DE69303853T2

DE69303853T2 - Verfahren zur Bildung einer Dünnschicht auf einem Substrat mittels reaktiven Gleichstrom-Sputtern

Info

Publication number: DE69303853T2
Application number: DE69303853T
Authority: DE
Inventors: Katsuyuki Hatanaka; Hiroshi Inaba; Akira Ishikawa; Kiyoshi Nakase; Tadahiko Saito; Masayuki Yamada
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 1992-04-27
Filing date: 1993-04-23
Publication date: 1996-12-12
Anticipated expiration: 2013-04-24
Also published as: EP0567954B1; US5607559A; DE69303853D1; EP0567954A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung einer Dünnschicht auf einem Substrat mittels des reaktiven Gleichstrom-Sputterns.
Es ist üblich, Sauerstoffgas als ein Reaktivgas und Argongas als ein Inertgas bei konventionellem reaktiven DC-Sputtern zu verwenden. Bisher wurde ein konventionelles reaktives DC-Sputtern über eine konstante elektrische Leistung oder einen konstanten elektrischen Strom durchgeführt. Bei dem konventionellen reaktiven DC-Sputtern neigt jedoch ein Reaktionsfilm dazu, während des Sputterns auf einer Metalltargetoberfläche durch die Reaktion zwischen dem Reaktivgas und dem Metall des Targets abgeschieden zu werden. Dieser Reaktionsfilm vermindert die Sputterrate und bewirkt das Auftreten von abnormalen Entladungen. Aufgrund des Auftretens von abnormalen Entladungen neigen Verunreinigungen dazu, an der Substratoberfläche anzuhaften. Dabei neigen das äußere Erscheinungsbild des Filmes und die Filmcharakteristiken dazu, sich zu verschlechtern.
JP-A-64-79369 schlägt ein Sputterverfahren vor, bei dem der Sputterleistungseingang von Beginn des Sputterns an im wesentlichen exponentiell erhöht wird, wenn sich ein Film auf einem Substrat aufbaut. Die Sputterrate wird durch dieses Verfahren erhöht. Die Entladung wird jedoch nicht immer stabil und die maximale Sputterrate kann durch dieses Verfahren nicht immer aufrechterhalten werden.
EP-A-430 229 offenbart einen Prozeß zur Bildung einer stöchiometrischen Schicht einer Metallzusammensetzung durch Reaktivsputtern mit geschlossenem Spannungssteuerkreis. In diesem Prozeß werden die Targetspannung und die Gasflußrate in vorbestimmten Bereichen durch Steuerung der Eingangsleistungshöhe aufrechterhalten. In diesen Bereichen liegen stöchiometrische Sputterbedingungen vor.
JP-A-63-266 059 offenbart einen Gleichstrom-Sputterprozeß, in dem eine laminierte Beschichtung durch alternierende Ablagerung von dünnen Metalloxidfilmen und dünnen Metallfilmen auf einem Substrat aufgebaut wird. Dies wird durch einen Prozeß erreicht, in dem eine Gleichstromleistungsversorgung alternierend zwischen einer niedrigen und einer hohen Konstantstromhöhe reguliert wird. An der niedrigen Stromhöhe läuft der Prozeß im Bereich der Metalloxidbildung ab, während eine Regulierung der Konstantstromversorgung auf den hohen Stromwert bedeutet, daß der Prozeß in den Bereich der Metallbildung übergeht.
Beim reaktiven Gleichstrom-Sputtern ist allgemein bekannt, daß ein Reaktionsfilm auf einer Metalltargetoberfläche gebildet wird, und daß die maximale Entladungsspannung, die zwischen einem Target und einem Substrat angelegt werden kann, variiert. Aufgrund dieser Variationen variiert die Sputterrate ebenfalls. Die maximale Entladungsspannung entspricht der maximalen Sputterrate. Das bedeutet, daß wenn die Entladungsspannung am Maximum ist, die Sputterrate ebenfalls maximal wird. Die Entladung wird an der maximalen oder nahezu maximalen Sputterrate stabil. Es ist zu beachten, daß die maximale oder nahezu maximale Sputterrate durch den oben erwähnten konstanten Leistungseingang und den exponentiell zunehmenden Leistungseingang nicht immer aufrechterhalten werden kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Bildung einer Dünnschicht mittels reaktiven Gleichstromsputterns zu schaffen, das die oben erwähnten Nachteile nicht aufweist.
Nach der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Bildung eines Metalloxidfilms auf einem Substrat mittels eines reaktiven Gleichstromsputtergeräts, dem ein Reaktionsgas und ein Inertgas zugeführt wird, geschaffen, das umfaßt die Schritte:
(a) Erhöhung eines Leistungseingangs zu dem Sputtergerät auf einen ersten vorbestimmten Wert, so daß eine Entladungsspannung auf einen maximalen Wert zunimmt und dann von dem maximalen Wert abnimmt;
(b) Verminderung des Leistungseingangs von dem ersten vorbestimmten Wert auf einen zweiten vorbestimmten Wert unmittelbar nachdem die Entladungsspannung beginnt, von dem maximalen Wert abzunehmen, um eine Metallbildung auf dem Substrat zu unterdrücken;
(c) Erhöhung des Leistungseingangs unmittelbar nachdem der Leistungseingang den zweiten vorbestimmten Wert erreicht bis die Entladungsspannung beginnt, von dem maximalen Wert abzufallen;
wobei die Schritte (b) und (c) über eine bestimmte Zeitspanne alternierend wiederholt werden, um die Metalloxidbildung auf dem Substrat fertigzustellen, wobei eine Abweichung der Entladungsspannung während der Schritte (b) und (c) so eingestellt wird, daß sie nicht größer als 6 % des Mittelwertes der maximalen Entladungsspannung ist.
Nach der vorliegenden Erfindung kann die maximale oder nahezu maximale Sputterrate aufrechterhalten werden und die abnormale Entladung unterdrückt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Schaubild, das die Spannungs- und Stromänderungen bei der Erhöhung des Leistungseingangs gegenüber der Zeit zeigt;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das ein Hochgeschwindigkeitssputtersteuergerät zeigt;
Fig. 3 ist ein Schaubild, das ein Leistungseingangssteuermuster über die Zeit nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4 ist ein schematisch vergrößertes Schaubild, das die Zunahme der Spannung oder Stroms durch die Erhöhung des Leistungseingangs über die Zeit zeigt;
Fig. 5 ist ein schematisch vergrößertes Schaubild, das eine plötzliche Abnahme der Spannung zeigt, die durch eine abnormale Entladung während der Zunahme der Spannung verursacht wurde;
Fig. 6 ist ein Schaubild ähnlich Fig. 5, das jedoch eine plötzliche Abnahme des Stroms zeigt, die durch eine abnormale Entladung während der Zunahme des Stroms verursacht wurde;
Fig. 7 ist ein Schaubild, das eine Zunahme und Abnahme der Spannung über Abtastzeitspannen zeigt;
Fig. 8 ist ein Schaubild, das eine plötzliche Abnahme der Spannung zeigt, die durch eine abnormale Entladung während einer Zunahme der Spannung über Abtastzeitspannen hervorgerufen wurde;
Fig. 9 ein Schaubild ist, das eine Zunahme des Stroms zeigt;
Fig. 10 ein Schaubild ist, das eine plötzliche Abnahme des Stroms zeigt, die durch eine abnormale Entladung während einer Zunahme des Stroms über Abtastzeitspannen hervorgerufen wurde; und
Fig. 11 ein Schaubild ist, das wirkliche Änderungen der Entladungsspannung und des Entladungsstroms über die Zeit gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Nach der vorliegenden Erfindung wird der Leistungseingang während eines reaktiven Gleichstromsputterns in der im folgenden beschriebenen Weise variiert. Damit kann die maximale oder nahezu maximale Sputterrate während des Sputterns aufrechterhalten werden. Wenn der Wert der Entladungsspannung niedriger als der maximale Wert eingestellt wird, ist die Sputterrate ebenfalls niedriger als auf den maximalen Wert eingestellt.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wenn der Leistungseingang über die Zeit auf einen bestimmten vorbestimmten Wert (3,8 kW) bei einem Sputtern unter Verwendung von Sauerstoffgas als einem Reaktivgas und Argongas als einem Inertgas und einem Target von Wolfram oder Tantal erhöht wird, nimmt die Entladungsspannung den maximalen Wert (etwa 660 V) in etwa 90 Sekunden vom Beginn der Leistungseingangserhöhung an. In diesem Bereich, das heißt dem Bereich in dem der Leistungseingang zwischen 0 und 3,8 kW liegt, wird ein Metalloxidfilm auf einem Substrat gebildet. Wenn der Leistungseingang von 3,8 kW kontinuierlich erhöht wird, wird die Entladungsspannung wie gezeigt von dem maximalen Wert drastisch vermindert und ein Metall des Targets wird in nicht erwünschter Weise auf dem Substrat gebildet. Zur gleichen Zeit, in der die Entladungsspannung drastisch vermindert wird, wird der Entladungsstrorn wie dargestellt von etwa 5,8 A drastisch erhöht.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, daß das Flußratenverhältnis oder das Druckverhältnis des Reaktivgases zu dem Inertgas nicht größer als 0,4 ist. Dann kann die maximale oder nahezu maximale Sputterrate aufrechterhalten werden, und das Auftreten von abnormalen Entladungen wird vermindert. Wenn das Flußratenverhältnis oder Druckverhältnis des Reaktivgases zu dem Inertgas größer als 0,4 ist, wird das Auftreten von abnormalen Entladungen merklich erhöht. Wenn es erwünscht ist, das Auftreten von abnormalen Entladungen drastisch zu vermindern, wird das Flußratenverhältnis oder das Druckverhältnis auf nicht größer als 0,3 eingestellt. Wenn es erwünscht ist, das Auftreten von abnormalen Entladungen noch drastischer zu vermindern, wird das Flußratenverhältnis oder das Druckverhältnis auf nicht größer als 0,2 eingestellt. Wenn es erwünscht ist, das Auftreten von abnormalen Entladungen fast vollständig zu unterdrükken, wird das Flußratenverhältnis oder das Druckverhältnis auf nicht größer als 0,1 eingestellt.
Um die maximale oder nahezu maximale Sputterrate zu erhalten werden bei dem reaktiven Gleichstromsputtern die folgenden Schritte ergriffen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 3 wird, als ein erster Schritt, der Leistungseingang auf einen ersten vorbestimmten Wert erhöht, um die maximale Entladungsspannung zu erhalten. Dann wird, als ein zweiter Schritt, unmittelbar nachdem die Entladungsspannung beginnt, abzunehmen und der Entladungsstrom zur gleichen Zeit beginnt, steil zuzunehmen, der Leistungseingang von dem ersten vorbestimmten Wert auf einen zweiten vorbestimmten Wert erniedrigt, um eine Metallbildung auf dem Substrat zu unterdrücken. Dann werden die ersten und zweiten Schritte über eine bestimmte Zeitspanne zum Zwecke einer Metalloxidbildung auf einem Substrat alternierend wiederholt.
Wenn die oben erwähnten Schritte manuell gesteuert werden, wird die Zeiteinstellung für den Beginn des zweiten Schritts instabil. Damit variiert die Entladungsspannung beträchtlich, wodurch die Filmbildungsrate variiert wird. Deshalb ist es erwünscht, daß die Leistungseingangssteuerung durch eine Ablaufsteuerung oder einen Computer automatisch durchgeführt wird.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird ein automatisiertes Hochgeschwindigkeitssputtersteuergerät im folgenden beschrieben, das geeignet ist, das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung durchzuführen.
Das Sputtersteuergerät umfaßt eine Sputterleistungsversorgungssteuerung und eine Ablaufsteuerung. Ein Signal von der Ablaufsteuerung wird einer Sputterleistungsversorgung übermittelt. Elektrische Leistung wird von der Sputterleistungsversorgung einem Sputtergerät zugeführt. Eine analoge Eingangseinheit der Ablaufsteuerung übernimmt die Werte der Entladungsspannung und des Entladungsstroms der Sputterleistungsversorgungssteuerung von einem Detektor und wandelt diese in Digitalsignale. Eine digitale Eingangseinheit nimmt Steuersignale wie beispielsweise Parameter des Variationsmusters der Entladungsspannung oder der Entladungsleistung von einem Drehschalter oder dergleichen und Start- und Stopsignale zum Starten und Stoppen des Geräts auf. Eine Betriebseinheit berechnet mit einem Programm die von der analogen Eingangseinheit und der digitalen Eingangseinheit aufgenommenen Signale. Eine analoge Ausgangseinheit wandelt die berechneten Ergebnisse in einen analogen Ausgang und gibt Signale der Entladungsspannung oder Entladungsleistung (Spannungssignale liegen im Bereich von 0 bis 5 V) aus. Die Sputterleistungsversorgungssteuerung übermittelt Steuersignale zu einer Sputterleistungsversorgung. Die Sputterleistungsversorgung gibt Leistung an ein Sputtergerät aus. Eine digitale Ausgangseinheit zeigt Eingangsparameter an. In einer Betriebsartschalteinheit wird die automatische Betriebsart auf die Handbetriebsart und umgekehrt umgeschaltet.
Nach der vorliegenden Erfindung wird der elektrische Leistungseingang zu dem Sputtergerät durch die folgenden Schritte gesteuert.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, wird zunächst die Entladungsleistung bei Δw&sub1; steil und bei einem Δw&sub2; leicht auf einen ersten vorbestimmten Wert erhöht. Unmittelbar nachdem die Entladungsspannung von der maximalen Entladungsspannung abfällt, wird die Entladungsleistung steil von dem ersten vorbestimmten Wert auf einen zweiten vorbestimmten Wert bei Δw&sub3; vermindert, um einen Metallbildung auf einem Substrat zu unterdrücken. Dann wird die Entladungsleistung bei Δw&sub4; wiederum erhöht, bis die Entladungsspannung beginnt, von dem maximalen Wert abzufallen. Dann werden Δw&sub3; und Δw&sub4; für eine bestimmte Zeitspanne alternierend wiederholt, um eine Metalloxidfilmbildung auf einem Substrat fertigzustellen.
Eine Zeitspanne von nicht mehr als 6 Sekunden wird vorzugsweise für die Dauer, in der die Entladungsspannung zum Zwecke der Unterdrückung der Abnahme der Sputterrate bei Δw&sub3; vermindert und bei Δw&sub4; erhöht wird, eingestellt. Eine Abweichung der Entladungsspannung ist nicht größer als 6 % des Mittelwerts der maximalen Entladungsspannung. Unter einer Bedingung, in der das Flußratenverhältnis oder das Druckverhältnis des Reaktivgases zu dem Inertgas konstant ist, nimmt die Sputterrate zu, wenn die Zeitspanne und die Abweichung abnimmt.
Um die oben erwähnten Schritte zu ergreifen, ist es notwendig, den Zeitpunkt des Beginns der Abnahme der Entladungsspannung von der maximalen Entladungsspannung und gleichzeitig den Zeitpunkt des Beginns der steilen Zunahme des Entladungsstroms zu detektieren.
Es ist zu beachten, daß selbst dann, wenn ein konstanter Leistungseingang bei einem reaktiven Gleichstromsputtern verwendet wird, die Entladungsspannung und der Entladungsstrom immer variieren. Das heißt, daß wenn die Entladungsspannung zunimmt, der Entladungsstrom abnimmt. Auf der anderen Seite nimmt der Entladungsstrom zu, wenn die Entladungsspannung abnimmt.
Wie bereits erwähnt nehmen während einer Erhöhung des Leistungseingangs zu einem bestimmten Wert, bei dem die Entladungsspannung den maximalen Wert annimmt, sowohl die Entladungsspannung als auch der Entladungsstrom kontinuierlich zu (siehe Fig. 1). Wenn jedoch ein zunehmender Abschnitt einer in Fig. 1 gezeigten Kurve bezüglich der Entladungsspannung oder des Entladungsstroms vergrößert wird, weist der zunehmende Abschnitt abnehmende Abschnitte (siehe Fig. 4) auf. Das heißt, Fig. 4 zeigt eine Linie mit alternierenden zunehmenden Abschnitten und abnehmenden Abschnitten. Wenn Signale der Entladungsspannung oder des Entladungsstroms kontinuierlich genommen werden, können folglich Fehlinterpretationen hinsichtlich des Zeitpunkts der Abnahme der Entladungsspannung von dem maximalen Wert auftreten. Deshalb sollten, wie aus Fig. 4 deutlich wird, benachbarte Signale (A und B) der Entladungsspannung oder des Entladungsstroms ein bestimmtes zwischenliegendes Zeitintervall aufweisen. Ferner kann ein Kondensator (beispielsweise von etwa 0,1 µF) mit einer Signalleitung der Entladungsspannung oder des Entladungsstroms verbunden sein, oder ein Softwareprogramm zur Mittlung von Werten verschiedener Signale kann verwendet werden, um Fehlinterpretationen zu vermeiden.
Es gibt eine andere Art von Fehlinterpretation, bei der der Zeitpunkt der Abnahme der Entladungsspannung von dem maximalen Wert mit der Abnahme der Entladungsspannung und des Entladungsstroms bei einer abnormalen Entladung verwechselt wird. Tatsächlich wird, wenn eine abnormale Entladung auftritt, der Leistungseingang durch einen Schutzschaltkreis einer Sputterleistungsversorgung unterbrochen. Deshalb nehmen sowohl die Entladungsspannung als auch der Entladungsstrom plötzlich ab.
Wie aus Fig. 5 erkennbar wird, wenn der Abtastpunkt C höher als der Abtastpunkt D mit Bezug auf die Entladungsspannung liegt, dies dahingehend interpretiert, daß die Entladungsspannung abgenommen hat. Wie aus Fig. 6 erkennbar wird, wenn der Abtastpunkt E niedriger als der Abtastpunkt F mit Bezug auf den Entladungsstrom liegt, dies dahingehend interpretiert, daß der Entladungsstrom abgenommen hat. Wenn diese Interpretationen kombiniert werden, wird fälschlicherweise interpretiert, daß die Entladungsspannung von dem maximalen Wert abgefallen ist. Infolgedessen wird ein gewisser vorbestimmter Wert mit Bezug auf die Entladungsspannungsdifferenz zwischen zwei benachbarten Abtastpunkten eingestellt, um zwischen der Abnahme der Entladungsspannung von dem maximalen Wert und der Abnahme der Entladungsspannung durch abnormale Entladungen zu unterscheiden. Wie aus Fig. 7 erkennbar heißt dies, daß wenn die Entladungsspannungsdifferenz zwischen den beiden benachbarten Abtastpunkten nicht größer als der gewisse vorbestimmte Wert ist, interpretiert wird, daß die Entladungsspannung von dem maximalen Wert abgefallen ist. Wie aus Fig. 8 erkennbar wird andererseits, wenn die Entladungsspannungsdifferenz zwischen den beiden benachbarten Abtastpunkten größer als der gewisse vorbestimmte Wert ist, interpretiert, daß die Entladungsspannung durch eine abnormale Entladung abgefallen ist.
In ähnlicher Weise wird ein gewisser vorbestimmter Wert mit Bezug auf die Entladungsstromdifferenz zwischen zwei benachbarten Abtastpunkten eingestellt, um zwischen der Zunahme des Entladungsstroms bei der Abnahme der Entladungsspannung von dem maximalen Wert und der Zunahme des Entladungsstroms bei abnormalen Entladungen zu unterscheiden. Wie aus Fig. 9 erkennbar heißt das, daß wenn die Entladungsstromdifferenz zwischen den beiden benachbarten Abtastpunkten nicht größer als der gewisse vorbestimmte Wert ist, interpretiert wird, daß der Entladungsstrorn aufgrund der Abnahme der Entladungsspannung von dem maximalen Wert zugenommen hat. Wie aus Fig. 10 erkennbar wird andererseits, wenn die Entladungsstromdifferenz zwischen den beiden benachbarten Abtastpunkten größer als der gewisse vorbestimmte Wert ist, interpretiert, daß der Entladungsstrom durch abnormale Entladung zugenommen hat.
Wenn die Abweichung des Leistungseingangs zu groß wird, wird die Dicke des Films vermindert und wird unkonstant. Wenn das Maß der Abnahme oder die Rate der Abnahme des Leistungseingangs zu gering ist neigt ein unerwünschter Metallfilm dazu, auf einem Substrat gebildet zu werden. Wenn die Rate der Zunahme zu groß ist, neigt ein unerwünschter Metallfilm dazu, auf einem Substrat gebildet zu werden.
Als ein Substrat nach der vorliegenden Erfindung können verschiedene Typen von durchsichtigern Glas verwendet werden. Tatsächlich kann das Substrat ein organisches Glas, ein farbloses oder ein farbiges Glas sein. Das Substrat, auf dem ein Metallfilm gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wird kann ein einzelnes Scheibenglas, ein larniniertes Scheibenglas oder ein getempertes Scheibenglas sein.

BEISPIEL 1

Eine klare Glasplatte (F13) mit Breiten von 450 mm und einer Dicke von 3 mm wurde mit einem neutralen Reinigungsmittel, Wasser und dann Isopropylalkohol gewaschen und dann getrocknet. Die Glasplatte war in einer Vakuumkarnmer eines kontinuierlichen Magnetronsputtergeräts eingesetzt, um über ein Target aus Wolfram bewegt zu werden. Die Atmosphäre wurde von einer Vakuumpurnpe aus der Vakuumkammer entfernt, um einen Druck von nicht mehr als etwa 6,7 x 10&supmin;&sup4; Pa (5 x 10&supmin;&sup6; Torr) zu erhalten. Dann wurde Sauerstoffgas in die Vakuumkammer eingeleitet, um einen Druck von etwa 6,7 x 10&supmin;&sup4; Pa (5,0 x 10&supmin;² Torr) zu erhalten. Dann wurde Argongas in die Vakuumkammer eingeleitet, um einen Gesamtdruck von etwa 2,7 Pa (2,0 x 10&supmin;² Torr) zu erhalten. Die maximale Entladungsspannung wurde in einem vorausgehenden Sputtertest ermittelt. Bei einem realen Sputtern wurde der Leistungseingang zu dem Sputtergerät in einer in Fig. 3 gezeigten Weise gesteuert. Das heißt, wie in Fig. 3 gezeigt, daß zunächst der Leistungseingang mit einer Rate von etwa 50 W/sec bei Δw&sub1; erhöht wurde. Bei 80 % eines Leistungseingangs, an dem die maximale Entladungsspannung erhalten wird, wurde dann der Leistungseingang mit einer Rate von etwa 30 W/sec bei Δw&sub2; erhöht. Unmittelbar nachdem die Abnahme der Entladungsspannung und die steile Zunahme des Entladungsstroms detektiert wurden, wurde der Leistungseingang mit einer Rate von etwa 7 kW/sec bei Δw&sub3; um etwa 700 W vermihdert. Unmittelbar danach wurde der Leistungseingang mit einer Rate von 150 W/Sec bei Δw&sub4; erhöht. Dann wurden die Zunahme und Abnahme des Leistungseingangs bei Δw&sub3; und Δw&sub4; alternierend über 12 bis 13 Mal pro Minute über eine gewisse Zeitspanne wiederholt, um eine Wolframoxidfilmbildung (WO&sub3;) auf einem Substrat fertigzustellen. Ein tatsächliches Schaubild bezüglich der Änderungen der Entladungsspannung und des Entladungsstroms während des Sputterns ist in Fig. 11 gezeigt. Die Gesamtsputterzeit betrug etwa 5 min.

BEISPIEL 2

Ein Sputterprozeß aus Beispiel 1 wurde in bezug auf den Metalltyp eines Targets und das Steuermuster eines Leistungseingangs modifiziert. Als ein Target wurde Tantal verwendet. Bei einem realen Sputtern wurde der Leistungseingang zu dem Sputtergerät in einer in Fig. 3 gezeigten Weise gesteuert. Das heißt, wie in Fig. 3 erkennbar, es wurde zunächst der Leistungseingang mit einer Rate von etwa 100 W/sec bei Δw&sub1; erhöht. Dann wurde bei 70 % eines Leistungseingangs, bei dem die maximale Entladungsspannung erhalten wurde, der Leistungseingang mit einer Rate von etwa 50 W/sec bei Δw&sub2; erhöht. Unmittelbar nach der Detektion der Abnahme der Entladungsspannung von dem maximalen Wert und der steilen Zunahme des Entladungsstrorns wurde der Leistungseingang mit einer Rate von etwa 28 kW/sec bei Δw&sub3; um etwa 2,8 kW vermindert. Unmittelbar danach wurde der Leistungseingang mit einer Rate von etwa 500 W/sec bei Δw&sub4; erhöht. Dann wurden die Abnahme und die Zunahme des Leistungseingangs bei Δw&sub3; und Δw&sub4; alternierend etwa 12 bis 13 Mal pro Minute über eine gewisse Zeitspanne wiederholt, um eine Tantaloxidfilmbildung (Ta&sub2;O&sub5;) auf einem Substrat fertigzustellen. Die gesamte Sputterzeit betrug etwa 10 min.

BEISPIEL 3

Ein Sputterprozeß von Beispiel 2 wurde in bezug auf die Flußrate des Sauerstoffgases und Argongases und das Steuermuster des Leistungseingangs modifiziert. 32 sccm von Sauerstoffgas und 200 sccm von Argongas wurden in die Vakuumkammer eingeleitet, um einen Gesamtdruck von etwa 2,7 Pa (2,0 x 10&supmin;² Torr) zu erhalten. Der Leistungseingang wurde in einer Weise gesteuert, daß eine Zeitspanne für die Dauer, in der die Entladungsspannung bei Δw&sub3; vermindert und bei Δw&sub4; erhöht wurde, etwa 5 Sekunden betrug, und daß eine Abweichung der Entladungsspannung nicht größer als 5 % des Mittelwerts der maximalen Entladungsspannung betrug. Bei dem Sputtern betrug das Auftreten von abnormalen Entladungen fünf Mal. Verunreinigungen wurden jedoch auf dem Substrat fast nicht beobachtet.

BEISPIEL 4

Ein Sputterprozeß von Beispiel 3 wurde in bezug auf die Flußrate des Sauerstoffgases und das Steuermuster des Leistungseingangs modifiziert. 16 sccm von Sauerstoffgas wurden in die Vakuurnkarnmer eingeleitet. Der Leistungseingang wurde in einer derartigen Weise gesteuert, daß eine Zeitspanne für die Dauer, in der die Entladungsspannung bei Δw&sub3; vermindert und bei Δw&sub4; erhöht wird, etwa 3 sec betrug, und daß eine Abweichung der Entladungsspannung nicht größer als 2 % des Mittelwerts der maximalen Entladungsspannung war. Bei dem Sputtern traten keine abnorrnalen Entladungen auf und es wurden keine Verunreinigungen auf dem Substrat beobachtet.

VERGLEICHSBEISPIEL 1

Ein Sputterprozeß aus Beispiel 1 wurde in bezug auf das Steuermuster des Leistungseingangs modifiziert. Ein konstanter Leistungseingang wurde an ein Sputtergerät angelegt, um eine maximale Entladungsspannung von etwa 640 V einzustellen.

VERGLEICHSBEISPIEL 2

Ein Sputterprozeß aus Beispiel 3 wurde in bezug auf das Steuermuster des Leistungseingangs modifiziert. Ein konstanter Leistungseingang wurde an ein Sputtergerät angelegt, um die Entladungsspannung auf etwa 650 V einzustellen, was der maximale Wert ist. Das Auftreten von abnorrnalen Sputtern lag nicht unter 50 Mal, und viele Verunreinigungen wurden auf dem Substrat beobachtet.

BEWERTUNGSTEST

Die auf den Substraten nach den Beispielen 1 bis 4 und Vergleichsbeispielen 1 und 3 erhaltenen Filme wurden in bezug auf die Furndicke und die Durchlässigkeit gegenüber sichtbarem Licht getestet. Eine Vorderseite des Substrats in der Vakuumkammer, die senkrecht zu einer Richtung, in der das Substrat bewegt wird, orientiert ist, wurde als H1 bezeichnet. Eine Seite des Substrats in der Vakuumkammer, die parallel zu der Richtung, in der das Substrat bewegt wird, orientiert ist, wurde als H2 bezeichnet. Die Filmdicke und die Durchlässigkeit gegenüber sichtbarem Licht des Films wurden an drei Positionen a, b und c auf dem Substrat gemessen. Die Position "a" lag 11 cm entfernt von der Seite H1 und 22,5 cm entfernt von der Seite H2. Die Position "b" lag 23 cm entfernt von der Seite H1 und 22,5 cm entfernt von der Seite H2. Die Position "c" lag 34 cm entfernt von der Seite H1 und 22,5 cm entfernt von der Seite H2. Das Ergebnis ist in der Tabelle dargestellt. TABELLE Filmdicke Durchlässigkeit gegenüber sichtbarem Licht (%)

Claims

1. Verfahren zur Bildung eines Metalloxidfilms auf einem Substrat mittels eines reaktiven Gleichstromsputtergeräts bei Vorhandensein eines Reaktionsgases und eines Inertgases, das umfaßt die Schritte:

(a) Erhöhung eines Leistungseingangs zu dem Sputtergerät auf einen ersten vorbestimmten Wert, so daß eine Entladungsspannung auf einen maximalen Wert zunimmt und dann von dem maximalen Wert abnimmt;

(b) Verminderung des Leistungseingangs von dem ersten vorbestimmten Wert auf einen zweiten vorbestimmten Wert unmittelbar nachdem die Entladungsspannung beginnt, von dem maximalen Wert abzunehmen, um eine Metallbildung auf dem Substrat zu unterdrücken;

(c) Erhöhung des Leistungseingangs unmittelbar nachdem der Leistungseingang den zweiten vorbestimmten Wert erreicht bis die Entladungsspannung beginnt, von dem maximalen Wert abzunehmen;

wobei die Schritte (b) und (c) über eine gewisse Zeitspanne alternierend wiederholt werden, um die Metalloxidbildung auf dem Substrat fertigzustellen, wobei eine Abweichung der Entladungsspannung während der Schritte (b) und (c) so eingestellt wird, daß sie nicht größer als 6 % des Mittelwerts der maximalen Entladungsspannung ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

in dem Sauerstoffgas als ein Reaktivgas und Argongas als ein Inertgas in das Sputtergerät eingeleitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1,

in dem eine Zeitspanne für die Schritte (b) und (c) nicht länger als 6 sec ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1,

in dem ein Flußratenverhältnis oder ein Druckverhältnis des Reaktionsgases zu dem Inertgas reguliert wird, um nicht größer als 0,4 zu sein.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem in dem Schritt (b) der Leistungseingang mit einer ersten konstanten Rate der Leistung pro Zeiteinheit vermindert wird, und in dem Schritt (c) der Leistungseingang mit einer zweiten konstanten Rate der Leistung pro Zeiteinheit erhöht wird.