(57)【要約】     【課題】金属とＳｉＯ2の混合膜を高速かつ安定してスパッタリングで形成可能な成膜方法及び成膜装置を提供する。    【解決手段】本発明は、金属とＳｉＯ2の混合膜の成膜方法であって、複数の成膜領域に分割した真空処理槽２内において、複数の成膜領域のうち第一成膜領域７にＴａターゲット１３ａ、１３ｂを配置するとともに、第二成膜領域１１にＳｉターゲット１６ａ、１６ｂを配置し、基板５を支持した状態で回転可能な回転支持ドラム３を、その回転に伴い基板５が第一及び第二成膜領域７、１１を通過するように設け、第一成膜領域７においてスパッタリングを行い基板５上にＴａ膜を形成し、第二成膜領域１１においてスパッタリング及び酸化を行い基板５上にＳｉＯ2膜を形成する工程を、回転支持ドラム３を回転しつつ連続的に繰り返し行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属とＳｉＯ2の混合膜の成膜方法であって、
複数の成膜領域に分割した真空処理槽内において、
前記複数の成膜領域のうち第一成膜領域に金属膜用ターゲットを配置するとともに、第二成膜領域にＳｉＯ2膜用ターゲットを配置し、
成膜対象物を支持した状態で回転可能な回転支持機構を、その回転に伴い当該成膜対象物が前記第一及び第二成膜領域を通過するように設け、
前記第一成膜領域においてマグネトロンスパッタリングを行い前記成膜対象物上に金属膜を形成し、前記第二成膜領域においてマグネトロンスパッタリングを含む処理を行い前記成膜対象物上にＳｉＯ2膜を形成する工程を、前記回転支持機構を回転しつつ連続的に繰り返し行う工程を有する金属とＳｉＯ2の混合膜の成膜方法。
【請求項２】
前記第二成膜領域がスパッタリング領域と酸化領域に分割され、前記スパッタリング領域においてＳｉターゲットを用いて前記成膜対象物上にＳｉ膜を形成した後、前記酸化領域において酸素プラズマによる酸化反応によって前記Ｓｉ膜を酸化して当該成膜対象物上にＳｉＯ2膜を形成する請求項１記載の金属とＳｉＯ2の混合膜の成膜方法。
【請求項３】
Ｓｉターゲットを用い、前記第二成膜領域に酸素を含む反応ガスを導入して反応性スパッタリングにより前記成膜対象物上にＳｉＯ2膜を形成する請求項１記載の金属とＳｉＯ2の混合膜の成膜方法。
【請求項４】
ＳｉＯ2ターゲットを用い、前記第二成膜領域に設けられたカソード電極に高周波電力を印加することにより前記成膜対象物上にＳｉＯ2膜を形成する請求項１記載の金属とＳｉＯ2の混合膜の成膜方法。
【請求項５】
前記第二成膜領域に設けられた２つのカソード電極に２０〜１００ｋＨｚの交流電圧を印加してスパッタリングを行う請求項２又は３のいずれか１項記載の金属とＳｉＯ2の混合膜の成膜方法。
【請求項６】
前記金属として、Ｔａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｆｅの遷移金属のうちから選択された少なくとも１つの元素を用いる請求項１乃至５のいずれか１項記載の金属とＳｉＯ2の混合膜の成膜方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項記載の発明を実施するための成膜装置であって、
複数の成膜領域に分割され、マグネトロンスパッタリングによって成膜対象物上に金属膜を形成する第一成膜領域と、マグネトロンスパッタリングによって前記成膜対象物上にＳｉＯ2膜を形成する第二成膜領域とを有する真空処理槽と、
前記真空処理槽内に設けられ、前記成膜対象物を支持した状態で回転可能で、その回転に伴い当該成膜対象物が前記第一及び第二成膜領域を通過するように構成された回転支持機構と、
前記回転支持機構を回転させつつ前記成膜対象物上に金属とＳｉＯ2の混合膜を形成するように構成されている成膜装置。
【請求項８】
前記第二成膜領域がスパッタリング領域と酸化領域に分割され、前記スパッタリング領域においてＳｉターゲットを用いて前記成膜対象物上にＳｉ膜を形成する一方で、前記酸化領域において酸素プラズマによる酸化反応によって前記Ｓｉ膜を酸化して当該成膜対象物上にＳｉＯ2膜を形成するように構成されている請求項７記載の成膜装置。
【請求項９】
前記真空槽内に、前記成膜対象物を加熱する加熱領域と、スパッタリングによって前記成膜対象物上に金属膜を形成する第三成膜領域を更に備え、前記回転支持機構が、その回転に伴い前記第三成膜領域を通過するように構成されている請求項７又は８のいずれか１項記載の成膜装置。
【請求項１０】
請求項７乃至９のいずれか１項記載の成膜装置と、
前記成膜装置の真空処理槽と真空搬送槽を介して接続された仕込取出槽とを備え、
前記成膜装置が、前記真空処理槽内において前記成膜対象物を着脱自在に支持する回転支持機構を有し、当該真空処理槽と前記仕込取出槽との間において前記成膜対象物を受け渡しするように構成されている成膜システム。
【請求項１１】
前記仕込取出槽内に前記成膜対象物を加熱するためのヒーターが設けられている請求項１０記載の成膜システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に薄膜抵抗体膜を形成する技術に関し、特に、基板上に金属とＳｉＯ2の混合膜を形成する成膜方法及びその成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、感熱記録素子のサーマルヘッドや、実装部品の抵抗膜として使用されている薄膜抵抗体には、ＮｉＣｒ、Ｔａなどの高抵抗金属、ＴａＮなどの窒化物、Ｔａ−ＳｉＯ2などのサーメット材料が使用されている。
特に、サーメット材料は体積抵抗率が高いため、高精細形状での高抵抗素子や発熱体の形成が可能である。
【０００３】
薄膜抵抗体に使用されるサーメット材料としては、Ｔａ−ＳｉＯ2のほか、Ｃｒ−ＳｉＯ2、Ｎｂ−ＳｉＯ2などがあり、これらは一般的に、金属とＳｉＯ2の焼結体からなるターゲットを使用したスパッタリングによって成膜されている。
【０００４】
ここで、スパッタリングは、一般的に高速かつ安定な成膜が可能で、大型基板での膜厚、膜質分布の確保に有利であるが、Ｔａ−ＳｉＯ2をはじめとする焼結体ターゲットを用いたスパッタリングにおいては、現状、マグネットを使用しないＲＦ（高周波）スパッタリングによって行われており、例えば直流マグネトロンスパッタリングや高周波マグネトロンスパッタリングによる方法は用いられていない。
【０００５】
すなわち、直流マグネトロンスパッタリングは、一般的な金属ターゲットを用いたスパッタリングでは高速かつ安定な成膜が可能であるが、ターゲットとしてＳｉＯ2等の誘電体を用いると、放電時の電荷蓄積により異常放電が発生してしまう。
【０００６】
また、高周波マグネトロンスパッタリングは、ＳｉＯ2等の誘電体の成膜が可能であるが、金属とＳｉＯ2の焼結体ターゲットにおいては、エロージョン部に高い電流密度が加わることで、低い抵抗の金属リッチの部分にプラズマが集中することから、安定したグロー放電を維持することができない。
【０００７】
そこで、従来、金属とＳｉＯ2の焼結体をターゲットとしてスパッタリングを行うにあたっては、マグネットを用いない高周波スパッタリングによる方法が採用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
図１０（ａ）は、従来の薄膜抵抗体の成膜に使用されるマグネットを使用しない高周波スパッタ装置の概略構成平面図、図１０（ｂ）は、同高周波スパッタ装置の概略構成正面図である。
【０００９】
図１０（ａ）（ｂ）に示すように、この高周波スパッタ装置１００は、それぞれ図示しない真空排気系に接続された仕込室１０１とスパッタ室１０２と取出室１０３を有し、各室内を基板１０４を保持した搬送キャリア１０５が移動できるように構成されている。
スパッタ室１０２には、アルゴンガス導入系１０６が接続されアルゴンガスを導入するようになっている。
【００１０】
スパッタ室１０２内にはスパッタカソード１０８とターゲット１０９が配置されている。そして、このスパッタカソード１０８に対し、図示しない整合回路を有する高周波電源１０７から高周波電力を印加してスパッタ放電を行い、搬送キャリア１０５に保持された基板１０４をターゲット１０９に対向して通過させることで、基板１０４上にターゲット１０９の構成材料からなるスパッタ膜が成膜される。
【００１１】
しかし、このようなマグネットを使用しない高周波スパッタにおいては、マグネトロンスパッタと比較して成膜速度が著しく遅く、また、基板１０４の搬送に伴いプラズマ密度が変動してしまうため膜組成、比抵抗の変動が発生し、高速かつ安定な成膜を行うのは困難であるという問題があった。
【００１２】
ここで、図１０の高周波スパッタ装置１００内において、組成比Ｔａ−ＳｉＯ2（５０ｍｏｌ％）ターゲットからなるスパッタ膜を基板１０４上に形成し、このスパッタ膜の膜厚分布と膜抵抗値分布の測定した結果を図１１（ａ）（ｂ）に示す。
【００１３】
図１１（ａ）は、スパッタ膜の膜厚分布を示し、また、図１１（ｂ）は、スパッタ膜のシート抵抗値分布を示している。
図１１（ａ）（ｂ）に示すように、従来技術では、基板１０４の搬送方向に関し、比較的均一な膜厚分布であるにもかかわらず、搬送方向の前部と後部においてシート抵抗値の低下が確認されている。
【００１４】
このような搬送方向のシート抵抗値分布を改善する従来技術としては、搬送キャリア１０５がスパッタ室１０２を通過する過程において、基板１０４の前部および後部の成膜中に、基板１０４の搬送速度を速くしたり、スパッタパワーを低下させることで、膜厚を薄くし、これにより膜組成や比抵抗を調整することなくシート抵抗の均一性を確保することが行われている。
【００１５】
しかし、このような方法は、複雑なプログラミングが必要であり、さらに膜組成や比抵抗は、このほかにもアルゴンガスの圧力や残留不純物ガスレベルの変動により顕著に変化するため、再現性よく常に均一な面抵抗、および面抵抗分布を確保することは困難であるという問題があった。
【特許文献１】特開平０７−２５８８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、このような従来の技術の課題を解決するためになされたもので、金属とＳｉＯ2の混合膜を高速かつ安定してスパッタリングで形成可能な成膜方法及び成膜装置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】
【００１７】
上記目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、金属とＳｉＯ2の混合膜の成膜方法であって、複数の成膜領域に分割した真空処理槽内において、前記複数の成膜領域のうち第一成膜領域に金属膜用ターゲットを配置するとともに、第二成膜領域にＳｉＯ2膜用ターゲットを配置し、成膜対象物を支持した状態で回転可能な回転支持機構を、その回転に伴い当該成膜対象物が前記第一及び第二成膜領域を通過するように設け、前記第一成膜領域においてマグネトロンスパッタリングを行い前記成膜対象物上に金属膜を形成し、前記第二成膜領域においてマグネトロンスパッタリングを含む処理を行い前記成膜対象物上にＳｉＯ2膜を形成する工程を、前記回転支持機構を回転しつつ連続的に繰り返し行う工程を有するものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第二成膜領域がスパッタリング領域と酸化領域に分割され、前記スパッタリング領域においてＳｉターゲットを用いて前記成膜対象物上にＳｉ膜を形成した後、前記酸化領域において酸素プラズマによる酸化反応によって前記Ｓｉ膜を酸化して当該成膜対象物上にＳｉＯ2膜を形成するものである。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、Ｓｉターゲットを用い、前記第二成膜領域に酸素を含む反応ガスを導入して反応性スパッタリングにより前記成膜対象物上にＳｉＯ2膜を形成するものである。
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、ＳｉＯ2ターゲットを用い、前記第二成膜領域に設けられたカソード電極に高周波電力を印加することにより前記成膜対象物上にＳｉＯ2膜を形成するものである。
請求項５記載の発明は、請求項２又は３のいずれか１項記載の発明において、前記第二成膜領域に設けられた２つのカソード電極に２０〜１００ｋＨｚの交流電圧を印加してスパッタリングを行うものである。
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項記載の発明において、前記金属として、Ｔａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｆｅの遷移金属のうちから選択された少なくとも１つの元素を用いるものである。
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項記載の発明を実施するための成膜装置であって、複数の成膜領域に分割され、マグネトロンスパッタリングによって成膜対象物上に金属膜を形成する第一成膜領域と、マグネトロンスパッタリングを含む処理によって前記成膜対象物上にＳｉＯ2膜を形成する第二成膜領域とを有する真空処理槽と、前記真空処理槽内に設けられ、前記成膜対象物を支持した状態で回転可能で、その回転に伴い当該成膜対象物が前記第一及び第二成膜領域を通過するように構成された回転支持機構と、前記回転支持機構を回転させつつ前記成膜対象物上に金属とＳｉＯ2の混合膜を形成するように構成されている成膜装置である。
請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、前記第二成膜領域がスパッタリング領域と酸化領域に分割され、前記スパッタリング領域においてＳｉターゲットを用いて前記成膜対象物上にＳｉ膜を形成する一方で、前記酸化領域において酸素プラズマによる酸化反応によって前記Ｓｉ膜を酸化して当該成膜対象物上にＳｉＯ2膜を形成するように構成されているものである。
請求項９記載の発明は、請求項７又は８のいずれか１項記載の発明において、前記真空槽内に、前記成膜対象物を加熱する加熱領域と、スパッタリングによって前記成膜対象物上に金属膜を形成する第三成膜領域を更に備え、前記回転支持機構が、その回転に伴い前記第三成膜領域を通過するように構成されているものである。
請求項１０記載の発明は、請求項７乃至９のいずれか１項記載の成膜装置と、前記成膜装置の真空処理槽と真空搬送槽を介して接続された仕込取出槽とを備え、前記成膜装置が、前記真空処理槽内において前記成膜対象物を着脱自在に支持する回転支持機構を有し、当該真空処理槽と前記仕込取出槽との間において前記成膜対象物を受け渡しするように構成されている成膜システムである。
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の発明において、前記仕込取出槽内に前記成膜対象物を加熱するためのヒーターが設けられているものである。
【００１８】
本発明の場合、回転支持機構を回転しつつ、第一成膜領域を通過する際にマグネトロンスパッタリングを行い成膜対象物上に金属膜を形成し、第二成膜領域においてマグネトロンスパッタリングを含む処理を行い成膜対象物上にＳｉＯ2膜を形成し、これらの工程を連続的に繰り返して金属とＳｉＯ2の混合膜を形成することから、従来の金属とＳｉＯ2の焼成体をターゲットとして用い、マグネット不使用の高周波スパッタリングを行う場合に比べて成膜時間を短縮化することができる。
【００１９】
また、本発明では、ターゲット上のプラズマ密度分布はマグネットによる磁場分布に依存し、これにより基板搬送による電位の変化の影響を受けにくいため、形成された混合膜におけるシート抵抗の均一化が可能になる。
【００２０】
さらに、本発明の場合、独立した複数の成膜領域内において、それぞれ独立した金属ターゲット及びＳｉＯ2形成用ターゲットを用いてスパッタリングを行うことから、混合膜中における金属とＳｉＯ2の組成比を任意に制御して、所望の抵抗値分布を有する混合膜を成膜することができる。
【００２１】
本発明において、第二成膜領域がスパッタリング領域と酸化領域に分割され、スパッタリング領域においてＳｉターゲットを用いて成膜対象物上にＳｉ膜を形成した後、酸化領域において酸素プラズマによる酸化反応によってＳｉ膜を酸化して成膜対象物上にＳｉＯ2膜を形成するようにすれば、スパッタリングの際に酸化反応を生じさせることなく、成膜レートを向上させることができる。
【００２２】
本発明において、第二成膜領域に設けられた２つのカソード電極に２０〜１００ｋＨｚの交流電圧を印加してスパッタリングを行うようにすれば、Ｓｉターゲット表面に形成されるＳｉ酸化物の電荷蓄積を電圧の極性反転により補償することで、アーキングやスプラッシュを抑制することができるというメリットがある。
一方、本発明の成膜装置又は成膜システムによれば、上述した金属とＳｉＯ2の混合膜を成膜対象物上に効率良く形成可能な成膜装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、金属とＳｉＯ2の混合膜を高速かつ安定してスパッタリングで形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明の成膜装置の実施の形態を示す正面図であり、図１（ｂ）は、本発明の成膜装置の実施の形態を示す平面図である。
図１（ａ）（ｂ）に示すように、本実施の形態の成膜装置１は、図示しない真空排気系に接続された例えば多角形筒状の真空処理槽２を有している。
【００２５】
真空処理槽２内の中心部分には、例えば多角形筒状の回転支持ドラム（回転支持機構）３が真空処理槽２に対して同心状に設けられている。この回転支持ドラム３は、その回転軸Ｏを中心として例えば時計回りに回転するように構成されている。
【００２６】
回転支持ドラム３の側面部には、成膜対象物である基板５を保持する複数の基板ホルダ４が着脱自在に支持されるようになっている。
真空処理槽２内には４つの仕切板６ａ〜６ｄが設けられ、これらの仕切板６ａ〜６ｄによって、真空処理槽２内における回転支持ドラム３の周囲の空間が４つの領域に分割されている。
【００２７】
本実施の形態の場合、これら４つの領域は、Ｔａ膜を形成するための第一成膜領域７と、予備領域８と、Ｓｉ膜を形成するためのＳｉ膜形成領域９と、Ｓｉ膜を酸化するための酸化領域１０とによって構成され、これらの領域はこの順番で時計回りに隣接配置され、さらに、第一成膜領域７と酸化領域１０とは互いに隣接して配置されている。
そして、本実施の形態では、互いに隣接するＳｉ膜形成領域９及び酸化領域１０によって、第二成膜領域１１を構成している。
【００２８】
真空槽の第一成膜領域７内には、回転支持ドラム３の側面部に支持されて通過する基板ホルダ４と対向する位置に、マグネトロン方式のスパッタカソード１２ａ、１２ｂが設けられている。
スパッタカソード１２ａ、１２ｂには、金属ターゲットであるＴａターゲット１３ａ、１３ｂがそれぞれ取り付けられている。
【００２９】
スパッタカソード１２ａ、１２ｂは、第一交流電源１４が接続されており、この第一交流電源１４からスパッタカソード１２ａ、１２ｂを介してＴａターゲット１３ａ、１３ｂに交流電圧を印加するように構成されている。
【００３０】
本発明の場合、金属ターゲットとしては、Ｔａターゲットの他に、Ｎｂ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ又はＦｅの遷移金属から選択された少なくとも１種の金属からなるターゲットを用いることができる。
また、真空処理槽２の第一成膜領域７はアルゴンガス導入系２０が接続されており、スパッタリングの際に第一成膜領域７内にアルゴンガスを導入するようになっている。
【００３１】
一方、真空処理槽２のＳｉ膜成膜領域９内には、回転支持ドラム３の側面部に支持されて通過する基板ホルダ４と対向する位置に、マグネトロン方式のスパッタカソード１５ａ、１５ｂが設けられている。
スパッタカソード１５ａ、１５ｂには、Ｓｉターゲット１６ａ、１６ｂがそれぞれ取り付けられている。
【００３２】
スパッタカソード１５ａ、１５ｂは、第二交流電源１７が接続されており、この第二交流電源１７からスパッタカソード１５ａ、１５ｂを介してＳｉターゲット１６ａ、１６ｂに交流電圧を印加するように構成されている。
また、Ｓｉ膜成膜領域９はアルゴンガス導入系２１が接続されており、スパッタリングの際にＳｉ膜成膜領域９内にアルゴンガスを導入するようになっている。
【００３３】
真空処理槽２の酸化領域１０には、通過する基板ホルダ４と対向する位置に酸化源１９が設けられており、成膜時に、酸素プラズマを発生して、酸化領域１０内において酸素プラズマ放電を行うようになっている。
なお、回転支持ドラム３の側面部の周囲には、プレスパッタ時の遮蔽を行うためのシャッタ（図示せず）が設けられている。
【００３４】
このような構成を有する本実施の形態の成膜装置１を用いて基板５上にＴａとＳｉＯ2の混合膜の成膜を行うには、まず、真空処理槽２内を所定の圧力になるまで真空排気する。
【００３５】
その後、アルゴンガス導入系２０から第一成膜領域７にアルゴンガスを導入して所定の圧力にするとともに、アルゴンガス導入系２１からＳｉ膜成膜領域９にアルゴンガスを導入して所定の圧力にする。
【００３６】
次に、回転支持ドラム３を時計回り方向に所定の速度で回転させ、シャッタを閉じた状態で、Ｔａターゲット１３ａ、１３ｂ及びＳｉターゲット１６ａ、１６ｂに交流電圧を印加してプレスパッタリングを行うとともに、酸化領域１０内において酸素プラズマ放電を行う。
【００３７】
そして、回転支持ドラム３の回転を維持した状態で、シャッタを開放することにより、第一成膜領域７を通過する基板５上にスパッタリングによって１原子程度のＴａ薄膜を成膜する。
そして、Ｓｉ成膜領域９において、通過する基板５上にスパッタリングによって１原子程度のＳｉ薄膜を成膜する。
【００３８】
本発明の場合、回転支持ドラム３の回転数は、特に限定されるものではないが、１回転あたり１原子程度の薄膜を形成し、かつ、ある程度の生産性を確保する観点からは、毎分５０〜２００回転とすることが好ましい。
【００３９】
また、第二交流電源１７から印加する交流電圧の周波数は、特に限定されるものではないが、極性反転による電荷蓄積補償の観点からは、２０〜１００ｋＨｚとすることが好ましい。
さらに、酸化領域１０において、通過する基板５上のＳｉ膜を酸素プラズマにより酸化してＳｉＯ2膜とする。
その後、回転支持ドラム３を回転させながら上述した各工程を繰り返すことにより、基板５上にＴａとＳｉＯ2の混合膜を成膜する。
【００４０】
以上述べたように本実施の形態によれば、回転支持ドラム３を回転しつつ、第一成膜領域７を通過する際にマグネトロンスパッタリングを行い基板５上にＴａ膜を形成し、第二成膜領域１１においてＳｉマグネトロンスパッタリング及び酸化を行い基板５上にＳｉＯ2膜を形成し、これらの工程を連続的に繰り返してＴａとＳｉＯ2の混合膜を形成することから、従来の金属とＳｉＯ2の焼結体をターゲットとして用い、マグネット不使用の高周波スパッタリングを行う場合に比べて成膜時間を短縮化することができる。
【００４１】
また、本実施の形態によれば、ターゲット上のプラズマ密度分布はマグネットによる磁場分布に依存し、これにより基板搬送による電位の変化の影響を受けにくいため、複雑な制御を行うことなく容易にシート抵抗の均一化が可能になる。
【００４２】
さらに、本実施の形態の場合、独立した第一及び第二成膜領域７、１１内において、それぞれ独立したＴａ及びＳｉＯ2形成用のターゲット（本実施の形態の場合はＴａターゲット１３ａ、１３ｂ及びＳｉターゲット１６ａ、１６ｂ）を用いてスパッタリングを行うことから、混合膜中におけるＴａとＳｉＯ2の組成比を任意に制御して、所望の抵抗値分布を有する混合膜を成膜することができる。
【００４３】
しかも、本実施の形態では、第二成膜領域１１がＳｉ膜成膜領域９と酸化領域１０に分割され、Ｓｉ膜成膜領域９においてＳｉターゲット１６ａ、１６ｂを用いて基板５上にＳｉ膜を形成した後、酸化領域１０において酸素プラズマによる酸化反応によってＳｉ膜を酸化して基板５上にＳｉＯ2膜を形成することから、スパッタリングの際に酸化反応を生じさせることなく、成膜レートを向上させることができる。また、Ｔａ膜上にＳｉ膜を形成した後にＳｉ膜の酸化を行うので、Ｔａ膜が酸化されにくく、膜質の向上を図ることができる。
【００４４】
なお、上記実施の形態では、交流マグネトロン方式によってＳｉターゲット１６ａ、１６ｂのスパッタリングを行うようにしたが、パルス印加の直流マグネトロン方式によってＳｉターゲット１６ａ、１６ｂのスパッタリングを行うことも可能である。
また、同様に、Ｔａターゲット１３ａ、１３ｂについても、パルス印加の直流マグネトロン方式によってスパッタリングを行うことが可能である。
【００４５】
図２は、本発明の成膜装置の他の実施の形態を示す正面図であり、以下、上記実施の形態と共通する部分については同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。
図２に示すように、本実施の形態の成膜装置１Ａは、上述した成膜装置１と同様の第一成膜領域７とＳｉ膜成膜領域９と酸化領域１０を有し、さらに、真空処理槽２の上記予備領域８に対応する領域に仕切板６ｅを設けることにより、加熱領域２１と第三成膜領域２２とに分割したものである。
【００４６】
ここで、加熱領域２１及び第三成膜領域２２は、この順番で時計回りに配置され、これにより、第一成膜領域７と加熱領域２１、加熱領域２１と第三成膜領域２２、第三成膜領域２２とＳｉ膜成膜領域９が、それぞれ互いに隣接して配置されるようになっている。
【００４７】
本実施の形態の場合、加熱領域２１内には、ヒーター２３が設けられている。また、第三成膜領域２２内のこの領域を通過する基板ホルダ４と対向する位置には、直流マグネトロン方式のスパッタカソード２４が設けられ、このスパッタカソード２４には、Ａｌターゲット２５が取り付けられている。
【００４８】
このスパッタカソード２４には、直流電源２６が接続されており、これにより、スパッタカソード２４を介してＡｌターゲット２５に所定の電圧を印加するように構成されている。
【００４９】
このような構成を有する本実施の形態においては、上記実施の形態と同様の工程によって、基板５上にＴａとＳｉＯ2の混合膜を成膜した後、加熱領域２１においてヒーター２３の加熱によって基板５上のＴａとＳｉＯ2の混合膜を所定の温度（例えば５００℃）でアニール処理を行い、さらに、第三成膜領域２２において、直流電源２６からＡｌターゲット２５に直流電圧を印加してスパッタリングを行うことにより、基板５上のＴａとＳｉＯ2の混合膜の上にＡｌ電極膜を形成する。なお、これら各処理は、大気に開放せず、回転支持ドラム３を回転させたまま行う。
【００５０】
本実施の形態によれば、真空排気された真空処理槽２内でＴａとＳｉＯ2の混合膜を成膜した後、連続してこの混合膜をアニール処理し、そしてこの混合膜の上にＡｌ電極膜を形成することができるので、大気に開放することなく連続してＴａとＳｉＯ2の混合膜上に効率良くＡｌ電極膜を形成することができる。
その他の構成及び作用効果については上述の実施の形態と同一であるのでその詳細な説明を省略する。
【００５１】
図３は、本発明の成膜装置のさらに他の実施の形態を示す正面図であり、以下、上記実施の形態と共通する部分については同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。
図３に示すように、本実施の形態の成膜装置１Ｂでは、酸化源１９が設けられておらず、第二成膜領域１１であるＳｉＯ2成膜領域９Ｂに反応ガス導入系２１Ｂが接続されている。そして、この反応ガス導入系２１Ｂを介してアルゴンガスと酸素ガスを含む反応ガスをＳｉＯ2成膜領域９Ｂ内に導入するように構成されている。
【００５２】
このような構成を有する本実施の形態においては、上記実施の形態と同様の工程によって第一成膜領域７において基板５上にＴａ薄膜を成膜した後、ＳｉＯ2成膜領域９Ｂにおいて、反応性スパッタリングを行い、通過する基板５上にＳｉＯ2薄膜を成膜する。
そして、回転支持ドラム３を回転させながら各工程を連続的に繰り返すことにより、基板５上にＴａとＳｉＯ2の混合膜を成膜する。
【００５３】
このような構成を有する本実施の形態によれば、上記実施の形態と同様の効果に加え、装置構成をコンパクトにすることができるというメリットがある。
なお、本実施の形態においても、パルス印加の直流マグネトロン方式によってＳｉターゲット１６ａ、１６ｂのスパッタリングを行うことが可能である。
その他の構成及び作用効果については上述の実施の形態と同一であるのでその詳細な説明を省略する。
【００５４】
図４は、本発明の成膜装置のさらに他の実施の形態を示す正面図であり、以下、上記実施の形態と共通する部分については同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。
図４に示すように、本実施の形態の成膜装置１Ｃでは、第二成膜領域１１であるＳｉＯ2成膜領域９Ｃの基板ホルダ４と対向する位置に、マグネトロン方式のスパッタカソード１５ｃが設けられており、このスパッタカソード１５ｃに、高周波電源１７Ｃから高周波電力を印加するように構成されている。
【００５５】
スパッタカソード１５ｃには、ＳｉＯ2ターゲット１６ｃが取り付けられ、また、ＳｉＯ2成膜領域９Ｃには、アルゴンガス導入系２１を介してアルゴンガスを導入するようになっている。
【００５６】
このような構成を有する本実施の形態においては、上記実施の形態と同様の工程によって第一成膜領域７において基板５上にＴａ薄膜を成膜した後、ＳｉＯ2成膜領域９Ｃにおいて、高周波スパッタリングを行い、通過する基板５上にＳｉＯ2薄膜を成膜する。
そして、回転支持ドラム３を回転させながら各工程を連続的に繰り返すことにより、基板５上にＴａとＳｉＯ2の混合膜を成膜する。
【００５７】
このような構成を有する本実施の形態によっても、上記実施の形態と同様のＴａとＳｉＯ2の混合膜を形成することができる。なお、本発明の場合、独立した金属ターゲットとＳｉＯ2形成用ターゲットを用いており、金属とＳｉＯ2の焼結体ターゲットを用いていないので、安定したグロー放電を維持することができる。
【００５８】
なお、本実施の形態においては、ターゲットとして、Ｓｉターゲットを用い、アルゴンガスと酸素ガスを含む反応ガスをＳｉＯ2成膜領域９Ｃに導入して反応性スパッタリングを行うことも可能である。
その他の構成及び作用効果については上述の実施の形態と同一であるのでその詳細な説明を省略する。
【００５９】
図５は、本発明の成膜装置を用いた成膜システムの実施の形態を示す平面図、図６は、図５のＡ−Ａ線断面図、図７は、図５のＢ−Ｂ線断面図である。以下、上記実施の形態と共通する部分については同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。
【００６０】
図５に示すように、本実施の形態の成膜システム２７は、上述した構成の成膜装置１Ｄを用いて構成されるロードロック方式のシステムで、それぞれ図示しない真空排気系に接続された仕込取出槽２８と搬送槽２９とを有している。
ここで、仕込取出槽２８と搬送槽２９は、バルブ３１を介して連結され、また搬送槽２９と成膜装置１Ｄのスパッタ槽３０は、バルブ３２を介して連結されている。
【００６１】
図６に示すように、本実施の形態の成膜装置１Ｄは、図１に示す成膜装置１の予備領域に対応する第三成膜領域８Ｄを有し、この第三成膜領域８Ｄに、図２に示す成膜装置１Ａと同様のスパッタカソード２４が設けられ、このスパッタカソード２４には、Ａｌターゲット２５が取り付けられている。
【００６２】
このスパッタカソード２４は、直流電源２６が接続されており、これにより、スパッタカソード２４を介してＡｌターゲット２５に所定の電圧を印加するように構成されている。
【００６３】
図７に示すように、仕込取出槽２８の内部には、カセット３３が収容されるようになっている。
このカセット３３は、基板５を保持した複数の基板ホルダ４を支持部材４０によって支持するように構成されている。そして、仕込取出槽２８内において、ヒーター４１によって各基板５を加熱するようになっている。
【００６４】
搬送槽２９の内部には、搬送ロボット３４が設けられている。この搬送ロボット３４は、仕込取出槽２８とスパッタ槽３０との間において基板ホルダ４の受け渡しを行うように構成されている。
【００６５】
本実施の形態の成膜システム２７においては、まず、スパッタ槽３０内において、回転支持ドラム３に支持された基板５上に、上述した工程により、ＴａとＳｉＯ2の混合膜の成膜を行う。
【００６６】
次に、搬送ロボット３４を用いてスパッタ槽３０内の回転支持ドラム３から基板ホルダ４を取り外し、搬送槽２９を介して仕込取出槽２８内に搬送してカセット３３内の支持部材４０に支持させる。
そして、仕込取出槽２８内において、ヒーター４１により基板５を例えば５００℃で加熱してアニール処理を行う。
【００６７】
その後、搬送ロボット３４を用いて基板ホルダ４を仕込取出槽２８から回収し、搬送槽２９を介してスパッタ槽３０内に搬送して回転支持ドラム３の側面部に取り付ける。
そして、第三成膜領域２２において、直流電源２６からＡｌターゲット２４に直流電圧を印加してスパッタリングを行うことにより、基板５上のＴａとＳｉＯ2の混合膜の上にＡｌ電極膜を形成する。
【００６８】
このような構成を有する本実施の形態によれば、ＴａとＳｉＯ2の混合膜の成膜、アニール処理及びＡｌ電極膜の形成を、大気に開放することなく連続して効率的に行うことができる。
【００６９】
特に、本実施の形態によれば、仕込取出槽２８とスパッタ槽３０の雰囲気を独立して制御することができることから、各槽における処理を中断することなく連続して仕込取出工程及び成膜工程を行うことができる。
その他の構成及び作用効果については上述の実施の形態と同一であるのでその詳細な説明を省略する。
【００７０】
なお、本発明は上述した実施の形態には限られず、種々の変更を行うことができる。
例えば、回転支持機構として、上記実施の形態のようなドラム状のものの他、円板状のものを用いることも可能である。
ただし、円板状のものでは、外周と内周との分布調整が必要となるため、上記実施の形態のようにドラム状のものを用いることが好ましい。
【実施例】
【００７１】
図１に示す成膜装置を用い、回転支持ドラムを回転させつつ、ＴａのスパッタリングとＳｉのスパッタリングと酸素プラズマによる酸化を行い、基板上に膜厚１０００オングストロームのＴａとＳｉＯ2の混合膜を形成した。
【００７２】
図８は、ＳｉＯ2のスパッタパワーを５．０ｋＷに固定した場合のＴａのスパッタパワーとＴａとＳｉＯ2の混合膜の比抵抗の関係を示すものである。
図８から、Ｔａのスパッタパワーの増加とともにＴａとＳｉＯ2の混合膜の比抵抗は低下し、Ｔａのスパッタパワーが５ｋＷの時にＴａとＳｉＯ2の混合膜の比抵抗は１００００μΩｃｍにまで低下することが分かった。
このことは、ＴａとＳｉＯ2の混合膜中のＴａの含有量をＴａのスパッタパワーにより制御できることを示している。
【００７３】
図９は、本実施例によって形成したＴａとＳｉＯ2の混合膜のオージェ電子分光による膜深さ方向の組成分布の測定結果を示すものである。
図９から、本実施例によって形成したＴａとＳｉＯ2の混合膜の膜中には、ＴａとＳｉとＯが一定の組成比で存在することが確かめられた。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】（ａ）：本発明の成膜装置の実施の形態を示す正面図  （ｂ）：同成膜装置の平面図
【図２】本発明の成膜装置の他の実施の形態を示す正面図
【図３】本発明の成膜装置のさらに他の実施の形態を示す正面図
【図４】本発明の成膜装置のさらに他の実施の形態を示す正面図
【図５】本発明の成膜システムの実施の形態を示す平面図
【図６】図５のＡ−Ａ線断面図
【図７】図５のＢ−Ｂ線断面図
【図８】実施例におけるＴａのスパッタパワーとＴａとＳｉＯ2の混合膜の比抵抗の関係を示すグラフ
【図９】実施例におけるＴａとＳｉＯ2の混合膜のオージェ電子分光による膜深さ方向の組成分布の測定結果を示すグラフ
【図１０】（ａ）：従来の薄膜抵抗体の成膜に使用されるマグネット不使用の高周波スパッタ装置の平面図  （ｂ）：従来の薄膜抵抗体の成膜に使用されるマグネット不使用の高周波スパッタ装置の正面図
【図１１】（ａ）：従来の高周波スパッタ装置を用いて形成したスパッタ膜の膜厚分布を示すグラフ  （ｂ）：従来の高周波スパッタ装置を用いて形成したスパッタ膜の膜抵抗値分布を示すグラフ
【符号の説明】
【００７５】
１…成膜装置  ２…真空処理槽  ３…回転支持ドラム（回転支持機構）  ４…基板ホルダ  ５…基板（成膜対象物）  ７…第一成膜領域  ８…予備領域  ９…Ｓｉ膜形成領域  １０…酸化領域  １１…第二成膜領域  １２ａ、１２ｂ…スパッタカソード  １３ａ、１３ｂ…Ｔａターゲット  １５ａ、１５ｂ…スパッタカソード  １６ａ、１６ｂ…Ｓｉターゲット  １９…酸化源
【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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【図１０】
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【図１１】
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