(57)【要約】【課題】  所望の組成を有する薄膜を安定して効率よく形成する。【解決手段】  スパッタにより基体に薄膜を形成するために用いられるスパッタ用ターゲット２９ｂには、バッキングプレート２９ｂ＿ｐと、バッキングプレート２９ｂ＿ｐに保持された複数の第１ターゲット材２９ｂ２，２９ｂ３，２９ｂ４と、第１ターゲット材２９ｂ２，２９ｂ３，２９ｂ４とは異なる材料で形成されバッキングプレート２９ｂ＿ｐに保持された第２ターゲット材２９ｂ１が備えられている。このスパッタ用ターゲット２９ｂによって、第１ターゲット材２９ｂ２，２９ｂ３，２９ｂ４と第２ターゲット材２９ｂ１との数の比率に応じた組成比の薄膜を形成する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタにより基体に薄膜を形成するために用いられるスパッタ用ターゲットであって、
バッキングプレートと、該バッキングプレートに保持された複数の第１ターゲット材と、該第１ターゲット材とは異なる材料で形成され前記バッキングプレートに保持された第２ターゲット材とを備え、
前記第１ターゲット材と前記第２ターゲット材との数の比率に応じた組成比の薄膜を形成するために用いられるものであることを特徴とするスパッタ用ターゲット。
【請求項２】
前記第１ターゲット材及び前記第２ターゲット材が短冊形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のスパッタ用ターゲット。
【請求項３】
前記複数の第１ターゲット材及び前記第２ターゲット材がそれぞれ同一の形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のスパッタ用ターゲット。
【請求項４】
スパッタにより基体上に一次薄膜を形成するための成膜プロセスゾーンと、前記一次薄膜に対するプラズマ処理により前記基体上に金属化合物薄膜を形成するための反応プロセスゾーンと、前記基体を保持するとともに前記成膜プロセスゾーンと前記反応プロセスゾーンとの間で前記基体を搬送する基体保持手段と、を真空槽内に備えた薄膜形成装置において、
前記反応プロセスゾーンに反応性ガスを導入するガス導入手段と、
前記反応プロセスゾーンに前記反応性ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記成膜プロセスゾーンに配設されて交流電源によって正電位と負電位とに交互に印加可能な少なくとも２つのターゲット電極と、
該少なくとも２つのターゲット電極のそれぞれに固定された複数のスパッタ用ターゲットと、を備え、
該スパッタ用ターゲットは、バッキングプレートと、該バッキングプレートに保持された金属により成るターゲット材と、を有して構成され、
前記複数のスパッタ用ターゲットのうちの少なくとも一つのスパッタ用ターゲットを構成するターゲット材は、複数の第１ターゲット材と、該第１ターゲット材とは異なる材料で形成された第２ターゲット材とを有して構成されたことを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項５】
前記第１ターゲット材及び前記第２ターゲット材が短冊形状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の薄膜形成装置。
【請求項６】
前記複数の第１ターゲット材及び前記第２ターゲット材がそれぞれ同一の形状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の薄膜形成装置。
【請求項７】
前記複数のスパッタ用ターゲットは、各々のターゲット材が前記基体と対向するように配置されるとともに、前記成膜プロセスゾーンにおいて前記基体が前記ターゲット材に面して搬送される方向で互いに隣り合って配置され、
前記プラズマ発生手段は、前記基体と対向するように前記真空槽の外壁の一部として設けられた誘電体壁と、前記真空槽の外側で前記誘電体壁に対応する位置に設けられた平面状に渦を成す第１のアンテナ及び第２のアンテナと、を有して構成され、
前記第１のアンテナと前記第２のアンテナは、該第１のアンテナ及び該第２のアンテナの渦を成す面が前記誘電体壁の壁面に対向して配置されるとともに、当該渦を成す面の面内方向で、かつ前記反応プロセスゾーンにおいて前記基体が前記誘電体壁に面して搬送される方向と交差する方向で互いに隣り合って配置されたことを特徴とする請求項４乃至請求項６のうちいずれか１つに記載の薄膜形成装置。
【請求項８】
前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとの間隔を調整するための位置調整手段を設けたことを特徴とする請求項７に記載の薄膜形成装置。
【請求項９】
接地電位から電気的に絶縁されスパッタ用ターゲットが保持された少なくとも２つのターゲット電極に、該少なくとも２つのターゲット電極の一方がカソードおよびアノードに交互になるとともに、同時にいずれか一方がカソードとなり他方がアノードとなるように交流電圧を印加して、前記スパッタ用ターゲットに対してスパッタを行うことで、基体上に一次薄膜を形成するスパッタ工程と、
前記一次薄膜に電気的に中性な反応性ガスの活性種を接触させ、前記一次薄膜と前記反応性ガスの活性種とを反応させる反応工程と、により、薄膜を形成する薄膜形成方法において、
前記少なくとも２つのターゲット電極に保持されるスパッタ用ターゲットのうちの少なくとも一方のスパッタ用ターゲットに、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１つに記載のスパッタ用ターゲットを用いることを特徴とする薄膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学薄膜や光学デバイス、オプトエレクトロニクス用デバイス、半導体デバイス等に用いる薄膜、さらにはナノマテリアルを製造するためのスパッタ用ターゲット，薄膜形成装置及び薄膜形成方法に係り、特に複数種類のターゲット材料に対してスパッタを行う際に用いるスパッタ用ターゲット，薄膜形成装置及び薄膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から薄膜を形成するための技術としてスパッタによる薄膜の形成技術が知られている。スパッタによる薄膜の形成は、薄膜の原料物質で形成されたターゲットに対してイオン等を衝突させ、この衝突によりターゲットから放出された原子や分子を基板などに付着させることで行なわれるものである。スパッタを行うための薄膜形成装置は従来から種々のものが提案されている（例えば、特許文献１，特許文献２，特許文献３）。
【０００３】
特許文献１に記載されているような薄膜形成装置は、カルーセル型と呼ばれているタイプのスパッタ装置である。カルーセル型のスパッタ装置は、真空槽内に円筒状の基板ホルダを備え、その基板ホルダが回転する構成となっている。円筒状の基板ホルダ表面には多数の基板を装着することができる。このため、バッチ処理であっても、薄膜の生産効率を高めることができる。
【０００４】
ところで、形成する薄膜の特性は、その薄膜の組成等によって大きく異なる。したがって、薄膜の組成を制御して所望の特性を有する薄膜を得るために、種々の工夫が凝らされる。特許文献１の薄膜形成装置では、スパッタによって形成した薄膜に対して反応性ガスの活性種を接触させるプラズマ処理を行うことで、所望の組成の薄膜を得るようにしている。また、複数あるターゲットをそれぞれ異種の金属ターゲットとすることで、合金からなる薄膜を形成させることも開示されている。さらに、特許文献１の薄膜形成装置では、同一の電源に接続された複数のターゲットに対してスパッタを行う等の工夫をすることで、所望の組成の薄膜を安定して形成させるようにしている。
【０００５】
さらに、特許文献２には、本体と、この本体に巻きつけられた互いに異なる金属でできた複数の細条体とで構成されるターゲットを用いてスパッタを行う技術が開示されている。この特許文献２の技術では、各細条体を異なる金属にしたり、細条体の幅を調整したりすることで、所望の組成の膜を形成させようとしている。
また、特許文献３には、酸化物材料からなるターゲット材と金属材料からなるターゲット材とを１つのバッキングプレートに固定させたスパッタターゲットが開示されている。この特許文献３の技術では、各ターゲット材の形状に工夫をすることで、各ターゲット材のスパッタされる部分の面積比を調整し、所望の組成比の膜を形成しようとしている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１―２３４３３８号公報（第２，１０，１１頁、図１）
【特許文献２】特公平８−６１７５号公報（第１，２頁、第３図）
【特許文献３】特公平８−２６４５２号公報（第１，３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の薄膜形成装置において、材料Ａからなるターゲットと、材料Ｂからなるターゲットとを用いることで、Ａ−Ｂ系の組成からなる薄膜を形成させることができる。しかし、材料Ａに微量の材料Ｂを添加させたような薄膜を形成しようとする場合には、材料Ａが基板に到達する量の割合に比べて、材料Ｂが基板に到達する量の割合を、何らかの方法で低下させる必要が生じる。
【０００８】
材料Ｂが基板に到達する量の割合を低下させる方法に関して、特許文献２では、形成する薄膜の組成を調整するために、細条体の幅を変える方法を用いている。しかし、特許文献２に記載の技術のように、細条体の幅を調整して所望の組成の薄膜を形成する方法だと、形成する薄膜の組成を変更する度に、異なる幅の細条体を準備する必要があり、経済的ではない。同様に、特許文献３の場合でも、形成する薄膜の組成を変更しようとする度に、新たな形状のターゲット材を準備する必要があり経済的ではない。また、特許文献３のようにした場合に、ターゲットの形状が複雑であるため、大面積のターゲットを作成するには不向きである。
また、材料Ｂが基板に到達する量の割合を低下させる方法としては、他にも、材料Ｂに対する電力投入量だけを低下させるという方法も考えられるが、薄膜作成の再現性が悪くなってしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、所望の組成を有する薄膜を安定して効率よく形成することができる薄膜形成装置及び薄膜形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１に記載のスパッタ用ターゲットは、スパッタにより基体に薄膜を形成するために用いられるスパッタ用ターゲットであって、バッキングプレートと、該バッキングプレートに保持された複数の第１ターゲット材と、該第１ターゲット材とは異なる材料で形成され前記バッキングプレートに保持された第２ターゲット材とを備え、前記第１ターゲット材と前記第２ターゲット材との数の比率に応じた組成比の薄膜を形成するために用いられるものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項１に記載のスパッタ用ターゲットを用いてスパッタにより薄膜を形成すれば、バッキングプレートに保持される第１ターゲット材と第２ターゲット材の数の比率に応じた組成比の薄膜を形成することができる。
【００１２】
請求項２に記載のスパッタ用ターゲットは、請求項１に記載のスパッタ用ターゲットにおいて、前記第１ターゲット材及び前記第２ターゲット材が短冊形状に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
この構成により、第１ターゲット材と第２ターゲット材の製造が容易であり、例えば、大面積の第１ターゲット材と第２ターゲット材の製造も容易となる。
【００１４】
請求項３に記載のスパッタ用ターゲットは、請求項２に記載のスパッタ用ターゲットにおいて、前記複数の第１ターゲット材及び前記第２ターゲット材がそれぞれ同一の形状に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載のスパッタ用ターゲットを用いてスパッタにより薄膜を形成すれば、所望の組成比の薄膜を作成しようとする際に、バッキングプレートに、短冊形状をした同一形状の第１ターゲット材と第２ターゲット材を、薄膜の組成比に応じた数で並べてスパッタ用ターゲットを準備すればよい。このため、作成しようとする薄膜の組成比に応じた組成・形状の第１ターゲット材や第２ターゲット材を改めて準備する必要がなく経済的である。
【００１６】
上記課題を解決するために、請求項４に記載の薄膜形成装置は、スパッタにより基体上に一次薄膜を形成するための成膜プロセスゾーンと、前記一次薄膜に対するプラズマ処理により前記基体上に金属化合物薄膜を形成するための反応プロセスゾーンと、前記基体を保持するとともに前記成膜プロセスゾーンと前記反応プロセスゾーンとの間で前記基体を搬送する基体保持手段と、を真空槽内に備えた薄膜形成装置において、前記反応プロセスゾーンに反応性ガスを導入するガス導入手段と、前記反応プロセスゾーンに前記反応性ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記成膜プロセスゾーンに配設されて交流電源によって正電位と負電位とに交互に印加可能な少なくとも２つのターゲット電極と、該少なくとも２つのターゲット電極のそれぞれに固定された複数のスパッタ用ターゲットと、を備え、該スパッタ用ターゲットは、バッキングプレートと、該バッキングプレートに保持された金属により成るターゲット材と、を有して構成され、前記複数のスパッタ用ターゲットのうちの少なくとも一つのスパッタ用ターゲットを構成するターゲット材は、複数の第１ターゲット材と、該第１ターゲット材とは異なる材料で形成された第２ターゲット材とを有して構成されたことを特徴とする。
【００１７】
このように、請求項４に記載の薄膜形成装置によれば、２つのターゲット電極が、交流電源によって正電位と負電位とに交互に印加可能な構成となっているため、常に安定なアノード電位状態を得ることができ、所望の組成の薄膜を安定して効率よく作成することができる。また、バッキングプレートに保持される第１ターゲット材と第２ターゲット材の数の比率を変化させるだけで、形成する薄膜の組成比を容易に変更することができる。
【００１８】
請求項５に記載の薄膜形成装置は、請求項４に記載の薄膜形成装置において、前記第１ターゲット材及び前記第２ターゲット材が短冊形状に形成されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項６に記載の薄膜形成装置は、請求項５に記載の薄膜形成装置において、前記複数の第１ターゲット材及び前記第２ターゲット材がそれぞれ同一の形状に形成されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項７に記載の薄膜形成装置は、請求項４乃至請求項６のうちいずれか１つに記載の薄膜形成装置において、前記複数のスパッタ用ターゲットは、各々のターゲット材が前記基体と対向するように配置されるとともに、前記成膜プロセスゾーンにおいて前記基体が前記ターゲット材に面して搬送される方向で互いに隣り合って配置され、前記プラズマ発生手段は、前記基体と対向するように前記真空槽の外壁の一部として設けられた誘電体壁と、前記真空槽の外側で前記誘電体壁に対応する位置に設けられた平面状に渦を成す第１のアンテナ及び第２のアンテナと、を有して構成され、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナは、該第１のアンテナ及び該第２のアンテナの渦を成す面が前記誘電体壁の壁面に対向して配置されるとともに、当該渦を成す面の面内方向で、かつ前記反応プロセスゾーンにおいて前記基体が前記誘電体壁に面して搬送される方向と交差する方向で互いに隣り合って配置されたことを特徴とする。
【００２１】
このように構成することにより、第１のアンテナ及び第２のアンテナによって、基体に対するプラズマの密度分布を、基体が誘電体壁に面して搬送される方向と交差する方向において調整することが可能となる。
【００２２】
請求項８に記載の薄膜形成装置は、請求項７に記載の薄膜形成装置において、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとの間隔を調整するための位置調整手段を設けたことを特徴とする。
【００２３】
このように構成することにより、基体に対するプラズマの密度分布の調整が容易になる。
【００２４】
上記課題を解決するために、請求項９に記載の薄膜形成方法は、接地電位から電気的に絶縁されスパッタ用ターゲットが保持された少なくとも２つのターゲット電極に、該少なくとも２つのターゲット電極の一方がカソードおよびアノードに交互になるとともに、同時にいずれか一方がカソードとなり他方がアノードとなるように交流電圧を印加して、前記スパッタ用ターゲットに対してスパッタを行うことで、基体上に一次薄膜を形成するスパッタ工程と、前記一次薄膜に電気的に中性な反応性ガスの活性種を接触させ、前記一次薄膜と前記反応性ガスの活性種とを反応させる反応工程と、により、薄膜を形成する薄膜形成方法において、前記少なくとも２つのターゲット電極に保持されるスパッタ用ターゲットのうちの少なくとも一方のスパッタ用ターゲットに、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１つに記載のスパッタ用ターゲットを用いることを特徴とする。
【００２５】
請求項９に記載の薄膜形成方法で薄膜を形成すれば、第１ターゲット材と第２ターゲット材の数の比率に応じた組成比の薄膜を安定して形成させることができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明のスパッタ用ターゲットを用いて薄膜を形成すれば、バッキングプレートに保持される第１ターゲット材と第２ターゲット材の数の比率に応じた組成比の薄膜を形成することができる。
また、本発明の薄膜形成装置によれば、所望の組成の薄膜を安定して効率よく作成することができる。また、形成する薄膜の組成比を容易に変更することができる。
また、本発明の薄膜形成方法で薄膜を形成すれば、第１ターゲット材と第２ターゲット材の数の比率に応じた組成比の薄膜を安定して形成させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する部材，配置等は本発明を限定するものでなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
【００２８】
図１はスパッタ装１の説明図、図２は図１のＡ−Ｂ−Ｃ断面図である。なお、図１，図２では、理解の容易のために装置要部の断面を示している。スパッタ装置１は本発明の薄膜形成装置の一例である。
【００２９】
本実施形態では、スパッタの一例であるマグネトロンスパッタを行うスパッタ装置１を用いているが、これに限定されるものでなく、マグネトロン放電を用いない二極スパッタ等、他の公知のスパッタを行うスパッタ装置を用いることもできる。
本実施形態のスパッタ装置１によれば、目的の膜厚よりもかなり薄い薄膜をスパッタで作成することができ、プラズマ処理を行うことを繰り返すことで目的の膜厚の薄膜を基板上に形成することが可能である。本実施形態では、スパッタとプラズマ処理によって平均０．０１〜１.５ｎｍの膜厚の薄膜を形成する工程を繰り返すことで、目的とする数〜数百ｎｍ程度の膜厚の薄膜を形成する。
【００３０】
本実施形態のスパッタ装置１は、真空容器１１と、薄膜を形成させる基板を真空容器１１内で保持するための基板ホルダ１３と、基板ホルダ１３を駆動するためのモータ１７と、仕切壁１２，１６と、マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂと、マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂとに固定されるターゲット２９ａ，２９ｂと、中周波交流電源２３と、プラズマを発生するためのプラズマ発生装置６１と、を主要な構成要素としている。真空容器１１は本発明の真空槽に相当し、基板は本発明の基体に相当し、基板ホルダ１３は本発明の基体保持手段に相当し、マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂは本発明のターゲット電極に相当し、中周波交流電源２３は本発明の交流電源に相当し、プラズマ発生装置６１は本発明のプラズマ発生手段に相当する。
真空容器１１は、公知のスパッタ装置で通常用いられるようなステンレス製で、略直方体形状を備える中空体である。真空容器１１の形状は中空の円柱状であってもよい。
【００３１】
基板ホルダ１３は、真空容器１１内の略中央に配置されている。基板ホルダ１３の形状は円筒状であり、その外周面に複数の基板（不図示）を保持する。なお、基板ホルダ１３の形状は円筒状ではなく、中空の多角柱状や、円錐状であってもよい。基板ホルダ１３は、真空容器１１から電気的に絶縁されている。これにより、基板における異常放電を防止することが可能となる。基板ホルダ１３は、円筒の筒方向の中心軸線Ｚ（図２参照）が真空容器１１の上下方向になるように真空容器１１内に配設される。基板ホルダ１３は、真空容器１１内の真空状態を維持した状態で、真空容器１１の上部に設けられたモータ１７によって中心軸線Ｚを中心に回転駆動される。
【００３２】
基板ホルダ１３の外周面には、多数の基板（不図示）が、基板ホルダ１３の中心軸線Ｚに沿った方向（上下方向）に所定間隔を保ちながら整列させた状態で保持される。この基板の列は、基板ホルダ１３の外周面に沿って複数設けられ、基板ホルダ１３の外周面に多数の基板が保持される。本実施形態では、基板の薄膜を形成させる面（以下「膜形成面」という）が、基板ホルダ１３の中心軸線Ｚと垂直な方向を向くように、基板が基板ホルダに保持されている。
【００３３】
仕切板１２，１６は、真空容器１１の外壁面の内側から基板ホルダ１３へ向けて立設して設けられている。本実施形態における仕切壁１２，１６は、向かい合う一対の面が開口した筒状の略直方体をした、ステンレス製の部材である。仕切壁１２，１６は、真空容器１１の外壁と基板ホルダ１３との間に、真空容器１１の外壁から基板ホルダ１３の方向へ立設した状態で固定される。このとき仕切壁１２，１６の開口した一方側が真空容器１１の外壁側に、他方側が基板ホルダ１３に面する向きになるように、仕切壁１２，１６は固定される。また、仕切壁１２，１６の基板ホルダ１３側に位置する端部は、基板ホルダの外周形状に沿った形状になっている。
【００３４】
真空容器１１の外壁面，仕切板１２，基板ホルダ１３の外周面に囲繞された空間が、スパッタを行うための成膜プロセスゾーン２０となっている。また、真空容器１１の外壁面，後述のプラズマ発生装置６１，仕切板１６，基板ホルダ１３の外周面に囲繞されて、プラズマを発生させて基板上の薄膜に対してプラズマ処理を行うための反応プロセスゾーン６０が形成されている。本実施形態では、真空容器１１の仕切壁１２が固定されている位置から、基板ホルダ１３の中心軸線Ｚを中心にして約９０度回転させた位置に仕切壁１６が固定されている。このため、成膜プロセスゾーン２０と反応プロセスゾーン６０が、基板ホルダ１３の中心軸線Ｚに対して約９０度ずれた位置に形成される。
【００３５】
モータ１７によって基板ホルダ１３が回転駆動されると、基板ホルダ１３の外周面に保持された基板は、成膜プロセスゾーン２０に面する位置を通過する。そして、基板は、成膜プロセスゾーン２０に面する位置から反応プロセスゾーン６０に面する位置へ搬送される。その後、基板は、反応プロセスゾーン６０に面する位置を通過して、再び成膜プロセスゾーン２０に面する位置へ搬送される。このように、基板は、成膜プロセスゾーン２０に面する位置と反応プロセスゾーン６０に面する位置との間で搬送されることになる。
【００３６】
真空容器１１の成膜プロセスゾーン２０と反応プロセスゾーン６０との間の位置には、排気用の配管が接続され、この配管には真空容器１１内を排気するための真空ポンプ１５が接続されている。この真空ポンプ１５と図示しないコントローラとにより、真空容器１１内の真空度が調整できるように構成されている。
【００３７】
成膜プロセスゾーン２０には、マスフローコントローラ２５，２６が配管を介して連結されている。マスフローコントローラ２５は、不活性ガスを貯留するスパッタガスボンベ２７に接続されている。マスフローコントローラ２６は、反応性ガスを貯留する反応性ガスボンベ２８に接続されている。不活性ガスと反応性ガスは、マスフローコントローラ２５，２６で制御されて成膜プロセスゾーン２０に導入される。不活性ガスとしては、例えばアルゴンガス等である。反応性ガスとしては、例えば酸素ガス，窒素ガス，弗素ガス，オゾンガス等を用いることができる。
【００３８】
成膜プロセスゾーン２０には、基板ホルダ１３の外周面に対向するように、真空容器１１の壁面にマグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂが配置されている。このマグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂは、不図示の絶縁部材を介して接地電位にある真空容器１１に固定されている。マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂは、トランス２４を介して、中周波交流電源２３に接続され、交番電界が印加可能に構成されている。本実施形態の中周波交流電源２３は、１ｋ〜１００ｋＨｚの交番電界を印加するものである。マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂには、ターゲット２９ａ，２９ｂが保持される。ターゲット２９ａ，２９ｂのそれぞれの形状は全体として平板状であり、ターゲット２９ａ，２９ｂの基板ホルダ１３の外周面と対向する面が、基板ホルダ１３の中心軸線Ｚと垂直な方向を向くように保持される。なお、ターゲット２９ａ，２９ｂは、マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂに対してボルトで固定されることで保持される。
【００３９】
上述のように、基板は基板ホルダ１３に保持された状態で、成膜プロセスゾーン２０に面しながら搬送される。本実施形態では、マグネトロンスパッタ電極２１ａとマグネトロンスパッタ電極２１ｂ、すなわちターゲット２９ａとターゲット２９ｂは、ターゲット２９ａ，２９ｂに面して基板が搬送される方向で互いに隣り合うようにして配置される。言い換えると、本実施形態では、ターゲット２９ａとターゲット２９ｂは、基板と対向する状態で、かつ、中心軸線Ｚを上下方向とした場合の左右方向で互いに隣り合う状態で成膜プロセスゾーン２０に配置される。このため、基板ホルダ１３が回転すると、ターゲット２９ａの正面に位置していた基板は、続いて、ターゲット２９ｂの正面に位置するように搬送される。
【００４０】
図３は、本実施形態のターゲット２９ａを説明する説明図である。図３の（Ａ）には、ターゲット２９ａの正面図、すなわちターゲット２９ａを基板ホルダ１３の側から見た図を示している。図３の（Ｂ）には、図３（Ａ）のＺ１−Ｚ１断面図を示している。図４は、本実施形態のターゲット２９ｂを説明する説明図である。図４の（Ａ）には、ターゲット２９ｂの正面図、すなわちターゲット２９ｂを基板ホルダ１３の側からみた図を示している。図４の（Ｂ）には、図４（Ａ）のＺ２−Ｚ２断面図を示している。
【００４１】
本実施形態のターゲット２９ａは、ターゲット材２９ａ１，２９ａ２，２９ａ３，２９ａ４と、これらターゲット材２９ａ１〜２９ａ４を保持するバッキングプレート２９ａ＿ｐとから構成されている。
【００４２】
ターゲット材２９ａ１〜２９ａ４の形状は、それぞれが短冊形で、同一の大きさ・形状を有している。ターゲット材２９ａ１〜２９ａ４の形状は、スパッタ装置１の大きさ（すなわち、基板ホルダ１３の径やマグネトロンスパッタ電極２１ａの大きさ）によって異なってくるが、本実施形態では、幅５ｍｍ〜２５０ｍｍ、長さ２００ｍｍ〜１０００ｍｍ、厚さ３〜１５ｍｍの短冊形に形成される。ターゲット材２９ａ１〜２９ａ４は、同一の金属材料で形成されている。例えば、アルミニウム（Ａｌ），チタン（Ｔｉ），ジルコニウム（Ｚｒ），スズ（Ｓｎ），クロム（Ｃｒ），タンタル（Ｔａ），テルル（Ｔｅ），鉄（Ｆｅ），マグネシウム（Ｍｇ），ハフニウム（Ｈｆ）などの金属を用いることができる。ターゲット材２９ａ１〜２９ａ４の製法は特に限定されない。鋳造・圧延、切断加工、熱処理、粉末冶金等で製造される。何れにしても、本実施形態のターゲット材２９ａ１〜２９ａ４は、短冊形であるため製造が容易である。
【００４３】
バッキングプレート２９ａ＿ｐは、ターゲット材２９ａ１〜２９ａ４を保持するために、各ターゲット材２９ａ１〜２９ａ４よりも大きな形状を有した平板状の部材である。スパッタ装置１の大きさ（基板ホルダ１３の径やマグネトロンスパッタ電極２１ａの大きさ）によって異なってくるが、本実施形態では、幅が約２０ｍｍ〜１０００ｍｍ、長さが約２００ｍｍ〜１０００ｍｍ、厚さが約１０ｍｍ〜５０ｍｍの平板状の部材である。バッキングプレート２９ａ＿ｐは、例えばアルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）等で形成される。
【００４４】
ターゲット材２９ａ１〜２９ａ４とバッキングプレート２９ａ＿ｐの接合方法は、特に限定されないが、本実施形態では、ボンディングで接合され、ターゲット材２９ａ１〜２９ａ４がバッキングプレート２９ａ＿ｐに保持される。ボンディングによる接合は、低融点のインジウム（Ｉｎ）やインジウム系合金をボンディング材２９ａ＿ｂとして用いることで行う。ターゲット材２９ａ１〜２９ａ４とバッキングプレート２９ａ＿ｐの間に、ボンディング材２９ａ＿ｂを挟んだ状態で、これらを加熱してボンディング材２９ａ＿ｂを溶融させる。その後、これらを冷却してボンディング材２９ａ＿ｂを凝固させて、ターゲット材２９ａ１〜２９ａ４とバッキングプレート２９ａ＿ｐとを接合する。ボンディングによる接合は、このように行う。
【００４５】
本実施形態のターゲット２９ｂは、ターゲット材２９ｂ１〜２９ｂ４とバッキングプレート２９ｂ＿ｐで構成され、ボンディング材２９ｂ＿ｂによって、ターゲット材２９ｂ１〜２９ｂ４とバッキングプレート２９ｂ＿ｐとが接合されている。ターゲット材２９ｂ１〜２９ｂ４，バッキングプレート２９ｂ＿ｐの形状は、ターゲット材２９ａ１〜２９ａ４，バッキングプレート２９ａ＿ｐの形状と同一である。ターゲット２９ａの場合には、ターゲット材２９ａ１〜２９ａ４が同一の材料で形成されていたが、ターゲット２９ｂの場合には、ターゲット２９ｂを構成するターゲット材２９ｂ１〜２９ｂ４の何れかを、他と異なる材料で形成している。例えば、ターゲット材２９ｂ２〜２９ｂ４をＡ金属で形成して、ターゲット材２９ｂ１をＢ金属で形成する。この場合、ターゲット２９ｂが、本発明のスパッタ用ターゲットに相当する。そして、ターゲット材２９ｂ２〜２９ｂ４が本発明の第１ターゲット材に相当し、ターゲット材２９ｂ１が本発明の第２ターゲット材に相当する。
【００４６】
このように、ターゲット２９ｂを構成するターゲット材２９ｂ１〜２９ｂ４の何れかを、他と異なる材料で形成することで、ターゲット２９ｂのターゲット材を構成する材料の比率を変化させる。上記の例では、ターゲット２９ｂのターゲット材を構成する材料の比率は、Ａ金属：Ｂ金属＝３：１となる。そして、この場合、ターゲット２９ａのターゲット材２９ａ１〜２９ａ４をＡ金属で形成すれば、ターゲット２９ａ，２９ｂのターゲット材を構成する材料の比率は、Ａ金属：Ｂ金＝７：１となる。すなわち、この例のターゲット２９ａ，２９ｂを用いると、全体として、Ａ金属：Ｂ金属＝７：１のターゲットに対してスパッタを行うことになる。Ｂ金属からなるターゲット材の枚数の比率を増加すれば、形成する薄膜の組成をＢ金属の組成比が増加するように調整することができる。
【００４７】
本実施形態では、ターゲット２９ａ，２９ｂを、それぞれ４枚のターゲット材２９ａ１〜２９ａ４，２９ｂ１〜２９ｂ４で構成しているが、ターゲット２９ｂを複数枚のターゲット材で構成すれば、より多くの又は少ない枚数のターゲット材の組合わせでターゲット２９ａ，２９ｂを構成してもよい。より多くの枚数のターゲット材でターゲット２９ｂを構成すれば、形成する薄膜の組成比を細かく調整することが可能となる。例えば、Ｂ金属のターゲット材の枚数を、Ａ金属のターゲット材の枚数に比べて極端に少なくすれば、微量のＢ金属原子を添加したような薄膜の作成も可能である。
【００４８】
このように、異なる材料からなるターゲット材の組合わせで、所望の組成比の薄膜を形成させるようにすれば、安価な材料からなるターゲット材を組合わせて使用することで、所望の組成比の薄膜を作成することも可能となり、薄膜の製造コストを下げることもできる。
【００４９】
また、本実施形態では、ターゲット材２９ｂ１〜２９ｂ４は、基板がターゲット２９に面して搬送される方向で隣り合った状態で、バッキングプレート２９ｂ＿ｐに接合される（図４参照）。このため、上記の例のように、ターゲット材２９ｂ２〜２９ｂ４をＡ金属で形成して、ターゲット材２９ｂ１をＢ金属で形成した場合でも、基板がターゲット２９ｂの正面を搬送される間に、各基板に対してＡ金属のスパッタ粒子，Ｂ金属のスパッタ粒子が照射されるようになる。
【００５０】
ところで、スパッタを行う成膜プロセスゾーンを一箇所だけではなく、複数箇所設けることもできる。すなわち、図１の破線で示すように、真空容器１１に成膜プロセスゾーン２０と同様の成膜プロセスゾーン４０を設けることもできる。例えば、真空容器１１に仕切壁１４を設けて、成膜プロセスゾーン２０に対して基板ホルダ１３を挟んで対象の位置に、成膜プロセスゾーン４０を形成することができる。成膜プロセスゾーン４０には、成膜プロセスゾーン２０と同様に、マグネトロンスパッタ電極４１ａ，４１ｂが配置されている。マグネトロンスパッタ電極４１ａ，４１ｂは、トランス４４を介して、中周波交流電源４３に接続され、交番電界が印加可能に構成されている。
【００５１】
マグネトロンスパッタ電極４１ａ，４１ｂには、ターゲット４９ａ，４９ｂが保持される。成膜プロセスゾーン４０には、マスフローコントローラ４５，４６が配管を介して連結されている。マスフローコントローラ４５は不活性ガスを貯留するスパッタガスボンベ４７に、マスフローコントローラ４６は反応性ガスを貯留する反応性ガスボンベ４８に接続されている。真空容器１１の成膜プロセスゾーン４０と反応プロセスゾーン６０との間の位置には、排気用の配管が接続され、この配管には真空容器１１内を排気するための真空ポンプ１５’が接続される。なお、真空ポンプ１５’を真空ポンプ１５と共通に使用してもよい。
【００５２】
成膜プロセスゾーン４０を設ける場合には、上述のターゲット２９ａ，２９ｂと同様に、ターゲット４９ａ，４９ｂを配置することができる。すなわち、ターゲット４９ａとターゲット４９ｂは、基板がターゲット４９ａ，４９ｂに対して搬送される方向で互いに隣り合うようにして配置される。言い換えると、本実施形態では、ターゲット４９ａとターゲット４９ｂは、基板ホルダ１３の基板と対向する状態で、かつ、中心軸線Ｚを上下方向とした場合の左右方向で互いに隣り合う状態で成膜プロセスゾーン４０に配置される。したがって、基板ホルダ１３が回転すると、ターゲット４９ａの正面に位置していた基板が、続いて、ターゲット４９ｂの正面に位置するように、基板が搬送される。
【００５３】
次に、反応プロセスゾーン６０に関して説明する。反応プロセスゾーン６０に対応する真空容器１１の外壁面には、開口が形成され、この開口には、プラズマ発生手段としてのプラズマ発生装置６１が連結されている。また、反応プロセスゾーン６０には、本発明のガス導入手段に相当するものとして、マスフローコントローラ７５を介して不活性ガスボンベ７７内の不活性ガスを導入するための配管や、マスフローコントローラ７６を介して反応性ガスボンベ７８内の反応性ガスを導入するための配管が接続されている。
【００５４】
図５は、プラズマ発生装置６１を説明する説明図であり、プラズマ発生装置６１を正面から見た説明図である。図５には、マッチングボックス６７と、高周波電源６９も示している。
プラズマ発生装置６１は、誘電体で板状に形成された誘電体壁６３と、同一平面上で渦を成すアンテナ６５ａ,６５ｂと、アンテナ６５ａ，６５ｂを高周波電源６９と接続するための導線６６と、アンテナ６５ａ，６５ｂを誘電体壁６３に対して固定するための固定具６８を有して構成されている。アンテナ６５ａは、本発明の第１のアンテナに相当し、アンテナ６５ｂは、本発明の第２のアンテナに相当する。
【００５５】
本実施形態の誘電体壁６３は、石英で形成されている。なお、誘電体壁６３は石英ではなくＡｌ２Ｏ３等の他のセラミックス材料で形成されたものでもよい。誘電体壁６３は、真空容器１１に形成されたフランジ１１ａと、矩形枠状をした蓋体１１ｂとによって挟まれるようにして設けられる。真空容器１１の外壁には、反応プロセスゾーン６０に対応して開口が形成され、誘電体壁６３は開口を塞ぐ位置に、真空容器１１の外壁の一部として設けられる。反応プロセスゾーン６０において、平板状の誘電体壁６３は、基板ホルダ１３に保持された基板と対向する。
【００５６】
アンテナ６５ａとアンテナ６５ｂは、誘電体壁６３と対向して、固定具６８によって固定される。アンテナ６５ａとアンテナ６５ｂは、真空容器１１の外側で誘電体壁６３に対応する位置に、渦を成す面が真空容器１１の内側を向いて固定される（図２，図５参照）。このとき、アンテナ６５ａとアンテナ６５ｂは、基板がアンテナ６５ａ，６５ｂに対して搬送される方向と交差する方向で、互いに隣り合うように配置される。アンテナ６５ａとアンテナ６５ｂは、アンテナ６５ａ，６５ｂが渦を成している同一の面内で隣り合っている。言い換えると、本実施形態では、アンテナ６５ａとアンテナ６５ｂは、アンテナ６５ａ，６５ｂの渦を成す同一の面内で、基板と対向する状態で、しかも、中心軸線Ｚの方向で、互いに隣り合う状態で成膜プロセスゾーン４０に配置される。
【００５７】
本実施形態の固定具６８は、固定板６８ａ，６８ｂと、ボルト６８ｃ，６８ｄで構成される。固定板６８ａと誘電体壁６３とでアンテナ６５ａを挟み、固定板６８ｂと誘電体壁６３とでアンテナ６５ｂを挟み、固定板６８ａ，６８ｂを蓋体１１ｂに対してボルト６８ｃ，６８ｄを締め付けることで、アンテナ６５ａ，６５ｂは固定される。
【００５８】
アンテナ６５ａとアンテナ６５ｂは、高周波電源からアンテナ６５ａ，６５ｂに至る導線６６の先に、高周波電源６９に対して並列に接続される。アンテナ６５ａ，６５ｂは、マッチング回路を収容するマッチングボックス６７を介して高周波電源６９に接続される。マッチングボックス６７内には、図５に示すように、可変コンデンサ６７ａ，６７ｂが設けられている。本実施形態では、アンテナ６５ａに対してアンテナ６５ｂが並列に接続されている。アンテナ６５ａが本発明の第１のアンテナ、アンテナ６５ｂが本発明の第２のアンテナに相当する。
【００５９】
図８は、従来の平板型のプラズマ発生手段を説明する図である。図８に示すように、従来の平板型のプラズマ発生装置１６１では、真空容器１１１の一部を石英等の誘電体からなる誘電板１６３で構成し、誘電板１６３の大気側に位置する外壁に沿ってアンテナ１６５を配置していた。そして、マッチング回路を備えたマッチングボックス１６７を介してアンテナ１６５に高周波電源１６９から１００ｋＨｚ〜５０ＭＨｚの周波数の電力を印加して、真空容器１１１内にプラズマを発生させていた。マッチング回路には、可変コンデンサ１６７ａ,１６７ｂとともに、マッチング用コイル１６７ｃが設けられていた。
【００６０】
本実施形態では、このマッチング用コイル１６７ｃが果たす役目の全部又は一部を、アンテナ６５ｂが果たす。したがって、マッチングボックス６７内での電力損失を軽減し、高周波電源６９から供給される電力をアンテナ６５ａ，６５ｂでプラズマの発生に有効に活用することができる。また、インピーダンスマッチングもとりやすくなる。
【００６１】
さらに、本実施形態のプラズマ発生装置６１では、導線６６の先に接続された部分で、アンテナ６５ａとアンテナ６５ｂとの間を繋ぐ箇所に、アンテナ６５ａとアンテナ６５ｂとの間隔Ｄを調整できるように、たるみ部６６ａ，６６ｂを設けている。たるみ部６６ａ，６６ｂは本発明の位置調整手段に相当する。本実施形態のスパッタ装置１では、アンテナ６５ａ，６５ｂを固定具６８によって固定する際に、たるみ部６６ａ，６６ｂを伸縮させることで、アンテナ６５ａとアンテナ６５ｂの上下方向の間隔Ｄを調整する。すなわち、固定板６８ａ，６８ｂと誘電体壁６３とによって、アンテナ６５ａ，６５ｂを挟む位置を変えることで、間隔Ｄを調整することが可能となっている。
【００６２】
以上説明したプラズマ発生装置６１でプラズマを発生させる際には、アンテナ６５ａとアンテナ６５ｂの上下方向の間隔Ｄや、アンテナ６５ａの径Ｒａや、アンテナ６５ｂの径Ｒｂ等を調整してアンテナ６５ａ，６５ｂを固定し、反応性ガスボンベ７８内の反応性ガスを、マスフローコントローラ７５を介して０．１Ｐａ〜１０Ｐａ程度の真空に保った反応プロセスゾーン６０へ導入する。そして、高周波電源６９からアンテナ６５ａ,６５ｂに１３．５６ＭＨｚの電圧を印加することで、反応プロセスゾーン６０に反応性ガスのプラズマを所望の分布で発生させ、基板ホルダ１３に配置される基板に対してプラズマ処理を行うことができる。
【００６３】
そして、本実施形態のプラズマ発生装置６１では、並列に接続した２つのアンテナ６５ａ，６５ｂを備える構成により、１つのアンテナを大きくする場合に比べて、マッチングボックス６７内のマッチング回路での電力損失を低減するとともに、インピーダンスマッチングをとりやすくして、効率的なプラズマ処理を広範囲で行うことができる。
【００６４】
また、本実施形態では、モータ１７によって基板ホルダ１３が中心軸線Ｚ周りに回転することにより、プラズマ発生装置６１に対して、基板が左右方向に搬送されることになる。このように、プラズマ発生装置６１に対して、基板が左右方向に搬送されると、基板ホルダ１３の上下方向で、各基板に対するプラズマの分布を調整する必要性が生じる場合もある。本実施形態では、左右方向に搬送される基板に対して搬送方向に交差する上下方向にアンテナ６５ａとアンテナ６５ｂを並べて、両者の間隔も調整することができるため、基板の搬送方向に交差する方向で広範囲にプラズマ処理を行う必要がある場合に、プラズマの密度分布を容易に調整することができる。本実施形態のようなカルーセル型のスパッタ装置１において基板ホルダ１３に複数の基板を配置して大面積で薄膜を形成する場合には、基板ホルダ１３での基板の配置，スパッタ条件等により、基板ホルダの上方に位置する薄膜と、中間に位置する薄膜に違い（酸化度合い等）が生じる場合がある。このような場合でも、本実施形態のプラズマ発生装置６１を用いれば、その違いに対応してプラズマの密度分布を適宜調整することができるという利点がある。
【００６５】
更に、アンテナ６５ａの径Ｒａや、アンテナ６５ｂの径Ｒｂ、又はアンテナ６５ａ，６５ｂの太さ等を独立に変更することができるため、アンテナ６５ａの径Ｒａや、アンテナ６５ｂの径Ｒｂ又は太さ等を調整することでも、プラズマの分布を調整することができる。なお、本実施形態では、図３に示すように、アンテナ６５ａやアンテナ６５ｂが大小の半円から構成される全体形状を備えているが、アンテナ６５ａやアンテナ６５ｂの全体形状を、矩形などの形状に変更して、プラズマの分布を調整することも可能である。
【００６６】
なお、本実施形態では、仕切壁１６の反応プロセスゾーン６０に面する壁面には、熱分解窒化硼素（Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ  Ｂｏｒｏｎ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）からなる保護層Ｐが被覆されている。さらに、真空容器１１の外壁面の反応プロセスゾーン６０に面する部分にも熱分解窒化硼素からなる保護層Ｐが被覆されている。熱分解窒化硼素は、化学的気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を利用した熱分解法によって仕切壁１６や真空容器１１の外壁面の内側へ被覆される。このように、プラズマを発生させる領域に面する壁面に熱分解窒化硼素を被覆した真空容器を用いることで、発生させたプラズマ中のラジカル又は励起状態のラジカル等の活性種が、真空容器１１の外壁面等と反応して消滅することを抑制して、高効率のプラズマ処理を行うことが可能となる。
【００６７】
以下に、上述のスパッタ装置１を用いた薄膜形成方法として、Ｂ金属を添加したＡ金属酸化物であるＡ−Ｂ金属不完全酸化物（ＡＢｘＯｙ１）の薄膜を基板上にスパッタで形成し、このＡ−Ｂ金属不完全酸化物（ＡＢｘＯｙ１）に対してプラズマ処理を行い、そのＡ−Ｂ金属不完全酸化物（ＡＢｘＯｙ１）の酸化を進めたＡ−Ｂ金属酸化物（ＡＢｘＯｙ２（ｙ１＜ｙ２））の薄膜を形成する方法について例示する。なお、Ａ金属として、例えばアルミニウム（Ａｌ）を採用し、Ｂ金属として、例えばニオブ（Ｎｂ）を採用すれば、ＡｌＮｂＯｙ１（ｙ１＜４）からＡｌＮｂＯ4薄膜を形成することができる。他にも、Ａ−Ｂの組合わせとして、種々の材料の組合わせが可能である。
【００６８】
まず、基板及びターゲット２９ａ，２９ｂをスパッタ装置１に配置する。基板は基板ホルダ１３に保持させる。ターゲット２９ａ，２９ｂは、それぞれマグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂに保持させる。このとき、ターゲット２９ａを構成するターゲット材２９ａ１〜２９ａ４の材料や、ターゲット２９ｂを構成する２９ｂ１〜２９ｂ４の材料は、形成させようとする薄膜の組成比に応じて変更する。すなわち、本実施形態では、８枚のターゲット材（ターゲット材２９ａ１〜２９ａ４，２９ｂ１〜２９ｂ４）のうち、Ａ金属で形成されたターゲット材の枚数と、Ｂ金属で形成されたターゲット材の枚数を変えることで、形成する薄膜の組成比を調整することができる。
【００６９】
次に、真空容器１１内を所定の圧力に減圧し、モータ１７を作動させて、基板ホルダ１３を回転させる。その後、真空容器１１内の圧力が安定した後に、成膜プロセスゾーン２０内の圧力を、０．１Ｐａ〜１．３Ｐａに調整する。
次に、成膜プロセスゾーン２０内に、スパッタ用の不活性ガスであるアルゴンガスと、反応性ガスである酸素ガスを、スパッタガスボンベ２７、反応性ガスボンベ２８からマスフローコントローラ２５,２６で流量を調整しながら導き、成膜プロセスゾーン２０内のスパッタを行うための雰囲気を調整する。
【００７０】
次に、中周波交流電源２３からトランス２４を介して、マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂに周波数１〜１００ＫＨｚの交流電圧を印加し、ターゲット２９ａ，２９ｂに、交番電界が掛かるようにする。これにより、ある時点においてはターゲット２９ａがカソード（マイナス極）となり、その時ターゲット２９ｂは必ずアノード（プラス極）となる。次の時点において交流の向きが変化すると、今度はターゲット２９ｂがカソード（マイナス極）となり、ターゲット２９ａがアノード（プラス極）となる。このように一対のターゲット２９ａ，２９ｂが、交互にアノードとカソードとなることにより、プラズマが形成され、カソード上のターゲットに対してスパッタを行う。
【００７１】
スパッタを行っている最中には、アノード上には非導電性あるいは導電性の低いＡ金属酸化物又はＢ金属酸化物が付着する場合もあるが、このアノードが交番電界によりカソードに変換された時に、これらＡ金属酸化物又はＢ金属酸化物がスパッタされ、ターゲット表面は元の清浄な状態となる。
そして、一対のターゲット２９ａ，２９ｂが、交互にアノードとカソードとなることを繰り返すことにより、常に安定なアノード電位状態が得られ、プラズマ電位（通常アノード電位とほぼ等しい）の変化が防止され、基板の膜形成面に安定してＡ−Ｂ金属不完全酸化物（ＡＢｘＯｙ１）からなる薄膜が形成される。このとき、成膜プロセスゾーン２０で形成されたＡ−Ｂ金属不完全酸化物（ＡＢｘＯｙ１）からなる薄膜が、本発明の一次薄膜に相当する。
【００７２】
なお、成膜プロセスゾーン２０で形成する薄膜の酸化の程度は、成膜プロセスゾーン２０に導入する酸素ガスの流量を調整することや、基板ホルダ１３の回転速度を制御することで調整できる。
成膜プロセスゾーン２０で、基板の膜形成面にＡ−Ｂ金属不完全酸化物（ＡＢｘＯｙ１）からなる薄膜を形成させた後には、基板ホルダ１３の回転駆動によって基板を、成膜プロセスゾーン２０に面する位置から反応プロセスゾーン６０に面する位置に搬送する。
【００７３】
反応プロセスゾーン６０には、反応性ガスボンベ７８から反応性ガスとして酸素ガスを導入するとともに、不活性ガスボンベ７７から不活性ガスとしてアルゴンガスを導入する。次に、アンテナ６５ａ，６５ｂに、１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加して、プラズマ発生装置６１によって反応プロセスゾーン６０にプラズマを発生させる。反応プロセスゾーン６０の圧力は、０．７Ｐａ〜１Ｐａに維持する。
【００７４】
次に、基板ホルダ１３が回転して、Ａ−Ｂ金属不完全酸化物（ＡＢｘＯｙ１）からなる薄膜が形成された基板が反応プロセスゾーン６０に面する位置に搬送されてくると、反応プロセスゾーン６０では、Ａ−Ｂ金属不完全酸化物（ＡＢｘＯｙ１）からなる薄膜をプラズマ処理によって、さらに酸化反応させる工程を行う。すなわち、プラズマ発生装置６１によって反応プロセスゾーン６０に発生させた酸素ガスのプラズマでＡ−Ｂ金属不完全酸化物（ＡＢｘＯｙ１）を酸化反応させて、所望の組成比のＡ−Ｂ金属酸化物（ＡＢｘＯｙ２（ｙ１＜ｙ２））に変換させる。
【００７５】
以上の工程によって、本実施形態では、所望の組成比のＡ−Ｂ金属酸化物（ＡＢｘＯｙ２（ｙ１＜ｙ２））薄膜を作成することができる。さらに、以上の工程を繰り返すことで、所望の膜厚の薄膜を作成することができる。
【００７６】
表１は、Ａ金属としてニオブ（Ｎｂ）を、Ｂ金属としてチタン（Ｔｉ）を用いて、上記の薄膜形成方法で薄膜を形成させた実験の結果を示している。実験例１では、Ａ金属のターゲット材を１０枚、Ｂ金属のターゲット材を２０枚用いている。実験例２では、Ａ金属のターゲット材を１５枚、Ｂ金属のターゲット材を１５枚用いている。実験例１，２では、何れのターゲット材も、幅７ｍｍ、長さ６５０ｍｍ、厚さ１２ｍｍの短冊形である。
【００７７】
【表１】
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【００７８】
表１をみてわかるように、実験例１では、（Ｎｂ２Ｏ５）（ＴｉＯ２）ｙ（ｙ＝１．５〜３）の薄膜が形成され、実験例２では（Ｎｂ２Ｏ５）（ＴｉＯ２）ｙ（ｙ＝０．７〜１．５）の薄膜が形成された。表１の実験結果から、ニオブ（Ｎｂ）で形成されたターゲット材と、チタン（Ｔｉ）で形成されたターゲット材の枚数の比率を変化させるだけで、形成する薄膜の組成比を容易に変更することができることがわかる。
【００７９】
本発明では、異なる材料で形成された同一形状のターゲット材２９ａ１〜２９ａ４，２９ｂ１〜２９ｂ４を、予め複数準備しておいて、このターゲット材２９ａ１〜２９ａ４，２９ｂ１〜２９ｂ４の集合でターゲット２９ａ，２９ｂを構成している。したがって、ターゲット材２９ａ１〜２９ａ４，２９ｂ１〜２９ｂ４に占める、各材料で形成されたターゲット材の枚数の比率を変えるだけで、ターゲット２９ａ，２９ｂを構成する材料の構成比率を変更して、形成する薄膜の組成比を容易に変更することができる。すなわち、異なる材料で形成した同一形状のターゲット材を、予め用意しておけば、それらの組合わせや、組合わせ枚数を変更することで、形成する薄膜の組成を容易に変更することができる。しかも、形成しようとする薄膜の組成に合わせてターゲット２９ａ，２９ｂの材料を変更する場合でも、その度に、薄膜の組成に対応した組成・形状のターゲット材２９ａ１〜２９ａ４，２９ｂ１〜２９ｂ４を製造し直す必要がない。
【００８０】
特に、本発明では、カルーセル型のスパッタ装置を用いているため、ターゲット２９ａ，２９ｂの面積が大きいが、ターゲット２９ａ，２９ｂを同一形状の複数のターゲット材２９ａ１〜２９ａ４，２９ｂ１〜２９ｂ４の集合で構成しているため、ターゲット２９ａ，２９ｂの材料の構成比率を変更する場合でも、ターゲット２９ａ，２９ｂの準備が容易である。
【００８１】
なお、成膜プロセスゾーン２０と成膜プロセスゾーン４０を設けた場合には、成膜プロセスゾーン２０と成膜プロセスゾーン４０とで異なる組成の薄膜を形成することで、異なる組成の薄膜を繰り返し積層させた薄膜を形成することもできる。成膜プロセスゾーン２０と成膜プロセスゾーン４０とで同組成の薄膜を形成するようにしてもよい。
【００８２】
以上に説明した実施の形態は、例えば、次の（ａ）〜（ｆ）のように、改変することもできる。また、（ａ）〜（ｆ）を適宜組合せて改変することもできる。
（ａ）  上記の実施の形態では、短冊形をしたターゲット材２９ｂ１〜２９ｂ４は、基板がターゲット２９に面して搬送される方向に並んだ状態で、バッキングプレート２９ｂ＿ｐに接合されていた（図４参照）。しかし、ターゲット材２９ｂ１〜２９ｂ４の形状は、短冊形に限らない。例えば、図６，図７に示すように、改変できる。図６は、上記実施形態を改変したターゲット２９ｂを説明する説明図である。図６は、ターゲット２９ｂの正面図、すなわちターゲット２９ｂを基板ホルダ１３の側からみた図を示している。図７の（Ａ）には、図６におけるＸ１−Ｘ１断面図を示している。図７の（Ｂ）には、図６におけるＸ２−Ｘ２断面図を示している。
【００８３】
図６，図７に示した実施形態では、複数のターゲット材２９ｂ１，１〜２９ｂｋ，ｌ（ｋ，ｌは自然数）が、格子状に配置されて、バッキングプレート２９ｂ＿ｐに接合されている。すなわち、この実施形態では、上記の実施形態（図４参照）のターゲット材よりも、長さの短いターゲット材を用いている。そして、この実施形態では、異なる材料で形成された同一形状のターゲット材を、基板がターゲット２９に面して搬送される方向と、それに垂直な方向に交互の並べた状態で、バッキングプレート２９ｂ＿ｐに接合する。図６，図７に示した例では、図面上で、左から１行目と２行目に位置するターゲット材２９ｂ４ｎ−３，ｍ，２９ｂ４ｎ−２，ｍ（ｎ，ｍは自然数）が、金属Ａで形成されている。また、左から３行目に位置するターゲット材２９ｂ４ｎ−１，ｍのうちで奇数列に位置するターゲット材２９ｂ４ｎ−１，２ｍ−１と、左から４行目に位置するターゲット材２９ｂ４ｎ，ｍのうちで偶数列に位置するターゲット材２９ｂ４ｎ，２ｍがＡ金属で形成されている。一方で、左から３行目に位置するターゲット材２９ｂ４ｎ−１，ｍのうちで偶数列に位置するターゲット材２９ｂ４ｎ−１，２ｍと、左から４行目に位置するターゲット材２９ｂ４ｎ，ｍのうちで奇数列に位置するターゲット材２９ｂ４ｎ，２ｍ−１がＢ金属で形成されている。
【００８４】
このように、ターゲット材２９ｂ１，１〜２９ｂｋ，ｌを格子状に配置することでも、形成する薄膜の組成を調整することができる。上記の例では、ターゲット２９ｂを構成するＡ金属とＢ金属の比率は、３：１にすることができる。ターゲット材２９ｂ１，１〜２９ｂｋ，ｌのうち何枚をＡ金属で形成されたものにするか、又はＢ金属で形成されたものにするかによって、ターゲット２９ｂを構成するＡ金属とＢ金属の比率を変更して、形成する薄膜の組成比を調整できる。この場合に、各ターゲット材２９ｂ１，１〜２９ｂｋ，ｌの形状を、例えば図６，図７に示すように矩形で統一しておいておけば、Ａ金属のターゲット材と、Ｂ金属のターゲット材との枚数の組合わせを自由に変更できる。すなわち、Ａ金属，Ｂ金属で形成されたターゲット材２９ｂ１，１〜２９ｂｋ，ｌだけを予め準備しておけば、形成する薄膜の組成比を変更する度に、新しい組成比に対応した組成比のターゲット材を製造し直す必要がない。
【００８５】
なお、上記例の左から１行目や、２行目に位置するターゲット材２９ｂ４ｎ−３，ｍ，２９ｂ４ｎ−２，ｍを総て同一の材料とする場合には、その行のターゲット材に、上記実施形態のような短冊形のターゲット材を用いてもよい。この場合には、図４に示すような短冊形のターゲット材と、図６，図７に示すような矩形のターゲット材（短冊形のターゲット材よりも長さが短い）とを予め用意しておく必要があるが、ターゲット材をバッキングプレートにボンディングする際に、ボンディングするターゲット材の点数を減らすことができる点で利点がある。
【００８６】
（ｂ）  上記の実施の形態では、所謂カルーセル型のスパッタ装置を用いているが、これに限定されるものではない。本発明は、基板がターゲット２９ａ，２９ｂ，４９ａ，４９ｂに面して搬送される他のスパッタ装置にも適用できる。
【００８７】
（ｃ）  上記の実施の形態では、反応プロセスゾーン６０に反応性ガスとして酸素を導入しているが、その他に、オゾン，一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）等の酸化性ガス、窒素等の窒化性ガス、メタン等の炭化性ガス、弗素，四弗化炭素（ＣＦ４）等の弗化性ガスなどを導入することで、本発明を酸化処理以外のプラズマ処理にも適用することができる。
【００８８】
（ｄ）  上記の実施の形態では、熱分解窒化硼素を仕切壁１６の反応プロセスゾーン６０に面する壁面や、真空容器１１の外壁面に被覆した場合を説明したが、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）や、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）や、窒化ホウ素（ＢＮ）を被覆することでも、プラズマ発生手段で発生させたプラズマ中のラジカル又は励起状態のラジカルが、真空容器の外壁面やプラズマ収束壁の壁面と反応して消滅することを抑制することができる。
【００８９】
（ｅ）  上記の実施の形態では、固定板６８ａ，６８ｂと誘電体壁６３とでアンテナ６５ａ，６５ｂを挟み、ボルト６８ｃ，６８ｄで固定板６８ａ，６８ｂを蓋体１１ｂに固定することで、アンテナ６５ａ，６５ｂを固定したが、要は、間隔Ｄを調整してアンテナ６５ａ，６５ｂを固定できれば他の方法でもよい。例えば、固定板６８ａに対してアンテナ６５ａを、固定板６８ｂに対してアンテナ６５ｂを予め固定しておき、蓋体１１ｂにボルト６８ｃ，６８ｄを上下にスライドさせる長穴を設けておく。そして、固定板６８ａ，６８ｂを上下方向にスライドさせて間隔Ｄを選び、所望の間隔Ｄでボルト６８ｃ，６８ｄを締め付けることで、蓋体１１ｂに対する固定板６８ａ，６８ｂの上下方向の固定位置を決めてもよい。
【００９０】
（ｆ）  上記の実施の形態では、プラズマ発生手段として、図１，図２，図５に示すような、板状の誘電体壁６３に対してアンテナ６５ａ，６５ｂを固定した誘導結合型（平板型）のプラズマ発生手段を用いているが、本発明は、他のタイプのプラズマ発生手段を備えた薄膜形成装置にも適用される。すなわち、誘導結合型（平板型）以外のタイプのプラズマ発生手段を備えた薄膜形成装置を用いた場合でも、ターゲット２９ａ，２９ｂ，４９ａ，４９ｂを用いたスパッタで形成した薄膜に対して、プラズマ処理を行うことができる。誘導結合型（平板型）以外のタイプのプラズマ発生手段としては、例えば、平行平板型（二極放電型）や、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）型や、マグネトロン型や、ヘリコン波型や、誘導結合型（円筒型）等の種々のものが考えられる。
【００９１】
以上に説明した実施の形態から把握できる、特許請求の範囲に記載した以外の発明として、例えば、次に示す薄膜形成方法が考えられる。
すなわち、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１つに記載のスパッタ用ターゲットに対してスパッタを行うことで、基体上に薄膜を形成する薄膜形成方法である。
この薄膜形成方法で薄膜を形成すれば、バッキングプレートに保持される第１ターゲット材と第２ターゲット材の数の比率に応じた組成比の薄膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の薄膜形成装置について説明する一部断面をとった上面の説明図である。
【図２】本発明の薄膜形成装置について説明する一部断面をとった側面の説明図である。
【図３】ターゲットを説明する説明図である。
【図４】ターゲットを説明する説明図である。
【図５】プラズマ発生手段を説明する説明図である。
【図６】他の実施形態のターゲットを説明する説明図である。
【図７】他の実施形態のターゲットを説明する説明図である。
【図８】平板型の従来のプラズマ発生手段を説明する図である。
【符号の説明】
【００９３】
１                                      スパッタ装置
１１                                    真空容器
１１ａ                                  フランジ
１１ｂ                                  蓋体
１２，１４，１６                        仕切壁
１３                                    基板ホルダ
１５                                    真空ポンプ
１７                                    モータ
２０，４０                              成膜プロセスゾーン
２１ａ，２１ｂ，４１ａ，４１ｂ          マグネトロンスパッタ電極
２３，４３                              中周波交流電源
２４，４４                              トランス
２５，２６，４５，４６，７５，７６      マスフローコントローラ
２７，４７                              スパッタガスボンベ
２８，４８                              反応性ガスボンベ
２９ａ，２９ｂ，４９ａ，４９ｂ          ターゲット
２９ａ１，２９ａ２，２９ａ３，２９ａ４      ターゲット材
２９ｂ１，２９ｂ２，２９ｂ３，２９ｂ４      ターゲット材
２９ａ＿ｐ                              バッキングプレート
２９ｂ＿ｐ                              バッキングプレート
２９ａ＿ｂ                              ボンディング材
２９ｂ＿ｂ                              ボンディング材
４３                                    中周波交流電源
６０                                    反応プロセスゾーン
６１                                    プラズマ発生装置
６３                                    誘電体壁
６５ａ，６５ｂ                          アンテナ
６６                                    導線
６６ａ，６６ｂ                          たるみ部
６７                                    マッチングボックス
６７ａ，６７ｂ                          可変コンデンサ
６８                                    固定具
６８ａ，６８ｂ                          固定板
６８ｃ，６８ｄ                          ボルト
６９                                    高周波電源
７７                                    不活性ガスボンベ
７８                                    反応性ガスボンベ
１１１                                  真空容器
１６１                                  プラズマ発生装置
１６３                                  誘電板
１６５                                  アンテナ
１６７                                  マッチングボックス
１６７ａ，１６７ｂ                      可変コンデンサ
１６７ｃ                                マッチング用コイル
１６９                                  高周波電源
Ｄ                                      間隔
Ｐ                                      保護層
Ｒａ，Ｒｂ                              径
Ｚ                                      中心軸線
【図１】
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【図２】
2005187836.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005187836.tif 000008
【図６】
2005187836.tif 000009
【図７】
2005187836.tif 000010
【図８】
2005187836.tif 000011