JP2001262336A

JP2001262336A - スパッタリング装置及び薄膜形成方法

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Publication number: JP2001262336A
Application number: JP2000082914A
Authority: JP
Inventors: Giyoujiyu Kurita; 行樹栗田; Shinji Takagi; 信二高城
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2000-03-23
Publication date: 2001-09-26
Anticipated expiration: 2020-03-23
Also published as: JP4627835B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、大型基板の広範囲にわたっ
て膜厚均一性に優れた絶縁物薄膜を形成可能なスパッタ
リング装置および薄膜形成方法を提供することにある。【解決手段】真空室内に配置されたターゲット及び基
板を保持する基板ホルダーと、前記基板ホルダーの回転
機構と、前記ターゲットに第１の整合回路を介して接続
された高周波電源と、前記基板ホルダーに接続され、少
なくとも２つの可変コンデンサーを含む第２の整合回路
と、前記基板ホルダーの電位検出手段と、前記基板ホル
ダーの電位検出手段とを有し、前記電位検出手段から出
力される電位の直流成分を、前記２つの可変コンデンサ
により調節可能な構成とし、前記基板ホルダーの電位の
直流成分をプラズマ電位に近づける方向に、前記第２の
整合回路のインピーダンスを調節して、絶縁物の薄膜形
成を行うことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリング装
置及び薄膜形成方法に係り、特に磁気ディスク装置（Ｈ
ＤＤ）、半導体集積回路、液晶表示装置等に用いられる
種々の絶縁物薄膜を高い膜厚均一性をもって形成するの
に好適なスパッタリング装置及び薄膜形成方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置（ＨＤＤ）、半導体集
積回路、液晶表示装置等の分野においては、各素子が高
特性化するに伴い、構成薄膜の高性能化と共にかかる薄
膜の膜厚均化の要求が強くなっている。さらに、生産性
を高めるため、基板が大型化しつつあることから、膜厚
分布に優れた薄膜を形成する技術に対する要求は一層高
まり、その研究開発が盛んに行われている。

【０００３】例えば、近年、磁気ディスクの面記録密度
は著しい上昇を続けていて、現在、３０Ｇｂｉｔ／平方
インチが達成されようとしている。これに伴い、磁気デ
ィスク用ヘッド（以後、「磁気ヘッド」という。）の開
発も進み、ＭＲ（Magnet Resistance）ヘッドからＧＭ
Ｒ（Giant Magnet Resistance）ヘッドヘの移行が急速
に進み、将来的には５０〜１００Ｇｂｉｔ／平方インチ
の面記録密度に対応する新世代の磁気ディスク用ヘッド
の研究開発が行われている。

【０００４】代表的な再生用磁気のヘッド構造は、例え
ば、基板（アルチック基板）、基板保護膜（Ａｌ
_２Ｏ_３）、下部シールド（メッキＣｕ：）、再生下部ギ
ャップ（Ａｌ_２Ｏ_３）、再生素子（ＧＭＲ膜）、ハード
バイアス（ＣｏＦｅ系強磁性膜）、再生電極（Ｃｕ）、
再生上部ギャップ（Ａｌ_２Ｏ_３）、下部磁極兼上部シー
ルド（メッキＣｕ）、記録ギャップ（Ａｌ_２Ｏ_３）、中
間膜（Ａｌ_２Ｏ_３）、上部磁極（メッキＣｕ）、保護膜
（Ａｌ_２Ｏ_３）から構成されている。このように、多層
構造の磁気ヘッドにおいては、各機能膜を隔離あるいは
保護するために、何層ものアルミナ絶縁膜が形成されて
いて、最終デバイスとしての磁気ヘッド特性を得るため
には、高い耐電圧特性を有するアルミナ絶縁膜が要求さ
れる。特に、ギャップ用アルミナ絶縁膜は、２０〜３０
ｎｍ程度と薄いため、膜厚分布があるとその耐電圧特性
に影響し、歩留まりが大幅に低下する。また、その一
方、現在は４〜５インチ径の基板が用いられているが、
生産性を高めるため、８インチ基板への移行の検討がさ
れている。８インチの大型基板においては、数万個の磁
気ヘッドを作製することになるので、デバイス特性の均
一化さらには歩留まりの向上の観点から、アルミナ絶縁
膜の膜厚均一性を達成するスパッタリング法の確立は極
めて重要な課題となっている。かかる事情は、磁気ヘッ
ドの絶縁膜に限らず、半導体集積回路や液晶表示装置の
薄膜トランジスタ基板についても同様である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者ら
は、大型基板に絶縁物薄膜の膜厚均一性を向上を目的
に、スパッタリング装置の構造並びに成膜方式・条件の
検討を行った。具体的には、基板とターゲットの配置、
基板回転方法、ターゲットエロージョンの均一化等につ
いて詳細な検討を行った。この中で、自公転成膜方式
（特願平１１−０７２６５３号）や斜め入射成膜方式
（特願平１１−００８０００号）とマグネットをターゲ
ット中心軸から偏心させて回転させる方式のＲＭＣ（Ro
tary Magnet Cathode）カソードを採用することによ
り、膜厚均一性を大幅に向上させることに成功した。し
かしながらアルミナ等の絶縁膜の場合、導線性膜に比べ
て膜厚均一性の改善の程度は低く、特に膜厚が薄くなる
と、その傾向が顕著となることが分かった。すなわち、
これらの方式を用いても、絶縁膜の膜厚分布の改善には
限界があった。

【０００６】本発明者らは、この原因を検討をする中
で、例えば、基板ホルダー電位を電気的に浮遊状態にす
る場合と接地する場合とで、膜厚均一性が異なることを
見い出し、基板ホルダーの電位と膜厚分布との関係を調
べたところ、基板ホルダー電位の直流成分を調整するこ
とにより膜厚均一性が改善されるという事実を発見し
た。従来、基板バイアスにより膜質が改善するという報
告は数多くなされているが（例えば、IBM J. Res. Deve
lop, 172-175, 1970. 等)、プラズマを介して基板ホル
ダーに加わる電位により形成される絶縁膜の膜厚分布が
変動するという事実は、本発明者が初めて発見したもの
であり、かかる知見を基にさらに検討を加え、本願発明
を完成するに至ったものである。すなわち、本発明の目
的は、大型基板の広範囲にわたって膜厚均一性に優れた
絶縁物薄膜を形成可能なスパッタリング装置および薄膜
形成方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、従来のスパッ
タリング装置にかかる問題点を解決し、上記目的を達成
するために、タ一ゲットに高周波電力供給時に、基板に
電力を供給していないにもかかわらず、プラズマを介し
て基板に加わる電位の直流成分を低減して、形成される
絶縁物薄膜の膜厚分布を改善したものである。

【０００８】本発明の絶縁物薄膜のスパッタリング装置
は、真空室内に配置されたターゲット及び基板を保持す
る基板ホルダーと、前記基板ホルダーの回転機構と、前
記ターゲットに第１の整合回路を介して接続された高周
波電源と、前記基板ホルダーに接続され、少なくとも２
つの可変コンデンサーを含む第２の整合回路と、前記基
板ホルダーの電位検出手段とを有し、前記電位検出手段
から出力される電位の直流成分を、前記２つの可変コン
デンサにより調節可能な構成としたことを特徴とする。
かかる構成にすることで、高い膜厚均一性を有する絶縁
膜を形成可能なスパッタリング装置を実現することがで
きる。しかも、装置自体複雑な構成を必要とせずに、従
来の装置構成に電位検出手段及び第２の整合回路を接続
するだけで、膜厚分布を改善することが可能となるた
め、装置が大型化することなく、安価にスパッタリング
装置を製造することができる。

【０００９】一方、本発明の薄膜形成方法は、真空室内
に配置されたターゲット及び基板を保持する基板ホルダ
ーと、前記基板ホルダーの回転機構と、前記ターゲット
に第１の整合回路を介して接続された高周波電源と、前
記基板ホルダーに接続された第２の整合回路とを有する
スパッタリング装置を用いて前記基板上に絶縁物の薄膜
を形成する薄膜形成方法であって、前記基板ホルダーの
電位の直流成分をプラズマ電位に近づける方向に、前記
第２の整合回路のインピーダンスを調節して、絶縁物の
薄膜形成を行うことを特徴とする。さらには、前記第２
の整合回路を少なくとも２つの可変コンデンサーを含む
構成とし、前記インピーダンスの調整を、前記２つの可
変コンデンサにより行うことを特徴とする。基板ホルダ
ーの直流電位をプラズマ電位に近づけた状態で薄膜形成
することにより、絶縁膜の膜厚分布は大幅に改善する。
これは、基板に入射するＡｒイオン等の荷電粒子のエネ
ルギーが減少するため、薄膜の再スパッタ率が減少し、
プラズマ密度の不均一に起因する再スパッタ率の不均一
が抑えられた結果と考えられる。また、２つの可変コン
デンサを用いることにより、基板ホルダー電位の広範囲
の調節が容易かつ速やかに行うことが可能となる。

【００１０】また、本発明において、前記第２の整合回
路と前記基板ホルダーとの間に、電圧電流比検出手段と
電圧電流位相差検出手段とを配置し、前記電圧電流比検
出手段と前記位相差検出手段の出力を前記２つの可変コ
ンデンサーのそれぞれの容量を変化させる手段に連結
し、前記電圧電流比検出手段と前記位相差検出手段の出
力信号の時間的ずれを所定範囲内に保つのが好ましい。
このように、薄膜形成中の基板ホルダー電位の変動を抑
えるフィードバック機構を設けることにより、膜厚均一
性をより一層高めることが可能となる。スパッタリング
を継続するうちに、ターゲットのエロージョン形状、漏
洩磁場形状が変化し、それに伴い基板ホルダー電位の直
流成分が変化しても、その変化を修正する調整を自動的
に行なうことが可能となり、膜厚均一性を一層高めるこ
とが可能となる。

【００１１】また、前記ターゲットと前記基板ホルダー
との表面を所定の角度をもたせ、それぞれの中心をずら
せて配置し、前記基板ホルダーの回転手段を設け、基板
を自転又は公転させながら絶縁膜の薄膜形成を行う構成
とするのが好ましい。かかる構成とすることにより、膜
厚分布改善効果は顕著になり、極めて膜厚均一性の高い
スパッタリング装置を実現することが可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を図面
に基づいて説明する。本発明のスパッタリング装置の一
構成例を図１に示す。図のスパッタリング装置は、斜め
入射成膜方式を採用し、カソードにＲＭＣを用いたもの
である。図に示すように、ガス導入口２及び排気口３を
有する真空室１の内部にカソード８と基板ホルダー１０
が配置され、カソード８は、第１の整合回路５を介して
ＲＦ電源４に接続されている。カソード８の内部にはタ
ーゲット９の中心軸と偏心して回転するマグネットが設
けられている。一方、基板ホルダー１０には、不図示の
回転機構が取り付けられ、基板１１をその配置位置によ
り、所望の回転数で自転又は公転させることができる。
また、基板ホルダー１０には、基板ホルダーの電位を測
定するための電圧センサ７と該電位を調整する第２の整
合回路６とが取り付けられている。

【００１３】まず、斜め入射成膜方式におけるカソード
と基板（基板ホルダー）との位置関係を図２を用いて説
明する。図に示すように、斜め入射成膜方式では、基板
面とターゲット面とが平行ではなく、所定の角度θをも
って配置されている。基板は所定の回転数で公転する。
図では、基板を１枚載置した場合を示しているが、複数
枚同一円周上に載置しても良い。また、基板ホルダーと
同程度の大きさの基板を基板ホルダー中心に置き、自転
させても良い。なお、カソードは、基板ホルダーに対し
対称な位置に複数個配置してもよく、これにより成膜速
度を向上させることができる。

【００１４】このような斜め入射成膜方式を採用するこ
とにより、たとえ基板より小さなターゲットを用いた場
合でも、基板上により均一な膜厚の絶縁膜を形成するこ
とが可能となる。この成膜方式は、本発明のスパッタリ
ング装置及び薄膜形成方法に好適に適合する成膜方式で
ある。ここで、角度θは１５〜４５゜とするのが好まし
く、この範囲で膜厚均一性は一層向上する。さらに、図
に示すターゲット中心と基板ホルダーの中心との水平方
向の距離を距離（オフセット距離）Ｆ、ターゲット基板
間距離Ｌは、基板の大きさ等により適正な値が選択され
るが、通常、Ｆは５０〜４００ｍｍ、Ｌは５０〜８００
ｍｍが用いられる。また、回転数は、６０ｒｐｍ以上と
するのが好ましい。これらの範囲で、絶縁薄膜の膜厚均
一性はより向上する。さらに、図１の装置には、ＲＭＣ
のカソードが用いられ、ターゲットのエロージョンが均
一に起こるため、より高い膜厚均一性が得られる構成と
なっている。

【００１５】基板ホルダーの電位を調節するには、基板
ホルダーに接続した整合回路のインピーダンスを調節す
ればよいが、図３に示すように少なくとも２つの可変コ
ンデンサを含むものが好適に用いられる。これにより膜
厚均一性向上のための基板ホルダー電位の調節範囲が広
がるとともに、操作が容易かつ速やかに行えることにな
る。

【００１６】次に、図１の装置を用いた薄膜形成方法の
一例を説明する。スパッタリング装置の真空室１内に、
Ａｒ等のスパッタガスをガス導入口２から導入し、排気
口３部に設けられたメインバルブを調節して、真空室１
内部を所定の圧力に設定する。続いて、ＲＦ電源４か
ら、ＲＦ電力をカソードに供給してプラズマを発生さ
せ、第１の整合回路５によりマッチングをとった後、電
圧センサをモニターしながら、基板ホルダー電位の直流
成分がプラズマ電位に最も近づくように第２の整合回路
６のインピーダンスを調節する。すなわち、できるだけ
高い電位として、プラズマ電位と基板ホルダー電位との
差を小さくするように設定する。このような操作によ
り、形成される絶縁膜の膜厚均一性は大きく改善され
る。なお、第２の整合回路に２つの可変コンデンサを設
けることにより、この操作は容易かつ速やかにに行うこ
とが可能となる。

【００１７】以上の本発明の構成により、膜厚分布が改
善される理由の詳細は現在のところ明らかではないが、
種々の実験結果から本発明者は、膜厚分布の原因の一
つに，Ａｒイオン等の荷電粒子による再スパッタの不均
一性があり、膜厚均一性が高くなるほど、この現象は顕
著になるものと考えている。すなわち、基板表面近傍の
プラズマ密度は基板面内で均一ではないため、プラズマ
電位と基板表面電位の差は、基板面内でばらつくことに
なる。基板に入射するＡｒ等の荷電粒子のエネルギーも
プラズマ密度の不均一に対応して異なり、その結果、形
成された薄膜が再スパッタされる程度も基板内でばらつ
くものと考えられる。そこで、基板ホルダー電位を高く
し、イオンのエネルギーを全体的に低くすることによ
り、再スパッタが基板全面で抑えられ、不均一な再スパ
ッタによる膜厚分布の低下がなくなり、膜厚均一性が向
上するものと考えている。

【００１８】本発明においては、絶縁膜の成膜中、ター
ゲットのエロージョン形状の変化、膜形成に伴うプラズ
マ状態の変化等に伴う基板ホルダー電位の変動を抑える
ため、フィードバック機構を設けるのが好ましい。この
フィードバック機構を設けた整合回路の構成例を図４に
示す。このフィードバック機構は、第２の整合回路６と
基板ホルダー１０の間に電圧電流位相差検出センサ１２
及び電圧電流比検出センサ１３を配置し、成膜中にそれ
ぞれの検出値が初期値とずれた場合に、そのずれをなく
すように可変コンデンサ１８，１９の容量Ｃ１，Ｃ２を
モータ１５，１７により調節するものである。具体的に
は、まず、基板ホルダーの直流電位ができるだけ高くな
るようにＣ１，Ｃ２を設定する。このとき、電圧電流比
センサ及び電圧電流位相差センサの出力電圧を、例えば
０Ｖとなるように設定する。成膜中に、各センサの出力
が０Ｖからずれた場合は、その電圧を０Ｖにするように
フィードバックがかかる。すなわち、出力電圧に応じ
て、モータ制御回路１４，１６はモータ１５，１７を駆
動し、出力電圧を０Ｖにする方向に可変コンデンサＣ
２，Ｃ１を変化させることになる。このようにして、基
板ホルダーの電位を常に所定範囲に抑えることができ、
より均一な膜厚の絶縁膜を得ることが可能となる。

【００１９】次に、実施例をあげて、本発明のスパッタ
リング装置及び薄膜形成方法をより詳細に説明する。（実施例）本実施例では、図１に示す斜め入射成膜方式
を用いたスパッタリング装置に図３（ａ）に示す第２の
整合回路を取り付けた装置を用い、基板上にＡｌ_２Ｏ_３
薄膜を形成した。ここで、ターゲット９には、１２．５
インチ径アルミナターゲットを用い、ターゲット基板間
距離Ｌは１７８ｍｍ、オフセット距離Ｆは２００ｍｍ、
角度θは１５゜とした。基板１１は２００ｍｍ径のシリ
コンウエハを用い、３００ｍｍ径のＳＵＳ製基板ホルダ
ー１０上に偏心して取り付け、不図示の回転機構により
６０ｒｐｍで回転させた。

【００２０】まず、膜厚均一性を向上させるために、可
変コンデンサＣ１，Ｃ２の調節を行った。真空室１内部
を高真空に排気した後、ガス導入口２から、Ａｒガスを
導入し、排気口３部に設けられたメインバルブを調節し
て、真空室１内部を０．０３６Ｐａとした。ＲＦ電源４
からカソード８に電力を供給し、プラズマを発生させ
た。第１の整合回路５によりマッチングをとった後、電
圧センサ７の出力をモニタしながら、基板ホルダー電位
の直流成分が最大となるように、第２の整合回路６の可
変コンデンサ１９，１８の容量Ｃ１及びＣ２を調節し
た。このときのＣ１、Ｃ２はそれぞれ９８ｐＦ、７４ｐ
Ｆであった。

【００２１】この後、一旦放電を停止し、基板ホルダー
１０上に基板１１を載置した後、同様にして再びプラズ
マを発生させ、１３分間この状態を保って基板上にＡｌ
_２Ｏ _３薄膜を形成した。成膜終了後、基板を取り出し、
エリプソメータで基板に形成された膜厚を測定した。な
お、成膜中の基板ホルダー温度は１００℃とした。

【００２２】同じＣ１，Ｃ２の設定値で繰り返し３回の
スパッタリングを行った。それぞれの膜厚分布の測定結
果を図５（ａ）〜（ｃ）に示す。なお、膜厚測定は、１
９０ｍｍ径の範囲内の４９点で行い、最大膜厚を１とし
て規格化した分布を図に示した。また、膜厚分布の数値
は、［（最大膜厚−最小膜厚）／（最大膜厚＋最小膜
厚）］ｘ１００により計算したものである。図５が示す
ように、Ｎｏ．１〜３の基板で多少のバラツキはあるも
のの、最大でも膜厚分布は±０．８％以下となり、本実
施例の装置構成及び薄膜形成方法により、極めて高い膜
厚均一性が得られることが分かった。

【００２３】次に、Ｃ１，Ｃ２の設定値を変えた以外
は、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３と同様にしてアルミナ膜を形成
し、その膜厚分布を図６（ａ）、（ｂ）に示した。な
お、比較のために、基板ホルダーに整合回路を接続せ
ず、それぞれ基板ホルダーを浮遊状態（ｃ）及び接地状
態（ｄ）として成膜したときの膜厚分布も合わせて図６
に示した。また、図７はＣ１を一定とし、Ｃ２を変化さ
せたときの、基板ホルダーの電位の変化を示すグラフで
ある。ここで、基板ホルダーの電位は電圧センサ７によ
り測定したものであり、例えば、図８に示すように、直
流電位に高周波電位が重畳した波形となっている。例え
ば、Ｎｏ．１（図５（ａ））に対応するものは平均値が
−２．５Ｖで０〜−５Ｖで振動し、またＮｏ．４（図６
（ａ））に対応するものは平均値が−２４．５Ｖで−２
１Ｖ〜−２８Ｖで振動するものとなる。

【００２４】さらに、基板ホルダー電位と膜厚分布の関
係を図９に示した。基板ホルダーの電位が低いと膜厚均
一性は低く、基板ホルダーの電位が高い方が膜厚均一性
が向上する傾向にあることが分かる。これは、基板ホル
ダーの電位が高いほど基板に入射するイオンのエネルギ
ーが小さくなり、再スパッタが抑制されること裏付ける
ものと考えられる。

【００２５】図７及び９が示すように、２つの可変コン
デンサＣ１，Ｃ２を調整することにより基板ホルダー電
位を高電位側にシフトさせることができ、基板ホルダー
電位を高くすることによりアルミナ膜の膜厚均一性を改
善できることが分かる。基板を浮遊状態又は接地状態と
した場合には、膜厚分布はそれぞれ、１．６％、２．５
５％であったのが、本発明の第２の整合回路を調節して
基板ホルダー電位を最適化することにより、８インチの
大型基板であっても、膜厚分布を±０．８％以下とする
ことが可能となる。この事実は本発明が絶縁膜の膜厚均
一性の向上に極めて効果的であることを示すものであ
る。なお、本実施例では、基板ホルダーを冷却せず１０
０℃で成膜したが、Ａｌ_２Ｏ_３膜の場合、基板ホルダー
に冷却機構を設け低温で成膜した方が好ましく、より良
質の薄膜が得られことが分かっている。

【００２６】以上、主に、図１の構成のスパッタリング
装置を用いて説明したが、本発明は斜め入射成膜方式及
びＲＭＣカソードを用いた構成に限定されることはな
く、どのような構成の装置にでも適用できる。しかしな
がら、例えば、平行平板型装置で基板を静止して成膜す
る方式のように本来膜厚均一性の低い成膜方式では、本
発明の第２の整合回路を取り付け、基板ホルダー電位を
適正化しても、その効果は明確に現れにくいため、膜厚
分布として±３％以下が得られる成膜方式を用いるのが
好ましい。すなわち、上記斜め入射成膜方式の他、真空
室内に、基板を搭載した基板ホルダーを複数個設置した
パレットに対し、ターゲットを取り付けたカソードを各
基板の中心軸と同軸の位置に複数個対向して配置して、
パレット及び各基板を回転させながら成膜を行う自公転
成膜方式等に本発明の基板ホルダーの直流電位制御機構
を配置した構成とするのが好ましい。

【００２７】また、本発明のスパッタリング装置及び薄
膜形成方法において、電源の周波数は一般に使われる１
３．５６ＭＨｚに限定されるものではない。ターゲット
も絶縁物である必要は必ずしもなく、反応性ガスとの反
応により絶縁物薄膜を基板上に形成する反応性スパッタ
にも適用することができる。また、基板は，Ａｌ−Ｔｉ
基板等の金属基板、シリコン基板、シリコン上に絶縁膜
と導電性膜が積層した基板及び絶縁性基板等、種々の基
板を用いることができる。さらに、本発明は、アルミナ
に限らず、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の
あらゆる種類の絶縁物の薄膜形成に有効であることは言
うまでもない。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、磁気ディスク装置（ＨＤＤ）、半導体集積回
路、液晶表示装置等に用いられるアルミナやシリコン酸
化物、シリコン窒化物等の絶縁物について、膜厚均一性
に優れた薄膜を形成することが可能となる。しかも、簡
単な構成で優れた膜厚均一性が達成できるため、装置の
大型化を抑え、安価なスパッタリング装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスパッタ装置の一構成例を示す概念図
である。

【図２】斜め入射成膜方式を説明する概念図である。

【図３】本発明の第２の整合回路の一例を示す概念図で
ある。

【図４】フィードバック機構を設けた第２の整合回路の
回路図である。

【図５】アルミナ膜の膜厚分布を示すグラフである。

【図６】アルミナ膜の膜厚分布を示すグラフである。

【図７】可変コンデンサの容量と基板ホルダー電位との
関係を示すグラフである。

【図８】電圧センサにより測定された基板ホルダー電位
の波形を示すグラフである。

【図９】基板ホルダー電位と膜厚分布との関係を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１真空室、２ガス導入口、３排気口、４ＲＦ電源、５第１の整合回路、６第２の整合回路、７電圧センサ、８カソード、９ターゲット、１０基板ホルダー、１１基板、１２電圧電流位相差検出センサ、１３電圧電流比検出センサ、１４，１６モータ制御回路、１５，１７モータ、１８，１９可変コンデンサ、２０コイル、２１抵抗。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H088 FA30 HA04 MA20 4K029 BD01 BD11 CA15 DC35 EA09 JA02 JA03 5D112 AA24 FA03 FB18 FB26 5F045 AA19 AB37 AD14 AF03 BB02 EH20 EM01 EM10 5F103 AA08 BB35 BB38 BB51 BB59 DD27 HH03 NN10 RR03 RR10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空室内に配置されたターゲット及び基
板を保持する基板ホルダーと、前記基板ホルダーの回転
機構と、前記ターゲットに第１の整合回路を介して接続
された高周波電源と、前記基板ホルダーに接続され、少
なくとも２つの可変コンデンサーを含む第２の整合回路
と、前記基板ホルダーの電位検出手段とを有し、前記電
位検出手段から出力される電位の直流成分を、前記２つ
の可変コンデンサにより調節可能な構成としたことを特
徴とする絶縁物薄膜のスパッタリング装置。
【請求項２】前記ターゲットと前記基板ホルダーの表
面に所定の角度をもたせ、かつ、それぞれの中心をずら
せて配置したことを特徴とする請求項１に記載のスパッ
タリング装置。
【請求項３】前記第２の整合回路と前記基板ホルダー
との間に、電圧電流比検出手段と電圧電流位相差検出手
段とを配置し、前記電圧電流比検出手段と前記位相差検
出手段の出力を前記２つの可変コンデンサーのそれぞれ
の容量を変化させる手段に連結し、前記電圧電流比検出
手段と前記位相差検出手段の出力信号の時間的変化を所
定範囲内に維持する構成としたこと特徴とする請求項１
又は２に記載のスパッタリング装置。
【請求項４】真空室内に配置されたターゲット及び基
板を保持する基板ホルダーと、前記基板ホルダーの回転
機構と、前記ターゲットに第１の整合回路を介して接続
された高周波電源と、前記基板ホルダーに接続された第
２の整合回路とを有するスパッタリング装置を用いて前
記基板上に絶縁物の薄膜を形成する薄膜形成方法であっ
て、前記基板ホルダーの電位の直流成分をプラズマ電位
に近づける方向に、前記第２の整合回路のインピーダン
スを調節して、絶縁物の薄膜形成を行うことを特徴とす
る薄膜形成方法。
【請求項５】前記第２の整合回路を少なくとも２つの
可変コンデンサーを含む構成とし、前記インピーダンス
の調整を、前記２つの可変コンデンサにより行うことを
特徴とする請求項４に記載の薄膜形成方法。
【請求項６】薄膜形成中の前記基板ホルダーの電圧電
流比及び電圧電流位相差の変動を所定の範囲内に維持し
ながら薄膜形成を行うことを特徴とする請求項４又は５
に記載の薄膜形成方法。
【請求項７】前記ターゲットと前記基板との表面に所
定の角度をもたせ、かつ、それぞれの中心をずらせて配
置し、前記基板を自転又は公転させながら薄膜形成する
ことを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の
薄膜形成方法。