JPH0114312B2 - - Google Patents
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- JPH0114312B2 JPH0114312B2 JP59151065A JP15106584A JPH0114312B2 JP H0114312 B2 JPH0114312 B2 JP H0114312B2 JP 59151065 A JP59151065 A JP 59151065A JP 15106584 A JP15106584 A JP 15106584A JP H0114312 B2 JPH0114312 B2 JP H0114312B2
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- Japan
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- electric arc
- sputtering
- voltage
- vacuum chamber
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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
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32055—Arc 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
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は半導体装置の製造等に使用するスパツ
タ装置に関する。
タ装置に関する。
（従来技術とその問題点）
スパツタ装置には高速化・低温化が望まれ、こ
の方向でスパツタ技術が進展してきている。高速
化のためにスパツタ装置のターゲツトは、負の高
電圧が印加されるがこの高電圧印加状態で長時間
の連続運転を行なうと、真空室内に設けられたタ
ーゲツト近傍で電弧を発生し正常な運転が出来な
くなることがある。電弧の発生はターゲツトの材
質あるいは形状によつて相違し、たとえばターゲ
ツトが銅の場合は殆んど電弧を発生しないが、タ
ーゲツトがアルミニウムの場合には頻繁に電弧を
発生する。この電弧現象は、ターゲツト上に発生
した鋭い突起と高密度のプラズマの作用によつて
生ずるものと考えられる。この電弧は、ターゲツ
トから異常なスパツタリングを起し、薄膜を形成
する基板上に不正規な膜を作つてしまう。又、場
合によつては基板上の膜を壊してしまうこともあ
る。この電弧の発生をなくすことは、技術的に非
常に困難であるが、しかし電弧が発生した時にす
ばやくμsecのオーダーで消弧できるならば被膜へ
の影響を防ぐことができることが確認されてい
る。この電弧を消弧する従来の簡単な装置には第
８図ａの如きものがあり、接地した真空容器１と
ターゲツト２との間に第８図ｂの電圧を印加し、
基板３の上に所定の膜処理を施している。この装
置によれば、もし異常電弧を生じても、電弧は周
期的に零に落ちる電圧で消弧されるものである。
の方向でスパツタ技術が進展してきている。高速
化のためにスパツタ装置のターゲツトは、負の高
電圧が印加されるがこの高電圧印加状態で長時間
の連続運転を行なうと、真空室内に設けられたタ
ーゲツト近傍で電弧を発生し正常な運転が出来な
くなることがある。電弧の発生はターゲツトの材
質あるいは形状によつて相違し、たとえばターゲ
ツトが銅の場合は殆んど電弧を発生しないが、タ
ーゲツトがアルミニウムの場合には頻繁に電弧を
発生する。この電弧現象は、ターゲツト上に発生
した鋭い突起と高密度のプラズマの作用によつて
生ずるものと考えられる。この電弧は、ターゲツ
トから異常なスパツタリングを起し、薄膜を形成
する基板上に不正規な膜を作つてしまう。又、場
合によつては基板上の膜を壊してしまうこともあ
る。この電弧の発生をなくすことは、技術的に非
常に困難であるが、しかし電弧が発生した時にす
ばやくμsecのオーダーで消弧できるならば被膜へ
の影響を防ぐことができることが確認されてい
る。この電弧を消弧する従来の簡単な装置には第
８図ａの如きものがあり、接地した真空容器１と
ターゲツト２との間に第８図ｂの電圧を印加し、
基板３の上に所定の膜処理を施している。この装
置によれば、もし異常電弧を生じても、電弧は周
期的に零に落ちる電圧で消弧されるものである。
この装置は例えば商用周波数を単に整流しただ
けのものを印加電圧とすることで、比較的容易に
実施することができる。しかし、この様な脈流電
流でスパツターリングして基板３上に得られる処
理膜は一般にかなり欠陥の多いものとなることが
知られている。また電弧の継続時間も10ｍsec等
で長いものになる欠点がある。
けのものを印加電圧とすることで、比較的容易に
実施することができる。しかし、この様な脈流電
流でスパツターリングして基板３上に得られる処
理膜は一般にかなり欠陥の多いものとなることが
知られている。また電弧の継続時間も10ｍsec等
で長いものになる欠点がある。
第９図には従来の別の装置を示す。これは電源
部６に制御回路４と検出回路５をそなえ、検出回
路５で電弧の発生を検出し、その信号を制御回路
４に伝えて、ここで電源電圧を一時的に切つて強
制的に消弧する方法をとる装置である。しかし、
スパツタ電源は一般に出力容量が1kw〜数10kw
であつて非常に大きく、この電力を電弧の発生の
検出信号で短時間に制御することは非常に難かし
い。高速な制御でも消弧までの時間はｍsecオー
ダーになつてしまい、充分な解決策とはなつてい
ない。又回路構成が非常に複雑で装置は高価にな
り扱い難い装置になつてしまう欠点がある。
部６に制御回路４と検出回路５をそなえ、検出回
路５で電弧の発生を検出し、その信号を制御回路
４に伝えて、ここで電源電圧を一時的に切つて強
制的に消弧する方法をとる装置である。しかし、
スパツタ電源は一般に出力容量が1kw〜数10kw
であつて非常に大きく、この電力を電弧の発生の
検出信号で短時間に制御することは非常に難かし
い。高速な制御でも消弧までの時間はｍsecオー
ダーになつてしまい、充分な解決策とはなつてい
ない。又回路構成が非常に複雑で装置は高価にな
り扱い難い装置になつてしまう欠点がある。
（発明の目的）
本発明は、簡単な経済的な装置でμsec乃至低値
のｍsecのオーダーの迅速さで電弧をその発生の
瞬間に消弧することのできるスパツタ装置の提供
を目的とする。
のｍsecのオーダーの迅速さで電弧をその発生の
瞬間に消弧することのできるスパツタ装置の提供
を目的とする。
（発明の構成）
スパツタを行うためのターゲツトおよび該スパ
ツタにより被膜を形成する基板を収容する真空室
と、この真空室を真空に排気する排気手段と、こ
の真空室の圧力調整をするガス導入手段と、該タ
ーゲツトに直流電圧および直流電力を供給する電
源とをそなえ、該電源の出力部にインダクタンス
とコンデンサを接続する構成にしたスパツタ装置
において、前記真空室内に電弧が発生したとき、
その電弧の低い負荷抵抗と前記インダクタンスと
前記コンデンサと前記電源の内部抵抗との回路に
生ずる電気的な自由振動に基づいて、前記ターゲ
ツトに発生する短時間の電圧降下又は逆極性電圧
によつて該電弧を自己消弧せしめたこと。
ツタにより被膜を形成する基板を収容する真空室
と、この真空室を真空に排気する排気手段と、こ
の真空室の圧力調整をするガス導入手段と、該タ
ーゲツトに直流電圧および直流電力を供給する電
源とをそなえ、該電源の出力部にインダクタンス
とコンデンサを接続する構成にしたスパツタ装置
において、前記真空室内に電弧が発生したとき、
その電弧の低い負荷抵抗と前記インダクタンスと
前記コンデンサと前記電源の内部抵抗との回路に
生ずる電気的な自由振動に基づいて、前記ターゲ
ツトに発生する短時間の電圧降下又は逆極性電圧
によつて該電弧を自己消弧せしめたこと。
（実施例）
以下この発明の実施例を図面を用いて詳細に説
明する。第１図にて、真空室１は図示しない真空
ポンプで真空に排気された後、図示しないガス導
入系によつて放電に適した圧力に調整されてい
る。真空室１の中にはスパツターターゲツト２、
及び被膜を形成する基板３が配置されている。タ
ーゲツト２と真空室１の間には、本発明の特徴と
なる消弧回路７を通して直流電源６から直流電圧
が加えられる。ターゲツト２は負の電位にする。
このスパツタ装置に使われる直流電源６には、一
般に定電流制御あるいは定電力制御されたものが
用いられ、その出力容量は1kw〜数10kw位であ
る。ターゲツト２に負の電圧を加えると真空室中
でプラズマ放電８を起し、ターゲツト２がスパツ
タされてターゲツト板の原子が基板３上に堆積さ
れる。もし、この放電中ターゲツト中に不純物等
があつたり突起部があつたりするとプラズマが一
部分高密度になり電弧が発生することは前記した
通りであるが、この場合回路７がこの電弧を高速
に消弧する。第２図は第１図の等価回路。第３図
にはこの時のターゲツト電圧波形、第４図にはタ
ーゲツト電流波形を示す。
明する。第１図にて、真空室１は図示しない真空
ポンプで真空に排気された後、図示しないガス導
入系によつて放電に適した圧力に調整されてい
る。真空室１の中にはスパツターターゲツト２、
及び被膜を形成する基板３が配置されている。タ
ーゲツト２と真空室１の間には、本発明の特徴と
なる消弧回路７を通して直流電源６から直流電圧
が加えられる。ターゲツト２は負の電位にする。
このスパツタ装置に使われる直流電源６には、一
般に定電流制御あるいは定電力制御されたものが
用いられ、その出力容量は1kw〜数10kw位であ
る。ターゲツト２に負の電圧を加えると真空室中
でプラズマ放電８を起し、ターゲツト２がスパツ
タされてターゲツト板の原子が基板３上に堆積さ
れる。もし、この放電中ターゲツト中に不純物等
があつたり突起部があつたりするとプラズマが一
部分高密度になり電弧が発生することは前記した
通りであるが、この場合回路７がこの電弧を高速
に消弧する。第２図は第１図の等価回路。第３図
にはこの時のターゲツト電圧波形、第４図にはタ
ーゲツト電流波形を示す。
以下には、これら第３，４図の電圧、電流波形
の発生の理由を述べる。
の発生の理由を述べる。
正常放電中の放電抵抗９は数100Ω乃至数ＫΩ
であるが、電弧のトリガ１０が入ると、その電弧
８の負荷抵抗１１は非常に小さく0.1Ω乃至数Ω
になる。即ち放電抵抗９と電弧の負荷抵抗は２桁
もの大きな差がある。電弧８が発生した時、電弧
抵抗１１、とコイル１２、コンデンサー１３、電
源６の回路に第３，４図の自由振動を起させる様
にそれぞれの定数を選定しておくとこの自由振動
は、第４図の様に電流を瞬間的に零にしてしま
う。電源６のインピーダンスを交流的に０Ωと仮
定し、コイル１２のインダクタンスをＬ、コンデ
ンサー１３の容量をＣ、電弧抵抗をｒとすると自
由振動の条件は、周知の通りＬ／Ｃ＜4r2となり又そ の時の振動数は で求められる。例えば電弧抵抗ｒ＝１Ωの場合、
コンデンサＣに1μF、コイルＬに1μHを使用した
とするとＬ／Ｃ＝１、4r2＝４でＬ／Ｃ＜4r2を満足し自 由振動を起し、その振動周波数は となる。従つてその周期はＴ＝7.2μsecこの場合
第４図の消弧時間ｔはほぼＴ／２であつて約3.6μsと なる。第３図、第４図にて時間区間t1では正常な
放電をしている。時刻t2で電弧が発生すると、以
後の電圧は極端に降下し、電流は自由振動をおこ
し時刻t3で消弧する。自由振動は急速に減衰し
つゝ復び電圧が上昇し時刻t4で放電を開始し以下
の時間区間t5では正常な放電に移る。時刻t2−時
刻t4がほゞ前記の周期Ｔに当る。従つて、この実
施例によれば電弧は回路の自由振動に基づいてタ
ーゲツトに生ずる逆極性電圧によつてμsecオーダ
ーの短時間内に確実に自己消弧されることにな
る。付加する部品はＬとＣのみであつて極めて経
済性に富む。なお、これらコイル１２、コンデン
サー１３の値は上述以外の値が選定できることは
明らかである。またターゲツトに生ずる電圧は逆
極性にまで到らなくても、極めて低い電圧にする
ことでも電弧の消弧は達成される。
であるが、電弧のトリガ１０が入ると、その電弧
８の負荷抵抗１１は非常に小さく0.1Ω乃至数Ω
になる。即ち放電抵抗９と電弧の負荷抵抗は２桁
もの大きな差がある。電弧８が発生した時、電弧
抵抗１１、とコイル１２、コンデンサー１３、電
源６の回路に第３，４図の自由振動を起させる様
にそれぞれの定数を選定しておくとこの自由振動
は、第４図の様に電流を瞬間的に零にしてしま
う。電源６のインピーダンスを交流的に０Ωと仮
定し、コイル１２のインダクタンスをＬ、コンデ
ンサー１３の容量をＣ、電弧抵抗をｒとすると自
由振動の条件は、周知の通りＬ／Ｃ＜4r2となり又そ の時の振動数は で求められる。例えば電弧抵抗ｒ＝１Ωの場合、
コンデンサＣに1μF、コイルＬに1μHを使用した
とするとＬ／Ｃ＝１、4r2＝４でＬ／Ｃ＜4r2を満足し自 由振動を起し、その振動周波数は となる。従つてその周期はＴ＝7.2μsecこの場合
第４図の消弧時間ｔはほぼＴ／２であつて約3.6μsと なる。第３図、第４図にて時間区間t1では正常な
放電をしている。時刻t2で電弧が発生すると、以
後の電圧は極端に降下し、電流は自由振動をおこ
し時刻t3で消弧する。自由振動は急速に減衰し
つゝ復び電圧が上昇し時刻t4で放電を開始し以下
の時間区間t5では正常な放電に移る。時刻t2−時
刻t4がほゞ前記の周期Ｔに当る。従つて、この実
施例によれば電弧は回路の自由振動に基づいてタ
ーゲツトに生ずる逆極性電圧によつてμsecオーダ
ーの短時間内に確実に自己消弧されることにな
る。付加する部品はＬとＣのみであつて極めて経
済性に富む。なお、これらコイル１２、コンデン
サー１３の値は上述以外の値が選定できることは
明らかである。またターゲツトに生ずる電圧は逆
極性にまで到らなくても、極めて低い電圧にする
ことでも電弧の消弧は達成される。
また本発明は第５図、第６図、第７図のように
も実施できる。これらの実施例でも前記実施例と
同様、電弧発生時に過渡的にＬ、Ｃ回路で自由振
動を生ずる様な定数を選ぶものである。更に又こ
れら第４，５，６，７図の回路を複合したもので
も回路を構成することはできる。第５図ではコイ
ル１４が追加されており、第６図ではコイル１２
とコンデンサ１３が並列に接続されている。第７
図は基板３にDCバイアスを加えそのDC電源の出
力部にコイル１２、コンデンサ１３を接続した実
施例であり、主たる電源１５には交番電力を用い
ている。
も実施できる。これらの実施例でも前記実施例と
同様、電弧発生時に過渡的にＬ、Ｃ回路で自由振
動を生ずる様な定数を選ぶものである。更に又こ
れら第４，５，６，７図の回路を複合したもので
も回路を構成することはできる。第５図ではコイ
ル１４が追加されており、第６図ではコイル１２
とコンデンサ１３が並列に接続されている。第７
図は基板３にDCバイアスを加えそのDC電源の出
力部にコイル１２、コンデンサ１３を接続した実
施例であり、主たる電源１５には交番電力を用い
ている。
（発明の効果）
本発明は、Ｌ、Ｃ定数を選んで電源にコイルと
コンデンサを接続することにより、電弧発生時に
電弧を含む回路に自由振動を起させ瞬間的に電弧
を自己消弧させることができる。非常に簡単な回
路で経済性にも富んでいる。
コンデンサを接続することにより、電弧発生時に
電弧を含む回路に自由振動を起させ瞬間的に電弧
を自己消弧させることができる。非常に簡単な回
路で経済性にも富んでいる。
第１図は、本発明の実施例のスパツタ装置の
図。第２図は、その等価回路の図。第３図は、そ
の電弧発生時の消弧の過程を示す自由振動電圧の
グラフ。第４図は、同様の電流のグラフ。第５
図、第６図、第７図は、それぞれ本発明の別の実
施例の図。第８図ａは、従来のスパツタ装置の
図。第８図ｂは、第８図ａの装置に用いられる電
源電圧のグラフ。第９図は、従来の別のスパツタ
装置の図。 １……真空容器、２……ターゲツト、３……基
板、１２……コイル、１３……コンデンサ、６…
…直流電源。
図。第２図は、その等価回路の図。第３図は、そ
の電弧発生時の消弧の過程を示す自由振動電圧の
グラフ。第４図は、同様の電流のグラフ。第５
図、第６図、第７図は、それぞれ本発明の別の実
施例の図。第８図ａは、従来のスパツタ装置の
図。第８図ｂは、第８図ａの装置に用いられる電
源電圧のグラフ。第９図は、従来の別のスパツタ
装置の図。 １……真空容器、２……ターゲツト、３……基
板、１２……コイル、１３……コンデンサ、６…
…直流電源。
Claims (1)
- １ スパツタを行うためのターゲツトおよび該ス
パツタにより被膜を形成する基板を収容する真空
室と、この真空室を真空に排気する排気手段と、
この真空室の圧力調整をするガス導入手段と、該
ターゲツトに直流電圧および直流電力を供給する
電源とをそなえ、該電源の出力部にインダクタン
スとコンデンサを接続する構成にしたスパツタ装
置において、前記真空室内に電弧が発生したと
き、その電弧の低い負荷抵抗と前記インダクタン
スと前記コンデンサと前記電源の内部抵抗との回
路に生ずる電気的な自由振動に基づいて、前記タ
ーゲツトに発生する短時間の電圧降下又は逆極性
電圧によつて該電弧を自己消弧せしめたことを特
徴とするスパツタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15106584A JPS6130665A (ja) | 1984-07-20 | 1984-07-20 | スパツタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15106584A JPS6130665A (ja) | 1984-07-20 | 1984-07-20 | スパツタ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6130665A JPS6130665A (ja) | 1986-02-12 |
| JPH0114312B2 true JPH0114312B2 (ja) | 1989-03-10 |
Family
ID=15510532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15106584A Granted JPS6130665A (ja) | 1984-07-20 | 1984-07-20 | スパツタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6130665A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010209453A (ja) * | 2009-03-12 | 2010-09-24 | Ulvac Japan Ltd | セルフイオンスパッタリング装置 |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6314863A (ja) * | 1986-07-04 | 1988-01-22 | Shinku Kikai Kogyo Kk | 真空装置 |
| WO1993021685A1 (en) * | 1992-04-16 | 1993-10-28 | Advanced Energy Industries, Inc. | Stabilizer for switch-mode powered rf plasma processing |
| WO1994008067A1 (en) * | 1992-09-30 | 1994-04-14 | Advanced Energy Industries, Inc. | Topographically precise thin film coating system |
| US5718813A (en) * | 1992-12-30 | 1998-02-17 | Advanced Energy Industries, Inc. | Enhanced reactive DC sputtering system |
| US5427669A (en) * | 1992-12-30 | 1995-06-27 | Advanced Energy Industries, Inc. | Thin film DC plasma processing system |
| US6217717B1 (en) | 1992-12-30 | 2001-04-17 | Advanced Energy Industries, Inc. | Periodically clearing thin film plasma processing system |
| 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 |
| US5682067A (en) * | 1996-06-21 | 1997-10-28 | Sierra Applied Sciences, Inc. | Circuit for reversing polarity on electrodes |
| US5882492A (en) * | 1996-06-21 | 1999-03-16 | Sierra Applied Sciences, Inc. | A.C. plasma processing system |
| US5990668A (en) * | 1997-11-07 | 1999-11-23 | Sierra Applied Sciences, Inc. | A.C. power supply having combined regulator and pulsing circuits |
| US5889391A (en) * | 1997-11-07 | 1999-03-30 | Sierra Applied Sciences, Inc. | Power supply having combined regulator and pulsing circuits |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6130665A (ja) | 1986-02-12 |
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