JP3361550B2 - サブストレート処理装置 - Google Patents
サブストレート処理装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32733—Means for moving the material to be treated
- H01J37/32752—Means for moving the material to be treated for moving the material across the discharge
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
-
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- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/3444—Associated circuits
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも１つの陽極
と、１つの陰極と、陽極／陰極通路にパルス的に接続可
能な直流電流／電圧源とを備え、プラズマによってサブ
ストレートを処理するための装置に関する。
と、１つの陰極と、陽極／陰極通路にパルス的に接続可
能な直流電流／電圧源とを備え、プラズマによってサブ
ストレートを処理するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】スパッタリングによってサブストレート
を被膜する際に、サブストレート上に異なる被膜材料
を、一方を他方の上または下に付着させることを必要と
する場合がある。この目的のためには、１つの陰極上に
異なるターゲットを次々に取り付けるか、または異なる
ターゲット毎に複数の陰極を設けなければならない。
を被膜する際に、サブストレート上に異なる被膜材料
を、一方を他方の上または下に付着させることを必要と
する場合がある。この目的のためには、１つの陰極上に
異なるターゲットを次々に取り付けるか、または異なる
ターゲット毎に複数の陰極を設けなければならない。
【０００３】複数のサブストレートを被膜すべくそれら
を順次にスパッタリング装置を通して移動させる場合に
は、異なるターゲット材料のスパッタリングレートが異
なるために幾つかの問題が発生する。例えば、金属のス
パッタリングレートは反応的にスパッタされる金属酸化
物または金属窒化物のスパッタリングレートよりもかな
り高い。例えば、接着手段−金属−第１誘電体−第２誘
電体の順序に上下に層をなす被膜システムをスパッタリ
ングによってサブストレート上に形成させる場合には、
スパッタリング装置を通して一定の速度で移動させるサ
ブストレートの速度は最低のスパッタリングレートに合
わせなければならない。即ちこの速度は、最低のスパッ
タリングレートでスパッタリングされる材料がこの速度
で所望の層厚に達するように合わせなければならない。
を順次にスパッタリング装置を通して移動させる場合に
は、異なるターゲット材料のスパッタリングレートが異
なるために幾つかの問題が発生する。例えば、金属のス
パッタリングレートは反応的にスパッタされる金属酸化
物または金属窒化物のスパッタリングレートよりもかな
り高い。例えば、接着手段−金属−第１誘電体−第２誘
電体の順序に上下に層をなす被膜システムをスパッタリ
ングによってサブストレート上に形成させる場合には、
スパッタリング装置を通して一定の速度で移動させるサ
ブストレートの速度は最低のスパッタリングレートに合
わせなければならない。即ちこの速度は、最低のスパッ
タリングレートでスパッタリングされる材料がこの速度
で所望の層厚に達するように合わせなければならない。
【０００４】サブストレートの送り速度を早めるための
１つの可能性は、スパッタリング陰極を動作させる電力
を特定のターゲット材料に合わせることである。しかし
ながら、この電力を任意の所望レベルまで低下させるこ
とはできない。余りに低下させてしまうと、スパッタ材
料をサブストレート上に沈積させるプラズマが消弧して
しまうからである。
１つの可能性は、スパッタリング陰極を動作させる電力
を特定のターゲット材料に合わせることである。しかし
ながら、この電力を任意の所望レベルまで低下させるこ
とはできない。余りに低下させてしまうと、スパッタ材
料をサブストレート上に沈積させるプラズマが消弧して
しまうからである。
【０００５】さらに、層の特性はスパッタリング電圧、
従って被膜をサブストレート上に沈積せしめる陰極の電
力の関数であり、この理由からも陰極の電力を任意の手
法で変化させることはできないのである。
従って被膜をサブストレート上に沈積せしめる陰極の電
力の関数であり、この理由からも陰極の電力を任意の手
法で変化させることはできないのである。
【０００６】この問題を解消するために最低のスパッタ
リングレートを有するターゲットの数、従って関連する
陰極の数を他の陰極に対して増加させることができる。
しかしこのような方策はスパッタリング装置全体の価格
を吊り上げることになる。
リングレートを有するターゲットの数、従って関連する
陰極の数を他の陰極に対して増加させることができる。
しかしこのような方策はスパッタリング装置全体の価格
を吊り上げることになる。
【０００７】現在までに実際に行われていた方法は、所
望のスパッタリングレートが得られるまで閉じられるダ
イヤフラムを陰極の前に配置することであった。しかし
これは、ダイヤフラムが厚く被膜されてしまうためダイ
ヤフラムをしばしば清浄にしなければならないことにな
る。
望のスパッタリングレートが得られるまで閉じられるダ
イヤフラムを陰極の前に配置することであった。しかし
これは、ダイヤフラムが厚く被膜されてしまうためダイ
ヤフラムをしばしば清浄にしなければならないことにな
る。
【０００８】電気エネルギを直流パルスの形状で周期的
に印加し、グロー放電の直流電圧プラズマからの電離し
た蒸気を使用してＰＶＤ法に従って導電性の対象物をゆ
るやかに被膜する方法も既に知られている（ＤＥ−Ｐ 3
7 00 633）。これらのパルスの電圧は１００Ｖ以上、具
体的には２００乃至８００Ｖである。これらのパルスは
一方ではアーク形成の危険性を大きく排除し、他方では
対象物を効果的に被膜することが可能なプラズマを真空
室内に維持することができる。
に印加し、グロー放電の直流電圧プラズマからの電離し
た蒸気を使用してＰＶＤ法に従って導電性の対象物をゆ
るやかに被膜する方法も既に知られている（ＤＥ−Ｐ 3
7 00 633）。これらのパルスの電圧は１００Ｖ以上、具
体的には２００乃至８００Ｖである。これらのパルスは
一方ではアーク形成の危険性を大きく排除し、他方では
対象物を効果的に被膜することが可能なプラズマを真空
室内に維持することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】この公知の方法は、マ
グネトロンを有する装置においても使用可能である。そ
れにも拘らず、異なるスパッタリング材料を用いるスパ
ッタリングプロセスにおいて遭遇する特別な困難が排除
されるものではない。
グネトロンを有する装置においても使用可能である。そ
れにも拘らず、異なるスパッタリング材料を用いるスパ
ッタリングプロセスにおいて遭遇する特別な困難が排除
されるものではない。
【００１０】さらに、スパッタリングレートを得るよう
に複数のプラズマトロンを高速スパッタリング用に安定
して作動させるために、これらのプラズマトロンをパル
ス的に作動させる装置も知られている（ＤＤ−Ｐ 271 8
27）。例えば約１００ｍｍの距離で互いに対向せしめた
２つのパルス的に作動するプラズマトロンの間を、被膜
すべきツールを通過させる。両プラズマトロンには、７
０ｋＷ程度の電力を供給できる１つの電源から電流が供
給される。この電源は、大電流に適する高速非接触作動
切り替え手段を有している。複数のプラズマトロンをパ
ルス的に作動させるにも拘らずこの公知装置は安定な動
作を達成できる。しかしながらこの装置は異なるスパッ
タリング材料に対する被膜レートを調整することはでき
ない。
に複数のプラズマトロンを高速スパッタリング用に安定
して作動させるために、これらのプラズマトロンをパル
ス的に作動させる装置も知られている（ＤＤ−Ｐ 271 8
27）。例えば約１００ｍｍの距離で互いに対向せしめた
２つのパルス的に作動するプラズマトロンの間を、被膜
すべきツールを通過させる。両プラズマトロンには、７
０ｋＷ程度の電力を供給できる１つの電源から電流が供
給される。この電源は、大電流に適する高速非接触作動
切り替え手段を有している。複数のプラズマトロンをパ
ルス的に作動させるにも拘らずこの公知装置は安定な動
作を達成できる。しかしながらこの装置は異なるスパッ
タリング材料に対する被膜レートを調整することはでき
ない。
【００１１】従って本発明の目的は、複数のスパッタリ
ング陰極が明確に異なる層を形成させることができるよ
うにするために、スパッタリングをこれらの陰極の間で
移動させることによってサブストレートの被膜レートを
高精度に設定することができる装置を提供することであ
る。
ング陰極が明確に異なる層を形成させることができるよ
うにするために、スパッタリングをこれらの陰極の間で
移動させることによってサブストレートの被膜レートを
高精度に設定することができる装置を提供することであ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この装置は、少なくとも
１つの陽極と、１つの陰極と、陽極／陰極通路にパルス
的に接続可能な直流電流／電圧源とを備え、プラズマに
よってサブストレートを処理するようになっており、電
圧パルスの長さ及びパルス間の間隔の両方または何れか
一方を調整可能にしたことを特徴とする。
１つの陽極と、１つの陰極と、陽極／陰極通路にパルス
的に接続可能な直流電流／電圧源とを備え、プラズマに
よってサブストレートを処理するようになっており、電
圧パルスの長さ及びパルス間の間隔の両方または何れか
一方を調整可能にしたことを特徴とする。
【００１３】本発明により達成される長所は、サブスト
レートを被膜する速度が、例えばサブストレートの前進
速度、または最低陰極のスパッタリングレートのような
外部条件には無関係になることである。本発明によれ
ば、スパッタリング陰極を低スパッタリングレートの動
作状態にするが、所望の層特性を得るために粒子のスパ
ッタリングは高エネルギで遂行する。
レートを被膜する速度が、例えばサブストレートの前進
速度、または最低陰極のスパッタリングレートのような
外部条件には無関係になることである。本発明によれ
ば、スパッタリング陰極を低スパッタリングレートの動
作状態にするが、所望の層特性を得るために粒子のスパ
ッタリングは高エネルギで遂行する。
【００１４】従って、本発明はスパッタリングレートが
可能な限り低い被膜に特に適している。各スパッタリン
グ陰極を１つの分離した電源によって作動させ、それに
よって陰極に供給される電力を中断によって低減させ
る、即ち時間の平均によってクロッキングすることによ
って電力を低減させると特に有利である。
可能な限り低い被膜に特に適している。各スパッタリン
グ陰極を１つの分離した電源によって作動させ、それに
よって陰極に供給される電力を中断によって低減させ
る、即ち時間の平均によってクロッキングすることによ
って電力を低減させると特に有利である。
【００１５】以下に添付図面に基づいて本発明の実施例
を詳細に説明する。
を詳細に説明する。
【００１６】
【実施例】図１（ａ）にスパッタリング装置の陰極／陽
極通路の電圧波形を時間の関数として示す。直流電圧源
がスイッチオンされると、スパッタリング装置の電極の
電圧は時間ｔz 内に点弧電圧Ｕz まで上昇する。この電
圧値Ｕz においてだけプラズマは点弧できる。実際には
時間ｔz は約０．５乃至６マイクロ秒であり、この時間
はスパッタリング陰極電流源の電子回路の時定数によっ
て決まる。ガス放電を生成させるために電離したガス内
に十分な電荷担体が形成されるまでに、プラズマ形成時
間ｔp が経過する。この時間は、例えば最初の電子／イ
オン対が生成されるまでに経過する時間、点弧の瞬間に
陽極と陰極とに存在する電圧、電離をもたらす電子と原
子またはイオンと原子の衝突が発生する確率を表す実効
断面、ターゲット表面の二次電子放出の係数、圧力、従
って平均自由通路長、及び粒子の通路長に影響するスパ
ッタリング装置のジオメトリ等の種々のパラメタによっ
て決定される。
極通路の電圧波形を時間の関数として示す。直流電圧源
がスイッチオンされると、スパッタリング装置の電極の
電圧は時間ｔz 内に点弧電圧Ｕz まで上昇する。この電
圧値Ｕz においてだけプラズマは点弧できる。実際には
時間ｔz は約０．５乃至６マイクロ秒であり、この時間
はスパッタリング陰極電流源の電子回路の時定数によっ
て決まる。ガス放電を生成させるために電離したガス内
に十分な電荷担体が形成されるまでに、プラズマ形成時
間ｔp が経過する。この時間は、例えば最初の電子／イ
オン対が生成されるまでに経過する時間、点弧の瞬間に
陽極と陰極とに存在する電圧、電離をもたらす電子と原
子またはイオンと原子の衝突が発生する確率を表す実効
断面、ターゲット表面の二次電子放出の係数、圧力、従
って平均自由通路長、及び粒子の通路長に影響するスパ
ッタリング装置のジオメトリ等の種々のパラメタによっ
て決定される。
【００１７】発達中のプラズマが存在する場合には、電
極から離れて流れる電荷担体が存在する。その結果放電
電流が流れてスパッタリング電流源の電圧が降伏し、値
ＵB1まで低下する。時間ｔp 中に流れる放電電流の詳細
を図１（ｂ）に示す。調整定数のために、時間Ｔp 内で
は最大電流ＩB1だけが供給され得る。
極から離れて流れる電荷担体が存在する。その結果放電
電流が流れてスパッタリング電流源の電圧が降伏し、値
ＵB1まで低下する。時間ｔp 中に流れる放電電流の詳細
を図１（ｂ）に示す。調整定数のために、時間Ｔp 内で
は最大電流ＩB1だけが供給され得る。
【００１８】電圧ＵB1は、特定の電気的平衡が得られた
安定なプラズマが既に存在していることを表している。
電圧は、その最低値ＵB1に達した後、再び徐々に上昇し
て時 に予め選択されている公称値Ｕnom とによって決定され
る点弧電圧である。 間調整定数で値ＩB2まで増大することによって、電圧は
値ＵB2に到達する。
安定なプラズマが既に存在していることを表している。
電圧は、その最低値ＵB1に達した後、再び徐々に上昇し
て時 に予め選択されている公称値Ｕnom とによって決定され
る点弧電圧である。 間調整定数で値ＩB2まで増大することによって、電圧は
値ＵB2に到達する。
【００２０】前述したように、プラズマを点弧させるた
めには電圧Ｕz が必要である。即ち使用可能な公称電圧
値または端子電圧は、スイッチオンプロセス中に電圧Ｕ
z に達するかまたはそれを超える必要がある。もし電圧
源が電圧Ｕz を維持し続ければ、ガス放電の調整は何も
できないし、また全公称電力で動作してしまう。
めには電圧Ｕz が必要である。即ち使用可能な公称電圧
値または端子電圧は、スイッチオンプロセス中に電圧Ｕ
z に達するかまたはそれを超える必要がある。もし電圧
源が電圧Ｕz を維持し続ければ、ガス放電の調整は何も
できないし、また全公称電力で動作してしまう。
【００２１】これを防ぐために、公称電圧値Ｕnom を放
電電流が最終値ＩB2に到達できる時 つまり電圧ＵB2は、一方では陽極／陰極通路における電
圧ＵinstがＵB2まで上昇すること、他方では端子電圧が
Ｕz からＵB2まで低下することによってもたらされるの
である。
電電流が最終値ＩB2に到達できる時 つまり電圧ＵB2は、一方では陽極／陰極通路における電
圧ＵinstがＵB2まで上昇すること、他方では端子電圧が
Ｕz からＵB2まで低下することによってもたらされるの
である。
【００２２】
の時定数（この時定数は電圧源の電気回路の関数であ
る）で低下して行く。
る）で低下して行く。
【００２３】以上説明した如く、また図１（ａ）および
（ｂ）の曲線から明白なように、時間ｔs ＝ｔp ＋ｔz
が経過しなければプラズマは安定しないので、時間ｔs
が経過した後にスパッタリングプロセスが適切に開始さ
れるのである。
（ｂ）の曲線から明白なように、時間ｔs ＝ｔp ＋ｔz
が経過しなければプラズマは安定しないので、時間ｔs
が経過した後にスパッタリングプロセスが適切に開始さ
れるのである。
【００２４】図２は、パルス動作中の陰極の瞬時電圧を
示す。図２では時刻を大文字で、また時間を小文字でそ
れぞれ示してある。
示す。図２では時刻を大文字で、また時間を小文字でそ
れぞれ示してある。
【００２５】時刻Ｔ0 に電圧源がスイッチオンされ、時
刻Ｔ1 にスイッチオフされる。
刻Ｔ1 にスイッチオフされる。
【００２６】電圧源がスイッチオンされてからスパッタ
リングプロセスが時刻Ｔs に開始さ 時刻Ｔ1 までにスパッタリング電力は、上述した理由か
ら最大値ＵB2まで増加する。もし時刻Ｔ1 に電圧源をス
イッチオフすれば、遅くとも時刻Ｔe にスパッタリング
プロセスは０まで低下する。
リングプロセスが時刻Ｔs に開始さ 時刻Ｔ1 までにスパッタリング電力は、上述した理由か
ら最大値ＵB2まで増加する。もし時刻Ｔ1 に電圧源をス
イッチオフすれば、遅くとも時刻Ｔe にスパッタリング
プロセスは０まで低下する。
【００２７】本発明によれば、僅かな遅延時間ｔdel の
後の時刻Ｔ2 に再び電圧源がスイッチオンされる。その
結果、被膜時間またはスパッタリング時間ｔonはｔon＝
Ｔe−Ｔs となり、また非被膜時間ｔoff はｔoff ＝ｔ
del ＋ｔz ＋ｔp ＝ｔdel ＋ｔs となる。従ってスパッ
タリングプロセスは、時刻Ｔe から、次のパルスによっ
て新しく点弧され再びスパッタが開始される時刻Ｔs ま
で中断される。
後の時刻Ｔ2 に再び電圧源がスイッチオンされる。その
結果、被膜時間またはスパッタリング時間ｔonはｔon＝
Ｔe−Ｔs となり、また非被膜時間ｔoff はｔoff ＝ｔ
del ＋ｔz ＋ｔp ＝ｔdel ＋ｔs となる。従ってスパッ
タリングプロセスは、時刻Ｔe から、次のパルスによっ
て新しく点弧され再びスパッタが開始される時刻Ｔs ま
で中断される。
【００２８】図３は電圧源を複数のトリガパルスによっ
てトリガした時の陰極電圧の波形を時間の関数として示
す図である。時間ｔs は物理的に与えられるから、限定
可能な遅延時間ｔdel を調整の目的のために使用するこ
とができる。
てトリガした時の陰極電圧の波形を時間の関数として示
す図である。時間ｔs は物理的に与えられるから、限定
可能な遅延時間ｔdel を調整の目的のために使用するこ
とができる。
【００２９】非被膜時間ｔz ＋ｔp ＋ｔdel は、付着さ
れる層に過大な波が生成されないように十分に短く選択
することに注意すべきである。もし次の被膜プロセスが
開始されるまでの非被膜時間を、サブストレートが陰極
を通過する半分の時間に選択したものとすれば、サブス
トレートの半分が被膜され、半分は被膜されないことに
なる。もし間隔時間を短縮すれば、２つの連続する被膜
はそれらが重なり合うまで互いに近づいて来る。しか
し、重なりはサブストレートの一部が２度被膜され、残
りの領域は１回だけしか被膜されないことに等しい。こ
れは被膜の厚みに非均一をもたらし、いわゆる波を生じ
させることになる。
れる層に過大な波が生成されないように十分に短く選択
することに注意すべきである。もし次の被膜プロセスが
開始されるまでの非被膜時間を、サブストレートが陰極
を通過する半分の時間に選択したものとすれば、サブス
トレートの半分が被膜され、半分は被膜されないことに
なる。もし間隔時間を短縮すれば、２つの連続する被膜
はそれらが重なり合うまで互いに近づいて来る。しか
し、重なりはサブストレートの一部が２度被膜され、残
りの領域は１回だけしか被膜されないことに等しい。こ
れは被膜の厚みに非均一をもたらし、いわゆる波を生じ
させることになる。
【００３０】従ってスイッチオフ時間はサブストレート
の前進時間よりも遥かに短くしなければならない。もし
非被膜時間中にサブストレートが走行しなければならな
い距 る。Ｓは極めて小さくし、サブストレートを被膜する時
間がオフ時間に対して大きくなるようにすべきである。
換言すれば、被膜時間中の電流源は極めて頻繁にスイッ
チオン、スイッチオフすべきである。
の前進時間よりも遥かに短くしなければならない。もし
非被膜時間中にサブストレートが走行しなければならな
い距 る。Ｓは極めて小さくし、サブストレートを被膜する時
間がオフ時間に対して大きくなるようにすべきである。
換言すれば、被膜時間中の電流源は極めて頻繁にスイッ
チオン、スイッチオフすべきである。
【００３１】図４に概要を示すスパッタリング装置１の
ハウジング２は、ガス導入口３と、ハウジング２内を真
空にするための排気口４とを有している。ハウジング２
内には複数のサブストレート６乃至１１のための線形に
運動可能な担体５が配置され、担体５の上にはターゲッ
ト１３を有する陰極１２が配置されている。
ハウジング２は、ガス導入口３と、ハウジング２内を真
空にするための排気口４とを有している。ハウジング２
内には複数のサブストレート６乃至１１のための線形に
運動可能な担体５が配置され、担体５の上にはターゲッ
ト１３を有する陰極１２が配置されている。
【００３２】陰極１２は調整可能な直流電圧源１４の負
極に接続され、この直流電圧源１４の正極は担体５に接
続され、従って担体５は陽極として動作する。陽極／陰
極通路５、１２と電圧源１４とから形成される回路内に
は、制御装置１６によってクロックされるスイッチ１５
が挿入されている。クロックパルス１７は、それらのシ
ーケンス及びパルス幅に関して調整可能である。これら
のパルス幅は、スイッチ１５が閉じられる時間長を表
す。
極に接続され、この直流電圧源１４の正極は担体５に接
続され、従って担体５は陽極として動作する。陽極／陰
極通路５、１２と電圧源１４とから形成される回路内に
は、制御装置１６によってクロックされるスイッチ１５
が挿入されている。クロックパルス１７は、それらのシ
ーケンス及びパルス幅に関して調整可能である。これら
のパルス幅は、スイッチ１５が閉じられる時間長を表
す。
【００３３】スイッチ１５が閉じると、陽極５と陰極１
２との間の電圧は図１または図３に示す波形と同一の電
圧波形になる。
２との間の電圧は図１または図３に示す波形と同一の電
圧波形になる。
【００３４】担体５は速度Ｖで右へ移動するから、所与
の時刻のみ、ターゲット１３の下には１つのサブストレ
ート（例えば図４に示すようにサブストレート１０）が
位置する。この時間中、図１（ａ）および図３に示す方
法に従って、電圧源１４は陽極／陰極通路に、例えば１
００回接続され、切り離される。
の時刻のみ、ターゲット１３の下には１つのサブストレ
ート（例えば図４に示すようにサブストレート１０）が
位置する。この時間中、図１（ａ）および図３に示す方
法に従って、電圧源１４は陽極／陰極通路に、例えば１
００回接続され、切り離される。
【００３５】ハウジング２内には、破線によって示して
あるように、複数の陽極／陰極通路５／２０を設けるこ
とができる。別のスイッチ２１によって、これらの付加
的な陽極／陰極通路を異なるクロック周波数及び異なる
パルス幅でクロックすることができる。別のターゲット
２２の材料組成は互いに異ならせることができる。
あるように、複数の陽極／陰極通路５／２０を設けるこ
とができる。別のスイッチ２１によって、これらの付加
的な陽極／陰極通路を異なるクロック周波数及び異なる
パルス幅でクロックすることができる。別のターゲット
２２の材料組成は互いに異ならせることができる。
【００３６】電圧源または電流源１４は、詳細は図示し
てないが、電力調整型、電流調整型、または電圧調整型
の何れであってもよい。もしそれが電力調整型であれ
ば、直流スパッタリング中に室２内の圧力が増加すれ
ば、電圧を低下させて電流を増加させる。電流調整型は
電流を一定に保つので、圧力が増加すると電圧がより大
きく低下する。反対に電圧調整型は電圧を一定に保つの
で、圧力が増加すると電流が増加する。これらの３つの
場合の全てにおいて、調整パラメタには陰極電圧が使用
される。調整の型に依存して、選択された公称値に到達
するまで（例えば一定に保つように）電圧を調整し、変
化させる。
てないが、電力調整型、電流調整型、または電圧調整型
の何れであってもよい。もしそれが電力調整型であれ
ば、直流スパッタリング中に室２内の圧力が増加すれ
ば、電圧を低下させて電流を増加させる。電流調整型は
電流を一定に保つので、圧力が増加すると電圧がより大
きく低下する。反対に電圧調整型は電圧を一定に保つの
で、圧力が増加すると電流が増加する。これらの３つの
場合の全てにおいて、調整パラメタには陰極電圧が使用
される。調整の型に依存して、選択された公称値に到達
するまで（例えば一定に保つように）電圧を調整し、変
化させる。
【００３７】調整パラメタとして電圧値Ｕnom を使用し
て、上記３つの調整の型の全てをクロックされた電圧と
共に使用することもできる。不活性ガスにアルゴンを使
用した場合の室２内の圧力は、例えば１０-4乃至１０-2
ミリバールである。
て、上記３つの調整の型の全てをクロックされた電圧と
共に使用することもできる。不活性ガスにアルゴンを使
用した場合の室２内の圧力は、例えば１０-4乃至１０-2
ミリバールである。
【００３８】スパッタリング陰極１２、２０は、所与の
点弧電圧及び電力密度において異なる電力及び電流が得
られるように異なる寸法を選択することができる。例え
ば、長さ７５ｃｍ、幅２４ｃｍで１８００ｃｍ2 のター
ゲット表面を有する陰極の点弧電圧が５００Ｖ、電力密
度が２５Ｗ／ｃｍ2 であれば、９０Ａの電流における電
力は４５ｋＷである。長さ２５０ｃｍ、幅２４ｃｍで６
０００ｃｍ2 のターゲット表面を有する陰極の場合に
は、点弧電圧が５００Ｖ、電力密度が２５Ｗ／ｃｍ2 で
あれば、３００Ａの電流における電力は１５０ｋＷであ
る。
点弧電圧及び電力密度において異なる電力及び電流が得
られるように異なる寸法を選択することができる。例え
ば、長さ７５ｃｍ、幅２４ｃｍで１８００ｃｍ2 のター
ゲット表面を有する陰極の点弧電圧が５００Ｖ、電力密
度が２５Ｗ／ｃｍ2 であれば、９０Ａの電流における電
力は４５ｋＷである。長さ２５０ｃｍ、幅２４ｃｍで６
０００ｃｍ2 のターゲット表面を有する陰極の場合に
は、点弧電圧が５００Ｖ、電力密度が２５Ｗ／ｃｍ2 で
あれば、３００Ａの電流における電力は１５０ｋＷであ
る。
【００３９】層の厚みを最大速度で、または最小の時間
で累積させることを意味する“最大レートスパッタリン
グ”なる語を屡々使用する普通のスパッタリング技術と
は異なり、本発明のスパッタリングは所与の時間に所望
の厚みの薄層を付着させるために可能な最低レートで行
われる。従ってこれは“最小レートスパッタリング”で
ある。
で累積させることを意味する“最大レートスパッタリン
グ”なる語を屡々使用する普通のスパッタリング技術と
は異なり、本発明のスパッタリングは所与の時間に所望
の厚みの薄層を付着させるために可能な最低レートで行
われる。従ってこれは“最小レートスパッタリング”で
ある。
【図１】（ａ）はスパッタリング陰極の電圧を時間の関
数として示す図、（ｂ）はスパッタリング電流を時間の
関数として示す図である。
数として示す図、（ｂ）はスパッタリング電流を時間の
関数として示す図である。
【図２】連続するオン及びオフパルスによる陰極電圧の
波形図である。
波形図である。
【図３】時間的に連続する陰極電圧の波形図である。
【図４】線形に移動するサブストレートを有するスパッ
タリング装置の概要図である。
タリング装置の概要図である。
１ スパッタリング装置
２ ハウジング
３ ガス導入口
４ 排気口
５ 担体
６〜１１ サブストレート
１２、２０ 陰極
１３、２２ ターゲット
１４ 直流電流／電圧源
１５、２１ スイッチ
１６ 制御装置
１７ クロックパルス
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭63−76871（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−96267（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−85864（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−70567（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−179115（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C23C 14/00 - 16/56
H05H 1/00 - 1/54
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (8)
- 【請求項１】 少なくとも１つの陽極と、１つの陰極
と、陽極／陰極通路にパルス状の電力を加えることので
きる直流の電流／電圧源とを備えた、プラズマによって
サブストレートを処理するための装置であって、前記パ
ルス状の電力が電圧パルスの長さ及びパルス間の間隔の
両方または何れか一方を調節することによって調節可能
とし、２つの電圧パルス間の間隔が少なくとも、供給電
圧が入れられた時からプラズマが点火するまでの時間ｔ
ｚ と、プラズマが形成されるまでの一定時間であるｔ
ｐ とを含むことを特徴とする装置。 - 【請求項２】 サブストレートが陰極に対して運動可能
であることを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】前記ｔ ｚ ＋ｔ ｐ がほぼ１μＳ乃至１２μ
Ｓとしたことを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項４】調整の目的に使用する可変の遅延時間をｔ
ｄｅｌ として、２つの電圧パルス間の間隔をｔ ｚ ＋ｔ
ｐ +ｔ ｄｅｌ としたことを特徴とする請求項１に記載の
装置。 - 【請求項５】 スパッタされるターゲットを陰極に設け
てあることを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項６】 複数の陰極が１つの面内に配置されてい
ることを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項７】 陰極がそれぞれ異なるターゲットを有す
ることを特徴とする請求項５に記載の装置。 - 【請求項８】 サブストレートが電極を通過して移動す
るのに要する時間に比して、２つの電圧パルス間の時間
が極めて小さいことを特徴とする請求項２に記載の装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4127317.6 | 1991-08-17 | ||
| DE4127317A DE4127317C2 (de) | 1991-08-17 | 1991-08-17 | Einrichtung zum Behandeln von Substraten |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06256944A JPH06256944A (ja) | 1994-09-13 |
| JP3361550B2 true JP3361550B2 (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=6438567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23544292A Expired - Lifetime JP3361550B2 (ja) | 1991-08-17 | 1992-08-11 | サブストレート処理装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5300205A (ja) |
| EP (1) | EP0529259A1 (ja) |
| JP (1) | JP3361550B2 (ja) |
| DE (1) | DE4127317C2 (ja) |
Families Citing this family (36)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH689767A5 (de) * | 1992-03-24 | 1999-10-15 | Balzers Hochvakuum | Verfahren zur Werkstueckbehandlung in einer Vakuumatmosphaere und Vakuumbehandlungsanlage. |
| WO1994008067A1 (en) * | 1992-09-30 | 1994-04-14 | Advanced Energy Industries, Inc. | Topographically precise thin film coating system |
| DE4233720C2 (de) * | 1992-10-07 | 2001-05-17 | Leybold Ag | Einrichtung für die Verhinderung von Überschlägen in Vakuum-Zerstäubungsanlagen |
| US5718813A (en) * | 1992-12-30 | 1998-02-17 | Advanced Energy Industries, Inc. | Enhanced reactive DC sputtering system |
| US6217717B1 (en) | 1992-12-30 | 2001-04-17 | Advanced Energy Industries, Inc. | Periodically clearing thin film plasma processing system |
| DE69426003T2 (de) * | 1993-07-28 | 2001-05-17 | Asahi Glass Co Ltd | Verfahren und Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung |
| US5651865A (en) * | 1994-06-17 | 1997-07-29 | Eni | Preferential sputtering of insulators from conductive targets |
| DE4438463C1 (de) * | 1994-10-27 | 1996-02-15 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren und Schaltung zur bipolaren pulsförmigen Energieeinspeisung in Niederdruckplasmen |
| WO1996031899A1 (en) | 1995-04-07 | 1996-10-10 | Advanced Energy Industries, Inc. | Adjustable energy quantum thin film plasma processing system |
| US5576939A (en) * | 1995-05-05 | 1996-11-19 | Drummond; Geoffrey N. | Enhanced thin film DC plasma power supply |
| US5584974A (en) * | 1995-10-20 | 1996-12-17 | Eni | Arc control and switching element protection for pulsed dc cathode sputtering power supply |
| IL115713A0 (en) * | 1995-10-22 | 1996-01-31 | Ipmms Dev & Production Ltd | Sputter deposit method and apparatus |
| DE19616187B4 (de) * | 1996-04-23 | 2004-03-25 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Anregen elektrischer Gas-Entladungen mit Spannungspulsen |
| US5917286A (en) * | 1996-05-08 | 1999-06-29 | Advanced Energy Industries, Inc. | Pulsed direct current power supply configurations for generating plasmas |
| DE19651615C1 (de) * | 1996-12-12 | 1997-07-10 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zum Aufbringen von Kohlenstoffschichten durch reaktives Magnetron-Sputtern |
| DE19702187C2 (de) * | 1997-01-23 | 2002-06-27 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren und Einrichtung zum Betreiben von Magnetronentladungen |
| SE9704607D0 (sv) | 1997-12-09 | 1997-12-09 | Chemfilt R & D Ab | A method and apparatus for magnetically enhanced sputtering |
| DE19720251A1 (de) * | 1997-05-15 | 1998-11-19 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zum Beschichten von Dünnfilmmagnetplatten |
| JP4344019B2 (ja) * | 1997-05-28 | 2009-10-14 | キヤノンアネルバ株式会社 | イオン化スパッタ方法 |
| JP2002504189A (ja) * | 1997-06-16 | 2002-02-05 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 基板の真空被覆方法および装置 |
| DE19825056C1 (de) * | 1998-06-04 | 2000-01-13 | Fraunhofer Ges Forschung | Schaltungsanordnung und Verfahren zum Einspeisen von Elektroenergie in ein Plasma |
| DE19851062C1 (de) | 1998-11-05 | 2000-06-15 | Ibm | Verfahren zum Beschichten von Magnetspeicherplatten und danach hergestellte Magnetspeicherplatte |
| JP4351755B2 (ja) * | 1999-03-12 | 2009-10-28 | キヤノンアネルバ株式会社 | 薄膜作成方法および薄膜作成装置 |
| US6290821B1 (en) | 1999-07-15 | 2001-09-18 | Seagate Technology Llc | Sputter deposition utilizing pulsed cathode and substrate bias power |
| US6264804B1 (en) | 2000-04-12 | 2001-07-24 | Ske Technology Corp. | System and method for handling and masking a substrate in a sputter deposition system |
| DE10051508C2 (de) | 2000-10-18 | 2003-08-07 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren und Einrichtung zur Reduzierung der Zündspannung von Leistungspulsen gepulst betriebener Plasmen |
| SE525231C2 (sv) * | 2001-06-14 | 2005-01-11 | Chemfilt R & D Ab | Förfarande och anordning för att alstra plasma |
| US20040112735A1 (en) * | 2002-12-17 | 2004-06-17 | Applied Materials, Inc. | Pulsed magnetron for sputter deposition |
| US8557093B2 (en) | 2007-03-22 | 2013-10-15 | Sunpower Corporation | Deposition system with electrically isolated pallet and anode assemblies |
| DE102007021386A1 (de) * | 2007-05-04 | 2008-11-06 | Christof-Herbert Diener | Kurztaktniederdruckplasmaanlage |
| EP2157205B1 (en) * | 2008-07-29 | 2011-11-30 | Sulzer Metaplas GmbH | A high-power pulsed magnetron sputtering process as well as a high-power electrical energy source |
| DE102008047198B4 (de) * | 2008-09-15 | 2012-11-22 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Hohlkathoden-Bogenentladung |
| WO2010063027A2 (en) * | 2008-11-28 | 2010-06-03 | General Plasma, Inc. | Bipolar rectifier power supply |
| DE102009015510B4 (de) * | 2009-04-02 | 2012-09-27 | Reinhausen Plasma Gmbh | Verfahren und Strahlgenerator zur Erzeugung eines gebündelten Plasmastrahls |
| DE102010047963A1 (de) | 2010-10-08 | 2012-04-12 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Magnetron-Vorrichtung und Verfahren zum gepulsten Betreiben einer Magnetron-Vorrichtung |
| JP2017043803A (ja) * | 2015-08-26 | 2017-03-02 | 株式会社島津製作所 | 成膜装置および成膜方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3248121A1 (de) * | 1982-12-24 | 1984-06-28 | Leybold-Heraeus GmbH, 5000 Köln | Hochleistungs-katodenanordnung fuer die erzeugung von mehrfachschichten |
| DE3700633C2 (de) * | 1987-01-12 | 1997-02-20 | Reinar Dr Gruen | Verfahren und Vorrichtung zum schonenden Beschichten elektrisch leitender Gegenstände mittels Plasma |
| JP2613201B2 (ja) * | 1987-01-23 | 1997-05-21 | 株式会社日立製作所 | スパツタリング方法 |
| DD271827A3 (de) * | 1987-12-24 | 1989-09-20 | Ardenne Forschungsinst | Einrichtung zum stabilen betrieb mehrerer plasmatrons zum hochratezerstaeuben |
| CH680369A5 (ja) * | 1989-11-22 | 1992-08-14 | Balzers Hochvakuum | |
| DE4003623A1 (de) * | 1990-02-07 | 1991-08-08 | Kloeckner Ionon | Verfahren zur steuerung einer anlage zur plasmabehandlung von werkstuecken |
-
1991
- 1991-08-17 DE DE4127317A patent/DE4127317C2/de not_active Revoked
-
1992
- 1992-07-10 EP EP92111748A patent/EP0529259A1/de not_active Ceased
- 1992-08-11 JP JP23544292A patent/JP3361550B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-03-16 US US08/032,420 patent/US5300205A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06256944A (ja) | 1994-09-13 |
| US5300205A (en) | 1994-04-05 |
| DE4127317C2 (de) | 1999-09-02 |
| DE4127317A1 (de) | 1993-02-18 |
| EP0529259A1 (de) | 1993-03-03 |
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