JP2901634B2 - 高周波バイアススパッタリング装置及びその方法 - Google Patents
高周波バイアススパッタリング装置及びその方法Info
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- JP2901634B2 JP2901634B2 JP1066120A JP6612089A JP2901634B2 JP 2901634 B2 JP2901634 B2 JP 2901634B2 JP 1066120 A JP1066120 A JP 1066120A JP 6612089 A JP6612089 A JP 6612089A JP 2901634 B2 JP2901634 B2 JP 2901634B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、基板上に薄膜を形成するための高周波バイ
アススパッタリング装置及びその方法に関する。
アススパッタリング装置及びその方法に関する。
高周波発振器を共有し、各々の高周波電源からターゲ
ット電極と基板電極とに高周波電力を印加するバイアス
スパッタリング装置において、安定した膜形成を行うた
めに、従来、例えば、特開昭59−205477号に開示されて
いるように、両電極に印加する高周波電力の位相を制御
して、その位相差を一定に維持する方法が採られてい
た。
ット電極と基板電極とに高周波電力を印加するバイアス
スパッタリング装置において、安定した膜形成を行うた
めに、従来、例えば、特開昭59−205477号に開示されて
いるように、両電極に印加する高周波電力の位相を制御
して、その位相差を一定に維持する方法が採られてい
た。
上記従来技術が、両電極に印加される高周波電力の位
相差が一定になるように制御する方式であり、基板電極
のバイアス電圧を所定の値に維持することについては配
慮されておらず、基板電極のバイアス電圧の変動により
スパッタエッチ量が変化するために、基板上に形成され
る薄膜の厚さが毎回ばらついてしまうという問題があっ
た。
相差が一定になるように制御する方式であり、基板電極
のバイアス電圧を所定の値に維持することについては配
慮されておらず、基板電極のバイアス電圧の変動により
スパッタエッチ量が変化するために、基板上に形成され
る薄膜の厚さが毎回ばらついてしまうという問題があっ
た。
本発明の目的は、形成する膜の厚さの再現性が良い高
周波バイアススパッタリング装置及びその方法を提供す
ることにある。
周波バイアススパッタリング装置及びその方法を提供す
ることにある。
上記目的を達成するために、基板電極のバイアス電圧
を検出して設定値と比較し、その差に応じた信号を出力
するバイアス電位検出比較手段と、前記出力信号に基い
て基板電極に印加する高周波電力の位相を調整する位相
調整手段とを設けて、基板電極のバイアス電圧を所定の
値に維持するようにした。
を検出して設定値と比較し、その差に応じた信号を出力
するバイアス電位検出比較手段と、前記出力信号に基い
て基板電極に印加する高周波電力の位相を調整する位相
調整手段とを設けて、基板電極のバイアス電圧を所定の
値に維持するようにした。
バイアス電圧検出比較手段は、基板電極に印加された
高周波電力の波形を検出し、そのエンベロプ波形の半幅
値（以下、これをバイアス電圧という）を求める。次
に、このバイアス電圧を予め設定しておいた基準電圧と
比較し、その差に応じた制御電圧を出力する。（バイア
ス電圧が所定の値のとき、制御電圧は0Vになる。） 位相調整手段は、上記バイアス電圧検出比較手段から
の制御電圧に応じて、位相調整手段に入力する高周波源
からの高周波電力の位相を変化させて基板電極に印加す
る。
高周波電力の波形を検出し、そのエンベロプ波形の半幅
値（以下、これをバイアス電圧という）を求める。次
に、このバイアス電圧を予め設定しておいた基準電圧と
比較し、その差に応じた制御電圧を出力する。（バイア
ス電圧が所定の値のとき、制御電圧は0Vになる。） 位相調整手段は、上記バイアス電圧検出比較手段から
の制御電圧に応じて、位相調整手段に入力する高周波源
からの高周波電力の位相を変化させて基板電極に印加す
る。
それによって、基板電極のバイアス電圧は、常に所定
の値に維持され、基板上には、再現性良く所定の厚さの
薄膜が形成される。
の値に維持され、基板上には、再現性良く所定の厚さの
薄膜が形成される。
以下、本発明に係る高周波バイアススパッタの実施例
を、第１図乃至第８図により説明する。
を、第１図乃至第８図により説明する。
先ず、第１図は、本発明の高周波バイアススパッタ装
置の一実施例を示す概略構成図である。
置の一実施例を示す概略構成図である。
１は真空槽、２はターゲット電極、３はターゲット、
４は基板電極、５は基板である。６は共有の高周波発振
器である。7,8は高周波電源で共有の高周波発振器６の
信号を受けてそれぞれ所定の高周波電力を出力するもの
である。９は高周波位相制御ユニット、10はバイアス電
圧検出比較ユニットである。
４は基板電極、５は基板である。６は共有の高周波発振
器である。7,8は高周波電源で共有の高周波発振器６の
信号を受けてそれぞれ所定の高周波電力を出力するもの
である。９は高周波位相制御ユニット、10はバイアス電
圧検出比較ユニットである。
以上の構成において、真空槽１を真空排気手段（図示
せず）により排気して、ガス導入手段（図示せず）によ
り放電維持用ガス（アルゴンガス;Ar）を導入して所定
の圧力にした後、高周波電源7,8から所定の高周波電力
をターゲット電極２、基板電極４を印加して放電を発生
させて、ターゲット３をスパッタして基板５に薄膜を堆
積させる。
せず）により排気して、ガス導入手段（図示せず）によ
り放電維持用ガス（アルゴンガス;Ar）を導入して所定
の圧力にした後、高周波電源7,8から所定の高周波電力
をターゲット電極２、基板電極４を印加して放電を発生
させて、ターゲット３をスパッタして基板５に薄膜を堆
積させる。
ここで、高周波電源7,8は高周波発振器６を共有して
おり、ターゲット電極２と基板電極４に印加される高周
波電力は周波数が完全に一致するので、周波数のずれに
よる電力の干渉がなく、安定した放電が得られる。
おり、ターゲット電極２と基板電極４に印加される高周
波電力は周波数が完全に一致するので、周波数のずれに
よる電力の干渉がなく、安定した放電が得られる。
高周波電源８から出力された高周波電力は、高周波位
相制御ユニットで位相を任意に変えられて基板電源４に
印加される。即ち、基板電極４に印加される高周波電力
W2の位相は、ターゲット電極２に印加される高周波電力
W1の位相に対して任意の量ずらすことができる。
相制御ユニットで位相を任意に変えられて基板電源４に
印加される。即ち、基板電極４に印加される高周波電力
W2の位相は、ターゲット電極２に印加される高周波電力
W1の位相に対して任意の量ずらすことができる。
第２図は、ターゲット電極２に2KW、基板電極４に150
W印加し、真空槽１の内部圧力を0.7Paに設定した状態
で、高周波位相調整ユニット９を用いて基板電極４に印
加する高周波電力W2の位相を、ターゲット電極２に印加
する高周波電力W1の位相に対して０°〜180°ずらした
ときのターゲット電極２及び基板電極４のバイアス電圧
を実験的に求めたものである。
W印加し、真空槽１の内部圧力を0.7Paに設定した状態
で、高周波位相調整ユニット９を用いて基板電極４に印
加する高周波電力W2の位相を、ターゲット電極２に印加
する高周波電力W1の位相に対して０°〜180°ずらした
ときのターゲット電極２及び基板電極４のバイアス電圧
を実験的に求めたものである。
また、この時の基板５上での成膜速度と基板電極４の
バイアス電圧とは第３図に示すような関係になる。バイ
アス電圧を負の側へ大きくすると基板上でのスパッタエ
ッチ量が増えるために、見掛け上の成膜速度は減少す
る。
バイアス電圧とは第３図に示すような関係になる。バイ
アス電圧を負の側へ大きくすると基板上でのスパッタエ
ッチ量が増えるために、見掛け上の成膜速度は減少す
る。
ここで、高周波位相制御ユニット９を動作させず、位
相差を一定に保った状態で上記放電条件で長時間バイア
ススパッタ成膜を行なった場合、基板電極４のバイアス
電圧（VDC）は、第４図に示すような変化をし、時間経
過に伴い徐々に低下する。
相差を一定に保った状態で上記放電条件で長時間バイア
ススパッタ成膜を行なった場合、基板電極４のバイアス
電圧（VDC）は、第４図に示すような変化をし、時間経
過に伴い徐々に低下する。
また、基板５の基板電極４へのセット状態や、真空槽
１の内壁の表面状態、真空のベース圧力の変動等によ
り、基板電極４のバイアス電圧（VDC）は、第５図に示
すような範囲で変動する。
１の内壁の表面状態、真空のベース圧力の変動等によ
り、基板電極４のバイアス電圧（VDC）は、第５図に示
すような範囲で変動する。
上記諸条件が相違して基板電極４のバイアス電圧（V
DC）が変動することにより、成膜速度は第３図に示した
ような関係で変化し、基板５に形成される薄膜の厚さに
ばらつきが生じてしまう。
DC）が変動することにより、成膜速度は第３図に示した
ような関係で変化し、基板５に形成される薄膜の厚さに
ばらつきが生じてしまう。
従って、形成する膜の厚さのばらつきを小さくするた
めには、基板電極４のバイアス電圧（VDC）を常に一定
に維持することが必要である。本発明は、この事実に鑑
みて、基板電極４のバイアス電圧（VDC）を成膜中常時
モニタし、その変動に応じて基板電極４に印加する高周
波電力W2の位相を調整することにより、基板電極４に常
に一定のバイアス電圧（VDC）が得られるようにするも
のである。
めには、基板電極４のバイアス電圧（VDC）を常に一定
に維持することが必要である。本発明は、この事実に鑑
みて、基板電極４のバイアス電圧（VDC）を成膜中常時
モニタし、その変動に応じて基板電極４に印加する高周
波電力W2の位相を調整することにより、基板電極４に常
に一定のバイアス電圧（VDC）が得られるようにするも
のである。
そこで第１図に示す本発明に係るバイアス電位検出比
較ユニット10及び高周波位相調整ユニット９について第
６図に基いて具体的に説明する。即ち、波形検出部11は
基板電極４に印加された第７図に示すような高周波電力
W2の波形をモニタする。バイアス電位検出部12は上記波
形のエンベロプ信号よりその半幅値からバイアス電圧
（VDC）を求める。このバイアス電位は、比較部13にお
いて基準電圧発生部14から出される基準電圧V0と比較さ
れ、その電圧の差に応じた制御電圧VCが出力される。
較ユニット10及び高周波位相調整ユニット９について第
６図に基いて具体的に説明する。即ち、波形検出部11は
基板電極４に印加された第７図に示すような高周波電力
W2の波形をモニタする。バイアス電位検出部12は上記波
形のエンベロプ信号よりその半幅値からバイアス電圧
（VDC）を求める。このバイアス電位は、比較部13にお
いて基準電圧発生部14から出される基準電圧V0と比較さ
れ、その電圧の差に応じた制御電圧VCが出力される。
この制御電圧VCは、高周波位相制御ユニット９に入力
され、第８図に示すように高周波電源８から入る高周波
電力の波形16に対して出力波形17（基板電極４に印加す
る高周波電力W2）の位相をΔだけずらす。
され、第８図に示すように高周波電源８から入る高周波
電力の波形16に対して出力波形17（基板電極４に印加す
る高周波電力W2）の位相をΔだけずらす。
その結果、基板電極４に印加される高周波電力W2はタ
ーゲット電極２に印加される高周波電力W1に対して位相
がずれる。ここで、高周波電力W1は高周波電力W2に比べ
て10倍以上大きいために、ターゲット電極２のバイアス
電圧は第２図に示すようにほとんど変化しない。一方、
基板電極４のバイアス電位は（VDC）位相のずれに対し
て敏感に反応して、所定の値に設定される。
ーゲット電極２に印加される高周波電力W1に対して位相
がずれる。ここで、高周波電力W1は高周波電力W2に比べ
て10倍以上大きいために、ターゲット電極２のバイアス
電圧は第２図に示すようにほとんど変化しない。一方、
基板電極４のバイアス電位は（VDC）位相のずれに対し
て敏感に反応して、所定の値に設定される。
上記構成と作用により、基板電極４には常に所定のバ
イアス電位（VDC）が発生し、基板５に形成する膜の厚
さを所定の値で再現性良く得ることが可能になる。
イアス電位（VDC）が発生し、基板５に形成する膜の厚
さを所定の値で再現性良く得ることが可能になる。
以上説明したように本発明によれば、基板電極のバイ
アス電圧を所定の値に維持することができるので、基板
上に形成する膜の形成速度が安定し、所定の厚さの膜を
再現性良く得られるという効果がある。
アス電圧を所定の値に維持することができるので、基板
上に形成する膜の形成速度が安定し、所定の厚さの膜を
再現性良く得られるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示すシステム構成図、第２
図はターゲット電極に対する基板電極印加高周波電力の
位相ずれ量とターゲット電極及び基板電極のVDCとの実
験関係を示す図、第３図はターゲット電極に対する基板
電極印加高周波電力の位相ずれ量と成膜速度の実験関係
を示す図、第４図は実験による基板電極バイアス電圧の
時間変化を示す図、第５図は実験による放電を繰返し行
なった時の基板電極バイアス電圧のばらつきを示す図、
第６図は第１図に示すバイアス電圧検出比較ユニットを
詳細に示したブロック図、第７図は第６図に示す波形検
出部で検出する高周波電力の波形の一例を示す図、第８
図は第６図に示す高周波位相制御ユニットの入力及び出
力高周波電力の波形の位相ずれ量の一例を示す図であ
る。 １…真空槽、２…ターゲット電極 ４…基板電極、６…高周波発振器 ７…高周波電源、８…高周波電源 ９…高周波位相制御ユニット 10…バイアス電圧検出比較ユニット
図はターゲット電極に対する基板電極印加高周波電力の
位相ずれ量とターゲット電極及び基板電極のVDCとの実
験関係を示す図、第３図はターゲット電極に対する基板
電極印加高周波電力の位相ずれ量と成膜速度の実験関係
を示す図、第４図は実験による基板電極バイアス電圧の
時間変化を示す図、第５図は実験による放電を繰返し行
なった時の基板電極バイアス電圧のばらつきを示す図、
第６図は第１図に示すバイアス電圧検出比較ユニットを
詳細に示したブロック図、第７図は第６図に示す波形検
出部で検出する高周波電力の波形の一例を示す図、第８
図は第６図に示す高周波位相制御ユニットの入力及び出
力高周波電力の波形の位相ずれ量の一例を示す図であ
る。 １…真空槽、２…ターゲット電極 ４…基板電極、６…高周波発振器 ７…高周波電源、８…高周波電源 ９…高周波位相制御ユニット 10…バイアス電圧検出比較ユニット
Claims (3)
- 【請求項１】高周波発信器と、該高周波発信器より発信
された高周波でもって第１の高周波電力をターゲット電
極に印加する第１の高周波電源と、上記高周波発信器よ
り発信された高周波でもって上記第１の高周波電力より
も１桁以上小さい第２の高周波電力を基板電極に印加す
る第２の高周波電源と、上記基板電極のバイアス電圧を
検出して該バイアス電圧に応じた制御電圧を出力するバ
イアス電圧検出手段と、該バイアス電圧検出手段から出
力される制御電圧に基いて上記第２の高周波電源から上
記基板電極に印加する第２の高周波電力の位相を変化さ
せる位相制御手段とを備え、上記基板電極上に載置した
基板上に薄膜を形成することを特徴とする高周波バイア
ススパッタリング装置。 - 【請求項２】上記バイアス電圧検出手段は、上記基板電
極に印加される上記第２の高周波電力の波高値の半幅値
を検出し、該半幅値と予め設定した基準電圧との差に応
じた制御電圧を出力することを特徴とする請求項１記載
の高周波バイアススパッタリング装置。 - 【請求項３】高周波発信器を共有する第１及び第２の高
周波電源を用い、第１の高周波電源よりターゲット電極
に第１の高周波電力を印加するとともに第２の高周波電
源より基板電極に前記第１の高周波電力より１桁以上小
さい第２の高周波電力を印加し、前記基板電極のバイア
ス電圧を検出し、該検出したバイアス電圧に応じて前記
第２の高周波電力の位相を制御しながら前記基板電極に
載置した基板上に薄膜を形成することを特徴とする高周
波バイアススパッタリング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1066120A JP2901634B2 (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | 高周波バイアススパッタリング装置及びその方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1066120A JP2901634B2 (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | 高周波バイアススパッタリング装置及びその方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02247380A JPH02247380A (ja) | 1990-10-03 |
| JP2901634B2 true JP2901634B2 (ja) | 1999-06-07 |
Family
ID=13306698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1066120A Expired - Fee Related JP2901634B2 (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | 高周波バイアススパッタリング装置及びその方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2901634B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2711503B2 (ja) * | 1993-07-07 | 1998-02-10 | アネルバ株式会社 | バイアススパッタによる薄膜形成方法 |
| US8557088B2 (en) * | 2009-02-19 | 2013-10-15 | Fujifilm Corporation | Physical vapor deposition with phase shift |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0233787B2 (ja) * | 1983-07-26 | 1990-07-30 | Anelva Corp | Supatsutaringusochodenryokukyokyusochi |
-
1989
- 1989-03-20 JP JP1066120A patent/JP2901634B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02247380A (ja) | 1990-10-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |