JP2007262480A

JP2007262480A - Vacuum film deposition apparatus and film deposition method

Info

Publication number: JP2007262480A
Application number: JP2006088425A
Authority: JP
Inventors: Yasukuni Iwasaki; 安邦岩崎; Takeshi Kozuka; 毅士古塚
Original assignee: Shin Meiva Industry Ltd
Current assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2007-10-11

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vacuum film deposition apparatus in which when insulating material is deposited on an electrode for forming plasma, the conductivity of the electrode can be adequately recovered, and a film deposition method. <P>SOLUTION: The vacuum film deposition apparatus 100 is equipped with a reactive gas feed means 22 for leading a reactive gas into a vacuum space P, and a power supply source VS for supplying the power for forming discharge plasma to the electrode 14 in the vacuum space P. When the insulating material generated based on the reactive gas activated by the discharge plasma is deposited on the electrode 14, conductive material for recovering the conductivity of the electrode 14 is deposited to cover the insulating material of the electrode 14. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、真空成膜装置および成膜方法に係り、更に詳しくは、真空成膜装置のプラズマ形成用電極への絶縁材料堆積による放電プラズマ不安定化を改善する技術に関する。 The present invention relates to a vacuum film forming apparatus and a film forming method, and more particularly to a technique for improving discharge plasma destabilization due to deposition of an insulating material on a plasma forming electrode of a vacuum film forming apparatus.

真空蒸着等の熱エネルギーによる基板への薄膜形成が困難な場合には、他の励起方法を用いて薄膜材料の反応温度を低下させる方法が現在多用されている。放電プラズマによるプラズマＣＶＤ法や反応性スパッタリング法がその代表例である。 When it is difficult to form a thin film on a substrate by thermal energy such as vacuum vapor deposition, a method of lowering the reaction temperature of the thin film material by using another excitation method is currently widely used. Typical examples are plasma CVD using reactive plasma and reactive sputtering.

例えば、プラズマＣＶＤ装置においては、薄膜材料（反応ガス）はプラズマ中の荷電粒子（電子）の衝突により活性化されラジカルになり、熱エネルギー励起のみによっては不可能な低温下での反応ガス励起活性種に基づく基板への膜形成が可能になる。 For example, in plasma CVD equipment, thin film materials (reactive gases) are activated by collisions of charged particles (electrons) in the plasma to become radicals, and reactive gas excitation activity at low temperatures, which is impossible only by thermal energy excitation. Film formation on a substrate based on seeds is possible.

その一方、このようなプラズマＣＶＤ法や反応性スパッタリング法を用いた真空成膜装置（以下、「真空装置」と略す）については、反応ガス励起活性種を基にして形成された絶縁材料の堆積によりプラズマ形成用電極が汚染される場合がある。 On the other hand, for a vacuum film forming apparatus (hereinafter referred to as “vacuum apparatus”) using such a plasma CVD method or reactive sputtering method, an insulating material formed based on reactive gas excited active species is deposited. As a result, the plasma forming electrode may be contaminated.

以下、反応性スパッタリング法を用いたアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃材料）による薄膜形成を例に取り、このような絶縁材料に基づく電極の汚染の概況を説明する。 Hereinafter, taking an example of thin film formation with alumina (Al ₂ O ₃ material) using reactive sputtering, an overview of electrode contamination based on such an insulating material will be described.

放電プラズマ中のイオン（例えば、Ａｒ⁺）をアルミ（Ａｌ）ターゲットに給電される電力（電界）に基づいて高速衝突させると、Ａｌ原子が酸素ガス雰囲気中の減圧空間に叩き出される。これにより、Ａｌ原子が酸素ガスと反応してＡｌ₂Ｏ₃材料となり、このＡｌ₂Ｏ₃材料が基板に堆積される。 When ions (for example, Ar ⁺ ) in the discharge plasma are collided at high speed based on the power (electric field) supplied to the aluminum (Al) target, Al atoms are knocked out into the decompressed space in the oxygen gas atmosphere. Thereby, Al atoms react with oxygen gas to become Al ₂ O ₃ material, and this Al ₂ O ₃ material is deposited on the substrate.

ところで、スパッタリング用のターゲットに給電される電力は、薄膜堆積レートとの間で概ね比例関係にあることから、ターゲットに対し電力供給を一定に制御する定電力電源が、通常、スパッタリング電源として使用されている。 By the way, since the electric power supplied to the sputtering target is generally proportional to the thin film deposition rate, a constant power source that controls the power supply to the target at a constant level is usually used as a sputtering power source. ing.

このため、当該反応性スパッタリング法のＡｌ₂Ｏ₃薄膜形成の過程において、プラズマ形成用電極（ここではスパッタリング陽極）が、絶縁性のＡｌ₂Ｏ₃材料により覆われ、Ａｌ₂Ｏ₃材料の堆積度合いに応じてスパッタリング陰極（Ａｌターゲット）とスパッタリング陽極との間の放電抵抗が増加した場合には、放電電流と放電電圧との積に相当する放電電力が一定であることから、放電電流が減少する一方で、放電電圧が上昇する。 Therefore, the Al ₂ O ₃ the process of film formation of the reactive sputtering method, a plasma forming electrode (where the sputtering anode) is covered by an insulating Al ₂ O ₃ material, the deposition of Al ₂ O ₃ material When the discharge resistance between the sputtering cathode (Al target) and the sputtering anode increases according to the degree, the discharge power decreases because the discharge power corresponding to the product of the discharge current and the discharge voltage is constant. On the other hand, the discharge voltage rises.

そして、スパッタリング電源として直流電源を使用する場合には、スパッタリング陽極へのＡｌ₂Ｏ₃材料の堆積に連れて、放電電圧が高電圧側にシフトして、異常放電をきたし放電の安定性が損なわれる。更に、スパッタリング陽極が完全にＡｌ₂Ｏ₃材料により覆われれば（絶縁されれば）、Ａｌ₂Ｏ₃材料の電子チャージアップによりスパッタリング陽極とＡｌターゲット間の電位差が無くなり、両者間の放電継続が不可能になる。 When a DC power source is used as the sputtering power source, the discharge voltage shifts to the high voltage side as the Al ₂ O ₃ material is deposited on the sputtering anode, causing abnormal discharge, and the stability of the discharge is impaired. It is. Furthermore, if the sputtering anode is completely covered with Al ₂ O ₃ material (if insulated), the potential difference between the sputtering anode and the Al target disappears due to the electron charge-up of the Al ₂ O ₃ material, and the discharge continues between the two. It becomes impossible.

勿論、交流のＲＦ電源（１３．５６ＭＨｚ）を用いれば、スパッタリング陽極が完全にＡｌ₂Ｏ₃材料により絶縁されても、両者間の放電維持は可能であるが、スパッタリング陽極へのＡｌ₂Ｏ₃材料の堆積状態遷移に基づく放電状態の変化、例えば放電電圧の高電圧化の懸念は依然として残る。 Of course, if an alternating current RF power supply (13.56 MHz) is used, even if the sputtering anode is completely insulated by the Al ₂ O ₃ material, it is possible to maintain the discharge between the two, but Al ₂ O ₃ to the sputtering anode can be maintained. There still remains a concern about changes in the discharge state based on the deposition state transition of the material, for example, higher discharge voltage.

以上に述べた理由から、スパッタリング陽極が一定レベル以上、絶縁材料に堆積される度に、このような陽極の清掃乃至交換等のメンテナンス作業が、従来からなされている。 For the reasons described above, every time the sputtering anode is deposited on the insulating material at a certain level or higher, maintenance work such as cleaning or replacement of the anode has been conventionally performed.

また、ここで例示した絶縁材料によるプラズマ形成用電極の汚染問題は、既に知られており、このような電極の絶縁材料汚染改善を図った技術開発が進められている。 In addition, the problem of contamination of the electrode for plasma formation by the insulating material exemplified here is already known, and technical development for improving the contamination of the insulating material of such an electrode is underway.

例えば、直流放電のプラズマＣＶＤにおいて、プラズマの自己照射熱に基づきＣＶＤ電極（陽極）の温度を高め、ＣＶＤ電極からの絶縁材料の再蒸発を図った真空装置がある（例えば特許文献１参照）。 For example, there is a vacuum apparatus in which the temperature of a CVD electrode (anode) is increased based on the self-irradiation heat of plasma in a direct current discharge plasma CVD to re-evaporate an insulating material from the CVD electrode (see, for example, Patent Document 1).

また、ＣＶＤ電極板（陽極）を多孔質体に構成することにより、ＣＶＤ電極板の表面積を増大させ、単位面積当たりのＣＶＤ電極板への絶縁材料付着量を少なくして、ＣＶＤ電極板のメンテナンス交換サイクルの長期化を図った真空装置も提案されている（例えば特許文献２参照）。
特開平５−２１４５３８号公報特開平７−２８６２７６号公報 Also, by constructing the CVD electrode plate (anode) in a porous body, the surface area of the CVD electrode plate is increased, the amount of insulating material attached to the CVD electrode plate per unit area is reduced, and the maintenance of the CVD electrode plate There has also been proposed a vacuum apparatus for extending the replacement cycle (see, for example, Patent Document 2).
JP-A-5-214538 JP-A-7-286276

しかし、特許文献１記載の真空装置の陽極は高温加熱に曝されているとの理由から、当該装置の使用に際して種々の技術的な制約が想定される。例えば、耐熱性の劣る樹脂基板を用いた真空成膜に、特許文献１記載の技術を適用すれば、このような樹脂基板は、高温の陽極の輻射熱により熱ダメージを受ける。 However, because the anode of the vacuum apparatus described in Patent Document 1 is exposed to high temperature heating, various technical restrictions are assumed when using the apparatus. For example, if the technique described in Patent Document 1 is applied to vacuum film formation using a resin substrate with inferior heat resistance, such a resin substrate is thermally damaged by the radiant heat of a high-temperature anode.

また、真空を破ってバッチ毎に大気開放する装置については、間欠的な陽極へのプラズマ照射に起因して陽極の高温維持が困難であり、仮に可能であったとしても、高温状態の陽極を酸素に曝すと陽極が酸化するという問題が残る。以上のような観点から、特許文献１記載の技術は使いづらい。 For devices that break the vacuum and release the air to each batch, it is difficult to maintain the anode at a high temperature due to intermittent plasma irradiation of the anode. The problem remains that the anode oxidizes when exposed to oxygen. From the above viewpoint, the technique described in Patent Document 1 is difficult to use.

また、特許文献２記載の真空装置の陽極は、多孔質体により構成されていることから、真空を破って真空槽を大気開放した場合、次回の真空槽の効率的な排気が、このような多孔質内の表面に付着した残留ガス（例えばＨ₂Ｏ分子）により妨げられ、そうなれば、装置の生産性の大幅な低下を招く。 Moreover, since the anode of the vacuum apparatus described in Patent Document 2 is composed of a porous body, when the vacuum chamber is broken and the vacuum chamber is opened to the atmosphere, the next efficient vacuum chamber exhaust is It is hindered by residual gas (for example, H ₂ O molecules) adhering to the surface in the porous body, which causes a significant decrease in the productivity of the apparatus.

要するに、上記特許文献１および２記載の技術は、その適用範囲が耐熱基板乃至連続成膜装置に限定され、魅力に欠ける。 In short, the techniques described in Patent Documents 1 and 2 are limited in scope to heat resistant substrates or continuous film forming apparatuses, and are not attractive.

このため、例えば電極の導電性再生といった、抜本的な手法の見直しによる真空装置の汎用性向上が、早晩望まれるはずであると、本願発明者等は考えている。 For this reason, the inventors of the present application believe that an improvement in versatility of the vacuum apparatus, for example, by radically reviewing the electrode conductivity, should be desired sooner or later.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、プラズマ形成用電極に絶縁材料が堆積した際に、当該電極の導電性の適切な再生を図れる真空成膜装置および成膜方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a vacuum film forming apparatus and a film forming method capable of appropriately regenerating the conductivity of an electrode when an insulating material is deposited on the electrode for plasma formation. The purpose is to provide.

まず、本件発明者等は、単一の真空槽によりスパッタリング成膜およびプラズマ重合成膜の両方を扱える既存の真空装置、例えば、アルミ（Ａｌ）金属膜（スパッタリング法）および、ＨＭＤＳガスを用いたＳｉ系絶縁膜（プラズマ重合法）を基板に連続的に成膜可能な真空装置を活用して、絶縁膜が被膜されたＣＶＤ電極の、導電材料としてのＡｌからなる金属膜による再生の可否を検証した。 First, the present inventors used an existing vacuum apparatus capable of handling both sputtering film formation and plasma polymerization film formation by a single vacuum chamber, such as an aluminum (Al) metal film (sputtering method) and HMDS gas. Using a vacuum device that can continuously form a Si-based insulating film (plasma polymerization method) on a substrate, whether or not a CVD electrode coated with an insulating film can be regenerated with a metal film made of Al as a conductive material. Verified.

この検証は、以下の手順で行われ、本検証により得られた測定結果は、図１に示されている。なおここでは、４０ｋＨｚの中周波（ＭＦ）の定電力電源が使用されている。また、この真空装置の円筒状の真空槽の内壁の、所定の間隔を隔てて配置された２つの帯状の部分が、ＣＶＤ電極の対として機能する。 This verification is performed in the following procedure, and the measurement results obtained by this verification are shown in FIG. Here, a constant power source of 40 kHz medium frequency (MF) is used. In addition, two strip-shaped portions arranged at a predetermined interval on the inner wall of the cylindrical vacuum chamber of this vacuum apparatus function as a pair of CVD electrodes.

図１は、金属膜による再生前と再生後のＣＶＤ電極について、横軸にＭＦ電源の電極への電力投入後の経過時間をとり、左縦軸にＡｒ放電電圧をとり、右縦軸にＡｒ放電電力をとって、Ａｒ放電電圧およびＡｒ放電電力の経時変化の一例を示した図である。 FIG. 1 shows the elapsed time after power is applied to the electrode of the MF power source on the horizontal axis, the Ar discharge voltage on the left vertical axis, and the Ar discharge voltage on the right vertical axis for the CVD electrodes before and after the regeneration with the metal film. It is the figure which showed an example of the time-dependent change of Ar discharge voltage and Ar discharge power taking discharge power.

まず、ＨＭＤＳガスを用いたプラズマ重合法により一対のＣＶＤ電極（陽極と陰極）に絶縁膜を被膜した。 First, an insulating film was coated on a pair of CVD electrodes (anode and cathode) by a plasma polymerization method using HMDS gas.

次に、ＨＭＤＳガスの導入を止めた後、Ａｒガス放電を実行した際の一対のＣＶＤ電極間のＡｒ放電電圧Ｖ１およびＡｒ放電電力Ｐ１の経時変化を測定した。 Next, after the introduction of the HMDS gas was stopped, changes over time in the Ar discharge voltage V1 and the Ar discharge power P1 between the pair of CVD electrodes when the Ar gas discharge was performed were measured.

このような測定の結果、Ａｒ放電電圧Ｖ１は、図１の米印（＊）で示す如く、ＣＶＤ電極への電力投入に同期して略３５０Ｖになり、この数値でほぼ安定化した。 As a result of such measurement, the Ar discharge voltage V1 became approximately 350 V in synchronism with the application of power to the CVD electrode, as indicated by an asterisk (*) in FIG. 1, and was substantially stabilized at this value.

なおこの場合のＡｒ放電電力Ｐ１は、図１の四角印（□）に示す如く、略３．８ｋＷであった。 In this case, the Ar discharge power P1 was approximately 3.8 kW as indicated by the square marks (□) in FIG.

次に、ＨＭＤＳガスを用いたプラズマ重合法を用いて、一対のＣＶＤ電極（陽極と陰極）に絶縁膜を再び被膜した。これは、上記Ａｒガス放電によりＣＶＤ電極に堆積した絶縁膜を剥ぎ取ったかもしれないという疑念を根本的に無くし、検証の精度を高める趣旨でなされたものである。 Next, an insulating film was again coated on the pair of CVD electrodes (anode and cathode) using a plasma polymerization method using HMDS gas. This is intended to eliminate the suspicion that the insulating film deposited on the CVD electrode by the Ar gas discharge may have been removed, and to improve the accuracy of verification.

次に、ＨＭＤＳガスと導入を止めた後、ＣＶＤ電極と別の一対のスパッタリング電極（例えば、Ａｌターゲット陰極板と、陽極として機能する真空槽）に電力を印加して、ＡｌターゲットをＡｒイオン（Ａｒ⁺）スパッタリングすることにより、ＣＶＤ電極の絶縁膜を、略５０ｎｍの厚みのＡｌ金属膜で被膜した。 Next, after stopping the introduction of the HMDS gas, electric power is applied to a pair of sputtering electrodes (for example, an Al target cathode plate and a vacuum chamber functioning as an anode) other than the CVD electrode, and the Al target is turned into Ar ions ( The insulating film of the CVD electrode was coated with an Al metal film having a thickness of about 50 nm by performing Ar ⁺ ) sputtering.

次に、Ａｒガス放電を再び実行した際の、一対のＣＶＤ電極間のＡｒ放電電圧Ｖ２およびＡｒ放電電力Ｐ２の経時変化を測定した。 Next, changes over time in the Ar discharge voltage V2 and the Ar discharge power P2 between the pair of CVD electrodes when the Ar gas discharge was performed again were measured.

このような測定の結果、Ａｒ放電電圧Ｖ２は、図１の丸印（○）に示す如く、ＣＶＤ電極への電力投入に同期して略２５０Ｖになり、この数値でほぼ安定化した。この場合のＡｒ放電電力Ｐ２は、図１のひし形（◇）に示す如く、略３．８ｋＷであった。 As a result of such measurement, the Ar discharge voltage V2 became approximately 250 V in synchronism with the application of power to the CVD electrode, as indicated by a circle (◯) in FIG. 1, and was substantially stabilized at this value. In this case, the Ar discharge power P2 was approximately 3.8 kW, as indicated by the diamond (◇) in FIG.

なお、このＡｒ放電電圧Ｖ２の測定時の真空槽内圧力と、上記Ａｒ放電電圧Ｖ１の測定時の圧力とが同じような傾向を示して変化することが、適宜の真空計を用いて確認されている。 In addition, it was confirmed using a suitable vacuum gauge that the pressure in the vacuum chamber at the time of measurement of the Ar discharge voltage V2 and the pressure at the time of measurement of the Ar discharge voltage V1 change with the same tendency. ing.

図１によれば、ＣＶＤ電極の絶縁膜をＡｌ金属膜で被膜することにより、Ａｒ放電電力Ｐ１、Ｐ２が一定（３．８ｋＷ）の条件下において、Ａｒ放電電圧Ｖ１とＡｒ放電電圧Ｖ２との差（Ｖ１−Ｖ２）が略１００Ｖであることが判明した。このようなＡｒ放電電圧Ｖ２の低下は、Ａｒ放電電力Ｐ１、Ｐ２が一定であることから、一対のＣＶＤ電極間の放電抵抗の減少を意味しており、このことは、絶縁膜が形成されたＣＶＤ電極の導電性の再生を推認させる現象と言える。 According to FIG. 1, by coating the insulating film of the CVD electrode with an Al metal film, the Ar discharge voltage V1 and the Ar discharge voltage V2 are maintained under the condition that the Ar discharge powers P1 and P2 are constant (3.8 kW). The difference (V1-V2) was found to be approximately 100V. Such a decrease in the Ar discharge voltage V2 means a decrease in the discharge resistance between the pair of CVD electrodes because the Ar discharge powers P1 and P2 are constant, which means that an insulating film is formed. It can be said that this is a phenomenon that confirms the regeneration of the conductivity of the CVD electrode.

このため、本件発明者等は、プラズマ形成用電極に堆積した絶縁材料を覆うように導電材料を更に堆積させれば、電極の導電性を再生できると判断した。 For this reason, the present inventors have determined that the conductivity of the electrode can be regenerated by further depositing a conductive material so as to cover the insulating material deposited on the plasma forming electrode.

よって本発明は、このような電極の導電性再生という着想を契機にして案出されものであり、本発明の真空成膜装置は、減圧空間に反応ガスを導く反応ガス供給手段と、放電プラズマ形成用の電力を前記減圧空間の電極に給電する電力源と、を備えて構成され、前記放電プラズマにより活性化された反応ガスを基に生成してなる絶縁材料が前記電極に堆積した場合には、前記電極の導電性を再生する導電材料が、前記電極の絶縁材料を覆うように堆積する装置である。 Therefore, the present invention has been devised with the idea of such conductive regeneration of electrodes, and the vacuum film-forming apparatus of the present invention comprises a reactive gas supply means for introducing a reactive gas into a decompressed space, a discharge plasma, A power source that supplies power for formation to the electrode in the decompression space, and when an insulating material formed based on the reaction gas activated by the discharge plasma is deposited on the electrode Is an apparatus in which a conductive material that regenerates the conductivity of the electrode is deposited so as to cover the insulating material of the electrode.

これにより、電極の導電性を再生できるため、真空成膜装置の安定な放電を長期間に亘り持続できる。 Thereby, since the electroconductivity of an electrode can be reproduced | regenerated, the stable discharge of a vacuum film-forming apparatus can be maintained over a long period of time.

特に、真空成膜工程と、電極再生工程とを交互に反復させることにより、電極の清掃乃至交換等のメンテナンスサイクルを大幅に延ばすことが可能になり、ひいては真空成膜装置の生産性を改善でき好適である。 In particular, by alternately repeating the vacuum film formation step and the electrode regeneration step, it is possible to greatly extend the maintenance cycle such as electrode cleaning or replacement, which in turn improves the productivity of the vacuum film formation apparatus. Is preferred.

なおここで、前記真空成膜装置の一例は反応性スパッタリングを利用する装置であり、より詳しくは、減圧空間に配置された金属製のスパッタリング用のターゲットと、前記減圧空間に反応ガスを導く反応ガス供給手段と、前記減圧空間に放電ガスを導く放電ガス供給手段と、前記放電ガスを励起する電力を前記減圧空間の前記ターゲットと電極に給電する電力源と、を備えて構成され、放電プラズマにより活性化された反応ガスと、前記放電プラズマによりスパッタリングされたターゲット材料との反応を基に生成してなる絶縁材料が、前記電極に堆積した場合には、前記電極の導電性を再生する導電材料としての前記ターゲット材料が、前記電極の絶縁材料を覆うように堆積する装置である。 Here, an example of the vacuum film forming apparatus is an apparatus that uses reactive sputtering, and more specifically, a metal sputtering target disposed in a reduced pressure space and a reaction for introducing a reactive gas into the reduced pressure space. A gas supply means; a discharge gas supply means for introducing a discharge gas into the reduced pressure space; and a power source for supplying power for exciting the discharge gas to the target and the electrode in the reduced pressure space. When an insulating material formed based on the reaction between the reaction gas activated by the target gas and the target material sputtered by the discharge plasma is deposited on the electrode, the conductive material regenerates the conductivity of the electrode. An apparatus in which the target material as a material is deposited so as to cover the insulating material of the electrode.

また、前記真空成膜装置の他の例は、前記減圧空間に放電プラズマを放出するプラズマガンを備え、前記電極が前記放電プラズマを回収する陽極に相当する装置である。 Another example of the vacuum film forming apparatus is an apparatus that includes a plasma gun that discharges discharge plasma in the decompressed space, and the electrode corresponds to an anode that collects the discharge plasma.

そしてこの場合、前記放電プラズマが前記減圧空間を輸送される間に、前記放電プラズマをシート状に成形する磁界発生手段を備え、前記シート状の放電プラズマにより活性化された反応ガスを基に生成してなる絶縁材料が前記陽極に堆積した場合には、前記陽極の導電性を再生する導電材料が、前記陽極の絶縁材料を覆うように堆積する装置であっても良い。 In this case, magnetic field generating means for forming the discharge plasma into a sheet shape while the discharge plasma is transported through the reduced pressure space is generated based on the reaction gas activated by the sheet-like discharge plasma. In the case where the insulating material thus formed is deposited on the anode, the conductive material for regenerating the conductivity of the anode may be deposited so as to cover the insulating material of the anode.

前記導電材料からなる導電膜と電極との間の電気接続としては、この導電膜が、前記絶縁材料からなる絶縁膜を介在させた状態において前記電極の導通領域を介して前記電極と電気接続しても良い。 As an electrical connection between the conductive film made of the conductive material and the electrode, the conductive film is electrically connected to the electrode through the conductive region of the electrode in a state where the insulating film made of the insulating material is interposed. May be.

当該電気接続の一形態例は、前記電極は、前記放電プラズマを臨む表面と前記表面に略直交する側面とを有してなり、前記電極の側面が前記導通領域として機能するものである。なおこの場合、前記電極の側面への導電膜形成に、スパッタリング法等のターゲット材料の回り込み現象を利用しても良い。 In one embodiment of the electrical connection, the electrode has a surface facing the discharge plasma and a side surface substantially orthogonal to the surface, and the side surface of the electrode functions as the conduction region. In this case, a wraparound phenomenon of the target material such as sputtering may be used for forming the conductive film on the side surface of the electrode.

また、当該電気接続の他の形態例は、前記電極に対して進退可能に構成された前記電極の遮蔽部材を備えて構成され、前記絶縁材料が前記電極に堆積する間、前記遮蔽部材の進入により、前記遮蔽部材により遮蔽された前記電極の部分が前記導通領域として機能するものである。 In addition, another example of the electrical connection includes the electrode shielding member configured to be movable back and forth with respect to the electrode, and the shielding member enters while the insulating material is deposited on the electrode. Thus, the portion of the electrode shielded by the shielding member functions as the conduction region.

更に、当該電気接続の更なる他の形態例は、島状の前記絶縁膜の間にある前記電極の露出部が前記導通領域として機能するものである。 In still another embodiment of the electrical connection, an exposed portion of the electrode between the island-shaped insulating films functions as the conduction region.

本発明の成膜方法は、減圧空間に反応ガスを導き、前記減圧空間の電極に放電プラズマ形成用の電力を給電し、前記放電プラズマにより活性化された反応ガスを基に生成してなる絶縁材料を前記減圧空間内の基板に堆積させ、前記絶縁材料が前記電極に堆積した場合には、前記減圧空間への前記反応ガスの導入を止めた後、前記電極の導電性を再生する導電材料を、前記電極の絶縁材料を覆うように堆積させる方法である。 In the film forming method of the present invention, an insulating gas is formed by introducing a reaction gas into a decompression space, supplying power for forming discharge plasma to an electrode in the decompression space, and generating the reaction gas based on the reaction gas activated by the discharge plasma. When the material is deposited on the substrate in the decompression space and the insulating material is deposited on the electrode, the conductive material regenerates the conductivity of the electrode after stopping the introduction of the reaction gas into the decompression space. Is deposited so as to cover the insulating material of the electrode.

なおここで、前記成膜方法の一例は反応性スパッタリングによる成膜方法であり、より詳しくは、減圧空間に放電ガスおよび反応ガスを導き、前記放電ガスを励起する電力を、前記減圧空間のターゲットおよび電極に給電し、前記放電プラズマにより活性化された反応ガスと、前記放電プラズマによりスパッタリングされたターゲット材料との反応を基に生成してなる絶縁材料を前記減圧空間内の基板に堆積させ、前記絶縁材料が前記電極に堆積した場合には、前記減圧空間への前記反応ガス導入を止めた後、前記電極の導電性を再生する導電材料としての前記ターゲット材料を、前記電極の絶縁材料を覆うように堆積させる方法である。 Here, an example of the film forming method is a film forming method by reactive sputtering. More specifically, a discharge gas and a reactive gas are introduced into the reduced pressure space, and electric power for exciting the discharge gas is supplied to the target in the reduced pressure space. And an electrode, and an insulating material formed on the basis of a reaction between a reaction gas activated by the discharge plasma and a target material sputtered by the discharge plasma is deposited on the substrate in the reduced pressure space, When the insulating material is deposited on the electrode, after stopping the introduction of the reaction gas into the reduced pressure space, the target material as a conductive material for regenerating the conductivity of the electrode is used as the insulating material for the electrode. It is the method of depositing so that it may cover.

本発明によれば、プラズマ形成用電極に絶縁材料が堆積した際に、当該電極の導電性の適切な再生を図れる真空成膜装置および成膜方法が得られる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when an insulating material deposits on the electrode for plasma formation, the vacuum film-forming apparatus and film-forming method which can aim at appropriate reproduction | regeneration of the electroconductivity of the said electrode are obtained.

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図２は、本発明の実施の形態の反応性スパッタリング装置の一構成例を示した概略図である。 FIG. 2 is a schematic view showing a configuration example of the reactive sputtering apparatus according to the embodiment of the present invention.

本実施の形態の反応性スパッタリング装置１００（真空成膜装置）は、主として、減圧空間Ｐ（以下、「内部Ｐ」と略す）を有する真空槽１０と、この真空槽１０の壁部の開口（不図示）を介して真空槽１０の内部Ｐを真空引きする真空ポンプ（不図示）と、真空槽１０の内部Ｐに放電ガスとしてのアルゴンガス（Ａｒガス）を導く放電ガス供給手段２２（例えば放電ガス供給元弁）と、真空槽１０の内部Ｐに反応ガスとしての酸素ガス（Ｏ₂ガス）を導く反応ガス供給手段２３（例えば反応ガス供給元弁）と、を備える。 The reactive sputtering apparatus 100 (vacuum film forming apparatus) of the present embodiment mainly includes a vacuum chamber 10 having a decompression space P (hereinafter, abbreviated as “internal P”) and an opening ( A vacuum pump (not shown) that evacuates the inside P of the vacuum chamber 10 via a not-shown discharge gas supply means 22 (for example, a gas that discharges argon gas (Ar gas) as a discharge gas to the inside P of the vacuum chamber 10) A discharge gas supply source valve) and reaction gas supply means 23 (for example, a reaction gas supply source valve) for introducing oxygen gas (O ₂ gas) as a reaction gas into the inside P of the vacuum chamber 10.

また、真空槽１０の内部Ｐには、アルミ金属（Ａｌ）からなる板状のターゲット１３と、金属製のスパッタリング陽極用の板状の電極１４とが、基板１２を挟むようにして互いに対向するように配置されている。 Further, in the inside P of the vacuum chamber 10, a plate-like target 13 made of aluminum metal (Al) and a plate-like electrode 14 for a metal sputtering anode are opposed to each other with the substrate 12 interposed therebetween. Has been placed.

酸素ガスを真空槽１０内に導く真空槽１０の側壁部の開口は、基板１２とターゲット１３との間の基板１２寄りに位置し、Ａｒガスを真空槽１０内に導く真空槽１０の側壁部の開口は、基板１２とターゲット１３との間のターゲット１３寄りに位置している。 The opening of the side wall portion of the vacuum chamber 10 that guides oxygen gas into the vacuum chamber 10 is located near the substrate 12 between the substrate 12 and the target 13, and the side wall portion of the vacuum chamber 10 that guides Ar gas into the vacuum chamber 10. Is located near the target 13 between the substrate 12 and the target 13.

なお、ターゲット１３の裏面に、複数の磁石からなる磁界発生手段（不図示）が配置され、これらの磁石の作る磁力線により、ターゲット１３の表面近傍に所定の漏れ磁界が形成されている。 A magnetic field generating means (not shown) composed of a plurality of magnets is disposed on the back surface of the target 13, and a predetermined leakage magnetic field is formed in the vicinity of the surface of the target 13 by magnetic lines generated by these magnets.

このターゲット１３は、基板１２に被膜させる薄膜の母材であり、放電プラズマ中のイオン（Ａｒ⁺）を引き付ける電界を形成する目的で、直流の定電力電源ＶＳより陰極になるように、一定の電力を供給されている。なお電極１４が、定電力電源ＶＳの陽極側に接続されている。 The target 13 is a base material of a thin film to be coated on the substrate 12, and is a constant so as to become a cathode from a DC constant power source VS for the purpose of forming an electric field that attracts ions (Ar ⁺ ) in the discharge plasma. Power is supplied. The electrode 14 is connected to the anode side of the constant power source VS.

そして、ターゲット１３のスパッタリングの過程において、放電プラズマ閉じ込め用のトンネル状の漏れ磁界と電界とを直交させることによるＡｒガス放電（マグネトロン放電）に基づき、ターゲット１３の表面付近に多数の荷電粒子（Ａｒ⁺および電子）からなる高密度の放電プラズマが形成される。 In the process of sputtering the target 13, a large number of charged particles (Ar) are formed near the surface of the target 13 based on Ar gas discharge (magnetron discharge) by making the tunnel-like leakage magnetic field for confining the discharge plasma perpendicular to the electric field. ^A high density discharge plasma consisting of ⁺ and electrons) is formed.

このＡｒ⁺は、定電力電源ＶＳからターゲット１３に印加された定電力の電界に基づきターゲット１３に引き付けられる。これにより、ターゲット１３の構成原子（ここではＡｌ原子）が、Ａｒ⁺の衝突エネルギーによりターゲット１３の表面から叩き出される。一方、叩き出されたＡｌ原子は、放電プラズマにより活性化されたＯ₂ガスと反応した後、Ａｌ₂Ｏ₃材料（絶縁材料）となる。このＡｌ₂Ｏ₃材料が基板１２に堆積される。 This Ar ⁺ is attracted to the target 13 based on the electric field of constant power applied to the target 13 from the constant power source VS. Thus, the constituent atoms of the target 13 (here, Al atoms) are knocked out of the surface of the target 13 by the collision energy of Ar ⁺ . On the other hand, the struck Al atoms become Al ₂ O ₃ material (insulating material) after reacting with O ₂ gas activated by the discharge plasma. This Al ₂ O ₃ material is deposited on the substrate 12.

なおここでは、ターゲット１３としてＡｌ金属を選び、反応ガスとしてＯ₂ガスを選んで、Ａｌ₂Ｏ₃材料を基板に堆積する例を述べたが、ターゲット材料や反応ガス種はこれに限定されない。 Although an example in which Al metal is selected as the target 13 and O ₂ gas is selected as the reaction gas and the Al ₂ O ₃ material is deposited on the substrate has been described here, the target material and the reaction gas species are not limited thereto.

例えば、ターゲット材料としてシリコン（Ｓｉ）を選び、反応ガスとして酸素ガス（Ｏ₂ガス）を選んで、基板に二酸化珪素（ＳｉＯ₂）を堆積して良い。 For example, silicon dioxide (SiO ₂ ) may be deposited on the substrate by selecting silicon (Si) as the target material and oxygen gas (O ₂ gas) as the reaction gas.

次に、本実施の形態の反応性スパッタリング装置の動作について図面を参照して説明する。 Next, the operation of the reactive sputtering apparatus of this embodiment will be described with reference to the drawings.

図３は、本実施の形態の反応性スパッタリング装置の動作の一例を説明する図である。図３（ａ）は、反応性スパッタリング工程（真空成膜工程）中の装置内部の様子を示した図である。図３（ｂ）は、電極再生工程（金属スパッタリング工程）中の装置内部の様子を示した図である。 FIG. 3 is a diagram for explaining an example of the operation of the reactive sputtering apparatus of the present embodiment. FIG. 3A is a diagram showing the inside of the apparatus during the reactive sputtering process (vacuum film forming process). FIG. 3B is a diagram showing the inside of the apparatus during the electrode regeneration process (metal sputtering process).

図３（ａ）の反応性スパッタリング工程によれば、真空槽１０の内部Ｐには、放電ガス供給手段２２を開いてＡｒガスが導かれるとともに、反応ガス供給手段２３を開いてＯ₂ガスが導かれている。 According to the reactive sputtering step of FIG. 3 (a), Ar gas is introduced into the interior P of the vacuum chamber 10 by opening the discharge gas supply means 22, and the reaction gas supply means 23 is opened and O ₂ gas is introduced. Led.

この状態で、Ａｒガスを励起（電離）する電力が、定電力電源ＶＳからターゲット１３および電極１４に給電される。これにより、Ａｒ⁺と電子からなる放電プラズマにより活性化されたＯ₂ガスと、この放電プラズマ中のＡｒ⁺によりスパッタリングされたＡｌ原子との反応を基にして形成されたＡｌ₂Ｏ₃材料が、ターゲット１３に対向する基板１２の表面に堆積される。 In this state, power for exciting (ionizing) Ar gas is supplied from the constant power source VS to the target 13 and the electrode 14. Thereby, an Al ₂ O ₃ material formed on the basis of a reaction between O ₂ gas activated by the discharge plasma composed of Ar ⁺ and electrons and Al atoms sputtered by Ar ⁺ in the discharge plasma is obtained. , Deposited on the surface of the substrate 12 facing the target 13.

そして、このようなＡｌ₂Ｏ₃材料が、基板１２の裏面側（ターゲット１３に対向する面と反対側）に対向する電極１４の表面に所定の厚み以上の絶縁膜３０として堆積した場合には、上述のとおり、放電の安定性が損なわれる。このため、図３（ｂ）に示した電極再生工程が、以下に述べる如く、実行される。 When such an Al ₂ O ₃ material is deposited as an insulating film 30 having a predetermined thickness or more on the surface of the electrode 14 facing the back side of the substrate 12 (opposite side facing the target 13). As described above, the stability of discharge is impaired. Therefore, the electrode regeneration process shown in FIG. 3B is performed as described below.

図３（ｂ）の電極再生工程では、反応ガス供給手段２３を閉じて真空槽１０の内部Ｐへの反応ガス導入が止められ、基板１２が、真空槽１０の内部Ｐから取り除かれている。 In the electrode regeneration process of FIG. 3B, the reaction gas supply means 23 is closed to stop the introduction of the reaction gas into the interior P of the vacuum chamber 10, and the substrate 12 is removed from the interior P of the vacuum chamber 10.

この状態で、Ａｒガスを励起（電離）する電力が、定電力電源ＶＳからターゲット１３および電極１４に給電される。これにより、放電プラズマ中のＡｒ⁺によりスパッタリングされたＡｌ原子が、電極１４の絶縁膜３０を被膜する導電性金属膜３１（導電膜）を形成するよう堆積され、電極１４の導電性が再生される。 In this state, power for exciting (ionizing) Ar gas is supplied from the constant power source VS to the target 13 and the electrode 14. Thereby, Al atoms sputtered by Ar ⁺ in the discharge plasma are deposited so as to form a conductive metal film 31 (conductive film) that covers the insulating film 30 of the electrode 14, and the conductivity of the electrode 14 is regenerated. The

本実施の形態では、スパッタリング陽極としての電極１４の導電性再生技術を述べた。その一方で、スパッタリング陰極（ターゲット１３）に、絶縁材料が堆積しても、このような絶縁材料は、ターゲット材料とともにＡｒ⁺によりスパッタリングされ、その結果として、ターゲット１３の絶縁材料堆積による問題が顕在化する可能性は低い。なおここでは詳細な説明を省くが、プラズマＣＶＤ装置のＣＶＤ電極については、陽電極および陰電極とも、以上に述べた絶縁材料堆積に配慮する必要がある。 In the present embodiment, the conductive regeneration technique of the electrode 14 as a sputtering anode has been described. On the other hand, even if an insulating material is deposited on the sputtering cathode (target 13), such an insulating material is sputtered with Ar ⁺ together with the target material, and as a result, a problem due to the deposition of the insulating material on the target 13 becomes obvious. It is unlikely that Although detailed description is omitted here, regarding the CVD electrode of the plasma CVD apparatus, it is necessary to consider the above-described deposition of the insulating material for both the positive electrode and the negative electrode.

ところで、この金属膜３１をスパッタリング陽極として適切に機能させるには、絶縁膜３０が介在した金属膜３１と電極１４との間の電気接続（導通）を適切に図る必要がある。以下、金属膜３１と電極１４との間の電気接続例について述べる。 By the way, in order for this metal film 31 to function properly as a sputtering anode, it is necessary to appropriately establish electrical connection (conduction) between the electrode 14 and the metal film 31 with the insulating film 30 interposed therebetween. Hereinafter, an example of electrical connection between the metal film 31 and the electrode 14 will be described.

金属膜３１と電極１４との間の電気接続の具体例は、絶縁膜３０の電極１４への形成状態に依存して、各種の形態に分類される。 Specific examples of the electrical connection between the metal film 31 and the electrode 14 are classified into various forms depending on the formation state of the insulating film 30 on the electrode 14.

図４は、金属膜と電極との間の電気接続の一形態例を説明する図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an electrical connection between a metal film and an electrode.

図４（ａ）に示す如く、絶縁膜３０が、放電プラズマを臨む電極１４の表面に主として形成される形態であれば、この表面に直交する電極１４の側面は、絶縁膜３０に被膜されておらず、金属膜３１との電気接続をとる電極１４の導通領域Ｃとして機能し得る。 If the insulating film 30 is mainly formed on the surface of the electrode 14 facing the discharge plasma as shown in FIG. 4A, the side surface of the electrode 14 orthogonal to the surface is coated with the insulating film 30. In other words, it can function as a conduction region C of the electrode 14 that is electrically connected to the metal film 31.

すなわち、図４（ｂ）に示す如く、例えばスパッタリングされたＡｌ原子の回り込み現象を利用して、Ａｌ原子からなる金属膜３１が電極１４の表面の絶縁膜３０と電極１４の側面とを被膜して形成され、金属膜３１と電極１４との間の電気接続（導通）を、電極１４の側面を介して図ることが可能になり、金属膜３１に定電力電源ＶＳの電力を適切に給電できる。 That is, as shown in FIG. 4B, for example, the metal film 31 made of Al atoms covers the insulating film 30 on the surface of the electrode 14 and the side surface of the electrode 14 by utilizing the wraparound phenomenon of sputtered Al atoms. The electrical connection (conduction) between the metal film 31 and the electrode 14 can be achieved through the side surface of the electrode 14, and the power of the constant power source VS can be appropriately supplied to the metal film 31. .

なお、金属膜３１を形成する専用の薄膜形成手段（例えば、真空蒸着源）を用いて、電極１４の側面に向いた方向に金属原子を飛散させるといった金属膜形成方法を用いても良い。 Note that a metal film forming method in which metal atoms are scattered in a direction toward the side surface of the electrode 14 using a dedicated thin film forming means (for example, a vacuum evaporation source) for forming the metal film 31 may be used.

図５は、金属膜と電極との間の電気接続の他の形態例を説明する図である。 FIG. 5 is a diagram for explaining another example of the electrical connection between the metal film and the electrode.

図５（ａ）に示す如く、絶縁膜３０が、放電プラズマを臨む電極１４の表面の他、この表面に直交する側面にも回り込むように形成される形態であれば、電極１４の表面の部分４０に対し、適宜のアクチュエータ（不図示）により進退可能に構成された遮蔽部材４１を備える必要がある。 As shown in FIG. 5A, if the insulating film 30 is formed so as to wrap around the side surface orthogonal to the surface of the electrode 14 facing the discharge plasma, the portion of the surface of the electrode 14 40, it is necessary to include a shielding member 41 configured to be movable back and forth by an appropriate actuator (not shown).

そうすれば、Ａｌ₂Ｏ₃材料が電極１４に堆積する間、図５（ａ）に示す如く、遮蔽部材４１が、電極１４の表面の部分４０を遮蔽するように進入して、この箇所のＡｌ₂Ｏ₃材料堆積が防止され、電極１４の表面の部分４０に対応する電極１４の表面が露出した状態に維持される。その結果、この部分４０が、金属膜３１との電気接続をとる電極１４の導通領域Ｃとして機能し得る。 Then, while the Al ₂ O ₃ material is deposited on the electrode 14, as shown in FIG. 5A, the shielding member 41 enters so as to shield the portion 40 on the surface of the electrode 14. Al ₂ O ₃ material deposition is prevented and the surface of the electrode 14 corresponding to the portion 40 of the surface of the electrode 14 is kept exposed. As a result, this portion 40 can function as a conduction region C of the electrode 14 that is electrically connected to the metal film 31.

すなわち、図５（ｂ）に示す如く、Ａｌ原子が電極１４の表面の絶縁膜３０を覆うように堆積する間、遮蔽部材４１が電極１４の表面の部分４０から退避し、この部分４０を介してＡｌ原子からなる金属膜３１と電極１４との間の電気接続が図れ、金属膜３１に定電力電源ＶＳの電力を適切に給電できる。 That is, as shown in FIG. 5B, while the Al atoms are deposited so as to cover the insulating film 30 on the surface of the electrode 14, the shielding member 41 is retracted from the portion 40 on the surface of the electrode 14, and this portion 40 is interposed. Thus, electrical connection between the metal film 31 made of Al atoms and the electrode 14 can be achieved, and the power of the constant power source VS can be appropriately supplied to the metal film 31.

図６は、金属膜と電極との間の電気接続の更なる他の形態例を説明する図である。 FIG. 6 is a diagram for explaining still another example of the electrical connection between the metal film and the electrode.

図６（ａ）に示す如く、放電プラズマを臨む電極１４の表面に絶縁膜３０が島状に形成される形態であれば、島状の絶縁膜３０の間にある電極１４の露出部５０が、金属膜３１との電気接続をとる電極１４の導通領域Ｃとして機能し得る。 As shown in FIG. 6A, if the insulating film 30 is formed in an island shape on the surface of the electrode 14 facing the discharge plasma, the exposed portion 50 of the electrode 14 between the island-shaped insulating films 30 is formed. It can function as the conduction region C of the electrode 14 that is electrically connected to the metal film 31.

すなわち、図６（ｂ）に示す如く、Ａｌ原子からなる金属膜３１が、電極１４の表面の絶縁膜３０と電極１４の露出部５０とを被膜して形成され、金属膜３１と電極１４との間の電気接続を、露出部５０を介して図ることが可能になり、金属膜３１に定電力電源ＶＳの電力を適切に給電できる。 That is, as shown in FIG. 6B, the metal film 31 made of Al atoms is formed by coating the insulating film 30 on the surface of the electrode 14 and the exposed portion 50 of the electrode 14. Can be connected through the exposed portion 50, and the power of the constant power source VS can be appropriately supplied to the metal film 31.

以上に述べた本実施の形態の反応性スパッタリング装置１００によれば、真空槽１０の内部Ｐに配置されたターゲット１３と、真空槽１０内にＯ₂ガスを導く反応ガス供給手段２３と、真空槽１０内にＡｒガスを導く放電ガス供給手段２２と、Ａｒガスを励起（電離）する電力をターゲット１３と電極１４に給電する定電力電源ＶＳと、を備えて構成され、Ａｒガス放電プラズマにより活性化されたＯ₂ガスと、この放電プラズマによりスパッタリングされたＡｌ原子との反応を基にして形成されるＡｌ₂Ｏ₃材料が、電極１４に堆積した場合には、図３（ａ）に示した反応性スパッタリング工程から図３（ｂ）に示した電極再生工程に移行して、電極１４の導電性を再生する導電材料としてのＡｌ原子が、電極１４のＡｌ₂Ｏ₃材料を覆うように堆積する。 According to the reactive sputtering apparatus 100 of the present embodiment described above, the target 13 disposed in the inside P of the vacuum chamber 10, the reactive gas supply means 23 for introducing O ₂ gas into the vacuum chamber 10, and the vacuum A discharge gas supply means 22 for introducing Ar gas into the tank 10, and a constant power source VS for supplying power for exciting (ionizing) Ar gas to the target 13 and the electrode 14, are configured by Ar gas discharge plasma. When an Al ₂ O ₃ material formed on the basis of the reaction between the activated O ₂ gas and Al atoms sputtered by this discharge plasma is deposited on the electrode 14, FIG. from the reactive sputtering process shown proceeds to the electrode regeneration step shown in FIG. 3 (b), Al atom as a conductive material for reproducing the conductivity of the electrode 14 covers the Al ₂ O ₃ material of the electrodes 14 It is deposited to.

このようにして電極１４の導電性を再生できるため、反応性スパッタリング装置１００の安定な放電を長期間に亘り持続できる。 Since the conductivity of the electrode 14 can be regenerated in this way, the stable discharge of the reactive sputtering apparatus 100 can be sustained for a long time.

特に、図３（ａ）に示した反応性スパッタリング工程と、図３（ｂ）に示した電極再生工程とを交互に反復させることにより、スパッタリング陽極としての電極１４の清掃乃至交換等のメンテナンスサイクルを大幅に延ばすことが可能になり、ひいては反応性スパッタリング装置１００の生産性を改善でき好適である。 In particular, a maintenance cycle such as cleaning or replacement of the electrode 14 as a sputtering anode is performed by alternately repeating the reactive sputtering step shown in FIG. 3A and the electrode regeneration step shown in FIG. 3B. It is possible to greatly extend the thickness of the reactive sputtering apparatus 100 and thus improve the productivity of the reactive sputtering apparatus 100, which is preferable.

〔変形例〕
ここまで、スパッタリング電極の導電性再生技術を説明した。しかしここに述べた技術は、スパッタリング電極への適用に限定されるものではなく、プラズマ形成用電極を備えて、絶縁材料を堆積する真空成膜装置であれば本技術を適用する価値がある。 [Modification]
So far, the conductive regeneration technology of the sputtering electrode has been described. However, the technique described here is not limited to the application to the sputtering electrode, and the present technique is worth applying to any vacuum film forming apparatus that includes a plasma forming electrode and deposits an insulating material.

例えば、ＣＶＤ電極を備えたプラズマＣＶＤ装置であっても、本技術を適用できる。 For example, the present technology can be applied even to a plasma CVD apparatus provided with a CVD electrode.

また、本技術を適用した真空成膜装置の他の例は、放電プラズマを高密度に生成するプラズマガン（不図示）を備えた装置である。そして、この場合、放電プラズマを回収するプラズマガンの陽極は、本実施の形態で述べたスパッタリング電極と同様に絶縁材料により汚染される場合がある。 Another example of the vacuum film forming apparatus to which the present technology is applied is an apparatus including a plasma gun (not shown) that generates discharge plasma with high density. In this case, the anode of the plasma gun that collects the discharge plasma may be contaminated with an insulating material in the same manner as the sputtering electrode described in this embodiment.

例えば、放電プラズマが真空槽内の減圧空間を輸送される間に、この放電プラズマをシート状に広げる磁界発生手段（不図示）を備えて構成され、このプラズマガンの陰極と陽極との間に、適宜の直流電源に基づく低電圧かつ大電流のアーク放電により、高密度の放電を可能にするシートプラズマ成膜装置に、本実施の形態で述べた導電性再生技術が適用できる。すなわち、シートプラズマ成膜装置の真空槽内で、シート状プラズマ中の放電ガスイオン（例えばＡｒ⁺）用いた反応性スパッタリングやプラズマＣＶＤを実行すれば、シート状プラズマを回収するプラズマガンの陽極には、シート状プラズマにより活性化された反応ガスを基に生成してなる絶縁材料が堆積する場合がある。 For example, while the discharge plasma is transported through the decompression space in the vacuum chamber, it is configured to include magnetic field generating means (not shown) that spreads the discharge plasma in a sheet form, and between the cathode and anode of the plasma gun. The conductive regeneration technique described in this embodiment can be applied to a sheet plasma film forming apparatus that enables high-density discharge by low-voltage and large-current arc discharge based on an appropriate DC power source. That is, if reactive sputtering or plasma CVD using discharge gas ions (for example, Ar ⁺ ) in the sheet plasma is performed in the vacuum chamber of the sheet plasma film forming apparatus, the anode of the plasma gun that collects the sheet plasma is used. In some cases, an insulating material formed based on a reactive gas activated by sheet plasma is deposited.

本発明による真空成膜装置および成膜方法は、例えば、反応性スパッタリング法やＣＶＤ法によって絶縁材料を基板に堆積する装置に利用できる。 The vacuum film forming apparatus and film forming method according to the present invention can be used for an apparatus for depositing an insulating material on a substrate by, for example, a reactive sputtering method or a CVD method.

金属膜による再生前と再生後のＣＶＤ電極について、横軸にＭＦ電源による電極への電力投入後の経過時間をとり、左縦軸にＡｒ放電電圧をとり、右縦軸にＡｒ放電電力をとって、Ａｒ放電電圧およびＡｒ放電電力の経時変化の一例を示した図である。For the CVD electrodes before and after regeneration with a metal film, the horizontal axis represents the elapsed time after power is applied to the electrode by the MF power source, the left vertical axis represents Ar discharge voltage, and the right vertical axis represents Ar discharge power. It is the figure which showed an example of the time-dependent change of Ar discharge voltage and Ar discharge power. 本発明の実施の形態の反応性スパッタリング装置の一構成例を示した概略図である。It is the schematic which showed the example of 1 structure of the reactive sputtering apparatus of embodiment of this invention. 本実施の形態の反応性スパッタリング装置の動作の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of operation | movement of the reactive sputtering apparatus of this Embodiment. 金属膜と電極との間の電気接続の一形態例を説明する図である。It is a figure explaining an example of electric connection between a metal film and an electrode. 金属膜と電極との間の電気接続の他の形態例を説明する図である。It is a figure explaining the other example of an electrical connection between a metal film and an electrode. 金属膜と電極との間の電気接続の更なる他の形態例を説明する図である。It is a figure explaining the further another example of an electrical connection between a metal film and an electrode.

符号の説明Explanation of symbols

１０真空槽
１２基板
１３ターゲット
１４電極
２２放電ガス供給手段
２３反応ガス供給手段
３０絶縁膜
３１金属膜
４０電極の表面の部分
４１遮蔽部材
５０露出部
１００反応性スパッタリング装置
Ｖ１、Ｖ２Ａｒ放電電圧
Ｐ減圧空間
Ｐ１、Ｐ２Ａｒ放電電力
ＶＳ定電力電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vacuum chamber 12 Substrate 13 Target 14 Electrode 22 Discharge gas supply means 23 Reactive gas supply means 30 Insulating film 31 Metal film 40 Electrode surface part 41 Shield member 50 Exposed part 100 Reactive sputtering apparatus V1, V2 Ar discharge voltage P Depressurization Space P1, P2 Ar discharge power VS constant power supply

Claims

減圧空間に反応ガスを導く反応ガス供給手段と、
放電プラズマ形成用の電力を前記減圧空間の電極に給電する電力源と、
を備え、
前記放電プラズマにより活性化された反応ガスを基に生成してなる絶縁材料が前記電極に堆積した場合には、前記電極の導電性を再生する導電材料が、前記電極の絶縁材料を覆うように堆積する、真空成膜装置。 Reactive gas supply means for introducing the reactive gas into the decompression space;
A power source for supplying electric power for forming discharge plasma to the electrode in the decompression space;
With
When an insulating material generated based on the reaction gas activated by the discharge plasma is deposited on the electrode, the conductive material for regenerating the conductivity of the electrode covers the insulating material of the electrode. Vacuum deposition equipment for deposition.

減圧空間に配置された金属製のスパッタリング用のターゲットと、
前記減圧空間に反応ガスを導く反応ガス供給手段と、
前記減圧空間に放電ガスを導く放電ガス供給手段と、
前記放電ガスを励起する電力を前記減圧空間の前記ターゲットと電極に給電する電力源と、
を備え、
放電プラズマにより活性化された反応ガスと前記放電プラズマによりスパッタリングされたターゲット材料との反応を基に生成してなる絶縁材料が、前記電極に堆積した場合には、前記電極の導電性を再生する導電材料としての前記ターゲット材料が、前記電極の絶縁材料を覆うように堆積する、真空成膜装置。 A metal sputtering target placed in a vacuum space;
Reactive gas supply means for introducing a reactive gas into the decompression space;
Discharge gas supply means for guiding the discharge gas to the decompression space;
A power source for supplying power for exciting the discharge gas to the target and the electrode in the decompression space;
With
When an insulating material formed on the basis of the reaction between the reaction gas activated by the discharge plasma and the target material sputtered by the discharge plasma is deposited on the electrode, the conductivity of the electrode is regenerated. A vacuum film forming apparatus in which the target material as a conductive material is deposited so as to cover the insulating material of the electrode.

前記減圧空間に前記放電プラズマを放出するプラズマガンを備え、
前記電極が前記放電プラズマを回収する陽極である、請求項１記載の真空成膜装置。 A plasma gun for emitting the discharge plasma in the decompression space;
The vacuum film-forming apparatus according to claim 1, wherein the electrode is an anode that collects the discharge plasma.

前記放電プラズマが前記減圧空間を輸送される間に、前記放電プラズマをシート状に成形する磁界発生手段を備え、
前記シート状の放電プラズマにより活性化された反応ガスを基に生成してなる絶縁材料が前記陽極に堆積した場合には、前記陽極の導電性を再生する導電材料が、前記陽極の絶縁材料を覆うように堆積する、請求項３記載の真空成膜装置。 Magnetic field generating means for forming the discharge plasma into a sheet while the discharge plasma is transported through the reduced pressure space,
When an insulating material formed based on the reaction gas activated by the sheet-like discharge plasma is deposited on the anode, the conductive material for regenerating the conductivity of the anode is the insulating material for the anode. The vacuum film-forming apparatus according to claim 3, which is deposited so as to cover.

前記導電材料からなる導電膜は、前記絶縁材料からなる絶縁膜を介在させた状態において前記電極の導通領域を介して前記電極と電気接続する、請求項１乃至４の何れかに記載の真空成膜装置。 5. The vacuum forming device according to claim 1, wherein the conductive film made of the conductive material is electrically connected to the electrode through the conductive region of the electrode with the insulating film made of the insulating material interposed. Membrane device.

前記電極は、前記放電プラズマを臨む表面と前記表面に略直交する側面とを有してなり、前記電極の側面が前記導通領域として機能する、請求項５記載の真空成膜装置。 The vacuum film forming apparatus according to claim 5, wherein the electrode has a surface facing the discharge plasma and a side surface substantially orthogonal to the surface, and the side surface of the electrode functions as the conduction region.

前記電極に対して進退可能に構成された前記電極の遮蔽部材を備え、
前記絶縁材料が前記電極に堆積する間、前記遮蔽部材の進入により、前記遮蔽部材により遮蔽された前記電極の部分が前記導通領域として機能する、請求項５記載の真空成膜装置。 A shielding member for the electrode configured to be movable back and forth with respect to the electrode;
The vacuum film forming apparatus according to claim 5, wherein a portion of the electrode shielded by the shielding member functions as the conduction region by the entry of the shielding member while the insulating material is deposited on the electrode.

島状の前記絶縁膜の間にある前記電極の露出部が前記導通領域として機能する、請求項５記載の真空成膜装置。 The vacuum film-forming apparatus according to claim 5, wherein an exposed portion of the electrode between the island-shaped insulating films functions as the conduction region.

減圧空間に反応ガスを導き、
前記減圧空間の電極に放電プラズマ形成用の電力を給電し、
前記放電プラズマにより活性化された反応ガスを基に生成してなる絶縁材料を、前記減圧空間内の基板に堆積させ、
前記絶縁材料が前記電極に堆積した場合には、前記減圧空間への前記反応ガスの導入を止めた後、前記電極の導電性を再生する導電材料を、前記電極の絶縁材料を覆うように堆積させる、成膜方法。 Lead the reaction gas to the decompression space,
Power is supplied to the electrode in the decompression space for forming discharge plasma,
An insulating material formed based on the reaction gas activated by the discharge plasma is deposited on the substrate in the decompression space;
When the insulating material is deposited on the electrode, after stopping the introduction of the reaction gas into the reduced pressure space, a conductive material that regenerates the conductivity of the electrode is deposited so as to cover the insulating material of the electrode. A film forming method.

減圧空間に放電ガスおよび反応ガスを導き、
前記放電ガスを励起する電力を、前記減圧空間のターゲットおよび電極に給電し、
前記放電プラズマにより活性化された反応ガスと、前記放電プラズマによりスパッタリングされたターゲット材料との反応を基に生成してなる絶縁材料を、前記減圧空間内の基板に堆積させ、
前記絶縁材料が前記電極に堆積した場合には、前記減圧空間への前記反応ガス導入を止めた後、前記電極の導電性を再生する導電材料としての前記ターゲット材料を、前記電極の絶縁材料を覆うように堆積させる、成膜方法。 Lead discharge gas and reaction gas to the decompression space,
The power for exciting the discharge gas is supplied to the target and the electrode in the decompression space,
Depositing an insulating material formed on the basis of a reaction between a reaction gas activated by the discharge plasma and a target material sputtered by the discharge plasma on a substrate in the decompression space;
When the insulating material is deposited on the electrode, after stopping the introduction of the reaction gas into the reduced pressure space, the target material as a conductive material for regenerating the conductivity of the electrode is used as the insulating material for the electrode. A film forming method of depositing so as to cover.