スパッタリング方法およびスパッタリング装置
【課題】粉末ターゲットを用いて、酸素の含有率の少ない高品質なシリコン薄膜を高速で成膜することができるスパッタリング方法及び装置を提供することを目的とする。
【解決手段】スパッタ成膜を行う前段階に、ターゲット材料８近傍に設置した高融点金属フィラメント１４を加熱することで、真空チャンバ１内に導入したガスを分解し活性種を生成する。この活性種を用いて、ターゲット材料８表面の酸化膜の還元や真空チャンバ壁及び部材についた堆積膜の除去を行うことで、スパッタ成膜中の酸素量を低減させ、高品質なシリコン薄膜を形成する。
【解決手段】スパッタ成膜を行う前段階に、ターゲット材料８近傍に設置した高融点金属フィラメント１４を加熱することで、真空チャンバ１内に導入したガスを分解し活性種を生成する。この活性種を用いて、ターゲット材料８表面の酸化膜の還元や真空チャンバ壁及び部材についた堆積膜の除去を行うことで、スパッタ成膜中の酸素量を低減させ、高品質なシリコン薄膜を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン系材料の薄膜形成に係り、とくに、半導体装置や太陽電池などに用いられる半導体基板上やガラス基板上に電子素子を形成するための薄膜形成方法、液晶パネルや太陽電池などに用いられる基板に半導体薄膜を形成するためのスパッタリング方法およびスパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン系薄膜は、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などの画素回路を構成するスイッチング素子、或いは液晶駆動用ドライバの回路素子などの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や太陽電池などに広く利用されている。
【０００３】
その中で薄膜シリコン太陽電池は、結晶系シリコン太陽電池に比べ、圧倒的に材料使用量が少ないことから、将来の大規模発電用低コスト太陽電池として期待されている。現在、薄膜シリコン太陽電池の中で実用化されているのは、アモルファスシリコン太陽電池である。アモルファスシリコンは、低波長感度が高く、発電層の厚みは、３００ｎｍ程度で十分であるという利点を有するが、発電効率が悪いという問題があった。そのため、更なる発電効率の向上ため、より長波長感度の高いマイクロクリスタルシリコン（微結晶シリコン）と組み合わせたタンデム型太陽電池（アモルファスシリコン／マイクロクリスタルシリコンの積層構造）が開発されている。しかしながら、マイクロクリスタルシリコンの発電層は、２〜３μｍ程度の膜厚が必要となり、生産タクト、生産コスト低減の面からもシリコンの高速成膜が強く望まれている。
【０００４】
これらに薄膜シリコン太陽電池に用いられるシリコン系薄膜を形成する方法としては、一般的には、プラズマ化学気層堆積（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）法が用いられる。真空チャンバの内に、ＳＩＨ4、Ｓｉ2Ｈ6やＳｉＦ4等の原料ガスおよびＨ2やＡｒなどの希釈ガスを導入し、電極に高周波電力を印加することで、プラズマを発生させ、原料ガスを分解し、所望の基板に水素化アモルファスシリコン膜、微結晶シリコン膜やポリシリコン膜などを形成する方法である。成膜中にドーピングガスを混ぜることで、ｐ型やｎ型シリコン膜が容易に得られることやシリコン膜中に水素を多く含むことで膜欠陥の少ない高品質なシリコン薄膜が得られることから使用されている。
【０００５】
その他のシリコン系薄膜の形成方法として、近年、有害で危険なＳｉＨ4，Ｓｉ2Ｈ6やＳｉＦ4などの原料ガスを使用せず、また、高額な除害装置や設備を必要とせず、さらに、プラスチック基板等への低温で大面積に成膜することが可能なスパッタリング法も見直されている。（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
スパッタリングの成膜速度および生産性の向上においては、ターゲットとして粉末材料を使用するスパッタリング方法および装置が知られている。（特許文献１参照）。
【０００７】
図６は、上記特許文献１に記載された従来例のスパッタ装置の概略構成を示している。
【０００８】
同図において、真空チャンバ１の内に、カソード部２およびカソード部２と対向して基板３を保持する基板載置台４を設置されている。カソード部２は、底部の水冷ジャケット上に、断熱プレート５、さらにその上に加熱手段であるヒータ６が設置されている。ヒータ６には温度制御用の熱電対７が設けられている。ヒータ６の上部に、粉末状のターゲット材料８を載置できるトレー９が配置されている。ターゲット材料８として酸化マグネシウム（ Ｍ ｇ Ｏ ） の粉末（２ ０ ０ ｎ ｍ 〜 ７ ０ μ ｍ）を使用した。ターゲット材料８の周囲にアースシールド１０が設置され、ターゲット材料８の裏面側にはマグネトロン放電用磁石１１が設置されている。
【０００９】
このような構成において、真空チャンバ１内にＡｒガスを導入し、真空チャンバ１内を一定の圧力に調圧し、高周波電源１２からマッチングボックス１３を介して高周波電力をターゲット材料８に印加することでプラズマを生成する。プラズマが生成すると、ターゲット材料８の表面温度は、急激に上昇し、ターゲット材料８の表面温度が安定したところでトレー９上にあるシャッタ（図示せず）を開け、成膜を開始した。このように粉末ターゲットを用いた場合、焼結ターゲットを用いたスパッタリング法に比べ約４〜５倍の成膜速度が得られている。
【００１０】
他に、スパッタ成膜中にＨラジカル（活性種）を真空チャンバ内に導入し、ポリシリコン薄膜を形成するスパッタリング法が提案されている。（例えば、非特許文献２参照）。
【００１１】
図７は、上記非特許文献２に記載された従来例のスパッタ装置の概略構成を示している。真空チャンバ１内にシリコンターゲット７８と対向して基板７３を設置している。真空チャンバ１内には、Ａｒ及びＨ2ガスを導入し、高周波電源１２からマッチングボックス１３を介して高周波電力をシリコンターゲット７８に印加することでスパッタを行う。基板３の側面方向には、新たに誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）発生装置２０を付帯し、スパッタ成膜中にそのプラズマからＨラジカル（活性種）を供給する。
【００１２】
これにより、結晶性の高いシリコン薄膜を得ることができるとされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００５−２９８５９号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】芹川 正，“スパッタリング法によるＳｉ膜と高性能多結晶Ｓｉ薄膜トランジスタ”，電子情報通信学会技術報告．ＳＤＭ，シリコン材料・デバイス １１０（１５），２３−２８，２０１０
【非特許文献２】Ｋ．Ｆｕｋａｙａ ｅｔ ａｌ．，“Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ ｉｎ Ｓｉ Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｂｙ Ｈ−Ｒａｄｉｃａｌ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ”，Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ４９（２０１０）０１５５０１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記特許文献１に記載のスパッタリング方法では、粉末のターゲット材料を用いるため、ターゲット材料の表面積が大きく、自然酸化膜などの表面についた酸化膜の割合が高いため、スパッタリング成膜中に酸素が混入するという問題があった。また、スパッタリングの前段階として長時間のプリスパッタ（酸化膜除去）工程が必要となり、材料使用効率が極端に悪くなるという問題があった。
【００１６】
つまり、酸素を含有する酸化物（例えば、酸化マグネシウム）のスパッタリング方法としては問題なかったが、太陽電池や薄膜ＴＦＴに使用される酸素の含有率が少ない高品質なシリコン薄膜形成用のスパッタリング方法としては不向きであった。
【００１７】
また、上記非特許文献２に記載のスパッタリング方法においては、高額な誘導結合型プラズマの装置を付帯することや、Ｈラジカル（活性種）の生成が一箇所であるため大面積に均一な処理は難しく、大型基板を用いたスパッタ装置への応用は困難であった。
【００１８】
本発明は、上述のような課題に鑑みなされたもので、粉末ターゲットを用いて、酸素の含有率の少ない高品質なシリコン薄膜を高速で成膜することができるスパッタ装置及び方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本願発明のスパッタリング方法は、スパッタ成膜を行う前段階として、加熱手段によりガスを分解させることで活性種を生成し、活性種による化学的エッチングによって、ターゲット材料の表面についた不純物の除去および前記ターゲット材料表面の酸化膜の還元を行う工程を有すること特徴とする。
【００２０】
このような構成により、ターゲット材料の表面にある不純物の除去やターゲット材料表面の酸化膜が還元され、酸素の含有率の少ない膜を成膜することができる。また、ガスを分解させるための加熱手段による輻射熱によりターゲット材料も加熱され、ターゲット材料表面の還元が効率よくできる。また、プリスパッタ工程とは異なり酸化膜をスパッタすることがないので、真空チャンバ壁や真空部材に酸素の含有した膜が堆積されることがなく、スパッタ成膜中に堆積膜から酸素が放出されないため、酸素の少ない状態でスパッタ膜を形成することができる。さらに、ターゲット材料をスパッタしないので、材料使用効率を上げることができる。
【００２１】
また、好適には、前記ターゲット材料には、シリコンなどの酸素を含有しない材料であることが望ましい。
【００２２】
このような構成により、半導体装置、太陽電池、液晶パネルなどで用いられるシリコン薄膜を形成することができる。
【００２３】
また、好適には、前記ターゲット材料には、シリコンの粉末や小片、チップやウェハなど用いることが望ましい。
【００２４】
このような構成により、高速でスパッタリングすることができるため、生産性向上が期待できる。
【００２５】
また、好適には、前記ガスは、水素を含むガスであることが望ましい。
【００２６】
このような構成により、シリコン薄膜の品質向上を図ることができる。
【００２７】
本願発明のスパッタリング方法は、スパッタ成膜を行う前段階として、加熱手段によりガスを分解させることで活性種を生成し、活性種による化学的エッチングによって、真空チャンバ壁の表面についた堆積膜の除去および堆積膜表面の酸化膜の還元を行う工程を有すること特徴とする。
【００２８】
このような構成により、真空チャンバ壁や他の部材に堆積した膜の除去およびその表面についた酸化膜の還元できるので、スパッタ成膜中に堆積膜から酸素が放出されないため、酸素の少ない状態でスパッタ膜を形成することができる。また、ガスを分解させるための加熱による輻射熱により真空チャンバ壁や他の部材も加熱され、堆積膜の除去や堆積膜表面の酸化膜の還元が効率よくできる。
【００２９】
また、好適には、前記ガスは、水素を含むガスであることが望ましい。
【００３０】
このような構成により、シリコン薄膜の品質向上を図ることができる。
【００３１】
本願発明のスパッタリング方法は、スパッタ成膜中において、加熱手段によりガスを分解し活性種を生成させ、化学的エッチング効果によって、前記ターゲットのスパッタ速度を向上させ、スパッタで形成した膜中に活性種を取込ませること特徴とする。
【００３２】
このような構成により、活性種による化学的エッチング効果により高速でスパッタリングでき、高品質な膜を形成することができる。また、ガスを分解させるための加熱による輻射熱によりターゲット材料も加熱され、より高速な成膜が可能になる。
【００３３】
また、好適には、前記ターゲット材料には、シリコンなどの酸素を含有しない材料であることが望ましい。
【００３４】
このような構成により、半導体装置、太陽電池、液晶パネルなどで用いられるシリコン薄膜を形成することができる。
【００３５】
また、好適には、前記ターゲット材料には、シリコンの粉末や小片、チップやウェハなど用いることが望ましい。
【００３６】
このような構成により、高速でスパッタリングすることができるため、生産性向上が期待できる。
【００３７】
また、好適には、前記ガスは、水素を含むガスであることが望ましい。
【００３８】
このような構成により、シリコン薄膜の品質向上を図ることができる。
【００３９】
本願発明のスパッタ装置は、真空チャンバと、前記チャンバ内にガスを供給するガス導入口と、ターゲットと、かつ前記ターゲットと対向して設置する基板を保持する基板載置台と、を有し、前記基材に前記ターゲット材料の薄膜を形成するスパッタ装置であって、
前記スパッタ用ターゲット近傍に高融点金属フィラメントを備え、
前記高融点金属フィラメントを加熱できる機構を有することを特徴とする。
【００４０】
このような構成により、スパッタ成膜前段階に高融点金属フィラメントの加熱を行うことで、ターゲット材料の表面にある不純物の除去やターゲット材料表面の酸化膜が還元され、酸素の含有率の少ない膜を成膜することができる。また、真空チャンバ壁や他の部材に堆積した膜及びその表面についた酸化膜の除去ができるので、スパッタ成膜中に堆積膜から酸素が放出されないため、酸素の少ない状態でスパッタ膜を形成することができる。さらに、スパッタ成膜中に高融点金属フィラメントに加熱を行うことで、高速でスパッタリングでき、高品質な膜を形成することができる。
【００４１】
また、好適には、前記高融点金属フィラメントは、前記ターゲットと前記チャンバ壁の間で、前記ターゲットを取り囲むように設置することが望ましい。
【００４２】
このような構成により、真空チャンバ壁や他の部材に堆積した膜及びその表面についた酸化膜の除去ができるので、スパッタ成膜中に堆積膜から酸素が放出されないため、酸素の少ない状態でスパッタ膜を形成することができる。
【００４３】
また、好適には、前記高融点金属フィラメントは、前記ターゲットと前記基板載置台の間に設置しても良い。
【００４４】
このような構成により、より効果的にターゲット材料の不純物及びターゲット材料表面の酸化膜を除去することができる。
【００４５】
また、好適には、前記スパッタ用ターゲットと前記基板載置台の間に設置し、前記スパッタ用ターゲットと前記基板載置台の間以外に移動可能とする移動機構を有しても良い。
【００４６】
このような構成により、スパッタ成膜中に高融点金属フィラメントからでるコンタミを軽減することができる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、粉末ターゲットを用いて、酸素の含有率の少ない高品質なシリコン薄膜を高速で成膜することができるスパッタリング方法およびスパッタリング装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態１におけるスパッタ装置の構成を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるスパッタ装置の構成を示す上面図
【図３】本発明の実施の形態２におけるスパッタ装置の構成を示す断面図
【図４】本発明の実施の形態３におけるスパッタ装置の構成を示す断面図
【図５】本発明の実施の形態３におけるスパッタ装置の構成を示す上面図
【図６】特許文献１におけるスパッタリング装置の構成を示す断面図
【図７】非特許文献２におけるスパッタリング装置の構成を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、本発明の実施の形態におけるスパッタ装置について図面を用いて説明する。
【００５０】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図１および図２を参照して説明する。
【００５１】
図１および図２は本発明の実施の形態１におけるスパッタ装置の構成を示すもので、図１は断面の概略図、図２は上面からみた概略図を示す。
【００５２】
図１において、真空チャンバ１の内に、カソード部２およびカソード部２と対向して基板３を保持する基板載置台４を設置した。カソード部２は、底部の水冷ジャケット上に、断熱プレート５、さらにその上にターゲット材料８を加熱するヒータ６が設置する。ヒータ６には温度制御用の熱電対７が設けられている。ヒータ６の上部に、粉末状のターゲット材料８を載置できるトレー９が配置されている。ターゲット材料８としてシリコンの粉末（約１ μ ｍ）を使用した。
【００５３】
今回は、シリコン粉末材料を使用したが、シリコンの焼結ターゲット、シリコンウェハ、シリコンのチップやシリコンの小片などシリコン材料を用いてもよい。そのシリコン材料は、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）やリン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）などの不純物が微量にドーピングされたシリコン材料、不純物がドーピングされていないシリコン材料でも良い。これにより、太陽電池等に使用するｐ型、ｎ型シリコンやｉ層シリコン薄膜などを形成することができる。
【００５４】
ターゲット材料８の周囲にアースシールド１０が設置され、ターゲット材料８の裏面側にはマグネトロン放電用磁石１１が設置されている。ターゲット材料８の近傍にターゲット材料８を取り囲むように高融点金属フィラメント１４（タングステン）を設置した。
【００５５】
今回は、高融点金属フィラメント１４にはタングステン（Ｗ）を使用したが、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）やその合金を使用しても良い。
【００５６】
高融点金属フィラメント１４には、直流電源１５が取付けられており、その直流電源１５の電流によって高融点金属フィラメント１４の温度を１５００〜２２００℃程度を調整することができる。
【００５７】
ＡｒおよびＨ2ガスをマスフローメータを介し真空チャンバ１内に導入し（各０〜２００ｓｃｃｍ）、チャンバ内を一定の圧力に調圧（０．１〜１００Ｐａ）した。その後、高融点金属フィラメント１４を２０００℃程度に加熱し、Ｈ2ガスが加熱された高融点金属フィラメント１４に衝突することで分解されＨラジカル（活性種）を生成される。このＨラジカルを用いて、ターゲット材料８表面にある不純物の除去やターゲット材料８表面の酸化膜の還元をすることができる。また、高融点金属フィラメント１４を２０００℃程度まで加熱させるので、その輻射熱によりターゲット材料８も加熱され、ターゲット材料８表面の効率よく還元することできる。また、真空チャンバ壁や他の部材に堆積した膜の除去およびその表面についた酸化膜の還元が効率よくできる。
【００５８】
ターゲット材料８の表面温度の上昇や四重極質量分析器（ＱＭＳ）による真空チャンバ１内の酸素原子ならびに酸素分子に寄与する信号強度の低下が安定してきたら、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を高周波電源１２からマッチングボックス１３を介してターゲット材料８に印加することで、基板３にシリコン薄膜膜のスパッタ成膜を開始する。これにより、ターゲット材料８の表面の酸化膜や真空チャンバ壁や他の部材に堆積した膜及びその表面についた酸化膜の除去ができるので、スパッタ成膜中に堆積膜から酸素が放出されないため、酸素の少ない状態でスパッタ膜を形成することができる。
【００５９】
スパッタ成膜中においても、高融点金属フィラメント１４を加熱することで真空チャンバ１内のＨ2ガスが分解され、Ｈラジカル（活性種）が多く生成し、基板３上に成膜したシリコン膜の品質を向上させたり、シリコン膜の結晶性を向上させたりすることができる。また、高融点金属フィラメント１４からの輻射熱によりターゲット材料８が加熱され、より高速成膜が可能となる。
【００６０】
特許文献１では、粉末ターゲット材料の表面酸化膜によって、酸素の含有率が少ない高品質なシリコン薄膜形成には不向きであったが、本実施の形態においては、高融点金属フィラメント１４の熱によりＨ2ガスが分解しＨラジカルを多く生成するため、ターゲット材料の表面にある不純物の除去やターゲット材料表面の酸化膜が還元され、酸素の含有率の少ない膜を成膜することができる。また、高融点金属フィラメント１４の加熱することによる輻射熱によりターゲット材料も加熱され、ターゲット材料表面の還元が効率よくできる。
【００６１】
さらに、真空チャンバ壁や他の部材に堆積した膜及びその表面についた酸化膜の除去ができるので、スパッタ成膜中に堆積膜から酸素が放出されないため、酸素の少ない状態でスパッタ膜を形成することができる。
【００６２】
非特許文献２では、高額な誘導結合型プラズマの装置を付帯することや、Ｈラジカル（活性種）の生成が一箇所であるため大面積に均一な処理は困難であったが、本実施の形態においては、高額な装置を必要とせず、高融点金属フィラメント１４の形状によって大面積、均一にＨラジカル（活性種）を形成させることは容易である。
【００６３】
一般的なプリスパッタ工程とは異なり酸化膜をスパッタすることがないので、真空チャンバ壁や真空部材に酸素の含有した膜が堆積されることがなく、堆積膜の除去も行うのでスパッタ成膜中に堆積膜から酸素が放出されないため、酸素の少ない状態でスパッタ膜を形成することができる。さらに、ターゲット材料をスパッタしないので、材料使用効率を上げることができる。
【００６４】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図３を参照して説明する。
【００６５】
図３は本発明の実施の形態２におけるスパッタ装置の断面図である。
【００６６】
本発明の実施の形態２においては、実施の形態１との違いは、高融点金属フィラメント１４の設置位置の違いであるので、それ以外の説明は省略する。
【００６７】
高融点金属フィラメント１４は、ターゲット材料８の上方でターゲット材料８と基板３の間に設置する。これにより、Ｈラジカル（活性種）が生成される場所が、ターゲット材料と近くなるため、より効果的にターゲット材料の表面にある不純物の除去やターゲット材料表面の酸化膜が還元することができる。また、高融点金属フィラメント１４とターゲット材料８の距離が近くに設置できるため、高融点金属フィラメント１４からの輻射熱も大きくなり、ターゲット材料の表面にある不純物の除去やターゲット材料表面の酸化膜の還元が効果的に行うことができる。
【００６８】
スパッタ成膜中には、高融点金属フィラメント１４をターゲット材料８と基板３の間以外の場所に動かしてもよい。これにより、スパッタ成膜中に高融点金属フィラメント１４の材料によるコンタミを低減することができるため、さらに高品質なシリコン薄膜を形成することができる。
【００６９】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、図４および図５を参照して説明する。
【００７０】
図４および図５は本発明の実施の形態３におけるスパッタ装置の構成を示すもので、図４は断面の概略図、図５は上面からみた概略図を示す。
【００７１】
本発明の実施の形態３においては、実施の形態１との違いは、太陽電池や液晶パネルなどに使用される大型基板を用いたときの大型装置であるため、それ以外の説明は省略する。
【００７２】
図４および図５に示したように大型真空チャンバ内の大型の基板３は、図の左側から右側に移動していく間に、カソード部２の上面を通過する際にシリコン薄膜が成膜される。これにより、高額な装置を必要とせず、高速で大面積に均一にシリコン薄膜を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上のように本発明は、シリコン系材料の薄膜形成に係り、とくに、半導体装置や太陽電池などに用いられる半導体基板上やガラス基板上に電子素子を形成するための薄膜形成方法、液晶パネルや太陽電池などに用いられる基板に半導体薄膜を形成するためのスパッタ成膜装置及びその方法として有用な発明である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 真空チャンバ
２ カソード部
３，７３ 基板
４ 基板載置台
５ 断熱プレート
６ ヒータ
７ 熱電対
８ ターゲット材料
９ トレー
１０ アースシールド
１１ マグネトロン放電用磁石
１２ 高周波電源
１３ マッチングボックス
１４ 高融点金属フィラメント
１５ 直流電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン系材料の薄膜形成に係り、とくに、半導体装置や太陽電池などに用いられる半導体基板上やガラス基板上に電子素子を形成するための薄膜形成方法、液晶パネルや太陽電池などに用いられる基板に半導体薄膜を形成するためのスパッタリング方法およびスパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン系薄膜は、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などの画素回路を構成するスイッチング素子、或いは液晶駆動用ドライバの回路素子などの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や太陽電池などに広く利用されている。
【０００３】
その中で薄膜シリコン太陽電池は、結晶系シリコン太陽電池に比べ、圧倒的に材料使用量が少ないことから、将来の大規模発電用低コスト太陽電池として期待されている。現在、薄膜シリコン太陽電池の中で実用化されているのは、アモルファスシリコン太陽電池である。アモルファスシリコンは、低波長感度が高く、発電層の厚みは、３００ｎｍ程度で十分であるという利点を有するが、発電効率が悪いという問題があった。そのため、更なる発電効率の向上ため、より長波長感度の高いマイクロクリスタルシリコン（微結晶シリコン）と組み合わせたタンデム型太陽電池（アモルファスシリコン／マイクロクリスタルシリコンの積層構造）が開発されている。しかしながら、マイクロクリスタルシリコンの発電層は、２〜３μｍ程度の膜厚が必要となり、生産タクト、生産コスト低減の面からもシリコンの高速成膜が強く望まれている。
【０００４】
これらに薄膜シリコン太陽電池に用いられるシリコン系薄膜を形成する方法としては、一般的には、プラズマ化学気層堆積（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）法が用いられる。真空チャンバの内に、ＳＩＨ4、Ｓｉ2Ｈ6やＳｉＦ4等の原料ガスおよびＨ2やＡｒなどの希釈ガスを導入し、電極に高周波電力を印加することで、プラズマを発生させ、原料ガスを分解し、所望の基板に水素化アモルファスシリコン膜、微結晶シリコン膜やポリシリコン膜などを形成する方法である。成膜中にドーピングガスを混ぜることで、ｐ型やｎ型シリコン膜が容易に得られることやシリコン膜中に水素を多く含むことで膜欠陥の少ない高品質なシリコン薄膜が得られることから使用されている。
【０００５】
その他のシリコン系薄膜の形成方法として、近年、有害で危険なＳｉＨ4，Ｓｉ2Ｈ6やＳｉＦ4などの原料ガスを使用せず、また、高額な除害装置や設備を必要とせず、さらに、プラスチック基板等への低温で大面積に成膜することが可能なスパッタリング法も見直されている。（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
スパッタリングの成膜速度および生産性の向上においては、ターゲットとして粉末材料を使用するスパッタリング方法および装置が知られている。（特許文献１参照）。
【０００７】
図６は、上記特許文献１に記載された従来例のスパッタ装置の概略構成を示している。
【０００８】
同図において、真空チャンバ１の内に、カソード部２およびカソード部２と対向して基板３を保持する基板載置台４を設置されている。カソード部２は、底部の水冷ジャケット上に、断熱プレート５、さらにその上に加熱手段であるヒータ６が設置されている。ヒータ６には温度制御用の熱電対７が設けられている。ヒータ６の上部に、粉末状のターゲット材料８を載置できるトレー９が配置されている。ターゲット材料８として酸化マグネシウム（ Ｍ ｇ Ｏ ） の粉末（２ ０ ０ ｎ ｍ 〜 ７ ０ μ ｍ）を使用した。ターゲット材料８の周囲にアースシールド１０が設置され、ターゲット材料８の裏面側にはマグネトロン放電用磁石１１が設置されている。
【０００９】
このような構成において、真空チャンバ１内にＡｒガスを導入し、真空チャンバ１内を一定の圧力に調圧し、高周波電源１２からマッチングボックス１３を介して高周波電力をターゲット材料８に印加することでプラズマを生成する。プラズマが生成すると、ターゲット材料８の表面温度は、急激に上昇し、ターゲット材料８の表面温度が安定したところでトレー９上にあるシャッタ（図示せず）を開け、成膜を開始した。このように粉末ターゲットを用いた場合、焼結ターゲットを用いたスパッタリング法に比べ約４〜５倍の成膜速度が得られている。
【００１０】
他に、スパッタ成膜中にＨラジカル（活性種）を真空チャンバ内に導入し、ポリシリコン薄膜を形成するスパッタリング法が提案されている。（例えば、非特許文献２参照）。
【００１１】
図７は、上記非特許文献２に記載された従来例のスパッタ装置の概略構成を示している。真空チャンバ１内にシリコンターゲット７８と対向して基板７３を設置している。真空チャンバ１内には、Ａｒ及びＨ2ガスを導入し、高周波電源１２からマッチングボックス１３を介して高周波電力をシリコンターゲット７８に印加することでスパッタを行う。基板３の側面方向には、新たに誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）発生装置２０を付帯し、スパッタ成膜中にそのプラズマからＨラジカル（活性種）を供給する。
【００１２】
これにより、結晶性の高いシリコン薄膜を得ることができるとされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００５−２９８５９号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】芹川 正，“スパッタリング法によるＳｉ膜と高性能多結晶Ｓｉ薄膜トランジスタ”，電子情報通信学会技術報告．ＳＤＭ，シリコン材料・デバイス １１０（１５），２３−２８，２０１０
【非特許文献２】Ｋ．Ｆｕｋａｙａ ｅｔ ａｌ．，“Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ ｉｎ Ｓｉ Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｂｙ Ｈ−Ｒａｄｉｃａｌ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ”，Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ４９（２０１０）０１５５０１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記特許文献１に記載のスパッタリング方法では、粉末のターゲット材料を用いるため、ターゲット材料の表面積が大きく、自然酸化膜などの表面についた酸化膜の割合が高いため、スパッタリング成膜中に酸素が混入するという問題があった。また、スパッタリングの前段階として長時間のプリスパッタ（酸化膜除去）工程が必要となり、材料使用効率が極端に悪くなるという問題があった。
【００１６】
つまり、酸素を含有する酸化物（例えば、酸化マグネシウム）のスパッタリング方法としては問題なかったが、太陽電池や薄膜ＴＦＴに使用される酸素の含有率が少ない高品質なシリコン薄膜形成用のスパッタリング方法としては不向きであった。
【００１７】
また、上記非特許文献２に記載のスパッタリング方法においては、高額な誘導結合型プラズマの装置を付帯することや、Ｈラジカル（活性種）の生成が一箇所であるため大面積に均一な処理は難しく、大型基板を用いたスパッタ装置への応用は困難であった。
【００１８】
本発明は、上述のような課題に鑑みなされたもので、粉末ターゲットを用いて、酸素の含有率の少ない高品質なシリコン薄膜を高速で成膜することができるスパッタ装置及び方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本願発明のスパッタリング方法は、スパッタ成膜を行う前段階として、加熱手段によりガスを分解させることで活性種を生成し、活性種による化学的エッチングによって、ターゲット材料の表面についた不純物の除去および前記ターゲット材料表面の酸化膜の還元を行う工程を有すること特徴とする。
【００２０】
このような構成により、ターゲット材料の表面にある不純物の除去やターゲット材料表面の酸化膜が還元され、酸素の含有率の少ない膜を成膜することができる。また、ガスを分解させるための加熱手段による輻射熱によりターゲット材料も加熱され、ターゲット材料表面の還元が効率よくできる。また、プリスパッタ工程とは異なり酸化膜をスパッタすることがないので、真空チャンバ壁や真空部材に酸素の含有した膜が堆積されることがなく、スパッタ成膜中に堆積膜から酸素が放出されないため、酸素の少ない状態でスパッタ膜を形成することができる。さらに、ターゲット材料をスパッタしないので、材料使用効率を上げることができる。
【００２１】
また、好適には、前記ターゲット材料には、シリコンなどの酸素を含有しない材料であることが望ましい。
【００２２】
このような構成により、半導体装置、太陽電池、液晶パネルなどで用いられるシリコン薄膜を形成することができる。
【００２３】
また、好適には、前記ターゲット材料には、シリコンの粉末や小片、チップやウェハなど用いることが望ましい。
【００２４】
このような構成により、高速でスパッタリングすることができるため、生産性向上が期待できる。
【００２５】
また、好適には、前記ガスは、水素を含むガスであることが望ましい。
【００２６】
このような構成により、シリコン薄膜の品質向上を図ることができる。
【００２７】
本願発明のスパッタリング方法は、スパッタ成膜を行う前段階として、加熱手段によりガスを分解させることで活性種を生成し、活性種による化学的エッチングによって、真空チャンバ壁の表面についた堆積膜の除去および堆積膜表面の酸化膜の還元を行う工程を有すること特徴とする。
【００２８】
このような構成により、真空チャンバ壁や他の部材に堆積した膜の除去およびその表面についた酸化膜の還元できるので、スパッタ成膜中に堆積膜から酸素が放出されないため、酸素の少ない状態でスパッタ膜を形成することができる。また、ガスを分解させるための加熱による輻射熱により真空チャンバ壁や他の部材も加熱され、堆積膜の除去や堆積膜表面の酸化膜の還元が効率よくできる。
【００２９】
また、好適には、前記ガスは、水素を含むガスであることが望ましい。
【００３０】
このような構成により、シリコン薄膜の品質向上を図ることができる。
【００３１】
本願発明のスパッタリング方法は、スパッタ成膜中において、加熱手段によりガスを分解し活性種を生成させ、化学的エッチング効果によって、前記ターゲットのスパッタ速度を向上させ、スパッタで形成した膜中に活性種を取込ませること特徴とする。
【００３２】
このような構成により、活性種による化学的エッチング効果により高速でスパッタリングでき、高品質な膜を形成することができる。また、ガスを分解させるための加熱による輻射熱によりターゲット材料も加熱され、より高速な成膜が可能になる。
【００３３】
また、好適には、前記ターゲット材料には、シリコンなどの酸素を含有しない材料であることが望ましい。
【００３４】
このような構成により、半導体装置、太陽電池、液晶パネルなどで用いられるシリコン薄膜を形成することができる。
【００３５】
また、好適には、前記ターゲット材料には、シリコンの粉末や小片、チップやウェハなど用いることが望ましい。
【００３６】
このような構成により、高速でスパッタリングすることができるため、生産性向上が期待できる。
【００３７】
また、好適には、前記ガスは、水素を含むガスであることが望ましい。
【００３８】
このような構成により、シリコン薄膜の品質向上を図ることができる。
【００３９】
本願発明のスパッタ装置は、真空チャンバと、前記チャンバ内にガスを供給するガス導入口と、ターゲットと、かつ前記ターゲットと対向して設置する基板を保持する基板載置台と、を有し、前記基材に前記ターゲット材料の薄膜を形成するスパッタ装置であって、
前記スパッタ用ターゲット近傍に高融点金属フィラメントを備え、
前記高融点金属フィラメントを加熱できる機構を有することを特徴とする。
【００４０】
このような構成により、スパッタ成膜前段階に高融点金属フィラメントの加熱を行うことで、ターゲット材料の表面にある不純物の除去やターゲット材料表面の酸化膜が還元され、酸素の含有率の少ない膜を成膜することができる。また、真空チャンバ壁や他の部材に堆積した膜及びその表面についた酸化膜の除去ができるので、スパッタ成膜中に堆積膜から酸素が放出されないため、酸素の少ない状態でスパッタ膜を形成することができる。さらに、スパッタ成膜中に高融点金属フィラメントに加熱を行うことで、高速でスパッタリングでき、高品質な膜を形成することができる。
【００４１】
また、好適には、前記高融点金属フィラメントは、前記ターゲットと前記チャンバ壁の間で、前記ターゲットを取り囲むように設置することが望ましい。
【００４２】
このような構成により、真空チャンバ壁や他の部材に堆積した膜及びその表面についた酸化膜の除去ができるので、スパッタ成膜中に堆積膜から酸素が放出されないため、酸素の少ない状態でスパッタ膜を形成することができる。
【００４３】
また、好適には、前記高融点金属フィラメントは、前記ターゲットと前記基板載置台の間に設置しても良い。
【００４４】
このような構成により、より効果的にターゲット材料の不純物及びターゲット材料表面の酸化膜を除去することができる。
【００４５】
また、好適には、前記スパッタ用ターゲットと前記基板載置台の間に設置し、前記スパッタ用ターゲットと前記基板載置台の間以外に移動可能とする移動機構を有しても良い。
【００４６】
このような構成により、スパッタ成膜中に高融点金属フィラメントからでるコンタミを軽減することができる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、粉末ターゲットを用いて、酸素の含有率の少ない高品質なシリコン薄膜を高速で成膜することができるスパッタリング方法およびスパッタリング装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態１におけるスパッタ装置の構成を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるスパッタ装置の構成を示す上面図
【図３】本発明の実施の形態２におけるスパッタ装置の構成を示す断面図
【図４】本発明の実施の形態３におけるスパッタ装置の構成を示す断面図
【図５】本発明の実施の形態３におけるスパッタ装置の構成を示す上面図
【図６】特許文献１におけるスパッタリング装置の構成を示す断面図
【図７】非特許文献２におけるスパッタリング装置の構成を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、本発明の実施の形態におけるスパッタ装置について図面を用いて説明する。
【００５０】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図１および図２を参照して説明する。
【００５１】
図１および図２は本発明の実施の形態１におけるスパッタ装置の構成を示すもので、図１は断面の概略図、図２は上面からみた概略図を示す。
【００５２】
図１において、真空チャンバ１の内に、カソード部２およびカソード部２と対向して基板３を保持する基板載置台４を設置した。カソード部２は、底部の水冷ジャケット上に、断熱プレート５、さらにその上にターゲット材料８を加熱するヒータ６が設置する。ヒータ６には温度制御用の熱電対７が設けられている。ヒータ６の上部に、粉末状のターゲット材料８を載置できるトレー９が配置されている。ターゲット材料８としてシリコンの粉末（約１ μ ｍ）を使用した。
【００５３】
今回は、シリコン粉末材料を使用したが、シリコンの焼結ターゲット、シリコンウェハ、シリコンのチップやシリコンの小片などシリコン材料を用いてもよい。そのシリコン材料は、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）やリン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）などの不純物が微量にドーピングされたシリコン材料、不純物がドーピングされていないシリコン材料でも良い。これにより、太陽電池等に使用するｐ型、ｎ型シリコンやｉ層シリコン薄膜などを形成することができる。
【００５４】
ターゲット材料８の周囲にアースシールド１０が設置され、ターゲット材料８の裏面側にはマグネトロン放電用磁石１１が設置されている。ターゲット材料８の近傍にターゲット材料８を取り囲むように高融点金属フィラメント１４（タングステン）を設置した。
【００５５】
今回は、高融点金属フィラメント１４にはタングステン（Ｗ）を使用したが、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）やその合金を使用しても良い。
【００５６】
高融点金属フィラメント１４には、直流電源１５が取付けられており、その直流電源１５の電流によって高融点金属フィラメント１４の温度を１５００〜２２００℃程度を調整することができる。
【００５７】
ＡｒおよびＨ2ガスをマスフローメータを介し真空チャンバ１内に導入し（各０〜２００ｓｃｃｍ）、チャンバ内を一定の圧力に調圧（０．１〜１００Ｐａ）した。その後、高融点金属フィラメント１４を２０００℃程度に加熱し、Ｈ2ガスが加熱された高融点金属フィラメント１４に衝突することで分解されＨラジカル（活性種）を生成される。このＨラジカルを用いて、ターゲット材料８表面にある不純物の除去やターゲット材料８表面の酸化膜の還元をすることができる。また、高融点金属フィラメント１４を２０００℃程度まで加熱させるので、その輻射熱によりターゲット材料８も加熱され、ターゲット材料８表面の効率よく還元することできる。また、真空チャンバ壁や他の部材に堆積した膜の除去およびその表面についた酸化膜の還元が効率よくできる。
【００５８】
ターゲット材料８の表面温度の上昇や四重極質量分析器（ＱＭＳ）による真空チャンバ１内の酸素原子ならびに酸素分子に寄与する信号強度の低下が安定してきたら、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を高周波電源１２からマッチングボックス１３を介してターゲット材料８に印加することで、基板３にシリコン薄膜膜のスパッタ成膜を開始する。これにより、ターゲット材料８の表面の酸化膜や真空チャンバ壁や他の部材に堆積した膜及びその表面についた酸化膜の除去ができるので、スパッタ成膜中に堆積膜から酸素が放出されないため、酸素の少ない状態でスパッタ膜を形成することができる。
【００５９】
スパッタ成膜中においても、高融点金属フィラメント１４を加熱することで真空チャンバ１内のＨ2ガスが分解され、Ｈラジカル（活性種）が多く生成し、基板３上に成膜したシリコン膜の品質を向上させたり、シリコン膜の結晶性を向上させたりすることができる。また、高融点金属フィラメント１４からの輻射熱によりターゲット材料８が加熱され、より高速成膜が可能となる。
【００６０】
特許文献１では、粉末ターゲット材料の表面酸化膜によって、酸素の含有率が少ない高品質なシリコン薄膜形成には不向きであったが、本実施の形態においては、高融点金属フィラメント１４の熱によりＨ2ガスが分解しＨラジカルを多く生成するため、ターゲット材料の表面にある不純物の除去やターゲット材料表面の酸化膜が還元され、酸素の含有率の少ない膜を成膜することができる。また、高融点金属フィラメント１４の加熱することによる輻射熱によりターゲット材料も加熱され、ターゲット材料表面の還元が効率よくできる。
【００６１】
さらに、真空チャンバ壁や他の部材に堆積した膜及びその表面についた酸化膜の除去ができるので、スパッタ成膜中に堆積膜から酸素が放出されないため、酸素の少ない状態でスパッタ膜を形成することができる。
【００６２】
非特許文献２では、高額な誘導結合型プラズマの装置を付帯することや、Ｈラジカル（活性種）の生成が一箇所であるため大面積に均一な処理は困難であったが、本実施の形態においては、高額な装置を必要とせず、高融点金属フィラメント１４の形状によって大面積、均一にＨラジカル（活性種）を形成させることは容易である。
【００６３】
一般的なプリスパッタ工程とは異なり酸化膜をスパッタすることがないので、真空チャンバ壁や真空部材に酸素の含有した膜が堆積されることがなく、堆積膜の除去も行うのでスパッタ成膜中に堆積膜から酸素が放出されないため、酸素の少ない状態でスパッタ膜を形成することができる。さらに、ターゲット材料をスパッタしないので、材料使用効率を上げることができる。
【００６４】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図３を参照して説明する。
【００６５】
図３は本発明の実施の形態２におけるスパッタ装置の断面図である。
【００６６】
本発明の実施の形態２においては、実施の形態１との違いは、高融点金属フィラメント１４の設置位置の違いであるので、それ以外の説明は省略する。
【００６７】
高融点金属フィラメント１４は、ターゲット材料８の上方でターゲット材料８と基板３の間に設置する。これにより、Ｈラジカル（活性種）が生成される場所が、ターゲット材料と近くなるため、より効果的にターゲット材料の表面にある不純物の除去やターゲット材料表面の酸化膜が還元することができる。また、高融点金属フィラメント１４とターゲット材料８の距離が近くに設置できるため、高融点金属フィラメント１４からの輻射熱も大きくなり、ターゲット材料の表面にある不純物の除去やターゲット材料表面の酸化膜の還元が効果的に行うことができる。
【００６８】
スパッタ成膜中には、高融点金属フィラメント１４をターゲット材料８と基板３の間以外の場所に動かしてもよい。これにより、スパッタ成膜中に高融点金属フィラメント１４の材料によるコンタミを低減することができるため、さらに高品質なシリコン薄膜を形成することができる。
【００６９】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、図４および図５を参照して説明する。
【００７０】
図４および図５は本発明の実施の形態３におけるスパッタ装置の構成を示すもので、図４は断面の概略図、図５は上面からみた概略図を示す。
【００７１】
本発明の実施の形態３においては、実施の形態１との違いは、太陽電池や液晶パネルなどに使用される大型基板を用いたときの大型装置であるため、それ以外の説明は省略する。
【００７２】
図４および図５に示したように大型真空チャンバ内の大型の基板３は、図の左側から右側に移動していく間に、カソード部２の上面を通過する際にシリコン薄膜が成膜される。これにより、高額な装置を必要とせず、高速で大面積に均一にシリコン薄膜を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上のように本発明は、シリコン系材料の薄膜形成に係り、とくに、半導体装置や太陽電池などに用いられる半導体基板上やガラス基板上に電子素子を形成するための薄膜形成方法、液晶パネルや太陽電池などに用いられる基板に半導体薄膜を形成するためのスパッタ成膜装置及びその方法として有用な発明である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 真空チャンバ
２ カソード部
３，７３ 基板
４ 基板載置台
５ 断熱プレート
６ ヒータ
７ 熱電対
８ ターゲット材料
９ トレー
１０ アースシールド
１１ マグネトロン放電用磁石
１２ 高周波電源
１３ マッチングボックス
１４ 高融点金属フィラメント
１５ 直流電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタ成膜を行う前段階として、加熱手段によりガスを分解させることで活性種を生成し、活性種による化学的エッチングによって、ターゲット材料の表面についた不純物の除去および前記ターゲット材料表面の酸化膜の還元を行う工程を有すること、
特徴とするスパッタリング方法。
【請求項２】
前記ターゲット材料は、酸素を含有しない材料である、請求項１記載のスパッタリング方法。
【請求項３】
前記ターゲット材料は、シリコンの粉末や小片、チップやウェハの何れかからなる、請求項１記載のスパッタリング方法。
【請求項４】
前記ガスは、水素を含むガスである、請求項１〜３の何れか一項に記載のスパッタリング方法。
【請求項５】
スパッタ成膜を行う前段階として、加熱手段によりガスを分解させることで活性種を生成し、活性種による化学的エッチングによって、真空チャンバ壁の表面についた堆積膜の除去および堆積膜表面の酸化膜の還元を行う工程を有すること、
特徴とするスパッタリング方法。
【請求項６】
前記ガスは、水素を含むガスである、請求項５記載のスパッタリング方法。
【請求項７】
スパッタ成膜中において、加熱手段によりガスを分解し活性種を生成させ、化学的エッチング効果によって、前記ターゲットのスパッタ速度を向上させ、スパッタで形成した膜中に活性種を取込ませること、
特徴とするスパッタリング方法。
【請求項８】
前記ターゲット材料は、酸素を含有しない材料である、請求項７記載のスパッタリング方法。
【請求項９】
前記ターゲット材料は、シリコンの粉末や小片、チップやウェハの何れかからなる、請求項７記載のスパッタリング方法。
【請求項１０】
前記ガスは、水素を含むガスである、請求項５〜９の何れか一項に記載のスパッタリング方法。
【請求項１１】
真空チャンバと、前記真空チャンバ内にガスを供給するガス導入口と、ターゲットと、かつ前記ターゲットと対向して設置する基板を保持する基板載置台と、を有し、前記基板に前記ターゲット材料の薄膜を形成するスパッタ装置であって、
前記ターゲットの近傍に高融点金属フィラメントを備え、
前記高融点金属フィラメントを加熱できる機構を有すること
を特徴とするスパッタリング装置。
【請求項１２】
前記高融点金属フィラメントは、
前記ターゲットと前記チャンバ壁の間で、前記ターゲットを取り囲んで設置される、請求項１１記載のスパッタリング装置。
【請求項１３】
前記高融点金属フィラメントは、
前記ターゲットと前記基板載置台の間に設置される、請求項１１又は２に記載のスパッタリング装置。
【請求項１４】
前記高融点金属フィラメントは、
前記ターゲットと前記基板載置台の間に設置され、
前記ターゲットと前記基板載置台の間以外に移動可能とする移動機構を有する、請求項１１記載のスパッタリング装置。
【請求項１】
スパッタ成膜を行う前段階として、加熱手段によりガスを分解させることで活性種を生成し、活性種による化学的エッチングによって、ターゲット材料の表面についた不純物の除去および前記ターゲット材料表面の酸化膜の還元を行う工程を有すること、
特徴とするスパッタリング方法。
【請求項２】
前記ターゲット材料は、酸素を含有しない材料である、請求項１記載のスパッタリング方法。
【請求項３】
前記ターゲット材料は、シリコンの粉末や小片、チップやウェハの何れかからなる、請求項１記載のスパッタリング方法。
【請求項４】
前記ガスは、水素を含むガスである、請求項１〜３の何れか一項に記載のスパッタリング方法。
【請求項５】
スパッタ成膜を行う前段階として、加熱手段によりガスを分解させることで活性種を生成し、活性種による化学的エッチングによって、真空チャンバ壁の表面についた堆積膜の除去および堆積膜表面の酸化膜の還元を行う工程を有すること、
特徴とするスパッタリング方法。
【請求項６】
前記ガスは、水素を含むガスである、請求項５記載のスパッタリング方法。
【請求項７】
スパッタ成膜中において、加熱手段によりガスを分解し活性種を生成させ、化学的エッチング効果によって、前記ターゲットのスパッタ速度を向上させ、スパッタで形成した膜中に活性種を取込ませること、
特徴とするスパッタリング方法。
【請求項８】
前記ターゲット材料は、酸素を含有しない材料である、請求項７記載のスパッタリング方法。
【請求項９】
前記ターゲット材料は、シリコンの粉末や小片、チップやウェハの何れかからなる、請求項７記載のスパッタリング方法。
【請求項１０】
前記ガスは、水素を含むガスである、請求項５〜９の何れか一項に記載のスパッタリング方法。
【請求項１１】
真空チャンバと、前記真空チャンバ内にガスを供給するガス導入口と、ターゲットと、かつ前記ターゲットと対向して設置する基板を保持する基板載置台と、を有し、前記基板に前記ターゲット材料の薄膜を形成するスパッタ装置であって、
前記ターゲットの近傍に高融点金属フィラメントを備え、
前記高融点金属フィラメントを加熱できる機構を有すること
を特徴とするスパッタリング装置。
【請求項１２】
前記高融点金属フィラメントは、
前記ターゲットと前記チャンバ壁の間で、前記ターゲットを取り囲んで設置される、請求項１１記載のスパッタリング装置。
【請求項１３】
前記高融点金属フィラメントは、
前記ターゲットと前記基板載置台の間に設置される、請求項１１又は２に記載のスパッタリング装置。
【請求項１４】
前記高融点金属フィラメントは、
前記ターゲットと前記基板載置台の間に設置され、
前記ターゲットと前記基板載置台の間以外に移動可能とする移動機構を有する、請求項１１記載のスパッタリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２３８６３７（Ｐ２０１２−２３８６３７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０４９８２（Ｐ２０１１−１０４９８２）
【出願日】平成２３年５月１０日（２０１１．５．１０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１０日（２０１１．５．１０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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