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JP5301340B2 - Sputtering apparatus and film forming method - Google Patents
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dual cathode type sputtering apparatus which can be downsized and can reduce production cost, and to provide a film deposition method. <P>SOLUTION: The sputtering apparatus 1A comprises a vacuum chamber 3, at least a pair of targets 4, 5 provided in the vacuum chamber 3 and arranged opposite to an object S1 for film deposition, an AC power source 6 for applying the AC voltage Vmf1, Vmf2 to the targets 4, 5 so that the cathode and the anode are alternately changed between the pair of targets 4, 5, a high frequency power source 10 for generating the high frequency voltage Vrf to be applied in a superposed manner on the AC voltage Vmf1, Vmf2, and a high-speed switching circuit 11 which is connected between the high frequency power source 10 and the pair of targets 4, 5 to alternately change the high frequency voltage Vrf to each of the pair of targets 4, 5, and apply it thereto. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、スパッタリング装置および成膜方法に関するものである。   The present invention relates to a sputtering apparatus and a film forming method.

近年、直流スパッタリング装置の放電維持電圧を低減して膜へのダメージを抑制するため、カソードとなるターゲットに高周波電圧(RF:Radio Frequency)を重畳する方式が多く用いられている。しかし、この方式では、抵抗率が高い材料或いは絶縁性の材料を成膜する場合、アノード周辺やチャンバの内壁がこれらの材料によって覆われアノードとして機能しなくなる、いわゆるアノード消失現象が発生して放電が不安定となる問題がある。   In recent years, in order to reduce the discharge sustaining voltage of a DC sputtering apparatus and suppress damage to the film, a method of superposing a radio frequency (RF) on a target serving as a cathode is often used. However, in this method, when a high resistivity material or an insulating material is formed, the anode periphery and the inner wall of the chamber are covered with these materials and do not function as an anode. There is a problem that becomes unstable.

そこで、2台のターゲットをチャンバ内に配置し、これらのターゲットに対しカソードとなる電圧及びアノードとなる電圧を交互に切り替えて印加する方式が考え出された(いわゆるデュアルカソード方式)。例えば、特許文献1には真空チャンバ内に一対のターゲットを備えたスパッタリング装置が開示されている。   In view of this, a method has been devised in which two targets are arranged in a chamber, and a cathode voltage and an anode voltage are alternately switched and applied to these targets (so-called dual cathode method). For example, Patent Document 1 discloses a sputtering apparatus including a pair of targets in a vacuum chamber.

図7は、従来のデュアルカソード型スパッタリング装置の構成を概略的に示すブロック図である。図7に示すように、従来のスパッタリング装置100は、チャンバ101内に配置された2台のターゲット111及び121と、これらのターゲット111及び121に中周波(MF:Mid Frequency)の交流電圧を印加するための交流電源(MF電源)130と、交流電源130とターゲット111及び121それぞれとの間に配置されたローパスフィルタ(LPF)112及び122とを備えている。また、スパッタリング装置100は、ターゲット111に高周波電圧を印加するための高周波電源113と、ターゲット112に高周波電圧を印加するための高周波電源123とを更に備えている。そして、ターゲット111と高周波電源113との間にはインピーダンス整合のための高周波整合回路(マッチングボックス)114が設けられ、同様にターゲット121と高周波電源123との間には高周波整合回路124が設けられる。高周波電源113(123)は、交流電源130によりターゲット111(121)に負の電圧が印加されてカソードとなっている場合に、高周波電圧をターゲット111(121)に印加する。   FIG. 7 is a block diagram schematically showing a configuration of a conventional dual cathode sputtering apparatus. As shown in FIG. 7, a conventional sputtering apparatus 100 applies two targets 111 and 121 arranged in a chamber 101, and applies an intermediate voltage (MF: Mid Frequency) AC voltage to these targets 111 and 121. AC power supply (MF power supply) 130 and low-pass filters (LPF) 112 and 122 disposed between the AC power supply 130 and the targets 111 and 121, respectively. The sputtering apparatus 100 further includes a high frequency power supply 113 for applying a high frequency voltage to the target 111 and a high frequency power supply 123 for applying a high frequency voltage to the target 112. A high-frequency matching circuit (matching box) 114 for impedance matching is provided between the target 111 and the high-frequency power source 113, and similarly, a high-frequency matching circuit 124 is provided between the target 121 and the high-frequency power source 123. . The high frequency power supply 113 (123) applies a high frequency voltage to the target 111 (121) when a negative voltage is applied to the target 111 (121) from the AC power supply 130 to serve as a cathode.

特開平2004−27277号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-27277

図7に示したように、従来のデュアルカソード型スパッタリング装置では、一つのターゲットにつき一台の高周波電源を使用しているので、装置の小型化や生産コストの抑制を妨げる一因となる。本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、装置を小型化でき且つ生産コストを低減できるデュアルカソード型のスパッタリング装置および成膜方法を提供することを目的とする。   As shown in FIG. 7, the conventional dual cathode sputtering apparatus uses one high-frequency power source for one target, which is one factor that hinders downsizing of the apparatus and suppression of production costs. The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a dual cathode type sputtering apparatus and a film forming method capable of reducing the size of the apparatus and reducing the production cost.

上記した課題を解決するために、本発明によるスパッタリング装置は、真空チャンバと、真空チャンバ内に設けられ、成膜対象物に対向して配置された少なくとも一対のターゲットと、該一対のターゲット間でカソード及びアノードが交互に入れ替わるように各ターゲットに交流電圧を印加する交流電源と、交流電圧に重畳して印加される高周波電圧を発生する高周波電源と、高周波電源と一対のターゲットとの間に接続され、高周波電圧を一対のターゲットのそれぞれに対し交互に切り替えて印加するスイッチング手段とを備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, a sputtering apparatus according to the present invention includes a vacuum chamber, at least a pair of targets provided in the vacuum chamber and arranged to face a film formation target, and between the pair of targets. An AC power supply that applies an AC voltage to each target so that the cathode and the anode are alternately switched, a high-frequency power supply that generates a high-frequency voltage that is superimposed on the AC voltage, and a connection between the high-frequency power supply and a pair of targets Switching means for alternately switching and applying the high-frequency voltage to each of the pair of targets.

また、本発明による成膜方法は、成膜対象物に対向して真空チャンバ内に配置された少なくとも一対のターゲットを用い、該一対のターゲット間でカソード及びアノードが交互に入れ替わるように各ターゲットに交流電圧を印加することにより成膜対象物上に膜を形成する成膜方法であって、一対のターゲットに共用の高周波電源により生成された高周波電圧を、一対のターゲットのそれぞれに対し交互に切り替えつつ交流電圧に重畳して印加することを特徴とする。   In addition, the film forming method according to the present invention uses at least a pair of targets disposed in a vacuum chamber so as to face a film formation target, and applies each target so that the cathode and the anode are alternately switched between the pair of targets. A film forming method for forming a film on an object to be formed by applying an alternating voltage, wherein a high frequency voltage generated by a high frequency power source shared by a pair of targets is alternately switched for each of the pair of targets. While being superimposed on the AC voltage, it is applied.

上記したスパッタリング装置及び成膜方法においては、一対のターゲットに対して共通の高周波電源が用いられており、この高周波電源からの高周波電圧を一対のターゲットのそれぞれに交互に切り替えて印加している。このような構成により、一対のターゲットに対して高周波電源が一つで済むので、従来のデュアルカソード型スパッタリング装置と比較して装置を小型化でき、且つ生産コストを低減できる。   In the sputtering apparatus and the film forming method described above, a common high-frequency power source is used for the pair of targets, and a high-frequency voltage from the high-frequency power source is alternately switched and applied to each of the pair of targets. With such a configuration, since only one high-frequency power source is required for a pair of targets, the apparatus can be downsized and the production cost can be reduced as compared with a conventional dual cathode sputtering apparatus.

また、スパッタリング装置及び成膜方法は、(スイッチング手段が、)一対のターゲットに対する高周波電圧の切り替えを交流電圧に基づいて制御することを特徴としてもよい。これにより、カソードとアノードとが入れ替わる周期に合わせた高周波電圧の切り替えを容易に且つ精度よく実現できる。   Further, the sputtering apparatus and the film forming method may be characterized in that the switching means controls switching of the high-frequency voltage for the pair of targets based on the AC voltage. This makes it possible to easily and accurately switch the high-frequency voltage in accordance with the cycle in which the cathode and the anode are switched.

その場合、スパッタリング装置及び成膜方法は、(スイッチング手段が、)一対のターゲットに対して高周波電圧を切り替えるタイミングを、交流電圧により該一対のターゲット間でカソード及びアノードが入れ替わるタイミングに一致させることを特徴としてもよい。或いは、スパッタリング装置及び成膜方法は、(スイッチング手段が、)一対のターゲットに対して高周波電圧を切り替えるタイミングを、交流電圧により該一対のターゲット間でカソード及びアノードが入れ替わるタイミングから所定時間だけシフトさせることを特徴としてもよい。特に、高周波電圧を切り替えるタイミングをシフトさせた場合には、例えば一方のターゲットがカソードからアノードに変化する前に他方のターゲットに対し高周波電圧を重畳させることにより、カソード/アノードの切り替え時に放電を継続させることが可能となり、高周波電源とターゲットとのインピーダンス整合を容易化できる。   In that case, the sputtering apparatus and the film forming method are configured so that the timing at which the switching means switches the high-frequency voltage for the pair of targets coincides with the timing at which the cathode and the anode are switched between the pair of targets by the AC voltage. It may be a feature. Alternatively, in the sputtering apparatus and the film forming method, the timing at which the switching means switches the high-frequency voltage for the pair of targets is shifted by a predetermined time from the timing at which the cathode and the anode are switched between the pair of targets by the AC voltage. This may be a feature. In particular, when the timing for switching the high-frequency voltage is shifted, for example, by superimposing the high-frequency voltage on the other target before one target changes from the cathode to the anode, the discharge is continued when the cathode / anode is switched. Therefore, impedance matching between the high frequency power source and the target can be facilitated.

また、スパッタリング装置は、スイッチング手段が、一対のターゲットに対して高周波電圧を切り替えるためのスイッチング素子と、交流電圧に基づいて生成されスイッチング素子の制御端子に入力される制御信号を遅延させる遅延回路とを有することを特徴としてもよい。これにより、高周波電圧を切り替えるタイミングを所定時間だけシフトさせるための構成を簡易に実現できる。   Further, the sputtering apparatus includes a switching element for switching the high-frequency voltage for the pair of targets, a delay circuit that delays a control signal that is generated based on the AC voltage and is input to the control terminal of the switching element. It is good also as having. Thereby, the structure for shifting the timing which switches a high frequency voltage only for predetermined time is easily realizable.

また、スパッタリング装置は、所定時間を交流電圧の半周期内で任意の時間に変更するための操作手段を更に備えることを特徴としてもよい。これにより、成膜材料の違いによる上記所定時間の調整を容易にすることができる。   Further, the sputtering apparatus may further include an operation unit for changing the predetermined time to an arbitrary time within a half cycle of the AC voltage. Thereby, adjustment of the said predetermined time by the difference in film-forming material can be made easy.

また、スパッタリング装置は、ターゲットが複数対設けられ、共通の高周波電源からスイッチング手段を介して複数対のターゲットへ高周波電圧が配分されることを特徴としてもよい。これにより、大面積の成膜対象物に対して効率良く成膜することができる。その場合、スパッタリング装置は、スイッチング手段と複数対のターゲットとの間に接続された位相調整器を更に備えることが好ましい。   Further, the sputtering apparatus may be characterized in that a plurality of pairs of targets are provided, and a high-frequency voltage is distributed from a common high-frequency power source to the plurality of pairs of targets via switching means. Thereby, it is possible to efficiently form a film on a large-area film formation target. In that case, it is preferable that the sputtering apparatus further includes a phase adjuster connected between the switching unit and the plurality of pairs of targets.

本発明によるスパッタリング装置及び成膜方法によれば、装置を小型化でき且つ生産コストを低減できる。   According to the sputtering apparatus and the film forming method of the present invention, the apparatus can be miniaturized and the production cost can be reduced.

本発明の第1実施形態に係るスパッタリング装置1Aの構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a sputtering apparatus 1A according to a first embodiment of the present invention. ターゲット4,5に対して高周波電圧を切り替えるタイミングを、交流電圧により該ターゲット4,5間でカソード及びアノードが入れ替わるタイミングに一致させた場合における、(a)一方のターゲット4に印加される交流電圧、(b)一方のターゲット4に印加される高周波電圧、(c)他方のターゲット5に印加される交流電圧、及び(d)他方のターゲット5に印加される高周波電圧をそれぞれ示すタイミングチャートである。(A) AC voltage applied to one target 4 when the timing of switching the high-frequency voltage with respect to the targets 4 and 5 is made coincident with the timing of switching the cathode and anode between the targets 4 and 5 by the AC voltage (B) A high-frequency voltage applied to one target 4, (c) an AC voltage applied to the other target 5, and (d) a high-frequency voltage applied to the other target 5. . ターゲット4,5に対して高周波電圧を切り替えるタイミングを、交流電圧により該ターゲット4,5間でカソード及びアノードが入れ替わるタイミングから所定時間Δt(2.5マイクロ秒)だけ前にシフトさせた場合における、(a)一方のターゲット4に印加される交流電圧、(b)一方のターゲット4に印加される高周波電圧、(c)他方のターゲット5に印加される交流電圧、及び(d)他方のターゲット5に印加される高周波電圧をそれぞれ示すタイミングチャートである。In the case where the timing for switching the high-frequency voltage with respect to the targets 4 and 5 is shifted by a predetermined time Δt (2.5 microseconds) from the timing at which the cathode and the anode are switched between the targets 4 and 5 by the AC voltage, (A) AC voltage applied to one target 4, (b) high frequency voltage applied to one target 4, (c) AC voltage applied to the other target 5, and (d) other target 5 6 is a timing chart showing high-frequency voltages applied to the two. スパッタリング装置1Aが備える(a)ローパスフィルタ7、(b)高周波整合回路12、及び(c)高速スイッチング回路11の各内部構成を示す図である。It is a figure which shows each internal structure of (a) low-pass filter 7, (b) high frequency matching circuit 12, and (c) high-speed switching circuit 11 with which sputtering apparatus 1A is provided. 本発明の第2実施形態に係るスパッタリング装置1Bの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of sputtering device 1B which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 第2実施形態の変形例としてスパッタリング装置1Cの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of 1 C of sputtering devices as a modification of 2nd Embodiment. 従来のデュアルカソード型スパッタリング装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional dual cathode type | mold sputtering apparatus.

以下、添付図面を参照しながら本発明によるスパッタリング装置および成膜方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of a sputtering apparatus and a film forming method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

(第1の実施の形態)
図1を参照すると、第1実施形態に係るスパッタリング装置1Aは、いわゆるデュアルカソード型のスパッタリング装置であって、真空チャンバ3と、真空チャンバ3内に設けられた一対のターゲット4,5と、一対のターゲット4,5に交流電圧Vmf1,Vmf2を印加する交流電源6と、交流電源6と一対のターゲット4,5との間に設けられたローパスフィルタ7,8とを備えている。また、スパッタリング装置1Aは、交流電圧Vmf1,Vmf2に重畳して印加される高周波電圧Vrfを発生する高周波電源10と、高周波電圧Vrfを一対のターゲット4,5のそれぞれに対し交互に切り替えて印加する高速スイッチング回路11と、高速スイッチング回路11と一対のターゲット4,5との間に設けられた高周波整合回路12,13とを備えている。
(First embodiment)
Referring to FIG. 1, a sputtering apparatus 1A according to the first embodiment is a so-called dual cathode type sputtering apparatus, and includes a vacuum chamber 3, a pair of targets 4 and 5 provided in the vacuum chamber 3, and a pair AC power supply 6 for applying AC voltages Vmf1 and Vmf2 to the targets 4 and 5, and low-pass filters 7 and 8 provided between the AC power supply 6 and the pair of targets 4 and 5. Further, the sputtering apparatus 1A alternately switches and applies the high-frequency power source 10 that generates the high-frequency voltage Vrf applied to the AC voltages Vmf1 and Vmf2 and the pair of targets 4 and 5 alternately. A high-speed switching circuit 11 and high-frequency matching circuits 12 and 13 provided between the high-speed switching circuit 11 and the pair of targets 4 and 5 are provided.

真空チャンバ3内には、成膜対象物S1が収容される。成膜対象物S1の表面に成膜される材料としては、例えば酸化亜鉛(ZnO)、SiC等の半導体層、アモルファスシリコン等が挙げられる。ターゲット4,5は、このような成膜材料から成る平板状の部材であるが、円筒形をしたターゲットを使用しても良い。ターゲット4,5は、真空チャンバ3内において成膜対象物S1に対向して配置されており、成膜対象物S1の成膜対象面に沿った方向に並んで設置されている。   In the vacuum chamber 3, a film formation target S1 is accommodated. Examples of the material to be deposited on the surface of the deposition target S1 include semiconductor layers such as zinc oxide (ZnO) and SiC, and amorphous silicon. The targets 4 and 5 are flat plate members made of such a film forming material, but a cylindrical target may be used. The targets 4 and 5 are disposed in the vacuum chamber 3 so as to face the film formation target S1 and are arranged side by side in a direction along the film formation target surface of the film formation target S1.

交流電源6は、一対のターゲット4,5のそれぞれと電気的に接続されており、一対のターゲット4,5間でカソード及びアノードが交互に入れ替わるように、各ターゲット4,5に交流電圧Vmf1,Vmf2を印加する。交流電源6が発生する交流電圧の周波数は、例えば10[kHz]〜40[kHz]といった中周波(MF)であり、一実施例としては20[kHz]である。また、交流電源6の定格出力は、例えば10[kW]〜30[kW]である。交流電源6は、ターゲット4,5に対して互いに逆位相となる交流電圧Vmf1,Vmf2を印加する。すなわち、交流電圧Vmf1によってターゲット4の電位が負(カソード)となるときには交流電圧Vmf2によってターゲット5の電位が正(アノード)となり、交流電圧Vmf1によってターゲット4の電位が正(アノード)であるときには交流電圧Vmf2によってターゲット5の電位が負(カソード)となる。   The AC power source 6 is electrically connected to each of the pair of targets 4 and 5, and the AC voltage Vmf 1 is applied to each target 4 and 5 so that the cathode and the anode are alternately switched between the pair of targets 4 and 5. Vmf2 is applied. The frequency of the AC voltage generated by the AC power source 6 is, for example, a medium frequency (MF) such as 10 [kHz] to 40 [kHz], and is 20 [kHz] as an example. The rated output of the AC power supply 6 is, for example, 10 [kW] to 30 [kW]. The AC power supply 6 applies AC voltages Vmf1 and Vmf2 having opposite phases to the targets 4 and 5. That is, when the potential of the target 4 becomes negative (cathode) by the AC voltage Vmf1, the potential of the target 5 becomes positive (anode) by the AC voltage Vmf2, and when the potential of the target 4 is positive (anode) by the AC voltage Vmf1 The potential of the target 5 becomes negative (cathode) by the voltage Vmf2.

ローパスフィルタ7は、その一端が交流電源6に接続され、他端がターゲット4に接続される。また、ローパスフィルタ8は、その一端が交流電源6に接続され、他端がターゲット5に接続される。ローパスフィルタ7及び8は、高周波電源10から出力された高周波電圧Vrfがターゲット4または5を介して交流電源6へ達することを防ぐために設けられる。すなわち、ローパスフィルタ7及び8は、上述した交流電源6から出力される交流電圧Vmf1,Vmf2の周波数(10〜40[kHz])を通過させ、高周波電源10から出力される高周波電圧Vrfの周波数を遮断するように設計される。   The low-pass filter 7 has one end connected to the AC power source 6 and the other end connected to the target 4. The low-pass filter 8 has one end connected to the AC power source 6 and the other end connected to the target 5. The low-pass filters 7 and 8 are provided to prevent the high-frequency voltage Vrf output from the high-frequency power source 10 from reaching the AC power source 6 via the target 4 or 5. That is, the low-pass filters 7 and 8 pass the frequencies (10 to 40 [kHz]) of the AC voltages Vmf1 and Vmf2 output from the AC power supply 6 described above, and set the frequency of the high-frequency voltage Vrf output from the high-frequency power supply 10. Designed to block.

高周波電源10は、交流電源6からターゲット4,5のそれぞれへ印加される交流電圧Vmf1,Vmf2に重畳して印加される高周波電圧Vrfを継続して発生する。高周波電源10が発生する高周波電圧Vrfの周波数は、例えば13.56[MHz]といった高周波(RF)である。高周波電源10は、一対のターゲット4,5に対して1台のみ設けられる。高周波電源10の定格出力は、例えば数百ワットである。   The high-frequency power source 10 continuously generates a high-frequency voltage Vrf that is applied by being superimposed on the AC voltages Vmf1 and Vmf2 that are applied from the AC power source 6 to the targets 4 and 5, respectively. The frequency of the high frequency voltage Vrf generated by the high frequency power supply 10 is a high frequency (RF) such as 13.56 [MHz], for example. Only one high-frequency power source 10 is provided for the pair of targets 4 and 5. The rated output of the high frequency power supply 10 is several hundred watts, for example.

高速スイッチング回路11は、本実施形態におけるスイッチング手段であり、高周波電源10と一対のターゲット4,5との間に接続されている。高速スイッチング回路11の入力端は高周波電源10の出力端に接続されており、高周波電源10から高周波電圧Vrfを入力する。スイッチング回路11は、この高周波電圧Vrfを一対のターゲット4,5のそれぞれに対し、周期的に交互に切り替えて出力する。すなわち、スイッチング回路11は、或る一定の周期のうち半周期ではターゲット4に高周波電圧Vrfを出力し、残りの半周期ではターゲット5に高周波電圧Vrfを出力するように、高周波電圧の経路を変更(スイッチング)する。こうして高周波電圧Vrfから生成された高周波電圧Vrf1,Vrf2が、ターゲット4,5の各々へ向けて高速スイッチング回路11から出力される。   The high-speed switching circuit 11 is a switching means in the present embodiment, and is connected between the high-frequency power source 10 and the pair of targets 4 and 5. The input terminal of the high-speed switching circuit 11 is connected to the output terminal of the high frequency power supply 10, and the high frequency voltage Vrf is input from the high frequency power supply 10. The switching circuit 11 periodically and alternately outputs the high-frequency voltage Vrf to each of the pair of targets 4 and 5. That is, the switching circuit 11 changes the path of the high-frequency voltage so that the high-frequency voltage Vrf is output to the target 4 in a half cycle of a certain cycle and the high-frequency voltage Vrf is output to the target 5 in the remaining half cycle. (Switching). The high-frequency voltages Vrf1 and Vrf2 thus generated from the high-frequency voltage Vrf are output from the high-speed switching circuit 11 toward the targets 4 and 5, respectively.

また、本実施形態の高速スイッチング回路11には、交流電源6から制御信号Scが提供される。この制御信号Scは、高速スイッチング回路11における一対のターゲット4,5に対する高周波電圧Vrfの切り替えを、交流電圧Vmf1またはVmf2に基づいて制御するための信号である。この制御信号Scは、交流電圧Vmf1またはVmf2そのものでもよく、交流電圧Vmf1またはVmf2に基づいて生成された周期的な信号でもよい。高速スイッチング回路11は、制御信号Scに基づいて、ターゲット4,5に対して高周波電圧Vrfを切り替えるタイミングを、交流電圧Vmf1,Vmf2によりターゲット4,5間でカソード及びアノードが入れ替わるタイミングに一致させるか、或いは所定時間だけシフトさせる。   Further, the control signal Sc is provided from the AC power supply 6 to the high-speed switching circuit 11 of the present embodiment. The control signal Sc is a signal for controlling switching of the high-frequency voltage Vrf for the pair of targets 4 and 5 in the high-speed switching circuit 11 based on the AC voltage Vmf1 or Vmf2. The control signal Sc may be the AC voltage Vmf1 or Vmf2 itself, or may be a periodic signal generated based on the AC voltage Vmf1 or Vmf2. Whether the high-speed switching circuit 11 matches the timing of switching the high-frequency voltage Vrf with respect to the targets 4 and 5 based on the control signal Sc to the timing of switching the cathode and anode between the targets 4 and 5 by the AC voltages Vmf1 and Vmf2. Alternatively, the shift is performed for a predetermined time.

高周波整合回路12,13は、高周波電源10及び高速スイッチング回路11とターゲット4,5との間でインピーダンスを整合させるための回路(マッチングボックス)である。高周波整合回路12は、その一端が高速スイッチング回路11に接続され、他端がターゲット4に接続される。また、高周波整合回路13は、その一端が高速スイッチング回路11に接続され、他端がターゲット5に接続される。   The high-frequency matching circuits 12 and 13 are circuits (matching boxes) for matching impedance between the high-frequency power supply 10 and the high-speed switching circuit 11 and the targets 4 and 5. The high frequency matching circuit 12 has one end connected to the high speed switching circuit 11 and the other end connected to the target 4. The high-frequency matching circuit 13 has one end connected to the high-speed switching circuit 11 and the other end connected to the target 5.

ここで、図2及び図3は、(a)一方のターゲット4に印加される交流電圧Vmf1、(b)一方のターゲット4に印加される高周波電圧Vrf1、(c)他方のターゲット5に印加される交流電圧Vmf2、及び(d)他方のターゲット5に印加される高周波電圧Vrf2、をそれぞれ例示するタイミングチャートである。   2 and 3, (a) an AC voltage Vmf1 applied to one target 4, (b) a high-frequency voltage Vrf1 applied to one target 4, and (c) applied to the other target 5. 6 is a timing chart illustrating an AC voltage Vmf2 and (d) a high-frequency voltage Vrf2 applied to the other target 5.

図2に示す例では、高速スイッチング回路11は、ターゲット4への交流電圧Vmf1が負となっている間(すなわちターゲット4がカソードとなっている間)に高周波電圧Vrf1をターゲット4へ印加し、ターゲット5への交流電圧Vmf2が負となっている間(すなわちターゲット5がカソードとなっている間)に高周波電圧Vrf2をターゲット5へ印加する。また、図2では、ターゲット4,5に対して高周波電圧Vrfを切り替えるタイミングTaを、交流電圧Vmf1(またはVmf2)によりターゲット4,5間でカソード及びアノードが入れ替わるタイミングTbに一致させている。これにより、ターゲット4への交流電圧Vmf1が負となっている期間(すなわちターゲット4がカソードとなっている期間)と、高周波電圧Vrf1が印加されている期間とは完全に一致することとなる。なお、交流電圧Vmf1,Vmf2の周波数が20[kHz]の場合、ターゲット4,5の間でカソードが切り替わってから再び切り替わるまでの時間(図中のΔT)は25マイクロ秒である。   In the example shown in FIG. 2, the high-speed switching circuit 11 applies the high-frequency voltage Vrf1 to the target 4 while the AC voltage Vmf1 to the target 4 is negative (that is, while the target 4 is a cathode), The high-frequency voltage Vrf2 is applied to the target 5 while the AC voltage Vmf2 to the target 5 is negative (that is, while the target 5 is the cathode). In FIG. 2, the timing Ta at which the high-frequency voltage Vrf is switched with respect to the targets 4 and 5 is made coincident with the timing Tb at which the cathode and the anode are switched between the targets 4 and 5 by the AC voltage Vmf1 (or Vmf2). As a result, the period during which the AC voltage Vmf1 to the target 4 is negative (that is, the period during which the target 4 is a cathode) and the period during which the high-frequency voltage Vrf1 is applied completely coincide. When the frequency of the AC voltages Vmf1 and Vmf2 is 20 [kHz], the time (ΔT in the figure) from when the cathode is switched between the targets 4 and 5 to when it is switched again is 25 microseconds.

また、図3に示す例では、高速スイッチング回路11は、ターゲット4への交流電圧Vmf1が主に負となっている間に高周波電圧Vrf1をターゲット4へ印加し、ターゲット5への交流電圧Vmf2が主に負となっている間に高周波電圧Vrf2をターゲット5へ印加する。しかしながら、高速スイッチング回路11は、ターゲット4,5に対して高周波電圧を切り替えるタイミングTaを、交流電圧Vmf1(またはVmf2)によりターゲット4,5間でカソード及びアノードが入れ替わるタイミングTbから所定時間Δtだけ前にシフトさせている。この所定時間Δtは、例えばΔTの1/10であり、ΔTが25マイクロ秒である場合、Δtは例えば2.5マイクロ秒である。なお、このΔtは成膜材料の種類や成膜条件により最適な値が異なるため、スパッタリング装置1Aにおいて操作者が調整可能であることが望ましい。また、ターゲット4,5に対して高周波電圧を切り替える際、印加終了側のターゲットへの高周波電圧の印加時間を若干遅れさせることにより、二つのターゲット4,5に対して瞬間的に同時に高周波電圧が印加されるようにしてもよい。この場合、ターゲット4,5に対する高周波電圧の印加時間は、上述したΔTよりも若干長くなる。   In the example shown in FIG. 3, the high-speed switching circuit 11 applies the high-frequency voltage Vrf1 to the target 4 while the AC voltage Vmf1 to the target 4 is mainly negative, and the AC voltage Vmf2 to the target 5 is The high frequency voltage Vrf2 is applied to the target 5 while it is mainly negative. However, the high-speed switching circuit 11 precedes the timing Ta at which the high frequency voltage is switched with respect to the targets 4 and 5 by a predetermined time Δt from the timing Tb at which the cathode and the anode are switched between the targets 4 and 5 by the AC voltage Vmf1 (or Vmf2). It is shifted to. The predetermined time Δt is, for example, 1/10 of ΔT, and when ΔT is 25 microseconds, Δt is, for example, 2.5 microseconds. Note that since Δt has an optimum value depending on the type of film forming material and film forming conditions, it is desirable that an operator can adjust the sputtering apparatus 1A. Further, when switching the high-frequency voltage to the targets 4 and 5, the high-frequency voltage is instantaneously simultaneously applied to the two targets 4 and 5 by slightly delaying the application time of the high-frequency voltage to the target on the application end side. It may be applied. In this case, the application time of the high frequency voltage to the targets 4 and 5 is slightly longer than ΔT described above.

図4は、スパッタリング装置1Aが備える(a)ローパスフィルタ7、(b)高周波整合回路12、及び(c)高速スイッチング回路11の各内部構成の一例を示している。なお、本実施形態において、ローパスフィルタ8の構成はローパスフィルタ7の構成と同様であり、また高周波整合回路13の構成は高周波整合回路12の構成と同様である。   FIG. 4 shows an example of internal configurations of (a) the low-pass filter 7, (b) the high-frequency matching circuit 12, and (c) the high-speed switching circuit 11 included in the sputtering apparatus 1 </ b> A. In the present embodiment, the configuration of the low-pass filter 8 is the same as the configuration of the low-pass filter 7, and the configuration of the high-frequency matching circuit 13 is the same as the configuration of the high-frequency matching circuit 12.

図4(a)を参照すると、ローパスフィルタ7は、入力端7a、出力端7b、インダクタ14及び15、並びにコンデンサ16によって構成されており、いわゆるT型ローパスフィルタの構成を有している。具体的には、入力端7aと出力端7bとの間にインダクタ14及び15が直列に接続されており、コンデンサ16の一方の電極がインダクタ14とインダクタ15との接点に、他方の電極が接地電位にそれぞれ接続されている。なお、入力端7aは交流電源6の出力端に接続され、出力端7bはターゲット4に接続される。   Referring to FIG. 4A, the low-pass filter 7 includes an input end 7a, an output end 7b, inductors 14 and 15, and a capacitor 16, and has a so-called T-type low-pass filter configuration. Specifically, inductors 14 and 15 are connected in series between the input terminal 7a and the output terminal 7b, one electrode of the capacitor 16 is a contact between the inductor 14 and the inductor 15, and the other electrode is grounded. Each is connected to a potential. The input terminal 7 a is connected to the output terminal of the AC power source 6, and the output terminal 7 b is connected to the target 4.

また、図4(b)を参照すると、高周波整合回路12は、入力端12a、出力端12b、容量可変コンデンサ17及び18、並びにインダクタ19によって構成される。具体的には、容量可変コンデンサ17の一方の電極がインダクタ19を介して入力端12aと接続されており、他方の電極が出力端12bと接続されている。また、容量可変コンデンサ18の一方の電極が入力端12aに、他方の電極が接地電位にそれぞれ接続されている。なお、入力端12aは高速スイッチング回路11に接続され、出力端12bはターゲット4に接続される。   4B, the high-frequency matching circuit 12 includes an input terminal 12a, an output terminal 12b, variable capacitance capacitors 17 and 18, and an inductor 19. Specifically, one electrode of the variable capacitance capacitor 17 is connected to the input end 12a via the inductor 19, and the other electrode is connected to the output end 12b. Also, one electrode of the variable capacitance capacitor 18 is connected to the input terminal 12a, and the other electrode is connected to the ground potential. The input terminal 12 a is connected to the high speed switching circuit 11, and the output terminal 12 b is connected to the target 4.

また、図4(c)を参照すると、高速スイッチング回路11は、入力端11a,11b及び出力端11c,11dと、例えばトランジスタといった一対のスイッチング素子20,21と、スイッチング素子20,21の動作を制御する制御回路22と、遅延回路23とを有する。一対のスイッチング素子20,21は、一対のターゲット4,5に対して高周波電圧Vrfを切り替えるための素子である。スイッチング素子20,21は、その一方の電流端子同士が互いに接続され、これらの電流端子は更に入力端11aに接続されている。この入力端11aには、高周波電源10から高周波電圧Vrfが入力される。また、スイッチング素子20,21の他方の電流端子は、それぞれ出力端11c,11dに接続されている。スイッチング素子20,21の制御端子は、制御回路22に接続されている。制御回路22は、入力端11bを介して交流電源6から制御信号Scを入力する。制御回路22は、制御信号Scに基づいて、制御信号Scと同じ周期で互いに逆位相の2つの制御信号Sc1,Sc2を生成し、これらをスイッチング素子20,21の制御端子(典型的にはベース端子)へ提供する。   4C, the high-speed switching circuit 11 operates the input terminals 11a and 11b and the output terminals 11c and 11d, a pair of switching elements 20, 21 such as transistors, and the operation of the switching elements 20, 21. A control circuit 22 for controlling and a delay circuit 23 are included. The pair of switching elements 20 and 21 are elements for switching the high-frequency voltage Vrf with respect to the pair of targets 4 and 5. The switching elements 20 and 21 have one current terminals connected to each other, and these current terminals are further connected to the input end 11a. A high frequency voltage Vrf is input from the high frequency power supply 10 to the input end 11a. The other current terminals of the switching elements 20 and 21 are connected to the output terminals 11c and 11d, respectively. Control terminals of the switching elements 20 and 21 are connected to the control circuit 22. The control circuit 22 inputs a control signal Sc from the AC power supply 6 through the input terminal 11b. Based on the control signal Sc, the control circuit 22 generates two control signals Sc1 and Sc2 having the same period as the control signal Sc and having opposite phases to each other, and outputs these control signals Sc1 and Sc2 to the control terminals (typically bases) of the switching elements 20 and 21. Terminal).

遅延回路23は、入力端11bと制御回路22との間に接続され、制御信号Scを遅延させる(ひいては、制御信号Sc1,Sc2を遅延させる)ための回路である。例えば、遅延回路23が制御信号Scを所定時間(ΔT−Δt)だけ遅延させることにより、スイッチング素子20,21のスイッチング動作が(ΔT−Δt)だけ遅延し、図3に示したように、タイミングTaがタイミングTbから(ΔT−Δt)だけ遅延、すなわち所定時間Δtだけ前にシフトすることと同義となる。   The delay circuit 23 is connected between the input terminal 11b and the control circuit 22, and is a circuit for delaying the control signal Sc (and thus delaying the control signals Sc1 and Sc2). For example, when the delay circuit 23 delays the control signal Sc by a predetermined time (ΔT−Δt), the switching operation of the switching elements 20 and 21 is delayed by (ΔT−Δt), and the timing as shown in FIG. It is synonymous with Ta being delayed by (ΔT−Δt) from timing Tb, that is, shifted forward by a predetermined time Δt.

この遅延回路23には、上記所定時間Δtを交流電圧Vmf1,Vmf2の半周期(ΔT)内で任意の時間に変更するための操作手段24が接続されていることが好ましい。操作手段24は操作者によって操作され、成膜材料の種類や成膜条件により最適なΔtが設定される。これにより、遅延回路23は、この最適なΔtが実現されるように遅延時間(ΔT−Δt)を制御することが可能となる。なお、所定時間Δtは負の値であっても条件によっては好ましい場合がある。   The delay circuit 23 is preferably connected to an operating means 24 for changing the predetermined time Δt to an arbitrary time within the half cycle (ΔT) of the AC voltages Vmf1 and Vmf2. The operating means 24 is operated by an operator, and an optimum Δt is set depending on the type of film forming material and film forming conditions. Thereby, the delay circuit 23 can control the delay time (ΔT−Δt) so that the optimum Δt is realized. The predetermined time Δt may be a negative value depending on conditions.

以上に説明した本実施形態のスパッタリング装置1Aを用いた成膜方法は、次の通りである。すなわち、本実施形態に係る成膜方法は、成膜対象物S1と対向して真空チャンバ3内に配置された一対のターゲット4,5を用い、該一対のターゲット4,5間でカソード及びアノードが交互に入れ替わるように各ターゲット4,5に交流電圧Vmf1,Vmf2を印加することにより成膜対象物S1上に膜を形成する。そして、この成膜の際に、ターゲット4,5に共用の高周波電源10により生成された高周波電圧Vrfを、ターゲット4,5のそれぞれに対し交互に切り替えつつ交流電圧Vmf1,Vmf2に重畳して印加する。   The film forming method using the sputtering apparatus 1A of the present embodiment described above is as follows. That is, the film forming method according to the present embodiment uses a pair of targets 4 and 5 disposed in the vacuum chamber 3 so as to face the film forming object S1, and a cathode and an anode between the pair of targets 4 and 5. A film is formed on the film formation target S1 by applying AC voltages Vmf1 and Vmf2 to the targets 4 and 5 so that are alternately switched. During the film formation, the high frequency voltage Vrf generated by the high frequency power supply 10 shared with the targets 4 and 5 is applied to the targets 4 and 5 while being alternately switched to the alternating voltages Vmf1 and Vmf2. To do.

また、本実施形態に係る成膜方法では、ターゲット4,5に対する高周波電圧Vrfの切り替えを交流電圧Vmf1又はVmf2に基づいて制御する。そして、ターゲット4,5に対して高周波電圧Vrfを切り替えるタイミングTaを、交流電圧Vmf1,Vmf2によりターゲット4,5間でカソード及びアノードが入れ替わるタイミングTbに一致させるか、或いは所定時間Δtだけシフトさせる。   In the film forming method according to this embodiment, switching of the high-frequency voltage Vrf with respect to the targets 4 and 5 is controlled based on the AC voltage Vmf1 or Vmf2. Then, the timing Ta for switching the high-frequency voltage Vrf with respect to the targets 4 and 5 is made to coincide with the timing Tb at which the cathode and the anode are switched between the targets 4 and 5 by the AC voltages Vmf1 and Vmf2, or shifted by a predetermined time Δt.

本実施形態によるスパッタリング装置1A及び成膜方法によれば、一対のターゲット4,5に対して高周波電源10が一つで済むので、従来の高周波重畳型のデュアルカソード型スパッタリング装置と比較して装置を小型化でき、且つ生産コストを低減できる。   According to the sputtering apparatus 1A and the film forming method according to the present embodiment, since only one high-frequency power source 10 is required for the pair of targets 4 and 5, the apparatus is compared with the conventional high-frequency superimposed dual-cathode sputtering apparatus. Can be reduced in size and the production cost can be reduced.

また、本実施形態のように、高速スイッチング回路11は、ターゲット4,5に対する高周波電圧Vrfの切り替えを交流電圧Vmf1,Vmf2に基づいて制御することが好ましい。これにより、カソードとアノードとが入れ替わる周期に合わせた高周波電圧Vrfの切り替えを容易に且つ精度よく実現できる。   Further, as in this embodiment, the high-speed switching circuit 11 preferably controls switching of the high-frequency voltage Vrf with respect to the targets 4 and 5 based on the AC voltages Vmf1 and Vmf2. This makes it possible to easily and accurately switch the high-frequency voltage Vrf in accordance with the cycle in which the cathode and the anode are switched.

その場合、高速スイッチング回路11は、本実施形態のように、ターゲット4,5に対して高周波電圧Vrfを切り替えるタイミングTaを、交流電圧Vmf1,Vmf2によりターゲット4,5間でカソード及びアノードが入れ替わるタイミングTbから所定時間Δt(但し、0<|Δt|<ΔT)だけシフトさせることが更に好ましい。これにより、例えば一方のターゲット4がカソードからアノードに変化する前に他方のターゲット5に対し高周波電圧Vrfを重畳させることができるので、カソード/アノードの切り替え時に放電(プラズマ)を継続させることが可能となる。一般的に、放電時と非放電時とでは高周波電源とターゲットとの間のインピーダンス整合条件が大きく異なるため、このように放電を継続させることにより、高周波電源10とターゲット4,5との間の高周波整合回路12,13によるインピーダンス整合を容易化でき、またカソード/アノードの切り替え時に、いわゆるトリガー動作を省略して放電を開始させることも可能となる。   In this case, the high-speed switching circuit 11 uses the timing Ta at which the high-frequency voltage Vrf is switched with respect to the targets 4 and 5 as in the present embodiment, and the timing at which the cathode and anode are switched between the targets 4 and 5 by the AC voltages Vmf1 and Vmf2. It is further preferable to shift from Tb by a predetermined time Δt (where 0 <| Δt | <ΔT). Thus, for example, the high frequency voltage Vrf can be superimposed on the other target 5 before the one target 4 changes from the cathode to the anode, so that the discharge (plasma) can be continued when the cathode / anode is switched. It becomes. In general, the impedance matching condition between the high frequency power source and the target is greatly different between discharging and non-discharging. Therefore, by continuing the discharge in this way, the high frequency power source 10 and the targets 4 and 5 are not affected. Impedance matching by the high-frequency matching circuits 12 and 13 can be facilitated, and discharge can be started by omitting a so-called trigger operation when switching between the cathode and the anode.

また、本実施形態のように、高速スイッチング回路11は、一対のターゲット4,5に対して高周波電圧Vrfを切り替えるためのスイッチング素子20,21と、交流電圧Vmf1,Vmf2に基づいて生成されスイッチング素子20,21の制御端子に入力される制御信号Sc1,Sc2を遅延させる遅延回路23とを有することが好ましい。これにより、高周波電圧Vrfを切り替えるタイミングTaを所定時間Δtだけシフトさせるための構成を簡易に実現できる。   Further, as in the present embodiment, the high-speed switching circuit 11 is generated based on the switching elements 20 and 21 for switching the high-frequency voltage Vrf with respect to the pair of targets 4 and 5, and the alternating voltages Vmf1 and Vmf2. It is preferable to have a delay circuit 23 that delays the control signals Sc1 and Sc2 input to the control terminals 20 and 21. Thereby, the structure for shifting the timing Ta which switches the high frequency voltage Vrf by predetermined time (DELTA) t is easily realizable.

(第2の実施の形態)
図5を参照すると、第2実施形態に係るスパッタリング装置1Bは、成膜対象物S2が収容される真空チャンバ33内にターゲット4,5を複数対(図では3対)備えており、共通の高周波電源10から高速スイッチング回路31を介して複数対のターゲット4,5へ高周波電圧Vrfが配分される構成を備えている。
(Second Embodiment)
Referring to FIG. 5, the sputtering apparatus 1 </ b> B according to the second embodiment includes a plurality of pairs (three pairs in the figure) of targets 4 and 5 in a vacuum chamber 33 in which the film formation target S <b> 2 is accommodated. The high-frequency voltage Vrf is distributed from the high-frequency power supply 10 to a plurality of pairs of targets 4 and 5 via the high-speed switching circuit 31.

より詳細に説明すると、スパッタリング装置1Bは、真空チャンバ33と、真空チャンバ33内に設けられたN対(但しN≧2)のターゲット4,5と、N対のターゲット4,5に交流電圧Vmf1,Vmf2を印加するN個の交流電源6と、各交流電源6と各ターゲット4,5との間に設けられたN組のローパスフィルタ7,8とを備えている。また、スパッタリング装置1Bは、高周波電圧Vrfを発生する一つの高周波電源10と、N対のターゲット4,5へ高周波電圧Vrfを配分するとともに、高周波電圧Vrfを各対のターゲット4,5において交互に切り替えて印加する高速スイッチング回路31と、高速スイッチング回路31とターゲット4,5との間に設けられたN組の高周波整合回路12,13とを備えている。なお、これらの構成要素のうち、交流電源6、ローパスフィルタ7,8、高周波電源10、及び高周波整合回路12,13の構成については、既述した第1実施形態と同様であるため説明を省略する。   More specifically, the sputtering apparatus 1B includes a vacuum chamber 33, N pairs (where N ≧ 2) targets 4 and 5 provided in the vacuum chamber 33, and an AC voltage Vmf1 across the N pairs of targets 4 and 5. , Vmf2 and N AC power sources 6 and N sets of low-pass filters 7 and 8 provided between the AC power sources 6 and the targets 4 and 5, respectively. Further, the sputtering apparatus 1B distributes the high-frequency voltage Vrf to one high-frequency power source 10 that generates the high-frequency voltage Vrf and the N pairs of targets 4 and 5, and alternately outputs the high-frequency voltage Vrf to each pair of targets 4 and 5. A high-speed switching circuit 31 for switching and applying, and N sets of high-frequency matching circuits 12 and 13 provided between the high-speed switching circuit 31 and the targets 4 and 5 are provided. Of these components, the configurations of the AC power supply 6, the low-pass filters 7 and 8, the high-frequency power supply 10, and the high-frequency matching circuits 12 and 13 are the same as those in the first embodiment described above, and thus the description thereof is omitted. To do.

真空チャンバ33内には、成膜対象物S2が収容される。複数のターゲット4,5は、真空チャンバ33内において成膜対象物S2に対向して配置されており、成膜対象物S2の成膜対象面に沿った方向に並んで設置されている。   In the vacuum chamber 33, the film formation target S2 is accommodated. The plurality of targets 4 and 5 are disposed in the vacuum chamber 33 so as to face the film formation target S2, and are arranged side by side in a direction along the film formation target surface of the film formation target S2.

高速スイッチング回路31は、本実施形態におけるスイッチング手段であり、高周波電源10とN対のターゲット4,5との間に接続されている。高速スイッチング回路31の入力端は高周波電源10の出力端に接続されており、高周波電源10から高周波電圧Vrfを入力する。スイッチング回路31は、この高周波電圧VrfをN対のターゲット4,5のそれぞれに配分するとともに、対になる(互いに隣り合う)ターゲット4,5に対して周期的に交互に切り替えて高周波電圧Vrfを出力する。こうして高周波電圧Vrfから生成された高周波電圧Vrf1,Vrf2が、N対のターゲット4,5の各々へ向けて高速スイッチング回路31から出力される。   The high-speed switching circuit 31 is a switching means in this embodiment, and is connected between the high-frequency power supply 10 and the N pairs of targets 4 and 5. The input terminal of the high-speed switching circuit 31 is connected to the output terminal of the high frequency power supply 10, and the high frequency voltage Vrf is input from the high frequency power supply 10. The switching circuit 31 distributes the high-frequency voltage Vrf to each of the N pairs of targets 4 and 5, and periodically switches the high-frequency voltage Vrf to the paired (adjacent) targets 4 and 5 alternately. Output. The high-frequency voltages Vrf1 and Vrf2 thus generated from the high-frequency voltage Vrf are output from the high-speed switching circuit 31 toward each of the N pairs of targets 4 and 5.

また、高速スイッチング回路31には、N個の交流電源6のそれぞれから制御信号Scが提供される。これらの制御信号Scは、各交流電源6に接続されたターゲット4,5に対する高周波電圧Vrfの切り替えを、当該ターゲット4,5に印加される交流電圧Vmf1またはVmf2に基づいて制御するための信号である。第1実施形態と同様に、高速スイッチング回路31は、制御信号Scに基づいて、ターゲット4,5に対して高周波電圧Vrfを切り替えるタイミングTaを、交流電圧Vmf1,Vmf2によりターゲット4,5間でカソード及びアノードが入れ替わるタイミングTbに一致させるか、或いは所定時間Δtだけシフトさせる。なお、N個の交流電源6の出力の位相をそれぞれ同期させない場合には、第n番目(nは1以上N以下の整数)の交流電源6の制御信号Scを用いて、第n番目のターゲット対4,5に入力される高周波電圧Vrfのスイッチングを制御する。   The high-speed switching circuit 31 is provided with a control signal Sc from each of the N AC power supplies 6. These control signals Sc are signals for controlling switching of the high-frequency voltage Vrf for the targets 4 and 5 connected to each AC power source 6 based on the AC voltage Vmf1 or Vmf2 applied to the targets 4 and 5. is there. As in the first embodiment, the high-speed switching circuit 31 sets the timing Ta for switching the high-frequency voltage Vrf to the targets 4 and 5 based on the control signal Sc between the targets 4 and 5 by the AC voltages Vmf1 and Vmf2. And it is made to coincide with the timing Tb at which the anode is switched or shifted by a predetermined time Δt. When the phases of the outputs of the N AC power supplies 6 are not synchronized with each other, the nth target is used by using the control signal Sc of the nth (n is an integer of 1 to N) AC power supply 6. The switching of the high-frequency voltage Vrf input to the pair 4 and 5 is controlled.

以上の構成を備える本実施形態のスパッタリング装置1Bによれば、ターゲット4,5が複数対設けられ、共通の高周波電源10から高速スイッチング回路31を介してターゲット4,5へ高周波電圧Vrfが配分されるので、大面積の成膜対象物S2に対しても効率良く成膜することができる。   According to the sputtering apparatus 1B of the present embodiment having the above configuration, a plurality of pairs of targets 4 and 5 are provided, and the high frequency voltage Vrf is distributed from the common high frequency power supply 10 to the targets 4 and 5 via the high speed switching circuit 31. Therefore, it is possible to efficiently form a film even on the film-forming object S2 having a large area.

(変形例)
図6は、上述した第2実施形態に係るスパッタリング装置1Bの変形例として、スパッタリング装置1Cの構成を示すブロック図である。本変形例に係るスパッタリング装置1Cと第2実施形態に係るスパッタリング装置1Bとの相違点は、本変形例に係るスパッタリング装置1Cが位相調整器(フェイズシフター)34,35を備えている点である。位相調整器34,35は、N対のターゲット4,5に対応してN組設けられており、位相調整器34は高速スイッチング回路31と高周波整合回路12との間に接続され、位相調整器35は高速スイッチング回路31と高周波整合回路13との間に接続される。位相調整器34,35は、高速スイッチング回路31から出力されターゲット4,5へ提供される高周波電圧Vrf1,Vrf2の位相を、N対のターゲット4,5それぞれにおいて個別に調整することを可能にする。
(Modification)
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a sputtering apparatus 1C as a modification of the sputtering apparatus 1B according to the second embodiment described above. The difference between the sputtering apparatus 1C according to this modification and the sputtering apparatus 1B according to the second embodiment is that the sputtering apparatus 1C according to this modification includes phase adjusters (phase shifters) 34 and 35. . N sets of phase adjusters 34 and 35 are provided corresponding to N pairs of targets 4 and 5, and the phase adjusters 34 are connected between the high-speed switching circuit 31 and the high-frequency matching circuit 12. 35 is connected between the high-speed switching circuit 31 and the high-frequency matching circuit 13. The phase adjusters 34 and 35 make it possible to individually adjust the phases of the high-frequency voltages Vrf1 and Vrf2 output from the high-speed switching circuit 31 and provided to the targets 4 and 5 in each of the N pairs of targets 4 and 5. .

本発明によるスパッタリング装置及び成膜方法は、上記した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記各実施形態では、交流電圧Vmf1,Vmf2並びに高周波電圧Vrfが正弦波である場合について例示しているが、交流電圧や高周波電圧が矩形波や三角波、或いは任意の波形であっても、本発明の効果を好適に得ることができる。   The sputtering apparatus and film forming method according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various other modifications are possible. For example, in each of the above embodiments, the case where the AC voltages Vmf1 and Vmf2 and the high-frequency voltage Vrf are sine waves is illustrated, but even if the AC voltage or the high-frequency voltage is a rectangular wave, a triangular wave, or an arbitrary waveform, The effects of the present invention can be suitably obtained.

また、上記第2実施形態ではN対のターゲットに対応してN個の交流電源6を設けた例を説明したが、交流電源はターゲット対の数より少なくてもよく、一つの交流電源を複数対のターゲットに使用してもよい。   In the second embodiment, an example in which N AC power sources 6 are provided corresponding to N pairs of targets has been described. However, the AC power source may be smaller than the number of target pairs, and a plurality of AC power sources may be provided. May be used for paired targets.

1A,1B,1C…スパッタリング装置、3,33…真空チャンバ、4,5…ターゲット、6…交流電源、7,8…ローパスフィルタ、10…高周波電源、11,31…高速スイッチング回路、12,13…高周波整合回路、34,35…位相調整器、S1,S2…成膜対象物、Sc,Sc1,Sc2…制御信号、Vmf1,Vmf2…交流電圧、Vrf,Vrf1,Vrf2…高周波電圧。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A, 1B, 1C ... Sputtering device, 3,33 ... Vacuum chamber, 4, 5 ... Target, 6 ... AC power supply, 7, 8 ... Low pass filter, 10 ... High frequency power supply, 11, 31 ... High-speed switching circuit, 12, 13 ... high frequency matching circuit, 34, 35 ... phase adjuster, S1, S2 ... film formation target, Sc, Sc1, Sc2 ... control signal, Vmf1, Vmf2 ... AC voltage, Vrf, Vrf1, Vrf2 ... high frequency voltage.

Claims (12)

真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に設けられ、成膜対象物に対向して配置された少なくとも一対のターゲットと、
該一対のターゲット間でカソード及びアノードが交互に入れ替わるように各ターゲットに交流電圧を印加する交流電源と、
前記交流電圧に重畳して印加される高周波電圧を発生する高周波電源と、
前記高周波電源と前記一対のターゲットとの間に接続され、前記高周波電圧を前記一対のターゲットのそれぞれに対し交互に切り替えて印加するスイッチング手段と
を備えることを特徴とする、スパッタリング装置。
A vacuum chamber;
At least a pair of targets provided in the vacuum chamber and arranged to face the film formation target;
An AC power supply for applying an AC voltage to each target so that the cathode and the anode are alternately switched between the pair of targets;
A high-frequency power source for generating a high-frequency voltage to be applied superimposed on the AC voltage;
A sputtering apparatus comprising: switching means connected between the high-frequency power source and the pair of targets, and alternately switching and applying the high-frequency voltage to each of the pair of targets.
前記スイッチング手段は、前記一対のターゲットに対する前記高周波電圧の切り替えを前記交流電圧に基づいて制御することを特徴とする、請求項1に記載のスパッタリング装置。   The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the switching unit controls switching of the high-frequency voltage with respect to the pair of targets based on the AC voltage. 前記スイッチング手段は、前記一対のターゲットに対して前記高周波電圧を切り替えるタイミングを、前記交流電圧により該一対のターゲット間でカソード及びアノードが入れ替わるタイミングに一致させることを特徴とする、請求項2に記載のスパッタリング装置。   3. The switching unit according to claim 2, wherein the switching unit matches the timing of switching the high-frequency voltage with respect to the pair of targets with the timing of switching the cathode and the anode between the pair of targets by the AC voltage. Sputtering equipment. 前記スイッチング手段は、前記一対のターゲットに対して前記高周波電圧を切り替えるタイミングを、前記交流電圧により該一対のターゲット間でカソード及びアノードが入れ替わるタイミングから所定時間だけシフトさせることを特徴とする、請求項2に記載のスパッタリング装置。   The switching means shifts the timing at which the high-frequency voltage is switched for the pair of targets by a predetermined time from the timing at which the cathode and anode are switched between the pair of targets by the AC voltage. 2. The sputtering apparatus according to 2. 前記スイッチング手段は、
前記一対のターゲットに対して前記高周波電圧を切り替えるためのスイッチング素子と、
前記交流電圧に基づいて生成され前記スイッチング素子の制御端子に入力される制御信号を遅延させる遅延回路と
を有することを特徴とする、請求項4に記載のスパッタリング装置。
The switching means includes
A switching element for switching the high-frequency voltage with respect to the pair of targets;
The sputtering apparatus according to claim 4, further comprising: a delay circuit that delays a control signal generated based on the AC voltage and input to a control terminal of the switching element.
前記所定時間を前記交流電圧の半周期内で任意の時間に変更するための操作手段を更に備えることを特徴とする、請求項4または5に記載のスパッタリング装置。   The sputtering apparatus according to claim 4, further comprising operation means for changing the predetermined time to an arbitrary time within a half cycle of the AC voltage. 前記ターゲットが複数対設けられ、共通の前記高周波電源から前記スイッチング手段を介して前記複数対のターゲットへ前記高周波電圧が配分されることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。   The said target is provided with multiple pairs, The said high frequency voltage is distributed to the said multiple pairs of target via the said switching means from the said common high frequency power supply, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. The sputtering apparatus as described. 前記スイッチング手段と前記複数対のターゲットとの間に接続された位相調整器を更に備えることを特徴とする、請求項7に記載のスパッタリング装置。   The sputtering apparatus according to claim 7, further comprising a phase adjuster connected between the switching unit and the plurality of pairs of targets. 成膜対象物に対向して真空チャンバ内に配置された少なくとも一対のターゲットを用い、該一対のターゲット間でカソード及びアノードが交互に入れ替わるように各ターゲットに交流電圧を印加することにより前記成膜対象物上に膜を形成する成膜方法であって、
前記一対のターゲットに共用の高周波電源により生成された高周波電圧を、前記一対のターゲットのそれぞれに対し交互に切り替えつつ前記交流電圧に重畳して印加することを特徴とする、成膜方法。
The film formation is performed by using an at least one pair of targets disposed in a vacuum chamber facing a film formation target and applying an alternating voltage to each target so that the cathode and the anode are alternately switched between the pair of targets. A film forming method for forming a film on an object,
A film forming method, wherein a high frequency voltage generated by a common high frequency power source is applied to the pair of targets while being alternately switched to each of the pair of targets and superimposed on the AC voltage.
前記一対のターゲットに対する前記高周波電圧の切り替えを前記交流電圧に基づいて制御することを特徴とする、請求項9に記載の成膜方法。   The film forming method according to claim 9, wherein switching of the high-frequency voltage with respect to the pair of targets is controlled based on the AC voltage. 前記一対のターゲットに対して前記高周波電圧を切り替えるタイミングを、前記交流電圧により該一対のターゲット間でカソード及びアノードが入れ替わるタイミングに一致させることを特徴とする、請求項10に記載の成膜方法。   The film forming method according to claim 10, wherein a timing at which the high-frequency voltage is switched with respect to the pair of targets is made to coincide with a timing at which a cathode and an anode are switched between the pair of targets by the AC voltage. 前記一対のターゲットに対して前記高周波電圧を切り替えるタイミングを、前記交流電圧により該一対のターゲット間でカソード及びアノードが入れ替わるタイミングから所定時間だけシフトさせることを特徴とする、請求項10に記載の成膜方法。   The timing at which the high-frequency voltage is switched with respect to the pair of targets is shifted by a predetermined time from the timing at which the cathode and the anode are switched between the pair of targets by the AC voltage. Membrane method.
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