(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスパッタ蒸発源（４）に電力を供給する電源装置（２）を備えたスパッタ装置において、
前記電源装置（２）は、スパッタ蒸発源（４）の数より少ない数の直流電圧発生機構（６）と、当該直流電圧発生機構（６）の陰極側に接続されて前記各スパッタ蒸発源（４）毎に接続されたパルス分配供給手段（７）とを備えており、
前記各パルス分配供給手段（７）は、各スパッタ蒸発源（４）毎に前記直流電圧発生機構（６）からの電力を蓄えるために設けられた電力貯蔵部（９）と、各電力貯蔵部（９）に蓄えられた電力をパルス状にして各スパッタ蒸発源（４）にパルス状電力を供給するパルス発生部（１０）とを備えていることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項２】
前記電力貯蔵部（９）はコンデンサであり、前記パルス発生部（１０）は、スイッチ素子（１５）とインダクタンス素子（１６）で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のスパッタ装置。
【請求項３】
前記各電力貯蔵部（９）と前記直流電圧発生機構（６）との間には、各電力貯蔵部（９）の貯蔵電力を制御調整するための電力制御機構（１８）が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスパッタ装置。
【請求項４】
いずれかのスパッタ蒸発源（４）にパルス状電力が供給されないパルスＯＦＦ期間において、当該ＯＦＦ期間となっているスパッタ蒸発源（４）を前記直流電圧発生機構（６）の陽極に切替接続するスイッチ素子（２２）が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスパッタ装置。
【請求項５】
前記複数のスパッタ蒸発源（４）のうち一のスパッタ蒸発源（４）にパルス状電力が供給されているときに、他の少なくとも一のスパッタ蒸発源（４）を前記直流電圧発生機構（６）の陽極に切替接続するスイッチ素子（２２）が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスパッタ装置。
【請求項６】
電源から複数のスパッタ蒸発源（４）に電力を供給してスパッタ法により皮膜を被処理物に形成する方法において、
前記電源を直流電圧が出力されるものとし、前記電源からの電力を前記各スパッタ蒸発源（４）毎に蓄えて、蓄えた電力をパルス状にして各スパッタ蒸発源（４）にパルス状電力を供給するに際し、いずれかのスパッタ蒸発源（４）に電力が供給されないＯＦＦ期間において、当該ＯＦＦ期間となっているスパッタ蒸発源（４）を前記電源の陽極に接続して、電力が供給されているスパッタ蒸発源（４）との間で発生される放電の陽極として用いることを特徴とするスパッタ方法。
【請求項７】
電源から複数のスパッタ蒸発源（４）に電力を供給してスパッタ法により被膜を被処理物に形成する方法において、
前記電源を直流電圧が出力されるものとし、前記電源からの電力を前記各スパッタ蒸発源（４）毎に蓄えて、蓄えた電力をパルス状にして各スパッタ蒸発源（４）にパルス状電力を供給するに際し、前記複数のスパッタ蒸発源（４）のうち一のスパッタ蒸発源（４）に電力が供給されているときに、他の少なくとも一のスパッタ蒸発源（４）を前記電源の陽極に接続して、電力が供給されているスパッタ蒸発源（４）との間で発生される放電の陽極として用いることを特徴とするスパッタ方法。
【請求項８】
複数のスパッタ蒸発源（４）に電力を供給する電源装置（２）を備えたスパッタ装置において、
前記電源装置（２）は、１台の直流電圧発生機構（６）と、該直流電圧発生機構（６）からの電力を蓄える１台の電力貯蔵部（２９）とを有し、電力貯蔵部（２９）に蓄えた電力を各スパッタ蒸発源（４）毎に時分割パルス状に順次分配供給する複数のパルス分配供給手段（２７）が設けられており、前記各パルス分配供給手段（２７）は前記直流電圧発生機構（６）の陰極側に接続されていることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項９】
前記電力貯蔵部（２９）がコンデンサであり、前記パルス分配供給手段（２７）が、スイッチ素子（３５）とインダクタンス素子（３６）とで構成されていることを特徴とする請求項８に記載のスパッタ装置。
【請求項１０】
前記電源装置（２）は、前記電力貯蔵部（２９）への充電電圧の制御により、電力貯蔵部（２９）からパルス状に各スパッタ蒸発源（４）に供給する電力を各スパッタ蒸発源（４）毎に設定可能とする制御手段（３８）を、備えていることを特徴とする請求項８又は９に記載のスパッタ装置。
【請求項１１】
いずれかのスパッタ蒸発源（４）にパルス状電力が供給されないパルスＯＦＦ期間において、当該ＯＦＦ期間となっているスパッタ蒸発源（４）を前記直流電圧発生機構（６）の陽極に切替接続するスイッチ素子（４２）が設けられていることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載のスパッタ装置。
【請求項１２】
前記複数のスパッタ蒸発源（４）のうち一のスパッタ蒸発源（４）にパルス状電力が供給されているときに、他の少なくとも一のスパッタ蒸発源（４）を前記直流電圧発生機構（６）の陽極に切替接続するスイッチ素子（４２）が設けられていることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載のスパッタ装置。
【請求項１３】
１つの電源から複数のスパッタ蒸発源（４）に電力を供給してスパッタ法により皮膜を被処理物に形成する方法において、
前記電源を直流電圧が出力されるものとし、前記電源からの電力を１台の電力貯蔵部（２９）に蓄えておき、電力貯蔵部（２９）に蓄えた電力を各スパッタ蒸発源（４）毎に時分割パルス状に順次分配供給するに際し、当該ＯＦＦ期間となっているスパッタ蒸発源（４）を前記電源の陽極に接続して、電力が供給されているスパッタ蒸発源（４）との間で発生される放電の陽極として用いることを特徴とするスパッタ方法。
【請求項１４】
１つの電源から複数のスパッタ蒸発源（４）に電力を供給してスパッタ法により被膜を被処理物に形成する方法において、
前記電源を直流電圧が出力されるものとし、前記電源からの電力を１台の電力貯蔵部（２９）に蓄えておき、電力貯蔵部（２９）に蓄えた電力を各スパッタ蒸発源（４）毎に時分割パルス状に順次分配供給するに際し、前記複数のスパッタ蒸発源（４）のうち一のスパッタ蒸発源（４）に電力が供給されているときに、他の少なくとも一のスパッタ蒸発源（４）を前記電源の陽極に接続して、電力が供給されているスパッタ蒸発源（４）との間で発生される放電の陽極として用いることを特徴とするスパッタ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスパッタ法により皮膜を被処理物に形成するための装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スパッタ法は物理的蒸着法の一種であり、真空容器の中において、Ａｒなどの不活性ガスを導入しながら、被膜材料（ターゲット）を取りつけた電極を陰極としてグロー放電を発生させ、放電中で生成したイオンを放電電圧に相当する数百ｅＶのエネルギーで陰極に衝突させ、その際に反動で放出される粒子を基板上に堆積させて成膜を行う方法である。
この成膜プロセスは、ターゲット表面に磁場を印加したマグネトロンスパッタ法により、さらに強いグロー放電を生成することが可能で、実用的な成膜プロセスとして使われている。
【０００３】
このような、スパッタ法においてしばしば指摘される問題点は、基板上に堆積する粒子のエネルギーが小さいために、形成される皮膜が充分緻密ではないという点であった。
この問題点を解決するための方法としては、各種の方法式が提案されているが、その中のひとつの手段として成膜を行うための放電を非常に高い電力密度でパルス的に発生させる技術が提案されている。
従来技術１（文献１、Gruen,USP5015493、Process and Apparatus for coating conducting pieces using a pulsed glow discharge）
Gruenは上記の文献において、スパッタリング法によるグロー放電でスパッタ成膜を行う場合に生じる真空容器や基板の温度上昇を抑制する目的において、スパッタを行うグロー放電を間欠的に行う方法および装置を提案している。すなわち、Gruenによると
方形波のＤＣパルスを
０．１−１００ｋＨｚの周波数
パルスのＯＮ幅：Ｏｆｆ幅を  １：１〜１：１０００
各パルスの電圧を１００Ｖ以上、好ましくは２００−８００Ｖ
各パルスの幅を１０−１０，０００μｓｅｃ
において印加することにより、所期の目的を達成できるとされている。さらに、
方形波のＤＣパルスは、
電流密度が０．１ｍＡ／ｃｍ2〜１Ａ／ｃｍ2
電力密度が１−９００Ｗ／ｃｍ2
が好ましいとしている。
【０００４】
従来技術２（文献２、Kouznetsov,WO 98/40532,A method and apparatus for magnetically enhanced sputtering:  および  文献３、Kouznetsov  他、"A novel pulsed magnetron sputter technique utilizing very high target power densities",Surface and Coatings Technology 122(1999）290-293）
さらに、別の技術としてKouznentsovらは、ピークの電力密度が２．８ｋＷ／ｃｍ2に達するマグネトロンスパッタ法を提案している。
文献２によると、Kouznentsovは、
マグネトロンスパッタリングにおいて、ターゲットに負の電圧を印加するパルスの立上りエッジを急峻にすることにより、ターゲット前のガスを非常に急速に完全電離状態にして実質的に均一なプラズマを形成して、ガスを第１グロー放電状態とアーク放電状態を速やかに通過させるようなパルスを印加することを提案しており、具体的なパルスの条件として、
パルス中の電力  ０．１ｋＷ−１ＭＷ
パルス幅        ５０μｓ〜１ｍｓ、より好ましくは５０−２００μｓ、好ましくは１００μｓ
パルス間隔      １０ｍｓ〜１０００Ｓ，好ましくは１０〜５０ｍｓ
パルス電圧      ０．５−５ｋＶ
が好ましい条件として開示されている。
【０００５】
また、同じくKouznetsovによる文献３によると
ピーク電力１００〜５００ｋＷ（ターゲット電力密度０．６ｋＷ〜２．８ｋＷ／ｃｍ2相当）、Ａｒ圧力０．０６−５Ｐａにおいて、５０−１００μｓのパルス幅、５０Ｈｚの繰り返し周波数において行った成膜実験の結果が報告されており、成膜対象の基板上において１Ａ／ｃｍ2と言う高いイオン電流量と蒸発したターゲット蒸気の約７０％がイオン化しているとの結果が得られている。成膜に使われる蒸気が高い割合でイオン化していることにより、皮膜と基板の高い密着性が得られたり、緻密な皮膜が形成可能であると言うことが期待できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、パルス発生機構を有するスパッタリング装置はＤＣ電圧の発生機構に加えパルス発生機構を有する電源を使用するために、電源が高価になり経済性の面で問題となり、特に複数のスパッタ蒸発源を有する装置を構成する場合には高価になる問題があった。
本発明の課題は、複数のスパッタリング蒸発源を有する装置においても経済的な構成のスパッタ装置を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の他の課題は、放電の陽極の面積が十分でない場合であっても放電の安定化を図ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するため、本発明で採用した技術的手段の特徴は、複数のスパッタ蒸発源に電力を供給する電源装置を備えたスパッタ装置において、前記電源装置は、スパッタ蒸発源の数より少ない数の直流電圧発生機構と、当該直流電圧発生機構の陰極側に接続されたパルス分配供給手段とを備えている点にある。さらに、前記パルス分配供給手段は、各スパッタ蒸発源毎に前記直流電圧発生機構からの電力を蓄えるために設けられた電力貯蔵部と、各電力貯蔵部に蓄えられた電力をパルス状にして各スパッタ蒸発源にパルス状電力を供給するパルス発生部とを備えている。
【０００９】
かかる手段によれば、スパッタ蒸発源より少ない数の直流電圧発生機構で、より多くのスパッタ蒸発源をパルス駆動することになり、蒸発源の数量だけ必要であったパルス電源が不要となり経済的な装置構成が可能となる。
さらに、前記電力貯蔵部はコンデンサであり、前記パルス発生部は、スイッチ素子とインダクタンス素子で構成されているのが好適である。
さらにまた、前記各電力貯蔵部と前記直流電圧発生機構との間に、各電力貯蔵部の貯蔵電力を制御調整するための電力制御機構が設けられていれば、各蒸発源毎のパルス放電電力を調整することが可能となる。
【００１０】
また、いずれかのスパッタ蒸発源にパルス状電力が供給されないパルスＯＦＦ期間において、当該ＯＦＦ期間となっているスパッタ蒸発源を前記直流電圧発生機構の陽極に切替接続するスイッチ素子が設けられているのが好適である。
すなわち、電源から複数のスパッタ蒸発源に電力を供給してスパッタ法により皮膜を被処理物に形成する方法において、いずれかのスパッタ蒸発源に電力が供給されないＯＦＦ期間に、当該ＯＦＦ期間となっているスパッタ蒸発源を前記電源の陽極に接続して、電力が供給されているスパッタ蒸発源との間で発生される放電の陽極として用いることで、陽極の面積が不足していても蒸発源が陽極となって安定した放電を行うことができる。
【００１１】
また、これを他の観点からみると、前記複数のスパッタ蒸発源のうち一のスパッタ蒸発源にパルス状電力が供給されているときに、他の少なくとも一のスパッタ蒸発源を前記直流電圧発生機構の陽極に切替接続するスイッチ素子が設けられているものとすることができる。
すなわち、電源から複数のスパッタ蒸発源に電力を供給してスパッタ法により被膜を被処理物に形成する方法において、前記複数のスパッタ蒸発源のうち一のスパッタ蒸発源に電力が供給されているときに、他の少なくとも一のスパッタ蒸発源を前記電源の陽極に接続して、電力が供給されているスパッタ蒸発源との間で発生される放電の陽極として用いることで、陽極の面積が不足していても蒸発源が陽極となって安定した放電を行うことができる。
【００１２】
本発明で採用した技術的手段の他の特徴は、複数のスパッタ蒸発源に電力を供給する電源装置を備えたスパッタ装置において、前記電源装置は、１台の直流電圧発生機構と、該直流電圧発生機構からの電力を蓄える１台の電力貯蔵部とを有し、電力貯蔵部に蓄えた電力を各スパッタ蒸発源毎に時分割パルス状に順次分配供給する複数のパルス分配供給手段が設けられており、前記各パルス分配供給手段は前記直流電圧発生機構の陰極側に接続されている点にある。
かかる手段によれば、１台の直流電圧発生機構で複数台のスパッタ蒸発源をパルス駆動することになり、スパッタ蒸発源の数量だけ必要であったパルス電源が不要となり、複数台のスパッタ蒸発源を有する装置においても、１台の直流電圧発生機構によってパルススパッタリング法を実行することが可能であるし、直流電圧発生機構からの電力を蓄える電力貯蔵部も１台で済み、経済的な装置構成が可能となる。
【００１３】
また、前記電力貯蔵部がコンデンサであり、前記パルス分配供給手段が、スイッチ素子とインダクタンス素子とで構成されているのが好適である。
本発明で採用した技術的手段の他の特徴は、複数のスパッタ蒸発源に電力を供給する電源装置を備えたスパッタ装置において、前記電源装置は、１台の直流電圧発生機構と、該直流電圧発生機構からの電力を蓄える１台の電力貯蔵部とを有すると共に、前記電力貯蔵部への充電電圧の制御により、電力貯蔵部から時分割パルス状に各スパッタ蒸発源に供給する電力を各スパッタ蒸発源毎に設定可能とする制御手段を、備えている点にある。
【００１４】
かかる手段によれば、１台の直流電圧発生機構で複数台のスパッタ蒸発源をパルス駆動することになり、スパッタ蒸発源の数量だけ必要であったパルス電源が不要となり、複数台のスパッタ蒸発源を有する装置においても、１台の直流電圧発生機構によってパルススパッタリング法を実行することが可能であるし、直流電圧発生機構からの電力を蓄える電力貯蔵部も１台で済み、経済的な装置構成が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、複数のスパッタ蒸発源を備えたスパッタ装置１とその電源装置２のブロックチャートである。スパッタ装置１は、被処理物への成膜プロセスを行う真空チャンバー３と、この真空チャンバー３に設置された複数のスパッタ蒸発源（スパッタカソード）４とを備えている。図１の例では４台のスパッタ蒸発源４が設置されている。なお、スパッタ装置１には、この他に真空排気システム、プロセスガス導入機構等、スパッタ成膜に必要な機構が設けられているが、これらは公知であるため、図１では省略されている。
【００１６】
電源装置２は、皮膜材料（ターゲット）を取り付けた電極であるスパッタ蒸発源４に電力を供給して前記スパッタ蒸発源を陰極として放電を発生させるためのものである。
この電源装置２は、１台の直流電圧発生機構（直流電源）６と、この直流電圧発生機構５からの電力を各スパッタ蒸発源４，４，４，４にパルス状に分配供給するパルス分配供給手段７，７，７，７とを備えている。直流電圧発生機構６の陰極（−）側はパルス分配供給手段７，７，７，７と接続され、直流電圧発生機構６の陽極（＋）側は真空チャンバー３に接続されており、真空チャンバー３が前記蒸発源４との間で生ずる放電の陽極となる。また、電源装置２の陽極（＋）側は接地されている。なお、直流電圧発生機構６はスパッタ蒸発源４の数より少なければよく、例えば、４台のスパッタ蒸発源４に対し、２台の直流電圧発生機構を設けて、一方の直流電圧発生機構の電力を２台のスパッタ蒸発源に分配し、他方の直流電圧発生機構の電力を他の２台のスパッタ蒸発源に分配しても良い。
【００１７】
パルス分配供給手段７，７，７，７は、各スパッタ蒸発源４，４，４，４毎に設けられた電力貯蔵部９と、同じく各スパッタ蒸発源４，４，４，４毎に設けられたパルス発生部１０とを備えている。
電力貯蔵部９は、各スパッタ蒸発源４毎に直流電圧発生機構６からの電力を蓄えるためのものであり、ここではコンデンサからなる。各コンデンサ９の一端はダイオード１２及び抵抗１３を介して前記直流電圧発生機構６と接続され、他端は接地されている。
【００１８】
パルス発生部１０は、各電力貯蔵部９に蓄えられた電力をパルス状にして各スパッタ蒸発源４にパルス状電力を供給するものであり、ここでは、コンデンサ６とスパッタ蒸発源４の間に介在されたスイッチ素子１５及びインダクタンス素子（リアクトル）１６からなる。なお、スイッチ素子１５としては、サイリスター、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＹなどの素子が使用できる。
パルス分配供給手段７を構成する回路では、各蒸発源４毎に設置したコンデンサ９には常時直流電圧が蓄えられている。この状態でスイッチ素子１５をＯＮ状態にすると、コンデンサ９に蓄えられた電圧はスパッタ蒸発源４に印加されて、真空チャンバ内がスパッタに適したガス圧等の状態に保たれていれば、ターゲットでグロー放電が発生し、スパッタ成膜が発生する。
【００１９】
この時発生するグロー放電中は、電圧はターゲットの材質や構造で決まり、１００Ｖ〜１０００Ｖの範囲の電圧となり、電流はコンデンサ９の容量、充電電圧、リアクトル１６の値、および放電電圧により決まり、放電開始から電流は上昇し正弦波の半波長分に類似の波形で流れて停止する。この放電時間はコンデンサ９の容量とリアクトル１６のインダクタンスにより決まる。例えば、１０μＦのコンデンサ２０μＨのインダクタンス、１０００Ｖの充電電圧の条件下で、ターゲット材料をφ１５０ｍｍのＡｌとした場合、グロー放電電圧は約２００Ｖであり、正弦波状の流れる電流のピーク値は７００Ａ、パルス幅は約５０μｓであった。
【００２０】
図１の回路では、パルス分配供給手段７を構成する回路９，１５，１６はスパッタ蒸発源４毎に準備されているので、図示しないパルスタイミング制御部からスイッチ素子１５への信号によって、必要なタイミングで（交互あるいは同時に）パルス状のグロー放電を発生でき、これを繰り返すことによって、１台の直流電圧電源６を使い、４台のスパッタ蒸発源４により成膜を行うことが可能である。このように、上記実施の形態によると、複数台のスパッタ蒸発源を有する装置においても、スパッタ蒸発源より少ない台数の電源（具体的には１台の電源６）によってパルススパッタリング法を実行することが可能であり、経済的な装置構成が可能である。
【００２１】
また、複数台設置した各スパッタ蒸発源４の特性に応じて、それぞれの回路のコンデンサ９の容量やリアクトル１６のインダクタンスは好ましい値に設定して、各スパッタ蒸発源へ供給されるパルス電流やパルス時間幅を最適に設定することも可能であるし、また、コンデンサ９やリアクトル１６の容量を可変に構成することも可能である。
さらに、以上の例ではパルス幅は各蒸発源４の回路のコンデンサ９とリアクトル１６の組み合わせにおいて制御したが、スイッチ素子１５により所定のパルス幅にて回路を切断する方法も可能である。
【００２２】
あるいは、別の実施形態として、スイッチ素子１５に電流制御機能を持たせて、各蒸発源４に供給するパルス電流値とパルス幅自身を制御することも可能である。
ただし、前記のようにスイッチ素子１５に電流制御機能を付与する手法は、パルス電流値が大きい場合はパルス幅が例えばμｓレベルまで短い場合には制御上の困難を伴う場合がある。
図２及び図３は、このような問題に対処するための実施形態であり、図１の実施形態との相違点は、直流電源６と各スパッタ蒸発源４毎に設置したコンデンサ９との間に、コンデンサ９の充電電圧を制御調整するための電力制御機構（電圧制御機構）１８を備えている点にある。なお、図２及び図３において図１と同様の符号が付されている構成は図１と同様の作用を有する。
【００２３】
電力制御機構１８は、コンデンサ９の充電電圧を検出し、検出された充電電圧をコンデンサ９への電流調節部１９へフィードバックしてコンデンサ９の充電電圧を制御するものであり、電力制御機構１８を有する回路７としては、例えば、図３に示すように、電流調節部１９としてトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等のスイッチ素子１９が設けられ、コンデンサ９の充電電圧を検出して所定の基準充電電圧（設定値）と比較し前記スイッチ素子１９を制御するための比較器２０を備えて構成することができる。
【００２４】
この電力制御機構１８を備えることで、パルス放電で放電した後のコンデンサ９の充電電圧をスパッタ蒸発源４毎に設定可能であり、パルス放電を行った場合のパルスのピーク電流、１パルスあたりの投入電流を制御することが可能になる。
図４はさらに他の実施形態を示している。図４の実施形態と図１〜図３の実施形態との相違点は、各スパッタ蒸発源４毎にスパッタ蒸発源４と直流電源の陽極を短絡させるためのスイッチ素子２２を取り付けた点である。このスイッチ素子２２は、それぞれのスパッタ蒸発源４にパルス放電電力が供給されている間（パルスＯＮ期間）はＯＦＦ（開）の状態であるが、パルス放電の間（パルスＯＦＦ期間）はＯＮ（閉）の状態となり、スパッタ蒸発源４を直流電源２の陽極に接続可能である。このように、あるスパッタ蒸発源３が陽極に接続されている間に、他のスパッタ蒸発源４をパルス動作させると、陽極に接続されたスパッタ蒸発源４は真空チャンバー３と同じようにグロー放電の陽極として動作可能であり、陽極の面積が不足で放電が安定しない場合に有効である。
【００２５】
特に、例えばアルミニウムをターゲットにして酸素雰囲気でスパッタリングを行い絶縁性の酸化被膜を形成するような場合には、真空チャンバー３など通常の陽極は絶縁被膜で覆われてしまい陽極として有効に作用しなくなるので、スパッタ蒸発で常に導電性の表面が露出しているターゲットを陽極として使用することで放電の安定性を向上できる。
なお、各スイッチ素子２２のＯＮ／ＯＦＦ制御は、各スパッタ蒸発源４に与えられるパルスタイミングに応じたタイミングで図示しない制御部によって行われる。
【００２６】
図５は他の実施形態を示している。成膜プロセスを行う真空チャンバー３には、この例では４台のスパッタ蒸発源４が設置されている。この他に真空排気システム、プロセスガス導入等スパッタ成膜に必要な機構に関しては公知であるので、図においては省略してある。
本装置の電源システムとしては、１台の直流電圧発生機構（スパッタ用直流電源）６と１台の電力蓄積用のコンデンサ（電力貯蔵部）２９、各スパッタ蒸発源４毎に設置したインダクタンス素子（リアクトル）３６、およびスイッチ素子３５で構成したパルス発生部３０で形成されている。スイッチ素子３５としては、サイリスター、トランジスタ、サイラトロン、ＭＯＳＦＥＴ，ＩＧＢＴなどの素子が使用できる。
【００２７】
電力貯蔵部２９に蓄えた電力を各スパッタ蒸発源４に順次パルス状に分配供給するパルス分配供給手段２７が、パルス発生部３０即ちインダクタンス素子３６とスイッチ素子３５とで構成されている。このパルス分配供給手段２７は、各スパッタ蒸発源４に対応して４個設けられ、これらパルス分配供給手段２７により、直流電圧発生機構６からのマイナス電圧側の電力を各スパッタ蒸発源４に時分割パルス状に分配供給するようになっている。
この回路では、コンデンサ２９には、直流電圧発生機構６からの直流電圧が常時蓄えられている。この状態で、あるスパッタ蒸発源４に対応するスイッチ素子３５をＯＮ状態にすると、コンデンサ２９に蓄えられた電圧はスパッタ蒸発源４に印可されて、真空チャンバー３内がスパッタに適したガス圧等の状態に保たれていれば、ターゲットでグロー放電が発生しスパッタ成膜が発生する。この時発生するグロー放電中は、電圧はターゲットの材質や構造できまり１００Ｖ〜１０００Ｖの範囲の電圧となり、電流はコンデンサ２９の容量、充電電圧、リアクトル３６の値、および放電電圧により決まり、放電開始から電流は上昇し正弦波の半波長分に類似の波形で流れて停止する。この放電時間はコンデンサ２９の容量とリアクトル３６のインダクタンスにより決まる。例えば、１０μＦのコンデンサ、２０μＨのインダクタンス、１０００Ｖの充電電圧の条件下で、ターゲット材料をφ１５０ｍｍのＡｌとした場合、グロー放電電圧は約２００Ｖであり、正弦波状の流れる電流ピーク値は７００Ａ、パルス幅は約５０μｓであった。
【００２８】
上記の回路では、スイッチ素子３５はスパッタ蒸発源４毎に準備されているので、図示省略の制御機構からの信号によって、順次時分割で交互にパルス状電力を各スパッタ蒸発源４に供給でき、これを繰り返すことによって、１台の直流電圧発生機構６及び１台の電力貯蔵部２９を使い、４台のスパッタ蒸発源４により成膜を行うことが可能である。
このように、上記実施の形態によると、１台の直流電源６で複数台のスパッタ蒸発源４をパルス駆動することになり、スパッタ蒸発源４の数量だけ必要であったパルス電源が不要となり、複数台のスパッタ蒸発源４を有する装置においても、１台の直流電圧発生機構６によってパルススパッタリング法を実行することが可能であり、経済的な装置構成が可能である。
【００２９】
当然、複数台設置した各スパッタ蒸発源４の特性に応じて、それぞれのパルス発生部３０やリアクトル３６のインダクタンスは好ましい値に設定して、各スパッタ蒸発源４への供給されるパルス電流やパルス時間幅を最適に設定することも可能であるし、また、リアクトル３６のインダクタンスを可変に構成することも可能である。
さらに、以上の例では、各スパッタ蒸発源４へ供給されるパルス電圧のパルス幅は、各スパッタ蒸発源４のパルス発生部３０のリアクトル３６のインダクタンスで制御したが、回路中のスイッチ素子３５により所定のパルス幅にて回路を切断する方法も可能である。
【００３０】
あるいは、別の実施の形態では、スイッチ素子３５に電流制御機能を持たせて、各スパッタ蒸発源４に供給するパルス電流値とパルス幅自身を制御することも可能である。
ただし、前記のようにスイッチ素子３５に電流制御機能を付与する手法は、パルス電流値が大きい場合はパルス幅が例えばμｓレベルまで短い場合には制御上の困難を伴う場合がある。
図６は、このような問題に対処する実施の形態を示している。前記図５の実施の形態の場合との相違点は、直流電圧発生機構６とコンデンサ２９との間に、コンデンサ２９の充電電圧を制御調整するための制御機構３８が追加されている点である。制御機構３８は例えば、トランジスタ、ＭＯＳＥＦＴ，ＩＧＢＴ等のスイッチング素子（電流調節部）３９と、コンデンサ２９の充電電圧検出し所定の充電電圧と比較しスイッチング素子３９を制御する比較器４０とを備えている。
【００３１】
この実施の形態の場合、あらかじめ時分割でパルス放電をさせるスパッタ蒸発源４の順番を決めておくことにより、各スパッタ蒸発源４毎にコンデンサ２９の充電電圧を設定可能で、これによってパルス放電を行った場合のパルスのピーク電流、１パルスあたりの投入電力をスパッタ蒸発源４毎に設定可能となる。
図７は他の実施の形態を示している。この実施の形態と、前記図５の実施の形態又は図６の実施の形態との相違点は、各スパッタ蒸発源４毎にスパッタ蒸発源４と直流電圧発生機構６の陽極（＋）を短絡させるためのスイッチ素子（スイッチ手段）４２を取り付けた点である。このスイッチ素子４２は、それぞれのスパッタ蒸発源４にパルス放電電力が供給されている間はＯＦＦ（開）の状態であるが、パルス放電の間において、ＯＮ（閉）となり、スパッタ蒸発源４を直流電圧発生機構６の陽極（−）に接続可能である。
【００３２】
このように、あるスパッタ蒸発源４が陽極に接続されている間に、他のスパッタ蒸発源４をパルス動作させると、陽極に接続されたスパッタ蒸発源４は真空チャンバー３と同じようにグロー放電の陽極として動作可能であり、陽極の面積が不足で放電が安定しない場合に有効である。特に、たとえばアルミニウムをターゲットにして酸素雰囲気でスパッタリングを行い絶縁性の酸化皮膜を形成するような場合には、真空チャンバー３など通常の陽極は絶縁皮膜で覆われてしまい陽極として有効に作用しなくなるので、スパッタ蒸発源４で常に導電性の表面が露出しているターゲットを陽極として使用することで、著しく放電の安定性を向上できる。
【００３３】
【発明の効果】
スパッタ蒸発源の数より少ない数の直流電圧発生機構からの電力を複数のスパッタ蒸発源にパルス状に分配供給すると、経済的な構成のスパッタ装置となる。
また、複数のスパッタ蒸発源のうち一部のスパッタ蒸発源を放電の陽極として用いる場合には、陽極の面積が不足していても放電の安定性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１実施形態に係るスパッタ装置のブロックチャートである。
【図２】  第２実施形態に係るスパッタ装置のブロックチャートである。
【図３】  図２の電力制御機構の詳細回路図である。
【図４】  第３実施形態に係るスパッタ装置のブロックチャートである。
【図５】  第４実施形態に係るスパッタ装置のブロックチャートである。
【図６】  第５実施形態に係るスパッタ装置のブロックチャートである。
【図７】  第６実施形態に係るスパッタ装置のブロックチャートである。
【符号の説明】
１  スパッタ装置
２  電源装置
３  真空チャンバー
４  スパッタ蒸発源
６  直流電圧発生機構（直流電源）
７  パルス分配供給手段
９  電力貯蔵部（コンデンサ）
１０  パルス発生部
１５  スイッチ素子
１６  インダクタンス素子
１８  電力制御機構
２２  スイッチ素子
２９  電力貯蔵部（コンデンサ）
３０  パルス発生部
３５  スイッチ素子
３６  インダクタンス素子（リアクトル）
３８  制御機構
４２  スイッチ手段（スイッチ素子）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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