(57)【要約】  この多層膜は、基板の一主面側に、第一導電層と、誘電体層と、第二導電層とが順に重ねて配された多層膜であって、前記誘電体層は、前記誘電体層の下面が前記第一導電層の上面に接するとともに、前記誘電体層の上面及び側面が前記第二導電層により被覆されており、かつ、前記基板の一主面側において、前記第一導電層と前記第二導電層が直接重なる部位の側端部は、前記基板の側端部より内側に位置する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一主面側に、第一導電層と、誘電体層と、第二導電層とが順に重ねて配された多層膜であって、
前記誘電体層は、前記誘電体層の下面が前記第一導電層の上面に接するとともに、前記誘電体層の上面及び側面が前記第二導電層により被覆されており、かつ、前記基板の一主面側において、前記第一導電層と前記第二導電層とが直接重なる部位の側端部は、前記基板の側端部より内側に位置する
多層膜。
【請求項２】
前記誘電体層が蒸気圧の高い元素を含む
請求項１に記載の多層膜。
【請求項３】
前記誘電体層が圧電材料からなる
請求項１又は２に記載の多層膜。
【請求項４】
基板の一主面側に、第一導電層と、誘電体層と、第二導電層とが順に重ねて配された多層膜の製造方法であって、
前記基板の一主面側において、前記基板の側端部より前記第一導電層の側端部が前記基板の前記側端部より内側に位置するように、前記基板に前記第一導電層を形成し、
前記第一導電層を覆い、前記第一導電層の表面のうち外周端部領域が露呈するように前記誘電体層を形成し、
前記誘電体層とともに前記第一導電層の露呈した前記外周端部領域も覆うように前記第二導電層を形成し、
前記第一導電層と前記誘電体層と前記第二導電層とから構成される積層体に対して、前記第一導電層の前記外周端部領域より内側となる所望の位置において、前記位置より外側の部位を除去する、
多層膜の製造方法。
【請求項５】
基板の一主面側に、第一導電層と、誘電体層と、第二導電層とが順に重ねて配された多層膜の製造装置であって、
前記第一導電層を形成する成膜室αは、前記成膜室αの内部空間に、前記第一導電層の膜面形状を規制する第一開口部を有する第一部材を備え、
前記誘電体層を形成する成膜室βは、前記成膜室βの内部空間に、前記誘電体層の膜面形状を規制する第二開口部を有する第二部材を備え、
前記第二導電層を形成する成膜室γは、前記成膜室γの内部空間に、前記第二導電層の膜面形状を規制する第三開口部を有する第三部材を備えており、
前記基板に前記第一導電層を形成した際に、前記基板の側端部より前記第一導電層の側端部が前記基板の内側に位置するように、前記第一開口部が配置されており、
前記第一導電層の上に前記誘電体層を形成した際に、前記第一導電層の表面のうち外周端部領域に露呈部が生じるとともに、前記誘電体層の上に前記第二導電層を形成した際に、前記第二導電層が前記誘電体層とともに前記第一導電層の前記外周端部領域の露呈部も覆うように、
前記第二開口部が、前記第一開口部および前記第三開口部に比べて小さい
多層膜の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層膜、並びにその製造装置及びその製造方法に関する。
本願は、２０１４年６月２０日に日本国に出願された特願２０１４−１２７４６９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
現在、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３  ：ＰＺＴ）等の強誘電体を用いた圧電素子は、インクジェットヘッドや加速度センサ等のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術に応用されている。中でも、ＰＺＴ膜は注目されており、各機関において盛んに研究されている（特許文献１〜３）。【０００３】
本発明者らは、ＰＺＴ膜の耐電圧特性を改善すべく、種々の研究に取り組んでいる。以下では、本発明に至る前段階の状況について述べる。
まず、図１３に示す積層構造、すなわち、基板２の一主面側に対して、この一主面の全領域を覆うように、第一導電層３、誘電体層４、第二導電層５を順に重ねた積層構造をスパッタ法を用いて作製する場合、どのような問題が生じるのか検討した。
図１４Ａから図１４Ｃは、図１３の積層構造を形成する手順を示す模式的な断面図である。図１４Ａは基板２に第一導電層３を形成する工程Ａを示している。図１４Ｂは第一導電層３を覆うように誘電体層４を形成する工程Ｂを示している。図１４Ｃは誘電体層４を覆うように第二導電層５を形成する工程Ｃを示している。【０００４】
図１５Ａおよび図１５Ｂは、この検討を行うために使用したスパッタ装置の模式的な断面図である。図１５Ａは成膜装置の全体を示す断面図を示している。図５Ｂは成膜室内において基板２近傍を示す要部断面図を示している。
従来は、基板上に図１３の積層構造を、図１４Ａから図１４Ｃの手順で作製するため、図１５Ｂに示すように基板１００（Ｗ）が配置される。具体的には、平板状の基板Ｗにおいて被膜が形成される表面（一方の主面）がターゲット２１と対向するとともに、基板Ｗの裏面（他方の主面）が支持部１０１（Ｓ１）の上面に載置されている。また、支持部１０１（Ｓ１）の上面のうち基板Ｗの側方に位置する領域には、第一の防着板１０４が配置されている。第一の防着板１０４は、支持部１０１（Ｓ１）の上面に対する被膜形成を防ぐように機能する。【０００５】
これにより、基板Ｗの表面の全域に亘って正常な成膜が行われるが、基板Ｗの側面と第一の防着板１０４との僅かな隙間を通して、スパッタ粒子の回り込み現象が発生することがあり、基板の側面や前記側面に近い裏面にも、予期せぬ被膜が形成される可能性があった。このような回り込みが生じた場合には、成膜した後に、その発生した部分を除去する余分な工程を設ける必要があるため、製造工程の複雑化や製造コストの増加が課題となっていた。【０００６】
また、「蒸気圧の高い元素（たとえば、Ｐｂ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｌｉ、Ｋ、Ｎａ、Ｔｌ、Ｓｍ、Ｓｒ、Ｙｂ等）」を含む被膜からなる特定層が、積層構造の中に含まれる場合には、さらに次のような課題があった。すなわち、成膜中あるいは成膜後に特定層から「蒸気圧の高い元素」が飛散し、特定層以外の膜中に取り込まれ、特定層以外の膜特性（たとえば、電気的特性や機械的特性、光学的特性など）に影響を及ぼし、ひいては積層構造がデバイス等を構成する場合には、そのデバイス特性を所望の数値範囲に収めることが難しく、安定した製造ラインが構築できない可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】日本国特開２００７−３２７１０６号公報
【特許文献２】日本国特開２０１０−０８４１８０号公報
【特許文献３】日本国特開２００３−０８１６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、スパッタ粒子の回り込みによる影響を抑制することが可能な構造を備えた多層膜を提供することを第一の目的とする。
また、本発明は、スパッタ粒子の回り込みによる影響を抑制する工程を含む多層膜の製造方法を提供することを第二の目的とする。
さらに、本発明は、スパッタ粒子の回り込みによる影響を抑制する構成を含む多層膜の製造装置を提供することを第三の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第一の態様によれば、多層膜は、基板の一主面側に、第一導電層と、誘電体層と、第二導電層とが順に重ねて配された多層膜であって、前記誘電体層は、前記誘電体層の下面が前記第一導電層の上面に接するとともに、前記誘電体層の上面及び側面が前記第二導電層により被覆されており、かつ、前記基板の一主面側において、前記第一導電層と前記第二導電層が直接重なる部位の側端部は、前記基板の側端部より内側に位置する。
本発明の第二の態様によれば、前記第一の態様に係る多層膜において、前記誘電体層が蒸気圧の高い元素を含んでもよい。
本発明の第三の態様によれば、前記第一又は前記第二の態様に係る多層膜において、前記誘電体層が圧電材料からなってもよい。【００１０】
本発明の第四の態様によれば、多層膜の製造方法は、基板の一主面側に、第一導電層と、誘電体層と、第二導電層とが順に重ねて配された多層膜の製造方法であって、前記基板の一主面側において、前記基板の側端部より前記第一導電層の側端部が前記基板の側端部より内側に位置するように、前記基板に前記第一導電層を形成し（工程Ａ）、前記第一導電層を覆い、前記第一導電層の表面のうち外周端部領域が露呈するように前記誘電体層を形成し（工程Ｂ）、前記誘電体層とともに前記第一導電層の露呈した前記外周端部領域も覆うように前記第二導電層を形成し（工程Ｃ）、前記第一導電層と前記誘電体層と前記第二導電層とから構成される積層体に対して、前記第一導電層の前記外周端部領域より内側となる所望の位置において、前記位置より外側の部位を除去する（工程Ｄ）。【００１１】
本発明の第五の態様によれば、多層膜の製造装置は、基板の一主面側に、第一導電層と、誘電体層と、第二導電層とが順に重ねて配された多層膜の製造装置であって、前記第一導電層を形成する成膜室αは、前記成膜室αの内部空間に、前記第一導電層の膜面形状を規制する第一開口部を有する第一部材を備え、前記誘電体層を形成する成膜室βは、前記成膜室βの内部空間に、前記誘電体層の膜面形状を規制する第二開口部を有する第二部材を備え、前記第二導電層を形成する成膜室γは、前記成膜室γの内部空間に、前記第二導電層の膜面形状を規制する第三開口部を有する第三部材を備えており、前記基板に前記第一導電層を形成した際に、前記基板の側端部より前記第一導電層の側端部が前記基板の内側に位置するように、前記第一開口部が配置されており、前記第一導電層の上に前記誘電体層を形成した際に、前記第一導電層の表面のうち外周端部領域に露呈部が生じるとともに、前記誘電体層の上に前記第二導電層を形成した際に、前記第二導電層が前記誘電体層とともに前記第一導電層の前記外周端部領域の露呈部も覆うように、前記第二開口部が、前記第一開口部および前記第三開口部に比べて小さい。
【発明の効果】
【００１２】
上記各態様に係る多層膜は、基板の一主面側に、第一導電層と、誘電体層と、第二導電層とが順に重ねて配されている。そして、前記誘電体層の下面が前記第一導電層の上面に接するとともに、前記誘電体層の上面及び側面が前記第二導電層により被覆されており、かつ、前記第一導電層と前記第二導電層が直接重なる部位の側端部は、前記基板の側端部より内側に位置する構造を採用した。これにより、誘電体層は上下両面および側面が全て封止された状態となる。また、第一導電層と第二導電層が直接重なる部位の側端部は、基板の側端部より内側に位置しているので、第一導電層、誘電体層、及び第二導電層の如何なる層を形成する際にも、スパッタ粒子は基板の側面や裏面に回り込まない。ゆえに、本発明は、「スパッタ粒子の回り込みによる影響」を回避することが可能な多層膜を提供することができる。【００１３】
また、上記各態様に係る多層膜の製造方法は、上述した工程Ａ〜Ｃを順に行うことにより、上下両面および側面が全て封止された状態の誘電体層が得られる。工程Ａでは、基板の側端部より内側に第一導電層の側端部が形成され、工程Ｂでは、第一導電層の側端部より更に内側に誘電体層の側端部が形成される。そして、工程Ｃでは、誘電体層が内包されるように、第二送電層を形成する。ゆえに、第一導電層、誘電体層、及び第二導電層を形成する際のスパッタ粒子は、基板の側面や裏面に回り込みにくくなる。最後に、工程Ｄでは、第一導電層の外周端部領域より内側となる所望の位置において、前記位置より外側の部位を除去することにより、たとえ工程Ａ〜Ｃにおいてスパッタ粒子の回り込みが基板の側面や裏面に生じたとしても、回り込みによる影響は確実に除外される。よって、本発明は、「スパッタ粒子の回り込みによる影響」を回避することが可能な多層膜を、再現性よく得ることができる多層膜の製造方法の提供することができる。【００１４】
さらに、上記各態様に係る多層膜の製造装置は、第一導電層の膜面形状を規制する第一開口部を有する第一部材と、誘電体層の膜面形状を規制する第二開口部を有する第二部材と、第二導電層の膜面形状を規制する第三開口部を有する第三部材とを個別に備えており、誘電体層の上下両面および側面が全て封止された状態となるように、第一開口部と、第二開口部と、第三開口部との大小関係を設定されている。これにより、本発明は、「スパッタ粒子の回り込みによる影響」を回避することが可能な多層膜を、安定して得ることができる多層膜の製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る多層膜の一構成例を示す断面図である。
【図２Ａ】前記実施形態に係る多層膜の製造工程を示す断面図である。
【図２Ｂ】前記実施形態に係る多層膜の製造工程を示す断面図である。
【図２Ｃ】前記実施形態に係る多層膜の製造工程を示す断面図である。
【図２Ｄ】前記実施形態に係る多層膜の製造工程を示す断面図である。
【図２Ｅ】前記実施形態に係る多層膜の製造工程を示す断面図である。
【図３Ａ】前記実施形態で用いる成膜装置の一例を模式的に示す図である。
【図３Ｂ】前記実施形態で用いる成膜装置の一例を模式的に示す図である。
【図４Ａ】前記実施形態で用いる成膜装置の他の一例を模式的に示す図である。
【図４Ｂ】前記実施形態で用いる成膜装置の他の一例を模式的に示す図である。
【図５Ａ】搬送室を介して成膜室が個別に配される成膜装置の一例を模式的に示す図である。
【図５Ｂ】搬送室を介して成膜室が個別に配される成膜装置の一例を模式的に示す図である。
【図６】基板上に第一導電層が形成された状態を示す断面図である。
【図７】サンプル１（２ｍｍ）で成膜されたＰＺＴ膜のＰｂ含有量を示すグラフである。
【図８】サンプル２（５ｍｍ）で成膜されたＰＺＴ膜のＰｂ含有量を示すグラフである。
【図９】サンプル１で成膜されたＰＺＴ膜のＸ線チャートを示すグラフである。
【図１０】サンプル２で成膜されたＰＺＴ膜のＸ線チャートを示すグラフである。
【図１１】サンプル１のＰＺＴ膜が成膜時に受ける加熱状態を模式的に示す図である。
【図１２】サンプル２のＰＺＴ膜が成膜時に受ける加熱状態を模式的に示す図である。
【図１３】従来の多層膜の一構成例を示す断面図である。
【図１４Ａ】従来の多層膜の製造工程を示す断面図である。
【図１４Ｂ】従来の多層膜の製造工程を示す断面図である。
【図１４Ｃ】従来の多層膜の製造工程を示す断面図である。
【図１５Ａ】従来の成膜装置の一例を模式的に示す図である。
【図１５Ｂ】従来の成膜装置の一例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下では、本発明の一実施形態に係る多層膜並びにその製造方法及びその製造装置について、図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る多層膜の一構成例を示す断面図である。
この多層膜１は、シリコンからなる基板２の一主面側に、白金（Ｐｔ）からなる第一導電層３、誘電体層４、白金（Ｐｔ）からなる第二導電層５が、少なくとも順に配されている。
【００１８】
誘電体層４は、特に限定されるものではないが、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛［Ｐｂ（ＺｒｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３  ：ＰＺＴ］、ＰｂＴｉＯ３  、ＢａＴｉＯ３  、ＰＭＭ−ＰＺＴ、ＰＮＮ−ＰＺＴ、ＰＭＮ−ＰＺＴ、ＰＮＮ−ＰＴ、ＰＬＺＴ、ＰＺＴＮ、ＮＢＴ、ＫＮＮ等の強誘電体からなる。これらは何れも、圧電材料として好ましい。
中でも、誘電体層４が「蒸気圧の高い元素を含む」場合に、「スパッタ粒子の回り込みによる影響」を回避することが可能な本実施形態に係る多層膜は有効に機能する。「蒸気圧の高い元素」としては、たとえばＰｂ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｌｉ、Ｋ、Ｎａ、Ｔｌ、Ｓｍ、Ｓｒ、Ｙｂ等が挙げられる。
【００１９】
誘電体層４は、誘電体層４の下面が第一導電層３の上面に接するとともに、誘電体層４の上面及び側面が第二導電層５により被覆されている。また、誘電体層４の外周端よりも外側の領域には、基板２の一主面側において、第一導電層３と第二導電層５が直接重なる部位が存在する。そして、この部位の側端部は、基板２の側端部より内側に位置する。
【００２０】
これにより、誘電体層４は上下両面および側面が全て封止された状態となる。また、第一導電層３と第二導電層５が直接重なる部位の側端部は、基板の側端部より内側に位置しているので、第一導電層３、誘電体層４、及び第二導電層５の如何なる層を形成する際にも、スパッタ粒子は基板２の側面や裏面に回り込むことが困難となる。ゆえに、「スパッタ粒子の回り込みによる影響」を回避することが可能な多層膜１が得られる。
【００２１】
図１の構造からなる多層膜１は、誘電体層４が蒸気圧の高い元素を含む場合に、特に有効となる。蒸気圧の高い元素を含むスパッタ粒子は、基板２の側面や裏面に回り込み易いという性質をもっている。しかしながら、誘電体層４が上下両面とともに側端部も封止された状態にあるので、成膜後の誘電体層４から外部へ向けて蒸気圧の高い元素が飛散することができない。ゆえに、図１に示す構造の多層膜１は、誘電体層４が蒸気圧の高い元素を含む場合に、著しい効果を発揮する。
【００２２】
誘電体層が圧電材料からなる場合、「スパッタ粒子の回り込みによる影響」に注意を要する。多層膜１が形成された基板２に対して、スパッタ粒子の回り込みが発生した箇所を除去する余分な工程を行う必要がある。これは製造時間および製造コストの増加をもたらすとともに、歩留まりの低下を誘発する一因となる。ゆえに、図１の構造からなる多層膜１は、スパッタ粒子の回り込みが抑制されるので、誘電体層が圧電材料からなる場合に、有効に機能する。
【００２３】
上述したように、本実施形態に係る多層膜１は、スパッタ粒子の回り込みによる影響を抑制することが可能な構造を備えている。
スパッタ粒子の回り込みによる影響を受けない多層膜１は、中央部から側端部に亘って、所望の膜組成を有する各層が均一に積層される。これにより、基板２の一主面において、中央部から側端部の何れの位置においても、所望の多層膜１が得られる。
【００２４】
このような多層膜１において、第一導電層３と第二導電層５が直接重なる部位を除去すれば、基板２の一主面側に、第一導電層３、誘電体層４、第二導電層５が順に積層された構造体となる。すなわち、１枚の基板２における位置（中央部あるいは外周端近傍）に依存することなく、所望の膜組成からなる誘電体層４を含む多層膜１が得られる。
これにより、たとえば高い圧電性と耐圧性のように、優れた特性を有するチップが安定して得られる。このような多層膜１は、例えば圧電素子等に好適に用いられる。
【００２５】
この多層膜１は、以下に述べるような製造方法により形成される。
図２Ａから図２Ｅは、本実施形態に係る多層膜の製造工程を示す断面図である。
本実施形態に係る多層膜の製造方法は、基板２の一主面側に、第一導電層３、誘電体層４、第二導電層５が順に重ねて配された多層膜を製造する方法であって、以下に示す４つの工程Ａ〜工程Ｄを少なくとも順に備えている。
【００２６】
工程Ａは、基板２の一主面側において、基板２の側端部より第一導電層３の側端部が基板２の側端部より内側に位置するように、基板２に第一導電層３を形成する［図２Ａ］。これにより、基板２の側端部からＥ１の領域は、第一導電層３が存在せず、基板２の一主面が露呈した部位から構成される。
工程Ｂは、第一導電層３を覆い、第一導電層３の表面のうち外周端部領域が露呈するように誘電体層４を形成する［図２Ｂ］。これにより、基板２の側端部からＥ２の領域は、第一導電層３と誘電体層４が何れも存在せず、基板２の一主面が露呈した部位、および、誘電体層４のみ存在せず、第一導電層３が露呈した部位、から構成される。
工程Ｃは、誘電体層４とともに第一導電層３の露呈した外周端部領域も覆うように第二導電層５を形成する［図２Ｃ］。これにより、基板２の側端部からＥ１の領域は、第一導電層３と誘電体層４と第二導電層５とが何れも存在せず、基板２の一主面が露呈した部位から構成される。
工程Ｄは、第一導電層３と誘電体層４と第二導電層５とから構成される積層体に対して、第一導電層３の外周端部領域より内側となる所望の位置Ｃにおいて、位置Ｃより外側の部位を除去する［図２Ｄ］。
【００２７】
工程Ａと工程Ｂを行うことにより、基板２の側端部から基板２の中央方向に、第一導電層３の側端部と誘電体層４の側端部が順にズレて形成される。すなわち、基板２の一主面と、第一導電層３の表面と、誘電体層４の表面とが、側端部において階段状を形成する。
【００２８】
次に、工程Ｃでは、誘電体層４とともに、第一導電層３の側端部と誘電体層４の側端部がズレている領域、すなわち、第一導電層３の露呈した外周端部領域も覆うように第二導電層５を形成する。これにより、図２Ｃに示すように、第一導電層３と第二導電層５によって、誘電体層４は上下両面および側面が全て封止された状態となる。
【００２９】
次いで、工程Ｄにおいては、第一導電層３の外周端部領域より内側となる所望の位置Ｃにおいて、第一導電層３と誘電体層４と第二導電層５とから構成される積層体に対して、位置Ｃより外側の部位を除去する。図２Ｄには、積層体と共に基板２も一緒に除去した例を示しているが、基板２は残して積層体のみを除去してもよい。基板２を含む除去とするか否かは、後工程において好適な構成が適宜選択される。
【００３０】
なお、「第一導電層３と第二導電層５とが直接重なる部位を除去する方法」としては、たとえば、第一導電層３と、誘電体層４と、第二導電層５とからなる構造体のみをエッチングやフォトリソにより取り除く手法の他に、前記構造体とともに基板２も含めてダイシングにより取り除く手法などが挙げられる。
【００３１】
これにより得られる多層膜１は、成膜時あるいは成膜後に、スパッタ粒子の回り込みが抑制され、たとえスパッタ粒子の回り込みが発生したとしても、回り込みが生じた箇所は確実に除去される。したがって、本発明によれば、スパッタ粒子の回り込みが抑制された多層膜の製造方法を提供することができる。
【００３２】
なお、以下の説明では、誘電体層４としてチタン酸ジルコン酸鉛チタン酸ジルコン酸鉛［Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３  ：ＰＺＴ］を用いた場合を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３３】
＜成膜装置＞
以下では、本実施形態に係る多層膜の製造方法を実施するために好適な成膜装置の構造について説明する。
図３Ａおよび図３Ｂは、本実施形態で用いる成膜装置の一例を示す模式的な図である。図３Ａは成膜装置の内部構成の全体を表す断面図である。図３Ｂは基板が載置された付近Ａを表す要部断面図である。
【００３４】
図３Ａおよび図３Ｂに示す成膜装置は、図１の多層膜を形成する場合、第一導電層３と第二導電層５との形成に用いられる。
成膜装置１０は、真空槽１１と、ターゲット２１と、第一の支持部（Ｓ１）１０１と、温度制御部（Ｈ１、Ｈ２）１０５、１０６と、スパッタ電源１３と、スパッタガス導入部１４と、第一の防着板１０４と、第二の防着板３５とを備えている。ターゲット２１は、真空槽１１内に配置されている。第一の支持部（Ｓ１）は、ターゲット２１と対面する位置に配置され、基板（Ｗ）１００を載置する。温度制御部（Ｈ１、Ｈ２）は、第一の支持部（Ｓ１）に載置された基板（Ｗ）を加熱／冷却して基板温度を調整する。スパッタ電源１３は、ターゲット２１に電圧を印加する。スパッタガス導入部１４は、真空槽１１内にスパッタガスを導入する。第一の防着板１０４および第二の防着板３５は、真空槽１１内で、ターゲット２１から放出された粒子が付着する位置に配置されている。
【００３５】
第一の支持部（Ｓ１）は、その外周域の底面が第二の支持部（Ｓ２）１０２によって保持されている。第二の支持部（Ｓ２）は支柱１０３を介して真空槽１１の底面に固定されている。
【００３６】
図３Ｂにおける第一の防着板１０４は、第二の支持部（Ｓ２）の上面と外側面を覆うとともに、基板（Ｗ）の外周端から所定距離（Ｅ１）までの領域（エッジカット領域１と呼ぶ）を覆うように配置されており、エッジカット部材として機能する。ゆえに、本実施形態では、第一の防着板１０４のことをエッジカット部材Ｘ（第一部材、第三部材）とも呼ぶ。
【００３７】
第一の防着板１０４は、たとえば石英、アルミナ等のセラミックスから構成される。
第一の防着板１０４の下方（影）となる位置にあたる基板（Ｗ）の被成膜面（図３Ｂにおいて上面）は、スパッタ粒子から遮蔽されるので、スパッタ粒子の付着が防止される。これに対して、第一の防着板１０４より内側に位置する基板（Ｗ）の被成膜面（図３Ｂにおいて上面）の上空には、第一の防着板１０４からなるエッジカット部材Ｘが存在しない領域、すなわち図３Ｂに示す開口部φ１を反映した領域があるため、開口部φ１を通してスパッタ粒子が基板（Ｗ）の被成膜面に堆積する。
【００３８】
これにより、図３Ａおよび図３Ｂの構成とした成膜装置では、開口部φ１の面形状からなる、第一導電層３あるいは第二導電層５が基板（Ｗ）の被成膜面に形成される。図３Ｂにおいて、符号Ｆは、基板（Ｗ）の被成膜面に形成された被膜（第一導電層３あるいは第二導電層５）を表す。すなわち、第一導電層３の形成に適用した場合には、図２Ａに示した積層状態となる。第二導電層５の形成に適用した場合には、図２Ｃに示した積層状態をもたらす。
【００３９】
第二の防着板３５は、石英、アルミナ等のセラミックスである。第二の防着板３５は、第二の防着板３５の内周がターゲット２１の外周や基板（Ｗ）の外周よりも大きい筒状に形成されている。第二の防着板３５は、第一の支持部（Ｓ１）及び第二の支持部（Ｓ２）とカソード電極２２との間に配置されており、基板（Ｗ）とターゲット２１との間の空間の側方を取り囲むように構成されている。これにより、ターゲット２１から放出された粒子は真空槽１１の壁面に対する付着が防止される。
【００４０】
真空槽１１の上部壁面には、カソード電極２２が絶縁部材２８を介して配置されており、カソード電極２２と真空槽１１とは電気的に絶縁されている。真空槽１１は接地電位とされている。
カソード電極２２の一面側は局部的に真空槽１１内に露出されている。ターゲット２１はカソード電極２２の一面側のうち露出された領域の中央部に密着して固定され、ターゲット２１とカソード電極２２とは電気的に接続されている。
【００４１】
スパッタ電源１３は真空槽１１の外側に配置されている。スパッタ電源１３は、カソード電極２２と電気的に接続され、カソード電極２２を介してターゲット２１に交流電圧を印加可能とされている。
カソード電極２２のターゲット２１とは反対側、すなわちカソード電極２２の他面側には磁石装置２９が配置されている。磁石装置２９はターゲット２１の表面に磁力線を形成するように構成されている。
【００４２】
基板（Ｗ）を載置する第一の支持部（Ｓ１）は、たとえば炭化ケイ素（ＳｉＣ）から成る。第一の支持部（Ｓ１）の外周は基板３１の外周とほぼ同じ大きさである。第一の支持部（Ｓ１）の表面はターゲット２１の表面と対向するように配されている。ゆえに、第一の支持部（Ｓ１）に載置された基板３１の被成膜面も、ターゲット２１の表面と対向配置される。第一の支持部（Ｓ１）には基板（Ｗ）を静電吸着する手段が内在されている。
【００４３】
第一の支持部（Ｓ１）の表面（図３Ｂにおいては上面）に基板（Ｗ）を載置し静電吸着させることにより、基板（Ｗ）の裏面は第一の支持部（Ｓ１）の表面に密着され、基板（Ｗ）は第一の支持部（Ｓ１）と熱的に接続されている。
【００４４】
第一の支持部（Ｓ１）の裏面（図３Ｂにおいては下面）は大部分が、離間して配置された、後述する温度制御部（Ｈ１、Ｈ２）１０５、１０６と対向している。第一の防着板１０４の裏面（図３Ｂにおいては下面）の残された部分、すなわち外周域の底面は第二の支持部（Ｓ２）によって保持されている。
【００４５】
図３Ｂに示した温度制御部は、中央部用の温度制御部（Ｈ１）１０５と外周部用の温度制御部（Ｈ２）１０６を備え、各々独立制御可能とされた構成例を示している。温度制御部を、中央部用の温度制御部（Ｈ１）１０５と外周部用の温度制御部（Ｈ２）１０６との二分割として、各々独立制御とする構成には、たとえば中央部の温度より低くなる傾向がある外周部の温度を、中央部より高めに設定することにより、基板（Ｗ）の中央部から外周部に向けて均等な温度分布が得られるように制御できる利点がある。
【００４６】
また、温度制御部（Ｈ１、Ｈ２）１０５、１０６を第一の支持部（Ｓ１）の裏面と離間して配置したことにより、温度制御部（Ｈ１、Ｈ２）１０５、１０６により第一の支持部（Ｓ１）の裏面は間接的に温度制御され、ひいては第一の支持部（Ｓ１）の表面に載置された基板（Ｗ）も同様に温度制御される。
【００４７】
温度制御部（Ｈ１、Ｈ２）１０５、１０６は、内蔵された発熱部材（不図示）と加熱用電源１７とを有している。
発熱部材としては例えばＳｉＣが用いられる。発熱部材は、第一の支持部（Ｓ１）を挟んで基板（Ｗ）とは反対側の位置に配されている。加熱用電源１７は発熱部材と電気的に接続されている。加熱用電源１７から発熱部材に直流電流が供給されると、発熱部材が発する熱が、第一の支持部（Ｓ１）を通して、第一の支持部（Ｓ１）に載置された基板（Ｗ）と第一の防着板１０４とへ伝わる。これにより、基板（Ｗ）と第一の防着板１０４が一緒に温度制御される。
【００４８】
また、温度制御部（Ｈ１、Ｈ２）１０５、１０６に内蔵された発熱部材（不図示）を挟んで第一の支持部（Ｓ１）とは反対側に、すなわち温度制御部（Ｈ１、Ｈ２）１０５、１０６の下方に、冷却部（不図示）を配置してもよい。たとえば、冷却部の内部に温度管理された冷却媒体を循環させるように構成することにより、発熱部材が発熱しても真空槽１１の壁面の加熱を防止する。
【００４９】
スパッタガス導入部１４は真空槽１１内に接続され、真空槽１１内にスパッタガスを導入できるように構成されている。
【００５０】
図４Ａおよび図４Ｂは、本実施形態で用いる成膜装置の他の一例を示す模式的な図である。図４Ａは成膜装置の内部構成の全体を表す断面図である。図４Ｂは基板が載置された付近Ａを表す要部断面図である。
【００５１】
図４Ａおよび図４Ｂに示す成膜装置は、図１の多層膜を形成する場合、第一導電層３と第二導電層５との間に配置される誘電体層４の形成に用いられる。
以下では、図３Ａおよび図３Ｂに示す成膜装置と異なる箇所についてのみ説明し、同様の箇所については説明を省略する。図４Ａおよび図４Ｂの成膜装置が図３Ａおよび図３Ｂの成膜装置と異なる箇所は、符号１１１〜１１４により明示した構造体である。
【００５２】
図４Ｂにおける第三の防着板１１１は、第一の防着板１０４と同様に、エッジカット部材として機能する。ゆえに、本実施形態では、第三の防着板１１１のことをエッジカット部材Ｙ（第二部材）とも呼ぶ。ただし、エッジカットする領域が次のように異なる。
すなわち、第三の防着板１１１からなるエッジカット部材Ｙは、第一の防着板１０４からなるエッジカット部材Ｘの上面を覆うとともに、基板（Ｗ）の外周端から所定距離（Ｅ２）までの領域（エッジカット領域２と呼ぶ）を覆うように配置される。ここで、所定距離（Ｅ２）と前述した所定距離（Ｅ１）との関係は、Ｅ２＞Ｅ１となるように設計される。つまり、第三の防着板１１１からなるエッジカット部材Ｙの下方（影）となる位置にあたる基板（Ｗ）の被成膜面（図４Ｂにおいて上面）は、第一の防着板１０４からなるエッジカット部材Ｘに比べて広がることになる。
【００５３】
第三の防着板１１１は、たとえば石英、アルミナ等のセラミックスから構成される。
第三の防着板１１１の下方（影）となる位置にあたる基板（Ｗ）の被成膜面（図４Ｂにおいて上面）は、スパッタ粒子から遮蔽されるので、スパッタ粒子の付着が防止される。これに対して、第三の防着板１１１より内側に位置する基板（Ｗ）の被成膜面（図４Ｂにおいて上面）の上空には、第三の防着板１１１からなるエッジカット部材Ｙが存在しない領域、すなわち図４Ｂに示す開口部φ２を反映した領域があるため、開口部φ２を通してスパッタ粒子が基板（Ｗ）の被成膜面に堆積する。本実施形態においては、基板上に第一導電層３が前もって形成されているので、誘電体層４は第一導電層３の上に堆積される。
【００５４】
図４Ａおよび図４Ｂに示す構成例では、第三の防着板１１１は、支柱１１３の上部に設けられた腕部１１２により支持されている。支柱１１３は上下動する機構１１４を備えている。支柱１１３が上下動することにより、基板（Ｗ）の被成膜面から見て、第三の防着板１１１の高さαを変動することができる。第三の防着板１１１の裏面（図４Ｂにおいて下面）を、被膜Ｆの表面に近づけ停止させた状態において、誘電体層４を第一導電層３の上に形成する。
【００５５】
これにより、図４Ａおよび図４Ｂの構成とした成膜装置では、開口部φ２の面形状からなる、誘電体層４が基板（Ｗ）の一主面に前もって形成された第一導電層３の上に形成される。図４Ｂにおいて、符号Ｆは、基板（Ｗ）の被成膜面に前もって形成された被膜（第一導電層３）を表す。すなわち、誘電体層４の形成に適用した場合には、図２Ｂに示した積層状態をもたらす。
【００５６】
特に、誘電体層４としてＰＺＴ膜（５〜１０×１０−６［１／Ｋ］）を形成する場合には、上述したエッジカット部材Ｘ（第一の防着板１０４）やエッジカット部材Ｙ（第三の防着板１１１）として好適な材料は、以下に示す３つの観点から選定される。
【００５７】
第一には、絶縁性の高い材料が好ましく、１０８  ［Ω／ｃｍ］以上の比抵抗を有するものが望ましい。具体的には、コージライト、石英、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、ムライト（酸化アルミニウムと二酸化ケイ素の化合物）、アルミナ（酸化アルミニウム）、イットリア、サファイア、ステアタイト（ＭｇＯ−ＳｉＯ２  の結晶が主体のセラミックス）、ジルコニアなどが挙げられる。
【００５８】
第二には、耐熱衝撃性に優れた材料が好ましく、２００［℃］以上の耐熱衝撃性を有するものが望ましい。具体的には、コージライト、石英、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、ムライト、サファイア、ジルコニアなどが挙げられる。
【００５９】
第三には、熱膨張係数がＰＺＴ膜と同等の材料が好ましく、２〜２０×１０−６［１／Ｋ］程度の熱膨張係数を有するものが望ましい。具体的には、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、ムライト、アルミナ、イットリア、サファイア、ステアタイト、ジルコニアなどが挙げられる。
【００６０】
すなわち、上記３つの観点を全て満たす部材として、窒化ケイ素、炭化ケイ素が選定される。本実施形態の成膜装置では、エッジカット部材Ｘ（第一の防着板１０４）およびエッジカット部材Ｙ（第三の防着板１１１）を構成する部材として、窒化ケイ素または炭化ケイ素を用い、後述する各実験例を行った。
【００６１】
以上では、図３Ａおよび図３Ｂの成膜装置と図４Ａおよび図４Ｂの成膜装置が、異なる成膜装置として説明した。この場合には、減圧された雰囲気にて多層膜が形成された方が好ましい。たとえば図３Ａおよび図３Ｂに示した成膜装置の真空槽と図４Ａおよび図４Ｂに示した成膜装置の真空槽との間に連通部を設け、この連通部を通して両者の真空槽の間を基板（Ｗ）が搬送手段により移動可能とされる、マルチチャンバの構成とすればよい。
【００６２】
ただし、図４Ａおよび図４Ｂの構成において、たとえば第三の防着板１１１からなるエッジカット部材Ｙが、紙面の奥行き方向に移動する機構（不図示）を更に備えるならば、同一の真空槽１１内に、第一の防着板１０４からなるエッジカット部材Ｘと、第三の防着板１１１からなるエッジカット部材Ｙとを設けることも可能である。つまり、本実施形態の成膜装置は、単一の真空槽を有する構成としてもよい。
【００６３】
図５Ａおよび図５Ｂは、搬送室を介して真空槽（成膜室、チャンバ）が個別に配されるマルチチャンバの一例を模式的に示す図である。
図５Ａに示したマルチチャンバ２００を用いて、本実施形態に係る多層膜を形成する場合は、たとえばチャンバ２０２では第一導電層３と誘電体層４との形成を行い、チャンバ２０３では第二導電層５の形成を行う。
【００６４】
被処理体である基板（Ｗ）の搬送経路について説明する。まず、基板（Ｗ）は、外部からロード室２０１に搬入される。そして、ロード室２０１において一定時間待機した後に、基板（Ｗ）は、ロード室２０１からチャンバ２０２内へ搬送される。チャンバ２０２内において、図３Ａおよび図３Ｂを用いて説明したように、基板（Ｗ）の一主面側に第一導電層３が形成される。引き続きチャンバ２０２内において、図４Ａおよび図４Ｂを用いて説明したように、第一導電層３の上に誘電体層４が形成される。次いで、第一導電層３と誘電体層４とが形成された基板（Ｗ）は、チャンバ２０２からチャンバ２０３へ搬送される。チャンバ２０３内において、図３Ａおよび図３Ｂを用いて説明したように、誘電体層４の上に第二導電層５が形成される。続いて、第一導電層３と誘電体層４と第二導電層５とからなる多層膜が形成された基板（Ｗ）は、チャンバ２０３からアンロード室２０５へ搬送され、一定時間待機した後に、アンロード室２０５から外部へ搬出される。
【００６５】
図５Ｂに示したマルチチャンバ３００を用いて、本実施形態に係る多層膜を形成する場合は、たとえばチャンバ３０２では第一導電層３の形成を行い、チャンバ３０３では誘電体層４の形成を行い、チャンバ３０４では第二導電層５の形成を行う。
【００６６】
被処理体である基板（Ｗ）の搬送経路について説明する。まず、基板（Ｗ）は、外部からロード室３０１に搬入される。そして、ロード室３０１において一定時間待機した後に、基板（Ｗ）は、ロード室３０１からチャンバ３０２内へ搬送される。チャンバ３０２内において、図３Ａおよび図３Ｂを用いて説明したように、基板（Ｗ）の一主面側に第一導電層３が形成される。次に、第一導電層３が形成された基板（Ｗ）は、チャンバ３０２からチャンバ３０３へ搬送される。チャンバ３０３内において、図４Ａおよび図４Ｂを用いて説明したように、第一導電層３の上に誘電体層４が形成される。次いで、第一導電層３と誘電体層４が形成された基板（Ｗ）は、チャンバ３０３からチャンバ３０４へ搬送される。チャンバ３０４内において、図３Ａおよび図３Ｂを用いて説明したように、誘電体層４の上に第二導電層５が形成される。続いて、第一導電層３と誘電体層４と第二導電層５とからなる多層膜が形成された基板（Ｗ）は、チャンバ３０４からアンロード室３０５へ搬送され、一定時間待機した後に、アンロード室３０５から外部へ搬出される。
【００６７】
＜多層膜の成膜方法＞
以下では、上述した図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、および図４Ｂに示した多層膜の成膜装置を用い、多層膜を成膜する方法について説明する。
図２Ａから図２Ｅは、本実施形態に係る多層膜の製造工程を示す断面図である。
図３Ａから図４Ｂには各々、説明を簡略とするため、成膜装置１０が１つの真空槽１１を有する場合を例示したが、以下の工程Ａ〜Ｃの製造方法では、少なくとも３つの真空槽１１ａ、１１ｂ、１１ｃ（１１）が、図３Ａで言うと紙面奥行き方向に、不図示の仕切りバルブを介して連通して成る構成の成膜装置を使用した場合を前提として説明する。
ここで、真空槽１１ａ（１１）は第一導電層形成用の真空槽である。真空槽１１ｂ（１１）は誘電体層形成用の真空槽である。真空槽１１ｃ（１１）は第二導電層形成用の真空槽である。以下では、真空槽のみ符号を区別し、各真空槽に付随する構成の符号は区別せず説明する。
【００６８】
（工程Ａ）：第一導電層の形成
図２Ａに示すように、シリコン（Ｓｉ）からなる基板２の一主面側に、白金（Ｐｔ）からなる第一導電層３を形成する。以下では、基板の一主面に直接、第一導電層を形成するものとして説明する。必要に応じて、基板２の一主面に対して、第一導電層の形成前に、他の被膜を設ける構成としても構わない。
【００６９】
ターゲット２１ａ（２１）として、Ｐｔからなるターゲットが設置された真空槽１１ａ（１１）の内部空間を、真空排気装置１５により減圧する。これにより、真空槽１１ａ（１１）の内部空間が、成膜時の圧力雰囲気よりも高真空排気された状態とする。以後、真空排気を継続して真空槽１１内の真空雰囲気を維持する。
【００７０】
真空槽１１内の真空雰囲気を維持しながら、真空槽１１ａ（１１）の内部空間に成膜すべき基板３１を、不図示の搬入口を通して搬入する。そして、基板３１の一主面がターゲット２１のスパッタ面と対向するように、第一の支持部（Ｓ１）の中央部に基板（Ｗ）を保持する。
冷却部（不図示）に温度管理された冷却媒体を循環させておく。
【００７１】
次いで、第一導電層成膜工程として、温度制御部（Ｈ１、Ｈ２）１０５、１０６を用いて基板（Ｗ）を成膜温度に保持しながら、スパッタガス導入部１４から真空槽１１内にスパッタガスとしてＡｒガスを導入し、スパッタ電源１３からカソード電極２２に交流電圧を印加することにより、Ｐｔターゲットをスパッタする。これにより、基板３１の一主面側にＰｔからなる第一導電層３が形成される。その際、基板（Ｗ）と第一の防着板１０４との相対的な位置関係は、図３Ｂに示す配置とする。
【００７２】
（工程Ｂ）：誘電体層の形成
図２Ｂに示すように、第一導電層３を覆うように誘電体層４を形成する。
本工程Ｂでは、誘電体層４として、ＰＺＴ膜を、スパッタ法により形成する。
【００７３】
ターゲット２１として、ＰＺＴターゲットが設置された真空槽１１ｂ（１１）の内部空間を、真空排気装置１５により減圧して、成膜時の圧力雰囲気よりも高真空排気された真空雰囲気の状態とする。
【００７４】
真空槽１１ｂ（１１）の真空雰囲気を維持しながら、第一導電層３が予め設けてある基板３１を、真空槽１１ａ（１１）から真空槽１１ｂ（１１）の内部空間へ搬入する。そして、基板３１の一主面側、すなわち第一導電層３が、ＰＺＴターゲット２１のスパッタ面と対向するように、第一の支持部（Ｓ１）の表面の中央部に基板（Ｗ）を保持させる。
【００７５】
次いで、基板（Ｗ）を成膜温度に保持しながら、スパッタガス導入部１４から真空槽１１ｂ（１１）内に、スパッタガスとしてＡｒガスと酸素ガスを導入し、スパッタ電源１３からカソード電極２２に交流電圧を印加することにより、ＰＺＴターゲットをスパッタする。これにより、基板３１の一主面側にある第一導電層３の上にＰＺＴ膜からなる誘電体層４が形成される。その際、基板（Ｗ）および第一の防着板１０４と第三の防着板１１１との相対的な位置関係は、図４Ｂに示す配置とする。
【００７６】
なお、誘電体層４を形成する場合、成膜時間内における基板温度は、必要に応じて所定の温度プロファイルにより制御される。成膜開始から成膜終了まで一定温度を維持するように設定しても良いし、たとえば成膜開始が成膜終了より高温となるように設定しても構わない。
【００７７】
（工程Ｃ）：第二導電層の形成
図２Ｃに示すように、第一導電層３および誘電体層４を覆うように第二導電層５を形成する。
本工程Ｃでは、第二導電層５として、Ｐｔ膜を、スパッタ法により形成する。
【００７８】
ターゲット２１として、Ｐｔターゲットが設置された真空槽１１ｃ（１１）の内部空間を、真空排気装置１５により減圧して、成膜時の圧力雰囲気よりも高真空排気された真空雰囲気の状態とする。
【００７９】
真空槽１１ｃ（１１）の真空雰囲気を維持しながら、図２Ｂに示すように第一導電層３と誘電体層４とが予め設けてある基板３１を、真空槽１１ｂ（１１）から真空槽１１ｃ（１１）の内部空間へ搬入する。そして、基板３１の一主面側、すなわち誘電体層４が、Ｐｔターゲット２１のスパッタ面と対向するように、第一の支持部（Ｓ１）の表面の中央部に基板３１を保持させる。
【００８０】
次いで、温度制御部（Ｈ１、Ｈ２）１０５、１０６を用いて基板３１を成膜温度に保持しながら、スパッタガス導入部１４から真空槽１１ｃ（１１）内に、スパッタガスとしてＡｒガスを導入し、スパッタ電源１３からカソード電極２２に交流電圧を印加することにより、Ｐｔターゲットをスパッタする。これにより、基板３１の一主面側にある誘電体層４の上にＰｔ膜からなる第二導電層５が形成される。その際、基板（Ｗ）と第一の防着板１０４との相対的な位置関係は、図３Ｂに示す配置とする。その結果、図２Ｃに示すように、誘電体層４とともに第一導電層３の露呈した外周端部領域も覆うように第二導電層５が形成される。
【００８１】
加熱用電源１７から温度制御部（Ｈ１、Ｈ２）１０５、１０６に内在された発熱部材（不図示）への電流の供給を停止して、発熱部材（不図示）を冷却し、基板３１を成膜温度よりも低い温度にする。たとえば、真空槽１１ｃ（１１）内において、発熱部材（不図示）を４００℃以下まで降温させ、その温度を保持させる。
【００８２】
真空槽１１内の真空雰囲気を維持しながら、３層（第一導電層、誘電体層、第二導電層）を順に積層して成る多層膜が形成された、成膜済みの基板（Ｗ）を真空槽１１の外側に、不図示の搬出口から外部へ搬出する。
なお、上述した基板の搬送、すなわち、外部から真空槽１１ａ（１１）への搬入、各真空槽間の移動、真空槽１１ｃ（１１）から外部への搬出には、不図示の搬送ロボットが好適に用いられる。
【００８３】
以上のようにして、図２Ｃに示した構成の多層膜１が製造される。この多層膜１では、誘電体層４の上下に位置する第一導電層３と第二導電層５が電気的に接続された状態にあるので、次工程において、電気的に遮断するための措置をとる。
【００８４】
（工程Ｄ）：第一導電層３と第二導電層５とが接触する部位の除去
次いで、工程Ｄにおいては、第一導電層３と誘電体層４と第二導電層５とから構成される積層体に対して、第一導電層３の外周端部領域より内側となる所望の位置Ｃにおいて、位置Ｃより外側の部位を除去する［図２Ｄ］。
図２Ｄには、前記積層体ととも基板２も一緒に除去した例を示しているが、基板２は残して前記積層体のみを除去しても構わない。基板２を含む除去とするか否かは、後工程において好適な構成が適宜選択される。
【００８５】
ここで、「第一導電層３と第二導電層５が直接重なる部位を除去する方法」としては、第一導電層３と、誘電体層４と、第二導電層５とからなる構造体のみをエッチングやフォトリソ等により取り除く手法の他に、前記構造体とともに基板２も含めてダイシング等により取り除く手法などが好適に用いられる。
【００８６】
このように、図２Ｄに示す多層膜１から、第一導電層３と第二導電層５とが直接重なる部位を除去すれば、基板２の一主面側に、第一導電層３と、誘電体層４と、第二導電層５とが順に積層された構造体が得られる。つまり、たとえば大面積の基板２において、多層膜が形成される基板内の二次元的な位置が、中央部であっても、外周端近傍であっても、基板内の位置に依存することなく、所望の膜組成からなる誘電体層４を含む多層膜１を、安定して作製することが可能となる。
これにより、たとえば高い圧電性と耐圧性のように、優れた特性を有するチップが安定して得られる。このような多層膜１は、例えば圧電素子等に好適に用いられる。
【００８７】
以上の工程Ａ〜工程Ｄにより得られる多層膜１は、図２Ｅに示す構成を有する。すなわち、図１に示す構成の多層膜が形成される。
このような工程Ａ〜工程Ｄを経て形成された多層膜１は、成膜時あるいは成膜後に、スパッタ粒子の回り込みが抑制され、たとえスパッタ粒子の回り込みが発生したとしても、回り込みが生じた箇所は確実に除去される。したがって、本発明によれば、スパッタ粒子の回り込みが抑制された多層膜の製造方法を提供することができる。
【００８８】
＜実験例＞
以下では、上述した本発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。
工程Ａにおいて、基板２の側端部より第一導電層３の側端部が基板２の側端部より内側に位置する距離（第一エッジカット量：Ｅ１）を変えて、基板２に第一導電層３を成膜した後、第一導電層３の上にＰＺＴ膜からなる誘電体層４を成膜して、誘電体層４の特性について評価した。その際、基板２の側端部より誘電体層４の側端部が基板２の側端部より内側に位置する距離（第二エッジカット量：Ｅ２）は変更せず、一定の数値とした。
【００８９】
（実験例１）
本例では、基板２として直径が２００ｍｍ（８インチ）のＳｉウェハを用い、第一エッジカット量（Ｅ１）を２［ｍｍ］に設定して、Ｐｔ膜からなる第一導電層３を形成した［図６］。その後、第二エッジカット量（Ｅ２）を１０［ｍｍ］に固定し、誘電体層４を成膜することにより、図２Ｂに示す構成の積層膜を形成した。すなわち、本例では、図３Ａから図４Ｂに示す成膜装置を用い、φ１＝１９６［ｍｍ］、φ２＝１８０［ｍｍ］に設定した。実験例１により作製された試料をサンプル１と呼ぶ。
【００９０】
（実験例２）
本例では、第一エッジカット量（Ｅ１）を５［ｍｍ］に設定した以外は、実験例１と同様にして、図２Ｂに示す構成の積層膜を形成した。すなわち、本例では、図３Ａから図４Ｂに示す成膜装置を用い、φ１＝１９０［ｍｍ］、φ２＝１８０［ｍｍ］に設定した。実験例２により作製された試料をサンプル２と呼ぶ。
【００９１】
（実験例３）
本例では、第一エッジカット量（Ｅ１）を０［ｍｍ］に設定した以外は、実験例１と同様にして、図２Ｂに示す構成の積層膜を形成した。これは、図１４Ｂに示す構成の積層膜を作製したことを意味する。本例では、図１５Ａおよび図１５Ｂに示す成膜装置を用い、φＮ＝２００［ｍｍ］（すなわち、直径が２００ｍｍの基板２の全面に被膜を形成）に設定した。実験例３により作製された試料をサンプル３と呼ぶ。
【００９２】
図７は、実験例１（Ｅ１＝２ｍｍ）において形成された誘電体膜４のＰｂ含有量と基板位置との関係を示すグラフである。図８は、実験例２（Ｅ１＝５ｍｍ）において形成された誘電体膜４のＰｂ含有量と基板位置との関係を示すグラフである。各グラフの横軸において、「０」は誘電体膜４の基板中心に相当する位置（center）を意味する。「４５」は誘電体膜４の基板半径方向における１／２位置（middle）を意味する。「９０」は誘電体膜４の基板半径方向における外周端の近傍位置（edge）を意味する。
【００９３】
実験例１〜３より、以下の点が明らかとなった。
（Ａ１）実験例１（Ｅ１＝２ｍｍ）により形成された誘電体膜４（サンプル１）のＰｂ含有量は、基板の半径方向において、極めて均一（Unif.±０．８０％）である［図７］。
（Ａ２）実験例２（Ｅ１＝５ｍｍ）により形成された誘電体膜４（サンプル２）のＰｂ含有量は、基板の半径方向において、実験例１に比べて倍以上、不均一（Unif.±１．７４％）である［図８］。特に「４５」から「９０」へ向うにつれて、組成ズレが顕在化する傾向がある。
（Ａ３）実験例３（Ｅ１＝０ｍｍ）の場合は、基板Ｗの表面の全域に亘って正常な成膜が行われるが、基板（Ｗ）の側面と第一の防着板１０４との僅かな隙間を通して、スパッタ粒子の回り込み現象が発生し、基板の側面や前記側面に近い裏面にも、被膜が形成された。その結果、実験例３により形成された誘電体膜４（サンプル３）の基板の外周端部（edge）近傍においては、誘電体膜４に大きな組成ズレが局所的に生じることが確認された。
【００９４】
以上の結果より、図３Ｂにおける第一の防着板１０４は、第二の支持部（Ｓ２）の上面と外側面を覆うとともに、基板（Ｗ）の外周端から所定距離（Ｅ１）までの領域（エッジカット領域１と呼ぶ）を覆うように配置した場合、０＜Ｅ１［ｍｍ］≦２という関係式を満たすように配置することが好ましい。これにより、基板（Ｗ）の半径方向における誘電体膜４の組成ズレを１％以下に抑制することが可能となる。
【００９５】
図９は、実験例１（Ｅ１＝２ｍｍ）において形成された誘電体膜４のＸ線チャートを示すグラフである。図１０は、実験例２（Ｅ１＝５ｍｍ）において形成された誘電体膜４のＸ線チャートを示すグラフである。各グラフには３つチャートが掲載されており、「実線」は誘電体膜４の基板中心に相当する位置（center）を意味する。「点線」は誘電体膜４の基板半径方向における１／２位置（middle）を意味する。「二点鎖線」は誘電体膜４の基板半径方向における外周端の近傍位置（edge）を意味する。
【００９６】
図９と図１０より、以下の点が明らかとなった。
（Ｂ１）実験例１（Ｅ１＝２ｍｍ）の場合は、評価した位置（center、middle、edge）に依存せず、ほぼ同様のＸ線プロファイルが得られた。ゆえに、実験例１で作製された誘電体膜４（サンプル１）は、基板半径方向において、ほぼ同じ膜構造を有することが分かった。
（Ｂ２）実験例２（Ｅ１＝５ｍｍ）の場合は、評価した位置（center、middle、edge）に依存して、異なるＸ線プロファイルが得られた。基板の中心から基板の外周端に向かうにつれて、回折ピークの強度［ＰＺＴ（００１）／（１００）、ＰＺＴ（００２）／（２００）］が弱まる傾向がある。サンプル２においては、ＰＺＴ（１１１）に起因する回折ピークが観測され、ＰＺＴ（１１１）に起因する回折ピークの強度は逆の傾向、すなわち、基板の中心から基板の外周端に向かうにつれて、強まる傾向がある。ゆえに、実験例２で作製された誘電体膜４（サンプル２）は、基板半径方向において、異なる膜構造を有することが分かった。
【００９７】
以上の結果より、実験例１で作製された誘電体膜４（サンプル１）は、基板内の位置に依存することなく、均一な膜組成と膜構造を実現できる。ゆえに、本実施形態に係る製造方法および製造装置を用いて、たとえば大面積の基板に多層膜を形成する場合には、Ｅ１を２ｍｍ以下とすれば良いことが確認された。
【００９８】
上述した実験結果（図７〜図１０）について、本発明者らは、成膜時の熱的影響に基づくのではないか、と推察している。
図１１は、実験例１（Ｅ１＝２ｍｍ）において、ＰＺＴ膜が成膜時に受ける加熱状態を模式的に示す図である。図１２は、実験例２（Ｅ１＝５ｍｍ）において、ＰＺＴ膜が成膜時に受ける加熱状態を模式的に示す図である。図１１と図１２において、白抜きの太い矢印は、温度制御部から基板および第一導電層に向けて、熱が伝わる状況を表している。
【００９９】
図１１と図１２より、以下の点が明らかとなった。
（Ｃ１）実験例１（Ｅ１＝２ｍｍ）の場合は、基板半径方向において、基板中心から外周端の近傍まで、温度制御部（Ｈ１、Ｈ２）１０５、１０６が発した熱は、基板（Ｗ）２と第一導電層３を通して、その上に形成される誘電体層４の堆積面（すなわち第一導電層３の表面）に伝達される。
（Ｃ２）実験例２（Ｅ１＝５ｍｍ）の場合は、実験例１（Ｅ１＝２ｍｍ）と比較して、基板の外周端の近傍おいて、基板（Ｗ）２上に第一導電層３が無い領域が幅広く存在している。この領域では温度制御部（Ｈ１、Ｈ２）１０５、１０６が発した熱は、基板（Ｗ）２と第一導電層３とを通して、上方空間に突き抜けてしまう。基板中心付近（center〜middle）では、実験例１（Ｅ１＝２ｍｍ）と同様に熱が伝達される。
【０１００】
図１１と図１２の熱的なモデル図より、実験例１（Ｅ１＝２ｍｍ）の場合は、膜組成および膜構造が基板半径方向に均一なものとなり、実験例２（Ｅ１＝５ｍｍ）の場合は、外周端に向けて不均一な傾向が顕著に生じたのではないかと、本発明者らは考察した。
【０１０１】
以上においては、本実施形態に係る多層膜が、第一導電層／誘電体層／第二導電層から構成された場合について詳細に説明したが、誘電体層が蒸気圧の高い元素を含むならば、同様の現象が発生する可能性が極めて高い。ゆえに、本実施形態の製造方法および製造装置は、蒸気圧の高い元素を含む特定層が、その上下面を導電性により挟まれた積層構造をなす場合には、十分に適用可能である。
【０１０２】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明は、多層膜並びにその製造方法及びその製造装置に広く適用可能である。
【符号の説明】
【０１０４】
１  多層膜
２  基板（Ｗ）
３  第一導電層
４  誘電体層
５  第二導電層
１０  成膜装置
１１  真空槽
１３  スパッタ電源
１４  スパッタガス導入部
２１  ターゲット
１００  基板（Ｗ）
１０１  第一の支持部（Ｓ１）
１０２  第二の支持部（Ｓ２）
１０３  支柱
１０４  第一の防着板（エッジカット部材Ｘ）
１０５  温度制御部（Ｈ１）
１０６  温度制御部（Ｈ２）
１１１  第三の防着板（エッジカット部材Ｙ）
１１２  腕部
１１３  支柱
１１４  上下動する機構
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【国際調査報告】
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