JPH06220629A - 真空スパッタリング装置用ア−ク防止装置 - Google Patents
真空スパッタリング装置用ア−ク防止装置Info
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- JPH06220629A JPH06220629A JP5251961A JP25196193A JPH06220629A JP H06220629 A JPH06220629 A JP H06220629A JP 5251961 A JP5251961 A JP 5251961A JP 25196193 A JP25196193 A JP 25196193A JP H06220629 A JPH06220629 A JP H06220629A
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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
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/02—Details
- H01J2237/0203—Protection arrangements
- H01J2237/0206—Extinguishing, preventing or controlling unwanted discharges
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- Analytical Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、真空スパッタリング装置におけるア
−ク防止装置に関するものである。 【構成】スパッタリング装置１のカソ−ド５を、所定の
時間間隔において正電位にするパルス発生装置を具備す
ることにより、タ−ゲット７上に層の退位が発生する。
この退位はア−クを導きうる高電圧の蓄積を防止するこ
とができる。
−ク防止装置に関するものである。 【構成】スパッタリング装置１のカソ−ド５を、所定の
時間間隔において正電位にするパルス発生装置を具備す
ることにより、タ−ゲット７上に層の退位が発生する。
この退位はア−クを導きうる高電圧の蓄積を防止するこ
とができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、真空スパッタリング装
置で使用するア−ク防止装置に関するものである。
置で使用するア−ク防止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】カソ−ドのタ−ゲットがイオ
ンの衝突によってスパッタリングされるスパッタリング
装置において、スパッタリングされたタ−ゲット粒子が
基板上に直接、または先行する他の粒子との化学結合の
後堆積するために、ア−クが頻繁に観察される。このア
−クは、概してカソ−ドとアノ−ドの間で発生するが、
ア−クはまた、電極と装置の他の部分の間で発生しう
る。ア−クは特に、金属酸化物や金属窒化物の反応的な
スパッタリングの間、頻繁に起こる。この理由は、タ−
ゲット表面上でのいくぶん良く絶縁された層の発生が避
けられない点にある。これらの層は、次々にタ−ゲット
表面に容量を形成する。これらの層は、プラズマにさら
されているので、それらは充電され、カソ−ドとアノ−
ドの間のア−ク放電により絶縁が起こる大きさの強さの
電界を、永久に形成する。この結果から前記タ−ゲット
が破壊され、その結果として、層は基板を傷つける。
ンの衝突によってスパッタリングされるスパッタリング
装置において、スパッタリングされたタ−ゲット粒子が
基板上に直接、または先行する他の粒子との化学結合の
後堆積するために、ア−クが頻繁に観察される。このア
−クは、概してカソ−ドとアノ−ドの間で発生するが、
ア−クはまた、電極と装置の他の部分の間で発生しう
る。ア−クは特に、金属酸化物や金属窒化物の反応的な
スパッタリングの間、頻繁に起こる。この理由は、タ−
ゲット表面上でのいくぶん良く絶縁された層の発生が避
けられない点にある。これらの層は、次々にタ−ゲット
表面に容量を形成する。これらの層は、プラズマにさら
されているので、それらは充電され、カソ−ドとアノ−
ドの間のア−ク放電により絶縁が起こる大きさの強さの
電界を、永久に形成する。この結果から前記タ−ゲット
が破壊され、その結果として、層は基板を傷つける。
【０００３】このタイプのア−クを避ける目的で、直流
電源に接続された直流磁気カソ−ドにマッチングした付
加回路により周期的に短時間正電位にすることによっ
て、極の反転の周波数が堆積されるべき層の特性に基づ
いて設定できるといった提案が、既にされている（独特
許出願４２ ０２ ４２５．０）。この極の反転は四つ
のスイッチにより行われ、そのうち二つは電源と装置の
カソ−ドとの接続を、他の二つはこの電源とこの装置の
アノ−ドとの接続を行なうことができる。その点でスイ
ッチとしてサイリスタを使用できるが、これは相対的に
複雑なトリガ−を必要とする。
電源に接続された直流磁気カソ−ドにマッチングした付
加回路により周期的に短時間正電位にすることによっ
て、極の反転の周波数が堆積されるべき層の特性に基づ
いて設定できるといった提案が、既にされている（独特
許出願４２ ０２ ４２５．０）。この極の反転は四つ
のスイッチにより行われ、そのうち二つは電源と装置の
カソ−ドとの接続を、他の二つはこの電源とこの装置の
アノ−ドとの接続を行なうことができる。その点でスイ
ッチとしてサイリスタを使用できるが、これは相対的に
複雑なトリガ−を必要とする。
【０００４】さらに、電気エネルギ−が、周期的に繰り
返される直流パルスによって供給されるプラズマを用い
た、電気伝導する対象の注意深いコ−ティングのための
プロセスや装置が知られている（独特許Ｎｏ．３７００
６３３）。この方法は電気伝導しない基板のコ−ティ
ングには適さない。
返される直流パルスによって供給されるプラズマを用い
た、電気伝導する対象の注意深いコ−ティングのための
プロセスや装置が知られている（独特許Ｎｏ．３７００
６３３）。この方法は電気伝導しない基板のコ−ティ
ングには適さない。
【０００５】従って、本発明は直流スパッタリング装置
における電極の極の反転を簡単にする技術に基づいてお
り、またこれにおいて、電気伝導しない基板のコ−ティ
ング、またはエッチングができる。
における電極の極の反転を簡単にする技術に基づいてお
り、またこれにおいて、電気伝導しない基板のコ−ティ
ング、またはエッチングができる。
【０００６】
【課題を解決するための手段、作用および効果】本発明
は、真空スパッタリング装置におけるカソ−ドに負電位
を供給する直流電源と、所定の時間間隔においてカソ−
ドの電位を所定正電位分上昇させる、カソ−ドに接続さ
れたパルス電源により構成されている。
は、真空スパッタリング装置におけるカソ−ドに負電位
を供給する直流電源と、所定の時間間隔においてカソ−
ドの電位を所定正電位分上昇させる、カソ−ドに接続さ
れたパルス電源により構成されている。
【０００７】本発明において遂げられる効果は、特に独
立した基板自身におけるア−クが抑えられる点にある。
プラズマを給電する電源、すなわちエネルギ−を共にし
た供給は、パルスを発生しない直流電源である。このタ
イプの電源は単純で、パルス操作が必要な、費用のかか
るスイッチが省かれるため、費用がかからない。内部ア
−クにおいて利用されるパルス電源は、エネルギ−をプ
ラズマに供給しない。むしろ、その逆の極性のため、コ
−ティングプロセスの中断を導く。
立した基板自身におけるア−クが抑えられる点にある。
プラズマを給電する電源、すなわちエネルギ−を共にし
た供給は、パルスを発生しない直流電源である。このタ
イプの電源は単純で、パルス操作が必要な、費用のかか
るスイッチが省かれるため、費用がかからない。内部ア
−クにおいて利用されるパルス電源は、エネルギ−をプ
ラズマに供給しない。むしろ、その逆の極性のため、コ
−ティングプロセスの中断を導く。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に従い説明す
る。図１には、ガス入口孔３とガス出口孔４を設けた容
器２を具備した、スパッタリング装置１が描かれてい
る。容器２中では、カソ−ド５とアノ−ド６が互いに向
かい合って配置されている。カソ−ド５はパンの型を
し、操作の間粒子が放出されるタ−ゲット７を具備する
ような手段を与えられる。
る。図１には、ガス入口孔３とガス出口孔４を設けた容
器２を具備した、スパッタリング装置１が描かれてい
る。容器２中では、カソ−ド５とアノ−ド６が互いに向
かい合って配置されている。カソ−ド５はパンの型を
し、操作の間粒子が放出されるタ−ゲット７を具備する
ような手段を与えられる。
【０００９】回転テ−ブルとして設けられるアノ−ド６
上では、アノ−ドとカソ−ドの間で生成されたプラズマ
により処理される基板８が配置されている。その処理
は、プラズマにより、基板８のコ−ティングやエッチン
グを行なうステップを含む。ライン１０を介したアノ−
ド６が電源１１の正電位側にある一方、カソ−ド５はラ
イン９を介して電源１１の負電位側に接続されている。
上では、アノ−ドとカソ−ドの間で生成されたプラズマ
により処理される基板８が配置されている。その処理
は、プラズマにより、基板８のコ−ティングやエッチン
グを行なうステップを含む。ライン１０を介したアノ−
ド６が電源１１の正電位側にある一方、カソ−ド５はラ
イン９を介して電源１１の負電位側に接続されている。
【００１０】さらにカソ−ド５は、出力電位が電源１１
の負電位と重畳されるパルス電源１２に接続されてい
る。負電源１１の出力電位は、例えば、パルス電源１２
の電位がおよそＵp ＝５１０〜６００Ｖであると、Ｕk0
は−５００Ｖであるため、ΔＵk が約１０〜１００Ｖと
なる。
の負電位と重畳されるパルス電源１２に接続されてい
る。負電源１１の出力電位は、例えば、パルス電源１２
の電位がおよそＵp ＝５１０〜６００Ｖであると、Ｕk0
は−５００Ｖであるため、ΔＵk が約１０〜１００Ｖと
なる。
【００１１】図２にはカソ−ド５の電位のトレ−スが詳
しく示されている。電源１１の負直流電位Ｕk0において
は、パルス電源１２からのパルス型の電圧Ｕp が重畳さ
れている。このパルス形状の電圧Ｕp はパルス電源１２
から到達すると、ｔ軸の上方に、すなわち重なり合うこ
となしに描かれる。結果としてカソ−ド電圧Ｕk が、図
２において点線で示されている。カソ−ド５における電
源１１の電位、本来は負であるが、時々正電位になるこ
とが分かるであろう。例えば、時間Ｔ１からＴ２の間、
負電位Ｕk0がカソ−ド５に現われるが、続いてＴ２とＴ
３の間で正電位になる。パルス電源１２からのパルス型
の電圧は、直流電圧Ｕk0の負の振幅よりもΔＵk 分大き
い正の振幅となる。この結果、時間Ｔ２からＴ３の間に
わたって絶対値ΔＵk の正である電圧がカソ−ド５にお
いて生じる。この電圧を通じて、タ−ゲットにおける前
述した小さな容量の放電が発生し、これらの容量の破
壊、結果としてア−クも防止される。
しく示されている。電源１１の負直流電位Ｕk0において
は、パルス電源１２からのパルス型の電圧Ｕp が重畳さ
れている。このパルス形状の電圧Ｕp はパルス電源１２
から到達すると、ｔ軸の上方に、すなわち重なり合うこ
となしに描かれる。結果としてカソ−ド電圧Ｕk が、図
２において点線で示されている。カソ−ド５における電
源１１の電位、本来は負であるが、時々正電位になるこ
とが分かるであろう。例えば、時間Ｔ１からＴ２の間、
負電位Ｕk0がカソ−ド５に現われるが、続いてＴ２とＴ
３の間で正電位になる。パルス電源１２からのパルス型
の電圧は、直流電圧Ｕk0の負の振幅よりもΔＵk 分大き
い正の振幅となる。この結果、時間Ｔ２からＴ３の間に
わたって絶対値ΔＵk の正である電圧がカソ−ド５にお
いて生じる。この電圧を通じて、タ−ゲットにおける前
述した小さな容量の放電が発生し、これらの容量の破
壊、結果としてア−クも防止される。
【００１２】例えばＴ３からＴ２のようなパルスの状態
は、例えば１００μｓ以下である場合、二つのパルス間
の時間はその１００から１０００倍となる。パルス電源
１２からのパルスの幅と間隔は、いずれかの望ましい方
法において選択できる。
は、例えば１００μｓ以下である場合、二つのパルス間
の時間はその１００から１０００倍となる。パルス電源
１２からのパルスの幅と間隔は、いずれかの望ましい方
法において選択できる。
【００１３】図３において、再び具体的な時間と振幅値
による重畳されたカソ−ド電圧Ｕｋが描かれている。こ
こに、正電圧パルスが相対的に短い時間にのみ発生する
ことがはっきりと表れている。
による重畳されたカソ−ド電圧Ｕｋが描かれている。こ
こに、正電圧パルスが相対的に短い時間にのみ発生する
ことがはっきりと表れている。
【００１４】図４はパルス制御をさらに詳しく示してい
る。電源装置１１とカソ−ド５の間は、特に電流制限を
もたらすチョ−ク２０が相互接続されている。パルス発
生器自身は、与えられたクロックによりスイッチ２２を
開閉する制御部２１として実行され、これにより直流電
源２３の電圧を抵抗２４を介して電極５に出力するか、
又はその電圧を遮断する。制御部２１はパルス−クロッ
ク比が望ましい方法で設定できるように、設計できるこ
とになっている。電源２３と並列な容量は、要求される
振幅の電圧を供給するように設計される。スイッチ２２
には真空管、サイリスタまたはトランジスタが使用され
る。
る。電源装置１１とカソ−ド５の間は、特に電流制限を
もたらすチョ−ク２０が相互接続されている。パルス発
生器自身は、与えられたクロックによりスイッチ２２を
開閉する制御部２１として実行され、これにより直流電
源２３の電圧を抵抗２４を介して電極５に出力するか、
又はその電圧を遮断する。制御部２１はパルス−クロッ
ク比が望ましい方法で設定できるように、設計できるこ
とになっている。電源２３と並列な容量は、要求される
振幅の電圧を供給するように設計される。スイッチ２２
には真空管、サイリスタまたはトランジスタが使用され
る。
【００１５】形状の設計は、カソ−ド電流の大きさが容
量２５からの所望パルス時間、例えば１００ＶのΔＵｋ
においてカソ−ド電流Ｉk ＝−５０Ａで１０μｓのパ
ルス長、を超えて流れるようになされる。容量２５のキ
ャパシタンスは、従って次のように計算できる。
量２５からの所望パルス時間、例えば１００ＶのΔＵｋ
においてカソ−ド電流Ｉk ＝−５０Ａで１０μｓのパ
ルス長、を超えて流れるようになされる。容量２５のキ
ャパシタンスは、従って次のように計算できる。
【００１６】 ｉ0 ＝ｃ＊ｄｕ0 ／ｄｔ、 ｃ＝ｉ0 ｄｔ／ｄｕ0 これより、 ｃ＝５０Ａ＊１０-5ｓ／１００Ｖ＝５μＦ となる。
【図１】本発明におけるア−ク防止のための装置を具備
した直流スパッタリング装置の基本図。
した直流スパッタリング装置の基本図。
【図２】重畳された二つのカソ−ド電位の基本図。
【図３】結果として生じるカソ−ド電圧。
【図４】カソ−ドのためのパルス発生器制御部。
１…スパッタリング装置、２…容器、３…ガス入口孔、
４…ガス出口孔、５…カソ−ド、６…アノ−ド、７…タ
−ゲット、８…基板、９…ライン、１０…ライン、１１
…電源、１２…パルス電源、２０…チョ−ク、２１…制
御部、２２…スイッチ、２３…直流電源、２４…抵抗、
２５…容量。
４…ガス出口孔、５…カソ−ド、６…アノ−ド、７…タ
−ゲット、８…基板、９…ライン、１０…ライン、１１
…電源、１２…パルス電源、２０…チョ−ク、２１…制
御部、２２…スイッチ、２３…直流電源、２４…抵抗、
２５…容量。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミヒャエル・リューベフーゼン ドイツ連邦共和国、デー − 63486 ブ ルッフケーベル、ビルヘルム − ブッシ ュ − リンク 11アー (72)発明者 ゲルノート・トルン ドイツ連邦共和国、デー − 63454 ハ ナウ、ポーゼナー・シュトラーセ ８
Claims (11)
- 【請求項１】 真空スパッタリング装置におけるカソ−
ドに負電位を供給する直流電源と、 所定の時間間隔においてカソ−ドの電位を所定正電位分
上げる構成を具備し、 前記構成がカソ−ドに接続されたパルス電源であること
を特徴とする真空スパッタリング装置用ア−ク防止装
置。 - 【請求項２】 真空スパッタリング装置におけるアノ−
ドとパルス電源が同一の正基準電位を有することを特徴
とする請求項１記載の真空スパッタリング装置用ア−ク
防止装置。 - 【請求項３】 基準電位がシャ−シであることを特徴と
する請求項２記載の真空スパッタリング装置用ア−ク防
止装置。 - 【請求項４】 基準電位が接地されていることを特徴と
する請求項２記載の真空スパッタリング装置用ア−ク防
止装置。 - 【請求項５】 パルス電源が適宜にクロックパルスを発
生する直流電源であることを特徴とする請求項１記載の
真空スパッタリング装置用ア−ク防止装置。 - 【請求項６】 パルス電源が開閉制御可能なスイッチを
介してカソ−ドに接続可能な直流電源であることを特徴
とする請求項１記載の真空スパッタリング装置用ア−ク
防止装置。 - 【請求項７】 直流電源がチョ−クを介してカソ−ドに
接続されていることを特徴とする請求項１記載の真空ス
パッタリング装置用ア−ク防止装置。 - 【請求項８】 開閉制御可能なスイッチがＧＴＯサイリ
スタであることを特徴とする請求項６記載の真空スパッ
タリング装置用ア−ク防止装置。 - 【請求項９】 開閉制御可能なスイッチを開閉するパル
ス発生器を設けていることを特徴とする請求項６記載の
真空スパッタリング装置用ア−ク防止装置。 - 【請求項１０】 直流電源がコンデンサと並列に接続さ
れていることを特徴とする請求項６記載の真空スパッン
グ装置用ア−ク防止装置。 - 【請求項１１】 コンデンサのキャパシタンスが５μＦ
であることを特徴とする請求項１０記載の真空スパッタ
リング装置用ア−ク防止装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4233720:8 | 1992-10-07 | ||
| DE4233720A DE4233720C2 (de) | 1992-10-07 | 1992-10-07 | Einrichtung für die Verhinderung von Überschlägen in Vakuum-Zerstäubungsanlagen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06220629A true JPH06220629A (ja) | 1994-08-09 |
| JP3516305B2 JP3516305B2 (ja) | 2004-04-05 |
Family
ID=6469856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25196193A Expired - Fee Related JP3516305B2 (ja) | 1992-10-07 | 1993-10-07 | 真空スパッタリング装置用ア−ク防止装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6440281B1 (ja) |
| EP (1) | EP0591675B1 (ja) |
| JP (1) | JP3516305B2 (ja) |
| DE (2) | DE4233720C2 (ja) |
| ES (1) | ES2094433T3 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08510504A (ja) * | 1993-04-02 | 1996-11-05 | アドバンスド エナージィ インダストリーズ，インコーポレイテッド | 増強された反応性直流スパッタリング装置 |
Families Citing this family (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0663019B1 (en) * | 1992-09-30 | 1998-12-02 | Advanced Energy Industries, Inc. | Topographically precise thin film coating system |
| US6217717B1 (en) | 1992-12-30 | 2001-04-17 | Advanced Energy Industries, Inc. | Periodically clearing thin film plasma processing system |
| US5427669A (en) * | 1992-12-30 | 1995-06-27 | Advanced Energy Industries, Inc. | Thin film DC plasma processing system |
| US5651865A (en) * | 1994-06-17 | 1997-07-29 | Eni | Preferential sputtering of insulators from conductive targets |
| 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 |
| DE19610012B4 (de) * | 1996-03-14 | 2005-02-10 | Unaxis Deutschland Holding Gmbh | Verfahren zur Stabilisierung eines Arbeitspunkts beim reaktiven Zerstäuben in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre |
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| DE19826297A1 (de) * | 1998-06-12 | 1999-12-16 | Aurion Anlagentechnik Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Vermeidung von Überschlägen bei Sputterprozessen durch eine aktive Arcunterdrückung |
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