溅射成膜装置制造方法及图纸

本发明专利技术的溅射成膜装置，包括具有导电性的目标保持器以及与所述目标保持器相对而设的具有导电性的基板保持器，所述目标保持器保持目标，所述基板保持器保持基板，所述目标保持器和所述基板保持器被施加电压而进行所述目标的溅射，由此在所述基板上形成含有所述目标的构成元素的绝缘膜，所述基板保持器具有向着放电空间开口形成的间隙，所述间隙具有在对基板进行溅射成膜中构成所述绝缘膜的绝缘物粒子无法到达且对所述放电空间开放的导电面被确保在所述间隙的内壁的间隙尺寸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及溅射成膜装置，特别是涉及在基板保持器一侧也施加偏置电压的状态下在基板上形成绝缘膜的溅射成膜装置。
技术介绍
在相对设置目标和基板进行溅射成膜时，通常基板侧被接地，仅在目标侧施加电压，有时也会在基板侧施加偏置电压。例如专利文献1公开了在氩和氧的混合气体中通过反应性溅射形成氧化钛膜时，通过对基板施加正的偏置电压来改变结晶配向性。在溅射成膜中，膜会附着在基板以外的部分。例如，膜也会附着在基板保持器中位于装载基板部分的外周侧的表面上。而且，形成的膜为绝缘膜时，如果基板保持器中对放电空间露出的面因附着了绝缘膜而被绝缘膜覆盖，则与放电空间相邻的导电面会成为绝缘面，有可能失去相对于基板保持器的偏置效果。专利文献1 日本特开2005-87836号公报
技术实现思路
本专利技术是基于对上述问题的理解而进行的，其目的在于提供一种溅射成膜装置， 在形成绝缘膜时通过确保放电空间和与该放电空间相对的基板保持器之间的导通，而不失去相对于基板保持器的偏置效果。本专利技术的溅射成膜装置，包括具有导电性的目标保持器；与所述目标保持器相对而设的具有导电性的基板保持器；所述目标保持器保持目标，所述基板保持器保持基板， 所述目标保持器和所述基板保持器被施加电压而进行所述目标的溅射，由此在所述基板上形成含有所述目标的构成元素的绝缘膜，所述基板保持器具有向着放电空间开口形成的间隙，所述间隙具有在对所述基板进行溅射成膜中构成所述绝缘膜的绝缘物粒子无法到达且对所述放电空间开放的导电面被确保在所述间隙的内壁的间隙尺寸，所述间隙尺寸包括所述间隙的直径或宽度、以及深度，所述直径或宽度为含有所述目标的构成元素的粒子在所述放电空间内的平均自由行程以下，所述深度为所述平均自由行程的3倍以上。根据本专利技术，在通过溅射成膜形成绝缘膜时，通过确保放电空间和与放电空间相对的基板保持器之间的导通，而不失去相对于基板保持器的偏置效果。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式所涉及的溅射成膜装置的概略构成的模式图。图2是表示通过反应性溅射在基板上形成硅氧化膜时，相对于基板一侧的偏置电压、成膜率、以及所形成的硅氧化膜的折射率之间的关系的图表。图3是表示测定在导入放电空间的气体仅为氩气的条件下进行溅射成膜，因基板偏置电压的有无而造成膜厚不同的结果的图表。图4是表示测定使用硅目标，将氩气和氧气的混合气体导入放电空间进行硅氧化膜的反应性溅射，因基板偏置的有无而相对于氧分压比的成膜率以及折射率的结果的图表。图5是图4的结果中的成膜速度和折射率根据各氧分压比予以表示的图表。图6是表示图1所示的基板保持器的放大模式图。图7是表示本实施方式所涉及的溅射成膜装置中的基板保持器的其他具体例的模式图。符号说明5-基板；10-放电空间；12-支持板；13-目标；14-基板保持器；15-间隙；21、 22-电源；30-绝缘膜。具体实施例方式下面，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。图1是表示本专利技术的实施方式所涉及的溅射成膜装置的概略构成的模式图。本实施方式所涉及的溅射成膜装置具有气密容器11、保持基板5的基板保持器14、作为保持目标13的目标保持器(target holder)的支持板(backing plate)。气密容器11的壁部形成有气体导入口 16和排气口 17。气体导入口 16与气体供给管、气体供给源等气体供给系统连接。排气口 17与排气管、真空泵等真空排气系统连接。 通过控制气体导入量和排气量可使气密容器11的内部(处理室内)处于所希望的气体产生的所希望的压力下。气密容器11的上部设置有支持板12，气密容器11的下部与该支持板12相对设置有基板保持器14。气密容器11的内部的处理室内位于支持板12和基板保持器14之间的空间作为放电空间10发挥作用。支持板12以及基板保持器14都由金属材料(包括合金)构成，具有导电性。支持板12与电源21连接，基板保持器14与电源22连接。本实施方式，以例如将反应性气体导入放电空间10，该反应性气体与目标 (target) 13的构成元素之间的反应物作为绝缘膜形成在基板5上的反应性溅射为例进行说明。具体而言，目标13由硅(Si)构成，放电空间10内导入了氩气(Ar)和氧气(O2)，在基板5上形成硅氧化膜(SiO2)。另外，在本实施方式中，目标13 —侧施加负电压，基板5—侧施加正电压，从而在放电空间10引起放电。通过该放电，导入放电空间10的气体被等离子化，由此生成的正离子向目标13加速并与目标13相撞。由此，构成目标13的硅的粒子从目标13溅射(被敲打出)，该硅粒子与氧反应，产生硅氧化膜附着堆积在基板5上。在此，作为比较例仅对目标施加电压(基板一侧接地)时，向目标施加的电压若增大，可以提高成膜率。但是，如果增大向目标施加的电压，特别是使用脆性目标时会发生破裂。另外，使用热传导率较低的目标时，有可能在溅射过程中目标的放热会不充分，与支持板之间的粘接(bonding)层被加热而产生剥落。另外，在如上所述的形成硅氧化膜的反应性溅射时，若导入充足量的氧，可促进基板附近的氧化，从而可切实地形成所希望的组成比例的硅氧化膜，但目标表面的氧化也会加快，从而造成溅射率，即相对于基板的成膜率下降。为了抑制目标表面的氧化若减少氧的4导入量，则有可能形成的硅氧化膜中的氧不足而无法获得所希望的特性的硅氧化膜。即，以往成膜率的提高以及促进氧化两者难以同时成立。对此，在本实施方式中，如下所述，通过在基板5 —侧也施加偏置电压，可使成膜率的提高以及促进氧化可同时成立。图2表示通过所述反应性溅射向基板形成硅氧化膜时，基板一侧的偏置电压(横轴)、成膜率(左侧的纵轴)、所形成的硅氧化膜的折射率(右侧的纵轴)之间的关系。放电空间中导入氩气和氧气，氧气的分压比为8. 68%。图表中，黑圆点表示成膜率，白圆点表示折射率。根据图2的结果，基板一侧施加正的偏置电压时成膜率会提高，特别是基板侧的偏置电压为+50V以上时成膜率会显著提高。另外，也可以观测到，随着成膜率的提高，所形成的硅氧化膜的折射率也会提高。该折射率的提高可以认为是膜中的氧不足而引起的。并且，在所述的反应性溅射中成膜率会因氧化程度的不同而产生较大变化。在此， 为了排除氧化的影响，在放电空间只导入氩气的条件下进行溅射成膜，测定因基板侧偏置电压的有无而造成的膜厚的不同。目标使用硅。结果如图3所示。图3的横轴表示基板的被成膜面中的面方向的位置(Position)， 即表示从基板的中心位置的距离，该基板的中心位置(与目标的中心位置大致一致)为0。 图3的纵轴表示基板上所形成的膜的膜厚(Thickness)。在图3的图表中，黑圆点表示基板侧偏置电压为OV (接地)时的结果，方形点表示基板侧偏置电压为+50V时的结果。根据图3的结果，通过在基板一侧施加+50V的偏置电压，与偏置电压为OV时相比，膜厚即成膜率平均提高了 36%。从图3未使用氧气的结果来看，成膜率的提高应该与氧化量的变化无关，而是可能与以下的现象有关。S卩，通过在基板一侧施加正的偏置电压，放电空间中的等离子体阻抗下降，产生高密度等离子化，由此产生的放电电压下降，从而提高了溅射率。而且，通过在目标一侧施加负电压，在基板一侧施加正电压，放电空间内使正离子向目标加速的有效加速电压得以增加本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种溅射成膜装置，包括：具有导电性的目标保持器；与所述目标保持器相对而设的具有导电性的基板保持器；所述目标保持器保持目标，所述基板保持器保持基板，所述目标保持器和所述基板保持器被施加电压而进行所述目标的溅射，由此在所述基板上形成含有所述目标的构成元素的绝缘膜，其特征在于，所述基板保持器具有向着放电空间开口形成的间隙，所述间隙具有在对所述基板进行溅射成膜中构成所述绝缘膜的绝缘物粒子无法到达且对所述放电空间开放的导电面被确保在所述间隙的内壁的间隙尺寸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：川又由雄，
申请(专利权)人：芝浦机械电子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP