スパッタリングプロセス中の電圧上昇について

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スパッタリングプロセス中の電圧上昇について

SUZUさん
質問日時: 2010/11/11 12:29

初めて質問します。

スパッタリングで薄膜製造工程中に電圧が上昇しプロセスが中断してしまうトラブルに悩まされております。
原因、対策等お解りになる方がいたらご教授ください。
スパッタ装置は何台かあり現象が起こる機種と起きない機種があるためターゲット及び作業プロセス上の問題ではないと思っております。

スパッタ装置:大阪真空 製
電源装置:KYOSAN製 HPK06Z
ターゲット:カーボン/プラチナ 2種を1組とし複数層英膜します

問題が起こるのは決まってカーボンの成膜時で製造開始から3時間程度経過すると頻発します。

なお現象が起こらない機種は電源がHPK15Zを使用しておりますがこの違いが影響しているのかもお答えいただければうれしいです。

よろしくお願いします。

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回答1
回答日時 : 2010/11/11 16:17

星の王子さん

もう大阪真空さんにはお問合せされましたか?
装置が大阪真空さんという事ですので、そちらへお問合せされるのが1番確実ですよ。
http://www.osakavacuum.co.jp/index.html

ご回答でなく申し訳ございません。

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星の王子さんへのお礼 お礼日時: 2010/11/11 22:19

星の王子 さま

早速のご回答ありがとうございます。
メーカーの大阪真空さんには上司を通じ何度か問い合わせてみたのですが、原因は不明で困っております。

もし、また何かお気づきのことがございましたらご教授ください。

ありがとうございました。

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回答2
回答日時 : 2010/11/12 09:32

星の王子さん

電源のとり方の問題をもう1度見直して見られるのは如何でしょうか?
スパッタリング装置ではないですが、現在とられているところを別のところに持っていって改善したという例が弊社にはあるみたいです。

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星の王子さんへのお礼 お礼日時: 2010/11/12 11:14

星の王子さま

ご回答ありがとうございます。

電源のとり方というと別の配電盤につなぎ直してみる等と言うことですね、確かにそれは有効かもしれませんね。
装置の配置などで難しいかもしれませんが上司や関係部所と相談してみます。

ご教授ありがとうございます。

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回答3
回答日時 : 2010/11/18 17:18

こぶたさんさん

文面から予想しますと装置としては正常動作していると思われます。電圧が上がるのは放電し難くなってきているからだと思われます。つまりプラズマエリアの状態が放電初期と変わってしまったということです。たぶんパワー制御されていると思われますが、放電し難くなってくると電圧を上げる制御をする電源が多いです。3時間もカーボンをスパッタしているとシールド等に付着する量もハンパでないと思われます。機種による差はシールド形状やマグネットの違い等沢山の要因があります。実際に実物を見ないと判断出来ませんが、圧力を振る。マグネットとターゲットの距離を変える。等で改善が見えるかどうかだと思います。一度条件を振ることをお勧めします。

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こぶたさんさんへのお礼 お礼日時: 2010/11/18 21:30

こぶたさん 様

回答ありがとうございます。
ご指摘の通り電圧異常が起こった後のターゲット表面を観察するとダストと言うかカスが付着しており、このカスの発生を抑制できれば現象も収まるであろうと想像しております。

ご教授いただいた圧力を振るとはスパッタ中の雰囲気(Arガス)の制御圧力値を振るということでしょうか?
スパッタ条件は管理部門からの指示で決定しているため私の権限で変更することは難しいですが管理部門とも相談して対応してみたいと思います。

ありがとうございました。

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回答4
回答日時 : 2010/11/19 10:11

こぶたさんさん

ターゲット表面にゴミというかブツブツがついている状態を私たちはノジュールと呼んでいます。この解決方法はいろいろ方法がありますが、基本的な考え方として全面エロージョンにするという事になります。つまりスパッタされている個所がターゲットの一部に集中している状態なのでターゲット全面にまんべんなくスパッタされる状態をどうやってつくるかが解決策です。その為にはマグネットとターゲット間の距離を変える(磁束を変化させる)やマグネットが回転しているのなら速度を変える。先に述べたようにAr流量を変える(圧力を変える)等があります。それでもダメならマグネットの配列を変える。電磁石タイプならコイル電流を変化させるなどがあります。

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こぶたさんさんへのお礼 お礼日時: 2010/11/20 22:15

こぶたさん様

再度のご回答ありがとうございます。

様々な解決方法があるのですね、ノジュールという言葉も不勉強で知りませんでした。
大変勉強になります。

私の使っている装置は磁石関係の設定(ご指摘の距離や電流等)ユーザーレベルで変更できるのかも把握できていないため(少なくとも今までは設定、変更はしていません)調べてみたいと思います。

御指導ありがとうございました。

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回答5
回答日時 : 2010/11/29 14:49

HIDEMARUさん

直接の解決策にならず恐縮ですが、他の方の回答も参考にいくつか気づいた点を述べさせた戴きます(見当違いであればスミマセン)。

・異常が起きない装置との違いは電源だけか。もしそうであれば放電しづらくなって高電圧になって電源が落ちるので、難しいでしょうが思い切って電源を変える(遮断電圧だけ勝手に変えると問題がありそうなので)。
・電源以外の装置構成に違いがあればその効果を突き止めて異常が起きる装置に反映する。
(それが不明のための質問でしょうが蛇足です・・・)
・放電しづらくなっているのにスパッタレートを一定にしようとするために電源が落ちるのなら、あえてレートを下げる。
・可能であればクリーニングを入れる(Pt,Cの連続成膜だと思うので難しそうですが・・・真空を破らずに行う方法をダメモトでメーカーに問い合せるのはいかがでしょうか)

以上、現状をよく知らないシロウト考えで恐縮ですが・・・

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HIDEMARUさんへのお礼 お礼日時: 2010/11/29 22:42

HIDEMARU さま

御回答ありがとうございます。
私自身も素人であり急遽 担当した工程であるため質問自体も要点をつかめていない、分かりづらいモノであったと思いますが、ご指摘感謝します。

装置の違いは私自身も明確には把握していないのですが取説等で確認する限り電源だけの違いのよう(もちろん細かい部分では配線ケーブルなどではあるのでしょうが)ですが、予算の関係上難しいモノがあります。
ですので対処療法でも良いので何か手はないかと質問させていただいた次第です。

あと、ご指摘のクリーニングとは成膜中にターゲットのクリーニングプロセスをはさむということでしょうか?
確かにそれができたら効果がありそうですね、一度メーカーに問い合わせてみたいと思います。

ご指摘ありがとうございました。

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回答6
回答日時 : 2014/07/15 20:46

猫山さん

はじめまして
少しだけ経験を
京三のDC電源のパワーがHPK06Zでは6kW 15Zでは15kwと思います
との程度ターゲットにパワー投入か不明ですが
それぞれの電源の設定を確認してください
特に最高電圧の(リミッタ)です。
制御は定電力か定電流制御と思います。定電圧制御は避けてください
他の方の回答もありますように、ターゲットの状態は大切です。特にカーボンのターゲットは膜剥がれが発生しやすいのでは(異常放電での停止)も考えれらます。
電圧上昇の問題も、スパッタする真空度も関係します(グラファイトのターゲットは)
当然得られる膜も内部応力などできます。(膜の剥離など)
電源にあるパルスモードも解決の1つかもしれません
ヂューティ比 10~20程度 OFF時間を多くするとデポレートが少なくなりますが・・
よろしければ 
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