JP2003193227A - 真空処理プロセスのためのソース - Google Patents
真空処理プロセスのためのソースInfo
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- JP2003193227A JP2003193227A JP2002335466A JP2002335466A JP2003193227A JP 2003193227 A JP2003193227 A JP 2003193227A JP 2002335466 A JP2002335466 A JP 2002335466A JP 2002335466 A JP2002335466 A JP 2002335466A JP 2003193227 A JP2003193227 A JP 2003193227A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32055—Arc discharge
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/3266—Magnetic control means
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- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 操作パラメータのより優れた調整、したがっ
てより優れた層品質を可能にするアークソースを提供す
る。 【解決手段】 このソースは絶縁対電極および／または
交換磁気システムを有する。これにより、必要に応じて
任意の電位が対電極に与えられ、かつ／または様々な磁
気システムを備えたソースが、特にアークソースないし
スパッタソースとして操作され得る。
てより優れた層品質を可能にするアークソースを提供す
る。 【解決手段】 このソースは絶縁対電極および／または
交換磁気システムを有する。これにより、必要に応じて
任意の電位が対電極に与えられ、かつ／または様々な磁
気システムを備えたソースが、特にアークソースないし
スパッタソースとして操作され得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、真空処理プロセ
スのためのソースに関するものであり、特に請求項１お
よび２によるアークソースないし、アークソースとスパ
ッタソースとの組み合わせ、ならびに請求項１２から１
５によるソースの操作方法に関するものである。
スのためのソースに関するものであり、特に請求項１お
よび２によるアークソースないし、アークソースとスパ
ッタソースとの組み合わせ、ならびに請求項１２から１
５によるソースの操作方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】アークソースならびにアークおよびスパ
ッタソースは真空被覆処理装置において様々な方法で使
用されるが、それぞれのソースは、その基本となる物理
的プロセスおよび各々に特別な技術の実施により異なる
利点を有する。
ッタソースは真空被覆処理装置において様々な方法で使
用されるが、それぞれのソースは、その基本となる物理
的プロセスおよび各々に特別な技術の実施により異なる
利点を有する。
【０００３】以下においてアークソースとは、文献では
アークまたは電気火花とも呼ばれる電弧がターゲットの
表面上に点火されるソースのことである。アークソース
は、金属蒸気の高イオン化が有利なプロセスに特に適し
ている。例としてここでは、特に接着力の強い層を析出
するためのいわゆるイオンめっき法、あるいは表面を前
処理および浄化するための金属イオンエッチングが挙げ
られる。
アークまたは電気火花とも呼ばれる電弧がターゲットの
表面上に点火されるソースのことである。アークソース
は、金属蒸気の高イオン化が有利なプロセスに特に適し
ている。例としてここでは、特に接着力の強い層を析出
するためのいわゆるイオンめっき法、あるいは表面を前
処理および浄化するための金属イオンエッチングが挙げ
られる。
【０００４】以下においてスパッタソースとは、プラズ
マを援用し、イオン衝撃によってターゲットから散粉さ
れるソースのことである。適切に設計された磁気システ
ムの援用によりさらに、基本的に閉じた円環の形でプラ
ズマがターゲット周辺に集中すると、これはマグネトロ
ンスパッタソースと呼ばれる。
マを援用し、イオン衝撃によってターゲットから散粉さ
れるソースのことである。適切に設計された磁気システ
ムの援用によりさらに、基本的に閉じた円環の形でプラ
ズマがターゲット周辺に集中すると、これはマグネトロ
ンスパッタソースと呼ばれる。
【０００５】スパッタソースは例えば、特に材料が個々
の成分が全く異なる蒸気圧を有する気相に変換さるべき
場合、滑らかな層の析出に極めて適している。
の成分が全く異なる蒸気圧を有する気相に変換さるべき
場合、滑らかな層の析出に極めて適している。
【０００６】現行技術では、様々なアークソースないし
スパッタソースの特殊化および特殊な調整が数多く知ら
れているが、これらは様々な応用分野における幅広い要
望に応えるために開発されたものである。
スパッタソースの特殊化および特殊な調整が数多く知ら
れているが、これらは様々な応用分野における幅広い要
望に応えるために開発されたものである。
【０００７】したがって、例えばＤＥ １９７０２９２
８ Ｃ２は、真空室に対して密閉されており、かつそれ
に対し垂直に変位可能な陰極ハウジング内に、電弧を安
定させる磁石が配置され、さらにその磁石自体もターゲ
ット表面に対し垂直に移動可能な、アークソースを開示
する。その場合の欠点は、アークソースの操作によりさ
らに温度の激しい変動を被り得る、相互に移動する部材
に真空密表面が設けられることである。
８ Ｃ２は、真空室に対して密閉されており、かつそれ
に対し垂直に変位可能な陰極ハウジング内に、電弧を安
定させる磁石が配置され、さらにその磁石自体もターゲ
ット表面に対し垂直に移動可能な、アークソースを開示
する。その場合の欠点は、アークソースの操作によりさ
らに温度の激しい変動を被り得る、相互に移動する部材
に真空密表面が設けられることである。
【０００８】ＥＰ ０４５９１３７ Ｂ１に開示される
アークおよびスパッタソースでは、ターゲットの裏側の
決められた位置に中央極永久磁石が装着される一方、周
辺永久磁石がターゲットおよび中極磁石に対し軸方向に
変位可能なように載置される。これにより、周辺永久磁
石がターゲットに近い位置ではスパッタソースとしての
操作が、周辺から遠い位置ではアークソースとしての操
作が、特に金属イオンエッチングによる前処理および浄
化のために、可能となる。
アークおよびスパッタソースでは、ターゲットの裏側の
決められた位置に中央極永久磁石が装着される一方、周
辺永久磁石がターゲットおよび中極磁石に対し軸方向に
変位可能なように載置される。これにより、周辺永久磁
石がターゲットに近い位置ではスパッタソースとしての
操作が、周辺から遠い位置ではアークソースとしての操
作が、特に金属イオンエッチングによる前処理および浄
化のために、可能となる。
【０００９】通常は電子モータによって駆動されて軸方
向に変位可能な磁石配置の構造がかなり複雑であるた
め、そのようなソースを産業用に実現すると通常大き
く、嵩張った構造となり、製造コストがかかる。
向に変位可能な磁石配置の構造がかなり複雑であるた
め、そのようなソースを産業用に実現すると通常大き
く、嵩張った構造となり、製造コストがかかる。
【００１０】ＥＰ ０４９５４４７ Ｂ１には、実に様
々な蒸気圧を有する材料の合金も過剰に飛沫を飛ばすこ
となく気相に変換可能なアークソースの原理が述べられ
ている。いずれにせよそのような構造のソースでは、例
えばターゲットの高利用率達成や、明確な多重層の析出
が容易に可能ではない。
々な蒸気圧を有する材料の合金も過剰に飛沫を飛ばすこ
となく気相に変換可能なアークソースの原理が述べられ
ている。いずれにせよそのような構造のソースでは、例
えばターゲットの高利用率達成や、明確な多重層の析出
が容易に可能ではない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、現
行技術の欠点を除去することである。特に、この発明に
よる諸特徴の利用により、操作パラメータのより優れた
調整、したがってより優れた層品質を可能にするアーク
ソースを提供することが、その課題である。さらに、従
来のソースより構造が簡素であり、より高い経済性を備
え、かつスパッタおよびアークの操作様態を自由に選択
できる汎用ソースを提供することが、課題である。
行技術の欠点を除去することである。特に、この発明に
よる諸特徴の利用により、操作パラメータのより優れた
調整、したがってより優れた層品質を可能にするアーク
ソースを提供することが、その課題である。さらに、従
来のソースより構造が簡素であり、より高い経済性を備
え、かつスパッタおよびアークの操作様態を自由に選択
できる汎用ソースを提供することが、課題である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明によるとこの課
題は、請求項１，２ならびに１２から１５に記載の諸特
徴によって解決する。従属項はさらに、有利な実施形態
を記す。
題は、請求項１，２ならびに１２から１５に記載の諸特
徴によって解決する。従属項はさらに、有利な実施形態
を記す。
【００１３】材料を気化ないしスパッタするためのその
ようなソースは、真空室の凹部に固定されたハウジング
からなり、それ、ないしその内部にソースの個々の部材
が装着される。ハウジングの前面、すなわちソースの材
料電流の方向には、周知のように、任意の形態のターゲ
ットならびに少なくとも一つの対電極が装着される。タ
ーゲットないし、ソースのその他の構成要素をコスト安
で製造するため、通常は基本的に丸い、または矩形のタ
ーゲットが好ましい。ターゲット自体は陰極として、電
流／電圧供給装置の陰極に接続され得る。ソースがアー
クソースないしスパッタソースとして使用されるかによ
り、既知の高電流ないし高電圧供給装置が、ないし双方
の操作様態に切替可能な供電装置が使用され得る。ソー
スがアークソースとして操作されるべき場合、少なくと
も電弧（アーク）を点火するための装置が設けられねば
ならない。
ようなソースは、真空室の凹部に固定されたハウジング
からなり、それ、ないしその内部にソースの個々の部材
が装着される。ハウジングの前面、すなわちソースの材
料電流の方向には、周知のように、任意の形態のターゲ
ットならびに少なくとも一つの対電極が装着される。タ
ーゲットないし、ソースのその他の構成要素をコスト安
で製造するため、通常は基本的に丸い、または矩形のタ
ーゲットが好ましい。ターゲット自体は陰極として、電
流／電圧供給装置の陰極に接続され得る。ソースがアー
クソースないしスパッタソースとして使用されるかによ
り、既知の高電流ないし高電圧供給装置が、ないし双方
の操作様態に切替可能な供電装置が使用され得る。ソー
スがアークソースとして操作されるべき場合、少なくと
も電弧（アーク）を点火するための装置が設けられねば
ならない。
【００１４】したがってこの発明の好ましい実施形態で
は、対電極または対電極と少なくともハウジングの一部
あるいはまたハウジング全体が、真空室とターゲットに
対し、あるいは接地電位ないしターゲット電位にある部
材に対し、電気的に絶縁される。したがって対電極と、
場合によってはハウジングの一部とが電気的に自由に浮
遊するか、あるいは自由に選択可能なその他の電位にお
かれることにより、アークないしスパッタプロセスを調
整するためのさらなる制御パラメータが導入され得る。
は、対電極または対電極と少なくともハウジングの一部
あるいはまたハウジング全体が、真空室とターゲットに
対し、あるいは接地電位ないしターゲット電位にある部
材に対し、電気的に絶縁される。したがって対電極と、
場合によってはハウジングの一部とが電気的に自由に浮
遊するか、あるいは自由に選択可能なその他の電位にお
かれることにより、アークないしスパッタプロセスを調
整するためのさらなる制御パラメータが導入され得る。
【００１５】対電極の接地により真空室の全表面が実際
に陽極として接続される従来のソースに対し、この発明
では通常陽極のより強力な電子衝突が生じ、それにより
陽極はより強く加熱される。このため対電極は簡単な構
造上の措置により、冷却装置のさらなる設置、表面の拡
大、あるいは適切な材料選択等に適合され得る。対電極
がさらに冷却されるべき場合は通常、対電極の背面部分
への冷却管の設置、ないし冷却コイル装着といった手段
がとられ得る。その際には、陰極および対電極が共に、
水抵抗により電気的に分離された同一の水循環によって
冷却されるのが有利である。
に陽極として接続される従来のソースに対し、この発明
では通常陽極のより強力な電子衝突が生じ、それにより
陽極はより強く加熱される。このため対電極は簡単な構
造上の措置により、冷却装置のさらなる設置、表面の拡
大、あるいは適切な材料選択等に適合され得る。対電極
がさらに冷却されるべき場合は通常、対電極の背面部分
への冷却管の設置、ないし冷却コイル装着といった手段
がとられ得る。その際には、陰極および対電極が共に、
水抵抗により電気的に分離された同一の水循環によって
冷却されるのが有利である。
【００１６】ターゲットの背面中央領域において、好ま
しくはハウジングと真空密で接続された冷却プレートを
介して電流供給が行われる場合は、特にアークソースと
して使用するのが有利であることがわかった。電流供給
装置が側面に装着されたソースと比較すると、中央に現
れるターゲット電流によって生じる磁場が、一つまたは
複数のその他の磁気システムの磁場と重なることによ
り、対称形であるのみならず、より効率的なターゲット
の利用が可能であった。
しくはハウジングと真空密で接続された冷却プレートを
介して電流供給が行われる場合は、特にアークソースと
して使用するのが有利であることがわかった。電流供給
装置が側面に装着されたソースと比較すると、中央に現
れるターゲット電流によって生じる磁場が、一つまたは
複数のその他の磁気システムの磁場と重なることによ
り、対称形であるのみならず、より効率的なターゲット
の利用が可能であった。
【００１７】さらに、様々な方法段階を組み合わせる場
合の、そのようなソースの多様性がさらなる利点として
証明された。例えば、前接続されたエッチング段階では
対電極が低電圧アーク放電の陽極として接続され得る。
そのためには、好ましくはフードにより真空室からは分
離されたイオン化室に装着された、一つまたは複数の高
温うずまき線と、一つまたは複数の陽極、この場合は対
電極との間にある低電圧アークがそれ自体周知の方法で
点火され、負の電位におかれた浄化されるべき工作物か
らイオンが抽出される。エッチング段階終了後は、アー
ク操作ないしスパッタ操作への切替により被覆プロセス
が開始される。多重旋回工作物支持器具を用いた工業被
覆装置では、電弧ないしソースがこれら支持器具に対し
中央に配置された場合に最良の被覆結果が得られたが、
その際対電極はまず低電圧アーク放電の陽極として接続
され、次にターゲットから接着層の材料が気化された。
次に、この一つまたは複数の機能層を構成するための、
一つまたは複数の材料が周辺部、すなわち被覆装置の側
壁に装着されたソースから、それぞれ必要な反応ガスを
加えられながら、気化ないしスパッタされた。
合の、そのようなソースの多様性がさらなる利点として
証明された。例えば、前接続されたエッチング段階では
対電極が低電圧アーク放電の陽極として接続され得る。
そのためには、好ましくはフードにより真空室からは分
離されたイオン化室に装着された、一つまたは複数の高
温うずまき線と、一つまたは複数の陽極、この場合は対
電極との間にある低電圧アークがそれ自体周知の方法で
点火され、負の電位におかれた浄化されるべき工作物か
らイオンが抽出される。エッチング段階終了後は、アー
ク操作ないしスパッタ操作への切替により被覆プロセス
が開始される。多重旋回工作物支持器具を用いた工業被
覆装置では、電弧ないしソースがこれら支持器具に対し
中央に配置された場合に最良の被覆結果が得られたが、
その際対電極はまず低電圧アーク放電の陽極として接続
され、次にターゲットから接着層の材料が気化された。
次に、この一つまたは複数の機能層を構成するための、
一つまたは複数の材料が周辺部、すなわち被覆装置の側
壁に装着されたソースから、それぞれ必要な反応ガスを
加えられながら、気化ないしスパッタされた。
【００１８】この発明の好ましいさらなる一実施形態で
は、それ自体は既知のソースにおいて、少なくとも一つ
の磁気システムが交換磁気システムとして実現される。
したがってこの磁気システムは、少なくとも一つの方向
に自由に動かせるように、ハウジングの形状寸法および
／または電流供給装置の外周に合わせられ得る。さら
に、磁気システムの搬出および搬入、あるいは調整のた
めのガイドが設けられ得る。操作を極めて容易にできる
ように、交換磁気システムの背面には取っ手、窪み、つ
まみ等の把持補助手段が設けられ得る。さらには、電流
供給装置に第一の高速接続が、交換磁気システムに第二
高速接続が設けられるのが有利であり、その際両高速接
続は差込接続として実現されるのが好ましい。第二高速
接続にはさらに、磁気システムの型の認識を可能にする
手段が設けられ得るが、必要とあれば電磁気システム
の、ないし少なくとも一つの磁気システムを動かすため
の単数または複数の駆動モータの、給電および制御用電
流供給装置が設けられ得る。それによって例えば、周知
のように、ターゲットないし冷却プレートの背面におい
て磁気システムが移動可能となり、上記少なくとも一つ
のアークまたはスパッタ放電が所定の軌道を導かれる。
は、それ自体は既知のソースにおいて、少なくとも一つ
の磁気システムが交換磁気システムとして実現される。
したがってこの磁気システムは、少なくとも一つの方向
に自由に動かせるように、ハウジングの形状寸法および
／または電流供給装置の外周に合わせられ得る。さら
に、磁気システムの搬出および搬入、あるいは調整のた
めのガイドが設けられ得る。操作を極めて容易にできる
ように、交換磁気システムの背面には取っ手、窪み、つ
まみ等の把持補助手段が設けられ得る。さらには、電流
供給装置に第一の高速接続が、交換磁気システムに第二
高速接続が設けられるのが有利であり、その際両高速接
続は差込接続として実現されるのが好ましい。第二高速
接続にはさらに、磁気システムの型の認識を可能にする
手段が設けられ得るが、必要とあれば電磁気システム
の、ないし少なくとも一つの磁気システムを動かすため
の単数または複数の駆動モータの、給電および制御用電
流供給装置が設けられ得る。それによって例えば、周知
のように、ターゲットないし冷却プレートの背面におい
て磁気システムが移動可能となり、上記少なくとも一つ
のアークまたはスパッタ放電が所定の軌道を導かれる。
【００１９】これによって初めて、交換磁気システムを
簡単かつ迅速に交換して、全く異なるプロセスの諸要求
にソースを最適適合させる可能性が得られる。例えばこ
こでは、様々なターゲット材料への磁気システムの適合
化がしばしば有利であり、あるいは同一のソースがアー
クソースまたはスパッタソースとして交互に、特に好ま
しくはマグネトロンスパッタソースと呼ばれて使用され
るが、必要とあればその交替は真空を中断することな
く、加熱サイクル／浄化サイクル／被覆サイクルの間に
行われ得る。その際には、例えば磁気システムの認識に
よりプロセス制御を介して、アーク操作からスパッタ操
作に自動的に切替可能である。例えばアーク気化には、
ターゲット表面に接して、あるいは表面上に、単数また
は複数の電気コイルによって生成可能な比較的弱い磁束
密度があれば十分であるが、多くの材料をスパッタする
には、好ましくは永久磁石で構成される高い磁束密度が
必要である。そこでターゲット収量を最適化するには、
表面に向けて磁場が変位されるか、あるいは変更され得
る。これは周知のように、磁気システムを構成する様々
なコイルの電気制御により、あるいは磁気システムの機
械的移動により行われ得る。
簡単かつ迅速に交換して、全く異なるプロセスの諸要求
にソースを最適適合させる可能性が得られる。例えばこ
こでは、様々なターゲット材料への磁気システムの適合
化がしばしば有利であり、あるいは同一のソースがアー
クソースまたはスパッタソースとして交互に、特に好ま
しくはマグネトロンスパッタソースと呼ばれて使用され
るが、必要とあればその交替は真空を中断することな
く、加熱サイクル／浄化サイクル／被覆サイクルの間に
行われ得る。その際には、例えば磁気システムの認識に
よりプロセス制御を介して、アーク操作からスパッタ操
作に自動的に切替可能である。例えばアーク気化には、
ターゲット表面に接して、あるいは表面上に、単数また
は複数の電気コイルによって生成可能な比較的弱い磁束
密度があれば十分であるが、多くの材料をスパッタする
には、好ましくは永久磁石で構成される高い磁束密度が
必要である。そこでターゲット収量を最適化するには、
表面に向けて磁場が変位されるか、あるいは変更され得
る。これは周知のように、磁気システムを構成する様々
なコイルの電気制御により、あるいは磁気システムの機
械的移動により行われ得る。
【００２０】好ましいさらなる一実施形態では、上記の
ような電気的に絶縁された対電極と、場合によっては交
換磁気システムとが設けられたソースにさらに、ターゲ
ットおよび対電極の操作様態を切り替えるためのスイッ
チが装着される。同時に、さらに一つまたは複数の電弧
点火装置と、単数または複数の電弧の対電極の正面への
作用領域を制限する手段とが設けられる。
ような電気的に絶縁された対電極と、場合によっては交
換磁気システムとが設けられたソースにさらに、ターゲ
ットおよび対電極の操作様態を切り替えるためのスイッ
チが装着される。同時に、さらに一つまたは複数の電弧
点火装置と、単数または複数の電弧の対電極の正面への
作用領域を制限する手段とが設けられる。
【００２１】こうして、陰極電弧放電によって対電極の
材料もまた気相に変換され得る。そのような実施形態の
ソースは、できるだけ飛沫を形成せずに気化する、例え
ばチタンやクロムのような、さらに優れた接着層材料か
ら対電極が製造される場合に特に有利である。電弧点火
手段としては、ターゲット上における点火と全く同様
に、例えば既知の点火フィンガや、対電極ないしハウジ
ングとターゲットとをつなぐ不導体の、好ましくはセラ
ミックスを基本材料とし、対電極ないしハウジングとタ
ーゲットとを電導接続するナノｍまたは微少μｍ薄さの
被覆層がその上に析出された、少なくとも一つのブリッ
ジが適している。この薄い導電被覆層はターゲットない
し対電極にアーク給電することにより気化し、それによ
って電弧を点火する。処理プロセスの間に再被覆が行わ
れるように接続ブリッジが装着されると、電弧は陰極ま
たは対電極に交互に矢継ぎ早に点火される。電弧を点火
するもう一つの方法は、特に旋回および転向可能なよう
に載置された点火フィンガの装着により可能となり、こ
のフィンガはターゲットないし対電極への点火後、ソー
ス／基板の層接続から転向されるのが有利である。
材料もまた気相に変換され得る。そのような実施形態の
ソースは、できるだけ飛沫を形成せずに気化する、例え
ばチタンやクロムのような、さらに優れた接着層材料か
ら対電極が製造される場合に特に有利である。電弧点火
手段としては、ターゲット上における点火と全く同様
に、例えば既知の点火フィンガや、対電極ないしハウジ
ングとターゲットとをつなぐ不導体の、好ましくはセラ
ミックスを基本材料とし、対電極ないしハウジングとタ
ーゲットとを電導接続するナノｍまたは微少μｍ薄さの
被覆層がその上に析出された、少なくとも一つのブリッ
ジが適している。この薄い導電被覆層はターゲットない
し対電極にアーク給電することにより気化し、それによ
って電弧を点火する。処理プロセスの間に再被覆が行わ
れるように接続ブリッジが装着されると、電弧は陰極ま
たは対電極に交互に矢継ぎ早に点火される。電弧を点火
するもう一つの方法は、特に旋回および転向可能なよう
に載置された点火フィンガの装着により可能となり、こ
のフィンガはターゲットないし対電極への点火後、ソー
ス／基板の層接続から転向されるのが有利である。
【００２２】電弧を制限ないし導く手段として適してい
るのは、例えばさらなる磁場の追加、対電極の外側を基
本的に取り囲む境界リングの取り付け、暗黒部の間隔に
注意しながらの対電極ないしハウジングの後方ないし側
面領域における絶縁被覆、等の既知の措置、あるいは様
々な措置の組み合わせである。
るのは、例えばさらなる磁場の追加、対電極の外側を基
本的に取り囲む境界リングの取り付け、暗黒部の間隔に
注意しながらの対電極ないしハウジングの後方ないし側
面領域における絶縁被覆、等の既知の措置、あるいは様
々な措置の組み合わせである。
【００２３】例としていくつか挙げられたが、全ての実
施形態が説明されたわけではないこの発明によるソース
を使用すると、一連の真空処理方法が従来より低コスト
で、あるいは極めて有利な層特性を伴って実施可能であ
る。
施形態が説明されたわけではないこの発明によるソース
を使用すると、一連の真空処理方法が従来より低コスト
で、あるいは極めて有利な層特性を伴って実施可能であ
る。
【００２４】したがってこの発明によるソースは、同時
に単数または複数の、好ましくは切替可能な、それぞれ
のプロセスに適した電流／電圧供給装置が設けられる
と、交換磁気システムにより任意の順序で交互にアーク
ソースとして、必要な場合には真空を中断することなく
磁気システムを他の磁気システム、特にマグネトロン磁
気システムと交換した後は、スパッタソースとして操作
され得る。
に単数または複数の、好ましくは切替可能な、それぞれ
のプロセスに適した電流／電圧供給装置が設けられる
と、交換磁気システムにより任意の順序で交互にアーク
ソースとして、必要な場合には真空を中断することなく
磁気システムを他の磁気システム、特にマグネトロン磁
気システムと交換した後は、スパッタソースとして操作
され得る。
【００２５】絶縁された対電極を備えたこの発明による
ソースによって、例えばただ一つのソースで異なる二つ
の材料が任意の時間的順序で気化ないしスパッタされる
方法が初めて実施可能となる。これには例えば、被覆処
理で一般的な約１０−３００Ｖ、好ましくは４０から２
００Ｖの基板電圧が与えられたのち、対電極から工作物
へのアーク気化により接着層が布設される。続いて、対
電極における電弧放電が消失した後、ソースないし給電
極の切替および陰極における電弧の点火により、第二の
材料が気化され得る。
ソースによって、例えばただ一つのソースで異なる二つ
の材料が任意の時間的順序で気化ないしスパッタされる
方法が初めて実施可能となる。これには例えば、被覆処
理で一般的な約１０−３００Ｖ、好ましくは４０から２
００Ｖの基板電圧が与えられたのち、対電極から工作物
へのアーク気化により接着層が布設される。続いて、対
電極における電弧放電が消失した後、ソースないし給電
極の切替および陰極における電弧の点火により、第二の
材料が気化され得る。
【００２６】第二の材料が、そのアークプロセス中の飛
沫形成傾向によりスパッタターゲットからのスパッタに
適しており、かつソースにもまたスパッタソースとして
の操作のための磁気システムが少なくとも一つ設けられ
ている場合、極の交換に加えてさらに高電圧ソースに切
り替えられ、ターゲットの材料がスパッタされる。その
際には、それ専用に設計された唯一の電流／電圧供給装
置の切替により、操作様態が変更されるのが好ましい。
沫形成傾向によりスパッタターゲットからのスパッタに
適しており、かつソースにもまたスパッタソースとして
の操作のための磁気システムが少なくとも一つ設けられ
ている場合、極の交換に加えてさらに高電圧ソースに切
り替えられ、ターゲットの材料がスパッタされる。その
際には、それ専用に設計された唯一の電流／電圧供給装
置の切替により、操作様態が変更されるのが好ましい。
【００２７】さらにまた、被覆処理に前接続された工作
物浄化段階がいわゆる金属イオンエッチングによって実
施され得るが、そのためにはターゲットまたは対電極上
に電弧が点火され、工作物には好ましくは８００Ｖより
大きい負の高電位が与えられる。
物浄化段階がいわゆる金属イオンエッチングによって実
施され得るが、そのためにはターゲットまたは対電極上
に電弧が点火され、工作物には好ましくは８００Ｖより
大きい負の高電位が与えられる。
【００２８】アークおよびスパッタソースとしての使用
はまた、それぞれ同じ対電極ないし同じターゲット材料
が使用される場合に、有意義であり得る。例えば金属イ
オンエッチングの直後にスパッタプロセスが連結され得
るか、あるいはアーク層およびスパッタ層の異なる諸特
性が二層または多層システムにおいて利用され得る。
はまた、それぞれ同じ対電極ないし同じターゲット材料
が使用される場合に、有意義であり得る。例えば金属イ
オンエッチングの直後にスパッタプロセスが連結され得
るか、あるいはアーク層およびスパッタ層の異なる諸特
性が二層または多層システムにおいて利用され得る。
【００２９】さらに、そのようなソースはまたその他多
くの既知の連続プロセスで、例えばその他の、またはさ
らなるエッチング段階および加熱段階と組み合わされて
析出されるか、あるいは多重層製造のために、特にまた
硬質層および滑り層、ないしそれらを組み合わせた層
を、特に接着層と組み合わせて製造するために、析出さ
れ得る。
くの既知の連続プロセスで、例えばその他の、またはさ
らなるエッチング段階および加熱段階と組み合わされて
析出されるか、あるいは多重層製造のために、特にまた
硬質層および滑り層、ないしそれらを組み合わせた層
を、特に接着層と組み合わせて製造するために、析出さ
れ得る。
【００３０】
【発明の実施の形態】ここで概略図を例として、この発
明の説明がなされる。
明の説明がなされる。
【００３１】図１は、ターゲットをアーク気化ないしス
パッタするための、電気絶縁対電極と交換磁気システム
とを備えた、この発明による好ましいソースを示す。
パッタするための、電気絶縁対電極と交換磁気システム
とを備えた、この発明による好ましいソースを示す。
【００３２】ソース１のハウジング４は、好ましくは耐
熱性合成樹脂等からなる電気絶縁体３を介して真空室２
に固定される。さらに、図１に示された絶縁体３の位置
決めにおいて、ここでは詳細には示されないパッキンエ
レメントが取り付けられ、ソースの真空密固定を保証す
る。あるいはハウジング４全体の代わりに、ハウジング
４の一部のみが、あるいは対電極８のみが真空室２ない
しハウジング４から電気的に絶縁されることも可能であ
り、それにより絶縁体のさらなる耐密機能を省くことも
できる。
熱性合成樹脂等からなる電気絶縁体３を介して真空室２
に固定される。さらに、図１に示された絶縁体３の位置
決めにおいて、ここでは詳細には示されないパッキンエ
レメントが取り付けられ、ソースの真空密固定を保証す
る。あるいはハウジング４全体の代わりに、ハウジング
４の一部のみが、あるいは対電極８のみが真空室２ない
しハウジング４から電気的に絶縁されることも可能であ
り、それにより絶縁体のさらなる耐密機能を省くことも
できる。
【００３３】対電極８ないしハウジング４はターゲット
１１から、好ましくはセラミックス製のさらなる絶縁体
７によって冷却プレート１０から分離される。この絶縁
体８にもまた、詳細には図示されない真空密エレメント
が設けられる。冷却プレート１０の後ろにあって大気に
接触する交換磁気システム５はしたがってアクセスが容
易であり、差込接続１３と、必要とあれば交換磁気シス
テム５に装着されるが、ここでは図示されないさらなる
高速接続とが引き抜かれた後、容易に後方に引き抜か
れ、交換可能である。
１１から、好ましくはセラミックス製のさらなる絶縁体
７によって冷却プレート１０から分離される。この絶縁
体８にもまた、詳細には図示されない真空密エレメント
が設けられる。冷却プレート１０の後ろにあって大気に
接触する交換磁気システム５はしたがってアクセスが容
易であり、差込接続１３と、必要とあれば交換磁気シス
テム５に装着されるが、ここでは図示されないさらなる
高速接続とが引き抜かれた後、容易に後方に引き抜か
れ、交換可能である。
【００３４】冷却プレート１０の正面にはターゲット１
１が装着され、ターゲット１１と対電極８との間には境
界リング９が位置決めされるが、このリング自体はター
ゲット１１からも対電極８からも電気的に絶縁されてい
ながら、良電導性である。さらなる一実施形態では境界
リング自体が、例えばＢＮやＴｉＮのように、ターゲッ
トと比べると二次電子放出率が小さく、かつ表面エネル
ギが小さい材料からなり得る。
１が装着され、ターゲット１１と対電極８との間には境
界リング９が位置決めされるが、このリング自体はター
ゲット１１からも対電極８からも電気的に絶縁されてい
ながら、良電導性である。さらなる一実施形態では境界
リング自体が、例えばＢＮやＴｉＮのように、ターゲッ
トと比べると二次電子放出率が小さく、かつ表面エネル
ギが小さい材料からなり得る。
【００３５】図２は、操作様態が切替可能であり、かつ
（考えられ得るいくつかの）切替可能な電流／電圧供給
装置の一つ１６と、被覆１５上に好ましくは電気的に絶
縁されて固定されたさらなる境界リング１４とを備え
た、好ましいもう一つのソースを示す。被覆１５は真空
室２に、あるいは必要とあればそれ自体また電気的に絶
縁されてソース１のハウジング４に、ソース１と共に真
空室２から取り外しできるように装着され得る。そのよ
うなソースのもう一つの有利な実施形態では、電流供給
装置１２を電気的に絶縁して直接対電極８にまでつな
げ、通常真空室２とハウジング４との間に装着される絶
縁体は、対電極８とハウジング４との間に取り付けられ
る。
（考えられ得るいくつかの）切替可能な電流／電圧供給
装置の一つ１６と、被覆１５上に好ましくは電気的に絶
縁されて固定されたさらなる境界リング１４とを備え
た、好ましいもう一つのソースを示す。被覆１５は真空
室２に、あるいは必要とあればそれ自体また電気的に絶
縁されてソース１のハウジング４に、ソース１と共に真
空室２から取り外しできるように装着され得る。そのよ
うなソースのもう一つの有利な実施形態では、電流供給
装置１２を電気的に絶縁して直接対電極８にまでつな
げ、通常真空室２とハウジング４との間に装着される絶
縁体は、対電極８とハウジング４との間に取り付けられ
る。
【００３６】さらに、対電極８の後方領域には、ここに
は図示されないが、電弧を導くためのさらなる磁石ない
し電磁石が設けられ得る。
は図示されないが、電弧を導くためのさらなる磁石ない
し電磁石が設けられ得る。
【００３７】図２に示されたようなソースは特に、ター
ゲット１１ならびに対電極８の材料を気相に変換するの
に大変適している。
ゲット１１ならびに対電極８の材料を気相に変換するの
に大変適している。
【００３８】この発明によるソースの操作例
アークソースとして円形ターゲットを操作するための好
ましい操作パラメータと極限値が表１にまとめられた
（ターゲットの直径 約１６０ｍｍ、ｄ＝６−１２ｍ
ｍ、ターゲット材料： Ｔｉ）
ましい操作パラメータと極限値が表１にまとめられた
（ターゲットの直径 約１６０ｍｍ、ｄ＝６−１２ｍ
ｍ、ターゲット材料： Ｔｉ）
【００３９】
【表１】
【００４０】スパッタソースとして円形ターゲットを操
作するための好ましい操作パラメータと極限値が表２に
まとめられた（ターゲット直径 約 １６０ｍｍ、ｄ＝
６−１２ｍｍ、ターゲット材料： Ｔｉ）
作するための好ましい操作パラメータと極限値が表２に
まとめられた（ターゲット直径 約 １６０ｍｍ、ｄ＝
６−１２ｍｍ、ターゲット材料： Ｔｉ）
【００４１】
【表２】
【図１】 アークおよび／またはスパッタソースの図で
ある。
ある。
【図２】 操作様態が切替可能なソースの図である。
１ ソース、２ 真空室、３ ハウジング絶縁体、４
ハウジング、５ 磁気システム、６ 電流供給対電極、
７ ターゲット絶縁体、８ 対電極、９ 境界リング、
１０ 冷却プレート、１１ ターゲット、１２ 電流供
給ターゲット、１３ 高速接続、１４ 境界リング、１
５ 被覆部、１６ 電流／電圧供給装置。
ハウジング、５ 磁気システム、６ 電流供給対電極、
７ ターゲット絶縁体、８ 対電極、９ 境界リング、
１０ 冷却プレート、１１ ターゲット、１２ 電流供
給ターゲット、１３ 高速接続、１４ 境界リング、１
５ 被覆部、１６ 電流／電圧供給装置。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 マウロ・ペドラツィーニ
リヒテンシュタイン、エフ・エル−9490
ファドゥーツ、シャールンシュトラーセ、
２
Ｆターム(参考） 4K029 CA08 DB12 DB24 DC01 DC22
DC25 DC39 DC43 DD06
Claims (17)
- 【請求項１】 電流供給（６）を有する陰極として接続
されたターゲット（１１）と、ターゲット（１１）の基
本的に側面を取り囲む少なくとも一つの対電極（８）
と、さらにアークソース（１）の個々の部材がそれに、
ないしその中に装着されたハウジング（４）とを備え
た、真空室内において材料を気化するためのアークソー
スであって、対電極（８）が、あるいは対電極（８）
と、ハウジング（４）の少なくとも一部とが、真空室お
よびターゲット（１１）に対し電気的に絶縁されている
ことを特徴とする、ソース。 - 【請求項２】 電流供給（６）を有する陰極として接続
されたターゲット（１１）と、少なくとも一つの磁気シ
ステム（５）と、ターゲット（１１）を基本的に取り囲
む少なくとも一つの対電極（８）と、さらにソース
（１）の個々の部材がそれに、ないしその中に装着され
たハウジングとを備えた、真空室内において材料を気化
ないしスパッタするための、特に請求項１に記載のソー
スであって、前記磁気システム（５）が交換磁気システ
ムとして形成され、かつ少なくとも一つの方向に自由に
移動できるように、ハウジング（４）と電流供給（６）
との形状寸法に合わされていることを特徴とする、ソー
ス。 - 【請求項３】 電流供給（６）がターゲット（１１）の
背面中央領域に装着されていることを特徴とする、請求
項１または２に記載のソース。 - 【請求項４】 好ましくは電気的に絶縁された境界リン
グ（９）が基本的にターゲット（１１）と対電極（８）
との間に装着され、かつターゲット（１１）を基本的に
取り囲むことを特徴とする、請求項１から３のいずれか
に記載のソース。 - 【請求項５】 ハウジング（４）と真空密で接続された
冷却プレート（１０）の背面に、ないしターゲット（１
１）に対し調整可能な距離で磁気システム（５）が装着
され、かつ電流供給（６）が中央において冷却プレート
（１０）を介して行われることを特徴とする、請求項１
から４のいずれかに記載のソース。 - 【請求項６】 電流供給（６）には第一の高速接続（１
３）が、交換磁気システムには第二の高速接続が設けら
れることを特徴とし、好ましくは第二高速接続が磁気シ
ステム（５）の型の認識を可能にする手段を有する、請
求項１から５のいずれかに記載のソース。 - 【請求項７】 様々な磁界強度の交換磁気システムが設
けられることを特徴とし、少なくとも一つの交換磁気シ
ステムが一つまたは複数の電気コイルを含み、少なくと
も一つの交換磁気システムが永久磁石を含む、請求項１
から６のいずれかに記載のソース。 - 【請求項８】 前記少なくとも一つの対電極（８）、な
いし対電極（８）と少なくともハウジング（４）の一部
とが陽極として接続されることを特徴とする、請求項１
から７のいずれかに記載のソース。 - 【請求項９】 ターゲット（１１）と対電極（８）の操
作様態を切り替えるためのスイッチと、電弧を点火する
ための単数または複数の装置と、さらに単数または複数
の電弧の作用領域を対電極（８）の正面に限定するため
の手段とが設けられることを特徴とする、請求項１から
８のいずれかに記載のソース。 - 【請求項１０】 対電極（８）が接着層材料から、特に
ＣｒまたはＴｉからなることを特徴とする、請求項９に
記載のソース。 - 【請求項１１】 電弧点火手段が、旋回および転向可能
なように載置された点火フィンガか、あるいは非導電性
の、好ましくはセラミックスを基本材料とし、対電極
（８）ないしハウジング（４）とターゲット（１１）と
を導電接続する薄い被覆層がその上に析出された、対電
極（８）ないしハウジング（４）とターゲット（１１）
とをつなぐ少なくとも一つのブリッジであることを特徴
とする、請求項１から１０のいずれかに記載のソース。 - 【請求項１２】 任意の順序で交互に、陰極接続された
対電極（８）上に電弧が点火され、対電極から材料が気
化し、その際ターゲット（１１）が陽極接続されるのに
続いて、対電極（８）上のアーク放電が消えて操作様態
が切替られた後、ターゲット（１１）上に電弧が点火さ
れ、ターゲットから材料が気化し、その際対電極（８）
が陽極接続されることを特徴とする、アークソースの、
ないしアークとスパッタが組み合わされたソースの、操
作方法。 - 【請求項１３】 任意の順序で交互に、陰極接続された
対電極（８）上に電弧が点火され、対電極から材料が気
化し、その際ターゲット（１１）が陽極接続されるのに
続いて、対電極（８）上のアーク放電が消えて操作様態
が切替られた後、ターゲット（１１）から材料がスパッ
タされ、その際対電極（８）が陽極接続されることを特
徴とする、アークとスパッタの組み合わされたソースの
操作方法。 - 【請求項１４】 任意の順序で交互に、ソース（１）が
磁気システム（５）によりアークまたはスパッタソース
として操作され、好ましくは真空が中断されずに前記磁
気システム（５）が他の磁気システムと交換された後、
アークまたはスパッタソースとして操作されることを特
徴とする、ソース（１）の操作方法。 - 【請求項１５】 対電極（８）が交互に、低電圧アーク
放電の陽極およびアーク放電の陽極として操作されるこ
とを特徴とする、アークソースを、ないしアークとスパ
ッタが組み合わされたソースを操作するための、特に請
求項１４に記載の、方法。 - 【請求項１６】 硬質層ないしすべり層、あるいはこれ
らの層の組み合わせが工作物上に布設されることを特徴
とする、請求項１２から１５のいずれかに記載の方法。 - 【請求項１７】 基板と硬質層との間に、あるいは硬質
層とすべり層との間に単数または複数の接着層が析出さ
れることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH20012130/01 | 2001-11-20 | ||
| CH02130/01A CH695807A5 (de) | 2001-11-20 | 2001-11-20 | Quelle für Vakuumbehandlungsprozess. |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010064442A Division JP5232190B2 (ja) | 2001-11-20 | 2010-03-19 | 真空処理プロセスのためのソース |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP4512311B2 JP4512311B2 (ja) | 2010-07-28 |
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ID=4567624
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002335466A Expired - Lifetime JP4512311B2 (ja) | 2001-11-20 | 2002-11-19 | 真空処理プロセスのためのソースの操作方法 |
| JP2010064442A Expired - Lifetime JP5232190B2 (ja) | 2001-11-20 | 2010-03-19 | 真空処理プロセスのためのソース |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010064442A Expired - Lifetime JP5232190B2 (ja) | 2001-11-20 | 2010-03-19 | 真空処理プロセスのためのソース |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (2) | JP4512311B2 (ja) |
| CH (1) | CH695807A5 (ja) |
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| WO2014184997A1 (ja) * | 2013-05-15 | 2014-11-20 | 株式会社神戸製鋼所 | 成膜装置及び成膜方法 |
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| RU2448388C2 (ru) | 2006-05-16 | 2012-04-20 | Эрликон Трейдинг Аг, Трюббах | Электродуговой источник и магнитное приспособление |
| US7857948B2 (en) * | 2006-07-19 | 2010-12-28 | Oerlikon Trading Ag, Trubbach | Method for manufacturing poorly conductive layers |
| WO2009151402A1 (en) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Nanofilm Technologies International Pte Ltd | A process for producing an image on a substrate |
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- 2001-11-20 CH CH02130/01A patent/CH695807A5/de unknown
-
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- 2002-10-31 DE DE10250941.7A patent/DE10250941B4/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-11-13 US US10/293,643 patent/US6869509B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-11-19 JP JP2002335466A patent/JP4512311B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2010
- 2010-03-19 JP JP2010064442A patent/JP5232190B2/ja not_active Expired - Lifetime
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