JPWO2011158828A1 - スパッタ成膜装置及び防着部材 - Google Patents

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Abstract

成膜処理中に付着物の薄膜が剥離しない防着部材と、その防着部材を有するスパッタ成膜装置を提供する。防着部材２５1〜２５4、３５の材質はＡｌ2Ｏ3であり、成膜粒子が付着する付着面の算術平均粗さは４μｍ以上１０μｍ以下にされ、付着膜が剥離しにくくなっている。スパッタ成膜装置では、ターゲット２１1〜２１4のスパッタ面２３1〜２３4の外周を取り囲む位置や、基板３１の成膜面の外周を取り囲む位置に防着部材２５1〜２５4、３５を配置する。

Description

本発明は、スパッタ成膜装置及び防着部材に関する。
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のチャンネル層の保護膜や、青板ガラスのバリア膜等にＳｉＯ2の薄膜が利用されている。近年、大面積化する基板表面にＳｉＯ2の薄膜を形成する方法としては、ＳｉのターゲットをＯ2ガス雰囲気中で化学反応させながらスパッタリングする反応性スパッタが一般的に行われている。
図１１は従来のスパッタ成膜装置１１０の内部構成図を示している。
スパッタ成膜装置１１０は真空槽１１１と複数のスパッタ部１２０1〜１２０4とを有している。各スパッタ部１２０1〜１２０4の構造は同じであり、符号１２０1のスパッタ部で代表して説明すると、スパッタ部１２０1はターゲット１２１1と、バッキングプレート１２２1と、磁石装置１２６1とを有している。
ターゲット１２１1はここではＳｉであり、バッキングプレート１２２1表面の大きさより小さい平板形状に形成され、ターゲット１２１1の外周全体がバッキングプレート１２２1表面の外周より内側に位置し、バッキングプレート１２２1表面の周縁部がターゲット１２１1の外周から露出するようにバッキングプレート１２２1表面に重ねて貼り合わされている。以下ではターゲット１２１1と、ターゲット１２１1が表面に貼り合わされたバッキングプレート１２２1とをまとめてターゲット部と呼ぶ。
磁石装置１２６1はバッキングプレート１２２1の裏面側に配置されている。磁石装置１２６1は、バッキングプレート１２２1と平行な磁石固定板１２７ｃ1上に、直線状に配置された中心磁石１２７ｂ1と、中心磁石１２７ｂ1の周縁部から所定距離をおいて環状に中心磁石１２７ｂ1を取り囲む外周磁石１２７ａ1とを有している。外周磁石１２７ａ1と中心磁石１２７ｂ1は、それぞれターゲット１２１1の裏面に、互いに異なる極性の磁極を対向させて配置されている。
磁石装置１２６1の裏側には移動装置１２９が配置され、磁石装置１２６1は移動装置１２９に取り付けられている。移動装置１２９は、磁石装置１２６1をターゲット１２１1の裏面に平行な方向に移動させるように構成されている。
スパッタ成膜装置１１０の全体の構造を説明すると、各スパッタ部１２０1〜１２０4のターゲット部は真空槽１１１内に、互いに離間して一列に並んで配置され、各ターゲット部のターゲット１２１1〜１２１4の表面は同一の平面上に位置するように揃えられている。各バッキングプレート１２２1〜１２２4は絶縁物１１４を介して真空槽１１１の壁面に取り付けられ、真空槽１１１と電気的に絶縁されている。
各バッキングプレート１２２1〜１２２4の外周の外側には、各バッキングプレート１２２1〜１２２4の外周と離間して金属製の防着部材１２５1〜１２５4が立設され、防着部材１２５1〜１２５4は真空槽１１１と電気的に接続されている。各防着部材１２５1〜１２５4の先端は、各スパッタ部１２０1〜１２０4のバッキングプレート１２２1〜１２２4の周縁部を覆うように当該スパッタ部１２０1〜１２０4のターゲット１２１1〜１２１4の外周に向けて直角に曲げられ、当該ターゲット１２１1〜１２１4の表面をリング状に取り囲んでいる。各ターゲット１２１1〜１２１4の表面のうち防着部材１２５1〜１２５4のリングの内周に露出する部分をスパッタ面と呼ぶ。
従来のスパッタ成膜装置１１０を用いて基板１３１の表面にＳｉＯ2の薄膜を形成する方法を説明すると、真空槽１１１の排気口に真空排気装置１１２を接続して、真空槽１１１内を真空排気しておく。真空槽１１１内に基板１３１を基板保持板１３２上に載置して搬入し、各ターゲット１２１1〜１２１4のスパッタ面と離間して対面する位置に静止させる。
真空槽１１１の導入口にガス導入系１１３を接続して、真空槽１１１内にスパッタガスであるＡｒガスと反応ガスであるＯ2ガスとの混合ガスを導入すると、Ｏ2ガスは各ターゲット１２１1〜１２１4の表面と反応して酸化物ＳｉＯ2を形成する。
各バッキングプレート１２２1〜１２２4に電源装置１３７を電気的に接続し、隣り合う二つのターゲットに互いに逆極性の交流電圧を印加すると、隣り合う二つのターゲットのうち一方が正電位に置かれるときには他方が負電位に置かれた状態になる。隣り合うターゲット間で放電が生じ、各ターゲット１２１1〜１２１4と基板１３１との間のＡｒガスがプラズマ化される。
あるいは、各バッキングプレート１２２1〜１２２4と基板保持板１３２とに電源装置１３７を電気的に接続し、各ターゲット１２１1〜１２１4と基板１３１とに互いに逆極性の交流電圧を印加して、各ターゲット１２１1〜１２１4と基板１３１との間で放電を発生させ、各ターゲット１２１1〜１２１4と基板１３１との間のＡｒガスをプラズマ化してもよい。この場合は、単数のターゲットでも実施できる。
プラズマ中のＡｒイオンは、磁石装置１２６1〜１２６4がターゲット１２１1〜１２１4上においてバッキングプレート１２２1〜１２２4と反対側の表面に形成する磁場に捕捉される。各ターゲット１２１1〜１２１4が負電位に置かれるとき、Ａｒイオンは当該ターゲット１２１1〜１２１4のスパッタ面に衝突し、ＳｉＯ2の粒子を弾き飛ばす。
各ターゲット１２１1〜１２１4上に生じる磁場は、上述した磁石装置１２６1〜１２６4の構造上不均一となるため、比較的磁力密度の高い部分ではＡｒイオンが集中し、周囲に比べてターゲット１２１1〜１２１4が早く削られる。このようにターゲット１２１1〜１２１4が局所的に削られる部分（エロージョン）が生じることを防ぐために、磁石装置１２６1〜１２６4をターゲット１２１1〜１２１4のスパッタ面の外周より内側の範囲内で移動させながらスパッタする。
ターゲット１２１1〜１２１4のスパッタ面から弾き飛ばされたＳｉＯ2の一部は基板１３１の表面に付着し、基板１３１の表面にＳｉＯ2の薄膜が形成される。
このとき、ターゲット１２１1〜１２１4から弾き飛ばされたＳｉＯ2の一部は防着部材１２５1〜１２５4の表面に付着する。防着部材１２５1〜１２５4の表面に付着した付着物の薄膜は、スパッタ中に防着部材１２５1〜１２５4の表面から剥離して真空槽１１１内に飛散し、異常放電（アーキング）を誘発したり、基板１３１表面に形成される薄膜を汚染するという問題があった。
また上述のように基板１３１表面に絶縁性のＳｉＯ2薄膜を形成する場合に限らず、導電性の金属薄膜を形成する場合であっても、防着部材１２５1〜１２５4の表面に付着した付着物の薄膜が、成膜過程で防着部材１２５1〜１２５4から剥がれ落ちて、基板１３１表面に形成される薄膜を汚染するという問題があった。
特開２００８−２５０３１号公報
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、成膜処理中に付着物の薄膜が剥離しない防着部材と、その防着部材を有するスパッタ成膜装置を提供することにある。
上記課題を解決するために本発明は、真空槽と、前記真空槽内を真空排気する真空排気装置と、前記真空槽内にガスを導入するガス導入系と、前記真空槽内に露出するスパッタ面を有するターゲットと、前記ターゲットに電圧を印加する電源装置と、前記ターゲットの前記スパッタ面からスパッタされたスパッタ粒子が付着する位置に配置された防着部材とを有し、前記ターゲットの前記スパッタ面と対面する位置に配置された基板の成膜面に薄膜を成膜するスパッタ成膜装置であって、前記防着部材はＡｌ2Ｏ3であり、前記防着部材の表面のうち前記スパッタ粒子が付着する付着面の算術平均粗さは４μｍ以上１０μｍ以下にされたスパッタ成膜装置である。
本発明はスパッタ成膜装置であって、前記防着部材は、前記ターゲットの前記スパッタ面の周囲を取り囲むように前記ターゲットに設置されたターゲット側防着部材を有するスパッタ成膜装置である。
本発明は、前記ターゲットを複数有し、各前記ターゲットは前記真空槽内に互いに離間して一列に並んで配置され、各前記ターゲットの前記スパッタ面は同一の平面上に位置するように揃えられ、前記電源装置は隣り合う二つのターゲットの間に交流電圧を印加するように構成されたスパッタ成膜装置であって、隣り合う二つの前記ターゲットのうち一方の前記ターゲットの前記スパッタ面の外周と、他方の前記ターゲットの前記スパッタ面の外周との間の隙間は、前記ターゲット側防着部材で覆われたスパッタ成膜装置である。
本発明は、前記ターゲットを複数有し、各前記ターゲットは前記真空槽内に互いに離間して一列に並んで配置され、各前記ターゲットの前記スパッタ面は同一の平面上に位置するように揃えられ、前記電源装置は、各前記ターゲットと、各前記ターゲットの前記スパッタ面と対面する位置に配置された基板との間に直流電圧又は交流電圧のいずれか一方を印加するように構成されたスパッタ成膜装置であって、隣り合う二つの前記ターゲットのうち一方の前記ターゲットの前記スパッタ面の外周と、他方の前記ターゲットの前記スパッタ面の外周との間の隙間は、前記ターゲット側防着部材で覆われたスパッタ成膜装置である。
本発明はスパッタ成膜装置であって、前記防着部材は前記基板の前記成膜面の周囲を取り囲むように前記基板に設置されたターゲット側防着部材を有するスパッタ成膜装置である。
本発明はスパッタ成膜装置であって、前記ターゲットはＳｉＯ2であるスパッタ成膜装置である。
本発明はスパッタ成膜装置であって、前記ターゲットはＳｉであり、前記ガス導入系はＯ2ガスを放出するＯ2ガス源を有するスパッタ成膜装置である。
本発明は、真空槽と、前記真空槽内を真空排気する真空排気装置と、前記真空槽内に配置された成膜材料から成膜粒子を放出させる放出手段と、を有する成膜装置の前記成膜粒子が付着する位置に配置された防着部材であって、前記防着部材はＡｌ2Ｏ3であり、前記防着部材の表面のうち前記成膜粒子が付着する付着面の算術平均粗さは４μｍ以上１０μｍ以下にされた防着部材である。
本発明は、真空槽と、前記真空槽内を真空排気する真空排気装置と、前記真空槽内にガスを導入するガス導入系と、前記真空槽内に導入された前記ガスを化学反応させて成膜粒子を生成する反応手段と、を有する成膜装置の前記成膜粒子が付着する位置に配置された防着部材であって、前記防着部材はＡｌ2Ｏ3であり、前記防着部材の表面のうち前記成膜粒子が付着する付着面の算術平均粗さは４μｍ以上１０μｍ以下にされた防着部材である。
なお、算術平均粗さ（Ｒａ）はＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に規定されている。
防着部材から付着物の薄膜が剥離しないので、基板に形成する薄膜の付着物の薄膜による汚染を防止でき、基板に形成する薄膜の品質を向上できる。
付着物が絶縁性であっても、防着部材も絶縁性であるため付着物の薄膜で絶縁破壊は起こらずアーキングは発生しない。そのためアーキングによる防着部材の損傷を防止できる。またアーキング由来の不純物による基板に形成する薄膜の汚染を防止できる。
本発明であるスパッタ成膜装置の内部構成図 本発明であるスパッタ成膜装置のＡ−Ａ線切断断面図 本発明であるスパッタ成膜装置のＢ−Ｂ線切断断面図 真空蒸着装置の内部構成図 ＰＥ−ＣＶＤ装置の内部構成図 Ｃａｔ−ＣＶＤ装置の内部構成図 第一の試験用防着部材の試験工程後の付着面を撮影した写真 第二の試験用防着部材の試験工程後の付着面を撮影した写真 第三の試験用防着部材の試験工程後の付着面を撮影した写真 第四の試験用防着部材の試験工程後の付着面を撮影した写真 従来のスパッタ成膜装置の内部構成図
本発明のスパッタ成膜装置の第一例の構造を説明する。
図１はスパッタ成膜装置１０の内部構成図を示し、図２は同Ａ−Ａ線切断断面図、図３は同Ｂ−Ｂ線切断断面図を示している。
スパッタ成膜装置１０は真空槽１１と複数のスパッタ部２０1〜２０4とを有している。各スパッタ部２０1〜２０4はそれぞれ、真空槽１１内に露出するスパッタ面２３1〜２３4を有するターゲット２１1〜２１4と、表面にターゲット２１1〜２１4が配置されたバッキングプレート２２1〜２２4と、磁石装置２６1〜２６4とを有している。
各スパッタ部２０1〜２０4の構造は同じであり、符号２０1のスパッタ部で代表してスパッタ部の構造を説明する。
ターゲット２１1は、表面の大きさがバッキングプレート２２1表面よりも小さい平板形状に形成され、ターゲット２１1の外周全体がバッキングプレート２２1の外周より内側に位置し、バッキングプレート２２1の周縁部の全周がターゲット２１1の外周から露出するようにバッキングプレート２２1表面に重ねて貼り合わされている。以下ではターゲット２１1と、ターゲット２１1が表面に貼り合わされたバッキングプレート２２1とをまとめてターゲット部と呼ぶ。
磁石装置２６1は外周磁石２７ａ1と、中心磁石２７ｂ1と、磁石固定板２７ｃ1とを有している。中心磁石２７ｂ1は磁石固定板２７ｃ1の表面上にここでは直線状に配置され、外周磁石２７ａ1は磁石固定板２７ｃ1の表面上で中心磁石２７ｂ1の周縁部から所定距離をおいて環状に中心磁石２７ｂ1を取り囲んでいる。
すなわち、外周磁石２７ａ1はリング状にされ、中心磁石２７ｂ1は外周磁石２７ａ1のリングの内側に配置されている。ここでいう「リング状」とは、中心磁石２７ｂ1の周囲を取り囲む形状を示すのであって、必ずしも一つの継ぎ目のない円環であることを意味しない。すなわち、中心磁石２７ｂ1の周囲を取り囲む形状であればよく、複数の部品からなってもよいし、ある部分に直線的な形状を有していてもよい。また、閉じた円環又は円環を閉じたまま変形させた形状でもよい。
磁石装置２６1はバッキングプレート２２1の裏面側に配置されている。磁石装置２６1の磁石固定板２７ｃ1は、中心磁石２７ｂ1と外周磁石２７ａ1とが配置された表面をバッキングプレート２２1の裏面と対面するように向けられている。外周磁石２７ａ1のバッキングプレート２２1の裏面と対向する部分と、中心磁石２７ｂ1のバッキングプレート２２1の裏面と対向する部分には、互いに異なる極性の磁極がそれぞれ配置されている。
すなわち、磁石装置２６1は、スパッタ面２３1に磁場を発生させる向きで設置された中心磁石２６ｂ1と、中心磁石２６ｂ1の周囲に連続的な形状で設置された外周磁石２６ａ1とを有している。中心磁石２７ｂ1と外周磁石２７ａ1はスパッタ面２３1に対して互いに異なる極性の磁極を向けるように配置されている。すなわち、外周磁石２７ａ1がターゲット２１1の裏面に対向している部分の磁極の極性と、中心磁石２７ｂ1がターゲット２１1の裏面に対向している部分の磁極の極性は互いに異なっている。
磁石固定板２７ｃ1の裏面側にはＸＹステージである移動装置２９が配置され、磁石装置２６1は移動装置２９に取り付けられている。移動装置２９には制御装置３６が接続され、制御装置３６から制御信号を受けると、移動装置２９は磁石装置２６1をターゲット２１1の裏面に平行な方向に移動させるように構成されている。
移動装置２９によって磁石装置２６1を移動させると、磁石装置２６1がターゲット２１1の表面上に形成する磁場は、磁石装置２６1の移動に従ってターゲット２１1の表面上を移動するようになっている。
スパッタ成膜装置１０の全体の構造を説明すると、真空槽１１の壁面には排気口と導入口とが設けられ、排気口には真空排気装置１２が接続され、導入口にはガス導入系１３が接続されている。真空排気装置１２は排気口から真空槽１１内を真空排気するように構成されている。ガス導入系１３はスパッタガスを放出するスパッタガス源１３ａと、各スパッタ部２０1〜２０4のターゲット２１1〜２１4と反応する反応ガスを放出する反応ガス源１３ｂとを有し、スパッタガスと反応ガスとの混合ガスを導入口から真空槽１１内に導入できるように構成されている。
各スパッタ部２０1〜２０4のターゲット部は真空槽１１内に、互いに離間して一列に並んで配置され、各ターゲット部のターゲット２１1〜２１4の表面は同一の平面上に位置するように揃えられている。
各スパッタ部２０1〜２０4のバッキングプレート２２1〜２２4は柱状の絶縁物１４を介して真空槽１１の壁面に取り付けられ、各スパッタ部２０1〜２０4のバッキングプレート２２1〜２２4と真空槽１１とは電気的に絶縁されている。
各スパッタ部２０1〜２０4のバッキングプレート２２1〜２２4には電源装置３７が電気的に接続されている。電源装置３７は各スパッタ部２０1〜２０4のバッキングプレート２２1〜２２4にここでは交流電圧を、隣り合う二つのターゲット間では半周期ずらして印加するように構成されている。隣り合う二つのターゲットに互いに逆極性の交流電圧が印加されると、隣り合う二つのターゲットのうち一方が正電位に置かれるときには他方が負電位に置かれた状態になり、隣り合うターゲット間で放電が生じるようになっている。交流電圧の周波数は、２０ｋＨｚ〜７０ｋＨｚ（２０ｋＨｚ以上７０ｋＨｚ以下）の場合には隣り合うターゲット間での放電を安定させて維持できるので好ましく、さらに好ましくは５５ｋＨｚである。
本発明の電源装置３７は各スパッタ部２０1〜２０4のバッキングプレート２２1〜２２4に交流電圧を印加する構成に限定されず、パルス状の負電圧を複数回印加するように構成してもよい。この場合には、隣り合う二つのターゲットのうち一方のターゲットに負電圧を印加し終えた後でかつ次に負電圧を印加し始める前に、他方のターゲットに負電圧を印加するように構成する。
スパッタ成膜装置１０は、ターゲット２１1〜２１4のスパッタ面２３1〜２３4からスパッタされて放出されたスパッタ粒子が付着する位置に配置された防着部材を有している。
防着部材は、ターゲット２１1〜２１4のスパッタ面２３1〜２３4の周囲を取り囲むようにターゲット２１1〜２１4に設置されたターゲット側防着部材２５1〜２５4を有している。
すなわち、各ターゲット２１1〜２１4の外周より外側には、リング状にされたターゲット側防着部材２５1〜２５4が配置されている。ここでいう「リング状」とは、ターゲット２１1〜２１4のスパッタ面２３1〜２３4の周囲を取り囲む形状を示すのであって、必ずしも一つの継ぎ目のない円環であることを意味しない。すなわち、ターゲット２１1〜２１4のスパッタ面２３1〜２３4の周囲を取り囲む形状であればよく、複数の部品からなってもよいし、ある部分に直線的な形状を有していてもよい。
ターゲット側防着部材２５1〜２５4はＡｌ2Ｏ3であり、ターゲット側防着部材２５1〜２５4の表面のうちターゲット２１1〜２１4のスパッタ面２３1〜２３4の外周より外側に露出する面（以下付着面と呼ぶ）の算術平均粗さは４μｍ以上１０μｍ以下にされている。後述する実施例で示すように、ターゲット側防着部材２５1〜２５4の付着面の算術平均粗さは６μｍ以上１０μｍ以下にされているものが特に好ましい。
各スパッタ部２０1〜２０4の構成は同じであり、符号２０1のスパッタ部で代表して説明すると、図２に示すように、ターゲット側防着部材２５1のリングの外周はバッキングプレート２２1の外周より大きく、ターゲット側防着部材２５1のリングの内周はここではターゲット２１1の外周と同じかそれよりも大きくされている。
ターゲット側防着部材２５1は、ターゲット側防着部材２５1のリングの中心がターゲット２１1の中心と重なるような相対位置で、ターゲット２１1が固定されたバッキングプレート２２1の表面上に配置され、バッキングプレート２２1のターゲット２１1の外周から露出した周縁部を覆い、ターゲット側防着部材２５1のリングの内周でターゲット２１1の外周を取り囲んでいる。
ターゲット側防着部材２５1のリングの内周とターゲット２１1の外周との隙間に後述するプラズマが浸入しないように、リングの内周はなるべく小さい方が好ましい。
ターゲット側防着部材２５1のリングの内側にはターゲット２１1の表面全体が露出して、ターゲット２１1の表面全体がスパッタされるスパッタ面を成している。符号２３1はスパッタ面を示している。
後述するようにターゲット２１1のスパッタ面２３1がスパッタされると、スパッタ面２３1から放出された粒子の一部は、ターゲット側防着部材２５1の付着面に付着し、バッキングプレート２２1の表面には付着しないようになっている。
本発明のターゲット側防着部材２５1は、ターゲット側防着部材２５1のリングの内周がターゲット２１1の外周と同じかそれより大きい場合に限定されず、ターゲット側防着部材２５1のリングの内周がターゲット２１1の外周よりも小さい場合も含まれる。この場合には、ターゲット側防着部材２５1を上述のようにターゲット２１1の表面上に配置すると、ターゲット側防着部材２５1はターゲット２１1の周縁部を覆うため、ターゲット２１1の表面のうちターゲット側防着部材２５1のリングの内側に露出した部分がスパッタされるスパッタ面２３1になる。
すなわち、ターゲット側防着部材２５1は、ターゲット２１1の表面のうちスパッタ面２３1を含む面が不連続となるターゲット２１1端部に、スパッタ面２３1の周囲を取り囲むように設置されている。
各スパッタ部２０1〜２０4のうちの一のスパッタ部（例えば符号２０1）と、それに隣接する他のスパッタ部２０2との関係で言うと、隣り合う二つのターゲット２１1、２１2のうち一のターゲット２１1のスパッタ面２３1の外周と、他のターゲット２１2のスパッタ面２３2の外周との間の隙間は、ターゲット側防着部材２５1、２５2で覆われている。
従って、一のターゲット２１1のスパッタ面２３1の外周と、他のターゲット２１2のスパッタ面２３2の外周との間の隙間に各スパッタ面２３1、２３2から放出されたスパッタ粒子が浸入しないようになっている。
バッキングプレート２２1〜２２4の外周の外側には柱状の支持部２４が立設され、ターゲット側防着部材２５1〜２５4は支持部２４の先端に取り付けられている。
支持部２４が導電性の場合には、支持部２４はバッキングプレート２２1の外周から離間されている。導電性の支持部２４は真空槽１１に電気的に接続されることになるが、ターゲット側防着部材２５1は絶縁性のため、たとえターゲット側防着部材２５1がバッキングプレート２２1に接触しているとしても、バッキングプレート２２1と真空槽１１とは電気的に絶縁されている。
なお、支持部２４が導電性の場合も絶縁性の場合も、ターゲット側防着部材２５1〜２５4は電気的に浮いている。
スパッタ成膜装置１０は基板３１を保持する基板保持板３２を有している。
基板３１は基板保持板３２に保持されて、各ターゲット２１1〜２１4の表面（スパッタ面２３1〜２３4）と対面する位置に配置されるようになっている。
基板保持板３２の表面の大きさは基板３１の表面の大きさよりも大きくされ、基板３１は、基板３１の外周全体が基板保持板３２の外周より内側に位置し、基板保持板３２の周縁部の全周が基板３１の外周から露出するような相対位置で基板保持板３２の表面に保持される。
基板３１の成膜すべき成膜面は真空槽１１内に露出されている。
防着部材は、ここでは基板３１の成膜面の周囲を取り囲むように基板３１に設置された基板側防着部材３５を有している。
すなわち、基板３１の外周より外側には、リング状にされた基板側防着部材３５が配置されている。ここでいう「リング状」とは、基板３１の成膜面の周囲を取り囲む形状を示すのであって、必ずしも一つの継ぎ目のない円環であることを意味しない。すなわち、基板３１の成膜面の周囲を取り囲む形状であればよく、複数の部品からなってもよいし、ある部分に直線的な形状を有していてもよい。
基板側防着部材３５はＡｌ2Ｏ3であり、基板側防着部材３５の表面のうち基板３１の成膜面の外周より外側に露出する面（以下付着面と呼ぶ）の算術平均粗さは４μｍ以上１０μｍ以下にされている。後述する実施例で示すように、基板側防着部材３５の付着面の算術平均粗さは６μｍ以上１０μｍ以下にされているものが特に好ましい。
基板側防着部材３５のリングの外周は基板保持板３２の外周より大きく、基板側防着部材３５のリングの内周は、基板３１表面のうち薄膜を形成すべき成膜面の外周と同じかそれよりも大きくされている。
基板側防着部材３５は、基板側防着部材３５のリングの中心が基板３１の成膜面の中心と重なるような相対位置で、基板３１を保持する基板保持板３２の表面上に配置され、基板保持板３２の基板３１の外周から露出した周縁部を覆い、基板側防着部材３５のリングの内周で基板３１の成膜面の外周を取り囲んでいる。
後述するように各ターゲット２１1〜２１4のスパッタ面２３1〜２３4がスパッタされると、各スパッタ面２３1〜２３4から放出された粒子の一部は、基板３１の表面と基板側防着部材３５の付着面とにそれぞれ付着し、基板保持板３２の表面には付着しないようになっている。
以後、基板３１と、基板３１を保持する基板保持板３２と、基板３１の成膜面の外周を取り囲む基板側防着部材３５とをまとめて成膜対象物３０と呼ぶ。
このスパッタ成膜装置１０を使用して基板３１の成膜面にＳｉＯ2の薄膜を形成するスパッタ成膜方法を説明する。
先ず、各スパッタ部２０1〜２０4の磁石装置２６1〜２６4の外周磁石の外周の一部を当該スパッタ部２０1〜２０4のターゲット２１1〜２１4のスパッタ面２３1〜２３4の外周からはみ出させる距離の最小値であるはみ出し最小値と、最大値であるはみ出し最大値とを求める測定工程を説明する。
図２、図３を参照し、各スパッタ部２０1〜２０4のターゲット部を真空槽１１内に搬入し、絶縁物１４上に配置する。ここでは各スパッタ部２０1〜２０4のターゲット部のターゲット２１1〜２１4にはＳｉを使用する。
ターゲット側防着部材２５1〜２５4を支持部２４に固定して、各ターゲット側防着部材２５1〜２５4のリングの内側に各スパッタ部２０1〜２０4のターゲット２１1〜２１4のスパッタ面２３1〜２３4を露出させる。
真空排気装置１２により真空槽１１内を真空排気する。以後、真空排気を継続して真空槽１１内の真空雰囲気を維持する。
成膜対象物３０を真空槽１１内に搬入せずに、ガス導入系１３から真空槽１１内にスパッタガスと反応ガスとの混合ガスを導入する。ここではスパッタガスにＡｒガスを使用し、反応ガスにＯ2ガスを使用して、反応ガス源（Ｏ2ガス源）１３ｂから真空槽１１内に導入されたＯ2ガスが各スパッタ部２０1〜２０4のターゲット２１1〜２１4表面と反応し、各ターゲット２１1〜２１4の表面に絶縁性の酸化物ＳｉＯ2を形成する、いわゆる酸化モード（Ｏｘｉｄｅ Ｍｏｄｅ）を成すような流量で真空槽１１内に混合ガスを導入する。ここではＡｒガスを５０ｓｃｃｍ、Ｏ2ガスを１５０ｓｃｃｍの流量で導入する。
真空槽１１を接地電位にしておく。電源装置３７から各スパッタ部２０1〜２０4のバッキングプレート２２1〜２２4に２０ｋＨｚ〜７０ｋＨｚの交流電圧を印加すると、隣り合うターゲット２１1〜２１4の間で放電が生じ、各スパッタ部２０1〜２０4のターゲット２１1〜２１4上のＡｒガスが電離され、プラズマ化する。
プラズマ中のＡｒイオンは各スパッタ部２０1〜２０4の磁石装置２６1〜２６4が形成する磁場に捕捉される。電源装置３７から各スパッタ部２０1〜２０4のバッキングプレート２２1〜２２4に負電圧が印加されているとき、Ａｒイオンは負電圧を印加されたバッキングプレート２２1〜２２4上のターゲット２１1〜２１4のスパッタ面２３1〜２３4に衝突し、当該スパッタ面２３1〜２３4に形成されたＳｉＯ2の粒子を弾き飛ばす。
スパッタ中の各スパッタ部２０1〜２０4の状態は同じであり、符号２０1のスパッタ部で代表して説明する。
移動装置２９によって磁石装置２６1を移動させると、磁石装置２６1がターゲット２１1の表面上に形成する磁場は、磁場に捕捉されたプラズマと一緒に、ターゲット２１1の表面上を移動し、プラズマが移動する軌跡に沿ってターゲット２１1表面が連続的にスパッタされる。
外周磁石２７ａ1の外周全体がスパッタ面２３1の外周の内側に位置する移動範囲内で磁石装置２６1を移動させると、スパッタ面２３1の中央部はスパッタされて凹形状に削られる。スパッタ面２３1のうちスパッタされて削られた領域をエロージョン領域と呼ぶ。エロージョン領域の外周位置を視認できるようになるまでスパッタ面２３1を削る。
次いで、真空槽１１内の真空排気中のガス組成や圧力をモニタしながら、磁石装置２６1の移動範囲を徐々に広げて、外周磁石２７ａ1の外周の一部がスパッタ面２３1の外周の外側にはみ出る量を徐々に大きくする。
外周磁石２７ａ1の外周の一部がスパッタ面２３1の外周の外側にはみ出る量が大きくなるに従って、ターゲット側防着部材２５1上の磁場の水平成分が大きくなり、ターゲット側防着部材２５1がスパッタされて削られると、真空槽１１内の真空排気中のガス組成が変化する。真空槽１１内の真空排気中のガス組成の変化からターゲット側防着部材２５1のスパッタが確認されたときに、外周磁石２７ａ1の外周のスパッタ面２３1の外周からのはみ出し量を測定する。
後述する生産工程で、仮にターゲット側防着部材２５1がスパッタして削られると、ターゲット側防着部材２５1の粒子が基板３１の表面に付着して、基板３１の表面に形成する薄膜が不純物で汚染されることになるので、ここで測定したはみ出し量をはみ出し最大値として制御装置３６に記憶させる。
ターゲット側防着部材２５1の硬度がここではスパッタされないほど大きい場合には、外周磁石２７ａ1の外周の一部が隣接するターゲット２１2のスパッタ面２３2の内側にはみ出して、隣接するターゲット２１2のスパッタ面２３2が削られると、真空槽１１内の圧力が変化する。真空槽１１内の圧力の変化から隣接するターゲット２１2のスパッタ面２３2のスパッタが確認されたときに、外周磁石２７ａ1の外周の当該スパッタ面２３1の外周からのはみ出し量を測定する。
後述する生産工程で、仮に一のスパッタ部２０2のターゲット２１2のスパッタ面２３2が、隣接するスパッタ部２０1の磁石装置２６1の磁場に捕捉されたプラズマによって削られると、基板３１の表面に形成される薄膜の平面性が低下するので、ここで測定したはみ出し量をはみ出し最大値として制御装置３６に記憶させる。
次いで図３を参照し、各スパッタ部２０1〜２０4のバッキングプレート２２1〜２２4への電圧印加を停止し、ガス導入系１３からの混合ガスの導入を停止してスパッタを終了する。
各スパッタ部２０1〜２０4のターゲット側防着部材２５1〜２５4を支持部２４から取り外し、各スパッタ部２０1〜２０4のターゲット部を真空槽１１の外側に搬出する。
真空槽１１の外側に搬出したターゲット部のターゲット２１1から、エロージョン領域の外周とスパッタ面２３1の外周との間の間隔を計測する。外周磁石２７ａ1の外周からこの間隔より内側はスパッタされて削られることが分かったので、ここで計測された間隔をはみ出し最小値として制御装置３６に記憶させる。
次いで生産工程として、図３を参照し、各スパッタ部２０1〜２０4の未使用のターゲット部を真空槽１１内に搬入し、絶縁物１４上に配置する。
ターゲット側防着部材２５1〜２５4を支持部２４に固定して、各ターゲット側防着部材２５1〜２５4のリングの内側に各スパッタ部２０1〜２０4のターゲット２１1〜２１4のスパッタ面２３1〜２３4を露出させる。
真空排気装置１２により真空槽１１内を真空排気する。以後、真空排気を継続して真空槽１１内の真空雰囲気を維持する。
真空槽１１内に成膜対象物３０を搬入し、成膜対象物３０の基板３１の成膜面が各スパッタ部２０1〜２０4のターゲット２１1〜２１4のスパッタ面２３1〜２３4と対面する位置に静止させる。
ガス導入系１３から真空槽１１内にスパッタガスと反応ガスとの混合ガスを、上述の測定工程と同じ流量で導入する。各スパッタ部２０1〜２０4のターゲット２１1〜２１4の表面は真空槽１１内に導入された反応ガスであるＯ2ガスと反応してＳｉＯ2が形成される。
測定工程と同様に、電源装置３７から各スパッタ部２０1〜２０4のバッキングプレート２２1〜２２4に交流電圧を印加して、各スパッタ部２０1〜２０4のターゲット２１1〜２１4と基板３１との間のＡｒガスをプラズマ化し、各スパッタ部２０1〜２０4のターゲット２１1〜２１4のスパッタ面２３1〜２３4をスパッタする。
各スパッタ部２０1〜２０4のターゲット２１1〜２１4のスパッタ面２３1〜２３4からスパッタされたＳｉＯ2の粒子の一部は、基板３１の成膜面に付着し、基板３１の成膜面にＳｉＯ2の薄膜が形成される。
各ターゲット２１1〜２１4のスパッタ面２３1〜２３4からスパッタされたＳｉＯ2の粒子の一部はターゲット側防着部材２５1〜２５4の付着面や基板側防着部材３５の付着面に付着する。ターゲット側防着部材２５1〜２５4と基板側防着部材３５はいずれもＡｌ2Ｏ3であり、ターゲット側防着部材２５1〜２５4の付着面の算術平均粗さと基板側防着部材３５の付着面の算術平均粗さはいずれも４μｍ以上１０μｍ以下にされており、後述する実施例で示すように、スパッタ中に各防着部材２５1〜２５4、３５の付着面に付着した付着物の薄膜は当該付着面から剥離しない。従って、各防着部材２５1〜２５4、３５の付着面から剥離した付着物の薄膜が真空槽１１内に飛散して、アーキングを誘発したり、基板３１表面に付着して基板３１の成膜面に形成する薄膜を汚染するという問題は生じない。
さらに、ターゲット側防着部材２５1〜２５4は絶縁性であるため、ターゲット側防着部材２５1〜２５4の付着面に堆積したＳｉＯ2の付着膜では絶縁破壊は起こらず、ターゲット側防着部材２５1〜２５4上でアーキングは発生しない。ターゲット側防着部材２５1〜２５4上でアーキングが発生しないため、アーキングによるターゲット側防着部材２５1〜２５4の損傷を防止できる。またアーキングに由来する不純物による基板３１の成膜面に形成する薄膜の汚染を防止できる。
スパッタ中の各スパッタ部２０1〜２０4の状態は同じであり、符号２０1のスパッタ部で代表して説明する。
制御装置３６はここでは、磁石装置２６1を、外周磁石２７ａ1の外周全体がターゲット２１1のスパッタ面２３1の外周より内側に入る位置と、外周磁石２７ａ1の外周の一部がスパッタ面２３1の外周からはみ出る位置との間を移動させるように構成されている。
すなわち、磁石装置２６1は、外周磁石２７ａ1の外周全体がスパッタ面２３1の周囲を取り囲む防着部材２５1の内周よりも内側に入る位置と、外周磁石２７ａ1の外周の一部がスパッタ面２３1の周囲を取り囲む防着部材２５1の内周よりも外周側にはみ出る位置との間で移動するよう構成されている。
スパッタ中に、外周磁石２７ａ1の外周の一部がスパッタ面２３1の外周からはみ出ると、磁石装置２６1の磁場に捕捉されたプラズマがターゲット側防着部材２５1に接触するが、ターゲット側防着部材２５ａ1は絶縁性の材質で形成されているため、プラズマがターゲット側防着部材２５1に接触してもアーキングは発生しない。従って、ターゲット２１1のスパッタ面２３1のうち従来より広い面積をスパッタできる。
本発明の制御装置３６は、上記構成に限定されず、磁石装置２６1を、外周磁石２７ａ1の外周全体がターゲット２１1のスパッタ面２３1の外周より内側に含まれる範囲内で移動させるように構成されている場合も含まれる。しかしながら、外周磁石２７ａ1の外周の一部をスパッタ面２３1の外周の外側にはみ出させる方が、スパッタ面２３1のうちより広い面積をスパッタできるので好ましい。
ここでは制御装置３６は、外周磁石２７ａ1の外周の一部をスパッタ面２３1の外周から測定工程で求めたはみ出し最小値より長い距離をはみ出させ、磁石装置２６1を移動させる間に、外周磁石２７ａ1の表面をターゲット２１1のスパッタ面２３1全体の各点の真裏の点と少なくとも一度ずつ対面させ、かつ外周磁石２７ａ1の外周をスパッタ面２３1の外周全周の各部分と少なくとも一度ずつ交差させるように構成されている。
そのため、スパッタ面２３1の外周より内側全体がスパッタして削られ、スパッタ面２３1に再付着するＳｉＯ2はスパッタ面２３1に堆積しない。従来は導電性のターゲット表面に絶縁性のＳｉＯ2が堆積するために、堆積したＳｉＯ2での絶縁破壊によりターゲット上でアーキングが生じていたが、本発明ではターゲット２１1上にＳｉＯ2が堆積しないので、ターゲット２１1上でアーキングは生じない。
ターゲット２１1上でアーキングが生じないため、アーキングによるターゲット２１1の損傷を防止できる。また基板３１に形成する薄膜の不純物による汚染を防止できる。
さらに制御装置３６は、外周磁石２７ａ1の外周をスパッタ面２３1の外周から、測定工程で求めたはみ出し最大値より短い距離はみ出させるように構成されている。従って、ターゲット側防着部材２５1がスパッタされて削られることを防止でき、また基板３１に形成する薄膜の不純物による汚染を防止できる。
なお、各スパッタ部２０1〜２０4のうちの一のスパッタ部（例えば符号２０1）と、それに隣接する他のスパッタ部２０2との関係で言うと、制御装置３６は、一のスパッタ部２０1の磁石装置２６1を、当該磁石装置２６1の外周磁石２７ａ1の外周全体が当該スパッタ部２０1のターゲット２１1のスパッタ面２３1の外周よりも内側に入る位置と、当該外周磁石２７ａ1の外周の一部が当該スパッタ面２３1の外周と、当該ターゲット２１1に隣接する他のスパッタ部２０2のターゲット２１2のスパッタ面２３2の外周との間にはみ出る位置との間でも移動させるように構成されている。
すなわち、一のスパッタ部２０1のターゲット２１1のスパッタ面２３1の外周と、当該スパッタ部２０1に隣接する他のスパッタ部２０2のターゲット２１2のスパッタ面２３2の外周との間を外側領域と呼ぶと、制御装置３６は、当該スパッタ部２０1の磁石装置２６1を、当該磁石装置２６1の外周磁石２７ａ1の外周全体が当該スパッタ部２０1のターゲット２１1のスパッタ面２３1の外周よりも内側に入る位置と、外側領域にはみ出る位置との間でも移動させるように構成されている。
言い換えると、少なくとも一つのターゲット２１1のスパッタ面２３1の裏側に設置された磁石装置２６1は、外周磁石２７ａ1の外周全体が当該ターゲット２１1のスパッタ面２３1の周囲を取り囲む防着部材２５1の内周よりも内側に入る位置と、外周磁石２７ａ1の外周の一部がターゲット２１1の防着部材２５1の内周よりも外側と、当該ターゲット２１1に隣接する他のターゲット２１2のスパッタ面２３2の周囲を取り囲む防着部材２５2の内周との間にはみ出る位置との間で移動するように構成されている。
そのため本発明では、各スパッタ部２０1〜２０4のターゲット２１1〜２１4のスパッタ面２３1〜２３4の大きさを従来と同じにし、かつ一のスパッタ部（ここでは符号２０1）のターゲット２１1のスパッタ面２３1のうちスパッタされるエロージョン領域の外周と、隣接する他のスパッタ部２０2のターゲット２１2のスパッタ面２３2のエロージョン領域の外周との間の幅を従来と同じにする場合には、隣り合うターゲット２１1〜２１4の外周間の隙間を従来より広くできるので、使用するターゲット材の量を従来より減らすことができ、コストダウンになる。
図２、３を参照し、ターゲット２１1〜２１4のスパッタ面２３1〜２３4のスパッタを所定の時間継続して基板３１の成膜面に所定の厚みのＳｉＯ2の薄膜を形成したのち、各スパッタ部２０1〜２０4のバッキングプレート２２1〜２２4への電圧印加を停止し、ガス導入系１３からの混合ガスの導入を停止してスパッタを終了する。
処理済みの成膜対象物３０を真空槽１１の外側に搬出して後工程に流す。次いで、未処理の成膜対象物３０を真空槽１１内に搬入し、上述の生産工程によるスパッタ成膜を繰り返す。
上記説明では、スパッタ成膜装置１０がスパッタ部を複数個有する場合を説明したが、本発明はスパッタ部を一つだけ有する場合も含まれる。この場合には、バッキングプレートと基板保持板とに電源装置を電気的に接続し、ターゲットと基板とに互いに逆極性の交流電位を印加して、ターゲットと基板との間で放電を発生させ、ターゲットと基板との間のスパッタガスをプラズマ化すればよい。
上記説明では、各スパッタ部のターゲットと基板とをそれぞれ立てた状態で対面させたが、本発明は各スパッタ部のターゲットのスパッタ面と基板の成膜面とが互いに対面するならば上記の配置に限定されず、各スパッタ部のターゲットの上方に基板を配置して互いに対面させてもよいし、各スパッタ部のターゲットの下方に基板を配置して互いに対面させてもよい。各スパッタ部のターゲットの下方に基板を配置すると、基板にパーティクルが落下して薄膜の品質が低下するため、各スパッタ部のターゲットの上方に基板を配置するか、若しくは上述した説明のように各スパッタ部のターゲットと基板とをそれぞれ立てた状態で対面させる方が好ましい。
なお、図１では磁石装置２６1〜２６4の平面形状は細長形状で示されているが、本発明の磁石装置２６1〜２６4の平面形状は細長形状に限定されない。
上記説明では、まずＯ2ガスをＳｉのターゲット２１1〜２１4表面と反応させて、ターゲット２１1〜２１4の表面にＳｉＯ2を形成したのち、ターゲット２１1〜２１4表面をスパッタしてＳｉＯ2の薄膜を形成したが、Ｏ2ガスをターゲット２１1〜２１4表面と反応させずに、Ｓｉのターゲット２１1〜２１4の表面をスパッタし、ターゲット２１1〜２１4の表面から放出されたＳｉの粒子をＯ2ガスと反応させてＳｉＯ2の薄膜を形成する場合も本発明に含まれる。
上記説明では、真空槽１１内にＯ2ガスを導入しながら、ＳｉのターゲットをスパッタしてＳｉＯ2の薄膜を形成する場合を説明したが、ＳｉＯ2のターゲットをスパッタして、ＳｉＯ2の薄膜を形成する場合も本発明に含まれる。
さらに本発明は、Ａｌ等の金属材料のターゲットをスパッタして、金属の薄膜を形成する場合にも用いることができる。
成膜にＯ2ガスを用いない場合には、スパッタ成膜装置１０のガス導入系１３からＯ2ガス源１３ｂを省略してもよい。
本発明の防着部材は、ターゲット２１1〜２１4のスパッタ面２３1〜２３4からスパッタされて放出されたスパッタ粒子が付着する位置であれば、上述のようにターゲット２１1〜２１4のスパッタ面２３1〜２３4の外周を取り囲む位置に配置されたターゲット側防着部材２５1〜２５4や、基板３１の成膜面の外周を取り囲む位置に配置された基板側防着部材３５に限定されず、例えば真空槽１１の内壁面に配置された防着部材を有していてもよい。符号３９は真空槽１１の内壁面に配置された防着部材を示している。
真空槽１１の内壁面の材質がＡｌ2Ｏ3の場合には、真空槽１１の内壁面上に防着部材３９を取り付けずに、真空槽１１の内壁面自体を４μｍ以上１０μｍ以下の算術平均粗さに処理して使用してもよい。しかしながら、内壁面上に防着部材３９を取り付ける方が、真空槽１１のクリーニングが容易であり好ましい。
本発明の防着部材はＡｌ2Ｏ3であり、防着部材の表面のうち成膜粒子が付着する付着面の算術平均粗さが４μｍ以上１０μｍ以下にされていれば、上記説明のようにスパッタ装置で使用される防着部材に限定されず、図２、４を参照し、真空槽１１と、真空槽１１内を真空排気する真空排気装置１２と、真空槽１１内に配置された成膜材料２１1、２１から成膜粒子を放出させる放出手段とを有し、基板３１表面に成膜材料を堆積させる成膜装置１０、１０ａの成膜粒子が付着する位置に配置された防着部材２５1、３５、３９も本発明に含まれる。
ここで放出手段とは具体的には、図２を参照し、成膜装置１０がスパッタ装置の場合には、真空槽１１内にガスを導入するガス導入系１３と、導入されたガスを加速してターゲットに衝突させる電源装置３７のことであり、図４を参照し、成膜装置１０ａが蒸着装置の場合には、成膜材料２１を加熱する加熱装置５１のことである。
また、本発明の防着部材はＡｌ2Ｏ3であり、防着部材の表面のうち成膜粒子が付着する付着面の算術平均粗さが４μｍ以上１０μｍ以下にされていれば、図５、６を参照し、真空槽１１と、真空槽１１内を真空排気する真空排気装置１２と、真空槽１１内にガスを導入するガス導入系５２と、真空槽１１内に導入されたガスを化学反応させて成膜粒子を生成する反応手段とを有し、基板３１表面に成膜材料を堆積させる成膜装置１０ｂ、１０ｃの成膜粒子が付着する位置に配置された防着部材３５、３９も本発明に含まれる。
ここで反応手段とは具体的には、図５を参照し、成膜装置１０ｂがＰＥ−ＣＶＤ装置の場合には、真空槽１１内に導入されたガスを放電させる電極５３のことであり、図６を参照し、成膜装置１０ｃがＣａｔ−ＣＶＤ装置の場合には、真空槽１１内に導入されたガスと接触してガスを分解させるフィラメント５５のことである。なお、図５の符号５４は電極５３に電圧を印加する電源装置である。
なお、本発明の防着部材は、金属母材の表面にＡｌ2Ｏ3を被膜したものよりも、Ａｌ2Ｏ3の無垢材の方が好ましい。なぜならば、金属母材の表面にＡｌ2Ｏ3の薄膜を被膜したものでは、プラズマの熱で加熱されると、金属がＡｌ2Ｏ3よりも熱膨張率が大きいため、熱膨張した金属母材からＡｌ2Ｏ3被膜が剥離する虞があるからである。
ブラスト処理により付着面の算術平均粗さが２μｍより小さくされたＡｌ2Ｏ3である第一の試験用防着部材と、ブラスト処理により付着面の算術平均粗さが２μｍ以上３μｍより小さくされたＡｌ2Ｏ3である第二の試験用防着部材と、ブラスト処理により付着面の算術平均粗さが４μｍ以上６μｍより小さくされたＡｌ2Ｏ3である第三の試験用防着部材と、ブラスト処理により付着面の算術平均粗さが６μｍ以上１０μｍ以下にされたＡｌ2Ｏ3である第四の試験用防着部材とを作成した。
本発明のスパッタ成膜装置１０において、試験工程として、第一〜第四の試験用防着部材のうちいずれか一種類を防着部材２５1〜２５4、３５として使用し、真空槽１１内にＡｒガスとＯ2ガスとの混合ガスを導入してＳｉのターゲット２１1〜２１4をスパッタし、防着部材２５1〜２５4、３５の表面にＳｉＯ2の粒子を付着させた。防着部材２５1〜２５4、３５の付着面に付着した付着物の薄膜（ＳｉＯ2膜）の膜厚が１０００μｍになるまでターゲット２１1〜２１4のスパッタを継続した後、スパッタを停止して、防着部材２５1〜２５4、３５を真空槽１１の外側に搬出し、防着部材２５1〜２５4、３５の付着面を写真に撮影した。この試験工程を、防着部材２５1〜２５4、３５として第一〜第四の試験用防着部材を一種類ずつ使用して繰り返した。
なお、上記スパッタ成膜装置１０では、防着部材２５1〜２５4、３５を交換せずに１００００枚の基板３１を成膜すると、防着部材２５1〜２５4、３５の付着面には１０００μｍの膜厚のＳｉＯ2膜が形成されることが予め分かっている。
図７は第一の試験用防着部材の試験工程後の付着面を撮影した写真である。写真上で右側エッジから広範囲にＳｉＯ2膜の付着面からの膜剥がれを確認できる。
図８は第二の試験用防着部材の試験工程後の付着面を撮影した写真である。部分的にＳｉＯ2膜の付着面からの剥離を確認できる。
図９は第三の試験用防着部材の試験工程後の付着面を撮影した写真である。ＳｉＯ2膜の表面に起伏は確認できるが、ＳｉＯ2膜の付着面からの剥離は確認できない。
図１０は第四の試験用防着部材の試験工程後の付着面を撮影した写真である。ＳｉＯ2膜の表面に起伏は確認できず、ＳｉＯ2膜の付着面からの剥離も確認できない。
上記結果から、ブラスト処理により付着面の算術平均粗さを４μｍ以上１０μｍ以下にされたＡｌ2Ｏ3を防着部材に使用すれば、１００００枚の基板を処理しても、防着部材の付着面から付着物は剥離しないことがわかる。
また、付着面の前記算術平均粗さを６μｍ以上１０μｍ以下にした場合は、よりその付着物剥離防止の効果が高いことがわかる。
１０……スパッタ成膜装置
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ……成膜装置
１１……真空槽
１２……真空排気装置
１３……ガス導入系
１３ｂ……反応ガス源（Ｏ2ガス源）
２１……成膜材料
２１1〜２１4……ターゲット（成膜材料）
２５1〜２５4……ターゲット側防着部材
３１……基板
３５……基板側防着部材
３７……電源装置
３９……真空槽の内壁面に配置された防着部材
５２……ガス導入系
磁石装置２６1はバッキングプレート２２1の裏面側に配置されている。磁石装置２６1の磁石固定板２７ｃ1は、中心磁石２７ｂ1と外周磁石２７ａ1とが配置された表面をバッキングプレート２２1の裏面と対面するように向けられている。外周磁石２７ａ1のバッキングプレート２２1の裏面と対向する部分と、中心磁石２７ｂ1のバッキングプレート２２1の裏面と対向する部分には、互いに異なる極性の磁極がそれぞれ配置されている。
すなわち、磁石装置２６1は、スパッタ面２３1に磁場を発生させる向きで設置された中心磁石２７ｂ1と、中心磁石２７ｂ1の周囲に連続的な形状で設置された外周磁石２７ａ1とを有している。中心磁石２７ｂ1と外周磁石２７ａ1はスパッタ面２３1に対して互いに異なる極性の磁極を向けるように配置されている。すなわち、外周磁石２７ａ1がターゲット２１1の裏面に対向している部分の磁極の極性と、中心磁石２７ｂ1がターゲット２１1の裏面に対向している部分の磁極の極性は互いに異なっている。
１０……スパッタ成膜装置（成膜装置）
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ……成膜装置
１１……真空槽
１２……真空排気装置
１３……ガス導入系
１３ｂ……反応ガス源（Ｏ2ガス源）
２１……成膜材料
２１1〜２１4……ターゲット（成膜材料）
２５1〜２５4……ターゲット側防着部材
３１……基板
３５……基板側防着部材
３７……電源装置
３９……真空槽の内壁面に配置された防着部材
５２……ガス導入系
上記課題を解決するために本発明は、真空槽と、前記真空槽内を真空排気する真空排気装置と、前記真空槽内にガスを導入するガス導入系と、前記真空槽内に露出するスパッタ面を有するターゲットと、前記ターゲットに電圧を印加する電源装置と、前記ターゲットの前記スパッタ面からスパッタされたスパッタ粒子が付着する位置に配置された防着部材とを有し、前記ターゲットの前記スパッタ面と対面する位置に配置された基板の成膜面に薄膜を成膜するスパッタ成膜装置であって、前記防着部材はＡｌ2Ｏ3であり、前記防着部材の表面のうち前記スパッタ粒子が付着する付着面の算術平均粗さは４μｍ以上１０μｍ以下にされ、前記防着部材は、前記ターゲットの前記スパッタ面の周囲を取り囲むように前記ターゲットに設置されたターゲット側防着部材を有するスパッタ成膜装置である。
本発明はスパッタ成膜装置であって、前記防着部材は前記基板の前記成膜面の周囲を取り囲むように前記基板に設置されたターゲット側防着部材を有するスパッタ成膜装置である。
本発明は、前記ターゲットを複数有し、各前記ターゲットは前記真空槽内に互いに離間して一列に並んで配置され、各前記ターゲットの前記スパッタ面は同一の平面上に位置するように揃えられ、前記電源装置は隣り合う二つのターゲットの間に交流電圧を印加するように構成されたスパッタ成膜装置であって、隣り合う二つの前記ターゲットのうち一方の前記ターゲットの前記スパッタ面の外周と、他方の前記ターゲットの前記スパッタ面の外周との間の隙間は、前記ターゲット側防着部材で覆われたスパッタ成膜装置である。
本発明は、前記ターゲットを複数有し、各前記ターゲットは前記真空槽内に互いに離間して一列に並んで配置され、各前記ターゲットの前記スパッタ面は同一の平面上に位置するように揃えられ、前記電源装置は、各前記ターゲットと、各前記ターゲットの前記スパッタ面と対面する位置に配置された基板との間に直流電圧又は交流電圧のいずれか一方を印加するように構成されたスパッタ成膜装置であって、隣り合う二つの前記ターゲットのうち一方の前記ターゲットの前記スパッタ面の外周と、他方の前記ターゲットの前記スパッタ面の外周との間の隙間は、前記ターゲット側防着部材で覆われたスパッタ成膜装置である。
本発明はスパッタ成膜装置であって、前記ターゲットはＳｉＯ2であるスパッタ成膜装置である。
本発明はスパッタ成膜装置であって、前記ターゲットはＳｉであり、前記ガス導入系はＯ2ガスを放出するＯ2ガス源を有するスパッタ成膜装置である。
本発明は、真空槽と、前記真空槽内を真空排気する真空排気装置と、前記真空槽内に配置された成膜材料から成膜粒子を放出させる放出手段と、ターゲットと、を有するスパッタ成膜装置の前記ターゲットのスパッタ面の周囲を取り囲むように配置され、前記成膜粒子が付着する防着部材であって、前記防着部材はＡｌ2Ｏ3であり、前記防着部材の表面のうち前記成膜粒子が付着する付着面の算術平均粗さは４μｍ以上１０μｍ以下にされたターゲット用の防着部材である。
上記課題を解決するために本発明は、真空槽と、前記真空槽内を真空排気する真空排気装置と、前記真空槽内にガスを導入するガス導入系と、前記真空槽内に露出するスパッタ面を有するターゲットと、前記ターゲットに電圧を印加する電源装置と、前記ターゲットの前記スパッタ面からスパッタされたスパッタ粒子が付着する位置に配置された防着部材とを有し、前記ターゲットの前記スパッタ面と対面する位置に配置された基板の成膜面に薄膜を成膜するスパッタ成膜装置であって、前記防着部材はＡｌ2Ｏ3であり、前記防着部材の表面のうち前記スパッタ粒子が付着する付着面の算術平均粗さは４μｍ以上１０μｍ以下にされ、前記防着部材は、前記ターゲットの前記スパッタ面の周囲を取り囲むように前記ターゲットに設置されたターゲット側防着部材を有するスパッタ成膜装置である。
本発明はスパッタ成膜装置であって、前記防着部材は前記基板の前記成膜面の周囲を取り囲むように前記基板に設置されたターゲット側防着部材を有するスパッタ成膜装置である。
本発明は、前記ターゲットを複数有し、各前記ターゲットは前記真空槽内に互いに離間して一列に並んで配置され、各前記ターゲットの前記スパッタ面は同一の平面上に位置するように揃えられ、前記電源装置は隣り合う二つのターゲットの間に交流電圧を印加するように構成されたスパッタ成膜装置であって、隣り合う二つの前記ターゲットのうち一方の前記ターゲットの前記スパッタ面の外周と、他方の前記ターゲットの前記スパッタ面の外周との間の隙間は、前記ターゲット側防着部材で覆われたスパッタ成膜装置である。
本発明は、前記ターゲットを複数有し、各前記ターゲットは前記真空槽内に互いに離間して一列に並んで配置され、各前記ターゲットの前記スパッタ面は同一の平面上に位置するように揃えられ、前記電源装置は、各前記ターゲットと、各前記ターゲットの前記スパッタ面と対面する位置に配置された基板との間に直流電圧又は交流電圧のいずれか一方を印加するように構成されたスパッタ成膜装置であって、隣り合う二つの前記ターゲットのうち一方の前記ターゲットの前記スパッタ面の外周と、他方の前記ターゲットの前記スパッタ面の外周との間の隙間は、前記ターゲット側防着部材で覆われたスパッタ成膜装置である。
本発明はスパッタ成膜装置であって、前記ターゲットはＳｉＯ2であるスパッタ成膜装置である。
本発明はスパッタ成膜装置であって、前記ターゲットはＳｉであり、前記ガス導入系はＯ2ガスを放出するＯ2ガス源を有するスパッタ成膜装置である。
本発明は、真空槽と、前記真空槽内を真空排気する真空排気装置と、前記真空槽内にガスを導入するガス導入系と、前記真空槽内に露出するスパッタ面を有するターゲットと、前記ターゲットに電圧を印加する電源装置と、を有し、前記ターゲットの前記スパッタ面と対面する位置に配置された基板の成膜面に薄膜を成膜するスパッタ成膜装置の成膜粒子が付着するターゲット側防着部材であって、前記ターゲット側防着部材はＡｌ2Ｏ3であり、前記ターゲット側防着部材の表面のうち前記成膜粒子が付着する付着面の算術平均粗さは４μｍ以上１０μｍ以下にされ、前記ターゲット側防着部材は、前記ターゲットの前記スパッタ面の周囲を取り囲むように前記ターゲットに設置されるターゲット側防着部材である。

Claims (9)

  1. 真空槽と、
    前記真空槽内を真空排気する真空排気装置と、
    前記真空槽内にガスを導入するガス導入系と、
    前記真空槽内に露出するスパッタ面を有するターゲットと、
    前記ターゲットに電圧を印加する電源装置と、
    前記ターゲットの前記スパッタ面からスパッタされたスパッタ粒子が付着する位置に配置された防着部材とを有し、
    前記ターゲットの前記スパッタ面と対面する位置に配置された基板の成膜面に薄膜を成膜するスパッタ成膜装置であって、
    前記防着部材はＡｌ2Ｏ3であり、前記防着部材の表面のうち前記スパッタ粒子が付着する付着面の算術平均粗さは４μｍ以上１０μｍ以下にされたスパッタ成膜装置。
  2. 前記防着部材は、前記ターゲットの前記スパッタ面の周囲を取り囲むように前記ターゲットに設置されたターゲット側防着部材を有する請求項１記載のスパッタ成膜装置。
  3. 前記ターゲットを複数有し、
    各前記ターゲットは前記真空槽内に互いに離間して一列に並んで配置され、各前記ターゲットの前記スパッタ面は同一の平面上に位置するように揃えられ、
    前記電源装置は隣り合う二つのターゲットの間に交流電圧を印加するように構成された請求項２記載のスパッタ成膜装置であって、
    隣り合う二つの前記ターゲットのうち一方の前記ターゲットの前記スパッタ面の外周と、他方の前記ターゲットの前記スパッタ面の外周との間の隙間は、前記ターゲット側防着部材で覆われたスパッタ成膜装置。
  4. 前記ターゲットを複数有し、
    各前記ターゲットは前記真空槽内に互いに離間して一列に並んで配置され、各前記ターゲットの前記スパッタ面は同一の平面上に位置するように揃えられ、
    前記電源装置は、各前記ターゲットと、各前記ターゲットの前記スパッタ面と対面する位置に配置された基板との間に直流電圧又は交流電圧のいずれか一方を印加するように構成された請求項２記載のスパッタ成膜装置であって、
    隣り合う二つの前記ターゲットのうち一方の前記ターゲットの前記スパッタ面の外周と、他方の前記ターゲットの前記スパッタ面の外周との間の隙間は、前記ターゲット側防着部材で覆われたスパッタ成膜装置。
  5. 前記防着部材は前記基板の前記成膜面の周囲を取り囲むように前記基板に設置されたターゲット側防着部材を有する請求項１記載のスパッタ成膜装置。
  6. 前記ターゲットはＳｉＯ2である請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載のスパッタ成膜装置。
  7. 前記ターゲットはＳｉであり、前記ガス導入系はＯ2ガスを放出するＯ2ガス源を有する請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載のスパッタ成膜装置。
  8. 真空槽と、
    前記真空槽内を真空排気する真空排気装置と、
    前記真空槽内に配置された成膜材料から成膜粒子を放出させる放出手段と、
    を有する成膜装置の前記成膜粒子が付着する位置に配置された防着部材であって、
    前記防着部材はＡｌ2Ｏ3であり、前記防着部材の表面のうち前記成膜粒子が付着する付着面の算術平均粗さは４μｍ以上１０μｍ以下にされた防着部材。
  9. 真空槽と、
    前記真空槽内を真空排気する真空排気装置と、
    前記真空槽内にガスを導入するガス導入系と、
    前記真空槽内に導入された前記ガスを化学反応させて成膜粒子を生成する反応手段と、
    を有する成膜装置の前記成膜粒子が付着する位置に配置された防着部材であって、
    前記防着部材はＡｌ2Ｏ3であり、前記防着部材の表面のうち前記成膜粒子が付着する付着面の算術平均粗さは４μｍ以上１０μｍ以下にされた防着部材。
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