JP2000034564A

JP2000034564A - 薄膜形成装置及び薄膜形成方法

Info

Publication number: JP2000034564A
Application number: JP10213532A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Sugawara; 智明菅原; Masaharu Tanaka; 正治田中; Tatsuya Sato; 達哉佐藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-07-13
Filing date: 1998-07-13
Publication date: 2000-02-02
Anticipated expiration: 2018-07-13
Also published as: JP3887494B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、ターゲットにＤＣ電圧とＲＦ電圧
を重畳させて印加する放電方式において、異常放電の発
生を抑制し、正規の放電状態への迅速な復帰が可能な薄
膜形成装置及び薄膜形成方法を提供することを目的とす
る。【解決手段】反応性スパッタ装置において、ターゲッ
ト１６を搭載するスパッタ電極１４には、ＤＣ電源３８
及びマッチングボックス４０を介したＲＦ電源４２が接
続され、これらＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２は同期制
御回路４４に接続されている。そして、ＩＴＯ薄膜をス
パッタ形成する際、ＤＣ電流Ｉ_DC及びＲＦ反射電力Ｐ_RF
が急増しているか否かをチェックし、急増している場合
には、異常放電が発生しているとして同期制御回路４４
を作動させ、ＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２からターゲ
ット１６に供給されているＤＣ出力電力及びＲＦ出力電
力を同期して停止する。これにより、異常放電を消滅さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は薄膜形成装置及び薄
膜形成方法に係り、特にスパッタ法により透明導電膜を
成膜する薄膜形成装置及び薄膜形成方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】例えばＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）等の
透明導電膜は、高い導電性と共に高い可視光透過性（透
明性）を有していることから、液晶表示装置や薄膜エレ
クトロルミネッセンス表示装置等に広く用いられてい
る。そして、このＩＴＯ等の透明導電膜を形成する手段
としては、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法等
の化学的成膜方法や、真空蒸着法、スパッタ法等の物理
的成膜方法があるが、近年においては、低抵抗膜を大面
積に再現性よく成膜することが可能なスパッタ法が一般
に使用されている。

【０００３】ところで、スパッタ法によりＩＴＯ等の透
明導電膜を形成する際には、ターゲットに所定の電圧を
印加してグロー放電を発生させるが、このときに異常放
電が生じる場合がある。この異常放電は未解明な部分も
あるが、一般には、真空槽内を浮遊するゴミやシールド
などから剥離した膜片が原因となり、これらが次第にチ
ャージアップされてカソード電位や接地電位との間に電
位差を生じて、異常放電が生じると考えられている。

【０００４】こうした異常放電が生じると、放電のイン
ピーダンスが変化し電力がターゲットに効率よく供給さ
れなくなって、成膜速度が低下したり透明度の低下など
の膜質の劣化を招いたりする。このため、異常放電の発
生に対しては直ちに電源を切ってターゲットへの電力供
給を停止しなければならず、作業効率が著しく低下する
という問題があった。

【０００５】そこで、この異常放電の発生を抑制するた
め、種々の提案がなされているが、その方法にはターゲ
ットを改良するものと電源を改良するものとがある。

【０００６】前者の例として、例えば特公平７−１００
８５２号公報においては、ターゲット中の窒素含有率が
異常放電に大きな影響を及ぼすとして、ターゲットに含
有される窒素量、並びにターゲットの密度及びバルク抵
抗値を一定の数値範囲に限定することにより異常放電の
発生を抑制することが提案されている。

【０００７】また、後者の例として、例えば特開平８−
３１１６４７号公報においては、ターゲットに直流（Ｄ
Ｃ；Direct Curent ）電圧を印加してグロー放電を発生
させる、いわゆるＤＣ放電方式において、異常放電を検
出した場合にそれに応答してインバータ回路の出力を急
速に絞ると共に、所定のスイッチを閉成して電源のフィ
ルタに残留するエネルギーを放出することにより、異常
放電を確実に且つ迅速に解消して、長時間に亘って電源
が遮断されないようにすることが提案されている。

【０００８】また、例えば特開平７−１９７２５８号公
報においては、ターゲットに高周波（ＲＦ；Radio Freq
uency ）電圧を印加してグロー放電を発生させる、いわ
ゆるＲＦ放電方式において、ＲＦ電力が供給されたター
ゲットに発生する負の直流電圧により蓄積されたエネル
ギーによって異常放電が誘発されるとして、ターゲット
に発生する負の直流電圧に連続的或いは間欠的に逆エネ
ルギーを印加する回路手段を電源に備えることにより、
ターゲットの蓄積エネルギーを消滅させて、異常放電の
防止を図ることが提案されている。

【０００９】また、例えば特開平７−２５８８４５号公
報においては、ＲＦ放電方式において、ターゲットの非
エロージョン部に再付着した薄膜における正の電位の上
昇による沿面放電現象や絶縁破壊放電が異常放電の原因
になるとして、ターゲットに正電圧パルスを印加するパ
ルス電源を備えることにより、ターゲットに電子を入射
し、非エロージョン部の正電荷を放電させてその電位が
一定以上に上昇することを防止して、異常放電の防止を
図ることが提案されている。

【００１０】また、例えば特開平９−２１７１７１号公
報においては、ＲＦ放電方式において、ターゲットに再
付着した膜やカソードシースに形成されたクラスタがチ
ャージングされ、そのカソードに対する電位差によりＲ
Ｆ放電に特有のトラッキングアークと呼ばれる異常放電
が発生するとして、ＲＦ電圧の供給を周期的に停止する
ことにより、トラッキングアーク等の異常放電が発生す
る前にチャージングを緩和して、異常放電を抑制するこ
とが提案されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記のように異常放電
の発生を抑制する種々の提案がなされているが、現実問
題として、プラズマ放電による成膜法においては、シー
ルドなどに付着した膜が応力により剥離したりすること
から、ある程度の異常放電は避けられない。そのため、
異常放電が発生する場合には、ターゲットへの電力の供
給を停止せざるを得ないが、その際に放電の停止を最小
限に止どめて、電源自体をダウンさせることなく、続け
て成膜できるようにすることが操業上望ましい。ところ
で、上記従来の異常放電の抑制方法においては、ＤＣ放
電方式の場合とＲＦ放電方式の場合に限定され、ターゲ
ットにＤＣ電圧とＲＦ電圧を重畳させて印加しグロー放
電を発生させる放電方式における異常放電の発生及びそ
の抑制方法について言及した公知文献はない。

【００１２】なお、特開平５−９７２４号公報において
は、ターゲットにＤＣ電圧とＲＦ電圧を重畳させて印加
する放電方式において、磁石の移動によって放電領域を
変えることにより、磁場と電場が直交する特定領域のタ
ーゲットが選択的に浸食されるエロージョン現象を防止
して、形成されるＩＴＯ薄膜の導電性を高める方法が提
案されている。しかし、この方法を用いても、放電領域
を変えることによってエロージョン現象を防止すること
は可能であっても、発塵などによる異常放電の発生には
対応することはできない。従って、異常放電に対する電
源側からの抑止技術を開発することは、どうしても必要
な課題として残っていた。

【００１３】しかも、この課題を解決する際に、ターゲ
ットにＤＣ電圧とＲＦ電圧を重畳させて印加する放電方
式においては、単純にどちらか一方の電源の出力を動か
すとターゲット破壊などの致命的な事故に至る危険性が
あるという問題がある。これは、ＲＦ放電により通常の
電圧よりも低い電圧で大電流を流しているため、ＲＦ電
圧のみを止めると過大なＤＣ電圧がかかり、過大な電力
が印加されてしまうからであり、また他方、ＤＣ電圧の
みを止めた場合には、トラッキングアーク等のＲＦ放電
に特有の放電維持機構により発生した異常放電を消滅さ
せることができないからである。

【００１４】そこで本発明は、上記問題点を鑑みてなさ
れたものであり、ターゲットにＤＣ電圧とＲＦ電圧を重
畳させて印加する放電方式において、異常放電の発生を
抑制し、正規の放電状態への迅速な復帰が可能な薄膜形
成装置及び薄膜形成方法を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の本発
明に係る薄膜形成装置及び薄膜形成方法により達成され
る。即ち、請求項１に係る薄膜形成装置は、スパッタ法
により非絶縁性の薄膜を形成する際に、真空槽内に設置
した非絶縁性のターゲットにＤＣ電力とＲＦ電力とを重
畳させて供給して、このターゲットの表面近傍にプラズ
マを発生させる薄膜形成装置であって、ターゲットに供
給するＤＣ電力及びＲＦ電力を同期して減少又は停止さ
せるための同期制御回路が設置されていることを特徴と
する。

【００１６】このように請求項１に係る薄膜形成装置に
おいては、ターゲットに供給するＤＣ電力及びＲＦ電力
を同期して減少又は停止させるための同期制御回路が設
置されていることにより、異常放電が発生した場合に、
この同期制御回路を用いてＤＣ電力とＲＦ電力との重畳
状態からこれらＤＣ電力及びＲＦ電力を同期して減少又
は停止させることが可能になる。このため、異常放電へ
の電力供給が減少又は停止されて異常放電状態が解消さ
れる。しかも、その際に、ＲＦ電圧のみを減少又は停止
させる場合に生じる過大なＤＣ電圧の印加がなく、過大
な電力がかかってしまうことが回避される。また、電力
供給自体が減少又は停止するため、ＤＣ電圧のみを止め
た場合においても消滅しないトラッキングアーク等のＲ
Ｆ放電に特有の放電維持機構による異常放電も消滅して
しまう。

【００１７】また、請求項２に係る薄膜形成方法は、ス
パッタ法により非絶縁性の薄膜を形成する際に、真空槽
内に設置した非絶縁性のターゲットにＤＣ電力とＲＦ電
力とを重畳させて供給して、このターゲットの表面近傍
にプラズマを発生させる薄膜形成方法であって、異常放
電が発生した場合に、ターゲットに供給するＤＣ電力及
びＲＦ電力を同期して減少又は停止させることを特徴と
する。

【００１８】このように請求項２に係る薄膜形成方法に
おいては、異常放電が発生した場合に、ターゲットに供
給するＤＣ電力及びＲＦ電力を同期して減少又は停止さ
せることにより、異常放電への電力供給が減少又は停止
されて異常放電状態が解消されると共に、異常放電によ
る電源ダウンを抑えて、正規の放電状態への復帰が迅速
になされる。しかも、その際に、ＲＦ電圧のみを減少又
は停止させる場合に生じる過大なＤＣ電圧の印加がな
く、過大な電力がかかってしまうことが回避される。ま
た、電力供給自体が減少又は停止するため、ＤＣ電圧の
みを止めた場合においても消滅しないトラッキングアー
ク等のＲＦ放電に特有の放電維持機構による異常放電も
消滅してしまう。

【００１９】また、請求項３に係る薄膜形成方法は、上
記請求項２に係る薄膜形成方法において、真空槽内に酸
素を含んだ反応性ガスを導入して、反応性スパッタを行
うことを特徴とする。

【００２０】このように請求項３に係る薄膜形成方法に
おいては、酸化性雰囲気中における反応性スパッタを行
っており、この場合、酸化物系の反応性スパッタによっ
て成膜された薄膜は応力が大きいことから、シールドに
付着した薄膜が剥離し易く、浮遊するゴミが発生し易
い。このため、こうした酸化物系の薄膜の薄片等に起因
して異常放電の発生する頻度が高くなるが、こうした発
生頻度の高い異常放電に対しても、ターゲットに供給す
るＤＣ電力及びＲＦ電力を同期して減少又は停止させる
ことにより、異常放電への電力供給が減少又は停止され
て異常放電状態が解消されると共に、異常放電による電
源ダウンを抑えて、正規の放電状態への復帰が迅速にな
される。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施の形態を説明する。（第１の実施形態）図１は本発明の第１の実施形態に係
る反応性スパッタ装置を示す概略断面図、図２は本発明
の第１の実施形態に係る反応性スパッタ装置における異
常放電を抑制するための動作を説明するためのフローチ
ャート、図３は図２のフローチャートに沿ったＲＦ電源
及びＤＣ電源の出力を示すグラフである。

【００２２】図１に示されるように、本実施形態に係る
反応性スパッタ装置においては、その真空槽１０に、絶
縁体１２を介して陰極としてのスパッタ電極１４が取り
付けられており、このスパッタ電極１４上には、ターゲ
ット１６が搭載されている。なお、このターゲット１６
としては、ＩＴＯ薄膜を成膜するために、Ｉｎ₂Ｏ
₃（酸化インジウム）とＳｎＯ₂（酸化錫）を主成分と
する焼結体を用いる。また、真空槽１０には陽極として
の基板ホールダ１８が取り付けられており、更にこの基
板ホールダ１８には成膜対象となる基板２０がターゲッ
ト１６に対向して取り付けられている。

【００２３】また、ターゲット１６の裏面には、ターゲ
ット１６の面積よりも小さな磁石装置２２が設けられて
いる。この磁石装置２２は、Ｓ極をターゲット１６に向
けて図面の奥行き方向に延びる２本の棒状のＳ磁石Ｓ
と、Ｎ極をターゲット１６に向けて２本のＳ磁石Ｓを離
間して囲繞するＮ磁石Ｎと、ヨーク２４とから構成され
ている。そして、Ｎ極から出た磁力線２６は、ターゲッ
ト１６面を通過した後、再びターゲット１６面を経てＳ
極に入るようになっている。こうして、磁力線２６とタ
ーゲット１６とにより、閉ループが形成されている。

【００２４】また、真空槽１０の一方には、ガス導入口
２８が設けられ、このガス導入口２８は、バリアブルバ
ルブ３０を介して例えばＡｒ（アルゴン）とＯ₂（酸
素）の混合ガスが充填されているガスボンベ３２に接続
されている。また、真空槽１０の他方には、ガス排出口
３４が設けられ、このガス排出口３４は真空ポンプ３６
に接続されている。

【００２５】また、スパッタ電極１４には、ＲＦ対策を
施したＤＣ電源３８が接続されていると共に、マッチン
グボックス４０を介してＲＦ電源４２が接続されてい
る。そして、これらＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２が、
スパッタ電極１４との間に設置された同期制御回路４４
に接続されている点に本実施形態の特徴がある。なお、
基板２０及び基板ホールダ１８は、真空槽１０を介して
接地されている。

【００２６】次に、図１の反応性スパッタ装置を用いて
ＩＴＯ膜を形成する際に発生する異常放電を抑制する方
法を、図２及び図３を用いて説明する。先ず、真空ポン
プ３６を用いて真空槽１０内を高真空状態にした後、ガ
スボンベ３２に充填されているＡｒとＯ₂の混合ガス
を、バリアブルバルブ３０及びガス導入口２８を介して
真空槽１０内に導入する。こうしてスッパタ雰囲気を設
定する。

【００２７】続いて、ターゲット１６に、ＤＣ電源３８
からＤＣ電圧を供給すると共に、マッチングボックス４
０によって整合をとりながらＲＦ電源４２からＲＦ電圧
を供給する。こうして、ＤＣ電圧及びＲＦ電圧を重畳さ
せて供給し、グロー放電を開始する。

【００２８】この放電が開始されると、陰極から出た電
子は、磁力線２６とターゲット１６とにより形成される
閉ループ内に閉じ込められてトロコイド運動を行い、タ
ーゲット１６の表面近傍に高密度のプラズマが形成され
る。そして、このプラズマ中のイオンがターゲット１６
表面に衝突し、ターゲット原子をはじき出し、陽極とし
ての基板ホールダ１８に取り付けられている基板２０上
に、ＩＴＯ薄膜を形成する。

【００２９】ところで、このＩＴＯ薄膜を形成している
際に、異常放電が発生することがあり、その場合には異
常放電を抑制するために以下のような処置を取る。即
ち、図２のフローチャートに示されるように、放電開始
（ステップ１）の後、ＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２か
らターゲット１６に供給されているＤＣ出力電力及びＲ
Ｆ出力電力が安定しているか否かを確認する（ステップ
２）。

【００３０】これらのＤＣ出力電力及びＲＦ出力電力が
安定して供給されている場合には、通常のスパッタ処理
によるＩＴＯ薄膜の形成を行うが、その際に、異常放電
が発生しているか否かを検出する作業を継続して行う。
この異常放電の検出方法としては、基本的に２つの方法
が考えられる。その一つは、ＤＣ電圧の供給におけるＤ
Ｃ電流の急激な増加を検出する方法である。他の一つ
は、ＲＦ電圧の供給における放電条件の変化に伴う放電
系のインピーダンス変化による反射電力の増加を検出す
る方法である。そして、これらの検出方法は単独で使用
してもよいが、併用することも可能である。従って、こ
こでは、異常放電の検出作業として、ＤＣ電流Ｉ_DC及び
ＲＦ反射電力Ｐ_RFの検出を行う（ステップ３）。

【００３１】そして、これらのＤＣ電流Ｉ_DC及びＲＦ反
射電力Ｐ_RFが急増しているか否かをチェックし（ステッ
プ４）、急増していない場合には、異常放電が発生して
いないとして、通常のスパッタ処理によるＩＴＯ薄膜の
形成を行うと共に、ＤＣ電流Ｉ_DC及びＲＦ反射電力Ｐ_RF
の検出を継続して行う（ステップ３）。もし、ＤＣ電流
Ｉ_DC及びＲＦ反射電力Ｐ_RFが急増している場合には、異
常放電が発生しているとして、同期制御回路４４を作動
させ、ＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２からターゲット１
６に供給されているＤＣ出力電力及びＲＦ出力電力を同
期して停止する（ステップ５）。

【００３２】こうしたターゲット１６に供給されている
ＤＣ出力電力及びＲＦ出力電力の停止により、異常放電
は消滅する（ステップ６）。このとき、ターゲット１６
に供給されているＲＦ出力電力のみを停止させるもので
はないため、過大なＤＣ電圧が印加されて過大な電力が
かかってしまう事態は回避される。また、ＤＣ出力電力
のみを停止させるものではないため、トラッキングアー
ク等のＲＦ放電に特有の放電維持機構により発生する異
常放電が消滅せずに維持されることもない。そして、異
常放電の消滅（ステップ６）の後、一定期間をおいて、
ＲＦ電源４２からターゲット１６へのＲＦ出力電力の供
給を再開し、続いてＤＣ電源３８からターゲット１６へ
のＤＣ出力電力の供給を再開する。こうして、再び放電
開始（ステップ１）に復帰する。

【００３３】なお、ＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２から
ターゲット１６に供給されているＤＣ出力電力及びＲＦ
出力電力が安定しているか否かを確認する（ステップ
２）際に、これらのＤＣ出力電力及びＲＦ出力電力が安
定して供給されていない場合には、一定期間内に複数回
の確認を行い（ステップ７）、ＤＣ出力電力及びＲＦ出
力電力が安定供給されていないことの確認が所定の回数
ｎを超える場合には、ターゲット１６が致命的に短絡し
ている場合などであると考えられるため、電源を停止す
る（ステップ８）。

【００３４】次に、図１の反応性スパッタ装置における
ＤＣ出力電圧及びＲＦ出力電圧の変化を、図２のフロー
チャートに対応させて説明する。図３のグラフに示され
るように、放電開始（ステップ１）時は、時間軸の始点
に相当する。そして、ＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２か
らターゲット１６にＤＣ出力電圧及びＲＦ出力電圧が安
定して供給され、通常のスパッタ処理によるＩＴＯ薄膜
の形成が行われている状態は、出力領域ａ１に相当す
る。

【００３５】その後、ＤＣ電流Ｉ_DC及びＲＦ反射電力Ｐ
_RFの急増を検出した場合に、異常放電が発生していると
して同期制御回路４４を作動させて、ＤＣ電源３８及び
ＲＦ電源４２からターゲット１６に供給されているＤＣ
出力電圧及びＲＦ出力電圧を同期して停止する（ステッ
プ５）が、このＤＣ出力電圧及びＲＦ出力電圧の停止の
時点が、出力領域ａ１の終端に相当し、この時点からタ
ーゲット１６へのＲＦ出力電圧及びＤＣ出力電圧の供給
を再開するまでの期間が、停止領域ｂ１に相当する。

【００３６】そして、こうした一連の流れが繰り返され
る。即ち、再び放電開始（ステップ１）に復帰した段階
から、ＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２からターゲット１
６にＤＣ出力電圧及びＲＦ出力電圧が安定して供給され
る出力領域ａ２が開始され、ＤＣ電流Ｉ_DC及びＲＦ反射
電力Ｐ_RFの急増により異常放電の発生が検出されると、
停止領域ｂ２において、ＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２
からターゲット１６に供給されているＤＣ出力電圧及び
ＲＦ出力電圧を同期して停止している状態になり、更に
放電開始（ステップ１）に復帰した段階から、ＤＣ電源
３８及びＲＦ電源４２からターゲット１６にＤＣ出力電
圧及びＲＦ出力電圧が安定して供給される出力領域ａ３
が開始される。

【００３７】以上のように本実施形態によれば、ターゲ
ット１６にＤＣ電圧及びＲＦ電圧を重畳させて供給する
ＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２が同期制御回路４４に接
続されている反応性スパッタ装置を用い、ＩＴＯ薄膜を
形成している際に、ＤＣ電流Ｉ_DC及びＲＦ反射電力Ｐ_RF
が急増しているか否かをチェックし、もし急増している
場合には異常放電が発生しているとして同期制御回路４
４を作動させ、ＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２からター
ゲット１６に供給されているＤＣ出力電力及びＲＦ出力
電力を同期して停止することにより、異常放電を消滅さ
せることができると共に、異常放電による電源ダウンを
抑えて、正規の放電状態に迅速に復帰することが可能に
なる。従って、異常放電の発生に伴うＩＴＯ薄膜の成膜
作業の停止を最小限に止どめて、作業効率を高めると共
に、高品質のＩＴＯ薄膜を得ることができる。しかも、
その際に、ターゲット１６に供給されているＲＦ出力電
力のみを停止させるものではないため、過大なＤＣ電圧
が印加されて過大な電力がかかってしまう事態を回避す
ることができる。また、ＤＣ出力電力のみを停止させる
ものではないため、トラッキングアーク等のＲＦ放電に
特有の放電維持機構により発生した異常放電も、維持さ
れることなく消滅させることができる。

【００３８】なお、本実施形態においては、ターゲット
としてＩｎ₂Ｏ₃とＳｎＯ₂を主成分とする焼結体を用
い、ＡｒとＯ₂の混合ガス雰囲気中においてＩＴＯ薄膜
をスッパタ成膜しているが、こうした酸化物系の反応性
スパッタによって成膜された薄膜は応力が大きいために
シールドに付着した薄膜が剥離し易く、浮遊するゴミが
発生し易いため、こうした酸化物系の薄膜の薄片に起因
して異常放電の発生する頻度が高くなる。また、こうし
た導電性の薄膜はアースシールドとターゲットとの間に
入り易くため、この点からも異常放電の発生する頻度が
高くなる。従って、こうした発生頻度の高い異常放電に
対して本実施形態を適用し、ＤＣ電力及びＲＦ電力を同
期して減少又は停止させることにより異常放電を消滅さ
せることは、特にその実用上の効果が大きい。

【００３９】（第２の実施形態）図４は本発明の第２の
実施形態に係る反応性スパッタ装置における異常放電を
抑制するための動作を説明するためのフローチャート、
図５は図４のフローチャートに沿ったＲＦ電源の出力を
示すグラフである。なお、本実施形態に係る反応性スパ
ッタ装置は、上記第１の実施形態の図１に示す反応性ス
パッタ装置と同一であるため、その図示及び説明は省略
する。但し、反応性スパッタ装置の各構成要素を示す符
号はそのまま使用する。

【００４０】本実施形態に係る反応性スパッタ装置を用
いてＩＴＯ膜を形成する際に発生する異常放電を抑制す
る方法を、図４及び図５を用いて説明する。但し、通常
のスパッタ法によりＩＴＯ薄膜を形成する工程は、上記
第１の実施形態における場合と同様であるため、説明を
省略する。

【００４１】スパッタ法によりＩＴＯ薄膜を形成してい
る際に発生する異常放電を抑制するために、図４のフロ
ーチャートに示されるような処置を取る。なお、この図
４のフローチャートは、上記図２のフローチャートと共
通する点が多いため、共通点については説明を簡略化
し、その相違点について重点的に述べる。

【００４２】即ち、図４のフローチャートに示されるよ
うに、放電開始（ステップ１）の後、ＤＣ電源３８及び
ＲＦ電源４２からターゲット１６に供給されているＤＣ
出力電力及びＲＦ出力電力が安定しているか否かを確認
し（ステップ２）、これらのＤＣ出力電力及びＲＦ出力
電力が安定して供給されている場合には通常のスパッタ
処理によるＩＴＯ薄膜の形成を行うが、その際に、ＤＣ
電流Ｉ_DC及びＲＦ反射電力Ｐ_RFの検出を行い（ステップ
３）、これらのＤＣ電流Ｉ_DC及びＲＦ反射電力Ｐ_RFが急
増しているか否かをチェックする（ステップ４）。

【００４３】そして、もしＤＣ電流Ｉ_DC及びＲＦ反射電
力Ｐ_RFが急増している場合には、異常放電が発生してい
るとして、同期制御回路４４を作動させ、ターゲット１
６にＤＣ電源３８から供給されているＤＣ出力電力の停
止とＲＦ電源４２から供給されているＲＦ出力電力の低
減とを同期して行う（ステップ５）。

【００４４】即ち、ＲＦ電源４２から供給されているＲ
Ｆ出力電力は、上記第１の実施形態の場合のように完全
に停止するのではなく、ＤＣ出力電力の停止と同期して
低減している。そして、こうしたターゲット１６に供給
されているＤＣ出力電力の停止及びＲＦ出力電力の低減
によっても、異常放電は消滅する（ステップ６）。そし
て、異常放電の消滅（ステップ６）の後、一定期間をお
いてＲＦ電源４２からターゲット１６へ供給するＲＦ出
力電力を元の水準にまで増大させ、続いてＤＣ電源３８
からターゲット１６へのＤＣ出力電力の供給を再開す
る。こうして再び放電開始（ステップ１）に復帰する。

【００４５】次に、反応性スパッタ装置におけるＲＦ出
力電圧の変化を、図４のフローチャートに対応させて説
明する。なお、図５のグラフにおいて、ＤＣ出力電圧の
変化は上記第１の実施形態の図３のグラフに示すものと
同一であることから、煩雑を避けるため図示を省略す
る。

【００４６】図５のグラフに示されるように、放電開始
（ステップ１）時は、時間軸の始点に相当する。そし
て、ＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２からターゲット１６
にＤＣ出力電圧及びＲＦ出力電圧が安定して供給され、
通常のスパッタ処理によるＩＴＯ薄膜の形成が行われて
いる状態は、出力領域ｃ１に相当する。

【００４７】その後、ＤＣ電流Ｉ_DC及びＲＦ反射電力Ｐ
_RFの急増を検出し、異常放電が発生しているとして、同
期制御回路４４の作動により、ターゲット１６にＤＣ電
源３８から供給されているＤＣ出力電力の停止とＲＦ電
源４２から供給されているＲＦ出力電力の低減とを同期
して行う（ステップ５）が、このＤＣ出力電力の停止及
びＲＦ出力電力の低減の時点が、出力領域ｃ１の終端に
相当し、この時点からターゲット１６に供給するＲＦ出
力電力を元の水準にまで増大させ、ＤＣ電源３８からの
ＤＣ出力電力の供給を再開するまでの期間が、弱電力領
域ｄ１に相当する。

【００４８】そして、こうした一連の流れが繰り返され
る。即ち、再び放電開始（ステップ１）に復帰した段階
から、ＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２からターゲット１
６にＤＣ出力電圧及びＲＦ出力電圧が安定して供給され
る出力領域ｃ２が開始され、ＤＣ電流Ｉ_DC及びＲＦ反射
電力Ｐ_RFの急増により異常放電の発生が検出されると、
弱電力領域ｄ２において、ターゲット１６に供給されて
いるＤＣ電源３８からのＤＣ出力電圧の停止とＲＦ電源
４２からのＲＦ出力電圧の低減とを同期して行っている
状態になり、更に放電開始（ステップ１）に復帰した段
階から、ＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２からターゲット
１６にＤＣ出力電圧及びＲＦ出力電圧が安定して供給さ
れる出力領域ｃ３が開始される。

【００４９】以上のように本実施形態によれば、ターゲ
ット１６にＤＣ電圧及びＲＦ電圧を重畳させて供給する
ＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２が同期制御回路４４に接
続されている反応性スパッタ装置を用い、ＩＴＯ薄膜を
形成している際に、ＤＣ電流Ｉ_DC及びＲＦ反射電力Ｐ_RF
が急増しているか否かをチェックし、急増している場合
には、異常放電が発生しているとして同期制御回路４４
を作動させ、ターゲット１６にＤＣ電源３８から供給さ
れているＤＣ出力電力の停止とＲＦ電源４２から供給さ
れているＲＦ出力電力の低減とを同期して行うことによ
り、上記第１の実施形態の場合のようにＤＣ出力電力及
びＲＦ出力電力を同期して停止しなくとも、異常放電を
消滅させることができると共に、異常放電による電源ダ
ウンを抑えて、正規の放電状態に迅速に復帰することが
可能になる。従って、上記第１の実施形態の場合と同様
の効果を奏することができる。

【００５０】なお、上記第１の実施形態においてはター
ゲット１６に供給されているＤＣ出力電力及びＲＦ出力
電力を同期して停止し、上記第２の実施形態においては
ターゲット１６に供給されているＤＣ出力電力の停止と
ＲＦ出力電力の低減とを同期して行っているが、これら
の場合に限らず、例えばターゲット１６に供給されてい
るＤＣ出力電力及びＲＦ出力電力を同期して低減して
も、異常放電を消滅させる効力はある。

【００５１】

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明に係
る薄膜形成装置及び薄膜形成方法によれば、次のような
効果を奏することができる。即ち、請求項１に係る薄膜
形成装置によれば、ターゲットに供給するＤＣ電力及び
ＲＦ電力を同期して減少又は停止させるための同期制御
回路が設置されていることにより、異常放電が発生した
場合に、この同期制御回路を用いてＤＣ電力とＲＦ電力
との重畳状態からこれらＤＣ電力及びＲＦ電力を同期し
て減少又は停止させることが可能になるため、異常放電
への電力供給が減少又は停止して異常放電を消滅させる
ことができると共に、異常放電による電源ダウンを抑え
て、正規の放電状態に迅速に復帰することが可能にな
る。従って、異常放電の発生に伴う成膜作業の停止を最
小限に止どめて作業効率を高めると共に、高品質の薄膜
を得ることができる。

【００５２】また、請求項２に係る薄膜形成方法によれ
ば、異常放電が発生した場合に、ターゲットに供給する
ＤＣ電力及びＲＦ電力を同期して減少又は停止させるこ
とにより、異常放電への電力供給が減少又は停止して異
常放電を消滅させることができると共に、異常放電によ
る電源ダウンを抑えて、正規の放電状態に迅速に復帰す
ることが可能になる。従って、異常放電の発生に伴う成
膜作業の停止を最小限に止どめて作業効率を高めると共
に、高品質の薄膜を得ることができる。しかも、その際
に、ＲＦ電圧のみを減少又は停止させるものではないた
め、過大なＤＣ電圧が印加され過大な電力がかかってし
まうことを回避することができる。また、ＤＣ出力電力
のみを減少又は停止させるものではないため、トラッキ
ングアーク等のＲＦ放電に特有の放電維持機構により発
生した異常放電も、維持されることなく消滅させること
ができる。

【００５３】また、請求項３に係る薄膜形成方法によれ
ば、酸化性雰囲気中における反応性スパッタを行ってお
り、この場合、酸化物系の反応性スパッタによって成膜
された薄膜は応力が大きいことからシールドに付着した
薄膜が剥離し易く、こうした酸化物系の薄膜の薄片に起
因して異常放電の発生する頻度が高くなるため、ＤＣ電
力及びＲＦ電力を同期して減少又は停止させることによ
りこうした発生頻度の高い異常放電を消滅させ、正規の
放電状態に迅速に復帰することが可能になることは、特
にその実用上の効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る反応性スパッタ
装置を示す概略断面図である。

【図２】本発明の第１の実施形態に係る反応性スパッタ
装置における異常放電を抑制するための動作を説明する
ためのフローチャートである。

【図３】図２のフローチャートに沿ったＲＦ電源及びＤ
Ｃ電源の出力を示すグラフである。

【図４】本発明の第２の実施形態に係る反応性スパッタ
装置における異常放電を抑制するための動作を説明する
ためのフローチャートである。

【図５】図４のフローチャートに沿ったＲＦ電源の出力
を示すグラフである。

【符号の説明】

１０真空槽１２絶縁体１４スパッタ電極１６ターゲット１８基板ホルダ２０基板２２磁石装置２４ヨーク２６磁力線２８ガス導入口３０バリアブルバルブ３２ボンベ３４ガス排出口３６真空ポンプ３８ＤＣ電源４０マッチングボックス４２ＲＦ電源４４同期制御回路ＳＳ磁石ＮＮ磁石ａ１、ａ２、ａ３出力領域ｂ１、ｂ２停止領域ｃ１、ｃ２、ｃ３出力領域ｄ１、ｄ２弱電力領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4K029 BA45 BA50 BC03 BC09 BD00 CA05 CA06 DC02 DC05 DC34 DC35 DC40 EA09 5F103 AA08 BB59 DD30 LL20 RR10 5G323 BA02 BB05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スパッタ法により非絶縁性の薄膜を形成
する際に、真空槽内に設置した非絶縁性のターゲットに
直流電力と高周波電力とを重畳させて供給して、前記タ
ーゲットの表面近傍にプラズマを発生させる薄膜形成装
置であって、前記ターゲットに供給する直流電力及び高周波電力を同
期して減少又は停止させるための同期制御回路が設置さ
れていることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】スパッタ法により非絶縁性の薄膜を形成
する際に、真空槽内に設置した非絶縁性のターゲットに
直流電力と高周波電力とを重畳させて供給して、前記タ
ーゲットの表面近傍にプラズマを発生させる薄膜形成方
法であって、異常放電が発生した場合に、前記ターゲットに供給する
直流電力及び高周波電力を同期して減少又は停止させる
ことを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項３】請求項２記載の薄膜形成方法において、前記真空槽内に酸素を含んだ反応性ガスを導入して、反
応性スパッタを行うことを特徴とする薄膜形成方法。