることによって、所望の濃度の膜を容易に得ることができる。
所望の膜中のターゲット１を構成する元素の濃度［％］＝｛ｓ１／（Ｓ１・Ｈ１）｝／｛ｓ１／（Ｓ１・Ｈ１）＋ｓ２／（Ｓ２・Ｈ２）＋・・・＋ｓｎ／（Ｓｎ・Ｈｎ）｝×１００      （３）
【００５３】
スパッタ装置３００では、ターゲットシャッター４１及びターゲットシャッター４２の開閉を制御することによって、一方のターゲットから飛散したスパッタ粒子が他方のターゲットに付着することを抑制しつつ、ターゲット３１及びターゲット３２の構成元素を含む混成膜を作製することができる。すなわち、スパッタ装置３００では、ターゲットシャッター４１及びターゲットシャッター４２と、ターゲットシャッター４１及びターゲットシャッター４２の開閉を制御する制御装置（不図示）とが抑制手段を構成する。以下、スパッタ装置３００に備えられる抑制手段についてより詳細に説明する。
【００５４】
スパッタ装置３００では、図８に示すように、開閉周期が同一、かつ一方のターゲットシャッターが開のときに他方のターゲットシャッターが閉となるように開閉周期を設定することによって、一方のターゲットから飛散したスパッタ粒子が他方のターゲットに付着することを抑制できる。図８（ａ）はターゲットシャッター４１の開閉タイミングを示しており、図８（ｂ）はターゲットシャッター４２の開閉タイミングを示している。図８（ａ）中のＳ１はターゲットシャッター４１の開閉周期であり、ｓ１はターゲットシャッター４１が開である時間である。図８（ｂ）中のＳ２はターゲットシャッター４２の開閉周期であり、ｓ２はターゲットシャッター４２が開である時間である。図８においてＳ１＝Ｓ２＝ｓ１＋ｓ２である。すなわち、ターゲットシャッター４１の開閉周期とターゲットシャッター４２の開閉周期とが同一であり、一方のターゲットシャッターが開のときには他方のターゲットシャッターが閉となるように、ターゲットシャッター４１及びターゲットシャッター４２を制御している。
【００５５】
また、図９に示すように、開閉周期が同一、かつ少なくとも一方のターゲットシャッターが開のときに他方のターゲットシャッターが閉となるように開閉周期を設定することによっても、一方のターゲットから飛散したスパッタ粒子が他方のターゲットに付着することを抑制できる。図９（ａ）はターゲットシャッター４１の開閉タイミングを示しており、図９（ｂ）はターゲットシャッター４２の開閉タイミングを示している。図９（ａ）中のＳ１はターゲットシャッター４１の開閉周期であり、ｓ１はターゲットシャッター４１が開である時間である。図９（ｂ）中のＳ２はターゲットシャッター４２の開閉周期であり、ｓ２はターゲットシャッター４２が開である時間である。図９においてＳ１＝Ｓ２＞ｓ１＋ｓ２であり、少なくとも一方のターゲットシャッターが開のときには他方のターゲットシャッターが閉となるように、ターゲットシャッター４１及びターゲットシャッター４２を制御している。
【００５６】
ターゲット３１（又は３２）からスパッタ粒子が飛散した直後は、ターゲット３１（又は３２）の周辺にスパッタ粒子が多量に存在する。そのため、スパッタ粒子が飛散した直後は、ターゲット３２（又は３１）に向かってターゲット３１（又は３２）から飛散したスパッタ粒子が飛来する虞がある。スパッタ装置３００は、ターゲットシャッター４１及びターゲットシャッター４２を備えているため、ターゲット３１をスパッタするときにはターゲットシャッター４１を開にするとともにターゲットシャッター４２を閉にして、ターゲット３１から飛散したスパッタ粒子が飛散ターゲット３２に付着することを防止できる。逆にターゲット３２をスパッタするときにはターゲットシャッター４２を開にするとともにターゲットシャッター４１を閉にして、ターゲット３２から飛散したスパッタ粒子が飛散ターゲット３１に付着することを防止できる。
【００５７】
ターゲットを３つ以上用いる場合は、少なくとも１つターゲットに対応するターゲットシャッターを開にしているときには、他の全てのターゲットに対応するターゲットシャッターを閉にする。そうすることによって、ターゲットシャッターが開になっている１つのターゲットはプラズマにスパッタされてその表面からスパッタ粒子が飛散し、ターゲットシャッターが閉になっている他の全てのターゲットにはスパッタ粒子が付着することを抑制できる。
【００５８】
以上、現時点において最も実践的で好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うスパッタ装置及びスパッタ法もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
【符号の説明】
【００５９】
１０  プラズマ室
１１  磁場コイル
１２  真空窓
１３  導波管
２０  成膜室
２１  基板ステージ
２２  ガス導入口
２３  排気口
３０  基板
３１、３２  ターゲット
３３、３４、３６  電圧印加用電源
３５  スイッチング回路
４１、４２  ターゲットシャッター
１００、２００、３００  スパッタ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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