(57)【要約】【課題】既存のスパッター装置に適用でき、同一薄膜形成室内において、複数の異なる組成を有する層からなる組成制御性に優れた多層膜が作れるだけでなく、添加材料の交換時においてもターゲットを汚染せず、コスト面においても有利に組成の異なる複数の不純物材料が添加できるスパッターターゲット、スパッター装置、スパッター法及びこれにより得られる多層膜を提供する。【課題を解決するための手段】主ターゲット２と、この主ターゲット２上に載置される補助ターゲット３とを備え、補助ターゲット３は、添加材料４と、この添加材料４を主ターゲット２から離間させるための離間手段５とを備えたスパッターターゲット１を用いる。また、スパッターターゲット１を備えたスパッター装置又はスパッター方法により組成の異なる複数の不純物材料を添加した多層膜を形成する。【選択図】図１
2008045198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主ターゲットと、この主ターゲット上に載置される補助ターゲットとを備え、前記補助ターゲットは、添加材料と、この添加材料を前記主ターゲットから離間させるための離間手段とを備えたことを特徴とするスパッターターゲット。
【請求項２】
前記離間手段が、上面が開口した容器形状に形成されたことを特徴とする請求項１記載のスパッターターゲット。
【請求項３】
前記離間手段が、板状に形成されたことを特徴とする請求項１記載のスパッターターゲット。
【請求項４】
前記離間手段が、柱状に形成されたことを特徴とする請求項１記載のスパッターターゲット。
【請求項５】
前記離間手段が、前記主ターゲットの材料と同じ材料から形成されたことを特徴とする請求項１記載のスパッターターゲット。
【請求項６】
主ターゲットとこの主ターゲット上に載置される補助ターゲットとを備えたスパッターターゲットを用いるスパッター装置であって、
スパッターターゲットと薄膜が形成される基板とを収容するための薄膜形成室と、前記薄膜形成室にプラズマ生成ガスを導入するためのガス導入手段と、前記薄膜形成室からプラズマ生成ガスを排気するためのガス排気手段と、前記薄膜形成室内にプラズマを生成するための放電電極と、前記放電電極に高電圧を印加するための電源と、前記基板を保持する基板保持手段と、補助ターゲットを格納するための補助ターゲット格納室とを有することを特徴とするスパッター装置。
【請求項７】
前記補助ターゲット格納室が複数の補助ターゲットを格納するように構成されたことを特徴とする請求項６記載のスパッター装置。
【請求項８】
主ターゲット上の補助ターゲットを交換するための補助ターゲット交換手段を有することを特徴とする請求項６記載のスパッター装置。
【請求項９】
請求項１から５のいずれか１つに記載のスパッターターゲットを用いて、前記主ターゲット及び前記補助ターゲットの材料の組成比又は上面部の表面積比によって、形成する薄膜の組成を制御することを特徴とするスパッター方法。
【請求項１０】
請求項１から５のいずれか１つに記載のスパッターターゲットを用いて形成され、異なる組成を有する層を少なくとも２つ以上積層したことを特徴とする多層膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッターターゲット、スパッター装置、スパッター方法に関するものであり、特に、複数の不純物材料が添加できるスパッターターゲット、スパッター装置、スパッター法及びこれにより得られる多層膜に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薄膜形成法の１つであるスパッター法を用いて、同一の薄膜形成室内で不純物材料を添加した薄膜を形成する方法には、不純物材料をターゲット上に配置してスパッターする方法、不純物材料を添加したターゲットをスパッターする方法、複数個のターゲットを同時にスパッターする方法などがある。
【０００３】
不純物材料をターゲット上に載置してスパッターすることによって不純物材料を添加した薄膜を形成する方法は、比較的簡単に不純物材料を添加した薄膜を形成することができるが、スパッターに用いるプラズマにより、不純物材料とターゲット材料とが反応してしまう。不純物材料とターゲット材料とが反応することによって、ターゲットが汚染してしまうため、形成される薄膜の組成が均一でなくなり、組成制御性が低下してしまう。また、他の不純物材料に交換する場合は、ターゲットを交換する必要がある。
【０００４】
不純物材料を添加したターゲットをスパッターすることによって不純物材料を添加した薄膜を形成する方法は、ターゲットを汚染することなく、比較的簡単に不純物材料を添加した薄膜を形成することができるが、組成の制御は、ターゲットの組成付近の範囲でしか行うことができないという点から組成制御性が悪い。また、他の不純物材料を添加する場合は、他の不純物材料を添加したターゲットに交換する必要がある。
【０００５】
複数個のターゲットを同時にスパッターすることによって不純物材料を添加した薄膜を形成する方法は、多元同時スパッター法ともいい、ターゲットを汚染することなく、複数の不純物材料からなる薄膜を形成することができるだけでなく、組成制御性が比較的優れているが、同一の薄膜形成室内に配置できるターゲット数が限られてしまう。また、同一の薄膜形成室内に配置できるターゲット数以上の組成の異なる不純物材料を添加する場合は、ターゲットを交換する必要がある。
【０００６】
したがって、同一の薄膜形成室内で不純物材料を添加した薄膜を形成する方法としては、多元同時スパッター法が適している。多元同時スパッター法の組成制御性を向上させる方法として、主ターゲットと組成の異なる補助ターゲットを同一薄膜形成室内に配置して、補助ターゲットに電圧を印加することによって、薄膜の組成制御を行う方法が提案されている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開平７−１０２３７０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来技術において、同一の薄膜形成室内で不純物材料を添加した薄膜を形成する方法である、不純物材料をターゲット上に配置してスパッターする方法、不純物材料を添加したターゲットをスパッターする方法、複数個のターゲットを同時にスパッターする方法のいずれの方法においても、同一の薄膜形成室内に配置できるターゲット数以上の組成の異なる不純物材料を添加した層からなる多層膜を作製するには、真空状態である薄膜形成室内を大気に戻してターゲットを交換した後に、再び薄膜形成室内を真空状態にする必要があった。また、薄膜形成室内を大気に戻すことにより、得られた薄膜が汚染されてしまうだけでなく、製造プロセスが多くなるためにコスト面においても問題があった。したがって、同一の薄膜形成室内に配置できるターゲット数以上の組成の異なる不純物材料を添加した層からなる多層膜を同一バッチで作製するのが困難であった。
【０００８】
また、多元同時スパッター法の組成制御性を向上させる方法は、主ターゲットと組成の異なる補助ターゲットを同一薄膜形成室内に配置して、補助ターゲットに電圧を印加することによって、薄膜の組成制御を行う方法であり、上記従来技術と同様の問題があった。さらに、組成制御を行うために電圧を印加する機構が必要となるため、装置が複雑になるばかりか、既存の装置に適用しにくいという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は上記問題点に着目し、既存のスパッター装置に適用でき、同一薄膜形成室内において、複数の異なる組成を有する層からなる組成制御性に優れた多層膜が作れるだけでなく、添加材料の交換時においてもターゲットを汚染せず、コスト面においても有利に組成の異なる複数の不純物材料が添加できるスパッターターゲット、スパッター装置、スパッター法及びこれにより得られる多層膜を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１記載のスパッターターゲットは、主ターゲットと、この主ターゲット上に載置される補助ターゲットとを備え、前記補助ターゲットは、添加材料と、この添加材料を前記主ターゲットから離間させるための離間手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項２記載のスパッターターゲットは、請求項１において、前記離間手段が、上面が開口した容器形状に形成されたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項３記載のスパッターターゲットは、請求項１において、前記離間手段が、板状に形成されたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項４記載のスパッターターゲットは、請求項１において、前記離間手段が、柱状に形成されたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項５記載のスパッターターゲットは、請求項１において、前記離間手段が、前記主ターゲットの材料と同じ材料から形成されたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項６記載のスパッター装置は、主ターゲットとこの主ターゲット上に載置される補助ターゲットとを備えたスパッターターゲットを用いるスパッター装置であって、
スパッターターゲットと薄膜が形成される基板とを収容するための薄膜形成室と、前記薄膜形成室にプラズマ生成ガスを導入するためのガス導入手段と、前記薄膜形成室からプラズマ生成ガスを排気するためのガス排気手段と、前記薄膜形成室内にプラズマを生成するための放電電極と、前記放電電極に高電圧を印加するための電源と、前記基板を保持する基板保持手段と、補助ターゲットを格納するための補助ターゲット格納室とを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項７記載のスパッター装置は、請求項６において、前記補助ターゲット格納室が複数の補助ターゲットを格納するように構成されたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項８記載のスパッター装置は、請求項６において、主ターゲット上の補助ターゲットを交換するための補助ターゲット交換手段を有することを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項９記載のスパッター方法は、請求項１から５のいずれか１つのスパッターターゲットを用いて、前記主ターゲット及び前記補助ターゲットの材料の組成比又は上面部の表面積比によって、形成する薄膜の組成を制御することを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項１０記載の多層膜は、請求項１から５のいずれか１つのスパッターターゲットを用いて形成され、異なる組成を有する層を少なくとも２つ以上積層したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によるスパッターターゲットによれば、主ターゲットとこの主ターゲット上に載置される交換可能な補助ターゲットとを備えることによって、既存のスパッター装置に適用でき、同一薄膜形成室内において、複数の異なる組成を有する層からなる組成制御性に優れた多層膜が作れるだけでなく、添加材料の交換時においても主ターゲットを汚染せず、コスト面においても有利に組成の異なる複数の不純物材料が添加できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、具体的な実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２２】
以下、本発明の実施例１について図１を参照して説明する。図１は、本発明のスパッターターゲットの模式図を示す。図１（Ａ）はスパッターターゲットの側面図であり、図１（Ｂ）はスパッターターゲットの平面図である。スパッターターゲット１は、主ターゲット２と、この主ターゲット２上に載置される補助ターゲット３からなる。また、補助ターゲット３は、添加材料４と、この添加材料４を主ターゲット２から離間させるための離間手段５から構成されている。なお、図１のように主ターゲット２及び主ターゲット２上に載置される補助ターゲット３をバッキングプレート６上に載置してもよい。これにより、主ターゲット２をスパッター装置内の電極などに固定できる。バッキングプレート６に用いる材料は、特定のものに限定されないが、銅が好ましく用いられる。銅は、導電性及び熱伝導性が高いため、バッキングプレート６に適している。
【００２３】
本発明のスパッターターゲット１を用いることにより、薄膜形成室内において安定なプラズマ放電を維持しつつ、薄膜に添加材料４となる不純物材料などを添加することができる。また、異なる不純物材料を添加する場合は、補助ターゲット３を交換することにより、主ターゲット２を交換することなく、組成の異なる不純物材料を添加した薄膜を形成することができる。
【００２４】
本発明の主ターゲット２は、スパッターに用いることのできる材料からなるターゲットであれば、特定のものに限定されないが、酸化物ターゲット、窒化物ターゲット、硫化物ターゲットなどの化合物ターゲット又はセラミックスターゲットの他に、金属ターゲット又は合金ターゲットなどからなるターゲットが好ましく用いられる。また、主ターゲット２の形成方法は、特定のものに限定されないが、化合物又はセラミックスからなるターゲットはホットプレス法、ガス圧焼結法、熱間静水圧焼結法などの加圧焼結法で焼結して形成してもよく、金属又は合金からなるターゲットは鍛造、圧延、切削などの方法で形成してもよい。また、主ターゲットの形状は、円形状、四角形状、板状などに限定されるものではなく、各種形状でもよい。
【００２５】
本発明の補助ターゲット３は、添加材料４と、この添加材料４を主ターゲット２から離間させるための離間手段５からなるターゲットであれば、特定のものに限定されないが、少なくとも１つの添加材料４を備えるのが好ましい。
【００２６】
また、補助ターゲット３の大きさは、薄膜形成室内で発生させるプラズマの安定な領域に収まる大きさであれば、特定のものに限定されないが、プラズマが安定な領域に収まるように形成された主ターゲット２の大きさ及び形成する薄膜への添加材料４の添加量を基に決定するのが好ましい。具体的には、補助ターゲット３の直径は、主ターゲット２の直径の５分の１以下であるのが好ましく、補助ターゲット３の高さは、主ターゲット２の高さの１０分の１以下であるのが好ましい。なお、補助ターゲット３の直径を小さくすることにより、複数個の補助ターゲット３を主ターゲット２上に載置してもよい。
【００２７】
さらに、補助ターゲット３の形状は、円形状、四角形状、板状などに限定されるものではなく、各種形状でもよい。
【００２８】
本発明の添加材料４は、スパッターに用いることのできる材料であれば、特定のものに限定されないが、酸化物、窒化物、硫化物などの化合物又はセラミックスの他に、金属又は合金などからなる材料が好ましく用いられる。例えば、添加材料４として、酸化ユーロピウム（Ｅｕ２Ｏ３）を用いた場合は、薄膜中に希土類であるユーロピウム（Ｅｕ）を不純物として添加することができる。また、添加材料４として、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を用いた場合は、薄膜中にアルミニウム（Ａｌ）を添加することができる。
【００２９】
また、添加材料４の形成方法は、特定のものに限定されないが、化合物又はセラミックス材料を用いた場合はホットプレス法、ガス圧焼結法、熱間静水圧焼結法などの加圧焼結法で焼結して形成してもよく、金属又は合金材料を用いた場合は鍛造、圧延、切削などの方法で形成してもよい。また、補助ターゲットの形状は、円形状、四角形状、板状などに限定されるものではなく、板状などの各種形状でもよい。
【００３０】
本発明の離間手段５は、主ターゲット２と補助ターゲット３の添加材料４とを離間させることができれば、特定のものに限定されないが、上面が開口した容器形状、板状又は柱状に形成されるのが好ましい。また、離間手段５に用いる材料は、主ターゲット２と補助ターゲット３の添加材料４との反応性が低い材料であれば、特定のものに限定されないが、主ターゲット２の材料と同じ材料から形成されるのが好ましい。例えば、主ターゲット２の材料が酸化亜鉛（ＺｎＯ）である場合は、離間手段５に用いる材料もＺｎＯであるのが好ましい。なお、主ターゲット２及び離間手段５の材料が互いに反応性の低い材料であれば、この限りではない。
【００３１】
さらに、離間手段５の形成方法は、特定のものに限定されないが、化合物又はセラミックス材料を用いた場合はホットプレス法、ガス圧焼結法、熱間静水圧焼結法などの加圧焼結法で焼結して形成してもよく、金属又は合金材料を用いた場合は鍛造、圧延、切削などの方法で形成してもよい。また、離間手段５の形状は、円形状、四角形状、板状などに限定されるものではなく、板状などの各種形状でもよい。
【００３２】
以上のように本実施例では、スパッターターゲット１は、主ターゲット２と、この主ターゲット２上に載置される補助ターゲット３とを備え、補助ターゲット３は、添加材料４と、この添加材料４を主ターゲット２から離間させるための離間手段５とを備えている。
【００３３】
このようにすると、既存のスパッター装置に適用でき、同一薄膜形成室内において、複数の異なる組成を有する層からなる組成制御性に優れた多層膜が作れるだけでなく、添加材料の交換時においても主ターゲットを汚染せず、コスト面においても有利に組成の異なる複数の不純物材料を薄膜に添加できるスパッターターゲット１を提供することができる。
【００３４】
また、本実施例では、離間手段５が、上面が開口した容器形状に形成されている。
【００３５】
このようにすると、プラズマに曝された添加材料４が飛散しにくく、主ターゲット２がより汚染されにくいスパッターターゲット１を提供することができる。
【００３６】
さらに、本実施例では、離間手段５が、主ターゲット２の材料と同じ材料から形成されている。
【００３７】
このようにすると、プラズマ雰囲気中においても、主ターゲット２の材料と離間手段５の材料が反応することがなく、主ターゲット２が汚染されにくいスパッターターゲット１を提供することができる。
【実施例２】
【００３８】
本発明のスパッターターゲット１の第２実施例について図２に示す。本実施例では、図２に示した補助ターゲット３を備えたスパッターターゲット１を構成する。
【００３９】
図２は、容器形状に形成された離間手段５と複数の添加材料４からなる補助ターゲット３の一例を示す。図２（Ａ）は補助ターゲット３の側面図であり、図２（Ｂ）は補助ターゲット３の平面図である。図２において、主ターゲット２と添加材料４との離間手段５は、容器状に形成されており、異なる２つの添加材料４Ａ，４Ｂを収容するための仕切部７を備えている。図２のような構成の補助ターゲット３を備えることにより、補助ターゲット３を脱着又は交換しなくとも、同時に２つ以上の添加材料４を添加した薄膜を形成することができる。
【００４０】
この補助ターゲット３以外の構成については上記第１実施例と略同様である。
【００４１】
以上のように本実施例では、離間手段５は、上面が開口した容器形状に形成されており、異なる２つの添加材料４を収容した構成である。
【００４２】
このようにすると、補助ターゲット３を脱着又は交換しなくとも、同時に２つ以上の添加材料４を添加した薄膜を形成できるだけでなく、プラズマに曝された添加材料４が飛散しにくく、主ターゲット２がより汚染されにくいスパッターターゲット１を提供することができる。
【実施例３】
【００４３】
本発明のスパッターターゲット１の第３実施例について図３に示す。本実施例では、図３に示した補助ターゲット３を備えたスパッターターゲット１を構成する。
【００４４】
図３は、板状に形成された離間手段５と１つの添加材料４からなる補助ターゲット３の一例を示す。図３（Ａ）は補助ターゲット３の側面図であり、図３（Ｂ）は補助ターゲット３の平面図である。図３において、主ターゲット２と添加材料４との離間手段５は、板状に形成されており、少なくとも１つの添加材料４を備えている。図３のような構成の補助ターゲット３を備えることにより、補助ターゲット３を簡単に形成することができる。また、補助ターゲット３の上面部には、添加材料４のみしか存在しないため、形成する薄膜の組成制御性を向上させやすくなる。
【００４５】
この補助ターゲット３以外の構成については上記第１実施例と略同様である。
【００４６】
以上のように本実施例では、離間手段５は、板状に形成されており、添加材料４を載置した構成である。
【００４７】
このようにすると、補助ターゲット３の上面部には、添加材料４のみしか存在しないため、形成する薄膜の組成制御性を向上させやすいスパッターターゲット１を提供することができる。
【実施例４】
【００４８】
本発明のスパッターターゲット１の第４実施例について図４に示す。本実施例では、図４に示した補助ターゲット３を備えたスパッターターゲット１を構成する。
【００４９】
図４は、柱状に形成された離間手段５と１つの添加材料４からなる補助ターゲット３の一例を示す。図４（Ａ）は補助ターゲット３の側面図であり、図４（Ｂ）は補助ターゲット３の平面図である。図４において、主ターゲット２と添加材料４との離間手段５は、柱状に形成されており、少なくとも１つの添加材料４を備えている。図４のような構成の補助ターゲット３を備えることにより、補助ターゲット３を簡単に形成することができる。また、補助ターゲット３の上面部には、添加材料４のみしか存在しないため、形成する薄膜の組成制御性を向上させやすくなる。
【００５０】
この補助ターゲット３以外の構成については上記第１実施例と略同様である。
【００５１】
以上のように本実施例では、離間手段５は、柱状に形成されており、添加材料４を載置した構成である。
【００５２】
このようにすると、補助ターゲット３の上面部には、添加材料４のみしか存在しないため、形成する薄膜の組成制御性を向上させやすいスパッターターゲット１を提供することができる。
【実施例５】
【００５３】
本発明のスパッター装置の一実施例について、添付した図５を参照しながら説明する。
【００５４】
図５において、９は複数の異なる不純物を添加した薄膜又は複数の異なる不純物を添加した層からなる多層膜を形成するための基板８を収容する薄膜形成室である。薄膜形成室９としては、特に限定されるものではないが、例えば、円筒形状、箱形状であるのが好ましい。
【００５５】
薄膜形成室９には、薄膜形成室９にプラズマ生成ガスを導入するためのガス導入手段10と、薄膜形成室９からプラズマ生成ガスを排気するためのガス排気手段11と、薄膜形成室９内にプラズマを生成するための放電電極12と、基板８を保持する基板保持手段14と、補助ターゲット３を格納するための補助ターゲット格納室15が設けられている。
【００５６】
ガス導入手段10としては、薄膜形成室９のガス導入口に通じるガス導入管が薄膜形成室９に配置されており、この導入管には、プラズマを発生されるための不活性ガスボンベと、ガス流量を制御するバルブが接続されている。
【００５７】
ガス排気手段11としては、薄膜形成室９のガス排気口に通じるガス排気管が薄膜形成室９に配置されており、この排気管には、排気を行うための真空ポンプ及び薄膜形成室９内を真空に保つためのバルブが接続されている。
【００５８】
放電電極12としては、陽極と陰極が対向して略平行に配置された電極が用いられる。陽極側の放電電極である12Ａには、基板８が配置され、電圧を印加するための電源13が電気的に接続されている。また、陰極側の放電電極である12Ｂには、主ターゲット２及び補助ターゲット３から構成されるスパッターターゲット１が配置され、接地用の配線が接続されている。
【００５９】
電源13としては、直流、交流、高周波電源が用いられ、放電電極12間に高電圧を印加するために、放電電極12に電気的に接続されている。
【００６０】
基板保持手段14としては、特定のものに限定されるものではないが、例えば、基板８の形状によらず、基板８が落下せず、種々のガス流によって基板８が移動しないように基板８を固定する治具を有する基板保持部材であるのが好ましい。
【００６１】
補助ターゲット格納室15としては、薄膜形成室９と直結して接続され、ゲートバルブなどにより薄膜形成室９と分離された格納室が配置されており、格納室には、主ターゲット２上の補助ターゲット３を交換するための補助ターゲット交換手段16が配置されている。
【００６２】
補助ターゲット交換手段16としては、トランスファーロッドが用いられ、補助ターゲット３を主ターゲット２上から脱着又は交換するように補助ターゲット格納室15に可動自在に配置されている。
【００６３】
次に、本実施例のスパッター装置の使用方法について説明する。
まず、基板８を薄膜形成室９の基板保持部材14により保持して、放電電極12Ａに固定した後に、ガス排気口11により真空ポンプを用いて薄膜形成室９を十分に排気する。薄膜形成室９を十分に排気した後、ガス導入口10よりプラズマ生成用の不活性ガスを導入することにより、薄膜形成室９内を不活性ガス雰囲気にする。
【００６４】
なお、雰囲気ガス圧力は、得ようとする薄膜又は多層膜によって様々であるが、０．１から数１０Ｐａ程度であるのが好ましい。また、雰囲気ガスとなる不活性ガスとしては、Ｈｅ，Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅなどが好ましく用いられる。
【００６５】
十分に不活性ガス雰囲気にした状態において、電源13を通電し、放電電極12Ａ，12Ｂ間に電圧を印加することによって、スパッター用のプラズマを生成する。放電電極12Ａ，12Ｂ間に印加する電圧は、得ようとする薄膜又は多層膜によって様々であるが、数１０から数１００Ｖ程度であるのが好ましい。生成したプラズマを用いて基板８にスパッターターゲット１に応じた薄膜をスパッター法により形成するが、逆スパッターによって基板を洗浄した後に薄膜を形成してもよい。また、スパッター時に基板８を加熱してもよい。基板加熱温度は、得ようとする薄膜又は多層膜によって様々であるが、数１０から数１００℃程度であるのが好ましい。
【００６６】
本発明のスパッター方法は、形成される薄膜の組成が制御できれば、特定のものに限定されないが、実施例１のスパッターターゲット１を用いて、主ターゲット２及び補助ターゲット３の材料の組成比又は上面部の表面積比によって、形成する薄膜の組成を制御するのが好ましい。例えば、形成する薄膜の不純物濃度を適宜変化させた薄膜を形成することができる。具体的には、主ターゲット２をアルミニウムを添加した酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）とし、補助ターゲット３をＡｌ２Ｏ３とした場合、主ターゲット２であるＺｎＯ：ＡｌのＡｌ比、主ターゲット２及び補助ターゲット３上面部の表面積比によって、形成される薄膜のＡｌ添加量を制御してもよい。補助ターゲット３上面部の表面積は、補助ターゲット３自体の大きさ又は補助ターゲット３の個数により増減することもできる。
【００６７】
さらに、薄膜形成中に、スパッターターゲット１を構成する補助ターゲット３を脱着又は交換してもよい。補助ターゲット３を脱着又は交換する場合は、プラズマが発生していない状態で行うのが好ましく、補助ターゲット格納室15のゲートバルブを開けた後に、トランスファーロッド16によって、補助ターゲット３を脱着又は交換する。この操作を複数回行うことにより、多数の組成の異なる不純物を有する層からなる多層膜を形成することができる。
【００６８】
薄膜の形成時間は、得ようとする薄膜又は多層膜によって様々であるが、各層の形成時間は、数分間から数時間であるのが好ましい。
【００６９】
本発明のスパッター装置は、主ターゲット２とこの主ターゲット２上に載置される補助ターゲット３とを備えたスパッターターゲット１を用いるスパッター装置であって、
スパッターターゲット１と薄膜が形成される基板８とを収容するための薄膜形成室９と、薄膜形成室９にプラズマ生成ガスを導入するためのガス導入手段10と、前記薄膜形成室からプラズマ生成ガスを排気するためのガス排気手段11と、前記薄膜形成室内にプラズマを生成するための放電電極12と、前記放電電極に高電圧を印加するための電源13と、前記基板を保持する基板保持手段14と、補助ターゲットを格納するための補助ターゲット格納室15とを有することを特徴とするものである。補助ターゲットを格納するための補助ターゲット格納室15を備えたことにより、従来のスパッター装置では実現し得なかった、組成の異なる多数の添加材料４を添加した薄膜を形成することができる。
【００７０】
また、スパッター装置は、同一の薄膜形成室９内で被交換体を脱着又は交換する手段であれば、特定のものに限定されないが、主ターゲット２上の補助ターゲット３を交換するための補助ターゲット交換手段16を有するのが好ましい。例えば、補助ターゲット交換手段16として、トランスファーロッドを用いてもよい。トランスファーロッドを用いることにより、同一の薄膜形成室９内において、補助ターゲット３を主ターゲット２上から脱着又は交換することができる。また、主ターゲット２を交換することなく、複数の異なる添加材料４を利用することができるようになる。
【００７１】
本発明の補助ターゲット格納室15は、薄膜形成室９と同様に真空状態を維持できる格納室であれば、特定のものに限定されないが、複数の補助ターゲット３を格納及び交換しやすく構成されるのが好ましい。補助ターゲット格納室15は、薄膜形成室９と直結して接続されており、ゲートバルブなどにより分離されるように構成されてもよい。また、補助ターゲット格納室15は、薄膜形成室９内に構成されてもよい。さらに、補助ターゲット格納室15は、複数配置されてもよい。補助ターゲット格納室15を用いることにより、主ターゲット２を交換することなく、複数の異なる添加材料４を利用することができるようになる。複数の補助ターゲット格納室15を配置した場合は、補助ターゲット３の格納、脱着又は交換をより自在にすることができる。
【００７２】
本発明の多層膜は、異なる組成を有する層からなる多層膜であれば、特定のものに限定されないが、実施例１のスパッターターゲット１を用いて形成され、異なる組成を有する層を少なくとも２つ以上積層されるのが好ましい。さらに、異なる組成を有する層は、不純物材料又は不純物濃度が制御された層であるのが好ましい。
【００７３】
例えば、シリコン基板上に多層構造の発光素子を形成することができる。具体的には、ｐ形シリコン基板上に希土類材料であるＥｕを添加したＺｎＯ膜を形成し、さらにその上部に透明導電膜であるｎ形不純物を添加したＺｎＯ膜を同一の薄膜形成室内で形成した多層膜を形成することができる。
【００７４】
また、任意の基板上に多層構造の薄膜太陽電池を形成することもできる。具体的には、
透明基板上にｐ形材料からなるｐ層及びｎ形材料からなるｎ層を形成した多層膜を形成することもできるし、透明基板上にｐ形材料からなるｐ層、真性半導体材料からなるｉ層、ｎ形材料からなるｎ層を形成した多層膜を形成することもできる。
【００７５】
以上のように本実施例では、スパッター装置は、主ターゲット２とこの主ターゲット２上に載置される補助ターゲット３とを備えたスパッターターゲット１を用いるスパッター装置であって、スパッターターゲット１と薄膜が形成される基板８とを収容するための薄膜形成室９と、薄膜形成室９にプラズマ生成ガスを導入するためのガス導入手段10と、薄膜形成室９からプラズマ生成ガスを排気するためのガス排気手段11と、薄膜形成室９内にプラズマを生成するための放電電極12と、放電電極12に高電圧を印加するための電源１３と、基板８を保持する基板保持手段14と、補助ターゲット３を格納するための補助ターゲット格納室15とを有する構成である。
【００７６】
このようにすると、先に説明した異なる組成を有する不純物を添加した薄膜及び異なる組成を有する不純物を添加した層からなる多層膜を十分に作製することができる
また、本実施例では、スパッター装置は、補助ターゲット格納室15が複数の補助ターゲット３を格納するように構成する。
【００７７】
このようにすると、従来のスパッター装置では実現し得なかった、組成の異なる多数の添加材料４を添加した薄膜を形成することができる。
【００７８】
さらに、本実施例では、スパッター装置は、主ターゲット２上の補助ターゲット３を交換するための補助ターゲット交換手段16を有する。
【００７９】
このようにすると、同一の薄膜形成室９内におおいて、補助ターゲット３を主ターゲット２上から脱着又は交換することができる。
【００８０】
加えて、本実施例では、スパッター方法は、スパッターターゲット１を用いて、主ターゲット２及び補助ターゲット３の材料の組成比又は上面部の表面積比によって、形成する薄膜の組成を制御する。
【００８１】
このようにすると、形成する薄膜の不純物材料又は不純物濃度を適宜変化させた薄膜を形成することができる。
【００８２】
例えば、例えば、異なる組成を有する層を少なくとも２つ以上積層した構成とすることができる。このようにすると、シリコン基板上に多層構造の発光素子を形成したり、任意の基板上にｐｎ接合又はｐｉｎ接合を有する多層構造の薄膜太陽電池を形成することができる。
【００８３】
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。本発明が適用可能なスパッターターゲットの形状、材料等は特に限定されるものではない。また、本発明が適用可能なスパッター装置、スパッター法及び多層膜においても特に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明のスパッターターゲットによるスパッターターゲットの一実施例を示す模式図である。
【図２】本発明のスパッターターゲットによる補助ターゲットの一実施例を示す模式図である。
【図３】本発明のスパッターターゲットによる補助ターゲットの一実施例を示す模式図である。
【図４】本発明のスパッターターゲットによる補助ターゲットの一実施例を示す模式図である。
【図５】本発明のスパッターターゲットによるスパッター装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００８５】
１  スパッターターゲット
２  主ターゲット
３  補助ターゲット
４  添加材料
５  離間手段
８  基板
９  薄膜形成室
10  ガス導入口（ガス導入手段）
11  ガス排気口（ガス排気手段）
12  放電電極
13  電源
14  基板保持部材（基板保持手段）
15  補助ターゲット格納室
16  トランスファーロッド（補助ターゲット交換手段）
【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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