(57)【要約】【課題】反応性スパッタリングにおいてスパッタリング中のガス分圧をコントロールする分圧コントローラを提供する。【解決手段】スパッタ装置に設けられる分圧コントローラにおいて、分圧コントローラは２種類のガスの導入部に設けられており、前記分圧コントローラは、当該２種類のガスの内で少なくとも１つのガスに対して感度の異なる２つの真空計と、それぞれの真空計の表示圧力間の線形演算を、それぞれの真空計のガスに対する比感度を係数として行なう演算回路と、演算回路により計算された２種類のガスの分圧値とそれぞれの分圧の設定値の差が等しくなるように制御出力を出力する制御回路と、制御回路の出力値によりコンダクタンスを可変するバルブとを有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡｒとＯ2、又はＡｒとＮ2の異種のガスを導入して基板に膜を形成するスパッタ装置に設けられる分圧コントローラにおいて、
分圧コントローラは当該異種のガスの導入部に設けられており、
前記分圧コントローラは、当該異種のガスの内で少なくとも１つのガスに対して感度の異なる２つの真空計と、それぞれの真空計の表示圧力間の線形演算を、それぞれの真空計のガスに対する比感度を係数として行なう演算回路と、演算回路により計算された２種類のガスの分圧値とそれぞれの分圧の設定値の差が等しくなるように制御出力を出力する制御回路と、制御回路の出力値によりコンダクタンスを可変するバルブとを有することを特徴とする、分圧コントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応性スパッタリングにおいてスパッタリング中のガス分圧をコントロールする分圧コントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタ装置は、Ａｒなどを導入する第１のガス導入系と、Ｏ2などを導入する第２のガス導入系とを設け、スパッタリング中に各々のガス流量を互いに独立に制御する構成とされている。つまり、所謂分圧コントロールは既に公知である（特許文献１を参照）。
【０００３】
例えば、図２と図３に従来技術による分圧コントロールの概略図を示す。
【０００４】
図２において、２１はスパッタチャンバー、２２はコンダクタンスバルブ、２３はメイン真空ポンプ、２４はガスＡ用のＭＦＣ、２５はガスＢ用のＭＦＣ、２６は全圧検出用キャパシタンスマノメータ、２７はＭＦＣ流量制御回路である。
【０００５】
図３において、３１はスパッタチャンバー、３２はコンダクタンスバルブ、３３はメイン真空ポンプ、３４はガスＡ用のＭＦＣ、３５はガスＢ用のＭＦＣ、３６は全圧検出用キャパシタンスマノメータ、３７は全圧制御回路である。
【０００６】
図２のように構成された、従来技術による分圧コントロールにおいては、全圧検出用キャパシタンスマノメータ２６で検出されたスパッタチャンバー２１内の圧力が一定となるように、ガスＡとガスＢの流量比（ＱA／ＱB）を一定に保ちつつ流量が変更される。この際にコンダクタンスバルブ２２のコンダクタンスは一定に保たれる。
【０００７】
スパッタチャンバー２１内の壁等へのスパッタ粒子付着による排気速度の追加が全く無い。あるいは、ガスＡとガスＢに対するスパッタチャンバー２１内の壁等へのスパッタ粒子付着による排気速度追加の比率が等しく、かつ、メイン真空ポンプ２３のガスＡとガスＢに対する排気速度の変化が等しい。このような場合は、スパッタチャンバー２１内のガスＡとガスＢの分圧は一定に保たれ、反応性スパッタのガス要因による膜質は一定に保たれる。
【０００８】
図３のように構成された、従来技術による分圧コントロールもしばしば見受けられる。この方法では、ガスＡとガスＢの流量を一定に保ち、全圧検出用キャパシタンスマノメータ３６で検出されたスパッタチャンバー３１内の圧力が一定となるように、コンダクタンスバルプ３２のコンダクタンスが制御される。
【０００９】
スパッタチャンバー３１内の壁等へのスパッタ粒子付着による排気速度の追加が全く無い。あるいは、ガスＡとガスＢに対するスパッタチャンバー３１内の壁等へのスパッタ粒子付着による排気速度追加の比率が等しく、かつ、メイン真空ポンプ３３のガスＡとガスＢに対する排気速度の変化が等しい。このような場合は、スパッタチャンバー３１内のガスＡとガスＢの分圧は一定に保たれ、反応性スパッタのガス要因による膜質は一定に保たれる。
【００１０】
【特許文献１】特許第２５１５９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図２に示した分圧コントロールは、スパッタチャンバー２１内の壁やシールド板に付着したスパッタ粒子のゲッター効果による排気速度がガス種により一般的に異なり、ガスＡとガスＢの分圧を一定に保つことが困難である。したがって、ガス分圧要因による膜質を一定に保つことができない。
【００１２】
この問題を解決するために、メイン真空ポンプ２３に非常に排気速度の大きいポンプを使用して、スパッタチャンバー２１内のゲッター効果による排気速度の効果を無視できるようにする方法が行われる。このためには、真空ポンプの中で最も排気速度の大きいクライオポンプがメイン真空ポンプ２３として使用される。
【００１３】
しかしながら、クライオポンプは溜め込み式ポンプであり、低温排気面へのガス凝縮量が増えるにつれ、ガス凝縮最表面の温度は上昇し、ガス種による低温排気面への凝縮係数が変化する。すなわち、ガスの凝縮につれ、ガス種に対する排気速度が変化する傾向を有する。
【００１４】
したがって、クライオポンプの再生サイクルを適切に管理しない限り、排気速度変化によるスパッタチャンバー２１内のガスＡとガスＢの分圧を一定に保つことはできなくなり、ガス分圧要因による膜質を一定に保つことができなくなる。
【００１５】
図３に示した分圧コントロールも同様に、スパッタチャンバー３１内の壁やシールド板に付着したスパッタ粒子のゲッター効果による排気速度がガス種により一般的に異なり、ガスＡとガスＢの分圧を一定に保つことが困難である。したがって、ガス分圧要因による膜質を一定に保つことができない。
【００１６】
そのため、メイン真空ポンプ３３に排気速度の大きいポンプを使用して、ゲッター効果を無視できるように、クライオポンプが使用されるが、ガスの凝縮量が増えると排気速度が変化する事情に変わりは無い。
【００１７】
つまり、図２及び図３に示した分圧コントロールでは、ゲッター効果やポンプの排気速度の変化がある場合に分圧を一定に保つことができなくなるという問題があった。
【００１８】
本発明は叙上の最新の従来例の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スパッタチャンバー内でのゲッター効果やポンプの排気速度の変化がある場合においても分圧を一定値に保つことのできる分圧コントローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記背景技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る分圧コントローラは、
ＡｒとＯ2、ＡｒとＮ2の異種のガスを導入して基板に膜を形成するスパッタ装置に設けられる分圧コントローラにおいて、
分圧コントローラは当該異種のガスの導入部に設けられており、
前記分圧コントローラは、当該異種のガスの内で少なくとも１つのガスに対して感度の異なる２つの真空計と、それぞれの真空計の表示圧力間の線形演算を、それぞれの真空計のガスに対する比感度を係数として行なう演算回路と、演算回路により計算された２種類のガスの分圧値とそれぞれの分圧の設定値の差が等しくなるように制御出力を出力する制御回路と、制御回路の出力値によりコンダクタンスを可変するバルブとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、スパッタチャンバー内でのゲッター効果やポンプの排気速度変化の有無に係わらず分圧を一定値に保つことができ、分圧要因による膜質トラブルを無くすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明の分圧コントローラを図１に基づいて説明する。
【００２２】
本発明の分圧コントローラは、ＡｒとＯ2、又はＡｒとＮ2等の異種のガスＡとガスＢを導入して基板に膜を形成するスパッタ装置において、前記異種のガスＡとガスＢの導入部に設けられる（図１を参照）。
【００２３】
この分圧コントローラは、異種のガスＡとガスＢの内で少なくとも１つのガスに対して感度の異なる２つの真空計６、７を有する。さらに、それぞれの真空計６、７の表示圧力間の線形演算を、それぞれの真空計６、７のガスに対する比感度を係数として行なう演算回路８を有する。加えて、演算回路８により計算された２種類のガスＡとガスＢの分圧値と、それぞれの分圧の設定値との差が等しくなるように制御出力を出力する制御回路９と、制御回路９の出力値によりコンダクタンスを可変するバルブ４、５とを有する。
【００２４】
真空計６としては、例えば絶対圧を測定できるキャパシタンスマノメータが使用され、真空計７としては、例えばベヤードアルパート型の電離真空計が使用される。真空計６、７は、スパッタチャンバー１に連結されており、スパッタチャンバー１からガスＡとガスＢの２種のガスだけが導入される。ちなみに、スパッタチャンバー１には、コンダクタンスバルブ２及びメイン真空ポンプ３が連結されている。
【００２５】
ここで、ガスＡの分圧をＰA、ガスＢの分圧をＰB、真空計６の表示圧力をＰC、真空計７の表示圧力をＰDとすると、真空計６、７のリニアリティーが保証されている範囲内であれば、次式、
ＰC＝Ａ11ＰA＋Ａ12ＰB
ＰD＝Ａ21ＰA＋Ａ22ＰB
が成立する。
【００２６】
この式で、真空計６にキャパシタンスマノメータが使用されているならば、Ａ11＝Ａ12＝１である。また、ガスＢがＮ2で、真空計７がベヤードアルパート型の電離真空計であり、感度の基準がＮ2であるならば、Ａ21＝ＳA（ガスＡの相対感度）、Ａ22＝１である。相対感度等は電離真空計がリニアリティーを保っている範囲では予め定まっており、一定値で上記の式は分圧ＰA、ＰBに関して解くことができる。
【００２７】
上記の２つの式を用いて、ＰA、ＰBについて求めると、
ＰA＝［１／（Ａ11Ａ22−Ａ12Ａ21）］・（Ａ22ＰC−Ａ12ＰD）
ＰB＝［１／（Ａ11Ａ22−Ａ12Ａ21）］・（−Ａ21ＰC＋Ａ11ＰD）
が成立する。
【００２８】
このとき、（Ａ11Ａ22−Ａ12Ａ21）の値は、少なくとも１つのガスに対する感度が異なるならば０とはならない。したがって、少なくとも１つのガスに対する感度が異なる２つの真空計６、７の圧力出力値を演算回路８で計算することにより、実際のガスＡとガスＢの分圧を求めることができる。
【００２９】
制御回路９には、予めガスＡとガスＢの設定分圧が入力されており、上記のように算出された実際のガス分圧ＰA、ＰBの値が各々の設定分圧と等しくなるように、ガスＡ用の可変バルブ４とガスＢ用の可変バルブ５を制御する。
【００３０】
したがって、本発明の分圧コントローラによれば、実際に分圧を測定する方式を用いているため、スパッタチャンバー内でのゲッター効果やポンプの排気速度変化の有無に係わらず分圧を一定値に保つことができる。
【００３１】
なお、以上の実施形態の図１では真空計６と真空計７を別々の真空計としているが、別々かどうかは本質的な問題ではなく、真空計６と真空計７が一体となったコンビネーションゲージであっても良い。又、前記異種ガスに微量の他のガス、例えばＨｅ、Ｋｒ、Ｈ2などを加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係わる分圧コントローラの代表的な実施形態を示す概略図である。
【図２】従来の分圧コントロールの概略図である。
【図３】従来の異なる分圧コントロールの概略図である。
【符号の説明】
【００３３】
１      スパッタチャンバー
２      コンダクタンスバルブ
３      メイン真空ポンプ
４      ガスＡ用の可変バルブ
５      ガスＢ用の可変バルブ
６      真空計
７      真空計
８      演算回路
９      制御回路
２１    スパッタチャンバー
２２    コンダクタンスバルブ
２３    メイン真空ポンプ
２４    ガスＡ用のＭＦＣ
２５    ガスＢ用のＭＦＣ
２６    全圧検出用キャパシタンスマノメータ
２７    ＭＦＣ流量制御回路
３１    スパッタチャンバー
３２    コンダクタンスバルブ
３３    メイン真空ポンプ
３４    ガスＡ用のＭＦＣ
３５    ガスＢ用のＭＦＣ
３６    全圧検出用キャパシタンスマノメータ
３７    全圧制御回路
【図１】
2008260968.tif 000003
【図２】
2008260968.tif 000004
【図３】
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