Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3347800B2 - Reactive sputtering equipment - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3347800B2 - Reactive sputtering equipment - Google Patents

Reactive sputtering equipment

Info

Publication number
JP3347800B2
JP3347800B2 JP07617293A JP7617293A JP3347800B2 JP 3347800 B2 JP3347800 B2 JP 3347800B2 JP 07617293 A JP07617293 A JP 07617293A JP 7617293 A JP7617293 A JP 7617293A JP 3347800 B2 JP3347800 B2 JP 3347800B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
discharge
abnormal
gas
normal
reactive sputtering
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP07617293A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH06264239A (en
Inventor
正彦 小林
Original Assignee
アネルバ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by アネルバ株式会社 filed Critical アネルバ株式会社
Priority to JP07617293A priority Critical patent/JP3347800B2/en
Publication of JPH06264239A publication Critical patent/JPH06264239A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3347800B2 publication Critical patent/JP3347800B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は反応性スパッタリング装
置に関し、特に真空中で基板上に薄膜を形成する反応性
スパッタリング装置の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reactive sputtering apparatus, and more particularly to an improvement of a reactive sputtering apparatus for forming a thin film on a substrate in a vacuum.

【0002】[0002]

【従来の技術】反応性スパッタリングを行うスパッタリ
ング装置では、真空状態にある成膜処理室に放電ガス
(Ar)と活性ガス(例えばN2 )を導入し、そしてプ
ラズマ放電を起し、ターゲットに対してスパッタリング
行って基板上に金属化合物薄膜を形成する。従来の反応
性スパッタリング装置において、例えば窒化膜(Ti
N)を形成する従来のプロセスでは、導入するN2 (窒
素)ガスの量に依存するTi(チタン)ターゲットの窒
化具合により正常な窒化膜ができない場合があった。こ
のような場合であっても、従来のスパッタリング装置の
構成では、成膜プロセス中に、形成される窒化膜が正常
であるか異常であるかについて判定することができなか
った。そこで従来のスパッタリング装置では、基板の枚
数が例えば50〜100枚であるロット処理が終了した
後に、作製された基板の色に基づいて膜の正常、異常を
判定するようにしていた。例えば、正常な膜(TiN)
ではブラウン乃至ゴールドの色を有し、異常な膜(T
i)では金属色を有するので、正常または異常を判定す
ることができる。
2. Description of the Related Art In a sputtering apparatus for performing reactive sputtering, a discharge gas (Ar) and an active gas (for example, N 2 ) are introduced into a film formation processing chamber in a vacuum state, and a plasma discharge is caused to occur. To form a metal compound thin film on the substrate. In a conventional reactive sputtering apparatus, for example, a nitride film (Ti
In the conventional process for forming N), a normal nitride film may not be formed due to the degree of nitriding of a Ti (titanium) target depending on the amount of N 2 (nitrogen) gas to be introduced. Even in such a case, the configuration of the conventional sputtering apparatus cannot determine whether the nitride film to be formed is normal or abnormal during the film forming process. Therefore, in the conventional sputtering apparatus, after the lot processing in which the number of substrates is 50 to 100, for example, the normal or abnormal state of the film is determined based on the color of the manufactured substrate. For example, a normal film (TiN)
Has a brown to gold color and has an abnormal film (T
Since i) has a metallic color, it is possible to determine normal or abnormal.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の反応性スパッタ
リング装置では、製作された膜の正常・異常は成膜プロ
セスの終了後にしか判定できず、そのため、判定が遅れ
ることになり、膨大な損失が発生するという不具合を有
していた。
In the conventional reactive sputtering apparatus, the normality / abnormality of the produced film can be determined only after the completion of the film forming process, so that the determination is delayed and a huge loss is caused. There was a problem that it occurred.

【0004】本発明の目的は、上記の問題に鑑み、成膜
プロセスの実行中に膜が正常であるか異常であるかを判
定し、異常であると判定されたときには、調整制御を行
って正常状態に戻すようにした反応性スパッタリング装
置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, it is an object of the present invention to determine whether a film is normal or abnormal during execution of a film forming process, and to perform adjustment control when it is determined that the film is abnormal. It is an object of the present invention to provide a reactive sputtering apparatus that is returned to a normal state.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明に係る反応性スパ
ッタリング装置は、次のように構成される。
The reactive sputtering apparatus according to the present invention is configured as follows.

【0006】Tiターゲットを備えた成膜処理室に放電
ガス(Ar)と活性ガス(N 2 が導入される反応性ス
パッタリング装置において、成膜プロセス中のプラズマ
放電の電気的特性を検出する検出器と、検出器で検出さ
れたデータと予め用意された異常なTi放電特性に係る
基準データおよび正常なTiN放電特性に係る基準デー
タとを比較し放電が正常であるかまたは異常であるかを
判定する比較判定器と、この比較判定器で放電が異常で
あると判定されたとき活性ガスの導入量を制御する制御
信号を生成する制御装置と、制御信号を受けて活性ガス
の流量を調整する流量調整器を備えるように構成され
る。
In a reactive sputtering apparatus in which a discharge gas (Ar) and an active gas (N 2 ) are introduced into a film formation processing chamber provided with a Ti target, detection is performed to detect electrical characteristics of plasma discharge during a film formation process. Device, data detected by the detector and abnormal Ti discharge characteristics prepared in advance.
Reference data and reference data on normal TiN discharge characteristics
And a control signal for controlling the amount of active gas introduced when the discharge is determined to be abnormal by the comparator and a comparator for determining whether the discharge is normal or abnormal. It is configured to include a control device for generating the flow rate and a flow rate regulator for adjusting the flow rate of the active gas in response to the control signal.

【0007】前記の構成において、好ましくは、前記検
出器には、放電電圧検出器と放電電流検出器のうち少な
くともいずれか一方が使用される。
In the above configuration, preferably, at least one of a discharge voltage detector and a discharge current detector is used as the detector.

【0008】前記の構成において、好ましくは、成膜プ
ロセス中のプラズマ放電の発光状態を検出する光検出手
段と、光検出手段の出力信号から得られる放電ガスAr
に係る特定波長と活性ガスN 2 に係る特定波長の発光強
度信号の大小関係に基づき放電が正常であるかまたは異
常であるかを判定する比較判定器と、この比較判定器で
放電が異常であると判定されたとき活性ガスの導入量を
制御する制御信号を生成する制御装置と、制御信号を受
けて活性ガスの流量を調整する流量調整器を備えるよう
に構成される。
In the above structure, preferably, a light detecting means for detecting a light emission state of plasma discharge during the film forming process, and a discharge gas Ar obtained from an output signal of the light detecting means.
A specific wavelength and an active gas N determines the comparison determination unit 2 based on the magnitude relation of the emission intensity signal of a specific wavelength according to the discharge to whether or abnormal is normal according to the discharge is abnormal in the comparative determination unit It is configured to include a control device that generates a control signal for controlling the amount of active gas introduced when it is determined to be present, and a flow controller that receives the control signal and adjusts the flow rate of the active gas.

【0009】前記の構成において、好ましくは、光検出
手段は、光電変換器と活性ガスの波長に対応する信号成
分のみを取り出すフィルタとから構成される。
In the above configuration, preferably, the light detecting means comprises a photoelectric converter and a filter for extracting only a signal component corresponding to the wavelength of the active gas.

【0010】前記の構成において、好ましくは、光検出
手段は、プラズマ放電の発する光を2つのルートに分け
る光分離器と、第1のルートで放電ガスの波長に対応す
る光成分のみを取り出す第1光学フィルタと、この第1
光学フィルタの光出力を電気信号に変換する第1光電変
換器と、第2のルートで活性ガスの波長に対応する光成
分のみを取り出す第2光学フィルタと、この第2光学フ
ィルタの光出力を電気信号に変換する第2光電変換器と
からなり、また比較判定手段は、第1光電変換器と第2
光電変換器の各出力信号の比の値に基づき放電が正常で
あるかまたは異常であるかを判定するように構成され
る。
In the above structure, preferably, the light detecting means includes a light separator for dividing the light emitted from the plasma discharge into two routes, and a light separator for extracting only a light component corresponding to the wavelength of the discharge gas in the first route. One optical filter and the first
A first photoelectric converter that converts the optical output of the optical filter into an electric signal, a second optical filter that extracts only a light component corresponding to the wavelength of the active gas through a second route, and an optical output of the second optical filter. A second photoelectric converter for converting the electric signal into an electric signal;
It is configured to determine whether the discharge is normal or abnormal based on the value of the ratio of each output signal of the photoelectric converter.

【0011】前記の構成において、好ましくは、ターゲ
ットはTiであり、かつ活性ガスはN2 ガスであり、正
常放電はTiN放電の条件を満足する放電である。
In the above configuration, preferably, the target is Ti and the active gas is N 2 gas, and the normal discharge is a discharge that satisfies the condition of TiN discharge.

【0012】前記の構成において、好ましくは、異常放
電は活性ガスであるN2 ガスの不足によって発生するも
のであり、異常放電が発生したときに制御装置が生成す
る制御信号はN2 ガス導入量を増加させるための制御信
号である。
In the above-mentioned configuration, preferably, the abnormal discharge is caused by a shortage of N 2 gas, which is an active gas, and the control signal generated by the control device when the abnormal discharge occurs is based on the N 2 gas introduction amount. Is a control signal for increasing.

【0013】[0013]

【作用】本発明による第1の反応性スパッタリング装置
では、スパッタリング放電が発生して基板に薄膜を形成
している最中に放電状態の電気的特性をモニターし、こ
の電気的特性に基づいて正常放電であるか異常放電であ
るかを判定する。当該電気的特性は、もっとも望ましく
は放電電圧と放電電流との関係である。例えば、ターゲ
ットにTiを使用し、活性ガスとしてN2 ガスを導入し
て基板に窒化膜を堆積させる反応性スパッタリング成膜
の場合は、正常放電のときにはTiN放電が生じ、異常
放電のときにTi放電に近い放電が生じる。TiN放電
にはこれに対応する固有の放電電圧・放電電流特性が存
在し、Ti放電にはこれに対応する固有の放電電圧・放
電電流特性が存在する。従って、例えば放電電圧検出器
と放電電流検出器を設けることにより放電電圧と放電電
流の組を電気的特性として検出し、比較判定器で放電電
圧値と放電電流値の関係を調べれば、正常放電であるか
異常放電であるかを判定することができる。異常放電が
発生する原因は、活性ガス(例えばN2 ガス)の導入量
が不足していることにあるので、制御装置で反応ガスの
導入量を増加させるための制御信号を生成し、この制御
信号で反応ガス流量制御器を制御して活性ガスを増加さ
せるように調整を行う。このようにフィードバック制御
を適用することにより、成膜プロセスの最中に放電状態
をモニターし、放電が異常になったとしても正常状態に
戻すことが可能となる。
In the first reactive sputtering apparatus according to the present invention, the electrical characteristics in the discharge state are monitored during the formation of the thin film on the substrate due to the generation of the sputtering discharge, and the electrical characteristics in the discharge state are monitored based on the electrical characteristics. It is determined whether the discharge is a discharge or an abnormal discharge. The electrical characteristics are most preferably the relationship between the discharge voltage and the discharge current. For example, in the case of reactive sputtering film formation in which Ti is used as a target and N 2 gas is introduced as an active gas to deposit a nitride film on a substrate, TiN discharge occurs during normal discharge, and TiN discharge occurs during abnormal discharge. Discharge close to discharge occurs. The TiN discharge has a unique discharge voltage / discharge current characteristic corresponding thereto, and the Ti discharge has a corresponding discharge voltage / discharge current characteristic corresponding thereto. Therefore, for example, by providing a discharge voltage detector and a discharge current detector, a set of a discharge voltage and a discharge current is detected as an electrical characteristic, and a comparison / determination unit examines the relationship between the discharge voltage value and the discharge current value. Or abnormal discharge can be determined. The cause of the abnormal discharge is that the introduction amount of the active gas (for example, N 2 gas) is insufficient. Therefore, the control device generates a control signal for increasing the introduction amount of the reaction gas, and performs this control. The reaction gas flow controller is controlled by the signal to perform adjustment so as to increase the active gas. By applying the feedback control in this way, it is possible to monitor the discharge state during the film forming process and return to the normal state even if the discharge becomes abnormal.

【0014】また放電電圧・放電電流特性については、
放電電圧特性および放電電流特性のそれぞれを独立に利
用して同様なフィードバック制御機構を形成して、プラ
ズマ放電の正常・異常を判定し、異常の際には正常に戻
す制御を行うようにすることもできる。
Regarding the discharge voltage / discharge current characteristics,
Form a similar feedback control mechanism using the discharge voltage characteristics and discharge current characteristics independently to determine whether plasma discharge is normal or abnormal, and perform control to return to normal when abnormal. Can also.

【0015】本発明による第2の反応性スパッタリング
装置では、スパッタリング放電が発生して基板に薄膜を
形成している最中にプラズマ放電の発光状態をモニター
し、この発光状態に基づいて正常放電であるか異常放電
であるかを判定する。正常放電の発光では、放電ガスお
よび活性ガスが適量に供給されているので、発光スペク
トル上で放電ガスおよび活性ガスの各波長に対応する発
光強度が所定の強度で得られる。これに対して異常放電
の発光では、活性ガスの供給量が不足するので、活性ガ
スの波長に対応する発光強度が小さくなる。そこで、活
性ガスの波長に対応する発光強度を取り出して調べるこ
とにより、または活性ガスの波長に対応する発光強度お
よび放電ガスの波長に対応する発光強度を検出しその比
を求めることにより、正常放電または異常放電を判定す
ることが可能となる。
In the second reactive sputtering apparatus according to the present invention, the luminous state of the plasma discharge is monitored during the formation of the thin film on the substrate due to the occurrence of the sputtering discharge, and the normal discharge is performed based on the luminous state. It is determined whether there is any abnormal discharge. In the light emission of the normal discharge, since the discharge gas and the active gas are supplied in appropriate amounts, the light emission intensity corresponding to each wavelength of the discharge gas and the active gas is obtained at a predetermined intensity on the emission spectrum. On the other hand, in the emission of the abnormal discharge, the supply amount of the active gas is insufficient, so that the emission intensity corresponding to the wavelength of the active gas decreases. Therefore, by taking out and examining the emission intensity corresponding to the wavelength of the active gas, or by detecting the emission intensity corresponding to the wavelength of the active gas and the emission intensity corresponding to the wavelength of the discharge gas and obtaining the ratio, the normal discharge is performed. Alternatively, abnormal discharge can be determined.

【0016】[0016]

【実施例】以下に、本発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0017】図1は本発明に係る反応性スパッタリング
装置の第1実施例の構成を示す。図1において1は内部
が所要レベルの真空状態に保持される処理チャンバであ
り、処理チャンバ1は成膜処理室を形成する。処理チャ
ンバ1の内部には、所定位置に基板2とターゲット(例
えばTi)3が設置される。基板2は、基板支持台4の
上に配置される。基板2の側は基板支持台4を介して接
地され、他方、ターゲット3の側には電源5によって所
要の負電圧が印加される。図示例で電源5は直流電源で
ある。電源5として交流電源を使用することもできる。
FIG. 1 shows the configuration of a first embodiment of the reactive sputtering apparatus according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a processing chamber whose inside is maintained at a required vacuum level, and the processing chamber 1 forms a film forming processing chamber. Inside the processing chamber 1, a substrate 2 and a target (for example, Ti) 3 are installed at predetermined positions. The substrate 2 is arranged on a substrate support 4. The side of the substrate 2 is grounded via the substrate support 4, while a required negative voltage is applied to the side of the target 3 by the power supply 5. In the illustrated example, the power supply 5 is a DC power supply. An AC power supply can be used as the power supply 5.

【0018】処理チャンバ1には、内部を所要レベルの
真空状態にするための排気装置が備えられ、また基板2
を搬入または搬出するための基板搬送装置が備えられ
る。図1では、説明の便宜上、排気装置および基板搬送
装置の図示を省略している。
The processing chamber 1 is provided with an exhaust device for keeping the inside of the processing chamber at a required vacuum level.
A substrate transfer device for loading or unloading the substrate. In FIG. 1, illustration of the exhaust device and the substrate transfer device is omitted for convenience of explanation.

【0019】処理チャンバ1におけるターゲット2と基
板1の間の空間には、放電ガスとしてAr(アルゴン)
ガスが導入され、活性ガスとしてN2 (窒素)ガスが導
入される。Arガスはガス源からArガス用流量制御器
6を経由して導入され、またN2 ガスはガス源からN2
ガス用流量制御器7を経由して導入される。
Ar (argon) is used as a discharge gas in a space between the target 2 and the substrate 1 in the processing chamber 1.
Gas is introduced, and N 2 (nitrogen) gas is introduced as an active gas. Ar gas is introduced from a gas source via the Ar gas flow controller 6, and N 2 gas is supplied from the gas source to N 2 gas.
It is introduced via a gas flow controller 7.

【0020】電源5とターゲット3の間の給電線には、
放電電流検出器8と放電電圧検出器9が接続される。電
源5からターゲット3に対し所要電圧を供給する給電線
において、ターゲット3と基板2の間でプラズマ放電が
発生すると、放電電流検出器8では放電電流の値が検出
され、放電電圧検出器9では放電電圧の値が検出され
る。放電電流検出器8から出力される検出信号と放電電
圧検出器9から出力される検出信号は比較判定器10に
入力される。比較判定器10で得られる比較・判定に関
する信号は差異信号として制御装置11に入力される。
制御装置11は、与えられた差異信号に基づいて、N2
ガスの導入量を調整するための制御信号を生成し、この
制御信号をN2 ガス用流量制御器7に供給してN2 ガス
の導入量を適切な量に調整する。比較判定器10におけ
る比較・判定に関する動作の内容、制御装置11および
2 ガス用流量制御器7によるN2 ガスの導入量の制御
の内容については後述する。
The power supply line between the power source 5 and the target 3
The discharge current detector 8 and the discharge voltage detector 9 are connected. When a plasma discharge occurs between the target 3 and the substrate 2 on a power supply line that supplies a required voltage from the power supply 5 to the target 3, the discharge current detector 8 detects the value of the discharge current, and the discharge voltage detector 9 detects the value of the discharge current. The value of the discharge voltage is detected. The detection signal output from the discharge current detector 8 and the detection signal output from the discharge voltage detector 9 are input to the comparison / determination unit 10. A signal related to comparison / determination obtained by the comparison / determination unit 10 is input to the control device 11 as a difference signal.
The controller 11 determines N 2 based on the given difference signal.
It generates a control signal for adjusting the amount of introduced gas, to adjust the control signal to an appropriate amount to the amount of introduced N 2 gas flow rate controller 7 N 2 gas is supplied to. The content of the operation related to comparison / determination in the comparison / determination device 10 and the content of the control of the N 2 gas introduction amount by the control device 11 and the N 2 gas flow rate controller 7 will be described later.

【0021】また図1では、ターゲット3の背面部に
は、ターゲット3の基板対向面の近傍に所定の磁界が生
成されるように磁界発生装置12が配置される。
In FIG. 1, a magnetic field generator 12 is arranged on the back surface of the target 3 so as to generate a predetermined magnetic field near the substrate facing surface of the target 3.

【0022】処理チャンバ1の内部が排気装置によって
所要レベルの真空状態に設定され、かつ処理チャンバ1
の内部に基板搬送装置によって処理対象である基板2が
搬入されることにより、基板2が基板支持台4の上にセ
ットされる。次に、処理チャンバ1内に所要量のArガ
スとN2 ガスが導入される。そしてターゲット3に電源
5から電力を供給すると、磁界発生装置12による磁界
と印加電圧による電界との相互作用に基づいてTiN放
電が発生し、ターゲット3に対しマグネトロンスパッタ
リングが行われる。これにより基板2の上に薄膜(窒化
膜)が形成される。このマグネトロンスパッタリングに
よる成膜作用において、基板2とターゲット3との間の
空間で発生するプラズマ放電に関し、放電が正常に行わ
れているか否かが重要となる。実際、N2 ガスの導入量
に応じて、放電が正常である場合にはTiN放電が生
じ、異常である場合にはTi放電に近い放電が生じる。
The inside of the processing chamber 1 is set to a required level of vacuum by an exhaust device, and
The substrate 2 to be processed is carried into the inside of the substrate 2 by the substrate transfer device, so that the substrate 2 is set on the substrate support 4. Next, required amounts of Ar gas and N 2 gas are introduced into the processing chamber 1. When power is supplied from the power supply 5 to the target 3, TiN discharge is generated based on the interaction between the magnetic field generated by the magnetic field generator 12 and the electric field generated by the applied voltage, and magnetron sputtering is performed on the target 3. Thereby, a thin film (nitride film) is formed on the substrate 2. In the film forming operation by the magnetron sputtering, it is important for the plasma discharge generated in the space between the substrate 2 and the target 3 whether or not the discharge is normally performed. In fact, according to the amount of N 2 gas introduced, a TiN discharge occurs when the discharge is normal, and a discharge close to the Ti discharge occurs when the discharge is abnormal.

【0023】そこで、前述の構成を有するスパッタリン
グ装置では、成膜プロセスが行われている時に、基板2
とターゲット3の間の放電が正常であるかまたは異常で
あるかを判定し、異常であると判定したときにはN2
スの導入量を適切に調整することにより正常の状態に戻
す制御を行う。この正常・異常の検出および判定、異常
の場合に正常状態に戻すための制御は、本実施例の場
合、放電電流検出器8、放電電圧検出器9、比較判定器
10、制御装置11、N2 ガス用流量制御器7によって
実行される。
Therefore, in the sputtering apparatus having the above-described configuration, when the film forming process is being performed, the substrate 2
It is determined whether the discharge between the target and the target 3 is normal or abnormal. If it is determined that the discharge is abnormal, control is performed to return to a normal state by appropriately adjusting the amount of N 2 gas introduced. In the case of the present embodiment, the detection and determination of the normal / abnormal state and the control for returning to the normal state in the case of an abnormal state are performed by the discharge current detector 8, the discharge voltage detector 9, the comparison determiner 10, the control unit 11, the N This is executed by the two- gas flow controller 7.

【0024】ここで、放電の正常・異常を判定するため
の原理、および放電が異常であるときにこの放電を正常
に戻すための制御の原理について説明する。基板2の表
面に窒化膜(TiN)を正常に堆積させるためには、正
常放電であるTiN放電を発生させることが必要であ
る。基板2とターゲット3の間の放電を調べたところ、
現象的には、正常なTiN放電では放電インピーダンス
が高くなり、異常な放電では放電インピーダンスが低く
なって実質的にTi放電に近くなることが判明した。正
常なTiN放電で放電インピーダンスが高くなる理由
は、Tiターゲットの表面が窒化され、電子放出が行わ
れなくなるからである。また処理チャンバ内の空間にA
rとN2 の混合ガスが存在するためにArガスのみに比
べてイオン化効率が悪くなるからである。他方、異常放
電ではN2 ガスの導入量が不十分となり、窒化が不足し
た状態で発生し、Ti放電に近くなるという特性を有す
る。
Here, the principle for determining whether the discharge is normal or abnormal, and the principle of control for returning the discharge to a normal state when the discharge is abnormal will be described. In order to normally deposit a nitride film (TiN) on the surface of the substrate 2, it is necessary to generate a TiN discharge which is a normal discharge. When the discharge between the substrate 2 and the target 3 was examined,
Phenomenonally, it has been found that the discharge impedance is increased in a normal TiN discharge, and the discharge impedance is reduced in an abnormal discharge, which is substantially close to a Ti discharge. The reason why the discharge impedance is increased in a normal TiN discharge is that the surface of the Ti target is nitrided and electron emission is not performed. Also, A
This is because the presence of the mixed gas of r and N 2 lowers the ionization efficiency as compared with only Ar gas. On the other hand, in the abnormal discharge, the amount of the N 2 gas introduced is insufficient, and it occurs in a state where the nitridation is insufficient, and has a characteristic that it is close to a Ti discharge.

【0025】図2において13は正常なTiN放電の放
電電圧・放電電流特性を示し、14は異常放電であるT
i放電の放電電圧・放電電流特性を示す。TiN放電で
は、例えば供給電力が8KWで、ガス圧力が6mTorr
(Arガス流量:N2 ガス流量=30%:70%)であ
るとき、放電電圧が約520V程度、放電電流が約14
A程度となる(点P1)。他方、異常放電であるTi放
電では、上記と同様な条件で、放電電圧が約480V程
度、放電電流が約17A程度となる(点P2)。正常放
電および異常放電におけるこれらの数値は、実験的に確
認されたものである。このように、正常放電に比較し異
常放電では、放電電圧が低下し、放電電流が上昇する。
このことは図2示す特性13と特性14の関係から明ら
かである。従って、正常放電であるTiN放電が発生し
ている場合には、放電電圧・放電電流特性13上の関係
またはこの特性に近似する関係を満足する放電電圧値と
放電電流値が検出されることになる。反対に、放電電圧
検出器9で検出される放電電圧値と放電電流検出器8で
検出される放電電流値とが、特性13上の関係またはこ
れに近似する関係を満足せず、特性14の側に近い関係
を満足するときには、異常放電であると判定することが
できる。異常放電であると判定されるときには、正常放
電と判定されるまでN2 ガス流量制御器7でN2 ガス流
量を制御し、N2 ガスの導入量を増加させる必要があ
る。
In FIG. 2, reference numeral 13 denotes a discharge voltage / discharge current characteristic of a normal TiN discharge, and reference numeral 14 denotes T which is an abnormal discharge.
4 shows discharge voltage / discharge current characteristics of i-discharge. In the TiN discharge, for example, the supply power is 8 KW and the gas pressure is 6 mTorr
(Ar gas flow rate: N 2 gas flow rate = 30%: 70%), the discharge voltage is about 520 V and the discharge current is about 14
It is about A (point P1). On the other hand, in the Ti discharge, which is an abnormal discharge, the discharge voltage is about 480 V and the discharge current is about 17 A under the same conditions as above (point P2). These values for normal discharge and abnormal discharge are experimentally confirmed. As described above, in the abnormal discharge as compared with the normal discharge, the discharge voltage decreases and the discharge current increases.
This is clear from the relationship between the characteristics 13 and 14 shown in FIG. Accordingly, when a TiN discharge which is a normal discharge is occurring, a discharge voltage value and a discharge current value satisfying the relationship on the discharge voltage / discharge current characteristic 13 or a relationship close to this characteristic are detected. Become. Conversely, the discharge voltage value detected by the discharge voltage detector 9 and the discharge current value detected by the discharge current detector 8 do not satisfy the relationship on the characteristic 13 or a relationship close thereto, and the characteristic 14 When the relationship close to the side is satisfied, it can be determined that the discharge is abnormal. Abnormal discharge is a when it is determined controls the flow rate of N 2 gas with N 2 gas flow rate controller 7 until it is determined that the normal discharge, it is necessary to increase the introduction amount of N 2 gas.

【0026】比較判定器10の構成の一例を説明する。
比較判定器10においては、正常放電であるTiN放電
を表す放電電圧・放電電流特性13に関する電圧・電流
関係のデータが、比較のための基準データとして用意さ
れる。比較判定器10では、放電電圧検出器9および放
電電流検出器8のそれぞれから出力される放電電圧値お
よび放電電流値を入力し、これらの放電電圧と放電電流
に係る検出データと基準データとを比較し、検出された
放電電圧値および放電電流値の関係が、正常放電を表す
基準データとの間で差異を有する場合には、異常放電が
生じていると判定する。
An example of the configuration of the comparison and decision unit 10 will be described.
In the comparison / determination unit 10, voltage-current relation data relating to the discharge voltage-discharge current characteristic 13 representing a TiN discharge that is a normal discharge is prepared as reference data for comparison. The comparison / determination unit 10 receives the discharge voltage value and the discharge current value output from the discharge voltage detector 9 and the discharge current detector 8, respectively, and compares the detection data and the reference data related to the discharge voltage and the discharge current. If the relationship between the detected discharge voltage value and the detected discharge current value is different from the reference data indicating normal discharge, it is determined that abnormal discharge has occurred.

【0027】比較判定器10は、制御装置11に対し
て、検出データ(検出された放電電圧値および放電電流
値の関係に関するデータ)と基準データとの差異に応じ
た信号を提供する。制御装置11は、当該差異信号を入
力し、この差異信号が実質的に0になるように、すなわ
ち検出データが基準データと実質的に一致するように、
2 ガスの導入量を増加制御するための制御信号を生成
する。換言すれば、制御装置11では、異常な放電を、
2 ガスの導入量を適切に増加させることによって、正
常放電であるTiN放電に変化させるため、N2 ガス用
流量制御器7を介してN2 ガス導入量を増加させる制御
信号を生成する。制御装置11で準備される差異信号と
制御信号とを関連づける具体的な関係は、例えば実験に
基づいて設定され、任意性を有するものである。
The comparison / determination unit 10 provides a signal corresponding to the difference between the detection data (data relating to the detected discharge voltage value and the discharge current value) and the reference data to the control device 11. The control device 11 inputs the difference signal and sets the difference signal to substantially zero, that is, the detection data substantially matches the reference data.
A control signal for increasing the amount of N 2 gas introduced is generated. In other words, in the control device 11, the abnormal discharge
By increasing the introduction amount of N 2 gas appropriately, for changing the TiN discharge is normal discharge, and generates a control signal for increasing the N 2 gas introduction rate through the N 2 gas flow rate controller 7. The specific relationship that associates the difference signal prepared by the control device 11 with the control signal is set based on, for example, an experiment, and has arbitrary characteristics.

【0028】上記のごとく処理チャンバ1内で正常なT
iN放電が発生しているときには、上記検出データと基
準データはほぼ一致しているので、比較判定器10から
差異信号は出力されない。処理チャンバ1内で成膜プロ
セス中に異常な放電(Ti放電に近い放電)が発生した
ときには、比較判定器10での比較動作に基づき異常放
電であると判定し、比較判定器10から差異信号が出力
される。制御装置11は、比較判定器10からの差異信
号を受けると、差異信号に対応する制御信号を生成し、
この制御信号をN2 ガス用流量制御器7に与え、処理チ
ャンバ1内に導入されるN2 ガスの量を増加する。例え
ばArガスが14SCCM、N2 ガスが40SCCMであるとき
には、N2 ガスが10SCCM増加されて50SCCM導入され
る。かかるフィードバック制御は、比較判定器10で放
電が正常であると判定されるまで継続される。
As described above, the normal T in the processing chamber 1
When the iN discharge is occurring, the difference data is not output from the comparison / judgment unit 10 because the detection data and the reference data almost match. When an abnormal discharge (discharge close to Ti discharge) occurs during the film forming process in the processing chamber 1, it is determined that the discharge is abnormal based on the comparison operation of the comparison and determination unit 10, and a difference signal is output from the comparison and determination unit 10. Is output. When receiving the difference signal from the comparison / determination unit 10, the control device 11 generates a control signal corresponding to the difference signal,
This control signal is supplied to the N 2 gas flow controller 7 to increase the amount of N 2 gas introduced into the processing chamber 1. For example, when the Ar gas is 14 SCCM and the N 2 gas is 40 SCCM, the N 2 gas is increased by 10 SCCM and introduced at 50 SCCM. This feedback control is continued until the comparison and determination unit 10 determines that the discharge is normal.

【0029】前記の構成において、比較判定器10およ
び制御装置11は、それぞれ、例えばマイクロコンピュ
ータを利用した機能手段として実現される。放電電流検
出器8および放電電圧検出器9の設置位置は、給電線に
限定されない。放電電圧および放電電流を検出すること
が可能であれば、任意の検出方式で、任意の箇所に配置
することが可能である。
In the above-described configuration, the comparison / judgment device 10 and the control device 11 are each realized as functional means using, for example, a microcomputer. The installation positions of the discharge current detector 8 and the discharge voltage detector 9 are not limited to the power supply line. As long as the discharge voltage and the discharge current can be detected, the discharge voltage and the discharge current can be arranged at an arbitrary position by an arbitrary detection method.

【0030】また前記第1実施例の変形実施例として、
放電電流検出器8と放電電圧検出器9のいずれか一方の
みを設け、放電電流特性または放電電圧特性のいずれか
一方を利用して構成することもできる。すなわち、例え
ば放電電流検出器8のみを設け、かつ比較判定器10を
基準電流値設定器を備えるコンパレータで構成する。コ
ンパレータの出力では、基準電流値と検出電流値との大
小関係に基づいて正常放電であるか異常放電であるかを
判定するようにする。詳しく述べると、例えば基準電流
値を15Aとし、検出電流値がこれよりも大きい状態
(例えば17A)であれば異常放電の出力(コンパレー
タの出力「1」)となり、検出電流値がこれよりも小さ
い状態(例えば14A)であれば正常放電の出力(コン
パレータの出力「0」)となるように構成する。かかる
構成の比較判定器10と放電電流検出器8を利用するこ
とによって、正常・異常を判定することができ、異常放
電であるときには制御装置11の制御機能を介して正常
放電にすることができる。
As a modification of the first embodiment,
It is also possible to provide only one of the discharge current detector 8 and the discharge voltage detector 9 and use either the discharge current characteristic or the discharge voltage characteristic. That is, for example, only the discharge current detector 8 is provided, and the comparison / determination unit 10 is configured by a comparator including a reference current value setting unit. At the output of the comparator, it is determined whether the discharge is normal discharge or abnormal discharge based on the magnitude relationship between the reference current value and the detected current value. More specifically, for example, if the reference current value is 15 A and the detected current value is larger than this (for example, 17 A), an abnormal discharge output (comparator output “1”) is obtained, and the detected current value is smaller than this. In the state (for example, 14 A), the output is configured to be a normal discharge output (comparator output “0”). By using the comparator / discriminator 10 and the discharge current detector 8 having such a configuration, it is possible to determine whether the discharge is normal or abnormal. If the discharge is abnormal, the discharge can be made normal through the control function of the control device 11. .

【0031】また前記比較判定器10を、基準電流値設
定器を備える差動増幅器で構成することもできる。この
場合には、基準電流値と検出電流値の差に対応する出力
信号を得ることができるので、当該差信号に基づいて上
記フィードバック制御を行うように構成される。
Further, the comparison / judgment device 10 can be constituted by a differential amplifier having a reference current value setting device. In this case, since an output signal corresponding to the difference between the reference current value and the detected current value can be obtained, the feedback control is performed based on the difference signal.

【0032】前述と同様な方式により、放電電圧検出器
9と比較判定器10を利用して放電電圧特性を基礎に、
正常・異常の判定の上記作用を生じさせることができ
る。
In the same manner as described above, the discharge voltage detector 9 and the comparison / determination unit 10 are used to determine
The above-described operation of determining the normality / abnormality can be produced.

【0033】次に本発明に係る反応性スパッタリング装
置の第2実施例を説明する。この実施例では、処理チャ
ンバ1内で成膜プロセス中に生じるプラズマ発光現象を
観察することにより放電の正常・異常を判定するように
構成される。
Next, a description will be given of a second embodiment of the reactive sputtering apparatus according to the present invention. In this embodiment, normal / abnormal discharge is determined by observing a plasma emission phenomenon occurring during a film forming process in the processing chamber 1.

【0034】図3に従って装置の構成を説明する。図3
において、図1で示した要素と実質的に同一の要素には
同一の符号を付して説明を省略する。21は光学的検出
器、22はフィルタ(波長弁別器)、23は比較判定器
である。光学的検出器21は、成膜プロセス中に発生す
るプラズマ放電24での発光状態を電気信号に変換して
検出するもので、フォトダイオードや光電子増倍管等が
使用される。フィルタ22は、光学的検出器21で検出
された発光に関する電気信号からN2 の波長に対応する
発光強度に関する信号を取り出す。
The configuration of the apparatus will be described with reference to FIG. FIG.
In FIG. 7, the same reference numerals are given to substantially the same components as those shown in FIG. 21 is an optical detector, 22 is a filter (wavelength discriminator), and 23 is a comparison / determination device. The optical detector 21 detects the light emission state of the plasma discharge 24 generated during the film forming process by converting the light emission state into an electric signal, and uses a photodiode, a photomultiplier, or the like. The filter 22 extracts a signal related to the emission intensity corresponding to the wavelength of N 2 from the electrical signal related to the emission detected by the optical detector 21.

【0035】ここで、本実施例による放電の正常または
異常を判定する原理を説明する。放電が正常であると
き、すなわちTiN放電が生じているとき、発光スペク
トルにおいてArとN2 のそれぞれに対応する発光強度
が図4に示す状態で発生する。実際、ArとN2 の発光
スペクトルは複数本存在するが、説明の便宜上代表的な
ものを1本のみ示している。この発光スペクトルに関す
る分布は、正常放電の固有の特性として現れる。これに
対して放電が異常であるとき、すなわちTi放電が生じ
ているとき、Arは同じ発光強度で発光スペクトルが生
じ、N2 の発光スペクトルはその発光強度がほぼ1/3
になる。従って、成膜プロセス中に生じるプラズマ放電
24でN2 の発光スペクトルをモニターし、その発光強
度を調べれば、放電が正常であるか異常であるかを判定
することができる。なお図4において、λ1は4198
オングストローム、λ2は1.45μmである。
Here, the principle of determining whether the discharge is normal or abnormal according to the present embodiment will be described. When the discharge is normal, that is, when a TiN discharge occurs, the emission intensity corresponding to each of Ar and N 2 in the emission spectrum occurs in the state shown in FIG. Actually, there are a plurality of emission spectra of Ar and N 2 , but only one representative emission spectrum is shown for convenience of explanation. This distribution related to the emission spectrum appears as a unique characteristic of a normal discharge. On the other hand, when the discharge is abnormal, that is, when a Ti discharge occurs, Ar has an emission spectrum with the same emission intensity, and the emission spectrum of N 2 has an emission intensity of about 1/3.
become. Therefore, by monitoring the emission spectrum of N 2 with the plasma discharge 24 generated during the film forming process and examining the emission intensity, it is possible to determine whether the discharge is normal or abnormal. In FIG. 4, λ1 is 4198
Angstroms and λ2 are 1.45 μm.

【0036】従って、図3の構成では、処理チャンバ1
内で発生したプラズマ放電24から発する光を光学的検
出器21で検出すると共に、光学的検出器21の出力信
号からフィルタ22で波長λ2のN2 の発光スペクトル
に対応する電気信号を取り出すようにしている。N2
関する発光スペクトル信号は、発光強度を表す電圧信号
である。他方、比較判定器23は、基準値が設定された
コンパレータであり、この比較判定器23で当該基準値
とフィルタ22の出力信号との大小関係が比較される。
比較判定器23で設定された基準値は、図4に示した波
長λ2のN2 に関する発光強度が検出されたか否かを判
断するためのしきい値である。すなわちフィルタ22の
出力信号が基準値よりも大きい場合には、図4に示した
2 に関する発光強度が検出されたとし、プラズマ放電
24の状態は正常であると判定される。反対に、フィル
タ22の出力信号が基準値よりも小さい場合には、図4
に示したN2 に関する発光強度が弱くなるかまたは存在
せず、プラズマ放電24の状態は異常であると判定され
る。フィルタ22の出力信号が基準値よりも小さい場合
にはフィルタ22の出力信号を異常検出信号として制御
装置11に供給される。制御装置11は、この異常検出
信号に基づいてN2 ガスの流量を最適に制御するための
制御信号を生成し、N2 ガス用流量制御器7に供給す
る。制御装置11によるN2 ガスの流量制御は、前述の
実施例の場合と同じである。N2 に関する発光スペクト
ルの強度が基準値よりも大きくなり、正常な発光強度に
なるまで、N2 ガスの導入量が増加される。なお比較判
定器23には、基準値が設定された差動増幅器を用いる
こともできる。
Therefore, in the configuration of FIG.
The optical detector 21 detects light emitted from the plasma discharge 24 generated therein, and extracts an electric signal corresponding to the N 2 emission spectrum of the wavelength λ2 from the output signal of the optical detector 21 by the filter 22. ing. The emission spectrum signal related to N 2 is a voltage signal indicating the emission intensity. On the other hand, the comparison / determination unit 23 is a comparator in which a reference value is set, and the comparison / determination unit 23 compares the magnitude relationship between the reference value and the output signal of the filter 22.
Set reference value comparison determination unit 23 is the threshold for the emission intensity regarding N 2 wavelengths λ2 shown in FIG. 4, it is determined whether the detected. That is, when the output signal of the filter 22 is larger than the reference value, it is determined that the emission intensity related to N 2 shown in FIG. 4 has been detected, and the state of the plasma discharge 24 is determined to be normal. On the other hand, when the output signal of the filter 22 is smaller than the reference value, FIG.
Or absent emission intensity weakens about N 2 shown in the state of the plasma discharge 24 is determined to be abnormal. When the output signal of the filter 22 is smaller than the reference value, the output signal of the filter 22 is supplied to the control device 11 as an abnormality detection signal. The control device 11 generates a control signal for optimally controlling the flow rate of the N 2 gas based on the abnormality detection signal, and supplies the control signal to the N 2 gas flow rate controller 7. The control of the flow rate of the N 2 gas by the control device 11 is the same as in the above-described embodiment. The amount of N 2 gas introduced is increased until the intensity of the emission spectrum for N 2 becomes larger than the reference value and the emission intensity becomes normal. Note that a differential amplifier in which a reference value is set can also be used as the comparison / determination unit 23.

【0037】次に図5を参照して、第2実施例の変形実
施例を説明する。この実施例では、処理チャンバ1内に
発生したプラズマ放電24の発光状態を検出する手段と
して光学的検出ユニット25が設けられる。この光学的
検出ユニット25は、プラズマ放電24からの光を2つ
のルートに分離するプリズム26と、分離されたそれぞ
れの光において波長λ1(Ar)の光を取り出す光学フ
ィルタ(分光器またはモノクロメータ)27と波長λ2
(N2 )の光を取り出す光学フィルタ(分光器またはモ
ノクロメータ)29と、光学フィルタ27,29のそれ
ぞれに対応して設けられた光学的検出器28,30とに
よって構成される。従って、光学的検出器28の出力信
号AはArの発光強度に対応する電気信号であり、光学
的検出器30の出力信号BはN2 の発光強度に対応する
電気信号である。光学的検出器28,30からの各出力
信号は、比較判定器31に入力される。
Next, a modified embodiment of the second embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, an optical detection unit 25 is provided as means for detecting the light emission state of the plasma discharge 24 generated in the processing chamber 1. The optical detection unit 25 includes a prism 26 that separates the light from the plasma discharge 24 into two routes, and an optical filter (spectroscope or monochromator) that extracts light having a wavelength λ1 (Ar) in each of the separated lights. 27 and wavelength λ2
It comprises an optical filter (spectroscope or monochromator) 29 for extracting (N 2 ) light, and optical detectors 28 and 30 provided corresponding to the optical filters 27 and 29, respectively. Therefore, the output signal A of the optical detector 28 is an electrical signal corresponding to the emission intensity of Ar, the output signal B of the optical detector 30 is an electrical signal corresponding to the luminous intensity of N 2. Each output signal from the optical detectors 28 and 30 is input to a comparison / determination unit 31.

【0038】上記の実施例における放電の正常・異常の
判定は、次のように行われる。正常放電のArとN2
発光強度の比を求めると、図4に示すようにほぼ1:
1.5である。これに対して異常放電のArとN2 の発
光強度の比を求めると、図6に示すようにほぼ1:0.
5である。従ってArとN2 の発光強度に対応する信号
を求め、その比を計算することにより、処理チャンバ1
で生じたプラズマ放電が正常であるか異常であるかを判
定することができる。
The normal / abnormal discharge judgment in the above embodiment is performed as follows. When the ratio between the emission intensities of Ar and N 2 in a normal discharge was obtained, as shown in FIG.
1.5. On the other hand, when the ratio between the emission intensities of Ar and N 2 in the abnormal discharge is calculated, as shown in FIG.
5 Therefore, a signal corresponding to the emission intensity of Ar and N 2 is obtained, and the ratio is calculated, whereby the processing chamber 1 is obtained.
It is possible to determine whether the plasma discharge generated in the step is normal or abnormal.

【0039】比較判定器31は、光学的検出器28,3
0の出力信号A,Bを入力し、それらの比A:Bを求
め、A:Bが1:1.5であるときには正常放電あると
判定し、A:Bが1:0.5であるときには異常放電あ
ると判定する。そして異常放電であると判定したときに
は、次段の制御装置11(図5中に図示せず)に信号を
送り、制御装置11は比A:Bが例えば1:1になる程
度までN2 ガスの導入量を増加させるための制御信号を
生成する。
The comparison / determination unit 31 includes optical detectors 28 and 3
Output signals A and B of 0 are input, and their ratio A: B is obtained. When A: B is 1: 1.5, it is determined that there is normal discharge, and A: B is 1: 0.5. Sometimes it is determined that there is abnormal discharge. When it is determined that the discharge is abnormal, a signal is sent to the next control device 11 (not shown in FIG. 5), and the control device 11 transmits the N 2 gas until the ratio A: B becomes, for example, 1: 1. A control signal for increasing the introduction amount of is generated.

【0040】前述の各実施例では、ターゲット3にTi
を使用しかつ活性ガスにN2 ガスを使用し、TiN放
電を発生させて基板表面に窒化膜を堆積する例について
説明したが、これらに限定されるものではない。また異
常放電が発生したときには、活性ガスの導入量を増加さ
せる方向で導入量を制御するように構成されたが、制御
の仕方は、目的や場合に応じて適宜に変更することがで
き、増加制御に限定されるものではない。
In each of the above embodiments, the target 3 is made of Ti
Although an example in which a TiN discharge is generated and a nitride film is deposited on the substrate surface using N2 gas as an active gas has been described, the present invention is not limited to these. Further, when abnormal discharge occurs, the introduction amount of the active gas is configured to be controlled in a direction to increase the introduction amount. However, the control method can be appropriately changed according to the purpose and the case. It is not limited to control.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、反応性スパッタリングによる成膜において、成膜
プロセス中にプラズマ放電の電気的特性またはプラズマ
放電に伴う発光状態をモニターし、プラズマ放電の正常
・異常を判定し、異常放電が発生したときには活性ガス
の導入量を適切に調整することにより正常放電に戻すよ
うにしたため、成膜プロセス中に放電の正常・異常を判
定でき、さらに異常放電発生時には迅速に正常放電に戻
すことができ、異常放電に起因する損害発生をなくすこ
とができる。
As apparent from the above description, according to the present invention, in the film formation by reactive sputtering, the electrical characteristics of the plasma discharge or the light emission state accompanying the plasma discharge are monitored during the film formation process, and the plasma is formed. Normal / abnormal discharge is determined, and when abnormal discharge occurs, the amount of active gas introduced is adjusted appropriately to return to normal discharge.Thus, normal / abnormal discharge can be determined during the film formation process. When abnormal discharge occurs, normal discharge can be quickly returned to, and damage caused by abnormal discharge can be eliminated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る反応性スパッタリング装置の第1
実施例を示す構成図である。
FIG. 1 shows a first example of a reactive sputtering apparatus according to the present invention.
It is a block diagram which shows an Example.

【図2】正常放電であるTiN放電の放電電圧・放電電
流特性と、異常放電であるTi放電の放電電圧・放電電
流特性を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a discharge voltage-discharge current characteristic of a TiN discharge that is a normal discharge and a discharge voltage-discharge current characteristic of a Ti discharge that is an abnormal discharge.

【図3】本発明に係る反応性スパッタリング装置の第2
実施例を示す構成図である。
FIG. 3 shows a second embodiment of the reactive sputtering apparatus according to the present invention.
It is a block diagram which shows an Example.

【図4】正常放電の場合の発光スペクトルを示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing an emission spectrum in the case of normal discharge.

【図5】前記第2実施例の変形実施例を示す構成図であ
る。
FIG. 5 is a configuration diagram showing a modified embodiment of the second embodiment.

【図6】異常放電の場合の発光スペクトルを示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing an emission spectrum in the case of abnormal discharge.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 …処理チャンバ 2 …基板 3 …ターゲット 4 …基板支持台 5 …電源 6 …Arガス用流量制御器 7 …N2 ガス用流量制御器 8 …放電電流検出器 9 …放電電圧検出器 10,23,31 …比較判定器 11 …制御装置 12 …磁界発生装置 13 …TiN放電の放電電圧・放電電流
特性 14 …Ti放電の放電電圧・放電電流特
性 21 …光学的検出器 22 …フィルタ 24 …プラズマ放電 25 …光学的検出ユニット 26 …プリズム 27,29 …光学フィルタ 28,30 …光学的検出器
1 ... processing chamber 2 ... substrate 3 ... Target 4 ... substrate support 5 ... Power 6 ... for Ar gas flow rate controller 7 ... N 2 gas flow rate controller 8 ... discharge current detector 9 ... discharge voltage detector 10, 23 , 31 ... Comparison / determination unit 11 ... Control unit 12 ... Magnetic field generator 13 ... Discharge voltage / discharge current characteristic of TiN discharge 14 ... Discharge voltage / discharge current characteristic of Ti discharge 21 ... Optical detector 22 ... Filter 24 ... Plasma discharge 25 optical detection unit 26 prism 27, 29 optical filter 28, 30 optical detector

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−280970(JP,A) 特開 昭62−211378(JP,A) 特開 平3−2366(JP,A) 特開 平2−290966(JP,A) 特開 平2−306429(JP,A) 特開 昭63−250459(JP,A) 特開 昭63−34931(JP,A) 特開 昭63−60277(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 14/00 - 14/58 Continuation of the front page (56) References JP-A-4-280970 (JP, A) JP-A-62-111378 (JP, A) JP-A-3-2366 (JP, A) JP-A-2-290966 (JP) JP-A-2-306429 (JP, A) JP-A-63-250459 (JP, A) JP-A-63-34931 (JP, A) JP-A-63-60277 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C23C 14/00-14/58

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 Tiターゲットを備えた成膜処理室に放
電ガス(Ar)と活性ガス(N 2 が導入される反応性
スパッタリング装置において、成膜プロセス中の放電の
電気的特性を検出する検出器と、前記検出器で検出され
たデータと予め用意された異常なTi放電特性に係る基
準データおよび正常なTiN放電特性に係る基準データ
を比較し前記放電が正常であるかまたは異常であるか
を判定する比較判定手段と、この比較判定手段で前記放
電が異常であると判定されたとき前記活性ガスの導入量
を制御する制御信号を生成する制御手段と、前記制御信
号を受けて前記活性ガスの流量を調整する流量調整器を
備えることを特徴とする反応性スパッタリング装置。
In a reactive sputtering apparatus in which a discharge gas (Ar) and an active gas (N 2 ) are introduced into a film formation processing chamber provided with a Ti target, electrical characteristics of discharge during a film formation process are detected. A detector, and data detected by the detector and a base for abnormal Ti discharge characteristics prepared in advance.
Reference data and reference data on normal TiN discharge characteristics
Preparative a comparison determination means for determining whether the discharge is or abnormal is normal by comparing the control for controlling the introduction amount of the active gas when the discharge is determined to be abnormal in the comparative determination means A reactive sputtering apparatus, comprising: a control unit for generating a signal; and a flow controller for adjusting a flow rate of the active gas in response to the control signal.
【請求項2】 請求項1記載の反応性スパッタリング装
置において、前記検出器には放電電圧検出器と放電電流
検出器のうち少なくともいずれか一方が用いられること
を特徴とする反応性スパッタリング装置。
2. The reactive sputtering apparatus according to claim 1, wherein at least one of a discharge voltage detector and a discharge current detector is used as said detector.
【請求項3】 ターゲットを備えた成膜処理室に放電ガ
(Ar)と活性ガス(N 2 が導入される反応性スパ
ッタリング装置において、成膜プロセス中に放電が発す
る光を検出する光検出手段と、前記光検出手段の出力信
号から得られる放電ガスArに係る特定波長と活性ガス
2 に係る特定波長の発光強度信号の大小関係に基づき
前記放電が正常であるかまたは異常であるかを判定する
比較判定手段と、この比較判定手段で前記放電が異常で
あると判定されたとき前記活性ガスの導入量を制御する
制御信号を生成する制御手段と、前記制御信号を受けて
前記活性ガスの流量を調整する流量調整器を備えること
を特徴とする反応性スパッタリング装置。
3. A light detection device for detecting light emitted by a discharge during a film formation process in a reactive sputtering apparatus in which a discharge gas (Ar) and an active gas (N 2 ) are introduced into a film formation processing chamber having a target. Means, a specific wavelength and an active gas related to a discharge gas Ar obtained from an output signal of the light detection means.
Comparison determination means for determining the or discharge is or abnormal is normal based on the magnitude relation of the emission intensity signal of a specific wavelength according to the N 2, is the discharge in this comparative determining means is determined to be abnormal A reactive sputtering apparatus comprising: control means for generating a control signal for controlling the introduction amount of the active gas; and a flow controller for receiving the control signal and adjusting a flow rate of the active gas.
【請求項4】 請求項3記載の反応性スパッタリング装
置において、前記光検出手段は、前記光を2つのルート
に分ける光分離器と、第1の前記ルートで放電ガスの波
長に対応する光成分のみを取り出す第1光学フィルタ
と、この第1光学フィルタの光出力を電気信号に変換す
る第1光電変換器と、第2の前記ルートで活性ガスの波
長に対応する光成分のみを取り出す第2光学フィルタ
と、この第2光学フィルタの光出力を電気信号に変換す
る第2光電変換器とからなり、前記比較判定手段は、前
記第1光電変換器と前記第2光電変換器の各出力信号の
比の値に基づき前記放電が正常であるかまたは異常であ
るかを判定することを特徴とする反応性スパッタリング
装置。
4. The reactive sputtering apparatus according to claim 3, wherein said light detecting means includes a light separator for dividing said light into two routes, and a light component corresponding to a wavelength of a discharge gas in said first route. A first optical filter for extracting only the light component, a first photoelectric converter for converting an optical output of the first optical filter into an electric signal, and a second optical component for extracting only a light component corresponding to the wavelength of the active gas in the second route. An optical filter; and a second photoelectric converter for converting an optical output of the second optical filter into an electric signal, wherein the comparing and judging means outputs each output signal of the first photoelectric converter and the second photoelectric converter. A determination as to whether the discharge is normal or abnormal based on a value of the ratio.
【請求項5】 請求項1または3記載の反応性スパッタ
リング装置において、前記異常放電はN2ガスの不足に
よって発生するものであり、異常放電が発生したときに
前記制御手段が生成する前記制御信号はN2ガス導入量
を増加させるための制御信号であることを特徴とする反
応性スパッタリング装置。
5. The reactive sputtering apparatus according to claim 1 , wherein the abnormal discharge is generated due to a shortage of N 2 gas, and the control signal generated by the control unit when the abnormal discharge occurs. Is a control signal for increasing the amount of N 2 gas introduced, the reactive sputtering apparatus being characterized in that:
JP07617293A 1993-03-10 1993-03-10 Reactive sputtering equipment Expired - Fee Related JP3347800B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP07617293A JP3347800B2 (en) 1993-03-10 1993-03-10 Reactive sputtering equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP07617293A JP3347800B2 (en) 1993-03-10 1993-03-10 Reactive sputtering equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06264239A JPH06264239A (en) 1994-09-20
JP3347800B2 true JP3347800B2 (en) 2002-11-20

Family

ID=13597677

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP07617293A Expired - Fee Related JP3347800B2 (en) 1993-03-10 1993-03-10 Reactive sputtering equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3347800B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007214176A (en) * 2006-02-07 2007-08-23 Seiko Epson Corp Semiconductor device manufacturing method and plasma processing apparatus
JP2008121034A (en) * 2006-11-08 2008-05-29 Kochi Prefecture Sangyo Shinko Center Method and apparatus for forming a zinc oxide thin film
JP6174959B2 (en) * 2013-09-18 2017-08-02 株式会社ダイヘン Plasma arc welding system
JP6474076B2 (en) * 2015-02-03 2019-02-27 日産自動車株式会社 Thin film manufacturing method and thin film manufacturing apparatus
CN112746259B (en) * 2020-12-30 2023-06-23 尚越光电科技股份有限公司 Method for controlling impurity content of magnetron sputtering coating through plasma glow spectrum

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06264239A (en) 1994-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4560151B2 (en) Cascade control of reactive sputtering equipment
US6514375B2 (en) Dry etching endpoint detection system
KR100190418B1 (en) Dry etching apparatus and method
US8163140B2 (en) Reactive sputtering method and device
US6881276B2 (en) Detecting the endpoint of a chamber cleaning
US5314603A (en) Plasma processing apparatus capable of detecting and regulating actual RF power at electrode within chamber
WO1999040617A1 (en) End point detecting method for semiconductor plasma processing
JP3893276B2 (en) Plasma processing equipment
US6104487A (en) Plasma etching with fast endpoint detector
JP3347800B2 (en) Reactive sputtering equipment
JP2022525635A (en) Methods and equipment for depositing metal nitrides
US6024831A (en) Method and apparatus for monitoring plasma chamber condition by observing plasma stability
JPH08508362A (en) Method for performing a stable low pressure glow process
US6080292A (en) Monitoring apparatus for plasma process
JP2944802B2 (en) Dry etching method
JP4127435B2 (en) Atomic radical measurement method and apparatus
JPH1161456A (en) Dry etching and equipment therefor
JP3143252B2 (en) Hard carbon thin film forming apparatus and its forming method
JP2002124398A (en) Plasma processing method and apparatus
JP3195695B2 (en) Plasma processing method
JPH0645896B2 (en) Low temperature plasma processing equipment
JPS6393115A (en) End point criterion
JPS62180070A (en) Sputtering device
US20030183337A1 (en) Apparatus and method for use of optical diagnostic system with a plasma processing system
JP2977054B2 (en) Dry etching method

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070906

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080906

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080906

Year of fee payment: 6

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080906

Year of fee payment: 6

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090906

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090906

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100906

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100906

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110906

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees