JP2002146525A - Sputter deposition system - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、基板表面に形成す
る薄膜の膜厚を広い領域にわたって均一化するために基
板とターゲットとの間に膜厚補正板を配置したスパッタ
成膜装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputter film forming apparatus in which a film thickness compensating plate is disposed between a substrate and a target in order to make a film thickness of a thin film formed on a substrate surface uniform over a wide area.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、基板表面への光学薄膜の形成には
スパッタリングによる成膜方法が用いられている。光学
薄膜の中でも、例えばダイクロイックミラーなどのよう
に一般的な用途のものは低コスト化が最重要課題となっ
ており、スパッタ成膜装置にも高スループット化が要求
されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a film forming method by sputtering has been used for forming an optical thin film on a substrate surface. Among optical thin films, for general applications such as dichroic mirrors, for example, cost reduction is the most important issue, and high throughput is also required for a sputter film forming apparatus.
【0003】基板表面への成膜に際しては、基板はター
ゲットと対向して配置されている必要があるため、1回
の処理で成膜できる基板の枚数が限られてしまい、スル
ープットの向上にも限界がある。また、基板とターゲッ
トとの間に発生したプラズマの正イオンによりターゲッ
トから放出されて基板に被着する粒子の量が、基板の中
心部と周辺部とでばらつき、結果として、膜厚がばらつ
いてしまう。この膜厚のばらつきは、光学特性のばらつ
きとなって表れる。When a film is formed on the surface of a substrate, the substrate needs to be disposed so as to face the target. Therefore, the number of substrates that can be formed in one process is limited, and the throughput can be improved. There is a limit. In addition, the amount of particles emitted from the target due to positive ions of plasma generated between the substrate and the target and adhered to the substrate varies between the central portion and the peripheral portion of the substrate, and as a result, the film thickness varies. I will. This variation in film thickness appears as variation in optical characteristics.
【0004】スループット向上のために、カルーセルタ
イプと呼ばれる成膜方式が考え出された。カルーセルタ
イプの成膜装置は、回転する多角形ドラム型の基板ホル
ダ(カルーセル)を有し、この基板ホルダの各側面にそ
れぞれ基板が保持される。成膜時には、基板ホルダを回
転させながら成膜を行う。これにより、基板ホルダの各
側面に保持された基板が順次ターゲットと対向し、1回
の処理で多くの枚数の基板に成膜を行うことができる。
また、基板ホルダを回転させながら成膜を行うことによ
り、回転方向での膜厚のばらつきも小さいものとなる。
しかし、基板ホルダの回転だけでは、回転方向に垂直な
方向についての膜厚のばらつきを解消することは困難で
ある。In order to improve the throughput, a film formation method called a carousel type has been devised. The carousel type film forming apparatus has a rotating polygonal drum type substrate holder (carousel), and a substrate is held on each side surface of the substrate holder. At the time of film formation, film formation is performed while rotating the substrate holder. Thus, the substrates held on each side surface of the substrate holder sequentially face the target, and a large number of substrates can be formed in one process.
In addition, by forming a film while rotating the substrate holder, variation in the film thickness in the rotation direction is reduced.
However, it is difficult to eliminate variations in film thickness in a direction perpendicular to the rotation direction only by rotating the substrate holder.
【0005】そこで、基板とターゲットとの間に膜厚補
正板と呼ばれる遮蔽部材を設置し、基板に成膜される薄
膜の膜厚分布に応じてこの膜厚補正板の形状を最適化す
ることで、回転方向に垂直な方向についても膜厚の均一
化を図る方式が考え出された。Therefore, a shielding member called a film thickness correction plate is provided between the substrate and the target, and the shape of the film thickness correction plate is optimized according to the film thickness distribution of the thin film formed on the substrate. Thus, a method has been devised in which the film thickness is made uniform also in the direction perpendicular to the rotation direction.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところが実際には、膜
厚補正板を設置することにより、成膜レート、膜の光学
的特性等の短期的および長期的な変動が大きくなってし
まう。これは、膜厚補正板をプラズマ雰囲気中に設置す
ることによって、プラズマ雰囲気自体が変化し、結果的
に成膜時の安定性に影響を与えてしまうためであると考
えられる。However, in practice, the provision of the film thickness correction plate greatly increases short-term and long-term fluctuations in the film formation rate, film optical characteristics, and the like. This is considered to be because the plasma atmosphere itself is changed by installing the film thickness correction plate in the plasma atmosphere, and as a result, the stability at the time of film formation is affected.
【0007】そこで本発明は、膜厚の均一化を図りつつ
も、成膜レートを短期的にも長期的にも安定させるスパ
ッタ成膜装置を提供することを目的とする。Accordingly, an object of the present invention is to provide a sputter film forming apparatus which stabilizes a film forming rate in a short term and a long term while making the film thickness uniform.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のスパッタ成膜装置は、薄膜を形成すべき基板を
ターゲットと対向する位置に保持する基板保持手段と、
前記基板と前記ターゲットとの間にプラズマを発生させ
るプラズマ発生手段と、前記基板に形成される前記薄膜
の厚さの位置によるばらつきを補正するために前記ター
ゲットと前記基板保持手段との間に支持された膜厚補正
板とを有するスパッタ成膜装置において、前記膜厚補正
板は非接地の状態で支持されていることを特徴とする。To achieve the above object, a sputter film forming apparatus according to the present invention comprises: a substrate holding means for holding a substrate on which a thin film is to be formed at a position facing a target;
Plasma generating means for generating plasma between the substrate and the target, and support between the target and the substrate holding means for correcting variations in the thickness of the thin film formed on the substrate due to position. In a sputter film forming apparatus having a film thickness correction plate provided, the film thickness correction plate is supported in a non-grounded state.
【0009】本発明のスパッタ成膜装置では、プラズマ
発生手段によって発生したプラズマの正イオンにより、
ターゲットがスパッタされ、スパッタされたスパッタリ
ング粒子が基板へ向かって放出し、基板に被着すること
により、基板に薄膜が成膜される。この際、ターゲット
と基板保持手段との間に膜厚補正板が設けられているの
で、この膜厚補正板により、ターゲットから基板へ向か
うスパッタリング粒子の移動が規制され、均一な膜厚の
薄膜が基板に形成される。In the sputter film forming apparatus of the present invention, the positive ions of the plasma generated by the plasma generating means
The target is sputtered, and the sputtered sputtered particles are emitted toward the substrate and adhere to the substrate, whereby a thin film is formed on the substrate. At this time, since a film thickness correction plate is provided between the target and the substrate holding means, the movement of the sputtering particles from the target to the substrate is regulated by the film thickness correction plate, and a thin film having a uniform film thickness is formed. Formed on the substrate.
【0010】ここで、ターゲットと基板保持手段との間
に設けられた膜厚補正板により、プラズマ雰囲気が影響
を受けるが、膜厚補正板は非接地の状態で支持されてい
るので、ターゲットと基板保持手段との間に膜厚補正板
を設けても、放電中のプラズマのインピーダンスの変化
は殆どない。その結果、成膜レートが短期的にも長期的
にも安定し、より高品位の薄膜が安定して成膜される。Here, the plasma atmosphere is affected by the film thickness correction plate provided between the target and the substrate holding means, but since the film thickness correction plate is supported in a non-grounded state, Even if a film thickness correction plate is provided between the substrate and the substrate holding means, there is almost no change in impedance of plasma during discharge. As a result, the deposition rate is stable for a short term and a long term, and a higher-quality thin film is stably formed.
【0011】本発明では、膜厚補正板が非接地の状態で
支持されていれば、膜厚補正板を構成する材料としては
特に限定されない。膜厚補正板が導電性物質からなる場
合には、膜厚補正板を絶縁物質からなる固定具によって
支持する構造とすれば、膜厚補正板は非接地の状態で支
持される。また、膜厚補正板自身を絶縁物質で構成して
も良い。In the present invention, the material constituting the film thickness correction plate is not particularly limited as long as the film thickness correction plate is supported in a non-grounded state. When the film thickness compensating plate is made of a conductive material, if the film thickness compensating plate is supported by a fixture made of an insulating material, the film thickness compensating plate is supported in an ungrounded state. Further, the thickness correction plate itself may be made of an insulating material.
【0012】本発明のスパッタ成膜装置は、プラズマを
利用してターゲットからスパッタリング粒子を放出さ
せ、放出したスパッタリング粒子を基板に被着させるも
のであれば、特に種類は限定されない。高スループット
化のためには、基板保持手段を、回転可能に設けられた
多角形ドラム型のホルダとし、複数枚の基板をこのホル
ダの各側面に保持する、いわゆるカルーセルタイプのス
パッタ成膜装置であることが好ましい。The type of the sputter film forming apparatus of the present invention is not particularly limited as long as the sputtered particles are released from the target using plasma and the released sputtered particles are deposited on the substrate. In order to increase the throughput, a so-called carousel type sputtering film forming apparatus is used in which the substrate holding means is a rotatable polygonal drum type holder, and a plurality of substrates are held on each side of the holder. Preferably, there is.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】本発明の実施形態について図面を
参照して説明する。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0014】図1は、本発明の一実施形態による、多層
光学薄膜の成膜に用いるスパッタ成膜装置の構成を示す
図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a sputtering film forming apparatus used for forming a multilayer optical thin film according to an embodiment of the present invention.
【0015】このスパッタ成膜装置は、カルーセルタイ
プの成膜装置であり、真空ポンプ(不図示)によって排
気される減圧チャンバ1と、その内部に互いに対向して
配置された基板ホルダ2およびターゲット3と、ターゲ
ット3に高周波電圧と直流電圧を印加するRF電源4お
よびDC電源5と、減圧チャンバ1内にスパッタリング
ガスであるArガスと反応性ガスであるO2ガスを導入
するガス導入ライン6と、減圧チャンバ1内に水分であ
るH2Oを導入するH2O導入ライン7とを有する。This sputter film forming apparatus is a carousel type film forming apparatus, and includes a decompression chamber 1 evacuated by a vacuum pump (not shown), a substrate holder 2 and a target 3 disposed inside thereof and opposed to each other. An RF power supply 4 and a DC power supply 5 for applying a high-frequency voltage and a DC voltage to the target 3; a gas introduction line 6 for introducing an Ar gas as a sputtering gas and an O 2 gas as a reactive gas into the decompression chamber 1. And a H 2 O introduction line 7 for introducing H 2 O as moisture into the decompression chamber 1.
【0016】基板ホルダ2は、多角形ドラム型のホルダ
であり、不図示の駆動源により、多角形ドラムの中心軸
線である軸Oを中心に矢印方向に回転される。基板ホル
ダ2の各側面2aには、それぞれ薄膜を形成すべき基板
9が、多角形ドラムの中心軸線に沿って複数枚ずつ保持
されている。The substrate holder 2 is a polygonal drum type holder, and is rotated by a driving source (not shown) in the direction of an arrow about an axis O which is the central axis of the polygonal drum. On each side surface 2a of the substrate holder 2, a plurality of substrates 9 on which a thin film is to be formed are held along a central axis of the polygonal drum.
【0017】RF電源4の高周波電圧は、マッチングネ
ットワーク4aを経てターゲット3に印加される。DC
電源5の直流電圧は、ローパスフィルタ5aを経てター
ゲット3に印加される。The high frequency voltage of the RF power supply 4 is applied to the target 3 via the matching network 4a. DC
The DC voltage of the power supply 5 is applied to the target 3 via the low-pass filter 5a.
【0018】ターゲット3と基板ホルダ2との間には、
ターゲット3と基板9との間の特定の領域を覆うことに
よってその特定の領域から基板9へ向かうスパッタリン
グ粒子の移動を規制し、位置による薄膜の厚さのばらつ
きを補正する膜厚補正板8が支持されている。この特定
の領域とは、ターゲット3と基板9との間の領域中で、
ターゲット3から基板9へ向かうスパッタリング粒子の
量が他の領域と比べて多い領域のことである。Between the target 3 and the substrate holder 2,
By covering a specific area between the target 3 and the substrate 9, the movement of the sputtered particles from the specific area toward the substrate 9 is regulated, and a film thickness correction plate 8 for correcting a variation in the thickness of the thin film depending on the position is provided. Supported. This particular area is defined as an area between the target 3 and the substrate 9.
This is a region where the amount of sputtered particles from the target 3 toward the substrate 9 is larger than in other regions.
【0019】ここで、膜厚補正板8の支持構造について
図2を参照して説明する。図2は、図1に示すスパッタ
成膜装置のターゲット周辺の構造を説明する図であり、
(a)は基板ホルダ側から見た正面図、(b)は(a)
のA−A線断面図を示している。Here, the support structure of the film thickness correction plate 8 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating a structure around a target of the sputtering film forming apparatus shown in FIG.
(A) is a front view seen from the substrate holder side, (b) is (a)
2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
【0020】図2に示すように、ターゲット3は、銅を
主成分とする合金製のバッキングプレート10上に固定
されている。また、基板9(図1参照)への成膜時に、
バッキングプレート10の主成分である銅がスパッタさ
れると、基板9に成膜される薄膜の膜質に悪影響を及ぼ
すため、これを防止するために、ターゲット3の周縁部
およびバッキングプレート10を覆うカバー11が設け
られている。カバー11は、薄膜の膜質にあまり影響し
ないアルミニウムなどで形成されている。また、カバー
11は接地されている。As shown in FIG. 2, the target 3 is fixed on a backing plate 10 made of an alloy containing copper as a main component. Also, when forming a film on the substrate 9 (see FIG. 1),
If copper, which is the main component of the backing plate 10, is sputtered, it adversely affects the quality of the thin film formed on the substrate 9. Therefore, in order to prevent this, a cover for covering the periphery of the target 3 and the backing plate 10 is provided. 11 are provided. The cover 11 is formed of aluminum or the like which does not significantly affect the quality of the thin film. The cover 11 is grounded.
【0021】膜厚補正板8は、このカバー11上に、固
定具12によって固定されている。膜厚補正板8は、上
述のように、ターゲット3と基板9との間の特定の領域
を覆うことにより、その特定の領域から基板9へ到達す
るスパッタリング粒子の量を規制し、それによって、領
域に応じて基板9へのスパッタリング粒子の到達量を制
限し、基板9に成膜される薄膜の膜厚を均一とするため
のものである。したがって、膜厚の形状や数は、ターゲ
ットの種類や成膜条件に応じて決定される。本実施形態
では、ターゲット3の両側部のしかも上下方向における
中央部でのスパッタリング粒子の移動を規制するよう
に、一側辺が凸の円弧状に形成された2枚の膜厚補正板
8を、互いの円弧状辺が向き合うように、ターゲット3
の両側部に設置している。The film thickness compensating plate 8 is fixed on the cover 11 by a fixture 12. As described above, the film thickness correction plate 8 covers a specific region between the target 3 and the substrate 9, thereby regulating the amount of sputtered particles reaching the substrate 9 from the specific region. The purpose is to limit the amount of the sputtered particles reaching the substrate 9 according to the region and to make the thickness of the thin film formed on the substrate 9 uniform. Therefore, the shape and number of the film thickness are determined according to the type of the target and the film forming conditions. In the present embodiment, two film thickness correction plates 8 each having a convex shape on one side are formed so as to regulate the movement of sputtered particles at both sides of the target 3 and at the center in the vertical direction. , So that the arc-shaped sides face each other,
Are installed on both sides.
【0022】膜厚補正板8の材料としては、カバー11
と同様に、薄膜の膜質に影響を与えないような材料が用
いられていれば、導電性物質であっても絶縁物質であっ
ても構わない。ただし、後述するように、膜厚補正板8
はプラズマ雰囲気に影響を与えないように少なくともア
ース電位でないことが必要であるので、膜厚補正板8が
カバー11と同様のアルミニウム等の金属で構成されて
いる場合、膜厚補正板8はカバー11と離して固定し、
しかも、固定具12としては、絶縁物質を用いる。The material of the film thickness compensating plate 8 is a cover 11
Similarly to the above, as long as a material that does not affect the film quality of the thin film is used, it may be a conductive substance or an insulating substance. However, as described later, the thickness compensating plate 8
It is necessary that the film thickness compensating plate 8 is made of a metal such as aluminum similar to the cover 11 because the film thickness compensating plate 8 must be at least a ground potential so as not to affect the plasma atmosphere. Fix it away from 11,
In addition, an insulating material is used for the fixture 12.
【0023】また、カバー11および膜厚補正板8の少
なくとも一方が絶縁物質で構成されていてもよく、この
場合は、固定具12としては絶縁物質である必要はな
く、金属製のビス等を用いてもよい。ただし導電性物質
からなる固定具12を用いた場合、膜厚補正板8ではな
く固定具12自身がプラズマ雰囲気に影響を与えること
も考えられるので、プラズマ雰囲気に曝されないように
固定具12を位置させるか、または、固定具12がプラ
ズマ雰囲気に曝される場合には固定具12を非接地の状
態とするのが好ましい。Further, at least one of the cover 11 and the film thickness compensating plate 8 may be made of an insulating material. In this case, the fixture 12 does not need to be made of an insulating material. May be used. However, when the fixture 12 made of a conductive substance is used, the fixture 12 itself may affect the plasma atmosphere instead of the film thickness correction plate 8, so that the fixture 12 is positioned so as not to be exposed to the plasma atmosphere. Preferably, or when the fixture 12 is exposed to a plasma atmosphere, the fixture 12 is preferably in a non-grounded state.
【0024】固定具12としては、成膜中においてもタ
ーゲット3と膜厚補正板8との相対的な位置ずれを防止
するために、熱膨張率が小さく、また、熱による劣化が
少ない物質、例えばガイシや石英などで構成することが
好ましい。The fixture 12 has a small coefficient of thermal expansion and a material which is less likely to be degraded by heat in order to prevent a relative displacement between the target 3 and the film thickness correction plate 8 even during film formation. For example, it is preferable to use a insulator or quartz.
【0025】次に、上述のスパッタ成膜装置を用いて基
板9上に酸化物薄膜を成膜する工程を説明する。Next, a process of forming an oxide thin film on the substrate 9 using the above-described sputtering film forming apparatus will be described.
【0026】まず、基板ホルダ2上に基板9を保持さ
せ、減圧チャンバ1を所定の真空度に減圧した上で、ガ
ス導入ライン6からArガスおよびO2ガスを導入する
とともに、H2O導入ライン7からH2Oを導入し、ター
ゲット3にRF電源4の高周波電圧またはDC電源5の
少なくとも一方を印加して、いわゆるマグネトロンスパ
ッタ放電によるプラズマPを発生させる。First, the substrate 9 is held on the substrate holder 2, the pressure in the decompression chamber 1 is reduced to a predetermined degree of vacuum, and Ar gas and O 2 gas are introduced from the gas introduction line 6 while H 2 O is introduced. H 2 O is introduced from the line 7, and at least one of the high frequency voltage of the RF power supply 4 and the DC power supply 5 is applied to the target 3 to generate plasma P by so-called magnetron sputter discharge.
【0027】ターゲット3は、正イオンによってスパッ
タされ、スパッタされたスパッタリング粒子は、ターゲ
ット3の表面近傍の酸化活性種によって一部酸化された
状態で、回転している基板ホルダ2上の基板9に向かっ
て放出される。基板9に到達したスパッタリング粒子
は、プラズマP中や基板9の表面近傍の酸化活性種によ
って酸化され、これによって、酸化物薄膜が基板9の表
面に成膜される。The target 3 is sputtered by positive ions, and the sputtered particles are partially oxidized by oxidizing active species in the vicinity of the surface of the target 3 and are deposited on the substrate 9 on the rotating substrate holder 2. It is released toward. The sputtered particles reaching the substrate 9 are oxidized by the oxidizing active species in the plasma P and near the surface of the substrate 9, whereby an oxide thin film is formed on the surface of the substrate 9.
【0028】スパッタリング粒子がターゲット3から基
板9へ向かう際、ターゲット3の近傍に設けられた膜厚
補正板8によって、膜厚補正板8で覆われた領域でのス
パッタリング粒子の動きが妨げられ、基板9に被着する
スパッタリング粒子の量が制御される。When the sputtered particles travel from the target 3 to the substrate 9, the movement of the sputtered particles in the area covered by the film thickness correction plate 8 is hindered by the film thickness correction plate 8 provided near the target 3, The amount of sputtered particles deposited on the substrate 9 is controlled.
【0029】このように、膜厚補正板8を設けること
で、基板ホルダ2の回転によりターゲット3に対して移
動している基板9に、その移動方向のみならず、移送方
向に垂直な方向(基板ホルダ2の回転軸方向)について
も、均一な膜厚で薄膜が形成される。もちろん、本実施
形態の成膜装置はカルーセルタイプの成膜装置であるの
で、1回の処理で大量の基板に成膜することができ、高
スループットでの成膜が可能である。スパッタ法による
成膜で膜厚を制御する場合、水晶振動子などを用いて光
学的に膜厚を制御する場合もあるが、時間によって制御
することが一般的である。これは、成膜レートが安定し
ていることが前提条件となっているが、実際には安定し
ない場合も多い。その原因の一つとして、プラズマのイ
ンピーダンスが安定しないことが挙げられる。従って、
成膜レートを安定させるための一つの方策として、プラ
ズマインピーダンスを安定させることが重要である。As described above, by providing the film thickness compensating plate 8, the substrate 9 moving with respect to the target 3 by the rotation of the substrate holder 2 can be moved not only in the moving direction but also in the direction perpendicular to the moving direction ( Also in the direction of the rotation axis of the substrate holder 2, a thin film is formed with a uniform film thickness. Of course, since the film forming apparatus of the present embodiment is a carousel type film forming apparatus, it is possible to form a film on a large number of substrates in one process, and it is possible to form a film with high throughput. In the case where the film thickness is controlled by film formation by sputtering, the film thickness may be optically controlled using a quartz oscillator or the like, but is generally controlled by time. This is based on the premise that the deposition rate is stable, but in many cases it is not. One of the causes is that the impedance of the plasma is not stable. Therefore,
As one measure for stabilizing the film formation rate, it is important to stabilize the plasma impedance.
【0030】ここで、プラズマ中に、ある正の電位を持
つ物質が挿入された場合を考える。すると、その周辺に
は電子が集まって電場を打ち消すように作用する。そし
て、イオンが負電荷周辺に集まって負の電位を遮蔽する
シースを形成する。つまり、プラズマ中に正の電位を持
つ物質が挿入されることによって、プラズマ雰囲気が影
響を受ける。その際、その物質が接地されていると、そ
の物質の周辺に集まった電子は絶えず接地面に流れる。
その結果、プラズマから電子が絶えず供給されることに
なり、安定した雰囲気を保つことができなくなってしま
う。Here, consider a case where a substance having a certain positive potential is inserted into the plasma. Then, electrons gather around it and act to cancel the electric field. Then, the ions gather around the negative charge to form a sheath for shielding the negative potential. That is, when a substance having a positive potential is inserted into the plasma, the plasma atmosphere is affected. At that time, if the substance is grounded, the electrons gathered around the substance constantly flow to the ground plane.
As a result, electrons are constantly supplied from the plasma, and a stable atmosphere cannot be maintained.
【0031】本実施形態においても、ターゲット3と基
板9との間のプラズマ雰囲気中に膜厚補正板8が存在し
ている。しかしながら本実施形態では、前述したよう
に、絶縁物質からなる固定具12によって非接地の状態
でカバー11に支持されている。膜厚補正板8を非接地
の状態で支持することによって、放電の初期段階では膜
厚補正板8に僅かに電子が流入するものの、膜厚補正板
8は電気的には絶縁されているため、すぐにいわゆる飽
和状態に達し、平衡状態となってプラズマ雰囲気が安定
する。このことは、プラズマのインピーダンスの変動と
なって現れる。Also in the present embodiment, the film thickness correction plate 8 exists in the plasma atmosphere between the target 3 and the substrate 9. However, in this embodiment, as described above, the fixing member 12 made of an insulating material supports the cover 11 in a non-grounded state. By supporting the film thickness compensating plate 8 in a non-grounded state, electrons slightly flow into the film thickness compensating plate 8 at the initial stage of discharge, but the film thickness compensating plate 8 is electrically insulated. Immediately, a so-called saturated state is reached, an equilibrium state is reached, and the plasma atmosphere is stabilized. This appears as a variation in the impedance of the plasma.
【0032】図3に、膜厚補正板8をアルミニウムで構
成し絶縁物質からなる固定具12で支持した場合の、プ
ラズマのインピーダンスを放電開始から一定時間間隔で
測定した結果を示す。図2を見ると、放電開始直後はプ
ラズマのインピーダンスは僅かに変動するが、全体とし
てほぼ安定しているといえる。プラズマのインピーダン
スが安定することによって、成膜レートが安定する。実
際の成膜レートは、膜厚補正板を接地した場合に比べて
低下したものの、再現性も良好であり、単位膜厚あたり
の吸収量も低下した。FIG. 3 shows the results of measuring the impedance of the plasma at regular time intervals from the start of discharge when the film thickness compensating plate 8 is made of aluminum and supported by the fixture 12 made of an insulating material. Referring to FIG. 2, the impedance of the plasma slightly fluctuates immediately after the start of discharge, but it can be said that the plasma is substantially stable as a whole. When the impedance of the plasma is stabilized, the deposition rate is stabilized. Although the actual film formation rate was lower than when the film thickness correction plate was grounded, the reproducibility was good and the amount of absorption per unit film thickness was also lower.
【0033】放電時間が長くなる、すなわち基板9に成
膜される薄膜の膜厚も厚くなるにつれて、膜厚補正板8
に被着する膜の量も増えてくる。しかしながら、膜厚補
正板8は最初から絶縁状態を保っているため、プラズマ
雰囲気への影響は少ない。このように、膜厚補正板8を
非接地の状態で支持することによって、成膜レートや膜
の特性等が短期的にも長期的にも安定し、より高品質の
薄膜を安定して成膜することが可能となる。したがっ
て、本実施形態のスパッタ成膜装置によれば、ダイクロ
イックミラーなど、低コスト化が要求される一般的な用
途の光学薄膜であっても、光学特性を低下させることな
く大量にかつ安定して作製することができる。As the discharge time increases, that is, as the thickness of the thin film formed on the substrate 9 increases, the thickness correction plate 8
The amount of the film deposited on the substrate also increases. However, since the film thickness correction plate 8 is kept insulated from the beginning, the influence on the plasma atmosphere is small. As described above, by supporting the film thickness correction plate 8 in a non-grounded state, the film formation rate, film characteristics, and the like are stable in the short term and the long term, and a higher quality thin film is stably formed. It becomes possible to film. Therefore, according to the sputter film forming apparatus of the present embodiment, even in the case of an optical thin film for general use where cost reduction is required, such as a dichroic mirror, a large amount and stable without reducing the optical characteristics. Can be made.
【0034】一方、膜厚補正板を金属等の導電性物質で
支持し接地状態とした場合の、図3と同様の、プラズマ
のインピーダンスの変化を図4に示す。図4を見ると、
膜厚補正板を接地した場合には、非接地の場合と比べ、
放電中のインピーダンスの変動量が大きく、しかも放電
開始後60分を経過しても、インピーダンスが低下して
いる傾向を示している。このことは、成膜レートが安定
していないことを意味する。On the other hand, FIG. 4 shows a change in plasma impedance, similar to FIG. 3, when the film thickness correction plate is supported by a conductive substance such as metal and is grounded. Looking at FIG.
When the film thickness compensator is grounded, compared to when it is not grounded,
The amount of change in the impedance during the discharge is large, and the impedance tends to decrease even after 60 minutes from the start of the discharge. This means that the film formation rate is not stable.
【0035】以上、本発明についてカルーセルタイプの
スパッタ成膜装置を例に挙げて説明したが、本発明のス
パッタ成膜装置は、カルーセルタイプに限らず、基板を
ターゲットに対向して固定的に保持しターゲットと基板
との相対移動がないタイプのスパッタ成膜装置に適用す
ることもできる。Although the present invention has been described with reference to the carousel type sputter film forming apparatus as an example, the sputter film forming apparatus of the present invention is not limited to the carousel type, and the substrate is fixedly opposed to the target. In addition, the present invention can be applied to a sputtering film forming apparatus of a type in which there is no relative movement between a target and a substrate.
【0036】[0036]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、膜
厚補正板を非接地の状態で設けることにより、基板に成
膜される薄膜を均一な膜厚で、しかも短期的にも長期的
にも安定した成膜レートで成膜することができるので、
より高品質の薄膜を安定して成膜することができる。特
に、基板保持手段を、回転可能に設けられ各側面に基板
が保持される多角形ドラム型のホルダとした、いわゆる
カルーセルタイプのスパッタ成膜装置とすることで、上
述した、より高品質の薄膜を1回の処理で大量に成膜す
ることができる。As described above, according to the present invention, by providing the film thickness compensating plate in a non-grounded state, the thin film formed on the substrate can be formed with a uniform film thickness and for a short period of time. Since the film can be formed at a stable film formation rate,
Higher quality thin films can be stably formed. In particular, by using a so-called carousel type sputtering film forming apparatus as a substrate holding means, which is a polygonal drum type holder rotatably provided and holding a substrate on each side surface, a higher quality thin film as described above. Can be formed in a large amount in one process.
【図1】本発明の一実施形態による、多層光学薄膜の成
膜に用いるスパッタ成膜装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a sputtering film forming apparatus used for forming a multilayer optical thin film according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1に示すスパッタ成膜装置のターゲット周辺
の構造を説明する図であり、(a)は基板ホルダ側から
見た正面図、(b)は(a)のA−A線断面図を示して
いる。2A and 2B are diagrams illustrating a structure around a target of the sputtering film forming apparatus shown in FIG. 1, wherein FIG. 2A is a front view as viewed from a substrate holder side, and FIG. FIG.
【図3】膜厚補正板を非接地状態で支持した場合の、放
電時間とプラズマのインピーダンスとの関係を示すグラ
フである。FIG. 3 is a graph showing a relationship between discharge time and plasma impedance when a film thickness correction plate is supported in a non-grounded state.
【図4】膜厚補正板を接地した場合の、放電時間とプラ
ズマのインピーダンスとの関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between discharge time and plasma impedance when a film thickness correction plate is grounded.
1 減圧チャンバ 2 基板ホルダ 3 ターゲット 4 RF電源 4a マッチングネットワーク 5 DC電源 5a ローパスフィルタ 6 ガス導入ライン 7 H2O導入ライン 8 膜厚補正板 9 基板 10 バッキングプレート 11 カバー 12 固定具1 vacuum chamber 2 substrate holder 3 Target 4 RF Power 4a matching network 5 DC power 5a pass filter 6 gas introduction line 7 H 2 O introducing line 8 film thickness correcting plate 9 substrate 10 the backing plate 11 cover 12 fasteners
Claims (6)
向する位置に保持する基板保持手段と、前記基板と前記
ターゲットとの間にプラズマを発生させるプラズマ発生
手段と、前記基板に形成される前記薄膜の厚さの位置に
よるばらつきを補正するために前記ターゲットと前記基
板保持手段との間に支持された膜厚補正板とを有するス
パッタ成膜装置において、 前記膜厚補正板は非接地の状態で支持されていることを
特徴とするスパッタ成膜装置。A substrate holding means for holding a substrate on which a thin film is to be formed at a position facing the target; a plasma generating means for generating plasma between the substrate and the target; In a sputter deposition apparatus having a film thickness correction plate supported between the target and the substrate holding means for correcting a variation in a thickness position of a thin film, the film thickness correction plate is in an ungrounded state. A sputter film forming apparatus characterized by being supported by:
り、絶縁物質からなる固定具によって非接地の状態で支
持されている、請求項1に記載のスパッタ成膜装置。2. The sputter film forming apparatus according to claim 1, wherein the film thickness correction plate is made of a conductive material, and is supported in a non-ground state by a fixture made of an insulating material.
レート上に支持されるとともに、前記膜厚補正板と前記
バッキングプレートとの間に前記バッキングプレートを
覆う金属製のカバーが設けられており、前記膜厚補正板
は、前記カバーに、前記カバーと離して固定されてい
る、請求項2に記載のスパッタ成膜装置。3. The target is supported on a metal backing plate, and a metal cover for covering the backing plate is provided between the film thickness correction plate and the backing plate. The sputter film forming apparatus according to claim 2, wherein the thickness correction plate is fixed to the cover separately from the cover.
る、請求項2または3に記載のスパッタ成膜装置。4. The sputtering film forming apparatus according to claim 2, wherein said film thickness correction plate is made of aluminum.
求項1に記載のスパッタ成膜装置。5. The sputter film forming apparatus according to claim 1, wherein said thickness correction plate is made of an insulating material.
れた多角形ドラム型のホルダであり、複数枚の前記基板
が前記ホルダの各側面に保持される、請求項1ないし5
のいずれか1項に記載のスパッタ成膜装置。6. The substrate holding means is a polygonal drum-shaped holder rotatably provided, and a plurality of substrates are held on respective side surfaces of the holder.
The sputtering film forming apparatus according to any one of the above.
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---|---|---|---|
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2005264250A (en) * | 2004-03-19 | 2005-09-29 | Shincron:Kk | Sputtering system and thin film formation method |
CN107723672A (en) * | 2017-11-10 | 2018-02-23 | 苏州求是真空电子有限公司 | A kind of columnar target butterfly with thickness debugging functions |
JP2018511705A (en) * | 2015-03-31 | 2018-04-26 | ビューラー アルツェナウ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングBuehler Alzenau GmbH | Method for manufacturing coated substrate |
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2000
- 2000-11-13 JP JP2000345250A patent/JP2002146525A/en active Pending
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