JP4909523B2 - Sputtering apparatus and sputtering method - Google Patents
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Description
本発明は、複数のスパッタリングターゲット又はイオン化促進ユニットを備えたスパッタリング装置及びスパッタリング方法に関する。 The present invention relates to a sputtering apparatus and a sputtering method including a plurality of sputtering targets or ionization promoting units.
図１１は、従来のスパッタリング装置を示す構成図である。このスパッタリング装置は、代表的なスパッタリング法である平行平板型スパッタリング法によるものである。図１１において、参照符号３０１は真空室、参照符号３０２は被成膜基板、参照符号３０３は被成膜基板３０２の支持体、参照符号３０４はＡｒなどの雰囲気ガスの導入管、参照符号３０５は排気口、参照符号３０６は高周波電源、参照符号３０７は高周波電源３０６に接続された電極、参照符号３０８は電極３０７に載置されたスパッタリングターゲットである。スパッタリング装置は、スパッタリングターゲット３０８の対向位置にある支持体３０３上に被成膜基板３０２を置いて、電極３０７に高周波電力を印加し、プラズマ反応で生成した雰囲気ガスのイオンによりスパッタリングターゲット３０８をスパッタリングして被成膜基板３０２上に薄膜を形成するものである（例えば特許文献１参照）。
FIG. 11 is a block diagram showing a conventional sputtering apparatus. This sputtering apparatus is based on a parallel plate type sputtering method which is a typical sputtering method. In FIG. 11,
ところで、上記従来のスパッタリング装置では、一つのスパッタリングターゲット３０８を用いてスパッタリングを行って被成膜基板３０２に薄膜を成膜しているため、スパッタリングターゲットの組成と同様の組成からなる薄膜しか被成膜基板上に成膜することができない。換言すれば、例えば２元合金からなるスパッタリングターゲットを用いた場合、複数種類の組成の２元合金からなる薄膜を成膜しようとした場合、組成の種類だけスパッタリングターゲットを用意しなければならない。従って、不経済である。
By the way, in the conventional sputtering apparatus, since a thin film is formed on the
また、上記従来のスパッタリング装置では、ガス又はスパッタ粒子をイオン化して反応性スパッタリングによって薄膜を成膜する場合、前記ガス又はスパッタ粒子をイオン化する能力が不十分であるため、膜質の良い薄膜を成膜することができない場合がある。 In addition, in the conventional sputtering apparatus, when a gas or sputtered particle is ionized and a thin film is formed by reactive sputtering, the ability to ionize the gas or sputtered particle is insufficient, so that a thin film with good film quality is formed. It may not be possible to film.
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、複数のスパッタリングターゲットを備えたスパッタリング装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、ガス又はスパッタ粒子のイオン化を促進させるイオン化促進ユニットを備えたスパッタリング装置を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object thereof is to provide a sputtering apparatus including a plurality of sputtering targets. Another object of the present invention is to provide a sputtering apparatus including an ionization promoting unit that promotes ionization of gas or sputtered particles.
上記課題を解決するため、本発明に係るスパッタリング装置は、被成膜基板にスパッタリングにより薄膜を成膜するスパッタリング装置であって、
処理室と、
前記処理室内に配置された複数のスパッタリングターゲットと、
前記複数のスパッタリングターゲットそれぞれに高周波電流又は直流を出力する電源と、
前記処理室内に配置され、被成膜基板を保持する保持部と、
を具備することを特徴とする。
In order to solve the above problems, a sputtering apparatus according to the present invention is a sputtering apparatus for forming a thin film on a deposition target substrate by sputtering,
A processing chamber;
A plurality of sputtering targets arranged in the processing chamber;
A power source that outputs high-frequency current or direct current to each of the plurality of sputtering targets;
A holding unit that is disposed in the processing chamber and holds a deposition target substrate;
It is characterized by comprising.
また、本発明に係るスパッタリング装置において、前記保持部に保持された被成膜基板の中心と前記スパッタリングターゲットの中心を結ぶ線と、前記被成膜基板の中心から延ばした垂線との角度を４５°以下とすることが好ましい。 In the sputtering apparatus according to the present invention, an angle between a line connecting the center of the deposition target substrate held by the holding portion and the center of the sputtering target and a perpendicular extending from the center of the deposition target substrate is 45. It is preferable to set it to 0 ° or less.
また、本発明に係るスパッタリング装置において、共振条件又は共振条件の許容動作範囲で誘導結合プラズマを発生させ、前記スパッタリングターゲットから放出されるスパッタ粒子のイオン化を促進するイオン化促進ユニットをさらに具備し、
前記イオン化促進ユニットは、
前記処理室内に配置され、高周波電流が供給されるコイルと、
前記コイルの一端に接続され、前記高周波電流が出力される高周波電源と、
前記コイルの他端に接続され、前記高周波電流の周波数及び前記コイルのインダクタンスに対して共振条件又は共振条件の許容動作範囲を満たす容量を有する共振コンデンサと、
を具備することを特徴とする。
The sputtering apparatus according to the present invention further includes an ionization promoting unit that generates inductively coupled plasma in a resonance condition or an allowable operation range of the resonance condition, and promotes ionization of sputtered particles emitted from the sputtering target,
The ionization promoting unit is
A coil disposed in the processing chamber and supplied with a high-frequency current;
A high frequency power source connected to one end of the coil and outputting the high frequency current;
A resonance capacitor connected to the other end of the coil and having a capacity that satisfies a resonance condition or an allowable operation range of the resonance condition with respect to a frequency of the high-frequency current and an inductance of the coil;
It is characterized by comprising.
また、本発明に係るスパッタリング装置において、前記共振条件の許容動作範囲は、前記高周波電流の周波数をｆ（単位：Ｈｚ）とし、前記コイルのインダクタンスをａ（単位：Ｈ）とし、前記共振コンデンサの容量をｂ（単位：Ｆ）とした場合、下記式を満たす範囲であることが好ましい。
０．９／（２πｆ）２ａ≦ｂ≦１．１／（２πｆ）２ａ
In the sputtering apparatus according to the present invention, the allowable operating range of the resonance condition is that the frequency of the high-frequency current is f (unit: Hz), the inductance of the coil is a (unit: H), and When the capacity is b (unit: F), a range satisfying the following formula is preferable.
0.9 / (2πf) 2 a ≦ b ≦ 1.1 / (2πf) 2 a
また、本発明に係るスパッタリング装置において、共振条件又は共振条件の許容動作範囲で誘導結合プラズマを発生させ、前記スパッタリングターゲットから放出されるスパッタ粒子のイオン化を促進するイオン化促進ユニットをさらに具備し、
前記イオン化促進ユニットは、
前記処理室内に配置され、高周波電圧が供給されるコイルと、
前記コイルに並列に接続され、前記高周波電圧が出力される高周波電源と、
前記コイルに並列に接続され、前記高周波電圧の周波数及び前記コイルのインダクタンスに対して共振条件又は共振条件の許容動作範囲を満たす容量を有する共振コンデンサと、
を具備することも可能である。
The sputtering apparatus according to the present invention further includes an ionization promoting unit that generates inductively coupled plasma in a resonance condition or an allowable operation range of the resonance condition, and promotes ionization of sputtered particles emitted from the sputtering target,
The ionization promoting unit is
A coil disposed in the processing chamber and supplied with a high-frequency voltage;
A high-frequency power source connected in parallel to the coil and outputting the high-frequency voltage;
A resonance capacitor connected in parallel to the coil and having a capacity that satisfies a resonance condition or an allowable operating range of the resonance condition with respect to the frequency of the high-frequency voltage and the inductance of the coil;
It is also possible to comprise.
また、本発明に係るスパッタリング装置において、共振条件又は共振条件の許容動作範囲で誘導結合プラズマを発生させ、前記スパッタリングターゲットから放出されるスパッタ粒子のイオン化を促進するイオン化促進ユニットをさらに具備し、
前記イオン化促進ユニットは、
前記処理室内に配置され、高周波電流が供給されるコイルと、
前記コイルの一端に接続され、前記高周波電流が出力される高周波電源と、
前記コイルの他端に接続された可変コンデンサと、
前記コイルに流れる高周波電流を測定する電流計と、
を具備し、
成膜中に、前記電流計によって前記コイルに流れている高周波電流を測定し、この測定結果から前記高周波電流の周波数及び前記コイルのインダクタンスに対して共振条件又は共振条件の許容動作範囲を満たす容量となるように前記可変コンデンサを調整することが好ましい。
The sputtering apparatus according to the present invention further includes an ionization promoting unit that generates inductively coupled plasma in a resonance condition or an allowable operation range of the resonance condition, and promotes ionization of sputtered particles emitted from the sputtering target,
The ionization promoting unit is
A coil disposed in the processing chamber and supplied with a high-frequency current;
A high frequency power source connected to one end of the coil and outputting the high frequency current;
A variable capacitor connected to the other end of the coil;
An ammeter for measuring a high-frequency current flowing in the coil;
Comprising
During film formation, the ammeter measures the high-frequency current flowing in the coil, and from this measurement result, the capacitance satisfies the resonance condition or the allowable operating range of the resonance condition for the frequency of the high-frequency current and the inductance of the coil. It is preferable to adjust the variable capacitor so that
また、本発明に係るスパッタリング装置において、前記共振条件の許容動作範囲は、前記高周波電流の周波数をｆ（単位：Ｈｚ）とし、前記コイルのインダクタンスをａ（単位：Ｈ）とし、前記可変コンデンサの容量をｂ（単位：Ｆ）とした場合、下記式を満たす範囲であることが好ましい。
０．９／（２πｆ）２ａ≦ｂ≦１．１／（２πｆ）２ａ
In the sputtering apparatus according to the present invention, the allowable operating range of the resonance condition is that the frequency of the high-frequency current is f (unit: Hz), the inductance of the coil is a (unit: H), and the variable capacitor When the capacity is b (unit: F), a range satisfying the following formula is preferable.
0.9 / (2πf) 2 a ≦ b ≦ 1.1 / (2πf) 2 a
また、本発明に係るスパッタリング装置において、共振条件又は共振条件の許容動作範囲で誘導結合プラズマを発生させ、前記スパッタリングターゲットから放出されるスパッタ粒子のイオン化を促進するイオン化促進ユニットをさらに具備し、
前記イオン化促進ユニットは、
前記処理室内に配置され、高周波電圧が供給されるコイルと、
前記コイルに並列に接続され、前記高周波電圧が出力される高周波電源と、
前記コイルに並列に接続された可変コンデンサと、
前記コイルに印加される高周波電圧を測定する電圧計と、
を具備し、
成膜中に、前記電圧計によって前記コイルに印加されている高周波電圧を測定し、この測定結果から前記高周波電圧の周波数及び前記コイルのインダクタンスに対して共振条件又は共振条件の許容動作範囲を満たす容量となるように前記可変コンデンサを調整することも可能である。
The sputtering apparatus according to the present invention further includes an ionization promoting unit that generates inductively coupled plasma in a resonance condition or an allowable operation range of the resonance condition, and promotes ionization of sputtered particles emitted from the sputtering target,
The ionization promoting unit is
A coil disposed in the processing chamber and supplied with a high-frequency voltage;
A high-frequency power source connected in parallel to the coil and outputting the high-frequency voltage;
A variable capacitor connected in parallel to the coil;
A voltmeter for measuring a high-frequency voltage applied to the coil;
Comprising
During film formation, a high frequency voltage applied to the coil is measured by the voltmeter, and based on the measurement result, a resonance condition or an allowable operating range of the resonance condition is satisfied with respect to the frequency of the high frequency voltage and the inductance of the coil. It is also possible to adjust the variable capacitor so as to have a capacity.
また、本発明に係るスパッタリング装置において、誘導結合プラズマによって前記スパッタリングターゲットから放出されるスパッタ粒子のイオン化を促進するイオン化促進ユニットをさらに具備し、
前記イオン化促進ユニットは、
前記処理室内に配置されたコイルと、
前記コイルに高周波電流が供給される給電回路と、
を具備し、
前記給電回路は、前記コイルから前記処理室に高周波電流が流れるのを防止するようにバラン回路を有することも可能である。
The sputtering apparatus according to the present invention further includes an ionization promoting unit that promotes ionization of sputtered particles emitted from the sputtering target by inductively coupled plasma,
The ionization promoting unit is
A coil disposed in the processing chamber;
A power supply circuit for supplying a high-frequency current to the coil;
Comprising
The power supply circuit may include a balun circuit so as to prevent a high-frequency current from flowing from the coil to the processing chamber.
本発明に係るスパッタリング装置は、被成膜基板にスパッタリングにより薄膜を成膜するスパッタリング装置であって、
処理室と、
前記処理室内に配置されたスパッタリングターゲットと、
前記スパッタリングターゲットに高周波電流又は直流を出力する電源と、
前記処理室内に配置され、被成膜基板を保持する保持部と、
誘導結合プラズマを発生させ、前記スパッタリングターゲットから放出されるスパッタ粒子のイオン化を促進するイオン化促進ユニットと、
を具備することを特徴とする。
A sputtering apparatus according to the present invention is a sputtering apparatus for forming a thin film on a deposition target substrate by sputtering,
A processing chamber;
A sputtering target disposed in the processing chamber;
A power source that outputs high-frequency current or direct current to the sputtering target;
A holding unit that is disposed in the processing chamber and holds a deposition target substrate;
An ionization promoting unit that generates inductively coupled plasma and promotes ionization of sputtered particles emitted from the sputtering target;
It is characterized by comprising.
また、本発明に係るスパッタリング装置において、前記イオン化促進ユニットは、
前記処理室内に配置され、高周波電流が供給されるコイルと、
前記コイルの一端に接続され、前記高周波電流が出力される高周波電源と、
前記コイルの他端に接続され、前記高周波電流の周波数及び前記コイルのインダクタンスに対して共振条件又は共振条件の許容動作範囲を満たす容量を有する共振コンデンサとを具備することも可能である。
Further, in the sputtering apparatus according to the present invention, the ionization promoting unit is
A coil disposed in the processing chamber and supplied with a high-frequency current;
A high frequency power source connected to one end of the coil and outputting the high frequency current;
A resonance capacitor connected to the other end of the coil and having a capacity satisfying a resonance condition or an allowable operation range of the resonance condition with respect to the frequency of the high-frequency current and the inductance of the coil may be provided.
また、本発明に係るスパッタリング装置において、前記イオン化促進ユニットは、
前記処理室内に配置され、高周波電圧が供給されるコイルと、
前記コイルに並列に接続され、前記高周波電圧が出力される高周波電源と、
前記コイルに並列に接続され、前記高周波電圧の周波数及び前記コイルのインダクタンスに対して共振条件又は共振条件の許容動作範囲を満たす容量を有する共振コンデンサとを具備することも可能である。
Further, in the sputtering apparatus according to the present invention, the ionization promoting unit is
A coil disposed in the processing chamber and supplied with a high-frequency voltage;
A high-frequency power source connected in parallel to the coil and outputting the high-frequency voltage;
A resonance capacitor connected in parallel to the coil and having a capacity satisfying a resonance condition or an allowable operation range of the resonance condition with respect to the frequency of the high-frequency voltage and the inductance of the coil may be provided.
また、本発明に係るスパッタリング装置において、前記イオン化促進ユニットは、
前記処理室内に配置され、高周波電流が供給されるコイルと、
前記コイルの一端に接続され、前記高周波電流が出力される高周波電源と、
前記コイルの他端に接続された可変コンデンサと、
前記コイルに流れる高周波電流を測定する電流計とを具備し、
成膜中に、前記電流計によって前記コイルに流れている高周波電流を測定し、この測定結果から前記高周波電流の周波数及び前記コイルのインダクタンスに対して共振条件又は共振条件の許容動作範囲を満たす容量となるように前記可変コンデンサを調整することも可能である。
Further, in the sputtering apparatus according to the present invention, the ionization promoting unit is
A coil disposed in the processing chamber and supplied with a high-frequency current;
A high frequency power source connected to one end of the coil and outputting the high frequency current;
A variable capacitor connected to the other end of the coil;
An ammeter for measuring a high-frequency current flowing in the coil,
During film formation, the ammeter measures the high-frequency current flowing in the coil, and from this measurement result, the capacitance satisfies the resonance condition or the allowable operating range of the resonance condition for the frequency of the high-frequency current and the inductance of the coil. It is also possible to adjust the variable capacitor so that
また、本発明に係るスパッタリング装置において、前記イオン化促進ユニットは、
前記処理室内に配置され、高周波電圧が供給されるコイルと、
前記コイルに並列に接続され、前記高周波電圧が出力される高周波電源と、
前記コイルに並列に接続された可変コンデンサと、
前記コイルに印加される高周波電圧を測定する電圧計とを具備し、
成膜中に、前記電圧計によって前記コイルに印加されている高周波電圧を測定し、この測定結果から前記高周波電圧の周波数及び前記コイルのインダクタンスに対して共振条件又は共振条件の許容動作範囲を満たす容量となるように前記可変コンデンサを調整することも可能である。
Further, in the sputtering apparatus according to the present invention, the ionization promoting unit is
A coil disposed in the processing chamber and supplied with a high-frequency voltage;
A high-frequency power source connected in parallel to the coil and outputting the high-frequency voltage;
A variable capacitor connected in parallel to the coil;
A voltmeter for measuring a high-frequency voltage applied to the coil,
During film formation, a high frequency voltage applied to the coil is measured by the voltmeter, and based on the measurement result, a resonance condition or an allowable operating range of the resonance condition is satisfied with respect to the frequency of the high frequency voltage and the inductance of the coil. It is also possible to adjust the variable capacitor so as to have a capacity.
また、本発明に係るスパッタリング装置において、前記イオン化促進ユニットは、
前記処理室内に配置されたコイルと、
前記コイルに高周波電流が供給される給電回路とを具備し、
前記給電回路は、前記コイルから前記処理室に高周波電流が流れるのを防止するようにバラン回路を有することも可能である。
Further, in the sputtering apparatus according to the present invention, the ionization promoting unit is
A coil disposed in the processing chamber;
A power supply circuit for supplying a high-frequency current to the coil,
The power supply circuit may include a balun circuit so as to prevent a high-frequency current from flowing from the coil to the processing chamber.
また、本発明に係るスパッタリング装置において、前記コイルが１ターンコイルであることが好ましい。
また、本発明に係るスパッタリング装置において、前記被成膜基板に高周波電流又は直流電流を供給する電源をさらに具備することも可能である。
また、本発明に係るスパッタリング装置において、前記処理室内にＣＶＤ用の原料ガスを導入するガス導入機構をさらに具備することも可能である。
In the sputtering apparatus according to the present invention, the coil is preferably a one-turn coil.
The sputtering apparatus according to the present invention may further include a power source for supplying a high-frequency current or a direct current to the deposition target substrate.
The sputtering apparatus according to the present invention may further include a gas introduction mechanism for introducing a source gas for CVD into the processing chamber.
本発明に係るスパッタリング方法は、被成膜基板を処理室内に保持し、
前記処理室内に配置された複数のスパッタリングターゲットそれぞれからスパッタ粒子を放出させ、
前記スパッタ粒子を前記被成膜基板に付着させて薄膜を成膜することを特徴とする。
The sputtering method according to the present invention holds a deposition target substrate in a processing chamber,
Sputtering particles are emitted from each of a plurality of sputtering targets arranged in the processing chamber,
A thin film is formed by attaching the sputtered particles to the deposition target substrate.
本発明に係るスパッタリング方法は、被成膜基板を処理室内に保持し、
前記処理室内に配置された単数又は複数のスパッタリングターゲットからスパッタ粒子を放出させ、
前記スパッタ粒子をイオン化促進ユニットによってイオン化し、
前記イオン化したスパッタ粒子を前記被成膜基板に付着させて薄膜を成膜することを特徴とする。
The sputtering method according to the present invention holds a deposition target substrate in a processing chamber,
Releasing sputtered particles from one or more sputtering targets disposed in the processing chamber;
The sputtered particles are ionized by an ionization promoting unit,
A thin film is formed by attaching the ionized sputtered particles to the deposition target substrate.
以上説明したように本発明によれば、複数のスパッタリングターゲットを備えたスパッタリング装置を提供することができる。また、他の本発明によれば、ガス又はスパッタ粒子のイオン化を促進させるイオン化促進ユニットを備えたスパッタリング装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, a sputtering apparatus including a plurality of sputtering targets can be provided. According to another aspect of the present invention, it is possible to provide a sputtering apparatus including an ionization promoting unit that promotes ionization of gas or sputtered particles.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による多元スパッタリング装置を概略的に示す構成図である。図２は、図１に示すスパッタリングターゲットと被成膜基板の上から見た位置関係を示す平面図である。図３は、図２に示す３−３線に沿った断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a multi-source sputtering apparatus according to
図１に示すように、多元スパッタリング装置は処理室としての真空容器１０を有している。この真空容器１０内の上部には、第１乃至第３のスパッタリングターゲット２４〜２６それぞれを保持する第１乃至第３の保持部２７〜２９が配置されている。第１乃至第３の保持部２７〜２９それぞれには、マッチングボックス３０〜３２を介して高周波電源（ＲＦ）３３〜３５が接続されている。また、真空容器１０内における第１乃至第３のスパッタリングターゲット２４〜２６の下方には、高周波コイル（ＩＣＰ電極）１６が配設されている。
As shown in FIG. 1, the multi-source sputtering apparatus has a
真空容器１０の周壁の一部には、真空容器１０内にガスを導入するガス導入口１１が設けられている。このガス導入口１１は図示しないガス導入機構に接続されている。また、真空容器１０の周壁には、真空容器内を一定の圧力に減圧可能な排気口１５が設けられている。この排気口１５は図示せぬ真空ポンプなどの真空装置に接続されている。また、真空容器１０の底壁の上には、被成膜基板１３を載置するためのサセプタ１４が設けられている。
A
サセプタ１４には回転軸を介して回転機構１２が接続されており、この回転機構１２によってサセプタ１４とともに被成膜基板１３を回転させることができる。成膜時に被成膜基板１３を回転させることにより、被成膜基板に成膜する薄膜の膜厚や膜質を均一化することができる。また、回転機構１２には、マッチングボックス２１を介して高周波電源（ＲＦ）２２が接続されている。この高周波電源２２によって高周波電流を、サセプタ１４を介して被成膜基板１３に印加するようになっている。高周波電源２２は接地電位に接続されている。尚、本実施の形態では、被成膜基板１３に高周波電流を印加するようになっているが、これに限らず、サセプタ１４に直流電源を接続し、この直流電源によって直流電流を、サセプタを介して被成膜基板に印加することも可能である。
A
図２に示すように、第１乃至第３のスパッタリングターゲット２４〜２６それぞれの中心２４ａ〜２６ａは、略同心円上に位置するとともに同心円上において等間隔に配置されている。また、第１のスパッタリングターゲット２４の中心２４ａと被成膜基板１３の中心１３ａとの距離、第２のスパッタリングターゲット２５の中心２５ａと被成膜基板１３の中心１３ａとの距離、第３のスパッタリングターゲット２６の中心２６ａと被成膜基板１３の中心１３ａとの距離それぞれが互いに略等しくなるように、スパッタリングターゲット及び被成膜基板が配置されている。
As shown in FIG. 2, the
図３に示すように、第１のスパッタリングターゲット２４の中心２４ａと被成膜基板１３の中心とを結ぶ線３６は、被成膜基板１３の中心１３ａから延ばした被成膜基板の表面に対する垂線３７と角度θだけ傾いている。第２及び第３のスパッタリングターゲット２５，２６それぞれもこれと同様の位置関係にある。すなわち、第２のスパッタリングターゲット２５の中心２５ａと被成膜基板１３の中心１３ａとを結ぶ線、第３のスパッタリングターゲット２６の中心２６ａと被成膜基板１３の中心１３ａとを結ぶ線それぞれは、被成膜基板１３の中心１３ａから延ばした被成膜基板の表面に対する垂線３７と角度θだけ傾いている。また、第１乃至第３のスパッタリングターゲットそれぞれは、被成膜基板との間の距離を長くしたり短くしたりして調整できるように移動可能に構成されていることが好ましい。
As shown in FIG. 3, a
前記角度θは４５°以下であることが好ましい。前記角度θが０°である場合に成膜効率が最も良く、前記角度θが大きくなるに従ってｃｏｓθの割合で成膜効率が低下するので、角度θが４５°より大きくなると量産に耐え得る成膜効率が得られないからである。また、前記角度θが大きくなりすぎると、配向の悪い薄膜が成膜されることになり、好ましくないからである。尚、第１乃至第３のスパッタリングターゲットそれぞれは、前記角度θを調整できるように移動可能に構成されていることが好ましい。 The angle θ is preferably 45 ° or less. When the angle θ is 0 °, the film formation efficiency is the best, and as the angle θ increases, the film formation efficiency decreases at a rate of cos θ. Therefore, when the angle θ exceeds 45 °, the film formation can withstand mass production. This is because efficiency cannot be obtained. Further, if the angle θ is too large, a thin film with poor orientation is formed, which is not preferable. Each of the first to third sputtering targets is preferably configured to be movable so that the angle θ can be adjusted.
以下、成膜効率について説明する。
スパッタリングターゲットを点ターゲットとし、平坦な被成膜基板をスパッタリングターゲットから距離ｒの位置に配置し、スパッタリング粒子の全てが被成膜基板に付着するとすると、被成膜基板の表面での成膜量は、ｃｏｓθ／ｒ２に比例する（Kundsen’s cosine law）。したがって、角度θが０°又は０°に近いほど成膜効率が良く、距離ｒが近いほど成膜効率が良いといえる。
Hereinafter, the film formation efficiency will be described.
When the sputtering target is a point target, a flat deposition target substrate is placed at a distance r from the sputtering target, and all of the sputtering particles adhere to the deposition target substrate, the deposition amount on the surface of the deposition target substrate Is proportional to cos θ / r 2 (Kundsen's cosine law). Therefore, it can be said that the film formation efficiency is better as the angle θ is 0 ° or closer to 0 °, and the film formation efficiency is better as the distance r is shorter.
図４は、図１に示す高周波コイル（ＩＣＰ電極）１６及びその回路を模式的に示す図であり、いわゆるイオン化促進ユニットを示すものである。高周波コイル１６は、金属フレキシブル・チューブや網組線のような可撓性のある部材により形成された１ターンのコイルにより構成されており、内部が中空となっている。高周波コイル１６は、図１に示すサセプタ１４に載置された被成膜基板表面の略中心から該表面に対して垂直上に伸ばした線に対して略同心円状に１ターンのコイルが巻かれたものである。尚、本実施の形態では、高周波コイルとして１ターンコイルを用いているが、これに限定されるものではなく、高周波コイルとして複数回ターンコイルを用いることも可能であり、また１ターンコイルの形状を変更したものを用いることも可能である。
FIG. 4 is a diagram schematically showing the high-frequency coil (ICP electrode) 16 and its circuit shown in FIG. 1, and shows a so-called ionization promoting unit. The high-
高周波コイル１６は、真空容器１０内では、処理ガスに直接晒されないようにセラミックスで形成された鞘（図示せず）で覆われている。真空容器１０内には、サセプタ１４に載置された被成膜基板表面の略中心からの垂線と略同軸的に鞘が配設されており、この鞘中に高周波コイル１６が挿入されている。このセラミックス製の鞘は、例えば、溶融石英やアルミナのように、化学的に安定でかつイオン衝撃によるスパッタリング率の低い材料で形成されていることが好ましい。
尚、本実施の形態では、高周波コイル１６をセラミックスで形成された鞘で覆っているが、高周波コイルをセラミックス膜で被覆することも可能である。
In the
In the present embodiment, the
このようなセラミックス製の鞘中に、高周波コイル１６を収容するためには、例えば、上述したように、高周波コイル１６を可撓性のある部材で構成し、予め形成された鞘に高周波コイル１６を挿入しても良い。また、高周波コイル１６の表面にセラミックス材を塗布し、これを焼結させるようにしても良い。この鞘は高周波コイル１６と接触していると放電が生じて破損する恐れがあるので、鞘の内面が高周波コイル１６の外面と接触しないように、鞘の内径を、高周波コイル１６の外形よりも少し大きく設定することが好ましい。
In order to accommodate the high-
本実施の形態では、使用中に高周波コイル１６が過度に加熱されるのを防止するために、上述したように高周波コイル１６の内部を中空としており、高周波コイル１６と鞘との間を冷媒、例えば冷却水が循環可能となっている。
In the present embodiment, in order to prevent the high-
図４及び図１に示すように、高周波コイル１６の一端は、マッチングボックス１７を介してＩＣＰ電源１８に接続されている。また、高周波コイル１６の他端は、共振コンデンサ２０を介して接地電位に接続されている。この共振コンデンサ２０は、ＩＣＰ電源１８から出力される高周波電流の周波数及び高周波コイル１６のインダクタンスに対して共振条件又は共振条件の許容動作範囲を満たす容量を有している。
As shown in FIGS. 4 and 1, one end of the
つまり、ＩＣＰ電源１８によって、例えば、周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電流を、マッチングボックス１７を介して高周波コイル１６に供給すると、共振条件で高周波コイルに高周波電流が流れるため、その高周波電流が前記周波数の場合の最大電流となる。このような最大高周波電流が高周波コイル１６を流すことにより、高周波コイル１６から大きな磁場を発生させ、この磁場によって高周波コイルの内側に大きな電界を発生させる。その結果、真空容器１０内の被成膜基板１３の上方に位置する高周波コイルの内側及びその近傍に処理ガスの誘導結合プラズマを極めて高密度で発生させることができる。
That is, for example, when a high frequency current having a frequency of 13.56 MHz is supplied to the
換言すれば、本実施の形態の重要な特徴としては、１ターンコイル（１巻コイル）を減圧した真空容器内に入れ、１ターンコイルと直列に共振コンデンサを接続し、使用周波数で共振するようにそれらの定数（１ターンコイルのインダクタンス、高周波電流の周波数、共振コンデンサの容量）を選択した共振回路（ＩＣＰ回路）を構成するため、下記（１）、（２）のような工学的な利点を有する。
（１）コイルの浮遊容量が極めて小さく、放電初期に起こる容量結合放電（ＣＣＤ：capacitive coupling discharge）が殆ど無視でき、誘導結合放電（ＩＣＤ：inductive coupling discharge）によってプラズマが作られる。このため、プラズマは安定であり、高密度である。
（２）コイルと生成プラズマの磁気的結合が強く、上記共振回路のＱ値（後述する）は低く、回路定数の許容誤差は緩く、単純な回路であるにも関わらず、回路の動作は安定で、運転が容易である。
In other words, an important feature of the present embodiment is that a one-turn coil (one-turn coil) is placed in a vacuum container that is decompressed, and a resonance capacitor is connected in series with the one-turn coil so that it resonates at the operating frequency. In order to construct a resonant circuit (ICP circuit) in which these constants (inductance of one-turn coil, frequency of high-frequency current, capacity of resonant capacitor) are selected, the following engineering advantages (1) and (2) Have
(1) The stray capacitance of the coil is extremely small, and capacitive coupling discharge (CCD) that occurs at the beginning of discharge can be almost ignored, and plasma is generated by inductive coupling discharge (ICD). For this reason, the plasma is stable and dense.
(2) The magnetic coupling between the coil and the generated plasma is strong, the Q value (described later) of the resonance circuit is low, the tolerance of the circuit constant is loose, and the circuit operation is stable despite being a simple circuit. It is easy to drive.
尚、共振コンデンサの容量を共振条件の許容動作範囲に設定している場合は、高周波コイルに高周波電流を供給した際、共振条件に近い条件で高周波コイルに高周波電流が流れるため、その高周波電流が最大電流に近い電流となる。従って、この場合も高周波コイルの内側及びその近傍に処理ガスの誘導結合プラズマを高密度で発生させることができる。以下に共振条件及び共振条件の許容動作範囲について説明する。 In addition, when the capacity of the resonance capacitor is set within the allowable operating range of the resonance condition, when the high frequency current is supplied to the high frequency coil, the high frequency current flows through the high frequency coil under a condition close to the resonance condition. The current is close to the maximum current. Accordingly, in this case as well, inductively coupled plasma of the processing gas can be generated at a high density inside and in the vicinity of the high frequency coil. The resonance conditions and the allowable operating range of the resonance conditions will be described below.
共振条件を達成するには、ＩＣＰ電源１８の周波数をｆ（単位：Ｈｚ）とし、高周波コイルのインダクタンスをａ（単位：Ｈ（ヘンリー））とし、共振コンデンサの容量をｂ（単位：Ｆ（farad））とした場合、下記式（１）が成立する必要がある。
ω＝２πｆ＝（ａｂ）−１／２ ・・・（１）
In order to achieve the resonance condition, the frequency of the
ω = 2πf = (ab) −1/2 (1)
上記式（１）より、下記式（２）が成り立つ。
ｂ＝１／（２πｆ）２ａ ・・・（２）
従って、共振条件を達成する共振コンデンサ２０の容量ｂは、１／（２πｆ）２ａに設定する必要がある。
From the above formula (1), the following formula (2) is established.
b = 1 / (2πf) 2 a (2)
Therefore, the capacitance b of the
上記式（１）について、両辺の自然対数を取ると、
ｌｎ２π＋ｌｎｆ＝−１／２（ｌｎａ＋ｌｎｂ）
両辺の微分を取ると、
δｆ／ｆ＝−１／２（δａ／ａ＋δｂ／ｂ）
両辺の絶対値を取ると、右辺の符号は＋になる。
従って、δａ／ａ＝δｂ／ｂ＝０．１とすれば、
δｆ／ｆ＝０．１となり、これはＱ値１０に相当する。
それ故、コイルとコンデンサの誤差は最大で１０％まで許される。
Regarding the above formula (1), when taking the natural logarithm of both sides,
ln2π + lnf = −1 / 2 (lna + lnb)
Taking the derivative of both sides,
δf / f = −1 / 2 (δa / a + δb / b)
If the absolute values of both sides are taken, the sign of the right side becomes +.
Therefore, if δa / a = δb / b = 0.1,
δf / f = 0.1, which corresponds to a Q value of 10.
Therefore, a maximum of 10% error between the coil and the capacitor is allowed.
上記計算のように、高周波コイルとプラズマの結合を十分に良くすれば、高周波コイルのインダクタンスの誤差と共振コンデンサの容量の誤差は十分小さくできると考えられ、両者を合わせて１０％程度の誤差は許容できると考えられる。そこで、１０％の誤差を高周波コイル１６と共振コンデンサ２０の誤差に等配分すれば、共振コンデンサの誤差は５％許容できると考えられる。従って、共振コンデンサ２０の容量ｂは下記式（３）の範囲に設定することも可能であり、より好ましくは、下記式（４）の範囲に設定することである。
０．９／（２πｆ）２ａ≦ｂ≦１．１／（２πｆ）２ａ ・・・（３）
０．９５／（２πｆ）２ａ≦ｂ≦１．０５／（２πｆ）２ａ ・・・（４）
As shown in the above calculation, if the coupling between the high frequency coil and the plasma is sufficiently improved, it is considered that the error in the inductance of the high frequency coil and the error in the capacitance of the resonance capacitor can be made sufficiently small. It is considered acceptable. Therefore, if the error of 10% is equally distributed to the errors of the high-
0.9 / (2πf) 2 a ≦ b ≦ 1.1 / (2πf) 2 a (3)
0.95 / (2πf) 2 a ≦ b ≦ 1.05 / (2πf) 2 a (4)
上記式（２）及び（４）に具体例を入れて説明する。例えば、ｆ＝１３．５６ＭＨｚ、ａ＝１μＨとすると、下記に示すように、共振コンデンサの容量は１３１．１ｐＦ以上１４４．９ｐＦ以下の範囲とすることが好ましく、より好ましい共振コンデンサの容量は１３８ｐＦである。
ｂ＝１／（６．２８×１３．５６×Ｅ６）２×１×Ｅ−６
＝１．３８×１０−１０（farad）
＝１３８ｐＦ
ｂ（下限値）＝１３８×０．９５
＝１３１．１ｐＦ
ｂ（上限値）＝１３８×１．０５
＝１４４．９ｐＦ
A description will be given with specific examples in the above formulas (2) and (4). For example, when f = 13.56 MHz and a = 1 μH, as shown below, it is preferable that the capacitance of the resonant capacitor be in the range of 131.1 pF to 144.9 pF, and the more preferable resonant capacitor is 138 pF. is there.
b = 1 / (6.28 × 13.56 × E6) 2 × 1 × E-6
= 1.38 × 10 −10 (farad)
= 138pF
b (lower limit value) = 138 × 0.95
= 131.1pF
b (upper limit value) = 138 × 1.05
= 144.9 pF
上述したような構成の多元スパッタリング装置においては、例えば、ガスとしてＡｒ及び窒素又は酸素を減圧した真空容器１０内に供給し、第１乃至第３のスパッタリングターゲット２４〜２６それぞれに高周波電流を流しつつＩＣＰ電極１６に高周波電流を流すことにより、スパッタリングを行って第１乃至第３のスパッタリングターゲットそれぞれからスパッタ粒子を放出させつつ、ＩＣＰ電極１６からのＩＣＰ放電による高密度のプラズマを発生させて前記スパッタ粒子を窒化又は酸化させながら、被成膜基板１３に高周波電流を流して被成膜基板にバイアスを印加することにより、被成膜基板１３上に薄膜の成膜が行われる。上記多元スパッタリング装置を用いることにより、イオン化促進ユニットによって反応性をより高めた反応性スパッタリングを行うことができる。例えばＡｌ、Ｔｉ、Ｓｉなどのスパッタ粒子をイオン化促進ユニットによってイオン化し、例えばＴｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４等の金属窒化物質の合成が可能となる。
In the multi-source sputtering apparatus having the above-described configuration, for example, Ar and nitrogen or oxygen are supplied as gases into the
上記実施の形態１によれば、第１乃至第３の保持部２７〜２９それぞれに第１乃至第３のスパッタリングターゲット２４〜２６を保持し、それぞれのスパッタリングターゲットに高周波電流を印加できるようにしている。従って、複数のスパッタリングターゲットを備えた多元スパッタリング装置を実現できる。これにより、多元スパッタによる合金の合成が可能となり、例えばＴｉ−Ａｌ−Ｎ合金、Ｔｉ−Ｃｒ−Ｎ合金などからなる薄膜の成膜が可能となる。
According to the first embodiment, the first to third sputtering targets 24 to 26 are held in the first to
また、本実施の形態では、ＩＣＰ電源１８の周波数をｆとし、高周波コイルのインダクタンスをａとした場合、共振コンデンサの容量ｂを、１／（２πｆ）２ａとするか、又は０．９／（２πｆ）２ａ≦ｂ≦１．１／（２πｆ）２ａの範囲とする。これにより、高周波電流を高周波コイル１６に供給した際に共振を起こさせることができ、それによって高周波電流値が最大に近くなり、高密度の誘導結合プラズマを安定的に発生させることができる。
In the present embodiment, when the frequency of the
また、本実施の形態では、高周波コイルを１ターンコイルとしているため、多元スパッタリング装置の大きさを小さくすることができ、省スペース化を実現することができる。また、１ターンコイルを用いることにより、複数回巻いたコイルを用いた場合に比べてプラズマのコントロールが容易になる。 In this embodiment, since the high-frequency coil is a one-turn coil, the size of the multi-source sputtering apparatus can be reduced, and space saving can be realized. In addition, the use of a one-turn coil makes it easier to control the plasma as compared to the case of using a coil wound a plurality of times.
また、本実施の形態では、被成膜基板１３に高周波電流を流して被成膜基板にバイアスを印加するため、成膜された膜の質を良くすることができる。即ち、成膜された膜が緻密なものとなり、膜質を向上させることができる。
In this embodiment mode, since a high-frequency current is supplied to the
また、本実施の形態では、高周波コイル１６をセラミックスで形成された鞘で覆うことにより、高周波コイルが処理ガスに直接晒されることを防止している。その結果、真空容器内に発生されるプラズマに高周波コイルが晒されることを防止できる。従って、高周波コイルがプラズマにより生成された粒子によりスパッターされるのを防止することができる。これにより、より均一で不純物の混入の無い処理を被成膜基板に対して行うことができる。また、高周波コイルの寿命も長くなる。
In the present embodiment, the high-
尚、上記実施の形態１では、第１乃至第３のスパッタリングターゲットを有する３元の多元スパッタリング装置に本発明を適用しているが、３元に限定されるものではなく、２元又は４元以上の多元スパッタリング装置に本発明を適用することも可能である。 In the first embodiment, the present invention is applied to a ternary multi-source sputtering apparatus having first to third sputtering targets. However, the present invention is not limited to ternary, but binary or quaternary. It is also possible to apply the present invention to the above multi-source sputtering apparatus.
また、上記実施の形態１では、第１乃至第３のスパッタリングターゲット２４〜２６それぞれを、マッチングボックス３０〜３２を介して高周波電源３３〜３５に接続しているが、第１乃至第３のスパッタリングターゲットそれぞれをＤＣ電源に接続することも可能であり、複数のスパッタリングターゲットのうち一部を高周波電源に接続し、他の一部をＤＣ電源に接続することも可能である。
In the first embodiment, the first to third sputtering targets 24 to 26 are connected to the high-
また、上記実施の形態１による多元スパッタリング装置をプラズマＣＶＤ(chemical vapor deposition)装置として使用することも可能であるし、また多元スパッタリング装置にプラズマＣＶＤ機能を付加することも可能である。
前者としては、例えば、第１乃至第３のスパッタリングターゲット２４〜２６を用いない代わりにガス導入口１１からＣＶＤ用の原料ガスを導入することによりプラズマＣＶＤ装置として使用することができる。詳細には、例えば有機金属を含む原料ガスを用い、この原料ガスを減圧した真空容器１０内に供給し、高周波コイル１６に高周波電流を流すことにより被成膜基板の上方に高密度のプラズマを安定的に発生させながら、被成膜基板に高周波電流を流して被成膜基板にバイアスを印加することにより、前記高密度のプラズマによりＣＶＤ法による成膜が行われる。
後者としては、前述したようなスパッタリングによる成膜を行いながら、ガス導入口１１からＣＶＤ用の原料ガスを導入することによりプラズマＣＶＤ法による成膜も行うことができる。
In addition, the multi-source sputtering apparatus according to the first embodiment can be used as a plasma CVD (chemical vapor deposition) apparatus, and a plasma CVD function can be added to the multi-source sputtering apparatus.
As the former, for example, instead of using the first to third sputtering targets 24 to 26, a raw material gas for CVD can be introduced from the
As the latter, film formation by plasma CVD can be performed by introducing a source gas for CVD from the
有機金属を含む原料ガスを用いた場合、従来のプラズマＣＶＤ装置では、有機金属を分解することが容易でないため、成膜速度が低くなるのが通常であった。これに対し、本実施の形態によるプラズマＣＶＤ装置では、高密度の誘導結合プラズマを発生させることができるため、有機金属を容易に分解することができ、その結果、成膜速度を高くすることができる。 In the case of using a source gas containing an organic metal, the conventional plasma CVD apparatus usually has a low film formation rate because it is not easy to decompose the organic metal. In contrast, the plasma CVD apparatus according to this embodiment can generate high-density inductively coupled plasma, so that the organic metal can be easily decomposed, and as a result, the film formation rate can be increased. it can.
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２による多元スパッタリング装置の高周波コイル（ＩＣＰ電極）及びその回路を模式的に示す図である。図５において、図４と同一部分には同一符号を付し、実施の形態１と異なる部分についてのみ説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a diagram schematically showing a high-frequency coil (ICP electrode) and its circuit of a multi-source sputtering apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 5, the same parts as those in FIG.
本実施の形態は、実施の形態１による多元スパッタリング装置の共振コンデンサに代えて、可変コンデンサ２０ａを取り付け、高周波コイル１６を流れる高周波電流を測定する電流計２３を追加した構成となっている。
In the present embodiment, a
詳細には、高周波コイル１６の他端には可変コンデンサ２０ａが接続されており、この可変コンデンサ２０ａには電流計２３が接続されており、この電流計２３は接地電位に接続されている。電流計２３で測定された高周波コイル１６に流れる高周波電流の値は可変コンデンサ２０ａにフィードバックされるようになっており、図示せぬ制御部によって可変コンデンサ２０ａは次のように制御される。
Specifically, a
多元スパッタリング装置において、真空容器内にガスを導入し、高周波コイルに高周波電流を供給し、共振条件又は共振条件の許容動作範囲内でガスの誘導結合プラズマを発生させると、真空容器内の圧力やガスの種類などの条件によっては、高周波コイルとその周囲の雰囲気との結合状態が密になり、高周波コイルの周囲のガスなどのインダクタンスを含む高周波コイルの等価インダクタンスが変動することがある。この場合、共振条件も変動してしまう。そこで、処理中の高周波コイル１６に流れる電流値を電流計２３によって測定し、この測定した電流値から共振条件のずれを検出し、その検出結果を可変コンデンサ２０ａにフィードバックして共振条件に近づけるように可変コンデンサ２０ａの容量を調整する。これにより、共振条件又は共振条件の許容動作範囲内から外れることを防止し、より安定的に高密度なプラズマを高周波コイル１６から発生させることができる。
In a multi-source sputtering apparatus, when a gas is introduced into a vacuum vessel, a high-frequency current is supplied to a high-frequency coil, and an inductively coupled plasma of the gas is generated within a resonance condition or an allowable operating range of the resonance condition, the pressure in the vacuum vessel Depending on conditions such as the type of gas, the coupling state between the high frequency coil and the surrounding atmosphere may become dense, and the equivalent inductance of the high frequency coil including the inductance of the gas around the high frequency coil may vary. In this case, the resonance condition also varies. Therefore, the current value flowing through the high-
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３による多元スパッタリング装置の高周波コイル（ＩＣＰ電極）及びその回路を模式的に示す図である。図６において、図４と同一部分には同一符号を付し、実施の形態１と異なる部分についてのみ説明する。
(Embodiment 3)
FIG. 6 is a diagram schematically showing a high-frequency coil (ICP electrode) and its circuit of a multi-source sputtering apparatus according to
高周波コイル１６にはマッチングボックス１７が並列に接続されている。また、高周波コイルには高周波電圧を印加するＩＣＰ電源１８が並列に接続されている。また、高周波コイルには共振コンデンサ２０ｂが並列に接続されている。また、高周波コイルには電圧計３８が並列に接続されている。前記共振コンデンサ２０ｂは、ＩＣＰ電源１８から出力される高周波電圧の周波数及び高周波コイル１６のインダクタンスに対して共振条件又は共振条件の許容動作範囲を満たす容量を有している。
A
つまり、ＩＣＰ電源１８によって、例えば、周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を、マッチングボックス１７を介して高周波コイル１６に供給すると、共振条件で高周波コイルに高周波電圧が流れるため、その高周波電圧が前記周波数の場合の最大電圧となる。このような最大高周波電圧が高周波コイル１６に印加されることにより、高周波コイル１６から大きな磁場を発生させ、この磁場によって高周波コイルの内側に大きな電界を発生させる。その結果、真空容器１０内の被成膜基板１３の上方に位置する高周波コイル１６の内側及びその近傍に誘導結合プラズマを極めて高密度で発生させることができる。
That is, for example, when a high frequency voltage having a frequency of 13.56 MHz is supplied to the
（実施の形態４）
本実施の形態においては実施の形態３と異なる部分についてのみ説明する。
本実施の形態は、実施の形態３による多元スパッタリング装置の共振コンデンサ２０ｂに代えて、可変コンデンサを取り付けた構成となっている。さらに、電圧計３８で測定された高周波コイル１６に印加される高周波電圧の値は可変コンデンサにフィードバックされるようになっており、図示せぬ制御部によって可変コンデンサは次のように制御される。
(Embodiment 4)
In the present embodiment, only parts different from the third embodiment will be described.
In the present embodiment, a variable capacitor is attached in place of the
多元スパッタリング装置において、真空容器内にガス導入口からガスを導入し、高周波コイルに高周波電圧を供給し、共振条件又は共振条件の許容動作範囲内で誘導結合プラズマを発生させてプラズマ処理を行っていると、真空容器内の圧力やガスの種類、スパッタリングターゲットなどの処理条件によっては、高周波コイルとその周囲の雰囲気との結合状態が密になり、高周波コイルの周囲のガスなどのインダクタンスを含む高周波コイルの等価インダクタンスが変動することがある。この場合、共振条件も変動してしまう。そこで、処理中の高周波コイル１６に印加される電圧値を電圧計３８によって測定し、この測定した電圧値から共振条件のずれを検出し、その検出結果を可変コンデンサにフィードバックして共振条件に近づけるように可変コンデンサの容量を調整する。これにより、共振条件又は共振条件の許容動作範囲内から外れることを防止し、より安定的に高密度なプラズマ処理を行うことができる。
In a multi-source sputtering apparatus, a gas is introduced into a vacuum vessel from a gas inlet, a high-frequency voltage is supplied to a high-frequency coil, and an inductively coupled plasma is generated within an allowable operating range of a resonance condition or resonance condition to perform plasma processing. Depending on the pressure in the vacuum vessel, the type of gas, and the processing conditions such as the sputtering target, the coupling state between the high-frequency coil and the surrounding atmosphere becomes dense, and high-frequency including inductance such as gas around the high-frequency coil. The equivalent inductance of the coil may vary. In this case, the resonance condition also varies. Therefore, the voltage value applied to the high-
（実施の形態５）
図７は、本発明の実施の形態５による多元スパッタリング装置の高周波コイル（ＩＣＰ電極）及びその回路を模式的に示す図である。図８は、図７に示す給電回路で使用されているバラン回路の具体例を示す図である。図７及び図８において、図４と同一部分には同一符号を付し、実施の形態１と異なる部分についてのみ説明する。
(Embodiment 5)
FIG. 7 is a diagram schematically showing a high-frequency coil (ICP electrode) and its circuit of a multi-source sputtering apparatus according to Embodiment 5 of the present invention. FIG. 8 is a diagram showing a specific example of the balun circuit used in the power feeding circuit shown in FIG. 7 and 8, the same parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and only the parts different from the first embodiment will be described.
図７に示すように、真空容器１０内に配置された高周波コイル１６は、給電回路３９を介して、高周波電源１８に接続されている。この給電回路３９は、後段側が前記高周波コイル１６に接続された整合回路４０と、この整合回路４０の前段側と高周波電源１８との間に接続されたバラン回路４１とにより構成されている。この整合回路４０は、この分野では良く知られた構成をしており、夫々がコイルと可変容量とを有する入力ライン４２ａと、出力ライン４２ｂとを有し、高周波電源１８から供給される高周波電流は、矢印で示すように、入力ライン４２ａから高周波コイル１６を通って出力ライン４２ｂに流れる。
As shown in FIG. 7, the high-
前記バラン回路４１は、図８に示すように、リング状の磁性体４３と、この磁性体４３に巻回された一次コイル４４ａと二次コイル４４ｂとからなっている。これらコイル４４ａ，４４ｂは、一次コイル４４ａを流れる電流と、二次コイル４４ｂを流れる電流とが、磁気回路中に作る磁場が互いに打ち消し合うように、ほぼ同じ巻き数で反対方向に巻かれている。これら一次コイル４４ａ並びに二次コイル４４ｂの後端側は高周波電源１８に接続され、また、前端側は、夫々入力ライン４２ａ並びに出力ライン４２ｂに接続されている。
As shown in FIG. 8, the balun circuit 41 includes a ring-shaped
このような構成の装置において、図７に示すように、高周波コイル１６に流入する電流をＩ1 、高周波コイル１６から流出する電流をＩ2 、そして、高周波コイル１６から真空容器１０に流れる電流Ｉ3とし、高周波電流のバランスを考えると次式が成立する。
Ｉ1＝ Ｉ2 ＋ Ｉ3
In the apparatus having such a configuration, as shown in FIG. 7, the current flowing into the high-
I 1 = I 2 + I 3
そこで、バラン回路４１が高周波電源１８と、整合回路４０との間に設けられていることにより、若し、Ｉ3 ≠０なら、一次コイル４４ａと二次コイル４４ｂとが作るインピーダンスが大きくなり、コイル電流は小さくなる。Ｉ3＝０の場合に、このインピーダンスが最小となり、Ｉ1 ＝ Ｉ2 が成り立つ。即ち、高周波コイル１６と真空容器１０の周壁との間の放電が抑えられる。従って、均一で安定なプラズマが得られ、また、真空容器１０の内周面のスパッタによる不純物の発生も抑えることができる。
Therefore, since the balun circuit 41 is provided between the high
上記実施の形態５においても実施の形態１と同様の効果を得ることができる。 In the fifth embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
（実施の形態６）
図９は、本発明の実施の形態６によるスパッタリング装置を概略的にを示す構成図であり、図１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
(Embodiment 6)
FIG. 9 is a block diagram schematically showing a sputtering apparatus according to Embodiment 6 of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and only different parts will be described.
図１に示すスパッタリング装置は第１乃至第３のスパッタリングターゲットを有するのに対し、図９に示すスパッタリング装置は一つのスパッタリングターゲットを有する点が異なる。
つまり、真空容器１０内の上部には、スパッタリングターゲット４５を保持する保持部４６が配置されている。保持部４６にはマッチングボックス３１を介して高周波電源（ＲＦ）３４が接続されている。また、真空容器１０内におけるスパッタリングターゲット４５の下方には、高周波コイル（ＩＣＰ電極）１６が配設されている。また、スパッタリングターゲット４５は、被成膜基板１３に対向する位置に配設されている。即ち、スパッタリングターゲット４５と被成膜基板１３は、スパッタリングターゲッ４５の中心と被成膜基板１３の中心とを結ぶ線が、被成膜基板１３の中心から延ばした被成膜基板の表面に対する垂線とほぼ一致するような位置関係にある。
The sputtering apparatus shown in FIG. 1 has first to third sputtering targets, whereas the sputtering apparatus shown in FIG. 9 has a single sputtering target.
That is, a holding unit 46 that holds the sputtering target 45 is disposed in the upper part of the
上述したような構成のスパッタリング装置においては、例えば、ガスとしてＡｒ及び窒素又は酸素を減圧した真空容器１０内に供給し、スパッタリングターゲット４５に高周波電流を流しつつＩＣＰ電極１６に高周波電流を流すことにより、スパッタリングを行ってスパッタリングターゲットからスパッタ粒子を放出させつつ、ＩＣＰ電極１６からのＩＣＰ放電による高密度のプラズマを発生させて前記スパッタ粒子を窒化又は酸化させながら、被成膜基板１３に高周波電流を流して被成膜基板にバイアスを印加することにより、被成膜基板１３上に薄膜の成膜が行われる。上記スパッタリング装置を用いることにより、イオン化促進ユニットによって反応性をより高めた反応性スパッタリングを行うことができる。例えばＡｌ、Ｔｉ、Ｓｉなどのスパッタ粒子をイオン化促進ユニットによってイオン化し、例えばＴｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４等の金属窒化物質の合成が可能となる。
In the sputtering apparatus having the above-described configuration, for example, Ar and nitrogen or oxygen as gases are supplied into the
上記実施の形態６においては、複数のスパッタリングターゲットを用いた多元スパッタリング装置を実現できるという効果以外の実施の形態１の効果を得ることができる。
In the said Embodiment 6, the effect of
尚、上記実施の形態６では、実施の形態１と同様の共振コンデンサを用いているが、共振コンデンサに代えて、実施の形態２と同様の可変コンデンサを用いることも可能である。これにより、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。 In the sixth embodiment, the same resonance capacitor as in the first embodiment is used. However, a variable capacitor similar to that in the second embodiment can be used instead of the resonance capacitor. Thereby, the same effect as Embodiment 2 can be acquired.
また、上記実施の形態６では、実施の形態１と同様に図４に示す高周波コイル及びその回路部分を用いているが、これに限定されるものではなく、図６に示す高周波コイル及びその回路部分を用いることも可能であるし、また実施の形態４と同様の高周波コイル及びその回路部分を用いることも可能であし、また実施の形態５と同様に図７及び図８に示す高周波コイル及びその回路部分を用いることも可能である。これにより、実施の形態３、実施の形態４又は実施の形態５と同様の効果を得ることができる。
Moreover, in the said Embodiment 6, although the high frequency coil and its circuit part shown in FIG. 4 are used similarly to
また、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、サセプタ１４に加熱機構（図示せず）を設けることも可能である。これにより、成膜時に被成膜基板を所定温度まで加熱することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the
（実施例１）
図１０は、実施の形態１で説明した図１に示す多元スパッタリング装置を用いて被成膜基板上に成膜したＳｉＣ膜の深さ方向の濃度プロファイルを示す図である。
Example 1
FIG. 10 is a diagram showing a concentration profile in the depth direction of the SiC film formed on the deposition target substrate using the multi-source sputtering apparatus shown in FIG. 1 described in the first embodiment.
ＳＵＳ３０４の基板をサセプタ１４に保持し、第１のスパッタリングターゲット２４にＣターゲットを用い、第２のスパッタリングターゲット２５にＳｉターゲットを用いた。そして、ガス導入口１１からＡｒガスを３０ｃｃｍ（cubic centimeter per minute）の流量で真空容器内に導入し、Ｃターゲットに５００ＷのＲＦ出力を印加し、Ｓｉターゲットに５０ＷのＲＦ出力を印加し、１３．５６ＭＨｚのＩＣＰ電源１８から高周波コイル１６に高周波出力を印加することにより、スパッタリングを行ってＣターゲット及びＳｉターゲットそれぞれからＣ及びＳｉのスパッタ粒子を放出させつつ、高周波コイル１６からのＩＣＰ放電による高密度のプラズマを発生させてＳｉを炭化させることにより、基板上にＳｉＣの薄膜を成膜した。Ｃターゲットのスパッタ率は０．１２であり、Ｓｉターゲットのスパッタ率は０．５０である。
A SUS304 substrate was held on the
次に、前記ＳｉＣの薄膜中におけるＳｉ、Ｃの含有量を測定した。この測定は、グロー放電発光分光測定装置（ＧＤＳ）によって行った。この測定結果が図１０に示されている。図１０によれば、Ｓｉ及びＣそれぞれの濃度が深さ方向において略一定になっていることを確認することができた。つまり、図１に示す多元スパッタリング装置を用いてＳｉとＣの含有量をコントロールしたＳｉ成分とＣ成分を持つＳｉＣ膜を成膜できることが確認された。 Next, the contents of Si and C in the SiC thin film were measured. This measurement was performed with a glow discharge emission spectrometer (GDS). The measurement result is shown in FIG. According to FIG. 10, it was confirmed that the respective concentrations of Si and C were substantially constant in the depth direction. In other words, it was confirmed that a SiC film having a Si component and a C component with controlled Si and C contents can be formed using the multi-source sputtering apparatus shown in FIG.
また、スパッタリングターゲットに印加するＲＦ出力によってＳｉとＣの組成比を種々変化させることが可能である。つまり、従来のスパッタリング装置のように、成膜したい組成の種類だけスパッタリングターゲットを用意しなくても、組成比をコントロールした薄膜を成膜することが可能である。 In addition, the composition ratio of Si and C can be changed variously by the RF output applied to the sputtering target. That is, a thin film with a controlled composition ratio can be formed without preparing sputtering targets for the types of compositions to be formed as in the conventional sputtering apparatus.
（実施例２）
本実施例では、実施の形態１で説明した図１に示す多元スパッタリング装置を用いて被成膜基板上にＦｅ７４Ｎｉ１８Ｃｒ８からなるステンレス膜を成膜する。
(Example 2)
In this example, a stainless steel film made of Fe 74 Ni 18 Cr 8 is formed over the deposition target substrate using the multi-source sputtering apparatus illustrated in FIG. 1 described in
基板をサセプタ１４に保持し、第１のスパッタリングターゲット２４にＦｅターゲットを用い、第２のスパッタリングターゲット２５にＮｉターゲットを用い、第３のスパッタリングターゲット２６にＣｒターゲットを用いる。そして、ガス導入口１１からＡｒガスを２０ｓｃｃｍの流量で真空容器内に導入し、Ｆｅターゲットに第１ＲＦ出力を印加し、Ｎｉターゲットに第２ＲＦ出力を印加し、Ｃｒターゲットに第３ＲＦ出力を印加し、１３．５６ＭＨｚのＩＣＰ電源１８から高周波コイル１６に高周波出力を印加することにより、スパッタリングを行ってＦｅターゲット、Ｎｉターゲット及びＣｒターゲットそれぞれからＦｅ、Ｎｉ及びＣｒのスパッタ粒子を放出させ、高周波コイル１６からのＩＣＰ放電による高密度のプラズマを発生させて前記スパッタ粒子をイオン化させることにより、基板上にステンレス膜を成膜する。成膜時の真空容器の圧力は２×１０−３Ｔｏｒｒである。
The substrate is held on the
前記第１ＲＦ出力、第２ＲＦ出力及び第３ＲＦ出力の比が、ターゲットのスパッタ率を考慮して、ステンレス膜の組成比となるようにする。つまり、下記式（１）が成立するようなＲＦ出力とすることにより、被成膜基板上にＦｅ７４Ｎｉ１８Ｃｒ８からなるステンレス膜を成膜することができる。
（第１ＲＦ出力／Ｆｅターゲットのスパッタ率）：（第２ＲＦ出力／Ｎｉターゲットのスパッタ率）：（第３ＲＦ出力／Ｃｒターゲットのスパッタ率）＝７４：１８：８ ・・・（１）
The ratio of the first RF output, the second RF output, and the third RF output is set to the composition ratio of the stainless steel film in consideration of the sputtering rate of the target. In other words, a stainless steel film made of Fe 74 Ni 18 Cr 8 can be formed on the deposition target substrate by setting the RF output so that the following formula (1) is satisfied.
(First RF output / Sputtering rate of Fe target): (Second RF output / Sputtering rate of Ni target): (Third RF output / Sputtering rate of Cr target) = 74: 18: 8 (1)
換言すれば、第１乃至第３ＲＦ出力を調整することによって成膜されるステンレス膜の組成比を制御することが可能となる。従って、従来のスパッタリング装置のように、成膜したい組成の種類だけスパッタリングターゲットを用意しなくても、組成比をコントロールした薄膜を成膜することが可能である。 In other words, the composition ratio of the stainless steel film to be formed can be controlled by adjusting the first to third RF outputs. Therefore, it is possible to form a thin film with a controlled composition ratio without preparing sputtering targets for the type of composition desired to be formed as in a conventional sputtering apparatus.
（実施例３）
本実施例では、実施の形態１で説明した図１に示す多元スパッタリング装置を用いて被成膜基板上にＡｌ２Ｃｒ２Ｓｉ１Ｎ５膜を成膜する。
Example 3
In this example, an Al 2 Cr 2 Si 1 N 5 film is formed over a deposition target substrate using the multi-source sputtering apparatus illustrated in FIG. 1 described in
基板をサセプタ１４に保持し、第１のスパッタリングターゲット２４にＡｌターゲットを用い、第２のスパッタリングターゲット２５にＣｒターゲットを用い、第３のスパッタリングターゲット２６にＳｉターゲットを用いる。そして、ガス導入口１１からＡｒガス及び窒素ガスそれぞれを２０ｓｃｃｍの流量で真空容器内に導入し、Ａｌターゲットに第１ＲＦ出力を印加し、Ｃｒターゲットに第２ＲＦ出力を印加し、Ｓｉターゲットに第３ＲＦ出力を印加し、１３．５６ＭＨｚのＩＣＰ電源１８から高周波コイル１６に高周波出力を印加することにより、スパッタリングを行ってＡｌターゲット、Ｃｒターゲット及びＳｉターゲットそれぞれからＡｌ、Ｃｒ及びＳｉのスパッタ粒子を放出させ、高周波コイル１６からのＩＣＰ放電による高密度のプラズマを発生させて前記スパッタ粒子をイオン化させるとともに窒素ガスをイオン化させ、これらを合成することにより、基板上にＡｌ２Ｃｒ２Ｓｉ１Ｎ５膜を成膜する。成膜時の真空容器の圧力は２×１０−３Ｔｏｒｒである。
The substrate is held on the
前記第１ＲＦ出力、第２ＲＦ出力及び第３ＲＦ出力の比が、ターゲットのスパッタ率を考慮して、成膜される膜の組成比となるようにする。これにより、被成膜基板上にＡｌ２Ｃｒ２Ｓｉ１Ｎ５膜を成膜することができる。このようにして成膜されたＡｌ２Ｃｒ２Ｓｉ１Ｎ５膜は高硬度、高密度且つ高耐熱性を有するものとなる。 The ratio of the first RF output, the second RF output, and the third RF output is set to a composition ratio of a film to be formed in consideration of the sputtering rate of the target. Thus, an Al 2 Cr 2 Si 1 N 5 film can be formed on the deposition target substrate. The Al 2 Cr 2 Si 1 N 5 film thus formed has high hardness, high density and high heat resistance.
第１乃至第３ＲＦ出力を調整することによって成膜される膜の組成比を制御することが可能となる。従って、従来のスパッタリング装置のように、成膜したい組成の種類だけスパッタリングターゲットを用意しなくても、組成比をコントロールした薄膜を成膜することが可能である。 By adjusting the first to third RF outputs, the composition ratio of the film to be formed can be controlled. Therefore, it is possible to form a thin film with a controlled composition ratio without preparing sputtering targets for the type of composition desired to be formed as in a conventional sputtering apparatus.
（実施例４）
本実施例では、実施の形態６で説明した図９に示すスパッタリング装置を用いて被成膜基板上にＡｌＣｒＮ膜を成膜する。
Example 4
In this example, an AlCrN film is formed over a deposition target substrate using the sputtering apparatus illustrated in FIG. 9 described in Embodiment 6.
基板をサセプタ１４に保持し、スパッタリングターゲット４５にＡｌＣｒターゲットを用いる。そして、ガス導入口１１からＡｒガスを３０ｃｃｍ、窒素ガスを１５ｃｃｍの流量で真空容器内に導入し、ＡｌＣｒターゲットにＲＦ出力を印加し、１３．５６ＭＨｚのＩＣＰ電源１８から高周波コイル１６に高周波出力を印加することにより、スパッタリングを行ってＡｌＣｒターゲットからＡｌ、Ｃｒのスパッタ粒子を放出させ、高周波コイル１６からのＩＣＰ放電による高密度のプラズマを発生させて前記スパッタ粒子をイオン化させるとともに窒素ガスをイオン化させ、これらを合成することにより、基板上にＡｌＣｒＮ膜を成膜する。
The substrate is held on the
１０…真空容器
１１…ガス導入口
１２…回転機構
１３…被成膜基板
１３ａ…被成膜基板の中心
１４…サセプタ
１５…排気口
１６…高周波コイル（ＩＣＰ電極）
１７，２１，３０〜３２…マッチングボックス
１８…ＩＣＰ電源
２０…共振コンデンサ
２０ａ…可変コンデンサ
２２，３３〜３５…高周波電源（ＲＦ）
２３…電流計
２４…第１のスパッタリングターゲット
２４ａ…中心
２５…第２のスパッタリングターゲット
２５ａ…中心
２６…第３のスパッタリングターゲット
２６ａ…中心
２７…第１の保持部
２８…第２の保持部
２９…第３の保持部
３６…第１のスパッタリングターゲットの中心と被成膜基板の中心とを結ぶ線
３７…被成膜基板の中心から延ばした被成膜基板の表面に対する垂線
３８…電圧計
３９…給電回路
４０…整合回路
４１…バラン回路
４２ａ…入力ライン
４２ｂ…出力ライン
４３…磁性体
４４ａ…一次コイル
４４ｂ…二次コイル
４５…スパッタリングターゲット
４６…保持部
３０１…真空室
３０２…被成膜基板
３０３…支持体
３０４…導入管
３０５…排気口
３０６…高周波電源
３０７…電極
３０８…スパッタリングターゲット
DESCRIPTION OF
17, 21, 30 to 32 ... matching
23 ...
Claims (5)
処理室と、
前記処理室内に配置された第１のスパッタリングターゲットと、
前記処理室内に配置された第２のスパッタリングターゲットと、
前記第１のスパッタリングターゲットに第１の高周波電流を出力する第１の電源と、
前記第２のスパッタリングターゲットに第２の高周波電流を出力する第２の電源と、
前記処理室内に配置され、被成膜基板を保持する保持部と、
第１及び第２のイオン化促進ユニットのいずれか一つのイオン化促進ユニットと、
を具備し、
前記第１のイオン化促進ユニットは、
共振条件又は共振条件の許容動作範囲で誘導結合プラズマを発生させ、前記第１の電源によって前記第１のスパッタリングターゲットに前記第１の高周波電流を流し、且つ前記第２の電源によって前記第２のスパッタリングターゲットに前記第２の高周波電流を流すことにより、スパッタリングを行って前記第１のスパッタリングターゲット及び前記第２のスパッタリングターゲットそれぞれから放出されるスパッタ粒子のイオン化を促進するイオン化促進ユニットであって、
前記処理室内に配置され、高周波電流が供給されるコイルと、
前記コイルの一端に接続され、前記高周波電流が出力される高周波電源と、
前記コイルの他端に接続された可変コンデンサと、
前記コイルに流れる高周波電流を測定する電流計と、を有し、
成膜中に、前記電流計によって前記コイルに流れている高周波電流を測定し、この測定した電流値から共振条件のずれを検出し、この検出結果から前記高周波電流の周波数及び前記コイルのインダクタンスに対して共振条件又は共振条件の許容動作範囲を満たす容量となるように前記可変コンデンサを調整するものであり、
前記第２のイオン化促進ユニットは、
共振条件又は共振条件の許容動作範囲で誘導結合プラズマを発生させ、前記第１の電源によって前記第１のスパッタリングターゲットに前記第１の高周波電流を流し、且つ前記第２の電源によって前記第２のスパッタリングターゲットに前記第２の高周波電流を流すことにより、スパッタリングを行って前記第１のスパッタリングターゲット及び前記第２のスパッタリングターゲットそれぞれから放出されるスパッタ粒子のイオン化を促進するイオン化促進ユニットであって、
前記処理室内に配置され、高周波電圧が供給されるコイルと、
前記コイルに並列に接続され、前記高周波電圧が出力される高周波電源と、
前記コイルに並列に接続された可変コンデンサと、
前記コイルに印加される高周波電圧を測定する電圧計と、を有し、
成膜中に、前記電圧計によって前記コイルに印加されている高周波電圧を測定し、この測定した電圧値から共振条件のずれを検出し、この検出結果から前記高周波電圧の周波数及び前記コイルのインダクタンスに対して共振条件又は共振条件の許容動作範囲を満たす容量となるように前記可変コンデンサを調整するものであることを特徴とするスパッタリング装置。 A sputtering apparatus for forming a thin film on a deposition target substrate by sputtering,
A processing chamber;
A first sputtering target disposed in the processing chamber;
A second sputtering target disposed in the processing chamber;
A first power source that outputs a first high-frequency current to the first sputtering target;
A second power source for outputting a second high-frequency current to the second sputtering target;
A holding unit that is disposed in the processing chamber and holds a deposition target substrate;
Any one of the first and second ionization promotion units;
Comprising
The first ionization promoting unit includes:
Inductively coupled plasma is generated in a resonance condition or an allowable operating range of the resonance condition, the first high-frequency current is supplied to the first sputtering target by the first power source, and the second power source is supplied by the second power source. An ionization promoting unit that promotes ionization of sputtered particles emitted from each of the first sputtering target and the second sputtering target by causing the second high-frequency current to flow through the sputtering target,
A coil disposed in the processing chamber and supplied with a high-frequency current;
A high frequency power source connected to one end of the coil and outputting the high frequency current;
A variable capacitor connected to the other end of the coil;
An ammeter for measuring a high-frequency current flowing in the coil,
During film formation, the ammeter measures the high-frequency current flowing in the coil, detects the deviation of the resonance condition from the measured current value, and based on the detection result, determines the frequency of the high-frequency current and the inductance of the coil. On the other hand, the variable capacitor is adjusted so that the capacity satisfies the resonance condition or the allowable operation range of the resonance condition.
The second ionization promoting unit includes:
Inductively coupled plasma is generated in a resonance condition or an allowable operating range of the resonance condition, the first high-frequency current is supplied to the first sputtering target by the first power source, and the second power source is supplied by the second power source. An ionization promoting unit that promotes ionization of sputtered particles emitted from each of the first sputtering target and the second sputtering target by causing the second high-frequency current to flow through the sputtering target,
A coil disposed in the processing chamber and supplied with a high-frequency voltage;
A high-frequency power source connected in parallel to the coil and outputting the high-frequency voltage;
A variable capacitor connected in parallel to the coil;
A voltmeter for measuring a high-frequency voltage applied to the coil,
During film formation, a high frequency voltage applied to the coil is measured by the voltmeter, and a deviation in resonance condition is detected from the measured voltage value. From the detection result, the frequency of the high frequency voltage and the inductance of the coil are detected. The sputtering apparatus is characterized in that the variable capacitor is adjusted so that the capacitance satisfies a resonance condition or an allowable operation range of the resonance condition.
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