(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス導入口と排気口とを備えた真空容器と、前記真空容器内に設けられたターゲットホルダーに電圧を印加する電源とを備え、
前記真空容器内に、前記真空容器と電気的に絶縁され且つ前記真空容器内面から距離  ｔ  離れた板を有し、前記距離  ｔ  は、ｔ＞１ｍｍを満たし且つ前記真空容器内面におけるイオンシースの厚さよりも大きいこと
を特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
板が、真空容器内面のターゲットホルダーと被処理物を支持する支持部材を除く全面を覆うこと
を特徴とする請求項１記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
板を、絶縁体から成る板にて構成したこと
を特徴とする請求項１記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
真空容器内面から距離  ｔ  離れた板を有し、前記距離  ｔ  は、  ｔ≧５ｍｍを満たすこと
を特徴とする請求項１記載のスパッタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、薄膜、特に誘電体膜の形成に好適に用いられるスパッタリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、広く利用されている二極スパッタリング装置を図５を参照して説明する。図５において、アース電位に接続された真空容器１内に、ターゲット２と基板支持体（図示せず）により支持された基板３が対向して配置されている。ターゲット２はターゲットホルダー４上に設置されている。ターゲット２と真空容器１との間には電源５が接続されている。ターゲット2 及びターゲットホルダー４は絶縁体１０によって真空容器１から絶縁されている。絶縁体１０内には磁石６、７が配置され、ターゲット２表面近傍に電子わなを形成するような構成になっている。また、金属製の板８が金属製のビスおよび金属製の治具９によって真空容器１内面に設置されている。この板８は、スパッタリングによる膜が真空容器１内面に形成されることを防止するためのものである。板８はビスおよび治具９を介して真空容器１と電気的に接触しており、アース電位となっている。なお、図５において、１１はガス導入口、１２は排気口、１３はプラズマである。
【０００３】
シリコンウェハ基板３上にＺｎＳ−ＳｉＯ2 混合体を成膜する場合を例に動作を説明する。真空容器１の内面のターゲット部を除く面積を７５００cm2 とし、その内部にＺｎＳ−ＳｉＯ2 混合体により構成された面積２６０cm2 のターゲット２を図示されているように設置する。高周波電源である電源５を真空容器１とターゲット２間に接続する。電源５の周波数は１３．５６ＭＨｚ、出力は２ｋＷである。排気口１２から真空容器１内の空気を排気し、真空容器１内を高真空にした後、ガス導入口１１からアルゴンガスを導入し、ガス圧を２ｍＴｏｒｒとする。この状態で電源５により高電圧を印加すると、ターゲット２表面近傍にプラズマ１３が発生する。このプラズマ１３内の正のアルゴンイオンが負電位にあるターゲット２に入射し、中性粒子と二次電子とが放出される。この二次電子は、気体分子と衝突し、気体分子を正イオン化させる。また、中性粒子はターゲット２中の物質であり、この粒子が基板３上に析出して薄膜を形成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スパッタ性能を向上するために、磁石６、７の位置等を最適化する研究がなされているが、その場合スパッタ性能とトレードオフの関係で、磁場による電子の閉じ込め効果が小さくなる。その様なスパッタリング装置で誘電体膜を成膜する場合、以下のような問題がある。
【０００５】
高周波電源５と誘電体により構成されたターゲット２とを用い、基板３上に誘電体膜を成膜する場合、板８上にも誘電体膜が形成されてしまう。ここで、スパッタ性能を向上させるための電子の閉じ込め効果の小さい磁石構成を採用していた場合、相当量の電子が板８上にチャージアップしてしまうことになる。板８は電気的に電源５と接続されているため、当該誘電体膜上にチャージアップした電荷が大きくなると、誘電体膜の両面にかかる電圧が高くなってしまい、当該誘電体膜がその電圧に耐えきれなくなった時に破壊される。これが異常放電であり、その際に異物が飛散し、基板３上に付着すると膜欠陥の原因となる。
【０００６】
図６は高周波電源５と誘電体ターゲット２、および電子の閉じ込め効果が小さい構成磁石を用い、磁石構成以外の条件を上記条件として、基板３上に誘電体膜を成膜した場合の真空容器１とターゲット２との間の電圧Ｖｄｃの時間的変化を示したものである。Ｖｄｃが不安定になっていることが分かるが、これが板８上の異常放電によるものと考えられている。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、スパッタ性能を向上させるため電子の閉じ込め効果の小さい構成の磁石を用いながら、真空容器内面に膜が形成されるのを防止する板上における異常放電及び異物飛散を防止するスパッタリング装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のスパッタリング装置は、ガス導入口と排気口とを備えた真空容器と、前記真空容器内に設けられたターゲットホルダーに電圧を印加する電源とを備え、前記真空容器内に、前記真空容器と電気的に絶縁され且つ前記真空容器内面から距離  ｔ  離れた板を有し、前記距離  ｔ  は、ｔ＞１ｍｍを満たし且つ前記真空容器内面におけるイオンシースの厚さよりも大きいことを特徴とする。
【０００９】
好適には、真空容器から電気的に絶縁された板が、真空容器内面のターゲット部を除くほぼ全面を覆うような形状に形成される。
【００１０】
また、真空容器から電気的に絶縁された板は、絶縁体から成る板にて構成され、又は絶縁体から成る治具を介して設置される。
【００１１】
【作用】
本発明の上記構成によれば、真空容器内面に膜が形成されるのを防止するために真空容器内面近傍に配置される板を、真空容器から電気的に絶縁され且つ前記真空容器内面から距離  ｔ  離れた板にて構成し、前記距離  ｔ  は、ｔ＞１ｍｍを満たし且つ前記真空容器内面におけるイオンシースの厚さよりも大きく設定されているので、その板に付着した誘電体膜の両側にかかる電圧を低く保つことができ、板上の異常放電及び異物の飛散を防止することができる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明のスパッタリング装置の第１実施例について、図１、図２を参照して説明する。なお、図５で説明した従来例と共通の構成要素については同一参照番号を付して説明を省略する。
【００１３】
図１において、１４は、絶縁体であるポリテトラフルオルエチレン製の板であり、治具９を介して真空容器１の内面の近傍に取付けられている。その他の条件を従来例と同様にした場合、真空容器１の内面におけるイオンシースの厚さは１ｍｍ以内とされているので、本実施例では板１４と真空容器１内面との距離を５ｍｍに設定している。
【００１４】
以上の構成及び条件で成膜を行なったところ、板１４上に異常放電が起こることなく、異物の飛散もない状態で基板３上に成膜することができた。図２に真空容器１とターゲット２との間のＶｄｃの時間的変化を示す。図２から明らかなように、安定した放電状態がえられていることが分かる。
【００１５】
次に、本発明の第２実施例について図３、図４を参照して説明する。なお、図５で説明した従来例と共通の構成要素については同一参照番号を付して説明を省略する。
【００１６】
図３において、１５は絶縁体であるポリテトラフルオルエチレン製の板支持治具であり、この板支持治具１５を介して金属製の板８が真空容器１内面に取付けられている。この板支持治具１５の詳細を図４に示す。１６は板支持治具１５に形成された雌ねじ部を有する穴、１７はビス頭部を収容する座ぐり部を有する貫通穴であり、貫通穴１７に挿通した金属製のビス１８にて板支持治具１５が真空容器１の内面に取付けられ、この板支持治具１５に板８を当接させて金属製のビス１９を穴１６の雌ねじ部に螺合させることにより板８が真空容器１から絶縁された状態でその内面近傍に取付けられている。１ａは真空容器１内面に形成された雌ねじ部である。
【００１７】
この構成によっても、第１実施例と同様の効果が得られる。この第２実施例と第１実施例との違いは、板８を金属製にすることができるため、真空容器１内のクリーニング処理などのメンテナンスが容易であることである。
【００１８】
【発明の効果】
本発明のスパッタリング装置によれば、以上の説明から明らかなように、真空容器内面に膜が形成されるのを防止するために真空容器内面近傍に配置される板を、真空容器から電気的に絶縁され且つ前記真空容器内面から距離  ｔ  離れた板にて構成し、前記距離  ｔ  は、ｔ＞１ｍｍを満たし且つ前記真空容器内面におけるイオンシースの厚さよりも大きく設定されているので、電子の閉じ込め効果の小さい構成の磁石を用いてスパッタ性能を向上するようにしても、その板に付着した誘電体膜の両側にかかる電圧を低く保つことができ、板上の異常放電及び異物の飛散を防止することができ、誘電体を成膜する際の異常放電及び異常放電による異物の飛散による膜欠陥を防止することができる。
【００１９】
また、板は、それ自体を絶縁体で構成しても、絶縁体からなる板支持治具を介して真空容器内面に取付けてもよいが、絶縁体からなる板支持治具を用いると金属製の板を用いることができるので、メンテナンスが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスパッタリング装置の第１実施例の概略構成図である。
【図２】同実施例における真空容器とターゲットとの間のＶｄｃの時間的変化を示す図である。
【図３】本発明のスパッタリング装置の第２実施例の概略構成図である。
【図４】同実施例における板支持治具の詳細断面図である。
【図５】従来例のスパッタリング装置の概略構成図である。
【図６】従来例における真空容器とターゲットとの間のＶｄｃの時間的変化を示す図である。
【符号の説明】
１  真空容器
２  ターゲット
３  基板
５  電源
６  磁石
７  磁石
１４  板
１５  板支持治具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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