(57)【要約】【課題】化合物膜の結晶欠陥を低減することを目的とする。【解決手段】この目的を達成するため本発明は、複数の薄膜形成方式で順次化合物膜を堆積させる薄膜形成装置であり、この薄膜形成装置は、対向する二つの第一ターゲット４Ａ、４Ｂと、これらの第一ターゲット４Ａ、４Ｂの対向方向とほぼ垂直方向から第一ターゲット４Ａ、４Ｂの対向空間１０に臨む高密度ラジカル源５と、この高密度ラジカル源５と異方向から第一ターゲット４Ａ、４Ｂの対向空間１０に臨む基材ホルダ６とを備え、各第一ターゲット４Ａ、４Ｂの背面には、第一ターゲット４Ａ、４Ｂの対向方向に磁界を発生させる磁石７を有し、第一の薄膜形成方式では、各第一ターゲットに負電圧または交番電圧を印加して、基材ホルダ６に設置される基材８に化合物膜が形成されるものとした。これにより本発明は、第一の薄膜形成方式で初期層を形成でき、化合物膜の結晶欠陥を低減することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の薄膜形成方式で順次化合物膜を堆積させる薄膜形成装置であって、
この薄膜形成装置は、
対向する二つの第一ターゲットと、
これらの第一ターゲットの対向方向とほぼ垂直方向から前記第一ターゲットの対向空間に臨む高密度ラジカル源と、
この高密度ラジカル源と異方向から前記第一ターゲットの対向空間に臨む基材ホルダとを備え、
前記各第一ターゲットの背面には、前記第一ターゲットの対向方向に磁界を発生させる磁石を有し、
第一の薄膜形成方式では、前記各第一ターゲットに負電圧または交番電圧を印加して、前記基材ホルダに設置される基材に化合物膜が形成される薄膜形成装置。
【請求項２】
前記第一の薄膜形成方式は、化合物膜の初期層を形成する工程で用いられる請求項１に記載の薄膜形成装置。
【請求項３】
前記基材ホルダは、
前記高密度ラジカル源が前記第一ターゲットの対向空間に臨む方向とほぼ垂直方向から前記対向空間に臨むよう配置されている請求項１または２に記載の薄膜形成装置。
【請求項４】
前記第一の薄膜形成方式および第二の薄膜形成方式で順次化合物膜を堆積させる薄膜形成装置であって、
前記第二の薄膜形成方式は、
前記基材とほぼ平行に配置された第二ターゲットをスパッタして、前記基材上に化合物膜を形成する平行平板スパッタ方式である請求項１から３のいずれか一つに記載の薄膜形成装置。
【請求項５】
前記第一の薄膜形成方式および第二の薄膜形成方式で順次化合物膜を形成する薄膜形成装置であって、
前記第二の薄膜形成方式は、
前記基材とほぼ平行に配置された第二ターゲットをスパッタして、前記基材上に化合物膜を形成する平行平板スパッタ方式であるとともに、
前記基材ホルダと前記第二ターゲットとは、
前記第一ターゲットの対向空間を介して向かい合い、
それぞれ前記高密度ラジカル源が前記第一ターゲットの対向空間に臨む方向とほぼ垂直方向から前記対向空間に臨むように配置されている請求項１から３のいずれか一つに記載の薄膜形成装置。
【請求項６】
前記第一の薄膜形成方式および第二の薄膜形成方式で順次化合物膜を形成する薄膜形成装置であって、
この薄膜形成装置は、
垂直方向の軸を中心に回転する筒形の基材ホルダを備え、
この基材ホルダの側面外周には第二ターゲットが配置されている請求項１から４のいずれか一つに記載の薄膜形成装置。
【請求項７】
前記第一の薄膜形成方式および第二の薄膜形成方式で順次化合物膜を形成する薄膜形成装置であって、
この薄膜形成装置は、
垂直方向の軸を中心に回転する筒形の基材ホルダを備え、
この基材ホルダの側面外周には第二ターゲットが配置されているとともに、
この第二ターゲットの外周を囲い、前記基材側へ立ち上がる仕切り壁が設けられている請求項１から４のいずれか一つに記載の薄膜形成装置。
【請求項８】
前記第一の薄膜形成方式および第二の薄膜形成方式で順次化合物膜を形成する薄膜形成装置であって、
この薄膜形成装置は、
垂直方向の軸を中心に回転する筒形の基材ホルダを備え、
この基材ホルダの側面外周には第二ターゲットが配置されているとともに、
前記基材ホルダの側面には、前記基材を囲う仕切り壁が設けられている請求項１から４のいずれか一つに記載の薄膜形成装置。
【請求項９】
前記第一の薄膜形成方式および第二の薄膜形成方式で順次化合物膜を形成する薄膜形成装置であって、
この薄膜形成装置は、
垂直方向の軸を中心に回転する筒形の基材ホルダを備え、
この基材ホルダの側面外周には第二ターゲットが配置されているとともに、
前記第一の薄膜形成方式では、
前記第二の薄膜形成方式と異なる圧力条件下で化合物膜が形成される請求項１から４のいずれか一つに記載の薄膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属酸化膜あるいは金属窒化膜などの化合物膜を形成する薄膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｐｂ(Ｚｒ，Ｔｉ)Ｏ3等の金属酸化膜やその他金属窒化膜は、圧電体材料として、センサやアクチュエータ等に用いられており、微小なＭＥＭＳデバイス等にも応用するため、薄膜化が検討されている。
【０００３】
そしてこの薄膜化を実現する種々の手段の中でも、量産性に優れているのがＰｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＰＶＤ）方式であり、このＰＶＤ方式の一例としてスパッタリングがある。
【０００４】
これは、酸素ガスや窒素ガスなどの反応性ガスをプラズマ化させ、このプラズマ存在下で金属ターゲットをスパッタすることにより高精度に組成制御された化合物膜を形成する技術である。
【０００５】
ここで図１３は従来の平行平板型スパッタ方式の薄膜形成装置である。この薄膜形成装置では、ターゲット１の裏に磁石２が配置され、磁石２によって磁界が発生している。したがって、この磁界の磁力線に沿って電子が螺旋状に運動する。
【０００６】
そしてターゲット１に負電圧を印加して、スパッタガスである希ガスを導入すると、電離したこのスパッタガスの陽イオンがターゲット近傍の磁界に引き寄せられ、ターゲットに衝突する。
【０００７】
その後この衝突により飛散したターゲット粒子とプラズマ中の例えば反応性ガスのラジカルがターゲットと基板との間の空間もしくは基板上で反応し、反応化合物が基材３に生成され化合物膜が形成される。なお、この従来の方式は、ターゲット１と基材３とが向い合っているため、高速で堆積させることができ、量産性に優れる。
【０００８】
上記従来の薄膜形成装置と類似する例を開示するものとして下記の特許文献１が挙げられる。
【特許文献１】特開２００４−１０００１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記従来の薄膜形成装置では、形成した化合物膜の結晶欠陥が多くなることがあった。
【００１０】
この結晶欠陥は、プラズマからのダメージが要因の一つとして知られている。そしてこのプラズマダメージの要因は、プラズマ中の負イオンや電子、反跳粒子等が化合物膜に衝突することに起因している。
【００１１】
そして特に化合物膜の初期層に結晶欠陥が発生すると、この初期層上に成長する化合物膜にも欠陥が生じやすくなり、化合物膜全体の結晶欠陥が多くなるのであった。
【００１２】
そこで本発明は、化合物膜の初期成長層の結晶欠陥を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そしてこの目的を達成するため本発明は、複数の薄膜形成方式で順次化合物膜を堆積させる薄膜形成装置であって、この薄膜形成装置は、対向する二つの第一ターゲットと、これらの第一ターゲットの対向方向とほぼ垂直方向から第一ターゲットの対向空間に臨む高密度ラジカル源と、この高密度ラジカル源と異方向から第一ターゲットの対向空間に臨む基材ホルダとを備え各第一ターゲットの背面には、第一ターゲットの対向方向に磁界を発生させる磁石を有し、第一の薄膜形成方式では、各第一ターゲットに負電圧または交番電圧を印加して、基材ホルダに設置される基材に化合物膜が形成されるものとした。
【発明の効果】
【００１４】
これにより本発明は、化合物膜の結晶欠陥を低減することができる。
【００１５】
その理由は、本発明の薄膜形成装置を用いることにより、化合物膜の初期層に負イオンが衝突するのを抑制できるからである。
【００１６】
すなわち本発明は、第一の薄膜形成方式において、磁界がターゲットの対向空間にほぼ一様に形成され、この磁界の向きとほぼ垂直方向から負イオンが放出される。よって、負イオンの進行を磁界によって抑え、化合物膜への衝突を抑制できる。
【００１７】
したがって、この第一の薄膜形成方式で初期層を形成することにより、結果として化合物膜の結晶欠陥を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（実施の形態１）
本実施の形態の薄膜形成装置は、二種の異なる薄膜形成方式で順次化合物膜を積層する装置であり、いずれの方式もターゲットをラジカル存在下でスパッタし、基材に化合物膜（Ｐｂ(Ｚｒ，Ｔｉ)Ｏ3膜）を形成できる。基材としては、例えばシリコン基板上に二酸化ケイ素膜を形成し、この二酸化ケイ素膜上に電極となる金属膜を形成したものが挙げられる。
【００１９】
図１に示すように、二種の薄膜形成方式の内、第一の薄膜形成方式は、対向する二つの第一ターゲット４Ａ、４Ｂと、これらの第一ターゲット４Ａ、４Ｂの対向方向とほぼ垂直方向から第一ターゲット４Ａ、４Ｂの対向空間に臨むＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）装置５（高密度ラジカル源）と、このＥＣＲ装置５と異方向から第一ターゲット４Ａ、４Ｂの対向空間に臨む基材ホルダ６とを備えている。
【００２０】
また図２に示すように、各第一ターゲット４Ａ、４Ｂの背面側には、第一ターゲット４Ａ、４Ｂの対向方向に磁界を発生させるようそれぞれ磁石７を有している。
【００２１】
そして各第一ターゲット４Ａ、４Ｂに負電圧または交番電圧を印加すれば、基材ホルダ６に設置される基材８に化合物膜を形成することができる。
【００２２】
また第二の薄膜形成方式は、基材８とほぼ平行に配置された第二ターゲット９をスパッタして、基材８上に化合物膜を形成するいわゆる平行平板スパッタ方式である。
【００２３】
なお、本実施の形態では、第一および第二の薄膜形成方式では、基材ホルダ６を共有しており、この基材ホルダ６と第二ターゲット９は、第一ターゲット４Ａ、４Ｂの対向空間（図１の１０）を介して向い合うよう配置されている。そして図１に示すように、基材ホルダ６と第二ターゲット９は、それぞれＥＣＲ装置５が第一ターゲット４Ａ、４Ｂの対向空間１０に臨む（面する）方向とほぼ垂直方向からこの対向空間１０に面している。
【００２４】
すなわち本実施の形態では、各第一ターゲット４Ａ、４Ｂの対向面と、ＥＣＲ装置５のラジカル放出面１１とがほぼ垂直な関係にあり、第二ターゲット９と基材ホルダ６のそれぞれの対向面とＥＣＲ装置５のラジカル放出面１１および第一ターゲット４Ａ、４Ｂの対向面とはほぼ垂直な関係にある。
【００２５】
なお、第一ターゲット４Ａ、４Ｂ、第二ターゲット９、基材８はそれぞれ真空チャンバ１２内に配置され、この真空チャンバ１２にＥＣＲ装置５が取り付けられている。
【００２６】
また第一ターゲット４Ａ、４Ｂおよび第二ターゲット９として本実施の形態では、Ｚｒ／Ｔｉ＝５３／４７のＰｂ(ＺｒxＴｉ1-x)Ｏ3とＰｂＯとを８：２の割合で含有する焼結体を用い、それぞれ陰極（カソード）に接続した。なお、ＰｂＯを添加したのは、蒸気圧の高いＰｂ成分を補填するためである。
【００２７】
そして本実施の形態では、基材ホルダ６は、フローティング状態とするか、あるいはアースと接続させた。この基材ホルダ６は加熱機能が付いており、基材（図２の８）を加熱できるようになっている。
【００２８】
また図２に示すように、各第一ターゲット４Ａ、４Ｂおよび第二ターゲット９の背面にはそれぞれ磁石７、１３Ａ、１３Ｂが配置されている。
【００２９】
そして一方の第一ターゲット４Ａの裏面に配置された磁石７は、Ｎ極を内側（図１の対向空間１０側）に向くよう配置され、他方の第一ターゲット４Ｂの裏面側の磁石７はＳ極を内側に向くように配置されている。したがって、これらの磁石７によって、第一ターゲット４Ａ、４Ｂの対向方向には、一方の第一ターゲット４Ａから他方の第一ターゲット４Ｂへと磁力線が走り、ターゲットの対向空間１０にはほぼ一様の磁界が発生している。
【００３０】
また第二ターゲット９の背面には、図２および図３に示すように、中心位置にＳ極を内側に向けた磁石１３Ａ、その外周にＮ極を内側にした磁石１３Ｂが配置され、第二ターゲット９の表面には、中心から外周へと弧を描くように磁力線が走っている。
【００３１】
なお、この第二ターゲット９上方に形成される磁界は、各第一ターゲット４Ａ、４Ｂ間に形成される磁界と近接し、互いに干渉することがある。この場合は、例えば図４に示すように、第二ターゲット９上の磁力線の向きと第一ターゲット４Ａ、４Ｂ間における磁力線の向きとを合わせるように、第二ターゲット９の裏面一端側にＳ極を内側にした磁石１３Ｃ、他端側にＮ極を内側にした磁石１３Ｄを配置すれば、磁場が弱まるのを抑制することができる。また、図５に示すように、中央にＮ極およびＳ極を内側にした磁石１３Ｅを配置し、端部にＮ極あるいはＳ極を内側にした磁石１３Ｆ、１３Ｇをそれぞれ配置する構成などがある。この場合、第二ターゲット９上方には、磁石１３Ｆから磁石１３Ｅへ、磁石１３Ｅから磁石１３Ｇへと磁界が発生し、第一ターゲット４Ａ、４Ｂ間の磁界の向きと合わせることができる。
【００３２】
なお、図３、図４、図５に示すように磁石１３を配置すれば、磁石１３によって第二ターゲット９表面に一様の、あるいは対称的な磁界を発生させることができ、第二ターゲット９を均一にスパッタでき、形成する化合物膜の均一性を高めることが出来る。
【００３３】
また本実施の形態で用いたＥＣＲ装置５は、図６に示すように、プラズマ生成室１４に導波管１５を介してマイクロ波（２．４５ＧＨｚ）を送り込み、放電を起こすものである。
【００３４】
プラズマ生成室１４の外周には８７５Ｇの磁束密度を形成することができる磁気コイル１６（あるいは永久磁石）が配置され、これによりプラズマ生成室１４の軸方向に磁場が印加されている。そしてこの磁場における磁力線の回りを電界が回転し、この電界によって電子も回転して加速される。そしてこの電子の回転周波数とマイクロ波周波数とを一致させて共振させ、マイクロ波のエネルギーを効率よく電子に吸収させる。この現象をＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）という。
【００３５】
そしてＥＣＲによって加熱された電子が、ガス導入口１７から導入された反応性ガス（酸素ガス）に衝突すると、この酸素ガスからラジカル（Ｏ・）や陽イオン（Ｏ+）、陰イオン（Ｏ-）が生成され、真空チャンバ１２内へと導入される。
【００３６】
以下に、本実施の形態における薄膜形成装置を用いた薄膜形成方法を説明する。
【００３７】
まず、図２に示す基材ホルダ６に基材８（本実施の形態では、シリコン基板に二酸化ケイ素膜および金属膜を積層した基板を用いた。）を配置し、真空チャンバ１２の内部を真空排気ポンプ（図示せず）によって１０-4Ｐａ程度にまで排気する。また、基材ホルダ６の加熱機能を用い、基材８を５５０℃〜６５０℃まで加熱する。
【００３８】
次に、真空チャンバ１２内において、ガス導入口１８からスパッタガスであるアルゴンガスと反応性ガスである酸素ガスとの混合ガス（あるいはアルゴンガス単体でもよい）を導入し、第一ターゲット４Ａ、４Ｂに負電圧を印加する。
【００３９】
するとアルゴンガスがイオンと電子とに電離してプラズマとなり、イオン（Ａｒ+）が第一ターゲット４Ａ、４Ｂに衝突して第一ターゲット４Ａ、４Ｂからターゲット粒子が飛び出す。なお、本実施の形態では、電圧供給源として電力密度２．７Ｗ／ｃｍ2の高周波電源を用いた。
【００４０】
またＥＣＲ装置５から真空チャンバ１２内に酸素ラジカルを導入すると、この酸素ラジカルと前述のターゲット粒子とが反応する。
【００４１】
そしてこの反応後のターゲット粒子が基材８の金属膜表面に付着して徐々に堆積し、化合物膜（Ｐｂ(Ｚｒ，Ｔｉ)Ｏ3膜）の初期層を形成する。
【００４２】
このように、ＥＣＲ装置５から酸素ラジカルを供給し、ターゲット粒子と反応させることによって、酸素欠損の少ない化合物膜を形成することができる。
【００４３】
なお、本実施の形態では、酸素ガスとスパッタガスとの比は１：９とし、これらのガス圧は約０．０２Ｐａとした。
【００４４】
次に、ガス導入口１８からスパッタガス（アルゴンガス）と反応性ガス（酸素ガス）との混合ガスを、混合比１：９、ガス圧約０．０２Ｐａの条件下で導入し、第二ターゲット９に負電圧を印加する。
【００４５】
するとアルゴンガスがイオンと電子とに電離してプラズマとなり、イオン（Ａｒ+）が第二ターゲット９に衝突して第二ターゲット９からターゲット粒子が飛び出す。そしてこのターゲット粒子が反応ガスの酸素ラジカルと反応し、この反応後のターゲット粒子が前述の初期層上に堆積する。
【００４６】
本実施の形態における効果を以下に説明する。
【００４７】
本実施の形態は、化合物膜の結晶欠陥を低減することができる。
【００４８】
その理由は、負イオンの化合物膜への衝突を抑制できるからである。
【００４９】
すなわち従来は、図１３に示すようにターゲット１と基材３表面とが向き合っているため、ターゲット粒子が基材３表面に衝突しやすく、高速で堆積でき、量産性に優れていた。しかしその一方で、ターゲット１近傍に発生させたプラズマ中の負イオンや電子、反跳粒子が基材３表面に形成された化合物膜に衝突し、その結晶中に混入したり、結晶中の原子が欠落したりして、結晶欠陥を発生させていた。特に負イオンは質量が大きいため、これによる化合物膜のダメージは大きかった。ここで、化合物膜の初期層に欠陥が生ずると、その初期層上に堆積する化合物膜の格子欠陥の原因となり、化合物膜全体の結晶欠陥がより多くなるのであった。
【００５０】
これに対し本実施の形態では、上記薄膜形成装置を用いることによって、高い体積速度を維持しつつ、化合物膜の初期層に負イオン等が衝突するのを抑制できる。
【００５１】
すなわち、図２に示すように、第一の薄膜形成方式では、磁界が第一ターゲット４Ａ、４Ｂの対向空間１０にほぼ一様に形成され、この磁界の向きとほぼ垂直方向から負イオンが放出される。
【００５２】
ここで負イオンは磁界中でサイクロトロン運動をするため、負イオンは磁界に捕捉された状態となり、これにより負イオンの進行は抑えられる。したがって本実施の形態では、負イオンの化合物膜への衝突を抑制することができる。また同様に、電子や反跳粒子などもこの磁界に捕捉され、化合物膜への衝突を抑制できる。
【００５３】
したがって、この第一の薄膜形成方式で、緻密で結晶欠陥の少ない初期層を形成することにより、化合物膜の結晶欠陥を低減することができる。
【００５４】
また初期層形成後は平行平板スパッタ方式（第二の薄膜形成方式）で化合物膜を堆積させることにより、高い堆積速度を維持することができ、量産性に優れる。
【００５５】
さらに本実施の形態では、負イオンの衝突を抑制することによって、化合物膜の表面荒れを抑制することができる。
【００５６】
また本実施の形態で形成した化合物膜を圧電素子として用いる場合、化合物膜の結晶性を向上させることによって例えば圧電定数が大きくなり、高感度なセンサや低電圧駆動が可能なアクチュエータ等を実現できる。
【００５７】
なお、ＥＣＲ装置５を用いると、高効率でラジカルを発生させることができる一方で、負イオンの発生も多くなる。また高密度でラジカル、イオン等が発生すると、比較的磁束密度の低い真空チャンバ１２側へと直進しやすくなる。
【００５８】
したがって、本実施の形態のように、負イオンの衝突を抑制し、化合物膜へのダメージを低減することは、結晶性に優れた化合物膜の形成に顕著な効果を有する。
【００５９】
また本実施の形態では、活性な酸素ラジカルを効率的に導入すると共に、酸素イオンの衝突を抑制することによって、化合物膜の結晶中の原子が欠落するのを抑制し、電気的絶縁性に対する信頼性の高い化合物膜を形成することができる。
【００６０】
特に本実施の形態では、初期層の格子欠陥を抑制することができるため、シリコン基板上の金属層と化合物膜との界面におけるリーク電流低減に大きく寄与する。
【００６１】
なお、本実施の形態では、形成する化合物膜としてＰｂ(ＺｒxＴｉ1-x)Ｏ3膜を例に挙げたが、Ｂａ(Ｔｉ1-xＺｒx)Ｏ3などの金属酸化膜にも応用が可能である。
【００６２】
また本実施の形態では、反応性ガスとして酸素ガスを用いたが、窒素ガス、メタンガス等を用いてもよい。これにより、本実施の形態は、金属窒化物膜や有機金属化合物膜の形成にも応用が可能である。
【００６３】
また基材としてはシリコンをベースにした基板を挙げたが、Ａｌ2Ｏ3基板やＭｇＯ基板などにも応用が可能である。
【００６４】
また本実施の形態では、スパッタガスと反応性ガスとは異なるガスを用いたが、反応性ガスの陽イオンがスパッタガスとして機能する場合は、同じガスを用いてもよい。またＥＣＲ装置５などの高密度ラジカル源はイオンも高密度に発生させることができるため、スパッタガスも反応性ガスと同様に、高密度ラジカル源から放出してもよい。
【００６５】
なお、上記実施の形態では、第一の薄膜形成方式と第二の薄膜形成方式とで基材ホルダ６を共有しているが、図７に示すように、分けても良い。また第二の薄膜形成方式は複数回繰り返してもよい。この場合は、第二ターゲット９を複数用い、これらの第二ターゲット９と基材ホルダ６Ａとを対向させて配置する。そしてこの基材ホルダ６Ａ上に基材８を複数個設置し、基材ホルダ６Ａを回転させながら各第二ターゲット９を順次スパッタする。これにより量産性を高めることができる。また各第二ターゲット９のスパッタ工程間に、スパッタを行わずアニールする期間を設ければ、より結晶欠陥の少ない化合物膜を形成することができる。
【００６６】
また第一の薄膜形成方式においても、基材ホルダ６Ｂ上に複数の基材８を配置することで量産性を向上させることができる。この場合は、水平方向に回転させながらスパッタを行うことにより、均一に薄膜を形成することができる。
【００６７】
さらに、真空条件に調整した別室（ロード・アンロードロック室１９）で基材８を交換するロードロック方式を用いても良い。これによりスパッタリング空間における真空条件の変化やターゲットの酸化を抑制することができる。
【００６８】
また図８に示すように、第一の薄膜形成方式と第二の薄膜形成方式それぞれの工程を独立した個々の真空チャンバ１２Ａ〜１２Ｅ内で行う、いわゆる枚葉式で行ってもよい。すなわち、図８に示す薄膜形成装置では、まずロード・アンロードロック室２０から真空チャンバ１２Ａ内へ基材８が運ばれ、第一の薄膜形成方式により基材８に初期層を形成する。そしてその後、基材８は真空チャンバ１２Ｂ〜１２Ｅのいずれかに運ばれ、第二の薄膜形成方式で化合物膜が堆積され、ロード・アンロードロック室２０を介して装置外へ運ばれるものである。
【００６９】
なお上記実施の形態ではいずれの例も初期層形成時の一工程のみ第一の薄膜形成方式を用いたが、その他の工程に第一の薄膜形成方式を用いても良い。
【００７０】
例えば最終工程にも第一の薄膜形成方式を用いることにより、化合物膜の上層の結晶欠陥を低減でき、化合物膜上に形成する金属層（電極層）との界面におけるリーク電流を低減することができる。
【００７１】
（実施の形態２）
本実施の形態は、第一の実施の形態同様に、対向する二つの第一ターゲット４Ａ、４Ｂ間に磁界を発生させるとともに、この磁界の向きとほぼ垂直な方向からＥＣＲ装置５を用いてプラズマを放出する方式（第一の薄膜形成方式）で初期層を形成し、この初期層上に、いわゆる平行平板スパッタ方式（第二の薄膜形成方式）で化合物膜を堆積している。
【００７２】
そして本実施の形態と実施の形態１との違いは、図９、図１０に示すように、基材ホルダ６を筒形とし、その垂直方向の回転軸を中心に基材ホルダ６を回転させながらスパッタを行ういわゆるカルーセルスパッタ方式を組み合わせた点である。
【００７３】
すなわち本実施の形態は、筒形の基材ホルダ６を回転させながら、第二の薄膜形成方式で複数回スパッタを行うものであり、この基材ホルダ６の側面外周には、一組の第一ターゲット４Ａ、４Ｂと複数個の第二ターゲット９が設置されている。
【００７４】
そしてまず対の第一ターゲット４Ａ、４Ｂの対向空間１０と基材８とが向いあった時に第一ターゲット４Ａ、４Ｂがスパッタされ、初期層が形成される。
【００７５】
次に基材ホルダ６の回転によって、それぞれの第二ターゲット９と基材８とがほぼ平行に位置した時に、各第二ターゲット９がスパッタされる仕組みである。
【００７６】
このようなカルーセルスパッタ方式は、基材８の収容量が多いため、量産性に優れる。なお、本実施の形態では、基材ホルダ６は第一の薄膜形成方式と第二の薄膜形成方式とで共有したが、分けてもよい。この場合、例えば第二の薄膜形成方式のみ、基材ホルダ６を回転させてもよい。
【００７７】
また図１０の側面図に示すように、本実施の形態における薄膜形成装置は、基材ホルダ６上にロード・アンロードロック室２１を設け、基材８を交換することにより、真空チャンバ１２内の真空条件を一定に保つことができる。
【００７８】
また本実施の形態では、第一の薄膜形成方式では、第二の薄膜形成方式と異なる圧力条件下で化合物膜を形成した。例えば本実施の形態では、第一の薄膜形成方式はガス圧０．０２Ｐａ条件下、第二の薄膜形成方式は０．１５Ｐａ条件下でスパッタを行った。このように本実施の形態では、第一の薄膜形成方式において、第二の薄膜形成方式よりも低圧条件下で化合物膜を形成することにより、形成した化合物膜の酸素欠損を低減することが出来る。
【００７９】
すなわち、より真空な条件下でスパッタを行えば、プラズマが空気中の他粒子の影響を受け難くなり、ターゲット粒子はより動きやすくなる。したがって、より高真空条件の第一の薄膜形成方式では、飛散したターゲット粒子が効率よく酸素ラジカルと反応し、酸素欠損を低減することができる。またこの第一の薄膜形成方式を初期層形成時に適用することによって、基材８の金属層（電極層）と初期層との界面におけるリーク電流を低減できる。さらに、酸素欠損の低減により、結果として結晶欠陥も低減でき、この初期層上に堆積する化合物膜全体の格子欠陥を抑制する効果がある。
【００８０】
また本実施の形態では、図１１に示すように第二ターゲット９の外周を囲い、基材８側へ立ち上がる、複数層の（図１１では二層の）仕切り壁２２Ａ、２２Ｂを設けている。なお本実施の形態では、この仕切り壁２２Ａ、２２Ｂはいずれも円筒形とした。
【００８１】
このように第二ターゲット９の外周を仕切り壁２２Ａ、２２Ｂで覆うことにより、第二ターゲット９近傍に閉鎖空間状態を形成することができ、圧力調整が容易になる。
【００８２】
また本実施の形態では、内側の仕切り壁２２Ａは外側の仕切り壁２２Ｂよりも高さが低く、先端が内側へ折り曲げられている。
【００８３】
これにより外側の仕切り壁２２Ｂがターゲット粒子で汚染されるのを抑制することができ、外側の仕切り壁の内面の電位の変化を抑制できる。すなわち、仕切り壁２２Ｂを電位ゼロ状態に維持でき、結果としてこの仕切り壁２２Ａ、２２Ｂ内にプラズマを閉じ込め、効率よくスパッタを行うことが出来る。
【００８４】
さらに本実施の形態では、基材ホルダ６の側面にも、基材８を囲むように仕切り壁６Ｃを設けている。この仕切り壁６Ｃも、第二ターゲット９側の仕切り壁２２Ａ、２２Ｂと同様に、第一の薄膜形成方式と第二の薄膜形成方式との薄膜形成時の圧力を変えることができるとともに、処理しない基材８への膜付着を抑制する。また仕切り壁６Ｃのみをアース面に落すことにより、負イオンなどの価電粒子を捕捉することができ、これらの価電粒子による薄膜へのダメージを抑制することができる。
【００８５】
なお、図９では基材ホルダ６を連続的に回転させているが、図１２に示すように、間欠的にスパッタを行っても良い。この場合、スパッタリング工程間はスパッタを行わず、化合物膜をアニール処理することができ、化合物膜の結晶性を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、結晶欠陥が少なく、結晶性の高い化合物膜を形成することができるため、例えば化合物膜として圧電薄膜を形成する場合は、耐熱性、体電圧性、対応力性等の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施の形態１における薄膜形成装置の斜視図
【図２】同実施の形態における薄膜形成装置の水平断面図（ＸＸ軸を通る水平断面）
【図３】同実施の形態における第二ターゲット裏面の磁石の配置図
【図４】同実施の形態における第二ターゲット裏面の磁石の配置図
【図５】同実施の形態における第二ターゲット裏面の磁石の配置図
【図６】同実施の形態における薄膜形成装置の垂直断面図（ＹＹ軸を通る垂直断面）
【図７】同実施の形態における別の例の薄膜形成装置の模式図
【図８】同実施の形態における別の例の薄膜形成装置の模式図
【図９】本発明の実施の形態２における薄膜形成装置の上面図
【図１０】同実施の形態における薄膜形成装置の側面図
【図１１】同実施の形態における薄膜形成装置の要部拡大断面図
【図１２】同実施の形態における別の例の薄膜形成装置の上面図
【図１３】従来の薄膜形成工程を説明するための模式図
【符号の説明】
【００８８】
４Ａ、４Ｂ  第一ターゲット
５  ＥＣＲ装置（高密度ラジカル源）
６  基材ホルダ
６Ａ、６Ｂ  基材ホルダ
６Ｃ  仕切り壁
７  磁石
８  基材
９  第二ターゲット
１０  対向空間
１１  ラジカル放出面
１２  真空チャンバ
１３Ａ〜１３Ｇ  磁石
１４  プラズマ生成室
１５  導波管
１６  磁気コイル
１７  ガス導入口
１８  ガス導入口
１９  ロード・アンロードロック室
２０  ロード・アンロードロック室
２１  ロード・アンロードロック室
２２Ａ、２２Ｂ  仕切り壁
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図８】
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