(57)【要約】【課題】スパッタリングにより、基板ホルダに薄膜が形成されても、基板表面の薄膜の膜厚に分布が発生しないように基板を保持可能にする。【解決手段】本基板ホルダ１Ａは、開口部１ａを有し、基板表面２ａが開口部１ａに露出してターゲット４に対向するよう該基板２を保持するものであり、当該基板ホルダの表面に膜厚ｎｍオーダーの絶縁薄膜１０を設けた。【選択図】図２
2014231633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタリング装置のターゲットと当該基板ホルダの表面との間の空間にプラズマが発生中に前記ターゲットからのスパッタ粒子により基板の表面上に薄膜をｎｍオーダーの膜厚で成膜する際に当該基板を保持する導電性の基板ホルダであって、
前記基板より小さい貫通径で表裏面を貫通した開口部と、
前記開口部の裏面側周縁に設けられ前記基板をその表面が前記ターゲット側に露出するように載置させる基板載置部と、
を有し、
少なくとも前記プラズマの照射領域と同等以上の領域面積でもって前記開口部の表面側周縁領域に絶縁薄膜をｎｍオーダーの膜厚で設けた、ことを特徴とする基板ホルダ。
【請求項２】
前記基板の表面上に薄膜の膜厚は、５０ｎｍ以下であり、前記絶縁薄膜の膜厚は、１００ｎｍ以下である、請求項１に記載の基板ホルダ。
【請求項３】
前記絶縁薄膜が前記開口部の内周面にも設けられている請求項１または２に記載の基板ホルダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上にｎｍオーダーの薄膜をスパッタリング成膜する際に当該基板を保持する基板ホルダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６を参照して従来の基板ホルダを説明する。図６（ａ）は、基板ホルダの斜視図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【０００３】
従来の基板ホルダ１は、アルミニウム、ステンレス、等の導電材料で形成され、その中央に円形に貫通した開口部１ａを有する。この基板ホルダ１において、前記開口部１ａの裏面側周縁に、円形に凹んだ基板載置部１ｂが設けられており、この基板載置部１ｂに基板が載置されて保持される（特許文献１参照。）。
【０００４】
図７は、基板ホルダ１を用いるスパッタリング装置のスパッタガン３を示す。真空チャンバ内に、基板ホルダ１とスパッタガン３とが対向配置され、基板２は、基板ホルダ１の基板載置部１ｂに保持され、スパッタガン３の凹部３ａにターゲット４が配置され、スパッタガン３は電源５に接続される。
【０００５】
スパッタリング時、電源５により基板ホルダ１とスパッタガン３との間に電圧が印加されて、ターゲット４近傍の領域に図示略の磁場発生装置で磁場が形成される。
【０００６】
この状態で真空チャンバ内部にアルゴンガスが導入されると、アルゴンガスによるプラズマ６が、基板ホルダとスパッタガン３との空間に発生する。プラズマ６が発生すると、プラズマ６中のアルゴンイオンがターゲット４に衝突し、ターゲット４がスパッタリングされ、ターゲット４からスパッタ粒子が基板２の表面２ａに向けて飛び出し、基板２の表面２ａにスパッタ粒子が堆積され、基板２の表面２ａに薄膜が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−０２６８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記スパッタリングにおいては、スパッタガン３によるスパッタリングが繰り返されると、プラズマ６により、図７の要部拡大図である図８で示すように、スパッタ粒子で基板２の表面２ａに薄膜７が成膜される以外に、基板ホルダ１の表面２ａにおいて開口部１ａの周囲領域１ｃにも薄膜８が成膜される。
【０００９】
この薄膜８は、抵抗値が不均一であるため、電圧印加時の基板２および基板ホルダ１を含めた全体の電位が変化し、基板２の表面電位が不均一となって、スパッタ粒子の飛翔軌道が所要の軌道から曲げられるなどして、基板２の表面２ａに成膜される薄膜７の膜厚に分布が発生する。
【００１０】
そのため、スパッタリングが繰り返されると、基板ホルダ１表面から成膜８を除去する必要があり、この除去に、研磨、洗浄、ビーズブラスト、洗浄、加熱といった多数の処理が必要となり、手間と時間と工費とを要する。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、スパッタリングにより、基板ホルダに薄膜が形成されても、基板表面の薄膜にはその膜厚に分布が発生しないように基板を保持できる基板ホルダ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】
【００１２】
本発明に係る基板ホルダは、  スパッタリング装置のターゲットと当該基板ホルダの表面との間の空間にプラズマが発生中に前記ターゲットからのスパッタ粒子により基板の表面上に薄膜をｎｍオーダーの膜厚で成膜する際に当該基板を保持する導電性の基板ホルダであって、前記基板より小さい貫通径で表裏面を貫通した開口部と、前記開口部の裏面側周縁に設けられ前記基板をその表面が前記ターゲットに露出状態で載置する基板載置部と、を有し、少なくとも前記プラズマの照射領域と同等以上の領域面積でもって前記開口部の表面側周縁領域に絶縁薄膜をｎｍオーダーの膜厚で設けた、ことを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、前記開口部の周縁領域にｎｍオーダーの絶縁薄膜を設けたので、スパッタリングが繰り返されて、基板表面だけでなく、前記絶縁薄膜上にも薄膜が成膜されても、絶縁薄膜により、基板表面の電位は影響されない。その結果、基板の表面に、分布なく薄膜を成膜することができる。
【００１４】
さらに、本発明では、絶縁薄膜上の薄膜は基板の表面電位に影響を及ぼさないので、当該薄膜を基板ホルダから除去する作業が不要となり、その除去に要する手間と時間と工費とを削減することができる。
【００１５】
さらに、本発明では、絶縁薄膜の膜厚をｎｍオーダーとしたので、基板ホルダと絶縁薄膜との熱膨張率の相違で絶縁薄膜が剥離したり、ひび割れたりして絶縁破壊されることを防止できる。
【００１６】
好ましくは、前記基板の表面上に薄膜の膜厚は、５０ｎｍ以下であり、前記絶縁薄膜の膜厚は、１００ｎｍ以下である。
【００１７】
絶縁薄膜を膜厚１００ｎｍ以下とすることで、前記熱膨張率の相違で絶縁薄膜が剥離したり、ひび割れたりして絶縁破壊されることを、より効果的に防止できる。
【００１８】
好ましくは、前記絶縁薄膜が前記開口部の内周面にも設けられる。
【００１９】
前記絶縁薄膜を基板ホルダの表面以外に開口部の内周面にも設けると、この内周面に薄膜が成膜されずに済み、基板ホルダに成膜された薄膜による、基板表面全体の電位への影響はより軽減され、基板表面に、より高精度に薄膜を成膜することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、スパッタリングにより、基板ホルダ表面の絶縁薄膜に薄膜が成膜されても、この薄膜により基板および基板ホルダを含めた電位に変化が生じることがないので、基板表面に高精度に薄膜を成膜することができ、また、絶縁薄膜の表面に堆積した薄膜を除去する作業も不要化し、その除去作業に要していた手間、時間、コストを削減することができる。さらに、本発明によれば、絶縁薄膜の膜厚がｎｍオーダーであるので、絶縁薄膜と基板ホルダとの熱膨張率の差で絶縁薄膜が剥離したり、ひび割れたりして絶縁破壊されることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る基板ホルダの斜視図である。
【図２】図１のＢ−Ｂ線の断面図である。
【図３】（ａ）本発明の実施形態による基板ホルダを用いたスパッタリングにより基板への成膜状態の説明のための図、（ｂ）は前記（ａ）の要部の拡大図、（ｃ）は従来の基板ホルダを用いた場合の前記（ｂ）に対応する拡大図である。
【図４】（ａ）は、本発明の他の実施形態の基板ホルダの断面図、（ｂ）は前記（ａ）の平面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態の基板ホルダの断面図である。
【図６】（ａ）は、従来の基板ホルダの斜視図、（ｂ）は前記（ａ）のＡ−Ａ線の断面図である。
【図７】従来の基板ホルダによるスパッタリングの説明に用いる図である。
【図８】図７の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態に係る基板ホルダを説明する。図１および図２を参照して、本発明の実施形態に係る基板ホルダを説明する。図１は、基板ホルダの斜視図、図２は、図１のＢ−Ｂ線の断面図である。これらの図において、図６と対応する部分に同一の符号を付す。この基板ホルダで保持される基板は、ｎｍオーダーの膜厚で薄膜が成膜される。
【００２３】
基板ホルダ１Ａは、ステンレス等の導電材料からなり、その中央に円形に表裏面を基板より小さい貫通径で貫通した開口部１ａを有すると共に、開口部１ａの裏面側周縁には、円形に凹んだ段差形状の基板載置部１ｂが形成されている。
【００２４】
基板ホルダ１Ａは、表面１ｃの全体にアルミナ、窒化チタン、等の金属系材料からなる絶縁薄膜１０が形成されている。絶縁薄膜１０は、スパッタリング装置のスパッタリングにより成膜してもよいし、その他の成膜手法で成膜してもよく、特に限定されない。
【００２５】
基板ホルダ１Ａにおいては、前記説明したスパッタリングに際しては基板２の表面２ａにスパッタ粒子が堆積されるだけでなく、基板ホルダ１Ａの表面１ｃに形成した絶縁薄膜１０上にも薄膜が形成される。
【００２６】
しかし、絶縁薄膜１０上の薄膜は、当該絶縁薄膜１０により基板ホルダ１Ａとは電気的に絶縁されているので、絶縁薄膜１０上の薄膜が基板２および基板ホルダ１Ａを含め、それら表面電位に影響を及ぼすことはない。
【００２７】
絶縁薄膜１０の領域面積は、基板２裏面全体に設けられており、スパッタリングによる前記プラズマの照射領域の面積より大きい。また、絶縁薄膜１０は、ｎｍオーダーの膜厚で基板ホルダ１Ａの表面１ｃに均等な膜厚で成膜されている。基板にスパッタリングで成膜される膜厚が５０ｎｍ以下であると、絶縁薄膜１０の膜厚は、好ましくは、１００ｎｍ以下である。
【００２８】
図３を参照して基板２上への成膜について説明する。図３の（ａ）は基板ホルダ１Ａを用いたスパッタリングにより基板２への成膜状態の説明のための図、図３の（ｂ）は前記（ａ）の要部の拡大図である。また、図３の（ｃ）は従来の基板ホルダを用いた場合の前記（ｂ）に対応する拡大図である。図３の（ａ）（ｂ）を参照して、基板載置部１ｂに基板２が載置される。次いで、図８で説明したようにスパッタリングにおいて、プラズマが照射されると共に、スパッタガンによりスパッタリングが行われ、ターゲットからのスパッタ粒子で基板２の表面２ａに薄膜７が成膜されると共に、基板ホルダ１の表面２ａにおいて開口部１ａの周囲領域１ｃにおける絶縁薄膜１０上にも図示略の薄膜が成膜される。
【００２９】
絶縁薄膜１０上に薄膜が形成され、その薄膜の抵抗値が不均等であっても、絶縁薄膜１０により、その薄膜と基板ホルダ１Ａとは絶縁されているので、前記薄膜により基板２および基板ホルダ１Ａを含めた全体の電位が変化することはない。その結果、基板２の表面電位は均等となり、ターゲットから飛び出すスパッタ粒子の飛翔軌道は所要軌道から曲げられないので、基板２の表面２ａ上の薄膜２０は膜厚均等に成膜される。この場合、図３（ｂ）に示すように、薄膜２０の外周縁Ａの狭い領域においても薄膜２０の膜厚は均一化されている。
【００３０】
なお、従来の基板ホルダでは、その表面に絶縁薄膜が形成されていないので、基板ホルダ表面上にスパッタリングより成膜される薄膜の抵抗値が不均等であり、これにより、前述したように基板２の表面電位が不均等となって、図３（ｃ）に示すように、基板２の表面２ａ上の薄膜２０Ａは、部位Ｂ１において膜厚不均一となったり、特に薄膜２０ａの外周縁Ｂ２の狭い領域において膜厚が不均一となったりする。
【００３１】
以上により、本実施形態の基板ホルダ１Ａを用いると、基板２上に薄膜２０をその全体に対して均一にスパッタリングにより成膜することができるうえ、前記スパッタリングで絶縁薄膜１０上に同時に成膜された薄膜を除去する作業が不要であり、従来の薄膜の除去作業に要していた手間と時間と工費とを削減することができる。
【００３２】
なお、絶縁薄膜１０は、基板ホルダ１Ａの表面１ｃ全体に形成されているが、絶縁薄膜１０は、その表面１ｃ全体に形成する必要は必ずしもなく、例えば、図４の（ａ）（ｂ）で示すように、スパッタリング装置による前記プラズマの照射領域の面積Ｓ１と同等かそれ以上の領域面積Ｓ２で絶縁薄膜１０を形成してもよい。
【００３３】
さらに、基板ホルダ１Ａの表面１ｃにおいて、絶縁薄膜１０は、図５で示すように、開口部１ｂの内周面１ｅにも、表面１ｃに設けた絶縁薄膜１０に連続した形態で絶縁薄膜１０ａを形成してもよい。絶縁薄膜１０，１０ａの厚さは、特に限定されない。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態によれば、基板ホルダ１Ａの表面全体に絶縁薄膜１０を設けたので、スパッタリングが繰り返されて、基板２の表面だけでなく、基板ホルダ１Ａの表面の絶縁薄膜１０上にも抵抗率不定の薄膜が成膜されるものの、この薄膜は、基板２および基板ホルダ１Ａを含めた表面全体の電位に影響を及ぼさなくなる。その結果、基板２の表面に、スパッタリングで必要な薄膜を均等な膜厚で成膜することができる。
【００３５】
また、本実施形態では、スパッタリングの繰り返しにより、基板ホルダ１Ａの絶縁薄膜１０上に成膜されても、  その成膜は、表面全体の電位に影響しないので、基板ホルダ１Ａの絶縁薄膜１０上から薄膜を除去する作業が不要となり、従来の薄膜の除去作業に要していた手間と時間と工費とを削減することができるようになる。
【００３６】
さらに、本実施形態では、基板２の表面にスパッタリングで成膜される薄膜の膜厚５０ｎｍに対して、絶縁薄膜１０が１００ｎｍ以下の薄膜であるので、金属製である基板ホルダ１Ａとの熱膨張率が大きく相違していても、絶縁薄膜１０は剥離したり、ひび割れしたりして、絶縁破壊が発生するおそれがなくなり、長期にわたり安定して基板２を保持することができる。
【００３７】
その薄膜を基板ホルダから除去する作業が不要となり、その除去作業に要していた手間と時間と工費とを削減することができるようになる。
【００３８】
なお、基板に下地膜としてＡｌ薄膜を成膜し、そのＡｌ薄膜上にＦｅ薄膜を成膜してＣＮＴ（カーボンナノチューブ）成長用の基板とする場合、本実施形態の基板ホルダ１Ａを用いると前記Ａｌ薄膜およびＦｅ薄膜のいずれもその全体にわたり均一に成膜できるので、従来の基板ホルダを用いる場合よりも、同一面積の基板上に対して長さが一定のＣＮＴの収量を、増大できる。
【符号の説明】
【００３９】
１Ａ  基板ホルダ
１ａ  開口部
１ｂ  基板載置部
１ｃ  表面
１０  絶縁薄膜
【図１】
2014231633.tif 000003
【図２】
2014231633.tif 000004
【図３】
2014231633.tif 000005
【図４】
2014231633.tif 000006
【図５】
2014231633.tif 000007
【図６】
2014231633.tif 000008
【図７】
2014231633.tif 000009
【図８】
2014231633.tif 000010