JP2010248588A

JP2010248588A - Film deposition method, film deposition system, and method for manufacturing semiconductor device

Info

Publication number: JP2010248588A
Application number: JP2009101197A
Authority: JP
Inventors: Tetsukazu Nakamura; 哲一中村; Shoichi Miyahara; 昭一宮原; Hiroshi Chiba; 洋千葉; Tsukasa Itani; 司井谷
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2009-04-17
Filing date: 2009-04-17
Publication date: 2010-11-04

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film deposition method, a film deposition system, and a method for manufacturing a semiconductor device, sharply improving poor ignition when discharge is continuously performed. <P>SOLUTION: A first electrode 14 is brought into contact with a predetermined position of a cathode 12 to detect whether or not the discharge is generated between the cathode 12 and an anode 13. According to the detection result, a second electrode 15 is brought into contact with a position different from the predetermined position, the discharge is generated to generate plasma, and a conductive material contained in the plasma is deposited at an upper part of a substrate 51. An ignition probability of the electrodes in film deposition is sharply raised, and thus, production efficiency and production yield of the semiconductor device are improved. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、成膜方法、成膜装置、及び半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a film forming method, a film forming apparatus, and a method for manufacturing a semiconductor device.

半導体装置の配線間を絶縁する手段として、従来から二酸化珪素（ＳｉＯ２、シリカ）や窒化珪素（ＳｉＮ）などの無機材料を含む絶縁膜が用いられ、絶縁膜の微細パターンを形成する際には、エッチングマスクとしてレジストが用いられている。 Conventionally, an insulating film containing an inorganic material such as silicon dioxide (SiO2, silica) or silicon nitride (SiN) is used as a means for insulating between wirings of a semiconductor device, and when forming a fine pattern of the insulating film, A resist is used as an etching mask.

しかしながら、レジストと絶縁膜とのエッチングレートの差が小さい場合、エッチングの際にレジスト材と絶縁膜とを区別して反応させることが難しい。そこで、レジストと絶縁膜との間に、両者とエッチング反応性が異なるマスク(ハードマスク)を設けることが広く行われている。マスク用の材料としては、近年、機械的強度が高く化学的に不活性なＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）などの炭素膜が検討されている。 However, when the difference in etching rate between the resist and the insulating film is small, it is difficult to make the resist material and the insulating film react with each other during etching. Therefore, it is widely performed to provide a mask (hard mask) having different etching reactivity between the resist and the insulating film. In recent years, carbon films such as DLC (diamond-like carbon), which has high mechanical strength and is chemically inert, have been studied as a material for the mask.

炭素膜の成膜方法としては、例えばアーク放電により発生させたプラズマを利用するＦＣＡ（ＦｉｌｔｅｒｅｄＣａｔｈｏｄｉｃＡｒｃ）法を用いることができる。ＦＣＡ法では、電極をカソード（ターゲット）へ接触させて着火させることにより、カソードとアノードとの間にアーク放電を誘起し、アーク放電によってカソードから発生したプラズマを成膜対象へと誘導して成膜が行われる。 As a method for forming the carbon film, for example, an FCA (Filtered Cathodic Arc) method using plasma generated by arc discharge can be used. In the FCA method, an electrode is brought into contact with a cathode (target) and ignited to induce an arc discharge between the cathode and the anode, and plasma generated from the cathode by the arc discharge is induced to a film formation target. A membrane is performed.

特開２００２−０１２９７２号公報JP 2002-012972 A 特開２００１−２０９９２９号公報JP 2001-209929 A 特開２００４−２５６８３７号公報JP 2004-256837 A 特開２００４−３００４８６号公報JP 2004-300486 A 特開２００５−１５８０９２号公報JP 2005-158092 A Ｈ．Ｔａｋｉｇａｗａｅｔａｌ．”ＤＬＣｔｈｉｎｆｉｌｍｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｂｙｃａｔｈｏｄｉｃａｒｃｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｗｉｔｈａｓｕｐｅｒｄｒｏｐｌｅｔ−ｆｒｅｅｓｙｓｔｅｍ”，ＳｕｒｆａｃｅａｎｄＣｏａｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．１６３−１６４，ｐｐ．３６８−３７３，２００３H. Takagawa et al. “DLC thin film preparation by cathodic arc deposition with a super droplet-free system”, Surface and Coating Technology, vol. 163-164, pp. 368-373, 2003

しかし、アーク放電を連続して行うと、着火不良が原因でアーク放電が誘起しないことがある。本発明は、着火不良を大幅に向上できる成膜方法、成膜装置、及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 However, when arc discharge is continuously performed, arc discharge may not be induced due to poor ignition. It is an object of the present invention to provide a film forming method, a film forming apparatus, and a method for manufacturing a semiconductor device that can significantly improve ignition failure.

発明の一観点によれば、第１の電極をカソードの所定位置に接触させ、前記カソードとアノードとの間にアーク放電が発生したかどうかを検出し、前記検出結果に応じて、第２の電極を前記所定位置とは異なる位置に接触させ、前記アーク放電を発生させてプラズマを生成する工程と、前記プラズマに含まれる導電材料を、基板上に堆積する工程とを含む成膜方法が提供される。 According to one aspect of the invention, the first electrode is brought into contact with a predetermined position of the cathode, and it is detected whether or not arc discharge has occurred between the cathode and the anode. There is provided a film forming method including a step of bringing an electrode into contact with a position different from the predetermined position to generate the arc discharge to generate plasma, and a step of depositing a conductive material included in the plasma on a substrate. Is done.

発明の別の一観点によれば、アノードと、前記アノードから離間するように配置した１つのカソードと、前記１つのカソードの異なる位置に接触できるように配置した少なくとも２つの電極とを有する成膜装置が提供される。 According to another aspect of the invention, a film formation comprising: an anode; one cathode disposed away from the anode; and at least two electrodes disposed so as to be in contact with different positions of the one cathode. An apparatus is provided.

発明の別の一観点によれば、基板上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に導電材料を含むマスクを形成する工程と、前記マスク上にレジストを形成する工程と、前記レジストに第１の開口を形成する工程と、前記第１の開口を介して、前記マスクに第２の開口を形成する工程と、前記第２の開口を介して、前記絶縁膜に第３の開口を形成する工程とを有し、前記マスクを形成する工程は、第１の電極をカソードの所定位置に接触させ、前記カソードとアノードとの間にアーク放電が発生したかどうかを検出し、前記検出結果に応じて、第２の電極を前記所定位置とは異なる位置に接触させ、前記アーク放電を発生させてプラズマを生成する工程と、前記プラズマに含まれる導電材料を、前記絶縁膜上に堆積する工程とを有する半導体装置の製造方法が提供される。 According to another aspect of the invention, a step of forming an insulating film on a substrate, a step of forming a mask containing a conductive material on the insulating film, a step of forming a resist on the mask, and the resist Forming a first opening on the mask, forming a second opening in the mask through the first opening, and forming a third opening in the insulating film through the second opening. The step of forming the mask includes contacting the first electrode with a predetermined position of the cathode, detecting whether an arc discharge has occurred between the cathode and the anode, and In accordance with the detection result, a step of bringing the second electrode into contact with a position different from the predetermined position to generate the arc discharge to generate plasma, and a conductive material contained in the plasma on the insulating film A semiconductor device having a process of depositing The method of manufacturing is provided.

上述の観点によれば、成膜時の電極の着火確率を大幅に向上させることができる。ひいては、半導体装置の製造効率や製造歩留まりの改善を図ることができる。 According to the above viewpoint, the ignition probability of the electrode during film formation can be greatly improved. As a result, the manufacturing efficiency and manufacturing yield of the semiconductor device can be improved.

図１は、実施例１における成膜装置の構造を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a structure of a film forming apparatus according to the first embodiment. 図２は、実施例１における成膜装置に備えられているプラズマ発生部および駆動制御部の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a plasma generation unit and a drive control unit provided in the film forming apparatus according to the first embodiment. 図３は、本発明の成膜装置を用いた成膜工程を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a film forming process using the film forming apparatus of the present invention. 図４は、本発明の成膜装置を用いた着火工程を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing an ignition process using the film forming apparatus of the present invention. 図５は、実施例１における成膜装置と、従来の成膜装置とを用いて２４時間連続で成膜を行った場合の着火不良の頻度を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the frequency of ignition failure when film formation is performed continuously for 24 hours using the film formation apparatus in Example 1 and the conventional film formation apparatus. 図６は、実施例１における成膜装置に備えられているプラズマ発生部の平面図、およびプラズマ発生部の変形例の平面図である。FIG. 6 is a plan view of a plasma generation unit provided in the film forming apparatus in Example 1, and a plan view of a modification of the plasma generation unit. 図７は、実施例１における成膜装置に備えられているプラズマ発生部および駆動制御部の、別の変形例の構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of another modified example of the plasma generation unit and the drive control unit provided in the film forming apparatus according to the first embodiment. 図８は、実施例２における成膜装置の構造を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram illustrating the structure of the film forming apparatus in the second embodiment. 図９は、実施例２における成膜装置に備えられているプラズマ発生部の構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram of a plasma generation unit provided in the film forming apparatus according to the second embodiment. 図１０は、図８に示す成膜装置に備えられているプラズマ発生部を示す平面図、およびプラズマ発生部の変形例を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing a plasma generator provided in the film forming apparatus shown in FIG. 8, and a plan view showing a modification of the plasma generator. 図１１は、実施例３における成膜装置を用いた成膜方法を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining a film forming method using the film forming apparatus according to the third embodiment. 図１２は、実施例４における半導体装置の製造方法を示した工程断面図（その１）である。FIG. 12 is a process cross-sectional view (part 1) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment. 図１３は、実施例４における半導体装置の製造方法を示した工程断面図（その２）である。FIG. 13 is a process cross-sectional view (part 2) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。 Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.

実施例１について、図１乃至図７を参照して説明する。 A first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 7.

図１は、実施例１における成膜装置の構造を示す模式図である。成膜装置は、図１に示すように、プラズマ発生部１０と、プラズマ分離部２０と、パーティクルトラップ部３０と、プラズマ移送部４０と、成膜チャンバ５０と、駆動制御部６０とを有している。 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a structure of a film forming apparatus according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the film forming apparatus includes a plasma generation unit 10, a plasma separation unit 20, a particle trap unit 30, a plasma transfer unit 40, a film formation chamber 50, and a drive control unit 60. ing.

これらのプラズマ発生部１０、プラズマ分離部２０、パーティクルトラップ部３０、プラズマ移送部４０及び成膜チャンバ５０の筐体としては、例えばステンレスが用いられる。プラズマ発生部１０、プラズマ分離部２０及びパーティクルトラップ部３０は、例えば筒状に形成され、図１に示すように、下からプラズマ発生部１０、プラズマ分離部２０及びパーティクルトラップ部３０の順で直線状に配置されて連結されている。 For example, stainless steel is used as the casing of the plasma generation unit 10, the plasma separation unit 20, the particle trap unit 30, the plasma transfer unit 40, and the film formation chamber 50. The plasma generation unit 10, the plasma separation unit 20, and the particle trap unit 30 are formed in a cylindrical shape, for example, and as shown in FIG. Arranged and connected.

プラズマ移送部４０は、例えば筒状に形成されており、その一方の端部がプラズマ分離部２０に接続され、他方の端部が成膜チャンバ５０に接続されている。成膜チャンバ５０内には、基板５１が配置されるステージ５２が設けられている。 The plasma transfer unit 40 is formed, for example, in a cylindrical shape, one end of which is connected to the plasma separation unit 20 and the other end is connected to the film forming chamber 50. A stage 52 on which a substrate 51 is disposed is provided in the film forming chamber 50.

以下、成膜装置の各部について、より詳細に説明する。 Hereinafter, each part of the film forming apparatus will be described in more detail.

プラズマ発生部１０の筐体下端部には、絶縁板１１が配置されており、絶縁板１１の上にカソード１２が配置されている。絶縁板１１としては、例えばＡｌ₂Ｏ₃が用いられる。 An insulating plate 11 is disposed at the lower end of the casing of the plasma generating unit 10, and a cathode 12 is disposed on the insulating plate 11. As the insulating plate 11, for example, Al ₂ O ₃ is used.

カソード１２は、その成分がアーク放電により蒸発することによりプラズマ中に成膜材料のイオンを供給するため、成膜材料を含む導電材料で形成されている。ＤＬＣなどの炭素膜を成膜する場合には、例えばカソード１２としてグラファイトが用いられる。 The cathode 12 is formed of a conductive material containing a film forming material in order to supply ions of the film forming material into the plasma as its components are evaporated by arc discharge. When forming a carbon film such as DLC, graphite is used as the cathode 12, for example.

プラズマ発生部１０の筐体下端部の外周には、カソード１２の側面を囲むようにカソードコイル１７が配置されている。 A cathode coil 17 is disposed on the outer periphery of the lower end of the casing of the plasma generator 10 so as to surround the side surface of the cathode 12.

カソード１２上には、筐体の内壁面に第１の電極１４および第２の電極１５が設けられており、それぞれカソード１２上の異なる位置に接触できるように配置されている。第１の電極１４および第２の電極１５のカソード１２へ接触する部分の材料としては、例えば炭素が用いられる。 On the cathode 12, the 1st electrode 14 and the 2nd electrode 15 are provided in the inner wall surface of the housing | casing, and it has arrange | positioned so that it can contact the different position on the cathode 12, respectively. For example, carbon is used as the material of the portion of the first electrode 14 and the second electrode 15 that contacts the cathode 12.

第１の電極１４および第２の電極１５の上方には、筐体の内壁面にさらにアノード１３が設けられている。成膜時にはカソード１２とアノード１３との間に電圧が印加されており、第１の電極１４および第２の電極１５のいずれかがカソードに接触して着火が起こると、着火がトリガとなって、カソード１２とアノード１３との間にアーク放電が発生する。そして、カソード１２上に炭素イオンを含むプラズマが生成される。 Above the first electrode 14 and the second electrode 15, an anode 13 is further provided on the inner wall surface of the housing. A voltage is applied between the cathode 12 and the anode 13 at the time of film formation, and when any of the first electrode 14 and the second electrode 15 comes into contact with the cathode and ignition occurs, the ignition is a trigger. Arc discharge occurs between the cathode 12 and the anode 13. Then, a plasma containing carbon ions is generated on the cathode 12.

また、プラズマ発生部１０には、成膜装置を制御するための駆動制御部６０が接続されており、駆動制御部６０は、カソード１２、アノード１３、第１の電極１４、第２の電極１５がそれぞれ電気的に接続されている。駆動制御部６０の詳細については後述する。 In addition, a drive control unit 60 for controlling the film forming apparatus is connected to the plasma generation unit 10, and the drive control unit 60 includes the cathode 12, the anode 13, the first electrode 14, and the second electrode 15. Are electrically connected to each other. Details of the drive control unit 60 will be described later.

プラズマ発生部１０とプラズマ分離部２０との境界部分には、絶縁リング２１として、例えばフッ素樹脂のリングが設けられている。この絶縁リング２１により、プラズマ発生部１０の筐体とプラズマ分離部２０の筐体とが電気的に分離されている。 For example, a fluororesin ring is provided as an insulating ring 21 at the boundary between the plasma generation unit 10 and the plasma separation unit 20. By this insulating ring 21, the casing of the plasma generation unit 10 and the casing of the plasma separation unit 20 are electrically separated.

プラズマ分離部２０の筐体の外周には、プラズマ発生部１０で発生したプラズマを筐体中心部に収束させつつ、所定の方向に移動させるための磁場を発生するガイドコイル２２，２３が設けられている。 Guide coils 22 and 23 for generating a magnetic field for moving the plasma generated by the plasma generation unit 10 in a predetermined direction while converging the plasma generated by the plasma generation unit 10 to the center of the case are provided on the outer periphery of the case of the plasma separation unit 20. ing.

また、プラズマ分離部２０とプラズマ移送部４０との接続部近傍には、プラズマの進行方向を曲げる磁場（斜め磁場）を発生する斜め磁場発生コイル２４が設けられている。プラズマは、斜め磁場により進行方向が曲げられ、プラズマ移送部４０に進入する。なお、図１中の破線Ａは、プラズマの移動経路を示している。 Further, an oblique magnetic field generating coil 24 that generates a magnetic field (an oblique magnetic field) that bends the plasma traveling direction is provided in the vicinity of the connection portion between the plasma separation unit 20 and the plasma transfer unit 40. The traveling direction of the plasma is bent by the oblique magnetic field and enters the plasma transfer unit 40. In addition, the broken line A in FIG. 1 has shown the movement path | route of plasma.

パーティクルトラップ部３０には、プラズマ発生部１０で発生したパーティクルがプラズマ分離部２０の磁場の影響をほとんど受けることなく直進して進入する。パーティクルトラップ部３０の上端部には、パーティクルを横方向に反射する反射板３１と、反射板３１により反射されたパーティクルを捕捉するパーティクル捕捉部３２とが設けられている。 Particles generated by the plasma generation unit 10 go straight into the particle trap unit 30 without being affected by the magnetic field of the plasma separation unit 20. At the upper end of the particle trap unit 30, a reflecting plate 31 that reflects particles in the lateral direction and a particle capturing unit 32 that captures particles reflected by the reflecting plate 31 are provided.

パーティクル捕捉部３２には、複数のフィン３３が筐体内面に対し斜めに配置されている。パーティクル捕捉部３２に進入したパーティクルは、これらのフィン３３により何度も反射されて運動エネルギーを消耗し、最終的にフィン３３又は筐体壁面に捕捉される。なお、図１中の矢印Ｂは、このようなパーティクルの移動方向を示している。 In the particle trap 32, a plurality of fins 33 are arranged obliquely with respect to the inner surface of the housing. The particles that have entered the particle capturing unit 32 are reflected many times by these fins 33 and consume kinetic energy, and are finally captured by the fins 33 or the wall surface of the casing. Note that an arrow B in FIG. 1 indicates the moving direction of such particles.

プラズマ移送部４０には、プラズマ分離部２０でパーティクルと分離されたプラズマが進入する。プラズマ移送部４０は、プラズマ分離部２０側の入口部４１と、成膜チャンバ５０側の出口部４３と、入口部４１と出口部４３との間の中間部４２とに区画されている。 The plasma separated from the particles by the plasma separation unit 20 enters the plasma transfer unit 40. The plasma transfer part 40 is partitioned into an inlet part 41 on the plasma separation part 20 side, an outlet part 43 on the film forming chamber 50 side, and an intermediate part 42 between the inlet part 41 and the outlet part 43.

入口部４１の外周には、プラズマを収束させながら成膜チャンバ５０側に移動させるための磁場を発生する、ガイドコイル４４が設けられている。また、入口部４１の内側には、パーティクルトラップ部３０で捕捉されずに入口部４１に進入したパーティクルを捕捉する複数のフィン４５ａが、筐体内面に対し斜めに配置されている。 A guide coil 44 that generates a magnetic field for moving the plasma toward the film forming chamber 50 while converging the plasma is provided on the outer periphery of the inlet 41. A plurality of fins 45 a that capture particles that have entered the inlet 41 without being trapped by the particle trap 30 are disposed inside the inlet 41 at an angle to the inner surface of the housing.

中間部４２の入口部４１側および出口部４３側には、それぞれプラズマの流路を規制する開口部が設けられた防着板（アパーチャ）４６ａ，４６ｂが配置されている。中間部４２の外周には、プラズマを出口部４３に移動させるためのガイドコイル４７，４８が設けられている。 On the inlet portion 41 side and the outlet portion 43 side of the intermediate portion 42, anti-adhesion plates (apertures) 46a and 46b each having an opening for regulating the plasma flow path are disposed. Guide coils 47 and 48 for moving plasma to the outlet 43 are provided on the outer periphery of the intermediate portion 42.

出口部４３の内側には、パーティクルを捕捉する複数のフィン４５ｂが、筐体内面に対し斜めに配置されている。出口部４３の成膜チャンバ５０側の外周には、プラズマを成膜チャンバ５０に移動させるためのガイドコイル４９が設けられている。 Inside the outlet portion 43, a plurality of fins 45b for capturing particles are disposed obliquely with respect to the inner surface of the housing. A guide coil 49 for moving plasma to the film forming chamber 50 is provided on the outer periphery of the outlet 43 on the film forming chamber 50 side.

このように、プラズマ移送部４０内に進入したパーティクルのうち、筐体の内面で反射を繰り返すパーティクルは、上述のフィン４５ａ，４５ｂ及び防着板４６ａ，４６ｂ等により捕捉され、成膜チャンバ５０にはほとんど到達しない。 As described above, among the particles that have entered the plasma transfer unit 40, particles that repeatedly reflect on the inner surface of the casing are captured by the above-described fins 45 a and 45 b, the deposition plates 46 a and 46 b, and the like, and enter the film forming chamber 50. Hardly reach.

成膜チャンバ５０内には、成膜対象である基板５１と、基板５１が配置されるステージ５２が設けられている。基板５１は、成膜する表面をプラズマが流入する方向に向けて配置されている。基板５１としては、例えばＳｉ、ＧａＡｓ、ＳｉＣなどの半導体基板を用いることができる。 In the film forming chamber 50, a substrate 51 to be formed and a stage 52 on which the substrate 51 is disposed are provided. The substrate 51 is arranged so that the surface on which the film is formed faces in the direction in which plasma flows. As the substrate 51, for example, a semiconductor substrate such as Si, GaAs, or SiC can be used.

図２は、実施例１における成膜装置に備えられているプラズマ発生部１０および駆動制御部６０の構成図である。図２（ａ）は第１の電極１４がカソード１２に接触した状態、図２（ｂ）は第２の電極１５がカソード１２に接触した状態を示している。 FIG. 2 is a configuration diagram of the plasma generation unit 10 and the drive control unit 60 provided in the film forming apparatus according to the first embodiment. FIG. 2A shows a state where the first electrode 14 is in contact with the cathode 12, and FIG. 2B shows a state where the second electrode 15 is in contact with the cathode 12.

既に説明したように、プラズマ発生部１０は、成膜装置を制御するための駆動制御部６０に接続されている。駆動制御部６０は、図２に示すように、第１の駆動装置６１と、第２の駆動装置６２と、制御装置６３と、アーク電源６４と、第１の抵抗６５と、第２の抵抗６６と、電流検出器６７を有している。 As already described, the plasma generator 10 is connected to the drive controller 60 for controlling the film forming apparatus. As shown in FIG. 2, the drive control unit 60 includes a first drive device 61, a second drive device 62, a control device 63, an arc power supply 64, a first resistor 65, and a second resistor. 66 and a current detector 67.

第１の電極１４および第２の電極１５は、それぞれ独立した駆動機構を有しており、第１の電極１４は第１の駆動装置６１により駆動され、第２の電極１５は第２の駆動装置６２により駆動される。 The first electrode 14 and the second electrode 15 have independent drive mechanisms, the first electrode 14 is driven by the first drive device 61, and the second electrode 15 is the second drive. Driven by device 62.

第１の駆動装置６１および第２の駆動装置６２は、それぞれ制御装置６３に接続されており、制御装置６３が送信する指示信号によって、第１の駆動装置６１および第２の駆動装置６２の制御を独立して行うことができる。 The first driving device 61 and the second driving device 62 are respectively connected to the control device 63, and control of the first driving device 61 and the second driving device 62 is performed by an instruction signal transmitted by the control device 63. Can be performed independently.

アーク電源６４は、陽極がアノード１３、陰極がカソード１２にそれぞれ接続されており、アノード１３とカソード１２との間に電圧を印加することができる。 The arc power supply 64 has an anode connected to the anode 13 and a cathode connected to the cathode 12, and can apply a voltage between the anode 13 and the cathode 12.

さらに、アーク電源６４の陽極は、第１の抵抗６５を介して第１の電極１４に接続されており、第２の抵抗６６を介して第２の電極１５にも接続されている。このように、第１および第２の電極１４，１５とカソード１２との間に電圧を印加することができる。なお、第１および第２の抵抗６５，６６は、第１および第２の電極１４，１５にアーク電流が流れないようにするために設けられたものである。 Further, the anode of the arc power supply 64 is connected to the first electrode 14 via the first resistor 65 and is also connected to the second electrode 15 via the second resistor 66. Thus, a voltage can be applied between the first and second electrodes 14 and 15 and the cathode 12. The first and second resistors 65 and 66 are provided to prevent an arc current from flowing through the first and second electrodes 14 and 15.

また、アーク電源６４の陰極とカソード１２との間には、アーク放電の状況を監視するための電流検出器６７が設けられており、アーク放電時にカソード１２を流れる電流を検出することができる。電流検出器６７としては、例えばＶＩモニタを用いることができる。また、電流検出器６７は制御装置６３に接続されており、電流検出器６７で検出された電流値を制御装置６３に送信することができる。 Further, a current detector 67 for monitoring the state of arc discharge is provided between the cathode of the arc power source 64 and the cathode 12, and the current flowing through the cathode 12 during arc discharge can be detected. As the current detector 67, for example, a VI monitor can be used. In addition, the current detector 67 is connected to the control device 63 and can transmit the current value detected by the current detector 67 to the control device 63.

次に、実施例１における成膜装置を用いた成膜方法について、図２乃至図４を参照して説明する。 Next, a film forming method using the film forming apparatus in Example 1 will be described with reference to FIGS.

図３は、本発明の成膜装置を用いた成膜工程を示すフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart showing a film forming process using the film forming apparatus of the present invention.

成膜工程は、アーク放電を発生させる着火工程（Ｓ１０１）と、アーク放電によって発生したプラズマを基板に誘導して成膜を行うプラズマ誘導工程（Ｓ１０２）と、アーク放電を消滅させて成膜を停止し、基板の入れ替えを行う消弧工程（Ｓ１０３）とを有している。それぞれの工程の処理時間は、予め制御装置６３に設定されている。 The film formation process includes an ignition process (S101) for generating arc discharge, a plasma induction process (S102) for inducing film formation by inducing plasma generated by the arc discharge to the substrate, and film formation by extinguishing the arc discharge. An arc extinguishing step (S103) for stopping and replacing the substrate. The processing time for each step is set in the control device 63 in advance.

以下、実施例１における成膜工程の中の着火工程（Ｓ１０１）について、より詳細に説明する。 Hereinafter, the ignition step (S101) in the film forming step in Example 1 will be described in more detail.

図４は、本発明の成膜装置を用いた着火工程（Ｓ１０１）を示すフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart showing an ignition process (S101) using the film forming apparatus of the present invention.

まず、制御装置６３は、第１の電極１４をカソード１２に接触させるため、第１の駆動装置６１にトリガ信号Ａ１を送信する。 First, the control device 63 transmits a trigger signal A1 to the first driving device 61 in order to bring the first electrode 14 into contact with the cathode 12.

続いて、第１の駆動装置６１は、トリガ信号Ａ１を受信すると第１の電極１４を駆動させ、カソード１２の所定位置に接触させ、引き続き引き離す（Ｓ２０１）。以下、このようなカソード１２への接触および引き離しの動作を接触動作と呼ぶ。第１の電極１４の接触動作により正常に着火が起きると、アノード１３とカソード１２との間にアーク放電が発生し、アノード１３とカソード１２との間にアーク電流が流れる。ここで、電流検出器６７は、アノード１３とカソード１２との間を流れる電流の値（電流値）を検知し、電流値を含む電流信号Ａ２を制御装置６３に送信する。制御装置６３には、着火の成否判断の指標として用いる、アーク電流の規定値が予め設定されている。アーク電流は、アーク放電が一旦発生するとアーク放電を停止するまで一定の値を維持するため、規定値としては、アーク電流の電流値未満の数値を設定することが好ましい。 Subsequently, when the first driving device 61 receives the trigger signal A1, the first driving device 61 drives the first electrode 14 to contact a predetermined position of the cathode 12, and then continuously separates them (S201). Hereinafter, such an operation of contacting and separating the cathode 12 is referred to as a contact operation. When normal ignition occurs due to the contact operation of the first electrode 14, arc discharge occurs between the anode 13 and the cathode 12, and an arc current flows between the anode 13 and the cathode 12. Here, the current detector 67 detects the value (current value) of the current flowing between the anode 13 and the cathode 12 and transmits a current signal A2 including the current value to the control device 63. The control device 63 is preset with a prescribed value of the arc current that is used as an index for determining the success or failure of ignition. Since the arc current maintains a constant value until the arc discharge is stopped once the arc discharge occurs, it is preferable to set a numerical value less than the current value of the arc current as the specified value.

続いて、制御装置６３は受信した電流値と規定値とを比較する（Ｓ２０２）。制御装置６３は、電流検出器６７から受信した電流信号Ａ２の電流値が規定値以上であれば着火されたと判断する。そして、制御装置６３に設定されている着火工程（Ｓ１０１）の処理時間が経過した後、プラズマ誘導工程（Ｓ１０２）に移行する（Ｓ２０６)。プラズマ誘導工程（Ｓ１０２）を経て消弧工程（Ｓ１０３）が完了すると、基板５１の入れ替えを行い、Ｓ２０１に戻って再び成膜工程を開始する。 Subsequently, the control device 63 compares the received current value with the specified value (S202). The control device 63 determines that the ignition has been made if the current value of the current signal A2 received from the current detector 67 is equal to or greater than a specified value. And after the processing time of the ignition process (S101) set to the control apparatus 63 passes, it transfers to a plasma induction process (S102) (S206). When the arc extinguishing process (S103) is completed through the plasma induction process (S102), the substrate 51 is replaced, and the process returns to S201 to start the film forming process again.

他方、電流検出器６７から受信した電流信号Ａ２の電流値が規定値に満たない場合は、制御装置６３は着火がされていないと判断する。そして、第２の電極１５をカソード１２に接触させるため、第２の駆動装置６２にトリガ信号Ａ３を送信する。第２の駆動装置６２は、トリガ信号Ａ３を受信すると、第２の電極１５を駆動させ、カソード１２への接触動作を行う（Ｓ２０３）。このとき、第２の電極１５のカソード１２への接触は、第１の電極１４が接触した位置とは異なる位置で行う。電流検出器６７は、第２の電極１５の接触動作によってアノード１３とカソード１２との間を流れる電流の値を検知し、電流値を含む電流信号Ａ４を制御装置６３に送信する。 On the other hand, when the current value of the current signal A2 received from the current detector 67 is less than the specified value, the control device 63 determines that the ignition is not performed. Then, in order to bring the second electrode 15 into contact with the cathode 12, a trigger signal A3 is transmitted to the second driving device 62. When the second driving device 62 receives the trigger signal A3, the second driving device 62 drives the second electrode 15 to perform a contact operation with the cathode 12 (S203). At this time, the contact of the second electrode 15 with the cathode 12 is performed at a position different from the position where the first electrode 14 is in contact. The current detector 67 detects the value of the current flowing between the anode 13 and the cathode 12 by the contact operation of the second electrode 15 and transmits a current signal A4 including the current value to the control device 63.

続いて、制御装置６３は、受信した電流信号Ａ４の電流値と規定値とを比較する（Ｓ２０４）。制御装置６３は、電流検出器６７から受信した電流信号Ａ４の電流値が規定値以上であれば、着火されたと判断する。 Subsequently, the control device 63 compares the current value of the received current signal A4 with a specified value (S204). If the current value of current signal A4 received from current detector 67 is equal to or greater than a specified value, control device 63 determines that ignition has occurred.

そして、制御装置６３に設定されている着火工程（Ｓ１０１）の処理時間が経過した後、プラズマ誘導工程（Ｓ１０２）へ移行する（Ｓ２０６)。プラズマ誘導工程（Ｓ１０２）を経て消弧工程（Ｓ１０３）が完了すると、基板５１の入れ替えを行い、Ｓ２０１に戻って再び成膜工程を開始する。 And after the processing time of the ignition process (S101) set to the control apparatus 63 passes, it transfers to a plasma induction process (S102) (S206). When the arc extinguishing process (S103) is completed through the plasma induction process (S102), the substrate 51 is replaced, and the process returns to S201 to start the film forming process again.

他方、アーク電流が規定値に満たない場合は、着火不良と判断する（Ｓ２０５）。そして、成膜チャンバ５０内に設置していた基板５１を不良品として取り除いた後、基板５１の入れ替えを行い、Ｓ２０１に戻って再び成膜工程を開始する。 On the other hand, if the arc current is less than the specified value, it is determined that the ignition is defective (S205). Then, after removing the substrate 51 installed in the film forming chamber 50 as a defective product, the substrate 51 is replaced, and the process returns to S201 to start the film forming process again.

上述の２つの電極を用いた接触動作は１回の着火工程の中で行われるが、着火工程の処理時間は１秒以内であることが好ましい。 The contact operation using the two electrodes described above is performed in one ignition process, but the processing time of the ignition process is preferably within 1 second.

なお、着火工程の時間帯では、プラズマは基板５１へ誘導されないため、成膜は行われない。よって、２つの電極のうちどちらの電極で着火を行っても成膜時間の差は発生せず、一定の膜厚で成膜することができる。 In the ignition process time period, plasma is not induced to the substrate 51, and thus no film formation is performed. Therefore, no matter which of the two electrodes is ignited, there is no difference in the film formation time, and the film can be formed with a constant film thickness.

このように、第１の電極１４をカソードに接触させ、アーク放電が発生しなかった場合に第２の電極１５をカソードに接触させることにより、１回の着火工程の中で最大２回の接触操作を行うことができ、着火確率を向上させることができる。 In this way, the first electrode 14 is brought into contact with the cathode, and when the arc discharge does not occur, the second electrode 15 is brought into contact with the cathode, thereby making contact at most twice in one ignition process. The operation can be performed, and the ignition probability can be improved.

成膜工程で接触動作が繰り返されると、第１の電極１４、第２の電極１５、カソード１２がそれぞれ徐々に磨耗し、着火不良を引き起こす一因となる。特に、第２の電極１５よりも第１の電極１４の方が、カソード１２への接触回数が多くなるため磨耗が進展しやすい。また、カソード１２表面の汚染も着火不良の一因となる。上述の成膜方法によれば、第２の電極１５は、カソード１２上の、第１の電極１４が接触する位置とは異なる位置に接触するため、２回連続して着火不良が起こる可能性を低減させることができる。 When the contact operation is repeated in the film forming process, the first electrode 14, the second electrode 15, and the cathode 12 are gradually worn out, which causes ignition failure. In particular, the first electrode 14 is more susceptible to wear than the second electrode 15 because the number of times of contact with the cathode 12 increases. Further, contamination on the surface of the cathode 12 also contributes to poor ignition. According to the film forming method described above, the second electrode 15 contacts a position on the cathode 12 that is different from the position where the first electrode 14 contacts. Can be reduced.

次に、上述の成膜方法によって繰り返し成膜を行い、着火不良の頻度を従来の成膜装置と比較した結果について、図５を参照して説明する。 Next, a result of repeated film formation by the above-described film formation method and comparing the frequency of ignition failure with a conventional film formation apparatus will be described with reference to FIG.

成膜装置としては、２つの電極を備えた本実施例における成膜装置と、１つの電極のみを備えた従来の成膜装置とを用いた。 As the film forming apparatus, the film forming apparatus in the present example having two electrodes and the conventional film forming apparatus having only one electrode were used.

まず、成膜対象として直径が２．５インチのガラス基板を用意した。続いて、スパッタリング法により、ガラス基板上に厚さ１０ｎｍのＴａ下地層、厚さ３００ｎｍのＮｉＦｅ裏打層、厚さ１５ｎｍのＲｕ中間層、厚さ１５ｎｍのＣｏＣｒＰｔ層を順次形成した。 First, a glass substrate having a diameter of 2.5 inches was prepared as a film formation target. Subsequently, a Ta underlayer having a thickness of 10 nm, a NiFe backing layer having a thickness of 300 nm, a Ru intermediate layer having a thickness of 15 nm, and a CoCrPt layer having a thickness of 15 nm were sequentially formed on the glass substrate by a sputtering method.

成膜工程の処理時間は、着火工程を１秒間、プラズマ移送工程を４秒間、消弧工程を１秒間とし、計６秒間とした。そして、ＣｏＣｒＰｔ層上に、厚さ３ｎｍの炭素膜の成膜を２４時間で１４４００回（１時間あたり６００回）行い、成膜装置ごとの着火不良の頻度を測定して比較した。 The processing time of the film-forming process was 6 seconds in total, with the ignition process for 1 second, the plasma transfer process for 4 seconds, and the arc extinguishing process for 1 second. Then, a carbon film having a thickness of 3 nm was formed 14400 times (600 times per hour) in 24 hours on the CoCrPt layer, and the frequency of ignition failure for each film forming apparatus was measured and compared.

図５は、実施例１における成膜装置と、従来の成膜装置とを用いて２４時間連続で成膜を行った場合の着火不良の頻度を示すグラフである。成膜装置Ａが従来の成膜装置、成膜装置Ｂが本実施例における成膜装置を示している。従来の成膜装置を用いた場合は、６回の着火不良が発生した。一方、本実施例における成膜装置を用いた場合は、着火不良は発生しなかった。このように、本発明の成膜装置を用いることにより、着火不良を低減できることを確認することができた。 FIG. 5 is a graph showing the frequency of ignition failure when film formation is performed continuously for 24 hours using the film formation apparatus in Example 1 and the conventional film formation apparatus. The film forming apparatus A is a conventional film forming apparatus, and the film forming apparatus B is a film forming apparatus in this embodiment. When the conventional film forming apparatus was used, the ignition failure occurred 6 times. On the other hand, when the film forming apparatus in this example was used, no ignition failure occurred. Thus, it was confirmed that the ignition failure can be reduced by using the film forming apparatus of the present invention.

次に、実施例１における成膜装置に備えられているプラズマ発生部１０の変形例について、図６を参照して説明する。 Next, a modified example of the plasma generating unit 10 provided in the film forming apparatus in Example 1 will be described with reference to FIG.

図６（ａ）は、実施例１における成膜装置に備えられているプラズマ発生部１０の平面図であり、図６（ｂ）は、プラズマ発生部１０の変形例の平面図である。 FIG. 6A is a plan view of the plasma generation unit 10 provided in the film forming apparatus according to the first embodiment, and FIG. 6B is a plan view of a modification of the plasma generation unit 10.

本実施例における成膜装置では、図６（ａ）に示すように、カソード１２上に第１の電極１４および第２の電極１５が設けられており、それぞれカソード１２上の異なる位置に接触できるように配置されている。 In the film forming apparatus of the present embodiment, as shown in FIG. 6A, the first electrode 14 and the second electrode 15 are provided on the cathode 12, and can contact with different positions on the cathode 12, respectively. Are arranged as follows.

一方、プラズマ発生部１０の変形例では、図６（ｂ）に示すように、カソード上に第１の電極１４および第２の電極１５に加え、第３の電極１６が設けられている。そして、それぞれの電極は、カソード１２上の異なる位置に接触するように配置されている。 On the other hand, in the modified example of the plasma generating unit 10, a third electrode 16 is provided on the cathode in addition to the first electrode 14 and the second electrode 15, as shown in FIG. 6B. And each electrode is arrange | positioned so that the different position on the cathode 12 may be contacted.

このように、３つの電極をカソード１２上に設けることにより、１回の着火工程の中で最大３回の接触動作を行うことができるため、着火確率をさらに向上させることができる。 Thus, by providing the three electrodes on the cathode 12, the contact operation can be performed up to three times in one ignition step, so that the ignition probability can be further improved.

次に、実施例１における成膜装置に備えられているプラズマ発生部１０の別の変形例について、図７を参照して説明する。 Next, another modified example of the plasma generation unit 10 provided in the film forming apparatus in Example 1 will be described with reference to FIG.

図７は、実施例１における成膜装置に備えられているプラズマ発生部１０および駆動制御部６０の、別の変形例の構成図である。第１の駆動装置６８は、第１の電極１４および第２の電極１５にそれぞれ接続されており、第１の電極１４および第２の電極１５を独立して駆動させることができる。 FIG. 7 is a configuration diagram of another modified example of the plasma generation unit 10 and the drive control unit 60 provided in the film forming apparatus according to the first embodiment. The first driving device 68 is connected to the first electrode 14 and the second electrode 15, respectively, and can drive the first electrode 14 and the second electrode 15 independently.

このように、第１の電極１４および第２の電極１５の接触動作を共通の駆動装置によって行うことにより、プラズマ発生部１０の構成を簡略化させることができる。 As described above, by performing the contact operation of the first electrode 14 and the second electrode 15 with a common driving device, the configuration of the plasma generation unit 10 can be simplified.

実施例２について、図４、図８乃至図１０を参照して説明する。 A second embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 8 to 10.

図８は、実施例２における成膜装置の構造を示す模式図である。実施例２では、プラズマ発生部１０の筐体下端部には、第１の絶縁板１１ａと第２の絶縁板１１ｂとが配置されており、第１の絶縁板１１ａ上に第１のカソード１２ａ、第２の絶縁板１１ｂ上に第２のカソード１２ｂがそれぞれ配置されている。 FIG. 8 is a schematic diagram illustrating the structure of the film forming apparatus in the second embodiment. In the second embodiment, the first insulating plate 11a and the second insulating plate 11b are disposed at the lower end of the casing of the plasma generation unit 10, and the first cathode 12a is disposed on the first insulating plate 11a. The second cathode 12b is disposed on the second insulating plate 11b.

さらに、第１のカソード１２ａ上には第１の電極１４、第２のカソード１２ｂ上には第２の電極１５がそれぞれ設けられており、第１の電極１４は第１のカソード１２ａ、第２の電極１５は第２のカソード１２ｂにそれぞれ接触できるように配置されている。 Further, a first electrode 14 is provided on the first cathode 12a, and a second electrode 15 is provided on the second cathode 12b. The first electrode 14 includes the first cathode 12a and the second cathode 12a. The electrodes 15 are arranged so as to be in contact with the second cathode 12b.

第１および第２のカソード１２ａ，１２ｂとしては、同じ材料を用いることが好ましく、例えば共にグライファイトを使用することができる。同じ材料を用いると、いずれのカソードを用いて着火工程を行っても、同一の導電材料を基板５１上に成膜させることができる。 As the first and second cathodes 12a and 12b, it is preferable to use the same material, and for example, both can be used. When the same material is used, the same conductive material can be deposited on the substrate 51 regardless of which cathode is used for the ignition process.

図９は、実施例２における成膜装置に備えられているプラズマ発生部１０および駆動制御部６０の構成図である。図９（ａ）は第１の電極１４がカソード１２ａに接触した状態、図９（ｂ）は第２の電極１５がカソード１２ｂに接触した状態を示している。 FIG. 9 is a configuration diagram of the plasma generation unit 10 and the drive control unit 60 provided in the film forming apparatus according to the second embodiment. FIG. 9A shows a state where the first electrode 14 is in contact with the cathode 12a, and FIG. 9B shows a state where the second electrode 15 is in contact with the cathode 12b.

第１の電極１４および第２の電極１５は、それぞれ独立した駆動機構を有しており、第１の電極１４は第１の駆動装置６１に駆動され、第２の電極１５は第２の駆動装置６２に駆動される。 The first electrode 14 and the second electrode 15 have independent drive mechanisms, the first electrode 14 is driven by the first drive device 61, and the second electrode 15 is the second drive. Driven by device 62.

第１の駆動装置６１および第２の駆動装置６２はそれぞれ制御装置６３に接続されており、制御装置６３が送信する指示信号によって、第１の駆動装置６１および第２の駆動装置６２の制御を独立して行うことができる。 The first driving device 61 and the second driving device 62 are respectively connected to the control device 63, and control of the first driving device 61 and the second driving device 62 is performed by an instruction signal transmitted by the control device 63. Can be done independently.

アーク電源６４の陽極は、アノード１３に接続されており、アーク電源６４の陰極は、第１のカソード１２ａおよび第２のカソード１２ｂにそれぞれ接続されている。このような構成により、アノード１３と、第１のカソード１２ａおよび第２のカソード１２ｂとの間にそれぞれ電圧を印加することができる。 The anode of the arc power supply 64 is connected to the anode 13, and the cathode of the arc power supply 64 is connected to the first cathode 12a and the second cathode 12b, respectively. With such a configuration, a voltage can be applied between the anode 13 and the first cathode 12a and the second cathode 12b.

アーク電源６４の陰極と、第１のカソード１２ａおよび第２のカソード１２ｂとの間には、アーク放電の状況を監視するための電流検出器６７が設けられている。電流検出器６７としては、例えばＶＩモニタを用いることができる。電流検出器６７は、アーク放電時に第１のカソード１２ａまたは第２のカソード１２ｂを流れる電流を検出し、電流値を制御装置６３に送信する。制御装置６３は、正常に着火がされたかどうかの判断を行う。 Between the cathode of the arc power supply 64 and the first cathode 12a and the second cathode 12b, a current detector 67 for monitoring the state of arc discharge is provided. As the current detector 67, for example, a VI monitor can be used. The current detector 67 detects a current flowing through the first cathode 12 a or the second cathode 12 b during arc discharge, and transmits a current value to the control device 63. The control device 63 determines whether or not the ignition is normally performed.

以下、実施例２における着火工程について説明する。 Hereinafter, the ignition process in Example 2 will be described.

本実施例における着火工程のフローチャートは、図４に示すフローチャートと共通である。そのため、図４および図９を参照して説明する。 The flowchart of the ignition process in the present embodiment is the same as the flowchart shown in FIG. Therefore, a description will be given with reference to FIGS.

まず、制御装置６３は、第１の電極１４をカソード１２に接触させるため、第１の駆動装置６１にトリガ信号Ａ５を送信する。 First, the control device 63 transmits a trigger signal A5 to the first driving device 61 in order to bring the first electrode 14 into contact with the cathode 12.

続いて、第１の駆動装置６１は、トリガ信号を受信すると第１の電極１４を駆動させ、図９（ａ）に示すように、カソード１２ａの所定位置に接触動作を行う（Ｓ２０１）。第１の電極１４の接触動作により正常に着火が起きると、アノード１３とカソード１２ａとの間にアーク放電が発生し、アノード１３とカソード１２ａとの間にアーク電流が流れる。ここで、電流検出器６７は、アノード１３とカソード１２ａとの間を流れる電流の値を検知し、電流値を含む電流信号Ａ６を制御装置６３に送信する。制御装置６３にはアーク電流の規定値が予め設定されている。アーク電流は、アーク放電が一旦発生するとアーク放電を停止するまで一定の値を維持するため、規定値としては、アーク電流の電流値未満の数値を設定することが好ましい。 Subsequently, when the first driving device 61 receives the trigger signal, the first driving device 61 drives the first electrode 14 to perform a contact operation on a predetermined position of the cathode 12a as shown in FIG. 9A (S201). When normal ignition occurs due to the contact operation of the first electrode 14, arc discharge occurs between the anode 13 and the cathode 12a, and an arc current flows between the anode 13 and the cathode 12a. Here, the current detector 67 detects the value of the current flowing between the anode 13 and the cathode 12a, and transmits a current signal A6 including the current value to the control device 63. The control device 63 is preset with a prescribed value of the arc current. Since the arc current maintains a constant value until the arc discharge is stopped once the arc discharge occurs, it is preferable to set a numerical value less than the current value of the arc current as the specified value.

続いて、制御装置６３は、電流検出器６７から受信した電流信号Ａ６の電流値と規定値とを比較する（Ｓ２０２）。制御装置６３は、受信した電流信号Ａ６の電流値が規定値以上であれば着火されたと判断する。そして、制御装置６３に設定されている着火工程（Ｓ１０１）の処理時間が経過した後、プラズマ誘導工程（Ｓ１０２）に移行する（Ｓ２０６)。プラズマ誘導工程（Ｓ１０２）を経て消弧工程（Ｓ１０３）が完了すると、基板５１の入れ替えを行い、Ｓ２０１に戻って再び成膜工程を開始する。 Subsequently, the control device 63 compares the current value of the current signal A6 received from the current detector 67 with a specified value (S202). The control device 63 determines that the ignition has been performed if the current value of the received current signal A6 is equal to or greater than a specified value. And after the processing time of the ignition process (S101) set to the control apparatus 63 passes, it transfers to a plasma induction process (S102) (S206). When the arc extinguishing process (S103) is completed through the plasma induction process (S102), the substrate 51 is replaced, and the process returns to S201 to start the film forming process again.

他方、受信した電流信号Ａ６の電流値が規定値に満たない場合は、制御装置６３は着火がされていないと判断する。そして、第２の電極１５をカソード１２ｂに接触させるため、第２の駆動装置６２にトリガ信号Ａ７を送信する。第２の駆動装置６２は、トリガ信号Ａ７を受信すると、第２の電極１５を駆動させ、図９（ｂ）に示すように、カソード１２ｂへの接触動作を行う（Ｓ２０３）。電流検出器６７は、第２の電極１５の接触動作によってアノード１３とカソード１２との間を流れる電流の値を検知し、電流信号Ａ８の電流値を制御装置６３に送信する。 On the other hand, when the current value of the received current signal A6 is less than the specified value, the control device 63 determines that the ignition is not performed. Then, a trigger signal A7 is transmitted to the second driving device 62 in order to bring the second electrode 15 into contact with the cathode 12b. When the second driving device 62 receives the trigger signal A7, the second driving device 62 drives the second electrode 15 to perform a contact operation with the cathode 12b as shown in FIG. 9B (S203). The current detector 67 detects the value of the current flowing between the anode 13 and the cathode 12 by the contact operation of the second electrode 15 and transmits the current value of the current signal A8 to the control device 63.

続いて、制御装置６３は、電流検出器６７から受信した電流信号Ａ８の電流値と規定値とを比較する（Ｓ２０４）。制御装置６３は、受信した電流信号Ａ８の電流値が規定値以上であれば着火されたと判断する。そして、制御装置６３に設定されている着火工程（Ｓ１０１）の処理時間が経過した後、プラズマ誘導工程（Ｓ１０２）に移行する（Ｓ２０６)。プラズマ誘導工程（Ｓ１０２）を経て消弧工程（Ｓ１０３）が完了すると、基板５１の入れ替えを行い、Ｓ２０１に戻って再び成膜工程を開始する。 Subsequently, the control device 63 compares the current value of the current signal A8 received from the current detector 67 with a specified value (S204). The control device 63 determines that the ignition has been performed if the current value of the received current signal A8 is equal to or greater than a specified value. And after the processing time of the ignition process (S101) set to the control apparatus 63 passes, it transfers to a plasma induction process (S102) (S206). When the arc extinguishing process (S103) is completed through the plasma induction process (S102), the substrate 51 is replaced, and the process returns to S201 to start the film forming process again.

他方、アーク電流が規定値に満たない場合は着火不良と判断する（Ｓ２０５）。そして、成膜チャンバ５０内に設置していた基板５１を不良品として取り除いた後、基板５１の入れ替えを行い、図４のＳ２０１に戻って再び成膜工程を開始する。 On the other hand, if the arc current is less than the specified value, it is determined that the ignition is defective (S205). Then, after removing the substrate 51 installed in the film forming chamber 50 as a defective product, the substrate 51 is replaced, and the process returns to S201 in FIG. 4 to start the film forming process again.

このように、第１の電極１４をカソード１２ａに接触させ、アーク放電が発生しなかった場合に第２の電極１５をカソード１２ｂに接触させることにより、１回の着火工程の中で最大２回の接触操作を行うことができ、着火確率を向上させることができる。 In this way, the first electrode 14 is brought into contact with the cathode 12a, and when the arc discharge does not occur, the second electrode 15 is brought into contact with the cathode 12b, whereby a maximum of two times in one ignition process. The contact operation can be performed, and the ignition probability can be improved.

また、第１および第２の電極１４、１５を、それぞれ異なるカソードに接触できるようにすることにより、交換する必要のないカソードと電極との位置関係を維持したまま、磨耗したカソードのみを選択的に交換することができる。これにより、カソード交換時に発生する恐れのある、カソードと電極との位置関係の変化に起因する着火不良を防止することができる。 Further, by allowing the first and second electrodes 14 and 15 to contact different cathodes, only the worn cathode is selectively maintained while maintaining the positional relationship between the cathode and the electrode that does not need to be replaced. Can be replaced. Thereby, it is possible to prevent ignition failure due to a change in the positional relationship between the cathode and the electrode, which may occur when the cathode is replaced.

次に、実施例２における成膜装置に備えられているプラズマ発生部１０の変形例について、図１０を参照して説明する。 Next, a modified example of the plasma generating unit 10 provided in the film forming apparatus in Example 2 will be described with reference to FIG.

図１０（ａ）は、図８に示す成膜装置に備えられているプラズマ発生部１０を示す平面図であり、図１０（ｂ）は、プラズマ発生部１０の変形例を示す平面図である。 FIG. 10A is a plan view showing the plasma generation unit 10 provided in the film forming apparatus shown in FIG. 8, and FIG. 10B is a plan view showing a modification of the plasma generation unit 10. .

図８に示す成膜装置では、図１０（ａ）に示すように、プラズマ発生部１０の筐体下端部に２つのカソードが配置され、それぞれのカソードの上方に１つずつ電極が配置されている。 In the film forming apparatus shown in FIG. 8, as shown in FIG. 10A, two cathodes are arranged at the lower end of the casing of the plasma generation unit 10, and one electrode is arranged above each cathode. Yes.

一方、本実施例における成膜装置の変形例では、図１０（ｂ）に示すように、プラズマ発生部１０の筐体下端部に３つのカソードが配置され、それぞれのカソードの上方に１つずつ電極が配置されている。すなわち、プラズマ発生部１０の筐体下端部には、第１のカソード１２ａおよび第２のカソード１２ｂに加え、第３のカソード１２ｃが設けられている。第１のカソード１２ａの上には第１の電極１４、第２のカソード１２ｂの上には第２の電極１５、第３のカソード１２ｃの上には第３の電極１６がそれぞれ配置されている。 On the other hand, in the modified example of the film forming apparatus in the present embodiment, as shown in FIG. 10B, three cathodes are arranged at the lower end of the casing of the plasma generator 10 and one above each cathode. Electrodes are arranged. That is, in addition to the first cathode 12a and the second cathode 12b, the third cathode 12c is provided at the lower end of the casing of the plasma generation unit 10. A first electrode 14 is disposed on the first cathode 12a, a second electrode 15 is disposed on the second cathode 12b, and a third electrode 16 is disposed on the third cathode 12c. .

このような構成により、１回の成膜工程の中で最大３回の接触動作を行うことができるため、着火確率をさらに向上させることができる。 With such a configuration, the contact operation can be performed up to three times in one film formation step, so that the ignition probability can be further improved.

実施例３について、図１および図１１を参照して説明する。 A third embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 11.

図１１は、実施例３における成膜装置を用いた成膜方法を説明するための図である。実施例３における成膜装置としては、例えば図１に示す成膜装置を用いることができる。そのため、以下では図１を参照しながら説明する。 FIG. 11 is a diagram for explaining a film forming method using the film forming apparatus according to the third embodiment. As the film forming apparatus in Embodiment 3, for example, the film forming apparatus shown in FIG. 1 can be used. Therefore, the following will be described with reference to FIG.

実施例３における成膜装置は、カソード１２への接触動作を行う電極の順序を、制御装置６３により任意に変更できるようにしたものである。 In the film forming apparatus in Example 3, the order of the electrodes that perform the contact operation with the cathode 12 can be arbitrarily changed by the control device 63.

成膜工程において接触動作が繰り返されると、第１の電極１４、第２の電極１５およびカソード１２が徐々に磨耗し、この磨耗が着火不良を引き起こす一因となる。特に、実施例１における成膜装置を用いた場合、第２の電極１５よりも第１の電極１４の方がカソード１２への接触回数が多くなるため、磨耗が進展しやすい可能性がある。 When the contact operation is repeated in the film forming process, the first electrode 14, the second electrode 15 and the cathode 12 are gradually worn, and this wear causes a poor ignition. In particular, when the film forming apparatus according to the first embodiment is used, the first electrode 14 is more frequently contacted with the cathode 12 than the second electrode 15, so that wear may easily progress.

そこで、電極の接触順序を任意に変更できるようにし、例えば図１１に示すように、第２の電極１５による接触動作を最初に行い、着火されなかった場合に第１の電極１４による接触動作を行って着火を試みることができるようにする。この方法によれば、第１の電極１４やカソード１２の磨耗の進展を抑えられるため、寿命が長くなり、第１の電極１４またはカソード１２の交換頻度を低減させることができる。 Therefore, the contact order of the electrodes can be arbitrarily changed. For example, as shown in FIG. 11, the contact operation by the second electrode 15 is first performed, and the contact operation by the first electrode 14 is performed when no ignition is performed. To be able to go and try to ignite. According to this method, since the progress of wear of the first electrode 14 and the cathode 12 can be suppressed, the life is extended, and the replacement frequency of the first electrode 14 or the cathode 12 can be reduced.

電極の接触順序を変更する方法としては、例えば接触動作の順序を変更するまでの接触回数を予め設定しておき、制御装置６３は、成膜工程中に第１の電極１４がカソード１２に接触する回数を計数する。そして、所定の回数に達したときに、制御装置６３が切り替え信号を第１および第２の駆動装置６１，６２に送信し、電極の接触動作の順序を変更する。この方法によれば、第１の電極１４の接触回数を減らすことができるため、第１および第２の電極１４，１５を均一に磨耗させることができる。 As a method of changing the contact order of the electrodes, for example, the number of times of contact until the order of the contact operation is changed is set in advance, and the control device 63 causes the first electrode 14 to contact the cathode 12 during the film forming process. Count the number of times. When the predetermined number of times is reached, the control device 63 transmits a switching signal to the first and second driving devices 61 and 62 to change the order of electrode contact operations. According to this method, since the number of times of contact of the first electrode 14 can be reduced, the first and second electrodes 14 and 15 can be evenly worn.

また、成膜工程を開始する度に、電極の接触動作の順序を任意に変更することもできる。この方法によれば、第１および第２の電極１４，１５やカソード１２の磨耗や汚染の状況を確認しながら、電極の接触動作の順序を適宜変更することができる。 In addition, every time the film forming process is started, the order of electrode contact operations can be arbitrarily changed. According to this method, it is possible to appropriately change the order of electrode contact operations while confirming the state of wear and contamination of the first and second electrodes 14 and 15 and the cathode 12.

実施例４について、図１２および図１３を参照して説明する。 A fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 12 and 13.

図１２および図１３は、実施例４における半導体装置の製造方法を示した工程断面図である。 12 and 13 are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment.

まず、基板７１として、例えば厚さ７２５μｍのｐ型Ｓｉ基板を用意する。続いて、図１２（ａ）に示すように、基板７１上に、絶縁膜７２として、例えば厚さ０．１μｍ〜１μｍ、好ましくは０．５μｍの多孔質シリカをスピンコーティング法により形成する。 First, as the substrate 71, for example, a p-type Si substrate having a thickness of 725 μm is prepared. Subsequently, as shown in FIG. 12A, as the insulating film 72, for example, porous silica having a thickness of 0.1 μm to 1 μm, preferably 0.5 μm is formed on the substrate 71 by a spin coating method.

次に、図１２（ｂ）に示すように、絶縁膜７２上に、マスク７３として、例えば厚さ３０ｎｍ〜１００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍの炭素膜を形成する。炭素膜の形成には、例えば図１に示す成膜装置を用いる。成膜工程の処理時間としては、例えば５０ｎｍの炭素膜を形成する場合、着火工程を１秒間、プラズマ移送工程を５０秒間、消弧工程を１秒間とする。 Next, as shown in FIG. 12B, a carbon film having a thickness of, for example, 30 nm to 100 nm, preferably 50 nm is formed on the insulating film 72 as a mask 73. For example, a film forming apparatus shown in FIG. 1 is used for forming the carbon film. As the processing time of the film forming process, for example, when forming a 50 nm carbon film, the ignition process is 1 second, the plasma transfer process is 50 seconds, and the arc extinguishing process is 1 second.

続いて、図１２（ｃ）に示すように、マスク７３上に、レジスト７４として、例えば厚さ０．１〜０．３μｍのＳｉ含有レジストをスピンコーティング法により形成する。 Subsequently, as illustrated in FIG. 12C, a Si-containing resist having a thickness of, for example, 0.1 to 0.3 μm is formed as a resist 74 on the mask 73 by a spin coating method.

その後、図１３（ａ）に示すように、フォトリソグラフィによりレジスト７４をパターニングし、レジスト開口部７５を形成する。 Thereafter, as shown in FIG. 13A, the resist 74 is patterned by photolithography to form a resist opening 75.

続いて、図１３（ｂ）に示すように、レジスト開口部７５を介して、例えばＯ₂ガスを用いたドライエッチングによりマスク７３を除去し、続いて、ＣＦ₄ガスを用いたドライエッチングにより絶縁膜７２を除去して、基板７１の上面を底面とする凹部７６を形成する。 Subsequently, as shown in FIG. 13B, the mask 73 is removed, for example, by dry etching using O ₂ gas through the resist opening 75, and then insulated by dry etching using CF ₄ gas. The film 72 is removed to form a recess 76 having the upper surface of the substrate 71 as a bottom surface.

その後、図１３（ｃ）に示すように、ハードマスク７３およびレジスト７４を剥離除去すると、パターニングされた絶縁膜７２が形成される。 Thereafter, as shown in FIG. 13C, when the hard mask 73 and the resist 74 are peeled and removed, a patterned insulating film 72 is formed.

以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は特定の実施例に限定されるものではなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施例３における成膜方法は、実施例２における成膜装置にも適用することができる。また、実施例４におけるハードマスク７３の形成工程では、実施例２や実施例３における成膜装置を用いることもできる。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to specific embodiments, and various modifications and changes can be made. For example, the film forming method in the third embodiment can be applied to the film forming apparatus in the second embodiment. In the formation process of the hard mask 73 in the fourth embodiment, the film forming apparatus in the second or third embodiment can be used.

１２カソード
１２ａ第１のカソード
１２ｂ第２のカソード
１２ｃ第３のカソード
１３アノード
１４第１の電極
１５第２の電極
１６第３の電極
５１基板
６１、６８第１の駆動装置
６２第２の駆動装置
６３制御装置
６７電流検出器
７１基板
７２層間絶縁膜
７３マスク
７４レジスト
７５レジスト開口部
７６凹部
12 Cathode 12a 1st cathode 12b 2nd cathode 12c 3rd cathode 13 Anode 14 1st electrode 15 2nd electrode 16 3rd electrode 51 Board | substrate 61,68 1st drive device 62 2nd drive device 63 Control Device 67 Current Detector 71 Substrate 72 Interlayer Insulating Film 73 Mask 74 Resist 75 Resist Opening 76 Recess

Claims

The first electrode is brought into contact with a predetermined position of the cathode, it is detected whether or not arc discharge has occurred between the cathode and the anode, and the second electrode is different from the predetermined position according to the detection result. Contacting the position and generating the arc discharge to generate plasma;
Depositing a conductive material contained in the plasma on a substrate.

Contacting a first electrode with a predetermined position of the cathode and detecting a value of a first current flowing between the cathode and the anode;
The value of the first current is compared with a specified value, and if the value of the first current is equal to or greater than the specified value, the conductivity contained in the first plasma generated between the cathode and the anode. Depositing a material on a substrate and driving the second electrode if the value of the first current is less than the specified value;
The step of driving the second electrode includes:
Contacting a second electrode at a position different from the predetermined position and detecting a value of a second current flowing between the cathode and the anode;
If the value of the second current is compared with the specified value and the value of the second current is equal to or greater than the specified value, it is included in the second plasma generated between the cathode and the anode. Depositing a conductive material on the substrate.

3. The film forming method according to claim 2, wherein the first current and the second current are arc currents induced by arc discharge generated between the cathode and the anode.

The cathode includes a first cathode and a second cathode;
4. The composition according to claim 1, wherein the first electrode is in contact with the first cathode, and the second electrode is in contact with the second cathode. Membrane method.

A film forming method including a first film forming step and a second film forming step,
The first film forming step includes
The first electrode is brought into contact with a predetermined position of the cathode, it is detected whether or not arc discharge has occurred between the cathode and the anode, and the second electrode is different from the predetermined position according to the detection result. Contacting the position and generating the arc discharge to generate plasma;
Depositing a conductive material contained in the plasma on a substrate,
The second film forming step includes
The second electrode is brought into contact with a predetermined position of the cathode, it is detected whether or not arc discharge has occurred between the cathode and the anode, and the first electrode is different from the predetermined position according to the detection result. Contacting the position and generating the arc discharge to generate plasma;
Depositing a conductive material contained in the plasma on a substrate.

6. The film forming method according to claim 5, wherein the second film forming step is executed after the first film forming step is executed a plurality of times.

An anode,
One cathode disposed away from the anode;
A film forming apparatus comprising: at least two electrodes arranged to contact different positions of the one cathode.

Forming an insulating film on the substrate;
Forming a mask containing a conductive material on the insulating film;
Forming a resist on the mask;
Forming a first opening in the resist;
Forming a second opening in the mask through the first opening;
Forming a third opening in the insulating film through the second opening,
The step of forming the mask includes
The first electrode is brought into contact with a predetermined position of the cathode, it is detected whether or not arc discharge has occurred between the cathode and the anode, and the second electrode is different from the predetermined position according to the detection result. Contacting the position and generating the arc discharge to generate plasma;
Depositing a conductive material contained in the plasma on the insulating film.