JPH0229748B2 - - Google Patents

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JPH0229748B2
JPH0229748B2 JP58170448A JP17044883A JPH0229748B2 JP H0229748 B2 JPH0229748 B2 JP H0229748B2 JP 58170448 A JP58170448 A JP 58170448A JP 17044883 A JP17044883 A JP 17044883A JP H0229748 B2 JPH0229748 B2 JP H0229748B2
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JP
Japan
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cathode
high frequency
substrate holder
output
matching circuit
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JP58170448A
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JPS6063367A (ja
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Noboru Kuryama
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Tokuda Seisakusho Co Ltd
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Tokuda Seisakusho Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3444Associated circuits
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、被処理材の表面に種々の材質の薄膜
を生成させるスパツタリング装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来のスパツタリング装置として、表面から出
て表面に入る閉じられた形の磁界を発生する陰極
を備えたいわゆるマグネトカン型の構造のもの、
あるいはこのような磁場を伴わないマグネトロン
型でない構造のものがあり、例えば第1図のよう
な形で知られている。図において、1はアース電
極としての真空容器であり、この真空容器1には
ニードル弁2,3等を介してアルゴン等のガスが
供給、排出される。真空容器1内には陰極4と、
陰極4の部分に取付けたスパツタリングソース源
としてのターゲツト5と、被処理材Aを保持する
基板ホルダ6とが収容される。そして電源装置に
より真空容器1と陰極4間、及び真空容器1と基
板ホルダ6間にそれぞれ高周波電圧を印加する。
電源装置は、発振器及びこれの出力を所定の大き
さに増幅する増幅器等からなる高周波電源10
と、この高周波電源10の出力が同軸ケーブル等
の高周波ケーブル11を介して与えられインピー
ダンスの調整を行なつて前記真空容器1と陰極4
間、及び前記真空容器1と基板ホルダ6間にそれ
ぞれ所定の高周波電圧を印加するマツチング回路
12とを備えている。マツチング回路12は、マ
ツチングコンデンサ13,14と、高周波電源1
0の出力を分割するコイル15と、直流遮断用の
コンデンサ16,17とを備え、これらは高周波
漏洩を防止するためにマツチングボツクス18内
に収容されシールドされている。ここでコンデン
サ13,14及びコイル15は、マツチング回路
12の入力端子からみた入力側と出力側のインピ
ーダンスの整合をとり放電パワーが最大になるよ
うに調整するものであり、また前記コイル15
は、インピーダンス比を変えることにより陰極4
の電位V1と基板ホルダ6の電位V2とをV1>V2
かつ所定の電位差になるようにするためのもので
ある。さらに、高周波ケーブル11には高周波電
力計20が接続され、またマツチング回路12の
出力側には自己バイアスモニタ用の電圧計21,
22が接続される。
以上の構成において、真空容器1内を適切な真
空度に保つて高周波電源10を投入し、電圧計2
1,22を見ながら陰極4と基板ホルダ6間が所
定の電位差、すなわち陰極4に加える電力を基板
ホルダ6に加える電力よりも所定の値だけ大きく
なるようにコイル15のインピーダンス調整を行
なうと共に、電力計20を見ながら放電パワーが
最大になるようにコンデンサ13,14のキヤパ
シタ調整を行なつて、陰極4と真空容器1間、お
よび基準ホルド6と真空容器1間に所定の高周波
電界を加えて放電をおこさせる。すると、ターゲ
ツト5及び被処理材Aがともにスパツタエツチン
グされるが、陰極4に加わる電力が基板ホルダ6
に加わる電力よりも大きいため、被処理材Aの表
面に薄膜が形成される。
しかしながら、この種の装置にあつては、高周
波電源10から出力される高周波電力を電力計2
0で測定できるが、陰極4に投入した高周波パワ
ーと基板ホルダ6に投入した高周波パワーとを別
個に測定できないため、被処理物Aの形状や大き
さ等が異なるたびにマツチング回路12内のコン
デンサ13,14及びコイル15を再調整して陰
極4及び基板ホルダ6へ最適な電力を投入するよ
うにしなければならず、このため調整作業等の装
置の制御や設計が試行錯誤的になり、再現性の乏
しいスパツタリング装置となる欠点があつた。す
なわち、ターゲツト5及び被処理材Aはともにス
パツタエツチングされるが、その量を正確に制御
して被処理材Aの表面に所定の厚さの薄膜を形成
することが困難であるという欠点があつた。
この欠点を除去するために、マツチング回路1
2の出力側に接続した電圧計21,22で陰極4
と基板ホルダ6に加わる自己バイアス電圧を測定
し、この測定値を基に、陰極4及び基板ホルダ6
へ最適投入電力を加えるために必要とされるマツ
チング回路12内のコンデンサ13,14及びコ
イル15の容量を決定することも考えられる。し
かしこの方式では、自己バイアス電圧と投入電力
との関係が、スパツタ圧力や、電極である陰極4
及び基板ホルダ6の構造等によつて大きく変化す
るため、自己バイアス電圧の測定値は一つの目安
にしかならない。またマツチング回路12の出力
側に高周波用の電力計を接続して陰極4と基板ホ
ルダ6の投入電力を直接に測定することも考えら
れる。しかしこの方式では、電力測定箇所の特性
インピーダンスが電力計の接続状態等によつて変
動するため、高周波ケーブル11における電力測
定よりも測定精度が大幅に劣り、この測定値を基
に的確に前記コンデンサ13,14及びコイル1
5の容量を決定することは困難である。
〔発明の目的〕
本発明は、以上のような従来技術の欠点を除去
するためになされたもので、ターゲツト側の陰極
と基板ホルダとにそれぞれ独立に再現性良く高周
波電力を供給して的確に薄膜形成を行なうことが
できるスパツタリング装置を提供することを目的
とする。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために、本発明では、陰極
と基板ホルダに高周波電力を供給する電源装置
は、発振器と、この発振器の出力を所定の大きさ
に増幅する第1と第2の増幅器と、この第1の増
幅器の出力が第1の高周波ケーブルを介して与え
られコイル及びコンデンサによりインピーダンス
の調整を行なつて前記基板ホルダと真空容器間に
所定の高周波電圧を印加する第1のマツチング回
路と、前記第2の増幅器の出力が第2の高周波ケ
ーブルを介して与えられコイル及びコンデンサに
よりインピーダンスの調整を行なつて前記陰極と
真空容器間に所定の高周波電圧を印加する第2の
マツチング回路と、前記第1と第2の高周波ケー
ブルにそれぞれ接続される第1と第2の高周波用
電力計と、前記第1と第2のマツチング回路の出
力側にそれぞれ接続された自己バイアス電圧モニ
タ用の第1と第2の電圧計とを備えたことを特徴
とする。
〔発明の実施例〕
以下添付図面を参照しつつ本発明の実施例を説
明する。なお、以下の図面において前記第1図中
の要素と同一のものには同一の符号が付されてい
る。
第2図はこの実施例に係るスパツタリング装置
の概略構成図である。このスパツタリング装置が
前記第1図のものと異なる点は、高周波電源10
,102を2台設けて陰極4と基板ホルダ6にそ
れぞれ独立に高周波電力を供給するようにしたこ
と等である。
すなわち、第2図の電源装置は、発振器及びこ
れの出力を所定の大きさに増幅する増幅器等から
なる第1と第2の高周波電源101,102を備
え、第1と第2の高周波電源101,102の出力
はそれぞれ同軸ケーブル等からなる第1と第2の
高周波ケーブル111,112を介して第1と第2
のマツチング回路121,122に与えられる。第
1のマツチング回路121は、マツチング用のコ
ンデンサ131及びコイル151と、直流遮断用の
コンデンサ161とを備え、シールドのためにマ
ツチングボツクス181内に収容されている。同
様に第2のマツチング回路122は、マツチング
用のコンデンサ132及びコイル152と、直流遮
断用のコンデンサ162とを備え、マツチングボ
ツクス182内に収容されている。そして第1と
第2の高周波ケーブル111,112にそれぞれ高
周波用電力計201,202が接続されると共に、
各マツチング回路121,122の出力側にそれぞ
れ自己バイアス電圧モニタ用の電圧計21,22
が接続される。
以上の構成にあつては、電力計201,202
より高周波電源101,102の出力をそれぞれ測
定でき、陰極4と基板ホルダ6に独立に所定の高
周波電力を供給でき、被処理物Aの形状や大きさ
等に応じた最適な電力の投入のためのマツチング
回路121,122内のコンデンサ131,132
びコイル151,152の調整作業が容易になる。
また、電力計201,202に示された供給電力だ
けからでは、陰極4と基板ホルダ6の作動状態つ
まり電圧と電流の状態は確定できないが、電圧計
21,22により自己バイアス電圧もモニタして
いるため、供給電力と自己バイアス電圧の両者か
ら陰極4及び基板ホルダ6のそれぞれの作動状態
が確定できる。従つて、ある装置を最適調整した
時の供給電力と自己バイアス電圧を把握しておけ
ば、他のデザインの異なる装置にもその把握して
おいた供給電力と自己バイアス電圧を最適調整点
として適用することができ、最適調整の再現性が
高いというメリツトがある。
ここで、マツチング回路121,122によるイ
ンピーダンスの調整を容易にするため、高周波電
源101と102の出力周波数を同一とすることが
望ましい。しかし、高周波電源101と102が独
立に設けられるため、作動中両者の出力周波数が
異なることがある。このため陰極4と基板ホルダ
6にそれぞれ投入される高周波電力が相互に干渉
して、例えば第3図のように歪んだ波形となり、
負荷である陰極4と基板ホルダ6に対してマツチ
ングが取りにくくなつてしまう。すなわち、放電
に対しての高周波マツチングは、放電電力により
インピーダンスが変化するため、第3図のような
歪んだ波形の電力だと、マツチングのとれた放電
電力ととれない放電電力が繰り返すことになるの
で、見かけ上マツチングがとれなくなつてしま
う。このため、2台の高周波電源101と102
出力周波数を常に一致させることが必要となる。
そこで、第4図に示すように、高周波電源10
と102の発振器を共用させて高周波電源100
のように構成する。すなわちこの高周波電源10
0は、水品発振回路等からなる発振器101と、
この発振出力波形の振幅を調整する抵抗等からな
る第1と第2の出力制御器102,103と、こ
の第1と第2の出力制御器102,103の出力
をそれぞれ増幅する第1と第2の増幅器104,
105とより構成される。このような構成の高周
波電源100にあつては、1つの発振器101の
出力信号が、一方の出力制御器102及び第1の
増幅器104を介して第1のマツチング回路12
に与えられると共に、他方の出力制御器103
及び第2の増幅器105を介して第2のマツチン
グ回路122に与えられるため、陰極4と基板ホ
ルダ6に投入される高周波電力の周波数が同一と
なり、マツチング回路121と122によるインピ
ーダンス調整が簡易的確に行なえる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、1つの
発振器の出力を、第1の増幅器、第1の電力計が
接続される第1の高周波ケーブル、及び第1のマ
ツチング回路を介して基板ホルダに与えると共
に、第2の増幅器、第2の電力計が持続される第
2の高周波ケーブル、及び第2のマツチング回路
を介して陰極に与えるようにし、かつ第1及び第
2のマツチング回路の出力側に接続した第1及び
第2の電圧計により基板ホルダと陰極の自己バイ
アス電圧をモニタするようにしたので、第1と第
2の電力計により基板ホルダと陰極へ投入するそ
れぞれの高周波電力を的確に測定できると共に、
その高周波電力と第1及び第2の電圧計からの自
己バイアス電圧とから基板ホルダと陰極の作動状
態が確定でき、基板ホルダと陰極へ所定の高周波
電力を独立に再現性良く供給することができる。
しかも1つの発振器の出力を用いて基板ホルダと
陰極へ高周波電力を供給するので、2つの高周波
電力の周波数が同一となり、これにより第1と第
2のマツチング回路によるインピーダンスの調整
を簡易的確に行うことができる。従つて、被処理
材の表面に所定の厚さの薄膜を精度よく形成する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のスパツタリング装置の概略構成
図、第2図は本発明の実施例に係るスパツタリン
グ装置の概略構成図、第3図は第2図の動作説明
図、第4図は第2図中の高周波電源を詳細に示す
スパツタリング装置である。 1……真空容器、4……陰極、5……ターゲツ
ト、6……基板ホルダ、10,101,102,1
00……高周波電源、20,201,202……電
力計、10,101,102……高周波ケーブル、
12,121,122……マツチング回路、13,
131,132,14……マツチング用コンデン
サ、15,151,152……マツチング用コイ
ル、16,161,162,17……直流遮断用コ
ンデンサ、102,103……出力制御器、10
4,105……増幅器、A……被処理物。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 陰極と、この陰極に取付けられるスパツタリ
    ングソース源としてのターゲツトと、被処理材を
    保持する基板ホルダとを収容した真空容器と、前
    記陰極と真空容器間および前記基板ホルダと真空
    容器間にそれぞれ所定の高周波電圧を印加して放
    電をおこさせる電源装置とを備え、前記ターゲツ
    ト及び被処理材をスパツタエツチングして該被処
    理材の表面に所定の薄膜を形成するスパツタリン
    グ装置において、 前記電源装置は、発振器と、この発振器の出力
    を所定の大きさに増幅する第1と第2の増幅器
    と、この第1の増幅器の出力が第1の高周波ケー
    ブルを介して与えられコイル及びコンデンサによ
    りインピーダンスの調整を行なつて前記基板ホル
    ダと真空容器間に所定の高周波電圧を印加する第
    1のマツチング回路と、前記第2の増幅器の出力
    が第2の高周波ケーブルを介して与えられコイル
    及びコンデンサによりインピーダンスの調整を行
    なつて前記陰極と真空容器間に所定の高周波電圧
    を印加する第2のマツチング回路と、前記第1と
    第2の高周波ケーブルにそれぞれ接続される第1
    と第2の高周波用電力計と、前記第1と第2のマ
    ツチング回路の出力側にそれぞれ接続される自己
    バイアス電圧モニタ用の第1と第2の電圧計とを
    備えたことを特徴とするスパツタリング装置。
JP17044883A 1983-09-14 1983-09-14 スパツタリング装置 Granted JPS6063367A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17044883A JPS6063367A (ja) 1983-09-14 1983-09-14 スパツタリング装置
PCT/JP1984/000442 WO1985001301A1 (en) 1983-09-14 1984-09-13 Sputtering apparatus

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JP17044883A JPS6063367A (ja) 1983-09-14 1983-09-14 スパツタリング装置

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Publication Number Publication Date
JPS6063367A JPS6063367A (ja) 1985-04-11
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ID=15905113

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