JP5174825B2 - デュアルマグネトロンスパッタリング電源およびマグネトロンスパッタリング装置 - Google Patents
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- デュアルマグネトロンスパッタリングモードで動作し、少なくとも第1および第2のスパッタリングカソード(1、4)を備えるマグネトロンスパッタリング装置に使用するデュアルマグネトロンスパッタリング電源であって、
前記第1および第2のスパッタリングカソード(1、4)に接続された交流電源(8)と、
それぞれ前記第1および第2のスパッタリングカソード(1、4)に伴われ、かつそれぞれが対応する前記第1および第2のスパッタリングカソードへの反応ガス・フローを制御するように適合された第1および第2のフロー制御バルブ(12、14)を介して、前記第1および第2のスパッタリングカソード(1、4)のそれぞれに対して反応ガス・フローを供給するための手段(9、10)とを備え、
前記デュアルマグネトロンスパッタリング電源は、前記第1および第2のスパッタリングカソードのそれぞれについて、
前記スパッタリングカソード(1、4)で発生する過剰な電圧に関連してフィードバック信号(V1、V4)を送付する手段と、
レギュレータを用いて、各フロー制御バルブ(12、14)を制御することにより、各スパッタリングカソード(1、4)が伴う各フロー制御バルブ(12、14)への前記反応ガス・フローを制御するとともに、各スパッタリングカソード(1、4)から前記スパッタリングカソードについて設定される設定値(V1 SET POINT、V4 SET POINT)に対応した電圧フィードバック信号(V1、V4)を取得するように、前記フロー制御バルブ(12、14)を調整する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記スパッタリングカソード(1、4)からフィードバック信号(V1、V4)と、それぞれの設定値信号(V1 SET POINT、V4 SET POINT)とをインプットとして有し、それぞれの分圧設定値信号(P1 DESおよびP4 DES)をアウトプットとして生成する各スパッタリングカソード用のレギュレータ(18、20)を備え、
各スパッタリングカソード(1、4)に伴われるそれぞれのプローブ(λ1、λ4)は、反応ガスの実圧信号(P1 ACT、P4 ACT)を生成し、
前記分圧設定値信号(P1 DES、P4 DES)およびそれぞれの前記実圧信号(P1 ACT、P4 ACT)は、追加のレギュレータ(30、32)の各入力に供給され、
前記追加のレギュレータの各出力信号は、それぞれが伴われるスパッタリングカソード(1、4)に反応ガスを供給する前記フロー制御バルブ(12、14)を駆動する駆動信号(P1 OUTおよびP4 OUT)として使用される、デュアルマグネトロンスパッタリング電源。 - 前記反応ガスは、それぞれの前記フロー制御バルブ(12、14)を介し、かつ各スパッタリングカソード(1、4)が伴うガス・フレームを介して前記第1および第2のスパッタリングカソード(1、4)にそれぞれ供給される、請求項1に記載のデュアルマグネトロンスパッタリング電源。
- 前記第1および第2のスパッタリングカソード(1、4)の電圧フィードバック信号(V1、V4)は、それぞれ各スパッタリングカソードに印加される見かけ上の交流電圧を測定するか、整流された交流電圧を測定するか、関連する直流電圧を測定するか、または電源(8)によって各スパッタリングカソード(1、4)に印加される出力電圧を検出する電圧測定デバイスのうちいずれか1である、請求項1または2に記載のデュアルマグネトロンスパッタリング電源。
- 前記第1および第2のスパッタリングカソード(1、4)は、マグネトロンスパッタリング装置の対向するスパッタリングカソードである、請求項1〜3のいずれか1項に記載のデュアルマグネトロンスパッタリング電源。
- 前記第1および第2のスパッタリングカソード(1、4)のカソード材料は、それぞれ、アルミニウム、またはチタンといった金属、シリコンといった半導体、およびこれらのいかなる混合物を含む群から選択され、反応ガスは、酸素および窒素を含む群から選択される、請求項1〜4のいずれか1項に記載のデュアルマグネトロンスパッタリング電源。
- 不活性の気体(Ar)は、他方のスパッタリングカソードで、真空チャンバ内の中央の供給位置(22)で、若しくは真空チャンバの内部または真空チャンバに近接する他の適切な位置で真空チャンバに供給される、請求項1〜5のいずれか1項に記載のデュアルマグネトロンスパッタリング電源。
- 各フィードバック信号(V1、V4)が、各スパッタリングカソードと、グラウンドとの間で測定される、請求項1〜6のいずれか1項に記載のデュアルマグネトロンスパッタリング電源。
- 前記レギュレータ(18、20)は、供給されたフィードバック信号(V1、V4)の周波数に相対して低速のレギュレータである、請求項1〜7のいずれか1項に記載のデュアルマグネトロンスパッタリング電源。
- 前記追加のレギュレータ(30、32)は、ハードレギュレータである、請求項1に記載のデュアルマグネトロンスパッタリング電源。
- 前記追加のレギュレータ(30、32)は、ソフトレギュレータである、請求項1に記載のデュアルマグネトロンスパッタリング電源。
- 前記反応ガスは、O2であり、前記プローブは、ラムダセンサ(λ1、λ4)である、請求項1に記載のデュアルマグネトロンスパッタリング電源。
- 前記交流電源は、kHz周波数領域の交流電力を生成する、請求項1〜11のいずれか1項に記載のデュアルマグネトロンスパッタリング電源。
- 前記交流電源は、40〜60kHzの周波数領域の交流電力を生成する、請求項12に記載のデュアルマグネトロンスパッタリング電源。
- 各スパッタリングカソードの各出力電圧(V1、V4)は、それぞれ典型的には50〜400ボルトの範囲の整流された交流電圧である、請求項1〜13のいずれか1項に記載のデュアルマグネトロンスパッタリング電源。
- 各スパッタリングカソードの各出力電圧(V 1 、V 4 )は、交流電圧または直流電圧である、請求項1〜13のいずれか1項に記載のデュアルマグネトロンスパッタリング電源。
- 各スパッタリングカソード(1、4)に供給される前記反応ガスの分圧の変化に関わらず、不活性ガスの供給を調整して、チャンバ内の全体の圧力を実質的に一定に保つレギュレータを備える、請求項1〜15のいずれか1項に記載のデュアルマグネトロンスパッタリング電源。
- 不活性ガスの供給を調整して、チャンバ内の不活性ガスの圧力をほぼ一定に保つレギュレータが設けられている、請求項1〜16のいずれか1項に記載のデュアルマグネトロンスパッタリング電源。
- 各スパッタリングカソード(1、4)で消費される電力は、前記交流電源の複数の周期、すなわち時間間隔に亘り実質的に同じである、請求項1〜17のいずれか1項に記載のデュアルマグネトロンスパッタリング電源。
- 前記反応ガスは、各ガス・フレームを介して各第1および第2のスパッタリングカソード(1、4)に供給される、請求項1〜18のいずれか1項に記載のデュアルマグネトロンスパッタリング電源。
- 電圧に対する設定値(V1 SET POINT、V4 SET POINT)の信号は、いかなる時点でも互いに等しい、請求項1〜19のいずれか1項に記載のデュアルマグネトロンスパッタリング電源。
- 前記電圧の設定値(V1 SET POINT、V4 SET POINT)の信号は、時間に関連して変化する、請求項1〜20のいずれか1項に記載のデュアルマグネトロンスパッタリング電源。
- 前記第1および第2のスパッタリングカソードは、他のアーク・カソードおよび/またはマグネトロン・カソードとともに、真空チャンバ内に設置される、請求項1〜21のいずれか1項に記載のデュアルマグネトロンスパッタリング電源。
- 請求項1〜22のいずれか1項に記載のデュアルマグネトロンスパッタリング電源を組み込むか、または備えるマグネトロンスパッタリング装置。
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