JPH05331634A - スパッタリング装置 - Google Patents
スパッタリング装置Info
- Publication number
- JPH05331634A JPH05331634A JP16015192A JP16015192A JPH05331634A JP H05331634 A JPH05331634 A JP H05331634A JP 16015192 A JP16015192 A JP 16015192A JP 16015192 A JP16015192 A JP 16015192A JP H05331634 A JPH05331634 A JP H05331634A
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- voltage
- intermittent
- sputtering
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Abstract
(57)【要約】
【構成】真空室内に配置したカソード２に断続的な直流
電圧を印加する直流電源１を設けたスパッタリング装
置。さらに、カソード周辺にプラズマを供給可能なプラ
ズマガンを設けることもできる。 【効果】反応性スパッタを行うような場合でもアーキン
グの発生頻度を低減することができ、より多くの電力を
安定してカソードに投入することができる。
電圧を印加する直流電源１を設けたスパッタリング装
置。さらに、カソード周辺にプラズマを供給可能なプラ
ズマガンを設けることもできる。 【効果】反応性スパッタを行うような場合でもアーキン
グの発生頻度を低減することができ、より多くの電力を
安定してカソードに投入することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はスパッタリング装置に関
するものである。特に、アーキングを防止して高速で高
品質の成膜を行うことができるスパッタリング装置を提
供するものである。
するものである。特に、アーキングを防止して高速で高
品質の成膜を行うことができるスパッタリング装置を提
供するものである。
【０００２】
【従来の技術】直流スパッタリング（以下、スパッタリ
ングを単にスパッタということがある）用のカソードは
異常放電の問題を解決しなければ高速に、高品質の成膜
を行うことができない。カソード周辺で起きる異常放電
はいろいろな原因によるが、ターゲット材表面に堆積あ
るいは発生した微小な面積の絶縁物に電荷が蓄積され、
それが周辺の被成膜基板、アノード電極、真空室内壁、
あるいはターゲット表面など電位的に対極した部位に向
かって一時的にアーク放電を引き起こす種類の異常放電
（以下、アーキングという。）によるものが多い。
ングを単にスパッタということがある）用のカソードは
異常放電の問題を解決しなければ高速に、高品質の成膜
を行うことができない。カソード周辺で起きる異常放電
はいろいろな原因によるが、ターゲット材表面に堆積あ
るいは発生した微小な面積の絶縁物に電荷が蓄積され、
それが周辺の被成膜基板、アノード電極、真空室内壁、
あるいはターゲット表面など電位的に対極した部位に向
かって一時的にアーク放電を引き起こす種類の異常放電
（以下、アーキングという。）によるものが多い。
【０００３】アーキングは、特に反応性スパッタにより
導電性のターゲット材から絶縁体の生成物が生ずる場合
などに多く発生する。アーキングが発生するとスパッタ
に有効なグロー放電を安定に持続することができなくな
り、成膜速度が著しく不安定になり、均一な品質の成膜
を行うことができなくなり、場合によってはアーク放電
によって膜が形成される基板に損傷を与える等の弊害を
及ぼす。従来これを回避する手法としては、１３．５６
ＭＨｚの高周波電力を使用する方法がよく行われてい
る。
導電性のターゲット材から絶縁体の生成物が生ずる場合
などに多く発生する。アーキングが発生するとスパッタ
に有効なグロー放電を安定に持続することができなくな
り、成膜速度が著しく不安定になり、均一な品質の成膜
を行うことができなくなり、場合によってはアーク放電
によって膜が形成される基板に損傷を与える等の弊害を
及ぼす。従来これを回避する手法としては、１３．５６
ＭＨｚの高周波電力を使用する方法がよく行われてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、より大
きな電力を投入してより高速に高品質の成膜を行うとい
う目的から考えた場合、１３．５６ＭＨｚの高周波電源
を用いたスパッタ装置は出力１０ｋＷ以上の電源が大が
かりになり高価になること、高圧、大電流のインピーダ
ンスマッチング回路が必要になること等の理由から実現
が困難であった。
きな電力を投入してより高速に高品質の成膜を行うとい
う目的から考えた場合、１３．５６ＭＨｚの高周波電源
を用いたスパッタ装置は出力１０ｋＷ以上の電源が大が
かりになり高価になること、高圧、大電流のインピーダ
ンスマッチング回路が必要になること等の理由から実現
が困難であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述のアーキ
ングの発生を低減するため、真空室内に配置したカソー
ドに断続的な直流電圧を印加する直流電源を設けたこと
を特徴とするスパッタリング装置を提供するものであ
る。
ングの発生を低減するため、真空室内に配置したカソー
ドに断続的な直流電圧を印加する直流電源を設けたこと
を特徴とするスパッタリング装置を提供するものであ
る。
【０００６】また、本発明は、真空室内に配置したカソ
ード周辺にプラズマを供給可能なプラズマガンと断続的
な直流電圧をカソードに印加する電源を設けたことを特
徴とするスパッタリング装置を提供するものである。
ード周辺にプラズマを供給可能なプラズマガンと断続的
な直流電圧をカソードに印加する電源を設けたことを特
徴とするスパッタリング装置を提供するものである。
【０００７】スパッタリングは、負電位に保たれたター
ゲット材が固着されたカソードにプラズマ中の正に帯電
したガスイオンが衝突し、ターゲット材の構成原子を叩
きだすことにより行われる。このとき、ターゲット表面
上に堆積、あるいは発生した微小な面積の絶縁物が存在
すると、ガスイオンはそこに蓄積し、絶縁物は正の電位
をもちターゲット表面に電位差が発生する。これがアー
キングの引き金となる。
ゲット材が固着されたカソードにプラズマ中の正に帯電
したガスイオンが衝突し、ターゲット材の構成原子を叩
きだすことにより行われる。このとき、ターゲット表面
上に堆積、あるいは発生した微小な面積の絶縁物が存在
すると、ガスイオンはそこに蓄積し、絶縁物は正の電位
をもちターゲット表面に電位差が発生する。これがアー
キングの引き金となる。
【０００８】アーキングを抑止するには、この絶縁物の
帯電を抑止すればよく、そのためにターゲット電位を一
時的にゼロないし正にして絶縁物の帯電を中和すればよ
い。即ち、ターゲット近傍にあるプラズマ中の電子を引
き寄せればよい。そのためには、断続的な直流電圧を印
加し、スパッタリングを行えるようにすればよい。
帯電を抑止すればよく、そのためにターゲット電位を一
時的にゼロないし正にして絶縁物の帯電を中和すればよ
い。即ち、ターゲット近傍にあるプラズマ中の電子を引
き寄せればよい。そのためには、断続的な直流電圧を印
加し、スパッタリングを行えるようにすればよい。
【０００９】そこで本発明者は最近の大電流、高速スイ
ッチングトランジスタ回路技術により実現可能な、最高
数十μ秒の速度で断続的に出力を入り切りできる直流電
源を用いたスパッタ装置を発明した。
ッチングトランジスタ回路技術により実現可能な、最高
数十μ秒の速度で断続的に出力を入り切りできる直流電
源を用いたスパッタ装置を発明した。
【００１０】通常グロー放電においては、陰極の電圧を
切断した直後においても、ｍ秒のオーダーでグロープラ
ズマが残っている。これをアフターグローという。従っ
て、アフターグローが残っている間に、カソードの電位
をゼロまたは正とすればアフターグロー中の電子により
ターゲット材表面の絶縁物の電荷の中和を行うことがで
きる。
切断した直後においても、ｍ秒のオーダーでグロープラ
ズマが残っている。これをアフターグローという。従っ
て、アフターグローが残っている間に、カソードの電位
をゼロまたは正とすればアフターグロー中の電子により
ターゲット材表面の絶縁物の電荷の中和を行うことがで
きる。
【００１１】図１は本発明の一実施例を説明する構成図
である。１は直流電源、２はカソード、３はプラズマ、
４はスパッタリングにより薄膜が形成される基体であ
る。
である。１は直流電源、２はカソード、３はプラズマ、
４はスパッタリングにより薄膜が形成される基体であ
る。
【００１２】カソードの電位が正になったとき、絶縁物
の電位を中和する作用は一瞬のうちに行われる。従っ
て、図２のように出力波形が、カソードが負になってい
る時間が正になっている時間よりも長いもののほうがス
パッタリングをより効率的に行うことができる。また、
図３のように一時的に電位をゼロにすることでも同様な
効果がある。
の電位を中和する作用は一瞬のうちに行われる。従っ
て、図２のように出力波形が、カソードが負になってい
る時間が正になっている時間よりも長いもののほうがス
パッタリングをより効率的に行うことができる。また、
図３のように一時的に電位をゼロにすることでも同様な
効果がある。
【００１３】以上のような効果は、通常のプレーナー型
のカソード、プレーナー型のマグネトロンカソード、回
転カソードでも実現可能である。
のカソード、プレーナー型のマグネトロンカソード、回
転カソードでも実現可能である。
【００１４】回転カソードは、通常のプレーナーマグネ
トロンカソードと比較して、冷却効率が高いため、大き
な電力を投入可能で成膜速度を高速化できることや、タ
ーゲット材の使用効率が高いこと等の利点を持っている
ことが、米国特許第４３５６０７３号、第４４２２９１
６号、特表昭５８−５００１７４号、特開昭６０−５９
０６７号等により知られている。
トロンカソードと比較して、冷却効率が高いため、大き
な電力を投入可能で成膜速度を高速化できることや、タ
ーゲット材の使用効率が高いこと等の利点を持っている
ことが、米国特許第４３５６０７３号、第４４２２９１
６号、特表昭５８−５００１７４号、特開昭６０−５９
０６７号等により知られている。
【００１５】また、カソード電位がゼロまたは正になっ
たときにプラズマがカソード近傍に存在していれば本発
明の効果はあるので、カソード近傍にプラズマガン等の
手段により発生したプラズマを導くことでも本発明の効
果を実現できる。
たときにプラズマがカソード近傍に存在していれば本発
明の効果はあるので、カソード近傍にプラズマガン等の
手段により発生したプラズマを導くことでも本発明の効
果を実現できる。
【００１６】
［実施例１］断続的な直流電圧（−６００Ｖ、印加時間
９ｍ秒、非印加時間１ｍ秒の繰り返し）を１本の回転カ
ソードに印加し、反応性スパッタを行った。ターゲット
材はＡｌを２〜３％添加したＳｉである。導入ガスとし
てＡｒとＯ2 を１：１の比で混合したガスを用い、反応
生成物としてＡｌドープＳｉＯ2 ができるようにした。
放電中の圧力は、２．０×１０-3Ｔｏｒｒに保った。投
入電力は１０ｋＷとした。このとき、１秒間当りに発生
したアーキングの平均回数は０．０１回であった。
９ｍ秒、非印加時間１ｍ秒の繰り返し）を１本の回転カ
ソードに印加し、反応性スパッタを行った。ターゲット
材はＡｌを２〜３％添加したＳｉである。導入ガスとし
てＡｒとＯ2 を１：１の比で混合したガスを用い、反応
生成物としてＡｌドープＳｉＯ2 ができるようにした。
放電中の圧力は、２．０×１０-3Ｔｏｒｒに保った。投
入電力は１０ｋＷとした。このとき、１秒間当りに発生
したアーキングの平均回数は０．０１回であった。
【００１７】［比較例１］実施例１と同様の回転カソー
ドに同じ条件で非断続的直流電源を同時に印加した。投
入電力は１０ｋＷとした。このとき、１秒間当りに発生
したアーキングの平均回数は約１０回であった。
ドに同じ条件で非断続的直流電源を同時に印加した。投
入電力は１０ｋＷとした。このとき、１秒間当りに発生
したアーキングの平均回数は約１０回であった。
【００１８】［実施例２］実施例１の回転カソードを用
い、それに隣接して配置しアーク放電を利用したプラズ
マガンからカソード近傍にプラズマ流を導入した。カソ
ードに実施例１と同様の断続的な直流電源を接続し、反
応性スパッタを行った。ターゲット材、導入ガスの種
類、放電中の圧力は実施例１と同様とした。投入電力は
１０ｋＷ、プラズマガンは約６０Ｖ、１００Ａとした。
このとき、アーキングの低減効果は実施例１と同様であ
った。
い、それに隣接して配置しアーク放電を利用したプラズ
マガンからカソード近傍にプラズマ流を導入した。カソ
ードに実施例１と同様の断続的な直流電源を接続し、反
応性スパッタを行った。ターゲット材、導入ガスの種
類、放電中の圧力は実施例１と同様とした。投入電力は
１０ｋＷ、プラズマガンは約６０Ｖ、１００Ａとした。
このとき、アーキングの低減効果は実施例１と同様であ
った。
【００１９】［比較例２］実施例２の断続的直流電圧の
かわりに非断続的直流電圧とした。これ以外は実施例２
と同様とした。その結果、アーキングの平均回数は１秒
間当り約１０回であった。
かわりに非断続的直流電圧とした。これ以外は実施例２
と同様とした。その結果、アーキングの平均回数は１秒
間当り約１０回であった。
【００２０】［実施例３］断続的な直流電圧（−６００
Ｖ、印加時間９ｍ秒、非印加時間１ｍ秒の繰り返し）を
１枚のプレーナー型マグネトロンカソードに印加し、反
応性スパッタを行った。ターゲット材はＡｌを２〜３％
添加したＳｉである。導入ガスとしてＡｒとＯ2 を１：
１の比で混合したガスを用い、反応生成物としてＡｌド
ープＳｉＯ2 ができるようにした。放電中の圧力は、
２．０×１０-3Ｔｏｒｒに保った。投入電力は１０ｋＷ
とした。このとき、１秒間当りに発生したアーキングの
平均回数は０．０１回であった。
Ｖ、印加時間９ｍ秒、非印加時間１ｍ秒の繰り返し）を
１枚のプレーナー型マグネトロンカソードに印加し、反
応性スパッタを行った。ターゲット材はＡｌを２〜３％
添加したＳｉである。導入ガスとしてＡｒとＯ2 を１：
１の比で混合したガスを用い、反応生成物としてＡｌド
ープＳｉＯ2 ができるようにした。放電中の圧力は、
２．０×１０-3Ｔｏｒｒに保った。投入電力は１０ｋＷ
とした。このとき、１秒間当りに発生したアーキングの
平均回数は０．０１回であった。
【００２１】［比較例３］実施例３と同様のプレーナー
型マグネトロンカソードに同じ条件で非断続的直流電源
を同時に印加した。投入電力は１０ｋＷとした。このと
き、１秒間当りに発生したアーキングの平均回数は約１
０回であった。
型マグネトロンカソードに同じ条件で非断続的直流電源
を同時に印加した。投入電力は１０ｋＷとした。このと
き、１秒間当りに発生したアーキングの平均回数は約１
０回であった。
【００２２】［実施例４］実施例３のプレーナー型マグ
ネトロンカソードを用い、それに隣接して配置しアーク
放電を利用したプラズマガンからカソード近傍にプラズ
マ流を導入した。カソードに実施例３と同様の断続的な
直流電源を接続し、反応性スパッタを行った。ターゲッ
ト材、導入ガスの種類、放電中の圧力は実施例３と同様
とした。投入電力は１０ｋＷ、プラズマガンは約６０
Ｖ、１００Ａとした。このとき、アーキングの低減効果
は実施例３と同様であった。
ネトロンカソードを用い、それに隣接して配置しアーク
放電を利用したプラズマガンからカソード近傍にプラズ
マ流を導入した。カソードに実施例３と同様の断続的な
直流電源を接続し、反応性スパッタを行った。ターゲッ
ト材、導入ガスの種類、放電中の圧力は実施例３と同様
とした。投入電力は１０ｋＷ、プラズマガンは約６０
Ｖ、１００Ａとした。このとき、アーキングの低減効果
は実施例３と同様であった。
【００２３】［比較例４］実施例４の断続的直流電圧の
かわりに非断続的直流電圧とした。これ以外は実施例４
と同様とした。その結果、アーキングの平均回数は１秒
間当り約１０回であった。
かわりに非断続的直流電圧とした。これ以外は実施例４
と同様とした。その結果、アーキングの平均回数は１秒
間当り約１０回であった。
【００２４】
【発明の効果】本発明によるスパッタリング装置では、
反応性スパッタを行うような場合でもアーキングの発生
頻度を低減することができ、より多くの電力を安定して
カソードに投入することができるので、成膜能力の高い
装置を実現することができる。
反応性スパッタを行うような場合でもアーキングの発生
頻度を低減することができ、より多くの電力を安定して
カソードに投入することができるので、成膜能力の高い
装置を実現することができる。
【図１】本発明の一実施例を説明する構成図
【図２】本発明で用いる断続的な直流電源の一例の出力
波形を示すグラフ
波形を示すグラフ
【図３】本発明で用いる断続的な直流電源の一例の出力
波形を示すグラフ
波形を示すグラフ
１：断続的な直流電源 ２：カソード ３：プラズマ ４：薄膜が形成される基体
Claims (5)
- 【請求項１】真空室内に配置したカソードに断続的な直
流電圧を印加する直流電源を設けたことを特徴とするス
パッタリング装置。 - 【請求項２】真空室内に配置したカソード周辺にプラズ
マを供給可能なプラズマガンと、断続的な直流電圧をカ
ソードに印加する電源を設けたことを特徴とするスパッ
タリング装置。 - 【請求項３】カソードとして、回転カソードを用いたこ
とを特徴とする請求項１または２のスパッタリング装
置。 - 【請求項４】断続的な直流電圧として電圧がゼロになる
時間が、電圧を印加する時間よりも短い電圧波形の直流
電圧を使用することを特徴とする請求項１〜３いずれか
１項のスパッタリング装置。 - 【請求項５】断続的な直流電圧として電圧が正になる時
間が、負の電圧を印加する時間よりも短い電圧波形の直
流電圧を使用することを特徴とする請求項１〜３いずれ
か１項のスパッタリング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16015192A JPH05331634A (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | スパッタリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16015192A JPH05331634A (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | スパッタリング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05331634A true JPH05331634A (ja) | 1993-12-14 |
Family
ID=15708982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16015192A Pending JPH05331634A (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | スパッタリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05331634A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07224379A (ja) * | 1994-02-14 | 1995-08-22 | Ulvac Japan Ltd | スパッタ方法およびそのスパッタ装置 |
| JPH07241732A (ja) * | 1994-03-04 | 1995-09-19 | Sakae Denshi Kogyo Kk | 基板材料の小径穴加工方法 |
| JP2004107774A (ja) * | 2002-09-20 | 2004-04-08 | Seiko Epson Corp | スパッタ成膜方法、スパッタ成膜装置および電気光学装置の製造方法 |
| JP2011129522A (ja) * | 2009-12-14 | 2011-06-30 | Spp Process Technology Systems Uk Ltd | イオンビーム源 |
| US8968535B2 (en) | 2009-12-14 | 2015-03-03 | Spp Process Technology Systems Uk Limited | Ion beam source |
-
1992
- 1992-05-27 JP JP16015192A patent/JPH05331634A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07224379A (ja) * | 1994-02-14 | 1995-08-22 | Ulvac Japan Ltd | スパッタ方法およびそのスパッタ装置 |
| JPH07241732A (ja) * | 1994-03-04 | 1995-09-19 | Sakae Denshi Kogyo Kk | 基板材料の小径穴加工方法 |
| JP2004107774A (ja) * | 2002-09-20 | 2004-04-08 | Seiko Epson Corp | スパッタ成膜方法、スパッタ成膜装置および電気光学装置の製造方法 |
| JP2011129522A (ja) * | 2009-12-14 | 2011-06-30 | Spp Process Technology Systems Uk Ltd | イオンビーム源 |
| US8968535B2 (en) | 2009-12-14 | 2015-03-03 | Spp Process Technology Systems Uk Limited | Ion beam source |
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