マグネトロンスパッタリング装置及び薄膜の製造法
【課題】ＬａＢ6薄膜をスパッタリングで成膜するに際し、得られるＬａＢ6薄膜の広域ドメイン方向の単結晶性を改善する。
【解決手段】ターゲット１１には、高周波電源１９３からの高周波電力と、第一直流電源１９４からの高周波成分をカットした結果の第一直流電力とを印加し、基板ホルダー１３には、該高周波電力及び第一直流電力の印加中に、第二直流電源２１からの直流電力を印加する。
【解決手段】ターゲット１１には、高周波電源１９３からの高周波電力と、第一直流電源１９４からの高周波成分をカットした結果の第一直流電力とを印加し、基板ホルダー１３には、該高周波電力及び第一直流電力の印加中に、第二直流電源２１からの直流電力を印加する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホウ素原子及びランタン原子を含有するホウ素ランタン化合物薄膜の製造装置及び該薄膜の製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１，２及び３に記載されているとおり、二次電子発生膜として、ＬａＢ6などのホウ素ランタン化合物の薄膜が知られている。また、特許文献１，２及び３に記載された従来発明は、スパッタリング法を用いてホウ素ランタン化合物の結晶性薄膜を成膜するものである。
【０００３】
【特許文献１】特開平１−２８６２２８号公報
【特許文献２】特開平３−２３２９５９号公報
【特許文献３】特開平３−１０１０３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のスパッタリング装置、スパッタリング方法で成膜したホウ素ランタン化合物薄膜を二次電子源膜に適用した際、二次電子源膜としての電子発生効率は、十分なものではなかった。
【０００５】
特に、ＬａＢ6などのホウ素ランタン化合物からなる薄膜をＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）やＳＥＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｍｉｔｔｅｒ Ｄｉｓｐｌａｙ）に用いた場合には、表示装置として十分な輝度が得られていないのが現状であった。
【０００６】
上記問題点は、本発明者の研究によれば、ホウ素ランタン化合物からなる薄膜の結晶成長が十分になされない点に起因する。特に、１０ｎｍ以下のような極めて薄い膜厚の場合においては、広域ドメイン方向の単結晶性が十分でなく、結晶粒界により、広域ドメインが形成されないでいた。
【０００７】
また、本発明者の研究によれば、広域ドメイン方向の単結晶性が改善することにより、二次電子発生効率を大幅に改善させることができ、特に、ＦＥＤやＳＥＤのような電子発生装置では輝度の改善を導くことができることを見出した。輝度の改善は、ＦＥＤやＳＥＤのアノード電圧の低減を導き、同時に、使用しえる蛍光体の使用可能範囲又はその選択範囲の拡大に繋がる。
【０００８】
本発明の目的は、ＬａＢ6などのホウ素ランタン化合物からなる薄膜の成膜に当り、広域ドメイン方向の単結晶性を改善しうる製造装置及びその製造法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、第一に、第一容器、該容器内を真空排気するための排気装置、ホウ素原子及びランタン原子を含有するホウ素ランタン化合物で構成したターゲットを取付け可能にしたカソード、該カソードに高周波電力を印加するための高周波電源、該高周波電力の印加中に、該カソードに直流電力を印加するための第一直流電源、該第一直流電源からの高周波成分をカットするためのフィルター、該ターゲットの表面を磁場に曝すための磁場発生装置、該カソードに対向する位置に基板を保持するための第一基板ホルダー及び該第一基板ホルダーに直流電力を印加するための第二直流電源を有するマグネトロンスパッタリング装置である。
【００１０】
本発明は、第二に、第一容器、該容器内を真空排気するための排気装置、ホウ素原子及びランタン原子を含有するホウ素ランタン化合物で構成したターゲットを取付け可能にしたカソード、該カソードに高周波電力を印加するための高周波電源、該高周波電力の印加中に、該カソードに直流電力を印加するための第一直流電源、該ターゲットの表面を磁場に曝すための磁場発生装置、該カソードに対向する位置に基板を保持するための第一基板ホルダー、該第一基板ホルダーに直流電力を印加するための第二直流電源及び該第二直流電源からの高周波成分をカットするためのフィルター、を有するマグネトロンスパッタリング装置である。
【００１１】
本発明は第三に、真空排気した雰囲気中で、ホウ素原子及びランタン原子を含有するホウ素ランタン化合物で構成したターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング法により、基板ホルダーに保持した基板にホウ素ランタン化合物薄膜を成膜する工程を有する薄膜の製造法において、
前記ターゲットには、高周波電力と、第一直流電源からの高周波成分をカットした結果の第一直流電力とを印加し、前記基板ホルダーには、第二直流電源からの第二直流電力を印加する薄膜の製造法である。
【００１２】
本発明は、第４に、真空排気した雰囲気中で、ホウ素原子及びランタン原子を含有するホウ素ランタン化合物で構成したターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング法により、基板ホルダーに保持した基板にホウ素ランタン化合物薄膜を成膜する工程を有する薄膜の製造法において、
前記ターゲットには、高周波電力と、第一直流電源からの第一直流電力とを印加し、前記基板ホルダーには、第二直流電源からの高周波成分をカットした結果の第二直流電力を印加する薄膜の製造法である。
【００１３】
本発明の好ましい態様は、前記第二直流電力は、パルス波形電力である。このパルス波形は、高周波電源からの低周波成分の位相に対し、逆位相の波形を用いるのが好ましい。本発明の別の好ましい態様は、上記装置に、さらに、第二容器、該第二容器内にイオン、電子又は活性種のうちの少なくとも一つを発生するための装置、前記基板を保持するための第二基板ホルダー、前記基板を加熱するための加熱装置を備えたアニールユニットを有している。
【００１４】
本発明の別の好ましい態様は、上記装置に、さらに、前記第二基板ホルダーに直流電力を印加するための第三直流電源を有している。
【００１５】
本発明の別の好ましい態様は、上記装置に、さらに、第二容器、該第二容器内にイオン、電子又は活性種のうちの少なくとも一つを発生するための装置、前記基板を保持するための第二基板ホルダー、前記基板を加熱するための加熱装置を備えたアニールユニットを有し、前記第一容器と第二容器とを真空接続させて配置させている。
【００１６】
本発明の別の好ましい態様は、上記装置に、さらに、前記第二基板ホルダーに直流電力を印加するための第三直流電源を有している。
【００１７】
本発明の好ましい態様は、上記方法に、さらに、前記ホウ素ランタン化合物薄膜を加熱し、該加熱中に、該加熱後に、又は該加熱前に、イオン、電子又は活性種のうちの少なくとも一つの雰囲気中に曝す工程を有している。
【００１８】
本発明の別の好ましい態様は、上記方法に、さらに、前記ホウ素ランタン化合物薄膜を加熱し、該加熱中に、該加熱後に、又は該加熱前に、直流電界印加下のイオン、電子又は活性種のうちの少なくとも一つの雰囲気中に曝す工程を有している。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ＬａＢ6などのホウ素ランタン化合物からなる薄膜による二次電子発生功率が改善される。また、本発明によれば、ＦＥＤやＳＥＤ表示装置の輝度が改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施例に係る装置の模式図である。１は第一容器、２は第一容器１と真空接続された第二容器（アニールユニット）、３は基板仕込室、４は取り出し室、５はゲートバルブ、１１はＬａＢ6などのホウ素ランタン化合物を用いたターゲット、１２は基板、１３は基板１２を保持するための基板ホルダー（第一基板ホルダー）、１４はスパッタガス導入系、１５は基板ホルダー（第二基板ホルダー）、１６は加熱機構、１７はプラズマ電極、１８はプラズマソース用ガス導入系、１９はスパッタリング用高周波電源系、１０１はホウ素原子及びランタン原子を含有するホウ素ランタン化合物で構成したターゲット１１を取付け可能にしたカソード、１０２は磁場発生装置、１０３は磁場領域、１９１はブロッキングコンデンサ、１９２は整合回路、１９３は高周波電源、１９４はスパッタ用バイアス電源、２０は（アニール用）基板バイアス電源（第三直流電源）、２１は基板バイアス電源（第二直流電源）、２２はプラズマソース用高周波電源系、２２１はブロッキングコンデンサ、２２２は整合回路、２２３は高周波電源、２３は高周波電源１９３からの低周波成分をカットし、高周波成分電力とする低周波カットフィルター（フィルター）である。２４は、直流電源２１及び１９４からの直流電力中に含まれる高周波成分（例えば１ＫＨｚ以上、特に、１ＭＨｚのような高周波成分）をカットする高周波カットフィルターである。
【００２１】
第一容器１内のホルダー１３上に基板１２を置いて、基板１２をカソード１０１に対向させ、容器内の真空排気及び加熱（後のスパッタリング時の温度まで昇温する）を施す。加熱は、加熱機構１６によって実施される。次いで、スパッタリングガス導入系１４よりスパッタガス（ヘリウムガス、アルゴンガス、クリプトンガス、キセノンガス）を導入して所定の圧力（０．０１Ｐａ〜５０Ｐａ、好ましくは、０．１Ｐａ〜１０Ｐａ）とした後、スパッタ電源１９を用いて成膜を開始する。
【００２２】
次いで、高周波電源１９３から高周波電力（周波数は０．１ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ、好ましくは、１ＭＨｚ〜５ＧＨｚであり、投入電力は１００ワット〜３０００ワット、好ましくは、２００ワット〜２０００ワットである）を印加することによって、プラズマを生成するとともに、第一直流電源１９４にて直流電力（電圧）を所定の電圧（−５０ボルト〜−１０００ボルト、好ましくは、−１０ボルト〜−５００ボルト）とし、スパッタ成膜を行う。基板１２側には第二直流電源２１により、直流電力（電圧）を所定の電圧（０ボルト〜−５００ボルト、好ましくは−１０ボルト〜−１００ボルト）で基板ホルダー１３に印加する。第一直流電源１９４からの直流電力（第一直流電力）は、高周波電源１９３からの高周波電力印加前から投入しても良く、該高周波電力印加と同時に投入してもよく、該高周波電力印加終了後も引き続き投入されていても良い。
【００２３】
上記第二直流電源２１及び／又はスパッタリング用高周波電源１９からの直流電力及び／又は高周波電力のカソード１１への投入位置は、カソード１１の中心点に対して対称に、複数点とすることが好ましい。例えば、カソード１１の中心点に対して対称な位置を複数の直流電力及び／又は高周波電力の投入位置とすることができる。
【００２４】
永久磁石や電磁石で形成した磁場発生装置１０２は、カソード１０１の背後に位置して配置され、ターゲット１１の表面を磁場１０３に曝すことができる。また、磁場１０３は、基板１２の表面までには、到達していないことが望ましいが、ホウ素ランタン化合物膜の広域単結晶ドメインを狭めない程度であれば、磁場１０３が基板１２の表面に到達していても良い。
【００２５】
本発明で用いた第一直流電源１９４側に設けた高周波カットフィルタ２４は、別の効果として、第一直流電源１９４を保護することができる。
【００２６】
磁場発生手段１０２のＳ極とＮ極とは、カソード１０３平面に対し、垂直方向において、互いに逆極性として配置することができる。この時は、隣合う磁石は、カソード１０３平面に対し、水平方向において、互いに逆極性とする。また、磁場発生手段１０２のＳ極とＮ極とは、カソード１０３平面に対し、水平方向において、互いに逆極性として配置することも可能である。この時も、隣合う磁石は、カソード１０３平面に対し、水平方向において、互いに逆極性とする。
【００２７】
本発明の好ましい態様においては、磁場発生手段１０２は、カソード１０３平面に対し、水平方向において、揺動運動可能である。
【００２８】
本発明で用いたフィルター２３は、高周波電源１９３からの低周波成分（０．０１ＭＨｚ以下、特に０．００１ＭＨｚ以下の周波数成分）をカットすることができる。このフィルター２３を用いた時と、用いない時とでは、明らかに、単結晶ドメインの大きさが相違する。フィルター２３を用いた場合の単結晶ドメインの面積は、平均で、１μｍ2〜１ｍｍ2、好ましくは、５μｍ2〜５００μｍ2の範囲であるのに対し、フィルター２３を用いない場合の単結晶ドメインの面積は、平均で、０．０１μｍ2〜１μｍ2であった。
【００２９】
さらに、本発明は、基板１２側の第二直流電源２１からの直流電力（電圧）の基板ホルダー１３への印加によって、単結晶ドメインの平均面積を広くすることができる。この第二直流電力（電圧）は、時間平均で直流成分（グランドに対する直流成分）を持つパルス波形電力であっても良い。
【００３０】
さらに、本発明は、アニールプロセスを加えることで、単結晶ドメインの平均面積の拡張を図ることができる。
【００３１】
上述のマグネトロンスパッタリング法による成膜終了後、ゲートバルブ５を介して、真空を破ることなく、基板１２を第二容器内に搬送し、基板１２を第二容器２内のホルダー１５上に置き、加熱機構１６によりアニール（２００℃〜８００℃、好ましくは、３００℃〜５００℃）を開始する。アニール期間中の基板１２にはプラズマソース用ガス導入系１８よりプラズマソースガス（アルゴンガス、クリプトンガス、キセノンガス、水素ガス、窒素ガス等）プラズマを照射すると共に、第三直流電源２０により所定の電圧（−１０ボルト〜−１０００ボルト、好ましくは−１００ボルト〜−５００ボルト）を印加しても良い。アニール終了後に第二容器２内を大気圧に戻し、基板１２を取り出す。
【００３２】
さらに、プラズマソース用電源系２２は、ブロッキングコンデンサ２２１、整合回路２２２及び高周波電源２２３を備え、高周波電源２２３から高周波電力（周波数は０．１ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ、好ましくは、１ＭＨｚ〜５ＧＨｚであり、投入電力は１００ワット〜３０００ワット、好ましくは、２００ワット〜２０００ワットである）を印加することができる。
【００３３】
基板ホルダー１５は、加熱機構１６により所定の温度となるように加熱されており、基板ホルダー１５の上に置かれた基板１２にはアニール処理が施される。ここで加熱機構１６の設定温度とアニール処理時間は、要求される膜特性に応じ、最適な値に調整されている。この時、基板１２にてイオンや電子、ラジカル（活性種）等の粒子線照射を行うことにより、アニール効果をより高めることが可能である。イオンや電子、ラジカル（活性種）等の粒子線照射は、上記基板１２の加熱中、加熱後、又は加熱前に行うことができる。
【００３４】
本実施例では、平行平板型の高周波放電電極１７（プラズマ電極１７）を利用したプラズマ源の例を示したが、バケット型イオン源やＥＣＲ（エレクトロン・サイクロトロン）イオン源、電子ビーム照射装置等を用いることも出来る。またこの際、基板１２を載置した基板ホルダー１５は、フローティング電位としても良いが、入射粒子のエネルギーを一定レベルのものとするため、第三直流電源２１からの所定のバイアス電圧を印加することも有効である。アニール処理の完了した基板１２は、図示しない搬送室と搬送機構、仕込及び取り出し室を介して大気中に取り出さられる。本装置ではＬａＢ6薄膜を成膜した後、その基板１２を大気に取り出さすにアニール処理等を行うため、ＬａＢ6表面が大気中の成分で汚染されることが無く、良好な結晶構造を持ったＬａＢ6薄膜を得ることが可能である。
【００３５】
本発明では、成膜されたＬａＢ6は、化学論量の組成のターゲットを用いることにより、化学論量の薄膜を成膜することができる。
【００３６】
また、本発明の別の実施例では、化学論量のＬａＢ6ターゲットとＬａターゲットとによる同時スパッタリング法を用いることで、非化学論量の薄膜を成膜することができる。
【００３７】
本発明で用いるＬａＢ6薄膜には、他の成分、例えば、Ｂａ金属等を含有させることもできる。
【００３８】
図２の２０８は、円錐形状の突起２０９を形成したモリブデン膜（カソード電極）２０２と、該モリブデン膜の突起２０９を覆ったＬａＢ6膜２０３を形成した電子源基板である。２１０は、ガラス基板２０７と、その上の蛍光体膜２０６と、薄膜アルミニウム膜からなるアノード電極２０４とからなる蛍光体基板である。これら電子源基板２０８と蛍光体基板２１０との空間２０４は、真空空間である。カソード電極２０２とアノード電極２０５との間に１００ボルト〜３０００ボルトの直流電圧を印加することによって、ＬａＢ6膜２０３で覆われたモリブデン膜２０２の突起２０９の先端部からアノード電極２０５に向けて電子ビームが照射され、電子ビームがアノード電極２０５を透過し、そこで蛍光体膜に衝突し、蛍光を発生することができる。
【００３９】
図３は、図２のＬａＢ6膜２０３で覆われた突起２０９の拡大断面図である。図３（ａ）の突起２０９は、本発明により形成したＬａＢ6膜２０３で覆われており、該膜中に結晶粒界３０１によって囲まれた単結晶の広域ドメイン３０２が形成されている。この単結晶の広域ドメイン３０２の面積は、平均で、１μｍ2〜１ｍｍ2、好ましくは、５μｍ2〜５００μｍ2の範囲である。図３（ｂ）の突起２０９は、本発明によらずに形成したＬａＢ6膜２０３で覆われており、該膜中に単結晶の狭域ドメイン３０３が形成されている。この単結晶の狭域ドメイン３０３の面積は、平均で、０．０１μｍ2〜１μｍ2である。
【００４０】
次に、図２に図示する電子発生装置を作成し、輝度を目視観測し、輝度を判定した。判定結果は下記表１に示す。
【００４１】
電子源基板２０８は、円錐半系１μｍ、高さ２μｍ突起２０９を持った膜厚３μｍ厚のモリブデン膜２０２をガラス基板２０１の上に形成し、次いで、膜厚５ｎｍのＬａＢ6膜２０３をマグネトロンバイアススパッタリング法を用いて成膜する工程を用いて作成した。
【００４２】
ここで用いたＬａＢ6膜２０２の成膜に当り、第一直流電源（−２５０ボルト）及び第二直流電源（−１００ボルト）からの直流電力の使用、並びに、フィルターの使用を下記表１のとおり変更した。また、高周波電源１９３として、１３．５６ＭＨｚの周波数と８００ワットを用いた。
【００４３】
電子発生装置は、上記電子源基板２０８とアノード電極２０５付き蛍光体基板２１０と２ｍｍ厚シール部材（図示せず）よって、真空容器を作成し、アノード電極２０５とカソード電極２０２とを５００ボルト直流電源２１１に接続した。
【００４４】
【表１】
【００４５】
図４に図示する装置は、本発明の第２の実施例に係る縦型のインライン式スパッタリング装置の例を示したもので、装置を上面より見た断面図である。図１と同一符号は、同一部材を示す。
【００４６】
２枚の基板１２は、２つの基板ホルダー４２に夫々固定され、基板ホルダー４２と共に大気側より、ゲートバルブ５１を介して仕込室３に搬送され、その後の処理が行われる。
【００４７】
仕込室３にトレイ（図示せず）が搬送されるとゲートバルブ５１が閉じ、図示しない排気系により内部が真空排気される。所定の圧力以下まで排気されると、第一容器１との間のゲートバルブ５２が開き、トレイは第一容器１内に搬送されたのち、再びゲートバルブ５２が閉じられる。その後は、第１の実施例に示したのと同様の手順でＬａＢ6薄膜を形成したのち、第１の実施例に示したのと同様の手順でスパッタガスの排気を行う。所定の圧力まで排気された後、第二容器２との間のゲートバルブ５３を開け、トレイを第二容器２に搬送する。第二容器２内には所定の温度に保たれた加熱機構１６が配置されており、基板１２を基板ホルダー１５ごとアニール処理する事が出来る。この時、図１に図示した実施例と同様、電子やイオン、ラジカル等を用いても良い。アニールが完了した後、内部を真空排気した後に取り出し室４との間のゲートバルブ５４を開け、トレイを取り出し室４に搬送し、基板１２を基板ホルダー４３に固定する。再びゲートバルブ５４が閉じられる。取り出し室４には、アニール後の基板温度を下げる冷却パネル４４が配置されており、所定の温度まで下降した後、取り出し室４の内部をリークガス（ヘリウムガス、窒素ガス、水素ガス、アルゴンガス等）により大気圧に戻し、ゲートバルブ５５を空けてトレイを大気側に取り出す。
【００４８】
この例ではトレイは、第一容器１及び第二容器２内において、停止した状態で処理が行われたが、トレイを移動しながらこれらの処理を行っても良い。この場合、装置全体の処理速度の高速化とバランスを取る目的で、第一容器１及び第二容器２を適宜追加しても良い。
【００４９】
また、ここではマグネトロンスパッタリングの方法として、高周波電力と直流電力の両方を同時に使用する方法を示したが、要求される膜質によっては、高周波無印加の第一直流電源１９４によるマグネトロンスパッタリングを行っても良い。この場合には高周波電源１９３と整合回路１９２が不要となり、装置コストの低減が可能となる利点がある。
【００５０】
図５は、本発明の第３の実施例に係る装置の模式図である。本例の装置は、図１の装置に、さらに、基板用高周波電源系５０５が装着されている。基板用高周波電源系５０５は、基板ホルダー１３を介して基板１２に高周波電力を印加するために用いられる。
【００５１】
本例におけるスパッタリング用高周波電源系１９は、図１の装置と同様に、ブロッキングコンデンサ１９１、整合回路１９２及び高周波電源（第一高周波電源）１９３を備えている。また、スパッタリング用高周波電源系１９に、高周波電源１９３からの低周波成分をカットするフィルター（第一フィルター）２３が接続されている。
【００５２】
本例で追加されている基板用高周波電源系５０５は、ブロッキングコンデンサ５０２、整合回路５０３及び高周波電源（第二高周波電源）５０４を備えている。また、基板用高周波電源系５０５に、高周波電源５０４からの低周波成分をカットするフィルター（第二フィルター）５０１が接続されている。
【００５３】
基板用高周波電源系５０５は、高周波電源５０４から高周波電力（周波数は０．１ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ、好ましくは、１ＭＨｚ〜５ＧＨｚであり、投入電力は１００ワット〜３０００ワット、好ましくは、２００ワット〜２０００ワットである）を出力し、ブロッキングコンデンサ５０２、整合回路５０３及び高周波電源５０４からの低周波成分をカットするためのフィルター５０１を介して、高周波電力を基板１２に印加することができる。この際、フィルター５０１の使用を省略することも出来る。
【００５４】
図５に図示した装置を用いて作成した電子発生装置は、前記実施例１によって達成した蛍光体輝度を遥かに超えた輝度を達成し得た。
【００５５】
また、本発明では、マグネトロンスパッタリングに使用する磁石ユニットは、一般的に使用されている永久磁石を用いることができる。
【００５６】
また、上記トレイの移動を停止した上でのマグネトロンスパッタリングを行う場合には、基板１２よりやや大きな面積のターゲットを用意し、複数の磁石ユニットを適当な間隔を開けてターゲットの裏面に配置し、これをターゲット面と平行な方向に並進運動させることにより、良好な膜厚均一性と高いターゲット利用率を得ることが出来る。またトレイを移動しながらスパッタリングを行う場合には、基板の移動方向に関しては、基板長さと比べ短い幅のターゲットと磁石ユニットを使用することが出来る。
【００５７】
以上、添付図面を参照して本願の好ましい実施形態、実施例を説明したが、本発明はかかる実施形態、実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲のおいて種々の形態に変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施例を示すマグネトロンスパッタリング装置の断面図である。
【図２】本発明の電子発生装置の概略断面図である。
【図３】ＬａＢ6薄膜の拡大断面図で、（ａ）は本発明のＬａＢ6薄膜、（ｂ）は本発明外のＬａＢ6薄膜である。
【図４】本発明の第２の実施例を示す縦型のインライン式マグネトロンスパッタリング装置の断面図である。
【図５】本発明の第３の実施例を示すマグネトロンスパッタリング装置の断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 第一容器
２ 第二容器
３ 基板仕込室
４ 取り出し室
５、５１、５２、５３、５４、５５ ゲートバルブ
１１ ＬａＢ6などのホウ素ランタン化合物を用いたターゲット
１２ 基板
１３、１５、４２、４３ 基板ホルダー
１４ スパッタガス導入系
１６ 加熱機構
１７ プラズマ電極
１８ プラズマソース用ガス導入系
１９ スパッタリング用高周波電源系
１９１、２２１、５０２ ブロッキングコンデンサ
１９２、２２２、５０３ 整合回路
１９３、２２３、５０４ 高周波電源
１９４ スパッタリング用直流電源（第一直流バイアス電源）
２０ （アニール用）基板バイアス電源（第三直流電源）
２１ 基板バイアス電源（第二直流電源）
２２ プラズマソース用高周波電源系
２３、５０１ 高周波電源１９３からの低周波成分をカットする低周波カットフィルター
２４ 高周波カットフィルター
１０１ カソード
１０２ 磁場発生装置
１０３ 磁場領域
２０１、２０７ ガラス基板
２０２ カソード電極
２０３ ＬａＢ6薄膜
２０４ 真空空間
２０５ アノード電極
２０６ 蛍光体膜
２０８ 電子源基板
２０９ 突起
２１０ 蛍光体基板
２１１ 直流電源
３０１ 単結晶間の結晶粒界
３０２ 単結晶ドメイン
５０５ 基板用高周波電源系
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホウ素原子及びランタン原子を含有するホウ素ランタン化合物薄膜の製造装置及び該薄膜の製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１，２及び３に記載されているとおり、二次電子発生膜として、ＬａＢ6などのホウ素ランタン化合物の薄膜が知られている。また、特許文献１，２及び３に記載された従来発明は、スパッタリング法を用いてホウ素ランタン化合物の結晶性薄膜を成膜するものである。
【０００３】
【特許文献１】特開平１−２８６２２８号公報
【特許文献２】特開平３−２３２９５９号公報
【特許文献３】特開平３−１０１０３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のスパッタリング装置、スパッタリング方法で成膜したホウ素ランタン化合物薄膜を二次電子源膜に適用した際、二次電子源膜としての電子発生効率は、十分なものではなかった。
【０００５】
特に、ＬａＢ6などのホウ素ランタン化合物からなる薄膜をＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）やＳＥＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｍｉｔｔｅｒ Ｄｉｓｐｌａｙ）に用いた場合には、表示装置として十分な輝度が得られていないのが現状であった。
【０００６】
上記問題点は、本発明者の研究によれば、ホウ素ランタン化合物からなる薄膜の結晶成長が十分になされない点に起因する。特に、１０ｎｍ以下のような極めて薄い膜厚の場合においては、広域ドメイン方向の単結晶性が十分でなく、結晶粒界により、広域ドメインが形成されないでいた。
【０００７】
また、本発明者の研究によれば、広域ドメイン方向の単結晶性が改善することにより、二次電子発生効率を大幅に改善させることができ、特に、ＦＥＤやＳＥＤのような電子発生装置では輝度の改善を導くことができることを見出した。輝度の改善は、ＦＥＤやＳＥＤのアノード電圧の低減を導き、同時に、使用しえる蛍光体の使用可能範囲又はその選択範囲の拡大に繋がる。
【０００８】
本発明の目的は、ＬａＢ6などのホウ素ランタン化合物からなる薄膜の成膜に当り、広域ドメイン方向の単結晶性を改善しうる製造装置及びその製造法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、第一に、第一容器、該容器内を真空排気するための排気装置、ホウ素原子及びランタン原子を含有するホウ素ランタン化合物で構成したターゲットを取付け可能にしたカソード、該カソードに高周波電力を印加するための高周波電源、該高周波電力の印加中に、該カソードに直流電力を印加するための第一直流電源、該第一直流電源からの高周波成分をカットするためのフィルター、該ターゲットの表面を磁場に曝すための磁場発生装置、該カソードに対向する位置に基板を保持するための第一基板ホルダー及び該第一基板ホルダーに直流電力を印加するための第二直流電源を有するマグネトロンスパッタリング装置である。
【００１０】
本発明は、第二に、第一容器、該容器内を真空排気するための排気装置、ホウ素原子及びランタン原子を含有するホウ素ランタン化合物で構成したターゲットを取付け可能にしたカソード、該カソードに高周波電力を印加するための高周波電源、該高周波電力の印加中に、該カソードに直流電力を印加するための第一直流電源、該ターゲットの表面を磁場に曝すための磁場発生装置、該カソードに対向する位置に基板を保持するための第一基板ホルダー、該第一基板ホルダーに直流電力を印加するための第二直流電源及び該第二直流電源からの高周波成分をカットするためのフィルター、を有するマグネトロンスパッタリング装置である。
【００１１】
本発明は第三に、真空排気した雰囲気中で、ホウ素原子及びランタン原子を含有するホウ素ランタン化合物で構成したターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング法により、基板ホルダーに保持した基板にホウ素ランタン化合物薄膜を成膜する工程を有する薄膜の製造法において、
前記ターゲットには、高周波電力と、第一直流電源からの高周波成分をカットした結果の第一直流電力とを印加し、前記基板ホルダーには、第二直流電源からの第二直流電力を印加する薄膜の製造法である。
【００１２】
本発明は、第４に、真空排気した雰囲気中で、ホウ素原子及びランタン原子を含有するホウ素ランタン化合物で構成したターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング法により、基板ホルダーに保持した基板にホウ素ランタン化合物薄膜を成膜する工程を有する薄膜の製造法において、
前記ターゲットには、高周波電力と、第一直流電源からの第一直流電力とを印加し、前記基板ホルダーには、第二直流電源からの高周波成分をカットした結果の第二直流電力を印加する薄膜の製造法である。
【００１３】
本発明の好ましい態様は、前記第二直流電力は、パルス波形電力である。このパルス波形は、高周波電源からの低周波成分の位相に対し、逆位相の波形を用いるのが好ましい。本発明の別の好ましい態様は、上記装置に、さらに、第二容器、該第二容器内にイオン、電子又は活性種のうちの少なくとも一つを発生するための装置、前記基板を保持するための第二基板ホルダー、前記基板を加熱するための加熱装置を備えたアニールユニットを有している。
【００１４】
本発明の別の好ましい態様は、上記装置に、さらに、前記第二基板ホルダーに直流電力を印加するための第三直流電源を有している。
【００１５】
本発明の別の好ましい態様は、上記装置に、さらに、第二容器、該第二容器内にイオン、電子又は活性種のうちの少なくとも一つを発生するための装置、前記基板を保持するための第二基板ホルダー、前記基板を加熱するための加熱装置を備えたアニールユニットを有し、前記第一容器と第二容器とを真空接続させて配置させている。
【００１６】
本発明の別の好ましい態様は、上記装置に、さらに、前記第二基板ホルダーに直流電力を印加するための第三直流電源を有している。
【００１７】
本発明の好ましい態様は、上記方法に、さらに、前記ホウ素ランタン化合物薄膜を加熱し、該加熱中に、該加熱後に、又は該加熱前に、イオン、電子又は活性種のうちの少なくとも一つの雰囲気中に曝す工程を有している。
【００１８】
本発明の別の好ましい態様は、上記方法に、さらに、前記ホウ素ランタン化合物薄膜を加熱し、該加熱中に、該加熱後に、又は該加熱前に、直流電界印加下のイオン、電子又は活性種のうちの少なくとも一つの雰囲気中に曝す工程を有している。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ＬａＢ6などのホウ素ランタン化合物からなる薄膜による二次電子発生功率が改善される。また、本発明によれば、ＦＥＤやＳＥＤ表示装置の輝度が改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施例に係る装置の模式図である。１は第一容器、２は第一容器１と真空接続された第二容器（アニールユニット）、３は基板仕込室、４は取り出し室、５はゲートバルブ、１１はＬａＢ6などのホウ素ランタン化合物を用いたターゲット、１２は基板、１３は基板１２を保持するための基板ホルダー（第一基板ホルダー）、１４はスパッタガス導入系、１５は基板ホルダー（第二基板ホルダー）、１６は加熱機構、１７はプラズマ電極、１８はプラズマソース用ガス導入系、１９はスパッタリング用高周波電源系、１０１はホウ素原子及びランタン原子を含有するホウ素ランタン化合物で構成したターゲット１１を取付け可能にしたカソード、１０２は磁場発生装置、１０３は磁場領域、１９１はブロッキングコンデンサ、１９２は整合回路、１９３は高周波電源、１９４はスパッタ用バイアス電源、２０は（アニール用）基板バイアス電源（第三直流電源）、２１は基板バイアス電源（第二直流電源）、２２はプラズマソース用高周波電源系、２２１はブロッキングコンデンサ、２２２は整合回路、２２３は高周波電源、２３は高周波電源１９３からの低周波成分をカットし、高周波成分電力とする低周波カットフィルター（フィルター）である。２４は、直流電源２１及び１９４からの直流電力中に含まれる高周波成分（例えば１ＫＨｚ以上、特に、１ＭＨｚのような高周波成分）をカットする高周波カットフィルターである。
【００２１】
第一容器１内のホルダー１３上に基板１２を置いて、基板１２をカソード１０１に対向させ、容器内の真空排気及び加熱（後のスパッタリング時の温度まで昇温する）を施す。加熱は、加熱機構１６によって実施される。次いで、スパッタリングガス導入系１４よりスパッタガス（ヘリウムガス、アルゴンガス、クリプトンガス、キセノンガス）を導入して所定の圧力（０．０１Ｐａ〜５０Ｐａ、好ましくは、０．１Ｐａ〜１０Ｐａ）とした後、スパッタ電源１９を用いて成膜を開始する。
【００２２】
次いで、高周波電源１９３から高周波電力（周波数は０．１ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ、好ましくは、１ＭＨｚ〜５ＧＨｚであり、投入電力は１００ワット〜３０００ワット、好ましくは、２００ワット〜２０００ワットである）を印加することによって、プラズマを生成するとともに、第一直流電源１９４にて直流電力（電圧）を所定の電圧（−５０ボルト〜−１０００ボルト、好ましくは、−１０ボルト〜−５００ボルト）とし、スパッタ成膜を行う。基板１２側には第二直流電源２１により、直流電力（電圧）を所定の電圧（０ボルト〜−５００ボルト、好ましくは−１０ボルト〜−１００ボルト）で基板ホルダー１３に印加する。第一直流電源１９４からの直流電力（第一直流電力）は、高周波電源１９３からの高周波電力印加前から投入しても良く、該高周波電力印加と同時に投入してもよく、該高周波電力印加終了後も引き続き投入されていても良い。
【００２３】
上記第二直流電源２１及び／又はスパッタリング用高周波電源１９からの直流電力及び／又は高周波電力のカソード１１への投入位置は、カソード１１の中心点に対して対称に、複数点とすることが好ましい。例えば、カソード１１の中心点に対して対称な位置を複数の直流電力及び／又は高周波電力の投入位置とすることができる。
【００２４】
永久磁石や電磁石で形成した磁場発生装置１０２は、カソード１０１の背後に位置して配置され、ターゲット１１の表面を磁場１０３に曝すことができる。また、磁場１０３は、基板１２の表面までには、到達していないことが望ましいが、ホウ素ランタン化合物膜の広域単結晶ドメインを狭めない程度であれば、磁場１０３が基板１２の表面に到達していても良い。
【００２５】
本発明で用いた第一直流電源１９４側に設けた高周波カットフィルタ２４は、別の効果として、第一直流電源１９４を保護することができる。
【００２６】
磁場発生手段１０２のＳ極とＮ極とは、カソード１０３平面に対し、垂直方向において、互いに逆極性として配置することができる。この時は、隣合う磁石は、カソード１０３平面に対し、水平方向において、互いに逆極性とする。また、磁場発生手段１０２のＳ極とＮ極とは、カソード１０３平面に対し、水平方向において、互いに逆極性として配置することも可能である。この時も、隣合う磁石は、カソード１０３平面に対し、水平方向において、互いに逆極性とする。
【００２７】
本発明の好ましい態様においては、磁場発生手段１０２は、カソード１０３平面に対し、水平方向において、揺動運動可能である。
【００２８】
本発明で用いたフィルター２３は、高周波電源１９３からの低周波成分（０．０１ＭＨｚ以下、特に０．００１ＭＨｚ以下の周波数成分）をカットすることができる。このフィルター２３を用いた時と、用いない時とでは、明らかに、単結晶ドメインの大きさが相違する。フィルター２３を用いた場合の単結晶ドメインの面積は、平均で、１μｍ2〜１ｍｍ2、好ましくは、５μｍ2〜５００μｍ2の範囲であるのに対し、フィルター２３を用いない場合の単結晶ドメインの面積は、平均で、０．０１μｍ2〜１μｍ2であった。
【００２９】
さらに、本発明は、基板１２側の第二直流電源２１からの直流電力（電圧）の基板ホルダー１３への印加によって、単結晶ドメインの平均面積を広くすることができる。この第二直流電力（電圧）は、時間平均で直流成分（グランドに対する直流成分）を持つパルス波形電力であっても良い。
【００３０】
さらに、本発明は、アニールプロセスを加えることで、単結晶ドメインの平均面積の拡張を図ることができる。
【００３１】
上述のマグネトロンスパッタリング法による成膜終了後、ゲートバルブ５を介して、真空を破ることなく、基板１２を第二容器内に搬送し、基板１２を第二容器２内のホルダー１５上に置き、加熱機構１６によりアニール（２００℃〜８００℃、好ましくは、３００℃〜５００℃）を開始する。アニール期間中の基板１２にはプラズマソース用ガス導入系１８よりプラズマソースガス（アルゴンガス、クリプトンガス、キセノンガス、水素ガス、窒素ガス等）プラズマを照射すると共に、第三直流電源２０により所定の電圧（−１０ボルト〜−１０００ボルト、好ましくは−１００ボルト〜−５００ボルト）を印加しても良い。アニール終了後に第二容器２内を大気圧に戻し、基板１２を取り出す。
【００３２】
さらに、プラズマソース用電源系２２は、ブロッキングコンデンサ２２１、整合回路２２２及び高周波電源２２３を備え、高周波電源２２３から高周波電力（周波数は０．１ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ、好ましくは、１ＭＨｚ〜５ＧＨｚであり、投入電力は１００ワット〜３０００ワット、好ましくは、２００ワット〜２０００ワットである）を印加することができる。
【００３３】
基板ホルダー１５は、加熱機構１６により所定の温度となるように加熱されており、基板ホルダー１５の上に置かれた基板１２にはアニール処理が施される。ここで加熱機構１６の設定温度とアニール処理時間は、要求される膜特性に応じ、最適な値に調整されている。この時、基板１２にてイオンや電子、ラジカル（活性種）等の粒子線照射を行うことにより、アニール効果をより高めることが可能である。イオンや電子、ラジカル（活性種）等の粒子線照射は、上記基板１２の加熱中、加熱後、又は加熱前に行うことができる。
【００３４】
本実施例では、平行平板型の高周波放電電極１７（プラズマ電極１７）を利用したプラズマ源の例を示したが、バケット型イオン源やＥＣＲ（エレクトロン・サイクロトロン）イオン源、電子ビーム照射装置等を用いることも出来る。またこの際、基板１２を載置した基板ホルダー１５は、フローティング電位としても良いが、入射粒子のエネルギーを一定レベルのものとするため、第三直流電源２１からの所定のバイアス電圧を印加することも有効である。アニール処理の完了した基板１２は、図示しない搬送室と搬送機構、仕込及び取り出し室を介して大気中に取り出さられる。本装置ではＬａＢ6薄膜を成膜した後、その基板１２を大気に取り出さすにアニール処理等を行うため、ＬａＢ6表面が大気中の成分で汚染されることが無く、良好な結晶構造を持ったＬａＢ6薄膜を得ることが可能である。
【００３５】
本発明では、成膜されたＬａＢ6は、化学論量の組成のターゲットを用いることにより、化学論量の薄膜を成膜することができる。
【００３６】
また、本発明の別の実施例では、化学論量のＬａＢ6ターゲットとＬａターゲットとによる同時スパッタリング法を用いることで、非化学論量の薄膜を成膜することができる。
【００３７】
本発明で用いるＬａＢ6薄膜には、他の成分、例えば、Ｂａ金属等を含有させることもできる。
【００３８】
図２の２０８は、円錐形状の突起２０９を形成したモリブデン膜（カソード電極）２０２と、該モリブデン膜の突起２０９を覆ったＬａＢ6膜２０３を形成した電子源基板である。２１０は、ガラス基板２０７と、その上の蛍光体膜２０６と、薄膜アルミニウム膜からなるアノード電極２０４とからなる蛍光体基板である。これら電子源基板２０８と蛍光体基板２１０との空間２０４は、真空空間である。カソード電極２０２とアノード電極２０５との間に１００ボルト〜３０００ボルトの直流電圧を印加することによって、ＬａＢ6膜２０３で覆われたモリブデン膜２０２の突起２０９の先端部からアノード電極２０５に向けて電子ビームが照射され、電子ビームがアノード電極２０５を透過し、そこで蛍光体膜に衝突し、蛍光を発生することができる。
【００３９】
図３は、図２のＬａＢ6膜２０３で覆われた突起２０９の拡大断面図である。図３（ａ）の突起２０９は、本発明により形成したＬａＢ6膜２０３で覆われており、該膜中に結晶粒界３０１によって囲まれた単結晶の広域ドメイン３０２が形成されている。この単結晶の広域ドメイン３０２の面積は、平均で、１μｍ2〜１ｍｍ2、好ましくは、５μｍ2〜５００μｍ2の範囲である。図３（ｂ）の突起２０９は、本発明によらずに形成したＬａＢ6膜２０３で覆われており、該膜中に単結晶の狭域ドメイン３０３が形成されている。この単結晶の狭域ドメイン３０３の面積は、平均で、０．０１μｍ2〜１μｍ2である。
【００４０】
次に、図２に図示する電子発生装置を作成し、輝度を目視観測し、輝度を判定した。判定結果は下記表１に示す。
【００４１】
電子源基板２０８は、円錐半系１μｍ、高さ２μｍ突起２０９を持った膜厚３μｍ厚のモリブデン膜２０２をガラス基板２０１の上に形成し、次いで、膜厚５ｎｍのＬａＢ6膜２０３をマグネトロンバイアススパッタリング法を用いて成膜する工程を用いて作成した。
【００４２】
ここで用いたＬａＢ6膜２０２の成膜に当り、第一直流電源（−２５０ボルト）及び第二直流電源（−１００ボルト）からの直流電力の使用、並びに、フィルターの使用を下記表１のとおり変更した。また、高周波電源１９３として、１３．５６ＭＨｚの周波数と８００ワットを用いた。
【００４３】
電子発生装置は、上記電子源基板２０８とアノード電極２０５付き蛍光体基板２１０と２ｍｍ厚シール部材（図示せず）よって、真空容器を作成し、アノード電極２０５とカソード電極２０２とを５００ボルト直流電源２１１に接続した。
【００４４】
【表１】
【００４５】
図４に図示する装置は、本発明の第２の実施例に係る縦型のインライン式スパッタリング装置の例を示したもので、装置を上面より見た断面図である。図１と同一符号は、同一部材を示す。
【００４６】
２枚の基板１２は、２つの基板ホルダー４２に夫々固定され、基板ホルダー４２と共に大気側より、ゲートバルブ５１を介して仕込室３に搬送され、その後の処理が行われる。
【００４７】
仕込室３にトレイ（図示せず）が搬送されるとゲートバルブ５１が閉じ、図示しない排気系により内部が真空排気される。所定の圧力以下まで排気されると、第一容器１との間のゲートバルブ５２が開き、トレイは第一容器１内に搬送されたのち、再びゲートバルブ５２が閉じられる。その後は、第１の実施例に示したのと同様の手順でＬａＢ6薄膜を形成したのち、第１の実施例に示したのと同様の手順でスパッタガスの排気を行う。所定の圧力まで排気された後、第二容器２との間のゲートバルブ５３を開け、トレイを第二容器２に搬送する。第二容器２内には所定の温度に保たれた加熱機構１６が配置されており、基板１２を基板ホルダー１５ごとアニール処理する事が出来る。この時、図１に図示した実施例と同様、電子やイオン、ラジカル等を用いても良い。アニールが完了した後、内部を真空排気した後に取り出し室４との間のゲートバルブ５４を開け、トレイを取り出し室４に搬送し、基板１２を基板ホルダー４３に固定する。再びゲートバルブ５４が閉じられる。取り出し室４には、アニール後の基板温度を下げる冷却パネル４４が配置されており、所定の温度まで下降した後、取り出し室４の内部をリークガス（ヘリウムガス、窒素ガス、水素ガス、アルゴンガス等）により大気圧に戻し、ゲートバルブ５５を空けてトレイを大気側に取り出す。
【００４８】
この例ではトレイは、第一容器１及び第二容器２内において、停止した状態で処理が行われたが、トレイを移動しながらこれらの処理を行っても良い。この場合、装置全体の処理速度の高速化とバランスを取る目的で、第一容器１及び第二容器２を適宜追加しても良い。
【００４９】
また、ここではマグネトロンスパッタリングの方法として、高周波電力と直流電力の両方を同時に使用する方法を示したが、要求される膜質によっては、高周波無印加の第一直流電源１９４によるマグネトロンスパッタリングを行っても良い。この場合には高周波電源１９３と整合回路１９２が不要となり、装置コストの低減が可能となる利点がある。
【００５０】
図５は、本発明の第３の実施例に係る装置の模式図である。本例の装置は、図１の装置に、さらに、基板用高周波電源系５０５が装着されている。基板用高周波電源系５０５は、基板ホルダー１３を介して基板１２に高周波電力を印加するために用いられる。
【００５１】
本例におけるスパッタリング用高周波電源系１９は、図１の装置と同様に、ブロッキングコンデンサ１９１、整合回路１９２及び高周波電源（第一高周波電源）１９３を備えている。また、スパッタリング用高周波電源系１９に、高周波電源１９３からの低周波成分をカットするフィルター（第一フィルター）２３が接続されている。
【００５２】
本例で追加されている基板用高周波電源系５０５は、ブロッキングコンデンサ５０２、整合回路５０３及び高周波電源（第二高周波電源）５０４を備えている。また、基板用高周波電源系５０５に、高周波電源５０４からの低周波成分をカットするフィルター（第二フィルター）５０１が接続されている。
【００５３】
基板用高周波電源系５０５は、高周波電源５０４から高周波電力（周波数は０．１ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ、好ましくは、１ＭＨｚ〜５ＧＨｚであり、投入電力は１００ワット〜３０００ワット、好ましくは、２００ワット〜２０００ワットである）を出力し、ブロッキングコンデンサ５０２、整合回路５０３及び高周波電源５０４からの低周波成分をカットするためのフィルター５０１を介して、高周波電力を基板１２に印加することができる。この際、フィルター５０１の使用を省略することも出来る。
【００５４】
図５に図示した装置を用いて作成した電子発生装置は、前記実施例１によって達成した蛍光体輝度を遥かに超えた輝度を達成し得た。
【００５５】
また、本発明では、マグネトロンスパッタリングに使用する磁石ユニットは、一般的に使用されている永久磁石を用いることができる。
【００５６】
また、上記トレイの移動を停止した上でのマグネトロンスパッタリングを行う場合には、基板１２よりやや大きな面積のターゲットを用意し、複数の磁石ユニットを適当な間隔を開けてターゲットの裏面に配置し、これをターゲット面と平行な方向に並進運動させることにより、良好な膜厚均一性と高いターゲット利用率を得ることが出来る。またトレイを移動しながらスパッタリングを行う場合には、基板の移動方向に関しては、基板長さと比べ短い幅のターゲットと磁石ユニットを使用することが出来る。
【００５７】
以上、添付図面を参照して本願の好ましい実施形態、実施例を説明したが、本発明はかかる実施形態、実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲のおいて種々の形態に変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施例を示すマグネトロンスパッタリング装置の断面図である。
【図２】本発明の電子発生装置の概略断面図である。
【図３】ＬａＢ6薄膜の拡大断面図で、（ａ）は本発明のＬａＢ6薄膜、（ｂ）は本発明外のＬａＢ6薄膜である。
【図４】本発明の第２の実施例を示す縦型のインライン式マグネトロンスパッタリング装置の断面図である。
【図５】本発明の第３の実施例を示すマグネトロンスパッタリング装置の断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 第一容器
２ 第二容器
３ 基板仕込室
４ 取り出し室
５、５１、５２、５３、５４、５５ ゲートバルブ
１１ ＬａＢ6などのホウ素ランタン化合物を用いたターゲット
１２ 基板
１３、１５、４２、４３ 基板ホルダー
１４ スパッタガス導入系
１６ 加熱機構
１７ プラズマ電極
１８ プラズマソース用ガス導入系
１９ スパッタリング用高周波電源系
１９１、２２１、５０２ ブロッキングコンデンサ
１９２、２２２、５０３ 整合回路
１９３、２２３、５０４ 高周波電源
１９４ スパッタリング用直流電源（第一直流バイアス電源）
２０ （アニール用）基板バイアス電源（第三直流電源）
２１ 基板バイアス電源（第二直流電源）
２２ プラズマソース用高周波電源系
２３、５０１ 高周波電源１９３からの低周波成分をカットする低周波カットフィルター
２４ 高周波カットフィルター
１０１ カソード
１０２ 磁場発生装置
１０３ 磁場領域
２０１、２０７ ガラス基板
２０２ カソード電極
２０３ ＬａＢ6薄膜
２０４ 真空空間
２０５ アノード電極
２０６ 蛍光体膜
２０８ 電子源基板
２０９ 突起
２１０ 蛍光体基板
２１１ 直流電源
３０１ 単結晶間の結晶粒界
３０２ 単結晶ドメイン
５０５ 基板用高周波電源系
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一容器、該容器内を真空排気するための排気装置、ホウ素原子及びランタン原子を含有するホウ素ランタン化合物で構成したターゲットを取付け可能にしたカソード、該カソードに高周波電力を印加するための高周波電源、該高周波電力の印加中に、該カソードに直流電力を印加するための第一直流電源、該第一直流電源からの高周波成分をカットするためのフィルター、該ターゲットの表面を磁場に曝すための磁場発生装置、該カソードに対向する位置に基板を保持するための第一基板ホルダー及び該第一基板ホルダーに直流電力を印加するための第二直流電源を有する、ことを特徴とするマグネトロンスパッタリング装置。
【請求項２】
前記ホウ素ランタン化合物は、化学論量又は非化学論量のＬａＢ6である、請求項１に記載のマグネトロンスパッタリング装置。
【請求項３】
さらに、前記高周波電源からの低周波成分をカットするためのフィルターを有する、請求項１に記載のマグネトロンスパッタリング装置。
【請求項４】
第一容器、該容器内を真空排気するための排気装置、ホウ素原子及びランタン原子を含有するホウ素ランタン化合物で構成したターゲットを取付け可能にしたカソード、該カソードに高周波電力を印加するための高周波電源、該高周波電力の印加中に、該カソードに直流電力を印加するための第一直流電源、該ターゲットの表面を磁場に曝すための磁場発生装置、該カソードに対向する位置に基板を保持するための第一基板ホルダー、該第一基板ホルダーに直流電力を印加するための第二直流電源及び該第二直流電源からの高周波成分をカットするためのフィルター、を有する、ことを特徴とするマグネトロンスパッタリング装置。
【請求項５】
前記ホウ素ランタン化合物は、化学論量又は非化学論量のＬａＢ6である、請求項４に記載のマグネトロンスパッタリング装置。
【請求項６】
さらに、前記高周波電源からの低周波成分をカットするためのフィルターを有する、請求項４に記載のマグネトロンスパッタリング装置。
【請求項７】
真空排気した雰囲気中で、ホウ素原子及びランタン原子を含有するホウ素ランタン化合物で構成したターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング法により、基板ホルダーに保持した基板にホウ素ランタン化合物薄膜を成膜する工程を有する薄膜の製造法において、
前記ターゲットには、高周波電力と、第一直流電源からの高周波成分をカットした結果の第一直流電力とを印加し、前記基板ホルダーには、第二直流電源からの第二直流電力を印加することを特徴とする薄膜の製造法。
【請求項８】
前記ホウ素ランタン化合物は、化学論量又は非化学論量のＬａＢ6である、請求項７に記載の薄膜の製造法。
【請求項９】
真空排気した雰囲気中で、ホウ素原子及びランタン原子を含有するホウ素ランタン化合物で構成したターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング法により、基板ホルダーに保持した基板にホウ素ランタン化合物薄膜を成膜する工程を有する薄膜の製造法において、
前記ターゲットには、高周波電力と、第一直流電源からの第一直流電力とを印加し、前記基板ホルダーには、第二直流電源からの高周波成分をカットした結果の第二直流電力を印加することを特徴とする薄膜の製造法。
【請求項１０】
前記ホウ素ランタン化合物は、化学論量又は非化学論量のＬａＢ6である、請求項９に記載の薄膜の製造法。
【請求項１】
第一容器、該容器内を真空排気するための排気装置、ホウ素原子及びランタン原子を含有するホウ素ランタン化合物で構成したターゲットを取付け可能にしたカソード、該カソードに高周波電力を印加するための高周波電源、該高周波電力の印加中に、該カソードに直流電力を印加するための第一直流電源、該第一直流電源からの高周波成分をカットするためのフィルター、該ターゲットの表面を磁場に曝すための磁場発生装置、該カソードに対向する位置に基板を保持するための第一基板ホルダー及び該第一基板ホルダーに直流電力を印加するための第二直流電源を有する、ことを特徴とするマグネトロンスパッタリング装置。
【請求項２】
前記ホウ素ランタン化合物は、化学論量又は非化学論量のＬａＢ6である、請求項１に記載のマグネトロンスパッタリング装置。
【請求項３】
さらに、前記高周波電源からの低周波成分をカットするためのフィルターを有する、請求項１に記載のマグネトロンスパッタリング装置。
【請求項４】
第一容器、該容器内を真空排気するための排気装置、ホウ素原子及びランタン原子を含有するホウ素ランタン化合物で構成したターゲットを取付け可能にしたカソード、該カソードに高周波電力を印加するための高周波電源、該高周波電力の印加中に、該カソードに直流電力を印加するための第一直流電源、該ターゲットの表面を磁場に曝すための磁場発生装置、該カソードに対向する位置に基板を保持するための第一基板ホルダー、該第一基板ホルダーに直流電力を印加するための第二直流電源及び該第二直流電源からの高周波成分をカットするためのフィルター、を有する、ことを特徴とするマグネトロンスパッタリング装置。
【請求項５】
前記ホウ素ランタン化合物は、化学論量又は非化学論量のＬａＢ6である、請求項４に記載のマグネトロンスパッタリング装置。
【請求項６】
さらに、前記高周波電源からの低周波成分をカットするためのフィルターを有する、請求項４に記載のマグネトロンスパッタリング装置。
【請求項７】
真空排気した雰囲気中で、ホウ素原子及びランタン原子を含有するホウ素ランタン化合物で構成したターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング法により、基板ホルダーに保持した基板にホウ素ランタン化合物薄膜を成膜する工程を有する薄膜の製造法において、
前記ターゲットには、高周波電力と、第一直流電源からの高周波成分をカットした結果の第一直流電力とを印加し、前記基板ホルダーには、第二直流電源からの第二直流電力を印加することを特徴とする薄膜の製造法。
【請求項８】
前記ホウ素ランタン化合物は、化学論量又は非化学論量のＬａＢ6である、請求項７に記載の薄膜の製造法。
【請求項９】
真空排気した雰囲気中で、ホウ素原子及びランタン原子を含有するホウ素ランタン化合物で構成したターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング法により、基板ホルダーに保持した基板にホウ素ランタン化合物薄膜を成膜する工程を有する薄膜の製造法において、
前記ターゲットには、高周波電力と、第一直流電源からの第一直流電力とを印加し、前記基板ホルダーには、第二直流電源からの高周波成分をカットした結果の第二直流電力を印加することを特徴とする薄膜の製造法。
【請求項１０】
前記ホウ素ランタン化合物は、化学論量又は非化学論量のＬａＢ6である、請求項９に記載の薄膜の製造法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２７０１５８（Ｐ２００９−２７０１５８Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２１８３７（Ｐ２００８−１２１８３７）
【出願日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【出願人】（０００２２７２９４）キヤノンアネルバ株式会社 (564)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【出願人】（０００２２７２９４）キヤノンアネルバ株式会社 (564)
【Ｆターム（参考）】
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