JP7507991B1 - マグネトロンスパッタ法による成膜装置および成膜方法 - Google Patents
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
窒素ガス流量Qr 140~130mL/min(自動制御)
真空槽内圧力P 0.220Pa
コンダクタンスバルブ角度θ 40度
スパッタ電力Qs 15kW(395V×47.4A×0.8)
アーク放電用電力Ed 250W(50V×5A)
アノードフィラメント電圧Vaf 0V(接地電位)
アノードフィラメント電流Iaf 13.7A
窒素ガス流量Qr 100mL/min
真空槽内圧力P 0.220Pa
コンダクタンスバルブ角度θ 40度
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窒素ガス流量Qr 140~130mL/min(自動制御)
真空槽内圧力P 0.220Pa
コンダクタンスバルブ角度θ 40度
スパッタ電力Qs 15kW(395V×47.4A×0.8)
アーク放電用電力Ed 250W(50V×5A)
基板バイアス電圧Vb(平均値) -150V
成膜時間 360分
12 … 真空槽
18 … 真空ポンプ
20 … 開閉バルブ
22 … コンダクタンスバルブ
24 … マグネトロンカソード
26 … アースシールド
28 … スパッタ電源装置
30 … カソードフィラメント
32 … フィラメント加熱用電源装置
34 … アーク放電用電源装置
36 … 電流検出器
38 … 加熱制御器
50 … バイアス電源装置
56 … ガス導入管
58,60 … 枝管
58a,60a … 開閉バルブ
58b,60b … マスフローコントローラ
62 … 真空計
64 … ガス流量制御器
70 … アノードフィラメント
72 … リアクトル
74 … アノードフィラメント用電源装置
100 … 被処理物
242 … ターゲット
300 … プラズマ
400 … ユニット
Claims (9)
- マグネトロンスパッタ法により被処理物に絶縁性被膜を形成する成膜装置であって、
接地電位とされるとともに、内部に前記被処理物が収容される真空槽、
前記絶縁性被膜の材料となるターゲットを有し、当該ターゲットの概略矩形平面状の被スパッタ面が前記被処理物と対向するように前記真空槽の内部に設けられるマグネトロンスパッタカソード、
接地電位とされるとともに、前記マグネトロンスパッタカソードの被スパッタ領域を前記被スパッタ面に限定するために当該被スパッタ面を露出させた状態で当該マグネトロンスパッタカソードの外周を囲むように設けられるアースシールド、
前記真空槽の排気口を介して当該真空槽の内部を排気する真空ポンプを有する排気手段、
前記真空槽の内部に不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段、
前記アースシールドを陽極とし、前記マグネトロンスパッタカソードを陰極として、前記不活性ガスの粒子を放電させるためのスパッタ電力を当該アースシールドと当該マグネトロンスパッタカソードとに供給するスパッタ電力供給手段、
前記真空槽の内部に前記絶縁性被膜の材料となる反応性ガスを導入する反応性ガス導入手段、
前記真空槽を陽極とし、前記被処理物を陰極として、前記不活性ガスの粒子と前記反応性ガスの粒子と前記被スパッタ面からスパッタされたスパッタ粒子とを当該被処理物へ向けて加速させるための所定成分が一定のバイアス電力を当該真空槽と当該被処理物とに供給するバイアス電力供給手段、
前記被スパッタ面と前記被処理物との間において当該被スパッタ面の長手方向に沿って延伸するように設けられる線状のカソードフィラメント、
前記カソードフィラメントを加熱して当該カソードフィラメントから熱電子を放出させるための加熱用電力を当該カソードフィラメントに供給する加熱用電力供給手段、
前記アースシールドを陽極とし、前記カソードフィラメントを陰極として、前記熱電子を当該アースシールドへ向けて加速させるためのアーク放電用電力を当該アースシールドと当該カソードフィラメントとに供給するアーク放電用電力供給手段、
前記アーク放電用電力の電圧成分が一定とされた状態で、当該アーク放電用電力の電流成分が一定となるように前記加熱用電力を制御する加熱用電力制御手段、および、
前記アースシールドの近傍において前記カソードフィラメントと平行を成すように設けられるとともに、接地電位または当該接地電位に対して正電位とされ、前記不活性ガスの粒子と前記反応性ガスの粒子と前記スパッタ粒子とが放電することにより発生するプラズマ中の電子の流入を受けて赤熱する線状のアノードフィラメントを備える、成膜装置。 - 前記正電位の値は、0V超かつ30V以下である、請求項1に記載の成膜装置。
- 前記カソードフィラメントおよび前記アノードフィラメントは、互いに同じ材料により形成される、請求項1に記載の成膜装置。
- 前記カソードフィラメントおよび前記アノードフィラメントのそれぞれは、鉛直方向に延伸するように設けられ、
前記アノードフィラメントの上方側端部は、固定端として支持部材に固定され、当該アノードフィラメントの下方側端部は、自由端として垂下した状態とされる、請求項1に記載の成膜装置。 - 2本の前記アノードフィラメントを備え、
前記カソードフィラメントは、前記被スパッタ面の短手方向における当該被スパッタ面の中央に対応する位置に設けられ、
前記2本のアノードフィラメントは、前記カソードフィラメントの軸線を含み、かつ、前記被スパッタ面と直交する、仮想平面に関して互いに面対称を成すように設けられる、請求項1に記載の成膜装置。 - 前記アースシールドは、前記被スパッタ面と概略面一の平面部を有し、
前記2本のアノードフィラメントのそれぞれは、前記被スパッタ面の短手方向において自身に近い側の当該被スパッタ面の端縁に対応する位置または当該位置から当該被スパッタ面の外方へ15mm以下の距離を置いた位置に設けられるとともに、前記アースシールドの前記平面部に垂直な方向において当該平面部から当該被スパッタ面が向けられた方向へ5mm以上かつ30mm以下の距離を置いた位置に設けられる、請求項5に記載の成膜装置。 - 前記排気手段は、前記排気口における実効排気速度を制御するコンダクタンスバルブをさらに有し、
前記真空槽の内部に導入される前記不活性ガスの流量が一定とされるとともに、前記スパッタ電力が一定とされ、併せて、前記コンダクタンスバルブにより前記実効排気速度が一定とされた状態で、前記真空槽の内部の圧力が一定となるように、当該真空槽の内部に導入される前記反応性ガスの流量を制御する反応性ガス流量制御手段をさらに備える、請求項1に記載の成膜装置。 - 前記マグネトロンスパッタカソード、前記アースシールド、前記スパッタ電力供給手段、前記カソードフィラメント、前記加熱用電力供給手段、前記アーク放電用電力供給手段、加熱用電力制御手段および前記アノードフィラメントを有するユニットを複数備える、請求項1に記載の成膜装置。
- マグネトロンスパッタ法により被処理物に絶縁性被膜を形成する成膜方法であって、
接地電位とされるとともに、前記絶縁性被膜の材料となるターゲットを有するマグネトロンスパッタカソードが設けられた、真空槽の内部に、前記被処理物を当該ターゲットの概略矩形平面状の被スパッタ面と対向するように設置する被処理物設置ステップ、
前記真空槽の排気口を介して当該真空槽の内部を真空ポンプにより排気する排気ステップ、
前記真空槽の内部に不活性ガスを導入する不活性ガス導入ステップ、
接地電位とされるとともに、前記マグネトロンスパッタカソードの被スパッタ領域を前記被スパッタ面に限定するために当該被スパッタ面を露出させた状態で当該マグネトロンスパッタカソードの外周を囲むように設けられた、アースシールドを陽極とし、前記マグネトロンスパッタカソードを陰極として、前記不活性ガスの粒子を放電させるためのスパッタ電力を当該アースシールドと当該マグネトロンスパッタカソードとに供給するスパッタ電力供給ステップ、
前記真空槽の内部に前記絶縁性被膜の材料となる反応性ガスを導入する反応性ガス導入ステップ、
前記真空槽を陽極とし、前記被処理物を陰極として、前記不活性ガスの粒子と前記反応性ガスの粒子と前記被スパッタ面からスパッタされたスパッタ粒子とを当該被処理物へ向けて加速させるための所定成分が一定のバイアス電力を当該真空槽と当該被処理物とに供給するバイアス電力供給ステップ、
前記被スパッタ面と前記被処理物との間において当該被スパッタ面の長手方向に沿って延伸するように設けられた線状のカソードフィラメントを加熱して当該カソードフィラメントから熱電子を放出させるための加熱用電力を当該カソードフィラメントに供給する加熱用電力供給ステップ、
前記アースシールドを陽極とし、前記カソードフィラメントを陰極として、前記熱電子を当該アースシールドへ向けて加速させるためのアーク放電用電力を当該アースシールドと当該カソードフィラメントとに供給するアーク放電用電力供給ステップ、
前記アーク放電用電力の電圧成分が一定とされた状態で、当該アーク放電用電力の電流成分が一定となるように前記加熱用電力を制御する加熱用電力制御ステップ、および、
前記アースシールドの近傍において前記カソードフィラメントと平行を成すように設けられるとともに、接地電位または当該接地電位に対して正電位とされた、線状のアノードフィラメントに、前記不活性ガスの粒子と前記反応性ガスの粒子と前記スパッタ粒子とが放電することにより発生するプラズマ中の電子を流入させることで、当該アノードフィラメントを赤熱させるアノード維持ステップを含む、成膜方法。
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