JPH11229138A - スパッタ装置 - Google Patents
スパッタ装置Info
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- JPH11229138A JPH11229138A JP10044492A JP4449298A JPH11229138A JP H11229138 A JPH11229138 A JP H11229138A JP 10044492 A JP10044492 A JP 10044492A JP 4449298 A JP4449298 A JP 4449298A JP H11229138 A JPH11229138 A JP H11229138A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】放電遅れ時間のばらつきによる成膜時間のばら
つきを解消し、膜厚再現性が向上するスパッタ装置を提
供する。 【解決手段】ＤＣ電源６を用いたスパッタ装置におい
て、ターゲット５と試料３との間に流れる突入電流を非
接触で検出する検出手段９，１０を設け、突入電流の検
出によりプラズマ放電の開始を検出する。突入電流の検
出により成膜時間を設定するタイマー１１を作動させ、
このタイマー１１のタイムアップ信号によりＤＣ電源６
の印加を終了する。
つきを解消し、膜厚再現性が向上するスパッタ装置を提
供する。 【解決手段】ＤＣ電源６を用いたスパッタ装置におい
て、ターゲット５と試料３との間に流れる突入電流を非
接触で検出する検出手段９，１０を設け、突入電流の検
出によりプラズマ放電の開始を検出する。突入電流の検
出により成膜時間を設定するタイマー１１を作動させ、
このタイマー１１のタイムアップ信号によりＤＣ電源６
の印加を終了する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＤＣ電源を用いたス
パッタ装置、特にプラズマ放電の開始を検出する装置に
関するものである。
パッタ装置、特にプラズマ放電の開始を検出する装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、薄膜形成装置としてスパッタ装置
が広く用いられている。このスパッタ装置は、真空室内
にターゲットと試料とを対向して配置し、両者の間に高
電圧を印加することによりターゲットから粒子をたたき
出し、試料表面に薄膜を形成するものである。
が広く用いられている。このスパッタ装置は、真空室内
にターゲットと試料とを対向して配置し、両者の間に高
電圧を印加することによりターゲットから粒子をたたき
出し、試料表面に薄膜を形成するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、スパッタリ
ング法で形成される膜厚は、スパッタ時間（成膜時間）
で制御されるのが一般的である。図１は従来の一般的な
スパッタ処理法を示し、電圧を印加してから実際に放電
が開始されるまでの時間が放電遅れ時間であり、放電開
始から放電終了までが成膜時間である。通常、電源には
成膜時間を設定するタイマーが設けられており、これは
電圧の印加と同時もしくはＲＡＭＰ時間（立ち上がり時
間）が終了してからカウントを開始する。すなわち、電
圧印加から放電終了までの時間がタイマーによって一定
時間に設定されている。
ング法で形成される膜厚は、スパッタ時間（成膜時間）
で制御されるのが一般的である。図１は従来の一般的な
スパッタ処理法を示し、電圧を印加してから実際に放電
が開始されるまでの時間が放電遅れ時間であり、放電開
始から放電終了までが成膜時間である。通常、電源には
成膜時間を設定するタイマーが設けられており、これは
電圧の印加と同時もしくはＲＡＭＰ時間（立ち上がり時
間）が終了してからカウントを開始する。すなわち、電
圧印加から放電終了までの時間がタイマーによって一定
時間に設定されている。
【０００４】しかしながら、電圧を印加してから実際に
放電が開始されるまでの時間（放電遅れ時間）にばらつ
きがある。そのため、図１のように放電遅れ時間が長く
なると、成膜時間が相対的に短くなり、放電遅れ時間が
短くなると、成膜時間が相対的に長くなる。つまり、放
電遅れ時間のばらつきがそのまま成膜時間のばらつきと
なり、膜厚再現性の悪化につながるという問題があっ
た。
放電が開始されるまでの時間（放電遅れ時間）にばらつ
きがある。そのため、図１のように放電遅れ時間が長く
なると、成膜時間が相対的に短くなり、放電遅れ時間が
短くなると、成膜時間が相対的に長くなる。つまり、放
電遅れ時間のばらつきがそのまま成膜時間のばらつきと
なり、膜厚再現性の悪化につながるという問題があっ
た。
【０００５】このような成膜時間のばらつきを少なくす
るため、成膜レート（単位時間当たりに形成される膜
厚）を小さくして放電遅れ時間の影響を小さくする方
法、最初はシャッターを閉じておき、放電が開始されて
いることを確認してからシャッターを開き、シャッター
の開時間によって膜厚を制御する方法、放電を強制的に
開始させる点火装置を用いて放電遅れ時間を短縮する方
法などがある。
るため、成膜レート（単位時間当たりに形成される膜
厚）を小さくして放電遅れ時間の影響を小さくする方
法、最初はシャッターを閉じておき、放電が開始されて
いることを確認してからシャッターを開き、シャッター
の開時間によって膜厚を制御する方法、放電を強制的に
開始させる点火装置を用いて放電遅れ時間を短縮する方
法などがある。
【０００６】しかし、第１の方法の場合、成膜レートを
小さくするため、処理時間が長くなり、生産効率が悪い
という欠点がある。第２の方法の場合、放電の開始を確
認してからの処理になるため、処理時間が長くなるこ
と、シャッターの開閉によって膜厚分布が悪くなるこ
と、ターゲットの寿命が短くなるなどの欠点がある。さ
らに、第３の方法の場合、放電遅れ時間のばらつきの影
響はなくならず、点火装置を真空槽内に配置するため、
真空槽の大型化、部品数の増加を招き、真空引きの時間
が長くなるなどの欠点がある。
小さくするため、処理時間が長くなり、生産効率が悪い
という欠点がある。第２の方法の場合、放電の開始を確
認してからの処理になるため、処理時間が長くなるこ
と、シャッターの開閉によって膜厚分布が悪くなるこ
と、ターゲットの寿命が短くなるなどの欠点がある。さ
らに、第３の方法の場合、放電遅れ時間のばらつきの影
響はなくならず、点火装置を真空槽内に配置するため、
真空槽の大型化、部品数の増加を招き、真空引きの時間
が長くなるなどの欠点がある。
【０００７】そこで、本発明の目的は、放電遅れ時間の
ばらつきによる成膜時間のばらつきを解消し、膜厚再現
性が向上するスパッタ装置を提供することにある。
ばらつきによる成膜時間のばらつきを解消し、膜厚再現
性が向上するスパッタ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、ＤＣ電源を用いたスパッ
タ装置において、ターゲットと試料との間に流れる突入
電流を検出する検出手段を設け、突入電流の検出により
プラズマ放電の開始を検出することを特徴とするスパッ
タ装置を提供する。
め、請求項１に記載の発明は、ＤＣ電源を用いたスパッ
タ装置において、ターゲットと試料との間に流れる突入
電流を検出する検出手段を設け、突入電流の検出により
プラズマ放電の開始を検出することを特徴とするスパッ
タ装置を提供する。
【０００９】ＤＣスパッタ装置における放電開始時の電
圧・電流特性は、図２に示すように、初めイグニッショ
ン電圧と呼ばれる電圧が印加され、放電が始まると突入
電流が流れる。その後、設定の投入電力（電力で運転す
る場合）になるように電流・電圧値が落ちつく。そこ
で、この突入電流を検出することにより、放電の開始を
正確に検出でき、放電遅れ時間のばらつきによる成膜時
間のばらつきが解消される。
圧・電流特性は、図２に示すように、初めイグニッショ
ン電圧と呼ばれる電圧が印加され、放電が始まると突入
電流が流れる。その後、設定の投入電力（電力で運転す
る場合）になるように電流・電圧値が落ちつく。そこ
で、この突入電流を検出することにより、放電の開始を
正確に検出でき、放電遅れ時間のばらつきによる成膜時
間のばらつきが解消される。
【００１０】回路に直列に電流測定器を接続し、この電
流測定器で突入電流を検出しようとすると、電圧降下が
起き、放電特性（電流・電圧など）が変化してしまう。
そこで、請求項２に記載のように、突入電流を非接触で
検出する検出手段を設けるのが望ましい。この場合に
は、回路に非接触の検出手段を設けることで、放電特性
に影響を与えずに突入電流を検出できる。
流測定器で突入電流を検出しようとすると、電圧降下が
起き、放電特性（電流・電圧など）が変化してしまう。
そこで、請求項２に記載のように、突入電流を非接触で
検出する検出手段を設けるのが望ましい。この場合に
は、回路に非接触の検出手段を設けることで、放電特性
に影響を与えずに突入電流を検出できる。
【００１１】請求項３に記載のように、突入電流の検出
により成膜時間を設定するタイマーを作動させ、このタ
イマーのタイムアップ信号によりＤＣ電源の印加を終了
するようにすれば、成膜時間を正確にコントロールで
き、膜厚再現性が向上する。
により成膜時間を設定するタイマーを作動させ、このタ
イマーのタイムアップ信号によりＤＣ電源の印加を終了
するようにすれば、成膜時間を正確にコントロールで
き、膜厚再現性が向上する。
【００１２】請求項１〜３の発明では、突入電流によっ
てプラズマ放電の開始を検出したが、請求項４の発明
は、イグニッション電圧の降下によりプラズマ放電の開
始を検出するものである。すなわち、図２のように、イ
グニッション電圧は電源投入に伴って立ち上がり、プラ
ズマ放電が開始すると同時に所定の放電維持電圧まで降
下する。この降下を検出すれば、突入電流と同様にプラ
ズマ放電の開始を正確に検出できる。
てプラズマ放電の開始を検出したが、請求項４の発明
は、イグニッション電圧の降下によりプラズマ放電の開
始を検出するものである。すなわち、図２のように、イ
グニッション電圧は電源投入に伴って立ち上がり、プラ
ズマ放電が開始すると同時に所定の放電維持電圧まで降
下する。この降下を検出すれば、突入電流と同様にプラ
ズマ放電の開始を正確に検出できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】図３は本発明にかかるスパッタ装
置の一例を示す。この実施例では、ＤＣマグネトロンス
パッタ装置の例を示す。１は真空室であり、図示しない
減圧ポンプによって排気され、例えば１０-4Ｐａ程度の
真空度に保たれている。そして、真空室１内にはアルゴ
ンガスなどの不活性ガスが導入されている。真空室１の
上部には試料ホルダ２が設けられ、この試料ホルダ２に
は基板などの試料３が着脱可能に保持される。一方、試
料ホルダ２と対向する真空室１の下部には電極４が設け
られ、この電極４上にターゲット５が着脱可能に取り付
けられている。
置の一例を示す。この実施例では、ＤＣマグネトロンス
パッタ装置の例を示す。１は真空室であり、図示しない
減圧ポンプによって排気され、例えば１０-4Ｐａ程度の
真空度に保たれている。そして、真空室１内にはアルゴ
ンガスなどの不活性ガスが導入されている。真空室１の
上部には試料ホルダ２が設けられ、この試料ホルダ２に
は基板などの試料３が着脱可能に保持される。一方、試
料ホルダ２と対向する真空室１の下部には電極４が設け
られ、この電極４上にターゲット５が着脱可能に取り付
けられている。
【００１４】上記試料ホルダ２と電極４の間には、陰極
側を電極４側に向けて高圧のＤＣ電源６が接続されてお
り、この電源６に対して並列に電圧計７が接続されてい
る。また、電源６を開閉するスイッチ８が直列に接続さ
れている。なお、試料ホルダ２側（陽極側）はアースさ
れている。上記スイッチ８をＯＮすると、周知のよう
に、陰極であるターゲット５にプラズマ中のイオンが衝
突し、ターゲット５の原子がたたき出される。このスパ
ッタ原子が試料３に付着して膜を形成する。
側を電極４側に向けて高圧のＤＣ電源６が接続されてお
り、この電源６に対して並列に電圧計７が接続されてい
る。また、電源６を開閉するスイッチ８が直列に接続さ
れている。なお、試料ホルダ２側（陽極側）はアースさ
れている。上記スイッチ８をＯＮすると、周知のよう
に、陰極であるターゲット５にプラズマ中のイオンが衝
突し、ターゲット５の原子がたたき出される。このスパ
ッタ原子が試料３に付着して膜を形成する。
【００１５】ＤＣ電源６からの配線中には、非接触で電
流を検出する電流測定器９が設けられている。この電流
測定器９としては、例えばホール素子を用いることがで
きる。電流測定器９の出力信号は放電検出器１０へ入力
され、ここで突入電流を検出する。具体的には、図２の
ような電流測定器９の出力信号をレベルＩでトリガーす
ることにより、放電検出器１０からは突入電流の発生時
にＯＮとなるパルス状の信号が得られる。
流を検出する電流測定器９が設けられている。この電流
測定器９としては、例えばホール素子を用いることがで
きる。電流測定器９の出力信号は放電検出器１０へ入力
され、ここで突入電流を検出する。具体的には、図２の
ような電流測定器９の出力信号をレベルＩでトリガーす
ることにより、放電検出器１０からは突入電流の発生時
にＯＮとなるパルス状の信号が得られる。
【００１６】放電検出器１０の出力信号は成膜時間設定
タイマー１１に送られ、タイマー１１を動作させる。タ
イマー１１には、予め成膜時間が設定されており、この
タイマー１１がタイムアップした時点でスイッチ８をＯ
ＦＦさせ、ＤＣ電源６の電圧印加を終了する。
タイマー１１に送られ、タイマー１１を動作させる。タ
イマー１１には、予め成膜時間が設定されており、この
タイマー１１がタイムアップした時点でスイッチ８をＯ
ＦＦさせ、ＤＣ電源６の電圧印加を終了する。
【００１７】通常のシステムを用いてスパッタを行なう
と、図１のように放電遅れ時間のばらつきにより成膜時
間のばらつきが生じ、条件によっては１ｓｅｃ程度のば
らつきがあった。これに対し、本発明では図４のよう
に、放電遅れ時間に関係なく、突入電流によって放電開
始を検出できることから、成膜時間をタイマー１１によ
って常に一定に設定できる。そのため、膜厚再現性が向
上するという効果を奏する。なお、図２において、突入
電流の後に立ち上がる電流は放電電流であり、この放電
電流の立ち上がり以後、定常状態となる。突入電流の発
生から放電電流が立ち上がるまで、一般に約１０ｍｓｅ
ｃ程度である。
と、図１のように放電遅れ時間のばらつきにより成膜時
間のばらつきが生じ、条件によっては１ｓｅｃ程度のば
らつきがあった。これに対し、本発明では図４のよう
に、放電遅れ時間に関係なく、突入電流によって放電開
始を検出できることから、成膜時間をタイマー１１によ
って常に一定に設定できる。そのため、膜厚再現性が向
上するという効果を奏する。なお、図２において、突入
電流の後に立ち上がる電流は放電電流であり、この放電
電流の立ち上がり以後、定常状態となる。突入電流の発
生から放電電流が立ち上がるまで、一般に約１０ｍｓｅ
ｃ程度である。
【００１８】第１実施例では、突入電流によって放電の
開始を検出したが、イグニッション電圧の降下によって
放電の開始を検出することも可能である。すなわち、Ｄ
Ｃ電源６と並列に接続された電圧計７をモニターする
と、図２に記載のように、イグニッション電圧は電源投
入に伴って立ち上がり、プラズマ放電が開始すると同時
に所定の放電維持電圧まで降下する。つまり、突入電流
の発生と同時にイグニッション電圧が降下する。この降
下を検出すれば、突入電流と同様にプラズマ放電の開始
を正確に検出できる。そこで、図２のようにイグニッシ
ョン電圧と放電維持電圧の中間にトリガーレベルＥを設
定すれば、このトリガーレベルＥによってイグニッショ
ン電圧の降下を検出できる。その後は、第１実施例と同
様にタイマーを作動させればよい。
開始を検出したが、イグニッション電圧の降下によって
放電の開始を検出することも可能である。すなわち、Ｄ
Ｃ電源６と並列に接続された電圧計７をモニターする
と、図２に記載のように、イグニッション電圧は電源投
入に伴って立ち上がり、プラズマ放電が開始すると同時
に所定の放電維持電圧まで降下する。つまり、突入電流
の発生と同時にイグニッション電圧が降下する。この降
下を検出すれば、突入電流と同様にプラズマ放電の開始
を正確に検出できる。そこで、図２のようにイグニッシ
ョン電圧と放電維持電圧の中間にトリガーレベルＥを設
定すれば、このトリガーレベルＥによってイグニッショ
ン電圧の降下を検出できる。その後は、第１実施例と同
様にタイマーを作動させればよい。
【００１９】本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。第１実施例では電流測定器９を用いて電流を非接
触で検出したが、配線中に分流器などを挿入して、直接
電流を測定することも可能である。
ない。第１実施例では電流測定器９を用いて電流を非接
触で検出したが、配線中に分流器などを挿入して、直接
電流を測定することも可能である。
【００２０】なお、本発明は、ＤＣ電源を用いたスパッ
タ装置であれば、ＤＣマグネトロンスパッタ装置に限ら
ず、他のスパッタ装置にも適用できる。
タ装置であれば、ＤＣマグネトロンスパッタ装置に限ら
ず、他のスパッタ装置にも適用できる。
【００２１】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、突入電流もしくはイグニッション電圧の降下を
検出することにより、放電の開始を検出するようにした
ので、放電遅れ時間のばらつきによる成膜時間のばらつ
きを解消でき、膜厚再現性を向上させることができる。
また、従来のように処理時間が長くなったり、スパッタ
装置が大型になるという問題がなく、生産性の高いスパ
ッタ装置を得ることができる。
よれば、突入電流もしくはイグニッション電圧の降下を
検出することにより、放電の開始を検出するようにした
ので、放電遅れ時間のばらつきによる成膜時間のばらつ
きを解消でき、膜厚再現性を向上させることができる。
また、従来のように処理時間が長くなったり、スパッタ
装置が大型になるという問題がなく、生産性の高いスパ
ッタ装置を得ることができる。
【図１】従来例のスパッタ処理のタイムチャート図であ
る。
る。
【図２】本発明の放電検出原理を示す電流・電圧特性図
である。
である。
【図３】本発明にかかるスパッタ装置の一例の回路図で
ある。
ある。
【図４】本発明のスパッタ処理のタイムチャート図であ
る。
る。
１ 真空室 ２ 試料ホルダ ３ 試料 ４ 電極 ５ ターゲット ６ ＤＣ電源 ７ 電圧計 ９ 電流測定器 １０ 放電検出器 １１ タイマー
Claims (4)
- 【請求項１】ＤＣ電源を用いたスパッタ装置において、 ターゲットと試料との間に流れる突入電流を検出する検
出手段を設け、突入電流の検出によりプラズマ放電の開
始を検出することを特徴とするスパッタ装置。 - 【請求項２】上記検出手段は、突入電流を非接触で検出
することを特徴とする請求項１に記載のスパッタ装置。 - 【請求項３】上記突入電流の検出により成膜時間を設定
するタイマーを作動させ、このタイマーのタイムアップ
信号によりＤＣ電源の印加を終了することを特徴とする
請求項１または２に記載のスパッタ装置。 - 【請求項４】ＤＣ電源を用いたスパッタ装置において、 イグニッション電圧の降下によりプラズマ放電の開始を
検出することを特徴とするスパッタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10044492A JPH11229138A (ja) | 1998-02-09 | 1998-02-09 | スパッタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10044492A JPH11229138A (ja) | 1998-02-09 | 1998-02-09 | スパッタ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11229138A true JPH11229138A (ja) | 1999-08-24 |
Family
ID=12693061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10044492A Pending JPH11229138A (ja) | 1998-02-09 | 1998-02-09 | スパッタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11229138A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012067183A1 (ja) * | 2010-11-18 | 2012-05-24 | 株式会社アルバック | 成膜装置及び成膜方法 |
| WO2014038060A1 (ja) | 2012-09-07 | 2014-03-13 | 株式会社京三製作所 | 直流電源装置、直流電源装置の制御方法 |
| WO2015045197A1 (ja) | 2013-09-27 | 2015-04-02 | 株式会社京三製作所 | 直流電源装置、直流電源装置の制御方法 |
| JP2019019376A (ja) * | 2017-07-18 | 2019-02-07 | 株式会社アルバック | 成膜方法及びスパッタリング装置 |
-
1998
- 1998-02-09 JP JP10044492A patent/JPH11229138A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012067183A1 (ja) * | 2010-11-18 | 2012-05-24 | 株式会社アルバック | 成膜装置及び成膜方法 |
| JP5613243B2 (ja) * | 2010-11-18 | 2014-10-22 | 株式会社アルバック | 成膜装置及び成膜方法 |
| WO2014038060A1 (ja) | 2012-09-07 | 2014-03-13 | 株式会社京三製作所 | 直流電源装置、直流電源装置の制御方法 |
| KR20150038625A (ko) | 2012-09-07 | 2015-04-08 | 가부시끼가이샤교산세이사꾸쇼 | 직류전원장치, 직류전원장치의 제어방법 |
| US9137885B2 (en) | 2012-09-07 | 2015-09-15 | Kyosan Electric Mfg Co., Ltd. | DC power supply device, and control method for DC power supply device |
| WO2015045197A1 (ja) | 2013-09-27 | 2015-04-02 | 株式会社京三製作所 | 直流電源装置、直流電源装置の制御方法 |
| US9450519B2 (en) | 2013-09-27 | 2016-09-20 | Kyosan Electric Mfg. Co., Ltd. | DC power source, and DC power source control method |
| JP2019019376A (ja) * | 2017-07-18 | 2019-02-07 | 株式会社アルバック | 成膜方法及びスパッタリング装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040304 |
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| A977 | Report on retrieval |
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