スパッタ装置
【課題】電源装置と成膜室とを接続する電源供給線の長さに影響されず、安定した放電により異常放電を抑制することが可能となり、安価に構成することができるスパッタ装置を提供する。
【解決手段】スパッタ装置において、成膜用電源装置として構成された直流電源装置１，２と、該直流電源装置からの直流電源を成膜装置に供給するため、これら直流電源装置と成膜装置とを接続する電源接続用手段６，７と、前記成膜装置側に設けられた印加電圧の極性を切り替えるスイッチ手段１５，１６を含む制御部と、を備え、前記電源接続用手段を介して前記直流電源装置から供給された直流電源による印加電圧の極性を、前記スイッチ手段によって切り替えて前記成膜装置におけるチャンバー１２とターゲット１３間に印加可能に構成する。
【解決手段】スパッタ装置において、成膜用電源装置として構成された直流電源装置１，２と、該直流電源装置からの直流電源を成膜装置に供給するため、これら直流電源装置と成膜装置とを接続する電源接続用手段６，７と、前記成膜装置側に設けられた印加電圧の極性を切り替えるスイッチ手段１５，１６を含む制御部と、を備え、前記電源接続用手段を介して前記直流電源装置から供給された直流電源による印加電圧の極性を、前記スイッチ手段によって切り替えて前記成膜装置におけるチャンバー１２とターゲット１３間に印加可能に構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グロー放電により、チャンバー内にプラズマを発生させ、スパッタリング現象を利用して、基板上に薄膜を成膜するスパッタ装置に関するものであり、特に異常アーク放電防止のためにパルス化したスパッタ電源を用いたスパッタ装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＤＣスパッタ装置における異常アーク放電現象は、主にＡｌ２Ｏ３などの酸化膜を成膜する際に顕著に現れる現象であり、このような現象を解消させるために様々な手段が採られてきている。
特に、特許文献１では、スパッタ成膜された酸化膜に電荷が蓄積され、やがて絶縁破壊を起こしてアーク放電を起こすメカニズムから、正負の両極性を持ったパルス化されたプラズマ発生用電源を用いて、周期的に蓄積された膜の電荷を中和するといった技術が提案されている。
また、特許文献２や特許文献３等では、逆バイアスの電圧調整等により異常アーク放電現象を消孤するようにしたパルス化によるスパッタ用電源か開示されている。
【０００３】
また、一連のパルス化電源の背景と異常アーク放電に関する従来技術は、例えば非特許文献１〜３等に平易に解説されている。
これら従来例の正負の両極性を持ったパルス化されたプラズマ発生用電源は、例えば特許文献４に開示されているようにプラズマ発生用電源を備えている。
このプラズマ発生用電源は図５（特許文献４より引用）に示されるように、プラズマ発生用電源４０４（破線で囲んだ部分）と成膜チャンバー間を同軸ケーブル４０６（丸で囲んだ部分）で接続されている。
また、上記した非特許文献３等においても、直流電源と成膜チャンバー間にパルス化する装置を挿入するような形で接続されており、この場合も接続は、ＲＧ−８の同軸ケーブルが用いられている。
【０００４】
さらに、特許文献５には、この電源供給線としてのケーブルと異常放電の関係に注目した記述が開示されている。具体的には、このプラズマを生成するための電源は、直流（ＤＣ）電源にインダクタとキャパシタの共振現象を利用し、負荷に最適なリアクタンス回路と負荷に並列に接続したダイオードを追加して、電流の反転期間を安定して作り出し異常放電のアークを消弧する手段について開示されている。この場合も、電源と成膜チャンバー間を接続する電源供給線は、同軸ケーブルが用いられることが前提となっている。
【特許文献１】特開平９−１３７２７１号公報
【特許文献２】特開平７−１５０３４８号公報
【特許文献３】特開２００１−１４５３７１号公報
【特許文献４】特許２８３５３２３号公報
【特許文献５】特開平５−３１１４１８号公報
【非特許文献１】ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＥＮＥＲＧＹ社 Ｗｈｉｔｅｐａｐｅｒｓ 「ＰＯＷＥＲ ＳＵＰＰＬＩＥＳ ＦＯＲ ＰＵＬＳＥＤ ＰＬＡＳＭＡ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ： ＳＴＡＴＥ−ＯＦ−ＴＨＥ−ＡＲＴ ＡＮＤ ＯＵＴＬＯＯＫ 」（１９９９年）（Ｐ１〜Ｐ４）
【非特許文献２】ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＥＮＥＲＧＹ社 Ｗｈｉｔｅｐａｐｅｒｓ 「ＡＤＶＡＮＣＥＳ ＩＮ ＡＲＣ ＨＡＮＤＬＩＮＧ ＩＮ ＲＥＡＣＴＩＶＥ ＡＮＤ ＯＴＨＥＲ ＤＩＦＦＩＣＵＬＴ ＰＲＯＣＥＳＳ」（１９９３年）（Ｐ１〜Ｐ４）
【非特許文献３】ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＥＮＥＲＧＹ社 Ｗｈｉｔｅｐａｐｅｒｓ 「ＨＯＷ ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＥＮＥＲＧＹ，ＭＤＸＴＭ ＰＲＯＤＵＣＴＳ ＭＡＮＡＧＥ ＡＲＣＳ」（１９９３年）（Ｐ１〜Ｐ５及びＦｉｇｕｒｅ ４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上に説明したように、従来例のパルス化によるスパッタ用電源を用いたスパッタ装置においては、パルス化電源装置ユニット部と成膜室ユニット部とが分割され、同軸ケーブルで接続された構成によるものであった。図６に、これら従来例の構成によるブロック図を示す。図６において３０４はパルス化電源装置ユニットであり、３０６はパルス化された電力の供給線である同軸ケーブルである。３１０’は成膜チャンバー３１２と、基板（ワーク）３１３、及びターゲット３１４からなる成膜室ユニットである。
【０００６】
このように、従来例のものでは、スパッタ装置、電源装置ユニットと成膜室ユニットの２つの機能ユニット部分に分割されていて、パルス化電源装置によってパルス化された状態の電力が、上記同軸ケーブルを介して成膜チャンバー内のターゲットに給電されるように構成されるものであったことから、つぎのような問題を有していた。
（１）プラズマ発生装置として異常アーク放電防止のためのパルス化電源装置を使用し、電源の動作条件を同じに設定したにも係わらず、パルス化電源装置と成膜室装置間のケーブルの長さが長くなると、実際に異常放電によるアークを防止できない場合が生じる。
（２）ケーブルの容量成分が、成膜チャンバーの容量成分と並列になるため、アーク放電が起こると、ケーブルの容量相当分だけアーク放電エネルギーが多くなり、基板へのダメージがより大きくなる。
（３）異常放電防止のため電源の極性反転を行うパルス化電源装置により、スパッタ用電源装置と成膜用チャンバー間にはリンギングを伴う大振幅のパルス状の電圧が印加される。それによりパルス状の電流が流れるため、パルス伝送回路として考慮した場合のインピーダンス整合、及びノイズ防止上の観点から接続する電源供給線には、同軸ケーブルが必然的に必要となり、そのためにコスト高となる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑み、電源装置と成膜室とを接続する電源供給線の長さに影響されず、安定した放電により異常放電を抑制することが可能となり、安価に構成することができるスパッタ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下のように構成したスパッタ装置を提供するものである。
すなわち、本発明のスパッタ装置は、チャンバー内に基板とターゲットが配置された成膜室を有する成膜装置を備え、成膜用電源装置から供給された電力により前記チャンバーとターゲット間に印加し、前記ターゲットにおいてスパッタリングされた材料を前記基板上に蒸着して成膜するスパッタ装置において、前記成膜用電源装置として構成された直流電源装置と、前記直流電源装置からの直流電源を前記成膜装置に供給するため、これら直流電源装置と成膜装置とを接続する電源接続用手段と、前記成膜装置側に設けられた印加電圧の極性を切り替えるスイッチ手段を含む制御部と、を備え、前記電源接続用手段を介して前記直流電源装置から供給された直流電源による印加電圧の極性を、前記スイッチ手段によって切り替えて前記チャンバーとターゲット間に印加可能に構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電源装置と成膜室とを接続する電源供給線の長さに影響されず、安定した放電により異常放電を抑制することが可能となり、安価に構成することができるスパッタ装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、上記構成により本発明の課題を達成することが可能となるが、本発明の実施の形態においては、このスパッタ装置をより具体的には、チャンバー内に基板とターゲットが配置された成膜室を有する成膜装置を備え、成膜用電源装置から供給された電力により前記チャンバーとターゲット間に印加し、前記ターゲットにおいてスパッタリングされた材料を前記基板上に蒸着して成膜するスパッタ装置において、前記成膜用電源装置として負バイアス用直流可変電源と正バイアス用直流可変電源を有する直流電源装置と、前記直流電源装置からの直流電源を前記成膜装置に供給するため、これら直流電源装置と成膜装置とを接続する同軸ケーブルまたは通常の絶縁電線で構成される電源接続用手段と、前記成膜装置側に設けられた印加電圧の極性を切り替えるスイッチ手段を含む電気回路基板で構成された制御部と、を備え、前記電源接続用手段を介して前記直流電源装置から供給された直流電源による印加電圧の極性を、前記スイッチ手段によって切り替えて前記チャンバーとターゲット間に印加可能に構成することができる。
【００１１】
本実施の形態によれば、前述した従来例のようにパルス化された状態で、同軸ケーブルを通ってターゲットに給電されることがないため、同軸ケーブルの長さによるキャパシタンスやインダクタンスに影響されることがなく、異常アーク放電を防止することが可能となり、安定したスパッタ成膜を実現することができる。
また、基板上のコンタミネーションによる異常アーク放電が、万一発生してしまった場合でも、同軸ケーブルの容量の影響を受けずに成膜チャンバーの等価容量分のわずかなアークで済むため、逆バイアス用の正電源の定格容量を小さくすることが可能となり、装置全体を安価にすることができる。
また、直流電源から成膜チャンバーまでの電源供給線には、直流電圧しか掛からないためノイズ発生が小さく押さえられ、また同軸ケーブルを使用しないで、安価な通常の絶縁電線を用いることが可能となる。
【実施例】
【００１２】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１は、本発明を適用してスパッタ用電源装置を備えたスパッタ装置を構成としたものである。
図１に、本実施例のスパッタ用電源装置を備えたスパッタ装置の構成を説明するブロック図を示す。なお、ここでは、主要部に直接関係しない部分、例えば、操作パネル、真空系の排気ポンプ、ガスの吸気／排気系のバルブや配管系統、等については省略されており、電気系統も説明に必要な部分を除いて一部簡略化されている。
【００１３】
図１において、１は成膜チャンバー１２内のプラズマにエネルギーを供給するために、ターゲット１３を負バイアスするための直流可変電源であり、２は異常アーク放電を防止するために、該ターゲット１３を正バイアスするための直流可変電源である。
３は、スパッタ装置の直流可変電源１及び２をあらかじめプログラミングされた動作でオンオフしたり、電圧設定や電流設定及び電力設定を行ったりするシステムコントロール部である。
４は前記、負バイアス用直流可変電源１と正バイアス用直流可変電源２、及びシステムコントロール部３を備えた直流電源装置ユニットであり、正負直流電源の各々の出力端子として５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、スイッチングタイミング制御部１９との制御信号の通信のためのポートとしてＮビットの信号入出力端子５ｅを備えている。
以上が、本実施例のスパッタ装置に使用する直流電源装置ユニット４である。
【００１４】
６は正バイアス用直流可変電源２からの電源接続用同軸ケーブルであり、この電源接続用同軸ケーブル６によって、本実施例のスパッタ装置における成膜室装置ユニット１０へ、前記直流電源装置ユニット４の正バイアス用直流可変電源２からの電力を供給する。
７は負バイアス用直流可変電源１からの電源接続用同軸ケーブルであり、この電源接続用同軸ケーブル７によって、前記成膜室装置ユニット１０へ、前記直流電源装置ユニット４の負バイアス用直流可変電源１からの電力を供給する。
８は、前記直流電源装置ユニット４のシステムコントロール部３と前記成膜室装置ユニット１０のスイッチングタイミング制御部１９との間の制御信号を通信するためのＮビットの制御信号用ケーブルである。
９は前記成膜室装置ユニット１０のＧＮＤ点である。
【００１５】
１０は本実施例における成膜チャンバー１２を含む成膜室装置ユニットであり、以下のものを含んで構成されている。
まず、前記直流電源装置ユニット４から同軸ケーブル６を介して供給される正バイアス用電源２の受け側となる電源の入力端子１１ａ、１１ｂと、同軸ケーブル７を介して供給される負バイアス用電源１の受け側となる電源の入力端子１１ｃ、１１ｄ、そして前記直流電源装置ユニット４のシステムコントロール部３と、Ｎビットの制御信号用通信ケーブル８を介して制御信号の通信を行うためのＮビットの信号入出力端子１１ｅ、等が構成されている。
また、１２は成膜チャンバーであり、１３はターゲット、そして１４はスパッタにより成膜した膜を付着成長させる基板（ワーク）である。
１５と１６は、互いにオン―オフの状態を異なるように動作するスイッチ手段であり、１７と１８は、そのスイッチ手段のドライブ回路である。このスイッチ手段１５は、ドライブ回路１７で、スイッチ手段１６は、ドライブ回路１８にて駆動されるが、おのおののドライブ回路の出力は、通常動作時においては、同時にオンをすることはなく、交互にオン―オフをして成膜チャンバー１２とターゲット１３にパルス化した電源を供給するように動作している。
【００１６】
１９はスイッチングタイミング制御部、２０は電流検出抵抗、２１は負荷電流検出部、２３及び２４はデカップリングコンデンサである。
これらの動作は、スパッタ成膜中における成膜チャンバー１２とターゲット１３の間で行われる放電電流を、電流検出抵抗２０にて電圧降下として検出し、負荷電流検出部２１にて、電圧増幅した後ノイズ除去し、あらかじめ設定した異常アーク放電が発生した設定値と比較する。もし異常アークが発生していれば、スイッチングタイミング制御部１９に、スイッチ手段１６をオフし、スイッチ手段１５をオンにするように制御信号を送る。
この辺の動作は、従来あるパルス化された電源装置のスパッタ成膜中におけるアークキラー動作（異常アーク放電を消弧させるために、放電とは逆極性の電圧を印加する動作のこと。アークカットと呼ぶこともあるが、以下アークキラー動作と記す。）と同様である。
また２２は、放電開始時あるいはアークキラー動作後に放電を再開する時のイグナイターである。
以上が一体となって、成膜室装置ユニット１０を構成している。
【００１７】
次に、Ａｌ２Ｏ３の酸化膜をつける例で一連の動作を簡単に説明する。
実際にスパッタリングにより成膜をするには、真空槽およびで真空槽への給排気、及び真空槽へのＡｒガスの注入、等が必要となるが、これらは前述した特許文献４等でも詳細に説明されており、また周知の技術事項でもあるからこれらについての説明は省略し、ここでは直接関係する電気系統の動作のみを記載する。
まず、つぎの（１）〜（７）の動作による通常時の成膜プロセスについて説明する。
（１）まず、スパッタ成膜の条件を設定する。システムコントロール部３の操作パネル（図示せず）より成膜条件を入力する。ここでは負バイアス用直流可変電源１を−６００Ｖ、出力２ｋｗ、正バイアス用直流可変電源２を５０Ｖ、パルス条件としては、動作周波数を２５ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ８０％と設定する。ここで設定したパルス条件は、Ｎビットの制御信号用通信ケーブル８を介してスイッチングタイミング制御部１９へ送られる。
（２）次に、成膜チャンバー１２内に、ワークとして基板１４をセットする。
ターゲット１３のＡｌは予めセットしておく（排気後Ａｒガス・酸素注入）。
（３）システムコントロール部３より、動作開始のボタンを押すと、動作指令が装置の各部分に行き、スイッチングタイミング制御部１９は、先ほどシステムコントロール部３で設定されたパルス条件に基づき、動作を開始し、ドライブ回路１８を通じてスイッチ手段１６を、３２μｓの間オンする信号を出す。この間、ドライブ回路１７へは、スイッチ手段１５をオフする信号を送っている。これと同時にイグナイター２２にも信号を出し、グロー放電を開始するために必要なトリガー電圧を（２〜３μｓ程度）発生させて、放電を立てる。放電が立つとイグナイター２２の動作は停止する。
【００１８】
（４）放電がたつと、成膜チャンバー１２内ではプラズマが発生し、そのプラズマで励起されたＡｒイオンが、Ａｌのターゲットの表面をスパッタリングし、飛び出したＡｌイオンが、基板１４の近傍で酸素と反応しＡｌ２Ｏ３の膜を生成する。
（５）このまま成膜を継続すると、ターゲット１３上にもＡｌ２Ｏ３の膜が生成する。これは絶縁性の膜で、ターゲット上のこの膜表面に電荷が蓄積され、やがてこの膜の絶縁耐圧を超えて放電する。これが異常アーク放電のトリガーとなる。これを防止するため、アークキラー動作として、この蓄積電荷を放電（中和）するために、今度は、システムコントロール部３で設定されたパルス条件に基づき、ドライブ回路１７を通じてスイッチ手段１５を、８μｓの間オンする信号を出す。この間、ドライブ回路１８へは、スイッチ手段１６をオフする信号を送っている。この間、ターゲット１３は、正バイアス用直流可変電源２により、蓄積された電荷と逆極性の電源につながるためアークキラー動作が実行される。このとき一度たったプラズマは消弧する。
（６）再び、スイッチングタイミング制御部１９は、ドライブ回路１８を通じてスイッチ手段１６を、３２μｓの間オンする信号を出し、ドライブ回路１７へは、スイッチ手段１５をオフする信号を送る。そしてイグナイター２２にも信号を出し、グロー放電を開始するために必要なトリガー電圧を（２〜３μｓ程度）発生させて、一度消弧した放電を再び立てる。放電が立つとイグナイター２２の動作は停止する。
（７）以上の様にして（５）と（６）の動作を繰り返し、予め定めた時間が経つとシステムコントロール部３より、動作停止の指令が装置の各部分に行き、成膜は終了する。そして内部のガスの供給を停止後、吸気して、成膜チャンバー１２より、成膜されたワークである基板１４を取り出す。
以上が、通常の成膜プロセスである。
【００１９】
つぎに、異常アーク発生時における動作について説明する。
これまで説明したように、アークキラー動作を行うパルス化した電源では、異常アーク放電は起こりにくくなっているが、実際に成膜を続けていると異常アーク放電が起こることがある。これは装置内部のコンタミネーションが原因でそこから小さな放電が起こり、異常アーク放電の引き金になることなどが考えられる。このような時は、アークキラー動作を行うパルス化した電源でも、オン状態で異常アークが発生することがある。
このときは、成膜状態にある成膜チャンバー１２に流れる電流を電流検出抵抗２０でモニタリングし、負荷電流検出部２１で予め異常アーク電流の検出するレベルを超えると、異常アーク放電状態にあるとして、スイッチングタイミング制御部１９に制御信号を送出し、スイッチ手段１６がオンであるにも係わらず、スイッチングタイミング制御部１９は、強制的にスイッチ手段１６をオフし、スイッチ手段１５をオンするようにドライブ回路１７、１８に各々制御信号を送る。（すなわちアークキラー動作に入る。）
また再び、放電を開始しようとするが、何回かおなじ状態になるときは、システムコントロール部３にスイッチングタイミング制御部から異常動作停止信号が送出され、システムコントロール部３は、異常動作終了表示をしてスパッタ装置全体の動作を停止する。
以上が、本実施例におけるスパッタ装置の動作の概要である。
【００２０】
図２は、本発明を実施したスパッタ装置の全体を示す模式図である。図中の番号は、図１の番号と対応している。但し図１における成膜室装置ユニット１０を破線の四角で囲って示してあるが、この部分の電気回路部品を実装した電気回路基板の部分は、図２において、Ａとした。
そして図２に示すように、この電気回路基板Ａが、成膜チャンバー１２と、ターゲット１３、と基板（ワーク）１４含む装置部分の成膜チャンバー側面に、電気的に接続する部分であるターゲット１３の給電部近傍に着脱可能に一体となるように取り付けられており、成膜室装置ユニット１０を構成している。
この電気回路基板Ａの要部を拡大した図が、図３である。この電気回路基板Ａ上に、図１の成膜室装置ユニット１０として破線の四角で囲ってある部分の電気回路が全て実装されており、特に成膜チャンバー１２とターゲット１３の間にパルス化された電源を供給するためのスイッチ手段１５と１６をこの電気回路基板Ａ上に実装したことに特徴がある。
そして、図に示すように、この電気回路基板Ａ上にＭ型コネクタのメスを取り付ける。これが、図１における電源の入力端子１１ａ、１１ｂ、と１１ｃ、１１ｄに相当し、同軸ケーブル６と７のＭ型コネクタのオス（図示せず。）と勘合するようになっている。
また図１におけるシステムコントロール部３と電気回路基板Ａのスイッチタイミング制御部１９は、Ｎビットの制御信号用通信ケーブル８を介して、信号入出力端子１１ｅでアンフェノールコネクタ（商標）で相互に勘合するようになっている。
また、図６は、本発明の特徴を解りやすくするために、本発明の構成で従来例を示すとこのような構成となることを示す図である。図１と同じ部分については、図面が見づらくなるため番号を省略してある。
また番号を記してあるところの下２桁は、図１の構成要素と同じものである。この図に記されているように、従来、パルス状に変調されたパルス化電源３０４の内部に、スイッチ手段３１５と３１６が実装配置され、同軸ケーブル３０６には、パルス化された電源が供給され、成膜チャンバー３１３とターゲット３１４に給電されていた。
【００２１】
この電気回路基板Ａの構成を取ることにより、図１において、成膜室装置ユニット１０の電気配線で一番太い線で描かれている、パルス状の電流が流れる部分の配線のインピーダンスを低く抑えること（すなわち余計なインダクタンス成分を持たせないこと）が可能となるので、極性の異なるパルス状の電源を供給するときに、不要なリンギングの発生が抑えられ、安定なパルス状の電源供給をする事ができるのである。
そして既に述べてきたように、本発明の最大の特徴は、電源供給部分がパルス化された状態で、同軸ケーブルを通ってターゲット１３に給電されることがないことである。このことにより以下のようなメリットがある。
まず、同軸ケーブルがパルス化された電源の交流的な負荷にはならないということである。
すなわち、このメリットにより、デカップリングコンデンサ２３、２４が有効に働く構成となるため、同軸ケーブルの長さを延ばしても、その影響を受けにくくなる。即ち、不要な共振動作などがなく安定した放電の基で、成膜することができる。
つぎに、同軸ケーブルが、成膜チャンバーと並列の負荷にならないということである。
このため、スイッチ手段１６がオンしている成膜期間中に異常アーク放電（例えばコンタミネーションなどが原因とされる）が生じてしまったときでも、アークキラー動作が有効に作用する僅かな時間内に発生するアークエネルギーが少ないため、ターゲット１２へのダメージを小さく出来る。これは、一度ターゲット表面が、異常アーク放電により荒れてしまうと、これがまた異常アーク放電の種になりやすくなることを考慮すると大きなメリットである。
【００２２】
［実施例２］
図４に本実施例におけるスパッタ用電源装置を備えたスパッタ装置の構成を説明するブロック図を示す。
図４は、本発明の実施例２を示す図である。なお、図１と同じ部分については、重複を避けるため原則として番号を省略しているが、本実施例の説明に必要な部分については、図１と同じ番号を付してある。
基本的な成膜装置の動作については、実施例１と同様であることから、ここでは説明を省略する。
本実施例と実施例１との構成上の基本的な違いは、正バイアス用直流可変電源２からの電源接続用同軸ケーブル６の代りに、安価な通常の絶縁電線をツイストペアで用いた電線（以下、ツイストペア電線と記す）２０６を、負バイアス用直流可変電源１からの電源接続用同軸ケーブル７の代りに、ツイストペア電線２０７を、各々電源の出力端子５´ａ、５´ｂ、５´ｃ、５´ｄ、に対応させて、電源の入力端子１１´ａ、１１´ｂ、１１´ｃ、１１´ｄ、へ結線させた点である。 すでに本発明の特徴で説明してきたように、直流電源装置ユニット４と成膜室装置ユニット１０の間の電源供給は、本発明の場合には直流であることから、パルス化された電源のように、伝送線路としての交流的なインピーダンスの影響を考えなくてもよい。従って同軸ケーブルのような特性インピーダンスが保証されたケーブルではなく、安価なツイストペア電線を用いることが可能である。
成膜装置において高性能が求められるときには、実施例１のように高価な同軸ケーブルを使用することにメリットがある。しかしながら、本発明の構成を適用することで、直流電源から成膜チャンバーまでの電源供給線には、直流電圧しか掛からないためノイズ発生が小さく押さえられることから、通常の場合、同軸ケーブルを使用することなく安価なツイストペア電線を用いることができる。これによりに、従来例の同軸ケーブル１本分よりも更に安価に構成することができ、電源の出力端子５´ａ、５´ｂ、５´ｃ、５´ｄと、電源の入力端子１１´ａ、１１´ｂ、１１´ｃ、１１´ｄも、例えばＭコネクタのオス端子とメス端子のような高価なものを使わずに済むため、装置全体を安価にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例１におけるスパッタ用電源装置を備えたスパッタ装置の構成を説明するブロック図。
【図２】本発明の実施例１におけるスパッタ装置の構成全体を示す模式図。
【図３】本発明の実施例１におけるスパッタ装置の電気回路基板Ａの要部を拡大した斜視図。
【図４】本発明の実施例２におけるスパッタ用電源装置を備えたスパッタ装置の構成を説明するブロック図。
【図５】従来例におけるプラズマ発生用電源（破線で囲んだ部分）と成膜チャンバー間とが同軸ケーブル（丸で囲んだ部分）で接続されている構成を説明する回路図。
【図６】従来例におけるスパッタ用電源装置を備えたスパッタ装置の構成を説明するブロック図。
【符号の説明】
【００２４】
１：負バイアス用直流可変電源
２：正バイアス用直流可変電源
３：システムコントロール部
４：直流電源装置ユニット
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、：電源の出力端子
５ｅ：Ｎビットの信号入出力端子
６：正バイアス用直流可変電源２からの電源接続用同軸ケーブル
７：負バイアス用直流可変電源１からの電源接続用同軸ケーブル
８：Ｎビットの制御信号用通信ケーブル
９：装置のＧＮＤ点
１０：成膜室装置ユニット
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ：電源の入力端子
１１ｅ：Ｎビットの信号入出力端子
１２：成膜チャンバー
１３：ターゲット
１４：基板（ワーク）
１５、１６：スイッチ手段
１７、１８：スイッチ手段のドライブ回路
１９：スイッチングタイミング制御部
２０：電流検出抵抗
２１：負荷電流検出部
２２：イグナイター
２３、２４：デカップリングコンデンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グロー放電により、チャンバー内にプラズマを発生させ、スパッタリング現象を利用して、基板上に薄膜を成膜するスパッタ装置に関するものであり、特に異常アーク放電防止のためにパルス化したスパッタ電源を用いたスパッタ装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＤＣスパッタ装置における異常アーク放電現象は、主にＡｌ２Ｏ３などの酸化膜を成膜する際に顕著に現れる現象であり、このような現象を解消させるために様々な手段が採られてきている。
特に、特許文献１では、スパッタ成膜された酸化膜に電荷が蓄積され、やがて絶縁破壊を起こしてアーク放電を起こすメカニズムから、正負の両極性を持ったパルス化されたプラズマ発生用電源を用いて、周期的に蓄積された膜の電荷を中和するといった技術が提案されている。
また、特許文献２や特許文献３等では、逆バイアスの電圧調整等により異常アーク放電現象を消孤するようにしたパルス化によるスパッタ用電源か開示されている。
【０００３】
また、一連のパルス化電源の背景と異常アーク放電に関する従来技術は、例えば非特許文献１〜３等に平易に解説されている。
これら従来例の正負の両極性を持ったパルス化されたプラズマ発生用電源は、例えば特許文献４に開示されているようにプラズマ発生用電源を備えている。
このプラズマ発生用電源は図５（特許文献４より引用）に示されるように、プラズマ発生用電源４０４（破線で囲んだ部分）と成膜チャンバー間を同軸ケーブル４０６（丸で囲んだ部分）で接続されている。
また、上記した非特許文献３等においても、直流電源と成膜チャンバー間にパルス化する装置を挿入するような形で接続されており、この場合も接続は、ＲＧ−８の同軸ケーブルが用いられている。
【０００４】
さらに、特許文献５には、この電源供給線としてのケーブルと異常放電の関係に注目した記述が開示されている。具体的には、このプラズマを生成するための電源は、直流（ＤＣ）電源にインダクタとキャパシタの共振現象を利用し、負荷に最適なリアクタンス回路と負荷に並列に接続したダイオードを追加して、電流の反転期間を安定して作り出し異常放電のアークを消弧する手段について開示されている。この場合も、電源と成膜チャンバー間を接続する電源供給線は、同軸ケーブルが用いられることが前提となっている。
【特許文献１】特開平９−１３７２７１号公報
【特許文献２】特開平７−１５０３４８号公報
【特許文献３】特開２００１−１４５３７１号公報
【特許文献４】特許２８３５３２３号公報
【特許文献５】特開平５−３１１４１８号公報
【非特許文献１】ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＥＮＥＲＧＹ社 Ｗｈｉｔｅｐａｐｅｒｓ 「ＰＯＷＥＲ ＳＵＰＰＬＩＥＳ ＦＯＲ ＰＵＬＳＥＤ ＰＬＡＳＭＡ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ： ＳＴＡＴＥ−ＯＦ−ＴＨＥ−ＡＲＴ ＡＮＤ ＯＵＴＬＯＯＫ 」（１９９９年）（Ｐ１〜Ｐ４）
【非特許文献２】ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＥＮＥＲＧＹ社 Ｗｈｉｔｅｐａｐｅｒｓ 「ＡＤＶＡＮＣＥＳ ＩＮ ＡＲＣ ＨＡＮＤＬＩＮＧ ＩＮ ＲＥＡＣＴＩＶＥ ＡＮＤ ＯＴＨＥＲ ＤＩＦＦＩＣＵＬＴ ＰＲＯＣＥＳＳ」（１９９３年）（Ｐ１〜Ｐ４）
【非特許文献３】ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＥＮＥＲＧＹ社 Ｗｈｉｔｅｐａｐｅｒｓ 「ＨＯＷ ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＥＮＥＲＧＹ，ＭＤＸＴＭ ＰＲＯＤＵＣＴＳ ＭＡＮＡＧＥ ＡＲＣＳ」（１９９３年）（Ｐ１〜Ｐ５及びＦｉｇｕｒｅ ４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上に説明したように、従来例のパルス化によるスパッタ用電源を用いたスパッタ装置においては、パルス化電源装置ユニット部と成膜室ユニット部とが分割され、同軸ケーブルで接続された構成によるものであった。図６に、これら従来例の構成によるブロック図を示す。図６において３０４はパルス化電源装置ユニットであり、３０６はパルス化された電力の供給線である同軸ケーブルである。３１０’は成膜チャンバー３１２と、基板（ワーク）３１３、及びターゲット３１４からなる成膜室ユニットである。
【０００６】
このように、従来例のものでは、スパッタ装置、電源装置ユニットと成膜室ユニットの２つの機能ユニット部分に分割されていて、パルス化電源装置によってパルス化された状態の電力が、上記同軸ケーブルを介して成膜チャンバー内のターゲットに給電されるように構成されるものであったことから、つぎのような問題を有していた。
（１）プラズマ発生装置として異常アーク放電防止のためのパルス化電源装置を使用し、電源の動作条件を同じに設定したにも係わらず、パルス化電源装置と成膜室装置間のケーブルの長さが長くなると、実際に異常放電によるアークを防止できない場合が生じる。
（２）ケーブルの容量成分が、成膜チャンバーの容量成分と並列になるため、アーク放電が起こると、ケーブルの容量相当分だけアーク放電エネルギーが多くなり、基板へのダメージがより大きくなる。
（３）異常放電防止のため電源の極性反転を行うパルス化電源装置により、スパッタ用電源装置と成膜用チャンバー間にはリンギングを伴う大振幅のパルス状の電圧が印加される。それによりパルス状の電流が流れるため、パルス伝送回路として考慮した場合のインピーダンス整合、及びノイズ防止上の観点から接続する電源供給線には、同軸ケーブルが必然的に必要となり、そのためにコスト高となる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑み、電源装置と成膜室とを接続する電源供給線の長さに影響されず、安定した放電により異常放電を抑制することが可能となり、安価に構成することができるスパッタ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下のように構成したスパッタ装置を提供するものである。
すなわち、本発明のスパッタ装置は、チャンバー内に基板とターゲットが配置された成膜室を有する成膜装置を備え、成膜用電源装置から供給された電力により前記チャンバーとターゲット間に印加し、前記ターゲットにおいてスパッタリングされた材料を前記基板上に蒸着して成膜するスパッタ装置において、前記成膜用電源装置として構成された直流電源装置と、前記直流電源装置からの直流電源を前記成膜装置に供給するため、これら直流電源装置と成膜装置とを接続する電源接続用手段と、前記成膜装置側に設けられた印加電圧の極性を切り替えるスイッチ手段を含む制御部と、を備え、前記電源接続用手段を介して前記直流電源装置から供給された直流電源による印加電圧の極性を、前記スイッチ手段によって切り替えて前記チャンバーとターゲット間に印加可能に構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電源装置と成膜室とを接続する電源供給線の長さに影響されず、安定した放電により異常放電を抑制することが可能となり、安価に構成することができるスパッタ装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、上記構成により本発明の課題を達成することが可能となるが、本発明の実施の形態においては、このスパッタ装置をより具体的には、チャンバー内に基板とターゲットが配置された成膜室を有する成膜装置を備え、成膜用電源装置から供給された電力により前記チャンバーとターゲット間に印加し、前記ターゲットにおいてスパッタリングされた材料を前記基板上に蒸着して成膜するスパッタ装置において、前記成膜用電源装置として負バイアス用直流可変電源と正バイアス用直流可変電源を有する直流電源装置と、前記直流電源装置からの直流電源を前記成膜装置に供給するため、これら直流電源装置と成膜装置とを接続する同軸ケーブルまたは通常の絶縁電線で構成される電源接続用手段と、前記成膜装置側に設けられた印加電圧の極性を切り替えるスイッチ手段を含む電気回路基板で構成された制御部と、を備え、前記電源接続用手段を介して前記直流電源装置から供給された直流電源による印加電圧の極性を、前記スイッチ手段によって切り替えて前記チャンバーとターゲット間に印加可能に構成することができる。
【００１１】
本実施の形態によれば、前述した従来例のようにパルス化された状態で、同軸ケーブルを通ってターゲットに給電されることがないため、同軸ケーブルの長さによるキャパシタンスやインダクタンスに影響されることがなく、異常アーク放電を防止することが可能となり、安定したスパッタ成膜を実現することができる。
また、基板上のコンタミネーションによる異常アーク放電が、万一発生してしまった場合でも、同軸ケーブルの容量の影響を受けずに成膜チャンバーの等価容量分のわずかなアークで済むため、逆バイアス用の正電源の定格容量を小さくすることが可能となり、装置全体を安価にすることができる。
また、直流電源から成膜チャンバーまでの電源供給線には、直流電圧しか掛からないためノイズ発生が小さく押さえられ、また同軸ケーブルを使用しないで、安価な通常の絶縁電線を用いることが可能となる。
【実施例】
【００１２】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１は、本発明を適用してスパッタ用電源装置を備えたスパッタ装置を構成としたものである。
図１に、本実施例のスパッタ用電源装置を備えたスパッタ装置の構成を説明するブロック図を示す。なお、ここでは、主要部に直接関係しない部分、例えば、操作パネル、真空系の排気ポンプ、ガスの吸気／排気系のバルブや配管系統、等については省略されており、電気系統も説明に必要な部分を除いて一部簡略化されている。
【００１３】
図１において、１は成膜チャンバー１２内のプラズマにエネルギーを供給するために、ターゲット１３を負バイアスするための直流可変電源であり、２は異常アーク放電を防止するために、該ターゲット１３を正バイアスするための直流可変電源である。
３は、スパッタ装置の直流可変電源１及び２をあらかじめプログラミングされた動作でオンオフしたり、電圧設定や電流設定及び電力設定を行ったりするシステムコントロール部である。
４は前記、負バイアス用直流可変電源１と正バイアス用直流可変電源２、及びシステムコントロール部３を備えた直流電源装置ユニットであり、正負直流電源の各々の出力端子として５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、スイッチングタイミング制御部１９との制御信号の通信のためのポートとしてＮビットの信号入出力端子５ｅを備えている。
以上が、本実施例のスパッタ装置に使用する直流電源装置ユニット４である。
【００１４】
６は正バイアス用直流可変電源２からの電源接続用同軸ケーブルであり、この電源接続用同軸ケーブル６によって、本実施例のスパッタ装置における成膜室装置ユニット１０へ、前記直流電源装置ユニット４の正バイアス用直流可変電源２からの電力を供給する。
７は負バイアス用直流可変電源１からの電源接続用同軸ケーブルであり、この電源接続用同軸ケーブル７によって、前記成膜室装置ユニット１０へ、前記直流電源装置ユニット４の負バイアス用直流可変電源１からの電力を供給する。
８は、前記直流電源装置ユニット４のシステムコントロール部３と前記成膜室装置ユニット１０のスイッチングタイミング制御部１９との間の制御信号を通信するためのＮビットの制御信号用ケーブルである。
９は前記成膜室装置ユニット１０のＧＮＤ点である。
【００１５】
１０は本実施例における成膜チャンバー１２を含む成膜室装置ユニットであり、以下のものを含んで構成されている。
まず、前記直流電源装置ユニット４から同軸ケーブル６を介して供給される正バイアス用電源２の受け側となる電源の入力端子１１ａ、１１ｂと、同軸ケーブル７を介して供給される負バイアス用電源１の受け側となる電源の入力端子１１ｃ、１１ｄ、そして前記直流電源装置ユニット４のシステムコントロール部３と、Ｎビットの制御信号用通信ケーブル８を介して制御信号の通信を行うためのＮビットの信号入出力端子１１ｅ、等が構成されている。
また、１２は成膜チャンバーであり、１３はターゲット、そして１４はスパッタにより成膜した膜を付着成長させる基板（ワーク）である。
１５と１６は、互いにオン―オフの状態を異なるように動作するスイッチ手段であり、１７と１８は、そのスイッチ手段のドライブ回路である。このスイッチ手段１５は、ドライブ回路１７で、スイッチ手段１６は、ドライブ回路１８にて駆動されるが、おのおののドライブ回路の出力は、通常動作時においては、同時にオンをすることはなく、交互にオン―オフをして成膜チャンバー１２とターゲット１３にパルス化した電源を供給するように動作している。
【００１６】
１９はスイッチングタイミング制御部、２０は電流検出抵抗、２１は負荷電流検出部、２３及び２４はデカップリングコンデンサである。
これらの動作は、スパッタ成膜中における成膜チャンバー１２とターゲット１３の間で行われる放電電流を、電流検出抵抗２０にて電圧降下として検出し、負荷電流検出部２１にて、電圧増幅した後ノイズ除去し、あらかじめ設定した異常アーク放電が発生した設定値と比較する。もし異常アークが発生していれば、スイッチングタイミング制御部１９に、スイッチ手段１６をオフし、スイッチ手段１５をオンにするように制御信号を送る。
この辺の動作は、従来あるパルス化された電源装置のスパッタ成膜中におけるアークキラー動作（異常アーク放電を消弧させるために、放電とは逆極性の電圧を印加する動作のこと。アークカットと呼ぶこともあるが、以下アークキラー動作と記す。）と同様である。
また２２は、放電開始時あるいはアークキラー動作後に放電を再開する時のイグナイターである。
以上が一体となって、成膜室装置ユニット１０を構成している。
【００１７】
次に、Ａｌ２Ｏ３の酸化膜をつける例で一連の動作を簡単に説明する。
実際にスパッタリングにより成膜をするには、真空槽およびで真空槽への給排気、及び真空槽へのＡｒガスの注入、等が必要となるが、これらは前述した特許文献４等でも詳細に説明されており、また周知の技術事項でもあるからこれらについての説明は省略し、ここでは直接関係する電気系統の動作のみを記載する。
まず、つぎの（１）〜（７）の動作による通常時の成膜プロセスについて説明する。
（１）まず、スパッタ成膜の条件を設定する。システムコントロール部３の操作パネル（図示せず）より成膜条件を入力する。ここでは負バイアス用直流可変電源１を−６００Ｖ、出力２ｋｗ、正バイアス用直流可変電源２を５０Ｖ、パルス条件としては、動作周波数を２５ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ８０％と設定する。ここで設定したパルス条件は、Ｎビットの制御信号用通信ケーブル８を介してスイッチングタイミング制御部１９へ送られる。
（２）次に、成膜チャンバー１２内に、ワークとして基板１４をセットする。
ターゲット１３のＡｌは予めセットしておく（排気後Ａｒガス・酸素注入）。
（３）システムコントロール部３より、動作開始のボタンを押すと、動作指令が装置の各部分に行き、スイッチングタイミング制御部１９は、先ほどシステムコントロール部３で設定されたパルス条件に基づき、動作を開始し、ドライブ回路１８を通じてスイッチ手段１６を、３２μｓの間オンする信号を出す。この間、ドライブ回路１７へは、スイッチ手段１５をオフする信号を送っている。これと同時にイグナイター２２にも信号を出し、グロー放電を開始するために必要なトリガー電圧を（２〜３μｓ程度）発生させて、放電を立てる。放電が立つとイグナイター２２の動作は停止する。
【００１８】
（４）放電がたつと、成膜チャンバー１２内ではプラズマが発生し、そのプラズマで励起されたＡｒイオンが、Ａｌのターゲットの表面をスパッタリングし、飛び出したＡｌイオンが、基板１４の近傍で酸素と反応しＡｌ２Ｏ３の膜を生成する。
（５）このまま成膜を継続すると、ターゲット１３上にもＡｌ２Ｏ３の膜が生成する。これは絶縁性の膜で、ターゲット上のこの膜表面に電荷が蓄積され、やがてこの膜の絶縁耐圧を超えて放電する。これが異常アーク放電のトリガーとなる。これを防止するため、アークキラー動作として、この蓄積電荷を放電（中和）するために、今度は、システムコントロール部３で設定されたパルス条件に基づき、ドライブ回路１７を通じてスイッチ手段１５を、８μｓの間オンする信号を出す。この間、ドライブ回路１８へは、スイッチ手段１６をオフする信号を送っている。この間、ターゲット１３は、正バイアス用直流可変電源２により、蓄積された電荷と逆極性の電源につながるためアークキラー動作が実行される。このとき一度たったプラズマは消弧する。
（６）再び、スイッチングタイミング制御部１９は、ドライブ回路１８を通じてスイッチ手段１６を、３２μｓの間オンする信号を出し、ドライブ回路１７へは、スイッチ手段１５をオフする信号を送る。そしてイグナイター２２にも信号を出し、グロー放電を開始するために必要なトリガー電圧を（２〜３μｓ程度）発生させて、一度消弧した放電を再び立てる。放電が立つとイグナイター２２の動作は停止する。
（７）以上の様にして（５）と（６）の動作を繰り返し、予め定めた時間が経つとシステムコントロール部３より、動作停止の指令が装置の各部分に行き、成膜は終了する。そして内部のガスの供給を停止後、吸気して、成膜チャンバー１２より、成膜されたワークである基板１４を取り出す。
以上が、通常の成膜プロセスである。
【００１９】
つぎに、異常アーク発生時における動作について説明する。
これまで説明したように、アークキラー動作を行うパルス化した電源では、異常アーク放電は起こりにくくなっているが、実際に成膜を続けていると異常アーク放電が起こることがある。これは装置内部のコンタミネーションが原因でそこから小さな放電が起こり、異常アーク放電の引き金になることなどが考えられる。このような時は、アークキラー動作を行うパルス化した電源でも、オン状態で異常アークが発生することがある。
このときは、成膜状態にある成膜チャンバー１２に流れる電流を電流検出抵抗２０でモニタリングし、負荷電流検出部２１で予め異常アーク電流の検出するレベルを超えると、異常アーク放電状態にあるとして、スイッチングタイミング制御部１９に制御信号を送出し、スイッチ手段１６がオンであるにも係わらず、スイッチングタイミング制御部１９は、強制的にスイッチ手段１６をオフし、スイッチ手段１５をオンするようにドライブ回路１７、１８に各々制御信号を送る。（すなわちアークキラー動作に入る。）
また再び、放電を開始しようとするが、何回かおなじ状態になるときは、システムコントロール部３にスイッチングタイミング制御部から異常動作停止信号が送出され、システムコントロール部３は、異常動作終了表示をしてスパッタ装置全体の動作を停止する。
以上が、本実施例におけるスパッタ装置の動作の概要である。
【００２０】
図２は、本発明を実施したスパッタ装置の全体を示す模式図である。図中の番号は、図１の番号と対応している。但し図１における成膜室装置ユニット１０を破線の四角で囲って示してあるが、この部分の電気回路部品を実装した電気回路基板の部分は、図２において、Ａとした。
そして図２に示すように、この電気回路基板Ａが、成膜チャンバー１２と、ターゲット１３、と基板（ワーク）１４含む装置部分の成膜チャンバー側面に、電気的に接続する部分であるターゲット１３の給電部近傍に着脱可能に一体となるように取り付けられており、成膜室装置ユニット１０を構成している。
この電気回路基板Ａの要部を拡大した図が、図３である。この電気回路基板Ａ上に、図１の成膜室装置ユニット１０として破線の四角で囲ってある部分の電気回路が全て実装されており、特に成膜チャンバー１２とターゲット１３の間にパルス化された電源を供給するためのスイッチ手段１５と１６をこの電気回路基板Ａ上に実装したことに特徴がある。
そして、図に示すように、この電気回路基板Ａ上にＭ型コネクタのメスを取り付ける。これが、図１における電源の入力端子１１ａ、１１ｂ、と１１ｃ、１１ｄに相当し、同軸ケーブル６と７のＭ型コネクタのオス（図示せず。）と勘合するようになっている。
また図１におけるシステムコントロール部３と電気回路基板Ａのスイッチタイミング制御部１９は、Ｎビットの制御信号用通信ケーブル８を介して、信号入出力端子１１ｅでアンフェノールコネクタ（商標）で相互に勘合するようになっている。
また、図６は、本発明の特徴を解りやすくするために、本発明の構成で従来例を示すとこのような構成となることを示す図である。図１と同じ部分については、図面が見づらくなるため番号を省略してある。
また番号を記してあるところの下２桁は、図１の構成要素と同じものである。この図に記されているように、従来、パルス状に変調されたパルス化電源３０４の内部に、スイッチ手段３１５と３１６が実装配置され、同軸ケーブル３０６には、パルス化された電源が供給され、成膜チャンバー３１３とターゲット３１４に給電されていた。
【００２１】
この電気回路基板Ａの構成を取ることにより、図１において、成膜室装置ユニット１０の電気配線で一番太い線で描かれている、パルス状の電流が流れる部分の配線のインピーダンスを低く抑えること（すなわち余計なインダクタンス成分を持たせないこと）が可能となるので、極性の異なるパルス状の電源を供給するときに、不要なリンギングの発生が抑えられ、安定なパルス状の電源供給をする事ができるのである。
そして既に述べてきたように、本発明の最大の特徴は、電源供給部分がパルス化された状態で、同軸ケーブルを通ってターゲット１３に給電されることがないことである。このことにより以下のようなメリットがある。
まず、同軸ケーブルがパルス化された電源の交流的な負荷にはならないということである。
すなわち、このメリットにより、デカップリングコンデンサ２３、２４が有効に働く構成となるため、同軸ケーブルの長さを延ばしても、その影響を受けにくくなる。即ち、不要な共振動作などがなく安定した放電の基で、成膜することができる。
つぎに、同軸ケーブルが、成膜チャンバーと並列の負荷にならないということである。
このため、スイッチ手段１６がオンしている成膜期間中に異常アーク放電（例えばコンタミネーションなどが原因とされる）が生じてしまったときでも、アークキラー動作が有効に作用する僅かな時間内に発生するアークエネルギーが少ないため、ターゲット１２へのダメージを小さく出来る。これは、一度ターゲット表面が、異常アーク放電により荒れてしまうと、これがまた異常アーク放電の種になりやすくなることを考慮すると大きなメリットである。
【００２２】
［実施例２］
図４に本実施例におけるスパッタ用電源装置を備えたスパッタ装置の構成を説明するブロック図を示す。
図４は、本発明の実施例２を示す図である。なお、図１と同じ部分については、重複を避けるため原則として番号を省略しているが、本実施例の説明に必要な部分については、図１と同じ番号を付してある。
基本的な成膜装置の動作については、実施例１と同様であることから、ここでは説明を省略する。
本実施例と実施例１との構成上の基本的な違いは、正バイアス用直流可変電源２からの電源接続用同軸ケーブル６の代りに、安価な通常の絶縁電線をツイストペアで用いた電線（以下、ツイストペア電線と記す）２０６を、負バイアス用直流可変電源１からの電源接続用同軸ケーブル７の代りに、ツイストペア電線２０７を、各々電源の出力端子５´ａ、５´ｂ、５´ｃ、５´ｄ、に対応させて、電源の入力端子１１´ａ、１１´ｂ、１１´ｃ、１１´ｄ、へ結線させた点である。 すでに本発明の特徴で説明してきたように、直流電源装置ユニット４と成膜室装置ユニット１０の間の電源供給は、本発明の場合には直流であることから、パルス化された電源のように、伝送線路としての交流的なインピーダンスの影響を考えなくてもよい。従って同軸ケーブルのような特性インピーダンスが保証されたケーブルではなく、安価なツイストペア電線を用いることが可能である。
成膜装置において高性能が求められるときには、実施例１のように高価な同軸ケーブルを使用することにメリットがある。しかしながら、本発明の構成を適用することで、直流電源から成膜チャンバーまでの電源供給線には、直流電圧しか掛からないためノイズ発生が小さく押さえられることから、通常の場合、同軸ケーブルを使用することなく安価なツイストペア電線を用いることができる。これによりに、従来例の同軸ケーブル１本分よりも更に安価に構成することができ、電源の出力端子５´ａ、５´ｂ、５´ｃ、５´ｄと、電源の入力端子１１´ａ、１１´ｂ、１１´ｃ、１１´ｄも、例えばＭコネクタのオス端子とメス端子のような高価なものを使わずに済むため、装置全体を安価にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例１におけるスパッタ用電源装置を備えたスパッタ装置の構成を説明するブロック図。
【図２】本発明の実施例１におけるスパッタ装置の構成全体を示す模式図。
【図３】本発明の実施例１におけるスパッタ装置の電気回路基板Ａの要部を拡大した斜視図。
【図４】本発明の実施例２におけるスパッタ用電源装置を備えたスパッタ装置の構成を説明するブロック図。
【図５】従来例におけるプラズマ発生用電源（破線で囲んだ部分）と成膜チャンバー間とが同軸ケーブル（丸で囲んだ部分）で接続されている構成を説明する回路図。
【図６】従来例におけるスパッタ用電源装置を備えたスパッタ装置の構成を説明するブロック図。
【符号の説明】
【００２４】
１：負バイアス用直流可変電源
２：正バイアス用直流可変電源
３：システムコントロール部
４：直流電源装置ユニット
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、：電源の出力端子
５ｅ：Ｎビットの信号入出力端子
６：正バイアス用直流可変電源２からの電源接続用同軸ケーブル
７：負バイアス用直流可変電源１からの電源接続用同軸ケーブル
８：Ｎビットの制御信号用通信ケーブル
９：装置のＧＮＤ点
１０：成膜室装置ユニット
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ：電源の入力端子
１１ｅ：Ｎビットの信号入出力端子
１２：成膜チャンバー
１３：ターゲット
１４：基板（ワーク）
１５、１６：スイッチ手段
１７、１８：スイッチ手段のドライブ回路
１９：スイッチングタイミング制御部
２０：電流検出抵抗
２１：負荷電流検出部
２２：イグナイター
２３、２４：デカップリングコンデンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー内に基板とターゲットが配置された成膜室を有する成膜装置を備え、成膜用電源装置から供給された電力により前記チャンバーとターゲット間に印加し、前記ターゲットにおいてスパッタリングされた材料を前記基板上に蒸着して成膜するスパッタ装置において、
前記成膜用電源装置として構成された直流電源装置と、
前記直流電源装置からの直流電源を前記成膜装置に供給するため、これら直流電源装置と成膜装置とを接続する電源接続用手段と、
前記成膜装置側に設けられた印加電圧の極性を切り替えるスイッチ手段を含む制御部と、を備え、
前記電源接続用手段を介して前記直流電源装置から供給された直流電源による印加電圧の極性を、前記スイッチ手段によって切り替えて前記チャンバーとターゲット間に印加可能に構成されていることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項２】
前記成膜装置側に設けられた印加電圧の極性を切り替えるスイッチ手段を含む制御部は、電気回路基板で構成され、該電気回路基板に前記スイッチ手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスパッタ装置。
【請求項３】
前記スイッチ手段が設けらた電気回路基板には、前記スイッチ手段をドライブするドライブ手段と、スイッチングタイミング制御手段と、放電を立てるイグナイターと、負荷電流検出抵抗を含む負荷電流検出部と、デカップリングコンデンサ、等が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のスパッタ装置。
【請求項４】
前記スイッチングタイミング制御手段は、前記成膜用電源装置のシステムコントロール部と通信手段を介して制御信号を通信できるように接続されていることを特徴とする請求項３に記載のスパッタ装置。
【請求項５】
前記電気回路基板は、前記チャンバーの外側面に着脱可能に取り付けられ、これらが一体となるように構成されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のスパッタ装置。
【請求項６】
前記直流電源装置が、負バイアス用直流可変電源と、正バイアス用直流可変電源を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のスパッタ装置。
【請求項７】
前記電源接続用手段は、同軸ケーブルまたは通常の絶縁電線で構成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のスパッタ装置。
【請求項１】
チャンバー内に基板とターゲットが配置された成膜室を有する成膜装置を備え、成膜用電源装置から供給された電力により前記チャンバーとターゲット間に印加し、前記ターゲットにおいてスパッタリングされた材料を前記基板上に蒸着して成膜するスパッタ装置において、
前記成膜用電源装置として構成された直流電源装置と、
前記直流電源装置からの直流電源を前記成膜装置に供給するため、これら直流電源装置と成膜装置とを接続する電源接続用手段と、
前記成膜装置側に設けられた印加電圧の極性を切り替えるスイッチ手段を含む制御部と、を備え、
前記電源接続用手段を介して前記直流電源装置から供給された直流電源による印加電圧の極性を、前記スイッチ手段によって切り替えて前記チャンバーとターゲット間に印加可能に構成されていることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項２】
前記成膜装置側に設けられた印加電圧の極性を切り替えるスイッチ手段を含む制御部は、電気回路基板で構成され、該電気回路基板に前記スイッチ手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスパッタ装置。
【請求項３】
前記スイッチ手段が設けらた電気回路基板には、前記スイッチ手段をドライブするドライブ手段と、スイッチングタイミング制御手段と、放電を立てるイグナイターと、負荷電流検出抵抗を含む負荷電流検出部と、デカップリングコンデンサ、等が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のスパッタ装置。
【請求項４】
前記スイッチングタイミング制御手段は、前記成膜用電源装置のシステムコントロール部と通信手段を介して制御信号を通信できるように接続されていることを特徴とする請求項３に記載のスパッタ装置。
【請求項５】
前記電気回路基板は、前記チャンバーの外側面に着脱可能に取り付けられ、これらが一体となるように構成されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のスパッタ装置。
【請求項６】
前記直流電源装置が、負バイアス用直流可変電源と、正バイアス用直流可変電源を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のスパッタ装置。
【請求項７】
前記電源接続用手段は、同軸ケーブルまたは通常の絶縁電線で構成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のスパッタ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１６１０８８（Ｐ２００６−１６１０８８Ａ）
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３５２３１４（Ｐ２００４−３５２３１４）
【出願日】平成１６年１２月６日（２００４．１２．６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月６日（２００４．１２．６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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