DE69426003T2

DE69426003T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung

Info

Publication number: DE69426003T2
Application number: DE69426003T
Authority: DE
Inventors: Eiichi Ando; Hisashi Osaki; Takuji Oyama; Junichi Shimizu; Satoru Takaki; Shujiro Watanabe
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1993-07-28
Filing date: 1994-07-26
Publication date: 2001-05-17
Anticipated expiration: 2014-07-27
Also published as: CA2128981C; DE69426003D1; US5660700A; EP0639655A1; SG74667A1; US6110328A; SG46607A1; EP0639655B1; CA2128981A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Sputterverfahren, bei dem eine pulsartige Gleichspannung angelegt wird, ein Filmabscheidungsverfahren mittels Sputtern, ein Gerät zum Durchführen des Sputterns und einen Leistungsverarbeitungsteil zum Sputtern.
Eine Kathode zum Gleichstrom-Sputtern (im folgenden als Sputtern bezeichnet) kann nicht verwendet werden, um einen Film hoher Qualität mit einer hohen Abscheidungsrate zu bilden, es sei denn, ein Problem einer anormalen Entladung wird gelöst.
Es wurden verschiedene Ursachen bezüglich der um die Kathode auftretenden anormalen Entladung (im folgenden als Lichtbogenbildung bezeichnet) betrachtet. Als eine der Ursachen werden elektrische Ladungen auf einer kleinen isolierenden Substanz akkumuliert, die auf der Oberfläche eines Targetmaterials abgeschieden oder aufgewachsen wird, und die elektrischen Ladungen bewirken eine Lichtbogenbildung zu einer potentialmäßig entgegengesetzten Stelle, z. B. einem Substrat, auf welchem ein Film zu bilden ist, einer Anodenelektrode, der Innenwand einer Vakuumkammer oder der Oberfläche des Targets.
Die Lichtbogenbildung tritt häufig auf, falls durch reaktives Sputtern ein isolierender Film aus einem leitfähigen Targetmaterial erzeugt wird. Wenn die Lichtbogenbildung erzeugt wird, konzentriert sich die Lichtbogenenergie lokal auf einen Teil der Targetoberfläche in einer reaktiven Gasatmosphäre, wobei dies eine Isolierung oder Isolierungen schafft, wodurch die Lichtbogenbildung häufig hintereinander stattfindet. Dementsprechend kann keine stabile bzw. konstante Glühentladung, die für ein Sputtern effektiv ist, aufrechterhalten werden; die Sputterrate wird instabil, und die Erzeugung von Filmen mit gleichmäßiger Qualität wird unmöglich. Gelegentlich wird ein Substrat, auf welchem ein Film erzeugt wird, durch Lichtbogenbildung beschädigt, oder eine mechanische Komponente, die eine Kathode bildet, oder ein Targetmaterial oder eine Kathode wird durch Lichtbogenbildung geschmolzen.
Um den oben erwähnten Nachteil zu vermeiden, wurde ein Verfahren verwendet, bei dem elektrische Leistung mit einer hohen Frequenz wie z. B. 13,56 MHz verwendet wurde.
Kürzlich wurde ein Verfahren entwickelt zum Verhindern einer Lichtbogenbildung durch Verwenden einer in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 148644/1993 und 331634/1993 vorgeschlagenen Wellenform oder Verwenden einer Vorrichtung, um eine solche Wellenform zu erhalten (die Vorrichtung wird von Advanced Energy in U.S.A. als SPARC-LE vermarktet). Die Wellenform mit einer Frequenz von mehreren kHz, die dem Effekt vergleichbar ist, der durch eine Entladung bei 13,56 MHz durch Anlegen eines pulsartigen positiven elektrischen Potentials von etwa 5 us-10 us erhalten wird, wird nämlich in einem periodischen Zyklus an eine Kathode angelegt, so daß positive elektrische Ladungen, die auf einer kleinen isolierenden Substanz, welche auf der Oberfläche eines Targetmaterials abgeschieden oder aufgewachsen wird, ackumuliert werden, durch Anziehen von Elektronen im Plasma neutralisiert werden.
Kürzlich wurde, wie aus U.S.P. 5,082,546 ersichtlich ist, ein anderes Verfahren zur Neutralisierung einer Potentialdifferenz auf der Targetoberfläche entwickelt. Ein Wechselstrom mit einer Zwischenfrequenz wie z. B. mehreren zehn kHz wird nämlich an ein Paar eng angeordnete Kathoden angelegt, um Glühentladungen zwischen den beiden Kathoden alternierend zu zünden. Wenn das elektrische Potential der Kathoden negativ ist, wird in diesem Fall eine Zerstäubung bzw. ein Sputtern durchgeführt, und wenn das elektrische Potential positiv ist, werden positive elektrische Ladungen, die auf einer kleinen isolierenden Substanz akkumuliert wurden, welche auf der Oberfläche eines Targetmaterials abgeschieden oder aufgewachsen wird, durch Anziehen von Elektronen im Plasma neutralisiert.
Man ist der Ansicht, daß das eine Hochfrequenz-Stromquelle mit 13,56 MHz nutzende Sputterverfahren eine Lichtbogenbildung unterdrückt, weil eine Isolierung zerstäubt bzw. gesputtert werden kann. Es ist jedoch schwierig, ein eine Hochfrequenz-Stromquelle mit 13,56 MHz nutzendes Sputtergerät zu schaffen, weil eine Leistungs- bzw. Stromquelle mit einer Leistungsabgabe von 10 kW oder mehr groß und teuer ist und eine Impedanzanpassungsschaltung mit hoher Spannung und hohem Strom benötigt wird.
Ein Sputterverfahren, bei dem Gleichstromleistung verwendet wird, um ein positives Potential intermittierend anzulegen, und die Leistung intermittierend abgeschaltet wird, ist ein nützliches Verfahren, weil eine Potentialdifferenz auf der Targetoberfläche neutralisiert und die Erzeugung einer Lichtbogenbildung in der Anfangsphase unterdrückt werden kann. Folglich könnte im Vergleich zum gewöhnlichen Gleichstrom-Sputterverfahren die Erzeugung einer Lichtbogenbildung effektiv unterdrückt werden. Dieses Verfahren ist jedoch nicht in der Lage, eine isolierende Substanz zu sputtern, im Gegensatz zum Sputterverfahren, das 13,56 MHz nutzt, und dementsprechend tritt eine Lichtbogenbildung auf, wenn eine kontinuierliche Entladung während einer langen Zeit durchgeführt wird. Wenn die Lichtbogenbildung erzeugt wird, konzentriert sich die Entladungsenergie lokal auf der Targetoberfläche in einer reaktiven Gasatmosphäre, was ferner eine Isolierung oder Isolierungen bildet und häufig eine Lichtbogenbildung nacheinander zur Folge hat.
Die Neutralisierung einer Potentialdifferenz auf der Targetoberfläche durch intermittierendes Anlegen einer positiven Spannung oder 0-Spannung ist nur für eine kleine isolierende Substanz wirksam, die mit einer kleinen Menge elektrischer Ladungen akkumuliert wurde, falls die Anlegzeit einer positiven Spannung oder 0-Spannung kurz ist. Dementsprechend ist es unmöglich, unter Verwendung einer einfachen intermittierenden Gleichstromleistung eine vollständige Neutralisierung einer isolierenden Substanz, die mit einer großen Menge elektrischer Ladungen durch Sputtern während einer langen Zeit akkumuliert wurde, oder einer isolierenden Substanz mit einer großen Menge elektrischer Ladungen, die durch Lichtbogenbildung erzeugt wurden, zu erhalten.
Im Sputterverfahren, bei dem an die beiden eng angeordneten Kathoden Wechselstrom angelegt wird, wird Wechselstrom mit mehreren zehn kHz verwendet. Dementsprechend kann man sagen, daß dieses Verfahren das gleiche Prinzip wie das Sputterverfahren unter Verwendung der vorher erwähnten intermittierenden Gleichstromleistung nutzt, d. h. eine Potentialdifferenz auf der Targetoberfläche wird neutralisiert. Bei diesem Verfahren wird ferner die gleiche Elektrode als Kathode und Anode verwendet. Dementsprechend besteht ein Vorteil darin, daß, wenn die Elektrode als Kathode verwendet wird, ihre Oberfläche gesputtert und gereinigt wird, und wenn sie als Anode verwendet wird, die Oberfläche immer gereinigt wird, wodurch eine kontinuierliche Entladung für eine lange Zeit konstant bzw. stabil ausgeführt werden kann. Dieses Verfahren benötigt jedoch die beiden eng angeordneten Kathoden und eine Wechselstromquelle mit mehreren zehn kHz. Dementsprechend ist es unmöglich, eine Lichtbogenbildung zu unterdrücken und eine normale Entladung in einfacher Weise unter Verwendung eines gegenwärtig verwendeten Gleichstrom-Sputtergerätes zu stabilisieren.
Als weiterer Grund für das Auftreten einer Lichtbogenbildung, wenn ein Targetmaterial durch Sputtern erodiert wird, erscheinen in der Oberfläche des Targetmaterials je nach Art des Materials sehr kleine Erhebungen bzw. Spitzen. An den Spitzen konzentriert sich ein elektrisches Feld, wodurch an einem lokalen Teil Lichtbogenbildung stattfindet. Dementsprechend wird die Zusammensetzung des Targetmaterials geändert, wodurch ein Teil mit einer verschiedenen Sputterausbeute auftreten kann und ein gleichmäßiges Sputtern der Zieloberfläche nicht erreicht werden kann.
Insbesondere werden, wenn durch das Sputterverfahren ein ITO-(Indium-Zinn-Oxid)-Film erzeugt werden soll und wenn ein ITO-Target oder IT-(Indium-Zinn)-Target verwendet wird, auf der Targetoberfläche während eines kontinuierlichen Sputterns Spitzen aus Indiumoxid, das man als Suboxid betrachtet, oder eine große Anzahl sehr kleiner schwarzer Spitzen (im folgenden als Knollen (nodules) bezeichnet) erzeugt, und die Abscheidungsrate des ITO-Films wird allmählich verringert. Ferner tritt die Lichtbogenbildung häufig auf, wodurch sich durch die Lichtbogenbildung streuende kleine Stücke des Targetmaterials auf dem Substrat abscheiden, so daß die Qualität des ITO-Films verringert wird.
Ein übliches Verfahren, um die durch die Erosion des Targets gebildeten Spitzen zu beseitigen, besteht darin, sie physikalisch zu entfernen, indem eine Entladung in einer Edelgasatmosphäre wie z. B. einem Ar-Gas, d. h. Sputterätzen veranlaßt wird.
Ferner wird in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 293767/1992 ein Verfahren zum Entfernen der Knollen durch eine Entladung in einer N&sub2;-Gasatmosphäre vorgeschlagen, wenn das ITO-Target verwendet wird.
Die oben erwähnten Verfahren sind jedoch nur unter der Bedingung effektiv, daß eine Vakuumkammer unter Vakuum gehalten wird, nach dem die Knollen gebildet wurden, und sie können das Auftreten einer Lichtbogenbildung nicht unterdrücken und kein Verfahren zur stabilen Langzeitentladung realisieren.
Als weiteres Verfahren gibt es ein Verfahren zum Verbessern des Oberflächenzustandes des Targets, der durch die Erosion des Targets geschaffen wird, indem die Dichte eines Targetmaterials aus ITO beim Sintern erhöht wird. Dieses Verfahren treibt jedoch die Kosten des Targetmaterials hoch, und eine Wirkung kann nicht erwartet werden.
Als ein weiteres Verfahren gibt es ein Verfahren zum Erhöhen der Leistungsdichte beim Sputtern, um die Erosion des Targets zu ändern. Wird die Leistungsdichte einfach erhöht, nimmt auch die Häufigkeit des Auftretens einer Lichtbogenbildung zu, und auch die Entladungsenergie der Lichtbogenbildung nimmt zu. Dieses Verfahren erhöht somit die nachteiligen Effekte der Lichtbogenbildung.
EP-A-0 275 018 offenbart ein Sputtergerät zum Beschichten elektrisch leitfähiger Objekte. Das Gerät umfaßt eine in einer Vakuumkammer angeordnete Kathode, einen Sputterleistung erzeugenden Teil, einen Leistungsverarbeitungsteil und eine Einrichtung, um an der Kathode eine intermittierende negative Spannung anzulegen. Das Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spannungspulsen dauert zwischen 10 bis 1000 us.
Während dieses Intervalls wird keine Energie zugeführt. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Sputterverfahren, ein Filmabscheidungsverfahren mittels Sputtern, ein Gerät zum Durchführen von Sputtern und einen Leistungsverarbeitungsteil zum Sputtern zu schaffen, wodurch eine Lichtbogenbildung wirksam gesteuert wird und eine höhere Leistung schnell zugeführt werden kann, um einen Film hoher Qualität mit hoher Abscheidungsrate während einer langen Zeit abzuscheiden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden ein Sputterverfahren nach Anspruch 1, ein Gerät zum Sputtern nach Anspruch 16 und ein Leistungsverarbeitungsteil zum Sputtern nach Anspruch 14 geschaffen. Die negative Spannung wird intermittierend angelegt, so daß eine Zeit, während der die negative Spannung nicht angelegt wird, eine Zeit einschließt, während der die Spannung so gesteuert wird, daß sie im Bereich von 10 us bis 10 ms null Volt beträgt, und die Nullspannungs-Zeit gleich der oder länger als die Zeit ist, die eine Lichtbogenbildung von ihrer Erzeugung bis zur Auslöschung benötigt.
Es ist im Prinzip möglich, die oben erwähnten Verfahren, das Gerät und den Leistungsverarbeitungsteil der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer gewöhnlichen Gleichstromquelle zu realisieren, falls einer Gleichstromquelle eine solche Funktion hinzugefügt ist, daß die Lichtbogenbildung in der Anfangsphase detektiert bzw. festgestellt wird, um die Leistungsabgabe schnell zu stoppen und nach dem Verstreichen der Zeit der Auslöschung einer Lichtbogenbildung die Leistungsabgabe wieder zu erzeugen. Wenn jedoch eine Detektionsschaltung einer Lichtbogenbildung tatsächlich in der Stromquelle installiert ist, ist es notwendig, durch ein Stromquellenkabel einen anormalen Zustand des Stroms oder der Spannung festzustellen, die durch die Stromquelle vom positiven Pol zum negativen Pol zugeführt werden.
Ein derartiges Detektionsverfahren kann jedoch nur eine Lichtbogenbildung zwischen der Kathodenelektrode als Targetmaterial und einer nahe dem Targetmaterial angeordneten Anodenelektrode feststellen. Eine geringfügige bzw. schwache Lichtbogenbildung in der Anfangsphase, die auf der Oberfläche des Kathodenmaterials beginnt, kann jedoch nicht festgestellt werden, da die schwache Lichtbogenbildung durch die Impedanz des Stromquellenkabels und die Schaltungskonstante der Stromquellenschaltung gefiltert wird. Es kann nämlich nur eine relative große Lichtbogenbildung festgestellt werden, die als Folge der schwachen Lichtbogenbildung in der Anfangsphase erzeugt wird.
Da die Zeit einer Auslöschung der relativ großen Lichtbogenbildung zwischen der Kathode und Anode in der Größenordnung von ms liegt, ist es notwendig, die Leistungsabgabe von der Stromquelle für mehr als mehrere ms zu stoppen. Da die Größe einer auf der Oberfläche des Targetmaterials zur Zeit einer Erzeugung der Lichtbogenbildung geschaffenen Isolierung schon groß wird, tritt ferner die Lichtbogenbildung häufig auf. Dementsprechend wird ein anormaler Zustand einer Leistungsabgabe von der Gleichstromquelle festgestellt, wird das Abschalten über mehrere ms wiederholte und es ist sehr schwierig, den normalen Sputterbetrieb fortzusetzen.
Aus den oben erwähnten Gründen kann die schwache Lichtbogenbildung nicht festgestellt werden, falls die gewöhnliche Gleichstromquelle zum Sputtern verwendet wird, und es wird ein Problem derart bestehen, daß das Abschalten über mehr als mehrere ms wiederholt wird, wenn eine nach der schwachen Lichtbogenbildung auftretende große Lichtbogenbildung stattfindet.
Die Erfinder dieser Anmeldung haben durch intensive Untersuchungen der Wellenform einer Lichtbogenbildung festgestellt, daß der Scheitelwert (der Maximalwert der Wellenform des Stroms) bei der anfänglichen Lichtbogenbildung, bevor eine große Lichtbogenbildung danach stattfindet, und die Zeit einer Auslöschung der anfänglichen Lichtbogenbildung im wesentlichen konstant sind, wenn das gleiche Gerät verwendet wird.
Daher haben sie festgestellt, daß der Fortgang einer Lichtbogenbildung danach durch Minimieren der Energie der Lichtbogenbildung verhindert werden kann. Konkret umfaßt das Sputterverfahren ein intermittierendes Anlegen einer negativen Spannung in einem konstanten periodischen Zyklus an eine Kathode, die in einer Vakuumkammer angeordnet ist, wobei die negative Spannung intermittierend so angelegt wird, daß eine Zeit, während der die negative Spannung nicht angelegt wird, eine Zeit einschließt, während der die Spannung so gesteuert wird, daß sie in einem Bereich von 10 us bis 10 ms null Volt beträgt, und die Nullspannungs-Zeit gleich der oder länger als die Zeit ist, die von einer Lichtbogenbildung von ihrer Erzeugung bis zur Auslöschung benötigt wird.
Eine schwache Lichtbogenbildung kann mit einer Vorrichtung zur Beobachtung von Wellenformen wie z. B. einem Oszilloskop oder dergleichen beobachtet werden.
Durch intensive Beobachtungen der Wellenform einer Lichtbogenbildung haben sie ferner festgestellt, daß eine Zeit vom Anlegen einer negativen Spannung bis zur Erzeugung der beginnenden bzw. anfänglichen Lichtbogenbildung im wesentlichen konstant ist, wenn der Aufbau des Gerätes der gleiche ist.
Daher haben sie festgestellt, daß durch Verwenden einer Spannungswellenform, wobei die Zeit, während der die negative Spannung intermittierend angelegt wird, innerhalb eines Bereichs von 10 us bis 10 ms liegt und gleich der oder kürzer als die Zeitspanne vom Anlegen der negativen Spannung bis zur Erzeugung einer Lichtbogenbildung ist, die Akkumulierung elektrischer Ladungen auf einer Isolierung mit einem kleinen Oberflächenbereich auf der Oberfläche eines Targets minimiert werden kann; die Spannung so gesteuert werden kann, daß sie null Volt beträgt, bevor die Lichtbogenbildung stattfindet, und die elektrischen Ladungen durch ein Plasma nahe dem Target neutralisiert werden, wodurch die Häufigkeit des Auftretens der anfänglichen Lichtbogenbildung reduziert werden kann.
Wie oben beschrieben wurde, ist es möglich, Arbeitsvorgänge zum Sputtern während einer langen Zeit fortzusetzen, indem die Zeit spezifiziert wird, während der die Spannung auf null Volt gesteuert wird, und dieser Effekt kann erhöht werden, indem die Zeit spezifiziert wird, während der die negative Spannung intermittierend angelegt wird.
In den Zeichnungen ist:
Fig. 1 ein Diagramm, das intermittierende Wellenformen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein Diagramm, das intermittierende Wellenformen in einem Fall, in dem ein positives Potential angelegt wird, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 ein Diagramm, das ein Sputtergerät gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4 ein Schaltungsdiagramm, das eine Ausführungsform eines intermittierenden Leistungsverarbeitungsteils der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5 ein Diagramm, das das Sputtergerät gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 6 eine erste graphische Darstellung, die den Effekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7 eine zweite graphische Darstellung, die den Effekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 8 ein Diagramm, welches das Sputtergerät gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 9 ein Diagramm, das eine intermittierende Wellenform einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 10 ein Diagramm, das eine intermittierende Wellenform gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 11 ein Diagramm, das eine intermittierende Wellenform gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Mit Verweis auf die Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Fig. 1 zeigt Wellenformen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, worin der obere Teil eine Wellenform der Spannung zeigt und der untere Teil eine Wellenform des Stroms zeigt. Bezugsziffer 1 gibt eine Zeit an, während der eine negative Spannung intermittierend angelegt wird (im folgenden als AN-Zeit bezeichnet), Ziffer 2 bezeichnet eine Zeit, während der die Spannung so gesteuert wird, daß sie eine Nullspannung ist (im folgenden als Null-Volt-Zeit bezeichnet), und Ziffer 3 stellt eine Wellenform dar, die erzeugt wird, wenn eine Lichtbogenbildung stattfindet. In Fig. 1 wird die Leistungseffizienz schlecht, wenn die Null-Volt-Zeit länger als die AN-Zeit ist. Die Wellenform ist jedoch einfach, weil die Leistung einfach ein- und ausgeschaltet wird. Dementsprechend ist es beim Aufbau vorteilhaft, wenn der Stromquellenteil eine ausreichende Kapazität hat.
Auf der anderen Seite haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung festgestellt, daß die Neutralisierung einer Ladung zu einer Isolierung in kürzerer Zeit wirksam vorgenommen werden kann, indem eine Spannungswellenform verwendet wird, bei der es eine Zeit gibt, während der eine positive Spannung in einem Bereich von 1 us bis 20 us in einem Teil der Null-Volt- Zeit angelegt wird. Durch Kombinieren dieser Wellenform mit der oben erwähnten spezifizierten AN-Zeit kann eine Wellenform mit ausgezeichneter Leistungseffizienz erhalten werden.
Ferner haben sie festgestellt, daß das Auftreten einer Lichtbogenbildung für eine lange Zeit und mit einer ausgezeichneten Leistungseffizienz unterdrückt wird, indem die Null-Volt-Zeit, die gleich der oder länger als die Zeit einer Auslöschung der Lichtbogenbildung ist, nur unmittelbar nach der Lichtbogenbildung geeignet bestimmt wird.
Fig. 2 zeigt die Wellenform, die durch das Anlegen einer positiven Spannung erhalten wird. In Fig. 2 zeigt der obere Teil die Spannungswellenform, und der untere Teil stellt die Stromwellenform dar. Bezugsziffer 21 gibt eine AN-Zeit an, die in einem Bereich von 10 us bis 10 ms liegt und welche gleich der oder länger als die Zeit vom Anstieg der Spannung bis zur Erzeugung einer Bogenentladung in der anfänglichen Lichtbogenbildung ist.
Ziffer 22 gibt eine Null-Volt-Zeit an, die durch eine Zeit 23, während der ein positives Potential angelegt wird, und eine Zeit 26 für null Volt nach der Zeit 23 bestimmt ist.
Die Null-Volt-Zeit unmittelbar vor der Zeit 23, während der ein positives Potential angelegt wird, ist vorzugsweise kurz. Tatsächlich wird jedoch eine konstante Zeit von 1 us bis 2 us festgelegt, um das Schaltelement zu schützen.
Es ist nicht notwendig, daß die Zeit 23, während der ein positives Potential angelegt wird, eine lange Zeit ist, sondern sie kann eine Zeit sein, die ausreicht, um die Spannung an ein großes Target anzulegen, und eine Zeit von etwa 5 us bis 20 us ist vorzuziehen. Der Wert eines positiven Potentials kann ein Potential sein, das ausreicht, um die Spannung an ein tatsächliches Target anzulegen, und kann 200 V oder weniger betragen.
Es ist wünschenswert, daß die Null-Volt-Zeit 22 je nach Prozeßsituation durch Einstellen der Zeit 26 nach dem Anlegen eines positiven Potentials eingestellt werden kann.
Ein wünschenswertes Ergebnis kann nämlich erhalten werden, indem die Null-Volt-Zeit 26 so eingestellt wird, daß sie eine Null-Volt-Zeit 22 gleich der oder länger als die Zeit einer Auslöschung einer schwachen Lichtbogenbildung bildet, selbst wenn eine schwache Lichtbogenbildung stattfindet, die kleiner ist als ein Referenzwert für eine in einer Detektionsschaltung festgelegte Detektion.
Ziffer 25 gibt die Wellenform einer Lichtbogenbildung an. Die Null-Volt-Zeit 24 unmittelbar nach dem Auftreten einer Lichtbogenbildung ist gleich der oder länger als die Zeit für eine Auslöschung der Lichtbogenbildung.
Es ist vorzuziehen, daß die oben erwähnten Bedingungen geändert werden können, weil die optimalen Werte in Abhängigkeit von dem Material zum Sputtern und der Konstruktion der Kathodenelektrode verschieden sind.
Die Funktion der vorliegenden Erfindung ist wie folgt. In der vorliegenden Erfindung kann durch Wiederholen von AN/AUS eine Potentialdifferenz auf der Targetoberfläche eliminiert werden, um das Auftreten einer Lichtbogenbildung zu verhindern. Dementsprechend kann im Vergleich zu einem herkömmlichen Gleichstrom-Sputtern eine stabile bzw. konstante Entladung aufrechterhalten werden
Falls Lichtbogenbildung stattfindet, kann die Lichtbogenbildung vollständig unterschieden werden, indem eine ausreichend lange Null-Volt-Zeit vorgegeben wird, bevor die Spannung AN ist, wodurch die Größe der Lichtbogenbildung klein gehalten werden kann. Ferner erscheint die anfängliche Lichtbogenbildung eine gewisse Zeit nach dem Anstieg der Spannung. Dementsprechend wird eine Wellenform verwendet, worin eine Zeit, während der die Spannung so gesteuert wird, daß sie AN ist, in einem Bereich von 10 us bis 10 ms liegt und gleich der oder kürzer als die Zeit vom Spannungsanstieg bis zur Erzeugung der anfänglichen Lichtbogenbildung ist, und ein Potential auf der Oberfläche eines Targets neutralisiert wird, wodurch die Häufigkeit des Auftretens einer Lichtbogenbildung und die Größe der Lichtbogenbildung verringert werden können.
Durch die oben erwähnte Funktion können die Häufigkeit des Auftretens der beginnenden bzw. anfänglichen Lichtbogenbildung und die Größe der Lichtbogenbildung klein gehalten werden, und ein konstantes Sputtern kann sogar mit einer hohen Leistung für eine lange Zeit fortgesetzt werden.
Wenn die im oberen Teil von Fig. 2 dargestellte Wellenform, worin in der Null-Volt-Zeit für eine kurze Zeit ein positives Potential angelegt wird, verwendet wird, kann eine Potentialdifferenz auf der Targetoberfläche effektiv eliminiert werden, um das Auftreten der Lichtbogenbildung zu verhindern. Dementsprechend kann im Vergleich zur Nutzung des gewöhnlichen Gleichstrom-Sputterns eine konstante Entladung für eine lange Zeit aufrechterhalten werden.
Indem man bestimmt, daß die Null-Volt-Zeit 24 länger als die Zeit der Auslöschung einer Lichtbogenbildung ist, unmittelbar nachdem die Lichtbogenbildung 25 festgestellt wurde, können ferner die Häufigkeit des Auftretens und die Größe der Lichtbogenbildung in der Anfangsphase klein gehalten werden, und ein konstantes Sputtern kann sogar mit einer hohen Leistung für eine lange Zeit fortgesetzt werden.
Selbst wenn eine schwache Lichtbogenbildung, deren Wert kleiner ist als ein in der Detektionsschaltung festgelegter Referenzwert zur Detektion, kann ein weiteres konstantes Sputtern fortgesetzt werden, indem die Null-Volt-Zeit 26 so eingestellt wird, daß die Null-Volt-Zeit 22 länger als die Zeit einer Auslöschung der schwachen Lichtbogenbildung ist.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Stromquellenvorrichtung zum Realisieren des oben erwähnten Sputterverfahrens.
Die Stromquellenvorrichtung der vorliegenden Erfindung weist vorzugsweise einen Sputterleistung erzeugenden Teil und einen Leistungsverarbeitungsteil auf, die getrennt angeordnet sein sollen. In Fig. 3 bezeichnet Ziffer 31 einen Sputterleistung erzeugenden Teil, bezeichnet Ziffer 32 einen Leistungsverarbeitungsteil, bezeichnet Ziffer 33 eine Vakuumkammer, bezeichnet Ziffer 34 eine Kathodenelektrode, bezeichnet Ziffer 35 Anodenelektroden, und Ziffer 36 bezeichnet ein Substrat.
In dieser Ausführungsform kann der Leistungsverarbeitungsteil 32 näher zur Kathodenelektrode 34 als zum Sputterleistung erzeugenden Teil 31 angeordnet sein, wodurch die Länge eines Stromquellenkabels zwischen dem Ausgangsanschluß des Leistungsverarbeitungsteils 32 und der Kathodenelektrode 34 die kürzeste sein kann, um dadurch die Induktivität des Stromquellenkabels zu minimieren. Dementsprechend kann die Wellenform einer intermittierenden Gleichspannung an die Kathodenelektrode 34 ohne jegliche Verzerrung angelegt werden.
Fig. 4 zeigt den Aufbau des Leistungsverarbeitungsteils 32 der vorliegenden Erfindung.
Der Leistungsverarbeitungsteil 32 umfaßt einen ersten Schaltkreis 41 als Hauptschaltung, einen zweiten Schaltkreis 42 zum Anlegen eines positiven Potentials, eine (nicht dargestellte) Steuerschaltung für ein Schaltelement zum Steuern der ersten und zweiten Schaltungen und eine (nicht dargestellte) Leistungsmeßschaltung zum Messen von Strom, Spannung und Leistung für das Sputtern.
Der erste Schaltkreis 41 ist zwischen dem negativen Pol des Sputterspannung erzeugenden Teils 31 und der Kathodenelektrode 34 in Reihe geschaltet. Der erste Schaltkreis 41 besteht aus einer Halbleiter-Schaltvorrichtung und einer Spule zum Schützen derselben und ist betreibbar, um eine Sputterleistung in eine intermittierende Leistung zu ändern. Er hat eine Schaltgeschwindigkeit von 10 us (100 kHz) für AN/AUS. Der zweite Schaltkreis 42 besteht aus einer Halbleiter-Schaltvorrichtung und einer Spule zum Schützen derselben und ist so betreibbar, daß neben dem Sputterleistung erzeugenden Teil 31 eine Leistung der Gleichstromquelle 43, die einen optionalen Wert eines positiven Potentials an die Kathodenelektrode 34 liefert, an die Kathodenelektrode 34 angelegt wird.
Der zweite Schaltkreis 42 wird nur betätigt, wenn der erste Schaltkreis 41 als die Hauptschaltung in einem AUS-Zustand ist. Eine Zeit, in der ein positives Potential in einem AN-Zustand angelegt wird, kann maximal etwa 20 us betragen.
Es ist vorzuziehen, daß die Stromquelle 43 zum Anlegen eines positiven Potentials maximal etwa 200 V hat; sie kann aber optional bestimmt werden.
Indem eine Einschaltzeit der Halbleiter-Schaltvorrichtung des zweiten Schaltkreises 42 auf etwa 20 us oder weniger eingestellt wird, unmittelbar nachdem der Halbleiter- Schaltkreis des ersten Schaltkreises 41 ausgeschaltet wurde, kann ein positives Potential von etwa 200 V oder weniger an die Kathodenelektrode 34 angelegt werden, wodurch das Auftreten einer Lichtbogenbildung unterdrückt und die Wellenform mit einer ausgezeichneten Leistungseffizienz wie in Fig. 2 dargestellt erzeugt werden können.
Die Steuerschaltung für die Halbleiter-Schaltvorrichtung ist imstande, die Einschaltzeit auf 5 us oder mehr für den ersten Schaltkreis und die Ausschaltzeit auf 5 us oder mehr für denselben zu steuern, und imstande, den zweiten Schaltkreis für weniger als die Zeit zum Ausschalten des ersten Schaltkreises und innerhalb eines Bereichs von 1 us bis 20 us einzuschalten, wenn der erste Schaltkreis ausgeschaltet ist.
Es ist möglich, daß der erste Schaltkreis in einen normalen AN-Zustand ist, während die Null-Volt-Zeit weggelassen wird. Die Einstellung erlaubt, herkömmliches Gleichstrom- Sputtern zu nutzen.
Die Schaltung zum Messen von Strom, Spannung oder Leistung zum Sputtern hat eine Funktion, um einen Stromwert, einen Spannungswert und einen Leistungswert zu messen, die für das Sputtern effektiv sind, und eine Funktion, um die gemessenen Werte mit vorbestimmten Referenzwerten zu vergleichen, um eine Lichtbogenbildung festzustellen. In diesem Fall ist es besonders effektiv zu entscheiden, ob der Stromwert oder sowohl der Stromwert als auch der Spannungswert höher oder niedriger sind.
Die Steuerschaltung für die Halbleiter-Schaltvorrichtung hat eine Funktion, um die Null-Volt-Zeit 24 unmittelbar nach dem Auftreten einer Lichtbogenbildung zu steuern. Die Null- Volt-Zeit kann optional so eingestellt werden, daß sie in einem Bereich von 100 us bis 10 ms liegt.
Wenn ferner entsprechend der Entscheidung, ob der Stromwert oder Spannungswert zum Sputtern (oder die Impedanz bei der Lichtbogenbildung) höher oder niedriger ist oder nicht, die Lichtbogenbildung festgestellt wird, arbeitet die Halbleiter-Schaltvorrichtung des Schaltkreises 41 so, daß die Null-Volt-Zeit länger als die Zeit der Auslöschung einer Lichtbogenbildung ist, nur unmittelbar nach der Lichtbogenbildung, wodurch die Größe einer Lichtbogenbildung minimiert und ein konstantes Sputtern für eine lange Zeit fortgesetzt werden kann.
Eine Glättungsschaltung 44 ist vorzugsweise an der Seite des Eingangsanschlusses des Leistungsverarbeitungsteils angeordnet, wodurch die Wellenformen der Spannung und des Stroms am Ausgangsanschluß des Leistungserzeugungsteils 31 im wesentlichen in Gleichstromform vorliegen können.
Der Leistungserzeugungsteil hat im allgemeinen eine Funktion, um die Spannung, den Strom oder die Leistung am Ausgangsanschluß rückzukoppeln, so daß sie oder er konstant gehalten werden kann. Die Funktion kann ein Nachlaufen bzw. Nachpendeln der Steuerung hervorrufen.
Da jedoch das Nachpendeln durch die Glättungsschaltung 44 verhindert werden kann, kann die gewöhnliche Gleichstromquelle verwendet werden. Dementsprechend kann die Gleichstromquelle für gewöhnliches Sputtern für den Sputterleistung erzeugenden Teil 31 verwendet werden. In diesem Fall kann die vorliegende Erfindung mit einem herkömmlichen Sputtergerät mit dem Leistungsverarbeitungsteil 32 in die Praxis umgesetzt werden.
Beim Sputterverfahren der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, den Durchschnittswert der Leistung pro Periode (im folgenden als der Effektivwert bezeichnet, siehe die im folgenden angegebene Formel 1) zu messen und anzuzeigen. Durch Anzeigen des Effektivwertes kann die Filmabscheidungsrate in der gleichen Weise wie bei der Nutzung der Leistung für das herkömmliche Gleichstrom-Sputtern gesteuert werden, selbst wenn eine beliebige Art von Wellenform zum Sputtern verwendet wird.
Ferner ist es vorzuziehen, daß der Effektivwert zum Sputterleistung erzeugenden Teil 31 für eine Konstantspannungssteuerung bzw. -regelung, eine Konstantstromregelung oder eine Konstantleistungsregelung rückgekoppelt wird.
Wenn ein Sputtergerät mit mehreren, in einer Vakuumkammer angeordneten Kathodenelektroden verwendet wird und eine intermittierende Leistungswellenform jeder der Kathodenelektroden zugeführt wird, kann eine Interferenz wie z. B. eine Schwebung auftreten. Dementsprechend sollte der Leistungsverarbeitungsteil eine Funktion aufweisen, um die Phase der Wellenform zu verschieben.
Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform des Sputtergeräts der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform sind in einer Vakuumkammer zwei Kathodenelektroden 82a, 82b und Anodenelektroden 83a, 83b angeordnet, so daß Sputtern gleichzeitig auf ein Substrat 85 durchgeführt wird. Leistungserzeugungseinrichtungen 81a und 81b liefern intermittierend Leistung, wobei die Phasen der Spannungswellenform gegeneinander verschoben sind, wodurch eine Interferenz des Plasmas wie z. B. eine Schwebung oder dergleichen eliminiert werden kann und ein stabiles Plasma 84 erzeugt wird.
Ferner können die in Fig. 1 oder Fig. 2 dargestellten Wellenformen erzeugt werden, indem das Gerät mit der Stromquelle wie in Fig. 3 dargestellt kombiniert wird. Folglich kann die optimale Wellenform geliefert werden, indem die Prozeßbedingungen erfüllt werden.
Im Sputtergerät der vorliegenden Erfindung kann die Häufigkeit des Auftretens einer Lichtbogenbildung verringert werden, selbst wenn ein reaktives Sputtern durchgeführt wird. Ferner kann eine höhere Leistung der Kathode konstant zugeführt werden, und die optimale intermittierende Leistung kann erwartet und zugeführt werden, um verschiedene Sputterprozesse durchzuführen. Dementsprechend weist das Sputtergerät der vorliegenden Erfindung eine hohes Filmabscheidungsvermögen auf.
Ein durch das Sputterverfahren der vorliegenden Erfindung gebildeter, hauptsächlich aus Siliciumoxid bestehender Dünnfilm hat eine höhere Qualität als ein Dünnfilm, der durch Gleichstrom-Sputtern erhalten wird.
Der durch das Sputterverfahren und das Sputtergerät der vorliegenden Erfindung erzeugte, hauptsächlich aus Siliciumoxid bestehende Dünnfilm ist von hoher Qualität, da während des Sputterns keine Lichtbogenbildung stattfindet, so daß eine Anlagerung von Partikeln gering ist. Ferner glaubt man, daß, da keine Fluktuation in der Sputterbedingung infolge einer Lichtbogenbildung vorliegt, ein gleichmäßiger Film mit kleinen mikroskopischen Defekten erhalten werden kann. Ferner ist man der Ansicht, daß eine ausgezeichnete Filmqualität mit kleinen Defekten erhalten werden kann, da Sputtern intermittierend mit einem Intervall jeder Periode ausgeführt wird, wodurch ein sehr dünner Film auf dem Substrat mit einem Intervall jeder Periode intermittierend gebildet wird, und eine Filmabscheidung ausgeführt wird, während eine Oxidationsreaktion auf dem Substrat während jeder Periode abgeschlossen wird.
Somit ist es möglich, einen hauptsächlich aus Siliciumoxid bestehenden ausgezeichneten Dünnfilm zu erhalten, der makroskopisch oder mikroskopisch kleine Defekte aufweist, wodurch eine Eigenschaft einer hohen Alkalibarriere erhalten werden kann, selbst wenn der Film auf einem Niedertemperatursubstrat geschaffen wird.
Ein hauptsächlich aus Siliciumnitrid bestehender Dünnfilm, der durch das Sputterverfahren oder das Sputtergerät der vorliegenden Erfindung gebildet wird, ist von höherer Qualität als ein durch das Gleichstrom-Sputtern erhaltener Dünnfilm.
Der durch das Sputterverfahren der vorliegenden Erfindung geschaffene, hauptsächlich aus Siliciumnitrid bestehende Dünnfilm ist von hoher Qualität, da es unnötig ist, das Substrat zu erhitzen, und während des Sputterns keine Lichtbogenbildung stattfindet, so daß eine Anlagerung von Partikeln gering ist. Ferner glaubt man, daß, da es keine Fluktuation im Sputterzustand aufgrund einer Lichtbogenbildung gibt, ein gleichmäßiger Film mit kleinen mikroskopischen Defekten erhalten werden kann. Ferner ist man der Ansicht, daß eine ausgezeichnete Filmqualität mit kleinen Defekten erhalten werden kann, da das Sputtern intermittierend mit einem Intervall jeder Periode ausgeführt wird, wodurch ein sehr dünner Film auf dem Substrat mit einem Intervall jeder Periode intermittierend geschaffen wird, und eine Filmabscheidung ausgeführt wird, während eine Aufstickungs- bzw. Nitridierreaktion auf dem Substrat während jeder Periode abgeschlossen wird.
Somit ist es möglich, einen hauptsächlich aus Siliciumnitrid bestehenden ausgezeichneten Dünnfilm zu erhalten, der makroskopisch oder mikroskopisch kleine Defekte aufweist, wodurch eine Eigenschaft einer hohen Alkalibarriere erhalten werden kann, selbst wenn der Film auf einem Niedertemperatursubstrat gebildet wird.
Falls die Konzentration von Stickstoff im Sputtergas eingestellt wird und/oder dem Siliciumtarget zuzuführende Leistung eingestellt wird, so daß das Zusammensetzungsverhältnis von Siliciumnitrid (atomares molares Verhältnis von N/Si) in einem Bereich von 1,25 bis 1,36 liegt, ist es möglich, Siliciumnitrid mit der Eigenschaft einer ausgezeichneten Alkalibarriere zu erzeugen.
Im Filmabscheidungsverfahren eines transparenten leitfähigen Films durch das Sputterverfahren der vorliegenden Erfindung wird eine negative Spannung intermittierend angelegt und Leistung mit einer hohen Leistungsdichte wird augenblicklich zugeführt, und zur gleichen Zeit können Probleme von Knollen eines Suboxids auf dem Targetmaterial, die die Sputterate verringern, und einer Lichtbogenbildung beim Sputtern eliminiert werden. Folglich hat das Filmabscheidungsverfahren der vorliegenden Erfindung eine ausgezeichnete Produktivität.
Als Sputterziele gibt es ein Sputterziel, das hauptsächlich aus Zinn oder Zinnoxid besteht, das metallisches Antimon oder eine Antimonverbindung enthält, ein Sputterziel, das hauptsächlich aus Indium oder Indiumoxid besteht, das Zinn enthält, und ein Sputtertarget, das hauptsächlich aus Zink oder Zinkoxid besteht, das eine einfache Substanz oder eine Verbindung von mindestens einem Material enthält, das aus der aus Aluminium, Gallium, Indium, Bor und Silicium bestehenden Gruppe ausgewählt wird.
Die für das Verfahren und Gerät der vorliegenden Erfindung verwendete Sputterleistung hat vorzugsweise eine an ein Target anzulegende Spannungswellenform, wie in Fig. 1 dargestellt ist, worin eine Anlegzeit einer negativen Spannung in einem Bereich von 10 us bis 10 ms und eine Nicht-Anlegzeit im Bereich von 10 us bis 100 ms liegt, oder eine an ein Target anzulegende Spannungswellenform, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, worin eine Anlegzeit einer negativen Spannung in einem Bereich von 10 us bis 10 ms und eine Nicht-Anlegzeit in einem Bereich von 10 us bis 100 ms liegt.
Die Festlegung des Wertes der negativen Spannung (-VN in Fig. 9) ist ferner wichtig, um eine Bildung von Knollen zu unterdrücken, was eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist. Wie in Formel 5 ausgedrückt ist, können eine Lichtbogenbildung und Bildung von Knollen eines Suboxids auf der Targetoberfläche wirksam unterdrückt werden, indem die negative Anlegspannung (-VN) so eingestellt wird, daß der Durchschnittswert WA der intermittierend zugeführten Leistung vom 2- bis 10-fachen des Durchschnittswertes W der Leistung pro Periode (im folgenden als der Effektivwert W bezeichnet) reicht.
Der Effektivwert W der Leistung stellt sich wie durch Formel 1 angegeben dar, wobei T die Periode ist. Falls dies auf den Fall der Wellenform wie in Fig. 2 gezeigt angewendet wird, stellt sich W durch die Formel 2 dar.
Andererseits lautet die Durchschnittsleistung WA innerhalb der Zeit, wenn das Sputtern tatsächlich stattfindet (wenn die negative Spannung angelegt ist) (a&sub1; in Fig. 9), wie sie durch die Formel 3 dargestellt ist. Ferner ist in Fig. 2 die Durchschnittsspannung VA = (-VN), und falls diese eingesetzt wird, lautet Wa, wie durch Formel 4 dargestellt ist.
Um Knollen wirksam zu entfernen, wird bevorzugt, daß der Durchschnittswert WA der Leistung vom 2- bis 10-fachen des Effektivwertes W der Leistung reicht, wie in Formel 5 dargestellt ist. Falls dies auf den Fall der Wellenform wie in Fig. 2 gezeigt angewendet wird, wird die Formel 6 erhalten. Daher sollten (-VN), a&sub1; (10 us ≤ a&sub1; ≤ 10 ms) und b&sub1; (10 us ≤ b&sub1; ≤ 100 ms) so eingestellt werden, daß sie die Formel 6 erfüllen.
Gute Ergebnisse können erhalten werden, besonders wenn der Durchschnittswert der intermittierenden elektrischen Leistungsdichte ωA (siehe Formel 7) in einem Bereich von 2,5 w/cm² bis 30 W/cm² liegt.
In diesem Fall mag die Wellenform nicht notwendigerweise eine exakte rechteckige Wellenform sein, wie in Fig. 9 gezeigt ist, und (-Vn), a&sub1; und b&sub1; können in Abhängigkeit von der Größe und dem Zustand des Targets und des speziellen Geräts optimiert werden.
In einem Fall, in dem eine positive Spannung wie in Fig. 10 oder 11 gezeigt angelegt wird, dient ein Anlegen einer solchen positiven Spannung nicht effektiv dem Sputtern, und dementsprechend ist in der Berechnung der Formeln 1 bis 7 Vp 0 zu setzen.
Die Filmabscheidungsrate des transparenten leitfähigen Films kann durch den Effektivwert W der intermittierend zugeführten Sputterleistung einfach gesteuert werden. In einem Fall beispielsweise, in dem durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung die durch das herkömmliche Gleichstrom- Sputterverfahren erhaltene gewünschte Filabascheidungsrate erhalten werden soll, kann die gewünschte Filmabscheidungsrate erhalten werden, indem der Effektivwert W der intermittierend zugeführten Leistung auf den gleichen Pegel wie der elektrische Gleichstrom-Leistungswert eingestellt wird.
Eine Gleichung "die Filmabscheidungsrate durch das herkömmliche Gleichstrom-Sputterverfahren/die Gleichstromleistung = die Filmabscheidungsrate gemäß der vorliegenden Erfindung/der Effektivwert der Leistung" gilt im wesentlichen gut.
Folglich kann die Filmabscheidungsrate durch Einstellen der Null-Volt-Zeit eingestellt werden, so daß der effektive Leistungswert W der Leistung des herkömmlichen Gleichstrom- Sputterns entspricht, und die Qualität eines auf dem Substrat abgeschiedenen Films kann gehalten werden, und für eine lange Zeit wird ein stabiles Sputtern erreicht bzw. durchgeführt. Formel 1 Formel 2 Formel 3 Formel 4

Formel 5

2 W ≤ WA ≤ 10 W Formel 6

Formel 7

ωA = WA / S S: Targetoberflächenbereich
Nun wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele ausführlich beschrieben. Es soll sich jedoch verstehen, daß die vorliegende Erfindung in keiner Weise durch solche speziellen Beispiele beschränkt ist.

BEISPIEL 1

Fig. 5 zeigt ein Beispiel des Sputtergeräts der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 5 bezeichnet Bezugsziffer 51 eine Gleichstromquelle zum intermittierenden Erzeugen einer negativen Gleichspannung, bezeichnet Ziffer 52 eine Kathodenelektrode mit einem Targetmaterial, bezeichnet Ziffer 53 eine Anodenelektrode, bezeichnet Ziffer 54 ein Substrat, das einer Filmabscheidungsbehandlung unterzogen werden soll, bezeichnet Ziffer 55 einen für das Sputtern wirksamen Bereich einer Glühentladung, bezeichnet Ziffer 56 eine schwache Lichtbogenbildung, die auf der Oberfläche des Targets erzeugt wird, und Ziffer 57 bezeichnet eine Lichtbogenbildung, die zwischen der Kathodenelektrode und der Anodenelektrode erzeugt wird.
In der vorliegenden Erfindung kann die Leistungsabgabe von der eine intermittierende Gleichspannung erzeugenden Gleichstromquelle keine Rechteckwelle sein, sondern kann eine trapezförmige, eine dreieckige oder eine Vorzeichen-Wellenform bzw. eine Wellenform mit Vorzeichenwechsel sein, um den gleichen Effekt zu erzielen. Im Aufbau der Stromquellenschaltung kann ferner die Wellenform durch Oszillation in der Stromquelle selbst erzeugt werden oder die Leistungsabgabe der Gleichstromquelle kann durch ein Halbleiter-Schaltelement verarbeitet werden, um eine intermittierende Wellenform zu bilden. In jedem Fall ist der Effekt der vorliegenden Erfindung der gleiche.
Im Gerät mit dem in Fig. 5 dargestellten Aufbau, das eine planare Magnetronkathode mit einer Fläche von 10 · 80 cm, ein Targetmaterial aus mit Bor dotiertem Silicium und ein Gasgemisch aus Argon und Sauerstoff mit einem Verhältnis von 1 : 1 als Einführgas nutzt, wurde ein Film aus mit Bor dotiertem SiO&sub2; durch Sputtern auf einem Substrat unter einem Entladungsdruck von 0,4 Pa (3,0 · 10&supmin;³ Torr) und einem Effektivleistungswert von 2 kW abgeschieden. Wurde eine Gleichstromentladung durchgeführt, trat eine Lichtbogenbildung nach etwa 2 Minuten und 30 Sekunden plötzlich und häufig auf, und das Sputtern konnte nicht fortgesetzt werden.
Das Sputtern wurde in der gleichen Weise wie oben durchgeführt, außer daß ein intermittierender Gleichstrom verwendet wurde, wobei in der im oberen Teil von Fig. 1 gezeigten Wellenform eine AN-Zeit, während der eine negative Spannung angelegt wird, 100 us betrug und eine Null-Volt-Zeit 40 us betrug. Folglich nahm die Lichtbogenbildung allmählich zu, und die Häufigkeit des Auftretens einer Lichtbogenbildung nach etwa 30 Minuten betrug etwa 60 mal / Minute.
Beim Beobachten der Stromwellenform während einer Lichtbogenbildung und Messen einer Zeit der Auslöschung der anfänglichen Lichtbogenbildung wurden 160 bis 180 us festgestellt.
Das Sputtern wurde in der gleichen Weise wie oben durchgeführt, außer daß ein intermittierender Gleichstrom verwendet wurde, wobei die AN-Zeit 100 us betrug und die Null-Volt- Zeit 200 us betrug. Folglich betrug die Häufigkeit des Auftretens einer Lichtbogenbildung nach etwa 60 Minuten etwa 60 mal / Minute. In diesem Fall trat die anfängliche Lichtbogenbildung häufig nach 90 us bis 100 us des Spannungsanstiegs auf.
Das Sputtern wurde in der gleichen Weise wie oben durchgeführt, außer daß ein intermittierender Gleichstrom verwendet wurde, wobei die AN-Zeit 80 us betrug und die Null-Volt- Zeit 200 us betrug. Es wurde festgestellt, daß die Häufigkeit des Auftretens einer Lichtbogenbildung nach etwa 60 Minuten etwa 30 mal / Minute betrug. Die Häufigkeit des Auftretens einer Lichtbogenbildung in den oben erwähnten vier Tests ist in Fig. 6 dargestellt. Bei der Messung einer Lichtbogenbildung wurde als Detektionspegel im Oszilloskop ein um 10% oder mehr höherer Stromwert als der maximale Wert einer gewöhnlichen Stromwellenform verwendet, und die festgestellte Zahl eines Auftretens wurde aufgezeichnet.

BEISPIEL 2

Eine Kathode mit einer Fläche von 40 · 300 cm, mit Aluminium dotiertes Silicium als Targetmaterial und ein Gasgemisch aus Argon und Sauerstoff mit einem Verhältnis von 2. 10 als Einführgas wurden in dem in Fig. 5 dargestellten Gerät verwendet. Das Sputtern wurde unter einem Entladungsdruck von 0,27 Pa (2,0 · 10&supmin;³ Torr) und bei einem Effektivleistungswert von 13 kW durchgeführt, um auf einem Substrat einen Film aus mit Aluminium dotiertem SiO&sub2; abzuscheiden.
Wurde zur Entladung Gleichstrom verwendet, trat nach etwa 35 Minuten plötzlich eine Lichtbogenbildung auf, und das Sputtern konnte nicht fortgesetzt werden. Beim Beobachten der Wellenform während der Entladung betrug eine Zeit zur Auslöschung der anfänglichen Lichtbogenbildung etwa 400 us.
Das Sputtern wurde in der gleichen Weise wie oben durchgeführt, außer daß die im oberen Teil von Fig. 1 dargestellte Wellenform verwendet wurde, wobei die Null-Volt-Zeit 500 us und die AN-Zeit 500 us betrug. Eine Zeit, die für das Auftreten der anfänglichen Lichtbogenbildung erforderlich war, betrug etwa 220 us nach dem Spannungsanstieg.
Das Sputtern wurde in der gleichen Weise wie oben durchgeführt, außer daß die AN-Zeit 220 us betrug und die Null- Volt-Zeit 500 us betrug. Die Häufigkeit des Auftretens einer Lichtbogenbildung betrug sogar nach Ablauf von vier Stunden 20 mal/ Minute oder weniger.
Die Häufigkeit des Auftretens einer Lichtbogenbildung im Fall einer Verwendung von Gleichstrom und dem Fall einer Verwendung der intermittierenden Wellenform, wobei die AN-Zeit 220 us beträgt und die Null-Volt-Zeit 500 us beträgt, ist in Fig. 8 dargestellt. Die Bedingung zum Feststellen einer Lichtbogenbildung ist gleiche wie die von Beispiel 1.

BEISPIEL 3

In einer Vakuumkammer wurde als Target auf einer Kathode Silicium vom N-Typ (ein mit Phosphor dotierter Einkristall) mit einem spezifischen Widerstand von 1,2 Ω · cm plaziert, und auf der gegenüberliegende Seite des Targets wurde als Substrat eine Natron-Kalk-Glasscheibe angeordnet. Die Vakuumkammer wurde auf 1,3 mPa (1 · 10&supmin;&sup5; Torr) evakuiert. Ein Gasgemisch aus Argon und Sauerstoff wurde dann als Sputtergas eingeleitet, und die Leitfähigkeit wurde so eingestellt, daß der Druck 0,27 Pa (2 · 10&supmin;³ Torr) betrug.
An die Kathode wurde dann die Spannung wie im oberen Teil von Fig. 2 gezeigt angelegt. Die AN-Zeit 21 betrug hier 50 us, was das gleiche wie die Zeit des Beginns der anfänglichen Lichtbogenbildung ist, und die Null-Volt-Zeit 22 betrug 50 us, was das gleiche wie die Zeit einer Auslöschung der anfänglichen Lichtbogenbildung ist, in der die Zeit 23 zum Anlegen eines positiven Potentials etwa 12 us betrug. Die negative Spannung wurde hier so eingestellt, daß die Anlegleistung beim Anlegen dieser Spannung 500 W betrug. Die positive Spannung wurde bei 100 V gehalten.
Die Substrattemperatur wurde bei Raumtemperatur gehalten, und eine elektrische Entladung wurde bei einer Sauerstoffkonzentration im Sputtergas von 60% gestartet. Nach der Vorentladung von 5 Minuten wurde der Verschluß geöffnet, und die Filmabscheidungszeit wurde so eingestellt, daß die Dicke des Films 250 · 10&supmin;¹&sup0; m (250 Å) betrug, wodurch ein hauptsächlich aus Siliciumoxid bestehender Dünnfilm auf einem Natron-Kalk- Glassubstrat abgeschieden wurde.
Waren nach dem Beginn einer Entladung 120 Minuten verstrichen, wurde auf einem anderen Natron-Kalk-Glassubstrat ein Film abgeschieden. Es wurde jedoch eine geringe Lichtbogenbildung beobachtet.

VERGLEICHSBEISPIEL 1

Das Sputtern wurde durchgeführt, um einen Film in der gleichen Weise wie Beispiel 3 abzuscheiden, außer daß an die Kathode eine intermittierende Gleichspannung mit der Wellenform wie im oberen Teil von Fig. 1 gezeigt angelegt wurde, worin die AN-Zeit 50 us betrug und die Null-Volt-Zeit 25 us betrug.
Obgleich eine schwache Lichtbogenbildung unmittelbar nach dem Beginn einer Filmabscheidung beobachtet wurde, wurde im Verlauf der Zeit das Auftreten einer Lichtbogenbildung beobachtet, und eine fortgesetzte Entladung rotglühender Partikel wurde auf der Targetoberfläche bei Abschluß der Filmabscheidung beobachtet.
Waren nach dem Beginn einer Entladung 120 Minuten verstrichen, wurde auf einem anderen Natron-Kalk-Glassubstrat ein Film abgeschieden. Eine Lichtbogenbildung trat sehr häufig auf.

VERGLEICHSBEISPIEL 2

Das Sputtern wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 3 durchgeführt, außer daß eine Hochfrequenzspannung mit 13,56 MHz an die Kathode angelegt wurde.
Nach 120 Minuten vom Beginn einer Entladung an wurde auf einem anderen Natron-Kalk-Glassubstrat ein Film abgeschieden. In diesem Fall gab es keine Lichtbogenbildung.
Die beschichtete Seite von jedem der beschichteten Gläser, die im Beispiel 3 und in den Vergleichsbeisgielen 1 und 2 erhalten wurden, wurden bei 90ºC für 24 Stunden mit reinem Wasser in Kontakt gebracht, woraufhin die Menge an ausdiffundierten Natriumatomen (ug/cm²) in diesem reinen Wasser durch Atomabsorptiometrie gemessen wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1
Wie aus dem obigen Beispiel und den Vergleichsbeispielen deutlich ist, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, ohne Erhitzen des Substrats während einer langen Zeitspanne und in konstanter Art und Weise einen Dünnfilm aus Siliciumoxid mit der Eigenschaft einer hohen Alkalibarriere zu bilden. Da die Filmabscheidung durch das Gleichstrom-Sputtern durchgeführt wird, kann ferner eine Abscheidung eines Films mit einer großen Fläche oder eine Filmabscheidung mit einer hohen Geschwindigkeit erleichtert werden, wodurch eine Anwendung auf z. B. ein transparentes leitfähiges Substrat für einen Flüssigkristall im industriellen Produktionsmaßstab möglich gemacht werden kann.

BEISPIEL 4

Silicium von N-Typ mit einem spezifischen Widerstand von 1,2 Ω · cm und einer Oberfläche von 160 mm · 40 mm wurde als Target verwendet, und an die Targets wurde die Spannung wie im oberen Teil von Fig. 2 gezeigt angelegt. Die negative Spannung wurde hier so eingestellt, daß die Anlegleistung beim Anlegen dieser Spannung 200 W betrug. Die positive Spannung wurde bei 100 V gehalten. Die anderen Bedingungen waren die gleichen wie die von Beispiel 3.
Eine Entladung wurde bei einer Sauerstoffkonzentration im Sputtergas von 40% begonnen. Nach 5 Minuten wurde der Verschluß geöffnet, um einen Film aus Siliciumnitrid mit einer Dicke von 200 · 10&supmin;¹&sup0; m (200 Å) auf einem flachen Natron-Kalk- Silikatglas bei Raumtemperatur abzuscheiden.
Waren nach Beginn einer Entladung 120 Minuten verstrichen, wurde dann der Verschluß wieder geöffnet, um einen Siliciumnitridfilm mit 200 · 10&supmin;¹&sup0; m (200 Å) auf einem anderen Natron-Kalk-Glassubstrat abzuscheiden. Während der Filmabscheidungsvorgänge wurde keine Lichtbogenbildung beobachtet.

VERGLEICHSBEISPIEL 3

Das Sputtern wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 4 mit Ausnahme der Anwendung einer Gleichstromleistung von 200 W durchgeführt. Bei der Filmabscheidung nach 5 Minuten vom Beginn einer Entladung an wurde keine Lichtbogenbildung beobachtet.
Nach 120 Minuten vom Beginn einer Entladung an wurde eine Filmabscheidung auf einem Natron-Kalk-Glassubstrat durchgeführt. In diesem Fall trat eine Lichtbogenbildung häufig auf, und eine Entladung rotglühender Partikel von der Targetoberfläche wurde beobachtet.

VERGLEICHSBEISPIEL 4

Das Sputtern wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 4 durchgeführt, außer das Silicium vom N-Typ mit einem spezifischen Widerstand von 1,5 Ω · cm und einem Durchmesser von 6 Zoll (6 Inches) als Target verwendet wurde, die Stickstoffkonzentration im Sputtergas auf 100% eingestellt wurde und eine Hochfrequenzspannung von 13,56 MHz angelegt wurde, so daß eine Leistung von 300 W zugeführt wurde.
Waren nach Beginn einer Entladung 120 Minuten verstrichen, wurde auf einem anderen Natron-Kalk-Glassubstrat ein Film abgeschieden. Es wurde keine Lichtbogenbildung beobachtet.

VERGLEICHSBEISPIEL 5

Filme aus Siliciumnitrid mit jeweils einer Filmdicke von 200 · 10&supmin;¹&sup0; m (200 Å) wurden auf flachen Substraten aus Natron-Kalk-Silikatglas bei einer Temperatur von etwa 600ºC durch ein CVD-Verfahren abgeschieden, wobei das Verhältnis von Ammoniakgas/Silangas im Materialgas in jedem Fall jeweils 3, 5, 10 oder 15 betrug.
Die beschichtete Seite von jedem der beschichteten Gläser, die durch Beispiel 4 und die Vergleichsbeispiele 3 bis 5 erhalten wurden, wurden bei 90ºC für 24 Stunden mit reinem Wasser in Kontakt gebracht, woraufhin die Menge an aus dem Natron-Kalk-Glas durch den Siliciumnitridfilm in das reine Wasser ausdiffundierten Natriumatomen durch Atomabsorptiometrie gemessen wurde. Die Ergebnisse des Beispiels 4 und der Vergleichsbeispiele 3 und 4 sind in Tabelle 2 dargestellt, und die Ergebnisse des Vergleichsbeispiels 5 sind in Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 2 Tabelle 3
Vergleicht man die Beispiele mit den oben beschriebenen Vergleichsbeispielen, zeigt der durch die vorliegende Erfindung abgeschiedene Siliciumnitridfilm, daß die Menge an durch diesen Film ausdiffundierten Natriumatomen gering ist und die vorliegende Erfindung deutlich überlegen bzw. besser ist.
Ferner versteht man, daß der Siliciumnitridfilm mit der Eigenschaft einer hohen Alkalibarriere während einer langen Zeitspanne konstant abgeschieden werden kann.
Ferner wird es möglich, ohne Erhitzen des Substrats einen Siliciumnitridfilm mit einer Eigenschaft einer hohen Alkalibarriere abzuscheiden, und eine Beschichtung einer Alkalibarriere auf einem Substrat mit einem geringen Wärmewiderstand ist möglich.

BEISPIEL 5

Durch Verwenden einer gewöhnlichen Magnetronsputtervorrichtung, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, wurde die Spannung wie im oberen Teil von Fig. 1 dargestellt, wobei die AN-Zeit 100 us betrug und die Null-Volt-Zeit 400 us betrug, an ein 10 Gew.-% Zinn enthaltendes Indiumoxidtarget 52 angelegt. Als Substrat 54, auf welchem ein Film abzuscheiden ist, wurde ein Nicht-Alkaliglas (AN-Glas von Asahi Glass Company Ltd.) verwendet, das vorher auf 200ºC erhitzt wurde.
Eine Filmabscheidungskammer wurde auf 1,3 mPa (1 · 10&supmin;&sup5; Torr) oder weniger evakuiert. Ein 1-Vol.-% Sauerstoffgas enthaltendes Argongas wurde dann eingeleitet, so daß der Gasdruck 0,4 Pa (3 · 10&supmin;³ Torr) betrug. Die Sputterleistung wurde auf 1,1 kW bezüglich des Effektivwertes eingestellt.

BEISPIEL 6

Das Sputtern wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 5 mit Ausnahme der Spannung wie in Fig. 2 gezeigt durchgeführt, wobei die AN-Zeit 21 100 us betrug, die Anlegzeit einer positiven Spannung 23 mit einer Amplitude von etwa 10% zum Leistungswert beim Anlegen einer negativen Spannung 10 us betrug und die Null-Volt-Zeit 26 390 us betrug.

VERGLEICHSBEISPIEL 6

Das Sputtern wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 5 durchgeführt, außer daß das herkömmliche Magnetronsputtergerät und die herkömmliche Gleichstrom-Sputterstromguelle verwendet wurden.
Das Auftreten von Knollen nach einem kontinuierlichen Sputtern während 23 Stunden, die Häufigkeit des Auftretens einer Lichtbogenbildung und die Charakteristik von ITO-Filmen wurden an den Beispielen 5 und 6 und dem Vergleichsbeispiel 6 untersucht. Tabelle 4
Wie man in Tabelle 4 sieht, ist das Auftreten von Knollen sogar nach einem kontinuierlichen Sputtern während 23 Stunden (ein Target mit einer Dicke von 6 mm wurde vollständig abgetragen) gering, und es tritt keine wesentliche Reduzierung der Sputterrate auf. Ferner ist die Häufigkeit des Auftretens einer Lichtbogenbildung im Vergleich zu dem in den Vergleichsbeispielen dargestellten herkömmlichen Sputterverfahren auf etwa 1/5-1/3 reduziert. Der spezifische Widerstand eines ITO-Films ist im wesentlichen der gleiche wie derjenige einer Probe gemäß dem herkömmlichen Sputterverfahren.
In den Vergleichsbeispielen war die Abnahme der Sputterrate um etwa 40% bemerkenswert. Der spezifische Widerstand wird von 1,9 · 10&supmin;&sup4; Ω · cm (in der Anfangsphase des Sputterns) infolge der Reduzierung der Sputterrate auf 4 · 10&supmin;&sup4; Ω · cm erhöht (reduced). Die Knollen waren sehr hart, und es war notwendig, zur Reinigung mechanisch zu schleifen.
Das Filmabscheidungsverfahren für einen transparenten leitfähigen Film und das Filmabscheidungsverfahren der vorliegenden Erfindung zeigen eine ausgezeichnete Wirkung bei Abscheiden eines transparenten leitfähigen Films, ohne die Filmabscheidungsschritte zu stoppen, was die Produktivität reduziert, und unterdrücken das Auftreten von Knollen eines Suboxids auf der Tragetoberfläche, was eine Reduzierung der Sputterrate bewirkt. Ferner liefert es eine ausgezeichnete Wirkung, um eine Lichtbogenbildung zu unterdrücken, die Defekte in dem transparenten leitfähigen Film hervorruft. Da eine Lichtbogenbildung unterdrückt werden kann, kann eine höhere elektrische Leistung verwendet werden, und im Vergleich zum herkömmlichen Gleichstrom-Sputterverfahren kann eine hohe Filmabscheidungsrate erhalten werden.
Ferner unterdrückt die Verwendung des Leistungsverarbeitungsteils der vorliegenden Erfindung eine Lichtbogenbildung ohne Hinzufügen einer eine Lichtbogenbildung verhindernden Schaltung, die für eine herkömmliche Gleichstrom-Sputterstromquelle verwendet wird. Indem man den Effektivwert einer intermittierend zugeführten Leistung steuert, können ferner die Bedingungen für eine Filmabscheidung in der gleichen Weise wie beim herkömmlichen Gleichstrom-Sputterverfahren gesteuert werden, und ein transparenter leitfähiger Film mit der gleichen Eigenschaft wie der herkömmliche Film kann erhalten werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, da eine Potentialdifferenz auf der Tragetoberfläche eliminiert ist und das Auftreten einer Lichtbogenbildung verhindert wird, im Vergleich zu einem herkömmlichen Gleichstrom-Sputtern eine stabile bzw. konstante Entladung aufrechterhalten werden.
Die Häufigkeit des Auftretens und der Umfang einer anfänglichen Lichtbogenbildung können gering sein, und ein konstantes Sputtern kann für eine lange Zeitspanne fortgesetzt werden, selbst wenn eine hohe Leistung verwendet wird. Überdies kann ein ausgezeichneter Wirkungsgrad der elektrischen Leistung erhalten werden.
Das Sputtergerät der vorliegenden Erfindung kann die Häufigkeit des Auftretens einer Lichtbogenbildung sogar im Fall eines reaktiven Sputterns reduzieren, und eine hohe elektrische Leistung kann der Kathode konstant zugeführt werden.
Entsprechend weist es ein hohes Filmabscheidungsvermögen auf. Der Leistungsverarbeitungsteil der vorliegenden Erfindung hat einen einfachen Aufbau und ist für ein herkömmliches Sputtergerät verwendbar, so daß ein Sputtern durch eine pulsartige intermittierende Gleichstromleistung realisiert werden kann.
Indem man den Leistungsverarbeitungsteil der vorliegenden Erfindung verwendet, kann eine intermittierende Spannungswellenform je nach der Größe des Geräts, dem Material, der angewandten bzw. angelegten elektrischen Leistung und dem Umfang einer anfänglichen Lichtbogenbildung einfach optimiert werden.
Beim Filmabscheidungsverfahren eines hauptsächlich aus Siliciumoxid bestehenden Dünnfilms gemäß der vorliegenden Erfindung kann, da während der Filmabscheidung keine Lichtbogenbildung erzeugt wird, ein Film mit hoher Qualität und geringer Anlagerung von Partikeln erhalten werden.
Da während der Filmabscheidung keine Lictbogenbildung erzeugt wird, kann ferner beim Filmabscheidungsverfahren eines hauptsächlich aus Siliciumnitrid bestehenden Dünnfilms gemäß der vorliegenden Erfindung ein Dünnfilm mit hoher Qualität und geringer Anlagerung von Partikeln erhalten werden.
Das Filmabscheidungsverfahren für einen ITO-Film der vorliegenden Erfindung kann während einer langen Zeitspanne für einen stabilen Betrieb sorgen, weil eine Lichtbogenbildung verhindert und ein Auftreten von Knollen aus einem Suboxid, die auf der Tragetoberfläche gebildet werden, unterdrückt werden kann, während die Qualität eines Films und die Filmabscheidungsrate die gleichen wie die durch das herkömmliche Gleichstrom-Sputterverfahren erhaltenen sind.

Claims

1. Sputterverfahren, welches ein Anlegen einer negativen Spannung intermittierend in einem konstanten periodischen Zyklus an eine in einer Vakuumkammer angeordnete Kathode umfaßt, worin die negative Spannung intermittierend angelegt wird, so daß eine Zeit, während der die negative Spannung nicht angelegt wird, eine Zeit einschließt, während der die Spannung so gesteuert wird, daß sie in einem Bereich von 10 us bis 10 ms null Volt beträgt, und die Nullspannungs-Zeit gleich der oder länger als die Zeit ist, die von einer Lichtbogenbildung von ihrer Erzeugung bis zur Auslöschung benötigt wird, und worin die Zeit, während der Spannung so gesteuert wird, daß sie null Volt beträgt, unmittelbar nach einer Lichtbogenbildung liegt.

2. Sputterverfahren nach Anspruch 1, worin die Zeit, während der die negative Spannung angelegt wird, innerhalb eines Bereichs von 10 us bis 10 ms und gleich der oder kürzer als die Zeitspanne von dem Anlegen der negativen Spannung bis zum Erzeugen einer Lichtbogenbildung ist.

3. Sputterverfahren nach Anspruch 1, worin die Zeit, während der die Spannung so gesteuert wird, daß sie null Volt beträgt, eine Zeitspanne, während der eine positive Spannung angelegt wird, innerhalb eines Bereichs von 1 us bis 20 us einschließt.

4. Sputterverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin ein hauptsächlich als Siliciumoxid bestehender Dünnfilm durch Anlegen der negativen Spannung an eine hauptsächlich aus Silicium bestehende Kathode und Verwenden von Sauerstoff und/oder Edelgas als Sputtergas gebildet wird.

5. Sputterverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wodurch ein hauptsächlich aus Siliciumnitrid bestehender Dünnfilm durch Anlegen der Spannung an eine hauptsächlich aus Silicium bestehende Kathode und Verwenden von Stickstoff - und/oder Edelgas als Sputtergas gebildet wird.

6. Sputterverfahren nach Anspruch 5, worin das Zusammensetzungsverhältnis des Siliciumnitrid (Atomverhältnis von N/5i) 1,25 bis 1,36 beträgt.

7. Sputterverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wodurch ein transparenter leitfähiger Dünnfilm gebildet wird, der hauptsächlich aus einem Oxid besteht, indem ein Sputtertarget, das imstande ist, einen transparenten leitfähigen Film zu bilden, verwendet wird und Sauerstoff und/oder Edelgas als Sputtergas verwendet wird.

8. Sputterverfahren nach Anspruch 7, worin das Sputtertarget hauptsächlich aus Zinn oder Zinnoxid besteht.

9. Sputterverfahren nach Anspruch 8, worin das Sputtertarget Metall-Antimon oder eine Antimonverbindung enthält.

10. Sputterverfahren nach Anspruch 7, worin das Sputtertarget hauptsächlich aus Indium oder Indiumoxid besteht.

11. Sputterverfahren nach Anspruch 10, worin das Sputtertarget Zinn enthält.

12. Sputterverfahren nach Anspruch 7, worin das Sputtertarget hauptsächlich aus Zink oder Zinkoxid besteht.

13. Sputterverfahren nach Anspruch 12, worin das Sputtertarget eine einfache Substanz oder eine Verbindung aus mindestens einem Metall enthält, das aus der aus Aluminium, Gallium, Indium, Bor und Silicium bestehenden Gruppe ausgewählt wurde.

14. Leistungsverarbeitungsteil für ein Sputtergerät mit einer Kathode, an die eine negative Spannung intermittierend angelegt wird, worin:

der Leistungsverarbeitungsteil einen ersten Schaltkreis, einen zweiten Schaltkreis, eine Steuerschaltung für ein Schaltelement und eine Schaltung zum Messen von Strom, Spannung oder Leistung zum Sputtern aufweist;

die ersten und zweiten Schaltkreise jeweils aus einer Halbleiterschaltvorrichtung und einer Schutzschaltung zum Schützen der Vorrichtung bestehen;

der erste Schaltkreis zwischen den negativen Pol des Sputterleistung erzeugenden Teils und die Kathodenelektrode geschaltet ist;

der zweite Schaltkreis zwischen die Kathodenelektrode und eine von dem Sputterleistung erzeugenden Teil verschiedene Gleichstrom-Energiequelle in Reihe geschaltet ist, um ein positives Potential an die Kathodenelektrode zu liefern;

die Steuerschaltung für die Halbleiterschaltvorrichtung imstande ist, eine Einschaltzeit von 5 us oder mehr für den ersten Schaltkreis und eine Ausschaltzeit von 5 us oder mehr für denselben zu steuern, und imstande ist, den zweiten Schaltkreis für weniger als die Zeit zum Ausschalten des ersten Schaltkreises und innerhalb eines Bereichs von 1 us bis 20 us einzuschalten, wenn der erste Schaltkreis ausgeschaltet ist; und

die Schaltung zum Messen von Strom, Spannung oder Leistung zum Sputtern eine Funktion aufweist, um einen Stromwert, einen Spannungswert oder einen Leistungswert zu messen, der zum Sputtern effektiv sind, und eine Funktion, um die gemessenen Werte mit vorbestimmten Referenzwerten zu vergleichen, um eine Lichtbogenbildung festzustellen.

15. Leistungsverarbeitungsteil nach Anspruch 14, welcher ferner eine Glättungsschaltung aufweist, um die Wellenform einer Spannung an einem Ausgangsanschluß des Sputterleistung erzeugenden Teils so zu ändern, daß sie eine Gleichspannungs- Wellenform ist.

16. Sputtergerät mit einer Kathode, die in einer Vakuumkammer angeordnet ist, einem Sputterleistung erzeugenden Teil und einem Leistungsverarbeitungsteil nach Anspruch 14.

17. Sputtergerät nach Anspruch 16, worin der Leistungsverarbeitungsteil näher zur Kathode als der Sputterleistung erzeugende Teil angeordnet ist.

18. Sputtergerät nach Anspruch 16, worin mehrere Kathoden, Sputterleistung erzeugende Teile und Leistungsverarbeitungsteile vorgesehen sind und die mehreren Leistungsverarbeitungsteile synchron betrieben werden, um Wellenformen mit einer verschiedenen Phase zu erzeugen.