スパッタ装置
【課題】複数のスパッタ蒸発源に、それぞれ、成膜速度を確保すべくベース電力として連続する電力と、緻密な皮膜を形成すべく、前記ベース電力に間欠的に重畳される直流パルス電力とを供給するに際し、前記各スパッタ蒸発源毎に直流パルス電源を設けることを不要とし、装置コストの低減を図ることができるスパッタ装置を提供すること。
【解決手段】複数のスパッタ蒸発源４に電力を供給する電源装置２を備えたスパッタ装置において、前記電源装置２は、１台の直流電圧発生機構２０と、該直流電圧発生機構２０の陰極側に接続され、直流電圧発生機構２０からの電力を前記各スパッタ蒸発源４に時分割パルス状に順次分配供給するパルス分配供給手段２１と、各スパッタ蒸発源４毎にそれぞれ設けられ、該各スパッタ蒸発源４にベース電力として連続する電力を供給するベース電力用電源１０とを備える。
【解決手段】複数のスパッタ蒸発源４に電力を供給する電源装置２を備えたスパッタ装置において、前記電源装置２は、１台の直流電圧発生機構２０と、該直流電圧発生機構２０の陰極側に接続され、直流電圧発生機構２０からの電力を前記各スパッタ蒸発源４に時分割パルス状に順次分配供給するパルス分配供給手段２１と、各スパッタ蒸発源４毎にそれぞれ設けられ、該各スパッタ蒸発源４にベース電力として連続する電力を供給するベース電力用電源１０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタ法により皮膜を被処理物に形成するためのスパッタ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スパッタ法は物理的蒸着法の一種であり、真空容器の中において、Ａｒなどの不活性ガスを導入しながら、被膜材料（ターゲット）を取りつけた電極を陰極としてグロー放電を発生させ、放電中で生成したイオンを放電電圧に相当する数百ｅＶのエネルギーで陰極に衝突させ、その際に反動で放出される粒子を基板上に堆積させて成膜を行う方法である。この成膜プロセスは、ターゲット表面付近に磁場を印加したマグネトロンスパッタ法により、さらに強いグロー放電を生成することが可能で、実用的な成膜プロセスとして使われている。
【０００３】
このような、スパッタ法においてしばしば指摘される問題点は、基板上に堆積する粒子のエネルギーが小さいために、形成される皮膜が充分緻密ではないという点であった。
【０００４】
一般的なスパッタのグロー放電では、イオン化されたターゲット粒子（スパッタ粒子）が少ないが、何らかの方法でスパッタ粒子をイオン化できれば、緻密な膜が得られる。イオン化されたスパッタ粒子は、皮膜を形成させる基板（被処理物）や、該基板を保持する基板ホルダに印加された負のバイアスで基板側に向かうエネルギーを与えられる。このエネルギーが膜の結合力の増加などの緻密化として働き、結果として緻密な膜を得ることができる。
【０００５】
そこで、前記問題点を解決するための方法としては、各種の方法が提案されているが、その中のひとつの手段として成膜を行うための放電を非常に高い電力密度でパルス的に発生させる技術が提案されている。
【０００６】
例えば、後記の特許文献１（発明者Kouznetsov）には、マグネトロンスパッタリングにおいて、ターゲットに負の電圧を印加するパルスの立上りエッジを急峻にすることにより、ターゲット前面のガスを非常に急速に完全電離状態にして実質的に均一なプラズマを形成するようにターゲットに対して直流パルスを印加ことが提案されている。そして、具体的なパルスの条件として、パルス中の電力： ０．１ｋＷ−１ＭＷ、パルス幅：５０μｓ〜１ｍｓ，より好ましくは５０〜２００μｓ，特に好ましくは１００μｓ、パルス間隔：１０ｍｓ〜１０００ｓ，好ましくは１０〜５０ｍｓ、パルス電圧：０．５〜５ｋＶ、が好ましい条件として開示されている。
【０００７】
また、同じくKouznetsovによる後記の文献（非特許文献１）によると、ピーク電力１００〜５００ｋＷ（ターゲット電力密度０．６〜２．８ｋＷ／ｃｍ２相当）、Ａｒ圧力０．０６〜５Ｐａにおいて、５０〜１００μｓのパルス幅、５０Ｈｚの繰り返し周波数において行った成膜実験の結果が報告されており、成膜対象の基板上において１Ａ／ｃｍ２という高いイオン電流量と蒸発したターゲット蒸気の約７０％がイオン化しているとの結果が得られている。成膜に使われる蒸気が高い割合でイオン化していることにより、皮膜と基板との高い密着性が得られるとともに、緻密な皮膜が形成可能であるということが期待できる。
【０００８】
また、後記の特許文献２には、１ｋＷ／ｃｍ２以上の電力をターゲットに与えて、クロムなどのターゲット材料をスパッタし、スパッタリングされたスパッタ粒子をイオン化して基板の前処理に用いるものが示されている。
【０００９】
さらに、後記の特許文献３には、対向ターゲットスパッタ装置が提案されており、ターゲットに供給する直流の電力を対向させたターゲットに囲まれた領域の体積で除した体積あたりの最大体積電力密度が８３Ｗ／ｃｍ３以上で、スパッタリングされたスパッタ粒子のイオン化が認められることが示されている。この場合、対向するターゲットの間隔は１ｃｍ、１枚のターゲット面積は１２ｃｍ２（２ｃｍ×６ｃｍ）、トータルのターゲット面積は２４ｃｍ２となる。したがって、ターゲット面積あたりの電力密度に換算すると、電力密度は４１．５Ｗ／ｃｍ２となる。
【００１０】
このように、前記の従来技術（特許文献１〜３、非特許文献１）を総合すると、カソードの形態によって異なるが、ターゲットに電力密度４１．５Ｗ／ｃｍ２以上の電力を与えることで、通常のスパッタでは得られないターゲット材料のイオン化（スパッタ粒子のイオン化）を利用したプロセスに有用となることがわかる。ターゲットに電力密度０．６ｋＷ／ｃｍ２以上の電力を与えることで、平板型のマグネトロンスパッタ法においても、有用なプロセスになることがわかる。
【００１１】
ところが、前述の、ターゲットに直流の高電力パルスを供給するハイパワーパルススパッタ法（大電力パルススパッタリング）では、ターゲット材料が大量にイオン化され、該イオン化されたターゲット粒子（スパッタ粒子）が正の電荷を帯びるため、負電位であるターゲットに回収される分、成膜速度が低下する。
【００１２】
この成膜速度が低下するという問題を解決するため、１台の直流電源と、パルス回路と直流電源とからなる１台の直流パルス電源と、一対をなすカソード及びアノードを備え、前記カソードとアノード間に、通常の直流スパッタ法を行う直流電力にハイパワーパルススパッタ法を行う高電力の直流パルス電力を重畳して供給する装置が、特許文献４（特表２００６−５００４７３号公報）に開示されている。この装置では、ターゲットが装着されるカソードに対して連続して供給される前記直流電力によって被処理物への成膜速度を確保するとともに、これに間欠的に重畳される前記直流パルス電力の印加時にスパッタリングされたスパッタ粒子をイオン化することにより、緻密な皮膜を形成することができるようにしている。
【００１３】
ところで、ターゲットが装着される電極であるスパッタ蒸発源に、連続する直流電力とこれに間欠的に重畳される高電力の直流パルス電力とを供給するようにしたスパッタ装置の場合、成膜面積の大きな被処理物への皮膜形成にあたり、ターゲットが装着される１つの大きなスパッタ蒸発源に対して、例えば電力密度が０．６ｋＷ／ｃｍ２〜２．８ｋＷ／ｃｍ２のような高電力の直流パルス電力を供給可能とするためには、極めて高出力の直流パルス電源が必要になることから、量産化を前提する場合、当該直流パルス電源を得ることが技術的に困難になる。
【００１４】
一方、成膜面積の大きな被処理物への皮膜形成にあたり、量産可能とすべく、スパッタ蒸発源を複数配置し、各スパッタ蒸発源に対して、それぞれ、直流パルス電源を設けることで、個々の直流パルス電源の出力の低減を図ることが可能となる。しかしながら、各スパッタ蒸発源毎に直流パルス電源を必要とし、スパッタ装置が高価であるという欠点がある。
【特許文献１】国際公開番号：ＷＯ９８／４０５３２号，発明者：Kouznetsov,発明の名称：A method and apparatus for magnetically enhanced sputtering
【非特許文献１】Kouznetsov 他、"A novel pulsed magnetron sputter technique utilizing very high target power densities",Surface and Coatings Technology 122(1999）290-293）
【特許文献２】米国特許：第７０８１１８６号
【特許文献３】特開２００８−１５６７４３号公報
【特許文献４】特表２００６−５００４７３号公報
【特許文献５】特開２００３−１２９２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
そこで、本発明の課題は、複数のスパッタ蒸発源に電力を供給する電源装置を備えたスパッタ装置において、前記各スパッタ蒸発源に、成膜速度を確保するための連続する電力（ベース電力）と、緻密な皮膜を形成するための間欠的に重畳される直流パルス電力とを供給するに際し、前記各スパッタ蒸発源毎に直流パルス電源を設けることを不要とし、装置コストの低減を図ることができるスパッタ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１７】
請求項１の発明は、複数のスパッタ蒸発源に電力を供給する電源装置を備えたスパッタ装置において、前記電源装置は、１台の直流電圧発生機構と、該直流電圧発生機構の陰極側に接続され、前記直流電圧発生機構からの電力を前記各スパッタ蒸発源に時分割パルス状に順次分配供給するパルス分配供給手段と、前記各スパッタ蒸発源毎にそれぞれ設けられ、該各スパッタ蒸発源に連続する電力を供給する電源と、を備えていることを特徴とするスパッタ装置である。
【００１８】
請求項２の発明は、複数のスパッタ蒸発源に電力を供給する電源装置を備えたスパッタ装置において、前記電源装置は、１台の直流電圧発生機構と、該直流電圧発生機構からの電力を蓄える１台の電力貯蔵部と、前記電力貯蔵部の陰極側に接続され、前記電力貯蔵部に蓄えた電力を前記各スパッタ蒸発源に時分割パルス状に順次分配供給するパルス分配供給手段と、前記各スパッタ蒸発源毎にそれぞれ設けられ、該各スパッタ蒸発源に連続する直流電力を供給する直流電源と、を備えていることを特徴とするスパッタ装置である。
【００１９】
請求項３の発明は、請求項２記載のスパッタ装置において、前記電力貯蔵部がコンデンサで構成され、前記パルス分配供給手段がスイッチ素子で構成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項４の発明は、複数のスパッタ蒸発源に電力を供給する電源装置を備えたスパッタ装置において、前記電源装置は、１台の直流電圧発生機構と、前記直流電圧発生機構に対して並列に接続され、前記直流電圧発生機構からの電力を蓄える第１、第２の電力貯蔵部と、前記各電力貯蔵部毎にそれぞれ設けられ、該各電力貯蔵部への充電電圧を所定値に調整する充電電圧調整手段と、いずれかのスパッタ蒸発源に前記第１の電力貯蔵部に蓄えた電力を時分割パルス状に供給し、それ以外の他のスパッタ蒸発源に前記第２の電力貯蔵部に蓄えた電力を時分割パルス状に供給するパルス分配供給手段と、前記各スパッタ蒸発源毎にそれぞれ設けられ、該各スパッタ蒸発源に連続する直流電力を供給する直流電源と、を備えていることを特徴とするスパッタ装置である。
【００２１】
請求項５の発明は、請求項４記載のスパッタ装置において、前記第１、第２の電力貯蔵部がコンデンサで構成され、前記パルス分配供給手段がスイッチ素子で構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１のスパッタ装置は、複数のスパッタ蒸発源毎に設けられた電源により、複数のスパッタ蒸発源のそれぞれに、ベース電力として連続する電力を供給する一方、１台の直流電圧発生機構及びパルス分配供給手段により、複数のスパッタ蒸発源のそれぞれに、前記連続する電力に時分割で重畳される直流パルス電力を供給するようにしている。
【００２３】
したがって、各スパッタ蒸発源毎に直流パルス電源を設けることが不要で、装置コストの低減を図ることができるとともに、前記の連続する電力によって成膜速度を確保し、かつ、前記直流パルス電力によって緻密な皮膜を被処理物に形成することができる。
【００２４】
請求項２，３のスパッタ装置は、複数のスパッタ蒸発源毎に設けられた直流電源により、複数のスパッタ蒸発源のそれぞれに、連続する直流電力を供給する一方、前記複数のスパッタ蒸発源のそれぞれに、前記連続する直流電力に時分割で重畳される直流パルス電力を供給し、その際、１台の直流電圧発生機構からの電力を１台の電力貯蔵部に蓄え、該電力貯蔵部に蓄えた電力をパルス分配供給手段により、前記直流パルス電力を供給するようにしている。
【００２５】
したがって、前述の効果に加え、前記直流パルス電力の供給に際し、瞬間的な大電流を前記電力貯蔵部から出力することが可能で、前記直流電圧発生機構の電力容量を低減することができる。
【００２６】
請求項４，５のスパッタ装置は、複数のスパッタ蒸発源毎に設けられた直流電源により、複数のスパッタ蒸発源のそれぞれに、連続する直流電力を供給する一方、複数のスパッタ蒸発源のそれぞれに、前記連続する直流電力に時分割で重畳される直流パルス電力を供給するようにしている。
【００２７】
この直流パルス電力の供給に際し、１台の直流電圧発生機構からの電力を、充電電圧調整手段によって充電電圧が所定値に調整された第１、第２の電力貯蔵部にそれぞれ蓄え、パルス分配供給手段により、いずれかのスパッタ蒸発源に前記第１の電力貯蔵部に蓄えた電力を時分割パルス状に供給し、それ以外の他のスパッタ蒸発源に前記第２の電力貯蔵部に蓄えた電力を時分割パルス状に供給するようにしている。
【００２８】
したがって、各スパッタ蒸発源毎に直流パルス電源を設けることが不要で、装置コストの低減を図ることができるとともに、成膜速度を確保し、かつ、緻密な皮膜を被処理物に形成することができるという前述の効果に加え、第１、第２の電力貯蔵部毎に充電電圧を調整可能としたので、各スパッタ蒸発源毎にパルス電力を設定可能とすることができ、これにより、材質の異なるターゲットでの同時スパッタリングの適応性を高めたり、被処理物に対する膜厚分布や膜質分布を精密に制御したりすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００３０】
図１は本発明の第１実施形態によるスパッタ装置の構成を概略的に示す図である。
【００３１】
図１に示すように、スパッタ装置１は、被処理物（図示せず）を収容し、該被処理物への成膜プロセスを行う真空チャンバー３と、この真空チャンバー３に設置された複数のスパッタ蒸発源（スパッタカソード）４と、これらのスパッタ蒸発源４にグロー放電用の電力を供給する電源装置２とを備えている。図１の例では４台のスパッタ蒸発源４が設置されている。なお、スパッタ装置１には、この他に真空排気システム、プロセスガス導入機構等、スパッタ成膜に必要な機構が設けられているが、これらは公知であるため、図１では省略されている。
【００３２】
前記電源装置２は、皮膜材料（ターゲット）を取り付けた電極であるスパッタ蒸発源４に電力を供給し、スパッタ蒸発源４を一方の電極とし、真空チャンバー３を他方の電極として、これらの電極間にグロー放電を発生させるためのものである。
【００３３】
この電源装置２は、１台の直流電圧発生機構としての直流電源２０と、４台のスパッタ蒸発源４毎にそれぞれ設けられ、直流電源２０からの電力を４台のスパッタ蒸発源４に時分割パルス状に順次分配供給するパルス分配供給手段としての４つのスイッチ素子２１と、４台のスパッタ蒸発源４毎にそれぞれ設けられ、各スパッタ蒸発源４に成膜速度を確保するため、いわゆるベース電力として、連続する電力を供給する４台のベース電力用電源１０とを備えている。
【００３４】
前記直流電源２０は、その出力端のうち陰極（−）側が４つのスイッチ素子２１と接続されており、陽極（＋）側が真空チャンバー３に接続されている。なお、前記各スイッチ素子２１は、それぞれ、対応する１つのスパッタ蒸発源４に接続されている。また、前記４台のベース電力用電源１０は、それぞれ、出力端のうち一方側がスパッタ蒸発源４の一つに接続され、他方側が真空チャンバー３に接続されている。このベース電力用電源１０は、前述のように、スパッタ蒸発源４に成膜速度を確保するためのベース電力として連続する電力を供給する電源であり、直流電源、連続直流パルス電源、ＲＦ（高周波）電源などが挙げられる。
【００３５】
前記スイッチ素子２１としては、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチ素子を使用できる。図示しない制御部により、４つのスイッチ素子２１をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、直流電源２０からの電力を４台のスパッタ蒸発源４に時分割パルス状に順次分配供給するようになっているとともに、ターゲットに印加される直流パルス電圧のパルス幅、パルス周波数を可変とすることができるようになっている。
【００３６】
第１実施形態によるスパッタ装置１は、前記のように構成されており、複数、この例では４台のスパッタ蒸発源４毎に設けられたベース電力用電源１０により、各スパッタ蒸発源４のそれぞれに、ベース電力として連続する電力を供給する一方、１台の直流電源２０及び各スパッタ蒸発源４毎に設けられたスイッチ素子２１により、各スパッタ蒸発源４のそれぞれに、前記連続する電力に時分割で重畳される直流パルス電力を供給するようにしている。
【００３７】
したがって、各スパッタ蒸発源４毎に直流パルス電源を設けることが不要で、装置コストの低減を図ることができるとともに、前記ベース電力によって成膜速度を確保し、かつ、前記直流パルス電力によって緻密な皮膜を被処理物に形成することができる。
【００３８】
図２は本発明の第２実施形態によるスパッタ装置の構成を概略的に示す図である。ここで、前記図１に示すスパッタ装置と同一の構成部分には、図１と同一の符号を付してある。前記第１実施形態との相違点は、前記ベース電力用電源１０に代えてベース電力用直流電源１１を備えている点、前記直流電源２０からの電力を蓄える１台の電力貯蔵部２２を備えている点にある。
【００３９】
図２に示すように、スパッタ装置１’は、真空チャンバー３と、複数、この例では４台のスパッタ蒸発源４と、これらのスパッタ蒸発源４に電力を供給して、該スパッタ蒸発源４を陰極としてグロー放電を発生させるための電源装置２’とを備えている。
【００４０】
前記電源装置２’は、１台の直流電圧発生機構としての直流電源２０と、この直流電源２０からの電力を蓄える１台の電力貯蔵部としてのコンデンサ２２と、４台のスパッタ蒸発源４毎にそれぞれ設けられ、コンデンサ２２に蓄えた電力を４台のスパッタ蒸発源４に時分割パルス状に順次分配供給するパルス分配供給手段としての４つのスイッチ素子２１と、４台のスパッタ蒸発源４毎にそれぞれ設けられ、各スパッタ蒸発源４に成膜速度を確保するためのベース電力として連続する直流電力を供給する４台のベース電力用直流電源１１とを備えている。
【００４１】
前記直流電源２０は、その陰極（−）側が４つのスイッチ素子２１と接続されており、陽極（＋）側が真空チャンバー３に接続されている。この直流電源２０に、コンデンサ２２が並列接続されている。なお、前記各スイッチ素子２１は、それぞれ、ダイオード２３を介して対応する１つのスパッタ蒸発源４に接続されている。また、前記４台のベース電力用直流電源１１は、それぞれ、その陰極（−）側がダイオード１２を介して対応する１つのスパッタ蒸発源４に接続され、その陽極（＋）側が真空チャンバー３に接続されている。
【００４２】
第２実施形態によるスパッタ装置１’は、前記のように構成されており、複数、この例では４台のスパッタ蒸発源４毎に設けられたベース電力用直流電源１１により、各スパッタ蒸発源４のそれぞれに、ベース電力として連続する直流電力を供給する一方、各スパッタ蒸発源４のそれぞれに、前記連続する直流電力に時分割で重畳される直流パルス電力を供給し、その際、１台の直流電源２０からの電力を１台のコンデンサ２２に蓄え、該コンデンサ２２に蓄えた電力を各スパッタ蒸発源４毎に設けられたスイッチ素子２１により、前記直流パルス電力を供給するようにしている。
【００４３】
したがって、各スパッタ蒸発源４毎に直流パルス電源を設けることが不要で、装置コストの低減を図ることができるとともに、前記ベース電力によって成膜速度を確保し、かつ、前記直流パルス電力によって緻密な皮膜を被処理物に形成することができる。また、前記直流パルス電力の供給に際し、瞬間的な大電流を前記コンデンサ２２から出力することが可能で、前記直流電源２０の電力容量を低減し、直流電源２０の小形化を図ることができる。
【００４４】
図３は本発明の第３実施形態によるスパッタ装置の構成を概略的に示す図である。ここで、前記図２に示すスパッタ装置と同一の構成部分には、図２と同一の符号を付してある。前記第２実施形態との相違点は、前記コンデンサ２２に代えて、充電電圧調整手段が設けられた第１、第２の２つのコンデンサ２４，２５を備えている点にある。
【００４５】
図３に示すように、スパッタ装置１”は、真空チャンバー３と、複数、この例では４台のスパッタ蒸発源４と、これらのスパッタ蒸発源４に電力を供給して、該スパッタ蒸発源４を陰極としてグロー放電を発生させるための電源装置２”とを備えている。
【００４６】
前記電源装置２”は、１台の直流電圧発生機構としての直流電源２０と、この直流電源２０に対して並列に接続され、直流電源２０からの電力を蓄える電力貯蔵部としての、第１のコンデンサ２４、第２のコンデンサ２５と、これらのコンデンサ２４，２５にそれぞれ設けられ、該コンデンサ２４，２５への充電電圧を所定値に調整する充電電圧調整手段２６，２９と、２つのスパッタ蒸発源４に前記第１のコンデンサ２４に蓄えた電力を時分割パルス状に供給するとともに、それ以外の他の２つのスパッタ蒸発源４に前記第２のコンデンサ２５に蓄えた電力を時分割パルス状に供給する、４つのスイッチ素子（パルス分配供給手段）２１と、各スパッタ蒸発源４毎にそれぞれ設けられ、各スパッタ蒸発源４にベース電力として連続する直流電力を供給する４台のベース電力用直流電源１１とを備えている。
【００４７】
直流電源２０からの第１のコンデンサ２４への充電電圧を所定値に制御調整する前記充電電圧調整手段２６は、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴなどのスイッチ素子２７と、第１のコンデンサ２４の充電電圧検出用の抵抗と、該コンデンサ２４の充電電圧検出値と所定の設定値とを比較し、その比較結果に基づいて第１のコンデンサ２４の充電電圧が所定の設定値となるように前記スイッチ素子２７をスイッチング制御する比較器２８とを備えている。
【００４８】
同様に、直流電源２０からの第２のコンデンサ２５への充電電圧を所定値に制御調整する前記充電電圧調整手段２９は、スイッチ素子３０と、第２のコンデンサ２５の充電電圧検出用の抵抗と、該コンデンサ２５の充電電圧検出値と所定の設定値とを比較し、その比較結果に基づいて第２のコンデンサ２５の充電電圧が所定の設定値となるように前記スイッチ素子３０をスイッチング制御する比較器３１とを備えている。
【００４９】
この実施形態では、第１のコンデンサ２４の陰極側に、４つのスイッチ素子２１のうち、２つのスイッチ素子２１が接続されており、第２のコンデンサ２５の陰極側に、それ以外の他の２つのスイッチ素子２１が接続されている。
【００５０】
そして、この実施形態の場合、各スパッタ蒸発源４毎にコンデンサ２４，２５の充電電圧を設定可能で、これにより、各スパッタ蒸発源４毎にパルス電力を設定可能とすることができる。
【００５１】
第３実施形態によるスパッタ装置１”は、前記のように構成されており、複数、この例では４台のスパッタ蒸発源４毎に設けられたベース電力用直流電源１１により、各スパッタ蒸発源４のそれぞれに、ベース電力として連続する直流電力を供給する一方、各スパッタ蒸発源４のそれぞれに、前記連続する直流電力に時分割で重畳される直流パルス電力を供給するようにしている。
【００５２】
そして、この直流パルス電力の供給に際し、１台の直流電源２０からの電力を、充電電圧調整手段２６によって充電電圧が所定値に調整された第１のコンデンサ２４、及び、充電電圧調整手段２９によって充電電圧が所定値に調整された第２のコンデンサ２５にそれぞれ蓄え、第１のコンデンサ２４に接続された２つのスイッチ素子２１により、４台のスパッタ蒸発源のうち、２台のスパッタ蒸発源４に前記第１のコンデンサ２４に蓄えた電力を時分割パルス状に供給し、第２のコンデンサ２５に接続された２つのスイッチ素子２１により、それ以外の他の２台のスパッタ蒸発源４に前記第２のコンデンサ２５に蓄えた電力を時分割パルス状に供給するようにしている。
【００５３】
したがって、各スパッタ蒸発源４毎に直流パルス電源を設けることが不要で、装置コストの低減を図ることができるとともに、前記ベース電力によって成膜速度を確保し、かつ、前記直流パルス電力によって緻密な皮膜を被処理物に形成することができるという前述の効果に加え、第１、第２のコンデンサ２４、２５毎に充電電圧を調整可能としたので、各スパッタ蒸発源４毎にパルス電力を設定可能とすることができ、これにより、材質の異なるターゲットでの同時スパッタリングの適応性を高めたり、被処理物に対する膜厚分布や膜質分布を精密に制御したりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態によるスパッタ装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態によるスパッタ装置の構成を概略的に示す図である。
【図３】本発明の第３実施形態によるスパッタ装置の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１，１’，１”…スパッタ装置
２，２’，２”…電源装置
３…真空チャンバー
４…スパッタ蒸発源
１０…ベース電力用電源
１１…ベース電力用直流電源
１２…ダイオード
２０…直流電源（直流電圧発生機構）
２１…スイッチ素子（パルス分配供給手段）
２２…コンデンサ（電力貯蔵部）
２３…ダイオード
２４…第１のコンデンサ（第１の電力貯蔵部）
２５…第２のコンデンサ（第２の電力貯蔵部）
２６，２９…充電電圧調整手段
２７，３０…スイッチ素子
２８，３１…比較器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタ法により皮膜を被処理物に形成するためのスパッタ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スパッタ法は物理的蒸着法の一種であり、真空容器の中において、Ａｒなどの不活性ガスを導入しながら、被膜材料（ターゲット）を取りつけた電極を陰極としてグロー放電を発生させ、放電中で生成したイオンを放電電圧に相当する数百ｅＶのエネルギーで陰極に衝突させ、その際に反動で放出される粒子を基板上に堆積させて成膜を行う方法である。この成膜プロセスは、ターゲット表面付近に磁場を印加したマグネトロンスパッタ法により、さらに強いグロー放電を生成することが可能で、実用的な成膜プロセスとして使われている。
【０００３】
このような、スパッタ法においてしばしば指摘される問題点は、基板上に堆積する粒子のエネルギーが小さいために、形成される皮膜が充分緻密ではないという点であった。
【０００４】
一般的なスパッタのグロー放電では、イオン化されたターゲット粒子（スパッタ粒子）が少ないが、何らかの方法でスパッタ粒子をイオン化できれば、緻密な膜が得られる。イオン化されたスパッタ粒子は、皮膜を形成させる基板（被処理物）や、該基板を保持する基板ホルダに印加された負のバイアスで基板側に向かうエネルギーを与えられる。このエネルギーが膜の結合力の増加などの緻密化として働き、結果として緻密な膜を得ることができる。
【０００５】
そこで、前記問題点を解決するための方法としては、各種の方法が提案されているが、その中のひとつの手段として成膜を行うための放電を非常に高い電力密度でパルス的に発生させる技術が提案されている。
【０００６】
例えば、後記の特許文献１（発明者Kouznetsov）には、マグネトロンスパッタリングにおいて、ターゲットに負の電圧を印加するパルスの立上りエッジを急峻にすることにより、ターゲット前面のガスを非常に急速に完全電離状態にして実質的に均一なプラズマを形成するようにターゲットに対して直流パルスを印加ことが提案されている。そして、具体的なパルスの条件として、パルス中の電力： ０．１ｋＷ−１ＭＷ、パルス幅：５０μｓ〜１ｍｓ，より好ましくは５０〜２００μｓ，特に好ましくは１００μｓ、パルス間隔：１０ｍｓ〜１０００ｓ，好ましくは１０〜５０ｍｓ、パルス電圧：０．５〜５ｋＶ、が好ましい条件として開示されている。
【０００７】
また、同じくKouznetsovによる後記の文献（非特許文献１）によると、ピーク電力１００〜５００ｋＷ（ターゲット電力密度０．６〜２．８ｋＷ／ｃｍ２相当）、Ａｒ圧力０．０６〜５Ｐａにおいて、５０〜１００μｓのパルス幅、５０Ｈｚの繰り返し周波数において行った成膜実験の結果が報告されており、成膜対象の基板上において１Ａ／ｃｍ２という高いイオン電流量と蒸発したターゲット蒸気の約７０％がイオン化しているとの結果が得られている。成膜に使われる蒸気が高い割合でイオン化していることにより、皮膜と基板との高い密着性が得られるとともに、緻密な皮膜が形成可能であるということが期待できる。
【０００８】
また、後記の特許文献２には、１ｋＷ／ｃｍ２以上の電力をターゲットに与えて、クロムなどのターゲット材料をスパッタし、スパッタリングされたスパッタ粒子をイオン化して基板の前処理に用いるものが示されている。
【０００９】
さらに、後記の特許文献３には、対向ターゲットスパッタ装置が提案されており、ターゲットに供給する直流の電力を対向させたターゲットに囲まれた領域の体積で除した体積あたりの最大体積電力密度が８３Ｗ／ｃｍ３以上で、スパッタリングされたスパッタ粒子のイオン化が認められることが示されている。この場合、対向するターゲットの間隔は１ｃｍ、１枚のターゲット面積は１２ｃｍ２（２ｃｍ×６ｃｍ）、トータルのターゲット面積は２４ｃｍ２となる。したがって、ターゲット面積あたりの電力密度に換算すると、電力密度は４１．５Ｗ／ｃｍ２となる。
【００１０】
このように、前記の従来技術（特許文献１〜３、非特許文献１）を総合すると、カソードの形態によって異なるが、ターゲットに電力密度４１．５Ｗ／ｃｍ２以上の電力を与えることで、通常のスパッタでは得られないターゲット材料のイオン化（スパッタ粒子のイオン化）を利用したプロセスに有用となることがわかる。ターゲットに電力密度０．６ｋＷ／ｃｍ２以上の電力を与えることで、平板型のマグネトロンスパッタ法においても、有用なプロセスになることがわかる。
【００１１】
ところが、前述の、ターゲットに直流の高電力パルスを供給するハイパワーパルススパッタ法（大電力パルススパッタリング）では、ターゲット材料が大量にイオン化され、該イオン化されたターゲット粒子（スパッタ粒子）が正の電荷を帯びるため、負電位であるターゲットに回収される分、成膜速度が低下する。
【００１２】
この成膜速度が低下するという問題を解決するため、１台の直流電源と、パルス回路と直流電源とからなる１台の直流パルス電源と、一対をなすカソード及びアノードを備え、前記カソードとアノード間に、通常の直流スパッタ法を行う直流電力にハイパワーパルススパッタ法を行う高電力の直流パルス電力を重畳して供給する装置が、特許文献４（特表２００６−５００４７３号公報）に開示されている。この装置では、ターゲットが装着されるカソードに対して連続して供給される前記直流電力によって被処理物への成膜速度を確保するとともに、これに間欠的に重畳される前記直流パルス電力の印加時にスパッタリングされたスパッタ粒子をイオン化することにより、緻密な皮膜を形成することができるようにしている。
【００１３】
ところで、ターゲットが装着される電極であるスパッタ蒸発源に、連続する直流電力とこれに間欠的に重畳される高電力の直流パルス電力とを供給するようにしたスパッタ装置の場合、成膜面積の大きな被処理物への皮膜形成にあたり、ターゲットが装着される１つの大きなスパッタ蒸発源に対して、例えば電力密度が０．６ｋＷ／ｃｍ２〜２．８ｋＷ／ｃｍ２のような高電力の直流パルス電力を供給可能とするためには、極めて高出力の直流パルス電源が必要になることから、量産化を前提する場合、当該直流パルス電源を得ることが技術的に困難になる。
【００１４】
一方、成膜面積の大きな被処理物への皮膜形成にあたり、量産可能とすべく、スパッタ蒸発源を複数配置し、各スパッタ蒸発源に対して、それぞれ、直流パルス電源を設けることで、個々の直流パルス電源の出力の低減を図ることが可能となる。しかしながら、各スパッタ蒸発源毎に直流パルス電源を必要とし、スパッタ装置が高価であるという欠点がある。
【特許文献１】国際公開番号：ＷＯ９８／４０５３２号，発明者：Kouznetsov,発明の名称：A method and apparatus for magnetically enhanced sputtering
【非特許文献１】Kouznetsov 他、"A novel pulsed magnetron sputter technique utilizing very high target power densities",Surface and Coatings Technology 122(1999）290-293）
【特許文献２】米国特許：第７０８１１８６号
【特許文献３】特開２００８−１５６７４３号公報
【特許文献４】特表２００６−５００４７３号公報
【特許文献５】特開２００３−１２９２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
そこで、本発明の課題は、複数のスパッタ蒸発源に電力を供給する電源装置を備えたスパッタ装置において、前記各スパッタ蒸発源に、成膜速度を確保するための連続する電力（ベース電力）と、緻密な皮膜を形成するための間欠的に重畳される直流パルス電力とを供給するに際し、前記各スパッタ蒸発源毎に直流パルス電源を設けることを不要とし、装置コストの低減を図ることができるスパッタ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１７】
請求項１の発明は、複数のスパッタ蒸発源に電力を供給する電源装置を備えたスパッタ装置において、前記電源装置は、１台の直流電圧発生機構と、該直流電圧発生機構の陰極側に接続され、前記直流電圧発生機構からの電力を前記各スパッタ蒸発源に時分割パルス状に順次分配供給するパルス分配供給手段と、前記各スパッタ蒸発源毎にそれぞれ設けられ、該各スパッタ蒸発源に連続する電力を供給する電源と、を備えていることを特徴とするスパッタ装置である。
【００１８】
請求項２の発明は、複数のスパッタ蒸発源に電力を供給する電源装置を備えたスパッタ装置において、前記電源装置は、１台の直流電圧発生機構と、該直流電圧発生機構からの電力を蓄える１台の電力貯蔵部と、前記電力貯蔵部の陰極側に接続され、前記電力貯蔵部に蓄えた電力を前記各スパッタ蒸発源に時分割パルス状に順次分配供給するパルス分配供給手段と、前記各スパッタ蒸発源毎にそれぞれ設けられ、該各スパッタ蒸発源に連続する直流電力を供給する直流電源と、を備えていることを特徴とするスパッタ装置である。
【００１９】
請求項３の発明は、請求項２記載のスパッタ装置において、前記電力貯蔵部がコンデンサで構成され、前記パルス分配供給手段がスイッチ素子で構成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項４の発明は、複数のスパッタ蒸発源に電力を供給する電源装置を備えたスパッタ装置において、前記電源装置は、１台の直流電圧発生機構と、前記直流電圧発生機構に対して並列に接続され、前記直流電圧発生機構からの電力を蓄える第１、第２の電力貯蔵部と、前記各電力貯蔵部毎にそれぞれ設けられ、該各電力貯蔵部への充電電圧を所定値に調整する充電電圧調整手段と、いずれかのスパッタ蒸発源に前記第１の電力貯蔵部に蓄えた電力を時分割パルス状に供給し、それ以外の他のスパッタ蒸発源に前記第２の電力貯蔵部に蓄えた電力を時分割パルス状に供給するパルス分配供給手段と、前記各スパッタ蒸発源毎にそれぞれ設けられ、該各スパッタ蒸発源に連続する直流電力を供給する直流電源と、を備えていることを特徴とするスパッタ装置である。
【００２１】
請求項５の発明は、請求項４記載のスパッタ装置において、前記第１、第２の電力貯蔵部がコンデンサで構成され、前記パルス分配供給手段がスイッチ素子で構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１のスパッタ装置は、複数のスパッタ蒸発源毎に設けられた電源により、複数のスパッタ蒸発源のそれぞれに、ベース電力として連続する電力を供給する一方、１台の直流電圧発生機構及びパルス分配供給手段により、複数のスパッタ蒸発源のそれぞれに、前記連続する電力に時分割で重畳される直流パルス電力を供給するようにしている。
【００２３】
したがって、各スパッタ蒸発源毎に直流パルス電源を設けることが不要で、装置コストの低減を図ることができるとともに、前記の連続する電力によって成膜速度を確保し、かつ、前記直流パルス電力によって緻密な皮膜を被処理物に形成することができる。
【００２４】
請求項２，３のスパッタ装置は、複数のスパッタ蒸発源毎に設けられた直流電源により、複数のスパッタ蒸発源のそれぞれに、連続する直流電力を供給する一方、前記複数のスパッタ蒸発源のそれぞれに、前記連続する直流電力に時分割で重畳される直流パルス電力を供給し、その際、１台の直流電圧発生機構からの電力を１台の電力貯蔵部に蓄え、該電力貯蔵部に蓄えた電力をパルス分配供給手段により、前記直流パルス電力を供給するようにしている。
【００２５】
したがって、前述の効果に加え、前記直流パルス電力の供給に際し、瞬間的な大電流を前記電力貯蔵部から出力することが可能で、前記直流電圧発生機構の電力容量を低減することができる。
【００２６】
請求項４，５のスパッタ装置は、複数のスパッタ蒸発源毎に設けられた直流電源により、複数のスパッタ蒸発源のそれぞれに、連続する直流電力を供給する一方、複数のスパッタ蒸発源のそれぞれに、前記連続する直流電力に時分割で重畳される直流パルス電力を供給するようにしている。
【００２７】
この直流パルス電力の供給に際し、１台の直流電圧発生機構からの電力を、充電電圧調整手段によって充電電圧が所定値に調整された第１、第２の電力貯蔵部にそれぞれ蓄え、パルス分配供給手段により、いずれかのスパッタ蒸発源に前記第１の電力貯蔵部に蓄えた電力を時分割パルス状に供給し、それ以外の他のスパッタ蒸発源に前記第２の電力貯蔵部に蓄えた電力を時分割パルス状に供給するようにしている。
【００２８】
したがって、各スパッタ蒸発源毎に直流パルス電源を設けることが不要で、装置コストの低減を図ることができるとともに、成膜速度を確保し、かつ、緻密な皮膜を被処理物に形成することができるという前述の効果に加え、第１、第２の電力貯蔵部毎に充電電圧を調整可能としたので、各スパッタ蒸発源毎にパルス電力を設定可能とすることができ、これにより、材質の異なるターゲットでの同時スパッタリングの適応性を高めたり、被処理物に対する膜厚分布や膜質分布を精密に制御したりすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００３０】
図１は本発明の第１実施形態によるスパッタ装置の構成を概略的に示す図である。
【００３１】
図１に示すように、スパッタ装置１は、被処理物（図示せず）を収容し、該被処理物への成膜プロセスを行う真空チャンバー３と、この真空チャンバー３に設置された複数のスパッタ蒸発源（スパッタカソード）４と、これらのスパッタ蒸発源４にグロー放電用の電力を供給する電源装置２とを備えている。図１の例では４台のスパッタ蒸発源４が設置されている。なお、スパッタ装置１には、この他に真空排気システム、プロセスガス導入機構等、スパッタ成膜に必要な機構が設けられているが、これらは公知であるため、図１では省略されている。
【００３２】
前記電源装置２は、皮膜材料（ターゲット）を取り付けた電極であるスパッタ蒸発源４に電力を供給し、スパッタ蒸発源４を一方の電極とし、真空チャンバー３を他方の電極として、これらの電極間にグロー放電を発生させるためのものである。
【００３３】
この電源装置２は、１台の直流電圧発生機構としての直流電源２０と、４台のスパッタ蒸発源４毎にそれぞれ設けられ、直流電源２０からの電力を４台のスパッタ蒸発源４に時分割パルス状に順次分配供給するパルス分配供給手段としての４つのスイッチ素子２１と、４台のスパッタ蒸発源４毎にそれぞれ設けられ、各スパッタ蒸発源４に成膜速度を確保するため、いわゆるベース電力として、連続する電力を供給する４台のベース電力用電源１０とを備えている。
【００３４】
前記直流電源２０は、その出力端のうち陰極（−）側が４つのスイッチ素子２１と接続されており、陽極（＋）側が真空チャンバー３に接続されている。なお、前記各スイッチ素子２１は、それぞれ、対応する１つのスパッタ蒸発源４に接続されている。また、前記４台のベース電力用電源１０は、それぞれ、出力端のうち一方側がスパッタ蒸発源４の一つに接続され、他方側が真空チャンバー３に接続されている。このベース電力用電源１０は、前述のように、スパッタ蒸発源４に成膜速度を確保するためのベース電力として連続する電力を供給する電源であり、直流電源、連続直流パルス電源、ＲＦ（高周波）電源などが挙げられる。
【００３５】
前記スイッチ素子２１としては、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチ素子を使用できる。図示しない制御部により、４つのスイッチ素子２１をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、直流電源２０からの電力を４台のスパッタ蒸発源４に時分割パルス状に順次分配供給するようになっているとともに、ターゲットに印加される直流パルス電圧のパルス幅、パルス周波数を可変とすることができるようになっている。
【００３６】
第１実施形態によるスパッタ装置１は、前記のように構成されており、複数、この例では４台のスパッタ蒸発源４毎に設けられたベース電力用電源１０により、各スパッタ蒸発源４のそれぞれに、ベース電力として連続する電力を供給する一方、１台の直流電源２０及び各スパッタ蒸発源４毎に設けられたスイッチ素子２１により、各スパッタ蒸発源４のそれぞれに、前記連続する電力に時分割で重畳される直流パルス電力を供給するようにしている。
【００３７】
したがって、各スパッタ蒸発源４毎に直流パルス電源を設けることが不要で、装置コストの低減を図ることができるとともに、前記ベース電力によって成膜速度を確保し、かつ、前記直流パルス電力によって緻密な皮膜を被処理物に形成することができる。
【００３８】
図２は本発明の第２実施形態によるスパッタ装置の構成を概略的に示す図である。ここで、前記図１に示すスパッタ装置と同一の構成部分には、図１と同一の符号を付してある。前記第１実施形態との相違点は、前記ベース電力用電源１０に代えてベース電力用直流電源１１を備えている点、前記直流電源２０からの電力を蓄える１台の電力貯蔵部２２を備えている点にある。
【００３９】
図２に示すように、スパッタ装置１’は、真空チャンバー３と、複数、この例では４台のスパッタ蒸発源４と、これらのスパッタ蒸発源４に電力を供給して、該スパッタ蒸発源４を陰極としてグロー放電を発生させるための電源装置２’とを備えている。
【００４０】
前記電源装置２’は、１台の直流電圧発生機構としての直流電源２０と、この直流電源２０からの電力を蓄える１台の電力貯蔵部としてのコンデンサ２２と、４台のスパッタ蒸発源４毎にそれぞれ設けられ、コンデンサ２２に蓄えた電力を４台のスパッタ蒸発源４に時分割パルス状に順次分配供給するパルス分配供給手段としての４つのスイッチ素子２１と、４台のスパッタ蒸発源４毎にそれぞれ設けられ、各スパッタ蒸発源４に成膜速度を確保するためのベース電力として連続する直流電力を供給する４台のベース電力用直流電源１１とを備えている。
【００４１】
前記直流電源２０は、その陰極（−）側が４つのスイッチ素子２１と接続されており、陽極（＋）側が真空チャンバー３に接続されている。この直流電源２０に、コンデンサ２２が並列接続されている。なお、前記各スイッチ素子２１は、それぞれ、ダイオード２３を介して対応する１つのスパッタ蒸発源４に接続されている。また、前記４台のベース電力用直流電源１１は、それぞれ、その陰極（−）側がダイオード１２を介して対応する１つのスパッタ蒸発源４に接続され、その陽極（＋）側が真空チャンバー３に接続されている。
【００４２】
第２実施形態によるスパッタ装置１’は、前記のように構成されており、複数、この例では４台のスパッタ蒸発源４毎に設けられたベース電力用直流電源１１により、各スパッタ蒸発源４のそれぞれに、ベース電力として連続する直流電力を供給する一方、各スパッタ蒸発源４のそれぞれに、前記連続する直流電力に時分割で重畳される直流パルス電力を供給し、その際、１台の直流電源２０からの電力を１台のコンデンサ２２に蓄え、該コンデンサ２２に蓄えた電力を各スパッタ蒸発源４毎に設けられたスイッチ素子２１により、前記直流パルス電力を供給するようにしている。
【００４３】
したがって、各スパッタ蒸発源４毎に直流パルス電源を設けることが不要で、装置コストの低減を図ることができるとともに、前記ベース電力によって成膜速度を確保し、かつ、前記直流パルス電力によって緻密な皮膜を被処理物に形成することができる。また、前記直流パルス電力の供給に際し、瞬間的な大電流を前記コンデンサ２２から出力することが可能で、前記直流電源２０の電力容量を低減し、直流電源２０の小形化を図ることができる。
【００４４】
図３は本発明の第３実施形態によるスパッタ装置の構成を概略的に示す図である。ここで、前記図２に示すスパッタ装置と同一の構成部分には、図２と同一の符号を付してある。前記第２実施形態との相違点は、前記コンデンサ２２に代えて、充電電圧調整手段が設けられた第１、第２の２つのコンデンサ２４，２５を備えている点にある。
【００４５】
図３に示すように、スパッタ装置１”は、真空チャンバー３と、複数、この例では４台のスパッタ蒸発源４と、これらのスパッタ蒸発源４に電力を供給して、該スパッタ蒸発源４を陰極としてグロー放電を発生させるための電源装置２”とを備えている。
【００４６】
前記電源装置２”は、１台の直流電圧発生機構としての直流電源２０と、この直流電源２０に対して並列に接続され、直流電源２０からの電力を蓄える電力貯蔵部としての、第１のコンデンサ２４、第２のコンデンサ２５と、これらのコンデンサ２４，２５にそれぞれ設けられ、該コンデンサ２４，２５への充電電圧を所定値に調整する充電電圧調整手段２６，２９と、２つのスパッタ蒸発源４に前記第１のコンデンサ２４に蓄えた電力を時分割パルス状に供給するとともに、それ以外の他の２つのスパッタ蒸発源４に前記第２のコンデンサ２５に蓄えた電力を時分割パルス状に供給する、４つのスイッチ素子（パルス分配供給手段）２１と、各スパッタ蒸発源４毎にそれぞれ設けられ、各スパッタ蒸発源４にベース電力として連続する直流電力を供給する４台のベース電力用直流電源１１とを備えている。
【００４７】
直流電源２０からの第１のコンデンサ２４への充電電圧を所定値に制御調整する前記充電電圧調整手段２６は、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴなどのスイッチ素子２７と、第１のコンデンサ２４の充電電圧検出用の抵抗と、該コンデンサ２４の充電電圧検出値と所定の設定値とを比較し、その比較結果に基づいて第１のコンデンサ２４の充電電圧が所定の設定値となるように前記スイッチ素子２７をスイッチング制御する比較器２８とを備えている。
【００４８】
同様に、直流電源２０からの第２のコンデンサ２５への充電電圧を所定値に制御調整する前記充電電圧調整手段２９は、スイッチ素子３０と、第２のコンデンサ２５の充電電圧検出用の抵抗と、該コンデンサ２５の充電電圧検出値と所定の設定値とを比較し、その比較結果に基づいて第２のコンデンサ２５の充電電圧が所定の設定値となるように前記スイッチ素子３０をスイッチング制御する比較器３１とを備えている。
【００４９】
この実施形態では、第１のコンデンサ２４の陰極側に、４つのスイッチ素子２１のうち、２つのスイッチ素子２１が接続されており、第２のコンデンサ２５の陰極側に、それ以外の他の２つのスイッチ素子２１が接続されている。
【００５０】
そして、この実施形態の場合、各スパッタ蒸発源４毎にコンデンサ２４，２５の充電電圧を設定可能で、これにより、各スパッタ蒸発源４毎にパルス電力を設定可能とすることができる。
【００５１】
第３実施形態によるスパッタ装置１”は、前記のように構成されており、複数、この例では４台のスパッタ蒸発源４毎に設けられたベース電力用直流電源１１により、各スパッタ蒸発源４のそれぞれに、ベース電力として連続する直流電力を供給する一方、各スパッタ蒸発源４のそれぞれに、前記連続する直流電力に時分割で重畳される直流パルス電力を供給するようにしている。
【００５２】
そして、この直流パルス電力の供給に際し、１台の直流電源２０からの電力を、充電電圧調整手段２６によって充電電圧が所定値に調整された第１のコンデンサ２４、及び、充電電圧調整手段２９によって充電電圧が所定値に調整された第２のコンデンサ２５にそれぞれ蓄え、第１のコンデンサ２４に接続された２つのスイッチ素子２１により、４台のスパッタ蒸発源のうち、２台のスパッタ蒸発源４に前記第１のコンデンサ２４に蓄えた電力を時分割パルス状に供給し、第２のコンデンサ２５に接続された２つのスイッチ素子２１により、それ以外の他の２台のスパッタ蒸発源４に前記第２のコンデンサ２５に蓄えた電力を時分割パルス状に供給するようにしている。
【００５３】
したがって、各スパッタ蒸発源４毎に直流パルス電源を設けることが不要で、装置コストの低減を図ることができるとともに、前記ベース電力によって成膜速度を確保し、かつ、前記直流パルス電力によって緻密な皮膜を被処理物に形成することができるという前述の効果に加え、第１、第２のコンデンサ２４、２５毎に充電電圧を調整可能としたので、各スパッタ蒸発源４毎にパルス電力を設定可能とすることができ、これにより、材質の異なるターゲットでの同時スパッタリングの適応性を高めたり、被処理物に対する膜厚分布や膜質分布を精密に制御したりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態によるスパッタ装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態によるスパッタ装置の構成を概略的に示す図である。
【図３】本発明の第３実施形態によるスパッタ装置の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１，１’，１”…スパッタ装置
２，２’，２”…電源装置
３…真空チャンバー
４…スパッタ蒸発源
１０…ベース電力用電源
１１…ベース電力用直流電源
１２…ダイオード
２０…直流電源（直流電圧発生機構）
２１…スイッチ素子（パルス分配供給手段）
２２…コンデンサ（電力貯蔵部）
２３…ダイオード
２４…第１のコンデンサ（第１の電力貯蔵部）
２５…第２のコンデンサ（第２の電力貯蔵部）
２６，２９…充電電圧調整手段
２７，３０…スイッチ素子
２８，３１…比較器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスパッタ蒸発源に電力を供給する電源装置を備えたスパッタ装置において、
前記電源装置は、１台の直流電圧発生機構と、該直流電圧発生機構の陰極側に接続され、前記直流電圧発生機構からの電力を前記各スパッタ蒸発源に時分割パルス状に順次分配供給するパルス分配供給手段と、前記各スパッタ蒸発源毎にそれぞれ設けられ、該各スパッタ蒸発源に連続する電力を供給する電源と、を備えていることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項２】
複数のスパッタ蒸発源に電力を供給する電源装置を備えたスパッタ装置において、
前記電源装置は、１台の直流電圧発生機構と、該直流電圧発生機構からの電力を蓄える１台の電力貯蔵部と、前記電力貯蔵部の陰極側に接続され、前記電力貯蔵部に蓄えた電力を前記各スパッタ蒸発源に時分割パルス状に順次分配供給するパルス分配供給手段と、前記各スパッタ蒸発源毎にそれぞれ設けられ、該各スパッタ蒸発源に連続する直流電力を供給する直流電源と、を備えていることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項３】
前記電力貯蔵部がコンデンサで構成され、前記パルス分配供給手段がスイッチ素子で構成されていることを特徴とする請求項２記載のスパッタ装置。
【請求項４】
複数のスパッタ蒸発源に電力を供給する電源装置を備えたスパッタ装置において、
前記電源装置は、１台の直流電圧発生機構と、前記直流電圧発生機構に対して並列に接続され、前記直流電圧発生機構からの電力を蓄える第１、第２の電力貯蔵部と、前記各電力貯蔵部毎にそれぞれ設けられ、該各電力貯蔵部への充電電圧を所定値に調整する充電電圧調整手段と、いずれかのスパッタ蒸発源に前記第１の電力貯蔵部に蓄えた電力を時分割パルス状に供給し、それ以外の他のスパッタ蒸発源に前記第２の電力貯蔵部に蓄えた電力を時分割パルス状に供給するパルス分配供給手段と、前記各スパッタ蒸発源毎にそれぞれ設けられ、該各スパッタ蒸発源に連続する直流電力を供給する直流電源と、を備えていることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項５】
前記第１、第２の電力貯蔵部がコンデンサで構成され、前記パルス分配供給手段がスイッチ素子で構成されていることを特徴とする請求項４記載のスパッタ装置。
【請求項１】
複数のスパッタ蒸発源に電力を供給する電源装置を備えたスパッタ装置において、
前記電源装置は、１台の直流電圧発生機構と、該直流電圧発生機構の陰極側に接続され、前記直流電圧発生機構からの電力を前記各スパッタ蒸発源に時分割パルス状に順次分配供給するパルス分配供給手段と、前記各スパッタ蒸発源毎にそれぞれ設けられ、該各スパッタ蒸発源に連続する電力を供給する電源と、を備えていることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項２】
複数のスパッタ蒸発源に電力を供給する電源装置を備えたスパッタ装置において、
前記電源装置は、１台の直流電圧発生機構と、該直流電圧発生機構からの電力を蓄える１台の電力貯蔵部と、前記電力貯蔵部の陰極側に接続され、前記電力貯蔵部に蓄えた電力を前記各スパッタ蒸発源に時分割パルス状に順次分配供給するパルス分配供給手段と、前記各スパッタ蒸発源毎にそれぞれ設けられ、該各スパッタ蒸発源に連続する直流電力を供給する直流電源と、を備えていることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項３】
前記電力貯蔵部がコンデンサで構成され、前記パルス分配供給手段がスイッチ素子で構成されていることを特徴とする請求項２記載のスパッタ装置。
【請求項４】
複数のスパッタ蒸発源に電力を供給する電源装置を備えたスパッタ装置において、
前記電源装置は、１台の直流電圧発生機構と、前記直流電圧発生機構に対して並列に接続され、前記直流電圧発生機構からの電力を蓄える第１、第２の電力貯蔵部と、前記各電力貯蔵部毎にそれぞれ設けられ、該各電力貯蔵部への充電電圧を所定値に調整する充電電圧調整手段と、いずれかのスパッタ蒸発源に前記第１の電力貯蔵部に蓄えた電力を時分割パルス状に供給し、それ以外の他のスパッタ蒸発源に前記第２の電力貯蔵部に蓄えた電力を時分割パルス状に供給するパルス分配供給手段と、前記各スパッタ蒸発源毎にそれぞれ設けられ、該各スパッタ蒸発源に連続する直流電力を供給する直流電源と、を備えていることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項５】
前記第１、第２の電力貯蔵部がコンデンサで構成され、前記パルス分配供給手段がスイッチ素子で構成されていることを特徴とする請求項４記載のスパッタ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−６５２４０（Ｐ２０１０−６５２４０Ａ）
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２９８０５（Ｐ２００８−２２９８０５）
【出願日】平成２０年９月８日（２００８．９．８）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月８日（２００８．９．８）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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