(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜チャンバーと、
上記成膜チャンバー内に配置され、基板を設置する基板ホルダーと、
上記成膜チャンバー内に配置され、上記基板上に第１のＰｔ電極用薄膜をスパッタリングにより成膜するスパッタリング成膜機構と、
上記成膜チャンバー内に配置され、上記第１のＰｔ電極用薄膜上に第２のＰｔ電極用薄膜を真空蒸着法により成膜する蒸着法成膜機構と、
を具備することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
成膜チャンバー内の一方側に配置されたＰｔ電極用ターゲットと、
上記Ｐｔ電極用ターゲットに供給するためのスパッタリング出力機構と、
上記成膜チャンバー内の他方側に配置されたＰｔ電極用蒸着源と、
上記Ｐｔ電極用蒸着源に供給するための蒸着出力機構と、
上記成膜チャンバー内であって上記Ｐｔ電極用ターゲットと上記Ｐｔ電極用蒸着源との間に配置され、基板を設置する基板ホルダーと、
上記基板が上記Ｐｔ電極用ターゲット側又は上記Ｐｔ電極用蒸着源側に向くように上記基板ホルダーを動かす駆動機構と、
上記基板にスパッタリング成膜を行う際、該基板を加熱する加熱機構と、
上記基板に真空蒸着法により成膜を行う際、該基板を冷却する冷却機構と、
を具備することを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
成膜チャンバー内の一方側に配置されたＰｔ電極用ターゲットと、
上記Ｐｔ電極用ターゲットに供給するためのスパッタリング出力機構と、
上記成膜チャンバー内の一方側に配置されたＰｔ電極用蒸着源と、
上記Ｐｔ電極用蒸着源に供給するための蒸着出力機構と、
上記成膜チャンバー内の他方側に配置され、基板を設置する基板ホルダーと、
上記基板にスパッタリング成膜を行う際、該基板を加熱する加熱機構と、
上記基板に真空蒸着法により成膜を行う際、該基板を冷却する冷却機構と、
を具備することを特徴とする成膜装置。
【請求項４】
基板上に、第１のＰｔ電極用薄膜を室温〜６５０℃の基板温度でスパッタリングにより形成する工程と、
上記第１のＰｔ電極用薄膜上に第２のＰｔ電極用薄膜を３５０℃を超えない基板温度で真空蒸着法により形成する工程と、
を具備することを特徴とする酸化物薄膜成膜用基板の製造方法。
【請求項５】
基板と、
上記基板上に形成された第１のＰｔ電極用薄膜と、
上記第１のＰｔ電極用薄膜上に形成された第２のＰｔ電極用薄膜と、
を具備し、
上記第１のＰｔ電極用薄膜は、室温〜６５０℃の基板温度でスパッタリングにより形成されたものであり、上記第２のＰｔ電極用薄膜は、３００℃を超えない基板温度で真空蒸着法により形成されたものであることを特徴とする酸化物薄膜成膜用基板。
【請求項６】
基板と、
上記基板上に形成された第１のＰｔ電極用薄膜と、
上記第１のＰｔ電極用薄膜上に形成された第２のＰｔ電極用薄膜と、
を具備し、
上記第１のＰｔ電極用薄膜は、室温〜６５０℃の基板温度でスパッタリングにより形成されたものであり、上記第２のＰｔ電極用薄膜は、３００℃を超えない基板温度で真空蒸着法により形成されたものであり、かつ上記第１のＰｔ電極用薄膜の膜厚が上記第２のＰｔ電極用薄膜の膜厚の１／５以下であることを特徴とする酸化物薄膜成膜用基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同一チャンバー内で２種類の成膜機構による成膜を連続的に行うことが可能な成膜装置に関する。また、本発明は、その上部に酸化物薄膜を成膜するための下地基板であって、その上部に特性及び電気特性に優れた酸化物薄膜を容易に成膜できる酸化物薄膜成膜用基板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、従来のマグネトロンスパッタリング装置について説明する。
マグネトロンスパッタリング装置は、電界に交差する磁界の印加により陰極から出た電子にトロコイド運動を行わせて、ターゲット上に高密度のプラズマを作り、比較的低電圧でスパッタ速度を高めることができる電力効率の良いスパッタリング装置である。
【０００３】
次に、従来のイオンビームスパッタリング装置について説明する。
イオンビームスパッタリング装置は、高真空雰囲気内におかれたターゲットに、独立したイオン源から高エネルギーに加速したイオンビームを引き出して衝撃させ、低いガス圧で成膜を行うスパッタリング装置である。
【０００４】
次に、従来の電子ビーム加熱真空蒸着装置について説明する。
電子ビーム加熱真空蒸着装置は、電子ビームを蒸発材に照射して加熱し、蒸発させる電子衝撃利用の蒸着装置である。この方法ではルツボが水冷されているので、ルツボ材料中の不純物が蒸着膜中に混入する可能性は少なく、高融点物質や半導体あるいは酸化物の蒸着も可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のスパッタリング装置及び蒸着装置では、基板上にスパッタリングにより第１薄膜を成膜した後、この第１薄膜上に蒸着法により第２薄膜を成膜して酸化物薄膜成膜用基板を作製する場合、第１薄膜と第２薄膜を連続して成膜することができない。つまり、スパッタリング装置のチャンバー内に基板を導入し、基板上にスパッタリングにより第１薄膜を成膜し、その後、チャンバーから基板を取り出し、蒸着装置のチャンバー内に基板を導入し、第１薄膜上に蒸着法により第２薄膜を成膜することになる。従って、第１薄膜と第２薄膜を同一チャンバー内で連続して成膜することはできなかった。
【０００６】
例えば、従来方法で一括形成されたＰｔ基板の場合について説明する。
Ｐｔ金属材料は、形成温度によって構造が変化することが知られている。例えば室温から３００℃を超えない温度で基板上にＰｔ薄膜を形成した場合、非常に平坦なＰｔ基板が形成される一方、結晶性や配向性は基板を３００℃以上に加熱形成したものに比べて劣る。従って、３００℃を超えない温度でＰｔ薄膜を形成した平坦なＰｔ基板の上に酸化物薄膜形成用溶液を用いてスピンコート法等で酸化物薄膜を形成した場合、非常に薄膜形成がしやすい反面、Ｐｔ基板の結晶性や配向性の悪さが上部の酸化物薄膜の結晶性や配向性の悪さを招くことになる。
【０００７】
一方、形成温度が３００℃以上６５０℃以下で基板上に形成したＰｔ薄膜の場合、明確な柱状構造を有し、結晶性（配向性）は温度の上昇とともに向上する。しかしながら、Ｐｔ柱とＰｔ柱との間に隙間を生じることになる。従って、このＰｔ基板上に酸化物薄膜を形成した場合、この酸化物薄膜は良好な結晶薄膜や高配向膜が得られやすい反面、Ｐｔ柱とＰｔ柱との隙間に酸化物薄膜形成用溶液自身や酸化物薄膜構成元素が拡散し、特にＰｔ基板との界面部分の酸化物薄膜の膜組成に分布を生じることになる。
【０００８】
次に、６５０℃以上で基板上に形成したＰｔ薄膜の場合、粒状構造を取ることが知られており、この場合は、Ｐｔ薄膜の表面がモフォロジーの劣化や配向性の劣化を伴ったものとなり、当然その上部の酸化物薄膜も良好なものが得られない。
【０００９】
さらに、上記全てのＰｔ基板に共通して言えるのが、スパッタ法でＰｔ薄膜を形成する場合、不活性ガス等を高エネルギーのプラズマ状態とし、このプラズマに晒されたＰｔターゲットのＰｔ元素に、このプラズマエネルギーが移行した結果、基板上にＰｔ薄膜が被覆されるというメカニズムを用いているため、形成後のＰｔ基板中には多くの不活性ガスが含まれている。一般にはアルゴン（Ａｒ）ガスを使用することが多いが、この場合、Ａｒを多量に吸着したＰｔ基板となってしまう。このＰｔ基板上に酸化物薄膜を形成する際に、熱工程毎にＰｔ基板中からＡｒが酸化物薄膜中へと放出され、界面での剥離が生じたり、穴を開けたり、配向性を劣化させることになる。
【００１０】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、同一チャンバー内で２種類の成膜機構による成膜を連続的に行うことが可能な成膜装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、酸化物薄膜を成膜するための基板であって特性の良い酸化物薄膜を容易に成膜できる酸化物薄膜成膜用基板及びその製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る成膜装置は、成膜チャンバーと、この成膜チャンバー内に配置され、基板を設置する基板ホルダーと、上記成膜チャンバー内に配置され、基板上に第１の電極用薄膜を形成する第１の成膜機構と、上記成膜チャンバー内に配置され、第１の電極用薄膜上に第２の電極用薄膜を形成する第２の成膜機構と、を具備することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る成膜装置は、成膜チャンバーと、この成膜チャンバー内に配置され、基板を設置する基板ホルダーと、上記成膜チャンバー内に配置され、基板上に第１の電極用薄膜をスパッタリングにより成膜するスパッタリング成膜機構と、上記成膜チャンバー内に配置され、第１の電極用薄膜上に第２の電極用薄膜を蒸着法により成膜する蒸着法成膜機構と、を具備することを特徴とする。
【００１３】
上記成膜装置によれば、スパッタリング成膜機構と蒸着法成膜機構を備えているため、スパッタリングによる成膜と蒸着法による成膜を行うことが可能となる。この成膜装置を用いれば、スパッタリング成膜機構により基板上に第１の電極用薄膜を形成し、その後連続して、蒸着法成膜機構により第１の電極用薄膜上に第２の電極用薄膜を形成し、このようにして酸化物薄膜成膜用基板を作製することができる。この酸化物薄膜成膜用基板は、特性の良い酸化物薄膜を容易に成膜できる基板である。
【００１４】
また、本発明に係る成膜装置においては、上記第１の電極用薄膜がＰｔ電極用薄膜、Ｉｒ電極用薄膜及びＲｕ電極用薄膜の群より選ばれた一つであり、上記第２の電極用薄膜がＰｔ電極用薄膜、Ｉｒ電極用薄膜及びＲｕ電極用薄膜の群より選ばれた一つであることも可能である。
【００１５】
本発明に係る成膜装置は、成膜チャンバー内の一方側に配置されたＰｔ、Ｉｒ及びＲｕのうちのいずれかからなる電極用ターゲットと、この電極用ターゲットに供給するためのスパッタリング出力機構と、成膜チャンバー内の他方側に配置されたＰｔ、Ｉｒ及びＲｕのうちのいずれかからなる電極用蒸着源と、この電極用蒸着源に供給するための蒸着出力機構と、成膜チャンバー内であって上記電極用ターゲットと上記電極用蒸着源との間に配置され、基板を設置する基板ホルダーと、基板が上記電極用ターゲット側又は上記電極用蒸着源側に向くように基板ホルダーを動かす駆動機構と、基板にスパッタリング成膜を行う際、該基板を加熱する加熱機構と、成膜チャンバー内に酸化ガスを供給する酸化ガス供給機構と、基板に蒸着成膜を行う際、該基板を冷却する冷却機構と、を具備することを特徴とする。
【００１６】
上記成膜装置によれば、電極用ターゲットとスパッタリング出力機構及び電極用蒸着源と蒸着出力機構を備えているため、スパッタリングによる成膜と蒸着法による成膜を行うことが可能となる。この成膜装置を用いれば、基板を加熱機構により所定温度まで加熱した状態で基板上に第１の電極用薄膜をスパッタリングにより形成し、基板を冷却機構により所定温度まで冷却し、その後連続して、第１の電極用薄膜上に蒸着法により第２の電極用薄膜を形成し、このようにして酸化物薄膜成膜用基板を作製することができる。この酸化物薄膜成膜用基板は、特性の良い酸化物薄膜を容易に成膜できる基板である。
【００１７】
本発明に係る成膜装置は、成膜チャンバー内の一方側に配置されたＰｔ、Ｉｒ及びＲｕのうちのいずれかからなる電極用ターゲットと、この電極用ターゲットに供給するためのスパッタリング出力機構と、成膜チャンバー内の一方側に配置されたＰｔ、Ｉｒ及びＲｕのうちのいずれかからなる電極用蒸着源と、この電極用蒸着源に供給するための蒸着出力機構と、成膜チャンバー内の他方側に配置され、基板を設置する基板ホルダーと、基板にスパッタリング成膜を行う際、該基板を加熱する加熱機構と、成膜チャンバー内に酸化ガスを供給する酸化ガス供給機構と、基板に蒸着成膜を行う際、該基板を冷却する冷却機構と、を具備することを特徴とする成膜装置。
【００１８】
本発明に係る酸化物薄膜成膜用基板の製造方法は、基板上に、Ｐｔ、Ｉｒ及びＲｕのうちのいずれかからなる第１の電極用薄膜を室温〜６５０℃の基板温度でスパッタリングにより形成する工程と、第１の電極用薄膜上に、Ｐｔ、Ｉｒ及びＲｕのうちのいずれかからなる第２の電極用薄膜を３５０℃を超えない基板温度で蒸着法により形成する工程と、を具備することを特徴とする。
【００１９】
上記製造方法で形成された酸化物薄膜成膜用基板では、室温〜６５０℃程度の高温スパッタ法で形成した結晶性、配向性に優れた第１の電極用薄膜上に続けて３５０℃を超えない低温で第２の電極用薄膜を蒸着することで、緻密平坦かつ結晶性、配向性に優れた酸化物薄膜成膜用基板とすることができる。加えて、酸化物薄膜成膜用基板の大部分が低温蒸着膜であり、膜中にＡｒガスをほとんど含んでいないため、後からＡｒガスが遊離するということもほとんどない。従って、酸化物薄膜成膜用基板には特性の良い酸化物薄膜を容易に成膜することができる。
【００２０】
本発明に係る酸化物薄膜成膜用基板は、基板と、この基板上に形成されたＰｔ、Ｉｒ及びＲｕのうちのいずれかからなる第１の電極用薄膜と、第１の電極用薄膜上に形成されたＰｔ、Ｉｒ及びＲｕのうちのいずれかからなる第２の電極用薄膜と、を具備し、第１の電極用薄膜は、室温〜６５０℃の基板温度でスパッタリングにより形成されたものであり、第２の電極用薄膜は、３００℃を超えない基板温度で蒸着法により形成されたものであることを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る酸化物薄膜成膜用基板は、基板と、この基板上に形成されたＰｔ、Ｉｒ及びＲｕのうちのいずれかからなる第１の電極用薄膜と、第１の電極用薄膜上に形成されたＰｔ、Ｉｒ及びＲｕのうちのいずれかからなる第２の電極用薄膜と、を具備し、第１の電極用薄膜は、室温〜６５０℃の基板温度でスパッタリングにより形成されたものであり、第２の電極用薄膜は、３００℃を超えない基板温度で蒸着法により形成されたものであり、かつ第１の電極用薄膜の膜厚が第２の電極用薄膜の膜厚の１／５以下であることを特徴とする。
【００２２】
上記酸化物薄膜成膜用基板によれば、電極用薄膜の大部分が第２の電極用薄膜であって、第２の電極用薄膜が低温蒸着膜であり、膜中にＡｒガスをほとんど含んでいないため、後からＡｒガスが遊離するということもほとんどない。従って、酸化物薄膜成膜用基板には特性の良い酸化物薄膜を容易に成膜することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明に係る第１の実施の形態による成膜装置の概略を示す構成図である。この成膜装置は、スパッタリングによる成膜と蒸着法による成膜を行うことが可能な装置である。
【００２４】
図１に示すように、この成膜装置は成膜チャンバー１を有しており、この成膜チャンバー１の上部にはＰｔターゲット電極２が配置されている。成膜チャンバー１の下部にはＰｔ蒸着源３が配置されており、成膜チャンバー１の中央付近には基板ホルダー４が配置されている。
【００２５】
Ｐｔターゲット電極２は、Ｐｔマグネトロン電極８、磁石９、カソード電極１０及びＰｔターゲット１１を有している。Ｐｔターゲット１１は基板ホルダー４に対向するように配置されている。Ｐｔマグネトロン電極８には高周波電源（ＲＦ電源）又は直流電源（ＤＣ電源）が接続されている。
【００２６】
Ｐｔ蒸着源３は、Ｐｔ蒸発材を収容したルツボ及び電子銃（ＥＢgun）１２を有している。ルツボには冷却機構（図示せず）が取り付けられている。Ｐｔ蒸着源３は、電子銃１２からの電子ビームをＰｔ蒸発材に照射して加熱し、Ｐｔを蒸発させるものである。
【００２７】
基板ホルダー４は基板５を保持するものであり、基板ホルダー４は回転機構６に取り付けられている。回転機構６によって基板ホルダー４を回転させることにより、Ｐｔターゲット電極２及びＰｔ蒸着源３それぞれに対向させることができるようになっている。また、基板ホルダー４は、Ｐｔターゲット電極２及びＰｔ蒸着源３それぞれに対向させた状態で図示せぬ回転機構により回転させることができるようにもなっている。また、基板ホルダー４の上部側面（基板５の設置部と反対側の側面）には基板加熱用の加熱ヒータ（赤外線ランプ）７が配置されている。基板ホルダー４の下面（基板の設置面）には反射板（図示せず）が配置されている。また、基板ホルダー４は基板温度を下げるための基板冷却機構（図示せず）を備えている。
【００２８】
成膜チャンバー１には、スパッタ用の不活性ガスを供給するためのガス系（図示せず）が接続されていると共に、成膜チャンバー１の内部圧力を所定圧力まで下げるための排気ポンプ系（図示せず）が接続されている。
【００２９】
次に、図１に示す成膜装置を用いて基板に薄膜を成膜する方法について説明する。この成膜装置を用いて最終的に作製されるのが酸化物薄膜成膜用基板である。
【００３０】
まず、基板ホルダー４に基板５を設置し、基板ホルダー４を回転機構６により回転させ、基板５をＰｔターゲット１１に対向させる。次いで、成膜チャンバー１内を排気ポンプ系により真空引きを行い、成膜チャンバー１の内部圧力を所定圧力（例えば１×１０-6Ｔｏｒｒ程度）に到達させる。次いで、成膜チャンバー１内に不活性ガス（例えばＡｒ）をガス系により供給し、成膜チャンバーの内部圧力を所定圧力（例えば１×１０-3Ｔｏｒｒ〜１×１０-2Ｔｏｒｒ程度）に維持する。
【００３１】
次いで、加熱ヒータ７を点灯させ、基板温度を所定の温度（室温〜６５０℃程度、好ましくは６００℃程度）まで上昇させ、この温度に基板を維持する。
【００３２】
次に、Ｐｔターゲット１１に出力を供給し、Ｐｔターゲット１１の表面を不活性ガスでスパッタリングする。これにより、Ｐｔターゲット１１に対向する基板５の表面に膜厚が５〜１０ｎｍ程度の第１のＰｔ薄膜が堆積される。すなわち、電源によりＰｔターゲット電極２におけるＰｔマグネトロン電極８を介してカソード電極１０に電力が供給されると、カソード電極１０と基板５との間で放電が発生し、プラズマが形成される。磁石９により磁力線が形成され、Ｐｔターゲット１１の表面近傍にプラズマ密度の高い部分が形成される。Ｐｔターゲット１１からスパッタリングされたスパッタ原子が基板５に堆積し、基板５に対する成膜が行われる。このようにして基板５上に膜厚が５〜１０ｎｍ程度の第１のＰｔ薄膜が成膜される。
【００３３】
次いで、Ｐｔターゲット１１への出力供給を停止し、スパッタリングを終了する。不活性ガスの供給も停止する。赤外線ヒータ７も消灯させる。
【００３４】
この後、基板ホルダー４を回転機構６により回転させ、基板５をＰｔ蒸着源３に対向させる。次いで、基板冷却機構により基板５を冷却して基板温度を３００℃以下に下げる。
【００３５】
次いで、Ｐｔ蒸着源３に出力を供給し、Ｐｔを蒸発させて基板５への蒸着を行う。これにより、第１のＰｔ薄膜上に膜厚が１００〜２００ｎｍ程度の第２のＰｔ薄膜が堆積される。この際、第２のＰｔ薄膜の面内膜厚分布を良くするために、回転機構により面内で基板を回転させる。すなわち、基板を面内で回転させながら電子銃１２により電子ビームをＰｔ蒸発材に照射して加熱し、Ｐｔを蒸発させて第１のＰｔ薄膜上に第２のＰｔ薄膜を成膜する。
【００３６】
次いで、Ｐｔ蒸着源３への出力供給を停止し、蒸着を終了する。このようにして酸化物薄膜成膜用基板を作製する。
【００３７】
図３は、上述したように作製した酸化物薄膜成膜用基板を示す断面図である。酸化物薄膜成膜用基板１３は基板５を有しており、この基板５上にはスパッタリングにより厚さ５〜１０ｎｍ程度の第１のＰｔ薄膜１４が形成されている。第１のＰｔ薄膜１４上には蒸着法により厚さ１００〜２００ｎｍ程度の第２のＰｔ薄膜１５が形成されている。
【００３８】
上記第１の実施の形態によれば、スパッタリングによる成膜と蒸着法による成膜を行うことが可能な成膜装置を用いて、基板５上にスパッタリングにより第１のＰｔ薄膜１４を形成し、その後連続して、第１のＰｔ薄膜１４上に蒸着法により第２のＰｔ薄膜１５を形成し、このようにして酸化物薄膜成膜用基板１３を作製している。この酸化物薄膜成膜用基板１３は、特性の良い酸化物薄膜を容易に成膜できる基板である。
【００３９】
例えば、上記成膜装置で形成されたＰｔ被覆基板の場合について説明する。高温スパッタ法で形成した結晶性、配向性に優れたＰｔ被覆基板上に続けて低温でＰｔを蒸着させることで、緻密平滑かつ結晶性、配向性に優れたＰｔ被覆基板となるわけである。加えて、Ｐｔ被覆基板の大部分が、低温蒸着膜であり、膜中にＡｒガスをほとんど含んでいないため、後からＡｒガスが遊離するということもほとんどない。
【００４０】
酸化物薄膜成膜用基板１３が特性の良い酸化物薄膜を成膜できる理由は第３の実施の形態にて証明する。
【００４１】
尚、上記第１の実施の形態では、マグネトロンスパッタリング法を用いているが、他のスパッタリング方式を用いることも可能であり、例えばＤＣ方式のスパッタリング法でも良く、ＲＦ方式のスパッタリング法でも良く、スパッタ用イオン銃を用いたイオンビームスパッタリング法でも良い。
【００４２】
また、上記第１の実施の形態では、電子線を利用したエレクトロンビーム蒸着（ＥＢ蒸着）方式を用いているが、他の蒸着方式を用いることも可能であり、例えば抵抗加熱方式を用いることも可能である。
【００４３】
また、上記第１の実施の形態では、成膜チャンバー１内の上部にＰｔターゲット電極２を配置し、成膜チャンバー１内の下部にＰｔ蒸着源３を配置しているが、この配置に限定されるものではなく、Ｐｔターゲット電極側又はＰｔ蒸着源側に対向するように基板を動かす駆動機構があれば、他の配置にすることも可能である。
【００４４】
図２は、本発明に係る第２の実施の形態による成膜装置の概略を示す構成図であり、図１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００４５】
成膜チャンバー１の下部にはＰｔターゲット１１が配置されており、このＰｔターゲット１１はターゲットホルダー１６に設置されている。このターゲットホルダー１６は回転機構１７により回転するように構成されている。また、成膜チャンバー１内には、Ｐｔターゲット１１に出力を供給するためのスパッタ用イオン銃１８が配置されている。このスパッタ用イオン銃１８は、高真空雰囲気内におかれたＰｔターゲット１１に、高エネルギーに加速したイオンビームを照射して衝撃させるものである。
【００４６】
成膜チャンバー１の下部にはＰｔ蒸着源３が配置されており、成膜チャンバー１の下方にはアシスト用イオン銃２０が配置されている。このアシスト用イオン銃２０は、基板への蒸着を行う際にイオンビームを照射して基板への蒸着のアシストを行うものである。
【００４７】
成膜チャンバー１の上部には基板ホルダー４が配置されている。基板ホルダー４は、Ｐｔターゲット１１及びＰｔ蒸着源３に対向させた状態で回転機構１９により回転させることができるようになっている。
【００４８】
次に、図２に示す成膜装置を用いて基板に薄膜を成膜する方法について説明する。
【００４９】
まず、基板ホルダー４に基板５を設置する。次いで、成膜チャンバー１内を排気ポンプ系により真空引きを行い、成膜チャンバー１の内部圧力を所定圧力に到達させる。次いで、成膜チャンバー１内に不活性ガス（例えばＡｒ）をガス系により供給し、成膜チャンバーの内部圧力を所定圧力に維持する。
【００５０】
次いで、加熱ヒータ７を点灯させ、基板温度を所定の温度（好ましくは６００℃程度）まで上昇させ、この温度に基板を維持する。
【００５１】
次に、Ｐｔターゲット１１に出力を供給し、Ｐｔターゲット１１の表面をイオンビームでスパッタリングする。これにより、Ｐｔターゲット１１に対向する基板５の表面に膜厚が５〜１０ｎｍ程度の第１のＰｔ薄膜が堆積される。すなわち、スパッタ用イオン銃１８から高エネルギーに加速したイオンビームを引き出してＰｔターゲット１１に衝撃させ、基板に第１のＰｔ膜を成膜する。
【００５２】
次いで、Ｐｔターゲット１１への出力供給を停止し、スパッタリングを終了する。不活性ガスの供給も停止する。赤外線ヒータ７も消灯させる。
この後、基板冷却機構により基板５を冷却して基板温度を２００℃以下に下げる。
【００５３】
次いで、Ｐｔ蒸着源３に出力を供給し、Ｐｔを蒸発させて基板５への蒸着を行う。これにより、第１のＰｔ薄膜上に膜厚が１００〜２００ｎｍ程度の第２のＰｔ薄膜が堆積される。この際、第２のＰｔ薄膜の面内膜厚分布を良くするために、回転機構１９により面内で基板５を回転させる。すなわち、基板５を面内で回転させながら電子銃１２により電子ビームをＰｔ蒸発材に照射して加熱し、Ｐｔを蒸発させて第１のＰｔ薄膜上に第２のＰｔ薄膜を成膜する。この際、アシストイオン銃によりアシストイオンビームを照射することにより、第２のＰｔ薄膜の成膜をアシストする。
【００５４】
次いで、Ｐｔ蒸着源３への出力供給を停止し、蒸着を終了する。このようにして酸化物薄膜成膜用基板を作製する。この製作された酸化物薄膜成膜用基板は図３に示すものと同様である。
【００５５】
上記第２の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５６】
尚、上記第２の実施の形態では、イオンビームスパッタリング法を用いているが、他のスパッタリング方式を用いることも可能である。
【００５７】
また、上記第２の実施の形態では、電子線を利用したエレクトロンビーム蒸着（ＥＢ蒸着）方式を用いているが、他の蒸着方式を用いることも可能である。
【００５８】
次に、第３の実施の形態について説明する。
第１の実施の形態において使用した本発明によるスパッタリング成膜機構と蒸着法成膜機構を備えた装置を用いて以下の３つの酸化物薄膜成膜用基板を作製した。
（１）本発明によるＰｔ（１９０ｎｍ、室温で形成）／Ｐｔ（１０ｎｍ、６００℃で形成）／ＳｉＯ2（２００ｎｍ）／Ｓｉ基板
（２）従来からの室温で作製したＰｔ（２００ｎｍ）／Ｔｉ（２０ｎｍ）／ＳｉＯ2（２００ｎｍ）／Ｓｉ基板
（３）従来からの６００℃で作製したＰｔ（２００ｎｍ）／Ｔｉ（２０ｎｍ）／ＳｉＯ2（２００ｎｍ）／Ｓｉ基板
【００５９】
このとき形成された、Ｐｔ薄膜の結晶性及び配向性をＸ線回折により調べたところ、Ｐｔ（１１１）のピーク強度は（１）及び（３）が同等であり、（２）は（１）及び（３）の約３／４となっていた。加えて、（１）及び（３）からはＰｔ（１１１）ピークのみが検出されたが、（２）からはＰｔ（２００）のピークも同時に検出された。すなわち、本発明によるＰｔ基板（１）と従来からのＰｔ基板（３）と比較して、従来からのＰｔ基板（２）は結晶性も配向性も劣ることが証明された。
【００６０】
次に、上記３つの基板を用いて、その上部に同一成膜条件で同一強誘電体薄膜を形成した。この際の成膜条件は次の通りである。
【００６１】
（成膜条件）
強誘電体  ：  Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ12
成膜方法  ：  スピンコート法
回転数    ：  ４０００回転
仮焼成温度：  ４００℃
結晶化温度：  ６５０℃
膜厚      ：  １００ｎｍ
【００６２】
上記強誘電体薄膜を各種Ｐｔ被覆酸化物薄膜成膜用基板上に形成した後、それら強誘電体薄膜の上部に直径１００μｍΦ、膜厚１００ｎｍの上部Ｐｔ電極を蒸着法により室温で形成した後、強誘電体ヒステリシス特性を測定したところ、図４のヒステリシス特性が得られた。
【００６３】
上記（１）の基板上の強誘電体薄膜のみ良好な強誘電体特性が得られ、上記（２）の基板上の強誘電体特性は残留分極値で（１）の基板上の強誘電体薄膜の約３／４となっていることがわかる。これは、Ｐｔ電極のＸＲＤピーク強度と一致していることが分かった。すなわち、Ｐｔ電極の結晶性や配向性がその上の酸化物薄膜の結晶性や配向性に大きく関わっており、ひいては酸化物薄膜の電気特性を決定付けていることが分かる。上記（３）の基板上の強誘電体薄膜はリーク電流が大きく強誘電性ヒステリシスを確認することはできなかった。上記（３）の基板はＰｔ自身の結晶性や配向性が（１）の基板同様良好であったが、６００℃のみでＰｔ電極薄膜を形成しており、密度の低い柱状構造をしていた。加えて、スパッタ時に使用したアルゴン（Ａｒ）ガスが多量にＰｔ基板中に吸着しており、それが強誘電体薄膜形成時に、Ｐｔ中から離脱していることも確認した。このことを反映したものと思われる、多くの穴が強誘電体薄膜表面より観察され、これらにより（３）の基板上の強誘電体薄膜はリーク電流が大きく強誘電性ヒステリシスを確認することができなかった。
【００６４】
例えば、本発明の製造方法で形成されたＰｔ被覆基板の場合の効果について説明する。高温スパッタ法で形成した結晶性、配向性に優れたＰｔ被覆基板上に続けて、低温でＰｔを蒸着することで、低温形成Ｐｔに高温スパッタＰｔの優れた結晶性、配向性が伝わり、かつ低温形成Ｐｔ本来の緻密平滑な表面モフォロジーは保持されるため、緻密平滑かつ結晶性、配向性に優れたＰｔ被覆基板を形成することができる。加えて、Ｐｔ被覆基板の大部分が、低温蒸着膜であり、膜中にＡｒガスをほとんど含んでいないため、各種熱処理後のＡｒガス遊離が回避できるという効果を有することになる。
【００６５】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、同一チャンバー内に２種類の成膜機構を備えている。したがって、同一チャンバー内で２種類の成膜機構による成膜を連続的に行うことが可能な成膜装置を提供することができる。また、他の本発明によれば、酸化物薄膜を成膜するための基板であって特性の良い酸化物薄膜を容易に成膜できる酸化物薄膜成膜用基板及びその製造方法を提供することができる。
【００６７】
すなわち、同一チャンバー内に２種類の成膜機構を具備する成膜装置を用いることで、第１の電極用薄膜を成膜した後に、チャンバー内から基板を取り出すことなく、第２の電極用薄膜を成膜することが可能となる。従って、第１の電極用薄膜が大気に晒されることがないので、第１の電極用薄膜の表面汚染の発生を防止することができる。このため、第１の電極用薄膜の上部に第２の電極用薄膜を形成する際に、第１の電極用薄膜の結晶性等の情報を第２の電極用薄膜に十分に伝えられるという効果を有することとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態による成膜装置の概略を示す構成図である。
【図２】本発明に係る第２の実施の形態による成膜装置の概略を示す構成図である。
【図３】酸化物薄膜成膜用基板を示す断面図である。
【図４】強誘電体ヒステリシス特性を示す図である。
【符号の説明】
１…成膜チャンバー                ２…Ｐｔターゲット電極
３…Ｐｔ蒸着源                    ４…基板ホルダー
５…基板                          ６…回転機構
７…加熱ヒータ（赤外線ランプ）  ８…Ｐｔマグネトロン電極
９…磁石                      １０…カソード電極
１１…Ｐｔターゲット            １２…電子銃
１３…酸化物薄膜成膜用基板      １４…第１のＰｔ薄膜
１５…第２のＰｔ薄膜            １６…ターゲットホルダー
１７…回転機構                  １８…スパッタ用イオン銃
１９…回転機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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