RFスパッタ装置の反射波

質問

卒業研究でRFスパッタ装置を使っている者です。

実験のときは最初にマッチングを取り、反射波をゼロにしてからスパッタをしていますが、スパッタ中に急に反射波が出て来てしまいます。あまりに大きな反射波が急に出てくるので、プラズマが消えてしまいます。マッチングはその都度取れますが、実験を再開してしばらくするとまた急に反射波が出て来てプラズマが消えてしまいます。

ターゲットなど、何かがショートしているのかと思いテスターで調べてもショートしている箇所など見つかりません。真空度や温度も正常でした。

急に大きなリフレイションが出て来てしまう理由が全く分かりません。
原因や思い当たることがある方、教えていただけませんでしょうか？

回答No.4

tance

再度tanceです。

ビリビリ音がして反射が増えるということは、どこかでアーク放電しているのではないでしょうか。他の方のおっしゃるようにパッシェンの法則に従ってチェックしてみたら何か解るかもしれません。アーク放電なら目視も可能だし、放電痕もあるかもしれません。

なお、反射が非常に多い状態でも、投入電力は依然として存在します。電力はRF源の装置から出て行って、チェンバのマッチング回路で負荷とマッチングせずに反射します。出て行ったパワーがチェンバ内部に入らずに戻ることになります。チェンバ内に入らないので当然プラズマはできません。（放電が消えている状態）

では、戻って来た電力はどうなっちゃうのでしょうか。それはジェネレータ内部に戻って来てそこでエネルギーを放出します。ジェネレータとしては非常にきつい状態です。これで壊れる装置も多いです。

オートチューナではないということですから、アークなどがあっても、それが消えれば元のマッチング状態に戻るはずです。それが戻らないのであれば、やはりチェンバ内の異常放電が連続しているのでしょう。

そうだとすると、ケーブルの長さを変えたりしても意味がありません。異常の元になる現象を無くすしかないでしょう。真空度にもよりますが、構造上、部分的に真空度にムラがあることもあり得ます。ベーキングが不十分だったりすると、特定の部分でアークが飛ぶことは十分あり得ます。地道に探すしかないのではないでしょうか。

回答No.3

shintaro-2

>ターゲットなど、何かがショートしているのかと思い

RFでショートするようなものはテスターでは測れません。
テスターで計測できるのはDC的にショートするものだけです。

反射波が出る時に、どのような物理現象が起きているのかよく観察してください。

回答No.2

tance

突然反射が増えて、そのせいで放電が止まるのでしょうか。その逆で放電が止まったために反射が増えることも考えられます。

また、もし自動チューナ付きのマッチングシステムだと、チューニング可能域を超えると途端に反射が増えることになります。

チェンバ内の異常放電（アークなど）がきっかけになることがあります。非導電膜をつけるときは炉内で電荷が溜まっていくところがないか注意が必要です。

周波数が解りませんが、波長の数分の一くらいの単位でケーブル長を増減すると防げることがあります。

補足

回答ありがとうございます。
反射が発生しても投入電力のメーターはゼロにはならないので、おそらく反射が増えて放電が止まったのだと思います。
私が使っている装置は、自動チューナー付きの物では無いです。また、チャンバー内の異常放電ですが、スパッタしているのは非導電膜ではありません。

気がついたのですが、どうやら装置に少し衝撃を与えたり投入電力を大きくすると、わずかにビリビリという音がして反射が出るようです。
解決策などがありましたら、教えていただけませんでしょうか？

回答No.1

i_am_a_god

パッシェンの法則で描かれる曲線の境界付近で使ってたりしませんか？

お礼

回答ありがとうございます。
パッシェンの法則で計算して見ましたが、曲線の境界付近にはなりませんでした。