JP3392490B2 - Sputtering method and apparatus - Google Patents
Sputtering method and apparatusInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜形成に係わるスパ
ッタリング方法およびその装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputtering method and apparatus for forming a thin film.
【0002】[0002]
【従来の技術】スパッタリング方法においては、薄膜形
成するために通常Arガス中でターゲットに電圧および
電流をかけ、プラズマ放電させる必要がある。ここで成
膜速度が遅いと基板温度が上昇し、ひいては一定の膜質
を得ることが困難になる。2. Description of the Related Art In a sputtering method, it is usually necessary to apply a voltage and a current to a target in Ar gas to form a thin film, and to cause plasma discharge. If the film forming rate is slow, the substrate temperature rises, and it becomes difficult to obtain a constant film quality.
【0003】このような問題に対し、ターゲット近傍に
磁界を形成することによって、ターゲットにかかる電圧
および電流により励起されたプラズマをターゲット近傍
に閉じ込めることで、プラズマ中の電子によって励起さ
れるArイオンなどがプラズマとともに基板表面へ流入
することを抑制した方法としてマグネトロンスパッタリ
ング方法がある。この方法を用いると高速に成膜ができ
るために比較的基板の温度変化を抑えることが可能とな
り、このため酸化物などの化合物薄膜形成に広く用いら
れている。In order to solve such a problem, a magnetic field is formed in the vicinity of the target to confine plasma excited by a voltage and a current applied to the target in the vicinity of the target, whereby Ar ions excited by electrons in the plasma, etc. There is a magnetron sputtering method as a method of suppressing the inflow of oxygen to the substrate surface together with plasma. When this method is used, the film can be formed at a high speed, so that the temperature change of the substrate can be suppressed relatively. Therefore, it is widely used for forming a compound thin film such as an oxide.
【0004】しかしこのようなマグネトロンスパッタリ
ング方法においても、長時間連続して薄膜形成を行うと
ターゲットが浸蝕され、この浸蝕にともない成膜中基板
がさらされているマグネトロン放電状態に変化が生じ、
それに伴ない基板の温度が変化するという問題が未だ解
決されずにいる。そのため従来マグネトロンスパッタリ
ング方法においては、マグネトロン放電状態に影響を受
けやすい酸化物などの膜質の経時変化が生じるという問
題があった。However, even in such a magnetron sputtering method, when a thin film is continuously formed for a long time, the target is eroded, and the erosion causes a change in the magnetron discharge state to which the substrate is exposed during film formation.
The problem that the temperature of the substrate changes accordingly has not been solved yet. Therefore, in the conventional magnetron sputtering method, there is a problem that the quality of a film such as an oxide, which is easily affected by the magnetron discharge state, changes with time.
【0005】また膜質の経時変化を抑える方法として、
ターゲット表面の平行磁界強度を調整して放電電圧を一
定に保持する方法が提案されている(特開平2−232
358号)。この方法は、マグネトロンスパッタリング
によるITO膜形成において、ターゲット表面に絶縁性
酸化物が形成され、それに伴い前記ターゲットにかかる
電圧が上昇するのを磁界強度を変化させ、前記電圧を一
定にさせることで膜質の均一化を図るものである。しか
しながら、この方法においても成膜中基板がさらされて
いるマグネトロン放電状態を一定に保持しているわけで
はないので、基板温度の上昇を抑えることができない。
このため特にマグネトロン放電状態に影響を受けやすい
酸化物など化合物薄膜を形成する際には、いまだ経時変
化が生じ、一定の膜質の化合物薄膜を形成することはで
きなかった。As a method for suppressing the change in film quality over time,
A method has been proposed in which the parallel magnetic field strength on the target surface is adjusted to keep the discharge voltage constant (Japanese Patent Laid-Open No. 2-232).
358). In this method, when an ITO film is formed by magnetron sputtering, an insulating oxide is formed on the target surface, and the voltage applied to the target is increased accordingly. Is intended to be uniform. However, even in this method, since the magnetron discharge state to which the substrate is exposed during film formation is not kept constant, the rise in substrate temperature cannot be suppressed.
For this reason, when forming a compound thin film such as an oxide, which is particularly susceptible to the magnetron discharge state, a change with time still occurs, and it was not possible to form a compound thin film having a constant film quality.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の技術で連続薄膜形成を行った場合、得られる膜質に経
時変化が生じるという問題があった。本発明は、この様
な問題に鑑みてなされたものであり、長時間一定の膜質
の化合物薄膜を形成することのできるスパッタリング方
法およびその装置を提供することを目的とする。As described above, when a continuous thin film is formed by the conventional technique, there is a problem that the quality of the obtained film changes with time. The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to provide a sputtering method and an apparatus therefor capable of forming a compound thin film having a constant film quality for a long time.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段及び作用】本願第一の発明
は、成膜容器内にターゲットを配置して、前記成膜容器
内でプラズマ放電を生成させて、基板上への薄膜形成を
行うスパッタリング方法において、前記成膜容器内に不
活性ガスを供給する工程と、前記成膜容器内に配置され
た電極に電圧および電流を供給することで前記不活性ガ
スをプラズマ放電させる工程と、前記プラズマ放電領域
内に配置されたプローブから検出されるイオン電流密度
および浮動電位を測定する工程と、前記プローブから検
出されるイオン電流密度および浮動電位の積を実質的に
一定値に制御する工程とを具備したことを特徴とするス
パッタリング方法である。According to the first invention of the present application, a target is placed in a film forming container and plasma discharge is generated in the film forming container to form a thin film on a substrate. In the sputtering method, a step of supplying an inert gas into the film forming container, a step of supplying a voltage and current to an electrode arranged in the film forming container to plasma discharge the inert gas, Measuring an ion current density and a floating potential detected from a probe arranged in the plasma discharge region, and controlling a product of the ion current density and the floating potential detected from the probe to a substantially constant value. And a sputtering method.
【0008】本願第二の発明は、成膜容器内にターゲッ
トを配置して、前記成膜容器内でプラズマ放電を生成さ
せて、基板上への薄膜形成を行うスパッタリング装置に
おいて、不活性ガスを供給する手段を有する成膜容器
と、この成膜容器内に配置された電極に電気的に接続さ
れる放電用電源と、この放電用電源によって前記成膜容
器内に生じる前記不活性ガスのプラズマ放電領域内に配
置されたプローブと、このプローブから検出されるイオ
ン電流密度および浮動電位を測定する手段と、前記イオ
ン電流密度および浮動電位の積を実質的に一定値に制御
する手段とを具備したことを特徴とするスパッタリング
装置である。A second invention of the present application is a sputtering apparatus for forming a thin film on a substrate by arranging a target in a film forming container to generate plasma discharge in the film forming container. A film forming container having a supply means, a discharge power supply electrically connected to an electrode arranged in the film forming container, and a plasma of the inert gas generated in the film forming container by the discharge power supply. A probe disposed in the discharge region; means for measuring the ion current density and floating potential detected by the probe; and means for controlling the product of the ion current density and floating potential to a substantially constant value. This is a sputtering apparatus characterized by the above.
【0009】すなわち本発明は、成膜容器中にプローブ
を配置し、このプローブから検出されるイオン電流密度
および浮動電位の積を一定値にすることで、所望のスパ
ッタリング膜を得るものである。That is, according to the present invention, a desired sputtering film is obtained by disposing a probe in a film forming container and making the product of the ion current density and the floating potential detected by this probe a constant value.
【0010】以下、本発明を図面を参照して詳細に説明
する。図1、2は、本発明のスパッタリング装置の一例
を示す概略構成図である。本発明における不活性ガスを
供給する手段としては、特に限定されることなく通常用
いている手段を利用できる。例えば、図示するように不
活性ガス供給系2をコンダクタンスバルブ4などを介し
て成膜容器1に接続することで、成膜容器1内に不活性
ガスが供給される。このとき用いられる不活性ガスとし
ては、通常Arガスが用いられる。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 and 2 are schematic configuration diagrams showing an example of the sputtering apparatus of the present invention. The means for supplying the inert gas according to the present invention is not particularly limited, and any commonly used means can be used. For example, as shown in the drawing, the inert gas supply system 2 is connected to the film forming container 1 via the conductance valve 4 or the like, whereby the inert gas is supplied into the film forming container 1. Ar gas is usually used as the inert gas used at this time.
【0011】またガス供給系2とは別に、排気系3をコ
ンダクタンスバルブ4などを介して成膜容器1に接続す
ることで、成膜容器1内のガスを排気し、成膜容器内を
所望の気圧にすることができる。たとえば排気系3によ
って成膜容器1内を10-6Torr以下に減圧しながら不活
性ガス供給系2によって成膜容器1内を1×10-3〜5
×10-3Torr程度に維持すればよい。さらに反応性ガス
を成膜容器1内に供給し、例えばITO等の酸化膜を得
る場合においては、図2に示すような反応性ガス供給系
13を設け、成膜容器1内に反応性ガスとして酸素を供
給することで所望の膜を得ることも可能である。Separately from the gas supply system 2, an exhaust system 3 is connected to the film forming container 1 via a conductance valve 4 or the like so that the gas in the film forming container 1 is exhausted and the inside of the film forming container is desired. Can be at atmospheric pressure. For example, while the pressure inside the film forming container 1 is reduced to 10 −6 Torr or less by the exhaust system 3, the inside of the film forming container 1 is set to 1 × 10 −3 to 5 by the inert gas supply system 2.
It may be maintained at about × 10 -3 Torr. Further, when a reactive gas is further supplied into the film forming container 1 to obtain an oxide film such as ITO, a reactive gas supply system 13 as shown in FIG. It is also possible to obtain a desired film by supplying oxygen as.
【0012】本発明におけるターゲット5は、通常スパ
ッタリングに用いるものであれば特に限定されず、形成
する膜に応じて適宜選択すればよい。前記ターゲットと
して導電体を用いる場合は、通常図1、2に示すように
ターゲット5自体を電極として用いる。またターゲット
が絶縁体である場合などは、必要に応じ別途電極を設
け、放電領域と電極の間にターゲットを設置するなどし
て、通常どおりスパッタリングを行えばよい。The target 5 in the present invention is not particularly limited as long as it is used for ordinary sputtering, and may be appropriately selected according to the film to be formed. When a conductor is used as the target, the target 5 itself is usually used as an electrode as shown in FIGS. When the target is an insulator, etc., a separate electrode may be provided if necessary, and the target may be placed between the discharge region and the electrode, and sputtering may be performed as usual.
【0013】また図示するように、ターゲット5表面に
磁界を発生させる手段を設けることでマグネトロンスパ
ッタリング装置として用いることもできる。ここで磁界
を発生させる手段としては磁石6など磁界を生じさせる
ものであればよく、通常400Gauss以上のものを
用いるが、放電用電源7から供給される電圧を低くする
ために1kGauss以上のものを用いることが望まし
い。また磁石6として電磁石を用いたり、図2に示すよ
うに永久磁石6aおよび電磁石6bを併用することによ
り磁界を制御することも可能である。Further, as shown in the figure, by providing a means for generating a magnetic field on the surface of the target 5, it can be used as a magnetron sputtering apparatus. As the means for generating the magnetic field, any means such as the magnet 6 may be used, and normally 400 Gauss or more is used, but 1 kGauss or more is used to reduce the voltage supplied from the discharge power supply 7. It is desirable to use. It is also possible to control the magnetic field by using an electromagnet as the magnet 6 or by using a permanent magnet 6a and an electromagnet 6b together as shown in FIG.
【0014】さらに本発明においては、前記不活性ガス
供給系2および排出系3による成膜容器1内の不活性ガ
ス濃度および気圧、前記磁石6から発生する磁界の大き
さ並びに放電用電源7から電極5へ供給される電圧およ
び電流を調整することによって、所望のプラズマ放電状
態を成膜容器1内に生じさせることができる。Further, in the present invention, the inert gas concentration and atmospheric pressure in the film forming container 1 by the inert gas supply system 2 and the exhaust system 3, the magnitude of the magnetic field generated from the magnet 6 and the discharge power supply 7 are used. By adjusting the voltage and current supplied to the electrode 5, a desired plasma discharge state can be generated in the film forming container 1.
【0015】この時、成膜容器1内の前記プラズマ放電
状態にある領域に、基板11を配置すれば、基板11の
ターゲット5に対向する面にスパッタリング膜が形成さ
れる。At this time, if the substrate 11 is arranged in the region in the plasma discharge state in the film forming container 1, a sputtering film is formed on the surface of the substrate 11 facing the target 5.
【0016】本発明で成膜容器1中に配置されるプロー
ブ8としては、導電性物質であれば特に限定されずに用
いることができる。また、通常耐久性などの面から直径
0.2〜2mm程度のタングステンあるいは金などから
なる針金状の導電部材を、ガラスなどで覆ったものを用
いる。In the present invention, the probe 8 placed in the film forming container 1 can be used without particular limitation as long as it is a conductive substance. In addition, a wire-like conductive member made of tungsten or gold having a diameter of about 0.2 to 2 mm and covered with glass or the like is usually used in terms of durability.
【0017】プローブ8の設置場所は、プラズマ放電状
態にある領域であれば特に制限されないが、プローブ8
をターゲット5と基板11とで挟まれる位置に設置する
と、プローブ8によって遮られる箇所では基板11上に
スパッタリング膜が形成されない恐れがある。したがっ
て、プローブ8はスパッタリング粒子の基板11への流
入路を遮らない位置に設置することが望ましい。The location of the probe 8 is not particularly limited as long as it is in a plasma discharge state.
When the target is placed between the target 5 and the substrate 11, the sputtering film may not be formed on the substrate 11 at the position shielded by the probe 8. Therefore, it is desirable that the probe 8 be installed at a position that does not block the inflow path of the sputtered particles to the substrate 11.
【0018】また、本発明におけるプローブ8から検出
されるイオン電流密度および浮動電位を測定する手段
(以下、測定手段という)としては、例えばプローブ8
に電気的に接続されたイオン電流密度および浮動電位を
測定する回路9などを用いればよい。The means for measuring the ion current density and floating potential detected by the probe 8 in the present invention (hereinafter referred to as measuring means) is, for example, the probe 8
The circuit 9 for measuring the ion current density and the floating potential electrically connected to the above may be used.
【0019】この測定手段は、成膜容器1内が前記放電
用電源7からターゲット5に供給される電圧および電流
によってプラズマ放電される際、成膜容器1中に配置さ
れたプローブ8から検出されるイオン電流密度および浮
動電位を測定することで成膜容器1中のプラズマ放電状
態を観測するものである。This measuring means is detected by the probe 8 arranged in the film forming container 1 when the inside of the film forming container 1 is plasma-discharged by the voltage and current supplied from the discharge power source 7 to the target 5. The plasma discharge state in the film forming container 1 is observed by measuring the ion current density and the floating potential.
【0020】本発明では、このとき例えば図1に示すよ
うに、放電用電源7に接続されたコントローラー10に
よって放電用電源7の電圧あるいは電流を制御すること
により、前記測定手段によって測定されるイオン電流密
度および浮動電位の積を一定とすることができる。すな
わちターゲット5の浸蝕に起因する成膜容器1内のプラ
ズマ放電状態の変化を抑えることが可能となり、ひいて
は一定の膜質のスパッタリング膜を形成することが可能
となる。よってこのような場合には、放電用電源7には
ターゲット5に供給する電圧あるいは電流を調整できる
ものを用いる必要がある。In the present invention, at this time, as shown in FIG. 1, for example, by controlling the voltage or current of the discharging power source 7 by the controller 10 connected to the discharging power source 7, the ions measured by the measuring means are measured. The product of current density and floating potential can be constant. That is, it is possible to suppress a change in the plasma discharge state in the film forming container 1 due to the erosion of the target 5, and it is possible to form a sputtering film having a constant film quality. Therefore, in such a case, it is necessary to use, as the discharging power supply 7, one capable of adjusting the voltage or current supplied to the target 5.
【0021】また、図2に示すように磁石6として永久
磁石6aと電磁石6bを併用した場合は、電圧あるいは
電流を調整できる電磁石用電源12およびコントローラ
ー10を用いてターゲット5表面に発生する磁界を制御
するなどして、前記測定手段によって測定されるイオン
電流密度および浮動電位の積を一定とすることも可能で
ある。When the permanent magnet 6a and the electromagnet 6b are used together as the magnet 6 as shown in FIG. 2, the magnetic field generated on the surface of the target 5 is controlled by using the electromagnet power source 12 and the controller 10 capable of adjusting the voltage or current. It is also possible to make the product of the ion current density and the floating potential measured by the measuring means constant, for example by controlling.
【0022】さらに図2に示すように反応性ガス供給系
13を設け、成膜容器1内に反応性ガスとして酸素を供
給した場合、ターゲット5表面に絶縁性酸化物が形成さ
れることに起因して、放電用電源7から供給される電圧
が高くなり、ひいては均一な膜質が得られなくなる恐れ
がある。そのためターゲット5に供給される電圧を一定
に保持させながらコントローラー10によって、放電用
電源7からターゲット5に供給される電流や電磁石6b
から発生する磁界の大きさを調整することで電流密度お
よび浮動電位の積を一定にすれば、より長時間イオン電
流密度および浮動電位の積を一定に制御することが可能
になり、ひいては、より長時間均一な膜質を得ることが
可能となる。Further, when a reactive gas supply system 13 is provided as shown in FIG. 2 and oxygen is supplied as a reactive gas into the film forming container 1, an insulating oxide is formed on the surface of the target 5. As a result, the voltage supplied from the discharge power source 7 becomes high, which may result in failure to obtain uniform film quality. Therefore, while the voltage supplied to the target 5 is kept constant, the controller 10 controls the current supplied from the discharge power supply 7 to the target 5 and the electromagnet 6b.
If the product of the current density and the floating potential is made constant by adjusting the magnitude of the magnetic field generated from, it becomes possible to control the product of the ion current density and the floating potential for a longer period of time. It is possible to obtain a uniform film quality for a long time.
【0023】また不活性ガス供給系2、排気系3あるい
は反応性ガス供給系13により成膜容器1内の気圧を変
化させることで、電流密度および浮動電位の積を一定に
することも可能である。この時の成膜容器1内の気圧
は、前述したように1×10-3〜5×10-3Torrの
範囲で制御することが望ましい。Further, the product of the current density and the floating potential can be made constant by changing the atmospheric pressure in the film forming container 1 by the inert gas supply system 2, the exhaust system 3 or the reactive gas supply system 13. is there. At this time, the atmospheric pressure in the film forming container 1 is preferably controlled within the range of 1 × 10 −3 to 5 × 10 −3 Torr as described above.
【0024】本発明において、このようにイオン電流密
度および浮動電位の積が実質的に一定値となるように制
御する手段としてのコントローラー10は、図1に示す
ように放電用電源7と回路9、あるいは、図2に示すよ
うに放電用電源7、電磁石用電源12と回路9に電気的
に接続され、前記イオン電流密度および浮動電位の測定
値の積の変化に対応して放電用電源7の電圧、電流ある
いは放電用電源7または電磁石用電源12の電圧、電流
を連動的に制御するものであることが望ましい。In the present invention, the controller 10 as a means for controlling the product of the ion current density and the floating potential to have a substantially constant value in this way is, as shown in FIG. 1, a discharge power source 7 and a circuit 9. Alternatively, as shown in FIG. 2, the discharge power source 7, the electromagnet power source 12 and the circuit 9 are electrically connected, and the discharge power source 7 corresponds to the change in the product of the measured values of the ion current density and the floating potential. It is desirable that the voltage and the current of the above or the voltage and the current of the power supply 7 for discharge or the power supply 12 for the electromagnet are interlockedly controlled.
【0025】また上述したような装置においては、長時
間連続に一定な膜質を得るために、特に測定手段を制御
系と連動させたが、この測定手段により膜質に影響を及
ぼすプラズマ流入をモニターし、プラズマ流入量の設定
値がある範囲を越えた時点で連続成膜を中止し、ターゲ
ット5交換など装置補修を行って再度成膜を開始する場
合は特に制御系を設けなくても良い。Further, in the above-mentioned apparatus, in order to obtain a constant film quality continuously for a long time, the measuring means is interlocked with the control system. The measuring means monitors the inflow of plasma which affects the film quality. When the set value of the plasma inflow amount exceeds a certain range, the continuous film formation is stopped, the target 5 is replaced, the apparatus is repaired, and the film formation is restarted.
【0026】ここで前記一定値とは、膜質の均一性の精
度によって異なるが、所望の膜質を得るのに必要な前記
イオン電流密度および浮動電位の測定値の積の値に対
し、±10%の範囲内であることが望ましい。Here, the constant value depends on the accuracy of the uniformity of the film quality, but is ± 10% with respect to the product of the ion current density and the measured value of the floating potential required to obtain the desired film quality. It is desirable to be within the range.
【0027】なお本発明では、このような装置に、成膜
容器1内のプラズマ放電状態が不安定な間に成膜が始ま
ることを防ぐためにシャッター14を基板11とタ−ゲ
ット5との間に設置することもできる。このシャッター
14は最初は閉じられており、装置を始動させてから成
膜容器1内のプラズマ放電状態が安定した後に開くよう
になっている。In the present invention, in such an apparatus, a shutter 14 is provided between the substrate 11 and the target 5 in order to prevent the film formation from starting while the plasma discharge state in the film formation container 1 is unstable. It can also be installed at. The shutter 14 is initially closed, and is opened after the apparatus is started and the plasma discharge state in the film forming container 1 is stabilized.
【0028】本発明においては、このようにしてプロー
ブから検出されるイオン電流密度および浮動電位の積を
一定にすることで成膜容器中のプラズマ放電状態を一定
にすることが可能になるために、前記基板温度を一定に
保持することができる。このため基板表面に形成される
膜質を均一化させることが可能となる。In the present invention, since the product of the ion current density and the floating potential detected from the probe is made constant in this way, the plasma discharge state in the film forming container can be made constant. The substrate temperature can be kept constant. Therefore, the quality of the film formed on the substrate surface can be made uniform.
【0029】[0029]
実施例1
本実施例では、前述した図2の装置において、抵抗率5
×10-4Ω・cm以上6×10-4Ω・cm以下の範囲内
にあるITO膜を基板の中央を中心に80mmφ未満の
範囲に形成した。なおこのとき、コントローラーはイオ
ン電流密度と浮動電位の積が低下し始めると放電用電源
としてのDC電源の電流を増加するように設定し、また
電磁石および電磁石用電源は作動させなかった。Example 1 In this example, in the above-described device of FIG.
An ITO film in the range of 10 -4 Ω · cm or more and 6 -10 4 Ω · cm or less was formed in the range of less than 80 mmφ centering on the center of the substrate. At this time, the controller was set to increase the current of the DC power source as the discharge power source when the product of the ion current density and the floating potential started to decrease, and the electromagnet and the electromagnet power source were not operated.
【0030】ターゲットとしては 150×280 mm、厚さ6m
m のIn2 O3 −10wt%SnO2 を、基板としては
230×250mm 、厚さ1mm のガラス基板を用い、これらが
60mm隔て対向するように配置した。さらにイオン電
流密度および浮動電位を測定する回路に接続されるプロ
ーブを前記基板上4mm、基板の中央から端80mmの
位置に配置した。As a target, 150 × 280 mm, thickness 6 m
In 2 O 3 -10 wt% SnO 2 of m was used as the substrate.
A glass substrate having a size of 230 × 250 mm and a thickness of 1 mm was used, and they were arranged so as to face each other with a distance of 60 mm. Further, a probe connected to a circuit for measuring the ion current density and the floating potential was arranged at a position of 4 mm on the substrate and 80 mm from the center to the end of the substrate.
【0031】このような条件で、まず成膜容器1内の排
気を1×10-6Torrまで行い、次にArガスを17
2sccm、反応性ガスとして酸素を2sccm成膜容
器内に導入し、さらに成膜容器内の圧力を5×10-3T
orrになるように排気系と接続されたコンダクタンス
バルブを調整した後、電力密度が0.4W/cm2 とな
るようにDC電源を投入したところ放電電圧の初期値は
280Vであり、イオン電流密度および浮動電位の積
は、136mW/cm2 を表示した。Under these conditions, first, the film formation container 1 was evacuated to 1 × 10 -6 Torr, and then Ar gas was supplied to 17 times.
2 sccm, oxygen as a reactive gas was introduced into the film forming container at 2 sccm, and the pressure in the film forming container was further adjusted to 5 × 10 −3 T.
After adjusting the conductance valve connected to the exhaust system so as to be orr, when the DC power supply was turned on so that the power density became 0.4 W / cm 2 , the initial value of the discharge voltage was 280 V, and the ion current density was And the product of the floating potential was 136 mW / cm 2 .
【0032】このとき最初にガラス基板上に形成された
ITO膜の抵抗率は5×10-4Ω・cmであった。さら
にこのスパッタリング装置を連続作動させた。時間経過
に伴いイオン電流密度と浮動電位の積が低下し始める
と、DC電源の電流を増加するようにコントローラーが
作動し、イオン電流密度と浮動電位の積を一定に保持す
ることができた。At this time, the resistivity of the ITO film formed first on the glass substrate was 5 × 10 −4 Ω · cm. Furthermore, this sputtering device was operated continuously. When the product of ion current density and floating potential started to decrease with time, the controller actuated to increase the current of the DC power supply, and the product of ion current density and floating potential could be kept constant.
【0033】その結果、形成されるITO膜の抵抗率は
時間経過にともない徐々に上昇し、抵抗率5×10-4Ω
・cm以上6×10-4Ω・cm以下の範囲内にあるIT
O膜を60時間にわたり形成することができた。As a result, the resistivity of the formed ITO film gradually increases with the passage of time, and the resistivity is 5 × 10 −4 Ω.
・ IT in the range of cm to 6 × 10 -4 Ω · cm
An O film could be formed for 60 hours.
【0034】実施例2
本実施例では、電磁石および電磁石用電源を含め図2に
示す装置を用い、コントローラーをイオン電流密度と浮
動電位の積の変化にともない、DC電源および電磁石用
電源の電流を増加するように設定したこと以外は実施例
1と全く同様にしてDC電源を投入したところDC電源
の放電電圧の初期値は280Vであり、イオン電流密度
および浮動電位の積は、136mW/cm2 を表示し
た。Example 2 In this example, the apparatus shown in FIG. 2 including an electromagnet and an electromagnet power supply was used, and a controller was used to change the currents of the DC power supply and the electromagnet power supply as the product of ion current density and floating potential changed. When a DC power source was turned on in exactly the same manner as in Example 1 except that the setting was made to increase, the initial value of the discharge voltage of the DC power source was 280 V, and the product of the ion current density and the floating potential was 136 mW / cm 2. Was displayed.
【0035】このとき最初にガラス基板上に形成された
ITO膜の抵抗率は5×10-4Ω・cmであった。さら
にこのスパッタリング装置を連続作動させた。時間経過
に伴いイオン電流密度と浮動電位の積が低下し始める
と、DC電源14および電磁石用電源の電流を増加する
ようにコントローラーが作動し、イオン電流密度と浮動
電位の積を一定に保持することができた。At this time, the resistivity of the ITO film formed first on the glass substrate was 5 × 10 −4 Ω · cm. Furthermore, this sputtering device was operated continuously. When the product of the ion current density and the floating potential starts to decrease with the passage of time, the controller operates to increase the currents of the DC power supply 14 and the power supply for the electromagnet, and keeps the product of the ion current density and the floating potential constant. I was able to.
【0036】その結果、形成されるITO膜の抵抗率は
時間経過にともない徐々に上昇し、抵抗率5×10-4Ω
・cm以上6×10-4Ω・cm以下の範囲内にあるIT
O膜を80時間にわたり形成することができた。As a result, the resistivity of the formed ITO film gradually increases with the passage of time, and the resistivity is 5 × 10 −4 Ω.
・ IT in the range of cm to 6 × 10 -4 Ω · cm
An O film could be formed for 80 hours.
【0037】一方比較のために、同じ装置を用いコント
ローラーを作動させないことを除き、実施例1と全く同
様にしてITO膜を形成したところ、最初にガラス基板
上に形成されたITO膜の抵抗率は実施例と同じく5×
10-4Ω・cmであったが、この装置を連続作動させた
ところ、実施例に比べ抵抗率は急激に上昇し、抵抗率5
×10-4Ω・cm以上6×10-4Ω・cm以下の範囲内
にあるITO膜を得られたのはわずかに30時間であっ
た。以上の結果から、均一な膜質を長時間連続的に得る
ためにはイオン電流密度と浮動電位の積を一定に保持す
ることが有効であることが判る。On the other hand, for comparison, an ITO film was formed in exactly the same manner as in Example 1 except that the controller was not operated using the same device, and the resistivity of the ITO film first formed on the glass substrate was measured. Is 5 × as in the embodiment
Although it was 10 −4 Ω · cm, when this device was continuously operated, the resistivity increased sharply as compared with the example, and the resistivity was 5
It was only 30 hours that an ITO film having a thickness in the range of 10-4 Ω · cm or more and 6 × 10 −4 Ω · cm or less was obtained. From the above results, it is found that it is effective to keep the product of the ion current density and the floating potential constant in order to continuously obtain a uniform film quality for a long time.
【0038】[0038]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば均
一な膜質の薄膜を長時間連続的に形成することが可能と
なる。As described above in detail, according to the present invention, it becomes possible to continuously form a thin film having a uniform film quality for a long time.
【図1】 本発明のスパッタリング装置の一例を示す概
略構成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a sputtering apparatus of the present invention.
【図2】 本発明の別のスパッタリング装置の一例を示
す概略構成図。FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of another sputtering apparatus of the present invention.
1 成膜容器 2 不活性ガ
ス供給系
3 排気系 4 コンダク
タンスバルブ
5 ターゲット(電極) 6 磁石
6a 永久磁石 6b 電磁石
7 放電用電源 8 プローブ
9 回路 10 コントロ
ーラー
11 基板 12 電磁石
用電源1 Film Forming Container 2 Inert Gas Supply System 3 Exhaust System 4 Conductance Valve 5 Target (Electrode) 6 Magnet 6a Permanent Magnet 6b Electromagnet 7 Discharge Power Supply 8 Probe 9 Circuit 10 Controller 11 Board 12 Power Supply for Electromagnet
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安田 修朗 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝 研究開発センター内 (56)参考文献 特開 平4−72064(JP,A) 特開 平5−266990(JP,A) 特開 昭54−139892(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 14/00 - 14/58 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shuro Yasuda 1 Komukai Toshiba Town, Komukai-shi, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Toshiba Research & Development Center (56) Reference JP 4-72064 (JP, A) JP-A-5-266990 (JP, A) JP-A-54-139892 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C23C 14/00-14/58
Claims (2)
記成膜容器内でプラズマ放電を生成させて、基板上への
薄膜形成を行うスパッタリング方法において、前記成膜
容器内に不活性ガスを供給する工程と、前記成膜容器内
に配置された電極に電圧および電流を供給することで前
記不活性ガスをプラズマ放電させる工程と、前記プラズ
マ放電領域内に配置されたプローブから検出されるイオ
ン電流密度および浮動電位を測定する工程と、前記プロ
ーブから検出されるイオン電流密度および浮動電位の積
を実質的に一定値に制御する工程とを具備したことを特
徴とするスパッタリング方法。1. A sputtering method in which a target is placed in a film forming container, plasma discharge is generated in the film forming container to form a thin film on a substrate, and an inert gas is contained in the film forming container. And a step of causing a plasma discharge of the inert gas by supplying a voltage and a current to the electrodes arranged in the film forming container, and a probe arranged in the plasma discharge region. A sputtering method comprising: a step of measuring an ion current density and a floating potential; and a step of controlling a product of the ion current density and the floating potential detected from the probe to a substantially constant value.
記成膜容器内でプラズマ放電を生成させて、基板上への
薄膜形成を行うスパッタリング装置において、不活性ガ
スを供給する手段を有する成膜容器と、この成膜容器内
に配置された電極に電気的に接続される放電用電源と、
この放電用電源によって前記成膜容器内に生じる前記不
活性ガスのプラズマ放電領域内に配置されたプローブ
と、このプローブから検出されるイオン電流密度および
浮動電位を測定する手段と、前記イオン電流密度および
浮動電位の積を実質的に一定値に制御する手段とを具備
したことを特徴とするスパッタリング装置。2. A sputtering apparatus for placing a target in a film forming container to generate plasma discharge in the film forming container to form a thin film on a substrate, having a means for supplying an inert gas. A film forming container, and a discharge power source electrically connected to electrodes arranged in the film forming container,
A probe arranged in a plasma discharge region of the inert gas generated in the film forming container by the discharge power source, means for measuring an ion current density and a floating potential detected by the probe, and the ion current density. And a means for controlling the product of floating potentials to a substantially constant value.
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JP32488693A JP3392490B2 (en) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | Sputtering method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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JP32488693A JP3392490B2 (en) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | Sputtering method and apparatus |
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JPH07180051A JPH07180051A (en) | 1995-07-18 |
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1993
- 1993-12-22 JP JP32488693A patent/JP3392490B2/en not_active Expired - Fee Related
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