JP3895463B2

JP3895463B2 - Thin film forming method and thin film forming apparatus

Info

Publication number: JP3895463B2
Application number: JP12704698A
Authority: JP
Inventors: 智明菅原; 正治田中; 達哉佐藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-05-11
Filing date: 1998-05-11
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2018-05-11
Also published as: JPH11323543A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶、表示素子、ガラス基板、プラスチック基板などの薄膜を形成する薄膜形成方法及び薄膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スパッタ法にて非絶縁性のターゲットを用いて薄い膜を被スパッタ部材上に形成する薄膜形成装置は、薄い膜を形成する際に直流電源からターゲットに直流電力を供給する直流電力方式と、薄い膜を形成する際に高周波電源からターゲットに高周波電力を供給する高周波電力方式と、薄い膜を形成する際に直流電源からの直流電力と高周波電源からの高周波電力とを重畳してターゲットに供給し、高周波放電により通常の直流電圧（直流電力方式の直流電圧）よりも低い直流電圧で大電流を流す直流電力・高周波電力重畳方式がある。
【０００３】
従来、薄膜形成装置は、異常放電を抑えるために、ターゲットの改良や電源の改良、その他の改良がなされている。ターゲットの改良では、酸化インジウムと酸化錫を主成分とした原料から粉末冶金法により製造されたＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−ＴｉｎＯｘｉｄｅ膜）スパッタリングターゲットであって、含まれる窒素量が５ｐｐｍ以下で、かつ密度Ｄ（ｇ／ｃｍ³）とバルク抵抗値ρ（ｍΩｃｍ）が
６．２０≦Ｄ≦７．２３
−０．０６７６Ｄ＋０．８８７≧ρ≧−０．０７６１Ｄ＋０．６６６
を同時に満たして成るＩＴＯスパッタリングターゲットが特公平７ー１００８５２号公報に記載されている。
【０００４】
電源の改良は、ターゲットに供給する電力を異常放電発生時に抑えるものがある。直流電力方式では、インバータ回路と、その出力を整流する整流器と、その出力を平滑するフィルタとを備える直流電源に接続される真空装置の異常放電消滅装置において、前記直流電源は、電流検出器と、過電流検出器と、異常放電時の出力電圧の変化を検出する異常放電電圧検出器とを備え、前記インバータ回路は、前記異常放電電圧検出器で異常放電による負荷電圧の変化を検出したとき、或いは前記電流検出器で検出した負荷電流が過電流設定器により設定された過電流検出レベルを越えたとき、それに応答して出力が急速に絞られるように構成され、該直流電源と前記真空装置とを接続する負荷接続回路は、前記真空装置と並列に接続されたスイッチを備え、該スイッチは前記異常放電電圧検出器で異常放電による負荷電圧の変化を検出したとき、或いは前記電流検出器で検出した負荷電流が過電流検出レベルを越えたとき閉成されるようにしたことを特徴とする真空装置の異常放電消滅装置が特開平８ー３１１６４７号公報に記載されている。
【０００５】
高周波電力方式では、スパッタを行うための真空室内のターゲットにＲＦ発生出力を供給する高周波電源と、前記ターゲット印加電圧から高周波交流電圧を除去し、直流バイアス電圧を形成する回路手段と、前記直流バイアス電圧に逆極性のパルスを重畳せしめて前記ターゲットに印加せしめる回路手段を備えたことを特徴とするスパッタ装置用電源が特開平７ー１９７２５８号公報に記載されている。
【０００６】
また、ターゲット材と、該ターゲット材が配置されたターゲット電極と、該ターゲット電極に交流電圧を印加して前記ターゲット材の表面近傍にプラズマを発生させる交流電源とを有するスパッタ装置において、前記ターゲット電極は、前記プラズマ発生中に該ターゲット電極に正電圧パルスを印加するパルス電源を備えたことを特徴とするスパッタ装置が特開平７ー２５８８４５号公報に記載されている。
【０００７】
また、インジウムと錫の酸化物をターゲットとして用い、前記ターゲットの背面にマグネットを設置し、スパッタリングガスとして、希ガスのみあるいは希ガスと酸素を導入した雰囲気中で前記ターゲットに高周波電力を供給し、前記ターゲットの表面近傍にプラズマを収束させ、スパッタリング現象を利用して基板上にＩＴＯ透明導電膜を形成した高周波マグネトロンスパッタリング法を用いたＩＴＯ透明導電膜の作製方法において、前記高周波電力の供給を周期的に停止し、前記高周波電力の供給時間を異常放電発生に要する時間よりも短くしたことを特徴とするＩＴＯ透明導電膜の作製方法が特開平９ー２１７１７１号公報に記載されている。
【０００８】
直流電力・高周波電力重畳方式では、マグネトロンスパッタ法によりインジウム系酸化物をスパッタするに際し、ターゲットに直流電力と高周波電力とを重畳せしめて供給するとともに、ターゲット上に形成される磁界の位置を変化させて、インジウム系酸化物からなるターゲットをスパッタすることを特徴とする透明導電膜の形成方法が特開平５ー９７２４号公報に記載されている。しかし、直流電力・高周波電力重畳方式では、異常放電を抑えるために電源を改良したものはない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記薄膜形成装置では、プラズマ放電により薄い膜を形成するので、ターゲットの周囲に配置されたアースシールドなどに付着した膜が応力により剥離したりするため、ある程度の異常放電は避けられないが、プラズマ放電の停止を最小限にとどめ、電源そのものがダウンせずに続けて成膜できることが操業上望ましい。
【００１０】
上記直流電力・高周波電力重畳方式では、薄膜形成装置において、薄い膜を形成する際に直流電源からの直流電力と高周波電源からの高周波電力とを重畳してターゲットに供給し、高周波放電により通常の直流電圧（直流電力方式の直流電圧）よりも低い直流電圧で大電流を流しているので、単純に直流電源と高周波電源とのどちらかの出力を動かすと、ターゲット破壊など致命的な事故に至る可能性がある。
【００１１】
すなわち、高周波電力によるプラズマ放電により通常の直流電圧よりも低い直流電圧で大きな電流を流しているので、単純に高周波電力のみを止めると、過大な直流電圧がターゲットと被スパッタ部材との間にかかり、過大な電力がターゲットと被スパッタ部材との間にかかってターゲット破壊など致命的な事故に至る可能性がある。また、直流電力のみを止めた場合には、高周波のトラッキングアークなど高周波放電特有の放電維持機構による異常放電を止めることができない。
【００１２】
そこで、これらに対応するために、異常放電検出時に直流電力と高周波電力を同期して停止させる方式が考えられる。しかし、この方式は、異常放電を短時間（数ｍｓｅｃレベル）で停止できない場合には放電そのものが停止してしまい、連続成膜を前提とするロール装置などおいては適用できない場合がある。
また、上記特開平５ー９７２４号公報記載の透明導電膜の形成方法では、ターゲット上に形成される磁界の位置を変化させて放電領域を変えるので、ターゲット表面起因の異常放電には効果あると考えられるが、発塵などによる異常放電には対応できず、異常放電に対する電源側からの抑止技術がどうしても必要になる。
【００１３】
また、上記直流電力・高周波電力重畳方式では、高周波電力が直流電源の外乱となって作用し、不安定な状態となる。また、酸化物系の導入ガスを用いる反応性スパッタ法では、形成された薄膜は応力が大きく、浮遊するゴミが発生しやすい。さらに、導電性の薄膜がアースシールドとターゲットとの間に入り易く、異常放電を起こし易い。このため、異常放電により電源がダウンし、成膜プロセスが停止することがある。
【００１４】
本発明は、高周波放電特有の放電維持機構による異常放電を常時抑制しつつ高周波放電を維持することができ、直流型の異常放電から、高周波による維持型異常放電に移行することを防止でき、異常放電を安全に生産性を落とすことなく正常な放電に戻すことができる薄膜形成方法を提供することを目的とする。
本発明は、トラッキングアークなど高周波放電特有の放電維持機構による異常放電を常時抑制しつつ高周波プラズマ放電を維持することができ、直流型の異常放電でもプラズマが停止せずに安定な放電を続けることができる薄
膜形成方法を提供することを目的とする。
【００１５】
本発明は、高周波電力が直流電源の外乱となって不安定状態となることを防止できる薄膜形成方法を提供することを目的とする。
本発明は、浮遊するゴミが発生しやすくても異常放電による電源ダウンを抑える効果が顕著で成膜プロセス停止を防止することができる薄膜形成方法を提供することを目的とする。
【００１６】
本発明は、導電性薄膜の形成で異常放電が起こり易くても異常放電による電源ダウンを抑える効果が顕著で成膜プロセス停止を防止することができる薄膜形成方法を提供することを目的とする。
本発明は、導電性薄膜の形成で異常放電が起こり易くても異常放電による電源ダウンを抑える効果が顕著で成膜プロセス停止を防止することができる薄膜形成方法を提供することを目的とする。
【００１７】
本発明は、導電性薄膜の形成で異常放電が起こり易くても異常放電による電源ダウンを抑える効果が顕著で成膜プロセス停止を防止することができる薄膜形成方法を提供することを目的とする。
本発明は、安定的な低抵抗膜を形成可能で生産の安定を図ることができる薄膜形成方法を提供することを目的とする。
【００１８】
本発明は、高周波放電特有の放電維持機構による異常放電を常時抑制しつつ高周波プラズマ放電を維持することができ、直流型の異常放電から、高周波による維持型異常放電に移行することを防止でき、異常放電を安全に生産性を落とすことなく正常な放電に戻すことができる薄膜形成装置を提供することを目的とする。
本発明は、高周波放電特有の放電維持機構による異常放電を常時抑制しつつ高周波プラズマ放電を維持することができ、直流型の異常放電でもプラズマが停止することなく安定な放電を続けることができる薄膜形成装置を提供することを目的とする。
【００１９】
本発明は、高周波電力が直流電源の外乱となって不安定状態となることを防止できる薄膜形成装置を提供することを目的とする。
本発明は、浮遊するゴミが発生しやすくても異常放電による電源ダウンを抑える効果が顕著で成膜プロセス停止を防止することができる薄膜形成装置を提供することを目的とする。
【００２０】
本発明は、導電性薄膜の形成で異常放電が起こり易くても異常放電による電源ダウンを抑える効果が顕著で成膜プロセス停止を防止することができる薄膜形成装置を提供することを目的とする。
本発明は、導電性薄膜の形成で異常放電が起こり易くても異常放電による電源ダウンを抑える効果が顕著で成膜プロセス停止を防止することができる薄膜形成装置を提供することを目的とする。
【００２１】
本発明は、導電性薄膜の形成で異常放電が起こり易くても異常放電による電源ダウンを抑える効果が顕著で成膜プロセス停止を防止することができる薄膜形成装置を提供することを目的とする。
本発明は、安定的な低抵抗膜を形成可能で生産の安定を図ることができる薄膜形成装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、スパッタ法により非絶縁性のターゲットを用いて薄い膜を形成し、この薄い膜を形成する際に直流電源からの直流電力をローパスフィルタを介して高周波電源からの高周波電力と重畳して前記ターゲットに供給する薄膜形成方法において、前記直流電源から前記ターゲットへ供給される直流電流を測定し、当該直流電流が規定値以下か否かで異常放電の発生の有無を判断し、該判断結果が前記測定電流が前記規定値以下であるとの判断結果である場合に、前記測定電流が安定しているか否かを判定し、該判定結果が前記測定電流が急増したとの判定結果である場合には、前記測定電源の出力を低下もしくは停止させるように制御することを特徴とする。
【００２３】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の薄膜形成方法において、前記スパッタ法が酸素を含んだ導入ガスを用いる反応性スパッタ法であることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の薄膜形成方法において、前記薄い膜として導電性を持った薄い膜を形成することを特徴とする。
【００２４】
請求項４に係る発明は、請求項１、２または３記載の薄膜形成方法において、前記ターゲットとして錫を含むインジウム酸化物からなるターゲットを用いることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１、２または３記載の薄膜形成方法において、前記ターゲットとしてガリウム、アルミニウム、インジウムのうち少なくとも１元素を含む亜鉛酸化物からなるターゲットを用いることを特徴とする。
【００２５】
請求項６に係る発明は、請求項１、２、３、４または５記載の薄膜形成方法において、前記ターゲットの表面での、前記ターゲットの表面と平行な最大磁束密度を０．０８〜０．１２Ｔ（テスラ）とすることを特徴とする。
請求項７に係る発明は、スパッタ法により非絶縁性のターゲットを用いて薄い膜を形成し、この薄い膜を形成する際に直流電源からの直流電力をローパスフィルタを介して高周波電源からの高周波電力と重畳して前記ターゲットに供給する薄膜形成装置において、前記直流電源から前記ターゲットへ供給される直流電流を測定する測定手段と、当該直流電流が規定値以下となり異常放電が発生したか否かを判断手段と、該判断結果が前記測定電流が前記規定値以下であるとの判断結果である場合に、前記測定電流が安定しているか否かを判定手段と、該判定結果が前記測定電流が急増したとの判定結果である場合には、前記測定電源の出力を低下もしくは停止させるように制御する制御手段と有するものである。
【００２６】
請求項８に係る発明は、請求項７記載の薄膜形成装置において、酸素を含んだ導入ガスを用いる反応性スパッタ法により前記ターゲットを用いて薄い膜を形成するものである。
請求項９に係る発明は、請求項７または８記載の薄膜形成装置において、前記薄い膜として導電性を持った薄い膜を形成するものである。
【００２７】
請求項１０に係る発明は、請求項７、８または９記載の薄膜形成装置において、前記ターゲットとして錫を含むインジウム酸化物からなるターゲットを用いるものである。
請求項１１に係る発明は、請求項７、８または９記載の薄膜形成装置において、前記ターゲットとしてガリウム、アルミニウム、インジウムのうち少なくとも１元素を含む亜鉛酸化物からなるターゲットを用いるものである。
【００２８】
請求項１２に係る発明は、請求項７、８、９、１０または１１記載の薄膜形成装置において、前記ターゲット上に磁界を形成する磁界発生装置を有し、前記ターゲットの表面での、前記ターゲットの表面と平行な最大磁束密度を０．０８〜０．１２Ｔ（テスラ）としたものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態の概略を示す。この実施形態は、酸素を含んだ導入ガスを用いる反応性スパッタ法にて非絶縁性のターゲットを用いて薄い膜を形成する薄膜形成装置の一実施形態である。真空室を形成する真空槽１１の内部には絶縁体１２を介して陰極を構成するスパッタ電極１３が取り付けられており、このスパッタ電極１３の上にターゲット１４が載置されている。このターゲット１４は、例えばインジウム及び錫の酸化物からなるターゲットが用いられる。
【００３２】
また、真空槽１１内には、ターゲット１４と対向して被スパッタ部材としての基板１５が配置され、この基板１５は電極を構成する基板ホルダ１６に取り付けられている。この基板ホルダ１６は真空槽１１に取り付けられ、真空槽１１が接地されている。ターゲット１４及びスパッタ電極１３の周囲（ターゲット１４と基板１５とが対向する領域を除く）には所定の間隔をおいて図示しないアースシールドが配置され、このアースシールドは接地される。
【００３３】
ターゲット１４の裏面側には磁石装置１７が配置され、この磁石装置１７は、Ｓ極をターゲット１４に向けたＳ磁石と、Ｎ極をターゲット１４に向けたＮ磁石と、ヨークとからなる。Ｎ磁石からの磁力線１８はターゲット１４を通過した後に再びターゲット１４を経てＳ磁石のＳ極に入り、ターゲット１４の付近に磁界が発生する。スパッタ電極１３は、直流電源１９がフィルタ２０を介して接続され、かつ、高周波電源２１がインピーダンス整合用のマッチングボックス２２を介して接続されている。高周波電源２１はパルス駆動により周期的に停止する高周波パルス電力を出力し、フィルタ２０は通常、コイルとコンデンサの組み合わせからなるローパスフィルタが用いられる。
【００３４】
真空槽１１にはガスボンベ２３がバリアブルバルブ２４を介して接続され、このガスボンベ２３及びバリアブルバルブ２４は真空槽１１内にスパッタガスを導入するスパッタガス導入手段を構成している。また、真空槽１１には排気手段としての真空ポンプ２５が接続されている。
【００３５】
図２に示すように、直流電源１９からターゲット１４にかかる直流電圧を測定するための電圧測定手段としての電圧測定回路２６が直流電源１９と並列に接続され、直流電源１９からターゲット１４に流れる電流を測定するための電流測定手段としての電流測定回路２７が直流電源１９と直列に接続される。電圧測定回路２６の出力信号及び電流測定回路２７の出力信号は図示しないアナログ・デジタル変換器を介して制御手段としてのマイクロコンピュータ（以下ＣＰＵという）２８に入力され、若しくはＣＰＵ２８がアナログ・デジタル変換部を有する場合には電圧測定回路２６の出力信号及び電流測定回路２７の出力信号がＣＰＵ２８のアナログ・デジタル変換部に入力される。
【００３６】
薄い膜を基板１５上に形成する際には、真空ポンプ２５により真空槽１１内を高真空に排気した後、ガスボンベ２３からバリアブルバルブ２４を介して真空槽１１内にスパッタガスとして例えばアルゴンと酸素の混合ガスを導入してスパッタ雰囲気を設定し、必要に応じて基板１５をヒータ等により加熱する。なお、真空槽１１内にはガスボンベ２３からバリアブルバルブ２４を介してスパッタガスとしてアルゴンガスを導入するようにしてもよい。
【００３７】
しかる後、スパッタ電極１３には、まず、マッチングボックス２２により整合をとりながら高周波電源２１からマッチングボックス２２を介して高周波パルス電力を供給し、次に直流電源１９を投入して直流電源１９からローパスフィルタ２０を介して直流電力を供給することで、直流電力と交流電力とを重畳して供給する。このとき、ターゲット１４の付近には磁石装置１７により磁場が与えられる。
【００３８】
これにより、ターゲット１４と基板１５との間では放電が開始されてスパッタガスが電子により電離することでプラズマが発生し、その正イオンがターゲット１４をスパッタすることでターゲット１４から原子を飛散させて基板１５上に付着させて基板１５上に薄いＩＴＯ膜（Ｉｎｄｉｕｍ −ＴｉｎＯｘｉｄｅ膜）としての透明な導電膜を形成させる。
【００３９】
この実施形態の薄膜形成装置は、直流電力・高周波電力重畳方式であり、直流電力方式及び高周波電力方式に比較して、異常放電の発生及びその維持については直流電力方式及び高周波電力方式の各条件と更にこれらを組み合わせたものとなる。図３は本実施形態における重畳前の直流電源１９の直流出力と高周波電源２１の高周波パルス出力とを示す。図３において、ａは電力をターゲット１４へ出力する出力領域、ｂはターゲット１４への出力電力を停止する停止領域である。
【００４０】
異常放電が起きた場合、その検出方法としてはいくつかあるが、直流電流の急激な増加を検出する方法、高周波側から見た放電条件の変化による放電系のインピーダンス変化による反射電力の増加を検出する方法、ターゲット１４側の直流電圧成分の急激な減少を検出する方法があり、これらの方法を単独又は併用して電圧測定回路２６、電流測定回路２７で電流、電圧を検出することができる。
【００４１】
図５は本実施形態の動作の流れを示す。ＣＰＵ２８は、放電開始時には、まず、ステップＳ１で高周波電源２１を投入し、次に直流電源（ＤＣ電源）１９を投入する。電流測定回路２７が直流電源１９からターゲット１４へ供給される直流電流を測定して電圧測定回路２６が直流電源１９からターゲット１４へ印加される直流電圧を測定し、電流測定回路２７及び電圧測定回路２６の測定値が図示しないアナログ・デジタル変換器を介してＣＰＵ２８に入力される。放電開始時は例えば図３の時間０の部分とする。
【００４２】
ＣＰＵ２８は、ステップＳ２で電流測定回路２７の測定電流をモニターし電流測定回路２７の測定電流が図２に示すように規定値以下か否かで、異常放電が発生したか否かを判断し、電流測定回路２７の測定電流が規定値以下であればステップＳ３で電流測定回路２７の測定電流を検出してステップＳ４でその測定電流が安定しているか否かを判定することで異常放電を検出する。測定電流が安定しているか否かの判定は、一定時間内に設定幅の中に測定電流があるかどうかを判定することで行ったり、時系列的に得られる測定電流の差による傾きの判断により判定することで行ったりすることができ、例えばＣＰＵ２８は測定電流の急激な変化（急増）をその傾きの判断により判定することで測定電流が安定しているか否かの判定を行う。なお、測定電流に関してはノイズが含まれることが考えられるため、ＣＰＵ２８は測定電流のフィルタリングを行う。
【００４３】
ＣＰＵ２８は、測定電流が急増しなければステップＳ３に戻り、測定電流が急増した時にはステップＳ５で直流電源１９を制御して直流電源１９の出力を低下若しくは停止させる。これにより、図３に示すように直流電力と高周波電力の両方が低下するところなどで異常放電への供給電力がなくなり又は減り、放電を止める。その後、ＣＰＵ２８は、一定の時間が経過してからステップＳ６で直流電源１９を制御して直流電源１９の出力を元に復帰させてステップＳ１に戻る。
【００４４】
また、ＣＰＵ２８は、電流測定回路２７の測定電流が規定値以下になった時にはステップＳ７で異常放電による直流電流や反射電力の急増に対応して直流電源１９を制御して直流電源１９の出力を低下若しくは停止させ、ステップＳ８で直流電源１９の出力を低下若しくは停止させた回数を計測し、その回数が一定時間内に所定の回数ｎに達したか否かを判断する。
【００４５】
ＣＰＵ２８は、その回数が一定時間内に所定の回数ｎに達しなければステップＳ１に戻り、その回数が一定時間内に所定の回数ｎに達した時には安定して放電ができないと判定してステップＳ９で直流電源１９及び高周波電源２１を制御して直流電源１９及び高周波電源２１の出力を停止させる。この場合はターゲット１４が致命的に短絡している場合などである。
【００４６】
ＣＰＵ２８による直流電源１９及び高周波電源２１の上記制御により、微小な異常放電による直流電源１９及び高周波電源２１の停止を押えることができる。このように、ＣＰＵ２８は、異常放電を検出すると一定時間、直流電源１９の出力を落とすので、ターゲット１４にかかる直流電圧が０に近づいてオフする。これにより、絶縁破壊的なアーク放電が抑えられる。通常、高周波電源２１の出力は直流電圧のオフ時間の数分の一から数十分の一の時間であり、どこかで高周波電源２１の出力と直流電圧のオフ時間とが重なり、基本的に異常放電が停止する。
【００４７】
本実施形態は、高周波電源２１の高周波パルス出力と直流電圧のオフとを同期させる方式に比べて、直流電源１９と高周波電源２１が互いに独立しているため、直流電源１９と高周波電源２１との間の繋がりを考えなくてもよく、装置的にも簡単になる。
【００４８】
高周波電源２１は、通常用いられる１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、４０．６８ＭＨｚの高周波を発生するものが利用可能であることはもちろん、真空槽１１の真空度と高周波周波数の組合せで高周波放電が起こる条件であればその高周波を発生するものが利用可能である。また、高周波電源２１はパルス駆動により高周波を発生するが、そのパルス周波数はフィルタ２０によりパルスが十分に減衰する周波数であることが必要である。これは、通常使用される直流電源１９は、電圧、電力又は電流のうち少なくとも１つを一定にするようにして使用するが、高周波電源２１の高周波パルス出力が外乱として働くために動作が不安定となるからであり、また、通常、直流電源１９は、スイッチング電源を用いるため、そのスイッチング周波数と周波数が一致したものが入ると誤動作の可能性があるためである。
【００４９】
従って、例えばローパスフィルタ２０のカットオフ周波数を８００Ｈｚ、高周波電源２１の高周波周波数を１３．５６ＭＨｚ、高周波電源２１のパルス周波数を１ＫＨｚとした場合には直流電源１９の動作が不安定となったが、ローパスフィルタ２０のカットオフ周波数を８００Ｈｚ、高周波電源２１の高周波周波数を１３．５６ＭＨｚ、高周波電源２１のパルス周波数を２ＫＨｚ以上とした場合には直流電源１９の動作が安定であり問題がなかった。高周波電源２１は最低でもローパスフィルタ２０のカットオフ周波数の２倍以上の周波数でパルス駆動するか、高周波電源２１のパルス駆動周波数の成分が１／３以下であることが望ましい。また、ｍｓｅｃレベルの信号は直流電源１９のフィードバック追従可能な領域であるので、この点からも、高周波電源２１のパルス周波数を２ＫＨｚ以上とすることが望ましい。
【００５０】
この実施形態は、スパッタ法により非絶縁性のターゲット１４を用いて薄い膜を形成し、この薄い膜を形成する際に直流電力をローパスフィルタ２０を介して高周波電力と重畳して前記ターゲット１４に供給する薄膜形成装置において、前記高周波電力のみを周期的に停止させるので、高周波放電特有の放電維持機構による異常放電を常時抑制しつつ高周波放電を維持することができ、直流型の異常放電から高周波による維持型異常放電に移行することを防止でき、異常放電を安全に生産性を落とすことなく正常な放電に戻すことができる。
【００５１】
すなわち、高周波電力による異常放電維持機構を周期的な、かつ、放電の停止しない短時間の電力変化により防止することができる。また、パーティクルの発生などによる異常直流放電はその検出による直流電力の低下により防止することができる。直流電力の低下の際にも、高周波電力による放電によりプラズマは維持されるので、放電が停止することはない。
【００５２】
この実施形態の直流電力・高周波電力重畳方式では、通常の高周波電力方式に比較して、直流電源によるバイアス電圧増加の効果から、微小なゴミにより絶縁破壊によるスパークが発生しやすくなる。具体的には、高周波電力方式の場合、ターゲットの電圧はセルフバイアス電圧としての−２０Ｖ以下の直流電圧であるが、この実施形態の直流電力・高周波電力重畳方式では、ターゲットの電圧は直流電源によるバイアス電圧により最低でも−１００Ｖ以上、通常は−２００Ｖ程度の電圧になってしまう。
【００５３】
これにより、ゴミの絶縁破壊により電流が流れてしまう。これが、直流電圧による放電であれば、スパークの終った後通常の放電に戻ることが多いのであるが、高周波電力が供給されていると、その放電領域に高周波電力による放電の集中が起きてしまう。この集中は瞬間的な高周波エネルギーの停止により阻止できるため、連続的な異常放電を阻止することができる。
【００５４】
同じ装置系で、ＩＴＯターゲットを新品とし、直流電力方式、高周波電力方式、従来の直流電力・高周波電力重畳方式においてそれぞれその合計電力を２ｋＷとしたとき、直流電力方式、高周波電力方式はほとんど異常放電がなかったのに対し、従来の直流電力・高周波電力重畳方式は直流電力と高周波電力との割合を変化させた場合、多くは１０数分間で異常放電の連続が観測された。しかし、本実施形態のように例えば１００μｓｅｃ間隔で１０％の高周波電力停止期間をおいたものは、異常放電が起こらず、ほとんどの場合連続の異常放電までは至らなかった。
【００５５】
また、直流電力・高周波電力重畳方式は、高周波電力のみを周期的に停止させると、連続の異常放電を阻止できるが、異常放電により大きな直流電流が流れた場合には直流電源そのものが安全のために停止してしまう。本実施形態は、請求項２、１０に係る発明の実施形態であり、異常放電を検出して直流電力を一定時間のみ停止させるので、トラッキングアークなど高周波放電特有の放電維持機構による異常放電を常時抑制しつつ高周波放電を維持することができ、直流型の異常放電でもプラズマが停止せずに安定な放電を続けることができる。
【００５６】
また、高周波電源２１からの高周波パルス出力をローパスフィルタ２０を通して、直流電源１９側から見ると、その高周波パルス出力のローパスフィルタ２０による減衰が十分でない場合、低い周波数の高周波パルスが直流電源１９の入力となり、音の発生や直流電源不安定の原因となる。本実施形態は、高周波電力のみを停止させる周波数をローパスフィルタ２０のカットオフ周波数よりも高くしたので、例えばローパスフィルタ２０のカットオフ周波数を８００Ｈｚとした場合ローパスフィルタ２０の高周波パルス出力周期を１００μｓｅｃレベルとすることができ、高周波電力が直流電源１９の外乱となって不安定状態となることを防止できる。この目的のためには、フィルタ２０は、このパルス周波数と高周波を十分に減衰させればよく、適当なバンドパスフィルタを用いてもよい。
【００５７】
また、酸素を含んだ導入ガスを用いる反応性スパッタ法で薄膜を形成する場合、プラズマからはずれた場所などで、絶縁性の膜が形成されて後で剥がれ、これがスパーク原因のゴミとなる。本実施形態は、浮遊するゴミが発生しやすくても従来の直流電力・高周波電力重畳方式に比較して、特に安定して、異常放電による電源ダウンを抑える効果が顕著で、電源がダウンすることなく、異常放電を停止させることができ、成膜プロセス停止を防止することができる。
【００５８】
また、異常放電が発生した場合、導電性の悪い膜が混在することになる。本実施形態は、導電性薄膜の形成で異常放電が起こり易くても異常放電による電源ダウンを抑える効果が顕著で成膜プロセス停止を防止することができ、かつ、より安定した成膜が可能となり、導電性を持った膜を形成する場合に重要な低効率の分布を向上させることができる。
【００５９】
ターゲットとして錫を含むインジウム酸化物からなるターゲットを用いて成膜する場合、プラズマからはずれた場所などで、絶縁性の膜が形成されて後で剥がれ、これがスパーク原因のゴミとなる。本実施形態は、従来装置に比較して、特に安定して、導電性薄膜の形成で異常放電が起こり易くても電源がダウンすることなく、異常放電を停止させることができ、成膜プロセス停止を防止することができる。
【００６０】
図６は本発明の他の実施形態の動作の流れを示す。この実施形態では、上記実施形態において、ステップＳ２〜Ｓ４の代りにステップＳ１０〜Ｓ１２が実行され、その他のステップが上記実施形態と同様である。ＣＰＵ２８は、ステップＳ１０で電流測定回路２７の測定電流及び電圧測定回路２６の測定電圧Ｖｄｃをモニターし異常放電が発生して電流測定回路２７の測定電流及び電圧測定回路２６の測定電圧Ｖｄｃの少なくとも一方が規定値以下になったかどうかかを判断し、電流測定回路２７の測定電流及び電圧測定回路２６の測定電圧Ｖｄｃの両方が規定値以下であればステップＳ１１で電流測定回路２７の測定電流及び電圧測定回路２６の測定電圧Ｖｄｃを検出してステップＳ１２でその測定電流及び測定電圧Ｖｄｃが各々安定しているかどうかを判定して異常放電を検出する。測定電流及び測定電圧Ｖｄｃが安定しているか否かの判定は、それぞれ一定時間内に設定した幅の中に測定電流、測定電圧Ｖｄｃがあるかどうかを判定することで行ったり、時系列的に得られる測定電流、測定電圧Ｖｄｃの差による傾きの判断により判定することで行ったりすることができ、例えばＣＰＵ２８は測定電流、測定電圧Ｖｄｃの急激な変化（急増）をその傾きの判断により各々判定することで測定電流、測定電圧Ｖｄｃが各々安定しているか否かの判定を行う。なお、測定電流、測定電圧Ｖｄｃに関してはノイズが含まれることが考えられるため、ＣＰＵ２８は測定電流、測定電圧Ｖｄｃのフィルタリングを行う。
【００６１】
ＣＰＵ２８は、測定電流、測定電圧Ｖｄｃが共に急増しなければステップＳ１１に戻り、測定電流、測定電圧Ｖｄｃの少なくとも一方が急増した時にはステップＳ５で直流電源１９を制御して直流電源１９の出力を低下若しくは停止させる。また、ＣＰＵ２８は、測定電流、測定電圧Ｖｄｃの少なくとも一方が規定値以下になった時にはステップＳ７に進んで異常放電による直流電流や反射電力の急増に対応して直流電源１９を制御して直流電源１９の出力を低下若しくは停止させる。
この実施形態は、上記実施形態と略同様な効果を奏する。
【００６２】
図４は本発明の別の実施形態における高周波電源の高周波パルス出力を示す。図４において、ｃは高周波パルスを出力する出力領域、ｄは弱い高周波パルスを出力する弱電力領域である。この実施形態では、上記実施形態において、高周波電源２１の代りに、高周波パルス出力が高周波電源２１と同じ周波数で完全には停止せずに周期的に低下（減少）する高周波電源を用いたものであり、高周波パルス出力を完全には停止させずに弱めても異常放電を防止することができ、上記実施形態と略同様な効果を奏する。
【００６３】
本発明の他の各実施形態は、上記各実施形態において、それぞれ、ターゲット１４としてガリウム、アルミニウム、インジウムのうち少なくとも１元素を含む亜鉛酸化物からなるターゲットを用いたものである。これらの例として、ガリウムを含む酸化亜鉛焼結体ターゲットや酸化インジウムと酸化亜鉛との組成物からなる焼結体ターゲットなどがある。プラズマからはずれた場所などで、絶縁性の膜が形成されて後で剥がれ、これがスパーク原因のゴミとなる。しかし、これらの実施形態は、従来装置に比較して、特に安定して、導電性薄膜の形成で異常放電が起こり易くても電源がダウンすることなく、異常放電を停止させることができ、成膜プロセス停止を防止することができる。
【００６４】
本発明の更に他の各実施形態は、上記各実施形態において、それぞれ、ターゲット１４の表面での、ターゲット１４の表面と平行な最大磁束密度を０．０８〜０．１２Ｔ（テスラ）となるように磁石装置１７を構成したものである。薄膜の低抵抗化には放電電圧を下げる必要がある。そこで、高い磁束密度のカソードを用いる方法があるが、この方法では放電が集中しやすいために、より不安定となる。これらの実施形態は、上記構成により、異常放電抑止効果で安定的な低抵抗膜を形成することができ、生産の安定を図ることができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上のように請求項１に係る発明によれば、上記構成により、高周波放電特有の放電維持機構による異常放電を常時抑制しつつ高周波放電を維持することができ、直流型の異常放電から高周波による維持型異常放電に移行することを防止でき、異常放電を安全に生産性を落とすことなく正常な放電に戻すことができる。
さらに、トラッキングアークなど高周波放電特有の放電維持機構による異常放電を常時抑制しつつ高周波放電を維持することができ、直流型の異常放電でもプラズマが停止せずに安定な放電を続けることができる。
【００６６】
請求項２に係る発明によれば、上記構成により、高周波電力が直流電源の外乱となって不安定状態となることを防止できる。
請求項３に係る発明によれば、上記構成により、浮遊するゴミが発生しやすくても異常放電による電源ダウンを抑える効果が顕著で成膜プロセス停止を防止することができる。
【００６７】
請求項４に係る発明によれば、上記構成により、導電性薄膜の形成で異常放電が起こり易くても異常放電による電源ダウンを抑える効果が顕著で成膜プロセス停止を防止することができ、かつ、より安定した成膜が可能となり、導電性を持った膜を形成する場合に重要な低効率の分布を向上させることができる。
請求項５に係る発明によれば、上記構成により、導電性薄膜の形成で異常放電が起こり易くても異常放電による電源ダウンを抑える効果が顕著で成膜プロセス停止を防止することができる。
【００６８】
請求項６に係る発明によれば、上記構成により、導電性薄膜の形成で異常放電が起こり易くても異常放電による電源ダウンを抑える効果が顕著で成膜プロセス停止を防止することができる。
請求項７に係る発明によれば、上記構成により、安定的な低抵抗膜を形成可能で生産の安定を図ることができる。
【００６９】
請求項８に係る発明によれば、上記構成により、高周波放電特有の放電維持機構による異常放電を常時抑制しつつ高周波放電を維持することができ、直流型の異常放電から高周波による維持型異常放電に移行することを防止でき、異常放電を安全に生産性を落とすことなく正常な放電に戻すことができる。
さらに、高周波放電特有の放電維持機構による異常放電を常時抑制しつつ高周波プラズマ放電を維持することができ、直流型の異常放電でもプラズマが停止せずに安定な放電を続けることができる。
【００７０】
請求項９に係る発明によれば、上記構成により、高周波電力が直流電源の外乱となって不安定状態となることを防止できる。
請求項１０に係る発明によれば、上記構成により、浮遊するゴミが発生しやすくても異常放電による電源ダウンを抑える効果が顕著で成膜プロセス停止を防止することができる。
【００７１】
請求項１１に係る発明によれば、上記構成により、導電性薄膜の形成で異常放電が起こり易くても異常放電による電源ダウンを抑える効果が顕著で成膜プロセス停止を防止することができ、かつ、より安定した成膜が可能となり、導電性を持った膜を形成する場合に重要な低効率の分布を向上させることができる。
請求項１２に係る発明によれば、上記構成により、導電性薄膜の形成で異常放電が起こり易くても異常放電による電源ダウンを抑える効果が顕著で成膜プロセス停止を防止することができる。
【００７２】
請求項１３に係る発明によれば、上記構成により、導電性薄膜の形成で異常放電が起こり易くても異常放電による電源ダウンを抑える効果が顕著で成膜プロセス停止を防止することができる。
請求項１４に係る発明によれば、上記構成により、安定的な低抵抗膜を形成可能で生産の安定を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の概略を示す断面図である。
【図２】同実施形態の一部をブロック図である。
【図３】同実施形態における重畳前の直流電源の直流出力と高周波電源の高周波パルス出力とを示す波形図である。
【図４】本発明の別の実施形態における高周波電源の高周波パルス出力を示す波形図である。
【図５】上記一実施形態の動作の流れを示す流れ図である。
【図６】本発明の他の実施形態の動作の流れを示す流れ図である。
【符号の説明】
１１真空槽
１４ターゲット
１５基板
１７磁石装置
２０ローパスフィルタ
２２マッチングボックス
２６電圧測定回路
２７電流測定回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thin film forming method and a thin film forming apparatus for forming a thin film such as a liquid crystal, a display element, a glass substrate, and a plastic substrate.
[0002]
[Prior art]
A thin film forming apparatus for forming a thin film on a member to be sputtered using a non-insulating target by sputtering is thin with a direct current power system that supplies direct current power from a direct current power source to the target when forming the thin film. A high-frequency power system that supplies high-frequency power from a high-frequency power source to the target when forming a film, and a DC power from a DC power source and a high-frequency power from the high-frequency power source are superimposed and supplied to the target when forming a thin film. There is a DC power / high frequency power superposition method in which a large current is caused to flow at a DC voltage lower than a normal DC voltage (DC voltage of a DC power method) by high frequency discharge.
[0003]
Conventionally, in order to suppress abnormal discharge, thin film forming apparatuses have been improved with targets, power supplies, and other improvements. In the improvement of the target, it is an ITO (Indium-Tin Oxide film) sputtering target manufactured by a powder metallurgy method from a raw material mainly composed of indium oxide and tin oxide, the amount of nitrogen contained is 5 ppm or less, and the density D (G / cm^Three) And bulk resistance ρ (mΩcm)
6.20 ≦ D ≦ 7.23
−0.0676D + 0.887 ≧ ρ ≧ −0.0761D + 0.666
An ITO sputtering target satisfying the above requirements is described in Japanese Patent Publication No. 7-1000085.
[0004]
Some improvements to the power supply suppress the power supplied to the target when an abnormal discharge occurs. In the DC power system, in an abnormal discharge extinguishing device of a vacuum device connected to a DC power source comprising an inverter circuit, a rectifier that rectifies the output, and a filter that smoothes the output, the DC power source includes a current detector, An overcurrent detector and an abnormal discharge voltage detector for detecting a change in output voltage during abnormal discharge, and the inverter circuit detects a change in load voltage due to abnormal discharge with the abnormal discharge voltage detector. Alternatively, when the load current detected by the current detector exceeds the overcurrent detection level set by the overcurrent setting device, the output is rapidly throttled in response thereto, the DC power supply and the vacuum A load connection circuit for connecting a device includes a switch connected in parallel with the vacuum device, and the switch is a load voltage change caused by abnormal discharge in the abnormal discharge voltage detector. JP-A-8-311647 discloses an abnormal discharge extinguishing device for a vacuum device, which is closed when detected or when a load current detected by the current detector exceeds an overcurrent detection level. It is described in.
[0005]
  In the high-frequency power system, a high-frequency power source that supplies an RF generation output to a target in a vacuum chamber for sputtering, circuit means for removing a high-frequency AC voltage from the target applied voltage to form a DC bias voltage, and the DC bias To voltageReverse polarityJapanese Patent Application Laid-Open No. 7-197258 discloses a power supply for a sputtering apparatus, which is provided with circuit means for superimposing the above pulses and applying them to the target.
[0006]
In the sputtering apparatus, comprising: a target material; a target electrode on which the target material is disposed; and an AC power source that applies an AC voltage to the target electrode to generate plasma near the surface of the target material. JP-A-7-258845 discloses a sputtering apparatus comprising a pulse power source for applying a positive voltage pulse to the target electrode during the generation of the plasma.
[0007]
Also, using an oxide of indium and tin as a target, installing a magnet on the back of the target, supplying high frequency power to the target in an atmosphere in which only a rare gas or rare gas and oxygen are introduced as a sputtering gas, In the manufacturing method of the ITO transparent conductive film using the high frequency magnetron sputtering method in which the plasma is focused near the surface of the target and the ITO transparent conductive film is formed on the substrate using a sputtering phenomenon, the supply of the high frequency power is periodically performed. Japanese Patent Laid-Open No. 9-217171 discloses a method for producing an ITO transparent conductive film, characterized in that the high-frequency power supply time is stopped and the supply time of the high-frequency power is made shorter than the time required for abnormal discharge.
[0008]
In the DC power / high frequency power superposition method, when sputtering indium oxide by magnetron sputtering, DC power and high frequency power are superimposed and supplied to the target, and the position of the magnetic field formed on the target is changed. JP-A-5-9724 discloses a method for forming a transparent conductive film characterized by sputtering a target made of an indium oxide. However, in the DC power / high frequency power superposition system, there is no power supply improved in order to suppress abnormal discharge.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the above thin film forming apparatus, since a thin film is formed by plasma discharge, a film attached to an earth shield or the like disposed around the target is peeled off due to stress. It is desirable in operation that the discharge can be stopped to a minimum and the film can be continuously formed without the power source itself being down.
[0010]
In the DC power / high frequency power superimposing method, when forming a thin film in a thin film forming apparatus, the DC power from the DC power source and the high frequency power from the high frequency power source are superposed and supplied to the target, and the normal power is generated by the high frequency discharge. Since a large current flows at a DC voltage lower than the DC voltage (DC voltage of the DC power system), simply moving the output of either the DC power supply or the high-frequency power supply will result in a fatal accident such as target destruction. there is a possibility.
[0011]
That is, since a large current flows at a DC voltage lower than a normal DC voltage due to plasma discharge by high-frequency power, if only high-frequency power is simply stopped, an excessive DC voltage is applied between the target and the member to be sputtered. In addition, excessive power may be applied between the target and the member to be sputtered, leading to a fatal accident such as target destruction. Further, when only DC power is stopped, abnormal discharge due to a discharge maintaining mechanism peculiar to high frequency discharge such as high frequency tracking arc cannot be stopped.
[0012]
  Therefore, in order to cope with these, a method of stopping DC power and high frequency power in synchronization when abnormal discharge is detected can be considered. However, in this method, when the abnormal discharge cannot be stopped in a short time (several msec level), the discharge itself stops, and the roll apparatus is based on continuous film formation.Etc.It may not be applicable.
  Further, in the method for forming a transparent conductive film described in JP-A-5-9724, since the discharge region is changed by changing the position of the magnetic field formed on the target, it is effective for abnormal discharge caused by the target surface. Although it is conceivable, it cannot cope with abnormal discharge due to dust generation or the like, and a technology for suppressing abnormal discharge from the power source side is absolutely necessary.
[0013]
Further, in the DC power / high frequency power superimposing method, the high frequency power acts as a disturbance of the DC power supply and becomes unstable. Further, in the reactive sputtering method using an oxide-based introduction gas, the formed thin film has a large stress and is liable to generate floating dust. Furthermore, the conductive thin film is likely to enter between the ground shield and the target, and abnormal discharge is likely to occur. For this reason, the power supply may be down due to abnormal discharge, and the film forming process may stop.
[0014]
  The present inventionIs capable of maintaining high frequency discharge while constantly suppressing abnormal discharge due to the discharge maintenance mechanism peculiar to high frequency discharge, preventing the transition from DC type abnormal discharge to sustain type abnormal discharge by high frequency, It is an object of the present invention to provide a thin film forming method capable of returning to normal discharge without sacrificing productivity.
  The present inventionCan maintain high-frequency plasma discharge while constantly suppressing abnormal discharge due to the discharge maintenance mechanism unique to high-frequency discharge such as tracking arc, and can continue stable discharge without stopping plasma even with DC type abnormal discharge Thin
An object is to provide a film forming method.
[0015]
  The present inventionAn object of the present invention is to provide a thin film forming method capable of preventing high-frequency power from becoming unstable due to disturbance of a DC power source.
  The present inventionAn object of the present invention is to provide a thin film forming method capable of preventing a film formation process from being stopped with a remarkable effect of suppressing power-down due to abnormal discharge even when floating dust is likely to be generated.
[0016]
  The present inventionAn object of the present invention is to provide a thin film forming method capable of preventing the stop of a film forming process with a remarkable effect of suppressing power-down due to abnormal discharge even when abnormal discharge is likely to occur during formation of a conductive thin film.
  The present inventionAn object of the present invention is to provide a thin film forming method capable of preventing the stop of a film forming process with a remarkable effect of suppressing power-down due to abnormal discharge even when abnormal discharge is likely to occur during formation of a conductive thin film.
[0017]
  The present inventionAn object of the present invention is to provide a thin film forming method capable of preventing the stop of a film forming process with a remarkable effect of suppressing power-down due to abnormal discharge even when abnormal discharge is likely to occur during formation of a conductive thin film.
  The present inventionAn object of the present invention is to provide a thin film forming method capable of forming a stable low resistance film and capable of stabilizing production.
[0018]
  The present inventionCan maintain high frequency plasma discharge while constantly suppressing abnormal discharge due to the discharge maintenance mechanism peculiar to high frequency discharge, can prevent the transition from DC type abnormal discharge to sustain type abnormal discharge by high frequency, abnormal discharge An object of the present invention is to provide a thin film forming apparatus capable of returning to normal discharge safely without reducing productivity.
  The present inventionIs a thin film forming apparatus that can maintain high-frequency plasma discharge while constantly suppressing abnormal discharge due to a discharge maintaining mechanism peculiar to high-frequency discharge, and can continue stable discharge without stopping the plasma even with DC-type abnormal discharge The purpose is to provide.
[0019]
  The present inventionAn object of the present invention is to provide a thin film forming apparatus that can prevent high-frequency power from becoming unstable due to disturbance of a DC power supply.
  The present inventionAn object of the present invention is to provide a thin film forming apparatus capable of preventing a film formation process from being stopped with a remarkable effect of suppressing power-down due to abnormal discharge even when floating dust is likely to be generated.
[0020]
  The present inventionAn object of the present invention is to provide a thin film forming apparatus that has a remarkable effect of suppressing power-down due to abnormal discharge even if abnormal discharge is likely to occur during formation of a conductive thin film, and can prevent a film formation process from being stopped.
  The present inventionAn object of the present invention is to provide a thin film forming apparatus that has a remarkable effect of suppressing power-down due to abnormal discharge even if abnormal discharge is likely to occur during formation of a conductive thin film, and can prevent a film formation process from being stopped.
[0021]
  The present inventionAn object of the present invention is to provide a thin film forming apparatus that has a remarkable effect of suppressing power-down due to abnormal discharge even if abnormal discharge is likely to occur during formation of a conductive thin film, and can prevent a film formation process from being stopped.
  The present inventionAn object of the present invention is to provide a thin film forming apparatus that can form a stable low-resistance film and can stabilize production.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 forms a thin film by using a non-insulating target by a sputtering method, and when forming the thin film, a DC power from a DC power source is passed through a low-pass filter. In the thin film forming method of supplying the target with high frequency power from a high frequency power source viaThe direct current supplied from the direct current power source to the target is measured, and whether or not an abnormal discharge has occurred is determined based on whether the direct current is equal to or less than a specified value. The determination result indicates that the measured current is equal to or less than the specified value. If the determination result indicates that the measurement current is stable, and if the determination result is a determination result that the measurement current has increased rapidly, the output of the measurement power supply is Control to lower or stopIt is characterized by that.
[0023]
  The invention according to claim 22. The thin film forming method according to claim 1, wherein the sputtering method is a reactive sputtering method using an introduction gas containing oxygen.It is characterized by that.
  The invention according to claim 33. The thin film forming method according to claim 1, wherein a thin film having conductivity is formed as the thin film.It is characterized by that.
[0024]
  The invention according to claim 44. The thin film forming method according to claim 1, wherein a target made of indium oxide containing tin is used as the target.It is characterized by that.
  The invention according to claim 54. The thin film forming method according to claim 1, wherein a target made of zinc oxide containing at least one element of gallium, aluminum, and indium is used as the target.It is characterized by that.
[0025]
  The invention according to claim 66. The thin film forming method according to claim 1, wherein a maximum magnetic flux density parallel to the surface of the target on the surface of the target is set to 0.08 to 0.12 T (Tesla).It is characterized by that.
  The invention according to claim 7 provides:A thin film is formed using a non-insulating target by sputtering, and when forming this thin film, the DC power from the DC power source is superimposed on the target with a high frequency power from a high frequency power source through a low-pass filter. In the thin film forming apparatus to be supplied, measuring means for measuring a direct current supplied from the direct current power source to the target, a determining means for determining whether or not the direct current is below a specified value and an abnormal discharge has occurred, and the determination result Is a determination result that the measurement current is equal to or less than the specified value, the determination means whether the measurement current is stable, and the determination result is a determination result that the measurement current has rapidly increased. In some cases, with control means for controlling the output of the measurement power supply to be reduced or stoppedIs.
[0026]
  The invention according to claim 8 provides:8. The thin film forming apparatus according to claim 7, wherein a thin film is formed using the target by a reactive sputtering method using an introduction gas containing oxygen.Is.
  The invention according to claim 9 is:9. The thin film forming apparatus according to claim 7, wherein a thin film having conductivity is formed as the thin film.Is.
[0027]
  The invention according to claim 10 is:10. The thin film forming apparatus according to claim 7, wherein a target made of indium oxide containing tin is used as the target.Is.
  The invention according to claim 11 is:10. The thin film forming apparatus according to claim 7, 8, or 9, wherein a target made of zinc oxide containing at least one element of gallium, aluminum, and indium is used as the target.Is.
[0028]
  The invention according to claim 1212. The thin film forming apparatus according to claim 7, comprising a magnetic field generator for forming a magnetic field on the target, and a maximum magnetic flux density parallel to the surface of the target at the surface of the target. 0.08 to 0.12T (Tesla).
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an outline of an embodiment of the present invention. This embodiment is an embodiment of a thin film forming apparatus that forms a thin film using a non-insulating target by a reactive sputtering method using an introduction gas containing oxygen. Inside the vacuum chamber 11 forming the vacuum chamber, a sputtering electrode 13 constituting a cathode is attached via an insulator 12, and a target 14 is placed on the sputtering electrode 13. As the target 14, for example, a target made of an oxide of indium and tin is used.
[0032]
A substrate 15 as a member to be sputtered is disposed in the vacuum chamber 11 so as to face the target 14, and the substrate 15 is attached to a substrate holder 16 that constitutes an electrode. The substrate holder 16 is attached to the vacuum chamber 11, and the vacuum chamber 11 is grounded. An earth shield (not shown) is arranged around the target 14 and the sputter electrode 13 (except for a region where the target 14 and the substrate 15 face each other) at a predetermined interval, and this earth shield is grounded.
[0033]
A magnet device 17 is disposed on the back side of the target 14, and the magnet device 17 includes an S magnet with the S pole facing the target 14, an N magnet with the N pole facing the target 14, and a yoke. The magnetic field line 18 from the N magnet passes through the target 14 and then enters the S pole of the S magnet again through the target 14, and a magnetic field is generated in the vicinity of the target 14. The sputter electrode 13 is connected to a DC power source 19 via a filter 20 and to a high frequency power source 21 via a matching box 22 for impedance matching. The high-frequency power source 21 outputs high-frequency pulse power that periodically stops by pulse driving, and the filter 20 is usually a low-pass filter that is a combination of a coil and a capacitor.
[0034]
A gas cylinder 23 is connected to the vacuum chamber 11 via a variable valve 24, and the gas cylinder 23 and the variable valve 24 constitute a sputtering gas introduction means for introducing a sputtering gas into the vacuum chamber 11. Further, a vacuum pump 25 as an exhaust means is connected to the vacuum chamber 11.
[0035]
As shown in FIG. 2, a voltage measuring circuit 26 as voltage measuring means for measuring a DC voltage applied from the DC power supply 19 to the target 14 is connected in parallel with the DC power supply 19, and a current flowing from the DC power supply 19 to the target 14. A current measuring circuit 27 serving as a current measuring means for measuring is connected in series with the DC power source 19. The output signal of the voltage measurement circuit 26 and the output signal of the current measurement circuit 27 are input to a microcomputer (hereinafter referred to as CPU) 28 as control means via an analog / digital converter (not shown), or the CPU 28 is an analog / digital conversion unit. Is output to the analog / digital converter of the CPU 28. The output signal of the voltage measurement circuit 26 and the output signal of the current measurement circuit 27 are input to the analog / digital conversion unit of the CPU 28.
[0036]
When forming a thin film on the substrate 15, the inside of the vacuum chamber 11 is evacuated to a high vacuum by a vacuum pump 25, and then, for example, argon and oxygen are used as sputtering gases from the gas cylinder 23 through the variable valve 24 into the vacuum chamber 11. The mixed gas is introduced to set a sputtering atmosphere, and the substrate 15 is heated by a heater or the like as necessary. Note that argon gas may be introduced into the vacuum chamber 11 as a sputtering gas from the gas cylinder 23 via the variable valve 24.
[0037]
Thereafter, high frequency pulse power is first supplied to the sputter electrode 13 from the high frequency power source 21 through the matching box 22 while matching is performed by the matching box 22, and then the direct current power source 19 is turned on to pass the low pass from the direct current power source 19. By supplying DC power through the filter 20, DC power and AC power are superimposed and supplied. At this time, a magnetic field is applied near the target 14 by the magnet device 17.
[0038]
As a result, a discharge is started between the target 14 and the substrate 15, and plasma is generated by the ionization of the sputtering gas by electrons, and the positive ions sputter the target 14 to scatter atoms from the target 14. A transparent conductive film as a thin ITO film (Indium-Tin Oxide film) is formed on the substrate 15 by being attached to the substrate 15.
[0039]
The thin film forming apparatus of this embodiment is a direct current power / high frequency power superposition method, and compared with the direct current power method and the high frequency power method, the conditions of the direct current power method and the high frequency power method are related to the generation and maintenance of abnormal discharge. And a combination of these. FIG. 3 shows the direct current output of the direct current power supply 19 and the high frequency pulse output of the high frequency power supply 21 before superposition in this embodiment. In FIG. 3, a is an output region for outputting power to the target 14, and b is a stop region for stopping output power to the target 14.
[0040]
When abnormal discharge occurs, there are several ways to detect it, but there is a method to detect a sudden increase in DC current, and an increase in reflected power due to a change in impedance of the discharge system due to a change in the discharge condition seen from the high frequency side. And a method of detecting a sudden decrease in the DC voltage component on the target 14 side, and the current and voltage can be detected by the voltage measurement circuit 26 and the current measurement circuit 27 using these methods alone or in combination.
[0041]
FIG. 5 shows the operation flow of this embodiment. When starting discharge, the CPU 28 first turns on the high frequency power source 21 in step S1, and then turns on the DC power source (DC power source) 19. The current measurement circuit 27 measures the DC current supplied from the DC power supply 19 to the target 14 and the voltage measurement circuit 26 measures the DC voltage applied from the DC power supply 19 to the target 14. The current measurement circuit 27 and the voltage measurement circuit 26 measured values are input to the CPU 28 via an analog / digital converter (not shown). For example, the time 0 is shown in FIG.
[0042]
  The CPU 28 monitors the measurement current of the current measurement circuit 27 in step S2, and the measurement current of the current measurement circuit 27 isAs shown in FIG.Below specified valueOr not,It is determined whether or not an abnormal discharge has occurred. If the measured current of the current measuring circuit 27 is less than the specified value, the measured current of the current measuring circuit 27 is detected in step S3, and the measured current is stabilized in step S4. Abnormal discharge is detected by determining whether or not there is. Judgment of whether or not the measurement current is stable is made by determining whether or not the measurement current is within the set range within a certain time, or determining the slope based on the difference in measurement current obtained in time series For example, the CPU 28 determines whether or not the measurement current is stable by determining a rapid change (rapid increase) in the measurement current based on the determination of the slope. Note that since the measurement current may contain noise, the CPU 28 filters the measurement current.
[0043]
If the measurement current does not increase rapidly, the CPU 28 returns to step S3. When the measurement current increases rapidly, the CPU 28 controls the DC power supply 19 to reduce or stop the output of the DC power supply 19 in step S5. As a result, as shown in FIG. 3, the power supplied to the abnormal discharge disappears or decreases when both the DC power and the high-frequency power are reduced, and the discharge is stopped. Thereafter, the CPU 28 controls the DC power source 19 in step S6 after a certain time has elapsed, returns the output of the DC power source 19 to the original, and returns to step S1.
[0044]
Further, when the measured current of the current measuring circuit 27 becomes equal to or less than the specified value, the CPU 28 controls the DC power supply 19 in response to the sudden increase in DC current or reflected power due to abnormal discharge in step S7, and outputs the output of the DC power supply 19. In step S8, the number of times the output of the DC power source 19 is reduced or stopped is measured, and it is determined whether or not the number has reached a predetermined number n within a predetermined time.
[0045]
The CPU 28 returns to step S1 if the number of times does not reach the predetermined number n within a predetermined time, and determines that stable discharge cannot be performed when the number of times reaches the predetermined number n within the predetermined time. The DC power supply 19 and the high-frequency power supply 21 are controlled by this to stop the output of the DC power supply 19 and the high-frequency power supply 21. In this case, the target 14 is fatally short-circuited.
[0046]
By the above control of the DC power supply 19 and the high frequency power supply 21 by the CPU 28, it is possible to suppress the stop of the DC power supply 19 and the high frequency power supply 21 due to a minute abnormal discharge. As described above, when the CPU 28 detects the abnormal discharge, the output of the DC power supply 19 is reduced for a certain period of time, so that the DC voltage applied to the target 14 approaches 0 and turns off. Thereby, dielectric breakdown arc discharge is suppressed. Usually, the output of the high-frequency power source 21 is a fraction of the DC voltage off time to a fraction of a tens of hours, and the output of the high-frequency power source 21 and the DC voltage off-time overlap somewhere, basically. Abnormal discharge stops.
[0047]
In the present embodiment, since the DC power supply 19 and the high-frequency power supply 21 are independent from each other as compared with the method of synchronizing the high-frequency pulse output of the high-frequency power supply 21 and the DC voltage off, the DC power supply 19 and the high-frequency power supply 21 It is not necessary to consider the connection between them, and the device becomes simple.
[0048]
The high-frequency power source 21 can be used as a high-frequency power source that generates normally high frequencies of 13.56 MHz, 27.12 MHz, and 40.68 MHz, and high-frequency discharge occurs depending on the combination of the vacuum degree of the vacuum chamber 11 and the high-frequency frequency. Those that generate the high frequency can be used as long as the conditions are met. The high frequency power source 21 generates a high frequency by pulse driving, and the pulse frequency needs to be a frequency at which the pulse is sufficiently attenuated by the filter 20. This is because the normally used DC power supply 19 is used so that at least one of voltage, power or current is constant, but the operation is unstable because the high-frequency pulse output of the high-frequency power supply 21 acts as a disturbance. In addition, since the DC power supply 19 normally uses a switching power supply, there is a possibility of malfunction if a power supply whose frequency matches the switching frequency is input.
[0049]
Therefore, for example, when the cut-off frequency of the low-pass filter 20 is 800 Hz, the high-frequency power source 21 is 13.56 MHz, and the pulse frequency of the high-frequency power source 21 is 1 KHz, the operation of the DC power source 19 becomes unstable. When the cut-off frequency of the low-pass filter 20 is 800 Hz, the high-frequency frequency of the high-frequency power source 21 is 13.56 MHz, and the pulse frequency of the high-frequency power source 21 is 2 KHz or more, the operation of the DC power source 19 is stable and there is no problem. It is desirable that the high frequency power supply 21 is pulse-driven at a frequency that is at least twice the cut-off frequency of the low-pass filter 20 or the pulse drive frequency component of the high frequency power supply 21 is 1/3 or less. Further, since the msec level signal is an area in which the DC power supply 19 can follow the feedback, the pulse frequency of the high frequency power supply 21 is desirably 2 KHz or higher from this point.
[0050]
  This embodimentThe spaA thin film is formed by using a non-insulating target 14 by the scatter method, and when forming this thin film, a direct current is superimposed on a high frequency power through a low-pass filter 20 and a thin film is supplied to the target 14. Since only the high-frequency power is periodically stopped in the apparatus, the high-frequency discharge can be maintained while always suppressing the abnormal discharge due to the discharge maintenance mechanism peculiar to the high-frequency discharge. Transition to discharge can be prevented, and abnormal discharge can be returned to normal discharge safely without reducing productivity.
[0051]
That is, the abnormal discharge maintaining mechanism using high-frequency power can be prevented by a short-time power change that does not stop discharge periodically. Further, abnormal DC discharge due to generation of particles or the like can be prevented by a decrease in DC power due to the detection. Even when the direct current power is reduced, the plasma is maintained by the discharge by the high frequency power, so the discharge does not stop.
[0052]
In the DC power / high frequency power superposition method of this embodiment, sparks due to dielectric breakdown are likely to occur due to minute dust due to the effect of increasing the bias voltage by the DC power supply as compared with the normal high frequency power method. Specifically, in the case of the high frequency power system, the target voltage is a DC voltage of −20 V or less as a self-bias voltage. However, in the DC power / high frequency power superposition system of this embodiment, the target voltage depends on the DC power source. Due to the bias voltage, the voltage is at least −100 V or more, usually about −200 V.
[0053]
Thereby, a current flows due to dielectric breakdown of dust. If this is a DC voltage discharge, it will often return to normal discharge after the spark is over, but if high frequency power is supplied, the concentration of the discharge due to the high frequency power will occur in that discharge region. . Since this concentration can be prevented by instantaneously stopping the high-frequency energy, continuous abnormal discharge can be prevented.
[0054]
In the same equipment system, when the ITO target is new and the total power is 2 kW in the DC power method, the high frequency power method, and the conventional DC power / high frequency power superposition method, the DC power method and the high frequency power method are almost abnormal discharges. On the other hand, in the conventional DC power / high frequency power superposition method, when the ratio of the DC power and the high frequency power was changed, in many cases, continuous abnormal discharge was observed in a few dozen minutes. However, as in the present embodiment, for example, those with a high frequency power stop period of 10% at 100 μsec intervals did not cause abnormal discharge, and in most cases did not reach continuous abnormal discharge.
[0055]
In addition, the DC power / high frequency power superposition method can prevent continuous abnormal discharge if only the high frequency power is periodically stopped, but if a large direct current flows due to abnormal discharge, the DC power supply itself is safe. Will stop. This embodiment is an embodiment of the invention according to claims 2 and 10, and detects abnormal discharge and stops DC power only for a certain period of time. Therefore, abnormal discharge by a discharge maintaining mechanism peculiar to high frequency discharge such as tracking arc is always performed. High frequency discharge can be maintained while suppressing, and stable discharge can be continued without stopping the plasma even in the case of DC type abnormal discharge.
[0056]
  Further, when the high-frequency pulse output from the high-frequency power supply 21 is viewed from the DC power supply 19 side through the low-pass filter 20, if the high-frequency pulse output is not sufficiently attenuated by the low-pass filter 20, a low-frequency high-frequency pulse is input to the DC power supply 19. As a result, sound is generated and the DC power supply becomes unstable. This embodimentThe high frequencySince the frequency at which only the power is stopped is made higher than the cutoff frequency of the low-pass filter 20, for example, when the cutoff frequency of the low-pass filter 20 is 800 Hz, the high-frequency pulse output period of the low-pass filter 20 can be set to a level of 100 μsec. The high frequency power can be prevented from becoming unstable due to disturbance of the DC power source 19. For this purpose, the filter 20 only needs to sufficiently attenuate the pulse frequency and high frequency, and an appropriate band-pass filter may be used.
[0057]
  Further, in the case where a thin film is formed by a reactive sputtering method using an introduction gas containing oxygen, an insulating film is formed at a place away from plasma and peeled off later, and this becomes dust that causes sparks. This embodimentIs floatingEven if it is easy to generate dust, compared to the conventional DC power / high frequency power superposition method, the effect of suppressing power down due to abnormal discharge is particularly stable, and abnormal discharge is stopped without power down It is possible to prevent the film formation process from stopping.
[0058]
  In addition, when abnormal discharge occurs, a film having poor conductivity is mixed. This embodimentIs conductiveEven if abnormal discharge is likely to occur due to the formation of a conductive thin film, the effect of suppressing power-down due to abnormal discharge is remarkable, and it is possible to prevent the film formation process from stopping, and more stable film formation is possible, and it has conductivity. It is possible to improve the low efficiency distribution, which is important when forming a film.
[0059]
  In the case of forming a film using a target made of indium oxide containing tin as a target, an insulating film is formed at a place away from the plasma and then peeled off, which becomes dust causing sparks. This embodimentThe conventionalCompared to the apparatus, the abnormal discharge can be stopped without any power failure even if abnormal discharge is likely to occur in the formation of the conductive thin film, and the film formation process can be stopped. .
[0060]
FIG. 6 shows an operation flow of another embodiment of the present invention. In this embodiment, steps S10 to S12 are executed instead of steps S2 to S4 in the above embodiment, and the other steps are the same as in the above embodiment. In step S10, the CPU 28 monitors the measurement current of the current measurement circuit 27 and the measurement voltage Vdc of the voltage measurement circuit 26, and abnormal discharge occurs and at least one of the measurement current of the current measurement circuit 27 and the measurement voltage Vdc of the voltage measurement circuit 26 is detected. Is less than a specified value, and if both the measured current of the current measuring circuit 27 and the measured voltage Vdc of the voltage measuring circuit 26 are equal to or less than the specified value, the measured current and voltage of the current measuring circuit 27 in step S11. The measurement voltage Vdc of the measurement circuit 26 is detected, and in step S12, it is determined whether the measurement current and the measurement voltage Vdc are stable, and abnormal discharge is detected. Whether or not the measurement current and the measurement voltage Vdc are stable is determined by determining whether or not the measurement current and the measurement voltage Vdc are within the widths set within a predetermined time. For example, the CPU 28 can determine a sudden change (rapid increase) in the measured current and the measured voltage Vdc by determining the inclination of the measured current and the measured voltage Vdc. Thus, it is determined whether or not the measurement current and the measurement voltage Vdc are stable. Since the measurement current and the measurement voltage Vdc may contain noise, the CPU 28 filters the measurement current and the measurement voltage Vdc.
[0061]
If both the measurement current and the measurement voltage Vdc do not increase rapidly, the CPU 28 returns to step S11. When at least one of the measurement current and the measurement voltage Vdc increases rapidly, the CPU 28 controls the DC power supply 19 to decrease the output of the DC power supply 19 in step S5. Or stop it. The CPU 28 proceeds to step S7 when at least one of the measurement current and the measurement voltage Vdc is equal to or less than the specified value, and controls the DC power source 19 in response to the sudden increase in DC current or reflected power due to abnormal discharge. The output of 19 is reduced or stopped.
This embodiment has substantially the same effect as the above embodiment.
[0062]
FIG. 4 shows the high frequency pulse output of the high frequency power source in another embodiment of the present invention. In FIG. 4, c is an output region for outputting a high frequency pulse, and d is a weak power region for outputting a weak high frequency pulse. In this embodiment, instead of the high-frequency power source 21 in the above-described embodiment, a high-frequency power source whose high-frequency pulse output is periodically reduced (decreased) without completely stopping at the same frequency as the high-frequency power source 21 is used. In addition, even if the high-frequency pulse output is weakened without being completely stopped, abnormal discharge can be prevented, and the same effect as in the above embodiment can be obtained.
[0063]
  In other embodiments of the present invention, in each of the above embodiments, a target made of zinc oxide containing at least one element of gallium, aluminum, and indium is used as the target 14. Examples of these include a zinc oxide sintered body target containing gallium and a sintered body target made of a composition of indium oxide and zinc oxide. An insulating film is formed at a place deviated from the plasma and peeled off later, and this becomes dust causing sparks. However, these embodimentsThe conventionalCompared to the apparatus, the abnormal discharge can be stopped without any power failure even if abnormal discharge is likely to occur in the formation of the conductive thin film, and the film formation process can be stopped. .
[0064]
  In each of the other embodiments of the present invention, the maximum magnetic flux density parallel to the surface of the target 14 on the surface of the target 14 is 0.08 to 0.12T (Tesla), The magnet device 17 is configured. To reduce the resistance of the thin film, it is necessary to lower the discharge voltage. Therefore, there is a method using a cathode having a high magnetic flux density. However, this method is more unstable because discharge tends to concentrate. With these configurations, these embodiments can form a stable low-resistance film with an abnormal discharge suppression effect, and can stabilize production.
[0065]
【The invention's effect】
  As described above, according to the first aspect of the invention, with the above configuration, it is possible to maintain high frequency discharge while constantly suppressing abnormal discharge due to the discharge maintaining mechanism peculiar to high frequency discharge. It is possible to prevent the transition to the maintenance-type abnormal discharge, and it is possible to return the abnormal discharge to normal discharge safely without reducing productivity.
  further,The high frequency discharge can be maintained while always suppressing the abnormal discharge by the discharge maintaining mechanism peculiar to the high frequency discharge such as the tracking arc, and the stable discharge can be continued without stopping the plasma even with the DC type abnormal discharge.
[0066]
  Claim2According to the invention which concerns on this, with the said structure, it can prevent that high frequency electric power becomes disturbance of DC power supply, and will be in an unstable state.
  Claim3According to the invention according to the above configuration, even when floating dust is likely to be generated, the effect of suppressing the power down due to abnormal discharge is remarkable, and the stop of the film forming process can be prevented.
[0067]
  Claim4According to the invention according to the above configuration, even if abnormal discharge is likely to occur in the formation of the conductive thin film, the effect of suppressing power-down due to abnormal discharge is remarkable, and the stop of the film forming process can be prevented and more stable. Thus, it is possible to improve the low-efficiency distribution, which is important when forming a conductive film.
  Claim5According to the invention according to the above configuration, even if abnormal discharge is likely to occur in the formation of the conductive thin film, the effect of suppressing the power down due to the abnormal discharge is remarkable, and the stop of the film forming process can be prevented.
[0068]
  Claim6According to the invention according to the above configuration, even if abnormal discharge is likely to occur in the formation of the conductive thin film, the effect of suppressing the power down due to the abnormal discharge is remarkable, and the stop of the film forming process can be prevented.
  Claim7According to the invention which concerns on this, with the said structure, a stable low resistance film | membrane can be formed and production stability can be aimed at.
[0069]
  Claim8According to the present invention, the above configuration makes it possible to maintain high frequency discharge while constantly suppressing abnormal discharge due to the discharge maintaining mechanism peculiar to high frequency discharge, and shift from DC type abnormal discharge to sustain type abnormal discharge using high frequency. This can be prevented, and abnormal discharge can be safely returned to normal discharge without reducing productivity.
  further,The high frequency plasma discharge can be maintained while always suppressing the abnormal discharge due to the discharge maintenance mechanism peculiar to the high frequency discharge, and the stable discharge can be continued without stopping the plasma even with the DC type abnormal discharge.
[0070]
  Claim9According to the invention which concerns on this, with the said structure, it can prevent that high frequency electric power becomes disturbance of DC power supply, and will be in an unstable state.
  Claim10According to the invention according to the above configuration, even when floating dust is likely to be generated, the effect of suppressing the power down due to abnormal discharge is remarkable, and the stop of the film forming process can be prevented.
[0071]
  Claim11According to the invention according to the above configuration, even if abnormal discharge is likely to occur in the formation of the conductive thin film, the effect of suppressing power-down due to abnormal discharge is remarkable, and the stop of the film forming process can be prevented and more stable. Thus, it is possible to improve the low-efficiency distribution, which is important when forming a conductive film.
  Claim12According to the invention according to the above configuration, even if abnormal discharge is likely to occur in the formation of the conductive thin film, the effect of suppressing the power down due to the abnormal discharge is remarkable, and the stop of the film forming process can be prevented.
[0072]
  Claim13According to the invention according to the above configuration, even if abnormal discharge is likely to occur in the formation of the conductive thin film, the effect of suppressing the power down due to the abnormal discharge is remarkable, and the stop of the film forming process can be prevented.
  Claim14According to the invention which concerns on this, with the said structure, a stable low resistance film | membrane can be formed and production stability can be aimed at.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a part of the same embodiment.
FIG. 3 is a waveform diagram showing a direct current output of a direct current power supply and a high frequency pulse output of a high frequency power supply before superposition in the same embodiment;
FIG. 4 is a waveform diagram showing a high-frequency pulse output of a high-frequency power supply according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing an operation flow of the embodiment.
FIG. 6 is a flowchart showing an operation flow of another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
11 Vacuum chamber
14 Target
15 substrate
17 Magnet device
20 Low-pass filter
22 Matching box
26 Voltage measurement circuit
27 Current measurement circuit

Claims

A thin film is formed using a non-insulating target by sputtering, and when forming this thin film, the DC power from the DC power source is superimposed on the target with a high frequency power from a high frequency power source through a low-pass filter. In the thin film forming method to be supplied,
Measure DC current supplied from the DC power supply to the target,
Judge whether or not the abnormal discharge has occurred depending on whether or not the direct current is below the specified value,
If the determination result is a determination result that the measurement current is equal to or less than the specified value, determine whether the measurement current is stable;
When the determination result is a determination result that the measurement current has rapidly increased, the thin film forming method is controlled so as to reduce or stop the output of the measurement power source .

2. The thin film forming method according to claim 1, wherein the sputtering method is a reactive sputtering method using an introduced gas containing oxygen .

3. The thin film forming method according to claim 1, wherein a thin film having conductivity is formed as the thin film .

4. The thin film forming method according to claim 1, wherein a target made of indium oxide containing tin is used as the target .

4. A thin film forming method according to claim 1, wherein a target made of zinc oxide containing at least one element of gallium, aluminum, and indium is used as the target .

6. The thin film forming method according to claim 1, wherein a maximum magnetic flux density parallel to the surface of the target is 0.08 to 0.12 T (Tesla) on the surface of the target. A thin film forming method.

A thin film is formed using a non-insulating target by sputtering, and when forming this thin film, the DC power from the DC power source is superimposed on the target with a high frequency power from a high frequency power source through a low-pass filter. In the thin film forming apparatus to be supplied,
Measuring means for measuring a direct current supplied from the direct current power source to the target;
Means for determining whether or not the direct current is below a specified value and abnormal discharge has occurred;
When the determination result is a determination result that the measurement current is equal to or less than the specified value, it is determined whether the measurement current is stable;
When the determination result is a determination result that the measurement current has suddenly increased, the thin film forming apparatus includes control means for controlling to decrease or stop the output of the measurement power source.

8. The thin film forming apparatus according to claim 7, wherein a thin film is formed using the target by a reactive sputtering method using an introduced gas containing oxygen .

9. The thin film forming apparatus according to claim 7, wherein a thin film having conductivity is formed as the thin film .

10. The thin film forming apparatus according to claim 7, wherein a target made of indium oxide containing tin is used as the target .

10. A thin film forming apparatus according to claim 7, wherein a target made of zinc oxide containing at least one element of gallium, aluminum, and indium is used as the target .

12. The thin film forming apparatus according to claim 7, comprising a magnetic field generator for forming a magnetic field on the target, and a maximum magnetic flux density parallel to the surface of the target at the surface of the target. Is a thin film forming apparatus characterized by 0.08 to 0.12 T (Tesla) .