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JP4101554B2 - Sputtering apparatus and method - Google Patents
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JP4101554B2 - Sputtering apparatus and method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
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装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
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。
この問題点を解決するための方法としては、各種の方法式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。
従来技術1(文献1、Gruen,USP5015493、Process and Apparatus for coating conducting pieces using a pulsed glow discharge)
Gruenは上記の文献において、スパッタリング法によるグロー放電でスパッタ成膜を行う場合に生じる真空容器や基板の温度上昇を抑制する目的において、スパッタを行うグロー放電を間欠的に行う方法および装置を提案している。すなわち、Gruenによると
方形波のDCパルスを
0.1−100kHzの周波数
パルスのON幅:Off幅を 1:1〜1:1000
各パルスの電圧を100V以上、好ましくは200−800V
各パルスの幅を10−10,000μsec
において印加することにより、所期の目的を達成できるとされている。さらに、
方形波のDCパルスは、
電流密度が0.1mA/cm2〜1A/cm2
電力密度が1−900W/cm2
が好ましいとしている。
【0004】
従来技術2(文献2、Kouznetsov,WO 98/40532,A method and apparatus for magnetically enhanced sputtering: および 文献3、Kouznetsov 他、"A novel pulsed magnetron sputter technique utilizing very high target power densities",Surface and Coatings Technology 122(1999)290-293)
さらに、別の技術としてKouznentsovらは、ピークの電力密度が2.8kW/cm2に達するマグネトロンスパッタ法を提案している。
文献2によると、Kouznentsov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して、ガスを第1グロー放電状態とアーク放電状態を速やかに通過させるようなパルスを印加することを提案しており、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、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。
【0005】
また、同じくKouznetsovによる文献3によると
ピーク電力100〜500kW(ターゲット電力密度0.6kW〜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と言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、皮膜と基板の高い密着性が得られたり、緻密な皮膜が形成可能であると言うことが期待できる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、パルス発生機構を有するスパッタリング装置はDC電圧の発生機構に加えパルス発生機構を有する電源を使用するために、電源が高価になり経済性の面で問題となり、特に複数のスパッタ蒸発源を有する装置を構成する場合には高価になる問題があった。
本発明の課題は、複数のスパッタリング蒸発源を有する装置においても経済的な構成のスパッタ装置を提供することにある。
【0007】
また、本発明の他の課題は、放電の陽極の面積が十分でない場合であっても放電の安定化を図ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するため、本発明で採用した技術的手段の特徴は、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、スパッタ蒸発源の数より少ない数の直流電圧発生機構と、当該直流電圧発生機構の陰極側に接続されたパルス分配供給手段を備えている点にある。さらに、前記パルス分配供給手段は、各スパッタ蒸発源毎に前記直流電圧発生機構からの電力を蓄えるために設けられた電力貯蔵部と、各電力貯蔵部に蓄えられた電力をパルス状にして各スパッタ蒸発源にパルス状電力を供給するパルス発生部とを備えている。
【0009】
かかる手段によれば、スパッタ蒸発源より少ない数の直流電圧発生機構で、より多くのスパッタ蒸発源をパルス駆動することになり、蒸発源の数量だけ必要であったパルス電源が不要となり経済的な装置構成が可能となる
さらに、前記電力貯蔵部はコンデンサであり、前記パルス発生部は、スイッチ素子とインダクタンス素子で構成されているのが好適である。
さらにまた、前記各電力貯蔵部と前記直流電圧発生機構との間に、各電力貯蔵部の貯蔵電力を制御調整するための電力制御機構が設けられていれば、各蒸発源毎のパルス放電電力を調整することが可能となる。
【0010】
また、いずれかのスパッタ蒸発源にパルス状電力が供給されないパルスOFF期間において、当該OFF期間となっているスパッタ蒸発源を前記直流電圧発生機構の陽極に切替接続するスイッチ素子が設けられているのが好適である。
すなわち、電源から複数のスパッタ蒸発源に電力を供給してスパッタ法により皮膜を被処理物に形成する方法において、いずれかのスパッタ蒸発源に電力が供給されないOFF期間に、当該OFF期間となっているスパッタ蒸発源を前記電源の陽極に接続して、電力が供給されているスパッタ蒸発源との間で発生される放電の陽極として用いることで、陽極の面積が不足していても蒸発源が陽極となって安定した放電を行うことができる。
【0011】
また、これを他の観点からみると、前記複数のスパッタ蒸発源のうち一のスパッタ蒸発源にパルス状電力が供給されているときに、他の少なくとも一のスパッタ蒸発源を前記直流電圧発生機構の陽極に切替接続するスイッチ素子が設けられているものとすることができる。
すなわち、電源から複数のスパッタ蒸発源に電力を供給してスパッタ法により被膜を被処理物に形成する方法において、前記複数のスパッタ蒸発源のうち一のスパッタ蒸発源に電力が供給されているときに、他の少なくとも一のスパッタ蒸発源を前記電源の陽極に接続して、電力が供給されているスパッタ蒸発源との間で発生される放電の陽極として用いることで、陽極の面積が不足していても蒸発源が陽極となって安定した放電を行うことができる。
【0012】
本発明で採用した技術的手段の他の特徴は、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台の電力貯蔵部とを有し、電力貯蔵部に蓄えた電力を各スパッタ蒸発源毎に時分割パルス状に順次分配供給する複数のパルス分配供給手段が設けられており、前記各パルス分配供給手段は前記直流電圧発生機構の陰極側に接続されている点にある。
かかる手段によれば、1台の直流電圧発生機構で複数台のスパッタ蒸発源をパルス駆動することになり、スパッタ蒸発源の数量だけ必要であったパルス電源が不要となり、複数台のスパッタ蒸発源を有する装置においても、1台の直流電圧発生機構によってパルススパッタリング法を実行することが可能であるし、直流電圧発生機構からの電力を蓄える電力貯蔵部も1台で済み、経済的な装置構成が可能となる。
【0013】
また、前記電力貯蔵部がコンデンサであり、前記パルス分配供給手段が、スイッチ素子とインダクタンス素子とで構成されているのが好適である。
本発明で採用した技術的手段の他の特徴は、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台の電力貯蔵部とを有すると共に、前記電力貯蔵部への充電電圧の制御により、電力貯蔵部から時分割パルス状に各スパッタ蒸発源に供給する電力を各スパッタ蒸発源毎に設定可能とする制御手段を、備えている点にある。
【0014】
かかる手段によれば、1台の直流電圧発生機構で複数台のスパッタ蒸発源をパルス駆動することになり、スパッタ蒸発源の数量だけ必要であったパルス電源が不要となり、複数台のスパッタ蒸発源を有する装置においても、1台の直流電圧発生機構によってパルススパッタリング法を実行することが可能であるし、直流電圧発生機構からの電力を蓄える電力貯蔵部も1台で済み、経済的な装置構成が可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、複数のスパッタ蒸発源を備えたスパッタ装置1とその電源装置2のブロックチャートである。スパッタ装置1は、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。
【0016】
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に電力を供給して前記スパッタ蒸発源を陰極として放電を発生させるためのものである。
この電源装置2は、1台の直流電圧発生機構(直流電源)6と、この直流電圧発生機構5からの電力を各スパッタ蒸発源4,4,4,4にパルス状に分配供給するパルス分配供給手段7,7,7,7とを備えている。直流電圧発生機構6陰極(−)側はパルス分配供給手段7,7,7,7と接続され、直流電圧発生機構6の陽極(+)側は真空チャンバー3に接続されており、真空チャンバー3が前記蒸発源4との間で生ずる放電の陽極となる。また、電源装置2の陽極(+)側は接地されている。なお、直流電圧発生機構6はスパッタ蒸発源4の数より少なければよく、例えば、4台のスパッタ蒸発源4に対し、2台の直流電圧発生機構を設けて、一方の直流電圧発生機構の電力を2台のスパッタ蒸発源に分配し、他方の直流電圧発生機構の電力を他の2台のスパッタ蒸発源に分配しても良い。
【0017】
パルス分配供給手段7,7,7,7は、各スパッタ蒸発源4,4,4,4毎に設けられた電力貯蔵部9と、同じく各スパッタ蒸発源4,4,4,4毎に設けられたパルス発生部10とを備えている。
電力貯蔵部9は、各スパッタ蒸発源4毎に直流電圧発生機構6からの電力を蓄えるためのものであり、ここではコンデンサからなる。各コンデンサ9の一端はダイオード12及び抵抗13を介して前記直流電圧発生機構6と接続され、他端は接地されている。
【0018】
パルス発生部10は、各電力貯蔵部9に蓄えられた電力をパルス状にして各スパッタ蒸発源4にパルス状電力を供給するものであり、ここでは、コンデンサ6とスパッタ蒸発源4の間に介在されたスイッチ素子15及びインダクタンス素子(リアクトル)16からなる。なお、スイッチ素子15としては、サイリスター、MOSFET、IGBYなどの素子が使用できる。
パルス分配供給手段7を構成する回路では、各蒸発源4毎に設置したコンデンサ9には常時直流電圧が蓄えられている。この状態でスイッチ素子15をON状態にすると、コンデンサ9に蓄えられた電圧はスパッタ蒸発源4に印加されて、真空チャンバ内がスパッタに適したガス圧等の状態に保たれていれば、ターゲットでグロー放電が発生し、スパッタ成膜が発生する。
【0019】
この時発生するグロー放電中は、電圧はターゲットの材質や構造で決まり、100V〜1000Vの範囲の電圧となり、電流はコンデンサ9の容量、充電電圧、リアクトル16の値、および放電電圧により決まり、放電開始から電流は上昇し正弦波の半波長分に類似の波形で流れて停止する。この放電時間はコンデンサ9の容量とリアクトル16のインダクタンスにより決まる。例えば、10μFのコンデンサ20μHのインダクタンス、1000Vの充電電圧の条件下で、ターゲット材料をφ150mmのAlとした場合、グロー放電電圧は約200Vであり、正弦波状の流れる電流のピーク値は700A、パルス幅は約50μsであった。
【0020】
図1の回路では、パルス分配供給手段7を構成する回路9,15,16はスパッタ蒸発源4毎に準備されているので、図示しないパルスタイミング制御部からスイッチ素子15への信号によって、必要なタイミングで(交互あるいは同時に)パルス状のグロー放電を発生でき、これを繰り返すことによって、1台の直流電圧電源6を使い、4台のスパッタ蒸発源4により成膜を行うことが可能である。このように、上記実施の形態によると、複数台のスパッタ蒸発源を有する装置においても、スパッタ蒸発源より少ない台数の電源(具体的には1台の電源6)によってパルススパッタリング法を実行することが可能であり、経済的な装置構成が可能である。
【0021】
また、複数台設置した各スパッタ蒸発源4の特性に応じて、それぞれの回路のコンデンサ9の容量やリアクトル16のインダクタンスは好ましい値に設定して、各スパッタ蒸発源へ供給されるパルス電流やパルス時間幅を最適に設定することも可能であるし、また、コンデンサ9やリアクトル16の容量を可変に構成することも可能である。
さらに、以上の例ではパルス幅は各蒸発源4の回路のコンデンサ9とリアクトル16の組み合わせにおいて制御したが、スイッチ素子15により所定のパルス幅にて回路を切断する方法も可能である。
【0022】
あるいは、別の実施形態として、スイッチ素子15に電流制御機能を持たせて、各蒸発源4に供給するパルス電流値とパルス幅自身を制御することも可能である。
ただし、前記のようにスイッチ素子15に電流制御機能を付与する手法は、パルス電流値が大きい場合はパルス幅が例えばμsレベルまで短い場合には制御上の困難を伴う場合がある。
図2及び図3は、このような問題に対処するための実施形態であり、図1の実施形態との相違点は、直流電源6と各スパッタ蒸発源4毎に設置したコンデンサ9との間に、コンデンサ9の充電電圧を制御調整するための電力制御機構(電圧制御機構)18を備えている点にある。なお、図2及び図3において図1と同様の符号が付されている構成は図1と同様の作用を有する。
【0023】
電力制御機構18は、コンデンサ9の充電電圧を検出し、検出された充電電圧をコンデンサ9への電流調節部19へフィードバックしてコンデンサ9の充電電圧を制御するものであり、電力制御機構18を有する回路7としては、例えば、図3に示すように、電流調節部19としてトランジスタ、MOSFET、IGBT等のスイッチ素子19が設けられ、コンデンサ9の充電電圧を検出して所定の基準充電電圧(設定値)と比較し前記スイッチ素子19を制御するための比較器20を備えて構成することができる。
【0024】
この電力制御機構18を備えることで、パルス放電で放電した後のコンデンサ9の充電電圧をスパッタ蒸発源4毎に設定可能であり、パルス放電を行った場合のパルスのピーク電流、1パルスあたりの投入電流を制御することが可能になる。
図4はさらに他の実施形態を示している。図4の実施形態と図1〜図3の実施形態との相違点は、各スパッタ蒸発源4毎にスパッタ蒸発源4と直流電源の陽極を短絡させるためのスイッチ素子22を取り付けた点である。このスイッチ素子22は、それぞれのスパッタ蒸発源4にパルス放電電力が供給されている間(パルスON期間)はOFF(開)の状態であるが、パルス放電の間(パルスOFF期間)はON(閉)の状態となり、スパッタ蒸発源4を直流電源2の陽極に接続可能である。このように、あるスパッタ蒸発源3が陽極に接続されている間に、他のスパッタ蒸発源4をパルス動作させると、陽極に接続されたスパッタ蒸発源4は真空チャンバー3と同じようにグロー放電の陽極として動作可能であり、陽極の面積が不足で放電が安定しない場合に有効である。
【0025】
特に、例えばアルミニウムをターゲットにして酸素雰囲気でスパッタリングを行い絶縁性の酸化被膜を形成するような場合には、真空チャンバー3など通常の陽極は絶縁被膜で覆われてしまい陽極として有効に作用しなくなるので、スパッタ蒸発で常に導電性の表面が露出しているターゲットを陽極として使用することで放電の安定性を向上できる。
なお、各スイッチ素子22のON/OFF制御は、各スパッタ蒸発源4に与えられるパルスタイミングに応じたタイミングで図示しない制御部によって行われる。
【0026】
図5は他の実施形態を示している。成膜プロセスを行う真空チャンバー3には、この例では4台のスパッタ蒸発源4が設置されている。この他に真空排気システム、プロセスガス導入等スパッタ成膜に必要な機構に関しては公知であるので、図においては省略してある。
本装置の電源システムとしては、1台の直流電圧発生機構(スパッタ用直流電源)6と1台の電力蓄積用のコンデンサ(電力貯蔵部)29、各スパッタ蒸発源4毎に設置したインダクタンス素子(リアクトル)36、およびスイッチ素子35で構成したパルス発生部30で形成されている。スイッチ素子35としては、サイリスター、トランジスタ、サイラトロン、MOSFET,IGBTなどの素子が使用できる。
【0027】
電力貯蔵部29に蓄えた電力を各スパッタ蒸発源4に順次パルス状に分配供給するパルス分配供給手段27が、パルス発生部30即ちインダクタンス素子36とスイッチ素子35とで構成されている。このパルス分配供給手段27は、各スパッタ蒸発源4に対応して4個設けられ、これらパルス分配供給手段27により、直流電圧発生機構6からのマイナス電圧側の電力を各スパッタ蒸発源4に時分割パルス状に分配供給するようになっている。
この回路では、コンデンサ29には、直流電圧発生機構6からの直流電圧が常時蓄えられている。この状態で、あるスパッタ蒸発源4に対応するスイッチ素子35をON状態にすると、コンデンサ29に蓄えられた電圧はスパッタ蒸発源4に印可されて、真空チャンバー3内がスパッタに適したガス圧等の状態に保たれていれば、ターゲットでグロー放電が発生しスパッタ成膜が発生する。この時発生するグロー放電中は、電圧はターゲットの材質や構造できまり100V〜1000Vの範囲の電圧となり、電流はコンデンサ29の容量、充電電圧、リアクトル36の値、および放電電圧により決まり、放電開始から電流は上昇し正弦波の半波長分に類似の波形で流れて停止する。この放電時間はコンデンサ29の容量とリアクトル36のインダクタンスにより決まる。例えば、10μFのコンデンサ、20μHのインダクタンス、1000Vの充電電圧の条件下で、ターゲット材料をφ150mmのAlとした場合、グロー放電電圧は約200Vであり、正弦波状の流れる電流ピーク値は700A、パルス幅は約50μsであった。
【0028】
上記の回路では、スイッチ素子35はスパッタ蒸発源4毎に準備されているので、図示省略の制御機構からの信号によって、順次時分割で交互にパルス状電力を各スパッタ蒸発源4に供給でき、これを繰り返すことによって、1台の直流電圧発生機構6及び1台の電力貯蔵部29を使い、4台のスパッタ蒸発源4により成膜を行うことが可能である。
このように、上記実施の形態によると、1台の直流電源6で複数台のスパッタ蒸発源4をパルス駆動することになり、スパッタ蒸発源4の数量だけ必要であったパルス電源が不要となり、複数台のスパッタ蒸発源4を有する装置においても、1台の直流電圧発生機構6によってパルススパッタリング法を実行することが可能であり、経済的な装置構成が可能である。
【0029】
当然、複数台設置した各スパッタ蒸発源4の特性に応じて、それぞれのパルス発生部30やリアクトル36のインダクタンスは好ましい値に設定して、各スパッタ蒸発源4への供給されるパルス電流やパルス時間幅を最適に設定することも可能であるし、また、リアクトル36のインダクタンスを可変に構成することも可能である。
さらに、以上の例では、各スパッタ蒸発源4へ供給されるパルス電圧のパルス幅は、各スパッタ蒸発源4のパルス発生部30のリアクトル36のインダクタンスで制御したが、回路中のスイッチ素子35により所定のパルス幅にて回路を切断する方法も可能である。
【0030】
あるいは、別の実施の形態では、スイッチ素子35に電流制御機能を持たせて、各スパッタ蒸発源4に供給するパルス電流値とパルス幅自身を制御することも可能である。
ただし、前記のようにスイッチ素子35に電流制御機能を付与する手法は、パルス電流値が大きい場合はパルス幅が例えばμsレベルまで短い場合には制御上の困難を伴う場合がある。
図6は、このような問題に対処する実施の形態を示している。前記図5の実施の形態の場合との相違点は、直流電圧発生機構6とコンデンサ29との間に、コンデンサ29の充電電圧を制御調整するための制御機構38が追加されている点である。制御機構38は例えば、トランジスタ、MOSEFT,IGBT等のスイッチング素子(電流調節部)39と、コンデンサ29の充電電圧検出し所定の充電電圧と比較しスイッチング素子39を制御する比較器40とを備えている。
【0031】
この実施の形態の場合、あらかじめ時分割でパルス放電をさせるスパッタ蒸発源4の順番を決めておくことにより、各スパッタ蒸発源4毎にコンデンサ29の充電電圧を設定可能で、これによってパルス放電を行った場合のパルスのピーク電流、1パルスあたりの投入電力をスパッタ蒸発源4毎に設定可能となる。
図7は他の実施の形態を示している。この実施の形態と、前記図5の実施の形態又は図6の実施の形態との相違点は、各スパッタ蒸発源4毎にスパッタ蒸発源4と直流電圧発生機構6の陽極(+)を短絡させるためのスイッチ素子(スイッチ手段)42を取り付けた点である。このスイッチ素子42は、それぞれのスパッタ蒸発源4にパルス放電電力が供給されている間はOFF(開)の状態であるが、パルス放電の間において、ON(閉)となり、スパッタ蒸発源4を直流電圧発生機構6の陽極(−)に接続可能である。
【0032】
このように、あるスパッタ蒸発源4が陽極に接続されている間に、他のスパッタ蒸発源4をパルス動作させると、陽極に接続されたスパッタ蒸発源4は真空チャンバー3と同じようにグロー放電の陽極として動作可能であり、陽極の面積が不足で放電が安定しない場合に有効である。特に、たとえばアルミニウムをターゲットにして酸素雰囲気でスパッタリングを行い絶縁性の酸化皮膜を形成するような場合には、真空チャンバー3など通常の陽極は絶縁皮膜で覆われてしまい陽極として有効に作用しなくなるので、スパッタ蒸発源4で常に導電性の表面が露出しているターゲットを陽極として使用することで、著しく放電の安定性を向上できる。
【0033】
【発明の効果】
スパッタ蒸発源の数より少ない数の直流電圧発生機構からの電力を複数のスパッタ蒸発源にパルス状に分配供給すると、経済的な構成のスパッタ装置となる。
また、複数のスパッタ蒸発源のうち一部のスパッタ蒸発源を放電の陽極として用いる場合には、陽極の面積が不足していても放電の安定性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1実施形態に係るスパッタ装置のブロックチャートである。
【図2】 第2実施形態に係るスパッタ装置のブロックチャートである。
【図3】 図2の電力制御機構の詳細回路図である。
【図4】 第3実施形態に係るスパッタ装置のブロックチャートである。
【図5】 第4実施形態に係るスパッタ装置のブロックチャートである。
【図6】 第5実施形態に係るスパッタ装置のブロックチャートである。
【図7】 第6実施形態に係るスパッタ装置のブロックチャートである。
【符号の説明】
1 スパッタ装置
2 電源装置
3 真空チャンバー
4 スパッタ蒸発源
6 直流電圧発生機構(直流電源)
7 パルス分配供給手段
9 電力貯蔵部(コンデンサ)
10 パルス発生部
15 スイッチ素子
16 インダクタンス素子
18 電力制御機構
22 スイッチ素子
29 電力貯蔵部(コンデンサ)
30 パルス発生部
35 スイッチ素子
36 インダクタンス素子(リアクトル)
38 制御機構
42 スイッチ手段(スイッチ素子)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus and a method for forming a film on a workpiece by sputtering.
[0002]
[Prior art]
Sputtering is a kind of physical vapor deposition, and in a vacuum vessel, while introducing an inert gas such as Ar, a glow discharge is generated using an electrode with a coating material (target) as a cathode, In this method, the generated ions are made to collide with the cathode with energy of several hundreds of eV corresponding to the discharge voltage, and particles released by reaction are deposited on the substrate to form a film.
This film formation process can generate a stronger glow discharge by magnetron sputtering with a magnetic field applied to the target surface, and is used as a practical film formation process.
[0003]
A problem often pointed out in the sputtering method is that the formed film is not sufficiently dense because the energy of particles deposited on the substrate is small.
As a method for solving this problem, various method formulas have been proposed. As one of the methods, a technique for generating a pulse at a very high power density in a pulse to form a film is formed. Has been proposed.
Prior art 1 (Reference 1, Gruen, USP5015493, Process and Apparatus for coating conducting pieces using a pulsed glow discharge)
In the above-mentioned document, Gruen proposed a method and apparatus for intermittently performing glow discharge for sputtering for the purpose of suppressing the temperature rise of the vacuum vessel and the substrate that occurs when sputtering film formation is performed by glow discharge by sputtering. ing. That is, according to Gruen, a square-wave DC pulse is set to a frequency of 0.1 to 100 kHz, an ON width of the pulse: an OFF width of 1: 1 to 1: 1000.
The voltage of each pulse is 100V or more, preferably 200-800V
The width of each pulse is 10-10,000 μsec
It is said that the intended purpose can be achieved by applying the voltage at the point. further,
A square-wave DC pulse is
Current density is 0.1 mA / cm 2 to 1 A / cm 2
Power density is 1-900W / cm 2
Is preferred.
[0004]
Prior Art 2 (Reference 2, Kouznetsov, WO 98/40532, A method and apparatus for magnetically enhanced sputtering: and Reference 3, Kouznetsov et al., “A novel pulsed magnetron sputter technique utilizing very high target power values”, Surface and Coatings Technology 122 (1999) 290-293)
As another technique, Kouznentsov et al. Have proposed a magnetron sputtering method in which the peak power density reaches 2.8 kW / cm 2 .
According to Reference 2, Kouznentsov is
In magnetron sputtering, by sharpening the rising edge of a pulse that applies a negative voltage to the target, the gas in front of the target is brought into a fully ionized state very rapidly to form a substantially uniform plasma, It has been proposed to apply a pulse that promptly passes through the first glow discharge state and the arc discharge state.
Power during pulse 0.1kW-1MW
Pulse width 50 μs to 1 ms, more preferably 50-200 μs, preferably 100 μs
Pulse interval 10 ms to 1000 S, preferably 10 to 50 ms
Pulse voltage 0.5-5kV
Is disclosed as a preferred condition.
[0005]
Similarly, according to Reference 3 by Kouznetsov, a peak power of 100 to 500 kW (equivalent to a target power density of 0.6 kW to 2.8 kW / cm 2 ), an Ar pressure of 0.06 to 5 Pa, a pulse width of 50 to 100 μs, and a repetition of 50 Hz. The results of film formation experiments conducted at a frequency have been reported. The result shows that a high ion current amount of 1 A / cm 2 and about 70% of the evaporated target vapor are ionized on the substrate to be formed. Has been obtained. It can be expected that the vapor used for film formation is ionized at a high rate, whereby high adhesion between the film and the substrate can be obtained, or a dense film can be formed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, since a sputtering apparatus having a pulse generation mechanism uses a power supply having a pulse generation mechanism in addition to a DC voltage generation mechanism, the power supply becomes expensive and causes a problem in terms of economy, and in particular, has a plurality of sputter evaporation sources. There is a problem that the apparatus is expensive.
An object of the present invention is to provide a sputtering apparatus having an economical configuration even in an apparatus having a plurality of sputtering evaporation sources.
[0007]
Another object of the present invention is to stabilize the discharge even when the area of the discharge anode is not sufficient.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the problem, the technical means employed in the present invention is characterized in that, in a sputtering apparatus including a power supply device that supplies power to a plurality of sputtering evaporation sources, the power supply device is smaller in number than the number of sputtering evaporation sources. a DC voltage generation mechanism, in that it includes a pulse distribution supply means connected to the cathode side of the DC voltage generator mechanism. Further, the pulse distribution supply means includes a power storage unit provided for storing the power from the DC voltage generation mechanism for each sputter evaporation source, and each of the power stored in each power storage unit in the form of pulses. And a pulse generator for supplying pulsed power to the sputter evaporation source.
[0009]
According to such means, more sputter evaporation sources are pulse-driven with a smaller number of DC voltage generating mechanisms than the sputter evaporation sources, and the pulse power supply required for the number of evaporation sources is unnecessary, which is economical. Device configuration is possible .
Furthermore, it is preferable that the power storage unit is a capacitor, and the pulse generation unit is configured by a switch element and an inductance element.
Furthermore, if a power control mechanism for controlling and adjusting the storage power of each power storage unit is provided between each power storage unit and the DC voltage generation mechanism, the pulse discharge power for each evaporation source Can be adjusted.
[0010]
In addition, a switching element is provided for switching and connecting the sputter evaporation source in the OFF period to the anode of the DC voltage generation mechanism in the pulse OFF period in which no pulsed power is supplied to any one of the sputter evaporation sources. Is preferred.
That is, in the method of supplying power from a power source to a plurality of sputter evaporation sources and forming a film on the object to be processed by the sputtering method, the OFF period is the OFF period in which power is not supplied to any of the sputter evaporation sources. The sputter evaporation source is connected to the anode of the power source and used as an anode for discharge generated between the sputter evaporation source to which power is supplied, so that the evaporation source can be used even if the anode area is insufficient. Stable discharge can be performed as an anode.
[0011]
From another point of view, when the pulsed power is supplied to one of the plurality of sputter evaporation sources, the at least one other sputter evaporation source is connected to the DC voltage generating mechanism. It is assumed that a switch element for switching connection to the anode is provided.
That is, when power is supplied to one of the plurality of sputter evaporation sources in the method of forming a film on the object to be processed by the sputtering method by supplying power to the plurality of sputter evaporation sources from the power source. In addition, by connecting at least one other sputtering evaporation source to the anode of the power source and using it as an anode for discharge generated between the sputtering evaporation source to which power is supplied, the area of the anode is insufficient. However, stable discharge can be performed with the evaporation source serving as the anode.
[0012]
Another feature of the technical means employed in the present invention is a sputtering apparatus including a power supply device that supplies power to a plurality of sputtering evaporation sources, wherein the power supply device includes one DC voltage generating mechanism and the DC voltage. and a single power storage unit for storing power from the generating mechanism, time division pulsed sequentially distributing supplies a plurality of pulse distribution supply means is provided with electric power stored in the power storage unit for each sputter evaporation sources The pulse distribution supply means is connected to the cathode side of the DC voltage generating mechanism .
According to such means, a plurality of sputter evaporation sources are pulse-driven by a single DC voltage generating mechanism, so that the pulse power source required for the number of sputter evaporation sources becomes unnecessary, and a plurality of sputter evaporation sources are required. Even in a device having a power source, it is possible to execute the pulse sputtering method by one DC voltage generation mechanism, and only one power storage unit for storing the power from the DC voltage generation mechanism is required, which is an economical device configuration. Is possible.
[0013]
Further, it is preferable that the power storage unit is a capacitor, and the pulse distribution supply unit is configured by a switch element and an inductance element.
Another feature of the technical means employed in the present invention is a sputtering apparatus including a power supply device that supplies power to a plurality of sputtering evaporation sources, wherein the power supply device includes one DC voltage generating mechanism and the DC voltage. And a power storage unit that stores power from the generation mechanism, and by controlling the charging voltage to the power storage unit, the power supplied from the power storage unit to each sputter evaporation source in a time-division pulse form is sputtered. The point which is equipped with the control means which can be set for every evaporation source exists.
[0014]
According to such means, a plurality of sputter evaporation sources are pulse-driven by a single DC voltage generating mechanism, so that the pulse power source required for the number of sputter evaporation sources becomes unnecessary, and a plurality of sputter evaporation sources are required. Even in a device having a power source, it is possible to execute the pulse sputtering method by one DC voltage generation mechanism, and only one power storage unit for storing the power from the DC voltage generation mechanism is required, which is an economical device configuration. Is possible.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block chart of a sputtering apparatus 1 having a plurality of sputtering evaporation sources and a power supply apparatus 2 thereof. The sputtering apparatus 1 includes a vacuum chamber 3 that performs a film forming process on an object to be processed, and a plurality of sputter evaporation sources (sputter cathodes) 4 installed in the vacuum chamber 3. In the example of FIG. 1, four sputter evaporation sources 4 are installed. In addition, the sputtering apparatus 1 is provided with other mechanisms necessary for sputtering film formation, such as an evacuation system and a process gas introduction mechanism, but these are well-known and are omitted in FIG.
[0016]
The power supply device 2 is for supplying electric power to the sputter evaporation source 4 which is an electrode to which a coating material (target) is attached, and generating discharge using the sputter evaporation source as a cathode.
This power supply device 2 has one DC voltage generating mechanism (DC power supply) 6 and pulse distribution for supplying power from the DC voltage generating mechanism 5 to each of the sputter evaporation sources 4, 4, 4 and 4 in a pulsed manner. Supply means 7, 7, 7, 7 are provided. The cathode (−) side of the DC voltage generating mechanism 6 is connected to the pulse distribution supply means 7, 7, 7, 7, and the anode (+) side of the DC voltage generating mechanism 6 is connected to the vacuum chamber 3. 3 serves as an anode of discharge generated between the evaporation source 4 and the evaporation source 4. Further, the anode (+) side of the power supply device 2 is grounded. The number of DC voltage generating mechanisms 6 should be less than the number of sputter evaporation sources 4. For example, two DC voltage generating mechanisms are provided for four sputter evaporation sources 4, and the power of one DC voltage generating mechanism is provided. May be distributed to two sputter evaporation sources, and the power of the other DC voltage generation mechanism may be distributed to the other two sputter evaporation sources.
[0017]
The pulse distribution supply means 7, 7, 7, 7 are provided for each of the sputter evaporation sources 4, 4, 4, 4 and the power storage unit 9 provided for each of the sputter evaporation sources 4, 4, 4, 4. The pulse generator 10 is provided.
The power storage unit 9 is for storing the power from the DC voltage generating mechanism 6 for each sputter evaporation source 4 and is composed of a capacitor here. One end of each capacitor 9 is connected to the DC voltage generating mechanism 6 through a diode 12 and a resistor 13, and the other end is grounded.
[0018]
The pulse generator 10 pulsates the power stored in each power storage unit 9 and supplies the pulsed power to each sputter evaporation source 4. Here, the pulse generator 10 is provided between the capacitor 6 and the sputter evaporation source 4. It consists of an intervening switch element 15 and an inductance element (reactor) 16. As the switch element 15, an element such as a thyristor, MOSFET, or IGBY can be used.
In the circuit constituting the pulse distribution supply means 7, a DC voltage is always stored in the capacitor 9 installed for each evaporation source 4. When the switch element 15 is turned on in this state, the voltage stored in the capacitor 9 is applied to the sputter evaporation source 4 so that the target can be obtained if the inside of the vacuum chamber is maintained at a gas pressure suitable for sputtering. Glow discharge occurs and sputter film formation occurs.
[0019]
During the glow discharge that occurs at this time, the voltage is determined by the material and structure of the target and is in the range of 100 V to 1000 V, and the current is determined by the capacity of the capacitor 9, the charging voltage, the value of the reactor 16, and the discharging voltage. From the start, the current rises and flows with a waveform similar to the half wavelength of the sine wave and stops. This discharge time is determined by the capacitance of the capacitor 9 and the inductance of the reactor 16. For example, when the target material is Al of φ150 mm under the condition of an inductance of 10 μF capacitor 20 μH and a charging voltage of 1000 V, the glow discharge voltage is about 200 V, the peak value of the sinusoidal flowing current is 700 A, and the pulse width Was about 50 μs.
[0020]
In the circuit of FIG. 1, since the circuits 9, 15, and 16 constituting the pulse distribution supply means 7 are prepared for each sputter evaporation source 4, a necessary signal is sent from the pulse timing control unit (not shown) to the switch element 15. A pulsed glow discharge can be generated at the timing (alternately or simultaneously), and by repeating this, it is possible to form a film with four sputter evaporation sources 4 using one DC voltage power source 6. Thus, according to the above-described embodiment, even in an apparatus having a plurality of sputter evaporation sources, the pulse sputtering method is executed with a smaller number of power supplies (specifically, one power supply 6) than the sputter evaporation sources. Therefore, an economical apparatus configuration is possible.
[0021]
Further, according to the characteristics of each of the sputter evaporation sources 4 installed in plurality, the capacitance of the capacitor 9 and the inductance of the reactor 16 of each circuit are set to preferable values, and the pulse current and pulse supplied to each sputter evaporation source are set. The time width can be set optimally, and the capacity of the capacitor 9 and the reactor 16 can be configured to be variable.
Furthermore, in the above example, the pulse width is controlled by the combination of the capacitor 9 and the reactor 16 of the circuit of each evaporation source 4, but a method of cutting the circuit with a predetermined pulse width by the switch element 15 is also possible.
[0022]
Alternatively, as another embodiment, it is also possible to control the pulse current value and the pulse width itself supplied to each evaporation source 4 by providing the switch element 15 with a current control function.
However, the method of giving the current control function to the switch element 15 as described above may involve control difficulties when the pulse width is short, for example, to the μs level when the pulse current value is large.
2 and 3 are embodiments for dealing with such a problem, and the difference from the embodiment of FIG. 1 is that between the DC power supply 6 and the capacitor 9 installed for each sputter evaporation source 4. In addition, a power control mechanism (voltage control mechanism) 18 for controlling and adjusting the charging voltage of the capacitor 9 is provided. 2 and 3, the same reference numerals as those in FIG. 1 have the same functions as those in FIG.
[0023]
The power control mechanism 18 detects the charging voltage of the capacitor 9 and feeds back the detected charging voltage to the current adjusting unit 19 for the capacitor 9 to control the charging voltage of the capacitor 9. For example, as shown in FIG. 3, the circuit 7 includes a switch element 19 such as a transistor, MOSFET, IGBT, or the like as a current adjustment unit 19, and detects a charging voltage of the capacitor 9 to set a predetermined reference charging voltage (setting) And a comparator 20 for controlling the switch element 19 in comparison with the value).
[0024]
By providing this power control mechanism 18, the charging voltage of the capacitor 9 after discharging by pulse discharge can be set for each sputter evaporation source 4, and the peak current of the pulse when pulse discharge is performed, per pulse The input current can be controlled.
FIG. 4 shows still another embodiment. The difference between the embodiment of FIG. 4 and the embodiment of FIGS. 1 to 3 is that a switch element 22 for short-circuiting the sputter evaporation source 4 and the anode of the DC power source is attached to each sputter evaporation source 4. . The switch element 22 is in an OFF (open) state while pulse discharge power is being supplied to each sputter evaporation source 4 (pulse ON period), but is ON (in a pulse OFF period) during pulse discharge (pulse OFF period). The sputter evaporation source 4 can be connected to the anode of the DC power source 2. In this way, when another sputter evaporation source 4 is pulsed while a sputter evaporation source 3 is connected to the anode, the sputter evaporation source 4 connected to the anode is glow-discharged in the same manner as the vacuum chamber 3. It is effective when the discharge is not stable because the anode area is insufficient.
[0025]
In particular, when an insulating oxide film is formed by sputtering in an oxygen atmosphere using aluminum as a target, for example, a normal anode such as the vacuum chamber 3 is covered with the insulating film and does not function effectively as an anode. Therefore, the stability of the discharge can be improved by using as the anode the target whose conductive surface is always exposed by sputtering evaporation.
The ON / OFF control of each switch element 22 is performed by a control unit (not shown) at a timing corresponding to the pulse timing given to each sputter evaporation source 4.
[0026]
FIG. 5 shows another embodiment. In this example, four sputter evaporation sources 4 are installed in the vacuum chamber 3 in which the film forming process is performed. In addition to this, mechanisms necessary for sputtering film formation, such as an evacuation system and process gas introduction, are well known, and are not shown in the figure.
As a power supply system of this apparatus, one DC voltage generating mechanism (sputtering DC power supply) 6, one power storage capacitor (power storage unit) 29, and an inductance element installed for each sputter evaporation source 4 ( Reactor) 36 and a pulse generator 30 constituted by a switch element 35. As the switch element 35, an element such as a thyristor, a transistor, a thyratron, a MOSFET, or an IGBT can be used.
[0027]
A pulse distribution supply means 27 that sequentially distributes the electric power stored in the power storage unit 29 to each of the sputter evaporation sources 4 in the form of pulses is constituted by a pulse generation unit 30, that is, an inductance element 36 and a switch element 35. Four pulse distribution supply means 27 are provided corresponding to each sputter evaporation source 4, and the negative voltage side power from the DC voltage generating mechanism 6 is supplied to each sputter evaporation source 4 by these pulse distribution supply means 27. It is distributed and supplied in divided pulses.
In this circuit, the capacitor 29 always stores a DC voltage from the DC voltage generating mechanism 6. In this state, when the switch element 35 corresponding to a certain sputter evaporation source 4 is turned on, the voltage stored in the capacitor 29 is applied to the sputter evaporation source 4 and the gas pressure suitable for sputtering in the vacuum chamber 3 or the like. If this state is maintained, glow discharge is generated at the target and sputter film formation occurs. During the glow discharge that occurs at this time, the voltage depends on the material and structure of the target, and the voltage is in the range of 100 V to 1000 V. The current is determined by the capacity of the capacitor 29, the charging voltage, the value of the reactor 36, and the discharging voltage. Therefore, the current rises and flows with a waveform similar to the half wavelength of the sine wave and stops. This discharge time is determined by the capacitance of the capacitor 29 and the inductance of the reactor 36. For example, if the target material is Al of φ150 mm under the conditions of a 10 μF capacitor, 20 μH inductance, and 1000 V charging voltage, the glow discharge voltage is about 200 V, the sine wave flowing current peak value is 700 A, and the pulse width Was about 50 μs.
[0028]
In the above circuit, since the switch element 35 is prepared for each sputter evaporation source 4, it is possible to supply pulsed power to each sputter evaporation source 4 alternately in a time-division manner sequentially by a signal from a control mechanism (not shown). By repeating this, film formation can be performed by four sputter evaporation sources 4 using one DC voltage generating mechanism 6 and one power storage unit 29.
Thus, according to the above-described embodiment, a plurality of sputter evaporation sources 4 are pulse-driven by a single DC power supply 6, and the pulse power supply required for the number of sputter evaporation sources 4 is no longer necessary. Even in an apparatus having a plurality of sputter evaporation sources 4, the pulse sputtering method can be executed by one DC voltage generating mechanism 6, and an economical apparatus configuration is possible.
[0029]
Naturally, the inductance of each pulse generator 30 and reactor 36 is set to a preferable value in accordance with the characteristics of each sputter evaporation source 4 installed in a plurality of units, and the pulse current and pulse supplied to each sputter evaporation source 4 are set. The time width can be set optimally, and the inductance of the reactor 36 can be configured to be variable.
Further, in the above example, the pulse width of the pulse voltage supplied to each sputter evaporation source 4 is controlled by the inductance of the reactor 36 of the pulse generator 30 of each sputter evaporation source 4, but it is controlled by the switch element 35 in the circuit. A method of cutting the circuit with a predetermined pulse width is also possible.
[0030]
Alternatively, in another embodiment, it is possible to control the pulse current value and the pulse width itself supplied to each sputter evaporation source 4 by providing the switch element 35 with a current control function.
However, the method of giving the current control function to the switch element 35 as described above may involve control difficulties when the pulse width is short, for example, to the μs level when the pulse current value is large.
FIG. 6 shows an embodiment that addresses such a problem. The difference from the embodiment of FIG. 5 is that a control mechanism 38 for controlling and adjusting the charging voltage of the capacitor 29 is added between the DC voltage generating mechanism 6 and the capacitor 29. . The control mechanism 38 includes, for example, a switching element (current adjusting unit) 39 such as a transistor, MOSEFT, or IGBT, and a comparator 40 that detects the charging voltage of the capacitor 29 and compares it with a predetermined charging voltage to control the switching element 39. Yes.
[0031]
In the case of this embodiment, it is possible to set the charging voltage of the capacitor 29 for each sputter evaporation source 4 by determining the order of the sputter evaporation source 4 that performs pulse discharge in a time division in advance. When this is done, the peak current of the pulse and the input power per pulse can be set for each sputter evaporation source 4.
FIG. 7 shows another embodiment. The difference between this embodiment and the embodiment of FIG. 5 or the embodiment of FIG. 6 is that the sputter evaporation source 4 and the anode (+) of the DC voltage generating mechanism 6 are short-circuited for each sputter evaporation source 4. The switch element (switch means) 42 for attaching is attached. The switch element 42 is in an OFF (open) state while the pulse discharge power is supplied to each sputter evaporation source 4, but is turned on (closed) during the pulse discharge, and the sputter evaporation source 4 is turned off. It can be connected to the anode (−) of the DC voltage generating mechanism 6.
[0032]
As described above, when another sputter evaporation source 4 is pulsed while one sputter evaporation source 4 is connected to the anode, the sputter evaporation source 4 connected to the anode is glow-discharged in the same manner as the vacuum chamber 3. It is effective when the discharge is not stable because the anode area is insufficient. In particular, when an insulating oxide film is formed by sputtering in an oxygen atmosphere using aluminum as a target, for example, a normal anode such as the vacuum chamber 3 is covered with the insulating film and does not function effectively as an anode. Therefore, the stability of the discharge can be remarkably improved by using the target whose conductive surface is always exposed in the sputter evaporation source 4 as the anode.
[0033]
【The invention's effect】
When power from a DC voltage generating mechanism having a number smaller than the number of sputter evaporation sources is distributed and supplied to a plurality of sputter evaporation sources in a pulsed manner, a sputter apparatus having an economical configuration is obtained.
In addition, when some of the sputter evaporation sources are used as the discharge anode, the discharge stability can be ensured even if the anode area is insufficient.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block chart of a sputtering apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a block chart of a sputtering apparatus according to a second embodiment.
FIG. 3 is a detailed circuit diagram of the power control mechanism of FIG. 2;
FIG. 4 is a block chart of a sputtering apparatus according to a third embodiment.
FIG. 5 is a block chart of a sputtering apparatus according to a fourth embodiment.
FIG. 6 is a block chart of a sputtering apparatus according to a fifth embodiment.
FIG. 7 is a block chart of a sputtering apparatus according to a sixth embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sputtering device 2 Power supply device 3 Vacuum chamber 4 Sputter evaporation source 6 DC voltage generation mechanism (DC power supply)
7 Pulse distribution supply means 9 Power storage (capacitor)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Pulse generation part 15 Switch element 16 Inductance element 18 Power control mechanism 22 Switch element 29 Electric power storage part (capacitor)
30 Pulse generator 35 Switch element 36 Inductance element (reactor)
38 Control mechanism 42 Switch means (switch element)

Claims (14)

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、スパッタ蒸発源(4)の数より少ない数の直流電圧発生機構(6)と、当該直流電圧発生機構(6)の陰極側に接続されて前記各スパッタ蒸発源(4)毎に接続されたパルス分配供給手段(7)とを備えており、
前記各パルス分配供給手段(7)は、各スパッタ蒸発源(4)毎に前記直流電圧発生機構(6)からの電力を蓄えるために設けられた電力貯蔵部(9)と、各電力貯蔵部(9)に蓄えられた電力をパルス状にして各スパッタ蒸発源(4)にパルス状電力を供給するパルス発生部(10)とを備えていることを特徴とするスパッタ装置。
In a sputtering apparatus provided with a power supply device (2) for supplying power to a plurality of sputtering evaporation sources (4),
The power supply unit (2) is connected to the cathode side of the DC voltage generating mechanism (6), which is smaller in number than the number of the sputter evaporation sources (4), and connected to the cathode side of the DC voltage generating mechanism (6). 4) pulse distribution supply means (7) connected to each other,
Each pulse distribution supply means (7) includes a power storage unit (9) provided to store power from the DC voltage generation mechanism (6) for each sputter evaporation source (4), and each power storage unit. A sputtering apparatus comprising: a pulse generation unit (10) configured to pulse the power stored in (9) and supply the pulsed power to each sputtering evaporation source (4) .
前記電力貯蔵部(9)はコンデンサであり、前記パルス発生部(10)は、スイッチ素子(15)とインダクタンス素子(16)で構成さ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。The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the power storage unit (9) is a capacitor, and the pulse generation unit (10) includes a switch element (15) and an inductance element (16). . 前記各電力貯蔵部(9)と前記直流電圧発生機構(6)との間には、各電力貯蔵部(9)の貯蔵電力を制御調整するための電力制御機構(18)が設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載のスパッタ装置。 A power control mechanism (18) for controlling and adjusting the stored power of each power storage section (9) is provided between each power storage section (9) and the DC voltage generation mechanism (6). The sputtering apparatus according to claim 1, wherein: いずれかのスパッタ蒸発源(4)にパルス状電力が供給されないパルスOFF期間において、当該OFF期間となっているスパッタ蒸発源(4)を前記直流電圧発生機構(6)の陽極に切替接続するスイッチ素子(22)が設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のスパッタ装置。 Switch for switching and connecting the sputter evaporation source (4) in the OFF period to the anode of the DC voltage generating mechanism (6) in a pulse OFF period in which no pulsed power is supplied to any one of the sputter evaporation sources (4) The sputtering apparatus according to claim 1, wherein an element (22) is provided . 前記複数のスパッタ蒸発源(4)のうち一のスパッタ蒸発源(4)にパルス状電力が供給されているときに、他の少なくとも一のスパッタ蒸発源(4)を前記直流電圧発生機構(6)の陽極に切替接続するスイッチ素子(22)が設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のスパッタ装置。 When pulsed power is supplied to one of the plurality of sputter evaporation sources (4), at least one other sputter evaporation source (4) is connected to the DC voltage generating mechanism (6). A sputtering device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a switch element (22) for switching connection to the anode of ( 1 ). 電源から複数のスパッタ蒸発源(4)に電力を供給してスパッタ法により皮膜を被処理物に形成する方法において、In a method of forming a film on an object to be processed by sputtering by supplying power from a power source to a plurality of sputtering evaporation sources (4),
前記電源を直流電圧が出力されるものとし、前記電源からの電力を前記各スパッタ蒸発源(4)毎に蓄えて、蓄えた電力をパルス状にして各スパッタ蒸発源(4)にパルス状電力を供給するに際し、いずれかのスパッタ蒸発源(4)に電力が供給されないOFF期間において、当該OFF期間となっているスパッタ蒸発源(4)を前記電源の陽極に接続して、電力が供給されているスパッタ蒸発源(4)との間で発生される放電の陽極として用いることを特徴とするスパッタ方法。It is assumed that a DC voltage is output from the power source, the power from the power source is stored for each sputter evaporation source (4), and the stored power is pulsed to each sputter evaporation source (4). In the OFF period in which power is not supplied to any one of the sputter evaporation sources (4), power is supplied by connecting the sputter evaporation source (4) in the OFF period to the anode of the power source. A sputtering method characterized by being used as an anode for a discharge generated between the sputtering evaporation source (4).
電源から複数のスパッタ蒸発源(4)に電力を供給してスパッタ法により被膜を被処理物に形成する方法において、
前記電源を直流電圧が出力されるものとし、前記電源からの電力を前記各スパッタ蒸発源(4)毎に蓄えて、蓄えた電力をパルス状にして各スパッタ蒸発源(4)にパルス状電力を供給するに際し、前記複数のスパッタ蒸発源(4)のうち一のスパッタ蒸発源(4)に電力が供給されているときに、他の少なくとも一のスパッタ蒸発源(4)を前記電源の陽極に接続して、電力が供給されているスパッタ蒸発源(4)との間で発生される放電の陽極として用いることを特徴とするスパッタ方法。
In a method of forming a film on an object to be processed by sputtering by supplying power from a power source to a plurality of sputtering evaporation sources (4),
It is assumed that a DC voltage is output from the power source, the power from the power source is stored for each sputter evaporation source (4), and the stored power is pulsed to each sputter evaporation source (4). When power is supplied to one sputter evaporation source (4) of the plurality of sputter evaporation sources (4), at least one other sputter evaporation source (4) is connected to the anode of the power source. A sputtering method characterized by being used as an anode for a discharge generated between the power source and a sputter evaporation source (4) to which electric power is supplied .
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(6)と、該直流電圧発生機構(6)からの電力を蓄える1台の電力貯蔵部(29)とを有し、電力貯蔵部(29)に蓄えた電力を各スパッタ蒸発源(4)毎に時分割パルス状に順次分配供給する複数のパルス分配供給手段(27)が設けられており、前記各パルス分配供給手段(27)は前記直流電圧発生機構(6)の陰極側に接続されていることを特徴とするスパッタ装置。
In a sputtering apparatus provided with a power supply device (2) for supplying power to a plurality of sputtering evaporation sources (4),
The power supply device (2) includes one DC voltage generation mechanism (6) and one power storage unit (29) that stores power from the DC voltage generation mechanism (6). A plurality of pulse distribution supply means (27) for sequentially distributing the power stored in (29) for each sputter evaporation source (4) in a time-division pulse form is provided, and each of the pulse distribution supply means (27) the features and be away sputtering device that is connected to the cathode side of the DC voltage generating mechanism (6).
前記電力貯蔵部(29)がコンデンサであり、前記パルス分配供給手The power storage unit (29) is a capacitor, and the pulse distribution supply unit 段(27)が、スイッチ素子(35)とインダクタンス素子(36)とで構成されていることを特徴とする請求項8に記載のスパッタ装置。The sputtering apparatus according to claim 8, wherein the stage (27) is composed of a switch element (35) and an inductance element (36). 前記電源装置(2)は、前記電力貯蔵部(29)への充電電圧の制御により、電力貯蔵部(29)からパルス状に各スパッタ蒸発源(4)に供給する電力を各スパッタ蒸発源(4)毎に設定可能とする制御手段(38)を、備えていることを特徴とする請求項8又は9に記載のスパッタ装置。 The power supply device (2) is configured to control the charging voltage to the power storage unit (29) so that the power supplied from the power storage unit (29) to each sputter evaporation source (4) in a pulsed manner is supplied to each sputter evaporation source ( The sputter apparatus according to claim 8 or 9, further comprising control means (38) that can be set every 4) . いずれかのスパッタ蒸発源(4)にパルス状電力が供給されないパルスOFF期間において、当該OFF期間となっているスパッタ蒸発源(4)を前記直流電圧発生機構(6)の陽極に切替接続するスイッチ素子(42)が設けられていることを特徴とする請求項8〜10のいずれかに記載のスパッタ装置。 Switch for switching and connecting the sputter evaporation source (4) in the OFF period to the anode of the DC voltage generating mechanism (6) in a pulse OFF period in which no pulsed power is supplied to any one of the sputter evaporation sources (4) 11. The sputtering apparatus according to claim 8, further comprising an element (42) . 前記複数のスパッタ蒸発源(4)のうち一のスパッタ蒸発源(4)にパルス状電力が供給されているときに、他の少なくとも一のスパッタ蒸発源(4)を前記直流電圧発生機構(6)の陽極に切替接続するスイッチ素子(42)が設けられていることを特徴とする請求項8〜10のいずれかに記載のスパッタ装置。 When pulsed power is supplied to one of the plurality of sputter evaporation sources (4), at least one other sputter evaporation source (4) is connected to the DC voltage generating mechanism (6). A sputtering device according to any one of claims 8 to 10 , wherein a switching element (42) for switching connection to the anode is provided . 1つの電源から複数のスパッタ蒸発源(4)に電力を供給してスパッタ法により皮膜を被処理物に形成する方法において、In a method of forming a film on an object to be processed by a sputtering method by supplying electric power from a single power source to a plurality of sputtering evaporation sources (4),
前記電源を直流電圧が出力されるものとし、前記電源からの電力を1台の電力貯蔵部(29)に蓄えておき、電力貯蔵部(29)に蓄えた電力を各スパッタ蒸発源(4)毎に時分割パルス状に順次分配供給するに際し、当該OFF期間となっているスパッタ蒸発源(4)を前記電源の陽極に接続して、電力が供給されているスパッタ蒸発源(4)との間で発生される放電の陽極として用いることを特徴とするスパッタ方法。  It is assumed that a DC voltage is output from the power source, the power from the power source is stored in one power storage unit (29), and the power stored in the power storage unit (29) is stored in each sputter evaporation source (4). When sequentially distributing and supplying time-divided pulses every time, the sputter evaporation source (4) in the OFF period is connected to the anode of the power source, and the sputter evaporation source (4) to which power is supplied is connected. A sputtering method characterized by being used as an anode for discharge generated between the two.
1つの電源から複数のスパッタ蒸発源(4)に電力を供給してスパッタ法により被膜を被処理物に形成する方法において、In a method of forming a film on an object to be processed by sputtering by supplying power to a plurality of sputtering evaporation sources (4) from one power source,
前記電源を直流電圧が出力されるものとし、前記電源からの電力を1台の電力貯蔵部(29)に蓄えておき、電力貯蔵部(29)に蓄えた電力を各スパッタ蒸発源(4)毎に時分割パルス状に順次分配供給するに際し、前記複数のスパッタ蒸発源(4)のうち一のスパッタ蒸発源(4)に電力が供給されているときに、他の少なくとも一のスパッタ蒸発源(4)を前記電源の陽極に接続して、電力が供給されているスパッタ蒸発源(4)との間で発生される放電の陽極として用いることを特徴とするスパッタ方法。It is assumed that a DC voltage is output from the power source, the power from the power source is stored in one power storage unit (29), and the power stored in the power storage unit (29) is stored in each sputter evaporation source (4). At the time of sequentially distributing and supplying time-divided pulses every time, when power is supplied to one of the plurality of sputter evaporation sources (4), at least one other sputter evaporation source (4) Sputtering method characterized by being connected to the anode of the power source and used as an anode for discharge generated between the sputtering evaporation source (4) to which power is supplied.
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