(57)【要約】  導電性を有するターゲットホルダーと、前記ターゲットホルダーに対向して設けられた導電性を有する基板ホルダーとを備え、前記ターゲットホルダーにターゲットを保持し、前記基板ホルダーに基板を保持し、前記ターゲットホルダーと前記基板ホルダーの両方に電圧を印加して前記ターゲットのスパッタを行い、前記基板に前記ターゲットの構成元素を含む絶縁膜を形成するスパッタ成膜装置であって、前記基板ホルダーは、放電空間に向かって開口形成されたギャップを有し、前記ギャップは、前記基板へのスパッタ成膜中に前記絶縁膜となる絶縁物粒子がが到達せずに前記放電空間に対して開放された導電面が前記ギャップの内壁に確保されるギャップサイズを有する。
2010110052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有するターゲットホルダーと、前記ターゲットホルダーに対向して設けられた導電性を有する基板ホルダーとを備え、前記ターゲットホルダーにターゲットを保持し、前記基板ホルダーに基板を保持し、前記ターゲットホルダーと前記基板ホルダーの両方に電圧を印加して前記ターゲットのスパッタを行い、前記基板に前記ターゲットの構成元素を含む絶縁膜を形成するスパッタ成膜装置であって、
前記基板ホルダーは、放電空間に向かって開口形成されたギャップを有し、
前記ギャップは、前記基板へのスパッタ成膜中に前記絶縁膜となる絶縁物粒子が到達せずに前記放電空間に対して開放された導電面が前記ギャップの内壁に確保されるギャップサイズを有することを特徴とするスパッタ成膜装置。
【請求項２】
前記ギャップサイズは、前記ギャップの直径または幅と、深さを含み、
前記直径または幅は、前記ターゲットの構成元素を含む粒子の前記放電空間内における平均自由行程以下であり、
前記深さは、前記平均自由行程の３倍以上であることを特徴とする請求項１記載のスパッタ成膜装置。
【請求項３】
前記ターゲットホルダーには負電圧が印加され、前記基板ホルダーには正電圧が印加されることを特徴とする請求項１記載のスパッタ成膜装置。
【請求項４】
前記放電空間に反応性ガスが導入され、前記基板に、前記ターゲットの構成元素と前記反応性ガスとの反応物が前記絶縁膜として形成されることを特徴とする請求項１記載のスパッタ成膜装置。
【請求項５】
前記基板ホルダーは、
前記放電空間の反対側で前記ギャップと通じるガス導入室と、
前記ギャップの反対側で前記ガス導入室と通じるガス導入路と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のスパッタ成膜装置。
【請求項６】
前記ターゲットの構成元素と反応して前記絶縁膜となる反応性ガスが、前記ガス導入路を通じて前記ガス導入室に導入されることを特徴とする請求項５記載のスパッタ成膜装置。
【請求項７】
前記反応性ガスは酸素ガスであり、前記絶縁膜は前記ターゲットの構成元素の酸化膜であることを特徴とする請求項４または６に記載のスパッタ成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタ成膜装置に関し、特に基板ホルダー側にもバイアス電圧を印加した状態で基板に絶縁膜を形成するスパッタ成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターゲットと基板とを対向させて行うスパッタ成膜では、通常、基板側は接地され、ターゲット側にのみ電圧を印加するが、場合によっては基板側にバイアス電圧を印加することがある。例えば特許文献１には、アルゴンと酸素との混合ガス中での反応性スパッタによって酸化チタン膜を成膜するにあたって、基板に正のバイアス電圧を印加することによって結晶配向性を変えることができるとの開示がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−８７８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スパッタ成膜において、膜は基板以外の部分にも付着する。例えば、基板ホルダーにおいては基板が載置されている部分より外周側の表面上にも膜が付着する。そして、形成される膜が絶縁膜の場合に、基板ホルダーにおいて放電空間に対して露出している面が、絶縁膜の付着によって絶縁膜で覆われてしまうと、放電空間に臨む導電面が絶縁面となってしまい、基板ホルダーへのバイアス効果が失われる可能性がある。【０００５】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、絶縁膜を形成する場合に、放電空間とその放電空間に向き合う基板ホルダーとの間の導通が確保されるようにし、基板ホルダーへのバイアス効果が失われないようにしたスパッタ成膜装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、導電性を有するターゲットホルダーと、前記ターゲットホルダーに対向して設けられた導電性を有する基板ホルダーとを備え、前記ターゲットホルダーにターゲットを保持し、前記基板ホルダーに基板を保持し、前記ターゲットホルダーと前記基板ホルダーの両方に電圧を印加して前記ターゲットのスパッタを行い、前記基板に前記ターゲットの構成元素を含む絶縁膜を形成するスパッタ成膜装置であって、前記基板ホルダーは、放電空間に向かって開口形成されたギャップを有し、前記ギャップは、前記基板へのスパッタ成膜中に前記絶縁膜となる絶縁物粒子が到達せずに前記放電空間に対して開放された導電面が前記ギャップの内壁に確保されるギャップサイズを有することを特徴とするスパッタ成膜装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、絶縁膜をスパッタ成膜する場合に、放電空間とその放電空間に向き合う基板ホルダーとの間の導通が確保されるようにし、基板ホルダーへのバイアス効果が失われないようにできる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係るスパッタ成膜装置の概略構成を示す模式図。
【図２】反応性スパッタにより基板にシリコン酸化膜形成を行った場合における、基板側へのバイアス電圧と、成膜レートと、形成されたシリコン酸化膜の屈折率との関係を示すグラフ。
【図３】放電空間に導入するガスをアルゴンガスのみにした条件でスパッタ成膜を行い、基板バイアスの有無による膜厚の違いを測定した結果を示すグラフ。
【図４】シリコンターゲットを用い、アルゴンガスと酸素ガスとの混合ガスを放電空間に導入してシリコン酸化膜の反応性スパッタを行い、基板バイアスの有無による、酸素分圧比に対する成膜レートと屈折率を測定した結果を示すグラフ。
【図５】図４の結果における成膜速度と屈折率を、酸素分圧比ごとに示したグラフ。
【図６】図１に示す基板ホルダーの模式拡大図。
【図７】本実施形態に係るスパッタ成膜装置における基板ホルダーの他の具体例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態に係るスパッタ成膜装置の概略構成を示す模式図である。本実施形態に係るスパッタ成膜装置は、気密容器１１と、基板５が保持される基板ホルダー１４と、ターゲット１３が保持されるターゲットホルダーであるバッキングプレート１２などを備える。
【００１１】
気密容器１１の壁部には、ガス導入口１６と排気口１７が形成され、ガス導入口１６はガス供給管、ガス供給源などのガス供給系に接続され、排気口１７は排気管、真空ポンプなどの真空排気系に接続されている。ガス導入量と排気量の制御により、気密容器１１の内部（処理室内）を所望のガスによる所望の圧力下にすることができる。
【００１２】
気密容器１１の上部にバッキングプレート１２が設けられ、このバッキングプレート１２に対向して、気密容器１１の底部に基板ホルダー１４が設けられている。気密容器１１の内部の処理室内におけるバッキングプレート１２と基板ホルダー１４との間の空間は放電空間１０として機能する。
【００１３】
バッキングプレート１２および基板ホルダー１４は共に金属材料（合金も含む）からなり、導電性を有する。バッキングプレート１２は電源２１に接続され、基板ホルダー１４は電源２２に接続されている。
【００１４】
本実施形態では、例えば、放電空間１０に反応性ガスを導入して、その反応性ガスとターゲット１３の構成元素との反応物を絶縁膜として基板５に形成する反応性スパッタを例を挙げて説明する。具体的には、ターゲット１３はシリコン（Ｓｉ）からなり、放電空間１０にはアルゴン（Ａｒ）ガスと酸素（Ｏ２）ガスとの混合ガスが導入され、基板５にはシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）が形成される。
【００１５】
また、本実施形態では、ターゲット１３側に負電圧を、基板５側に正電圧を印加して、放電空間１０に放電を起こす。この放電により、放電空間１０に導入されたガスはプラズマ化し、これにより生成した正イオンはターゲット１３に向けて加速されてターゲット１３に衝突する。これにより、ターゲット１３を構成するシリコンの粒子がターゲット１３からスパッタされ（叩き出され）、そのシリコン粒子は酸素と反応して、シリコン酸化膜として基板５上に付着堆積する。
【００１６】
ここで、比較例としてターゲットのみに電圧を印加（基板側は接地）した場合で、ターゲットへの印加電圧を増大させれば成膜レートの向上が図れる。しかし、ターゲットへの印加電圧を増大させると、特に脆性ターゲットの場合には割れが発生する。また、熱伝導率の低いターゲットの場合には、スパッタ中におけるターゲットの放熱が不十分になり、バッキングプレートとの間のボンディング層が加熱されて剥がれるといったことが懸念される。
【００１７】
また、前述したようなシリコン酸化膜を成膜する反応性スパッタの場合に、十分な量の酸素を導入すれば基板付近での酸化を促進し確実に所望の組成比のシリコン酸化膜を形成できるが、ターゲット表面の酸化も進み、スパッタレートすなわち基板上への成膜レートが低下してしまう。ターゲット表面の酸化を抑制するべく酸素導入量を減少させてしまうと、形成されるシリコン酸化膜における酸素が不足し所望の特性のシリコン酸化膜が得られない可能性がある。すなわち、従来、成膜レートの向上と、酸化促進とを両立させることが困難であった。
【００１８】
これに対して本実施形態では、基板５側にもバイアス電圧を印加することで、以下に説明するように、成膜レートの向上と、酸化促進との両立を図ることができる。
【００１９】
図２は、前述した反応性スパッタにより基板にシリコン酸化膜形成を行った場合における、基板側へのバイアス電圧（横軸）と、成膜レート（左側の縦軸）と、形成されたシリコン酸化膜の屈折率（右側の縦軸）との関係を示す。放電空間にはアルゴンガスと酸素ガスを導入し、酸素ガスの分圧比は８．６８％とした。グラフ中、黒丸のポイントは成膜レートを示し、白丸のポイントは屈折率を示す。
【００２０】
この図２の結果より、基板側に正のバイアス電圧を印加した場合に成膜レートが増加しており、特に基板バイアス電圧が＋５０Ｖ以上のときに成膜レートが著しく増大している。また、成膜レートの向上に伴って、形成されたシリコン酸化膜の屈折率の増加も見られる。この屈折率の増加は、膜中における酸素不足に起因すると考えられる。
【００２１】
なお、前述した反応性スパッタにおいては酸化の程度で成膜レートが大きく変化する。そこで、酸化の影響を除外するために、放電空間に導入するガスをアルゴンガスのみにした条件でスパッタ成膜を行い、基板バイアスの有無による膜厚の違いを測定した。ターゲットはシリコンを用いた。
【００２２】
その結果を、図３に示す。図３において横軸は、基板の被成膜面における面方向の位置（Position）を示し、基板の中心位置（ターゲットの中心位置とほぼ一致）を０として、その中心位置からの距離を表す。図３における縦軸は、基板上に形成された膜の膜厚（Thickness）を示す。この図３のグラフにおいて、黒丸のポイントは基板バイアスを０Ｖ（接地）とした場合の結果を示し、四角のポイントは基板バイアスを＋５０Ｖとした場合の結果を示す。
【００２３】
この図３の結果より、基板側に＋５０Ｖのバイアス電圧を印加することで、バイアスが０Ｖの場合に比べて、膜厚すなわち成膜レートが平均で３６％増加した。酸素ガスを用いなかったこの図３の結果から、成膜レートの増加は、酸化量の変化によるものではなく、以下の現象によるものと考えられる。
【００２４】
すなわち、基板側に正のバイアス電圧を印加することで、放電空間中のプラズマインピーダンスが低下し高密度プラズマ化し、それによる放電電圧の低下によってスパッタレートが向上したと考えられる。さらに、ターゲット側に負電圧を、基板側に正電圧を印加することで、放電空間内で正イオンがターゲットに向かって加速される実効的な加速電圧が増加し、スパッタレートが向上したと考えられる。
【００２５】
次に、前述した実施形態と同様に、シリコンターゲットを用い、アルゴンガスと酸素ガスとの混合ガスを放電空間に導入してシリコン酸化膜の反応性スパッタを行い、基板バイアスの有無による、酸素分圧比に対する成膜レートと屈折率を測定した。
【００２６】
その結果を図４に示す。図４のグラフにおいて、横軸は酸素分圧比を表し、左側の縦軸は成膜レートを表し、右側の縦軸は形成されたシリコン酸化膜の屈折率を表す。黒丸のポイントで表されるグラフａは、基板バイアスなし（０Ｖ）の場合の成膜レートである。黒三角のポイントで表されるグラフｂは、基板バイアスを＋５０Ｖとした場合の成膜レートである。白丸のポイントで表されるグラフｃは、基板バイアスなしの場合の屈折率である。白三角のポイントで表されるグラフｄは、基板バイアスを＋５０Ｖとした場合の屈折率である。
【００２７】
この図４の結果より、比較的低い酸素分圧比の領域において、基板にバイアス電圧を印加することで成膜レートを向上させることができている。
【００２８】
また、酸素分圧比が１１〜１２％の領域において、基板にバイアス電圧＋５０Ｖを印加した場合の方が基板バイアスなしよりも屈折率が低下している。基板バイアスが＋５０Ｖの方が屈折率が低下しているということは、基板バイアスなしよりもシリコン酸化膜中の酸素含有量が多く、基板付近での酸化が促進されているということになる。これは、基板側にバイアス電圧を印加することでプラズマインピーダンスの低下（プラズマ高密度化）による酸素活性種が増加し、また、プラズマ化により生成した負のイオン（Ｏ−）が正のバイアス電圧に引かれて、基板付近に集まりそこでの酸化が促進されたと考えられる。また、Ｏ−が基板側に引き寄せられることで、相対的にターゲット側のＯ−の量を少なくすることができターゲット表面の酸化を抑制でき、ターゲット表面酸化によるスパッタレートすなわち成膜レートの低下を抑制できる。
【００２９】
また、図５には、図４の結果における成膜速度と屈折率を、酸素分圧比ごとに示したグラフを示す。基板バイアスなしの場合を黒丸ポイントで表し、基板バイアスが＋５０Ｖの場合を黒い四角のポイントで表す。グラフ中、各ポイントの傍らに酸素分圧比（％）を記している。
【００３０】
この図５の結果より、点線で囲んで示す同一酸素量（酸素分圧比）で比べた場合、基板バイアスなしよりも基板バイアスありの方が低屈折率化されており、すなわち膜中酸素含有量が多く、また成膜レートが約１．５倍に向上している。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態によれば、基板側に正のバイアス電圧を印加することで、成膜レートの向上と、酸化促進との両立を図ることができる。
【００３２】
前述したスパッタ成膜において、シリコン酸化膜は基板以外の部分にも付着する。例えば、基板ホルダー１４においては基板５が載置されている部分より外周側の表面上にも膜が付着する。そして、シリコン酸化膜は絶縁膜であるため、基板ホルダー５において放電空間１０に対して露出している面が絶縁膜であるシリコン酸化膜で覆われてしまうと、放電空間１０に臨む導電面が絶縁面となってしまい、前述したような基板ホルダー１４へのバイアス効果が失われる可能性がある。
【００３３】
そこで、本実施形態では、基板ホルダー１４に膜が付着しにくい部分を設け、スパッタ成膜中、放電空間１０に対して開放された導電面が確保されるようにしている。
【００３４】
図６に、その構造の一具体例を示す。  
この基板ホルダー１４において、放電空間１０に面する側には微小なギャップ１５が形成されている。ギャップ１５は、放電空間１０に向かって開口し、例えばホール状、スリット状に形成されている。ギャップ１５は、基板ホルダー１４における放電空間１０に面する面の全面にわたって複数形成されている。
【００３５】
基板ホルダー１４においてギャップ１５が形成された部分の径方向サイズは、基板５の径方向サイズよりも大きく、基板ホルダー１４に基板５を載置してもすべてのギャップ１５が基板５で塞がれてしまうことはない。すなわち、いずれかのギャップ１５（基板５よりも外周側に存在するキャップ１５）は、放電空間１０に対して内部が開放された状態となる。
【００３６】
このギャップ１５の開口径または幅を適切に設定することで、絶縁膜３０となるべく放電空間１０を漂っている粒子を、ギャップ１５の内部に進入しにくくでき、スパッタ成膜中にギャップ１５の内壁面に絶縁膜３０が付着しないようにすることができる。
【００３７】
基板ホルダー１４は例えば金属材料からなり導電性を有し、ギャップ１５の内壁面は導電面である。したがって、基板ホルダー１４にバイアス電圧が印加されると、ギャップ１５の内壁面も所望のバイアス電位とされる。そのギャップ１５の内壁面が絶縁膜３０で覆われないということは、放電空間１０に対して開放された導電面を確保できる。すなわち、基板ホルダー１４において放電空間１０に面する側に、放電空間１０との導通部分を確保でき、基板ホルダー１４に対して印加されるバイアス電圧による前述した効果を確実に得ることができる。
【００３８】
ギャップ１５の直径または幅は、あまり大きいと絶縁物粒子の進入を許しギャップ１５内にも絶縁膜３０が付着堆積し導電面の確保ができなくなってしまう。逆に、ギャップ１５の直径または幅があまり小さすぎると、絶縁膜３０によって開口が閉塞されてしまい、ギャップ１５内部の導電面が放電空間１０に対して遮断された状態となってしまう。本発明者は、成膜中にギャップ１５内部の導電面が確保可能なギャップ１５の適切なギャップサイズについて以下に説明するように検討した。
【００３９】
例えば、放電空間１０内の圧力が５Ｐａの場合、上記絶縁物粒子の平均自由行程はおよそ１ｍｍと推定される。ここでの平均自由行程１ｍｍは、上記絶縁物粒子が１ｍｍ進めば７０％の確率で他の分子等に衝突することを表す。ギャップ１５内に進入した絶縁物粒子が分子等と衝突するとあらゆる方向に弾き飛ばされる可能性が考えられるが、進行方向（図６において真下）に弾かれることはほとんどないと考えられる。ギャップ１５内で真下以外に弾かれた粒子は、ギャップ１５の直径または幅が平均自由行程（上記例では１ｍｍ）以下であり、且つギャップ１５の深さもしくは奥行き寸法が平均自由行程の３倍以上（上記例では３ｍｍ以上）であれば、ギャップ１５の孔底１５ａに到達する前にギャップ１５の側壁に付着し孔底１５ａには付着しないと考えられる。
【００４０】
また、ギャップ１５内に進入した粒子は３０％の確率で、１ｍｍ進んでも他の分子等と衝突しない。したがって、ギャップ１５内にまっすぐ進入して孔底１５ａに向かって進む粒子を考えた場合、ギャップ１５の深さを１ｍｍ以下にすると３０％の確率で粒子は分子等と衝突せずに孔底１５ａに到達してしまう。そこで、本発明者が検討したところ、ギャップ１５の深さもしくは奥行き寸法を平均自由行程の３倍以上とすれば、ギャップ１５内に入り込んだ粒子が分子等と衝突を起こさずに孔底１５ａに到達してしまう確率はおよそ０．０１％になり、ほとんど孔底１５ａには到達しないとの結論を得た。
【００４１】
以上説明したように、ギャップ１５の直径または幅が平均自由行程以下であり、且つギャップ１５の深さもしくは奥行き寸法が平均自由行程の３倍以上であれば、上記絶縁物粒子がギャップ１５内に入り込んでも、ほとんどが孔底１５ａに到達する前にギャップ１５の側壁に付着し、よって孔底１５ａは絶縁物で覆われずに導電面が確保できると言える。
【００４２】
前述した例では放電空間１０内圧力が５Ｐａとしたが、一般に平均自由行程はガス圧力に依存するため、例えばガス圧力が１Ｐａの場合には５Ｐａの場合に対して単純に平均自由行程が５倍になるとして、ギャップ１５の直径または幅は５ｍｍ以下、ギャップ１５の深さは直径または幅の３倍以上の１５ｍｍ以上にすれば、孔底１５ａへの絶縁物の付着を確実に防いで導電面が確保できる。
【００４３】
図６にはホールまたはスリット状のキャップ１５を基板ホルダー１４に形成した構造を例示したが、スパッタ成膜中も絶縁膜で覆われずに放電空間１０に通じる導電面が基板ホルダー１４に確保できる構造であればよく、図６に示す形態には限らない。例えば、ギャップは基板ホルダー１４の厚み方向にまっすぐに延びる形状に限らず、途中で横方向に曲がっていたり、斜めに延びていてもよい。
【００４４】
また、図７には基板ホルダーの他の具体例を示す。
この基板ホルダー４１においても、放電空間１０に面する側に、放電空間１０に向かって開口している微小なギャップ４２が形成されている。
【００４５】
さらに、この基板ホルダー４１の内部には、放電空間１０の反対側でギャップ４２と通じるガス導入室４３が形成されている。ガス導入室４３は、基板ホルダー４１における基板保持面の反対側に形成されたガス導入路４４を通じて、処理室の外部のガス供給系に接続されている。
【００４６】
したがって、ガス導入路４４を通じて基板ホルダー４１内のガス導入室４３に反応性ガス（前述の例では酸素ガス）を導入することができ、そのガス導入室４３に導入された酸素ガスはギャップ４２を通じて放電空間１０に吹き出す。
【００４７】
このような構成とすることで、基板５付近に効率よく酸素ガスを供給することができる。すなわち、相対的にターゲット側の酸素濃度を低減してターゲット表面の酸化を抑制することでスパッタレートの低下を抑制しつつ、基板５付近での酸化を促進させて、基板５に形成されるシリコン酸化膜が酸素不足になることを防ぐ。
【００４８】
また、酸素ガスをギャップ４２から吹き出させることで、膜となる粒子の基板ホルダー４１表面への付着堆積や、ギャップ４２内への進入を抑制することができ、放電空間１０に臨む導電面を確保しやすくできる。この結果、基板側へのバイアス効果を損なうこともない。
【００４９】
なお、基板ホルダー４１は、基板５を基板ホルダー４１上に安定して保持するための保持機構（図示せず）を備える。保持機構としては、例えば、機械的に基板５を基板ホルダー４１に対して押さえ付ける機構、あるいは静電チャックなどを挙げることができる。この保持機構によって、ギャップ４２から吹き出すガス圧力を基板５が受けても、基板５を基板ホルダー４１に対して安定して保持させておくことができる。
【００５０】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、それらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００５１】
成膜対象の基板としては、半導体ウェーハ、ディスク状記録媒体、表示パネル、太陽電池パネル、ミラーなどを挙げることができる。また、基板に形成する絶縁膜としては、酸化シリコンに限らず、窒化シリコン、酸化チタン、窒化チタン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ニオブなどであってもよい。ターゲット種や、放電空間に導入するガス種も、基板に成膜したい膜種に応じて適宜選択される。
【符号の説明】
【００５２】
５    基板
１０  放電空間
１２  バッキングプレート
１３  ターゲット
１４  基板ホルダー
１５  ギャップ
２１，２２  電源
３０  絶縁膜
【図１】
2010110052.tif 000003
【図２】
2010110052.tif 000004
【図３】
2010110052.tif 000005
【図４】
2010110052.tif 000006
【図５】
2010110052.tif 000007
【図６】
2010110052.tif 000008
【図７】
2010110052.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成23年8月5日(2011.8.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有するターゲットホルダーと、前記ターゲットホルダーに対向して設けられた導電性を有する基板ホルダーとを備え、前記ターゲットホルダーにターゲットを保持し、前記基板ホルダーに基板を保持し、前記ターゲットホルダーと前記基板ホルダーの両方に電圧を印加して前記ターゲットのスパッタを行い、前記基板に前記ターゲットの構成元素を含む絶縁膜を形成するスパッタ成膜装置であって、
前記基板ホルダーは、放電空間に向かって開口形成されたギャップを有し、
前記ギャップは、前記基板へのスパッタ成膜中に前記絶縁膜となる絶縁物粒子が到達せずに前記放電空間に対して開放された導電面が前記ギャップの内壁に確保されるギャップサイズを有し、
前記ギャップサイズは、前記ギャップの直径または幅と、深さを含み、
前記直径または幅は、前記ターゲットの構成元素を含む粒子の前記放電空間内における平均自由行程以下であり、
前記深さは、前記平均自由行程の３倍以上であることを特徴とするスパッタ成膜装置。
【請求項２】
前記ターゲットホルダーには負電圧が印加され、前記基板ホルダーには正電圧が印加されることを特徴とする請求項１記載のスパッタ成膜装置。
【請求項３】
前記放電空間に反応性ガスが導入され、前記基板に、前記ターゲットの構成元素と前記反応性ガスとの反応物が前記絶縁膜として形成されることを特徴とする請求項１記載のスパッタ成膜装置。
【請求項４】
前記基板ホルダーは、
前記放電空間の反対側で前記ギャップと通じるガス導入室と、
前記ギャップの反対側で前記ガス導入室と通じるガス導入路と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のスパッタ成膜装置。
【請求項５】
前記ターゲットの構成元素と反応して前記絶縁膜となる反応性ガスが、前記ガス導入路を通じて前記ガス導入室に導入されることを特徴とする請求項４記載のスパッタ成膜装置。
【請求項６】
前記反応性ガスは酸素ガスであり、前記絶縁膜は前記ターゲットの構成元素の酸化膜であることを特徴とする請求項３または５に記載のスパッタ成膜装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の一態様によれば、導電性を有するターゲットホルダーと、前記ターゲットホルダーに対向して設けられた導電性を有する基板ホルダーとを備え、前記ターゲットホルダーにターゲットを保持し、前記基板ホルダーに基板を保持し、前記ターゲットホルダーと前記基板ホルダーの両方に電圧を印加して前記ターゲットのスパッタを行い、前記基板に前記ターゲットの構成元素を含む絶縁膜を形成するスパッタ成膜装置であって、前記基板ホルダーは、放電空間に向かって開口形成されたギャップを有し、前記ギャップは、前記基板へのスパッタ成膜中に前記絶縁膜となる絶縁物粒子が到達せずに前記放電空間に対して開放された導電面が前記ギャップの内壁に確保されるギャップサイズを有し、前記ギャップサイズは、前記ギャップの直径または幅と、深さを含み、前記直径または幅は、前記ターゲットの構成元素を含む粒子の前記放電空間内における平均自由行程以下であり、前記深さは、前記平均自由行程の３倍以上であることを特徴とするスパッタ成膜装置が提供される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
図６にはホールまたはスリット状のギャップ１５を基板ホルダー１４に形成した構造を例示したが、スパッタ成膜中も絶縁膜で覆われずに放電空間１０に通じる導電面が基板ホルダー１４に確保できる構造であればよく、図６に示す形態には限らない。例えば、ギャップは基板ホルダー１４の厚み方向にまっすぐに延びる形状に限らず、途中で横方向に曲がっていたり、斜めに延びていてもよい。
【国際調査報告】
2010110052.tif 000010
2010110052.tif 000011