JP2835322B2 - スパッタリング用電源装置および該装置を用いたスパッタリング装置 - Google Patents
スパッタリング用電源装置および該装置を用いたスパッタリング装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体、電子部品、
装飾部品に薄膜を形成するスパッタリング装置に用いら
れるスパッタリング用電源装置および該装置を用いたス
パッタリング装置に関する。
装飾部品に薄膜を形成するスパッタリング装置に用いら
れるスパッタリング用電源装置および該装置を用いたス
パッタリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ターゲットの裏面に磁石を配置したスパ
ッタ源を用いたスパッタリング装置により半導体、電子
部品、装飾部品等に薄膜を形成する技術が普及されてい
る。このようなスパッタリング装置においては、真空槽
中に放電用ガスとして、例えばＡｒのような不活性ガス
を導入しておき、この真空槽にスパッタ源を配置し、こ
のスパッタ源に負の電圧を印加することによってマグネ
トロン放電を発生させ、真空槽中に導入された放電用ガ
スをイオン化し、このイオン化されたアルゴン正イオン
が加速され、このスパッタ源のターゲット表面に衝突
し、ターゲット表面をスパッタ蒸発させる。このスパッ
タ粒子を基板上に沈着させてターゲット材料からなる薄
膜を形成するようにしたものであり、これをスパッタリ
ングと言う。
ッタ源を用いたスパッタリング装置により半導体、電子
部品、装飾部品等に薄膜を形成する技術が普及されてい
る。このようなスパッタリング装置においては、真空槽
中に放電用ガスとして、例えばＡｒのような不活性ガス
を導入しておき、この真空槽にスパッタ源を配置し、こ
のスパッタ源に負の電圧を印加することによってマグネ
トロン放電を発生させ、真空槽中に導入された放電用ガ
スをイオン化し、このイオン化されたアルゴン正イオン
が加速され、このスパッタ源のターゲット表面に衝突
し、ターゲット表面をスパッタ蒸発させる。このスパッ
タ粒子を基板上に沈着させてターゲット材料からなる薄
膜を形成するようにしたものであり、これをスパッタリ
ングと言う。
【０００３】このスパッタリングを行っている最中に、
マグネトロン放電がア−ク放電に変化してしまう場合が
ある。このように、マグネトロン放電がア−ク放電に移
行してしまうと、スパッタリングを行うことはできな
い。
マグネトロン放電がア−ク放電に変化してしまう場合が
ある。このように、マグネトロン放電がア−ク放電に移
行してしまうと、スパッタリングを行うことはできな
い。
【０００４】従って、ア−ク放電の発生後ただちに、上
記タ−ゲットを少しだけ正の電位に保つような逆電圧パ
ルスを印加して、ア−ク放電の発生を抑えている。この
ようなア−ク放電を防止するために、従来は、以下に示
すような防止対策が行われていた。
記タ−ゲットを少しだけ正の電位に保つような逆電圧パ
ルスを印加して、ア−ク放電の発生を抑えている。この
ようなア−ク放電を防止するために、従来は、以下に示
すような防止対策が行われていた。
【０００５】(1) 安定抵抗やチョ−クコイルを負荷に直
列に入れる。 (2) 断続する直流電源を用いる。 (3) 電流制限のチョ−クコイルと共振用のリアクトル，
コンデンサを直流電源と負荷との間に入れア−ク放電時
に発生する電圧、電流の振動で逆電圧をかけてア−ク放
電を止める。
列に入れる。 (2) 断続する直流電源を用いる。 (3) 電流制限のチョ−クコイルと共振用のリアクトル，
コンデンサを直流電源と負荷との間に入れア−ク放電時
に発生する電圧、電流の振動で逆電圧をかけてア−ク放
電を止める。
【０００６】(4) (3) の逆電圧をダイオ−ドでクランプ
して逆方向のア−ク放電を止めて、より確実にア−ク放
電を防止する。 (5) ア−ク放電を検出して直流電源の出力を一定時間だ
け休止する。 (6) ア−ク放電を検出して負荷に逆電圧を一定時間かけ
る。 (7) ア−ク放電の検出に関わらず負荷に一定の間隔で逆
電圧をかける。
して逆方向のア−ク放電を止めて、より確実にア−ク放
電を防止する。 (5) ア−ク放電を検出して直流電源の出力を一定時間だ
け休止する。 (6) ア−ク放電を検出して負荷に逆電圧を一定時間かけ
る。 (7) ア−ク放電の検出に関わらず負荷に一定の間隔で逆
電圧をかける。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、(1) の回路
で、負荷に直列に安定抵抗を入れると、この抵抗による
消費電力が大きくなって大電力のスパッタ電源は作れな
い。また、チョ−クコイルの場合は、配線の寄生素子
（Ｌ，Ｃ）により(3) の回路ができている場合がほとん
どである。この場合には、直流スパッタ放電の負性特性
により放電電圧、電流が振動してしまうという問題があ
った。
で、負荷に直列に安定抵抗を入れると、この抵抗による
消費電力が大きくなって大電力のスパッタ電源は作れな
い。また、チョ−クコイルの場合は、配線の寄生素子
（Ｌ，Ｃ）により(3) の回路ができている場合がほとん
どである。この場合には、直流スパッタ放電の負性特性
により放電電圧、電流が振動してしまうという問題があ
った。
【０００８】また、(2) の回路は、ア−ク放電を制御す
るのが遅すぎるという問題があった。これは、トランス
の１次側をＳＣＲで制御して２次側をダイオ−ドで整流
しただけであるため、スパッタ放電の断続が交流ライン
の周波数となり、ア−ク放電が発生してから消えるまで
の時間は、ＳＣＲの点弧角となり、ア−ク放電制御とし
ては遅くなるという問題があった。
るのが遅すぎるという問題があった。これは、トランス
の１次側をＳＣＲで制御して２次側をダイオ−ドで整流
しただけであるため、スパッタ放電の断続が交流ライン
の周波数となり、ア−ク放電が発生してから消えるまで
の時間は、ＳＣＲの点弧角となり、ア−ク放電制御とし
ては遅くなるという問題があった。
【０００９】また、(3) 〜(7) の回路は、放電開始圧力
以下のガス圧力でスパッタを行う場合直流スパッタ放電
特性が負性特性になり放電電圧、電流が振動してしまう
という問題があった。これは、負荷から見た電源特性が
定電流特性ではないため、負性抵抗特性に対して安定点
が無いためである。振動してしまう理由は、直流電源の
出力に平滑用のコンデンサが入っているためである。
以下のガス圧力でスパッタを行う場合直流スパッタ放電
特性が負性特性になり放電電圧、電流が振動してしまう
という問題があった。これは、負荷から見た電源特性が
定電流特性ではないため、負性抵抗特性に対して安定点
が無いためである。振動してしまう理由は、直流電源の
出力に平滑用のコンデンサが入っているためである。
【００１０】ところで、放電現象には色々なヒステリシ
スがある。このヒステリシスとして放電開始電圧と放電
電圧，放電開始圧力と放電停止圧力などがあげられる。
このうち、放電停止圧力を測定すると開始圧力ほど再現
性の良いデ−タを得ることはできない。その原因を調査
すると放電開始圧力以下の圧力でマグネトロン放電が停
止しているのは、 (1) 圧力を下げるに従って放電電圧、電流の振動が発生
してマグネトロン放電が止まる。
スがある。このヒステリシスとして放電開始電圧と放電
電圧，放電開始圧力と放電停止圧力などがあげられる。
このうち、放電停止圧力を測定すると開始圧力ほど再現
性の良いデ−タを得ることはできない。その原因を調査
すると放電開始圧力以下の圧力でマグネトロン放電が停
止しているのは、 (1) 圧力を下げるに従って放電電圧、電流の振動が発生
してマグネトロン放電が止まる。
【００１１】(2) ア−ク放電が発生して止まる。などで
あった。つまり、単にマグネトロン放電がマグネトロン
スパッタ源の特性によって止まるのではなく放電電圧、
電流の振動やア−ク放電によって止まるために放電停止
圧力の再現性が得られないことが判明した。
あった。つまり、単にマグネトロン放電がマグネトロン
スパッタ源の特性によって止まるのではなく放電電圧、
電流の振動やア−ク放電によって止まるために放電停止
圧力の再現性が得られないことが判明した。
【００１２】この様に従来のア−ク放電対策では、放電
開始圧力より低い圧力で安定してスパッタすることはで
きなかった。本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、放電開始圧力以下で安定したスパッタ
リングを実現することにより、スパッタ用不活性ガスと
の衝突によるスパッタ粒子の散乱を少なくし、ステップ
カバレ−ジを改善し、スパッタ膜の緻密性を改善するこ
とができるスパッタリング用電源装置および該装置を用
いたスパッタリング装置を提供することにある。
開始圧力より低い圧力で安定してスパッタすることはで
きなかった。本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、放電開始圧力以下で安定したスパッタ
リングを実現することにより、スパッタ用不活性ガスと
の衝突によるスパッタ粒子の散乱を少なくし、ステップ
カバレ−ジを改善し、スパッタ膜の緻密性を改善するこ
とができるスパッタリング用電源装置および該装置を用
いたスパッタリング装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１に係わるスパッ
タリング用電源装置は、スパッタリング用直流電源と、
この直流電源に接続された定電流回路と、この定電流回
路に接続されたスパッタ源と、上記定電流回路から出力
される電流を定電流となるように制御する制御部とを備
えたことを特徴とする。
タリング用電源装置は、スパッタリング用直流電源と、
この直流電源に接続された定電流回路と、この定電流回
路に接続されたスパッタ源と、上記定電流回路から出力
される電流を定電流となるように制御する制御部とを備
えたことを特徴とする。
【００１４】従って、スパッタ源が負性抵抗特性を示す
場合でも、定電流回路によって、スパッタ源の電圧と電
流を発振させないようにすることができる。このため放
電開始圧力より低い圧力のスパッタ源が、負性抵抗特性
を示す圧力において、安定してマグネトロン放電を発生
させ、安定してスパッタリングを行わせることができ
る。
場合でも、定電流回路によって、スパッタ源の電圧と電
流を発振させないようにすることができる。このため放
電開始圧力より低い圧力のスパッタ源が、負性抵抗特性
を示す圧力において、安定してマグネトロン放電を発生
させ、安定してスパッタリングを行わせることができ
る。
【００１５】また、定電流にすることにより、スパッタ
電力の計算が電圧・電流の瞬時値の乗算の平均でなくて
も、電圧の逆電圧を含まない平均値と定電流の積で求ま
るので、電力精度の高いスパッタリングを行うことがで
きる。
電力の計算が電圧・電流の瞬時値の乗算の平均でなくて
も、電圧の逆電圧を含まない平均値と定電流の積で求ま
るので、電力精度の高いスパッタリングを行うことがで
きる。
【００１６】請求項２に係わるスパッタリング用電源装
置は、スパッタリング用直流電源と、この直流電源に接
続された定電流回路と、この定電流回路に接続されたス
パッタ源と、このスパッタ源に逆電圧を印加する逆電圧
印加回路と、上記スパッタ源に発生するアーク放電を検
出する負荷電圧測定回路と、上記定電流回路から出力さ
れる電流を定電流となるように制御するとともに、上記
負荷電圧測定回路により上記スパッタ源にアーク放電が
発生したことが検出された場合には、上記逆電圧印加回
路から上記スパッタ源に逆電圧を印加させる制御部とを
備えたことを特徴とする。
置は、スパッタリング用直流電源と、この直流電源に接
続された定電流回路と、この定電流回路に接続されたス
パッタ源と、このスパッタ源に逆電圧を印加する逆電圧
印加回路と、上記スパッタ源に発生するアーク放電を検
出する負荷電圧測定回路と、上記定電流回路から出力さ
れる電流を定電流となるように制御するとともに、上記
負荷電圧測定回路により上記スパッタ源にアーク放電が
発生したことが検出された場合には、上記逆電圧印加回
路から上記スパッタ源に逆電圧を印加させる制御部とを
備えたことを特徴とする。
【００１７】従って、上記した請求項１に係わるスパッ
タリング用電源装置と同様なことを行わせることができ
るとともに、負荷電圧測定回路によりアーク放電が検出
されたときには、逆電圧印加回路からスパッタ源に逆電
圧を印加するようにして、アーク放電の発生を防止して
いる。
タリング用電源装置と同様なことを行わせることができ
るとともに、負荷電圧測定回路によりアーク放電が検出
されたときには、逆電圧印加回路からスパッタ源に逆電
圧を印加するようにして、アーク放電の発生を防止して
いる。
【００１８】請求項３に係わるスパッタリング用電源装
置は、スパッタリング用直流電源と、この直流電源に接
続された定電流回路と、この定電流回路に接続されたス
パッタ源と、このスパッタ源に逆電圧を印加する逆電圧
印加回路と、上記スパッタ源に発生するアーク放電を検
出する負荷電圧測定回路と、上記逆電圧印加回路と上記
スパッタ源のターゲットとの間に、スパッタリング放電
電流の電流を流す方向に接続された順方向インピーダン
スと、この順方向インピーダンスに並列に接続された逆
方向アーク放電の発生を防止する逆方向インピーダンス
からなる逆方向アーク放電防止回路と、上記定電流回路
から出力される電流を定電流となるように制御するとと
もに、上記負荷電圧測定回路により上記スパッタ源にア
ーク放電が発生したことが検出された場合には、上記逆
電圧印加回路から上記スパッタ源に逆電圧を印加させる
制御部とを備えたことを特徴とする。
置は、スパッタリング用直流電源と、この直流電源に接
続された定電流回路と、この定電流回路に接続されたス
パッタ源と、このスパッタ源に逆電圧を印加する逆電圧
印加回路と、上記スパッタ源に発生するアーク放電を検
出する負荷電圧測定回路と、上記逆電圧印加回路と上記
スパッタ源のターゲットとの間に、スパッタリング放電
電流の電流を流す方向に接続された順方向インピーダン
スと、この順方向インピーダンスに並列に接続された逆
方向アーク放電の発生を防止する逆方向インピーダンス
からなる逆方向アーク放電防止回路と、上記定電流回路
から出力される電流を定電流となるように制御するとと
もに、上記負荷電圧測定回路により上記スパッタ源にア
ーク放電が発生したことが検出された場合には、上記逆
電圧印加回路から上記スパッタ源に逆電圧を印加させる
制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１９】従って、上記した請求項２に係わるスパッ
タリング用電源装置と同様なことを行わせることができ
るとともに、逆方向アーク放電防止回路を設けることに
より、逆電圧印加時に発生する逆方向アーク放電を防止
し、スパッタする電圧極性にもどった時にアーク放電に
なる確率を下げることができる。
タリング用電源装置と同様なことを行わせることができ
るとともに、逆方向アーク放電防止回路を設けることに
より、逆電圧印加時に発生する逆方向アーク放電を防止
し、スパッタする電圧極性にもどった時にアーク放電に
なる確率を下げることができる。
【００２０】請求項４乃至請求項５に係わるスパッタリ
ング用電源装置は、請求項３記載の逆方向アーク放電防
止回路において、逆方向インピーダンスを順方向インピ
ーダンスより大きくしたことを特徴とする。
ング用電源装置は、請求項３記載の逆方向アーク放電防
止回路において、逆方向インピーダンスを順方向インピ
ーダンスより大きくしたことを特徴とする。
【００２１】従って、上記した請求項３記載のスパッタ
リング用電源装置と同様なことを行わせることができ
る。請求項６に係わるスパッタリング用電源装置は、請
求項１乃至請求項５に記載の定電流回路とスパッタ源と
の間にはスパッタ源の寄生静電容量と配線の静電容量以
外の静電容量を設けないことを特徴とする。
リング用電源装置と同様なことを行わせることができ
る。請求項６に係わるスパッタリング用電源装置は、請
求項１乃至請求項５に記載の定電流回路とスパッタ源と
の間にはスパッタ源の寄生静電容量と配線の静電容量以
外の静電容量を設けないことを特徴とする。
【００２２】従って、上記した請求項１乃至請求項５記
載のスパッタリング用電源装置と同様なことを行わせる
ことができる。また、定電流回路とスパッタ源との間の
静電容量を最小にすることにより配線のインダクタンス
と静電容量とスパッタ源の負性抵抗特性により、放電電
圧、電流が発振してしまうことを防止することができ
る。
載のスパッタリング用電源装置と同様なことを行わせる
ことができる。また、定電流回路とスパッタ源との間の
静電容量を最小にすることにより配線のインダクタンス
と静電容量とスパッタ源の負性抵抗特性により、放電電
圧、電流が発振してしまうことを防止することができ
る。
【００２３】請求項７に係わるスパッタリング装置は、
接地された真空槽と、この真空槽に配置されたスパッタ
源と、このスパッタ源のターゲットに対向して上記真空
槽内に配置された基板と、スパッタリング用直流電源
と、この直流電源に接続されるとともに上記スパッタ源
に接続された定電流回路と、上記真空槽を排気して真空
にしたり、この真空槽内にガスパルスを導入するように
開閉弁を制御するとともに制御部に放電開始信号を出力
するスパッタリング装置用制御部と、このスパッタリン
グ装置用制御部からの放電開始信号を入力して上記定電
流回路から出力される電流を定電流となるように制御す
る制御部とを備えたことを特徴とする。
接地された真空槽と、この真空槽に配置されたスパッタ
源と、このスパッタ源のターゲットに対向して上記真空
槽内に配置された基板と、スパッタリング用直流電源
と、この直流電源に接続されるとともに上記スパッタ源
に接続された定電流回路と、上記真空槽を排気して真空
にしたり、この真空槽内にガスパルスを導入するように
開閉弁を制御するとともに制御部に放電開始信号を出力
するスパッタリング装置用制御部と、このスパッタリン
グ装置用制御部からの放電開始信号を入力して上記定電
流回路から出力される電流を定電流となるように制御す
る制御部とを備えたことを特徴とする。
【００２４】従って、定電流制御により、放電開始圧力
以下の負性抵抗特性を示すスパッタ源に対して、安定に
スパッタができるため、スパッタ源のターゲットと基板
の間隔を離してもＡｒガスによる散乱が少なくなる。こ
のため、大きな基板や、複雑な形状の物品にもスパッタ
することができる。
以下の負性抵抗特性を示すスパッタ源に対して、安定に
スパッタができるため、スパッタ源のターゲットと基板
の間隔を離してもＡｒガスによる散乱が少なくなる。こ
のため、大きな基板や、複雑な形状の物品にもスパッタ
することができる。
【００２５】請求項８に係わるスパッタリング装置は、
接地された真空槽と、この真空槽に配置されたスパッタ
源と、このスパッタ源のターゲットに対向して上記真空
槽内に配置された基板と、スパッタリング用直流電源
と、この直流電源に接続されるとともに上記スパッタ源
に接続された定電流回路と、上記スパッタ源に逆電圧を
印加する逆電圧印加回路と、上記スパッタ源に発生する
アーク放電を検出する負荷電圧測定回路と、上記真空槽
を排気して真空にしたり、この真空槽内にガスパルスを
導入するように開閉弁を制御するとともに制御部に放電
開始信号を出力するスパッタリング装置用制御部と、こ
のスパッタリング装置用制御部からの放電開始信号を入
力して上記定電流回路から出力される電流を定電流とな
るように制御するとともに、上記負荷電圧測定回路によ
り上記スパッタ源にアーク放電が発生したことが検出さ
れた場合には、上記逆電圧印加回路から上記スパッタ源
に逆電圧を印加させる制御部とを備えたことを特徴とす
る。
接地された真空槽と、この真空槽に配置されたスパッタ
源と、このスパッタ源のターゲットに対向して上記真空
槽内に配置された基板と、スパッタリング用直流電源
と、この直流電源に接続されるとともに上記スパッタ源
に接続された定電流回路と、上記スパッタ源に逆電圧を
印加する逆電圧印加回路と、上記スパッタ源に発生する
アーク放電を検出する負荷電圧測定回路と、上記真空槽
を排気して真空にしたり、この真空槽内にガスパルスを
導入するように開閉弁を制御するとともに制御部に放電
開始信号を出力するスパッタリング装置用制御部と、こ
のスパッタリング装置用制御部からの放電開始信号を入
力して上記定電流回路から出力される電流を定電流とな
るように制御するとともに、上記負荷電圧測定回路によ
り上記スパッタ源にアーク放電が発生したことが検出さ
れた場合には、上記逆電圧印加回路から上記スパッタ源
に逆電圧を印加させる制御部とを備えたことを特徴とす
る。
【００２６】従って、上記請求項７記載のスパッタリン
グ装置と同様なことを行わせることができるとともに、
アーク放電による放電停止を防止することができるの
で、安定な生産装置を提供することができる。
グ装置と同様なことを行わせることができるとともに、
アーク放電による放電停止を防止することができるの
で、安定な生産装置を提供することができる。
【００２７】請求項９に係わるスパッタリング装置は、
接地された真空槽と、この真空槽に配置されたスパッタ
源と、このスパッタ源のターゲットに対向して上記真空
槽内に配置された基板と、スパッタリング用直流電源
と、この直流電源に接続されるとともに上記スパッタ源
に接続された定電流回路と、上記スパッタ源に逆電圧を
印加する逆電圧印加回路と、上記スパッタ源に発生する
アーク放電を検出する負荷電圧測定回路と、上記逆電圧
印加回路と上記スパッタ源のターゲットとの間に、スパ
ッタリング放電電流の電流を流す方向に接続された順方
向インピーダンスと、この順方向インピーダンスに並列
に接続された逆方向アーク放電の発生を防止する逆方向
インピーダンスからなる逆方向アーク放電防止回路と、
上記真空槽を排気して真空にしたり、この真空槽内にガ
スパルスを導入するように開閉弁を制御するとともに制
御部に放電開始信号を出力するスパッタリング装置用制
御部と、このスパッタリング装置用制御部からの放電開
始信号を入力して上記定電流回路から出力される電流を
定電流となるように制御するとともに、上記負荷電圧測
定回路により上記スパッタ源にアーク放電が発生したこ
とが検出された場合には、上記逆電圧印加回路から上記
スパッタ源に逆電圧を印加させる制御部とを備えたこと
を特徴とする。
接地された真空槽と、この真空槽に配置されたスパッタ
源と、このスパッタ源のターゲットに対向して上記真空
槽内に配置された基板と、スパッタリング用直流電源
と、この直流電源に接続されるとともに上記スパッタ源
に接続された定電流回路と、上記スパッタ源に逆電圧を
印加する逆電圧印加回路と、上記スパッタ源に発生する
アーク放電を検出する負荷電圧測定回路と、上記逆電圧
印加回路と上記スパッタ源のターゲットとの間に、スパ
ッタリング放電電流の電流を流す方向に接続された順方
向インピーダンスと、この順方向インピーダンスに並列
に接続された逆方向アーク放電の発生を防止する逆方向
インピーダンスからなる逆方向アーク放電防止回路と、
上記真空槽を排気して真空にしたり、この真空槽内にガ
スパルスを導入するように開閉弁を制御するとともに制
御部に放電開始信号を出力するスパッタリング装置用制
御部と、このスパッタリング装置用制御部からの放電開
始信号を入力して上記定電流回路から出力される電流を
定電流となるように制御するとともに、上記負荷電圧測
定回路により上記スパッタ源にアーク放電が発生したこ
とが検出された場合には、上記逆電圧印加回路から上記
スパッタ源に逆電圧を印加させる制御部とを備えたこと
を特徴とする。
【００２８】従って、請求項８に記載のスパッタリング
装置よりアーク防止効果が高い安定な生産装置を提供す
ることができる。請求項１０乃至請求項１１に係わるス
パッタリング装置は、請求項９記載の逆方向アーク放電
防止回路において、逆方向インピーダンスを順方向イン
ピーダンスより大きくしたことを特徴とする。
装置よりアーク防止効果が高い安定な生産装置を提供す
ることができる。請求項１０乃至請求項１１に係わるス
パッタリング装置は、請求項９記載の逆方向アーク放電
防止回路において、逆方向インピーダンスを順方向イン
ピーダンスより大きくしたことを特徴とする。
【００２９】従って、上記請求項９記載のスパッタリン
グ装置と同様なことができるとともに、アーク放電防止
効果の最適化により、スパッタの安定した生産装置を提
供することができる。
グ装置と同様なことができるとともに、アーク放電防止
効果の最適化により、スパッタの安定した生産装置を提
供することができる。
【００３０】請求項１２に係わるスパッタリング装置
は、請求項７乃至請求項１１記載の定電流回路とスパッ
タ源との間にはスパッタ源の寄生静電容量と配線の静電
容量以外の静電容量を設けないことを特徴とする。
は、請求項７乃至請求項１１記載の定電流回路とスパッ
タ源との間にはスパッタ源の寄生静電容量と配線の静電
容量以外の静電容量を設けないことを特徴とする。
【００３１】従って、請求項７乃至請求項１１記載のス
パッタリング装置と同様なことを行わせることができ
る。また、定電流回路とスパッタ源との間の静電容量を
最小にすることにより、配線のインダクタンスと静電容
量とスパッタ源の負性抵抗特性により、放電電圧、電流
が発振してしまうことを防止できるので、より安定な生
産装置を提供することができる。
パッタリング装置と同様なことを行わせることができ
る。また、定電流回路とスパッタ源との間の静電容量を
最小にすることにより、配線のインダクタンスと静電容
量とスパッタ源の負性抵抗特性により、放電電圧、電流
が発振してしまうことを防止できるので、より安定な生
産装置を提供することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の一実
施形態について説明する。図１はスパッタリング用電源
装置の回路および該装置を用いたスパッタリング装置の
概略図である。図１において、１１はスパッタリング用
電源装置を制御する制御部である。
施形態について説明する。図１はスパッタリング用電源
装置の回路および該装置を用いたスパッタリング装置の
概略図である。図１において、１１はスパッタリング用
電源装置を制御する制御部である。
【００３３】また、１２は例えば、８００Ｖのスパッタ
リング用直流電源である。この直流電源１２の両極間に
は、コンデンサ１３が並列に接続されている。この直流
電源１２とコンデンサ１３とでスパッタリング用直流電
源Ａが構成される。
リング用直流電源である。この直流電源１２の両極間に
は、コンデンサ１３が並列に接続されている。この直流
電源１２とコンデンサ１３とでスパッタリング用直流電
源Ａが構成される。
【００３４】また、直流電源１２の負極は、スイッチン
グトランジスタＱ１のエミッタに接続されている。この
スイッチングトランジスタＱ１のゲートは、制御部１１
に接続されている。
グトランジスタＱ１のエミッタに接続されている。この
スイッチングトランジスタＱ１のゲートは、制御部１１
に接続されている。
【００３５】また、スイッチングトランジスタＱ１のコ
レクタと直流電源１２の正極間には、フライホイ−ルダ
イオ−ドＤ１が接続されている。スイッチングトランジ
スタＱ１のコレクタはチョ−クコイルＬを介して逆電圧
印加回路Ｃ内のスイッチングトランジスタＱ２のエミッ
タに接続されている。
レクタと直流電源１２の正極間には、フライホイ−ルダ
イオ−ドＤ１が接続されている。スイッチングトランジ
スタＱ１のコレクタはチョ−クコイルＬを介して逆電圧
印加回路Ｃ内のスイッチングトランジスタＱ２のエミッ
タに接続されている。
【００３６】なお、トランジスタＱ１，ダイオ−ドＤ
１，チョ−クコイルＬにより定電流回路Ｂが構成されて
いる。また、トランジスタＱ１のコレクタとチョ−クコ
イルＬとの間には、電流検出器１４が設けられている。
この電流検出器１４の両端は制御部１１に接続されてい
る。
１，チョ−クコイルＬにより定電流回路Ｂが構成されて
いる。また、トランジスタＱ１のコレクタとチョ−クコ
イルＬとの間には、電流検出器１４が設けられている。
この電流検出器１４の両端は制御部１１に接続されてい
る。
【００３７】スイッチングトランジスタＱ２のコレクタ
には、逆電圧源１５の正極が接続されている。この逆電
圧源１５の負極は接地ラインａに接続されている。トラ
ンジスタＱ２、逆電圧源１５により逆電圧印加回路Ｃが
構成されている。
には、逆電圧源１５の正極が接続されている。この逆電
圧源１５の負極は接地ラインａに接続されている。トラ
ンジスタＱ２、逆電圧源１５により逆電圧印加回路Ｃが
構成されている。
【００３８】トランジスタＱ２のエミッタはダイオ−ド
Ｄ２のカソードに接続されている。このダイオ−ドＤ２
には抵抗Ｒ１が並列に接続されている。このダイオ−ド
Ｄ２と抵抗Ｒ１により逆方向ア−ク放電防止回路が構成
される。
Ｄ２のカソードに接続されている。このダイオ−ドＤ２
には抵抗Ｒ１が並列に接続されている。このダイオ−ド
Ｄ２と抵抗Ｒ１により逆方向ア−ク放電防止回路が構成
される。
【００３９】また、ダイオ−ドＤ２のアノードは、抵抗
Ｒ２，Ｒ３を介して接地ラインａに接続されている。こ
の抵抗Ｒ２とＲ３との接続点は制御部１１に接続されて
いる。
Ｒ２，Ｒ３を介して接地ラインａに接続されている。こ
の抵抗Ｒ２とＲ３との接続点は制御部１１に接続されて
いる。
【００４０】抵抗Ｒ２とＲ３とによりア−ク検出手段と
しての負荷電圧測定回路Ｄが構成される。さらに、ダイ
オ−ドＤ２のアノードはスパッタ源２１に接続されてい
る。
しての負荷電圧測定回路Ｄが構成される。さらに、ダイ
オ−ドＤ２のアノードはスパッタ源２１に接続されてい
る。
【００４１】また、２２は真空槽を示している。この真
空槽２２には基板２３が配置されている。さらに、この
真空槽２２には配管２４が接続されている。この配管２
４には、開閉弁２５ａ及び２５ｂが配設されている。ま
た、この真空槽２２の底面には、排気配管２２ａが接続
されており、この排気配管２２ａには、真空ポンプ２２
ｂが配設されている。この真空ポンプ２２ｂの駆動はス
パッタリング装置用制御部２６により行われる。
空槽２２には基板２３が配置されている。さらに、この
真空槽２２には配管２４が接続されている。この配管２
４には、開閉弁２５ａ及び２５ｂが配設されている。ま
た、この真空槽２２の底面には、排気配管２２ａが接続
されており、この排気配管２２ａには、真空ポンプ２２
ｂが配設されている。この真空ポンプ２２ｂの駆動はス
パッタリング装置用制御部２６により行われる。
【００４２】制御部１１には、スパッタリング装置用制
御部２６が接続されている。このスパッタリング装置用
制御部２６はコンピュ−タ等で構成される制御回路等か
らなっている。
御部２６が接続されている。このスパッタリング装置用
制御部２６はコンピュ−タ等で構成される制御回路等か
らなっている。
【００４３】このスパッタリング装置用制御部２６は、
真空ポンプ２２ｂの起動、停止と、開閉弁２５ａ，２５
ｂの開閉制御を行うとともに制御部１１に放電開始信号
Ｓを出力する。
真空ポンプ２２ｂの起動、停止と、開閉弁２５ａ，２５
ｂの開閉制御を行うとともに制御部１１に放電開始信号
Ｓを出力する。
【００４４】上記した図１の回路においては、定電流回
路Ｂとスパッタ源２１との間には、スパッタ源の寄生静
電容量と配線の静電容量以外の静電容量を設けないよう
にしている。
路Ｂとスパッタ源２１との間には、スパッタ源の寄生静
電容量と配線の静電容量以外の静電容量を設けないよう
にしている。
【００４５】これは、定電流回路Ｂとスパッタ源２１と
の間に、スパッタ源２１の寄生静電容量と配線の静電容
量以外の静電容量を設けた場合には、スパッタ源２１が
負性抵抗特性になった場合に、配線の寄生インダクタン
スと静電容量と負性抵抗特性により回路が発振してしま
うからである。
の間に、スパッタ源２１の寄生静電容量と配線の静電容
量以外の静電容量を設けた場合には、スパッタ源２１が
負性抵抗特性になった場合に、配線の寄生インダクタン
スと静電容量と負性抵抗特性により回路が発振してしま
うからである。
【００４６】次に、上記のように構成された本発明の一
実施形態の動作について説明する。まず、スパッタリン
グ装置用制御部２６は、真空ポンプ２２ｂを起動し、真
空槽２２を排気して真空にする。次いで、バルブ２５ａ
を閉じ、バルブ２５ｂを開け、配管２４内にＡｒガスを
充填させた後、バルブ２５ｂを閉じる。次に、バルブ２
５ａを開けるとほぼ同時にスパッタリング用電源装置の
制御部１１に放電開始信号Ｓを出力する。バルブ２５ａ
を開けると配管２４内のＡｒガスは真空槽２２内にパル
ス状に流入し、真空槽２２内の圧力をパルス状に上げ
る。その時、制御部１１からスイッチングトランジスタ
Ｑ１のベースにスイッチング信号Ｓ１が出力される。こ
の結果、スパッタ源２１に直流電源１２の負の電圧が印
加される。このため、真空槽２２に、マグネトロン放電
が発生する。
実施形態の動作について説明する。まず、スパッタリン
グ装置用制御部２６は、真空ポンプ２２ｂを起動し、真
空槽２２を排気して真空にする。次いで、バルブ２５ａ
を閉じ、バルブ２５ｂを開け、配管２４内にＡｒガスを
充填させた後、バルブ２５ｂを閉じる。次に、バルブ２
５ａを開けるとほぼ同時にスパッタリング用電源装置の
制御部１１に放電開始信号Ｓを出力する。バルブ２５ａ
を開けると配管２４内のＡｒガスは真空槽２２内にパル
ス状に流入し、真空槽２２内の圧力をパルス状に上げ
る。その時、制御部１１からスイッチングトランジスタ
Ｑ１のベースにスイッチング信号Ｓ１が出力される。こ
の結果、スパッタ源２１に直流電源１２の負の電圧が印
加される。このため、真空槽２２に、マグネトロン放電
が発生する。
【００４７】なお、真空槽２２の容積と、配管２４の容
積と、導入するＡｒガスの圧力と真空ポンプ２２ｂの排
気速度を選定しておくことにより、このガスパルスの導
入により、真空槽２２の圧力がスパッタ開始圧力を定電
流動作に入るのに必要な時間だけ越える様に設定してお
く。
積と、導入するＡｒガスの圧力と真空ポンプ２２ｂの排
気速度を選定しておくことにより、このガスパルスの導
入により、真空槽２２の圧力がスパッタ開始圧力を定電
流動作に入るのに必要な時間だけ越える様に設定してお
く。
【００４８】このような時間に設定しておくことによ
り、直流電源１２を予め動作させておけば、ガスパルス
を導入したときに、定電流回路Ｂが動作しているため、
スパッタ室２２の圧力が低下してもマグネトロン放電を
継続することができる。
り、直流電源１２を予め動作させておけば、ガスパルス
を導入したときに、定電流回路Ｂが動作しているため、
スパッタ室２２の圧力が低下してもマグネトロン放電を
継続することができる。
【００４９】このマグネトロン放電により、放電空間に
アルゴンプラズマが形成される。このプラズマ中のアル
ゴン正イオンが負の電圧差で加速され、スパッタ源２１
のターゲットの表面に衝突する。この衝突により、ター
ゲットの表面をスパッタ蒸発させる。そして、このスパ
ッタ粒子を基板２３上に堆積させて、ターゲット材料か
らなる薄膜を形成するようにしたものであり、これをス
パッタリングという。
アルゴンプラズマが形成される。このプラズマ中のアル
ゴン正イオンが負の電圧差で加速され、スパッタ源２１
のターゲットの表面に衝突する。この衝突により、ター
ゲットの表面をスパッタ蒸発させる。そして、このスパ
ッタ粒子を基板２３上に堆積させて、ターゲット材料か
らなる薄膜を形成するようにしたものであり、これをス
パッタリングという。
【００５０】ところで、制御部１１はトランジスタＱ１
を断続的にオンして、直流電源１２の出力をチョ−クコ
イルＬに印加する。ここで、真空槽２２において正常な
マグネトロン放電が発生している最中に定電流回路Ｂ内
を流れる電流を電流検出器１４で検出し、この検出した
電流が一定となるようにトランジスタＱ１のオン／オフ
制御を行うスイッチング信号Ｓ１のデュ−ティ比を可変
にして定電流を流すようにしている。
を断続的にオンして、直流電源１２の出力をチョ−クコ
イルＬに印加する。ここで、真空槽２２において正常な
マグネトロン放電が発生している最中に定電流回路Ｂ内
を流れる電流を電流検出器１４で検出し、この検出した
電流が一定となるようにトランジスタＱ１のオン／オフ
制御を行うスイッチング信号Ｓ１のデュ−ティ比を可変
にして定電流を流すようにしている。
【００５１】ところで、フライホイ−ルダイオ−ドＤ１
はトランジスタＱ１がオフになった時にチョ−クコイル
Ｌに電流を流し続ける役割がある。また、スパッタ源２
１に印加される電圧は、負荷電圧測定回路Ｄの抵抗Ｒ
２，Ｒ３で分圧された後、制御部１１に入力される。そ
して、この制御部１１内において、負荷電圧測定回路Ｄ
で測定された負荷電圧と電流検出器１４で検出された電
流値とからスパッタ源２１に供給しているスパッタ電力
を測定する。そして、このスパッタ電力が設定値となる
ように、トランジスタＱ１に出力するスイッチング信号
Ｓ１のデュ−ティ比を可変にして、定電流値を制御して
いる。
はトランジスタＱ１がオフになった時にチョ−クコイル
Ｌに電流を流し続ける役割がある。また、スパッタ源２
１に印加される電圧は、負荷電圧測定回路Ｄの抵抗Ｒ
２，Ｒ３で分圧された後、制御部１１に入力される。そ
して、この制御部１１内において、負荷電圧測定回路Ｄ
で測定された負荷電圧と電流検出器１４で検出された電
流値とからスパッタ源２１に供給しているスパッタ電力
を測定する。そして、このスパッタ電力が設定値となる
ように、トランジスタＱ１に出力するスイッチング信号
Ｓ１のデュ−ティ比を可変にして、定電流値を制御して
いる。
【００５２】ところで、スパッタ電力を高精度に求める
ことはプロセスの高精度化には重要なことである。電力
＝電圧×電流であるが、負荷電圧と負荷電流の両方が振
動してしまうと、その瞬間で電圧×電流の計算をして求
めないと正確な電力にはならない。この実施の形態で
は、定電流回路Ｂで電流が一定であるので、電圧を平均
してから掛け算しても結果は変わらない。ここで、逆電
圧を印加している期間も電圧の平均に含めるとスパッタ
していない期間も平均に含めてしまうので、その期間は
電圧＝０として平均をとる電圧平均回路とするとスパッ
タ電力だけを求めることができる。
ことはプロセスの高精度化には重要なことである。電力
＝電圧×電流であるが、負荷電圧と負荷電流の両方が振
動してしまうと、その瞬間で電圧×電流の計算をして求
めないと正確な電力にはならない。この実施の形態で
は、定電流回路Ｂで電流が一定であるので、電圧を平均
してから掛け算しても結果は変わらない。ここで、逆電
圧を印加している期間も電圧の平均に含めるとスパッタ
していない期間も平均に含めてしまうので、その期間は
電圧＝０として平均をとる電圧平均回路とするとスパッ
タ電力だけを求めることができる。
【００５３】ところで、スパッタ電圧は通常３００Ｖ以
上であり、ア−ク放電電圧は１５０Ｖ以下であるので、
負荷電圧測定回路Ｄによりスパッタ源２１に印加される
負荷電圧を検出することにより、スパッタリングが正常
に行われているか、ア−ク放電が発生しているかを判断
することができる。
上であり、ア−ク放電電圧は１５０Ｖ以下であるので、
負荷電圧測定回路Ｄによりスパッタ源２１に印加される
負荷電圧を検出することにより、スパッタリングが正常
に行われているか、ア−ク放電が発生しているかを判断
することができる。
【００５４】そして、負荷電圧測定回路Ｄで測定される
負荷電圧が１５０Ｖ以下であると、制御部１１は真空槽
２２内でア−ク放電が発生していると判断し、スイッチ
ングトランジスタＱ２のべースにスイッチング信号Ｓ２
を出力する。
負荷電圧が１５０Ｖ以下であると、制御部１１は真空槽
２２内でア−ク放電が発生していると判断し、スイッチ
ングトランジスタＱ２のべースにスイッチング信号Ｓ２
を出力する。
【００５５】これにより、トランジスタＱ２を数μｓだ
けオンし、逆電圧源１５を数μｓだけスパッタ源２１に
印加することにより、真空槽２２に発生していたア−ク
放電を消すことができる。
けオンし、逆電圧源１５を数μｓだけスパッタ源２１に
印加することにより、真空槽２２に発生していたア−ク
放電を消すことができる。
【００５６】真空槽２２内を真空にし、真空槽２２内に
ガスパルスを導入し、その後、スパッタ源２１に負の電
圧を印加し、定電流回路Ｂから出力される電流を定電流
となるように制御するとともに、負荷電圧測定回路Ｄに
よりスパッタ源２１にアーク放電が発生したことが検出
された場合には、逆電圧印加回路Ｃから出力される逆電
圧をスパッタ源２１に印加するように制御したので、真
空槽２２内に最初にガスパルスを導入させるだけで、真
空槽２２内でマグネトロン放電を継続して行わせること
ができる。
ガスパルスを導入し、その後、スパッタ源２１に負の電
圧を印加し、定電流回路Ｂから出力される電流を定電流
となるように制御するとともに、負荷電圧測定回路Ｄに
よりスパッタ源２１にアーク放電が発生したことが検出
された場合には、逆電圧印加回路Ｃから出力される逆電
圧をスパッタ源２１に印加するように制御したので、真
空槽２２内に最初にガスパルスを導入させるだけで、真
空槽２２内でマグネトロン放電を継続して行わせること
ができる。
【００５７】真空槽２２内を常時真空ポンプにより真空
引きしておけば、真空槽内の不活性ガスはすべて排出さ
れても真空槽２２内でマグネトロン放電が継続するの
は、スパッタされたターゲット材料原子が、無くなった
不活性ガスの代わりにイオン化されることによりセルフ
スパッタリングが行われる。
引きしておけば、真空槽内の不活性ガスはすべて排出さ
れても真空槽２２内でマグネトロン放電が継続するの
は、スパッタされたターゲット材料原子が、無くなった
不活性ガスの代わりにイオン化されることによりセルフ
スパッタリングが行われる。
【００５８】このようにすることにより、真空槽２２内
に不活性ガスがない状態で、スパッタリングを行うこと
ができるので、スパッタ源２１のターゲットから放出さ
れた金属原子が不活性ガスに衝突することなく、基板上
に堆積させることができる。
に不活性ガスがない状態で、スパッタリングを行うこと
ができるので、スパッタ源２１のターゲットから放出さ
れた金属原子が不活性ガスに衝突することなく、基板上
に堆積させることができる。
【００５９】例えば、最初にパルス状のＡｒガスを真空
槽２２に導入し、スパッタ源２１のターゲットをＣｕと
したときに、Ａｒガスを真空槽２２に補充することな
く、基板２３上にスパッタリングすることができる。
槽２２に導入し、スパッタ源２１のターゲットをＣｕと
したときに、Ａｒガスを真空槽２２に補充することな
く、基板２３上にスパッタリングすることができる。
【００６０】従って、スパッタ源２１のターゲットと基
板２３との距離を十分に離してもアルゴンガスによる散
乱が少ないので、基板上にターゲットの原子を堆積させ
ることができるので、大きな基板や、複雑な形状の物品
にもスパッタすることができる。
板２３との距離を十分に離してもアルゴンガスによる散
乱が少ないので、基板上にターゲットの原子を堆積させ
ることができるので、大きな基板や、複雑な形状の物品
にもスパッタすることができる。
【００６１】ところで、逆電圧源１５が組み込まれた場
合に、流れる電流は抵抗Ｒ１を介して流れるため、この
抵抗Ｒ１の値を適当な値に設定しておくことにより、逆
電圧源１５を電流制限インピーダンスであるＲ１を通し
てスパッタ源２１に印加することにより逆方向ア−ク放
電の発生を防止することができる。
合に、流れる電流は抵抗Ｒ１を介して流れるため、この
抵抗Ｒ１の値を適当な値に設定しておくことにより、逆
電圧源１５を電流制限インピーダンスであるＲ１を通し
てスパッタ源２１に印加することにより逆方向ア−ク放
電の発生を防止することができる。
【００６２】また、数μｓだけ逆電圧源１５をスパッタ
源２１に印加した後、負荷電圧測定回路Ｄで検出される
負荷電圧が例えば１５０Ｖ以下のア−ク放電が発生して
いる電圧である場合には、再度トランジスタＱ２を数μ
ｓだけオンさせて、逆電圧源１５を数μｓだけスパッタ
源２１に印加する。この動作を負荷電圧測定回路Ｄで検
出された負荷電圧がスパッタ電圧となる例えば３００Ｖ
以上となるまで繰り返し行われる。
源２１に印加した後、負荷電圧測定回路Ｄで検出される
負荷電圧が例えば１５０Ｖ以下のア−ク放電が発生して
いる電圧である場合には、再度トランジスタＱ２を数μ
ｓだけオンさせて、逆電圧源１５を数μｓだけスパッタ
源２１に印加する。この動作を負荷電圧測定回路Ｄで検
出された負荷電圧がスパッタ電圧となる例えば３００Ｖ
以上となるまで繰り返し行われる。
【００６３】ア−ク放電中は電力計算による定電流値の
変更を行わないように制御すると、チョークコイルＬを
流れる電流は一定に保たれる。従って、従来の回路のよ
うに逆電圧印加時間を長くしたり繰り返しを多くすると
チョークコイルＬに流れる回路電流が増加してチョーク
コイルＬの鉄芯の磁気飽和による制御不能になることは
ない。
変更を行わないように制御すると、チョークコイルＬを
流れる電流は一定に保たれる。従って、従来の回路のよ
うに逆電圧印加時間を長くしたり繰り返しを多くすると
チョークコイルＬに流れる回路電流が増加してチョーク
コイルＬの鉄芯の磁気飽和による制御不能になることは
ない。
【００６４】なお、上記実施の形態では負荷電圧測定回
路Ｄによりア−ク放電の発生が検出された場合に、逆電
圧源１５をスパッタ源２１に印加するようにしたが、負
荷電圧測定回路Ｄによりア−ク放電の発生が検出されな
くても、定期的に逆電圧源１５をスパッタ源２１に印加
するようにして、ア−ク放電の発生を防止するようにし
ても良い。また、制御部１１とスパッタリング装置用制
御部２６を別個のものとして説明したが、両者を合体し
て一つの制御部としても良いことは自明である。
路Ｄによりア−ク放電の発生が検出された場合に、逆電
圧源１５をスパッタ源２１に印加するようにしたが、負
荷電圧測定回路Ｄによりア−ク放電の発生が検出されな
くても、定期的に逆電圧源１５をスパッタ源２１に印加
するようにして、ア−ク放電の発生を防止するようにし
ても良い。また、制御部１１とスパッタリング装置用制
御部２６を別個のものとして説明したが、両者を合体し
て一つの制御部としても良いことは自明である。
【００６５】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、スパッタ
源が負性抵抗特性を示す場合でも、定電流回路によっ
て、スパッタ源の電圧と電流を発振させないようにする
ことができる。このため放電開始圧力より低い圧力のス
パッタ源が、負性抵抗特性を示す圧力において、安定し
てマグネトロン放電を発生させ、安定してスパッタリン
グを行わせることができる。
源が負性抵抗特性を示す場合でも、定電流回路によっ
て、スパッタ源の電圧と電流を発振させないようにする
ことができる。このため放電開始圧力より低い圧力のス
パッタ源が、負性抵抗特性を示す圧力において、安定し
てマグネトロン放電を発生させ、安定してスパッタリン
グを行わせることができる。
【００６６】また、定電流にすることにより、スパッタ
電力の計算が電圧・電流の瞬時値の乗算の平均でなくて
も、電圧の逆電圧を含まない平均値と定電流の積で求ま
るので、電力精度の高いスパッタリングを行うことがで
きる。
電力の計算が電圧・電流の瞬時値の乗算の平均でなくて
も、電圧の逆電圧を含まない平均値と定電流の積で求ま
るので、電力精度の高いスパッタリングを行うことがで
きる。
【００６７】請求項２記載の発明によれば、上記した請
求項１記載の発明と同様の効果をもつとともに、負荷電
圧測定回路によりアーク放電が検出されたときには、逆
電圧印加回路からスパッタ源に逆電圧を印加するように
しているので、アーク放電の発生を防止することができ
る。
求項１記載の発明と同様の効果をもつとともに、負荷電
圧測定回路によりアーク放電が検出されたときには、逆
電圧印加回路からスパッタ源に逆電圧を印加するように
しているので、アーク放電の発生を防止することができ
る。
【００６８】請求項３記載の発明によれば、上記した請
求項２記載の発明と同様の効果をもつとともに、逆方向
アーク放電防止回路を設けることにより、逆電圧印加時
に発生する逆方向アーク放電を防止し、スパッタする電
圧極性にもどった時にアーク放電になる確率を下げるこ
とができる。
求項２記載の発明と同様の効果をもつとともに、逆方向
アーク放電防止回路を設けることにより、逆電圧印加時
に発生する逆方向アーク放電を防止し、スパッタする電
圧極性にもどった時にアーク放電になる確率を下げるこ
とができる。
【００６９】請求項４乃至請求項５記載の発明によれ
ば、上記請求項３記載の発明と同様の効果をもつ。請求
項６記載の発明によれば、上記請求項１乃至請求項５記
載の発明と同様の効果をもつとともに、定電流回路とス
パッタ源との間の静電容量を最小にすることにより配線
のインダクタンスと静電容量とスパッタ源の負性抵抗特
性により、放電電圧、電流が発振してしまうことを防止
することができる。
ば、上記請求項３記載の発明と同様の効果をもつ。請求
項６記載の発明によれば、上記請求項１乃至請求項５記
載の発明と同様の効果をもつとともに、定電流回路とス
パッタ源との間の静電容量を最小にすることにより配線
のインダクタンスと静電容量とスパッタ源の負性抵抗特
性により、放電電圧、電流が発振してしまうことを防止
することができる。
【００７０】請求項７記載の発明によれば、定電流制御
により、放電開始圧力以下の負性抵抗特性を示すスパッ
タ源に対して、安定にスパッタができるため、スパッタ
源のターゲットと基板の間隔を離してもＡｒガスによる
散乱が少なくなる。このため、大きな基板や、複雑な形
状の物品にもスパッタすることができる。
により、放電開始圧力以下の負性抵抗特性を示すスパッ
タ源に対して、安定にスパッタができるため、スパッタ
源のターゲットと基板の間隔を離してもＡｒガスによる
散乱が少なくなる。このため、大きな基板や、複雑な形
状の物品にもスパッタすることができる。
【００７１】請求項８記載の発明によれば、上記請求項
７記載の発明と同様の効果をもつとともに、アーク放電
による放電停止を防止することができるので、安定な生
産装置を提供することができる。
７記載の発明と同様の効果をもつとともに、アーク放電
による放電停止を防止することができるので、安定な生
産装置を提供することができる。
【００７２】請求項９記載の発明によれば、上記請求項
８に記載の発明よりアーク防止効果が高い安定な生産装
置を提供することができる。請求項１０記載乃至１１記
載の発明によれば、上記請求項９記載の発明と同様の効
果をもつとともに、アーク放電防止効果の最適化によ
り、スパッタの安定した生産装置を提供することができ
る。
８に記載の発明よりアーク防止効果が高い安定な生産装
置を提供することができる。請求項１０記載乃至１１記
載の発明によれば、上記請求項９記載の発明と同様の効
果をもつとともに、アーク放電防止効果の最適化によ
り、スパッタの安定した生産装置を提供することができ
る。
【００７３】請求項１２記載の発明によれば、上記請求
項７乃至請求項１１記載の発明と同様の効果をもつとと
もに、定電流回路とスパッタ源との間の静電容量を最小
にすることにより、配線のインダクタンスと静電容量と
スパッタ源の負性抵抗特性により、放電電圧、電流が発
振してしまうことを防止できるので、より安定な生産装
置を提供することができる。
項７乃至請求項１１記載の発明と同様の効果をもつとと
もに、定電流回路とスパッタ源との間の静電容量を最小
にすることにより、配線のインダクタンスと静電容量と
スパッタ源の負性抵抗特性により、放電電圧、電流が発
振してしまうことを防止できるので、より安定な生産装
置を提供することができる。
【図１】本発明の一実施形態に係わるスパッタリング用
電源装置の回路および該装置を用いたスパッタリング装
置の概略図。
電源装置の回路および該装置を用いたスパッタリング装
置の概略図。
１１…制御部、 １２…直流電源、 １３…コンデンサ、 １４…電流検出器、 １５…逆電圧源、 ２１…スパッタ源、 ２２…真空槽、 ２２ａ…排気配管、 ２２ｂ…真空ポンプ、 ２３…基板、 ２４…排気管、 ２５ａ，２５ｂ…開閉弁、 ２６…スパッタリング装置用制御部、 Ａ…スパッタリング用直流電源、 Ｂ…定電流回路、 Ｃ…逆電圧印加回路、 Ｄ…負荷電圧測定回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/285 Ｈ０１Ｌ 21/285 Ｓ (72)発明者 安本 裕二 神奈川県座間市相模が丘６丁目25番22号 株式会社芝浦製作所相模工場内 (56)参考文献 特開 平９−279337（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−71863（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−233472（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−41636（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−311418（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−137271（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−194831（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 14/34 C23C 14/38 C23C 14/54 H01L 21/203 H01L 21/285
Claims (12)
- 【請求項１】 スパッタリング用直流電源と、 この直流電源に接続された定電流回路と、 この定電流回路に接続されたスパッタ源と、 上記定電流回路から出力される電流を定電流となるよう
に制御する制御部とを備えたことを特徴とするスパッタ
リング用電源装置。 - 【請求項２】 スパッタリング用直流電源と、 この直流電源に接続された定電流回路と、 この定電流回路に接続されたスパッタ源と、 このスパッタ源に逆電圧を印加する逆電圧印加回路と、 上記スパッタ源に発生するアーク放電を検出する負荷電
圧測定回路と、 上記定電流回路から出力される電流を定電流となるよう
に制御するとともに、上記負荷電圧測定回路により上記
スパッタ源にアーク放電が発生したことが検出された場
合には、上記逆電圧印加回路から上記スパッタ源に逆電
圧を印加させる制御部とを備えたことを特徴とするスパ
ッタリング用電源装置。 - 【請求項３】 スパッタリング用直流電源と、 この直流電源に接続された定電流回路と、 この定電流回路に接続されたスパッタ源と、 このスパッタ源に逆電圧を印加する逆電圧印加回路と、 上記スパッタ源に発生するアーク放電を検出する負荷電
圧測定回路と、 上記逆電圧印加回路と上記スパッタ源のターゲットとの
間に、スパッタリング放電電流の電流を流す方向に接続
された順方向インピーダンスと、この順方向インピーダ
ンスに並列に接続された逆方向アーク放電の発生を防止
する逆方向インピーダンスからなる逆方向アーク放電防
止回路と、 上記定電流回路から出力される電流を定電流となるよう
に制御するとともに、上記負荷電圧測定回路により上記
スパッタ源にアーク放電が発生したことが検出された場
合には、上記逆電圧印加回路から上記スパッタ源に逆電
圧を印加させる制御部とを備えたことを特徴とするスパ
ッタリング用電源装置。 - 【請求項４】 上記逆方向アーク放電防止回路におい
て、逆方向インピーダンスを順方向インピーダンスより
大きくしたことを特徴とする請求項３記載のスパッタリ
ング用電源装置。 - 【請求項５】 上記逆方向アーク放電防止回路におい
て、順方向インピーダンスがダイオードで、逆方向イン
ピーダンスが抵抗からなることを特徴とする請求項３記
載のスパッタリング用電源装置。 - 【請求項６】 上記定電流回路とスパッタ源との間には
スパッタ源の寄生静電容量と配線の静電容量以外の静電
容量を設けないことを特徴とする請求項１乃至請求項５
のうちいずれか一記載のスパッタリング用電源装置。 - 【請求項７】 接地された真空槽と、 この真空槽に配置されたスパッタ源と、 このスパッタ源のターゲットに対向して上記真空槽内に
配置された基板と、 スパッタリング用直流電源と、 この直流電源に接続されるとともに上記スパッタ源に接
続された定電流回路と、 上記真空槽を排気して真空にしたり、この真空槽内にガ
スパルスを導入するように開閉弁を制御するとともに制
御部に放電開始信号を出力するスパッタリング装置用制
御部と、 このスパッタリング装置用制御部からの放電開始信号を
入力して上記定電流回路から出力される電流を定電流と
なるように制御する制御部とを備えたことを特徴とする
スパッタリング装置。 - 【請求項８】 接地された真空槽と、 この真空槽に配置されたスパッタ源と、 このスパッタ源のターゲットに対向して上記真空槽内に
配置された基板と、 スパッタリング用直流電源と、 この直流電源に接続されるとともに上記スパッタ源に接
続された定電流回路と、 上記スパッタ源に逆電圧を印加する逆電圧印加回路と、 上記スパッタ源に発生するアーク放電を検出する負荷電
圧測定回路と、 上記真空槽を排気して真空にしたり、この真空槽内にガ
スパルスを導入するように開閉弁を制御するとともに制
御部に放電開始信号を出力するスパッタリング装置用制
御部と、 このスパッタリング装置用制御部からの放電開始信号を
入力して上記定電流回路から出力される電流を定電流と
なるように制御するとともに、上記負荷電圧測定回路に
より上記スパッタ源にアーク放電が発生したことが検出
された場合には、上記逆電圧印加回路から上記スパッタ
源に逆電圧を印加させる制御部とを備えたことを特徴と
するスパッタリング装置。 - 【請求項９】 接地された真空槽と、 この真空槽に配置されたスパッタ源と、 このスパッタ源のターゲットに対向して上記真空槽内に
配置された基板と、 スパッタリング用直流電源と、 この直流電源に接続されるとともに上記スパッタ源に接
続された定電流回路と、 上記スパッタ源に逆電圧を印加する逆電圧印加回路と、 上記スパッタ源に発生するアーク放電を検出する負荷電
圧測定回路と、 上記逆電圧印加回路と上記スパッタ源のターゲットとの
間に、スパッタリング放電電流の電流を流す方向に接続
された順方向インピーダンスと、この順方向インピーダ
ンスに並列に接続された逆方向アーク放電の発生を防止
する逆方向インピーダンスからなる逆方向アーク放電防
止回路と、 上記真空槽を排気して真空にしたり、この真空槽内にガ
スパルスを導入するように開閉弁を制御するとともに制
御部に放電開始信号を出力するスパッタリング装置用制
御部と、 このスパッタリング装置用制御部からの放電開始信号を
入力して上記定電流回路から出力される電流を定電流と
なるように制御するとともに、上記負荷電圧測定回路に
より上記スパッタ源にアーク放電が発生したことが検出
された場合には、上記逆電圧印加回路から上記スパッタ
源に逆電圧を印加させる制御部とを備えたことを特徴と
するスパッタリング装置。 - 【請求項１０】 上記逆方向アーク放電防止回路におい
て、逆方向インピーダンスを順方向インピーダンスより
大きくしたことを特徴とする請求項９記載のスパッタリ
ング装置。 - 【請求項１１】 上記逆方向アーク放電防止回路におい
て、順方向インピーダンスがダイオードで、逆方向イン
ピーダンスが抵抗からなることを特徴とする請求項９記
載のスパッタリング装置。 - 【請求項１２】 上記定電流回路とスパッタ源との間に
はスパッタ源の寄生静電容量と配線の静電容量以外の静
電容量を設けないことを特徴とする請求項７乃至請求項
１１のうちいずれか一記載のスパッタリング装置。
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|---|---|---|---|
| JP3589898A JP2835322B2 (ja) | 1997-02-20 | 1998-02-18 | スパッタリング用電源装置および該装置を用いたスパッタリング装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9-36247 | 1997-02-20 | ||
| JP3624797 | 1997-02-20 | ||
| JP3589898A JP2835322B2 (ja) | 1997-02-20 | 1998-02-18 | スパッタリング用電源装置および該装置を用いたスパッタリング装置 |
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| JPH10298754A JPH10298754A (ja) | 1998-11-10 |
| JP2835322B2 true JP2835322B2 (ja) | 1998-12-14 |
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1998
- 1998-02-18 JP JP3589898A patent/JP2835322B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| WO2003030345A1 (en) | 2001-09-28 | 2003-04-10 | Shibaura Mechatronics Corporation | Power supply for sputtering |
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| JPH10298754A (ja) | 1998-11-10 |
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