JPH09316634A - マグネトロンスパッタ装置 - Google Patents
マグネトロンスパッタ装置Info
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- JPH09316634A JPH09316634A JP8133888A JP13388896A JPH09316634A JP H09316634 A JPH09316634 A JP H09316634A JP 8133888 A JP8133888 A JP 8133888A JP 13388896 A JP13388896 A JP 13388896A JP H09316634 A JPH09316634 A JP H09316634A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マグネットの回転中においてもプラズマ光の
強度をもとにしてターゲット原子の量を判定し、それに
基づいて均質な化合物薄膜を基板上に成膜することが可
能なマグネトロンスパッタ装置。 【解決手段】 磁界発生用の回転型マグネット４と、プ
ラズマ発光強度を計測する光ファイバーユニット９と発
光強度増幅器１７とを有し、金属ターゲット６を一定流
量の不活性ガスの下でスパッタした場合の発光強度の回
転型マグネット４の回転角に対する関係をコンピュータ
１３で記憶しておき、これをもとに、計測した発光強度
を回転型マグネットの回転角に対して補正して、リアク
ティブガスの流量をリアクティブガス用ピエゾバルブ２
１を開閉して制御する。
強度をもとにしてターゲット原子の量を判定し、それに
基づいて均質な化合物薄膜を基板上に成膜することが可
能なマグネトロンスパッタ装置。 【解決手段】 磁界発生用の回転型マグネット４と、プ
ラズマ発光強度を計測する光ファイバーユニット９と発
光強度増幅器１７とを有し、金属ターゲット６を一定流
量の不活性ガスの下でスパッタした場合の発光強度の回
転型マグネット４の回転角に対する関係をコンピュータ
１３で記憶しておき、これをもとに、計測した発光強度
を回転型マグネットの回転角に対して補正して、リアク
ティブガスの流量をリアクティブガス用ピエゾバルブ２
１を開閉して制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタ装置に関
し、ことに回転型マグネトロンスパッタ装置の制御装置
に関する。
し、ことに回転型マグネトロンスパッタ装置の制御装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】真空中に放電用ガスを導入し、電極間に
電圧を発生させるとグロー放電が発生する。この時、プ
ラズマ中の放電用ガスの正のイオンが陰極上のターゲッ
ト表面に衝突し、ターゲット原子を弾き飛ばす。この弾
き飛ばされたターゲット原子を陽極に保持された基板
（ウェーハ）上に集めて薄膜を形成するのがスパッタ装
置である。この場合に、電界に直交する磁界を印加する
ようにして、陰極から出た電子にトロコイド運動を行わ
せ、ターゲット上に高密度のプラズマを作り、比較的低
電圧で成膜の速度（スパッタ速度）を向上することがで
きる。さらにこれによって、基板の温度上昇を比較的低
めに抑えることができる。このような方法を用いたスパ
ッタ装置は通常マグネトロンスパッタ装置と呼ばれてい
る。
電圧を発生させるとグロー放電が発生する。この時、プ
ラズマ中の放電用ガスの正のイオンが陰極上のターゲッ
ト表面に衝突し、ターゲット原子を弾き飛ばす。この弾
き飛ばされたターゲット原子を陽極に保持された基板
（ウェーハ）上に集めて薄膜を形成するのがスパッタ装
置である。この場合に、電界に直交する磁界を印加する
ようにして、陰極から出た電子にトロコイド運動を行わ
せ、ターゲット上に高密度のプラズマを作り、比較的低
電圧で成膜の速度（スパッタ速度）を向上することがで
きる。さらにこれによって、基板の温度上昇を比較的低
めに抑えることができる。このような方法を用いたスパ
ッタ装置は通常マグネトロンスパッタ装置と呼ばれてい
る。
【０００３】このようなマグネトロンスパッタ装置を用
いて、チャンバ内に反応性のガスを導入しながらスパッ
タリングを行い、一種の化学反応を起こさせながらター
ゲット物質の酸化膜や窒化膜等の化合物薄膜を基板上に
作成することも可能である。このようなスパッタリング
を反応性スパッタリング乃至はリアクティブスパッタリ
ングと呼ぶ。このリアクティブスパッタリングにおい
て、化学反応を正確にコントロールして均一な組成の化
合物薄膜を生成させるためには、プラズマの中に含まれ
ているターゲット原子の数に見合ったようにリアクティ
ブスガス流量を制御することが問題になる。
いて、チャンバ内に反応性のガスを導入しながらスパッ
タリングを行い、一種の化学反応を起こさせながらター
ゲット物質の酸化膜や窒化膜等の化合物薄膜を基板上に
作成することも可能である。このようなスパッタリング
を反応性スパッタリング乃至はリアクティブスパッタリ
ングと呼ぶ。このリアクティブスパッタリングにおい
て、化学反応を正確にコントロールして均一な組成の化
合物薄膜を生成させるためには、プラズマの中に含まれ
ているターゲット原子の数に見合ったようにリアクティ
ブスガス流量を制御することが問題になる。
【０００４】ところで、プラズマのグローは、励起され
た原子や分子が励起状態からもとの状態に戻るときに発
生するものであるから、プラズマ光の強度はプラズマ中
に含まれるイオン化されたターゲット原子の数に関連し
ている。したがって、固定型のマグネトロンスパッタ装
置では、この発光強度を観測することによって、プラズ
マ中に含まれるターゲット原子の量の変化を知り、それ
に応じてリアクチブスガス流量を制御して、均質な化合
物薄膜を生成することができる。
た原子や分子が励起状態からもとの状態に戻るときに発
生するものであるから、プラズマ光の強度はプラズマ中
に含まれるイオン化されたターゲット原子の数に関連し
ている。したがって、固定型のマグネトロンスパッタ装
置では、この発光強度を観測することによって、プラズ
マ中に含まれるターゲット原子の量の変化を知り、それ
に応じてリアクチブスガス流量を制御して、均質な化合
物薄膜を生成することができる。
【０００５】ただし、従来の観測方法では光強度測定の
ために設けたビューポート窓を介して観測を行っている
ため、スパッタ粒子がビューポート窓に付着して窓を汚
し、そのため、観測した光強度を低く判定してしまう虞
があった。
ために設けたビューポート窓を介して観測を行っている
ため、スパッタ粒子がビューポート窓に付着して窓を汚
し、そのため、観測した光強度を低く判定してしまう虞
があった。
【０００６】一方、マグネトロンスパッタ装置でマグネ
ットを回転させるいわゆる回転型マグネトロンスパッタ
装置といわれるものがある。この装置では、ターゲット
電極の背後に設けたマグネットを一定の速度で回転させ
ている。このようにマグネットを回転させることによ
り、磁界の分布を変化させ、ターゲット上のプラズマの
状態を一定時間て平均化して、ターゲット面で消耗量を
一様にし、また基板に形成される化合物薄膜の生成率を
基板表面で一様にしている。
ットを回転させるいわゆる回転型マグネトロンスパッタ
装置といわれるものがある。この装置では、ターゲット
電極の背後に設けたマグネットを一定の速度で回転させ
ている。このようにマグネットを回転させることによ
り、磁界の分布を変化させ、ターゲット上のプラズマの
状態を一定時間て平均化して、ターゲット面で消耗量を
一様にし、また基板に形成される化合物薄膜の生成率を
基板表面で一様にしている。
【０００７】ところで、回転型のマグネトロンスパッタ
装置の場合は、マグネットの回転によって磁場が変化
し、プラズマ光の強度が変化するために、単に光強度測
定を測定するだけの従来の計測方法では直接ターゲット
原子の数の変化傾向を知ることはできない。
装置の場合は、マグネットの回転によって磁場が変化
し、プラズマ光の強度が変化するために、単に光強度測
定を測定するだけの従来の計測方法では直接ターゲット
原子の数の変化傾向を知ることはできない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、従来の
回転型のマグネトロンスパッタ装置においては、マグネ
ットの回転によって磁場が変化し、プラズマ光の強度も
変化するので、固定型のマグネトロンスパッタ装置のよ
うにプラズマ光の強度だけでターゲット原子の量をを判
断することはできない。
回転型のマグネトロンスパッタ装置においては、マグネ
ットの回転によって磁場が変化し、プラズマ光の強度も
変化するので、固定型のマグネトロンスパッタ装置のよ
うにプラズマ光の強度だけでターゲット原子の量をを判
断することはできない。
【０００９】本発明はこの点に鑑み、マグネットの回転
中においてもプラズマ光の強度をもとにしてターゲット
原子の量を判定することが可能な、回転型マグネトロン
スパッタ装置の実現を課題とする。
中においてもプラズマ光の強度をもとにしてターゲット
原子の量を判定することが可能な、回転型マグネトロン
スパッタ装置の実現を課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、回転型マグネットと、プラズマ発光強度
を計測する発光強度計測手段とを有するマグネトロンス
パッタ装置において、金属ターゲットを一定流量の不活
性ガスの下でスパッタした場合の前記発光強度計測手段
が計測した発光強度を前記回転型マグネットの回転角に
関連して記憶する発光強度記憶手段と、前記発光強度記
憶手段の記憶結果にしたがって前記発光強度計測手段の
計測結果を前記回転型マグネットの回転角に対して補正
する発光強度補正手段と、前記発光強度補正手段の補正
した補正発光強度に応じてリアクティブガスの流量を制
御するリアクティブガス流量制御手段とを具備すること
を特徴とする。
め、本発明は、回転型マグネットと、プラズマ発光強度
を計測する発光強度計測手段とを有するマグネトロンス
パッタ装置において、金属ターゲットを一定流量の不活
性ガスの下でスパッタした場合の前記発光強度計測手段
が計測した発光強度を前記回転型マグネットの回転角に
関連して記憶する発光強度記憶手段と、前記発光強度記
憶手段の記憶結果にしたがって前記発光強度計測手段の
計測結果を前記回転型マグネットの回転角に対して補正
する発光強度補正手段と、前記発光強度補正手段の補正
した補正発光強度に応じてリアクティブガスの流量を制
御するリアクティブガス流量制御手段とを具備すること
を特徴とする。
【００１１】また、回転型マグネットと、プラズマ発光
強度を計測する発光強度計測手段とを有するマグネトロ
ンスパッタ装置において、前記回転型マグネットの回転
に同期してパルスを発生するパルス発生手段と、前記発
光強度計測手段の出力を前記パルス発生の発生パルスで
サンプルホールドするサンプルホールド手段と、前記サ
ンプルホールド手段が保持した発光強度に応じてリアク
ティブガスの流量を制御するリアクティブガス流量制御
手段とを具備することを特徴とする。
強度を計測する発光強度計測手段とを有するマグネトロ
ンスパッタ装置において、前記回転型マグネットの回転
に同期してパルスを発生するパルス発生手段と、前記発
光強度計測手段の出力を前記パルス発生の発生パルスで
サンプルホールドするサンプルホールド手段と、前記サ
ンプルホールド手段が保持した発光強度に応じてリアク
ティブガスの流量を制御するリアクティブガス流量制御
手段とを具備することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるスパッタ装
置を添付図面を参照にして詳細に説明する。図１は、本
発明が適用される回転型マグネトロンスパッタ装置の一
部断面図を含めた説明図である。図１において、１はマ
グネット回転用のモータ、２はモータ軸、３はマグネッ
トプレート、４はマグネットプレート上に設けられた磁
界発生用のマグネット、５はバッキングプレート、６は
スパッタリング対象の金属ターゲット、７は不活性ガス
配管、８はリアクティブガス配管、９はＣＣＤカメラを
備えた光ファイバーユニット、１０は成膜対象の基板、
１１は基板ホルダー、１２は成膜チャンバー、１３は演
算処理用コンピュータ、１４はターボ分子ポンプ、１５
はメカニカルポンプ、１６は回転角検出ユニット、１７
は発光強度増幅器、１８はＡ／Ｄ変換器、１９はガス流
量制御ドライバー、２０は不活性ガス用ピエゾバルブ、
２１はリアクティブガス用ピエゾバルブ、２２はロック
インアンプ、２３はパルス発生器（ＰＧ）である。
置を添付図面を参照にして詳細に説明する。図１は、本
発明が適用される回転型マグネトロンスパッタ装置の一
部断面図を含めた説明図である。図１において、１はマ
グネット回転用のモータ、２はモータ軸、３はマグネッ
トプレート、４はマグネットプレート上に設けられた磁
界発生用のマグネット、５はバッキングプレート、６は
スパッタリング対象の金属ターゲット、７は不活性ガス
配管、８はリアクティブガス配管、９はＣＣＤカメラを
備えた光ファイバーユニット、１０は成膜対象の基板、
１１は基板ホルダー、１２は成膜チャンバー、１３は演
算処理用コンピュータ、１４はターボ分子ポンプ、１５
はメカニカルポンプ、１６は回転角検出ユニット、１７
は発光強度増幅器、１８はＡ／Ｄ変換器、１９はガス流
量制御ドライバー、２０は不活性ガス用ピエゾバルブ、
２１はリアクティブガス用ピエゾバルブ、２２はロック
インアンプ、２３はパルス発生器（ＰＧ）である。
【００１３】また、図２は、この装置で反応性スパッタ
リングを行うための基準発光強度を採集するためのフロ
ーチャート、図３は、この装置で反応性スパッタリング
を行う場合の動作フローチャートである。まず図１およ
び図２にそって基準発光強度を求める動作を説明する。
電気的に接地された成膜チャンバー１２中の空気をメカ
ニカルポンプ１５で排気し、さらにターボ分子ポンプ１
４で排気を進める（ステップ１０１）。その後で、不活
性ガス配管７から一定流量のＡｒ（アルゴン）ガスを導
入する（ステップ１０２）。この時に、Ａｒガス圧力は
１０-2〜１０-3Ｔｏｒｒ程度に設定する。
リングを行うための基準発光強度を採集するためのフロ
ーチャート、図３は、この装置で反応性スパッタリング
を行う場合の動作フローチャートである。まず図１およ
び図２にそって基準発光強度を求める動作を説明する。
電気的に接地された成膜チャンバー１２中の空気をメカ
ニカルポンプ１５で排気し、さらにターボ分子ポンプ１
４で排気を進める（ステップ１０１）。その後で、不活
性ガス配管７から一定流量のＡｒ（アルゴン）ガスを導
入する（ステップ１０２）。この時に、Ａｒガス圧力は
１０-2〜１０-3Ｔｏｒｒ程度に設定する。
【００１４】さらに、成膜チャンバー１２に対して２０
０Ｖ程度の負の電位で、電力としては２ｋＷ程度のもの
を金属ターゲット６に印加すると共に、マグネットプレ
ート３上の磁界発生用マグネット４を働かせて先の負の
電位によって発生する電界と直交するような磁界をター
ゲット６の表面に与えるようにする（ステップ１０
３）。
０Ｖ程度の負の電位で、電力としては２ｋＷ程度のもの
を金属ターゲット６に印加すると共に、マグネットプレ
ート３上の磁界発生用マグネット４を働かせて先の負の
電位によって発生する電界と直交するような磁界をター
ゲット６の表面に与えるようにする（ステップ１０
３）。
【００１５】このようにすると、陰極であるターゲット
６表面から放出される電子が直交する電場と磁場の空間
に捕らえられてターゲット６表面に密度の高いプラズマ
を発生する。そうして、電子と衝突することによって発
生するＡｒ正イオンがターゲット６表面で加速されてタ
ーゲット６に衝突し、ターゲット材をはぎ取って飛翔さ
せる。はぎ取られたターゲット原子は、僅かな空隙を介
してターゲット６に対向して成膜チャンバー１２に固着
されている基板１０上に堆積して成膜を形成する。この
時、ターゲット６は加熱されるので、ターゲット６とマ
グネットプレート３との間には図示しない水等の冷却液
を流して温度上昇を防止するようにする。
６表面から放出される電子が直交する電場と磁場の空間
に捕らえられてターゲット６表面に密度の高いプラズマ
を発生する。そうして、電子と衝突することによって発
生するＡｒ正イオンがターゲット６表面で加速されてタ
ーゲット６に衝突し、ターゲット材をはぎ取って飛翔さ
せる。はぎ取られたターゲット原子は、僅かな空隙を介
してターゲット６に対向して成膜チャンバー１２に固着
されている基板１０上に堆積して成膜を形成する。この
時、ターゲット６は加熱されるので、ターゲット６とマ
グネットプレート３との間には図示しない水等の冷却液
を流して温度上昇を防止するようにする。
【００１６】また、磁界発生用マグネット４によって発
生する磁界のパターンのために、ターゲット６の原子の
剥離のされ方が一様でなくなってしまう。またそれがも
とで、基板１０上に生まれる成膜にむらが発生する原因
にもなる。これを防ぐために、マグネット回転用モータ
１を用いて磁界発生用マグネット４を搭載したマグネッ
トプレート３を回転させる（ステップ１０４）。これに
よって、磁界が時間平均で一様になるので、このような
むらを防止することができる。回転速度は１０ｒｐｍ程
度の値で充分である。このマグネット回転用モータ１の
回転角は、回転角検出ユニット１６で検出され、後で述
べるようにして演算用コンピュータ１３に入力される。
生する磁界のパターンのために、ターゲット６の原子の
剥離のされ方が一様でなくなってしまう。またそれがも
とで、基板１０上に生まれる成膜にむらが発生する原因
にもなる。これを防ぐために、マグネット回転用モータ
１を用いて磁界発生用マグネット４を搭載したマグネッ
トプレート３を回転させる（ステップ１０４）。これに
よって、磁界が時間平均で一様になるので、このような
むらを防止することができる。回転速度は１０ｒｐｍ程
度の値で充分である。このマグネット回転用モータ１の
回転角は、回転角検出ユニット１６で検出され、後で述
べるようにして演算用コンピュータ１３に入力される。
【００１７】一方、プラズマが発生するとグローによる
発光が発生する。この発光を観測することによってター
ゲット原子の剥離量をモニタすることができる。このグ
ロー発光によるプラズマ光を光ファイバーユニット９で
捕らえ、発光強度増幅器１７まで導いて光電変換を行
い、それによって生まれる発光強度に対応した電気信号
をＡ／Ｄ変換器１８でディジタル信号に変換してコンピ
ュータ１３に入力する。あるいは、光ファイバーユニッ
ト９の代わりにホトダイオード等の光電変換素子を用い
て、その出力の電気信号をＡ／Ｄ変換してコンピュータ
１３に入力するようにしてもいい。
発光が発生する。この発光を観測することによってター
ゲット原子の剥離量をモニタすることができる。このグ
ロー発光によるプラズマ光を光ファイバーユニット９で
捕らえ、発光強度増幅器１７まで導いて光電変換を行
い、それによって生まれる発光強度に対応した電気信号
をＡ／Ｄ変換器１８でディジタル信号に変換してコンピ
ュータ１３に入力する。あるいは、光ファイバーユニッ
ト９の代わりにホトダイオード等の光電変換素子を用い
て、その出力の電気信号をＡ／Ｄ変換してコンピュータ
１３に入力するようにしてもいい。
【００１８】また、マグネットプレート３を回転させる
マグネット回転用モータ１の回転角は回転角検出ユニッ
ト１６によって検出され、検出値はパルス発生器２３で
パルス変調され、ロックイン増幅器２２で同期検波され
て直流電圧などに変換され、演算用コンピュータ１３に
入力される（ステップ１０５）。演算用コンピュータ１
３では、この一定流量のＡｒガス導入時のディジタル信
号に変換された発光強度信号を、マグネット回転用モー
タ１の回転角すなわちマグネットプレート３の回転角信
号に対応させてメモリ内に記憶しておく（ステップ１０
６）。
マグネット回転用モータ１の回転角は回転角検出ユニッ
ト１６によって検出され、検出値はパルス発生器２３で
パルス変調され、ロックイン増幅器２２で同期検波され
て直流電圧などに変換され、演算用コンピュータ１３に
入力される（ステップ１０５）。演算用コンピュータ１
３では、この一定流量のＡｒガス導入時のディジタル信
号に変換された発光強度信号を、マグネット回転用モー
タ１の回転角すなわちマグネットプレート３の回転角信
号に対応させてメモリ内に記憶しておく（ステップ１０
６）。
【００１９】ところで、ターゲット原子の酸化物や窒化
物等の薄膜を基板１０上に成膜しようとする場合には、
反応性スパッタリングという方法が採られる。この方法
は、スパッタリングと共に一種の化学反応を併せて起こ
させて化合物薄膜を基板１０上に付着させる方法であ
る。化合物薄膜を成膜する場合の方法は、Ａｒガスの他
に活性ガス、例えば、酸化物の薄膜を基板１０上に成膜
する場合は、リアクティブガス配管８からＯ2 ガスを加
えた成膜チャンバー１２内でターゲット６をスパッタリ
ングする。この場合の供給されるＯ2 ガスの流量は、タ
ーゲット６表面から剥離されるターゲット原子の量に見
合った分量でなくてはならない。
物等の薄膜を基板１０上に成膜しようとする場合には、
反応性スパッタリングという方法が採られる。この方法
は、スパッタリングと共に一種の化学反応を併せて起こ
させて化合物薄膜を基板１０上に付着させる方法であ
る。化合物薄膜を成膜する場合の方法は、Ａｒガスの他
に活性ガス、例えば、酸化物の薄膜を基板１０上に成膜
する場合は、リアクティブガス配管８からＯ2 ガスを加
えた成膜チャンバー１２内でターゲット６をスパッタリ
ングする。この場合の供給されるＯ2 ガスの流量は、タ
ーゲット６表面から剥離されるターゲット原子の量に見
合った分量でなくてはならない。
【００２０】もし、Ｏ2 ガスの流量が必要以上に多い
と、余ったＯ2 ガスが活性化されて基板１０やターゲッ
ト６やチャンバー１２内の金属等を酸化するなどの問題
があるし、もし、Ｏ2 ガスの流量が少ない場合は、基板
１０上の薄膜が均質なものでなくなる虞がある。これを
防ぐためには、プラズマ光の発光強度がターゲット原子
の剥離量に関連していることを用いて、プラズマ光の発
光強度をモニタしてこれに応じてＯ2 ガスの流量を制御
する方法が採られている。化合膜の成膜は、僅かな空隙
を介してターゲット６に対向して成膜チャンバー１２に
固着されている基板１０上になされ、ターゲット６から
スパッタリングされた粒子がリアクティブガスによって
化合物となり、基板１０上に固着されて化合物成膜を形
成する。
と、余ったＯ2 ガスが活性化されて基板１０やターゲッ
ト６やチャンバー１２内の金属等を酸化するなどの問題
があるし、もし、Ｏ2 ガスの流量が少ない場合は、基板
１０上の薄膜が均質なものでなくなる虞がある。これを
防ぐためには、プラズマ光の発光強度がターゲット原子
の剥離量に関連していることを用いて、プラズマ光の発
光強度をモニタしてこれに応じてＯ2 ガスの流量を制御
する方法が採られている。化合膜の成膜は、僅かな空隙
を介してターゲット６に対向して成膜チャンバー１２に
固着されている基板１０上になされ、ターゲット６から
スパッタリングされた粒子がリアクティブガスによって
化合物となり、基板１０上に固着されて化合物成膜を形
成する。
【００２１】ところで、回転型マグネトロンスパッタ装
置では、マグネットプレート３上の磁界発生用マグネッ
ト４の回転によってターゲット６上の磁界が変動し、プ
ラズマの発生状況も変動するので、ターゲット原子の剥
離量が同じであっても光ファイバーユニット９の検出す
る光量も変化する。したがって、検出光量を直接、Ｏ2
ガスの流量制御に用いることできない。
置では、マグネットプレート３上の磁界発生用マグネッ
ト４の回転によってターゲット６上の磁界が変動し、プ
ラズマの発生状況も変動するので、ターゲット原子の剥
離量が同じであっても光ファイバーユニット９の検出す
る光量も変化する。したがって、検出光量を直接、Ｏ2
ガスの流量制御に用いることできない。
【００２２】本発明の第１の実施形態では、先に述べた
ように予め、一定流量のＡｒガスを導入している時の発
光強度信号をマグネット回転用モータ１の回転角に対応
して計測しておき、これを発光強度の基準としてメモリ
内に記憶しておく。そうして、回転角検出ユニット１６
によって検出されて入力される回転角信号をもとに、現
在の検出発光強度と現在の回転角度に対応する基準発光
強度との比率からターゲット原子の量をコンピュータ１
３で判断する。これによって回転マグネットの位置によ
る発光強度変動の補正が可能になる。
ように予め、一定流量のＡｒガスを導入している時の発
光強度信号をマグネット回転用モータ１の回転角に対応
して計測しておき、これを発光強度の基準としてメモリ
内に記憶しておく。そうして、回転角検出ユニット１６
によって検出されて入力される回転角信号をもとに、現
在の検出発光強度と現在の回転角度に対応する基準発光
強度との比率からターゲット原子の量をコンピュータ１
３で判断する。これによって回転マグネットの位置によ
る発光強度変動の補正が可能になる。
【００２３】実際には、活性ガスが導入されターゲット
原子とこの活性ガス（この場合はＯ2 ガス）の化合物
（この場合は酸化物）が発生するようになると、プラズ
マ光の発光強度は、化合物の発生状況に応じてＡｒガス
だけの場合の基準発光強度よりも低くなる。この比率を
一定に保つようにすることで、化合物の発生状態を管理
することができると考えられる。その様に活性ガス（こ
の場合はＯ2 ガス）の流量をコンピュータ１３がリアク
ティブガス制御ドライバー１９を介してリアクティブガ
ス用ピエゾバルブ２１を開閉して制御する。これによ
り、化合物膜の成膜制御が可能になる。
原子とこの活性ガス（この場合はＯ2 ガス）の化合物
（この場合は酸化物）が発生するようになると、プラズ
マ光の発光強度は、化合物の発生状況に応じてＡｒガス
だけの場合の基準発光強度よりも低くなる。この比率を
一定に保つようにすることで、化合物の発生状態を管理
することができると考えられる。その様に活性ガス（こ
の場合はＯ2 ガス）の流量をコンピュータ１３がリアク
ティブガス制御ドライバー１９を介してリアクティブガ
ス用ピエゾバルブ２１を開閉して制御する。これによ
り、化合物膜の成膜制御が可能になる。
【００２４】このように反応性スパッタリングを行う場
合の動作を図１と図３のフローチャートにそって再度説
明する。接地されている成膜チャンバー１２中の空気を
メカニカルポンプ１５とターボ分子ポンプ１４で排気す
る（ステップ２０１）。その後で、不活性ガス配管７か
ら一定流量のＡｒ（アルゴン）ガスを導入する（ステッ
プ２０２）。さらに、２００Ｖ程度の負の電位を金属タ
ーゲット６に印加すると共に、磁界発生用マグネット４
を働かせてターゲット６の表面に磁界を与え、冷却水を
流す（ステップ２０３）。マグネット回転用モータ１を
用いて磁界発生用マグネット４を搭載したマグネットプ
レート３を回転させる（ステップ２０４）。一定流量の
Ｏ2 ガスを導入する（ステップ２０５）。マグネットプ
レート３の回転角とそのときの発光強度を求める（ステ
ップ２０６）。その回転角に対する標準発光強度をメモ
リより読み出し現在の発光強度との比率を求める（ステ
ップ２０７）。リアクティブガス用ピエゾバルブを開閉
してＯ2 ガス流量を制御し、標準発光強度と現在の発光
強度との比率を一定に保つように制御する（ステップ２
０８）。
合の動作を図１と図３のフローチャートにそって再度説
明する。接地されている成膜チャンバー１２中の空気を
メカニカルポンプ１５とターボ分子ポンプ１４で排気す
る（ステップ２０１）。その後で、不活性ガス配管７か
ら一定流量のＡｒ（アルゴン）ガスを導入する（ステッ
プ２０２）。さらに、２００Ｖ程度の負の電位を金属タ
ーゲット６に印加すると共に、磁界発生用マグネット４
を働かせてターゲット６の表面に磁界を与え、冷却水を
流す（ステップ２０３）。マグネット回転用モータ１を
用いて磁界発生用マグネット４を搭載したマグネットプ
レート３を回転させる（ステップ２０４）。一定流量の
Ｏ2 ガスを導入する（ステップ２０５）。マグネットプ
レート３の回転角とそのときの発光強度を求める（ステ
ップ２０６）。その回転角に対する標準発光強度をメモ
リより読み出し現在の発光強度との比率を求める（ステ
ップ２０７）。リアクティブガス用ピエゾバルブを開閉
してＯ2 ガス流量を制御し、標準発光強度と現在の発光
強度との比率を一定に保つように制御する（ステップ２
０８）。
【００２５】また、本発明の第２の実施形態では、パル
ス発生器２３の発生するパルスをマグネット回転用モー
タ１の回転に同期したものにして、このパルスで発光強
度増幅器１７に入力される発光強度信号をサンプルホー
ルドし、そのサンプルホールド値をＡ／Ｄ変換器１８で
Ａ／Ｄ変換したディジタル値を発光強度信号としてコン
ピュータ１３に入力する。このようにすれば、コンピュ
ータ１３への入力信号は一定の回転角度に関するものと
なるので、データの直接比較が可能になり、このディジ
タル発光強度信号を用いて化合物の発生状態を監視で
き、これにより化合膜の成膜制御が可能になる。
ス発生器２３の発生するパルスをマグネット回転用モー
タ１の回転に同期したものにして、このパルスで発光強
度増幅器１７に入力される発光強度信号をサンプルホー
ルドし、そのサンプルホールド値をＡ／Ｄ変換器１８で
Ａ／Ｄ変換したディジタル値を発光強度信号としてコン
ピュータ１３に入力する。このようにすれば、コンピュ
ータ１３への入力信号は一定の回転角度に関するものと
なるので、データの直接比較が可能になり、このディジ
タル発光強度信号を用いて化合物の発生状態を監視で
き、これにより化合膜の成膜制御が可能になる。
【００２６】以上の説明では、光検出手段として光ファ
イバーユニット９を用いるように説明したが、光ファイ
バーユニット９にかえて、ホトダイオード等の光電変換
素子を使用し、電気信号として外部に出力することもで
きる。このような光電変換素子や光ファイバーユニット
９の先端は、リアクティブガス配管８内またはリアクテ
ィブガス配管８の噴出口から５ｃｍ以内などの至近距離
に設けるようにする。これによって、スパッタ粒子がこ
のような光検出手段の光検出面に付着して検出面を汚す
ことがなくなり、そのため検出した発光強度が本来の値
よりも低くなる虞を少なくすることができる。
イバーユニット９を用いるように説明したが、光ファイ
バーユニット９にかえて、ホトダイオード等の光電変換
素子を使用し、電気信号として外部に出力することもで
きる。このような光電変換素子や光ファイバーユニット
９の先端は、リアクティブガス配管８内またはリアクテ
ィブガス配管８の噴出口から５ｃｍ以内などの至近距離
に設けるようにする。これによって、スパッタ粒子がこ
のような光検出手段の光検出面に付着して検出面を汚す
ことがなくなり、そのため検出した発光強度が本来の値
よりも低くなる虞を少なくすることができる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１の
発明では、回転型マグネットと、プラズマ発光強度を計
測する発光強度計測手段とを有するマグネトロンスパッ
タ装置において、金属ターゲットを一定流量の不活性ガ
スの下でスパッタした場合の発光強度計測手段が計測し
た発光強度を回転型マグネットの回転角に関連して記憶
する発光強度記憶手段と、発光強度記憶手段の記憶結果
にしたがって発光強度計測手段の計測結果を回転型マグ
ネットの回転角に対して補正する発光強度補正手段と、
発光強度補正手段の補正した補正発光強度に応じてリア
クティブガスの流量を制御するリアクティブガス流量制
御手段とを具備することを特徴とする。これによって、
マグネットの回転中においてもプラズマ光の強度をもと
にしてターゲット原子の量を判定することが可能にな
り、リアクティブガスの流量をターゲット原子の量に応
じて制御することができ、均質な化合物薄膜を基板上に
成膜することができる。
発明では、回転型マグネットと、プラズマ発光強度を計
測する発光強度計測手段とを有するマグネトロンスパッ
タ装置において、金属ターゲットを一定流量の不活性ガ
スの下でスパッタした場合の発光強度計測手段が計測し
た発光強度を回転型マグネットの回転角に関連して記憶
する発光強度記憶手段と、発光強度記憶手段の記憶結果
にしたがって発光強度計測手段の計測結果を回転型マグ
ネットの回転角に対して補正する発光強度補正手段と、
発光強度補正手段の補正した補正発光強度に応じてリア
クティブガスの流量を制御するリアクティブガス流量制
御手段とを具備することを特徴とする。これによって、
マグネットの回転中においてもプラズマ光の強度をもと
にしてターゲット原子の量を判定することが可能にな
り、リアクティブガスの流量をターゲット原子の量に応
じて制御することができ、均質な化合物薄膜を基板上に
成膜することができる。
【００２８】本発明の請求項２の発明では、発光強度計
測手段は光検出手段を含んで構成され、光検出手段はリ
アクティブガスの排出配管内またはリアクティブガスの
排出配管出口付近に設けられることを特徴とする。これ
により、スパッタ粒子が光検出手段の光検出面に付着し
て検出面を汚し、発光強度を低く検出してしまう虞を少
なくすることができる。
測手段は光検出手段を含んで構成され、光検出手段はリ
アクティブガスの排出配管内またはリアクティブガスの
排出配管出口付近に設けられることを特徴とする。これ
により、スパッタ粒子が光検出手段の光検出面に付着し
て検出面を汚し、発光強度を低く検出してしまう虞を少
なくすることができる。
【００２９】本発明の請求項３の発明では、回転型マグ
ネットと、プラズマ発光強度を計測する発光強度計測手
段とを有するマグネトロンスパッタ装置において、回転
型マグネットの回転に同期してパルスを発生するパルス
発生手段と、発光強度計測手段の出力を前記パルス発生
の発生パルスでサンプルホールドするサンプルホールド
手段と、このサンプルホールド手段が保持した発光強度
に応じてリアクティブガスの流量を制御するリアクティ
ブガス流量制御手段とを具備することを特徴とする。こ
れによって、マグネットの回転中において一定の回転角
でのプラズマ光の強度を検出してターゲット原子の量を
判定することが可能になり、リアクティブガスの流量を
ターゲット原子の量に応じて制御することができ、均質
な化合物薄膜を基板上に成膜することができる。
ネットと、プラズマ発光強度を計測する発光強度計測手
段とを有するマグネトロンスパッタ装置において、回転
型マグネットの回転に同期してパルスを発生するパルス
発生手段と、発光強度計測手段の出力を前記パルス発生
の発生パルスでサンプルホールドするサンプルホールド
手段と、このサンプルホールド手段が保持した発光強度
に応じてリアクティブガスの流量を制御するリアクティ
ブガス流量制御手段とを具備することを特徴とする。こ
れによって、マグネットの回転中において一定の回転角
でのプラズマ光の強度を検出してターゲット原子の量を
判定することが可能になり、リアクティブガスの流量を
ターゲット原子の量に応じて制御することができ、均質
な化合物薄膜を基板上に成膜することができる。
【図１】本発明が適用される回転型マグネトロンスパッ
タ装置の一部断面図を含めた説明図。
タ装置の一部断面図を含めた説明図。
【図２】本発明の基準発光強度を採集するためのフロー
チャート。
チャート。
【図３】本発明で回転型マグネトロンスパッタ装置を用
いて反応性スパッタリングを行う場合の動作のフローチ
ャート。
いて反応性スパッタリングを行う場合の動作のフローチ
ャート。
１……マグネット回転用モータ、２……モータ軸、３…
…マグネットプレート、４……磁界発生用マグネット、
５……バッキングプレート、６……ターゲット、７……
不活性ガス配管、８……リアクティブガス配管、９……
光ファイバーユニット、１０……成膜対象基板、１１…
…基板ホルダー、１２……成膜チャンバー、１３……演
算処理用コンピュータ、１４……ターボ分子ポンプ、１
５……メカニカルポンプ、１６……回転角検出ユニッ
ト、１７……発光強度増幅器、１８……Ａ／Ｄ変換器、
１９……ガス流量制御ドライバー、２０……不活性ガス
用ピエゾバルブ、２１……リアクティブガス用ピエゾバ
ルブ、２２……ロックインアンプ、２３……パルス発生
器。
…マグネットプレート、４……磁界発生用マグネット、
５……バッキングプレート、６……ターゲット、７……
不活性ガス配管、８……リアクティブガス配管、９……
光ファイバーユニット、１０……成膜対象基板、１１…
…基板ホルダー、１２……成膜チャンバー、１３……演
算処理用コンピュータ、１４……ターボ分子ポンプ、１
５……メカニカルポンプ、１６……回転角検出ユニッ
ト、１７……発光強度増幅器、１８……Ａ／Ｄ変換器、
１９……ガス流量制御ドライバー、２０……不活性ガス
用ピエゾバルブ、２１……リアクティブガス用ピエゾバ
ルブ、２２……ロックインアンプ、２３……パルス発生
器。
Claims (3)
- 【請求項１】 回転型マグネットと、プラズマ発光強度
を計測する発光強度計測手段とを有するマグネトロンス
パッタ装置において、 金属ターゲットを一定流量の不活性ガスの下でスパッタ
した場合の前記発光強度計測手段が計測した発光強度を
前記回転型マグネットの回転角に関連して記憶する発光
強度記憶手段と、 前記発光強度記憶手段の記憶結果にしたがって前記発光
強度計測手段の計測結果を前記回転型マグネットの回転
角に対して補正する発光強度補正手段と、 前記発光強度補正手段の補正した補正発光強度に応じて
リアクティブガスの流量を制御するリアクティブガス流
量制御手段とを具備することを特徴とするマグネトロン
スパッタ装置。 - 【請求項２】 前記発光強度計測手段は光検出手段を含
んで構成され、前記光検出手段はリアクティブガスの排
出配管内またはリアクティブガスの排出配管出口付近に
設けられることを特徴とする請求項１記載のマグネトロ
ンスパッタ装置。 - 【請求項３】 回転型マグネットと、プラズマ発光強度
を計測する発光強度計測手段とを有するマグネトロンス
パッタ装置において、 前記回転型マグネットの回転に同期してパルスを発生す
るパルス発生手段と、 前記発光強度計測手段の出力を前記パルス発生の発生パ
ルスでサンプルホールドするサンプルホールド手段と、 前記サンプルホールド手段が保持した発光強度に応じて
リアクティブガスの流量を制御するリアクティブガス流
量制御手段とを具備することを特徴とするマグネトロン
スパッタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8133888A JPH09316634A (ja) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | マグネトロンスパッタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8133888A JPH09316634A (ja) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | マグネトロンスパッタ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09316634A true JPH09316634A (ja) | 1997-12-09 |
Family
ID=15115451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8133888A Pending JPH09316634A (ja) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | マグネトロンスパッタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09316634A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102912306A (zh) * | 2012-10-20 | 2013-02-06 | 大连理工大学 | 计算机自动控制的高功率脉冲磁控溅射设备及工艺 |
| JP2013129901A (ja) * | 2011-12-22 | 2013-07-04 | Ulvac Japan Ltd | スパッタリング装置とスパッタリング方法 |
| JP2015189985A (ja) * | 2014-03-27 | 2015-11-02 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 成膜装置、成膜方法、制御信号の生成方法、および制御信号の生成装置 |
-
1996
- 1996-05-28 JP JP8133888A patent/JPH09316634A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013129901A (ja) * | 2011-12-22 | 2013-07-04 | Ulvac Japan Ltd | スパッタリング装置とスパッタリング方法 |
| CN102912306A (zh) * | 2012-10-20 | 2013-02-06 | 大连理工大学 | 计算机自动控制的高功率脉冲磁控溅射设备及工艺 |
| JP2015189985A (ja) * | 2014-03-27 | 2015-11-02 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 成膜装置、成膜方法、制御信号の生成方法、および制御信号の生成装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |