JP4673478B2

JP4673478B2 - Bias sputtering apparatus and bias sputtering method

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Publication number: JP4673478B2
Application number: JP2000306881A
Authority: JP
Inventors: 正彦小林
Original assignee: Canon Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 2000-10-05
Filing date: 2000-10-05
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2020-10-05
Also published as: JP2002115051A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願の発明は、ＬＳＩ（大規模集積回路）等の製造の際に使用されるスパッタリング装置に関し、スパッタリング装置を使用したスパッタリング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スパッタリング装置は、対象物の表面に薄膜を作成する装置として産業の各分野で盛んに使用されている。特に、ＬＳＩを始めとする各種電子デバイスの製造では、各種導電膜や絶縁膜の作成にスパッタリング装置は多用されている。
【０００３】
図７は、従来のスパッタリング装置の概略構成を示す正面断面図である。図７に示す装置は、排気系１１を備えたスパッタチャンバー１と、スパッタチャンバー１内に所定のガスを導入するガス導入系２と、被スパッタ面がスパッタチャンバー１内に露出するようにして設けられたターゲット３と、ターゲット３の被スパッタ面を臨む空間に電界を設定してスパッタ放電を生じさせるスパッタ電源４と、スパッタ放電によってターゲット３から放出されたスパッタ粒子が到達するスパッタチャンバー１内の所定位置に基板９を保持する基板ホルダー５とから主に構成されている。
上記スパッタリング装置を使用したスパッタリング方法について説明すると、ガス導入系２によってアルゴン等のガスを導入してスパッタ電源４によってスパッタ放電を生じさせる。これにより、ターゲット３がスパッタされる。スパッタによってターゲット３から放出された材料が基板９の表面に達し、薄膜が作成される。
【０００４】
上記スパッタリング装置及びスパッタリング方法において、膜質を改善したり膜応力を緩和したりする目的から、基板９にバイアス電圧を印加する構成が採用される場合がある。バイアス電圧の印加は、高周波とプラズマの相互により生じる自己バイアス電圧による場合が多い。具体的には、基板ホルダー５の基板９を載置する部分５１を誘電体製とし（以下、この部分を誘電体ブロックと呼ぶ）、誘電体ブロック５１内にバイアス電極５２を設ける。そして、バイアス電極５２にバイアス電源６として高周波電源を接続し、バイアス電極５２を介して基板９に高周波電圧を印加する。
【０００５】
前述したようにスパッタ放電を生じさせると、ターゲット３と基板９との間に放電によるプラズマが形成される。一方、基板９に高周波電圧が印加されると、プラズマ中のイオンと電子が周期的に交互に基板９に引き寄せられるが、電子はイオンに比べて移動度が極めて高いので、基板９の電位変化は、高周波に負の直流分の電圧を重畳したような変化となる。この負の直流分の電圧が、自己バイアス電圧である。
自己バイアス電圧のような負のバイアス電圧を与えながらスパッタリングを行うと、プラズマ中のイオンが基板９の表面に入射して表面を衝撃する。このため、作成される膜の比抵抗等を改善したり、膜の応力を緩和したりするのが促進される作用がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来のスパッタリング装置及びスパッタリング方法において、発明者の研究によると、基板９の処理枚数が数百枚程度に達するまでスパッタリングを繰り返すと、基板９に正常にバイアス電圧が印加されなくなる問題が生ずることが判明した。バイアス電圧の印加が正常でないことから、作成される膜の質や応力が劣化し、製品不良の原因になることが判った。本願の発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、スパッタリングを数多く繰り返した場合でも、バイアス電圧が正常に基板９に印加されるという技術的意義を有する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、排気系を有するスパッタチャンバーと、被スパッタ面がスパッタチャンバー内に露出するようにして設けられた導電材料より成るターゲットと、ターゲットの被スパッタ面を臨む空間に電界を設定してスパッタ放電を生じさせるスパッタ電源と、スパッタ放電によってターゲットから放出されたスパッタ粒子が到達するスパッタチャンバー内の所定位置に基板を保持する基板ホルダーと、基板にバイアス電圧を印加するバイアス電源とを備え、基板にバイアス電圧を印加しながらターゲットからのスパッタ粒子を基板の表面に到達させて前記導電材料の薄膜を作成するバイアススパッタリング装置において、
前記基板ホルダーは、金属製のホルダー本体と、ホルダー本体の前記ターゲットに近い側である前側に設けられた誘電体ブロックとから構成され、誘電体ブロックの前記ターゲットに近い側の面である前面は、保持される基板が接触する基板保持面であって、誘電体ブロック内には前記バイアス電圧のための電圧が印加するためのバイアス電極が設けられており、
前記誘電体ブロックの周囲に、前記スパッタチャンバー以外の接地電位に維持された部材を有しており、
前記誘電体ブロックと前記接地電位に維持された部材との間に、前記接地電位に維持された部材の表面に堆積する膜と、前記基板保持面に堆積する膜とが連続しないようにする凹部である膜連続防止用凹部を有しており、
前記接地電位に維持された部材は、前記誘電体ブロックの側方での放電を防止するホルダーシールドであり、
前記誘電体ブロックの周囲を取り囲むようにして、ホルダー用防着シールドが設けられており、
前記ホルダーシールドは、前記誘電体ブロックの側の側面である内側面に段差を有しており、前記膜連続防止用凹部は、このホルダーシールドの内側面の段差と、前記誘電体ブロックの側面とによって形成されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記基板ホルダーは前記基板保持面よりも大きな基板を保持するものであって、前記膜連続防止用凹部は、前記膜連続防止用凹部に到達しようとするスパッタ粒子が前記基板保持面からはみ出した基板の周辺部分によって遮蔽される位置に設けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、前記請求項１又は２の構成において、前記接地電位に維持された部材の表面に堆積する膜と前記基板保持面に堆積する膜とが連続しようとする方向での前記膜連続防止用凹部の幅は、０．５ｍｍ以上であり、前記膜連続防止用凹部の深さは、２ｍｍ以上であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、前記請求項１乃至３いずれかの構成において、前記接地電位に維持された部材の表面から前記基板保持面までの沿面距離が５ｍｍ以上であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、前記請求項１乃至４いずれかの構成において、前記膜連続防止用凹部の開口の縁と、前記基板保持面に基板が保持された際のその基板との距離は、０．５ｍｍ以上であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項６記載の発明は、前記請求項２の構成において、前記基板ホルダーは、前記膜連続防止用凹部のうち前記誘電体ブロックから見て最も遠い部位からのはみ出し長さが１ｍｍから３ｍｍとなる大きさの基板を保持するものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項７記載の発明は、前記請求項１乃至６いずれかの構成において、前記基板保持面の周縁は面取りされているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項８記載の発明は、前記請求項１乃至７いずれかの構成において、前記接地電位に維持された部材は、前記誘電体ブロックの側の面である内側面に段差を有しており、前記膜連続防止用凹部は、この内側面の段差と前記誘電体ブロックの側面とによって形成されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項９記載の発明は、前記請求項１乃至８いずれかの構成において、前記接地電位に維持された部材は、前記誘電体ブロックに嵌め込まれた状態で設けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１０記載の発明は、排気系を有するスパッタチャンバーと、被スパッタ面がスパッタチャンバー内に露出するようにして設けられた導電材料より成るターゲットと、ターゲットの被スパッタ面を臨む空間に電界を設定してスパッタ放電を生じさせるスパッタ電源と、スパッタ放電によってターゲットから放出されたスパッタ粒子が到達するスパッタチャンバー内の所定位置に基板を保持する基板ホルダーと、基板にバイアス電圧を印加するバイアス電源とを備えたバイアススパッタリング装置を使用し、基板にバイアス電圧を印加しながらターゲットからのスパッタ粒子を基板の表面に到達させて前記導電材料の薄膜を作成するバイアススパッタリング方法において、
前記基板ホルダーは、金属製のホルダー本体と、ホルダー本体の前記ターゲットに近い側である前側に設けられた誘電体ブロックとから構成され、誘電体ブロックの前記ターゲットに近い側の面である前面は、保持される基板が接触する基板保持面であって、誘電体ブロック内には前記バイアス電圧のための電圧が印加するためのバイアス電極が設けられており、
前記誘電体ブロックの周囲に、前記スパッタチャンバー以外の接地電位に維持された部材を有しており、
前記誘電体ブロックと前記接地電位に維持された部材との間に、前記接地電位に維持された部材の表面に堆積する膜と、前記基板保持面に堆積する膜とが連続しないようにする凹部である膜連続防止用凹部を有しており、
前記基板保持面よりも大きな基板を前記基板ホルダーに保持させ、前記膜連続防止用凹部に到達しようとするスパッタ粒子を、前記基板保持面からはみ出した基板の周辺部分によって遮蔽しながら行うというという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１１記載の発明は、前記請求項１０の構成において、前記膜連続防止用凹部のうち前記誘電体ブロックから見て最も遠い部位からのはみ出し長さが１ｍｍから３ｍｍとなる大きさの基板を前記基板ホルダーにより保持しながら行うという構成を有する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態（以下、実施形態）について説明する。
図１は、本願発明の実施形態のスパッタリング装置の正面断面概略図である。図１に示す装置も、図７に示す装置と同様、排気系１１を備えたスパッタチャンバー１と、スパッタチャンバー１内に所定のガスを導入するガス導入系２と、被スパッタ面がスパッタチャンバー１内に露出するようにして設けられたターゲット３と、ターゲット３の被スパッタ面を臨む空間に電界を設定してスパッタ放電を生じさせるスパッタ電源４と、スパッタ放電によってターゲット３から放出されたスパッタ粒子が到達するスパッタチャンバー１内の所定位置に基板９を保持する基板ホルダー５とから主に構成されている。
【０００９】
スパッタチャンバー１は、気密な真空容器であり、電気的には接地されている。排気系１１は、スパッタチャンバー１を１０^−５〜１０^−７Ｐａ程度まで排気できるよう構成されている。スパッタチャンバー１は、不図示のゲートバルブを介して不図示の搬送チャンバーに気密に接続されている。
ガス導入系２は、アルゴン等のスパッタ放電用のガスを内部に所定の流量で導入するようになっている。ガス導入系２は、スパッタ放電用のガスを溜めた不図示のガスボンベ、スパッタチャンバー１とガスボンベとをつなぐ配管に設けたバルブ２１や流量調整器２２等から主に構成されている。
【００１０】
ターゲット３は、基板９の表面に作成しようとする薄膜の材料で形成されている。本実施形態では、アルミニウムや銅等の導電膜を作成するようになっており、従ってターゲット３はこれらの材料より成る。ターゲット３は、絶縁体３１を介してスパッタチャンバー１上部の開口を気密に塞ぐようスパッタチャンバー１に取り付けられている。スパッタ電源４は、所定の負の直流電圧又は高周波電圧をターゲット３に印加するよう構成されている。
【００１１】
ターゲット３の被スパッタ面とは反対側の面を臨む位置には、磁石機構７が設けられている。磁石機構７は、中心磁石７１と、この中心磁石７１を取り囲む周辺磁石７２と、中心磁石７１及び周辺磁石７２とを繋ぐ板状のヨーク７３とから構成されている。磁石機構７は、上記スパッタ放電をマグネトロン放電にして効率のよいマグネトロンスパッタリングを行うために備えられている。即ち、磁石機構７により、ターゲット３の付近に磁場が形成され、この磁場の作用により電子がマグネトロン運動を行い、より密度の高いプラズマが形成される。この結果スパッタ放電の効率が高くなり、基板９への成膜の効率も高くなる。
【００１２】
基板ホルダー５は、スパッタチャンバー１に気密に取り付けられている。基板ホルダー５は、台状で上面に基板９が載置されるようになっている。基板ホルダー５は、金属製のホルダー本体５０と、ホルダー本体５０の上側に設けた誘電体ブロック５１とから主に構成されている。
誘電体ブロック５１内には、従来と同様にバイアス電極５２が設けられている。そして、バイアス電極５２に高周波電圧を印加して基板９に自己バイアス電圧を与えるバイアス電源６が設けられている。
【００１３】
ホルダー本体５０はステンレス等の金属製であり、スパッタチャンバー１に短絡されているため、接地されている。バイアス電極５２とバイアス電源６とを結ぶ線路はホルダー本体５０を貫通しているが、不図示の絶縁体で覆われており、線路とホルダー本体５０は絶縁されている。
尚、基板ホルダー５は、基板９を搬送する不図示の搬送ロボットとの間の基板９の受け渡しのため、昇降ピンを備えたり、全体に昇降する構成とされたりする場合がある。また、基板ホルダー５には、基板９を加熱したり冷却したりする構成が設けられることがある。さらに、基板９を静電吸着する機構が基板ホルダー５に設けられることがあり、この場合は、バイアス電極５２に静電吸着用の電圧を印加する構成が採用される。
【００１４】
基板ホルダー５とターゲット３との間の空間を取り囲むようにして、円筒状の防着シールド８１が設けられている。防着シールド８１は、基板９の表面以外の不必要な場所へのスパッタ粒子の付着を防止するものである。
ターゲット３から放出されるスパッタ粒子は、基板９の表面のみならず、スパッタチャンバー１内の露出面にも薄膜が堆積することが避けられない。この露出面への薄膜の堆積が重なると、内部応力や自重により薄膜が剥離することがある。剥離した薄膜は、ある程度の大きさの微粒子となって素スパッタチャンバー１内を浮遊する。この微粒子が基板９に付着すると、作成される薄膜に微小な突起が形成される等の形状欠陥を生じさせる場合がある。また、基板９の表面に予め微細回路が形成されている場合、微粒子の付着により回路や短絡等の重大な欠陥が生じる恐れがある。
【００１５】
このような処理の品質を損なう微粒子は、一般的に「パーティクル」と呼ばれる。パーティクルの発生を防止するため、防着シールド８１が設けられている。防着シールド８１にはスパッタ粒子が付着して薄膜が堆積することが避けられないが、防着シールド８１には、表面に微細な凹凸を形成する等、薄膜の剥離を防止する構成となっている。それでも、スパッタリングを数多く繰り返すと、薄膜の剥離が避けられないため、所定回数のスパッタリングの後、防着シールド８１は新品又は薄膜が除去されたものと交換される。
【００１６】
さて、本実施形態のスパッタリング装置は、前述した課題を解決するため、基板ホルダー５の周辺部の構成に工夫を加えている。以下、この点について図１及び図２を使用して説明する。図２は、図１に示す装置における基板ホルダー５の周辺部の構成を示す断面概略図である。
【００１７】
基板ホルダー５の構成において、ホルダー本体５０及び誘電体ブロック５１はともに水平方向の断面形状は円形である。ホルダー本体５０及び誘電体ブロック５１は同軸であるが、誘電体ブロック５１は、ホルダー本体５０より少し径が小さくなっている。従って、図１及び図２に示すように、基板ホルダー５は、周辺部に段差が形成された状態となっている。
【００１８】
そして、上記基板ホルダー５の段差部分を覆うようにしてホルダーシールド５３が設けられている。ホルダーシールド５３は金属製であり、ホルダー本体５０に接触しているため、接地されている。尚、基板ホルダー５に保持された基板９の表面（成膜される面）を前側とし、裏面を後ろ側とすると、ホルダーシールド５３は、図２に示すように、基板保持面の斜め後方に位置する。
【００１９】
ホルダーシールド５３は、基板ホルダー５の周辺部での不要な放電を防止するためのものである。即ち、基板ホルダー５のうち、ホルダー本体５０は接地されているので、同様に接地電位であるスパッタチャンバー１との器壁との間には大きな電界は形成されないが、誘電体ブロック５１とスパッタチャンバー１との間には、バイアス電源６もしくはスパッタ電源４による電界が形成される。この結果、この部分で放電が生じることがある。放電が生じると、誘電体ブロック５１の表面がスパッタされてパーティクルが放出されたり、誘電体ブロック５１が損傷を受けたりすることがある。このようなことが無いよう、接地されたホルダーシールド５３によって誘電体ブロック５１の周面を覆っている。尚、ホルダーシールド５３は、全体としては基板ホルダー５と同軸の円環状の部材であり、ホルダー本体５０と誘電体ブロック５１とによって形成される段差を覆っている。
【００２０】
また、図１及び図２に示すように、誘電体ブロック５１の周囲を取り囲むようにして、ホルダー用防着シールド８２が設けられている。ホルダー用防着シールド８２も、同様に不要な場所へのスパッタ粒子の付着を防止するものである。ホルダー用防着シールド８２は、特に、基板ホルダー５の周辺部へのスパッタ粒子の付着を防止するものである。
【００２１】
図２から解るように、ホルダー用防着シールド８２が無いと、ホルダーシールド５３の表面や外側面、ホルダー本体５０の外側面等にスパッタ粒子が多く付着し、膜が堆積する。これらの堆積膜が剥がれてパーティクルになると、基板ホルダー５上の基板９に近いため、基板９の表面を汚損し易い。そこで、ホルダー用防着シールド８２によって膜堆積を抑制している。ホルダー用防着シールド８２も、同様に堆積膜の剥離を抑制する構成が採られており、所定回数のスパッタリングの後に交換される。
【００２２】
尚、基板ホルダー５の周辺部への膜堆積を抑制するためには、ホルダー用防着シールド８２の内側の縁と基板９の周縁とは、なるべく接近していることが好ましい。しかしながら、ホルダー用防着シールド８２の内側の縁と基板９の周縁とが接近すると、スパッタリングによる成膜を行った際、両者に堆積した膜が接触する癒着現象が生ずる。癒着現象が生ずると、スパッタリング終了後に基板９を基板ホルダー５から取り去る際、堆積した膜に剥離や破断が生じてパーティクルが発生し易い。従って、ホルダー用防着シールド８２の内側の縁と基板９の周縁とは、一回の成膜の際に癒着しない範囲でなるべく接近していることが好ましい。この距離は、２〜５ｍｍ程度である。
【００２３】
さて、本実施形態の装置の大きな特徴点は、基板９へのバイアス電圧の印加が常に正常に行えるよう、基板ホルダー５の周辺部に凹部５４を設けている。この凹部５４は、基板ホルダー５の周辺部に存在する接地電位の部材（ここではホルダーシールド５３）と基板ホルダー５の基板保持面との間に連続して膜が堆積するのを防止するための凹部（以下、膜連続防止用凹部）５４である。
【００２４】
具体的に説明すると、ホルダーシールド５３の内側面には、図２に示すように段差が形成されている。このホルダーシールド５３の内側面の段差と、誘電体ブロック５１の側面とによって、膜連続防止用凹部５４が形成されている。
膜連続防止用凹部５４を設けることは、以下に説明するような発明者の研究によっている。
【００２５】
発明者は、前述したようなスパッタリング処理を多数回繰り返した後に生じるバイアス電圧の不正常化についての研究の過程で、スパッタリング処理を多数回繰り返すと、基板９の裏面に異常放電の跡が見られるのを発見した。図３は、このスパッタリング処理を多数回繰り返した後に生ずる異常放電の跡を示す概略図である。
図３に示すように、異常放電跡は、小さな丸いスポット状の変色箇所（以下、異常放電スポットと呼ぶ）９１である。異常放電スポット９１の発生箇所は一定していないが、図３に示すように、基板９の周縁から近い部分に発生する場合が多い。
【００２６】
発明者は、このような異常放電の発生は、バイアス電圧が印加された基板９が部分的に地絡することにより発生することにより生ずるのではないか、と考えた。そこで、基板９の裏面の異常放電スポット９１の部分が接触していた誘電体ブロック５１の表面の箇所を調べてみると、そこには薄膜の堆積が確認された。そして、その部分の薄膜と、ホルダーシールド５３とは、電気的に導通していることが確認された。
【００２７】
このような知見から、異常放電は、誘電体ブロック５１の表面から側面、そしてホルダーシールド５３にまたがって薄膜が堆積し、この薄膜を介して基板９が地絡することにより生ずるものと考えられる。この点について、図４を使用してさらに詳しく説明する。図４は、異常放電の発生メカニズムについて説明する図である。図４では、図２に示す実施形態と異なり、膜連続防止用凹部５４が無い構成が示されている。
【００２８】
前述したように、スパッタリング処理を繰り返す過程で、薄膜は基板９の表面のみならず、ホルダー用防着シールド８２の表面にも堆積する。また、ホルダー用防着シールド８２の内縁と基板９の周縁との間の隙間から進入したスパッタ粒子により、図４（１）に示すように、ホルダーシールド５３の表面にも薄膜５０１が堆積する（以下、この薄膜５０１をシールド堆積膜と呼ぶ）。
【００２９】
そして、スパッタリング処理を繰り返すと、シールド堆積膜５０１がさらに堆積する他、図４（２）に示すように、誘電体ブロック５１の側面にも薄膜５０２が堆積する（以下、この薄膜５０２を側面堆積膜と呼ぶ）。また、微視的に見ると、図４（２）に示すように、基板保持面である誘電体ブロック５１の表面にもターゲット３の材料と同じ材料の粒子５０３が付着している。誘電体ブロック５１の表面はスパッタリング中は基板９によって覆われているので、誘電体ブロック５１の表面の粒子（以下、保持面付着粒子）５０３は、スパッタリング中に付着したスパッタ粒子であることは殆どない。この保持面付着粒子５０３は、スパッタリング後に基板９を基板ホルダー５から取り去った後にもスパッタチャンバー１内に浮遊するスパッタ粒子や、スパッタチャンバー１内に存在するパーティクル等である。
【００３０】
そして、さらにスパッタリング処理を繰り返すと、図４（３）に示すように、シールド堆積膜５０１が成長して膜が厚くなる他、側面堆積膜５０２が上方に成長していく。同時に、図４（３）に示すように、誘電体ブロック５１の表面には、保持面付着粒子５０３の付着が重なり、徐々に薄膜５０４に成長する（以下、この膜を保持面堆積膜と呼ぶ）。
【００３１】
そして、さらにスパッタリング処理を繰り返すと、図４（４）に示すように、ついには側面堆積膜５０２と保持面堆積膜５０４とがつながってしまう。これらの膜５０１，５０２，５０４は、基板９の表面に作成される膜と同様に導電膜であるから、この結果、保持面堆積膜５０４がホルダーシールド５３に短絡され、保持面堆積膜５０４は接地電位になる。この状態で、基板９が誘電体ブロック５１の表面に載置され、バイアス電圧を印加しながらスパッタリングが開始されると、基板９に対して全体にバイアス電圧が印加されるものの、基板９の裏面のうち、ホルダーシールド５３に短絡された保持面堆積膜５０４と接触した部分から急激にホルダーシールド５３側に電流が流れて放電が生じる。この結果、基板９全体も接地電位になってしまい、バイアス電圧が解消されてしまう。
【００３２】
図３に示すような異常放電スポット９１は、このようなメカニズムにより部分的に電界が集中して大きな電流が流れた跡であると考えられる。そして、異常放電は、保持面堆積膜５０４が誘電体ブロック５１の側面の膜と完全につながった際に生じる場合だけでなく、両者が部分的に接近し、その接近部分に絶縁破壊することにより生じる沿面放電の場合もあると考えられる。
いずれにしても、このような異常放電が生じると、基板９が接地された状態になってしまうので、正常にバイアス電圧を与えることができなくなる。この結果、膜質の改善や膜応力の緩和といった意図した作用が得られなくなる。
【００３３】
本実施形態の構成は、このような知見に基づき、図２に示すような膜連続防止用凹部５４を形成している。図５は、膜連続防止用凹部５４の作用について説明する図であり、本実施形態の構成において、図４（４）に示す場合と同程度の回数のスパッタリング処理を繰り返した場合の状態を示すものである。
【００３４】
本実施形態の構成において、スパッタリング処理を多数回繰り返すと、図４（４）に示す場合と同様に、ホルダーシールド５３の表面等に厚く膜が堆積する。ここで、図４（４）に示すように保持面堆積膜５０４が誘電体ブロック５１の表面に堆積していても、膜連続防止用凹部５４があるため、この保持面堆積膜５０４とシールド堆積膜５０１とが連続してしまうことはない。従って、異常放電が発生したりしてバイアス電圧が不正常になることがない。
尚、ホルダーシールド５３の内縁面の段差は周状に３６０度延びており、従って、膜連続防止用凹部５４も周状に３６０度延びている。
【００３５】
膜連続防止用凹部５４の形状において、開口の幅（図２にｗで示す）は、保持面堆積膜５０４とシールド堆積膜５０１との分離を確保する上で重要である。幅ｗは、充分に多い回数のスパッタリングを繰り返しても保持面堆積膜５０４とシールド堆積膜との分離が確保されるようにすることが好ましい。前述した通り、実施形態のスパッタリング装置は、ホルダー用防着シールド８２の交換等のような定期メンテナンスが所定回数のスパッタリングの後に行われる。従って、「充分に多い回数」とは、例えばこの定期メンテナンスまでの回数（以下、メンテナンスインターバルと呼ぶ）であり、これは、例えば２０００〜４０００回程度の回数である。この程度の回数のスパッタリングを行っても膜が連続しないようにするには、幅ｗは０．５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００３６】
また、膜連続防止用凹部５４の深さ（図２にｄで示す）が浅くなると、膜連続防止用凹部５４が薄膜で埋められてしまって膜が連続する恐れがある。上記メンテナンスインターバル程度の回数のスパッタリングを行っても膜が連続しないようにするためには、深さｄは、２ｍｍ以上であることが好ましい。
【００３７】
次に、上記膜連続防止用凹部５４によるバイアス電圧正常化の効果を確認した実験の結果について説明する。図６は、膜連続防止用凹部５４によるバイアス電圧正常化の効果を確認した実験の結果を示す図である。図６には、図４に示すような膜連続防止用凹部５４の無い構成と、膜連続防止用凹部５４のある実施形態の構成において、スパッタリング処理を多数回繰り返し、作成された薄膜の内部応力を測定した結果が示されている。
【００３８】
図６に結果を示す成膜実験は、以下の条件により行われた。
圧力：４ｍＴｏｒｒ（約０．５Ｐａ）
スパッタ電源４：６００Ｖ，７ｋＷ
バイアス電源６：４００ｋｚ，２００Ｗ
自己バイアス電圧：約１００Ｖ
【００３９】
図６に示すように、膜連続防止用凹部５４の無い構成では、−１８０ＭＰａ（メガパスカル）程度の圧縮応力が、２００回を越える頃から引っ張り応力に転じ、３５０回あたりで６００ＭＰａ弱の引っ張り応力に達している。この結果、２００回を越える頃から、バイアス電圧の印加状況に変化があったことを示しており、成膜の再現性が大きく低下していることを示している。
【００４０】
一方、膜連続防止用凹部５４のある実施形態に構成では、４０００回程度までスパッタリング処理を繰り返しても、応力は−１８０ＭＰａで安定している。これは、バイアス電力が常に安定にして正常に与えられていることを示すものである。このように、本実施形態の構成によれば、堆積膜によって基板９が地絡することがないので、バイアス電圧が正常に安定して印加される。このため、膜応力や膜質が常に安定した再現性の良い成膜が行える。
【００４１】
また、上記膜連続防止用凹部５４は、ホルダーシールド５３から基板保持面までの沿面距離を長くすることにより膜連続化を防止するという作用も有している。即ち、膜連続防止用凹部５４が無く、単なる平坦面であると、ホルダー堆積膜５０１と保持面堆積５０４とが連続するのに要するスパッタ粒子の到達量が少なくて済む。一方、膜連続防止用凹部５４があると、スパッタ粒子の到達量が相当程度多くならなければ、ホルダー堆積膜５０１と保持面堆積５０４とが連続しない。前述したメンテナンスサイクルの回数までスパッタリングを繰り返しても膜が連続しないようにするには、沿面距離は、５ｍｍ程度以上であることが好ましい。図６に結果を示す実験では、膜連続防止用凹部５４のある実施形態の構成における沿面距離は１０ｍｍ程度である。尚、上記説明から解るように、「沿面距離」とは、ホルダーシールド５３のような接地電位にある部材と基板保持面との間の距離であって、部材の表面を辿った際の距離である。
【００４２】
また、本実施形態の構成では、図２に示すように、基板ホルダー５の基板保持面の大きさは、基板９より少し小さいものとなっている。この構成は、接地部との膜の連続をさらに抑制する技術的意義を有している。即ち、基板保持面が基板９より小さいため、基板９が、膜連続防止用凹部５４に到達しようとするスパッタ粒子を遮蔽する状態となっている。このため、膜連続防止用凹部５４への膜堆積が抑制され、膜連続防止の効果がさらに高くされる。一方、基板保持面が基板９と同じか小さい大きさであると、基板９によるスパッタ粒子の遮蔽効果が少なくなるので、膜が連続し易くなる。
【００４３】
尚、膜連続防止用凹部５４からの基板９のはみ出し長さ（図２にＬ１で示す）は、１ｍｍ〜３ｍｍ程度であることが好ましい。即ち、本実施形態のスパッタリング装置を使用したスパッタリング方法においては、Ｌ１が１ｍｍ〜３ｍｍとなるような大きさの基板９を基板ホルダー５で保持して薄膜作成することが好ましい。１ｍｍより小さいと、上記スパッタ粒子の遮蔽効果が不充分になる。また、３ｍｍより大きいと、基板保持面に接触しない部分が大きくなるため、バイアス電圧の印加が不均一になったり不充分になったりする問題がある。
【００４４】
また、膜連続防止用凹部５４の開口の縁から基板９までの距離（図２にＬ２で示す）は、０．５ｍｍ以上とすることが好ましい。Ｌ２が０．５ｍｍより小さくなると、図５に示すように膜連続防止用凹部５４の開口の縁に膜５０１が堆積した場合、この膜５０１が基板９の裏面に接触して基板９が地絡する恐れが出てくるからである。
【００４５】
また、基板保持面の周縁は、図２に示すように、面取りされている。これは、基板９の裏面の傷付けを防止するとともに、沿面距離を長くする技術的意義がある。つまり、図２に示すように面取りを行ってテーパ面とすると、基板９に対して垂直な面である場合に比べて、基板９の裏面からホルダーシールド５３までの沿面距離が長くなる。このため、前述した膜連続化防止の効果がさらに高く得られる。
【００４６】
尚、膜連続防止用凹部５４の構成としては、ホルダーシールド５３の内面に段差を設ける場合の他、ホルダーシールド５３の内面の径を誘電体ブロック５１の側面の径より大きくして両者の間に隙間を設ける構成をあり得る。しかしながら、上記実施形態の構成では、ホルダーシールド５３の内面の径と誘電体ブロック５１の側面の径とを精度良く適合させてホルダーシールド５３を誘電体ブロック５１に嵌め込み、これで位置決めを行う構成を採っている。従って、両者の間に隙間を設ける場合、ホルダーシールド５３をホルダー本体５０に対して精度良く位置決めして固定することが必要になる。
【００４７】
また、膜連続防止用凹部５４の構成としては、円周状に延びる溝をホルダーシールド５３の表面に設けても良い。この場合、円周の中心は、基板９や基板ホルダー５の軸と同軸とされる。
尚、上記実施形態では、バイアス電圧は高周波電源により与えられたが、直流電源により与える構成でも良い。
また、本願発明において、導電材料より成る薄膜は、通常の概念よりも広く、シリコンやガリウム砒素等の半導体薄膜も含む概念である。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明した通り、本願の請求項１記載の発明によれば、膜連続防止用凹部が設けられているので、スパッタリングを多数回繰り返してもバイアス電圧が正常に印加され、膜応力の緩和や膜質の改善といった目的が充分に達成される。また、接地電位に維持された部材がホルダーシールドであるので、誘電体ブロックの側方での放電を防止しつつ上記効果を得ることができる。
また、請求項２又は１０記載の発明によれば、上記効果に加え、膜連続防止用凹部に入射しようとするスパッタ粒子が基板によって遮蔽されるので、膜連続防止の効果がさらに高く得られる。
また、請求項３記載の発明によれば、上記効果に加え、膜連続防止用凹部の幅は、０．５ｍｍ以上であり、前記膜連続防止用凹部の深さは、２ｍｍ以上であるので、充分に多い回数のスパッタリングを行った後でも膜が連続してしまうことがなく、膜連続防止の効果がさらに高く得られる。
また、請求項４記載の発明によれば、上記効果に加え、沿面距離が５ｍｍ以上であるので、充分に多い回数のスパッタリングを行った後でも膜が連続してしまうことがなく、膜連続防止の効果がさらに高く得られる。
また、請求項５記載の発明によれば、上記効果に加え、膜連続防止用凹部の開口の縁と、基板保持面に基板が保持された際のその基板との距離は、０．５ｍｍ以上であるので、膜連続防止用凹部の開口の縁い膜が堆積した際、膜が基板の裏面に接触して地絡する恐れがないという効果が得られる。
また、請求項６又は１１記載の発明によれば、膜連続防止用凹部のうち誘電体ブロックから見て最も遠い部位からのはみ出し長さが１ｍｍから３ｍｍであるので、スパッタ粒子の遮蔽効果が不充分になったり、バイアス電圧の印加が不均一になったり不充分になったりする問題がないという効果が得られる。
また、請求項７記載の発明によれば、上記効果に加え、基板保持面の周縁は面取りされているので、基板の裏面の傷付けが防止されるとともに、沿面距離がより長くなるので、膜連続化防止の効果がさらに高くなる。
また、請求項９記載の発明によれば、上記効果に加え、接地電位に維持された部材は、誘電体ブロックに嵌め込まれた状態で設けられているので、嵌め込みによって位置決めが行われ、接地電位に維持された部材を別途位置決めすることが不要であるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施形態のスパッタリング装置の正面断面概略図である。
【図２】図１に示す装置における基板ホルダー５の周辺部の構成を示す断面概略図である。
【図３】スパッタリング処理を多数回繰り返した後に生ずる異常放電の跡を示す概略図である。
【図４】異常放電の発生メカニズムについて説明する図である。
【図５】膜連続防止用凹部５４の作用について説明する図であり、本実施形態の構成において、図４（４）に示す場合と同程度の回数のスパッタリング処理を繰り返した場合の状態を示すものである。
【図６】膜連続防止用凹部５４によるバイアス電圧正常化の効果を確認した実験の結果を示す図である。
【図７】従来のスパッタリング装置の概略構成を示す正面断面図である。
【符号の説明】
１スパッタチャンバー
１１排気系
２ガス導入系
３ターゲット
４スパッタ電源
５基板ホルダー
５０ホルダー本体
５１誘電体ブロック
５２バイアス電極
５３ホルダーシールド
５４膜連続防止用凹部
５０１シールド堆積膜
５０２側面堆積膜
５０４保持面堆積膜
６バイアス電源
７磁石機構
８１防着シールド
８２ホルダー用防着シールド
９基板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a sputtering apparatus used in the manufacture of LSIs (Large Scale Integrated Circuits) and the like.And a sputtering method using a sputtering apparatus.Related.
[0002]
[Prior art]
Sputtering apparatuses are actively used in various industrial fields as apparatuses for forming a thin film on the surface of an object. In particular, in the manufacture of various electronic devices such as LSIs, sputtering apparatuses are frequently used to create various conductive films and insulating films.
[0003]
  FIG. 7 is a front sectional view showing a schematic configuration of a conventional sputtering apparatus. The apparatus shown in FIG. 7 is provided with a sputtering chamber 1 having an exhaust system 11, a gas introduction system 2 for introducing a predetermined gas into the sputtering chamber 1, and a surface to be sputtered exposed in the sputtering chamber 1. A target 3, a sputtering power source 4 for generating a sputter discharge by setting an electric field in a space facing the surface to be sputtered of the target 3, and a sputter chamber 1 in which sputter particles emitted from the target 3 by the sputter discharge reach. It is mainly composed of a substrate holder 5 that holds the substrate 9 at a predetermined position.
  The sputtering method using the sputtering apparatus will be described.A gas such as argon is introduced by the gas introduction system 2 and sputter discharge is generated by the sputtering power source 4.The ThisThe target 3 is sputtered. The material released from the target 3 by sputtering reaches the surface of the substrate 9 and a thin film is formed.
[0004]
  Sputtering apparatusAnd sputtering methodIn order to improve the film quality or relax the film stress, a configuration in which a bias voltage is applied to the substrate 9 may be employed. In many cases, the bias voltage is applied by a self-bias voltage generated by the high frequency and the plasma. Specifically, a portion 51 on which the substrate 9 of the substrate holder 5 is placed is made of a dielectric (hereinafter, this portion is called a dielectric block), and a bias electrode 52 is provided in the dielectric block 51. A high frequency power source is connected to the bias electrode 52 as the bias power source 6, and a high frequency voltage is applied to the substrate 9 via the bias electrode 52.
[0005]
When sputter discharge is generated as described above, plasma due to discharge is formed between the target 3 and the substrate 9. On the other hand, when a high frequency voltage is applied to the substrate 9, ions and electrons in the plasma are attracted to the substrate 9 alternately and periodically. However, since electrons have a very high mobility compared to ions, the potential change of the substrate 9 changes. Changes as if a negative DC component voltage is superimposed on a high frequency. This negative DC component voltage is the self-bias voltage.
When sputtering is performed while applying a negative bias voltage such as a self-bias voltage, ions in the plasma are incident on the surface of the substrate 9 and impact the surface. For this reason, there exists an effect | action which promotes improving the specific resistance of the film | membrane produced, etc. or relieving the stress of a film | membrane.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
  Conventional sputtering apparatus as described aboveAnd sputtering methodAccording to the inventor's research, it has been found that if the sputtering is repeated until the number of processed substrates 9 reaches about several hundred, the bias voltage is not normally applied to the substrate 9. Since the application of the bias voltage was not normal, it was found that the quality and stress of the film to be produced deteriorated, causing a product defect. The invention of the present application has been made to solve such a problem, and has a technical significance that a bias voltage is normally applied to the substrate 9 even when sputtering is repeated many times.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-described problems, the invention according to claim 1 of the present application includes a sputtering chamber having an exhaust system, a target made of a conductive material provided so that a surface to be sputtered is exposed in the sputtering chamber, A sputtering power source for generating a sputter discharge by setting an electric field in a space facing the surface to be sputtered, a substrate holder for holding the substrate at a predetermined position in a sputter chamber where sputter particles emitted from the target by the sputter discharge reach, and a substrate A bias power supply for applying a bias voltage to the substrate, and forming a thin film of the conductive material by causing sputtered particles from the target to reach the surface of the substrate while applying the bias voltage to the substrate.
  The substrate holder isMetalWith the holder body,Of the holder bodyThe side closer to the targetAnd a dielectric block provided on the front side.It is the surface close to the targetThe front surface is a substrate holding surface that comes into contact with the substrate to be held, and a bias electrode for applying a voltage for the bias voltage is provided in the dielectric block.
  Around the dielectric block, there is a member maintained at a ground potential other than the sputter chamber,
  A recess that prevents the film deposited on the surface of the member maintained at the ground potential and the film deposited on the substrate holding surface from continuing between the dielectric block and the member maintained at the ground potential. With a recess for preventing continuous filmAnd
The member maintained at the ground potential is a holder shield for preventing discharge on the side of the dielectric block,
An adhesion shield for the holder is provided so as to surround the periphery of the dielectric block,
The holder shield has a step on an inner surface that is a side surface of the dielectric block, and the concave portion for preventing film continuity includes a step on the inner surface of the holder shield, and a side surface of the dielectric block. Formed byIt has the composition.
  Moreover, in order to solve the said subject, a claim2The invention described is the claim.1In the configuration, the substrate holder holds a substrate larger than the substrate holding surface, and the concave portion for preventing film continuation has sputtered particles that are about to reach the concave portion for preventing film continuation. It has the structure of being provided in the position shielded by the peripheral part of the board | substrate which protruded.
  Moreover, in order to solve the said subject, a claim3The invention described is the claim.1 or 2The width of the concave portion for preventing film continuation in a direction in which the film deposited on the surface of the member maintained at the ground potential and the film deposited on the substrate holding surface are to continue is 0.5 mm or more. And the depth of the concave part for preventing film continuation is 2 mm or more.
  Moreover, in order to solve the said subject, a claim4The invention described is the claim.1 to 3In any configuration, the creeping distance from the surface of the member maintained at the ground potential to the substrate holding surface is 5 mm or more.
  Moreover, in order to solve the said subject, a claim5The invention described is the claim.1 to 4In any of the configurations, the edge of the opening of the recess for preventing film continuation and the substrate holding surfaceThe substrate when the substrate is heldThe distance between and is 0.5 mm or more.
  Moreover, in order to solve the said subject, a claim6The invention described is the claim.2In the structure of the present invention, the substrate holder includes the film continuity prevention concaveOf which the farthest part from the dielectric blockIt has a configuration that holds a substrate having a protruding length from 1 mm to 3 mm.
  Moreover, in order to solve the said subject, a claim7The invention described is the claim.1 to 6In either configuration, the periphery of the substrate holding surface is chamfered.
  Moreover, in order to solve the said subject, a claim8The invention described is the claim.1 to 7In any one of the configurations, the member maintained at the ground potential has a step on an inner surface that is a surface on the dielectric block side, and the concave portion for preventing film continuity is different from the step on the inner surface. The dielectric block is formed by the side surfaces of the dielectric block.
  Moreover, in order to solve the said subject, a claim9The invention described is the claim.1 to 8In any configuration, the member maintained at the ground potential is configured to be fitted in the dielectric block.
  Moreover, in order to solve the said subject, a claim10In the described invention, an electric field is set in a sputtering chamber having an exhaust system, a target made of a conductive material provided so that a sputtering target surface is exposed in the sputtering chamber, and a space facing the sputtering target surface of the target. A sputtering power source for generating a sputter discharge, a substrate holder for holding the substrate at a predetermined position in a sputter chamber where sputter particles emitted from the target by the sputter discharge reach, and a bias power source for applying a bias voltage to the substrate are provided. In a bias sputtering method using a bias sputtering apparatus to create a thin film of the conductive material by causing sputtered particles from a target to reach the surface of the substrate while applying a bias voltage to the substrate,
  The substrate holder isMetalWith the holder body,Of the holder bodyThe side closer to the targetAnd a dielectric block provided on the front side.It is the surface close to the targetThe front surface is a substrate holding surface that comes into contact with the substrate to be held, and a bias electrode for applying a voltage for the bias voltage is provided in the dielectric block.
  Around the dielectric block, there is a member maintained at a ground potential other than the sputter chamber,
  A recess that prevents the film deposited on the surface of the member maintained at the ground potential and the film deposited on the substrate holding surface from continuing between the dielectric block and the member maintained at the ground potential. Has a recess for preventing continuous film,
  A structure in which a substrate larger than the substrate holding surface is held by the substrate holder, and sputtered particles that try to reach the concave portion for preventing film continuation are shielded by a peripheral portion of the substrate protruding from the substrate holding surface. Have
  Moreover, in order to solve the said subject, a claim11The invention described is the claim.10In the construction ofOf which the farthest part from the dielectric blockIt has a configuration in which a substrate having a protruding length from 1 mm to 3 mm is held while being held by the substrate holder.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described.
FIG. 1 is a schematic front sectional view of a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention. As in the apparatus shown in FIG. 7, the apparatus shown in FIG. 1 also has a sputtering chamber 1 provided with an exhaust system 11, a gas introduction system 2 for introducing a predetermined gas into the sputtering chamber 1, and the surface to be sputtered is a sputtering chamber 1. A target 3 provided so as to be exposed inside, a sputter power source 4 for generating a sputter discharge by setting an electric field in a space facing the surface to be sputtered of the target 3, and sputter particles emitted from the target 3 by the sputter discharge Is mainly composed of a substrate holder 5 that holds the substrate 9 at a predetermined position in the sputtering chamber 1 to which is reached.
[0009]
The sputter chamber 1 is an airtight vacuum vessel and is electrically grounded. The exhaust system 11 is connected to the sputter chamber 1 by 10^-5-10^-7It is configured to be able to exhaust to about Pa. The sputter chamber 1 is hermetically connected to a transfer chamber (not shown) via a gate valve (not shown).
The gas introduction system 2 introduces a sputtering discharge gas such as argon at a predetermined flow rate. The gas introduction system 2 mainly includes a gas cylinder (not shown) in which a gas for sputtering discharge is stored, a valve 21 provided in a pipe connecting the sputtering chamber 1 and the gas cylinder, a flow regulator 22 and the like.
[0010]
The target 3 is formed of a thin film material to be formed on the surface of the substrate 9. In the present embodiment, a conductive film such as aluminum or copper is formed, and therefore the target 3 is made of these materials. The target 3 is attached to the sputtering chamber 1 through an insulator 31 so as to hermetically close the opening above the sputtering chamber 1. The sputter power supply 4 is configured to apply a predetermined negative DC voltage or high-frequency voltage to the target 3.
[0011]
A magnet mechanism 7 is provided at a position facing the surface of the target 3 opposite to the surface to be sputtered. The magnet mechanism 7 includes a central magnet 71, a peripheral magnet 72 that surrounds the central magnet 71, and a plate-like yoke 73 that connects the central magnet 71 and the peripheral magnet 72. The magnet mechanism 7 is provided for performing efficient magnetron sputtering by changing the sputtering discharge to magnetron discharge. That is, a magnetic field is formed in the vicinity of the target 3 by the magnet mechanism 7, and electrons perform magnetron motion by the action of the magnetic field, so that a plasma with higher density is formed. As a result, the efficiency of sputtering discharge increases and the efficiency of film formation on the substrate 9 also increases.
[0012]
The substrate holder 5 is attached to the sputter chamber 1 in an airtight manner. The substrate holder 5 has a trapezoidal shape on which the substrate 9 is placed. The substrate holder 5 is mainly composed of a metal holder main body 50 and a dielectric block 51 provided on the upper side of the holder main body 50.
A bias electrode 52 is provided in the dielectric block 51 as in the conventional case. A bias power source 6 is provided that applies a high-frequency voltage to the bias electrode 52 and applies a self-bias voltage to the substrate 9.
[0013]
The holder main body 50 is made of a metal such as stainless steel and is short-circuited to the sputter chamber 1 and thus is grounded. The line connecting the bias electrode 52 and the bias power source 6 passes through the holder body 50, but is covered with an insulator (not shown), and the line and the holder body 50 are insulated.
The substrate holder 5 may be provided with elevating pins or may be configured to move up and down in order to transfer the substrate 9 to and from a transfer robot (not shown) that transfers the substrate 9. The substrate holder 5 may be provided with a configuration for heating or cooling the substrate 9. Furthermore, a mechanism for electrostatically attracting the substrate 9 may be provided in the substrate holder 5. In this case, a configuration in which a voltage for electrostatic adsorption is applied to the bias electrode 52 is employed.
[0014]
A cylindrical deposition shield 81 is provided so as to surround the space between the substrate holder 5 and the target 3. The deposition shield 81 prevents spatter particles from adhering to unnecessary places other than the surface of the substrate 9.
It is inevitable that the sputtered particles emitted from the target 3 are deposited not only on the surface of the substrate 9 but also on the exposed surface in the sputter chamber 1. If the thin film deposits on the exposed surface overlap, the thin film may peel off due to internal stress or its own weight. The peeled thin film becomes fine particles of a certain size and floats in the raw sputtering chamber 1. When the fine particles adhere to the substrate 9, there may be a case where a shape defect such as a minute protrusion is formed on the thin film to be produced. Further, when a fine circuit is formed on the surface of the substrate 9 in advance, there is a possibility that a serious defect such as a circuit or a short circuit may occur due to adhesion of fine particles.
[0015]
Such fine particles that impair the quality of processing are generally called “particles”. In order to prevent the generation of particles, an adhesion shield 81 is provided. Although it is inevitable that sputtered particles adhere to the deposition shield 81 and deposit a thin film, the deposition shield 81 is configured to prevent peeling of the thin film by forming fine irregularities on the surface. Yes. Nevertheless, if the sputtering is repeated many times, peeling of the thin film is unavoidable. Therefore, after a predetermined number of sputterings, the deposition shield 81 is replaced with a new one or a thin film removed.
[0016]
Now, in order to solve the above-described problems, the sputtering apparatus of the present embodiment has been devised in the configuration of the peripheral portion of the substrate holder 5. Hereinafter, this point will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the periphery of the substrate holder 5 in the apparatus shown in FIG.
[0017]
In the configuration of the substrate holder 5, both the holder body 50 and the dielectric block 51 have a circular cross-sectional shape in the horizontal direction. The holder body 50 and the dielectric block 51 are coaxial, but the dielectric block 51 is slightly smaller in diameter than the holder body 50. Accordingly, as shown in FIGS. 1 and 2, the substrate holder 5 is in a state in which a step is formed in the peripheral portion.
[0018]
A holder shield 53 is provided so as to cover the step portion of the substrate holder 5. Since the holder shield 53 is made of metal and is in contact with the holder body 50, it is grounded. When the front surface (the surface on which the film is formed) held by the substrate holder 5 is the front side and the back surface is the rear side, the holder shield 53 is located obliquely behind the substrate holding surface as shown in FIG. To position.
[0019]
The holder shield 53 is for preventing unnecessary discharge at the periphery of the substrate holder 5. That is, since the holder body 50 of the substrate holder 5 is grounded, a large electric field is not formed between the wall of the sputter chamber 1 and the ground potential, but the dielectric block 51 and the sputter chamber are also formed. 1, an electric field is formed by the bias power source 6 or the sputter power source 4. As a result, discharge may occur in this portion. When the discharge occurs, the surface of the dielectric block 51 may be sputtered to release particles, or the dielectric block 51 may be damaged. In order to prevent this from happening, the peripheral surface of the dielectric block 51 is covered with a grounded holder shield 53. The holder shield 53 is an annular member that is coaxial with the substrate holder 5 as a whole, and covers the step formed by the holder body 50 and the dielectric block 51.
[0020]
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, a holder deposition shield 82 is provided so as to surround the periphery of the dielectric block 51. The holder shield 82 also prevents spatter particles from adhering to unnecessary places. The holder deposition shield 82 particularly prevents spatter particles from adhering to the periphery of the substrate holder 5.
[0021]
As can be seen from FIG. 2, without the holder deposition shield 82, a large amount of sputter particles adhere to the surface and outer surface of the holder shield 53, the outer surface of the holder body 50, etc., and a film is deposited. When these deposited films are peeled off and become particles, the surface of the substrate 9 is easily soiled because it is close to the substrate 9 on the substrate holder 5. Therefore, film deposition is suppressed by the holder deposition shield 82. The holder shield 82 is similarly configured to suppress the peeling of the deposited film, and is replaced after a predetermined number of sputtering.
[0022]
In order to suppress film deposition on the periphery of the substrate holder 5, it is preferable that the inner edge of the holder deposition shield 82 and the peripheral edge of the substrate 9 be as close as possible. However, when the inner edge of the holder shield 82 and the peripheral edge of the substrate 9 are close to each other, an adhesion phenomenon occurs in which films deposited on both contact with each other when the film is formed by sputtering. When the adhesion phenomenon occurs, when the substrate 9 is removed from the substrate holder 5 after the completion of sputtering, the deposited film is peeled off or broken, and particles are easily generated. Therefore, the inner edge of the holder shield 82 and the peripheral edge of the substrate 9 are preferably as close as possible to the extent that they do not adhere at the time of one film formation. This distance is about 2 to 5 mm.
[0023]
The major feature of the apparatus of this embodiment is that a recess 54 is provided on the periphery of the substrate holder 5 so that the bias voltage can be normally applied to the substrate 9 normally. The concave portion 54 is used to prevent the film from being continuously deposited between the ground potential member (here, the holder shield 53) existing in the peripheral portion of the substrate holder 5 and the substrate holding surface of the substrate holder 5. This is a concave portion (hereinafter, a concave portion for preventing film continuity) 54.
[0024]
More specifically, a step is formed on the inner side surface of the holder shield 53 as shown in FIG. A recess 54 for preventing film continuation is formed by the step on the inner side surface of the holder shield 53 and the side surface of the dielectric block 51.
Providing the concave portion 54 for preventing film continuity is based on the inventor's research as described below.
[0025]
When the inventor repeats the sputtering process a number of times in the course of research on the bias voltage abnormality generated after the sputtering process as described above is repeated many times, a trace of abnormal discharge is observed on the back surface of the substrate 9. I found out. FIG. 3 is a schematic view showing traces of abnormal discharge that occurs after repeating this sputtering process many times.
As shown in FIG. 3, the abnormal discharge trace is a small round spot-like discoloration spot (hereinafter referred to as an abnormal discharge spot) 91. Although the location where the abnormal discharge spot 91 is generated is not constant, as shown in FIG. 3, it often occurs in a portion near the periphery of the substrate 9.
[0026]
The inventor considered that the occurrence of such an abnormal discharge may be caused by a partial grounding of the substrate 9 to which the bias voltage is applied. Therefore, when the portion of the surface of the dielectric block 51 where the abnormal discharge spot 91 on the back surface of the substrate 9 was in contact was examined, deposition of a thin film was confirmed there. And it was confirmed that the thin film of the part and the holder shield 53 are electrically connected.
[0027]
From such knowledge, it is considered that abnormal discharge occurs when a thin film is deposited across the dielectric block 51 from the surface to the side surface and the holder shield 53, and the substrate 9 is grounded through the thin film. This point will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining a mechanism of occurrence of abnormal discharge. In FIG. 4, unlike the embodiment shown in FIG. 2, a configuration without the film continuation preventing recess 54 is shown.
[0028]
As described above, in the process of repeating the sputtering process, the thin film is deposited not only on the surface of the substrate 9 but also on the surface of the holder shield 82. Further, as shown in FIG. 4A, a thin film 501 is deposited on the surface of the holder shield 53 by the sputtered particles that have entered from the gap between the inner edge of the holder shield 82 and the periphery of the substrate 9 ( Hereinafter, this thin film 501 is referred to as a shield deposition film).
[0029]
When the sputtering process is repeated, a shield deposition film 501 is further deposited and, as shown in FIG. 4B, a thin film 502 is also deposited on the side surface of the dielectric block 51 (hereinafter, this thin film 502 is deposited on the side surface). Called membrane). When viewed microscopically, as shown in FIG. 4B, particles 503 of the same material as the material of the target 3 are also attached to the surface of the dielectric block 51 which is the substrate holding surface. Since the surface of the dielectric block 51 is covered with the substrate 9 during sputtering, the particles (hereinafter referred to as holding surface attached particles) 503 on the surface of the dielectric block 51 are almost always sputtered particles attached during sputtering. Absent. The holding surface adhering particles 503 are sputtered particles floating in the sputter chamber 1 even after the substrate 9 is removed from the substrate holder 5 after sputtering, or particles existing in the sputter chamber 1.
[0030]
When the sputtering process is further repeated, as shown in FIG. 4C, the shield deposition film 501 grows and the film becomes thick, and the side deposition film 502 grows upward. At the same time, as shown in FIG. 4 (3), the adhesion of the holding surface adhering particles 503 overlaps the surface of the dielectric block 51 and gradually grows into a thin film 504 (hereinafter, this film is referred to as a holding surface deposited film). ).
[0031]
When the sputtering process is further repeated, the side surface deposition film 502 and the holding surface deposition film 504 are finally connected as shown in FIG. Since these films 501, 502, and 504 are conductive films similarly to the film formed on the surface of the substrate 9, as a result, the holding surface deposition film 504 is short-circuited to the holder shield 53, and the holding surface deposition film 504 is Becomes ground potential. In this state, when the substrate 9 is placed on the surface of the dielectric block 51 and sputtering is started while applying a bias voltage, the bias voltage is applied to the entire substrate 9, but the back surface of the substrate 9. Among them, a current suddenly flows from the portion in contact with the holding surface deposition film 504 short-circuited to the holder shield 53 to the holder shield 53 side to cause discharge. As a result, the entire substrate 9 is also at the ground potential, and the bias voltage is eliminated.
[0032]
The abnormal discharge spot 91 as shown in FIG. 3 is considered to be a trace where a large current flows due to partial concentration of the electric field by such a mechanism. The abnormal discharge is caused not only when the holding surface deposition film 504 is completely connected to the film on the side surface of the dielectric block 51 but also due to the partial approach of both and dielectric breakdown at the approaching portion. It is thought that there may be a creeping discharge that occurs.
In any case, if such an abnormal discharge occurs, the substrate 9 is grounded, so that it is impossible to normally apply a bias voltage. As a result, intended effects such as improvement of film quality and relaxation of film stress cannot be obtained.
[0033]
In the configuration of the present embodiment, a film continuation preventing concave portion 54 as shown in FIG. 2 is formed based on such knowledge. FIG. 5 is a diagram for explaining the action of the film continuity prevention concave portion 54, and shows a state in which the sputtering process is repeated the same number of times as in the case of FIG. 4 (4) in the configuration of this embodiment. Is.
[0034]
In the configuration of this embodiment, when the sputtering process is repeated many times, a thick film is deposited on the surface of the holder shield 53 and the like, as in the case shown in FIG. Here, as shown in FIG. 4 (4), even if the holding surface deposition film 504 is deposited on the surface of the dielectric block 51, since there is a film continuation preventing recess 54, the holding surface deposition film 504 and the shield deposit are deposited. The film 501 is not continuous. Therefore, abnormal discharge does not occur and the bias voltage does not become abnormal.
Incidentally, the step on the inner edge surface of the holder shield 53 extends 360 degrees in the circumferential shape, and therefore the film continuation preventing concave portion 54 also extends 360 degrees in the circumferential shape.
[0035]
In the shape of the film continuation preventing recess 54, the width of the opening (indicated by w in FIG. 2) is important in securing separation between the holding surface deposition film 504 and the shield deposition film 501. The width w is preferably such that separation between the holding surface deposition film 504 and the shield deposition film is ensured even if sputtering is repeated a sufficiently large number of times. As described above, in the sputtering apparatus of the embodiment, periodic maintenance such as replacement of the holder shield 82 is performed after a predetermined number of times of sputtering. Accordingly, the “sufficiently large number of times” is, for example, the number of times until this regular maintenance (hereinafter referred to as a maintenance interval), which is, for example, about 2000 to 4000 times. The width w is preferably 0.5 mm or more so that the film does not continue even when this number of times of sputtering is performed.
[0036]
Further, when the depth (denoted by d in FIG. 2) of the film continuity preventing recess 54 becomes shallow, the film continuation preventing recess 54 may be filled with a thin film, and the film may continue. The depth d is preferably 2 mm or more so that the film does not continue even if sputtering is performed about the maintenance interval.
[0037]
Next, the result of an experiment confirming the effect of normalizing the bias voltage by the film continuation preventing recess 54 will be described. FIG. 6 is a diagram showing a result of an experiment confirming the effect of normalizing the bias voltage by the film continuation preventing recess 54. FIG. 6 shows the internal stress of the thin film formed by repeating the sputtering process a number of times in the configuration without the film continuity prevention recess 54 as shown in FIG. 4 and the configuration of the embodiment with the film continuity prevention recess 54. The result of measuring is shown.
[0038]
The film formation experiment showing the results in FIG. 6 was performed under the following conditions.
Pressure: 4mTorr (about 0.5Pa)
Sputtering power supply 4: 600V, 7kW
Bias power supply 6: 400 kHz, 200 W
Self-bias voltage: about 100V
[0039]
As shown in FIG. 6, in the configuration without the film continuation preventing concave portion 54, the compressive stress of about −180 MPa (megapascal) turns to the tensile stress from around 200 times, and the tensile stress of less than 600 MPa per 350 times. Has reached. As a result, it has been shown that there has been a change in the application state of the bias voltage since around 200 times, indicating that the reproducibility of the film formation has greatly decreased.
[0040]
On the other hand, in the configuration in which the film continuation preventing concave portion 54 is provided, the stress is stable at −180 MPa even when the sputtering treatment is repeated up to about 4000 times. This shows that the bias power is always stably supplied. Thus, according to the configuration of the present embodiment, the substrate 9 is not grounded by the deposited film, so that the bias voltage is normally and stably applied. For this reason, the film stress and the film quality are always stable and the film can be formed with good reproducibility.
[0041]
The concave portion 54 for preventing film continuity also has an effect of preventing film continuity by increasing the creepage distance from the holder shield 53 to the substrate holding surface. That is, if there is no film continuation preventing recess 54 and it is a simple flat surface, the amount of sputtered particles required for the holder deposition film 501 and the holding surface deposition 504 to continue can be reduced. On the other hand, if there is a film continuation preventing concave portion 54, the holder deposition film 501 and the holding surface deposition 504 are not continuous unless the amount of sputtered particles reaches a considerable extent. In order to prevent the film from continuing even if sputtering is repeated up to the number of maintenance cycles described above, the creepage distance is preferably about 5 mm or more. In the experiment whose result is shown in FIG. 6, the creepage distance in the configuration of the embodiment having the recesses 54 for preventing film continuation is about 10 mm. As can be seen from the above description, the “creeping distance” is a distance between a member at the ground potential such as the holder shield 53 and the substrate holding surface, and is a distance when the surface of the member is traced. is there.
[0042]
In the configuration of this embodiment, as shown in FIG. 2, the size of the substrate holding surface of the substrate holder 5 is slightly smaller than that of the substrate 9. This configuration has technical significance to further suppress the continuity of the film with the grounding portion. That is, since the substrate holding surface is smaller than the substrate 9, the substrate 9 is in a state of shielding the sputtered particles that try to reach the film continuity prevention concave portion 54. For this reason, film deposition in the recesses 54 for preventing film continuity is suppressed, and the effect of preventing film continuity is further enhanced. On the other hand, if the substrate holding surface is the same size as or smaller than the substrate 9, the effect of shielding the sputtered particles by the substrate 9 is reduced, so that the film is easily continuous.
[0043]
  In addition, it is preferable that the protrusion length (indicated by L1 in FIG. 2) of the substrate 9 from the concave portion 54 for preventing film continuation is about 1 mm to 3 mm.That is, in the sputtering method using the sputtering apparatus of this embodiment, it is preferable to form a thin film by holding the substrate 9 having a size such that L1 is 1 mm to 3 mm by the substrate holder 5.If it is smaller than 1 mm, the effect of shielding the sputtered particles becomes insufficient. On the other hand, if it is larger than 3 mm, the portion that does not come into contact with the substrate holding surface becomes large, and there is a problem that the application of the bias voltage becomes uneven or insufficient.
[0044]
Moreover, it is preferable that the distance (indicated by L2 in FIG. 2) from the edge of the opening of the concave portion 54 for preventing film continuity to the substrate 9 is 0.5 mm or more. When L2 is smaller than 0.5 mm, as shown in FIG. 5, when the film 501 is deposited on the edge of the opening of the film continuation preventing recess 54, the film 501 contacts the back surface of the substrate 9 and the substrate 9 is grounded. Because there is a fear to do.
[0045]
Further, the peripheral edge of the substrate holding surface is chamfered as shown in FIG. This has the technical significance of preventing the back surface of the substrate 9 from being damaged and increasing the creepage distance. That is, when chamfering is performed to form a tapered surface as shown in FIG. 2, the creeping distance from the back surface of the substrate 9 to the holder shield 53 becomes longer than when the surface is perpendicular to the substrate 9. For this reason, the effect of preventing the above-mentioned film continuation can be further enhanced.
[0046]
The concave portion 54 for preventing film continuation may be configured such that the inner surface of the holder shield 53 has a larger diameter than the side surface of the dielectric block 51 in addition to the case where a step is provided on the inner surface of the holder shield 53. There may be a configuration in which a gap is provided. However, in the configuration of the above-described embodiment, the holder shield 53 is fitted into the dielectric block 51 with the diameter of the inner surface of the holder shield 53 and the diameter of the side surface of the dielectric block 51 accurately matched, and positioning is performed with this. Adopted. Therefore, when providing a gap between the two, it is necessary to position and fix the holder shield 53 with respect to the holder body 50 with high accuracy.
[0047]
In addition, as a configuration of the film continuation preventing recess 54, a circumferentially extending groove may be provided on the surface of the holder shield 53. In this case, the center of the circumference is coaxial with the axes of the substrate 9 and the substrate holder 5.
In the above embodiment, the bias voltage is given by the high frequency power supply, but it may be given by a DC power supply.
In the present invention, a thin film made of a conductive material is a concept that is wider than a normal concept and includes a semiconductor thin film such as silicon or gallium arsenide.
[0048]
【The invention's effect】
  As described above, according to the invention described in claim 1 of the present application, since the concave portion for preventing film continuation is provided, the bias voltage is normally applied even when the sputtering is repeated many times, so that the film stress can be reduced and the film quality can be reduced. The purpose of improving. Also,Since the member maintained at the ground potential is the holder shield, the above effect can be obtained while preventing discharge on the side of the dielectric block.
  Claims2 or 10According to the described invention, in addition to the above-described effect, the sputtered particles entering the concave portion for preventing film continuity are shielded by the substrate, so that the effect of preventing film continuity can be further enhanced.
  Claims3According to the described invention, in addition to the above effect, the width of the concave portion for preventing film continuity is 0.5 mm or more, and the depth of the concave portion for preventing film continuation is 2 mm or more. Even after sputtering, the film does not continue, and the effect of preventing film continuity can be further enhanced.
  Claims4According to the described invention, since the creepage distance is 5 mm or more in addition to the above effect, the film does not continue even after a sufficiently large number of sputterings, and the effect of preventing film continuity is further enhanced. can get.
  Claims5According to the described invention, in addition to the above effect, the opening edge of the recess for preventing film continuation and the substrate holding surfaceThe substrate when the substrate is heldIs 0.5 mm or more, so that when the film is deposited on the edge of the opening of the concave portion for preventing film continuity, there is an effect that the film does not come into contact with the back surface of the substrate to cause a ground fault.
  Claims6 or 11According to the described invention,The length of protrusion from the farthest part of the recess for preventing film continuity when viewed from the dielectric blockIs from 1 mm to 3 mm, it is possible to obtain an effect that there is no problem that the shielding effect of the sputtered particles is insufficient, and that the bias voltage is not uniform or insufficiently applied.
  Claims7According to the described invention, in addition to the above effect, the peripheral edge of the substrate holding surface is chamfered, so that the back surface of the substrate is prevented from being scratched and the creeping distance becomes longer. It gets even higher.
  Claims9According to the described invention, in addition to the above-described effect, the member maintained at the ground potential is provided in a state of being fitted in the dielectric block. Therefore, the member is positioned by fitting and maintained at the ground potential. It is possible to obtain an effect that it is not necessary to position each of them separately.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front sectional view of a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a peripheral portion of a substrate holder 5 in the apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic diagram showing traces of abnormal discharge that occurs after the sputtering process is repeated many times.
FIG. 4 is a diagram for explaining a mechanism of occurrence of abnormal discharge.
5 is a diagram for explaining the action of the film continuation preventing recess 54, and shows the state in the case where the sputtering process is repeated as many times as the case shown in FIG. 4 (4) in the configuration of the present embodiment. Is.
6 is a diagram showing a result of an experiment for confirming an effect of normalizing a bias voltage by the concave portion 54 for preventing film continuation. FIG.
FIG. 7 is a front sectional view showing a schematic configuration of a conventional sputtering apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Sputter chamber
11 Exhaust system
2 Gas introduction system
3 Target
4 Sputtering power supply
5 Board holder
50 Holder body
51 Dielectric block
52 Bias electrode
53 Holder Shield
54 Concave for continuous film prevention
501 Shield deposited film
502 Side deposited film
504 Holding surface deposited film
6 Bias power supply
7 Magnet mechanism
81 Protection shield
82 Shield for holder
9 Board

Claims

Sputter discharge is generated by setting an electric field in a sputtering chamber having an exhaust system, a target made of a conductive material provided so that the sputtering target surface is exposed in the sputtering chamber, and a space facing the sputtering target surface of the target. A sputtering power source, a substrate holder for holding the substrate at a predetermined position in the sputtering chamber where sputter particles emitted from the target by sputtering discharge reach, and a bias power source for applying a bias voltage to the substrate are provided. In the bias sputtering apparatus for creating a thin film of the conductive material by causing sputtered particles from the target to reach the surface of the substrate while applying,
The substrate holder is composed of a metal holder main body and a dielectric block provided on the front side of the holder main body that is close to the target, and the front surface that is the surface of the dielectric block close to the target is A substrate holding surface in contact with the substrate to be held, and the dielectric block is provided with a bias electrode for applying a voltage for the bias voltage,
Around the dielectric block, there is a member maintained at a ground potential other than the sputter chamber,
A recess that prevents the film deposited on the surface of the member maintained at the ground potential and the film deposited on the substrate holding surface from continuing between the dielectric block and the member maintained at the ground potential. Has a recess for preventing continuous film ,
The member maintained at the ground potential is a holder shield that prevents discharge on the side of the dielectric block,
An adhesion shield for the holder is provided so as to surround the periphery of the dielectric block,
The holder shield has a step on an inner surface that is a side surface of the dielectric block, and the concave portion for preventing film continuity includes a step on the inner surface of the holder shield, and a side surface of the dielectric block. Bias sputtering apparatus characterized by being formed by .

The substrate holder is configured to hold a substrate larger than the substrate holding surface, and the concave portion for preventing film continuation is a substrate in which sputtered particles trying to reach the concave portion for preventing continuous film protrude from the substrate holding surface. The bias sputtering apparatus according to claim 1 , wherein the bias sputtering apparatus is provided at a position shielded by a peripheral portion of the substrate.

The width of the concave portion for preventing film continuation in the direction in which the film deposited on the surface of the member maintained at the ground potential and the film deposited on the substrate holding surface are continuous is 0.5 mm or more, The bias sputtering apparatus according to claim 1 or 2 , wherein the depth of the concave portion for preventing film continuation is 2 mm or more.

Bias sputtering device according to claim 1, wherein the creepage distance from the surface of the the member maintained at the ground potential to the substrate holding surface is not less than 5 mm.

The edge of the opening of the film continuous prevention recess, the distance between the substrate when the substrate on the substrate holding surface is retained, in any one of claims 1 to 4, characterized in that at 0.5mm or more The bias sputtering apparatus as described.

The substrate holder is configured to hold a substrate having a protruding length from a portion farthest from the dielectric block of the concave portion for preventing film continuity to a size of 1 mm to 3 mm. Item 3. The bias sputtering apparatus according to Item 2 .

Bias sputtering device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the peripheral edge of the substrate holding surface is chamfered.

The member maintained at the ground potential has a step on the inner side surface that is the surface on the dielectric block side, and the recess for preventing film continuity is formed between the step on the inner side surface and the side surface of the dielectric block. The bias sputtering apparatus according to claim 1 , wherein the bias sputtering apparatus is formed by:

The bias sputtering apparatus according to any one of claims 1 to 8 , wherein the member maintained at the ground potential is provided in a state of being fitted into the dielectric block.

Sputter discharge is generated by setting an electric field in a sputtering chamber having an exhaust system, a target made of a conductive material provided so that the sputtering target surface is exposed in the sputtering chamber, and a space facing the sputtering target surface of the target. Uses a bias sputtering apparatus equipped with a sputtering power source, a substrate holder that holds the substrate at a predetermined position in the sputtering chamber where sputtered particles released from the target by sputtering discharge reach, and a bias power source that applies a bias voltage to the substrate. In the bias sputtering method of creating a thin film of the conductive material by causing the sputtered particles from the target to reach the surface of the substrate while applying a bias voltage to the substrate,
The substrate holder is composed of a metal holder main body and a dielectric block provided on the front side of the holder main body that is close to the target, and the front surface that is the surface of the dielectric block close to the target is A substrate holding surface in contact with the substrate to be held, and the dielectric block is provided with a bias electrode for applying a voltage for the bias voltage,
Around the dielectric block, there is a member maintained at a ground potential other than the sputter chamber,
A recess that prevents the film deposited on the surface of the member maintained at the ground potential and the film deposited on the substrate holding surface from continuing between the dielectric block and the member maintained at the ground potential. Has a recess for preventing continuous film,
A substrate larger than the substrate holding surface is held by the substrate holder, and sputtered particles that try to reach the film continuity prevention concave portion are shielded by a peripheral portion of the substrate protruding from the substrate holding surface. A bias sputtering method.

Claim 10, characterized in that while the magnitude of the substrate protrusion length is 3mm from 1mm from the farthest portion as viewed from the dielectric block of the membrane continuous prevention recessing held by said substrate holder The bias sputtering method as described.