JPS6130665A - スパツタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体装置の製造等に使用するスノ（ツタ装置
に関する。

（従来技術とその問題点） スパッタ装置には高速化・低温化が望まれ、この方向で
スパッタ技術が進展してきている。高速化のためにスパ
ッタ装置のターゲットは、負の高電圧が印加されるがこ
の高電圧印加状態で長時間の連続運転を行なりと、真空
室内に設けられたターゲット近傍で電弧を発生し正常な
運転が出来なくなることがある。電弧の発生はターゲッ
トの材質あるいは形状によって相違し、たとえばターゲ
ットが銅の場合は殆んど電弧を発生しないが、ターゲッ
トがアルミニウムの場合には頻繁に電弧を発生する。こ
の電弧現象は、ターゲット上に発生した鋭い突起と高密
度のプラズマの作用によって生ずるものと考えられる。

この電弧は、ターゲットから異常なスパッタリングを起
し、薄膜を形成する基板上に不正規な膜を作ってしまう
。又、場合によっては基板上の膜を壊してしまうことも
ある。この電弧の発生をなくすことは、技術的に非常に
困難であるが、しかし電弧が発生した時にすばやくμｓ
ｅｃのオーダーで消弧できるならば被膜への影響を防ぐ
ことができ、ることか確認されている。

この電弧を消弧する従来の簡単な装置には第８図（ａ）
の如きものがあり、接地した真空容器１とターゲット２
との間に第８図（ｂ）の電圧を印加し、的に零に落ちる
電圧で消弧されるものである。

この装置は例えば商用周波数を単に整流しただけのもの
を印加電圧とすることで、比較的容易に実施することが
できる。しかし、この様な脈流電流でスパッターリング
して基板３上に得られる処長いものになる欠点がある。

第９図には従来の別の装置を示す。これは電源部６に制
御回路４と検出回路５をそなえ、検出回路５で電弧の発
生を検出し、その信号を制御回路４に伝えて、ここで電
源電圧を一時的に切って強制的に消弧する方法をとる装
置である。しかし、スパッタ電源は一般に出力容量が１
＆Ｗ〜数１０に５Ｆであって非常に大きく、この電力を
電弧の発生の検出信号で短時間に制御することは非常に
難かしい。高速な制御でも消弧までの時間はｍ　ｓｅｅ
オーダーになってしまい、充分な解決策とはなっていな
い。又回路構成が非常に複雑で装置は高価になり扱い難
い装置になってしまう欠点がある。

（発明の目的） 本発明は、簡単な経済的な装置でμｓｅｃ乃至低値のｍ
５ｅｃのオーダーの迅速さで電弧をその発生の瞬間に消
弧することのできるスパッタ装置の提供を目的とする。

（発明の構成） 本発明は、ターゲットに直流電圧および直流電力を供給
している電源の出力部に、インダクタンスとコンデンサ
を接続し、かつ、該真空室内に電弧が発生したときに、
この電弧の低い負荷抵抗と前記インダクタンスとコンデ
ンサと電源の内部抵抗との回路Ｋｍ気的な自由振動を発
生せしめ、この自由振動に基いてターゲットに発生する
短時間の電圧降下または逆極性電圧によって、電弧を自
己消弧せしめたものである。

（実施例） 以下この発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

第１図にて、真空室ｌ＃ｉ′図示しない真空ポンプで真
空に排気された後、図示しないガス導入系によって放電
に適した圧力に調整されている。

真空室１の中にはスパッターターゲット２、及び被膜を
形成する基板３が配置されている。ターゲット２と真空
室１の間には、本発明の特徴となる消弧回路７を通して
直流電源６から直流電圧が加えら□れる。ターゲット２
は負の電圧にする。このスパッタ装置に使われる直流電
源６には、一般に定電流制御あるいは定電力制御された
ものが用いられ、その出力容量は１譚〜数１０ｋＷ位で
ある。

ターゲット２に負の電圧を加えると真空室中でプラズマ
放電８を起し、ターゲット２がスパッタされてターゲツ
ト板の原子が基板３上に堆積される。

もし、この放電中ターゲット中に不純物等があったり突
起部があったりするとプラズマが一部分高密度になり電
弧が発生することは前記した通りであるが、この場合回
路７がこの電弧を高速に消弧する。第２図は第１図の等
価回路。第３図にはこの時のターゲット電圧波形、第４
図にはターゲット電流波形を示す。

以下には、これら第３，４図の電圧、電流波形の発生の
理由を述べる。

正常放電中の放電抵抗９は数１０００乃至数にΩである
が、電弧のトリガ１０が入ると、その電弧８の負荷抵抗
１１は非常に小さく０．１０乃至数Ωになる。即ち放電
抵抗９と電弧の負荷抵抗は２桁もの大きな差がある。電
弧８が発生した時、電楓抵抗１１．とコイル１２．コン
デンサー１３．電源６の回路に第３，４図の自由振動を
起させる様にそれぞれの定数を選定しておくとこの自由
振動は、第４図の様に電流を瞬間的に零にしてしまう。

電源６のインピーダンスを交流的に００と仮定し、コイ
ル１２のインダクタンスをＬ１コンデンサー１３の答蓋
をＣ１電弧抵抗をｒとすると自由振動Ｌ の条件は、周知の通り−７６＜　４　ｒ”となり又その
時の振動数は で求められる。例えば電弧抵抗ｒ＝１Ωの場合、コンデ
ンサｃＶｃｉμＦ１コイルＬに１μＨを使用したとする
と　Ｌ、、４ｒ２＝４で±〈４ｒ２を満足ＣＣ し自由振動を起し、その振動周波数は ｆ＝±ｆｉｘ　１０’キー　３７　ｋ）ｌｚ２π となる。従ってその周期はＴ＝７．２μｓ６ｃこの場合
第４図の消弧時間ｔはほぼＴであって約３．６μｓとな
る。第３図、第４図にて時間区間ｔｌでは正常な放電を
している。時刻ｔ２で電弧が発生すると、以後の電圧は
極端に降下し、電流は自由振動をおこし時刻ｔ３で消弧
する。自由振動は急速に減衰しつ＼復び電圧が上昇し時
刻ｔ４で放電を開始し以下の時間区間ｔ６では正常な放
電に移る。時刻ｔ２一時刻ｔ４かハ譬前記の周期Ｔに当
る。従って、この実施例によれば電弧は回路の自由振動
に基づいてターゲットに生ずる逆極性電圧によってμｓ
ｅｃオーダーの短時間内に確実に自己消弧されることに
なる。

付加する部品はＬとＣのみであって極めて経済性に富む
。なお、これらコイル１２．コンデンサー１３の値は上
述以外の値が選定できることは明らかである。またター
ゲットに生ずる電圧は逆極性にまで到らなくても、極め
て低い電圧にすることでも電弧の消弧は達成される。

また本発明は第５図、第６図、第７図のようにも実施で
きる。これらの実施例でも前記実施例と同様、電弧発生
時に過渡的にり、Ｃ回路で自由振動を生ずる様な定数を
選ぶものである。更に又これら第４．５，６．７図の回
路を複合したものでも回路を構成することはできる。第
５図ではコイル１４が追加されており、第６図ではコイ
ル１２とコンデンサ１３が並列に接続されている。第７
図は基板３にＤＣバイアスを加えそのＤｃｔｓの出力部
にコイル１２．コンデンサ１３ｔｌ″接続した実施例で
あり、主たる電源１５には交番電力を用いている。

（発明の効果） 本発明は、Ｌ、Ｃ定数を選んで電源にコイルとコンデン
サを接続することにより、電弧発生時に電弧を含む回路
に自由珈動を起させ瞬間的に電弧を自己消弧させること
ができる。非常に簡単な回路で経済性にも富んでいる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例のスパッタ装置の図。 第２図は、その等価回路の図。 第３図は、その電弧発生時の消弧の過程を示す自由振動
電圧のグラフ。 第４図は、同様の電流のグラフ。 第５図、第６図、第７図は、それぞれ本発明の別の実施
例の図。 第８図（ａ）は、従来のスパッタ装置の図。 第８図（ｂ）は、第８図（ａ）の装置に用いられる電源
電圧のグラフ。 第９図は、従来の別のスパッタ装置の図。 １・・・・・・真空容器、２・・・・・・ターゲット、
３・・・・・・基板、１２・−・・・・コイル、１３・
・・・・・コンデンサ、６・・・−〇　− ・・・直流電源。 ＦＩＧ、５ ＦＩＧ、７

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スパッタを行うためのターゲットおよび該スパッタによ
   り被膜を形成する基板を収容する真空室と、この真空室
   を真空に排気する排気手段と、この真空室の圧力調整を
   するガス導入手段と、該ターゲットに直流電圧および直
   流電力を供給する電源とをそなえるスパッタ装置におい
   て、該電源の出力部にインダクタンスとコンデンサを接
   続し、かつ、該真空室内に電弧が発生したときに、その
   電弧の低い負荷抵抗と前記インダクタンスとコンデンサ
   と電源の内部抵抗との回路に生ずる電気的な自由振動に
   基づいて、該ターゲットに発生する短時間の電圧降下又
   は逆極性電圧によって該電弧を自己消弧せしめたことを
   特徴とするスパッタ装置。