JPH0250955A - 高効率シートプラズマスパッタリング方法 - Google Patents
高効率シートプラズマスパッタリング方法Info
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- JPH0250955A JPH0250955A JP19891188A JP19891188A JPH0250955A JP H0250955 A JPH0250955 A JP H0250955A JP 19891188 A JP19891188 A JP 19891188A JP 19891188 A JP19891188 A JP 19891188A JP H0250955 A JPH0250955 A JP H0250955A
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- sputtering
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- sheet
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、高効率で高速の成膜速度が得られるスパッタ
リング方法に関するものである。
リング方法に関するものである。
［従来の技術］
圧力勾配型のプラズマガンやプラズマをシート状に変形
する方法は、真空第２５巻第１０号（１９８２年発行）
６６０頁、特開昭５９−２７４９９号公報等に記載され
ている。圧力勾配型のプラズマガンは陰極と陽極との間
に中間電極を介在させ、陰極領域をＩ Ｔｏｒｒ程度に
、そして陽極領域を１Ｏ−３Ｔｏｒｒ程度に保って放電
を行うものであり、陽極領域からのイオン逆流による陰
極の損傷がない上に、中間電極のない放電形式のものと
比較して、放′電電子流をつくりだすためのキャリアガ
スのガス効率が飛躍的に高（、大電流放電が可能である
ので注目されている。そして、かかる圧力勾配型のプラ
ズマガンより射出されたプラズマを磁石手段によってシ
ート状に変形したシートプラズマは、高密度で大面積化
が可能なため、イオンブレーティング法、ＣＶＤ法、真
空蒸着法等の薄膜形成方法に応用することができる。こ
のような場合においては、蒸発源から蒸発した粒子や導
入された気体をイオン化又は励起する手段として、反応
性の高いシートプラズマを利用しているため、圧力勾配
型プラズマガンに印加されるプラズマ発生用の直流電源
（以下、プラズマ発生電源という）の出力変動に対して
、成膜プロセスは、はとんど影響を受けない。
する方法は、真空第２５巻第１０号（１９８２年発行）
６６０頁、特開昭５９−２７４９９号公報等に記載され
ている。圧力勾配型のプラズマガンは陰極と陽極との間
に中間電極を介在させ、陰極領域をＩ Ｔｏｒｒ程度に
、そして陽極領域を１Ｏ−３Ｔｏｒｒ程度に保って放電
を行うものであり、陽極領域からのイオン逆流による陰
極の損傷がない上に、中間電極のない放電形式のものと
比較して、放′電電子流をつくりだすためのキャリアガ
スのガス効率が飛躍的に高（、大電流放電が可能である
ので注目されている。そして、かかる圧力勾配型のプラ
ズマガンより射出されたプラズマを磁石手段によってシ
ート状に変形したシートプラズマは、高密度で大面積化
が可能なため、イオンブレーティング法、ＣＶＤ法、真
空蒸着法等の薄膜形成方法に応用することができる。こ
のような場合においては、蒸発源から蒸発した粒子や導
入された気体をイオン化又は励起する手段として、反応
性の高いシートプラズマを利用しているため、圧力勾配
型プラズマガンに印加されるプラズマ発生用の直流電源
（以下、プラズマ発生電源という）の出力変動に対して
、成膜プロセスは、はとんど影響を受けない。
［発明の解決しようとする課題］
しかし、かかるシートプラズマをスパッタリング法に応
用する場合には、シートプラズマは上述の様なイオン化
又は励起手段であるだけでな（、ターゲットをスパッタ
リングするイオンを供給するため、プラズマ発生電源の
出力変動がスパッリングプロセスに多大な影響を与える
。即ち、かかるシートプラズマスパッタリング法におい
ては、シートプラズマ中に存在する高密度のイオンをア
ノード、すなわちプラズマに対して負の電位におかれた
ターゲット方向に加速し、ターゲット物質を高速度でス
パッタリングするために、安定化対策の講じられていな
いリップルの大きなプラズマ発生電源を用いた場合には
、異常放電が多発する他に、ターゲットをプラズマに対
して負の電位に保つための電ａ（以下、スパッタリング
電源という）がプラズマ発生電源の出力変動の影響を受
け、スパッタリング電−流、電圧が変動し、有効に高効
率スパッタリングが行われないという問題を有していた
。
用する場合には、シートプラズマは上述の様なイオン化
又は励起手段であるだけでな（、ターゲットをスパッタ
リングするイオンを供給するため、プラズマ発生電源の
出力変動がスパッリングプロセスに多大な影響を与える
。即ち、かかるシートプラズマスパッタリング法におい
ては、シートプラズマ中に存在する高密度のイオンをア
ノード、すなわちプラズマに対して負の電位におかれた
ターゲット方向に加速し、ターゲット物質を高速度でス
パッタリングするために、安定化対策の講じられていな
いリップルの大きなプラズマ発生電源を用いた場合には
、異常放電が多発する他に、ターゲットをプラズマに対
して負の電位に保つための電ａ（以下、スパッタリング
電源という）がプラズマ発生電源の出力変動の影響を受
け、スパッタリング電−流、電圧が変動し、有効に高効
率スパッタリングが行われないという問題を有していた
。
［課題を解決するための手段］
大きな出力変動を持つ直流電源をプラズマ発生電源とし
て用いた場合、それにともなって、生成されるプラズマ
のインピーダンスも変動する。このプラズマにスパッタ
リング電源を印加するとプラズマインピーダンスの変動
のために、スパックリング電流、電圧が大きく変動する
。その結果、スパッタリング電流、電圧の変動に伴って
、スパッタリング速度も変動し、スパッタリング速度の
制御が難しくなり、良質な薄膜が得られない。さらに、
異常放電も多発し、スパッタリングが断続的になり、効
率のよい成膜は行われない。このように、本発明者は、
高密度のシートプラズマを用いた高速スパッタリングを
実現するためには、プラズマ発生電源の安定化、すなわ
ちプラズマインピーダンスの安定化が不可欠であること
を明らかにし、鋭意研究の結果、プラズマ発生電源の出
力変動を出力の１０％以下に低減することによって、プ
ラズマインピーダンスが大幅に安定化され、スパッタリ
ング電源の変動が抑えられ、その結果、ターゲットにス
パッタリングパワーが有効に印加できるようになり、従
来にない高速で高効率のスパッタリングが可能となるこ
とを見出した。
て用いた場合、それにともなって、生成されるプラズマ
のインピーダンスも変動する。このプラズマにスパッタ
リング電源を印加するとプラズマインピーダンスの変動
のために、スパックリング電流、電圧が大きく変動する
。その結果、スパッタリング電流、電圧の変動に伴って
、スパッタリング速度も変動し、スパッタリング速度の
制御が難しくなり、良質な薄膜が得られない。さらに、
異常放電も多発し、スパッタリングが断続的になり、効
率のよい成膜は行われない。このように、本発明者は、
高密度のシートプラズマを用いた高速スパッタリングを
実現するためには、プラズマ発生電源の安定化、すなわ
ちプラズマインピーダンスの安定化が不可欠であること
を明らかにし、鋭意研究の結果、プラズマ発生電源の出
力変動を出力の１０％以下に低減することによって、プ
ラズマインピーダンスが大幅に安定化され、スパッタリ
ング電源の変動が抑えられ、その結果、ターゲットにス
パッタリングパワーが有効に印加できるようになり、従
来にない高速で高効率のスパッタリングが可能となるこ
とを見出した。
本発明は、前述の従来のスパッタリング法が有していた
問題を解決すべ（、かかる研究の結果なされたものであ
り、圧力勾配型のプラズマガンに、出力変動が出力の１
０％以内の直流電源を印加してプラズマを発生し、該プ
ラズマをシート状に変形し、該シートプラズマ中のイオ
ンをターゲットに加速してスパッタリングを行３杢 い、該ターゲットと対向して配置した基体に被膜を形成
することを特徴とする高効率シートプラズマスパッタリ
ング方法を提供するものである。
問題を解決すべ（、かかる研究の結果なされたものであ
り、圧力勾配型のプラズマガンに、出力変動が出力の１
０％以内の直流電源を印加してプラズマを発生し、該プ
ラズマをシート状に変形し、該シートプラズマ中のイオ
ンをターゲットに加速してスパッタリングを行３杢 い、該ターゲットと対向して配置した基体に被膜を形成
することを特徴とする高効率シートプラズマスパッタリ
ング方法を提供するものである。
第１図は、本発明の高効率シートプラズマスパッタリン
グ方法を行う装置の一例を示したものである。
グ方法を行う装置の一例を示したものである。
勾
１は陰極２０と中間電極２１．２２を有する圧力委面乙
１型プラズマガンであり、プラズマ発生電源５によって
正の電位におかれた陽極３との間でアーク放電を形成し
、円柱状プラズマ流を発生する。かかる円柱状プラズマ
流は一対の磁石２によってシート状に変形され、磁石２
と空芯コイル１０による磁場１１によって、陽極３へ向
かうシ−トプラズマ４となる。
正の電位におかれた陽極３との間でアーク放電を形成し
、円柱状プラズマ流を発生する。かかる円柱状プラズマ
流は一対の磁石２によってシート状に変形され、磁石２
と空芯コイル１０による磁場１１によって、陽極３へ向
かうシ−トプラズマ４となる。
スパッタリングは、シートプラズマに対してターゲット
７を負の電位に保つ直流電源（スパッタリング電源と呼
ぶことにする）８によってシートプラズマより負の電位
に保たれたターゲット７へ、シートプラズマ４中に存在
するイオンが加速され、スパッタリングガスイオンとし
てターゲットに衝突し、ターゲット物質がスパッタリン
グされることによって成される。スパッタされた粒子が
基体９に付着し、薄膜が形成される。
７を負の電位に保つ直流電源（スパッタリング電源と呼
ぶことにする）８によってシートプラズマより負の電位
に保たれたターゲット７へ、シートプラズマ４中に存在
するイオンが加速され、スパッタリングガスイオンとし
てターゲットに衝突し、ターゲット物質がスパッタリン
グされることによって成される。スパッタされた粒子が
基体９に付着し、薄膜が形成される。
本発明の特徴は、プラズマ発生電源５として出力変動が
出力の１０％以内の直流電源を用いることである。
出力の１０％以内の直流電源を用いることである。
又、通常の、出力変動が１０％以上の直流電源に所望の
平滑回路をイ」加し、全体の出力変動を１０％以下に改
善したものもプラズマ発生電源として用いることができ
る。かかる平滑回路としては特に限定されるものではな
いが、第１図に示したように、直流電源５１にコンデン
サー〇を並列に接続し、プラズマ発生電源５とすること
も有効な手段として挙げられる。
平滑回路をイ」加し、全体の出力変動を１０％以下に改
善したものもプラズマ発生電源として用いることができ
る。かかる平滑回路としては特に限定されるものではな
いが、第１図に示したように、直流電源５１にコンデン
サー〇を並列に接続し、プラズマ発生電源５とすること
も有効な手段として挙げられる。
又、このようにプラズマ発生電源の出力変動を１０％以
内に抑えた上、さらに、スパッタリング電源にも所望の
平滑回路を付加するとより好ましい。
内に抑えた上、さらに、スパッタリング電源にも所望の
平滑回路を付加するとより好ましい。
［作用］
本発明においては、出力変動を１０％以下に抑えたリッ
プルの小さいプラズマ発生電源を用いることで、プラズ
マインピーダンスの安定化をはかり、スパッタリング電
源の変動を低減でき、その結果ターゲットにスパッタリ
ングパワーが有効に印加できるようになり、従来にない
高速で高効率のスパッタリング法を実現したものである
。
プルの小さいプラズマ発生電源を用いることで、プラズ
マインピーダンスの安定化をはかり、スパッタリング電
源の変動を低減でき、その結果ターゲットにスパッタリ
ングパワーが有効に印加できるようになり、従来にない
高速で高効率のスパッタリング法を実現したものである
。
［比較例］
アーク放電発生用の電源として通常よく用いられている
大電流低電圧出力の直流電源（Ｍａｘ２５０ Ａ、１０
０Ｖ）を６０Ｖに設定したところ１５０％程度の出力変
動を示した（第４図参照）。
大電流低電圧出力の直流電源（Ｍａｘ２５０ Ａ、１０
０Ｖ）を６０Ｖに設定したところ１５０％程度の出力変
動を示した（第４図参照）。
この電源をプラズマ発生電源として用いてスパッタリン
グを行ったところ、異常放電が多発し、生成されるプラ
ズマのインピーダンスも変動し、その結果、シートプラ
ズマの上面に配置したターゲットにアノードに対して、
負の電圧を印加すると、そのスパッタリング電圧は、第
５図に示したように大きく変動した。ターゲットに錫を
含んだ酸化インジウム・（ＩＴＯ）を用い、ガラス基体
にＩＴＯ膜を成膜した時の成膜速度は２５００人／分で
あった。（以上表１参照）［実施例１］ 比較例と同様の直流電源に平滑回路として総容量４００
ｍＦのコンデンサーを並列に接続したものをプラズマ発
生電源とし、６０Ｖに設定したところ、出力変動は１０
％程度に低減されていた（第２図参照）。かかるプラズ
マ発生電源を用いてスパッタリングを行ったところ、異
常放電はほとんど見られなかった。又、スパッタリング
電圧の変動率も、６％程度であった（第３図参照）。こ
の状態でＩＴＯ膜を成膜したところ、成膜速度は４００
０人／分と高速であった。（以上表１参照） ［実施例２］ 比較例と同様の直流電源に平滑回路として総容量４７０
ｍＦのコンデンサーを並列に接続したものをプラズマ発
生電源として、ＩＴＯ膜を成膜した結果を表１に示す。
グを行ったところ、異常放電が多発し、生成されるプラ
ズマのインピーダンスも変動し、その結果、シートプラ
ズマの上面に配置したターゲットにアノードに対して、
負の電圧を印加すると、そのスパッタリング電圧は、第
５図に示したように大きく変動した。ターゲットに錫を
含んだ酸化インジウム・（ＩＴＯ）を用い、ガラス基体
にＩＴＯ膜を成膜した時の成膜速度は２５００人／分で
あった。（以上表１参照）［実施例１］ 比較例と同様の直流電源に平滑回路として総容量４００
ｍＦのコンデンサーを並列に接続したものをプラズマ発
生電源とし、６０Ｖに設定したところ、出力変動は１０
％程度に低減されていた（第２図参照）。かかるプラズ
マ発生電源を用いてスパッタリングを行ったところ、異
常放電はほとんど見られなかった。又、スパッタリング
電圧の変動率も、６％程度であった（第３図参照）。こ
の状態でＩＴＯ膜を成膜したところ、成膜速度は４００
０人／分と高速であった。（以上表１参照） ［実施例２］ 比較例と同様の直流電源に平滑回路として総容量４７０
ｍＦのコンデンサーを並列に接続したものをプラズマ発
生電源として、ＩＴＯ膜を成膜した結果を表１に示す。
［実施例３］
比較例と同様の直流電源に平滑回路として総容量５６０
ｍＦのコンデンサーを並列に接続したものをプラズマ発
生電源として、ＩＴＯ膜を成膜した結果を表１に示す。
ｍＦのコンデンサーを並列に接続したものをプラズマ発
生電源として、ＩＴＯ膜を成膜した結果を表１に示す。
以上のように、本発明によって、スパッタリングパワー
が、有効に印加できるようになり、スパッタリング電圧
の変動が大きな場合に比べ、ＩＴＯ膜の成膜速度が２倍
速い高効率スパッタリングが可能となることがわかった
。
が、有効に印加できるようになり、スパッタリング電圧
の変動が大きな場合に比べ、ＩＴＯ膜の成膜速度が２倍
速い高効率スパッタリングが可能となることがわかった
。
［発明の効果］
本発明の結果、ターゲットにスパックリングのパワーを
有効に投入できるようになり、シートプラズマを用いた
高効率スパッタリングの特徴を十分に生かすことが可能
となる。すなわち、アーク放電を利用したシートプラズ
マは、従来のスパッタリングに用いられるグロー放電に
比べ、スパッタリングガスの電離度が１００倍程度高い
ため、同じ印加電圧でも非常に高いスパッタリング速度
が得られる。同時に、スパッタリングされた粒子は、電
離度の高いプラズマ中を通り基体に到達するため、化学
的活性化が高まる。その結果、従来にない高速の成膜速
度が得られ、さらに低温基体への成膜も可能となる。
有効に投入できるようになり、シートプラズマを用いた
高効率スパッタリングの特徴を十分に生かすことが可能
となる。すなわち、アーク放電を利用したシートプラズ
マは、従来のスパッタリングに用いられるグロー放電に
比べ、スパッタリングガスの電離度が１００倍程度高い
ため、同じ印加電圧でも非常に高いスパッタリング速度
が得られる。同時に、スパッタリングされた粒子は、電
離度の高いプラズマ中を通り基体に到達するため、化学
的活性化が高まる。その結果、従来にない高速の成膜速
度が得られ、さらに低温基体への成膜も可能となる。
この効果は、反応性スパッタリングにおいて、いっそう
顕著である。
顕著である。
第１図は本発明の高効率シートプラズマスパッタリング
法を行う装置の一例の概略図、第２図は実施例１のプラ
ズマ発生電源の出力電圧波形、第３図は実施例１のスパ
ッタリング電源の出力電圧波形、第４図は比較例のプラ
ズマ発生電源の出力電圧波形、第５図は比較例のスパッ
タリング電源の出力電圧波形を示す。
法を行う装置の一例の概略図、第２図は実施例１のプラ
ズマ発生電源の出力電圧波形、第３図は実施例１のスパ
ッタリング電源の出力電圧波形、第４図は比較例のプラ
ズマ発生電源の出力電圧波形、第５図は比較例のスパッ
タリング電源の出力電圧波形を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、圧力勾配型のプラズマガンに、出力変動が出力の１
０％以内の直流電源を印加してプラズマを発生し、該プ
ラズマをシート状に変形し、該シートプラズマ中のイオ
ンをターゲットに加速してスパッタリングを行い、該タ
ーゲットと対向して配置した基体に被膜を形成すること
を特徴とする高効率シートプラズマスパッタリング方法
。 ２、圧力勾配型のプラズマガンに印加する直流電源に平
滑回路を付加し、出力変動を出力の１０％以内に低減し
てスパッタリングを行うことを特徴とする請求項１記載
の高効率シートプラズマスパッタリング方法。 ３、圧力勾配型のプラズマガンに印加する直流電源にコ
ンデンサーを並列に接続し、出力変動を出力の１０％以
内に低減してスパッタリングを行うことを特徴とする請
求項２記載の高効率シートプラズマスパッタリング方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19891188A JPH0250955A (ja) | 1988-08-11 | 1988-08-11 | 高効率シートプラズマスパッタリング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19891188A JPH0250955A (ja) | 1988-08-11 | 1988-08-11 | 高効率シートプラズマスパッタリング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0250955A true JPH0250955A (ja) | 1990-02-20 |
Family
ID=16398997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19891188A Pending JPH0250955A (ja) | 1988-08-11 | 1988-08-11 | 高効率シートプラズマスパッタリング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0250955A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1705965A1 (en) * | 2005-03-21 | 2006-09-27 | Universiteit Gent | Method and system for plasma treatment under high pressure |
-
1988
- 1988-08-11 JP JP19891188A patent/JPH0250955A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1705965A1 (en) * | 2005-03-21 | 2006-09-27 | Universiteit Gent | Method and system for plasma treatment under high pressure |
| WO2006100030A1 (en) * | 2005-03-21 | 2006-09-28 | Universiteit Gent | Method and system for plasma treatment under high pressure |
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