(57)【要約】【課題】平滑化したきれいな界面を有する膜が形成でき、多層膜を形成した場合には、多層膜界面での散乱が抑えられ高反射率のＥＵＶ多層膜ミラーを得る事ができるスパッタリング装置及び方法を提供すること。【解決手段】ターゲット５ａを有するカソード８ａと基板１０とをチャンバー１内に配置したスパッタリング装置において、カソード８ａの外周部とハウジング（チャンバー１）内壁とで形成される隙間をスパッタリングガスのガス通路とするとともに、ガス通路からのスパッタリングガスを、ターゲット５ａの表面とアースシールド板９ａとの隙間からチャンバー１内部に供給するようにし、かつ、外部からスパッタリングガスをガス通路に導入するためのガス導入口１８を、アース電位に囲まれた領域に設けたことを特徴とする。【選択図】  図１
2005290464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットを有するカソードと基板とをチャンバー内に配置したスパッタリング装置において、
カソードの外周部とチャンバー内壁とで形成される隙間をスパッタリングガスのガス通路とするとともに、
該ガス通路からのスパッタリングガスを、ターゲットの表面とアースシールド板との隙間からチャンバー内部に供給するようにし、
かつ、外部からスパッタリングガスを前記ガス通路に導入するためのガス導入口を、アース電位に囲まれた領域に設けたことを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
前記カソードをハウジングに固定するためのカソードフランジを、該カソードから電気的に絶縁し、該カソードフランジと前記ハウジング内壁との隙間に前記ガス導入口を設けたことを特徴とする請求項１記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
チャンバー内に複数のカソードがカソードユニットとして設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
前記カソードユニットを回転させるためのカソードユニット回転軸を設けたことを特徴とする請求項３記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
前記カソードユニット回転軸の内部に、前記ガス通路と連通する、ガスが通過する穴を複数設けたことを特徴とする請求項４記載のスパッタリング装置。
【請求項６】
前記カソードユニット回転軸の周囲に、相互に分離した複数のギャップを形成して磁石を配置するとともに、前記複数の穴をそれぞれ該分離したギャップに連通させたことを特徴とする請求項５記載のスパッタリング装置。
【請求項７】
前記スパッタリング装置は、Ｘ線用多層膜ミラーの成膜用装置であることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項記載のスパッタリング装置。
【請求項８】
ターゲットを有するカソードと基板とをチャンバー内に配置してスパッタリングを行うスパッタリング方法において、
カソードの外周部とチャンバー内壁とで形成される隙間をスパッタリングガスのガス通路とするとともに、
該ガス通路からのスパッタリングガスを、ターゲットの表面とアースシールド板との隙間からチャンバー内部に供給し、
かつ、アース電位に囲まれた領域において、スパッタリングガスを前記ガス通路に導入することを特徴とするスパッタリング方法。
【請求項９】
チャンバー全体の成膜圧力は０．１Ｐａ以下とするとともに、ターゲット表面上のある領域を局部的にチャンバー全体の成膜圧力よりも高圧としてスパッタを行うことを特徴とする請求項８記載のスパッタリング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング装置及び方法に係る。より詳しくは、基板ホルダーに取り付けられた凹凸形状を有する基板に数十層から百数十層の多層膜を成膜する際、膜と膜の界面及び最表面の平坦化に効果のある低圧でのスパッタリングが可能なスパッタリング装置及び方法に関する。特に、１３．４ｎｍ帯のＸ線波長に対して高反射率が要求されているＥＵＶ多層反射ミラー膜の成膜に好適なスパッタリング装置及び方法関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開平７−００３４５０号公報
【特許文献２】特開平１０−２８０１３９号公報
【０００３】
従来から広く用いられている平行平板型のマグネトロンスパッタ装置は、薄膜の材料となるターゲットと、基板ホルダーに取り付けられた基体とを対向するように真空槽内に配置した上で、プラズマを生成してターゲットをスパッタリングし、スパッタリングによって叩き出されたスパッタリング粒子を基体上に堆積させることにより、基体上に薄膜を成膜する装置である。この装置は、他の装置に比べると、簡便に、高速成膜、大面積成膜が可能である。また、ターゲット寿命等に優れるという特徴がある。
【０００４】
近年、光学膜分野に於いて、スパッタリングによる光学膜形成の検討がなされている。
特に、次々世代のＸ線（ＥＵＶ）露光装置では高い反射特性を持つ多層膜反射ミラーの要求があり、上述した平行板型のマグネトロンスパッタ装置を用いてかかる多層膜を形成しよとする検討がなされている。
【０００５】
次々世代のＥＵＶステッパーにおいては、現在使用されている露光波長よりも１桁以上短い１３．４ｎｍのＥＵＶ波長が使用される。かかる波長に対して用いられる多層膜ミラーは、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との多層膜構成であり、露光波長が短いので多層膜の界面や最表面の粗さがミラー反射率に大きく影響を与える。
【０００６】
従って、多層膜の界面や最表面の粗さの改善が要求され、その改善方法として、従来のマグネトロンスパッタで成膜出来る成膜圧力よりも１桁低圧で形成出来るイオンビームスパッタ（ＩＢＳ）方式等の検討がなされている。低圧放電で多層膜を形成すると、スパッタリングされたターゲット粒子は飛行中ガス分子との衝突する確率が低くエネルギーを保存したまま基板に到着する。基板表面に到着したスパッタ粒子はエネルギーを持っているので安定な場所まで移動（マイグレーション）するので密度の高い平坦化された膜が形成される。
【０００７】
又、従来のマグネトロンスパッタ方式でも半導体のホールやトレンチ埋め込み技術に用いられている誘導結合型ＲＦプラズマ支援低圧力用マグネトロンカソード等が報告されている。これらは、従来のＭｇカソードにＲＦヘリカルアンテナを取り付けるものである。このアンテナにＲＦ電力を投入してターゲット上に高密度プラズマを形成するとともにターゲットにＤＣ又はＲＦを投入する。これにより５＊１０−２Ｐａの圧力における成膜が実現されることが報告されている。また、特許文献１（特開平７−００３４５０号公報）には、ターゲット表面に隣接させて磁気トンネルを形成する第１の磁石手段と、スパッタターゲット周囲に隣接して配置された第２磁気手段とからなり、ターゲット周囲を横断する磁場を妨げるようにしたスパッタリング装置が提案されている。このスパッタリング装置はチャンバー内圧力１０−２Ｐａを実現している。
【０００８】
しかしながら、イオンビームスパッタリング装置はマグネトロンスパッタに比べて成膜速度が遅いことや加速電極からのコンタミが問題となる。
又、上述の誘導結合型ＲＦプラズマ支援低圧力用マグネトロンカソードは、ＲＦアンテナとマグネトロンカソードのマッチングが取りにくい点とアンテナからのコンタミが問題である。
【０００９】
更に、特許文献１記載のスパッタリング装置は、その構造が複雑であり、高価であるとう欠点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、前述した従来の問題を全て解決するものであり、本発明の目的は、従来のマグネトロンスパッタに比べ簡単な構成で低圧放電が可能な低圧カソードを搭載したスパッタリング装置及び方法を提供することにある。
本発明の目的は、ＥＵＶ多層膜を形成する際の多層膜界面及び最表面の粗さを均一にすることで高反射多層膜ミラーを形成することが出来るスパッタリング装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る発明は、ターゲットを有するカソードと基板とをチャンバー内に配置したスパッタリング装置において、
カソードの外周部とハウジング内壁とで形成される隙間をスパッタリングガスのガス通路とするとともに、
該ガス通路からのスパッタリングガスを、ターゲットの表面とアースシールド板との隙間からチャンバー内部に供給するようにし、
かつ、外部からスパッタリングガスを前記ガス通路に導入するためのガス導入口を、アース電位に囲まれた領域に設けたことを特徴とするスパッタリング装置である。
【００１２】
請求項２に係る発明は、前記カソードをハウジングに固定するためのカソードフランジを、該カソードから電気的に絶縁し、該カソードフランジと前記ハウジング内壁との隙間に前記ガス導入口を設けたことを特徴とする請求項１記載のスパッタリング装置である。
【００１３】
アース電位に囲まれた領域として、カソードから絶縁されたカソードフランジとハウジングとの隙間とすれば、負電位が印加されている部分から十分離れた領域から高圧のガスを導入することとなり、異常放電の発生をよりよく防止することが可能となる。
【００１４】
請求項３に係る発明は、チャンバー内に複数のカソードがカソードユニットとして設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のスパッタリング装置である。
【００１５】
請求項４に係る発明は、前記カソードユニットを回転させるためのカソードユニット回転軸を設けたことを特徴とする請求項３記載のスパッタリング装置である。
複数のカソードが設けられ、カソードユニットが回転可能であるため、Ｘ線多層膜ミラーなどの多層膜を連続して形成することが可能となる。
【００１６】
請求項５に係る発明は、前記カソードユニット回転軸の内部に、前記ガス通路と連通する、ガスが通過する穴を複数設けたことを特徴とする請求項４記載のスパッタリング装置である。
【００１７】
請求項６に係る発明は、前記カソードユニット回転軸の周囲に、相互に分離した複数のギャップを形成して磁石を配置するとともに、前記複数の穴をそれぞれ該分離したギャップに連通させたことを特徴とする請求項５記載のスパッタリング装置である。
【００１８】
複数の異種材料に対応して独立にガスの供給条件を制御することができるため、以下の作用で述べる各種の特性により優れた膜を形成することが可能となる。
【００１９】
請求項７に係る発明は、前記スパッタリング装置は、Ｘ線用多層膜ミラーの成膜用装置であることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項記載のスパッタリング装置である。
【００２０】
請求項８に係る発明は、ターゲットを有するカソードと基板とをチャンバー内に配置してスパッタリングを行うスパッタリング方法において、
カソードの外周部とチャンバー内壁とで形成される隙間をスパッタリングガスのガス通路とするとともに、
該ガス通路からのスパッタリングガスを、ターゲットの表面とアースシールド板との隙間からチャンバー内部に供給し、
かつ、アース電位に囲まれた領域において、スパッタリングガスを前記ガス通路に導入することを特徴とするスパッタリング方法である。
【００２１】
請求項９に係る発明は、チャンバー全体の成膜圧力は０．１Ｐａ以下とするとともに、ターゲット表面上のある領域を局部的にチャンバー全体の成膜圧力よりも高圧としてスパッタを行うことを特徴とする請求項８記載のスパッタリング方法である。０．１Ｐａ以下とした場合には、密度の高い膜を得ることができ、その点から０．０７Ｐａ以下がより好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は上述のとおり構成されているスパッタ装置及び成膜方法なので、以下に記載するような効果を奏する。
【００２３】
スパッタされるターゲット表面上のある領域を局部的に高圧領域を形成しスパッタ全体の成膜圧力は０．１Ｐａ以下の低圧であるスパッタリングを行うことができる。そのため、飛行中のスパッタ粒子がガス分子との衝突を減少させ基板に到達したときのマイグレーションエネルギーを十分に有する多層膜形成が出来るので、平滑化したきれいな界面を有する膜が形成できる。その結果、多層膜を形成した場合には、多層膜界面での散乱が抑えられ高反射率のＥＵＶ多層膜ミラーを得る事ができる。
【００２４】
又、スパッタ粒子とガス分子との衝突が少ない成膜技術なのでスパッタ粒子の散乱も少なく幾何学的な膜厚分布シミュレーション結果とも良く一致し、凹凸形状の膜厚分布条件出しも短期間に出来る。
【００２５】
従って、凹凸形状を有するレンズ面内に所望の膜厚分布が高精度に制御された膜が得られ、ＥＵＶ多層反射ミラー等の成膜をも効率的に行うことができる。その結果、例えば、高性能な反射光学部品を作る事も出来る。
＜作用＞
【００２６】
本発明の低圧カソードは、ターゲット表面上のある領域を局部的に高圧領域を形成して放電維持しながらスパッタ全体の成膜圧力は０．１Ｐａ以下の低圧力で膜形成することが可能である。以下に詳細な作用を述べる。
【００２７】
（低圧カソード部）
従来のマグネトロンスパッタの一般的なスパッタガスの導入方法は、チャンバーの壁の一部又は複数箇所からの導入するものである。特に、反応性ガスを導入するリアクティブスパッタ等はガスの流れを考慮した排気系の上流よりガス導入管等を使用した導入方法が用いられ、放電維持圧力はアルゴンガスを導入した場合約０．１Ｐａで安定放電圧力は０．２〜０．４Ｐａ以上の圧力である。
【００２８】
又、ターゲットのアースシールド板にガス導入機能を付加した形態の装置もある（特許文献２）が、そのガス導入口がアース電位とカソードの負電位が印可されている部分（バッキングプレートやターゲット側面等）に囲まれていると局部的に高圧領域が形成されその部分で放電が形成維持される異常放電となる。
【００２９】
従って、上述した技術では、ターゲット表面近傍の圧力と基板表面近傍の圧力とをほぼ同じ圧力とした低圧放電を維持することは出来ない。
【００３０】
一方、本発明では、アース電位に囲まれた領域からガスを導入する。従って導入口は負電位が印可されている部分から十分離れた領域で局部的にその領域が高圧状態になっても放電が形成されることはない。アース電位で囲まれた領域は、次のように構成すればよい。すなわち、カソードをハウジングに固定するためのカソードフランジをカソードから電気的に絶縁し、カソードフランジとハウジング内壁との隙間を形成すればよい。ここに、ハウジングとは、単一のカソードを設ける場合は、チャンバー空間を形成するチャンバー壁であり、後述するカソードユニットの場合は、カソードユニットを形成する壁である。
【００３１】
異常放電は高圧状態となるガス導入口で生ずるのであり、ガス導入口から導入されたスパッタリングガスは局部的な高圧状態を過ぎるとすぐに均一化され中圧力状態になる。そのため、カソード外周部とチャンバーアースとで形成される隙間（約１〜２ｍｍ程度の隙間）を通しても放電を形成することはない。次にターゲット外周部の表面とシールド板の隙間約１ｍｍ程度の隙間からスパッタリングガスを供給すると、ターゲット表面の外周部に放電維持が可能な領域が形成される。しかし、その領域を過ぎると低圧となりスパッタされた粒子が飛行する領域では０．１Ｐａ以下の低圧となりガス分子との衝突確率も減りエネルギーが保存された膜を形成することが出来る。
【００３２】
一般的に膜質を良くする為にチャンバー内壁等から放出される放出ガスのバックグランド圧力とスパッタリングガスを導入したときのスパッタ圧力でＳ／Ｎ比を出す。
低圧放電の場合バックグランド圧力が一定でスパッタ圧力が従来に比べ低圧でスパッタするとＳ／Ｎ比が悪くなり膜質が放出ガスの影響を受けやすくなるが、本発明では、ターゲット表面上では、いつも新鮮な純度の高いガスが供給されるので逆にＳ／Ｎ比が良くなり膜質をアップさせる効果もある。
【００３３】
（放電電圧特性）
図３及び図４は、従来技術と、本発明装置との放電電圧特性の比較を示す。シリコン（Ｓｉ）とモリブデン（Ｍｏ）ターゲットに一定の電力を印加して放電を維持した状態でスパッタリング圧力（ガス導入量を変化させて調整）を変化させた時の放電電圧特性を計測した。
【００３４】
図３及び図４からわかるように本発明の場合はチャンバー内スパッタリング圧力が低圧側にオフセットされた状態になって放電維持最低圧力も０．０２〜０．０３Ｐａと低圧放電になっている。又、従来方式に比べ放電圧力に対する放電電圧特性の感度（変化）が高いことがわかる。これは、ターゲット表面近傍に局部的に高圧部分が形成され放電維持されていると考える。
【００３５】
（平滑性）
図５及び図６は、本発明のスパッタ装置でガス導入をチャンバー側面から導入した従来方式で成膜したモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）のＥＵＶ多層膜ミラーと本発明の低圧カソード形態で形成した試料断面の透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真である。
【００３６】
図６は、従来方式の多層膜で成膜圧力は、安定放電する０．４Ｐａ（３ｍＴｏｒｒ）で形成したモリブデン（Ｍｏ）とｓシリコン（Ｓｉ）の交互層の多層膜である。０．４Ｐａの圧力で形成した膜は、ターゲットから飛び出したスパッタ粒子は基板に到達するまでスパッタガス分子と数十回衝突しエネルギーを失いながら飛行する。基板に到達したスパッタ粒子は、安定なポテンシャルまでマイグレーションするエネルギーが無いので平坦化が出来ないまま積層される。従って積層される層が増すほど界面や表面が荒れていることが観察出来る。
【００３７】
一方、本発明の低圧カソードで形成した図５のＥＵＶ多層膜は、スパッタ圧力が０．０６Ｐａと低圧な為、スパッタ粒子の衝突回数は１回程度なのでマイグレーション効果による平坦化が進み、きれいな界面や表面であることが観察出来る。
【００３８】
尚、表面や界面の粗さは、波長が短い１３．４ｎｍのＥＵＶ光は散乱され反射率に大きく影響を与える。
【００３９】
（凹凸基板対応）
凹凸又は平面形状を有する大口径基板に物理的気相成長にてＥＵＶ多層膜ミラーを成膜するスパッタ装置に対応する為には、成膜中に基板とターゲットの相対位置関係等を独立に可変出来る前記低圧カソードを搭載したスパッタ装置の形態となる。成膜中に基板とターゲットの相対位置関係等を独立に可変する機構として複数の低圧カソードを組み込んだカソードユニットを回転する機構で対応出来る。この場合、回転するカソードユニットにガスを供給する手段が必要である。一般にカソード回転軸の様な回転体を大気から隔離する為にはシール機能を有する磁気シールが用いられる。真空対応の磁気シール内部は、通常数段の磁気シールユニットを積み重ねて大気と隔離している。
【００４０】
本発明は、真空側の磁気シールユニット数段をスパッタリングガスシールする機能に充て前記カソードユニットに回転軸を通してカソードにガス供給する、他の磁気シールユニットは大気との隔離する機能に充てる。
【００４１】
従って、磁気シールに大気を隔離する機能と回転体にガス供給する２つの機能を有する構成にすることで簡単に回転体機構にガス供給することが出来る。
【００４２】
以上の様に、本発明は、ターゲット表面上のある領域を局部的に高圧領域を形成して放電維持しながらスパッタ全体の成膜圧力は０．１Ｐａ以下の低圧力で膜形成することにより飛行中のスパッタ粒子がガス分子と衝突する確率を低下させエネルギーの低下をふせぐ。基板上に到達したスパッタ粒子はマイグレーション効果で高密度化及び平坦化が行われる。又、実際の凹凸形状を有する光学部品に対応した低圧カソードを搭載したスパッタ装置にするためにはカソードユニット回転軸に大気との隔離する機能と回転体への複数のガス導入機能を有する磁気シールを用いれば達成出来る。
【００４３】
この様なスパッタ装置でＥＵＶ多層膜反射ミラーを成膜した結果、表面及び界面の平滑化の効果によるＥＵＶ光散乱が抑えられ高反射率のミラーが出来た。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態によるスパッタ装置基本構成の正面断面図で、図２は実際に凹凸形状基板に多層膜ミラーを形成可能なスパッタ装置の正面断面図である。
【００４５】
図１に示す実施形態のスパッタ装置の基本構成は、真空チャンバー１を排気する排気系２、スパッタプロセスガスを供給するガス供給系３とガス流量制御をするマスフローコントローラ４及びターゲット５ａにスパッタ電力を供給する電源６ａで構成されている。真空チャンバー１の内部には、ターゲット５ａが取り付けられたバッキングプレート７とカソード８ａとターゲット以外の場所がスパッタされないようにするアースシールド板９ａと基体１０を保持する基板ホルダー１１及び基板ホルダー前面に開閉動作するシャッター１２ａとシャター駆動系１３ａで構成されている。
【００４６】
更に、カソード８を詳しく説明すると、カソード８はカソードフランジ１４でチャンバー１と固定され、絶縁材料１５でチャンバーアースから浮いた状態になっている。カソード８の内部には、マグネトロン磁石１６が配設され、図に示していないが冷却水で冷却出来る様になっている。又、カソードには高周波電源又は直流電源６が接続されスパッタ電力を供給しスパッタをすることができる。
【００４７】
前記カソードフランジ１４と真空チャンバー１の間に円周状に複数のガス導入口１７を有するガス導入フランジ１８が取り付けられている。
【００４８】
実際に凹凸及び平面形状に多層膜ミラーを形成するためには、膜厚分布制御が必要でターゲットと基板の相対位置関係を可変出来る機構が必要となる。本発明では、前記を対応するのにカソードユニットを回転する機構で対応している。
【００４９】
図２に於いて複数の異種材料のターゲット５ａ、５ｂを搭載したカソードユニット１９は回転する機構を有する。カソードユニットは上部回転軸２０ａと下部回転軸２０ｂが上下部磁気シール２２ａ，ｂを介して固定及び大気から隔離されている。上部回転軸２０ａは中空形状でスパッタ電源６ａ、ｂから高圧ケーブル２１ａ，ｂを介して低圧カソード８ａ、ｂ、異種材料のターゲット５ａ、ｂに電力を供給している。
【００５０】
下部回転軸２０ａは、カソード回転駆動系３０により駆動され、カソードユニット１９を回転させる。
【００５１】
又、下部磁気シール２２ｂの内部は、下部回転軸を保持する軸受け２３ａ、ｂその間にドーナツ状の複数の磁石２４で閉ループの磁界を形成する。
【００５２】
異種材料を成膜するためには、それぞれのターゲット周囲に独立にスパッタリングガスを供給することが好ましい。その為には、ガス導入も回転する必要があり図２に示す回転ガス導入機構の構成となっている。
【００５３】
カソードユニット回転軸の２０ｂの内部に少なくともカソードの数に対応した複数の穴２８を形成する。それぞれの穴２８の一端は、カソードのガス導入口に連通している。
【００５４】
一方、カソードユニット回転軸２０ｂの周囲と磁石２４との間に、相互に分離した複数のギャップ２６を形成する。なお、ギャップは、カソードユニット回転軸２０ｂの全周を取りまいている。そして、穴２８のそれぞれの他端をこのギャップ２６に連通させる。なお、ギャップ２６には、ガス供給系３から、ＭＦＣ４，ガス導入管２７を介してスパッタリングガスが導入される。かかる構成とすることにより、カソードユニット回転軸２０ｂが回転しても、穴２８とギャップとは絶えず連通状態が確保されているため、常にスパッタリングガスをチャンバー内に供給することができる。
【００５５】
なお、複数の分離したギャップとするためには、磁性流体２５で回転軸の狭ギャップをシールすればよい。真空側の磁性流体で囲まれたギャップ２６に外部からのガス導入管２７を接続し、更に回転軸の中をガスが通過する穴２８を介してカソード内部を配管２９で各カソードと接続する。この様な構成にすることでカソード回転駆動系３０の駆動力で真空中内部の回転しているカソードユニット１９に外部からガス導入することが可能となり凹凸及び平面形状対応のスパッタ装置が実現出来る。尚、凹凸及び平面形状の膜厚分布を均一化するためには、ターゲット前面のシャッター１２ａ，ｂと基板との間にカソードの回転と同様に回転するチムニー３１ａ、ｂを配設するとスパッタ粒子の斜入射成分が捕獲出来、更に、膜厚分布の均一化が増し好ましい。
【実施例１】
【００５６】
本発明のスパッタ装置を用いた実際のＭｏとＳｉの多層膜成膜は、下記の手順で行われる。
【００５７】
凹凸又は平面の形状を有する基板が基板ホルダーにセットされた状態で真空チャンバー１の内部をメインバルブを介してメインポンプであるクライオポンプやターボ分子ポンプ等の排気系２で排気する。真空チャンバー内部の到達圧力が１＊１０−５Ｐａ以下に十分に排気された後、ガス供給系３よりマスフローコントローラ４で制御されたアルゴンガスをモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）の各ターゲットに各々１５ｓｃｃｍ供給する。マスフローコントローラで制御されたアルゴンガスは、回転ガス導入機構を介してモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）カソードに供給され真空チャンバー内部の圧力は、０．０６Ｐａとなる。次に電源６ａ，ｂより各カソードに２００Ｗのスパッタ電力を供給するとターゲットとアース間で放電が形成される。ターゲット表面のクリーニング及びターゲット温度が一定となり成膜速度が安定したところでターゲットと基板の相対位置関係を可変する均一成膜となる初期条件位置にＳｉターゲットと基板を移動する。その後、Ｓｉターゲット前面のシャッターを開きターゲットと基板の相対位置関係を可変しながら凹凸又は平面形状を有する基板の膜厚が均一となる条件で成膜をする。シリコンの膜厚が３ｎｍ成膜した後Ｓｉのシャッターを閉じる。次に上記同様な操作でＭｏの成膜を４ｎｍ形成する。これらのシリコン（Ｓｉ）とモリブデン（Ｍｏ）１対の成膜を数十対と最終層をＳｉ膜で成膜した多層を成膜した後、終了する。
【００５８】
スパッタ電力の供給及びガス導入を停止した後、メインバルブを閉じ真空チャンバー内部にＮ２ガスを供給して大気開放し基板を取り出し成膜工程は終了する。
【００５９】
成膜した多層膜サンプルの断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察すると図５で示した様に白色のシリコン（Ｓｉ）膜と黒色のモリブデン（Ｍｏ）膜の境界面は平滑化したきれいな界面であることが観察された。
（比較例）
【００６０】
一方、上記と同様の装置で、チャンバー壁からスパッタリングガスを導入する従来方式との比較検討を行った。前記従来方式の放電が安定する条件は、アルゴン（Ａｒ）のスパッタリングガスを２００ｓｃｃｍ導入してスパッタリング圧力０．３５Ｐａの条件で上記同様の方法で数十対の多層膜を形成した。その成膜したサンプルを透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で断面観察すると図６で示した様にシリコン（Ｓｉ）とモリブデン（Ｍｏ）の界面は波をうった様な荒れた界面であることが観察された。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明のスパッタ装置基本構成の正面断面模式図
【図２】本発明の実施の形態による回転ガス導入機構付きスパッタ装置の正面断面模式図
【図３】Ｓｉターゲットのスパッタ圧力に対する放電電圧特性（本発明と従来方式との比較）
【図４】Ｍｏターゲットのスパッタ圧力に対する放電電圧特性（本発明と従来方式との比較）
【図５】本発明の方式及び方法で成膜したモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）多層膜の断面ＴＥＭ写真
【図６】従来方式及び方法で成膜したモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）多層膜の断面ＴＥＭ写真
【符号の説明】
【００６２】
１  真空チャンバー
２  排気系
３  スパッタプロセスガスを供給するガス供給系
４  ス流量制御をするマスフローコントローラ
５ａ，ｂ．  ターゲット
６ａ，ｂ．  スパッタ電力を供給する電源
７  バッキングプレート
８ａ，ｂ  カソード
９ａ，ｂアースシールド板
１０  基体
１１  基板ホルダー
１２ａ，ｂ  シャッター
１３ａ，ｂ  シャッター駆動系
１４  カソードフランジ
１５  絶縁材料
１６  マグネトロン磁石
１７  ガス導入口
１８  ガス導入フランジ
１９  カソードユニット
２０ａ，ｂ  カソードユニット上下部回転軸
２１ａ，ｂ  高圧ケーブル
２２ａ，ｂ  上下部磁気シール
２３ａ，ｂ  軸受け
２４  磁石
２５  磁性流体
２６  ギャップ
２７  ガス導入管
２８  ガスが通過する穴
２９  カソード内部配管
３０  カソード回転駆動系
３１ａ，ｂ  チムニー
【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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