(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタ法により非絶縁性の薄膜を形成する際に、真空槽内に設置した非絶縁性のターゲットに直流電力と高周波電力とを重畳させて供給して、前記ターゲットの表面近傍にプラズマを発生させる薄膜形成装置であって、
前記ターゲットへの直流電圧の供給における直流電流及び／又は高周波電圧の供給における反射電力が急増しているか否かにより異常放電の発生の有無を検出する検出手段と、
前記検出手段が異常放電の発生を検出した場合、前記ターゲットに供給されている直流電力及び高周波電力を同期して減少又は停止させるための同期制御回路とを有することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】
スパッタ法により非絶縁性の薄膜を形成する際に、真空槽内に設置した非絶縁性のターゲットに直流電力と高周波電力とを重畳させて供給して、前記ターゲットの表面近傍にプラズマを発生させる薄膜形成方法であって、
前記ターゲットへの直流電圧の供給における直流電流及び／又は高周波電圧の供給における反射電力が急増しているか否かにより異常放電の発生の有無を検出し、
前記異常放電の発生を検出した場合、前記ターゲットに供給されている直流電力及び高周波電力を同期して減少又は停止させることを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項３】
請求項２記載の薄膜形成方法において、
前記真空槽内に酸素を含んだ反応性ガスを導入して、反応性スパッタを行うことを特徴とする薄膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は薄膜形成装置及び薄膜形成方法に係り、特にスパッタ法により透明導電膜を成膜する薄膜形成装置及び薄膜形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えばＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）等の透明導電膜は、高い導電性と共に高い可視光透過性（透明性）を有していることから、液晶表示装置や薄膜エレクトロルミネッセンス表示装置等に広く用いられている。そして、このＩＴＯ等の透明導電膜を形成する手段としては、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法等の化学的成膜方法や、真空蒸着法、スパッタ法等の物理的成膜方法があるが、近年においては、低抵抗膜を大面積に再現性よく成膜することが可能なスパッタ法が一般に使用されている。
【０００３】
ところで、スパッタ法によりＩＴＯ等の透明導電膜を形成する際には、ターゲットに所定の電圧を印加してグロー放電を発生させるが、このときに異常放電が生じる場合がある。この異常放電は未解明な部分もあるが、一般には、真空槽内を浮遊するゴミやシールドなどから剥離した膜片が原因となり、これらが次第にチャージアップされてカソード電位や接地電位との間に電位差を生じて、異常放電が生じると考えられている。
【０００４】
こうした異常放電が生じると、放電のインピーダンスが変化し電力がターゲットに効率よく供給されなくなって、成膜速度が低下したり透明度の低下などの膜質の劣化を招いたりする。このため、異常放電の発生に対しては直ちに電源を切ってターゲットへの電力供給を停止しなければならず、作業効率が著しく低下するという問題があった。
【０００５】
そこで、この異常放電の発生を抑制するため、種々の提案がなされているが、その方法にはターゲットを改良するものと電源を改良するものとがある。
【０００６】
前者の例として、例えば特公平７−１００８５２号公報においては、ターゲット中の窒素含有率が異常放電に大きな影響を及ぼすとして、ターゲットに含有される窒素量、並びにターゲットの密度及びバルク抵抗値を一定の数値範囲に限定することにより異常放電の発生を抑制することが提案されている。
【０００７】
また、後者の例として、例えば特開平８−３１１６４７号公報においては、ターゲットに直流（ＤＣ；Direct Curent ）電圧を印加してグロー放電を発生させる、いわゆるＤＣ放電方式において、異常放電を検出した場合にそれに応答してインバータ回路の出力を急速に絞ると共に、所定のスイッチを閉成して電源のフィルタに残留するエネルギーを放出することにより、異常放電を確実に且つ迅速に解消して、長時間に亘って電源が遮断されないようにすることが提案されている。
【０００８】
また、例えば特開平７−１９７２５８号公報においては、ターゲットに高周波（ＲＦ；Radio Frequency ）電圧を印加してグロー放電を発生させる、いわゆるＲＦ放電方式において、ＲＦ電力が供給されたターゲットに発生する負の直流電圧により蓄積されたエネルギーによって異常放電が誘発されるとして、ターゲットに発生する負の直流電圧に連続的或いは間欠的に逆エネルギーを印加する回路手段を電源に備えることにより、ターゲットの蓄積エネルギーを消滅させて、異常放電の防止を図ることが提案されている。
【０００９】
また、例えば特開平７−２５８８４５号公報においては、ＲＦ放電方式において、ターゲットの非エロージョン部に再付着した薄膜における正の電位の上昇による沿面放電現象や絶縁破壊放電が異常放電の原因になるとして、ターゲットに正電圧パルスを印加するパルス電源を備えることにより、ターゲットに電子を入射し、非エロージョン部の正電荷を放電させてその電位が一定以上に上昇することを防止して、異常放電の防止を図ることが提案されている。
【００１０】
また、例えば特開平９−２１７１７１号公報においては、ＲＦ放電方式において、ターゲットに再付着した膜やカソードシースに形成されたクラスタがチャージングされ、そのカソードに対する電位差によりＲＦ放電に特有のトラッキングアークと呼ばれる異常放電が発生するとして、ＲＦ電圧の供給を周期的に停止することにより、トラッキングアーク等の異常放電が発生する前にチャージングを緩和して、異常放電を抑制することが提案されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように異常放電の発生を抑制する種々の提案がなされているが、現実問題として、プラズマ放電による成膜法においては、シールドなどに付着した膜が応力により剥離したりすることから、ある程度の異常放電は避けられない。そのため、異常放電が発生する場合には、ターゲットへの電力の供給を停止せざるを得ないが、その際に放電の停止を最小限に止どめて、電源自体をダウンさせることなく、続けて成膜できるようにすることが操業上望ましい。
ところで、上記従来の異常放電の抑制方法においては、ＤＣ放電方式の場合とＲＦ放電方式の場合に限定され、ターゲットにＤＣ電圧とＲＦ電圧を重畳させて印加しグロー放電を発生させる放電方式における異常放電の発生及びその抑制方法について言及した公知文献はない。
【００１２】
なお、特開平５−９７２４号公報においては、ターゲットにＤＣ電圧とＲＦ電圧を重畳させて印加する放電方式において、磁石の移動によって放電領域を変えることにより、磁場と電場が直交する特定領域のターゲットが選択的に浸食されるエロージョン現象を防止して、形成されるＩＴＯ薄膜の導電性を高める方法が提案されている。
しかし、この方法を用いても、放電領域を変えることによってエロージョン現象を防止することは可能であっても、発塵などによる異常放電の発生には対応することはできない。従って、異常放電に対する電源側からの抑止技術を開発することは、どうしても必要な課題として残っていた。
【００１３】
しかも、この課題を解決する際に、ターゲットにＤＣ電圧とＲＦ電圧を重畳させて印加する放電方式においては、単純にどちらか一方の電源の出力を動かすとターゲット破壊などの致命的な事故に至る危険性があるという問題がある。これは、ＲＦ放電により通常の電圧よりも低い電圧で大電流を流しているため、ＲＦ電圧のみを止めると過大なＤＣ電圧がかかり、過大な電力が印加されてしまうからであり、また他方、ＤＣ電圧のみを止めた場合には、トラッキングアーク等のＲＦ放電に特有の放電維持機構により発生した異常放電を消滅させることができないからである。
【００１４】
そこで本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、ターゲットにＤＣ電圧とＲＦ電圧を重畳させて印加する放電方式において、異常放電の発生を抑制し、正規の放電状態への迅速な復帰が可能な薄膜形成装置及び薄膜形成方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下の本発明に係る薄膜形成装置及び薄膜形成方法により達成される。即ち、請求項１に係る薄膜形成装置は、スパッタ法により非絶縁性の薄膜を形成する際に、真空槽内に設置した非絶縁性のターゲットに直流電力と高周波電力とを重畳させて供給して、前記ターゲットの表面近傍にプラズマを発生させる薄膜形成装置であって、前記ターゲットへの直流電圧の供給における直流電流及び／又は高周波電圧の供給における反射電力が急増しているか否かにより異常放電の発生の有無を検出する検出手段と、前記検出手段が異常放電の発生を検出した場合、前記ターゲットに供給されている直流電力及び高周波電力を同期して減少又は停止させるための同期制御回路とを有することを特徴とする。
【００１６】
このように請求項１に係る薄膜形成装置においては、ターゲットに供給するＤＣ電力及びＲＦ電力を同期して減少又は停止させるための同期制御回路が設置されていることにより、異常放電が発生した場合に、この同期制御回路を用いてＤＣ電力とＲＦ電力との重畳状態からこれらＤＣ電力及びＲＦ電力を同期して減少又は停止させることが可能になる。このため、異常放電への電力供給が減少又は停止されて異常放電状態が解消される。しかも、その際に、ＲＦ電圧のみを減少又は停止させる場合に生じる過大なＤＣ電圧の印加がなく、過大な電力がかかってしまうことが回避される。また、電力供給自体が減少又は停止するため、ＤＣ電圧のみを止めた場合においても消滅しないトラッキングアーク等のＲＦ放電に特有の放電維持機構による異常放電も消滅してしまう。
【００１７】
また、請求項２に係る薄膜形成方法は、スパッタ法により非絶縁性の薄膜を形成する際に、真空槽内に設置した非絶縁性のターゲットに直流電力と高周波電力とを重畳させて供給して、前記ターゲットの表面近傍にプラズマを発生させる薄膜形成方法であって、前記ターゲットへの直流電圧の供給における直流電流及び／又は高周波電圧の供給における反射電力が急増しているか否かにより異常放電の発生の有無を検出し、前記異常放電の発生を検出した場合、前記ターゲットに供給されている直流電力及び高周波電力を同期して減少又は停止させることを特徴とする。
【００１８】
このように請求項２に係る薄膜形成方法においては、異常放電が発生した場合に、ターゲットに供給するＤＣ電力及びＲＦ電力を同期して減少又は停止させることにより、異常放電への電力供給が減少又は停止されて異常放電状態が解消されると共に、異常放電による電源ダウンを抑えて、正規の放電状態への復帰が迅速になされる。しかも、その際に、ＲＦ電圧のみを減少又は停止させる場合に生じる過大なＤＣ電圧の印加がなく、過大な電力がかかってしまうことが回避される。また、電力供給自体が減少又は停止するため、ＤＣ電圧のみを止めた場合においても消滅しないトラッキングアーク等のＲＦ放電に特有の放電維持機構による異常放電も消滅してしまう。
【００１９】
また、請求項３に係る薄膜形成方法は、上記請求項２に係る薄膜形成方法において、真空槽内に酸素を含んだ反応性ガスを導入して、反応性スパッタを行うことを特徴とする。
【００２０】
このように請求項３に係る薄膜形成方法においては、酸化性雰囲気中における反応性スパッタを行っており、この場合、酸化物系の反応性スパッタによって成膜された薄膜は応力が大きいことから、シールドに付着した薄膜が剥離し易く、浮遊するゴミが発生し易い。このため、こうした酸化物系の薄膜の薄片等に起因して異常放電の発生する頻度が高くなるが、こうした発生頻度の高い異常放電に対しても、ターゲットに供給するＤＣ電力及びＲＦ電力を同期して減少又は停止させることにより、異常放電への電力供給が減少又は停止されて異常放電状態が解消されると共に、異常放電による電源ダウンを抑えて、正規の放電状態への復帰が迅速になされる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る反応性スパッタ装置を示す概略断面図、図２は本発明の第１の実施形態に係る反応性スパッタ装置における異常放電を抑制するための動作を説明するためのフローチャート、図３は図２のフローチャートに沿ったＲＦ電源及びＤＣ電源の出力を示すグラフである。
【００２２】
図１に示されるように、本実施形態に係る反応性スパッタ装置においては、その真空槽１０に、絶縁体１２を介して陰極としてのスパッタ電極１４が取り付けられており、このスパッタ電極１４上には、ターゲット１６が搭載されている。なお、このターゲット１６としては、ＩＴＯ薄膜を成膜するために、Ｉｎ2 Ｏ3 （酸化インジウム）とＳｎＯ2 （酸化錫）を主成分とする焼結体を用いる。
また、真空槽１０には陽極としての基板ホールダ１８が取り付けられており、更にこの基板ホールダ１８には成膜対象となる基板２０がターゲット１６に対向して取り付けられている。
【００２３】
また、ターゲット１６の裏面には、ターゲット１６の面積よりも小さな磁石装置２２が設けられている。この磁石装置２２は、Ｓ極をターゲット１６に向けて図面の奥行き方向に延びる２本の棒状のＳ磁石Ｓと、Ｎ極をターゲット１６に向けて２本のＳ磁石Ｓを離間して囲繞するＮ磁石Ｎと、ヨーク２４とから構成されている。そして、Ｎ極から出た磁力線２６は、ターゲット１６面を通過した後、再びターゲット１６面を経てＳ極に入るようになっている。こうして、磁力線２６とターゲット１６とにより、閉ループが形成されている。
【００２４】
また、真空槽１０の一方には、ガス導入口２８が設けられ、このガス導入口２８は、バリアブルバルブ３０を介して例えばＡｒ（アルゴン）とＯ2 （酸素）の混合ガスが充填されているガスボンベ３２に接続されている。また、真空槽１０の他方には、ガス排出口３４が設けられ、このガス排出口３４は真空ポンプ３６に接続されている。
【００２５】
また、スパッタ電極１４には、ＲＦ対策を施したＤＣ電源３８が接続されていると共に、マッチングボックス４０を介してＲＦ電源４２が接続されている。そして、これらＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２が、スパッタ電極１４との間に設置された同期制御回路４４に接続されている点に本実施形態の特徴がある。なお、基板２０及び基板ホールダ１８は、真空槽１０を介して接地されている。
【００２６】
次に、図１の反応性スパッタ装置を用いてＩＴＯ膜を形成する際に発生する異常放電を抑制する方法を、図２及び図３を用いて説明する。
先ず、真空ポンプ３６を用いて真空槽１０内を高真空状態にした後、ガスボンベ３２に充填されているＡｒとＯ2 の混合ガスを、バリアブルバルブ３０及びガス導入口２８を介して真空槽１０内に導入する。こうしてスッパタ雰囲気を設定する。
【００２７】
続いて、ターゲット１６に、ＤＣ電源３８からＤＣ電圧を供給すると共に、マッチングボックス４０によって整合をとりながらＲＦ電源４２からＲＦ電圧を供給する。こうして、ＤＣ電圧及びＲＦ電圧を重畳させて供給し、グロー放電を開始する。
【００２８】
この放電が開始されると、陰極から出た電子は、磁力線２６とターゲット１６とにより形成される閉ループ内に閉じ込められてトロコイド運動を行い、ターゲット１６の表面近傍に高密度のプラズマが形成される。そして、このプラズマ中のイオンがターゲット１６表面に衝突し、ターゲット原子をはじき出し、陽極としての基板ホールダ１８に取り付けられている基板２０上に、ＩＴＯ薄膜を形成する。
【００２９】
ところで、このＩＴＯ薄膜を形成している際に、異常放電が発生することがあり、その場合には異常放電を抑制するために以下のような処置を取る。
即ち、図２のフローチャートに示されるように、放電開始（ステップ１）の後、ＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２からターゲット１６に供給されているＤＣ出力電力及びＲＦ出力電力が安定しているか否かを確認する（ステップ２）。
【００３０】
これらのＤＣ出力電力及びＲＦ出力電力が安定して供給されている場合には、通常のスパッタ処理によるＩＴＯ薄膜の形成を行うが、その際に、異常放電が発生しているか否かを検出する作業を継続して行う。
この異常放電の検出方法としては、基本的に２つの方法が考えられる。その一つは、ＤＣ電圧の供給におけるＤＣ電流の急激な増加を検出する方法である。他の一つは、ＲＦ電圧の供給における放電条件の変化に伴う放電系のインピーダンス変化による反射電力の増加を検出する方法である。そして、これらの検出方法は単独で使用してもよいが、併用することも可能である。従って、ここでは、異常放電の検出作業として、ＤＣ電流ＩDC及びＲＦ反射電力ＰRFの検出を行う（ステップ３）。
【００３１】
そして、これらのＤＣ電流ＩDC及びＲＦ反射電力ＰRFが急増しているか否かをチェックし（ステップ４）、急増していない場合には、異常放電が発生していないとして、通常のスパッタ処理によるＩＴＯ薄膜の形成を行うと共に、ＤＣ電流ＩDC及びＲＦ反射電力ＰRFの検出を継続して行う（ステップ３）。
もし、ＤＣ電流ＩDC及びＲＦ反射電力ＰRFが急増している場合には、異常放電が発生しているとして、同期制御回路４４を作動させ、ＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２からターゲット１６に供給されているＤＣ出力電力及びＲＦ出力電力を同期して停止する（ステップ５）。
【００３２】
こうしたターゲット１６に供給されているＤＣ出力電力及びＲＦ出力電力の停止により、異常放電は消滅する（ステップ６）。このとき、ターゲット１６に供給されているＲＦ出力電力のみを停止させるものではないため、過大なＤＣ電圧が印加されて過大な電力がかかってしまう事態は回避される。また、ＤＣ出力電力のみを停止させるものではないため、トラッキングアーク等のＲＦ放電に特有の放電維持機構により発生する異常放電が消滅せずに維持されることもない。
そして、異常放電の消滅（ステップ６）の後、一定期間をおいて、ＲＦ電源４２からターゲット１６へのＲＦ出力電力の供給を再開し、続いてＤＣ電源３８からターゲット１６へのＤＣ出力電力の供給を再開する。こうして、再び放電開始（ステップ１）に復帰する。
【００３３】
なお、ＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２からターゲット１６に供給されているＤＣ出力電力及びＲＦ出力電力が安定しているか否かを確認する（ステップ２）際に、これらのＤＣ出力電力及びＲＦ出力電力が安定して供給されていない場合には、一定期間内に複数回の確認を行い（ステップ７）、ＤＣ出力電力及びＲＦ出力電力が安定供給されていないことの確認が所定の回数ｎを超える場合には、ターゲット１６が致命的に短絡している場合などであると考えられるため、電源を停止する（ステップ８）。
【００３４】
次に、図１の反応性スパッタ装置におけるＤＣ出力電圧及びＲＦ出力電圧の変化を、図２のフローチャートに対応させて説明する。
図３のグラフに示されるように、放電開始（ステップ１）時は、時間軸の始点に相当する。そして、ＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２からターゲット１６にＤＣ出力電圧及びＲＦ出力電圧が安定して供給され、通常のスパッタ処理によるＩＴＯ薄膜の形成が行われている状態は、出力領域ａ１に相当する。
【００３５】
その後、ＤＣ電流ＩDC及びＲＦ反射電力ＰRFの急増を検出した場合に、異常放電が発生しているとして同期制御回路４４を作動させて、ＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２からターゲット１６に供給されているＤＣ出力電圧及びＲＦ出力電圧を同期して停止する（ステップ５）が、このＤＣ出力電圧及びＲＦ出力電圧の停止の時点が、出力領域ａ１の終端に相当し、この時点からターゲット１６へのＲＦ出力電圧及びＤＣ出力電圧の供給を再開するまでの期間が、停止領域ｂ１に相当する。
【００３６】
そして、こうした一連の流れが繰り返される。即ち、再び放電開始（ステップ１）に復帰した段階から、ＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２からターゲット１６にＤＣ出力電圧及びＲＦ出力電圧が安定して供給される出力領域ａ２が開始され、ＤＣ電流ＩDC及びＲＦ反射電力ＰRFの急増により異常放電の発生が検出されると、停止領域ｂ２において、ＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２からターゲット１６に供給されているＤＣ出力電圧及びＲＦ出力電圧を同期して停止している状態になり、更に放電開始（ステップ１）に復帰した段階から、ＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２からターゲット１６にＤＣ出力電圧及びＲＦ出力電圧が安定して供給される出力領域ａ３が開始される。
【００３７】
以上のように本実施形態によれば、ターゲット１６にＤＣ電圧及びＲＦ電圧を重畳させて供給するＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２が同期制御回路４４に接続されている反応性スパッタ装置を用い、ＩＴＯ薄膜を形成している際に、ＤＣ電流ＩDC及びＲＦ反射電力ＰRFが急増しているか否かをチェックし、もし急増している場合には異常放電が発生しているとして同期制御回路４４を作動させ、ＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２からターゲット１６に供給されているＤＣ出力電力及びＲＦ出力電力を同期して停止することにより、異常放電を消滅させることができると共に、異常放電による電源ダウンを抑えて、正規の放電状態に迅速に復帰することが可能になる。従って、異常放電の発生に伴うＩＴＯ薄膜の成膜作業の停止を最小限に止どめて、作業効率を高めると共に、高品質のＩＴＯ薄膜を得ることができる。
しかも、その際に、ターゲット１６に供給されているＲＦ出力電力のみを停止させるものではないため、過大なＤＣ電圧が印加されて過大な電力がかかってしまう事態を回避することができる。また、ＤＣ出力電力のみを停止させるものではないため、トラッキングアーク等のＲＦ放電に特有の放電維持機構により発生した異常放電も、維持されることなく消滅させることができる。
【００３８】
なお、本実施形態においては、ターゲットとしてＩｎ2 Ｏ3 とＳｎＯ2 を主成分とする焼結体を用い、ＡｒとＯ2 の混合ガス雰囲気中においてＩＴＯ薄膜をスッパタ成膜しているが、こうした酸化物系の反応性スパッタによって成膜された薄膜は応力が大きいためにシールドに付着した薄膜が剥離し易く、浮遊するゴミが発生し易いため、こうした酸化物系の薄膜の薄片に起因して異常放電の発生する頻度が高くなる。
また、こうした導電性の薄膜はアースシールドとターゲットとの間に入り易くため、この点からも異常放電の発生する頻度が高くなる。従って、こうした発生頻度の高い異常放電に対して本実施形態を適用し、ＤＣ電力及びＲＦ電力を同期して減少又は停止させることにより異常放電を消滅させることは、特にその実用上の効果が大きい。
【００３９】
（第２の実施形態）
図４は本発明の第２の実施形態に係る反応性スパッタ装置における異常放電を抑制するための動作を説明するためのフローチャート、図５は図４のフローチャートに沿ったＲＦ電源の出力を示すグラフである。なお、本実施形態に係る反応性スパッタ装置は、上記第１の実施形態の図１に示す反応性スパッタ装置と同一であるため、その図示及び説明は省略する。但し、反応性スパッタ装置の各構成要素を示す符号はそのまま使用する。
【００４０】
本実施形態に係る反応性スパッタ装置を用いてＩＴＯ膜を形成する際に発生する異常放電を抑制する方法を、図４及び図５を用いて説明する。但し、通常のスパッタ法によりＩＴＯ薄膜を形成する工程は、上記第１の実施形態における場合と同様であるため、説明を省略する。
【００４１】
スパッタ法によりＩＴＯ薄膜を形成している際に発生する異常放電を抑制するために、図４のフローチャートに示されるような処置を取る。なお、この図４のフローチャートは、上記図２のフローチャートと共通する点が多いため、共通点については説明を簡略化し、その相違点について重点的に述べる。
【００４２】
即ち、図４のフローチャートに示されるように、放電開始（ステップ１）の後、ＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２からターゲット１６に供給されているＤＣ出力電力及びＲＦ出力電力が安定しているか否かを確認し（ステップ２）、これらのＤＣ出力電力及びＲＦ出力電力が安定して供給されている場合には通常のスパッタ処理によるＩＴＯ薄膜の形成を行うが、その際に、ＤＣ電流ＩDC及びＲＦ反射電力ＰRFの検出を行い（ステップ３）、これらのＤＣ電流ＩDC及びＲＦ反射電力ＰRFが急増しているか否かをチェックする（ステップ４）。
【００４３】
そして、もしＤＣ電流ＩDC及びＲＦ反射電力ＰRFが急増している場合には、異常放電が発生しているとして、同期制御回路４４を作動させ、ターゲット１６にＤＣ電源３８から供給されているＤＣ出力電力の停止とＲＦ電源４２から供給されているＲＦ出力電力の低減とを同期して行う（ステップ５）。
【００４４】
即ち、ＲＦ電源４２から供給されているＲＦ出力電力は、上記第１の実施形態の場合のように完全に停止するのではなく、ＤＣ出力電力の停止と同期して低減している。そして、こうしたターゲット１６に供給されているＤＣ出力電力の停止及びＲＦ出力電力の低減によっても、異常放電は消滅する（ステップ６）。
そして、異常放電の消滅（ステップ６）の後、一定期間をおいてＲＦ電源４２からターゲット１６へ供給するＲＦ出力電力を元の水準にまで増大させ、続いてＤＣ電源３８からターゲット１６へのＤＣ出力電力の供給を再開する。こうして再び放電開始（ステップ１）に復帰する。
【００４５】
次に、反応性スパッタ装置におけるＲＦ出力電圧の変化を、図４のフローチャートに対応させて説明する。なお、図５のグラフにおいて、ＤＣ出力電圧の変化は上記第１の実施形態の図３のグラフに示すものと同一であることから、煩雑を避けるため図示を省略する。
【００４６】
図５のグラフに示されるように、放電開始（ステップ１）時は、時間軸の始点に相当する。そして、ＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２からターゲット１６にＤＣ出力電圧及びＲＦ出力電圧が安定して供給され、通常のスパッタ処理によるＩＴＯ薄膜の形成が行われている状態は、出力領域ｃ１に相当する。
【００４７】
その後、ＤＣ電流ＩDC及びＲＦ反射電力ＰRFの急増を検出し、異常放電が発生しているとして、同期制御回路４４の作動により、ターゲット１６にＤＣ電源３８から供給されているＤＣ出力電力の停止とＲＦ電源４２から供給されているＲＦ出力電力の低減とを同期して行う（ステップ５）が、このＤＣ出力電力の停止及びＲＦ出力電力の低減の時点が、出力領域ｃ１の終端に相当し、この時点からターゲット１６に供給するＲＦ出力電力を元の水準にまで増大させ、ＤＣ電源３８からのＤＣ出力電力の供給を再開するまでの期間が、弱電力領域ｄ１に相当する。
【００４８】
そして、こうした一連の流れが繰り返される。即ち、再び放電開始（ステップ１）に復帰した段階から、ＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２からターゲット１６にＤＣ出力電圧及びＲＦ出力電圧が安定して供給される出力領域ｃ２が開始され、ＤＣ電流ＩDC及びＲＦ反射電力ＰRFの急増により異常放電の発生が検出されると、弱電力領域ｄ２において、ターゲット１６に供給されているＤＣ電源３８からのＤＣ出力電圧の停止とＲＦ電源４２からのＲＦ出力電圧の低減とを同期して行っている状態になり、更に放電開始（ステップ１）に復帰した段階から、ＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２からターゲット１６にＤＣ出力電圧及びＲＦ出力電圧が安定して供給される出力領域ｃ３が開始される。
【００４９】
以上のように本実施形態によれば、ターゲット１６にＤＣ電圧及びＲＦ電圧を重畳させて供給するＤＣ電源３８及びＲＦ電源４２が同期制御回路４４に接続されている反応性スパッタ装置を用い、ＩＴＯ薄膜を形成している際に、ＤＣ電流ＩDC及びＲＦ反射電力ＰRFが急増しているか否かをチェックし、急増している場合には、異常放電が発生しているとして同期制御回路４４を作動させ、ターゲット１６にＤＣ電源３８から供給されているＤＣ出力電力の停止とＲＦ電源４２から供給されているＲＦ出力電力の低減とを同期して行うことにより、上記第１の実施形態の場合のようにＤＣ出力電力及びＲＦ出力電力を同期して停止しなくとも、異常放電を消滅させることができると共に、異常放電による電源ダウンを抑えて、正規の放電状態に迅速に復帰することが可能になる。従って、上記第１の実施形態の場合と同様の効果を奏することができる。
【００５０】
なお、上記第１の実施形態においてはターゲット１６に供給されているＤＣ出力電力及びＲＦ出力電力を同期して停止し、上記第２の実施形態においてはターゲット１６に供給されているＤＣ出力電力の停止とＲＦ出力電力の低減とを同期して行っているが、これらの場合に限らず、例えばターゲット１６に供給されているＤＣ出力電力及びＲＦ出力電力を同期して低減しても、異常放電を消滅させる効力はある。
【００５１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明した通り、本発明に係る薄膜形成装置及び薄膜形成方法によれば、次のような効果を奏することができる。
即ち、請求項１に係る薄膜形成装置によれば、ターゲットに供給するＤＣ電力及びＲＦ電力を同期して減少又は停止させるための同期制御回路が設置されていることにより、異常放電が発生した場合に、この同期制御回路を用いてＤＣ電力とＲＦ電力との重畳状態からこれらＤＣ電力及びＲＦ電力を同期して減少又は停止させることが可能になるため、異常放電への電力供給が減少又は停止して異常放電を消滅させることができると共に、異常放電による電源ダウンを抑えて、正規の放電状態に迅速に復帰することが可能になる。従って、異常放電の発生に伴う成膜作業の停止を最小限に止どめて作業効率を高めると共に、高品質の薄膜を得ることができる。
【００５２】
また、請求項２に係る薄膜形成方法によれば、異常放電が発生した場合に、ターゲットに供給するＤＣ電力及びＲＦ電力を同期して減少又は停止させることにより、異常放電への電力供給が減少又は停止して異常放電を消滅させることができると共に、異常放電による電源ダウンを抑えて、正規の放電状態に迅速に復帰することが可能になる。従って、異常放電の発生に伴う成膜作業の停止を最小限に止どめて作業効率を高めると共に、高品質の薄膜を得ることができる。
しかも、その際に、ＲＦ電圧のみを減少又は停止させるものではないため、過大なＤＣ電圧が印加され過大な電力がかかってしまうことを回避することができる。また、ＤＣ出力電力のみを減少又は停止させるものではないため、トラッキングアーク等のＲＦ放電に特有の放電維持機構により発生した異常放電も、維持されることなく消滅させることができる。
【００５３】
また、請求項３に係る薄膜形成方法によれば、酸化性雰囲気中における反応性スパッタを行っており、この場合、酸化物系の反応性スパッタによって成膜された薄膜は応力が大きいことからシールドに付着した薄膜が剥離し易く、こうした酸化物系の薄膜の薄片に起因して異常放電の発生する頻度が高くなるため、ＤＣ電力及びＲＦ電力を同期して減少又は停止させることによりこうした発生頻度の高い異常放電を消滅させ、正規の放電状態に迅速に復帰することが可能になることは、特にその実用上の効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る反応性スパッタ装置を示す概略断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る反応性スパッタ装置における異常放電を抑制するための動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】図２のフローチャートに沿ったＲＦ電源及びＤＣ電源の出力を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る反応性スパッタ装置における異常放電を抑制するための動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】図４のフローチャートに沿ったＲＦ電源の出力を示すグラフである。
【符号の説明】
１０  真空槽
１２  絶縁体
１４  スパッタ電極
１６  ターゲット
１８  基板ホルダ
２０  基板
２２  磁石装置
２４  ヨーク
２６  磁力線
２８  ガス導入口
３０  バリアブルバルブ
３２  ボンベ
３４  ガス排出口
３６  真空ポンプ
３８  ＤＣ電源
４０  マッチングボックス
４２  ＲＦ電源
４４  同期制御回路
Ｓ  Ｓ磁石
Ｎ  Ｎ磁石
ａ１、ａ２、ａ３  出力領域
ｂ１、ｂ２  停止領域
ｃ１、ｃ２、ｃ３  出力領域
ｄ１、ｄ２  弱電力領域
【図１】
0003887494.tif 000002
【図２】
0003887494.tif 000003
【図３】
0003887494.tif 000004
【図４】
0003887494.tif 000005
【図５】
0003887494.tif 000006