JPH03211275A - マグネトロンスパッタリング装置及び方法 - Google Patents
マグネトロンスパッタリング装置及び方法Info
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- C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
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-
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- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
- C23C14/568—Transferring the substrates through a series of coating stations
-
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-
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
（関連する出願の引照）
本出願は、”マグネトロンスパッタリング装置及び方法
”と名付けられ１９８９年６月３０日に出願され譲渡さ
れたスコビイ（Ｓｃｏｂｅｙｌらによる米国特許出願第
３７４．４８４号の一部と連続しているものであり、そ
の出願は、１９８８年２月８日に出願され譲渡された米
国特許出願第１５４．１７７号であって、１９８９年７
月２５日に公告された米国特許第４．８５１．０９５号
と連続するものである。
”と名付けられ１９８９年６月３０日に出願され譲渡さ
れたスコビイ（Ｓｃｏｂｅｙｌらによる米国特許出願第
３７４．４８４号の一部と連続しているものであり、そ
の出願は、１９８８年２月８日に出願され譲渡された米
国特許出願第１５４．１７７号であって、１９８９年７
月２５日に公告された米国特許第４．８５１．０９５号
と連続するものである。
（産業上の利用分野）
本発明は、スパッタリング方法及びそれに関連する装置
に関する。更に詳細には、本発明は、耐熱性金属及び／
又は酸化物、窒化物、水素化合物、炭化物、硫化物及び
このような金属の他の化合物若しくは合金のような材料
の薄膜を高速でかつ均一に蒸着させて形成するための装
置及び方法に関し、及び合成フィルムの蒸着及び形成に
関する。本発明の方法及び装置は光学被膜の厳しい要求
を満足するように設計されているので、これより要求が
厳しくない多くの他の被膜用途にも同様に適用すること
ができる。
に関する。更に詳細には、本発明は、耐熱性金属及び／
又は酸化物、窒化物、水素化合物、炭化物、硫化物及び
このような金属の他の化合物若しくは合金のような材料
の薄膜を高速でかつ均一に蒸着させて形成するための装
置及び方法に関し、及び合成フィルムの蒸着及び形成に
関する。本発明の方法及び装置は光学被膜の厳しい要求
を満足するように設計されているので、これより要求が
厳しくない多くの他の被膜用途にも同様に適用すること
ができる。
（従来の技術とその問題点）
近年、誘電性材料、特に金属酸化物、及び酸化半導体、
特にインジウム錫酸化物、の層を形成する技術としてＤ
Ｃマグネトロン反応スパッタリング法が開発された。こ
の技術は、誘電性材料を直接スパッタリングするＲＦマ
グネトロン技術に比べると、付着速度利得を実現するこ
とができるとともに、製造装置が割安で安全であり、又
制御し易い点で、勝っている。
特にインジウム錫酸化物、の層を形成する技術としてＤ
Ｃマグネトロン反応スパッタリング法が開発された。こ
の技術は、誘電性材料を直接スパッタリングするＲＦマ
グネトロン技術に比べると、付着速度利得を実現するこ
とができるとともに、製造装置が割安で安全であり、又
制御し易い点で、勝っている。
Ｄ、Ｃ，マグネトロンスパッタリング技術の利点を十分
に利用し、かつその潜在的欠点を避けるためには、基板
及びスパッタリングカソードを分圧分離しなければなら
ないことは、被膜技術の分野では広く知られていること
である０分圧分離を実行する方法が幾つか提案されてい
る。例えば、Ｈａｒｔｓｏｕｇｈの米国特許筒４．４２
０．３８５号： ５ｃｈｉｌｌｅｒ外の著作「マグネト
ロン−プラズマトロン法及び設備での高速スパッタリン
グにおける進歩」（Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｈｉｇｈ
Ｒａｔｅ Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ ｗｉｔｈ Ｍａｇ
ｎｅｔｒｏｎ−Ｐｌａｓｍａｔｒｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ
ｉｎｇ ａｎｄＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ″汀Ｓ
Ｆ ６４ｆ１９７９１４５５−６７：５ｃｈｅｒｅｒ外
の著作「酸化物の反応高速ＤＣスパッタリング」 じＲ
ｅａｃｔｉｖｅ Ｈｉｇｈ Ｒａｔｅ Ｓｐｕｔｔｅｒ
ｉｎｇ ０ｘｉｄｅｓ 。
に利用し、かつその潜在的欠点を避けるためには、基板
及びスパッタリングカソードを分圧分離しなければなら
ないことは、被膜技術の分野では広く知られていること
である０分圧分離を実行する方法が幾つか提案されてい
る。例えば、Ｈａｒｔｓｏｕｇｈの米国特許筒４．４２
０．３８５号： ５ｃｈｉｌｌｅｒ外の著作「マグネト
ロン−プラズマトロン法及び設備での高速スパッタリン
グにおける進歩」（Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｈｉｇｈ
Ｒａｔｅ Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ ｗｉｔｈ Ｍａｇ
ｎｅｔｒｏｎ−Ｐｌａｓｍａｔｒｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ
ｉｎｇ ａｎｄＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ″汀Ｓ
Ｆ ６４ｆ１９７９１４５５−６７：５ｃｈｅｒｅｒ外
の著作「酸化物の反応高速ＤＣスパッタリング」 じＲ
ｅａｃｔｉｖｅ Ｈｉｇｈ Ｒａｔｅ Ｓｐｕｔｔｅｒ
ｉｎｇ ０ｘｉｄｅｓ 。
ｆ１９８４１ ］及び５ｃｈｉｌｌｅｒ外の著作「５酸
化チタン及び２酸化チタンフイルムに対するマグネトロ
ン−プラズマトロンでの反応ＤＣスパッタリング」（”
Ｒｅａｃｔｉｖｅ ＤＣＳｐｕｔｔｅｒｉｎｇ ｗｉｔ
ｈ ｔｈｅ ＭａｇｎｅｔｒｏｎＰｌａｍａｔｒｏｎ
ｆｏｒ Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｐｅｎｔｏｘｉｄｅ ａｎ
ｄＴｉｔａｎｉｕｍ Ｄｉｏｘｉｄｅ Ｆｉ１ｍｓ″汀
ＳＦ ６３（１９７９１３６９−３７３１を参照された
い。
化チタン及び２酸化チタンフイルムに対するマグネトロ
ン−プラズマトロンでの反応ＤＣスパッタリング」（”
Ｒｅａｃｔｉｖｅ ＤＣＳｐｕｔｔｅｒｉｎｇ ｗｉｔ
ｈ ｔｈｅ ＭａｇｎｅｔｒｏｎＰｌａｍａｔｒｏｎ
ｆｏｒ Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｐｅｎｔｏｘｉｄｅ ａｎ
ｄＴｉｔａｎｉｕｍ Ｄｉｏｘｉｄｅ Ｆｉ１ｍｓ″汀
ＳＦ ６３（１９７９１３６９−３７３１を参照された
い。
５ｃｈｅｒｅｒの技術は、スパッタリングゾーンの直上
に酸化ゾーンを形成するようにバッフルを設けたカソー
ドを使用する。その他の全ての点に関して、この技術は
本発明と直接関連するものではない。それは、材料を一
回で蒸着させるように設計されており、又、金属蒸気が
蒸着中に酸化するからである。５ｃｈｉｌｌｅｒ及びＨ
ａｒｔｓｏｕｇｈの技術は、基板をスパッタリングカソ
ードと活性ガス吸着ゾーンと交互に配置するが、これは
圧力分離を達成する一層有効な技術である。この分圧技
術に関するもっと完全な解説がＨａｒｔｓｏｕｇｈの特
許文献に包含されている。Ｈａｒｔｓｏｕｇｈの特許文
献は、ディスクを単一のスパッタリング蒸着ゾーン及び
単一の酸化ゾーンを通して回転させて該ディスク上に非
光学的質の対摩耗性アルミニウム酸化物を形成する方法
を開示している。該スパッタリングゾーン外の容積は全
て反応ゾーン又は酸化ゾーンとして使われ、かくしてそ
の二つのゾーンの境界は互いに接する。活性ガスが蒸着
ゾーンへ入り込むのを防止するために、非常に洩れの少
ないバッフルをスパッタリングカソードと基板支持体と
の間に設けなければならない、そのために、酸化のため
に利用可能な圧力が制限される。又、この方法により可
能な蒸着速度は本来的に酸化速度により制限される。即
ち、カソードへの電力を増やして金属スパッタリング速
度を高めてゆくに従って、接着ゾーン内に最適な厚みの
材料が蒸着されるようにテーブル回転速度を高めてゆか
なければならない。
に酸化ゾーンを形成するようにバッフルを設けたカソー
ドを使用する。その他の全ての点に関して、この技術は
本発明と直接関連するものではない。それは、材料を一
回で蒸着させるように設計されており、又、金属蒸気が
蒸着中に酸化するからである。５ｃｈｉｌｌｅｒ及びＨ
ａｒｔｓｏｕｇｈの技術は、基板をスパッタリングカソ
ードと活性ガス吸着ゾーンと交互に配置するが、これは
圧力分離を達成する一層有効な技術である。この分圧技
術に関するもっと完全な解説がＨａｒｔｓｏｕｇｈの特
許文献に包含されている。Ｈａｒｔｓｏｕｇｈの特許文
献は、ディスクを単一のスパッタリング蒸着ゾーン及び
単一の酸化ゾーンを通して回転させて該ディスク上に非
光学的質の対摩耗性アルミニウム酸化物を形成する方法
を開示している。該スパッタリングゾーン外の容積は全
て反応ゾーン又は酸化ゾーンとして使われ、かくしてそ
の二つのゾーンの境界は互いに接する。活性ガスが蒸着
ゾーンへ入り込むのを防止するために、非常に洩れの少
ないバッフルをスパッタリングカソードと基板支持体と
の間に設けなければならない、そのために、酸化のため
に利用可能な圧力が制限される。又、この方法により可
能な蒸着速度は本来的に酸化速度により制限される。即
ち、カソードへの電力を増やして金属スパッタリング速
度を高めてゆくに従って、接着ゾーン内に最適な厚みの
材料が蒸着されるようにテーブル回転速度を高めてゆか
なければならない。
しかし、テーブルの並進速度を高めるに従って、酸化ゾ
ーン内でのドウエル時間が次第に減少してゆき、その結
果として、限界内で金属層を反応ゾーンの中で完全に酸
化するにはドウエル時間が不十分となる。上記の分圧技
術は、別の重大な欠点を少な（とも三つ持っている。第
１に、同じ装置内で同じ真空サイクルで他の材料を蒸着
するために一つ以上の別のスパッタリングカソードを必
要とする場合には、１並進サイクル当りの反応時間が、
その追加のカソードの数に比例して減少する。
ーン内でのドウエル時間が次第に減少してゆき、その結
果として、限界内で金属層を反応ゾーンの中で完全に酸
化するにはドウエル時間が不十分となる。上記の分圧技
術は、別の重大な欠点を少な（とも三つ持っている。第
１に、同じ装置内で同じ真空サイクルで他の材料を蒸着
するために一つ以上の別のスパッタリングカソードを必
要とする場合には、１並進サイクル当りの反応時間が、
その追加のカソードの数に比例して減少する。
第２に、各材料の蒸着速度が、それに比例して減少する
。上記技術では、常に有効な反応空間は一つだけであり
、それゆえに、２種類の金属酸化物又はその他の化合物
又は純金属及び化合物を同時に蒸着させることは不可能
である。
。上記技術では、常に有効な反応空間は一つだけであり
、それゆえに、２種類の金属酸化物又はその他の化合物
又は純金属及び化合物を同時に蒸着させることは不可能
である。
最後に、環状回転構造であるがために、特別の形状のマ
グネトロンスパッタリングターゲットが必要であり、そ
のために、達成可能な膜厚の均一性に厳しい制限が課さ
れ、光学的薄膜については上記装置の使用可能な部分は
狭い環状領域となる。
グネトロンスパッタリングターゲットが必要であり、そ
のために、達成可能な膜厚の均一性に厳しい制限が課さ
れ、光学的薄膜については上記装置の使用可能な部分は
狭い環状領域となる。
従って、適度な実用的体積の多層光学フィルタ装置の製
造には、上記従来技術の方法は不適当であることは明ら
かである。又、この方法は、上記のような欠点を持って
いるので、多層光学装置の実際の製造に適用された場合
には、その処理量は、普通に作動させた同じ寸法及び形
態のＲＦマグネトロン装置の処理量より多くはない。
造には、上記従来技術の方法は不適当であることは明ら
かである。又、この方法は、上記のような欠点を持って
いるので、多層光学装置の実際の製造に適用された場合
には、その処理量は、普通に作動させた同じ寸法及び形
態のＲＦマグネトロン装置の処理量より多くはない。
（課題を解決するための手段）
Ａ、蒸 び 店弔域の 徴
従来技術と基本的に異なる本発明のある実施例では、蒸
着も反応も、基板支持体に隣接していてかつその外周に
対して移動する長くて細い軸線方向領域で行なわれる。
着も反応も、基板支持体に隣接していてかつその外周に
対して移動する長くて細い軸線方向領域で行なわれる。
反応は、比較的圧力の低い領域によって金属蒸着領域か
ら物理的に隔離されている長くて細い領域において、高
強度プラズマにより高いガス圧力で効率よく行なわれる
。線形マグネトロン、又は酸素その他の気体から強い活
性プラズマを発生させるため、支持体の外周の近傍に細
長い均一の高強度イオン束を発生させるように形成され
た適当なイオン銃を使用することにより、高圧活性容量
は高いエネルギの気体空間を実質的に構成し、それは反
応に必要な時間を大きく減少させる。この技術により生
ずる別の利点は、酸素のような活性気体に限定されず、
窒素や、水素や、ブタン、メタン、アセチレンのような
炭化水素を含有する気体や、フッ素や、フレオンのよう
なフッ化水素を含有する気体や、炭素酸化物気体のよう
な他の気体を用いて、窒化物、水素化合物、硫化物、炭
化物等の化合物や合金や混合物を形成することができる
ことである。本発明は従来技術の欠点を克服し、規模の
大きな複数のステーションを使用することにより、蒸着
速度をかなり増加させることができる。利用可能な気体
圧力や蒸着速度も、従来技術の装置を使用して実際に達
成できる蒸着速度を上回っている。密なバッフルの必要
性を除去することにより、湾曲している基板も被覆する
ことができる。
ら物理的に隔離されている長くて細い領域において、高
強度プラズマにより高いガス圧力で効率よく行なわれる
。線形マグネトロン、又は酸素その他の気体から強い活
性プラズマを発生させるため、支持体の外周の近傍に細
長い均一の高強度イオン束を発生させるように形成され
た適当なイオン銃を使用することにより、高圧活性容量
は高いエネルギの気体空間を実質的に構成し、それは反
応に必要な時間を大きく減少させる。この技術により生
ずる別の利点は、酸素のような活性気体に限定されず、
窒素や、水素や、ブタン、メタン、アセチレンのような
炭化水素を含有する気体や、フッ素や、フレオンのよう
なフッ化水素を含有する気体や、炭素酸化物気体のよう
な他の気体を用いて、窒化物、水素化合物、硫化物、炭
化物等の化合物や合金や混合物を形成することができる
ことである。本発明は従来技術の欠点を克服し、規模の
大きな複数のステーションを使用することにより、蒸着
速度をかなり増加させることができる。利用可能な気体
圧力や蒸着速度も、従来技術の装置を使用して実際に達
成できる蒸着速度を上回っている。密なバッフルの必要
性を除去することにより、湾曲している基板も被覆する
ことができる。
８０本システム及び 法の
本発明のある特徴により、支持体手段上の基板は、その
基板に薄膜フィルム被膜を形成する一組の処理ステーシ
ョンの後及び／又は前を通過し、その被膜には、耐熱金
属被膜や、金属酸化物のような光学誘電被膜がある。本
装置で用いる基本的な基板支持体の形状は、次のものす
なわち、回転円筒支持体と、回転円板装置と、直列移動
装置と、ウェブ形式の支持体装置とを備えている。基本
となる支持体の形状は、支持体上の基板の位置に応じて
、同一形状（例えば、平坦）の基板表面上に異なる速度
で蒸着するのがよい。本発明は、支持体手段自身の形状
や、蒸着装置の形状及び／又は基板支持体手段と蒸着装
置との相対移動を改良して、異なる速度で蒸着するこの
ような傾向を減少させており、又、別のやり方で均一蒸
着速度を促進するように、装置を形成している。隔てら
れた基板表面の蒸着速度の差をなくすための配置や改良
が様々な装置で用いられており、基板が単一の回転軸線
を中心として移動できるように取り付けられている円筒
処理配置と、回転円筒支持体と、回転遊星歯車支持体の
ような二重回転支持体と、軸線方向に移動自在で螺線経
路を回転する円筒装置と、別々のフリップすなわち回転
基板支持体を備える回転円筒及びスパイダ装置と、円板
と処理ステーションが互いに半径方向に移動するように
なっている回転円板装置と、対称二重ウェブを備える連
続移動／割出し自在ウェブ又はベルト装置とを含んでい
る。
基板に薄膜フィルム被膜を形成する一組の処理ステーシ
ョンの後及び／又は前を通過し、その被膜には、耐熱金
属被膜や、金属酸化物のような光学誘電被膜がある。本
装置で用いる基本的な基板支持体の形状は、次のものす
なわち、回転円筒支持体と、回転円板装置と、直列移動
装置と、ウェブ形式の支持体装置とを備えている。基本
となる支持体の形状は、支持体上の基板の位置に応じて
、同一形状（例えば、平坦）の基板表面上に異なる速度
で蒸着するのがよい。本発明は、支持体手段自身の形状
や、蒸着装置の形状及び／又は基板支持体手段と蒸着装
置との相対移動を改良して、異なる速度で蒸着するこの
ような傾向を減少させており、又、別のやり方で均一蒸
着速度を促進するように、装置を形成している。隔てら
れた基板表面の蒸着速度の差をなくすための配置や改良
が様々な装置で用いられており、基板が単一の回転軸線
を中心として移動できるように取り付けられている円筒
処理配置と、回転円筒支持体と、回転遊星歯車支持体の
ような二重回転支持体と、軸線方向に移動自在で螺線経
路を回転する円筒装置と、別々のフリップすなわち回転
基板支持体を備える回転円筒及びスパイダ装置と、円板
と処理ステーションが互いに半径方向に移動するように
なっている回転円板装置と、対称二重ウェブを備える連
続移動／割出し自在ウェブ又はベルト装置とを含んでい
る。
蒸着装置は、（ａ）据付マグネトロン装置、（ｂ）回転
マグネトロン装置、（Ｃ）点源スパッタ銃、（ｄ）据付
蒸発源、（ｅ）遠心力回転蒸発源、（ｆ）活性イオン被
覆源から選択するのがよい。又、イオン源化学反応装置
は、（ａ）自動開始イオン銃、（ｂ）非自動開始イオン
銃、（ｃ）点イオン源、（ｄ）マイクロ波源、（ｅ）不
平衡マグネトロン源、（ｆ）高周波源及び（ｇ）アーク
源から選択するのがよい。
マグネトロン装置、（Ｃ）点源スパッタ銃、（ｄ）据付
蒸発源、（ｅ）遠心力回転蒸発源、（ｆ）活性イオン被
覆源から選択するのがよい。又、イオン源化学反応装置
は、（ａ）自動開始イオン銃、（ｂ）非自動開始イオン
銃、（ｃ）点イオン源、（ｄ）マイクロ波源、（ｅ）不
平衡マグネトロン源、（ｆ）高周波源及び（ｇ）アーク
源から選択するのがよい。
代わりのマグネトロン変形装置は、（１）シリコン、タ
ンタル等を蒸着するため、金属蒸着モードで作動する少
なくとも一つのマグネトロン増強スパッタ蒸着装置又は
カソード（平坦マグネトロン増強装置、回転円筒ターゲ
ットマグネトロン増強装置又は回転マグネトロン増強複
数ターゲット装置）と、 （２）活性プラズマモードで
作動する線形マグネトロン増強装置と類似の装置、逆マ
グネトロンイオン銃若しくはその他のイオン銃、又は支
持体の外周の近傍で細長くて均一の高強度イオン束を発
生させ、酸素及び／又は前述の気体を使用して強度の高
い化学活性プラズマを発生させるように形成した他のイ
オン源とから成る。この装置は、領域境界を物理的に完
全に分離して蒸着や反応の両方を行なうように前述の細
長い領域を形成して使用するのが好ましい。類似線形マ
グネトロン増強カソード装置のような装置を使用すると
きは、比較的高い活性気体分圧で作動させて酸化等のた
めの強力な活性プラズマを発生させながら、比較的低い
（酸素のような）気体分圧を使用し作動させて金属蒸着
モードを提供するのがよい。
ンタル等を蒸着するため、金属蒸着モードで作動する少
なくとも一つのマグネトロン増強スパッタ蒸着装置又は
カソード（平坦マグネトロン増強装置、回転円筒ターゲ
ットマグネトロン増強装置又は回転マグネトロン増強複
数ターゲット装置）と、 （２）活性プラズマモードで
作動する線形マグネトロン増強装置と類似の装置、逆マ
グネトロンイオン銃若しくはその他のイオン銃、又は支
持体の外周の近傍で細長くて均一の高強度イオン束を発
生させ、酸素及び／又は前述の気体を使用して強度の高
い化学活性プラズマを発生させるように形成した他のイ
オン源とから成る。この装置は、領域境界を物理的に完
全に分離して蒸着や反応の両方を行なうように前述の細
長い領域を形成して使用するのが好ましい。類似線形マ
グネトロン増強カソード装置のような装置を使用すると
きは、比較的高い活性気体分圧で作動させて酸化等のた
めの強力な活性プラズマを発生させながら、比較的低い
（酸素のような）気体分圧を使用し作動させて金属蒸着
モードを提供するのがよい。
基板、蒸着装置及びイオン源反応装置はドラムの内側又
は外側（又はその両方）に配置するのがよい。又、複数
の装置を各処理ステーション組に使用して蒸着速度及び
形成される材料の数を増加することができる。様々な処
理ステーション装置を、蒸着し、酸化し、又は、他の方
法で別々に、順番に若しくは同時に金属と反応させるた
め、チャンバ内に備えることができる。一つの例として
、４つのステーションを選択的に配置しかつ作動させて
、シリコン蒸着、酸化、タンタル蒸着及び酸化の一連作
業を行ない、代わりにシリカ及びタンタルの層を迅速に
形成する。例えば、−以上のシリコン蒸着ステーション
及び−以上の関連する酸化ステーションを同時にかつ空
間的に順次作動させ、同様に形成されるＴ ａ ２０
ｓ層と交互になっているＳｉＯ□層を形成することがで
きる。
は外側（又はその両方）に配置するのがよい。又、複数
の装置を各処理ステーション組に使用して蒸着速度及び
形成される材料の数を増加することができる。様々な処
理ステーション装置を、蒸着し、酸化し、又は、他の方
法で別々に、順番に若しくは同時に金属と反応させるた
め、チャンバ内に備えることができる。一つの例として
、４つのステーションを選択的に配置しかつ作動させて
、シリコン蒸着、酸化、タンタル蒸着及び酸化の一連作
業を行ない、代わりにシリカ及びタンタルの層を迅速に
形成する。例えば、−以上のシリコン蒸着ステーション
及び−以上の関連する酸化ステーションを同時にかつ空
間的に順次作動させ、同様に形成されるＴ ａ ２０
ｓ層と交互になっているＳｉＯ□層を形成することがで
きる。
本方法では、蒸着カソード出力と基板の回転速度又は並
進速度との関係が適合しているので、各経路では、−以
上の原子層の蒸着厚さを得ることができる。他の材料で
できた別のカソードを加えて、各カソードへの出力を調
整することにより、効率的に所望の比率で合金をつ（る
ことかできる。例えば、Ｎｉ及びＣｒのカソードから、
大面積にわたり、それらのカソードへの相対出力を調整
するだけで所望の比率でＮｉＣｒを形成することができ
る。酸化ステーションを加えることにより、超電導体と
して周知のバリウム銅イツトリウム酸化物のような複雑
な酸化物を形成することができる。
進速度との関係が適合しているので、各経路では、−以
上の原子層の蒸着厚さを得ることができる。他の材料で
できた別のカソードを加えて、各カソードへの出力を調
整することにより、効率的に所望の比率で合金をつ（る
ことかできる。例えば、Ｎｉ及びＣｒのカソードから、
大面積にわたり、それらのカソードへの相対出力を調整
するだけで所望の比率でＮｉＣｒを形成することができ
る。酸化ステーションを加えることにより、超電導体と
して周知のバリウム銅イツトリウム酸化物のような複雑
な酸化物を形成することができる。
本発明の前述及び他の特徴は図面とともに説明される。
（実施例）
本発明は、分圧分離状態で作動する線形ＤＣマグネトロ
ンスパッタリングカソードと回転筒型工作物搬送方式と
を組み合わせて、ＳｉＯ□、Ｔ４０ｚ及びＴａＪｓ
（これに限定はされない）等の材料の単層又は複数層の
光学被膜を高速で形成することのできるスパッタリング
蒸着システムを提供する。この組み合わせは、線形マグ
ネトロンスパッタリングと回転工作物搬送方式との先の
両立不可能性に拘らず、又、分圧分離を実施することの
本来的困難（従来技術により示されているとおり）に拘
らず、達成される。
ンスパッタリングカソードと回転筒型工作物搬送方式と
を組み合わせて、ＳｉＯ□、Ｔ４０ｚ及びＴａＪｓ
（これに限定はされない）等の材料の単層又は複数層の
光学被膜を高速で形成することのできるスパッタリング
蒸着システムを提供する。この組み合わせは、線形マグ
ネトロンスパッタリングと回転工作物搬送方式との先の
両立不可能性に拘らず、又、分圧分離を実施することの
本来的困難（従来技術により示されているとおり）に拘
らず、達成される。
第１図及び第２図は、それぞれ、本発明のマグネトロン
増強真空スパッタリングシステムの１回転型実施例の略
斜視図及び水平断面図を示す。図示のスパッタリングシ
ステム１０は、真空処理チャンバを形成すると共に、第
２図に示されている適当な真空ポンプシステム１２に接
続されているハウジング１１を備えている。該真空ポン
プシステムは、排気ポート１３を介して該真空チャンバ
を排気し、真空とするクライオポンプその他の適当な真
空ポンプ又はその組み合わせを包含する。
増強真空スパッタリングシステムの１回転型実施例の略
斜視図及び水平断面図を示す。図示のスパッタリングシ
ステム１０は、真空処理チャンバを形成すると共に、第
２図に示されている適当な真空ポンプシステム１２に接
続されているハウジング１１を備えている。該真空ポン
プシステムは、排気ポート１３を介して該真空チャンバ
を排気し、真空とするクライオポンプその他の適当な真
空ポンプ又はその組み合わせを包含する。
システム１０はドラム１４も包含しており、このドラム
は、シャフト１６の周囲に回転可能に装置されており、
色々な形状及び寸法の基板１５を取り付けるようになっ
ている円柱側面を持っている６基板１５は、該ドラムの
外周面の周囲に離間して位置するスパッタリングステー
ションの方へ外向きに、又は該ドラムの内周面に沿って
離間するスパッタリングステーションに向けて内向きに
配置して直接にドラム１４上に取り付けることができる
。
は、シャフト１６の周囲に回転可能に装置されており、
色々な形状及び寸法の基板１５を取り付けるようになっ
ている円柱側面を持っている６基板１５は、該ドラムの
外周面の周囲に離間して位置するスパッタリングステー
ションの方へ外向きに、又は該ドラムの内周面に沿って
離間するスパッタリングステーションに向けて内向きに
配置して直接にドラム１４上に取り付けることができる
。
次に、第３図を参照する。システム１０は、ドラム１４
と関連して、又はドラム１４の代わりに、一つ以上の二
重回転運動遊星歯車取り付は装置２５を包含することが
できる。この二重回転遊星歯車装置は、ドラムのみの上
に、或は単回転基板取り付は位置１５と組み合わせて設
けることができる。該遊星歯車装置は管１８等の物品を
載せて、これに二重回転運動を与える。単独で、又はリ
ングギヤ（図示せず）と関連して、太陽歯車１９は、付
属の遊星歯車２１をその回転軸２１Ａの周囲に、かつ該
太陽歯車の回転軸１６Ａの周囲に回転させる。図示の実
施例においては、遊星歯車２１は一連の歯車２２に作動
的に接続されており、該歯車２２はシャフトに取り付け
られてその軸２２Ａの周囲に回転する。一方、管１８は
遊星歯車支持シャフトに取り付けられて該シャフトとと
もに軸２２Ａの周囲に回転する。この遊星歯車取り付は
装置の構成により、ドラム１４と太陽歯車１９とが軸１
６Ａの周囲の可逆経路１６Ｐに沿って回転すると、遊星
歯車２１は軸２ＬＡの周囲の経路２１Ｐに沿って回転し
、この運動は該ギヤ列により軸２２Ａの周囲の経路１８
Ｐに沿う管１８の交互の回転運動に変換される。太陽歯
車１９と遊星歯車２１とのこの二重回転運動は、管等の
物品の周囲全体を均一に被覆する能力を高める。
と関連して、又はドラム１４の代わりに、一つ以上の二
重回転運動遊星歯車取り付は装置２５を包含することが
できる。この二重回転遊星歯車装置は、ドラムのみの上
に、或は単回転基板取り付は位置１５と組み合わせて設
けることができる。該遊星歯車装置は管１８等の物品を
載せて、これに二重回転運動を与える。単独で、又はリ
ングギヤ（図示せず）と関連して、太陽歯車１９は、付
属の遊星歯車２１をその回転軸２１Ａの周囲に、かつ該
太陽歯車の回転軸１６Ａの周囲に回転させる。図示の実
施例においては、遊星歯車２１は一連の歯車２２に作動
的に接続されており、該歯車２２はシャフトに取り付け
られてその軸２２Ａの周囲に回転する。一方、管１８は
遊星歯車支持シャフトに取り付けられて該シャフトとと
もに軸２２Ａの周囲に回転する。この遊星歯車取り付は
装置の構成により、ドラム１４と太陽歯車１９とが軸１
６Ａの周囲の可逆経路１６Ｐに沿って回転すると、遊星
歯車２１は軸２ＬＡの周囲の経路２１Ｐに沿って回転し
、この運動は該ギヤ列により軸２２Ａの周囲の経路１８
Ｐに沿う管１８の交互の回転運動に変換される。太陽歯
車１９と遊星歯車２１とのこの二重回転運動は、管等の
物品の周囲全体を均一に被覆する能力を高める。
第１−３図を更に参照する。図示の実施例においては、
参照番号３０によって全体的に示した複数の線形マグネ
トロン増強スパッタリング装置がドラム１４の外周面の
回りに配置されている。
参照番号３０によって全体的に示した複数の線形マグネ
トロン増強スパッタリング装置がドラム１４の外周面の
回りに配置されている。
つの代表的実施例においては、ステーション２６はシリ
コン等の材料を蒸着させるために使われ、ステーション
２７はタンタル等の別の材料を蒸着させ、ステーション
２８は酸素等のガスを基板と反応させて、蒸着された金
属層を酸化物に変換する。（参照番号２６−２８は処理
ステーション及び処理ステーションの装置を参照する）
かくして、ドラム１４を回転させ、スパッタリングステ
ーション及び反応ステーション２６．２７及び２８を選
択的に作動させることにより、金属及び／又はその酸化
物を、はぼ任意の組み合わせで基板上に選択的に形成す
ることができる。例えば、関連する反応ステーション２
８を作動させながらドラム１４を回転させ、２６．２７
の順でスパッタリングカソードを順次活性化することに
より、システム１０は数原子の厚みのシリコン層を形成
し、該シリコンをＳｉＯ□に酸化し、次に数原子の厚み
のタンタル層を蒸着し、そのタンタルを丁ａ２０！１に
酸化することができる。この手順を繰り返し、又必要に
応じて変更して精密に制御された厚みのＳｉＯ□及びＴ
ａｘｅｓの複合光学被膜を形成することができる。ステ
ーション位置２８のもの等の酸化ステーション３０は、
アルゴンを酸素に代えることにより、蒸着ステーション
２６及び２７で用いるのと同様の平面マグネトロンカソ
ードを使うことができ：或は又イオン銃等の、活性イオ
ン化プラズマを発生させることのできる他のイオン源又
は下記の線形マグネトロンインオン源、又は必要な活性
ＤＣ又はＦＲプラズマを発生させる他の装置を使うこと
ができる。
コン等の材料を蒸着させるために使われ、ステーション
２７はタンタル等の別の材料を蒸着させ、ステーション
２８は酸素等のガスを基板と反応させて、蒸着された金
属層を酸化物に変換する。（参照番号２６−２８は処理
ステーション及び処理ステーションの装置を参照する）
かくして、ドラム１４を回転させ、スパッタリングステ
ーション及び反応ステーション２６．２７及び２８を選
択的に作動させることにより、金属及び／又はその酸化
物を、はぼ任意の組み合わせで基板上に選択的に形成す
ることができる。例えば、関連する反応ステーション２
８を作動させながらドラム１４を回転させ、２６．２７
の順でスパッタリングカソードを順次活性化することに
より、システム１０は数原子の厚みのシリコン層を形成
し、該シリコンをＳｉＯ□に酸化し、次に数原子の厚み
のタンタル層を蒸着し、そのタンタルを丁ａ２０！１に
酸化することができる。この手順を繰り返し、又必要に
応じて変更して精密に制御された厚みのＳｉＯ□及びＴ
ａｘｅｓの複合光学被膜を形成することができる。ステ
ーション位置２８のもの等の酸化ステーション３０は、
アルゴンを酸素に代えることにより、蒸着ステーション
２６及び２７で用いるのと同様の平面マグネトロンカソ
ードを使うことができ：或は又イオン銃等の、活性イオ
ン化プラズマを発生させることのできる他のイオン源又
は下記の線形マグネトロンインオン源、又は必要な活性
ＤＣ又はＦＲプラズマを発生させる他の装置を使うこと
ができる。
２．０Ｃマグネトロンスパッタリング茗第４図及び第５
図はＶａｃＴｅｃその他の供給元から市販されている種
類の平面ＤＣマグネトロンスパッタリング装置３０を略
図示しており、この装置は第１図及び第２図のステーシ
ョン２６及び２７、及び希望によりステーション２８に
、使用することができるものである。スパッタリング装
置３０は、電極３１を取り付けており、シャッタ（図示
せず）により選択的に閉じられる開口部３６を有する正
面のガスバッフル３２を形成しているハウジングから成
る。電極３１は、アノード電位（普通はグランド）のバ
ッフル３２に対して例えば−４００ｖ乃至−６００ｖの
電位を供給する電源３３に接続されている。ターゲット
３４の表面に沿って、加えられた電界に垂直な長方形走
路型の磁界Ｂを供給するため、電極体内に永久磁石（図
示せず）が装置されている。マニホルド管３７がターゲ
ット３４の付近に配設されており、この管は、バッフル
３２とターゲット３４により画定されたスパッタリング
チャンバ３５へ酸素等の活性ガス又はアルゴン等の不活
性作業ガスを供給するガス源に接続されている。該装置
は、入口３８を介して供給され出口（図示せず）へ循環
してゆく水により冷却される。個々のスパッタリング装
置３０内のバッフル３２は、第１図及び第２図の処理チ
ャンバ１０の全体を各スパッタリング装置の位置で実際
士別々の領域又はサブチャンバに分割しており、その中
では別々のガス雰囲気及び／又はガス分圧が作られる。
図はＶａｃＴｅｃその他の供給元から市販されている種
類の平面ＤＣマグネトロンスパッタリング装置３０を略
図示しており、この装置は第１図及び第２図のステーシ
ョン２６及び２７、及び希望によりステーション２８に
、使用することができるものである。スパッタリング装
置３０は、電極３１を取り付けており、シャッタ（図示
せず）により選択的に閉じられる開口部３６を有する正
面のガスバッフル３２を形成しているハウジングから成
る。電極３１は、アノード電位（普通はグランド）のバ
ッフル３２に対して例えば−４００ｖ乃至−６００ｖの
電位を供給する電源３３に接続されている。ターゲット
３４の表面に沿って、加えられた電界に垂直な長方形走
路型の磁界Ｂを供給するため、電極体内に永久磁石（図
示せず）が装置されている。マニホルド管３７がターゲ
ット３４の付近に配設されており、この管は、バッフル
３２とターゲット３４により画定されたスパッタリング
チャンバ３５へ酸素等の活性ガス又はアルゴン等の不活
性作業ガスを供給するガス源に接続されている。該装置
は、入口３８を介して供給され出口（図示せず）へ循環
してゆく水により冷却される。個々のスパッタリング装
置３０内のバッフル３２は、第１図及び第２図の処理チ
ャンバ１０の全体を各スパッタリング装置の位置で実際
士別々の領域又はサブチャンバに分割しており、その中
では別々のガス雰囲気及び／又はガス分圧が作られる。
一つ以上のポンプを追加して活性ガス及び不活性ガスの
領域間の分離を改善することができる場合には、容易に
改良を実現することができる。
領域間の分離を改善することができる場合には、容易に
改良を実現することができる。
スパッタリングステーション２６及び／又は２７に線形
マグネトロンスパッタリング装置３０を使うとともに、
次の節で説明するイオン源４０等の、別の種類の装置を
反応ステーション２８に使用することにより、酸化物誘
導体被膜等の化合物などを形成することができる。或は
又、スパックリングステーション２６及び／又は２７及
び／又は反応ステーション２８に線形マグネトロンスパ
ッタリング装置３０を使用することもできる。
マグネトロンスパッタリング装置３０を使うとともに、
次の節で説明するイオン源４０等の、別の種類の装置を
反応ステーション２８に使用することにより、酸化物誘
導体被膜等の化合物などを形成することができる。或は
又、スパックリングステーション２６及び／又は２７及
び／又は反応ステーション２８に線形マグネトロンスパ
ッタリング装置３０を使用することもできる。
その両方の場合に、該スパッタリング装置及びイオン源
装置は別々の分圧領域又はチャンバ領域に納まり、連続
的に回転するドラムにより基板がそれらを交互に通過す
る。スパッタリングと酸化との両方のためにバッフル付
きマグネトロンカソード３０を使う時には、該カソード
は、シリコンやタンタル等の選択された金属をスパッタ
リングするように設計されたターゲットを使ってチャン
バ１０内で酸素雰囲気中で比較的に高い出力密度で作動
させられる。金属蒸着のためにステーション２６及び２
７に使われるバッルフル分離されたマグネトロンカソー
ドは、低活性ガス（酸素）分圧環境中で作動させられて
、金属モードで作動して、結果的に高い速度で金属を蒸
着させる。低酸素分圧は、マニホルド３７を介してアル
ゴン等の不活性作業ガスを該チャンバ領域内に流し込む
ことにより供給される。他の種類のバッフル付きマグネ
トロンカソード２８は、比較的に高い活性ガス分圧で作
動させられて、遥かに低い速度で金属を移動中の基板に
スパッタリング蒸着させるが、この金属を遥かに速い速
度で酸化させる。より低い速度でターゲットは全体とし
ての蒸着速度に殆ど寄与しないので、制御には影響を与
えないが、大きな活性を持ったプラズマを作り出し、こ
のプラズマは、チャンバ内の酸素と成長中の薄膜とが容
易に反応することを可能にするとともに、その結果とし
て、該チャンバ全体における酸素分圧を比較的に低くす
ることを可能にし、これによりカソードの安定性と速度
とが高まる。この反応スパッタリング方法は完全に酸化
された良好な光学的性質を持った反復可能な薄膜を高速
で蒸着させる。
装置は別々の分圧領域又はチャンバ領域に納まり、連続
的に回転するドラムにより基板がそれらを交互に通過す
る。スパッタリングと酸化との両方のためにバッフル付
きマグネトロンカソード３０を使う時には、該カソード
は、シリコンやタンタル等の選択された金属をスパッタ
リングするように設計されたターゲットを使ってチャン
バ１０内で酸素雰囲気中で比較的に高い出力密度で作動
させられる。金属蒸着のためにステーション２６及び２
７に使われるバッルフル分離されたマグネトロンカソー
ドは、低活性ガス（酸素）分圧環境中で作動させられて
、金属モードで作動して、結果的に高い速度で金属を蒸
着させる。低酸素分圧は、マニホルド３７を介してアル
ゴン等の不活性作業ガスを該チャンバ領域内に流し込む
ことにより供給される。他の種類のバッフル付きマグネ
トロンカソード２８は、比較的に高い活性ガス分圧で作
動させられて、遥かに低い速度で金属を移動中の基板に
スパッタリング蒸着させるが、この金属を遥かに速い速
度で酸化させる。より低い速度でターゲットは全体とし
ての蒸着速度に殆ど寄与しないので、制御には影響を与
えないが、大きな活性を持ったプラズマを作り出し、こ
のプラズマは、チャンバ内の酸素と成長中の薄膜とが容
易に反応することを可能にするとともに、その結果とし
て、該チャンバ全体における酸素分圧を比較的に低くす
ることを可能にし、これによりカソードの安定性と速度
とが高まる。この反応スパッタリング方法は完全に酸化
された良好な光学的性質を持った反復可能な薄膜を高速
で蒸着させる。
３、 マグネトロン升ンイオン
第６図及び第７図は、逆（又は逆にバイアスをかけた）
線形マグネトロン形イオン源４０の現在好適な実施例を
示し、これは第１図乃至第３図のイオン源反応ステーシ
ョン２８に使用されて所望の細長い反応ゾーンを提供す
る。イオン源４０はスパッタリングプラズマに伴う電子
を使用して、別の局所プラズマ中で活性ガスからイオン
を発生させる。これらイオンは基板上のスパッタリング
蒸着された材料に衝突して、この蒸着された材料と化合
物を形成する。イオン源４０は、第４図及び第５図に示
されている電極体又は組立体３１及びハウジング３２を
使うことができる（図を明快にするため、第６図及び第
７図ではハウジング３２は削除されている）。線形マグ
ネトロンイオン源として使用されるようになっているの
で、直冷電極組立体３１は０リングシール４１と、面の
螺子孔４２とを持っていてターゲット３４の代わりに非
磁性ステンレススチールカバー板４３を絶縁的に装置し
て、電極体３１内の水循環流路４５を密封する。先に述
べた通り、電極体３１も永久磁石（図示せず）を備えて
おり、該磁石は、該板が該電極体３１に組み込まれた時
、板４３に沿って細長い長方形の「走路」型４４の磁界
Ｂを提供する。イオン源４０は、回転可能な基板支持体
１４の周囲に隣接して装置されており、その長手方向又
は軸線４０Ｌは支持体１４（第１図）の軸１６Ａに平行
で、幅方向又は短軸線４０Ｗは該支持体の周辺部及び回
転方向１６Ｐ（第３図）に平行である。
線形マグネトロン形イオン源４０の現在好適な実施例を
示し、これは第１図乃至第３図のイオン源反応ステーシ
ョン２８に使用されて所望の細長い反応ゾーンを提供す
る。イオン源４０はスパッタリングプラズマに伴う電子
を使用して、別の局所プラズマ中で活性ガスからイオン
を発生させる。これらイオンは基板上のスパッタリング
蒸着された材料に衝突して、この蒸着された材料と化合
物を形成する。イオン源４０は、第４図及び第５図に示
されている電極体又は組立体３１及びハウジング３２を
使うことができる（図を明快にするため、第６図及び第
７図ではハウジング３２は削除されている）。線形マグ
ネトロンイオン源として使用されるようになっているの
で、直冷電極組立体３１は０リングシール４１と、面の
螺子孔４２とを持っていてターゲット３４の代わりに非
磁性ステンレススチールカバー板４３を絶縁的に装置し
て、電極体３１内の水循環流路４５を密封する。先に述
べた通り、電極体３１も永久磁石（図示せず）を備えて
おり、該磁石は、該板が該電極体３１に組み込まれた時
、板４３に沿って細長い長方形の「走路」型４４の磁界
Ｂを提供する。イオン源４０は、回転可能な基板支持体
１４の周囲に隣接して装置されており、その長手方向又
は軸線４０Ｌは支持体１４（第１図）の軸１６Ａに平行
で、幅方向又は短軸線４０Ｗは該支持体の周辺部及び回
転方向１６Ｐ（第３図）に平行である。
一対のステンレススチールの棒から成るアノード４６−
４６が、ポスト４７上のマグネトロン走路４４の細長い
相対する側に沿って装置されており、該ポスト自体は該
非磁性板に装置されている。アノード４６は、段付き孤
立絶縁部材４８によりポスト４７及び板４３から絶縁さ
れており、該絶縁部材４８は、棒アノード４６の穴４９
に延びている比較的に小さな部分と、比較的に大きな底
部分とを持っており、該底部分は、第７図に示す通り、
アノードをステンレススチール板４３から精密に離間さ
せる。取り付けのために、ポスト４７は孤立部材４８及
び棒アノード４６の穴４９に挿通され、ナツト５１で固
着される。
４６が、ポスト４７上のマグネトロン走路４４の細長い
相対する側に沿って装置されており、該ポスト自体は該
非磁性板に装置されている。アノード４６は、段付き孤
立絶縁部材４８によりポスト４７及び板４３から絶縁さ
れており、該絶縁部材４８は、棒アノード４６の穴４９
に延びている比較的に小さな部分と、比較的に大きな底
部分とを持っており、該底部分は、第７図に示す通り、
アノードをステンレススチール板４３から精密に離間さ
せる。取り付けのために、ポスト４７は孤立部材４８及
び棒アノード４６の穴４９に挿通され、ナツト５１で固
着される。
各アノード４６、マグネトロン走路４４の長い側よりわ
ずかに短い真直な棒である。各アノードの湾曲した、は
ぼ半円筒型の外向き面５２は、磁力線Ｂ（第７図）の形
状と緊密に一致する。アンド４６は、ワイヤ導線５３を
通して、例えば＋５０ボルト乃至＋１４０ボルトのバイ
アスで数アンペアの電流を供給することのできる普通の
電源５４に接続されている。好都合なことに、該導線を
プラズマから絶縁し、該ワイヤにおける放電を阻止する
ために、絶縁ビーズ５６（又はその他の適当な絶縁部材
）が導線５３の該ハウジング内の部分に沿って装置され
ている。典型的な作動は、公称２０インチ長のマグネト
ロン電極については１００乃至１２０ボルトで２乃至４
アンペアで行なわれる。
ずかに短い真直な棒である。各アノードの湾曲した、は
ぼ半円筒型の外向き面５２は、磁力線Ｂ（第７図）の形
状と緊密に一致する。アンド４６は、ワイヤ導線５３を
通して、例えば＋５０ボルト乃至＋１４０ボルトのバイ
アスで数アンペアの電流を供給することのできる普通の
電源５４に接続されている。好都合なことに、該導線を
プラズマから絶縁し、該ワイヤにおける放電を阻止する
ために、絶縁ビーズ５６（又はその他の適当な絶縁部材
）が導線５３の該ハウジング内の部分に沿って装置され
ている。典型的な作動は、公称２０インチ長のマグネト
ロン電極については１００乃至１２０ボルトで２乃至４
アンペアで行なわれる。
前述の通り、逆線形マグネトロンイオン源４０の装置場
所又はステーションは、スパッタリング領域２６又は２
７の外側であるが、関連のプラズマの中であり、これは
ほぼ真空スパッタリングチャンバ全体にわたって延在す
る。作動中、電源５４は電極組立体３１及びステンレス
スチール板４３に対してステンレススチール製の棒アノ
ード４６を例えば１００乃至１２０ボルトの正ＤＣ電圧
に保つために使われ、該電極組立体３１及び板４３は、
システムのグランド電位であり、周囲のプラズマ中の電
子に対してはより大きな正電子である。第７図に最も明
瞭に示されているように、アノードの湾曲面５２は、磁
力線Ｂにほぼ垂直な電気力線Ｅを提供する。附随するプ
ラズマ中の電子は正電位のアノード４６の方へ加速され
、発生したＥＸＥの場により該マグネトロン走路に沿っ
て捕らえられ又は拘束され、隣接の入口マニホルド５７
を介して供給される反応ガスとの衝突の確率を大幅に増
大させて、走路の形態４４により画定される強いプラズ
マを発生させる６その強いプラズマは反応ガスから多数
のイオンを発生させ、該イオンは、該アノードと背景プ
ラズマとの間に存在する電位勾配によりアノード４６か
ら離反する方へ、基板に向かって加速される。差し向け
られたこれらの強力なイオンは、反応プロセスを促進さ
せて、例えば、反応ガスとして酸素を使って、スパッタ
リングされた金属の酸化を促進する。
所又はステーションは、スパッタリング領域２６又は２
７の外側であるが、関連のプラズマの中であり、これは
ほぼ真空スパッタリングチャンバ全体にわたって延在す
る。作動中、電源５４は電極組立体３１及びステンレス
スチール板４３に対してステンレススチール製の棒アノ
ード４６を例えば１００乃至１２０ボルトの正ＤＣ電圧
に保つために使われ、該電極組立体３１及び板４３は、
システムのグランド電位であり、周囲のプラズマ中の電
子に対してはより大きな正電子である。第７図に最も明
瞭に示されているように、アノードの湾曲面５２は、磁
力線Ｂにほぼ垂直な電気力線Ｅを提供する。附随するプ
ラズマ中の電子は正電位のアノード４６の方へ加速され
、発生したＥＸＥの場により該マグネトロン走路に沿っ
て捕らえられ又は拘束され、隣接の入口マニホルド５７
を介して供給される反応ガスとの衝突の確率を大幅に増
大させて、走路の形態４４により画定される強いプラズ
マを発生させる６その強いプラズマは反応ガスから多数
のイオンを発生させ、該イオンは、該アノードと背景プ
ラズマとの間に存在する電位勾配によりアノード４６か
ら離反する方へ、基板に向かって加速される。差し向け
られたこれらの強力なイオンは、反応プロセスを促進さ
せて、例えば、反応ガスとして酸素を使って、スパッタ
リングされた金属の酸化を促進する。
要約すると、作動中、細長い逆線形マグネトロンイオン
源４０は、その長手寸法が基板支持ドラム１４の全高に
わたり、その狭い寸法が回転方向に平行な該支持体の周
囲に沿って画定されるようにマグネトロン走路４４によ
り画定される強い細長い反応ゾーンを提供する。単一の
スパッタリングゾーン外のほぼ全容積を、電源モードに
おいて、酸化のために使わなければならなかったのと対
照的に、本発明のイオン源４０は幅がわずかに約５乃至
６インチで直径２９インチのドラム１４の周囲のわずか
な部分を占めるに過ぎない（５″／πＤ＝５″／９１″
＝５．５％）。しかしながら、強力な磁界増強されたプ
ラズマ反応により、この反応ゾーンは、普通は１回で、
蒸着された薄膜を完全に酸化する。イオン源の寸法が小
さくて、反応速度が速いので、規模を大きくすることが
でき、線形マグネトロン増強スパッタリングカソード等
の複数の蒸着装置及び逆線形マグネトロン酸化反応装置
を使って速度を高め、容積を増大させ、処理量を増やし
、かつ蒸着される被膜の組成を選択する融通性を高める
ことができる。
源４０は、その長手寸法が基板支持ドラム１４の全高に
わたり、その狭い寸法が回転方向に平行な該支持体の周
囲に沿って画定されるようにマグネトロン走路４４によ
り画定される強い細長い反応ゾーンを提供する。単一の
スパッタリングゾーン外のほぼ全容積を、電源モードに
おいて、酸化のために使わなければならなかったのと対
照的に、本発明のイオン源４０は幅がわずかに約５乃至
６インチで直径２９インチのドラム１４の周囲のわずか
な部分を占めるに過ぎない（５″／πＤ＝５″／９１″
＝５．５％）。しかしながら、強力な磁界増強されたプ
ラズマ反応により、この反応ゾーンは、普通は１回で、
蒸着された薄膜を完全に酸化する。イオン源の寸法が小
さくて、反応速度が速いので、規模を大きくすることが
でき、線形マグネトロン増強スパッタリングカソード等
の複数の蒸着装置及び逆線形マグネトロン酸化反応装置
を使って速度を高め、容積を増大させ、処理量を増やし
、かつ蒸着される被膜の組成を選択する融通性を高める
ことができる。
回転可能なドラムとバッフル付きマグネトロン増強線形
スパッタリングカソード及び逆マグネトロン増強イオン
源反応装置との組合わせは、最小限のマスキングで、平
面にも湾曲した不規則な形状の基板にも計ることのでき
る厚みで、高速、精密制御可能な光学的性質の金属及び
誘電体層を設けた。又、複数の被覆処理回数で、与えら
れた層を作り上げるため、カソードアークはコーティン
グの一部のみを意味するので、該アークの効果は大幅に
減少する。又、金属モードで作動するときには、マグネ
トロンアークは普通は頻度が少な（かつ弱い。
スパッタリングカソード及び逆マグネトロン増強イオン
源反応装置との組合わせは、最小限のマスキングで、平
面にも湾曲した不規則な形状の基板にも計ることのでき
る厚みで、高速、精密制御可能な光学的性質の金属及び
誘電体層を設けた。又、複数の被覆処理回数で、与えら
れた層を作り上げるため、カソードアークはコーティン
グの一部のみを意味するので、該アークの効果は大幅に
減少する。又、金属モードで作動するときには、マグネ
トロンアークは普通は頻度が少な（かつ弱い。
上記のプロセスは、ターゲットを金属モードで作動させ
ることができる大気中で、シリコン、タンタル、チタン
、鉄にれに限定されない）等のスパッタリング金属及び
他のスパッタリング可能な材料を蒸着することを含み最
高速度のスパッタリングを特徴とし、一方、該機械内の
どこかに、好ましくはマグネトロン増強スパッタリング
を使って、新しく蒸着された膜を、これを例えば酸化物
に変える活性雰囲気にさらすイオンプロセスを行なう。
ることができる大気中で、シリコン、タンタル、チタン
、鉄にれに限定されない）等のスパッタリング金属及び
他のスパッタリング可能な材料を蒸着することを含み最
高速度のスパッタリングを特徴とし、一方、該機械内の
どこかに、好ましくはマグネトロン増強スパッタリング
を使って、新しく蒸着された膜を、これを例えば酸化物
に変える活性雰囲気にさらすイオンプロセスを行なう。
該金属は好ましくは、後の反応プロセス中に酸化を完了
させるため、原子数個分の厚みに蒸着されるに過ぎない
。普通は、ＳｉＯ□等の材料の所望の厚みの酸化物層を
形成するために、スパッタリング蒸着、酸化、スパッタ
リング蒸着、酸化のプロセスを必要に応じて繰り返す。
させるため、原子数個分の厚みに蒸着されるに過ぎない
。普通は、ＳｉＯ□等の材料の所望の厚みの酸化物層を
形成するために、スパッタリング蒸着、酸化、スパッタ
リング蒸着、酸化のプロセスを必要に応じて繰り返す。
次に、若しＴａ２０５等の別の層を形成しなければなら
ない場合には、同じ反復プロセスを繰り返す。当然に、
酸化物だけ、酸化物及び金属、又は金属だけの複合層を
形成するために、必要に応じて色々な酸化物形成サイク
ル及び金属蒸着サイクルを行なうことができる。
ない場合には、同じ反復プロセスを繰り返す。当然に、
酸化物だけ、酸化物及び金属、又は金属だけの複合層を
形成するために、必要に応じて色々な酸化物形成サイク
ル及び金属蒸着サイクルを行なうことができる。
上記のように、酸化反応を起こさせるために、イオン銃
やプレーナーマグネトロン等のイオン源からの局所的に
強くイオン化した活性プラズマを使う。マグネトロンス
パッタリング蒸着された金属膜の均一度は精密であり、
筒状構成はスバッタノング材料の均一な分布を可能にす
る。従って、殆どあらゆる幅及び長さのカソードでプロ
セスを時間及び電力制御することにより、従来のＤＣマ
グネトロン反応プロセスに伴う制御可能性、計測可能性
、及び処理量に関する歴史的問題を克服することができ
る。下記の例において示すように、この能力は、従来の
真空蒸発プロセスを使っては蒸着困難な１６分の１可視
波長光学層等の断片的光学層の精密蒸着を可能にする。
やプレーナーマグネトロン等のイオン源からの局所的に
強くイオン化した活性プラズマを使う。マグネトロンス
パッタリング蒸着された金属膜の均一度は精密であり、
筒状構成はスバッタノング材料の均一な分布を可能にす
る。従って、殆どあらゆる幅及び長さのカソードでプロ
セスを時間及び電力制御することにより、従来のＤＣマ
グネトロン反応プロセスに伴う制御可能性、計測可能性
、及び処理量に関する歴史的問題を克服することができ
る。下記の例において示すように、この能力は、従来の
真空蒸発プロセスを使っては蒸着困難な１６分の１可視
波長光学層等の断片的光学層の精密蒸着を可能にする。
４、号１の回転目形システム
第８図は別のシステムＩＯＡを示し、このシステムは、
真空スパッタリングチャンバの相対する側に位置する一
対の真空ポンプシステム１２−１２、ドラム１４の内側
にあって外方を向いたジノコン等の材料を蒸着するため
の複数の装置２６及びタンタル等の材料を蒸着するため
の装置２７、及び回転ドラム１４の外側に散在され内方
を向いている酸化又は他の反応装置２８を備えている。
真空スパッタリングチャンバの相対する側に位置する一
対の真空ポンプシステム１２−１２、ドラム１４の内側
にあって外方を向いたジノコン等の材料を蒸着するため
の複数の装置２６及びタンタル等の材料を蒸着するため
の装置２７、及び回転ドラム１４の外側に散在され内方
を向いている酸化又は他の反応装置２８を備えている。
図示のシステムは、管等の工作物の周囲を内側スパッタ
リングステーション及び外側スパッタリングステーショ
ンの両方に均等に露出させるために、遊星歯車基板取り
付け・駆動装置２５を備えている。この装置と、複数の
シリコン、タンタル及び酸素装置により、シリコン及び
タンクル層の形成及び前記層の酸化を高速で多数の基板
に対して行なうことができる。例えば、ＳｉＯ□及びＴ
ａｘｅｓから成る複合層は、シリコン蒸着装置２６及び
タンタル蒸着装置２７を順番に作動させながら、酸化装
置２８を連続的に作動させることにより形成することが
できる。
リングステーション及び外側スパッタリングステーショ
ンの両方に均等に露出させるために、遊星歯車基板取り
付け・駆動装置２５を備えている。この装置と、複数の
シリコン、タンタル及び酸素装置により、シリコン及び
タンクル層の形成及び前記層の酸化を高速で多数の基板
に対して行なうことができる。例えば、ＳｉＯ□及びＴ
ａｘｅｓから成る複合層は、シリコン蒸着装置２６及び
タンタル蒸着装置２７を順番に作動させながら、酸化装
置２８を連続的に作動させることにより形成することが
できる。
本発明の回転真空スパッタリングシステムの更に他の実
施例が第９図に示されている。図示の装置１０Ｂは、一
対の真空ポンプシステム１２と、４つの回転ドラム１４
とを備えており、その各々は、シリコン等の材料のため
の蒸着装置２６及びタンタル等の材料のための蒸着装置
２７の外部アレイと、酸化又は他の反応装置２８とを備
えている。
施例が第９図に示されている。図示の装置１０Ｂは、一
対の真空ポンプシステム１２と、４つの回転ドラム１４
とを備えており、その各々は、シリコン等の材料のため
の蒸着装置２６及びタンタル等の材料のための蒸着装置
２７の外部アレイと、酸化又は他の反応装置２８とを備
えている。
第１Ｏ図は第８図のシステムに対する代わりのシステム
ＩＯｃの略図であり、ドラム１４の内側及び外側に蒸着
及び／又は反応装置が配置されている。閉じた据付は中
空大気圧シリンダ又はドラム６７が回転自在ドラム１４
内に配置されている。蒸着及び反応装置２６−２８を内
ドラム６７に取り付けて、ドラム１４の内側及び外側か
ら被覆することができる。ポンプ管や電線のような設備
も内ドラム６７に取り付けることができるので、このよ
うな設備や関連するリーク及び汚染をドラム１４の真空
処理環境から隔離することができる。
ＩＯｃの略図であり、ドラム１４の内側及び外側に蒸着
及び／又は反応装置が配置されている。閉じた据付は中
空大気圧シリンダ又はドラム６７が回転自在ドラム１４
内に配置されている。蒸着及び反応装置２６−２８を内
ドラム６７に取り付けて、ドラム１４の内側及び外側か
ら被覆することができる。ポンプ管や電線のような設備
も内ドラム６７に取り付けることができるので、このよ
うな設備や関連するリーク及び汚染をドラム１４の真空
処理環境から隔離することができる。
第１１図は第１図乃至第３図の回転シリングに代わる別
の装置１０Ｄを示している。ここでは、（１）経路１１
６に沿ったシャフト１６の（又はシャフト１６に沿った
ドラム１４の）鉛直移動及び（２）経路１１８に沿った
ドラムの回転移動の組合せによって、ドラムは螺旋状に
移動する（矢Ｅｎ １４ Ｈを参照されたい）。いくつ
かの駆動装置の一つでは、シャフト１６が軸受は手段を
用いて端部で回転自在に取り付けられ、モータ又は他の
駆動手段が、シャフト及びドラムを経路１４Ｒに沿って
回転させるため、例えば歯車駆動機構によって作動的に
シャフトに接続されている。シャフト駆動モータ及び軸
受取付は部は、経路１４Ｔに沿ってドラムを並進させる
螺子駆動部又はそれと同等のものに支持されている。
の装置１０Ｄを示している。ここでは、（１）経路１１
６に沿ったシャフト１６の（又はシャフト１６に沿った
ドラム１４の）鉛直移動及び（２）経路１１８に沿った
ドラムの回転移動の組合せによって、ドラムは螺旋状に
移動する（矢Ｅｎ １４ Ｈを参照されたい）。いくつ
かの駆動装置の一つでは、シャフト１６が軸受は手段を
用いて端部で回転自在に取り付けられ、モータ又は他の
駆動手段が、シャフト及びドラムを経路１４Ｒに沿って
回転させるため、例えば歯車駆動機構によって作動的に
シャフトに接続されている。シャフト駆動モータ及び軸
受取付は部は、経路１４Ｔに沿ってドラムを並進させる
螺子駆動部又はそれと同等のものに支持されている。
螺旋移動１４Ｈにより、ドラムの円周に沿っているだけ
ではなく、ドラムの最上位置と最下位置の間を占めてい
る鉛直寸法全体にわたる複数のターゲット／源を使用す
ることができる。
ではなく、ドラムの最上位置と最下位置の間を占めてい
る鉛直寸法全体にわたる複数のターゲット／源を使用す
ることができる。
螺旋移動は、複数の蒸着装置２６．２７及びイオン源反
応装置２８の異なるもの又はそれらの全ての前方で別々
の基板１５を横切らせ、各ターゲット及び源により行な
われる蒸着及び反応を平均化し、各源が不均一であると
きでも、もっと均一な蒸着及び反応を行なう。
応装置２８の異なるもの又はそれらの全ての前方で別々
の基板１５を横切らせ、各ターゲット及び源により行な
われる蒸着及び反応を平均化し、各源が不均一であると
きでも、もっと均一な蒸着及び反応を行なう。
前に言及したように、ドラム１４の鉛直移動１４Ｔは、
−回の装填で処理することのできる基板の数を増加させ
る。すなわち、ドラムの軸線方向寸法（及び基板の数及
び／又は寸法）が蒸着及び反応装置２６−２８よりも太
き（なるように増加したとき、鉛直移動によって、大面
積をカバーすることができ、比較的小さなターゲットを
装填することができる。
−回の装填で処理することのできる基板の数を増加させ
る。すなわち、ドラムの軸線方向寸法（及び基板の数及
び／又は寸法）が蒸着及び反応装置２６−２８よりも太
き（なるように増加したとき、鉛直移動によって、大面
積をカバーすることができ、比較的小さなターゲットを
装填することができる。
最後に（これで完全ではない）、ドラム１４をカバー６
８によりその端部で密封することができ、シャフト１６
は、回転する鉄流体シールのような標準的な真空マウン
トを介しカバーを貫通して取り付けられている。
８によりその端部で密封することができ、シャフト１６
は、回転する鉄流体シールのような標準的な真空マウン
トを介しカバーを貫通して取り付けられている。
第１２図を参照すると、別の代わりの回転実施例１０Ｅ
では、経路１１８Ａ及び１１８Ｂに沿った回転移動及び
典型的には上部ゾーン６９Ｕ及び下部ゾーン６９Ｌの間
の一致する又は平行な経路１１６Ａ及び１１６Ｂに沿っ
た鉛直移動のため、一対の同軸回転円筒ドラム１４Ａ及
び１４Ｂが取り付けられている。当業者によって多くの
取付は及び駆動装置が容易に行なわれるであろう０例え
ば、上ドラム１４Ａ及び下ドラム１４Ｂを各上端及び下
端で同軸シャフトに取り付けることができ、そのシャフ
トは、第１１図に関して説明したのと同様に取り付けら
れ駆動される。そのゾーンは各々蒸着及び反応に又はそ
の逆に用いられてもよい。代わりに、そのゾーンは異な
る層に用いられてもよく、例えば、ゾーン６９Ｕ及び６
９Ｌは、ＳＬ、 ５１０２． Ｔａ、Ｔａ２Ｏ３等の特
定の材料の蒸着のため、又は蒸着及び反応のための蒸着
装置又は蒸着及び反応装置を各々含んでいてもよい。作
動中、２つのドラム１４Ａ、１４Ｂは、処理中に一回転
移動又は二回転移動するため、一方が上ゾーン６９Ｕに
対して、他方が下ゾーン６９Ｌに対して鉛直方向に往復
運動する。鉛直割出し及び処理サイクルは、特定の被膜
設計が完了するまで、必要なだけ繰り返される。
では、経路１１８Ａ及び１１８Ｂに沿った回転移動及び
典型的には上部ゾーン６９Ｕ及び下部ゾーン６９Ｌの間
の一致する又は平行な経路１１６Ａ及び１１６Ｂに沿っ
た鉛直移動のため、一対の同軸回転円筒ドラム１４Ａ及
び１４Ｂが取り付けられている。当業者によって多くの
取付は及び駆動装置が容易に行なわれるであろう０例え
ば、上ドラム１４Ａ及び下ドラム１４Ｂを各上端及び下
端で同軸シャフトに取り付けることができ、そのシャフ
トは、第１１図に関して説明したのと同様に取り付けら
れ駆動される。そのゾーンは各々蒸着及び反応に又はそ
の逆に用いられてもよい。代わりに、そのゾーンは異な
る層に用いられてもよく、例えば、ゾーン６９Ｕ及び６
９Ｌは、ＳＬ、 ５１０２． Ｔａ、Ｔａ２Ｏ３等の特
定の材料の蒸着のため、又は蒸着及び反応のための蒸着
装置又は蒸着及び反応装置を各々含んでいてもよい。作
動中、２つのドラム１４Ａ、１４Ｂは、処理中に一回転
移動又は二回転移動するため、一方が上ゾーン６９Ｕに
対して、他方が下ゾーン６９Ｌに対して鉛直方向に往復
運動する。鉛直割出し及び処理サイクルは、特定の被膜
設計が完了するまで、必要なだけ繰り返される。
第１３図に示す別の実施例１０Ｆ（明快な理解のためド
ラム取付はシャフトが削除されている）では、円筒スパ
ッタリングシステムのドラム１４Ｆは駆動システム７４
を組み入れており、そのシステム７４は別々の基板支持
体７５を備え、各支持体は、振れる又は回転することが
できるようにシャフト軸線１２２に配置され、複数の基
板支持体側面７６を走向中に作業ステーション（図示せ
ず）に露出し、被覆機械の能力を増加することができる
。ドラム１４Ｆはその側面に一連の切抜き７７を有して
おり、その切抜きは基板支持体７５の各側面７６の寸法
及び形状に対応している。有用な基板支持体は、（１）
各列又は各面の基板を蒸着及び反応装置に向けるため１
８０°回転する平行な基板支持面７６から成る２面装置
と、（２）水平断面が円形、楕円等の別々のドラムと、
（３）（三角形又は多角形断面の）複数面をもつ支持体
とを備えている。（支持体７５の様々な断面形を包含さ
せるため、すなわち、２面、多角形、円形及びその他の
形状を示すため、便宜上−円筒”を使用する。）代わり
に、大気圧（又は少なくとも処理領域と同じ程度の真空
度ではない）の密封された内ドラム７８を備えることが
できる。
ラム取付はシャフトが削除されている）では、円筒スパ
ッタリングシステムのドラム１４Ｆは駆動システム７４
を組み入れており、そのシステム７４は別々の基板支持
体７５を備え、各支持体は、振れる又は回転することが
できるようにシャフト軸線１２２に配置され、複数の基
板支持体側面７６を走向中に作業ステーション（図示せ
ず）に露出し、被覆機械の能力を増加することができる
。ドラム１４Ｆはその側面に一連の切抜き７７を有して
おり、その切抜きは基板支持体７５の各側面７６の寸法
及び形状に対応している。有用な基板支持体は、（１）
各列又は各面の基板を蒸着及び反応装置に向けるため１
８０°回転する平行な基板支持面７６から成る２面装置
と、（２）水平断面が円形、楕円等の別々のドラムと、
（３）（三角形又は多角形断面の）複数面をもつ支持体
とを備えている。（支持体７５の様々な断面形を包含さ
せるため、すなわち、２面、多角形、円形及びその他の
形状を示すため、便宜上−円筒”を使用する。）代わり
に、大気圧（又は少なくとも処理領域と同じ程度の真空
度ではない）の密封された内ドラム７８を備えることが
できる。
ある取付は及び駆動装置では、各支持体７５のシャフト
１２２をドラム１４Ｆの上端及び下端に回転自在に軸受
けすることができる。典型的には歯車駆動又は他の適当
なシステムを介して作動するモータがシステムコンピュ
ータ制御下で支持体を回転させ、選択的に割出し又は連
続的に各円周面７６を半径方向外方の外周作業ステーシ
ョンに向ける。代わりに、面７６を作業ステーションに
向ける遊星歯車装置によって、円筒支持体７５を配置し
回転させることができる。
１２２をドラム１４Ｆの上端及び下端に回転自在に軸受
けすることができる。典型的には歯車駆動又は他の適当
なシステムを介して作動するモータがシステムコンピュ
ータ制御下で支持体を回転させ、選択的に割出し又は連
続的に各円周面７６を半径方向外方の外周作業ステーシ
ョンに向ける。代わりに、面７６を作業ステーションに
向ける遊星歯車装置によって、円筒支持体７５を配置し
回転させることができる。
第１４図は、スパイダシステム１０Ｇの形式の別の円筒
装置を示しており、その装置は連続的な（すなわち邪魔
されない）蒸着及び反応処理を可能にする。フレーム１
３０は対になった半径方向上支持アーム及び下支持アー
ム１３２−１３３から成り、各対は円筒１３４（第１３
図の実施例１０Ｆに関して説明したいずれの形状でもよ
い）を回転自在に支持しかつその円筒を処理ステーショ
ン１３５Ａ−１３５Ｄの間で割出しする。以下で説明す
るように、−以上の材料を各ステーションで蒸着させ及
び／又は反応させることができる。代わりに管等の支持
物を支持体に取り付けてもよい。
装置を示しており、その装置は連続的な（すなわち邪魔
されない）蒸着及び反応処理を可能にする。フレーム１
３０は対になった半径方向上支持アーム及び下支持アー
ム１３２−１３３から成り、各対は円筒１３４（第１３
図の実施例１０Ｆに関して説明したいずれの形状でもよ
い）を回転自在に支持しかつその円筒を処理ステーショ
ン１３５Ａ−１３５Ｄの間で割出しする。以下で説明す
るように、−以上の材料を各ステーションで蒸着させ及
び／又は反応させることができる。代わりに管等の支持
物を支持体に取り付けてもよい。
スパイダシステム１０Ｇのある変更例では、ステーショ
ン１３５Ａ−１３５Ｄは、−又はいくつかの単分子層の
材料を蒸着又は反応させるために備えられている０例え
ばステーション１３５Ａ、１３５Ｂ、１３５Ｃ及び１３
５Ｄは各々シリコン蒸着装置、酸化装置、タンクル蒸着
装置及び酸化装置を含むことができる。
ン１３５Ａ−１３５Ｄは、−又はいくつかの単分子層の
材料を蒸着又は反応させるために備えられている０例え
ばステーション１３５Ａ、１３５Ｂ、１３５Ｃ及び１３
５Ｄは各々シリコン蒸着装置、酸化装置、タンクル蒸着
装置及び酸化装置を含むことができる。
作動中、フレーム組立体１３０は所定の作業ステーショ
ンに割出しされ、各支持体は蒸着及び／又は反応のため
回転する。所定のステーションへの割出し及び処理サイ
クルは、所望の被膜設計が完了するまで繰り返される。
ンに割出しされ、各支持体は蒸着及び／又は反応のため
回転する。所定のステーションへの割出し及び処理サイ
クルは、所望の被膜設計が完了するまで繰り返される。
この変更例では、ステーションの間の迅速な移り変わり
は処理量を維持する。
は処理量を維持する。
代わりに各ステーションを単分子層の蒸着又は反応にで
はなく単数又は複数の材料の特定形式に対して提供する
ことができる。例えば、各ステーションはＳｉ又はＴａ
蒸着装置及び関連する酸化装置を含んで、関連するシリ
ンダの一回転／通過又は多数回転／通過の間に所望の厚
さの５ｉｎ２又はＴａ２Ｏｇを形成することができる。
はなく単数又は複数の材料の特定形式に対して提供する
ことができる。例えば、各ステーションはＳｉ又はＴａ
蒸着装置及び関連する酸化装置を含んで、関連するシリ
ンダの一回転／通過又は多数回転／通過の間に所望の厚
さの５ｉｎ２又はＴａ２Ｏｇを形成することができる。
システムの融通性を高めかつ被膜速度を高めるため、蒸
＠／反応装置を、各作業ステーションで基板支持シリン
ダ１３４の半径方向内方及び半径方向外方の両方に取り
付けることができる。
＠／反応装置を、各作業ステーションで基板支持シリン
ダ１３４の半径方向内方及び半径方向外方の両方に取り
付けることができる。
５、回転システムの の ・
特別の例を考察する前に、回転マグネトロンスパッタリ
ング装置を作動させる本発明の現在好適な方法に使用さ
れる順次ステップを検討すると有益である。後述の例は
、第１図乃至第３図に示されている単回転及び二重回転
装置を使って得られてものであるので、作動方法は、こ
の装置と、四つ（或はもっと多数）の金属スパッタリン
グ及び酸化／反応ステーションを使用するこの装置の変
形実施例とに結び付いている。簡単のため、スパッタリ
ング装置の例示的な線形マグネトロン増強形式をカソー
ド又はスパックリングカソードと呼ぶ。
ング装置を作動させる本発明の現在好適な方法に使用さ
れる順次ステップを検討すると有益である。後述の例は
、第１図乃至第３図に示されている単回転及び二重回転
装置を使って得られてものであるので、作動方法は、こ
の装置と、四つ（或はもっと多数）の金属スパッタリン
グ及び酸化／反応ステーションを使用するこの装置の変
形実施例とに結び付いている。簡単のため、スパッタリ
ング装置の例示的な線形マグネトロン増強形式をカソー
ド又はスパックリングカソードと呼ぶ。
初めに、反射体又は管又はその他の基板をドラムの周囲
に取り付ける。次に真空囲い／チャンバを例えばｌ Ｘ
１０−’ｔｏｒｒの背景圧まで排気して、所定速度の
ドラム回転を開始させる。
に取り付ける。次に真空囲い／チャンバを例えばｌ Ｘ
１０−’ｔｏｒｒの背景圧まで排気して、所定速度の
ドラム回転を開始させる。
次に、スパッタリングガス（例えばアルゴン）を入口マ
ニホルド３７を介して流通させるとともに付属の電源３
３を介して電力をカソード３１に供給することにより、
所定被覆処理中に使われる予定の金属スパッタリングカ
ソードを始動させる。蒸着（蒸着プラス酸化）被覆サイ
クルの開始以前は、蒸着を阻止するためにカソードシャ
ッタを閉じておく。
ニホルド３７を介して流通させるとともに付属の電源３
３を介して電力をカソード３１に供給することにより、
所定被覆処理中に使われる予定の金属スパッタリングカ
ソードを始動させる。蒸着（蒸着プラス酸化）被覆サイ
クルの開始以前は、蒸着を阻止するためにカソードシャ
ッタを閉じておく。
スパッタリングカソードを始動させた後、イオン！、４
０を始動させる。前述の通り、イオン源４０はスパッタ
リングカソード３０の作動に伴うプラズマを利用して作
動するので、予めスパッタリングカソードを作動させて
おかなければならない。酸化モードで動作するスパッタ
リングカソード３０等の他の成るイオン源は、独立した
プラズマに依存して作動するものではないが、該装置も
、スパッタリングカソードの動作が安定するまでは作動
させないほうがよい。入口マニホルド５７を介して酸素
その他の所望の反応ガス又はその混合物を流入させかつ
電源５４を介して電力を供給することにより、イオン源
を始動させる。
０を始動させる。前述の通り、イオン源４０はスパッタ
リングカソード３０の作動に伴うプラズマを利用して作
動するので、予めスパッタリングカソードを作動させて
おかなければならない。酸化モードで動作するスパッタ
リングカソード３０等の他の成るイオン源は、独立した
プラズマに依存して作動するものではないが、該装置も
、スパッタリングカソードの動作が安定するまでは作動
させないほうがよい。入口マニホルド５７を介して酸素
その他の所望の反応ガス又はその混合物を流入させかつ
電源５４を介して電力を供給することにより、イオン源
を始動させる。
スパッタリングカソードとイオン源カソードとの動作状
態が安定し、即ち選択された電力、ガス流量及びガス圧
が安定し、ドラムが特定の回転速度で作動して、選択さ
れた蒸着及び酸化速度を与えるようになったとき、シャ
ッターを選択的に開くことによって、所望の蒸着及び酸
化を進行させることができる。例えば、２つのスパッタ
リング及び２つの酸化ステーション（１つの酸化ステー
ションでもよい）をドラム１４の周囲に金属１カソード
、イオン源酸化剤、金属２カソード及びイオン源酸化剤
の順に配置して、関連するスパッタリングカソードのシ
ャッタ開放手順により下記の被膜を得ることができる（
酸化しない層が蒸着されているときを除き、酸化は連続
的であって、酸化装置のシャッタは開いたままであり、
非酸化時間中は、酸化手段は例えば例２の金属１のよう
にシャッタを閉じておくことにより、非作動状態になる
ことに留意されたい）。
態が安定し、即ち選択された電力、ガス流量及びガス圧
が安定し、ドラムが特定の回転速度で作動して、選択さ
れた蒸着及び酸化速度を与えるようになったとき、シャ
ッターを選択的に開くことによって、所望の蒸着及び酸
化を進行させることができる。例えば、２つのスパッタ
リング及び２つの酸化ステーション（１つの酸化ステー
ションでもよい）をドラム１４の周囲に金属１カソード
、イオン源酸化剤、金属２カソード及びイオン源酸化剤
の順に配置して、関連するスパッタリングカソードのシ
ャッタ開放手順により下記の被膜を得ることができる（
酸化しない層が蒸着されているときを除き、酸化は連続
的であって、酸化装置のシャッタは開いたままであり、
非酸化時間中は、酸化手段は例えば例２の金属１のよう
にシャッタを閉じておくことにより、非作動状態になる
ことに留意されたい）。
１、 金属ｌ蒸着、酸化、金属２蒸着、酸化−金属１
酸化物上に金属２酸化物： ２、 金属１ （酸化装置シャッタが閉じている）、
金属２、酸化→金属１上に金属２酸化物； ３、 金属１、酸化、金属２（酸化装置シャッタが閉
じている）−金属１酸化物上に金属４、 金属２（酸
化装置シャッタが閉じている）、金属１、酸化−金属２
上に金属１酸化物 ５ 金属２、酸化、金属１ （酸化装置シャックが閉
じている）−金属２酸化物上に金属ｌ ： ６ 金属ｌ及び金属２を酸化装置なしに同時に（すな
わち、金属２カソード用のシャッタと金属２カソード用
のシャッタとを同時に開き、かつ酸化装置を作動させな
い、即ちシャッタを閉じる）−金属１と金属２との混合
物の層ニ ア、 金属１と金属２とを同時に、酸化−金属１と金
属２との酸化された混合物。
酸化物上に金属２酸化物： ２、 金属１ （酸化装置シャッタが閉じている）、
金属２、酸化→金属１上に金属２酸化物； ３、 金属１、酸化、金属２（酸化装置シャッタが閉
じている）−金属１酸化物上に金属４、 金属２（酸
化装置シャッタが閉じている）、金属１、酸化−金属２
上に金属１酸化物 ５ 金属２、酸化、金属１ （酸化装置シャックが閉
じている）−金属２酸化物上に金属ｌ ： ６ 金属ｌ及び金属２を酸化装置なしに同時に（すな
わち、金属２カソード用のシャッタと金属２カソード用
のシャッタとを同時に開き、かつ酸化装置を作動させな
い、即ちシャッタを閉じる）−金属１と金属２との混合
物の層ニ ア、 金属１と金属２とを同時に、酸化−金属１と金
属２との酸化された混合物。
明らかに、複数のカソードを使って色々な材料から多層
被膜の本質的に無数の組み合わせを形成することができ
る。
被膜の本質的に無数の組み合わせを形成することができ
る。
二つ以上の金属及び／又は他の材料の混合物の形成中、
スパッタリングカソードシャッタを開いておき、かつ電
力、圧力、相対的アパーチャ寸法及び／又はカソードの
相対的個数を調整することによって一つの材料の、他の
材料に対する比を変えるのが好都合であることに留意さ
れたい。
スパッタリングカソードシャッタを開いておき、かつ電
力、圧力、相対的アパーチャ寸法及び／又はカソードの
相対的個数を調整することによって一つの材料の、他の
材料に対する比を変えるのが好都合であることに留意さ
れたい。
又、一般に、化合物又は混合物又は分離した別々の材料
である特定の層の厚みは、関連のスバ・ンタリングカソ
ードシャッタが開いでいる時間の長さにより決定される
。
である特定の層の厚みは、関連のスバ・ンタリングカソ
ードシャッタが開いでいる時間の長さにより決定される
。
以上の説明及び復述の例に基いて、当業者は、単層及び
多層金属及びその他の材料及び超電導体等の複雑な材料
を含むそれらの酸化物、窒化物、炭化物等の本質的に無
数の色々な組成物、化合物、合金及び混合物を導出する
ことができるであろう。
多層金属及びその他の材料及び超電導体等の複雑な材料
を含むそれらの酸化物、窒化物、炭化物等の本質的に無
数の色々な組成物、化合物、合金及び混合物を導出する
ことができるであろう。
複合材料及び合金の膜を形成する能力は、基板平面に対
して垂直な方向において組成が連続的に変化する膜、従
って該方向に光学的性質が連続的に変化する膜に及ぶ。
して垂直な方向において組成が連続的に変化する膜、従
って該方向に光学的性質が連続的に変化する膜に及ぶ。
組成の設定は、一つ以上のスパッタリングカソードに供
給される電力を連続的に又は周期的に変化させることに
より、又は一つ以上のスパッタリングカソードでのアパ
ーチャ即ちシャツタ開口を連続的に変えることによって
、行なうことができる。三つの重要な装置カテゴリーが
可能である。
給される電力を連続的に又は周期的に変化させることに
より、又は一つ以上のスパッタリングカソードでのアパ
ーチャ即ちシャツタ開口を連続的に変えることによって
、行なうことができる。三つの重要な装置カテゴリーが
可能である。
通肛叉肚所止菟１
基板での基板材料の屈折率から外側境界面での最も低い
実用的値まで屈折率が変化する単一の膜から成る透明反
射防止被膜を作ることができる。
実用的値まで屈折率が変化する単一の膜から成る透明反
射防止被膜を作ることができる。
普通、このような装置は、一般に２以上のオクターブ幅
の、非常に広い帯域幅にわたって有効な反射防止被膜を
設けるために使われる。
の、非常に広い帯域幅にわたって有効な反射防止被膜を
設けるために使われる。
玉盈」反射防止被膜
普通は、全般的及び選択的吸収面を金属表面に設けるた
めに使われる不透明反射防止被膜は、膜の組成を、何ら
かの金属成分１００％から、外側境界面での何らかの透
明材料１００％まで変えることによって作ることができ
る。
めに使われる不透明反射防止被膜は、膜の組成を、何ら
かの金属成分１００％から、外側境界面での何らかの透
明材料１００％まで変えることによって作ることができ
る。
連続 に をするプロフィールをもった通哩皿
屈折率プロフィールは、一定周波数の単純なプロフィー
ル、又は周波数変調されたもっと複雑なプロフィールに
することができる。かかる構造の代表的用途は、高伝導
率の領域で分離された一つ以上の離散的な狭い反射バン
ドを有する非常に狭いバンド反射体としての用途である
。かかる装置の代表的用途は、透明領域波長を持って眼
又は光学システムセンサーに入射するレーザー放射から
眼又は該センサーを保護する用途である。
ル、又は周波数変調されたもっと複雑なプロフィールに
することができる。かかる構造の代表的用途は、高伝導
率の領域で分離された一つ以上の離散的な狭い反射バン
ドを有する非常に狭いバンド反射体としての用途である
。かかる装置の代表的用途は、透明領域波長を持って眼
又は光学システムセンサーに入射するレーザー放射から
眼又は該センサーを保護する用途である。
６、本システムの 占の
線形平面マグネトロンスパッタリングステーション及び
反応プラズマステーションと結び付いた本スパッタリン
グシステムに用いる円筒回転形状は、大きな平坦及び湾
曲部品に光学的性質被膜を高速かつ均等に蒸着させる。
反応プラズマステーションと結び付いた本スパッタリン
グシステムに用いる円筒回転形状は、大きな平坦及び湾
曲部品に光学的性質被膜を高速かつ均等に蒸着させる。
管又は多角形等の部品を、二回転遊星歯車取付は装置を
備えることによって、その外周全体に均等に被覆するこ
とができる。更に、ランプガラス包絡面等の複雑な形状
に均一被膜を蒸着することができる。又、並進システム
に対するスパッタリングステーション及び反応ステーシ
ョンは、ガラスパネル等の大平坦基板に光学的性質均等
被膜を高速かつ高処理量で蒸着する用途を提供する。蒸
着の拡散に関連する与えられた電力入力について高蒸着
速度を提供する金属モード蒸着の効率と多数の基板／大
きなドラム表面積にわたる発熱は、高蒸着速度と低基板
発熱のユニークな組合わせとなり、プラスチックや他の
融点の低い材料にも被膜を高速で形成することができる
。
備えることによって、その外周全体に均等に被覆するこ
とができる。更に、ランプガラス包絡面等の複雑な形状
に均一被膜を蒸着することができる。又、並進システム
に対するスパッタリングステーション及び反応ステーシ
ョンは、ガラスパネル等の大平坦基板に光学的性質均等
被膜を高速かつ高処理量で蒸着する用途を提供する。蒸
着の拡散に関連する与えられた電力入力について高蒸着
速度を提供する金属モード蒸着の効率と多数の基板／大
きなドラム表面積にわたる発熱は、高蒸着速度と低基板
発熱のユニークな組合わせとなり、プラスチックや他の
融点の低い材料にも被膜を高速で形成することができる
。
ここで比較してみると、通常のＤＣ反応酸化物スパッタ
リングプロセスは１０オングストロ一ム／秒より小さい
酸化速度を提供するが、本プロセスは、Ｔａ２０５につ
いては約１００−１５０オングストロ一ム／秒、ＳｉＯ
□については約１００オングストローム／秒の形成速度
を提供する。ある特徴では、本発明は、球面、曲面及び
不均一な普通でない形状をした基板上への多層及び単一
層薄膜の従来真空蒸着技術に伴う困難を、このような基
板上に所定の均−又は変化する厚さのプロフィールに制
御された厚さをもつ耐久性高品質被膜を再現自在に形成
することによって除去している。従来は、様々な技術が
曲面及び平面への蒸着を制御する場合の困難を克服しよ
うとする試みに使用されてきた。例えば、何人かは、不
活性ガスを導くとともに基板を複数回回転させ蒸着材料
の雲を散乱させて、又は高速領域を覆って低速領域を整
合させることにより、部品上で蒸着速度を一定にするマ
スキング技術を用いて、均一性の問題を解決しようとし
てきた。曲面に入射する高い蒸着角度に関連する持続性
の問題は、高角度領域をマスキングすることによって解
決することができる。しかしながら、これらの方法はか
なりの困難を伴う。
リングプロセスは１０オングストロ一ム／秒より小さい
酸化速度を提供するが、本プロセスは、Ｔａ２０５につ
いては約１００−１５０オングストロ一ム／秒、ＳｉＯ
□については約１００オングストローム／秒の形成速度
を提供する。ある特徴では、本発明は、球面、曲面及び
不均一な普通でない形状をした基板上への多層及び単一
層薄膜の従来真空蒸着技術に伴う困難を、このような基
板上に所定の均−又は変化する厚さのプロフィールに制
御された厚さをもつ耐久性高品質被膜を再現自在に形成
することによって除去している。従来は、様々な技術が
曲面及び平面への蒸着を制御する場合の困難を克服しよ
うとする試みに使用されてきた。例えば、何人かは、不
活性ガスを導くとともに基板を複数回回転させ蒸着材料
の雲を散乱させて、又は高速領域を覆って低速領域を整
合させることにより、部品上で蒸着速度を一定にするマ
スキング技術を用いて、均一性の問題を解決しようとし
てきた。曲面に入射する高い蒸着角度に関連する持続性
の問題は、高角度領域をマスキングすることによって解
決することができる。しかしながら、これらの方法はか
なりの困難を伴う。
例えば、散乱は、摩耗や温度についての耐久性が低い多
孔性軟質被膜をっくるＺｎＳ／ＭｇＦ２材料に限定され
る。金属酸化物等の硬質被膜材料は、加熱したときに屈
折率が減少し、蒸発プロセスを使用したときにはフィル
ムの持続性が低下する。マスキングは、特に曲面やバル
ブ等の複雑曲面について被膜チャンバ設備の複雑性が増
し、蒸着速度を低下させる。
孔性軟質被膜をっくるＺｎＳ／ＭｇＦ２材料に限定され
る。金属酸化物等の硬質被膜材料は、加熱したときに屈
折率が減少し、蒸発プロセスを使用したときにはフィル
ムの持続性が低下する。マスキングは、特に曲面やバル
ブ等の複雑曲面について被膜チャンバ設備の複雑性が増
し、蒸着速度を低下させる。
前に示したように、本発明は、高速反応スパッタリング
法とともに簡易な軸線回転運動を用いることにより、こ
れらの問題を克服している。軸線回転は赤道軸線に沿っ
た均一性を提供し、スパッタリングに関連する固有の高
圧は極均−性についてガス散乱効果を提供する。散乱す
るガスの加熱効果を克服するにはスパッタリングされた
原子のエネルギーが高い方がよく、膜は良好な耐久性を
示す。前述のユニークな反応スパックリング法を用いる
ことによって高速が達成され、その方法では、パルプ等
の基板（これに限定されない）が高速金属スパッタリン
グゾーン及びエネルギーの高い活性プラズマを交互に通
って回転する。この回転円筒形状と平面マグネトロン及
び活性プラズマ技術との組合わせにより、所望の成果が
得られる、すなわち、大面積及び／又は多数の平坦又は
球面又は複雑な曲率に形成され及び／又は融点の低い材
料で形成されている普通でない基板を含む他の曲面基板
上に、高速にかつ制御された均一性をもって再現自在で
高耐久性の光学的薄膜被膜を提供する。
法とともに簡易な軸線回転運動を用いることにより、こ
れらの問題を克服している。軸線回転は赤道軸線に沿っ
た均一性を提供し、スパッタリングに関連する固有の高
圧は極均−性についてガス散乱効果を提供する。散乱す
るガスの加熱効果を克服するにはスパッタリングされた
原子のエネルギーが高い方がよく、膜は良好な耐久性を
示す。前述のユニークな反応スパックリング法を用いる
ことによって高速が達成され、その方法では、パルプ等
の基板（これに限定されない）が高速金属スパッタリン
グゾーン及びエネルギーの高い活性プラズマを交互に通
って回転する。この回転円筒形状と平面マグネトロン及
び活性プラズマ技術との組合わせにより、所望の成果が
得られる、すなわち、大面積及び／又は多数の平坦又は
球面又は複雑な曲率に形成され及び／又は融点の低い材
料で形成されている普通でない基板を含む他の曲面基板
上に、高速にかつ制御された均一性をもって再現自在で
高耐久性の光学的薄膜被膜を提供する。
本発明を参照してここで使用したように、”制御された
厚さのプロフィール”又は−制御された均一性等の述語
は、平面又は曲面上に精密均一厚さの被膜を蒸着するこ
とのできるというのみならず、平面又は曲面に沿って蒸
着される被膜の厚さを制御して変化させてスペクトル特
性等の所望の設計対象を達成することができるというこ
とも含んでいる。平面及び形成面上への制御された蒸着
は、５ｃｏｂｅｙ、 ５ｅｄｄｏｎ、 ５ｅｅｓｅｒら
の米国特許筒４．８５１．０９５号及び普通に譲渡され
係属していて、１９８９年７月１８日に出願され、−平
面及び非平面基板の双方に光学薄膜を蒸着するための方
法”と名付けられたＬｅＦｅｂｖｒｅらの米国特許出願
筒３８１．６０６号に開示され組み入れられており、そ
の出願は、ここで９照して組み入れられている。
厚さのプロフィール”又は−制御された均一性等の述語
は、平面又は曲面上に精密均一厚さの被膜を蒸着するこ
とのできるというのみならず、平面又は曲面に沿って蒸
着される被膜の厚さを制御して変化させてスペクトル特
性等の所望の設計対象を達成することができるというこ
とも含んでいる。平面及び形成面上への制御された蒸着
は、５ｃｏｂｅｙ、 ５ｅｄｄｏｎ、 ５ｅｅｓｅｒら
の米国特許筒４．８５１．０９５号及び普通に譲渡され
係属していて、１９８９年７月１８日に出願され、−平
面及び非平面基板の双方に光学薄膜を蒸着するための方
法”と名付けられたＬｅＦｅｂｖｒｅらの米国特許出願
筒３８１．６０６号に開示され組み入れられており、そ
の出願は、ここで９照して組み入れられている。
Ｂ、ウェブ システム
第１５図は本発明の回転マグネトロンスパツタノングシ
ステムの別の実施例７０を示し、この実施例は、本発明
の線形マグネトロンスパッタリング方法を連続又は増分
シート又はロールに適応させるものである。この装置７
０は、誘電体等の材料を可撓性基板のロール上に蒸着さ
せようとする従来の試みの障害となった温度上昇と低蒸
着速度の問題を起こさずに、単層又は多層を高速でスパ
ッタリング蒸着させるものである。
ステムの別の実施例７０を示し、この実施例は、本発明
の線形マグネトロンスパッタリング方法を連続又は増分
シート又はロールに適応させるものである。この装置７
０は、誘電体等の材料を可撓性基板のロール上に蒸着さ
せようとする従来の試みの障害となった温度上昇と低蒸
着速度の問題を起こさずに、単層又は多層を高速でスパ
ッタリング蒸着させるものである。
この連続ロール被覆装置７０は、回転ドラム７９と、内
側巻き戻しロール７１と、内側巻き取りロール７２とを
使用しており、これらは、協働して、材料の可撓性シー
ト又はウェブ７３を巻き戻しローラーから巻き戻し、該
可撓性ウェブ７３を線形マグネトロンスパッタリングス
テーションを通過させてドラム７９の周囲に間欠的に又
は連続的に前進させ、該可撓性ウェブ７３又はフィルム
を内側ロール７２上に巻き取る。
側巻き戻しロール７１と、内側巻き取りロール７２とを
使用しており、これらは、協働して、材料の可撓性シー
ト又はウェブ７３を巻き戻しローラーから巻き戻し、該
可撓性ウェブ７３を線形マグネトロンスパッタリングス
テーションを通過させてドラム７９の周囲に間欠的に又
は連続的に前進させ、該可撓性ウェブ７３又はフィルム
を内側ロール７２上に巻き取る。
この連続ロール被覆装置７０を使って、可撓性ウェブ７
３自体の上に、又は該ウェブ上に取り付けられている基
板１５上に、被膜を形成することができる。又、少な（
とも数個の作動モードが可能である。例えば、ウェブを
連続的に又は間欠的に前進させるとともに、選択された
装置又は装置群を作動させて、選択された材料を蒸着さ
せ、又は先に蒸着された材料を酸化させることにより、
ウェブ７３の全長にわたって一時に一つの層をスパッタ
リング蒸着させ、又はそれを酸化させたりすることがで
きる。多層複合膜を形成するために、次にウェブを巻き
直し、必要に応じて該プロセスを繰り返して個々の層又
は複数の層の所望の厚みを得る。
３自体の上に、又は該ウェブ上に取り付けられている基
板１５上に、被膜を形成することができる。又、少な（
とも数個の作動モードが可能である。例えば、ウェブを
連続的に又は間欠的に前進させるとともに、選択された
装置又は装置群を作動させて、選択された材料を蒸着さ
せ、又は先に蒸着された材料を酸化させることにより、
ウェブ７３の全長にわたって一時に一つの層をスパッタ
リング蒸着させ、又はそれを酸化させたりすることがで
きる。多層複合膜を形成するために、次にウェブを巻き
直し、必要に応じて該プロセスを繰り返して個々の層又
は複数の層の所望の厚みを得る。
第２に、ドラム７９の周囲長さを越えない長さまで、ウ
ェブの全部分を一時に被覆することができる。これを実
行するために、ウェブに目盛りを付して、ウェブ７３の
所望の部分を適当な装置又は装置群に向き合わせ、次に
その選択された部分にスパッタリング又は酸化操作を行
なう。次に、他の部分をこれらの又は別のステーション
群に向き合わせるために、ウェブに目盛りを付する。明
らかに、この方法は、誘電体層を含む色々な層を色々な
部分又は基板に蒸着又は形成するのについて無数の組み
合わせを可能にするものである。
ェブの全部分を一時に被覆することができる。これを実
行するために、ウェブに目盛りを付して、ウェブ７３の
所望の部分を適当な装置又は装置群に向き合わせ、次に
その選択された部分にスパッタリング又は酸化操作を行
なう。次に、他の部分をこれらの又は別のステーション
群に向き合わせるために、ウェブに目盛りを付する。明
らかに、この方法は、誘電体層を含む色々な層を色々な
部分又は基板に蒸着又は形成するのについて無数の組み
合わせを可能にするものである。
連続ロール／ウェブ被覆装置７０は、明らかに、スパッ
タリング可能な材料（金属及び酸化物を含む）の単一層
又は複数層の複合物を被覆する本発明のマグネトロンス
パッタリング装置の前述の能力を大面積連続ロール被覆
技術に拡張するものである。
タリング可能な材料（金属及び酸化物を含む）の単一層
又は複数層の複合物を被覆する本発明のマグネトロンス
パッタリング装置の前述の能力を大面積連続ロール被覆
技術に拡張するものである。
第１６図を参照すると、代わりのロール被膜システムは
、２つの一へ−フ”システム７０Ａ、７０Ｂから成り、
各システムは、遊び車６１及び供給ロール６２に関連す
るフィルム供給リール７１と１巻取りリール７２とを対
称に配置させて備えている。その利点は、もし供給速度
が各ハーフシステム７０Ａ、７０Ｂで同一に維持される
ならば平衡が保たれ、かつ主ドラム７９の回りの重なり
が少なくなって摩擦抵抗を最小にすることである。
、２つの一へ−フ”システム７０Ａ、７０Ｂから成り、
各システムは、遊び車６１及び供給ロール６２に関連す
るフィルム供給リール７１と１巻取りリール７２とを対
称に配置させて備えている。その利点は、もし供給速度
が各ハーフシステム７０Ａ、７０Ｂで同一に維持される
ならば平衡が保たれ、かつ主ドラム７９の回りの重なり
が少なくなって摩擦抵抗を最小にすることである。
第１６図に示すように、これは一方向供給システムであ
る。しかしながら、巻取り側に遊び車と送りローラを加
えることによって、フィルムはどちらの方向にも駆動す
ることができる。
る。しかしながら、巻取り側に遊び車と送りローラを加
えることによって、フィルムはどちらの方向にも駆動す
ることができる。
図示した装置では、局所的な膜張力がＴ１、Ｔ２又はＴ
ｓで示されている。これらの張力の間の関係は周知の公
式Ｔ ２ ／ Ｔ １＝ ｅ Ｘ ｐ （１”θ）から
決定することができ、ここでμは膜とドラムとの摩擦係
数、θは重なり角度である。
ｓで示されている。これらの張力の間の関係は周知の公
式Ｔ ２ ／ Ｔ １＝ ｅ Ｘ ｐ （１”θ）から
決定することができ、ここでμは膜とドラムとの摩擦係
数、θは重なり角度である。
μ＝０．５については、
θ＝３４２°ならば、Ｔ２／Ｔ、＝２０、θ＝１７１’
ならば、Ｔ２／ＴＩ＝４．５μ＝１，０については。
ならば、Ｔ２／ＴＩ＝４．５μ＝１，０については。
ｅ＝３４２０ならば、Ｔ、／Ｔ、＝３９０、θ二１７１
＠ならば、Ｔ −／ Ｔ Ｉ ” ２０、となる。明ら
かに、θが小さくなれば、膜をドラム上に滑らかに摺動
させる困難性が大きく減少する。
＠ならば、Ｔ −／ Ｔ Ｉ ” ２０、となる。明ら
かに、θが小さくなれば、膜をドラム上に滑らかに摺動
させる困難性が大きく減少する。
様々なロール被膜手段では、テフロン（登録商標）又は
フィルドテフロン（ｆｉｌｌｅｄ−Ｔｅｆｌｏｎ 、登
録商標）材料のような温度に対して安定で耐久性がある
低摩擦材料でドラムの外面を被覆して低摩擦移動を高め
ることができることに留意されたい。テフロン（登録商
標）材料又はそれと等価なものでできた棚又はフランジ
をドラムの底部又は両端に取り付けてウェブをドラム上
に配置することができる。
フィルドテフロン（ｆｉｌｌｅｄ−Ｔｅｆｌｏｎ 、登
録商標）材料のような温度に対して安定で耐久性がある
低摩擦材料でドラムの外面を被覆して低摩擦移動を高め
ることができることに留意されたい。テフロン（登録商
標）材料又はそれと等価なものでできた棚又はフランジ
をドラムの底部又は両端に取り付けてウェブをドラム上
に配置することができる。
第１７図は第２の代わりのウェブ装置７０Ｃを示してお
り、その装置では、軸線方向ローラ１５０がドラムの外
周に沿って取り付けられ、ドラムとウェブの低摩擦相対
移動を可能にする。
り、その装置では、軸線方向ローラ１５０がドラムの外
周に沿って取り付けられ、ドラムとウェブの低摩擦相対
移動を可能にする。
第１８図に示した第３の代わりのウェブ実施例７０Ｄで
は、ドラムの外周エツジの近くの鎖１４４に機械式フィ
ンガ１４２が取り付けられている。フィンガはウェブ７
３を保持しウェブとドラムとの相対移動を可能にする。
は、ドラムの外周エツジの近くの鎖１４４に機械式フィ
ンガ１４２が取り付けられている。フィンガはウェブ７
３を保持しウェブとドラムとの相対移動を可能にする。
フィンガ１４２はドラム開口１４６のある側でウェブか
ら離され、例えば従来からシート印刷分野で使用してい
る種類のカム形式部材によって、ドラム開口の反対側で
再び係合する。
ら離され、例えば従来からシート印刷分野で使用してい
る種類のカム形式部材によって、ドラム開口の反対側で
再び係合する。
Ｃ−旦仮之ス孟湊
以下に説明するように、円形基板支持体を回転させて半
径方向で異なる蒸着速度になる固有の傾向は、円板上の
基板自身を回転することにより（第１９図乃至２１図）
、蒸着装置を半径位置に比例する速度で円板に沿って半
径方向に移動させることにより（第２０図）、半径距離
の増加とともに増加するターゲット／装置幅の使用によ
り、及び／又は蒸着装置をマスキングすることにより、
修正される。
径方向で異なる蒸着速度になる固有の傾向は、円板上の
基板自身を回転することにより（第１９図乃至２１図）
、蒸着装置を半径位置に比例する速度で円板に沿って半
径方向に移動させることにより（第２０図）、半径距離
の増加とともに増加するターゲット／装置幅の使用によ
り、及び／又は蒸着装置をマスキングすることにより、
修正される。
第１９図は、主基板支持円板１６２を方向１６４に回転
できるように取り付けているシステム１６０を示してい
る。２６．２７及び２８等のスパッタカソード及び反応
ステーションが、その方の面若しくは両方の主面と反対
側の円板に向けて配置されている。均等に蒸着させるた
め、もっと小さな円板１６６に基板を取り付けることも
できる。小さな円板１６６は、独立に回転することがで
きるように取り付けることができ、又は主円板１６２の
回転速度の関数である一定の速度で小さな円板を回転さ
せる遊星歯車列の一部とすることができる。
できるように取り付けているシステム１６０を示してい
る。２６．２７及び２８等のスパッタカソード及び反応
ステーションが、その方の面若しくは両方の主面と反対
側の円板に向けて配置されている。均等に蒸着させるた
め、もっと小さな円板１６６に基板を取り付けることも
できる。小さな円板１６６は、独立に回転することがで
きるように取り付けることができ、又は主円板１６２の
回転速度の関数である一定の速度で小さな円板を回転さ
せる遊星歯車列の一部とすることができる。
代わりに、円板１６２の所定の位置に基板を取り付ける
ことができる。均等性を高めるため、スパッタカソード
／蒸着装置を、パイ形状又はターゲット／装置幅が半径
方向距離の増加とともに増加する他の形状に形成するこ
とができる。カソード／装置もマスキングすることがで
きる。
ことができる。均等性を高めるため、スパッタカソード
／蒸着装置を、パイ形状又はターゲット／装置幅が半径
方向距離の増加とともに増加する他の形状に形成するこ
とができる。カソード／装置もマスキングすることがで
きる。
円板システム１６０は連続モード又は割出しモードで作
動させることができる。連続作動については、円板１６
２が蒸着装置２６．２７及び反応装置２８を通り過ぎて
連続的に回転し、好ましくは、小さな円板１６６が回転
して軸線方向処理における均等性を高める。回転により
、円板及びその上の基板の半径方向位置は半径方向に延
びる蒸着及び反応装置２６．２７及び２８に対して変化
する。割出し作動では、ドラム１６２が作業ステーショ
ンの間を選択的に移動し、所定のステーションで処理が
行なわれている間、小さな円板１６６が回転する。
動させることができる。連続作動については、円板１６
２が蒸着装置２６．２７及び反応装置２８を通り過ぎて
連続的に回転し、好ましくは、小さな円板１６６が回転
して軸線方向処理における均等性を高める。回転により
、円板及びその上の基板の半径方向位置は半径方向に延
びる蒸着及び反応装置２６．２７及び２８に対して変化
する。割出し作動では、ドラム１６２が作業ステーショ
ンの間を選択的に移動し、所定のステーションで処理が
行なわれている間、小さな円板１６６が回転する。
第２０図に示す代わりの円板システム１６０Ａでは、２
６．２７等の蒸着装置及び／又は反応装置２８はスライ
ド装置１７０に取り付けられ、主円板１６２に対して制
御下で半径方向移動が可能であり、処理の均等性を高め
ることができる。典型的な構成では、装置は案内シャフ
ト１７２に摺動自在に取り付けられており、モータ駆動
案内ねじ１７４により、又はシステムコンピュータで制
御される電磁結合駆動装置により半径方向に並進する。
６．２７等の蒸着装置及び／又は反応装置２８はスライ
ド装置１７０に取り付けられ、主円板１６２に対して制
御下で半径方向移動が可能であり、処理の均等性を高め
ることができる。典型的な構成では、装置は案内シャフ
ト１７２に摺動自在に取り付けられており、モータ駆動
案内ねじ１７４により、又はシステムコンピュータで制
御される電磁結合駆動装置により半径方向に並進する。
この制御運動は装置の滞留時間を半径位置に適合させて
いる。すなわち、装置２６．２７及び２８の滞留時間は
円板回転の中心からの半径方向距離に正比例している。
いる。すなわち、装置２６．２７及び２８の滞留時間は
円板回転の中心からの半径方向距離に正比例している。
１７６に示すように、基板１５を円板１６２上又は小さ
な円板１６６上の所定位置に取り付けることができる。
な円板１６６上の所定位置に取り付けることができる。
第２１図は別の代わりの実施例１６０Ｂを示しており、
その実施例では、形状が円錐状プラテンに似ている遠心
力保持成形円板１６２Ａが使用され、イオン打込み等の
組立作業中、半導体ウェハを保持する。円板１６２Ａの
平面は、回転軸線１８０に対し、その法線が小さな角度
θ、典型的には数置だけ傾いている。その結果、円板１
６２Ａの回転中、遠心力成分が基板１５を円板に保持す
る。この簡易な遠心力保持方法により、高回転速度が可
能となる。このことは、各通過中に蒸着される材料の量
が制限されるので好都合である。かくして、処理量が回
転速度によって制限され、回転速度を増加することによ
り増加する。
その実施例では、形状が円錐状プラテンに似ている遠心
力保持成形円板１６２Ａが使用され、イオン打込み等の
組立作業中、半導体ウェハを保持する。円板１６２Ａの
平面は、回転軸線１８０に対し、その法線が小さな角度
θ、典型的には数置だけ傾いている。その結果、円板１
６２Ａの回転中、遠心力成分が基板１５を円板に保持す
る。この簡易な遠心力保持方法により、高回転速度が可
能となる。このことは、各通過中に蒸着される材料の量
が制限されるので好都合である。かくして、処理量が回
転速度によって制限され、回転速度を増加することによ
り増加する。
円板１６２Ａ（第２１図）は、固定された又は並進自在
の第１９図及び第２０図に示した蒸着及び反応装置２６
．２７及び２８と組み合わせて使用してもよい。固定基
板１５と基板保持小円板１６６のいずれか又は両方を成
形円板１６２Ａ内／上に取り付けてもよい。成形円板支
持体１６２Ａ自身が第１９図及び２０図に示すシステム
１６０及び１６０Ａの円板１６６に置換してもよい。
の第１９図及び第２０図に示した蒸着及び反応装置２６
．２７及び２８と組み合わせて使用してもよい。固定基
板１５と基板保持小円板１６６のいずれか又は両方を成
形円板１６２Ａ内／上に取り付けてもよい。成形円板支
持体１６２Ａ自身が第１９図及び２０図に示すシステム
１６０及び１６０Ａの円板１６６に置換してもよい。
更に別の実施例（図示せず）では、基板が据付けられて
、イオン源反応装置がＳ−ガンスパッタノンゲタ−ゲッ
トの回りを同軸に取り付けた環状イオン銃であってもよ
い。同軸装置は、蒸着装置及び（酸化装置のような）反
応装置を一緒に移動させて基板面を覆うＸＹステージ又
はＲＱステジに取り付けられる。
、イオン源反応装置がＳ−ガンスパッタノンゲタ−ゲッ
トの回りを同軸に取り付けた環状イオン銃であってもよ
い。同軸装置は、蒸着装置及び（酸化装置のような）反
応装置を一緒に移動させて基板面を覆うＸＹステージ又
はＲＱステジに取り付けられる。
Ｄ、ｌ舛工巡２スｆ込
第２２図は、本発明のマグネトロンスパッタリングシス
テムの他の代わりの実施例、即ち、平らな基板を被覆す
るように設計された直列並進システムの略図である。一
般に、直列並進型実施例は、従来技術に比して、前述の
回転型システムと同じ長所を持っている。システム８０
は、前述の回転型実施例に対して、非常に大きな平らな
基板を被覆することができるという長所も持っている。
テムの他の代わりの実施例、即ち、平らな基板を被覆す
るように設計された直列並進システムの略図である。一
般に、直列並進型実施例は、従来技術に比して、前述の
回転型システムと同じ長所を持っている。システム８０
は、前述の回転型実施例に対して、非常に大きな平らな
基板を被覆することができるという長所も持っている。
回転型システムでは、そのような大きな基板は、大き過
ぎて実用性のないドラム直径を必要とする。又、直列並
進型システム８０は、従来技術の平坦ガラス被覆システ
ムに比して、従来技術のシステムの寸法の数分の−のチ
ャンバを使用して同等の被覆処理量を提供することがで
きるという長所を持っている。
ぎて実用性のないドラム直径を必要とする。又、直列並
進型システム８０は、従来技術の平坦ガラス被覆システ
ムに比して、従来技術のシステムの寸法の数分の−のチ
ャンバを使用して同等の被覆処理量を提供することがで
きるという長所を持っている。
第２２図に示されている本発明の直列並進型システムの
実施例８０は、モジュラ−・サブチャンバを使用するの
が好ましいという意味で、代表的直列被覆システムであ
る。システム８０は三つの基本チャンバ、即ち、真空ロ
ード・ロックチャンバ８１、真空処理チャンバ８２、及
び真空アンロド・ロックチャンバ８３を備えている。各
チャンバには、独立のポンプシステム８４と、独立の高
真空弁８６とが備えられている。処理チャンバ８２は、
真空ロック８７及び８８でロード・チャンバ及びアンロ
ード・チャンバから絶縁することができる。基板は、ロ
ード・ロックチャンバ８７の真空ロック即ちドア８９を
通して装入され、アンロードチャンバ８３の同様の真空
ロック９１を通して取り出される。第２２図にその断面
が示されているチャンバは、−Ｍ的には、水平に又は垂
直に装置することのできる薄い、平らな箱である。
実施例８０は、モジュラ−・サブチャンバを使用するの
が好ましいという意味で、代表的直列被覆システムであ
る。システム８０は三つの基本チャンバ、即ち、真空ロ
ード・ロックチャンバ８１、真空処理チャンバ８２、及
び真空アンロド・ロックチャンバ８３を備えている。各
チャンバには、独立のポンプシステム８４と、独立の高
真空弁８６とが備えられている。処理チャンバ８２は、
真空ロック８７及び８８でロード・チャンバ及びアンロ
ード・チャンバから絶縁することができる。基板は、ロ
ード・ロックチャンバ８７の真空ロック即ちドア８９を
通して装入され、アンロードチャンバ８３の同様の真空
ロック９１を通して取り出される。第２２図にその断面
が示されているチャンバは、−Ｍ的には、水平に又は垂
直に装置することのできる薄い、平らな箱である。
基板を搬送するために無端コンベヤベルト９２．９３．
９４等の手段がチャンバ内に設けられている。ガラス窓
板等の基板は、該コンベヤと色々なチャンバとの開のギ
ャップを橋絡するのに十分な大きさを持っていることに
留意されたい。
９４等の手段がチャンバ内に設けられている。ガラス窓
板等の基板は、該コンベヤと色々なチャンバとの開のギ
ャップを橋絡するのに十分な大きさを持っていることに
留意されたい。
ロード・ロック・コンベヤ９２は、位置９５の基板をロ
ード・ロック８１からロック８７を通して処理チャンバ
８２内の位置９６へ移動させるのに使われる。（基板に
言及するとき、参照番号９５−９８は、基板の位置を指
すと共に基板自体も指す。）処理チャンバコンベヤ９３
は、基板を、速やかにかつ一般には一定の速度で人口位
置９６から９９の方向に処理ステーション１０１−１０
４を介して位置９７へ搬送し、そして基板を１００の方
向に処理ステーションを介して位置９６へ戻す。アンロ
ードコンベヤ８８は真空ロック８８で基板を受取り、こ
れをアンロードチャンバ８３の中に運び込む。
ード・ロック８１からロック８７を通して処理チャンバ
８２内の位置９６へ移動させるのに使われる。（基板に
言及するとき、参照番号９５−９８は、基板の位置を指
すと共に基板自体も指す。）処理チャンバコンベヤ９３
は、基板を、速やかにかつ一般には一定の速度で人口位
置９６から９９の方向に処理ステーション１０１−１０
４を介して位置９７へ搬送し、そして基板を１００の方
向に処理ステーションを介して位置９６へ戻す。アンロ
ードコンベヤ８８は真空ロック８８で基板を受取り、こ
れをアンロードチャンバ８３の中に運び込む。
希望により、ロード・ロック・チャンバ８１とアンロー
ド・ロック・チャンバ８３との外側にコンベヤを配置し
て、基板をロード・ロック・チャンバ８１に送り、基板
をアンロード・ロック・チャンバ８３から取り出すこと
ができる。
ド・ロック・チャンバ８３との外側にコンベヤを配置し
て、基板をロード・ロック・チャンバ８１に送り、基板
をアンロード・ロック・チャンバ８３から取り出すこと
ができる。
上記の通り、図示の処理チャンバ８７は、外側反応ステ
ーション１０１、中間又は内側の蒸着ステーション１０
２及び１０３、及び外側反応ステーション１０４を含む
四つの処理ステーションを内蔵している。前述の色々な
スパッタリング装置及びイオン源装置を使用することが
できる。該処理ステーションは、反応ゾーンとスパッタ
リングゾーンとを絶縁するバッフル１０６を備えている
のが好ましい。反応ステーション１０２，１０３は１色
々な材料及び金属Ｍ１及び金属Ｍ２等の金属をスパッタ
リングするために使うことができる。ステーション１０
２及び１０３と、反応ステーション１０１及び１０４は
、上記の線形マグネトロンスパッタリング装置３０と逆
マグネトロンイオン源４０とをそれぞれ使用すると好都
合である。装置３０及び４０の寸法は、細長い線形蒸着
ゾーン及び反応ゾーンを形成するように設定されており
、該ゾーン内の狭い方向の寸法即ち幅は運動方向９９，
１００に沿って延び、該ゾーンの長さは、コンベヤの長
さ方向及び運動方向を横断する方向の基板寸法を包含し
ている。
ーション１０１、中間又は内側の蒸着ステーション１０
２及び１０３、及び外側反応ステーション１０４を含む
四つの処理ステーションを内蔵している。前述の色々な
スパッタリング装置及びイオン源装置を使用することが
できる。該処理ステーションは、反応ゾーンとスパッタ
リングゾーンとを絶縁するバッフル１０６を備えている
のが好ましい。反応ステーション１０２，１０３は１色
々な材料及び金属Ｍ１及び金属Ｍ２等の金属をスパッタ
リングするために使うことができる。ステーション１０
２及び１０３と、反応ステーション１０１及び１０４は
、上記の線形マグネトロンスパッタリング装置３０と逆
マグネトロンイオン源４０とをそれぞれ使用すると好都
合である。装置３０及び４０の寸法は、細長い線形蒸着
ゾーン及び反応ゾーンを形成するように設定されており
、該ゾーン内の狭い方向の寸法即ち幅は運動方向９９，
１００に沿って延び、該ゾーンの長さは、コンベヤの長
さ方向及び運動方向を横断する方向の基板寸法を包含し
ている。
当業者は、第２３−２５図に略図示されている三つの実
施例を含む（しかし、これに限定されない）システム８
０の他の実施例に容易に想到するであろう。第２３図に
示されている第１の例８０Ａは、ロード・チャンバ８１
と、アンロード・チャンバ８３と、処理チャンバ８２Ａ
とを包含しており、処理チャンバ８２Ａは、第２２図の
システム８０て使われている単一の上方列１０７の代わ
りに、コンベヤ（図示せず）の向かい合う側に及び反応
ゾーンの別々の上方及び下方の列１０７及び１０８を備
えている。第２３図に示されている構成では、基板９６
の両側を同時に被覆することができるとともに、背中合
わせに装置した二つの基板の各々の一方の側を同時に被
覆することができる。
施例を含む（しかし、これに限定されない）システム８
０の他の実施例に容易に想到するであろう。第２３図に
示されている第１の例８０Ａは、ロード・チャンバ８１
と、アンロード・チャンバ８３と、処理チャンバ８２Ａ
とを包含しており、処理チャンバ８２Ａは、第２２図の
システム８０て使われている単一の上方列１０７の代わ
りに、コンベヤ（図示せず）の向かい合う側に及び反応
ゾーンの別々の上方及び下方の列１０７及び１０８を備
えている。第２３図に示されている構成では、基板９６
の両側を同時に被覆することができるとともに、背中合
わせに装置した二つの基板の各々の一方の側を同時に被
覆することができる。
第２４図は、処理チャンバ８２と、アンロド・チャンバ
としても機能するロード・ロック・チャンバ８１とから
成る別の実施例８０Ｂを示す。この実施例は、コスト又
はスペースの関係で独立したロード・ロック・チャンバ
及びアンロド・ロック・チャンバを設けることができな
い場合に利用することができるものである。
としても機能するロード・ロック・チャンバ８１とから
成る別の実施例８０Ｂを示す。この実施例は、コスト又
はスペースの関係で独立したロード・ロック・チャンバ
及びアンロド・ロック・チャンバを設けることができな
い場合に利用することができるものである。
第２５図は、ロード・ロック・チャンバ８１と、アンロ
ード・ロック・チャンバ８３と、真空ロック１０９によ
り分離された二つの独立の処理チャンバ８２−８２から
成る処理チャンバ８２Ｂとを包含する第３の実施例８０
Ｃを示す。この実施例は、システム全体の処理量を向上
させるために、又は処理ステーションの二つの例１０７
−１０７での反応を高度に絶縁しなければならない場合
に使用することができる６ 直列並進システムの動作を説明するために再び第２２図
のシステム８０を参照する。初めに、ロック即ちドア８
７．８８及び９１を閉じ、処理チャンバ８２及びアンロ
ード・チャンバ８３を約１０−’ｔｏｒｒの背景圧まで
排気する。次に９５等の基板をドア８９を通してロード
・チャンバ８１に装填し、次にロック８９を閉じてロー
ド・チャンバを一般的には１０−’ｔｏｒｒの背景圧ま
で排気する。次にロック８７を開き、基板を処理チャン
バ８２内の位置９６へ送り込み、ロック８７を閉じ、−
Ｍ的には約２ミクロンの圧力でアルゴンをスパッタリン
グマグネトロン１０２及び１０３へ入れる。次に電力を
スパッタリングマグネトロン１０２及び１０３のカソー
ド等の蒸着装置に供給して、カソード１０２でＭｌ等の
金属を、カソード１０３で金属Ｍ２をスパッタリングし
始める。
ード・ロック・チャンバ８３と、真空ロック１０９によ
り分離された二つの独立の処理チャンバ８２−８２から
成る処理チャンバ８２Ｂとを包含する第３の実施例８０
Ｃを示す。この実施例は、システム全体の処理量を向上
させるために、又は処理ステーションの二つの例１０７
−１０７での反応を高度に絶縁しなければならない場合
に使用することができる６ 直列並進システムの動作を説明するために再び第２２図
のシステム８０を参照する。初めに、ロック即ちドア８
７．８８及び９１を閉じ、処理チャンバ８２及びアンロ
ード・チャンバ８３を約１０−’ｔｏｒｒの背景圧まで
排気する。次に９５等の基板をドア８９を通してロード
・チャンバ８１に装填し、次にロック８９を閉じてロー
ド・チャンバを一般的には１０−’ｔｏｒｒの背景圧ま
で排気する。次にロック８７を開き、基板を処理チャン
バ８２内の位置９６へ送り込み、ロック８７を閉じ、−
Ｍ的には約２ミクロンの圧力でアルゴンをスパッタリン
グマグネトロン１０２及び１０３へ入れる。次に電力を
スパッタリングマグネトロン１０２及び１０３のカソー
ド等の蒸着装置に供給して、カソード１０２でＭｌ等の
金属を、カソード１０３で金属Ｍ２をスパッタリングし
始める。
この期間中、スパッタリング状態が安定するまで、マグ
ネトロン１０２及び１０３のシャッタは閉じられている
。次に酸素等の反応ガスをイオン源１０１及び１０４に
入れ、適当なバイアス電圧をイオン源に加えてこれに点
火する。
ネトロン１０２及び１０３のシャッタは閉じられている
。次に酸素等の反応ガスをイオン源１０１及び１０４に
入れ、適当なバイアス電圧をイオン源に加えてこれに点
火する。
被覆を開始させるため、マグネトロン１０２のアパーチ
ャを覆うシャッタを開いて、基板９６を方向９９に処理
ステーションを通り過ぎて位置９７へ一定速度で送り、
次に反対方向１００に位置９６に戻す。−船釣には３原
子層を越えない材料が１回のパスで蒸着されるとともに
約２０オングストロームの酸化物が１前進及び逆サイク
ルで蒸着されるように、搬送速度及びスパッタリングパ
ラメータを調整することができる。金属Ｍ１の所望の厚
みの酸化物が基板上に蓄積されるまで、この前進及び逆
行の搬送サイクルを繰り返す。それが蓄積された時点で
、マグネトロン１０２のシャッタを閉じる。
ャを覆うシャッタを開いて、基板９６を方向９９に処理
ステーションを通り過ぎて位置９７へ一定速度で送り、
次に反対方向１００に位置９６に戻す。−船釣には３原
子層を越えない材料が１回のパスで蒸着されるとともに
約２０オングストロームの酸化物が１前進及び逆サイク
ルで蒸着されるように、搬送速度及びスパッタリングパ
ラメータを調整することができる。金属Ｍ１の所望の厚
みの酸化物が基板上に蓄積されるまで、この前進及び逆
行の搬送サイクルを繰り返す。それが蓄積された時点で
、マグネトロン１０２のシャッタを閉じる。
次にマグネトロン１０３を覆うシャッタを開き、前の段
落に記載した蒸着プロセスを繰り返して金属Ｍ２の層を
所望の厚みまで蒸着させる。所望の多層組み合わせが基
板上に蒸着されるまで、この二つの金属酸化物蒸着ステ
ップを繰り返すことができる。又、基板が処理ステーシ
ョンの列１０７を通過する際にイオン源装置のシャッタ
を閉じておくことにより、又は通過の際にイオン源を非
作動状態にしておくことにより、金属Ｍ１及び／又はＭ
２の層を設けることができる（即ち、金属を酸化させず
に形成することができる）。
落に記載した蒸着プロセスを繰り返して金属Ｍ２の層を
所望の厚みまで蒸着させる。所望の多層組み合わせが基
板上に蒸着されるまで、この二つの金属酸化物蒸着ステ
ップを繰り返すことができる。又、基板が処理ステーシ
ョンの列１０７を通過する際にイオン源装置のシャッタ
を閉じておくことにより、又は通過の際にイオン源を非
作動状態にしておくことにより、金属Ｍ１及び／又はＭ
２の層を設けることができる（即ち、金属を酸化させず
に形成することができる）。
所望の被膜が形成された後、アンロードステーション８
３内の圧力を、処理チャンバ８２内の圧力に一致させる
。ロック８８を開き、被覆された基板９７をアンロード
・ロック・チャンバ８３内の位置９８へ搬入する。ロッ
ク８８を閉じてアンロード・ロック・チャンバ８３を大
気圧まで昇圧させる。次に、位置９８の基板をアンロー
ド・ロック・チャンバから取り出すことができるように
、ロック９１を開く。
３内の圧力を、処理チャンバ８２内の圧力に一致させる
。ロック８８を開き、被覆された基板９７をアンロード
・ロック・チャンバ８３内の位置９８へ搬入する。ロッ
ク８８を閉じてアンロード・ロック・チャンバ８３を大
気圧まで昇圧させる。次に、位置９８の基板をアンロー
ド・ロック・チャンバから取り出すことができるように
、ロック９１を開く。
明らかに、直列並進システム８０は、ロード・チャンバ
８１への新しい基板の装入と、先に処理された基板のア
ンロード・チャンバ８３からの取り出しとを被覆プロセ
スと同期させる連続モードで運転することもできる。
８１への新しい基板の装入と、先に処理された基板のア
ンロード・チャンバ８３からの取り出しとを被覆プロセ
スと同期させる連続モードで運転することもできる。
第２６図は、無端ベルト又はコンベヤ９３Ｄを使用して
いる別の代わりの直列システム８０Ｄを示している。こ
のシステムでは、基板は、第１８図と同様に、重力によ
りベルト９３Ｄに支持することができる。代わりに、基
板をベルトに固定することができ、その場合には、ベル
トを横に向けて、又はほぼ所望の方向に向けるのがよい
。無端ベルト又はコンベヤ９３Ｄは、ベルトの両側に配
置されている選択された組合わせの蒸着源及び反応源の
列１０７及び／又は１０８の前を反転自在に横移動する
ため、ロー°う、典型的には駆動ローラ及び遊びローラ
を組合わせたものに取り付けられている６例えば第１図
に示した回転システムのように、−又は異なる材料の必
要な層数を形成するのに必要な回数だけ部品をゾーン１
０７及び１０８の前で循環させることができる。又、第
２７図の装置８０Ｅに示されているように、コンベヤベ
ルトと関連する蒸着及び反応装置をほぼ無制限に配置す
ることができ、その個数はシステムの要求によってのみ
決定されかつ制限される。
いる別の代わりの直列システム８０Ｄを示している。こ
のシステムでは、基板は、第１８図と同様に、重力によ
りベルト９３Ｄに支持することができる。代わりに、基
板をベルトに固定することができ、その場合には、ベル
トを横に向けて、又はほぼ所望の方向に向けるのがよい
。無端ベルト又はコンベヤ９３Ｄは、ベルトの両側に配
置されている選択された組合わせの蒸着源及び反応源の
列１０７及び／又は１０８の前を反転自在に横移動する
ため、ロー°う、典型的には駆動ローラ及び遊びローラ
を組合わせたものに取り付けられている６例えば第１図
に示した回転システムのように、−又は異なる材料の必
要な層数を形成するのに必要な回数だけ部品をゾーン１
０７及び１０８の前で循環させることができる。又、第
２７図の装置８０Ｅに示されているように、コンベヤベ
ルトと関連する蒸着及び反応装置をほぼ無制限に配置す
ることができ、その個数はシステムの要求によってのみ
決定されかつ制限される。
第２８図は、別の代わりの直列システム８０Ｆを示して
おり、そのシステムは回転被覆技術と直列搬送技術を組
み合わせたものである。詳細には、システム８０Ｆは関
連するチャンバの両端にある巻出ロール１０９及び巻取
ロール１１０から成り、ロール又はウェブ９３Ｆを反転
自在に巻出しかつ巻取ることができるのが好ましい。蒸
着及び反応装置の１０７及び／又は１０８等の列をロー
ルの片側又は両側に配置してそれらを同時に作動させ、
長い直列機を形成することができる。かくして、例示と
して、第２８図は、チャンバ１１２の近くに配置された
２６．２７等の蒸着装置及び２８等の反応装置を交互に
備えている列１０７を示している。代わりに、装置を、
ウェブの経路に沿った任意の形状に配置することができ
る。
おり、そのシステムは回転被覆技術と直列搬送技術を組
み合わせたものである。詳細には、システム８０Ｆは関
連するチャンバの両端にある巻出ロール１０９及び巻取
ロール１１０から成り、ロール又はウェブ９３Ｆを反転
自在に巻出しかつ巻取ることができるのが好ましい。蒸
着及び反応装置の１０７及び／又は１０８等の列をロー
ルの片側又は両側に配置してそれらを同時に作動させ、
長い直列機を形成することができる。かくして、例示と
して、第２８図は、チャンバ１１２の近くに配置された
２６．２７等の蒸着装置及び２８等の反応装置を交互に
備えている列１０７を示している。代わりに、装置を、
ウェブの経路に沿った任意の形状に配置することができ
る。
第１５図の被覆装置７０と同様に、システム８０Ｆでは
、基板はウェブの片側又は両側に取り付けることができ
、かつ／又はウェブ自身を被覆すべき基板としてもよい
ことに留意されたい。第２６図のシステム８０Ｄのよう
に、ウェブ９３Ｆは水平、垂直又はそれらの間の任意の
方向に向けることができる。被覆設計がいくつかの層の
形成を必要としているときには、ウェブを両方向に移動
して基板を被覆することが好ましい。代わりに、ロール
１０９．１１０を作動し、被覆のためロールを蒸着及び
反応ステーションの前で選択された方向に繰り返し移動
させ、次に、巻戻して同一方向に二度目の移動を行ない
別の層を形成することができる。
、基板はウェブの片側又は両側に取り付けることができ
、かつ／又はウェブ自身を被覆すべき基板としてもよい
ことに留意されたい。第２６図のシステム８０Ｄのよう
に、ウェブ９３Ｆは水平、垂直又はそれらの間の任意の
方向に向けることができる。被覆設計がいくつかの層の
形成を必要としているときには、ウェブを両方向に移動
して基板を被覆することが好ましい。代わりに、ロール
１０９．１１０を作動し、被覆のためロールを蒸着及び
反応ステーションの前で選択された方向に繰り返し移動
させ、次に、巻戻して同一方向に二度目の移動を行ない
別の層を形成することができる。
第２９図は、−又は二辺上の蒸着装置２６．２７が、エ
アコ・コーティング・テクノロジ社ｆＡＩＲｃＯＣｏａ
ｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｆａｉｒｆｉ
ｅｌｄ。
アコ・コーティング・テクノロジ社ｆＡＩＲｃＯＣｏａ
ｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｆａｉｒｆｉ
ｅｌｄ。
Ｃａ１ｉｆｏｒｎｉａ）から市販されているＣ−ＭＡＧ
（登録商標）装置のような回転自在マグネトロンカッ
ド装置１８１である装置１８０を示している。
（登録商標）装置のような回転自在マグネトロンカッ
ド装置１８１である装置１８０を示している。
このような装置の典型的な回転速度は約３Ｏｒｐｍであ
る。この装置は、図示したドラム１４又は選択的に第２
８図に概略を示したウェブ若しくはコンベヤ１８２のい
ずれかを被覆するのに使用することができる。
る。この装置は、図示したドラム１４又は選択的に第２
８図に概略を示したウェブ若しくはコンベヤ１８２のい
ずれかを被覆するのに使用することができる。
回転マグネトロンカソード装置１８１は、管状回転ター
ゲットを使用している第４図及び第５図の平面マグネト
ロン装置を改良したものである。
ゲットを使用している第４図及び第５図の平面マグネト
ロン装置を改良したものである。
装置１８１は、レーストラック状磁場を形成する据付内
部線形マグネット組立体１８３と、関連する軸線１８５
を中心として回転する回転自在円筒ターゲット１８４と
から成る。ターゲット１８４は、ターゲット材料ででき
た円筒又はターゲット材料がプラズマ吹付は等によって
被覆される円筒である６典型的には、装置軸線１８５は
ドラム軸線１６に平行である。
部線形マグネット組立体１８３と、関連する軸線１８５
を中心として回転する回転自在円筒ターゲット１８４と
から成る。ターゲット１８４は、ターゲット材料ででき
た円筒又はターゲット材料がプラズマ吹付は等によって
被覆される円筒である６典型的には、装置軸線１８５は
ドラム軸線１６に平行である。
図示した装置１８１等の回転円筒マグネトロン装置は、
ターゲット材料使用率が約１５／２０％から約８０／９
０％とかなり高く従って比較的材料コストが低いという
利点を有している。又、このような装置はターゲットの
中毒を少なくし、源の安定性を高め出力密度を高めるこ
とができる。
ターゲット材料使用率が約１５／２０％から約８０／９
０％とかなり高く従って比較的材料コストが低いという
利点を有している。又、このような装置はターゲットの
中毒を少なくし、源の安定性を高め出力密度を高めるこ
とができる。
前に指摘したように、蒸着装置及びここで説明した他の
蒸着装置を、ドラム１４の周囲に沿って（すなわちドラ
ム１４の内側に又はウェブ若しくはコンベヤ１８２に沿
って又は他の基板若しくは基板支持体に沿って）、又は
単独に又はこれらの複数の装置によって又は本出願で説
明した他の形式の蒸着装置と組み合わせて配置すること
ができ、本出願で説明したー又は二辺上の様々な反応装
置とともに配置することができる。
蒸着装置を、ドラム１４の周囲に沿って（すなわちドラ
ム１４の内側に又はウェブ若しくはコンベヤ１８２に沿
って又は他の基板若しくは基板支持体に沿って）、又は
単独に又はこれらの複数の装置によって又は本出願で説
明した他の形式の蒸着装置と組み合わせて配置すること
ができ、本出願で説明したー又は二辺上の様々な反応装
置とともに配置することができる。
第３０図は、前に説明したシステムの組合せの一つを概
略的に示しており、そのシステムでは、Ｃ−ＭＡＧ （
登録商標）又は同様の装置１８１が、関連する反応装置
２８とともに、二重回転遊星歯車基板支持システム２５
の内側及び外側に配置されている。
略的に示しており、そのシステムでは、Ｃ−ＭＡＧ （
登録商標）又は同様の装置１８１が、関連する反応装置
２８とともに、二重回転遊星歯車基板支持システム２５
の内側及び外側に配置されている。
２・ムバヱヱ迂
第３１図は、別の代わりの蒸着源装置１９０を概略的に
示しており、その装置はいわゆる点源スパッタリング銃
又はＳ−銃を備えており、複数のこのようなスパッタ銃
１９１を備えているのが好ましい。スパッタ銃１９１は
、ＶａｃＴｅｃ社ＨＢａｌｚｅｒｓ社、Ｕ、Ｓ、社及び
他の供給元から市販されているスパック銃のいずれかと
することができる。
示しており、その装置はいわゆる点源スパッタリング銃
又はＳ−銃を備えており、複数のこのようなスパッタ銃
１９１を備えているのが好ましい。スパッタ銃１９１は
、ＶａｃＴｅｃ社ＨＢａｌｚｅｒｓ社、Ｕ、Ｓ、社及び
他の供給元から市販されているスパック銃のいずれかと
することができる。
スパッタ銃１９１は関連するドラム１４の軸線１６に沿
ってかつその近くに並べるのが好ましい。代わりに、及
び前に説明したように、装置１９１を、ウェブ又は直列
コンベヤ又は他の基板若しくは基板搬送体とともに使用
することができる。源１９１は、スパッタ源として使用
することのできる局所ガス圧力をもっているが、熱源と
同様に何かを被覆することができ、蒸発源のように関連
する真空チャンバの遠くに配置して遠隔スパッタリング
装置として作動させることができる。
ってかつその近くに並べるのが好ましい。代わりに、及
び前に説明したように、装置１９１を、ウェブ又は直列
コンベヤ又は他の基板若しくは基板搬送体とともに使用
することができる。源１９１は、スパッタ源として使用
することのできる局所ガス圧力をもっているが、熱源と
同様に何かを被覆することができ、蒸発源のように関連
する真空チャンバの遠くに配置して遠隔スパッタリング
装置として作動させることができる。
３・慇！尖遅
ａ１区族皿然眉
第３２図は代わりのスパッタ源装置２００を概略的に示
しており、その装置は水平軸線−回転又は二回転ドラム
型基板支持体１４とともに、標準的な熱蒸発源２０１を
使用している。作動中、るつぼ２０３内の蒸発源材料２
０２が抵抗加熱器（図示せず）のような通常手段によっ
て蒸発し、気化した材料２０４がドラム１４に支持され
ている基板に蒸着する。
しており、その装置は水平軸線−回転又は二回転ドラム
型基板支持体１４とともに、標準的な熱蒸発源２０１を
使用している。作動中、るつぼ２０３内の蒸発源材料２
０２が抵抗加熱器（図示せず）のような通常手段によっ
て蒸発し、気化した材料２０４がドラム１４に支持され
ている基板に蒸着する。
ｂ、！五く二ム放蔗１
第３３図は第３２図の抵抗加熱装置２００に代わる電子
ビーム２１０を概略的に示している。ここで、そのシス
テムは、標準的で市販されている高圧電子ビーム銃のよ
うな電子源２１２を備えている。電子銃２１２は電子ビ
ーム２１３を発生させ、そのビームは、例えば磁場のよ
うな通常手段（図示せず）を使用してるつぼ２０３に差
し向けられ、蒸発源材料２０２を蒸発させる。電子ビー
ム加熱装置は、普通に譲渡されたテンプル（Ｔｅｍｐｌ
ｅ）、セドン（Ｓｅｄｄｅｎｌらの米国特許筒４．７７
７゜９０８号に説明されており°、その特許は全体的に
参照して組み入れられている。又、改良された電子ビー
ム加熱プラズマブレーティング装置が、係属中であって
普通に譲渡され１９８９年２月１７日に出願されたテン
プル、七トンの米国特許出願筒３１２、５２７号に説明
されており、その装置は、改善された電気回路連続性及
び改善されたブレーティング特性を提供するキャップ付
／一定アノードるつぼを使用している。このテンプルや
セドンの出願も又、参照して組み入れられている。
ビーム２１０を概略的に示している。ここで、そのシス
テムは、標準的で市販されている高圧電子ビーム銃のよ
うな電子源２１２を備えている。電子銃２１２は電子ビ
ーム２１３を発生させ、そのビームは、例えば磁場のよ
うな通常手段（図示せず）を使用してるつぼ２０３に差
し向けられ、蒸発源材料２０２を蒸発させる。電子ビー
ム加熱装置は、普通に譲渡されたテンプル（Ｔｅｍｐｌ
ｅ）、セドン（Ｓｅｄｄｅｎｌらの米国特許筒４．７７
７゜９０８号に説明されており°、その特許は全体的に
参照して組み入れられている。又、改良された電子ビー
ム加熱プラズマブレーティング装置が、係属中であって
普通に譲渡され１９８９年２月１７日に出願されたテン
プル、七トンの米国特許出願筒３１２、５２７号に説明
されており、その装置は、改善された電気回路連続性及
び改善されたブレーティング特性を提供するキャップ付
／一定アノードるつぼを使用している。このテンプルや
セドンの出願も又、参照して組み入れられている。
ｃ、 Ｌ／二二皿然ｊ
第３４図は、別の代わりの熱蒸発装置２１５を概略的に
示している。ここで、蒸発源材料２０２は、レーザビー
ム２１６により蒸発し、典型的には、レンズ及び／又は
他の適当な制御要素でできた光学制御システム２１８を
使用してコヒーレントビーム２１６をレーザ２１７から
蒸発材料２０２に差し向けている。
示している。ここで、蒸発源材料２０２は、レーザビー
ム２１６により蒸発し、典型的には、レンズ及び／又は
他の適当な制御要素でできた光学制御システム２１８を
使用してコヒーレントビーム２１６をレーザ２１７から
蒸発材料２０２に差し向けている。
ｄ、直心方２スナ込
第３５図は熱蒸発装置２２０を示しており、その装置で
は、遠心力側方取付けるつぼ２２３が駆動手段（図示せ
ず）によって軸線２２６を中心として回転できるように
水平に取り付けられている６図示した電子ビーム銃２１
２又はレーザのような源を使用して蒸発源材料２０２を
加熱し、その材料は、水平ドラム１４に取り付けられた
基板に向かって又は移動自在支持体２２４等に向かって
横方向に放出される。るつぼ２２３の回転によって生じ
ている遠心力はるつぼ内の材料の溶融プールを形成する
。
は、遠心力側方取付けるつぼ２２３が駆動手段（図示せ
ず）によって軸線２２６を中心として回転できるように
水平に取り付けられている６図示した電子ビーム銃２１
２又はレーザのような源を使用して蒸発源材料２０２を
加熱し、その材料は、水平ドラム１４に取り付けられた
基板に向かって又は移動自在支持体２２４等に向かって
横方向に放出される。るつぼ２２３の回転によって生じ
ている遠心力はるつぼ内の材料の溶融プールを形成する
。
蒸発源（抵抗加熱、電子ビーム、レーザ加熱源）が水平
軸線ドラム形状でもっと便利に備えられるが水平被覆が
使用されることに留意されたい。
軸線ドラム形状でもっと便利に備えられるが水平被覆が
使用されることに留意されたい。
又、前記のＳ銃１９１のように、例えば線形列の蒸発源
のような複数源が大被膜システムに好ましい。
のような複数源が大被膜システムに好ましい。
ｅ、プラズマブレーティング び関 する蒸システム
第３６図は、普通に譲渡され係属していてテンプル、セ
ドンらの名で１９８８年６月３日に出願された米国特許
出願筒２０２．８３０号に開示されているプラズマブレ
ーティングシステムの改良された回転実施例２３０を示
しており、その出願は、普通に譲渡されたテンプル、七
トンらの米国特許４゜７７７、９０８号の分割出願であ
る。°９０８号特許及び第２０２．８３０号出願はここ
で全体的に参照して組み入れられている。組み入れたテ
ンプルらのシステムは、導電性るつぼ２３１を備えてお
り、そのるつぼは、真空チャンバ２３２内に配置され、
そのチャンバから電気的に絶縁されているが双方の間は
低抵抗で電気的に接続されている。高圧電子ビーム源２
３３がるつぼ２３１の近くで真空チャンバ内に配置され
、高電圧電流銃及び電子ビーム２３５を銃からるつぼに
曲げてるつぼの蒸発材料を蒸発させる偏向マグネット装
置（図示せず）を含んでいる。マグネット装置はるつぼ
上方領域にも磁場を形成する。独立のプラズマ発生チャ
ンバ２３４を含む低電圧高電流プラズマ源がガス源２３
６からの選択された活性ガスを使用してプラズマ発生チ
ャンバ内に強い第１のプラズマを発生させ、このプラズ
マは真空チャンバ２３２内に打ち込まれる。プラズマ源
はるつぼと電気的に相互接続されているので、双方の間
に電流を流すことができる。チャンバは−又は二辺上の
回転自在水平ドラム基板支持体１４−１４を備えている
ので、組み入れられたテンプルらのシステムの高速プラ
ズマブレーティング能力を、回転基板搬送により提供さ
れる均−性及びその他の利点と結合することができる。
ドンらの名で１９８８年６月３日に出願された米国特許
出願筒２０２．８３０号に開示されているプラズマブレ
ーティングシステムの改良された回転実施例２３０を示
しており、その出願は、普通に譲渡されたテンプル、七
トンらの米国特許４゜７７７、９０８号の分割出願であ
る。°９０８号特許及び第２０２．８３０号出願はここ
で全体的に参照して組み入れられている。組み入れたテ
ンプルらのシステムは、導電性るつぼ２３１を備えてお
り、そのるつぼは、真空チャンバ２３２内に配置され、
そのチャンバから電気的に絶縁されているが双方の間は
低抵抗で電気的に接続されている。高圧電子ビーム源２
３３がるつぼ２３１の近くで真空チャンバ内に配置され
、高電圧電流銃及び電子ビーム２３５を銃からるつぼに
曲げてるつぼの蒸発材料を蒸発させる偏向マグネット装
置（図示せず）を含んでいる。マグネット装置はるつぼ
上方領域にも磁場を形成する。独立のプラズマ発生チャ
ンバ２３４を含む低電圧高電流プラズマ源がガス源２３
６からの選択された活性ガスを使用してプラズマ発生チ
ャンバ内に強い第１のプラズマを発生させ、このプラズ
マは真空チャンバ２３２内に打ち込まれる。プラズマ源
はるつぼと電気的に相互接続されているので、双方の間
に電流を流すことができる。チャンバは−又は二辺上の
回転自在水平ドラム基板支持体１４−１４を備えている
ので、組み入れられたテンプルらのシステムの高速プラ
ズマブレーティング能力を、回転基板搬送により提供さ
れる均−性及びその他の利点と結合することができる。
これに加えて、組み入れられたプラズマブレーティング
法は直列システム、円板システム及びここで説明した他
の搬送システムに適用することができる。
法は直列システム、円板システム及びここで説明した他
の搬送システムに適用することができる。
前述の装置を使用して、プラズマ源は真空チャンバを全
体に分布したプラズマ２３７で満たし、そのプラズマは
るつぼ２３１の上方で磁場と協働し、又、蒸発材料はる
つぼ２３１を離れてるつぼの上方領域で強い第２のプラ
ズマ２３８を形成し、それによって、領域を通る蒸発材
料は、−軸回転又は二軸回転搬送システムに取り付けた
基板上に均一に蒸着する。かくして、説明した回転搬送
プラズマブレーティング法を用いて、様々な金属、耐火
性金属、金属酸化物等の薄膜を均一にかつ高速で基板上
に真空蒸着させることができる。
体に分布したプラズマ２３７で満たし、そのプラズマは
るつぼ２３１の上方で磁場と協働し、又、蒸発材料はる
つぼ２３１を離れてるつぼの上方領域で強い第２のプラ
ズマ２３８を形成し、それによって、領域を通る蒸発材
料は、−軸回転又は二軸回転搬送システムに取り付けた
基板上に均一に蒸着する。かくして、説明した回転搬送
プラズマブレーティング法を用いて、様々な金属、耐火
性金属、金属酸化物等の薄膜を均一にかつ高速で基板上
に真空蒸着させることができる。
第３７Ａ図及び第３７Ｂ図に示す変更された逆線形マグ
ネトロンイオン銃４０Ａ及び４０Ｂによって解決される
課題及びその利点は、第１図に示した被膜システムの重
要な特徴及び逆線形マグネトロンイオン銃４０の前述の
適用を読み直すことによって理解されるであろう。
ネトロンイオン銃４０Ａ及び４０Ｂによって解決される
課題及びその利点は、第１図に示した被膜システムの重
要な特徴及び逆線形マグネトロンイオン銃４０の前述の
適用を読み直すことによって理解されるであろう。
第１図の真空被膜チャンバは、２つの領域即ち、アルゴ
ンガスの高い分圧及び高い金属スパッタリング速度によ
って特徴づけられる金属スパッタリング領域と、高い分
圧の活性ガスと反応性を高めるためのイオン化装置とを
含む独立反応領域とに分離されている。基板は回転ドラ
ム上の２つの領域を交互に十分な速度で回転し、各通過
中に金属材料のいくつかの単分子層のみを蒸着させる。
ンガスの高い分圧及び高い金属スパッタリング速度によ
って特徴づけられる金属スパッタリング領域と、高い分
圧の活性ガスと反応性を高めるためのイオン化装置とを
含む独立反応領域とに分離されている。基板は回転ドラ
ム上の２つの領域を交互に十分な速度で回転し、各通過
中に金属材料のいくつかの単分子層のみを蒸着させる。
この技術を用いて、光学薄膜を高速にかつ周知の従来の
反応スパッタリングに関連するターゲット反応が不安定
になることなく、蒸着させることができる。
反応スパッタリングに関連するターゲット反応が不安定
になることなく、蒸着させることができる。
前述の方法は、十分なプラズマ密度（２−１０アンペア
出力電流）を発生させて金属膜を完全に反応させる２つ
の形式のイオン銃を使用しており、低速抑制モードでス
パッタリングする標準マグネトロンターゲット３０（第
４図及び第５図）と高電流低エネルギ逆線形マグネトロ
ンイオン銃４０（第６図及び第７図）とがある。イオン
に運動エネルギを与えてドラム回転速度を遅くし及び／
又は金属スパッタリング速度を増やすことができるので
、２つの反応方法のうち、逆ＩＪｉ形マグネトロンイオ
ン銃４０が好ましい。１ｏＯｅＶの運動エネルギをもつ
イオンは、３単分子層までの深さの薄い金属膜を貫通し
てこれと反応することができることが知られているが、
線形マグネトロン源４０はこの目的に対して十分なエネ
ルギを与える。これと比較して、この運動エネルギをも
たない活性ガスイオンは−又は二の単層と反応すること
ができるにすぎない。
出力電流）を発生させて金属膜を完全に反応させる２つ
の形式のイオン銃を使用しており、低速抑制モードでス
パッタリングする標準マグネトロンターゲット３０（第
４図及び第５図）と高電流低エネルギ逆線形マグネトロ
ンイオン銃４０（第６図及び第７図）とがある。イオン
に運動エネルギを与えてドラム回転速度を遅くし及び／
又は金属スパッタリング速度を増やすことができるので
、２つの反応方法のうち、逆ＩＪｉ形マグネトロンイオ
ン銃４０が好ましい。１ｏＯｅＶの運動エネルギをもつ
イオンは、３単分子層までの深さの薄い金属膜を貫通し
てこれと反応することができることが知られているが、
線形マグネトロン源４０はこの目的に対して十分なエネ
ルギを与える。これと比較して、この運動エネルギをも
たない活性ガスイオンは−又は二の単層と反応すること
ができるにすぎない。
イオン銃４０のこれらの利点にもかかわらず、前述した
２つのイオン銃の両方とも改善できる余地がある。標準
マグネトロンイオン銃３０の場合では（第４図及び第５
図）、マグネトロンは比較的低速の抑制モードで作動し
、そのモードは、高電流密度でアークを発生し蒸着した
成長膜を汚染する可能性を有している。更に、抑制され
たマグネトロンは数％の活性ガスをイオン化し、単原子
の酸素やオゾンのような原子反応核種又は反応生成物を
発生させる手段はなく、この装置は運動エネルギをイオ
ンに与えることもない。
２つのイオン銃の両方とも改善できる余地がある。標準
マグネトロンイオン銃３０の場合では（第４図及び第５
図）、マグネトロンは比較的低速の抑制モードで作動し
、そのモードは、高電流密度でアークを発生し蒸着した
成長膜を汚染する可能性を有している。更に、抑制され
たマグネトロンは数％の活性ガスをイオン化し、単原子
の酸素やオゾンのような原子反応核種又は反応生成物を
発生させる手段はなく、この装置は運動エネルギをイオ
ンに与えることもない。
前述したように、逆線形マグネトロンイオン銃４０（第
６図及び第７図）は、蒸着装置によって発生した補助プ
ラズマに依存する、すなわち、初期点火及び安定作動の
ための電子を提供するために存在するプラズマに依存す
る。その結果、アット電圧のようなイオン銃の作動特性
は存在プラズマ密度の関数となる。もし補助プラズマが
ないとすると、イオン銃電圧を、３乃至５倍上昇させる
ことができる。又、線形マグネトロン銃の電流出力は高
電流密度でのアーク及びプラズマ中の電子の不足によっ
て制限される。このようなアークは成長している光学薄
膜に汚染、ピンホール及び吸収を発生させることになろ
う。更に、逆線形マグネトロンイオン銃のアノードはプ
ラズマに露出され、散乱したスパックリング材料によっ
て被覆されるようになる。アノードは電子加熱により熱
くなり、次に再放射されたエネルギがチャンバや基板に
相当な量の熱負荷を与える。最後に、マグネトロンター
ゲット及びチャンバ壁がカソードとして働いて回路を完
全なものにするので、蒸発源用閉鎖電気回路を形成する
のがかなり困難になる。
６図及び第７図）は、蒸着装置によって発生した補助プ
ラズマに依存する、すなわち、初期点火及び安定作動の
ための電子を提供するために存在するプラズマに依存す
る。その結果、アット電圧のようなイオン銃の作動特性
は存在プラズマ密度の関数となる。もし補助プラズマが
ないとすると、イオン銃電圧を、３乃至５倍上昇させる
ことができる。又、線形マグネトロン銃の電流出力は高
電流密度でのアーク及びプラズマ中の電子の不足によっ
て制限される。このようなアークは成長している光学薄
膜に汚染、ピンホール及び吸収を発生させることになろ
う。更に、逆線形マグネトロンイオン銃のアノードはプ
ラズマに露出され、散乱したスパックリング材料によっ
て被覆されるようになる。アノードは電子加熱により熱
くなり、次に再放射されたエネルギがチャンバや基板に
相当な量の熱負荷を与える。最後に、マグネトロンター
ゲット及びチャンバ壁がカソードとして働いて回路を完
全なものにするので、蒸発源用閉鎖電気回路を形成する
のがかなり困難になる。
変更された逆線形マグネトロンイオン銃装置４０Ａ （
第３７Ａ）及び４０Ｂ（第３７Ｂ）は、独立に設けられ
た高出力安定補助プラズマを発生させ維持することによ
り、上記の困難をなくすように設計されている。これら
の設計目標を達成するのに重要な要件は、（１）イオン
銃の近くにプラズマを発生させ、かつ（２）イオン銃電
流に等しい電流をプラズマに与える能力である。テンプ
ル、七トンらの米国特許筒４，７７７．９０８号やセド
ンらの特許出願に示されているような熱電子放出装置、
冷陰極放電装置及びアーク源装置を使用することができ
る。これらの装置は、電子を放出しカソードとしてイオ
ン銃に作用する代表的な装置である。テンプル、セドン
らの特許及びテンプル、セドンらの特許出願は参照して
組み入れられている。
第３７Ａ）及び４０Ｂ（第３７Ｂ）は、独立に設けられ
た高出力安定補助プラズマを発生させ維持することによ
り、上記の困難をなくすように設計されている。これら
の設計目標を達成するのに重要な要件は、（１）イオン
銃の近くにプラズマを発生させ、かつ（２）イオン銃電
流に等しい電流をプラズマに与える能力である。テンプ
ル、七トンらの米国特許筒４，７７７．９０８号やセド
ンらの特許出願に示されているような熱電子放出装置、
冷陰極放電装置及びアーク源装置を使用することができ
る。これらの装置は、電子を放出しカソードとしてイオ
ン銃に作用する代表的な装置である。テンプル、セドン
らの特許及びテンプル、セドンらの特許出願は参照して
組み入れられている。
第３７図を参照すると、熱電子放出システム４０Ａは、
タングステン又はタンタルフィラメント２４０のような
熱電子放出装置を、電子が磁場Ｂ内に放出されるように
アノード棒４６−４６の十分近くに（実例としてはその
中間に）配置することによって、第６図及び第７図に示
した基本的な逆線形マグネトロンイオン銃４０を改善し
ている。フィラメント２４０は電源装置２４１に接続さ
れ、その装置は、約１０−３０アンペアの電流を供給す
ることのできる約１０ボルトのＡＣ信号源２４２と、約
−５０乃至−１００ボルトでバイアスをかけてフィラメ
ントを十分に加熱し熱電子を放出させる電源２４３とか
ら成る。（電流及び電圧値は例示のためであり、限定す
るものではない ）＠源５４（第６図及び第７図）はア
ノード棒４６−４６に正の電圧をかけ、前述のレースト
ラック形状の磁場Ｂを発生させ、その磁場Ｂは電場Ｅを
横切っており、即ちＥＸＥである。電場と磁場の交差に
より、フィラメント２４０から磁場に放出された電子は
アノード棒４６−４６に引き寄せられるが磁場によって
磁束ｉＪＢを中心とした螺旋経路に曲げられ、その結果
、電子経路長さが増大して、マニホールド５７−５７
（第６図及び第７図）により供給される活性ガス分子と
のイオン化衝突回数も増大する。その結果、密なプラズ
マ領域がアノード棒４６−４６の近くに形成され、アノ
ード棒と基板との間の電位により高密度の活性ガスイオ
ンが基板の方向に加速される。
タングステン又はタンタルフィラメント２４０のような
熱電子放出装置を、電子が磁場Ｂ内に放出されるように
アノード棒４６−４６の十分近くに（実例としてはその
中間に）配置することによって、第６図及び第７図に示
した基本的な逆線形マグネトロンイオン銃４０を改善し
ている。フィラメント２４０は電源装置２４１に接続さ
れ、その装置は、約１０−３０アンペアの電流を供給す
ることのできる約１０ボルトのＡＣ信号源２４２と、約
−５０乃至−１００ボルトでバイアスをかけてフィラメ
ントを十分に加熱し熱電子を放出させる電源２４３とか
ら成る。（電流及び電圧値は例示のためであり、限定す
るものではない ）＠源５４（第６図及び第７図）はア
ノード棒４６−４６に正の電圧をかけ、前述のレースト
ラック形状の磁場Ｂを発生させ、その磁場Ｂは電場Ｅを
横切っており、即ちＥＸＥである。電場と磁場の交差に
より、フィラメント２４０から磁場に放出された電子は
アノード棒４６−４６に引き寄せられるが磁場によって
磁束ｉＪＢを中心とした螺旋経路に曲げられ、その結果
、電子経路長さが増大して、マニホールド５７−５７
（第６図及び第７図）により供給される活性ガス分子と
のイオン化衝突回数も増大する。その結果、密なプラズ
マ領域がアノード棒４６−４６の近くに形成され、アノ
ード棒と基板との間の電位により高密度の活性ガスイオ
ンが基板の方向に加速される。
次に第３７Ｂを参照すると、変更された逆線形マグネト
ロンイオン銃システム４０Ｂは、組み入れられているテ
ンプルらの特許及び特許出願の中空カソード装置及びア
ーク源から選択された電子源２４５を備えている。中空
カソード装置はタンタル等の材料を含んでおり、第２の
放出を介して電子を放出し十分高い電圧にバイアスされ
ているので、第２の電子を提供して出口２４６から放出
される反応ガス流れ中に所望の電子密度を供給すること
ができる。実施例では、酸素が反応ガスとなっている。
ロンイオン銃システム４０Ｂは、組み入れられているテ
ンプルらの特許及び特許出願の中空カソード装置及びア
ーク源から選択された電子源２４５を備えている。中空
カソード装置はタンタル等の材料を含んでおり、第２の
放出を介して電子を放出し十分高い電圧にバイアスされ
ているので、第２の電子を提供して出口２４６から放出
される反応ガス流れ中に所望の電子密度を供給すること
ができる。実施例では、酸素が反応ガスとなっている。
例示的な中空カソードには、ＩｏｎＴｅｃｈ社（Ｆｏｒ
ｔ Ｃｏ１１ｉｎｓ、Ｃｏ１ｏｒａｄｏｌ から市販さ
れているＨＣシリーズがある。
ｔ Ｃｏ１１ｉｎｓ、Ｃｏ１ｏｒａｄｏｌ から市販さ
れているＨＣシリーズがある。
装置４０Ａ及び４０Ｂの作動はフィラメント２４０又は
＄１２４５の配置に必ずしも敏感でないことに留意され
たい。すなわち、電子発生装置が十分それらの装置に近
ければ、電子を磁場の外縁に供給することができるので
、電子は、関連する電場Ｅ×磁場Ｂにより棒に引き寄せ
られる。
＄１２４５の配置に必ずしも敏感でないことに留意され
たい。すなわち、電子発生装置が十分それらの装置に近
ければ、電子を磁場の外縁に供給することができるので
、電子は、関連する電場Ｅ×磁場Ｂにより棒に引き寄せ
られる。
２、恵皿盃工２丘
第３８図は、別の代わりのイオン銃システム４０ｃを示
しており、いわゆる点源イオン銃２５０と酸素のような
反応ガス源２５１とを使用している。複数のこのような
銃がドラムの軸線に沿って並んでその寸法に沿った必要
なカバーを行なうのが好ましい。銃は、適当なエネルギ
と電流容量とをもったいくつかの市販されているイオン
銃源のいずれかを使用することができる。一つの例は、
Ｃｏｍｍｏｎｗｅａｌｔｈ ５ｃｉｅｎｔｉｆ’ｉｃ
社（Ａｌｅｘａｎｄｒｉａ。
しており、いわゆる点源イオン銃２５０と酸素のような
反応ガス源２５１とを使用している。複数のこのような
銃がドラムの軸線に沿って並んでその寸法に沿った必要
なカバーを行なうのが好ましい。銃は、適当なエネルギ
と電流容量とをもったいくつかの市販されているイオン
銃源のいずれかを使用することができる。一つの例は、
Ｃｏｍｍｏｎｗｅａｌｔｈ ５ｃｉｅｎｔｉｆ’ｉｃ
社（Ａｌｅｘａｎｄｒｉａ。
Ｖｉｒｇｉｎｉａｌ から市販されている前述のエンド
ホールマークエイオン源ユニットであり、そのユニット
は、約１−２アンペアの出力電流容量をもち、５０−２
５０ボルトのイオンエネルギを供給する。
ホールマークエイオン源ユニットであり、そのユニット
は、約１−２アンペアの出力電流容量をもち、５０−２
５０ボルトのイオンエネルギを供給する。
カソードスパッタリング装置とは違って、作動の均一性
と反応源の正確な配置は重要ではない。
と反応源の正確な配置は重要ではない。
重要なことは、飽和反応を達成するであろう列を形成す
ることである。その飽和限界は、イオン源装置の様々な
数や列によって達成することができる。
ることである。その飽和限界は、イオン源装置の様々な
数や列によって達成することができる。
３、低ヱ才に２ミし駁ヱ盪
別の方法は、低イオンエネルギで高出力のプラズマ源を
使用して所望の反応を行ない、制御された密度と低能力
のストイキオメトリツク（ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉ
ｃｌ膜を形成することである。このようなプラズマは一
部の単分子層だけしか反応しないので、かなり高い基板
ドラム回転速度で又はかなり低い金属蒸着速度で使用し
なければならない。もっと清浄で安定なプラズマを形成
するため、マイクロウェーブ、ＲＦ、アーク及びマグネ
トロンプラズマ発生装置がこの方法に適用することがで
きる。これらの多くの源は、マグネトロンイオン源より
ももっと高いイオン化効率を提供するので、反応ガスの
作用は増加し、対応するチャンバの非エネルギ性反応ガ
スの装填と処理は少なくなる。
使用して所望の反応を行ない、制御された密度と低能力
のストイキオメトリツク（ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉ
ｃｌ膜を形成することである。このようなプラズマは一
部の単分子層だけしか反応しないので、かなり高い基板
ドラム回転速度で又はかなり低い金属蒸着速度で使用し
なければならない。もっと清浄で安定なプラズマを形成
するため、マイクロウェーブ、ＲＦ、アーク及びマグネ
トロンプラズマ発生装置がこの方法に適用することがで
きる。これらの多くの源は、マグネトロンイオン源より
ももっと高いイオン化効率を提供するので、反応ガスの
作用は増加し、対応するチャンバの非エネルギ性反応ガ
スの装填と処理は少なくなる。
又、低エネルギイオン源は、運動イオンを当てることに
よって生ずる膜の結晶構造への損傷を少なくするので、
インジウムすず酸化物（ＩＴＯ）や低温超電導体のよう
な膜の蒸着に有利である。
よって生ずる膜の結晶構造への損傷を少なくするので、
インジウムすず酸化物（ＩＴＯ）や低温超電導体のよう
な膜の蒸着に有利である。
アルゴンの注入も少なくなるであろう。
ａ、マイクロ波源
第３９図は前述の形式のマイクロ波プラズマ源システム
４０Ｄを示している。マイクロ波装置２５２には、マイ
クロ波エネルギが酸素のような活性ガスに加えられ、Ｃ
ＶＤ、エツチング及び反応蒸着に用いるのに適したイオ
ンのみならず、高濃度の金属安定イオンと遊離基とを含
むプラズマ２５４をつくる。２５８に示すように、マニ
ホールド２５６が用いられてドラム１４に沿って軸線方
向にマイクロ波放電を延ばし、必要なだけ回転ドラムを
カバーする。このような装置はスパッタリング要素又は
フィラメントを含んでいないので、長期間の作動寿命を
有している６又、マイクロ波放電は低温で高イオン化効
率を維持することができるので、処理中の活性ガスの装
填を減らすことができる。
４０Ｄを示している。マイクロ波装置２５２には、マイ
クロ波エネルギが酸素のような活性ガスに加えられ、Ｃ
ＶＤ、エツチング及び反応蒸着に用いるのに適したイオ
ンのみならず、高濃度の金属安定イオンと遊離基とを含
むプラズマ２５４をつくる。２５８に示すように、マニ
ホールド２５６が用いられてドラム１４に沿って軸線方
向にマイクロ波放電を延ばし、必要なだけ回転ドラムを
カバーする。このような装置はスパッタリング要素又は
フィラメントを含んでいないので、長期間の作動寿命を
有している６又、マイクロ波放電は低温で高イオン化効
率を維持することができるので、処理中の活性ガスの装
填を減らすことができる。
いくつかの市販されているマイクロ波源は、ダウンスト
リームマイクロ波源と同様、■乃至１．５Ｋｗの制御自
在マイクロ波出力を提供することのできることに留意さ
れたい。例えば、ＡＳＴＥＸ社（Ａｐｐｌｉｅｄ ５ｃ
ｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｉｎｃ、
、ｏｆＣａｍｂｒｉｄｇｅ、Ｍａｓｓ暑から市販されて
いるモデルＤＰＨ２５ダウンストリームプラズマヘッド
を含むダウンストリーム源がある。又、ＡＳＴＥＸＥＣ
Ｒプラズマ源のような市販のＥＣＲ（電子サイクロトロ
ン共振装置）が利用できる。このような装置と２５６等
の適当なマニホールドとの結合は、効率がよく清浄な反
応方法を提供する。
リームマイクロ波源と同様、■乃至１．５Ｋｗの制御自
在マイクロ波出力を提供することのできることに留意さ
れたい。例えば、ＡＳＴＥＸ社（Ａｐｐｌｉｅｄ ５ｃ
ｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｉｎｃ、
、ｏｆＣａｍｂｒｉｄｇｅ、Ｍａｓｓ暑から市販されて
いるモデルＤＰＨ２５ダウンストリームプラズマヘッド
を含むダウンストリーム源がある。又、ＡＳＴＥＸＥＣ
Ｒプラズマ源のような市販のＥＣＲ（電子サイクロトロ
ン共振装置）が利用できる。このような装置と２５６等
の適当なマニホールドとの結合は、効率がよく清浄な反
応方法を提供する。
ｂ、Ｂ平イーマグネトロン゛。
第４０図は、不平衡マグネトロンを使用した別の低温イ
オン源システム４０Ｅを示している。ここでは、標準的
な線形マグネトロンスパッタリング源は、補助的外側マ
グネット２６２の追加によって変更されており、そのマ
グネットは、マグネトロンターゲットと基板ドラムとの
間でかつその両者に垂直な方向に弱磁場２６４を発生す
る。
オン源システム４０Ｅを示している。ここでは、標準的
な線形マグネトロンスパッタリング源は、補助的外側マ
グネット２６２の追加によって変更されており、そのマ
グネットは、マグネトロンターゲットと基板ドラムとの
間でかつその両者に垂直な方向に弱磁場２６４を発生す
る。
この磁場は通常のレーストラック形磁場２６６に加わる
。この変更された線形マグネトロンスパッタリング源３
１Ａは、プラズマを磁場２６４の間の局所領域２６８に
閉じ込め、かくして、チャンバ接地電圧に対するプラズ
マ電圧を増加させる。
。この変更された線形マグネトロンスパッタリング源３
１Ａは、プラズマを磁場２６４の間の局所領域２６８に
閉じ込め、かくして、チャンバ接地電圧に対するプラズ
マ電圧を増加させる。
この結果、全体のプラズマ密度が増加し、回転基板は低
エネルギのイオン化活性ガスと衝突し、以前に蒸着され
た膜と所望の反応を行なう。
エネルギのイオン化活性ガスと衝突し、以前に蒸着され
た膜と所望の反応を行なう。
Ｃ０凡旦摺
１９８２年１１月３０日の公告され本出願とともに普通
に論渡されたグレーグ（Ｇｕｒｅｖｌの米国特許第４．
３６１．ｌ１４号は、通常の蒸発源装置とともに使用す
るためのプラズマ反応ＲＦ源（図示せず）を開示してい
る。このＲＦ源は、酸素が通って流れるキャビティを形
成する、シリカのような材料でできた管を備えている。
に論渡されたグレーグ（Ｇｕｒｅｖｌの米国特許第４．
３６１．ｌ１４号は、通常の蒸発源装置とともに使用す
るためのプラズマ反応ＲＦ源（図示せず）を開示してい
る。このＲＦ源は、酸素が通って流れるキャビティを形
成する、シリカのような材料でできた管を備えている。
その管を取り巻くコイルが十分な出力の高周波エネルギ
によって駆動され、励起されたプラズマを発生する。プ
ラズマは、関連するドラム１４の実際の長さ全体にプラ
ズマが均等に発生するように、マニホールドを通ってチ
ャンバに入ることができる。グレブの米国第４．３６１
．１１４号特許は全体的に参照して組み入れられている
。
によって駆動され、励起されたプラズマを発生する。プ
ラズマは、関連するドラム１４の実際の長さ全体にプラ
ズマが均等に発生するように、マニホールドを通ってチ
ャンバに入ることができる。グレブの米国第４．３６１
．１１４号特許は全体的に参照して組み入れられている
。
ｄ、！玉丘
第３６図の低電圧電子銃２３４は、前に組み入れたテン
プルらのプラズマブレーティング特許及び特許出願では
、チャンバの独立アノードにバイアスをかけて、低温か
つ高出力密度のイオンで反応領域をあふれさせることが
できる。図示されたこのようなアーク電子源はチャンバ
に入る酸素の大部分がイオン化している１００アンペア
出力電流まで作動できる。
プルらのプラズマブレーティング特許及び特許出願では
、チャンバの独立アノードにバイアスをかけて、低温か
つ高出力密度のイオンで反応領域をあふれさせることが
できる。図示されたこのようなアーク電子源はチャンバ
に入る酸素の大部分がイオン化している１００アンペア
出力電流まで作動できる。
５、叉皿１月土致
酸化物膜を成長させる反応は、オゾンや一酸化二窒素等
の増強手段を、第６図及び第７図のガス人口マニホール
ド５７を介して反応領域に加えることにより増加する。
の増強手段を、第６図及び第７図のガス人口マニホール
ド５７を介して反応領域に加えることにより増加する。
市販されている発生器によって発生するオゾンは液化し
て蓄えることができ、酸素ガスマニホールド５７を介し
てチャンバに流すことができる。同様に一酸化二窒素Ｎ
、０も、反応を増加するため、マニホールドのガスに流
すことができる。
て蓄えることができ、酸素ガスマニホールド５７を介し
てチャンバに流すことができる。同様に一酸化二窒素Ｎ
、０も、反応を増加するため、マニホールドのガスに流
すことができる。
又、紫外線エキシマレーザは、フォトンエネルギがちょ
うど酸素の電離エネルギを上回って上昇したときに、シ
リコン膜の反応性を高める。同様の効果はタンタルやチ
タン等の材料についても得られると思われる。その結果
、単独に、又は前述の反応ガス増強手段の使用と併せて
、又は更に前述の反応源と組み合わせて、このような材
料の成長膜に、例えばチャンバの水晶窓を通して紫外線
エキシマレーザエネルギを加えると、本システムによっ
て得られる反応性をもっと高めるであろうと予想される
。
うど酸素の電離エネルギを上回って上昇したときに、シ
リコン膜の反応性を高める。同様の効果はタンタルやチ
タン等の材料についても得られると思われる。その結果
、単独に、又は前述の反応ガス増強手段の使用と併せて
、又は更に前述の反応源と組み合わせて、このような材
料の成長膜に、例えばチャンバの水晶窓を通して紫外線
エキシマレーザエネルギを加えると、本システムによっ
て得られる反応性をもっと高めるであろうと予想される
。
Ｇ、六 ・マグネトロンスパッタリング及堕反応
１ 第５図及び第６図を参照すると、いわゆるキャットボッ
クス（ｃａｔ ｂｏｘｌ （第５図のバッフル３２又
は少なくとも電極組立体３１の前の部分にマニホールド
３７を加えたものを備えている）及び第６図のイオン据
付体（板４３とアノード４６とマニホールド５７とから
成る）を取り付けて、電極組立体３１の前で前後に動か
すことができる。これにより、スパッタリング蒸着及び
反応のために選択的に電極を使用することができる。例
えば、キャットボックス組立体及びイオン据付組立体を
電極組立体３１の面にほぼ平行にかつそのいずれかの面
上に延びるレールに摺動自在に取り付けることにより、
カソードの上方でかつその側面に対して選択的な組立体
の配置が可能となる。
１ 第５図及び第６図を参照すると、いわゆるキャットボッ
クス（ｃａｔ ｂｏｘｌ （第５図のバッフル３２又
は少なくとも電極組立体３１の前の部分にマニホールド
３７を加えたものを備えている）及び第６図のイオン据
付体（板４３とアノード４６とマニホールド５７とから
成る）を取り付けて、電極組立体３１の前で前後に動か
すことができる。これにより、スパッタリング蒸着及び
反応のために選択的に電極を使用することができる。例
えば、キャットボックス組立体及びイオン据付組立体を
電極組立体３１の面にほぼ平行にかつそのいずれかの面
上に延びるレールに摺動自在に取り付けることにより、
カソードの上方でかつその側面に対して選択的な組立体
の配置が可能となる。
キャットボックスをカソード上方の所定位置に配置し、
装置をスパッタリング用に使用し、一方、イオン据付体
を電極組立体の上方に配置して装置の反応動作（例えば
スパッタリング蒸着された膜の酸化）を行なうことがで
きる。
装置をスパッタリング用に使用し、一方、イオン据付体
を電極組立体の上方に配置して装置の反応動作（例えば
スパッタリング蒸着された膜の酸化）を行なうことがで
きる。
Ｈｏ 転 升ンマグネトロン ターゲット源及び
関連するシステム 成 第４１図は、線形マグネトロン装置３０（第４図及び第
５図）が回転（好ましくは複数ターゲット）構成になっ
ているシステムを概略的に示しており、その構成により
、基板を通り過ぎて複数のカソード装置を回転させるこ
とができる。この方法は様々なシステム形状に適用可能
であり、その好ましい用途は、例えば第２２−２４図に
開示した形式の直列装置を使用した人ニガラス等の大加
工物の被覆である。
関連するシステム 成 第４１図は、線形マグネトロン装置３０（第４図及び第
５図）が回転（好ましくは複数ターゲット）構成になっ
ているシステムを概略的に示しており、その構成により
、基板を通り過ぎて複数のカソード装置を回転させるこ
とができる。この方法は様々なシステム形状に適用可能
であり、その好ましい用途は、例えば第２２−２４図に
開示した形式の直列装置を使用した人ニガラス等の大加
工物の被覆である。
例示的な回転カソード装置２５０は独立の区分室をもつ
円筒囲い又はハウジング２５１を備えている。実施例で
は、いくつかの区分室は独立の線形マグネトロンスパッ
タリング装置３０Ａを備えており、他の区分室は空であ
る。各スパッタリング装置３０Ａは、カソード組立体３
１、ターゲット３４、ガス入口マニホールド３７及び第
４図及び第５図に関して説明した他の関連する設備を含
んでいる。平坦基板２５３は、第２２図に示したものの
ような適当なコンベヤの上で装置２５０を通り過ぎてか
なりゆっくりと搬送してもよい。
円筒囲い又はハウジング２５１を備えている。実施例で
は、いくつかの区分室は独立の線形マグネトロンスパッ
タリング装置３０Ａを備えており、他の区分室は空であ
る。各スパッタリング装置３０Ａは、カソード組立体３
１、ターゲット３４、ガス入口マニホールド３７及び第
４図及び第５図に関して説明した他の関連する設備を含
んでいる。平坦基板２５３は、第２２図に示したものの
ような適当なコンベヤの上で装置２５０を通り過ぎてか
なりゆっくりと搬送してもよい。
作動中、装置２５０は、ゆっくりと移動する基板２５３
を通り過ぎて回転するので、各ガス及びターゲットを基
板の前で回転させる。ターゲットが励起され（すなわち
関連するシャッタが開かれ）、ターゲットは基板に向か
い合う。長さ変化自在の羽根２５５が区分室を分離して
おり、基板面の近くを通ってガスを押し流すように内方
及び外方に選択的に移動する。ガスは比較的低圧なので
、ポンプ羽根及び囲い一基板境界面は特にガスを漏れな
いようにしておく必要はない。少量の逃げたガスはポン
プシステム又は補助ポンプによって除去することができ
る。様々な利用可能な軽量機構を使用して囲い／基板境
界面で及び羽根の縁部に沿って実質的な密封を行なうこ
とができる。
を通り過ぎて回転するので、各ガス及びターゲットを基
板の前で回転させる。ターゲットが励起され（すなわち
関連するシャッタが開かれ）、ターゲットは基板に向か
い合う。長さ変化自在の羽根２５５が区分室を分離して
おり、基板面の近くを通ってガスを押し流すように内方
及び外方に選択的に移動する。ガスは比較的低圧なので
、ポンプ羽根及び囲い一基板境界面は特にガスを漏れな
いようにしておく必要はない。少量の逃げたガスはポン
プシステム又は補助ポンプによって除去することができ
る。様々な利用可能な軽量機構を使用して囲い／基板境
界面で及び羽根の縁部に沿って実質的な密封を行なうこ
とができる。
■・ユ生■
下記の例は、色々な基板、即ち色々な材料から成ってい
て、曲がった基板を含む基板の上に多層の光学的性質の
膜を大量に（大処理量）蒸着する本発明の方法の能力を
示す。下記の例に記載された膜は全て、第１図乃至第３
図に示されている装置と、特に二重回転遊星歯車装置２
５（管状又は筒状基板に対して）と単回転取り付は位置
１５（サングラスレンズ及びランプ反射体等の基板）と
を使って形成された。該システムは直径２９インチのド
ラム（ここでは回転数４８ｒｐｍ）、絶縁バッフルの幅
５インチのアパーチャと、５インチ幅のターゲットとを
使用した。線形マグネトロンカソード３０を使って色々
な材料をスパッタリング蒸着し、線形マグネトロンイオ
ン源４０を使って、その蒸着された材料を酸化させた。
て、曲がった基板を含む基板の上に多層の光学的性質の
膜を大量に（大処理量）蒸着する本発明の方法の能力を
示す。下記の例に記載された膜は全て、第１図乃至第３
図に示されている装置と、特に二重回転遊星歯車装置２
５（管状又は筒状基板に対して）と単回転取り付は位置
１５（サングラスレンズ及びランプ反射体等の基板）と
を使って形成された。該システムは直径２９インチのド
ラム（ここでは回転数４８ｒｐｍ）、絶縁バッフルの幅
５インチのアパーチャと、５インチ幅のターゲットとを
使用した。線形マグネトロンカソード３０を使って色々
な材料をスパッタリング蒸着し、線形マグネトロンイオ
ン源４０を使って、その蒸着された材料を酸化させた。
下記の例の特徴とするところは、以下に記載した製品が
大量に、しかも同じ種類の製品について高度の一貫性の
ある製品が、要求され、その製品の機能を決定する多層
システムの光学的及び機械的性質が製品の面全体にわた
って極めて均一でなければならないということにある。
大量に、しかも同じ種類の製品について高度の一貫性の
ある製品が、要求され、その製品の機能を決定する多層
システムの光学的及び機械的性質が製品の面全体にわた
って極めて均一でなければならないということにある。
例としての該製品で、本発明と前述の従来技術との差異
を強調することに値する。
を強調することに値する。
本発明は、蒸着と反応とのための別々の独立した、隣接
していないゾーンを使用する。該ゾーン間の全体的圧力
は低くて、アーク放電と、その後の膜厚制御能力喪失と
を最小限度にとどめる。
していないゾーンを使用する。該ゾーン間の全体的圧力
は低くて、アーク放電と、その後の膜厚制御能力喪失と
を最小限度にとどめる。
ドラム周辺部の蒸着ゾーンと反応ゾーンとは細長いので
、複数のステーションを筒状作業面の周囲に設けること
ができる。このことは、二種類以上の材料を同じプロセ
スサイクルで蒸着しなければならない場合には不可欠で
あるが、これは、ここに記載した全ての例における要件
なのである。
、複数のステーションを筒状作業面の周囲に設けること
ができる。このことは、二種類以上の材料を同じプロセ
スサイクルで蒸着しなければならない場合には不可欠で
あるが、これは、ここに記載した全ての例における要件
なのである。
ステーションの数を増やすことを可能にするとともに、
蒸着ゾーン及び反応ゾーンの細長くて規則的な形状は、
多数の基板と大基板面積の使用を可能にし、その結果と
して大処理量を実現するものである。それは、多数の反
応ゾーン及び蒸着シンを回転基板支持体の周囲に配置す
ることができ、作業面の周囲に位置する全ての基板が同
じ材料束及びプラズマ状態にさらされるからである。
蒸着ゾーン及び反応ゾーンの細長くて規則的な形状は、
多数の基板と大基板面積の使用を可能にし、その結果と
して大処理量を実現するものである。それは、多数の反
応ゾーン及び蒸着シンを回転基板支持体の周囲に配置す
ることができ、作業面の周囲に位置する全ての基板が同
じ材料束及びプラズマ状態にさらされるからである。
これにより、異なる基板上の膜圧を非常に高度に制御し
得ることが補償されるが、このことはある種類の製品の
一貫性を得るために不可欠である。
得ることが補償されるが、このことはある種類の製品の
一貫性を得るために不可欠である。
蒸着ゾーンと基板支持体との間に緊密なバッフルを必要
としないので、この緊密なバッフルが実際的でないよう
な曲率を持った基板を被覆することができる０例えば、
レンズ及び管を被覆することができる。
としないので、この緊密なバッフルが実際的でないよう
な曲率を持った基板を被覆することができる０例えば、
レンズ及び管を被覆することができる。
１、゛ ガラス「常温 ｒ
第１図乃至第３図に示されているシステムを、表１のプ
ロセスを使って単回転モードで作動させて、ガラスラン
プ反射体基板７５（第１７図）上の交互に位置する二酸
化チタン及び二酸化シリコンから成る反射性多層酸化物
被膜を形成した。第１図の基板位置１５Ｂを参照された
い。実際上、深皿反射面７６を二つの材料で精密に制御
された均一性をもって高蒸着速度で被覆した。該被膜は
２１の層から成っており、 基板１ （ｖス」」Ｖカー５（Ｈ／２ Ｌ ）＋ ２）
５１大気、６２７ｎｍ ４５９ｎｍ ここでＬ＝二酸化シリコン、Ｈ＝二酸化シリコンであり
、二つのスタック（Ｈ／２ Ｌ Ｈ／２１５は６２７ｎ
ｍ及び４５９ｎｍのＱＷＯＴ （四分の一波長光学厚み
）を中心とする。上に使用した工業標準記号では、各（
Ｈ／２ Ｌ Ｈ／２） ５は、二酸化チタンの部分の−
ＱＷＯＴ層ｆＨ／２１ と、二酸化シリコンのＱＷＯＴ
層ｆＬｌ と、二酸化チタンのもう一つの部分の−ＷＱ
ＯＴ層ｆＨ／２）とがこの順に積み重なっている層が５
層重なっていることを示す。第１１図を参照すると、そ
れぞれ膜の中心、中間部、及び縁では、波長の関数とし
て透過パーセントを表わす曲線８０．８１及び８２によ
り示されているように、該被覆は所望のＥ／Ｃ１，Ｄ５
を処理し、その他の部分では、赤外線エネルギー（即ち
約７００ｎｍより長い波長の光）を透過させるとともに
、電球光源の色変化を伴わずに可視光を反射するという
スペクトル特性設計目的を達成した。
ロセスを使って単回転モードで作動させて、ガラスラン
プ反射体基板７５（第１７図）上の交互に位置する二酸
化チタン及び二酸化シリコンから成る反射性多層酸化物
被膜を形成した。第１図の基板位置１５Ｂを参照された
い。実際上、深皿反射面７６を二つの材料で精密に制御
された均一性をもって高蒸着速度で被覆した。該被膜は
２１の層から成っており、 基板１ （ｖス」」Ｖカー５（Ｈ／２ Ｌ ）＋ ２）
５１大気、６２７ｎｍ ４５９ｎｍ ここでＬ＝二酸化シリコン、Ｈ＝二酸化シリコンであり
、二つのスタック（Ｈ／２ Ｌ Ｈ／２１５は６２７ｎ
ｍ及び４５９ｎｍのＱＷＯＴ （四分の一波長光学厚み
）を中心とする。上に使用した工業標準記号では、各（
Ｈ／２ Ｌ Ｈ／２） ５は、二酸化チタンの部分の−
ＱＷＯＴ層ｆＨ／２１ と、二酸化シリコンのＱＷＯＴ
層ｆＬｌ と、二酸化チタンのもう一つの部分の−ＷＱ
ＯＴ層ｆＨ／２）とがこの順に積み重なっている層が５
層重なっていることを示す。第１１図を参照すると、そ
れぞれ膜の中心、中間部、及び縁では、波長の関数とし
て透過パーセントを表わす曲線８０．８１及び８２によ
り示されているように、該被覆は所望のＥ／Ｃ１，Ｄ５
を処理し、その他の部分では、赤外線エネルギー（即ち
約７００ｎｍより長い波長の光）を透過させるとともに
、電球光源の色変化を伴わずに可視光を反射するという
スペクトル特性設計目的を達成した。
艮−１
基板・ へこんだガラス
回転運動：単
材料１：Ｔｉｏ、を形成するチタン
材料２：ＳｉＯ□を形成するシリコン
カソード速度
材料１ （ＣＲＩ）：
１１０オングストロ一ム／秒（Ａ／ｓ）カソード速度
材料２ （ＣＲ２）： ９０Ａ／ｓ
材料１ ガス：アルゴン ４００ ｓｅｃｍ材料２ ガ
ス：アルゴン ４００ ｓｅｃｍ材料１ 電カニ６ＫＷ 材料２ 電カニ５ＫＷ アルゴンスパッタリング圧カニ２．０ミクロン材料ｌに
対するイオン源動作＝４アンペア１２５ ｓｅｃｍ
Ｏｚ 材料２に対するイオン源動作＝２アンペア１０１００５
ｅ ０２ 動作後の焼成（被膜完成後）： 空気中で５５０°Ｃで１時間 ２、左之ム毀Ｕ腫２之ス 第１図乃至第３図に図示した上記装置を、表２の処理パ
ラメータを使って単回転モードで作動させて、ガラス凹
レンズ上に交互に位置する５酸化チタン及び二酸化シリ
コンの層から成る２６層の光学的質の被膜も形成した。
ス：アルゴン ４００ ｓｅｃｍ材料１ 電カニ６ＫＷ 材料２ 電カニ５ＫＷ アルゴンスパッタリング圧カニ２．０ミクロン材料ｌに
対するイオン源動作＝４アンペア１２５ ｓｅｃｍ
Ｏｚ 材料２に対するイオン源動作＝２アンペア１０１００５
ｅ ０２ 動作後の焼成（被膜完成後）： 空気中で５５０°Ｃで１時間 ２、左之ム毀Ｕ腫２之ス 第１図乃至第３図に図示した上記装置を、表２の処理パ
ラメータを使って単回転モードで作動させて、ガラス凹
レンズ上に交互に位置する５酸化チタン及び二酸化シリ
コンの層から成る２６層の光学的質の被膜も形成した。
第１２図のパーセント反射率曲線８３と、第１２図のパ
ーセント透過率曲線８４とにより示されているように、
この被覆は、有害な赤外線を眼から遮る近赤外領域の拒
絶帯と、紫外線領域の拒絶帯とを設けるというスベクト
ル特性設計目標とともに、ＭＩＬ−Ｃ−６７５による標
準的イレーザ−摩擦・耐摩耗性試験により特定される非
常に高度の膜耐久性を与＾るという目標とを達成した。
ーセント透過率曲線８４とにより示されているように、
この被覆は、有害な赤外線を眼から遮る近赤外領域の拒
絶帯と、紫外線領域の拒絶帯とを設けるというスベクト
ル特性設計目標とともに、ＭＩＬ−Ｃ−６７５による標
準的イレーザ−摩擦・耐摩耗性試験により特定される非
常に高度の膜耐久性を与＾るという目標とを達成した。
この膜は、眼を保護する特徴を持っているとともに、被
膜デザイン（層厚）により、はぼ４００−７００ｎｍの
範囲にわたって可視光を濾波して、可視光透過率に著し
い影響を与えずに色々な化粧着色を達成する。この設計
では、厳しい色再現性要件を達成するために、構成層の
光学的厚みを厳重に制御する必要がある。本発明を使っ
て製造した製品は、従来の方法で製造した製品より２倍
以上均一である。
膜デザイン（層厚）により、はぼ４００−７００ｎｍの
範囲にわたって可視光を濾波して、可視光透過率に著し
い影響を与えずに色々な化粧着色を達成する。この設計
では、厳しい色再現性要件を達成するために、構成層の
光学的厚みを厳重に制御する必要がある。本発明を使っ
て製造した製品は、従来の方法で製造した製品より２倍
以上均一である。
五−２
基板： ガラス製サングラスレンズ回転運動：
単 材料１ ： Ｔａ２１ｓを形成するタンタル材料
２ ： ５１０２を形成するシリコンＣ，Ｒ，１
： ７０Ａ／ｓ Ｃ，Ｒ，２： ９０Ａ／ｓ 材料ｌ ガス−アルゴン ４００ ｓｅｃｍ材料２ ガ
ス：アルゴン ４００ ｓｅｃｍ材料ｌ 電カニ６ＫＷ 材料２ 電カニ５ＫＷ アルゴンスパッタリング圧力＝２．５ミクロン材料ｌに
対するイオン源動作：４アンペア１９９ｓｃｃｍ ０
２ 材料２に対するイオン源動作＝２アンペア９９ｓｅｃｍ
０２ 動作後の焼成（被膜完成後）： 空気中で４５０℃で１時間 ３、プラスチック′口、レンズ 第１図乃至第３図に示されている装置を表３のプロセス
で単回転モードで作動させて、有害な赤外線を眼から遮
る拒絶帯を近赤外線領域に有するとともに紫外線領域に
拒絶帯を有する、例２に記載したのと同じ２６層の青フ
ィルター膜を蒸着した。しかし、この場合の基板は、ガ
ラスレンズではなくてプラスチック製サングラスレンズ
であった。第１３図を参照すると、パーセント反射率曲
線８６とパーセント透過率曲線８７とが証明するように
、この薄い被膜は、例２で説明した光学設計目標と例２
の追加の目的と、プロセス温度が約５５℃と非常に低い
のでプラスチックを溶融又は軟化させずにプラスチック
上に蒸着するという追加目的とを達成した。この証明さ
れた能力は、全ての既知の従来技術真空被覆処理法とは
際立って対照的であり、かかる従来技術にとっては多層
の丈夫な光学的に透明な被膜をプラスチック基板上に形
成することは従来から難題であった。該薄膜は、湿潤露
出試験（ＭＩＬ−Ｍ−１３５０８）とスナップテープ接
着試験（ＭＩＬ−Ｃ−６７５）とにも合格した。
単 材料１ ： Ｔａ２１ｓを形成するタンタル材料
２ ： ５１０２を形成するシリコンＣ，Ｒ，１
： ７０Ａ／ｓ Ｃ，Ｒ，２： ９０Ａ／ｓ 材料ｌ ガス−アルゴン ４００ ｓｅｃｍ材料２ ガ
ス：アルゴン ４００ ｓｅｃｍ材料ｌ 電カニ６ＫＷ 材料２ 電カニ５ＫＷ アルゴンスパッタリング圧力＝２．５ミクロン材料ｌに
対するイオン源動作：４アンペア１９９ｓｃｃｍ ０
２ 材料２に対するイオン源動作＝２アンペア９９ｓｅｃｍ
０２ 動作後の焼成（被膜完成後）： 空気中で４５０℃で１時間 ３、プラスチック′口、レンズ 第１図乃至第３図に示されている装置を表３のプロセス
で単回転モードで作動させて、有害な赤外線を眼から遮
る拒絶帯を近赤外線領域に有するとともに紫外線領域に
拒絶帯を有する、例２に記載したのと同じ２６層の青フ
ィルター膜を蒸着した。しかし、この場合の基板は、ガ
ラスレンズではなくてプラスチック製サングラスレンズ
であった。第１３図を参照すると、パーセント反射率曲
線８６とパーセント透過率曲線８７とが証明するように
、この薄い被膜は、例２で説明した光学設計目標と例２
の追加の目的と、プロセス温度が約５５℃と非常に低い
のでプラスチックを溶融又は軟化させずにプラスチック
上に蒸着するという追加目的とを達成した。この証明さ
れた能力は、全ての既知の従来技術真空被覆処理法とは
際立って対照的であり、かかる従来技術にとっては多層
の丈夫な光学的に透明な被膜をプラスチック基板上に形
成することは従来から難題であった。該薄膜は、湿潤露
出試験（ＭＩＬ−Ｍ−１３５０８）とスナップテープ接
着試験（ＭＩＬ−Ｃ−６７５）とにも合格した。
表−ユ
プラスチック製サングラスレンズ
単
Ｔａ２’ｓを形成するタンタル
ＳｉＯ□を形成するシリコン
７０Ａ／５
９０Ａ／ｓ
アルゴン ４００ ｓｅｃｍ
アルゴン ４００ ｓｅｃｍ
ＫＷ
ＫＷ
基板：
回転運動：
材料ｌ：
材料２：
Ｃ，Ｒ，ｌ ：
Ｃ，Ｒ，２：
材料ｌ ガス：
材料２ ガス：
材料１１１カニ
材料２ 電カニ
アルゴンスパッタリング圧力＝２．５ミクロン材料１に
対するイオン源動作：４アンペア、１９９ｓｅｃｍ
Ｏｘ 材料２に対するイオン源動作＝４アンペア、９９ ｓｅ
ｃｍ Ｏ２ 動作後の焼成：無し ４、プラスチックの ・ 第１図乃至第３図に記載されている装置を単回転モード
で表４のプロセスに従って約５５℃の処理温度で作動さ
せて、交互に位置する５酸化タンタル及び二酸化シリコ
ンから成る４層光学被膜を平らなプラスチック基板及び
プラスチック凸湾曲基板上に形成した。該膜は４層、即
ち 基板＋ （ＨＬＨＬ）１大気 から成っており、ここでＬ＝二酸化シリコン、Ｈ＝５酸
化タンタルであり、ＱＷＯＴ ＨＬＨＬはそれぞれ１
１７層ｍ、 ｌ ７２層ｍ、１１０９６ｎ及び５２０
止を中心としていた。第１４図の反射率曲線を参照する
とわかるように、該膜は、可視波長スペクトル領域にわ
たって非常に低い反射率を与えるとともに、該プラスチ
ックを溶融させたり軟化させたすせずに、再現性のある
非常に薄い（１００ｎｍ厚）膜を蒸着するという設計目
標を満たした。
対するイオン源動作：４アンペア、１９９ｓｅｃｍ
Ｏｘ 材料２に対するイオン源動作＝４アンペア、９９ ｓｅ
ｃｍ Ｏ２ 動作後の焼成：無し ４、プラスチックの ・ 第１図乃至第３図に記載されている装置を単回転モード
で表４のプロセスに従って約５５℃の処理温度で作動さ
せて、交互に位置する５酸化タンタル及び二酸化シリコ
ンから成る４層光学被膜を平らなプラスチック基板及び
プラスチック凸湾曲基板上に形成した。該膜は４層、即
ち 基板＋ （ＨＬＨＬ）１大気 から成っており、ここでＬ＝二酸化シリコン、Ｈ＝５酸
化タンタルであり、ＱＷＯＴ ＨＬＨＬはそれぞれ１
１７層ｍ、 ｌ ７２層ｍ、１１０９６ｎ及び５２０
止を中心としていた。第１４図の反射率曲線を参照する
とわかるように、該膜は、可視波長スペクトル領域にわ
たって非常に低い反射率を与えるとともに、該プラスチ
ックを溶融させたり軟化させたすせずに、再現性のある
非常に薄い（１００ｎｍ厚）膜を蒸着するという設計目
標を満たした。
表−Ａ
基板： ポリカーボネート及びアクリル回転運動：
単 材料１ ： Ｔａ２０５を形成するタンタル材料２
： ＳｉＯ□を形成するシリコンＣ，Ｒ，１：
７０Ａ／ｓ Ｃ，Ｒ，２： ９０Ａ／ｓ 材料ｌ ガス： アルゴン ４００ ｓｅｃｍ材料２
ガス： アルゴン ４００ ｓｅｃｍ材料１ 電力・
３ＫＷ 材料２ 電カニ ５ＫＷ アルゴンスパッタリング圧力＝２．５ミクロン材料ｌに
対するイオン源動作：４アンペア、１９９ｓｃｃｍ
０２ 材料２に対するイオン源動作：４アンペア、９９ｓｅｃ
ｍ ０２ 動作後の焼成：無し ５、 紅照・ フィルター 第１図乃至第３図に示されている装置を二重回転モード
で表５のプロセスに従って作動させてハロゲン前照灯電
球の石英外囲器上に１４層の膜を蒸着させた。該膜は三
つの材料を包含しており、その複数の材料の厳密な色の
整合を必要とし、薄い１波長構成層の精密な制御を必要
とする。その結果、該膜の設計は実行しにくい。特別の
膜設計は、 基板ｌ ＦｅｚＯｚｆＨ） （ＬＨＩ’ ｌ外気であり
、ここでＬ：二酸化シリコン、Ｈ＝５酸化タンタルであ
り、ＱＷＯＴ Ｆｅ２０ｓ 、 Ｈ及び（ＬＨＩはそ
れぞれ１４ｎｍ、 ｌ Ｏｎｍ及び４３０止を中心と
していた。該膜は、Ｆｅ２０３（Ｈｌ ｆＬＨｌ ’の
設計の多層青フィルターを石英外囲器上に再現可能に蒸
着する能力を証明した。Ｆｅ２ｅｓは、ここでは選択吸
収剤として使われた。これらの膜のスペクトル特性が第
１５図に示されている。曲線９１は、ＦｅｚＯｚ吸収層
が使われた場合のパーセント透過率を表わす。曲線９２
は、Ｆｅ２０ｉ層が無い場合の性能を示す。第１５図は
、多層青フィルター及びＦｅ２Ｏ３選択吸収層の組み合
わせにより、約５００−６００ｎｍの範囲にわたる黄色
光は透過し、約４５０ｎｍの青色光の透過は遮られ、高
角度反射率とその後のガラス外囲器透過に伴う特性青色
コロナを解消する。
単 材料１ ： Ｔａ２０５を形成するタンタル材料２
： ＳｉＯ□を形成するシリコンＣ，Ｒ，１：
７０Ａ／ｓ Ｃ，Ｒ，２： ９０Ａ／ｓ 材料ｌ ガス： アルゴン ４００ ｓｅｃｍ材料２
ガス： アルゴン ４００ ｓｅｃｍ材料１ 電力・
３ＫＷ 材料２ 電カニ ５ＫＷ アルゴンスパッタリング圧力＝２．５ミクロン材料ｌに
対するイオン源動作：４アンペア、１９９ｓｃｃｍ
０２ 材料２に対するイオン源動作：４アンペア、９９ｓｅｃ
ｍ ０２ 動作後の焼成：無し ５、 紅照・ フィルター 第１図乃至第３図に示されている装置を二重回転モード
で表５のプロセスに従って作動させてハロゲン前照灯電
球の石英外囲器上に１４層の膜を蒸着させた。該膜は三
つの材料を包含しており、その複数の材料の厳密な色の
整合を必要とし、薄い１波長構成層の精密な制御を必要
とする。その結果、該膜の設計は実行しにくい。特別の
膜設計は、 基板ｌ ＦｅｚＯｚｆＨ） （ＬＨＩ’ ｌ外気であり
、ここでＬ：二酸化シリコン、Ｈ＝５酸化タンタルであ
り、ＱＷＯＴ Ｆｅ２０ｓ 、 Ｈ及び（ＬＨＩはそ
れぞれ１４ｎｍ、 ｌ Ｏｎｍ及び４３０止を中心と
していた。該膜は、Ｆｅ２０３（Ｈｌ ｆＬＨｌ ’の
設計の多層青フィルターを石英外囲器上に再現可能に蒸
着する能力を証明した。Ｆｅ２ｅｓは、ここでは選択吸
収剤として使われた。これらの膜のスペクトル特性が第
１５図に示されている。曲線９１は、ＦｅｚＯｚ吸収層
が使われた場合のパーセント透過率を表わす。曲線９２
は、Ｆｅ２０ｉ層が無い場合の性能を示す。第１５図は
、多層青フィルター及びＦｅ２Ｏ３選択吸収層の組み合
わせにより、約５００−６００ｎｍの範囲にわたる黄色
光は透過し、約４５０ｎｍの青色光の透過は遮られ、高
角度反射率とその後のガラス外囲器透過に伴う特性青色
コロナを解消する。
表−二
基板： ハロゲンランプ外囲器
回転運動二 二重（遊星）
材料１ ： Ｔａｇ’ｓを形成するタンタル材料２
： ＳｉＯ□を形成するシリコンＣ，Ｒ，１：
１５０Ａ／ｓ Ｃ，Ｒ，２： １００Ａ／Ｓ 材料１ ガス： アルゴン ４００ ｓｅｃｍ材料２
ガス： アルゴン ４００ ｓｅｃｍ材料ｌ をカニ
６ＫＷ 材料２ 電カニ ５ＫＷ アルゴンスパッタリング圧力＝２．５ミクロン材料１に
対するイオン源動作：１アンペア、２００ｓｅｃｍ
Ｏｘ 材料２に対するイオン源動作：１アンペア、１０１００
５ｅ ０２ 動作後の焼成＝６００℃の空気中で１時間６、第１図乃
至第３図に示されている装置を二重回転モードで作動さ
せて、赤外線（ＩＲ）輻射エネルギー加熱ランプに使わ
れる筒状石英ランプ外囲器上に１４層の膜を形成した。
： ＳｉＯ□を形成するシリコンＣ，Ｒ，１：
１５０Ａ／ｓ Ｃ，Ｒ，２： １００Ａ／Ｓ 材料１ ガス： アルゴン ４００ ｓｅｃｍ材料２
ガス： アルゴン ４００ ｓｅｃｍ材料ｌ をカニ
６ＫＷ 材料２ 電カニ ５ＫＷ アルゴンスパッタリング圧力＝２．５ミクロン材料１に
対するイオン源動作：１アンペア、２００ｓｅｃｍ
Ｏｘ 材料２に対するイオン源動作：１アンペア、１０１００
５ｅ ０２ 動作後の焼成＝６００℃の空気中で１時間６、第１図乃
至第３図に示されている装置を二重回転モードで作動さ
せて、赤外線（ＩＲ）輻射エネルギー加熱ランプに使わ
れる筒状石英ランプ外囲器上に１４層の膜を形成した。
該被膜は、可視エネルギーを透過させるが、内側のタン
グステンハロゲンフィラメントから放射される赤外線エ
ネルギーを反射するので、「薄熱鏡」と呼ばれる。赤外
線エネルギーは幾何学的にランプのフィラメントに入射
するので、該被膜はランプの電力を減少させる。そのエ
ネルギーは、フィラメントを加熱することにより、ラン
プを作動させるのに必要な電気エネルギーの量を減少さ
せるのに使われるのである。特別の膜設計は、 基板１ （Ｌ／２ ＨＬ／２１ １大気π＝９００ｎ
ｍ であり、ここでＬは二酸化シリコンであり、Ｈは５酸化
タンタルであり、ＱＷＯＴｌ１９００ｎｍを中心として
いた。これら膜のスペクトル特性は第１６図に示されて
いる。曲線９３は波長の関数としてパーセント透過率を
示し、該熱鏡眼又は被膜が約４００−７５０ｎｍの範囲
の可視光を透過させ、約７５０−１１００ｎｍのＩＲエ
ネルギーを該フィラメントに向けて反射する。
グステンハロゲンフィラメントから放射される赤外線エ
ネルギーを反射するので、「薄熱鏡」と呼ばれる。赤外
線エネルギーは幾何学的にランプのフィラメントに入射
するので、該被膜はランプの電力を減少させる。そのエ
ネルギーは、フィラメントを加熱することにより、ラン
プを作動させるのに必要な電気エネルギーの量を減少さ
せるのに使われるのである。特別の膜設計は、 基板１ （Ｌ／２ ＨＬ／２１ １大気π＝９００ｎ
ｍ であり、ここでＬは二酸化シリコンであり、Ｈは５酸化
タンタルであり、ＱＷＯＴｌ１９００ｎｍを中心として
いた。これら膜のスペクトル特性は第１６図に示されて
いる。曲線９３は波長の関数としてパーセント透過率を
示し、該熱鏡眼又は被膜が約４００−７５０ｎｍの範囲
の可視光を透過させ、約７５０−１１００ｎｍのＩＲエ
ネルギーを該フィラメントに向けて反射する。
及−旦
基板・ １０ｍｍ石英管
回転運動： 二重（遊星）
材料１ ： Ｔａ２０ａを形成するタンタル材料２
： ＳｉＯ□を形成するシリコンＣ，Ｒ，１：
１５０Ａ／ｓ Ｃ，Ｒ，２： １００Ａ／ｓ 材料１ ガス： アルゴン ４００ ｓｅｃｍ材料２
ガス： アルゴン ４００ ｓｅｃｍ材料ｌ材料力ニ
６ＫＷ 材料２ 電カニ ５ＫＷ アルゴンスパッタリング圧カニ２．５ミクロン材料ｌに
対するイオン源動作：２アンペア、１９９ｓｅｃｍ
０２ 材料２に対するイオン源動作：１アンペア。
： ＳｉＯ□を形成するシリコンＣ，Ｒ，１：
１５０Ａ／ｓ Ｃ，Ｒ，２： １００Ａ／ｓ 材料１ ガス： アルゴン ４００ ｓｅｃｍ材料２
ガス： アルゴン ４００ ｓｅｃｍ材料ｌ材料力ニ
６ＫＷ 材料２ 電カニ ５ＫＷ アルゴンスパッタリング圧カニ２．５ミクロン材料ｌに
対するイオン源動作：２アンペア、１９９ｓｅｃｍ
０２ 材料２に対するイオン源動作：１アンペア。
９９ｓｃｃｍ ０２
動作後の焼成二６００℃の空気中で１時間以上、本発明
の好適な実施例及び代替実施例を説明したが、当業者は
、この開示内容に基づいて、特許請求の範囲各項の範囲
内で、ここに記載した発明を容易に修正、拡張するであ
ろうことがわかる。
の好適な実施例及び代替実施例を説明したが、当業者は
、この開示内容に基づいて、特許請求の範囲各項の範囲
内で、ここに記載した発明を容易に修正、拡張するであ
ろうことがわかる。
第１図及び第２図は各々、本発明の原理を具現化した単
一回転円筒ドラムマグネトロン増強真空スパッタリング
システムの略斜視図及び水平略断面図である。 第３図は、本発明の原理を具現化したマグネトロン増強
真空スパッタリングシステムの二重回転円筒ドラム実施
例の略斜視図である。 第４図及び第５図は各々、本発明のマグネトロン増強真
空スパッタリングシステムに使用するＤＣｍＣｍノマグ
ネトロンスパッタリング装置形式の一部を切り取った略
斜視図及び略水平断面図である。 第６区及び第７図は各々、本発明のマグネトロン増強真
空スパッタリングシステムに使用する逆比例マグネトロ
ンイオン源の一実施例の分解斜視図及び側面図である６ 第８図及び第９図は本システムに代わる回転円筒ドラム
実施例の略水平断面図である。 第１０図は、蒸着及び／又は反応装置が、回転ドラムの
内方の中空の大気圧円筒部に配置されている、第２図の
システムに代わるシステムの斜視図である。 第１１図は、第１図乃至第３図のいずれかの回転ドラム
システムの螺線経路を示す図である。 第１２図は、第１図乃至第３図の回転ドラムシステムに
代わる別のシステムを示す図であり、鉛直方向に並進自
在の同軸回転ドラムを使用している。 第１３図は、別の代わりの回転円筒システムを示す図で
あり、別々のフリップ又は回転基板支持体を備えている
６ 第１４図は、第１図乃至第３図の回転ドラムシステムに
代わるスパイダ形式のシステムを示す図である。 第１５図は、本回転真空スパッタリングシステムの別の
代わりの実施例の略図であり、ウェブが増分的又は連続
的にドラムに送られ、基板が処理のためウェブ上に取り
付けられ、又はその代わりにウェブの表面そのものが処
理される。 第１６図乃至第１８図は３つの代わりのウェブすなわち
回転被膜システムを開示した図である。 第１９図乃至２１図は、二重回転円板装置Ｃ第１９図）
や、二重回転円板及び半径方向並進自在ターゲット（第
２０図）や、傾斜した遠心力基板保持円板（第２１図）
を組み入れた円板システムを示した図である。 第２２図乃至第２５図は、本発明により別々の蒸着及び
反応領域を用いた直列マグネトロン増強真空スパッタリ
ング装置の実施例を示す図である。 第２６図及び第２７図は、エンドレスベルト又はコンベ
ヤを使用している他の代わりの並列システムを示す略図
である。 第２８図は、回転又はウェブ被膜技術を直列輸送技術と
組み合せた代わりの直列システムを示す略図である。 第２９図及び第３０図は、円筒回転マグネトロン装置を
使用している代わりの蒸着源装置を示す略図である。 第３１図は、点源スパッタリング銃又はＳ−ガンの形式
の別の代わりの蒸着源装置を示す略図である。 第３２図乃至第３５図は、熱蒸着源、即ち、抵抗加熱（
第３２図）や、電子ビーム加熱（第３３図）や、レーザ
加熱（第３４図）や、側方に取付けた遠心力るつぼ装置
（第３５図）を使用するシステムの代わりの実施例を示
す略図である。 第３６図は、テンプル（Ｔｅｍｐｌｅｌらの米国特許第
４、７７７、９０８号に開示されたプラズマ被膜システ
ムを改良した回転変更例を示す図である。 第３７Ａ図及び第３７Ｂ図は、独立の自動開始作動と増
強安定性とを提供するため、各々熱電子放出システム及
び中空カソード放出システムを組み入れた第６図及び第
７図の逆比例マグネトロンイオン源銃を変更した実施例
を開示した図である。 第３８図は、いわゆる−以上の点源イオン銃の形式であ
る別の代わりのイオン源システムを示す図である。 第３９図は、マイクロウェーブ駆動源の形式である別の
代わりのイオン源システムを示す図である。 第４０図は、回転線形マグネトロンの複数ターゲットシ
ステムの、形式である代わりの形状を示す図である。 第４１図は、標準線形マグネトロンスパッタ源の不平衡
マグネトロンを改良した、別の代わりのイオン源システ
ムを示す図である。 第４２図乃至第４７図は、（ａ）湾曲ガラスミラーに蒸
着させた光学特性フィルム（第４２図）、ガラス眼鏡レ
ンズ（第４３図）、プラスチック眼鏡レンズ（第４４図
）、（ｂ）プラスチック上の非反射性被膜（第４５図）
、黄ヘッドランプフィルタ被１１！ （第４６図）、及
び赤外線加熱ランプ上のミラー被膜（第４７図）につい
ての透過率及び反射率曲線の一方又は両方を示す図であ
る。 第４８図は、例えば第４２図に示す透過率特性をもつ反
射多層酸化物被膜が本発明を用いて形成されている深皿
ガラスランプ形式の反射器を示す図である。 １０ ・ １４ ・ １５ ・ ３０ ・ ６−２８ ３１ ・ ・ ・ ３２ ・ ・ ・ ３４ ・ ・ ・ ３５ ・ ・ − ・スパッタリングシステム、 ・ドラム、 ・基板、 ・線形マグネトロン増強スパッ タリング装置、 ・処理ステーション、 ・電極、 ・バッフル、 ・ターゲット、 チャンバ。 平成 ３．３．ｉ４ 年 月 日
一回転円筒ドラムマグネトロン増強真空スパッタリング
システムの略斜視図及び水平略断面図である。 第３図は、本発明の原理を具現化したマグネトロン増強
真空スパッタリングシステムの二重回転円筒ドラム実施
例の略斜視図である。 第４図及び第５図は各々、本発明のマグネトロン増強真
空スパッタリングシステムに使用するＤＣｍＣｍノマグ
ネトロンスパッタリング装置形式の一部を切り取った略
斜視図及び略水平断面図である。 第６区及び第７図は各々、本発明のマグネトロン増強真
空スパッタリングシステムに使用する逆比例マグネトロ
ンイオン源の一実施例の分解斜視図及び側面図である６ 第８図及び第９図は本システムに代わる回転円筒ドラム
実施例の略水平断面図である。 第１０図は、蒸着及び／又は反応装置が、回転ドラムの
内方の中空の大気圧円筒部に配置されている、第２図の
システムに代わるシステムの斜視図である。 第１１図は、第１図乃至第３図のいずれかの回転ドラム
システムの螺線経路を示す図である。 第１２図は、第１図乃至第３図の回転ドラムシステムに
代わる別のシステムを示す図であり、鉛直方向に並進自
在の同軸回転ドラムを使用している。 第１３図は、別の代わりの回転円筒システムを示す図で
あり、別々のフリップ又は回転基板支持体を備えている
６ 第１４図は、第１図乃至第３図の回転ドラムシステムに
代わるスパイダ形式のシステムを示す図である。 第１５図は、本回転真空スパッタリングシステムの別の
代わりの実施例の略図であり、ウェブが増分的又は連続
的にドラムに送られ、基板が処理のためウェブ上に取り
付けられ、又はその代わりにウェブの表面そのものが処
理される。 第１６図乃至第１８図は３つの代わりのウェブすなわち
回転被膜システムを開示した図である。 第１９図乃至２１図は、二重回転円板装置Ｃ第１９図）
や、二重回転円板及び半径方向並進自在ターゲット（第
２０図）や、傾斜した遠心力基板保持円板（第２１図）
を組み入れた円板システムを示した図である。 第２２図乃至第２５図は、本発明により別々の蒸着及び
反応領域を用いた直列マグネトロン増強真空スパッタリ
ング装置の実施例を示す図である。 第２６図及び第２７図は、エンドレスベルト又はコンベ
ヤを使用している他の代わりの並列システムを示す略図
である。 第２８図は、回転又はウェブ被膜技術を直列輸送技術と
組み合せた代わりの直列システムを示す略図である。 第２９図及び第３０図は、円筒回転マグネトロン装置を
使用している代わりの蒸着源装置を示す略図である。 第３１図は、点源スパッタリング銃又はＳ−ガンの形式
の別の代わりの蒸着源装置を示す略図である。 第３２図乃至第３５図は、熱蒸着源、即ち、抵抗加熱（
第３２図）や、電子ビーム加熱（第３３図）や、レーザ
加熱（第３４図）や、側方に取付けた遠心力るつぼ装置
（第３５図）を使用するシステムの代わりの実施例を示
す略図である。 第３６図は、テンプル（Ｔｅｍｐｌｅｌらの米国特許第
４、７７７、９０８号に開示されたプラズマ被膜システ
ムを改良した回転変更例を示す図である。 第３７Ａ図及び第３７Ｂ図は、独立の自動開始作動と増
強安定性とを提供するため、各々熱電子放出システム及
び中空カソード放出システムを組み入れた第６図及び第
７図の逆比例マグネトロンイオン源銃を変更した実施例
を開示した図である。 第３８図は、いわゆる−以上の点源イオン銃の形式であ
る別の代わりのイオン源システムを示す図である。 第３９図は、マイクロウェーブ駆動源の形式である別の
代わりのイオン源システムを示す図である。 第４０図は、回転線形マグネトロンの複数ターゲットシ
ステムの、形式である代わりの形状を示す図である。 第４１図は、標準線形マグネトロンスパッタ源の不平衡
マグネトロンを改良した、別の代わりのイオン源システ
ムを示す図である。 第４２図乃至第４７図は、（ａ）湾曲ガラスミラーに蒸
着させた光学特性フィルム（第４２図）、ガラス眼鏡レ
ンズ（第４３図）、プラスチック眼鏡レンズ（第４４図
）、（ｂ）プラスチック上の非反射性被膜（第４５図）
、黄ヘッドランプフィルタ被１１！ （第４６図）、及
び赤外線加熱ランプ上のミラー被膜（第４７図）につい
ての透過率及び反射率曲線の一方又は両方を示す図であ
る。 第４８図は、例えば第４２図に示す透過率特性をもつ反
射多層酸化物被膜が本発明を用いて形成されている深皿
ガラスランプ形式の反射器を示す図である。 １０ ・ １４ ・ １５ ・ ３０ ・ ６−２８ ３１ ・ ・ ・ ３２ ・ ・ ・ ３４ ・ ・ ・ ３５ ・ ・ − ・スパッタリングシステム、 ・ドラム、 ・基板、 ・線形マグネトロン増強スパッ タリング装置、 ・処理ステーション、 ・電極、 ・バッフル、 ・ターゲット、 チャンバ。 平成 ３．３．ｉ４ 年 月 日
Claims (44)
- （１）真空チャンバと；該チャンバ内に取り付けられか
つその上に基板を取り付けるようになっている支持手段
と；前記支持手段の近くに配置されかつ前記基板上に選
択された材料を蒸着するようになっている蒸着装置形式
の少なくとも一つの第１の装置と前記支持手段の近くに
配置されかつ前記選択された材料と選択された化学反応
を行なうためのプラズマを提供するようになっているイ
オン源装置形式の少なくとも一つの第２の装置とから成
る被覆手段とを備え；前記支持手段の少なくとも一つ及
び前記被覆手段が所定の経路に沿って相対的に移動でき
るようになっており；前記支持手段の配置と前記蒸着装
置の配置と前記所定の経路に沿った前記相対移動との組
合わせが、同様に離間させた基板面でほぼ等しい蒸着速
度を提供し；前記少なくとも一つの蒸着装置は、マグネ
トロン増強装置、一つの又は列の点源スパッタ銃、据付
蒸発源、遠心力回転蒸発源及び反応イオンプレーティン
グ源の中から選択され、前記少なくとも一つのイオン源
装置は、自動開始マグネトロン装置、点源装置及び低エ
ネルギイオンプラズマを発生させるようになっている装
置から選択されることを特徴とする被覆システム。 - （２）前記イオン源装置は、所定の電圧を受けて前記イ
オン源装置と前記支持手段の間で傾斜する制御電場を発
生するようになっている電極手段と、前記電極手段の近
くで前記電場に対して横方向に磁場を加えるための手段
と、前記電極手段の近くにガスを供給するためのマニホ
ールド手段と、前記電極手段の近くにかつ前記横方向電
場及び磁場の領域の中に電子を供給して前記ガスのプラ
ズマを形成するための手段とから成り、活性ガスイオン
が前記電極電位により前記横向け手段及び基板の方向に
傾斜した前記電場に沿って加速されることを特徴とする
請求項（１）に記載の被覆システム。 - （３）前記支持手段は、前記基板を取り付けてその基板
を前記蒸着装置及び前記イオン源を通り過ぎて移動させ
る回転自在ドラム又はシリンダであることを特徴とする
請求項（１）に記載の被覆システム。 - （４）前記支持取付け手段は、周囲に複数の多面基板支
持体を取り付けている回転自在ドラム又はゲージであり
、前記各支持体は、前記多面を選択的に前記装置に向け
るため、前記ドラムの回転軸線にほぼ平行な軸線に沿っ
て回転できるように取り付けられていることを特徴とす
る請求項（１）に記載の被覆システム。 - （５）前記基板支持手段は、両端の間で基板支持シリン
ダを取り付けている少なくとも一対の離間アームから成
るスパイダ組立体であり、該組立体は回転自在であり、
前記シリンダは、前記組立体の回転軸線にほぼ平行な関
連する軸線を中心として独立に回転自在であることを特
徴とする請求項（１）に記載の被覆システム。 - （６）前記支持手段は、前記基板が取り付けられている
移動自在ウェブ又はベルトであることを特徴とする請求
項（１）に記載の被覆システム。 - （７）前記支持体手段は、ドラムと；そのドラムの内側
にあり、ドラムの開口を通してかつドラムの外周に沿っ
て可撓性ウェブを連続的に又は間欠的に横断させるよう
になっている巻出し及び巻取りロール手段と；前記ウェ
ブと前記ドラムの摩擦係合を調整してドラムに対するウ
ェブの横断を選択的に可能にする手段とから成ることを
特徴とする請求項（１）に記載の被覆システム。 - （８）前記制御手段は、ドラムの外周の近くに取り付け
られ、回転軸線がドラムの回転軸線とほぼ整合している
ローラから成ることを特徴とする請求項（７）に記載の
被覆システム。 - （９）前記基板支持手段は、ドラムと；一対の対称ロー
ルシステムとを備え、各ロールシステムは、関連するド
ラム開口を通してかつドラムの外周に沿って可撓性ウェ
ブ又は膜を横断させるためのドラムの内側に設けられた
巻出し及び巻取りロールから成り；前記システムは、釣
合いのとれた作動をしかつ摩擦抵抗を制御するようにな
っていることを特徴とする請求項（１）に記載の被覆シ
ステム。 - （１０）更に、少なくとも複数の外周に配置された蒸着
装置を備える回転自在シリンダ形式の蒸着手段を備える
ことを特徴とする請求項（１）に記載の被覆システム。 - （１１）前記支持手段はほぼ平坦であり、並進移動でき
るようになっていることを特徴とする請求項（１０）に
記載の被覆システム。 - （１２）前記支持手段はほぼ平坦であり、所定の経路に
沿って回転移動できるようになっており、前記支持手段
は更に、前記回転移動経路を横切る移動ができるように
基板を取り付けている手段を備えていることを特徴とす
る請求項（１）に記載の被覆システム。 - （１３）前記支持手段は、前記支持手段の回転軸線を概
ね横切る方向に向けられた列に基板を取り付け、基板を
前記回転軸線を中心として回転させるようになっており
；前記被覆手段は、前記基板列の近くにあってかつそれ
と向かい合った作業ステーションに配置されかつ所定の
材料を前記基板に蒸着させるようになっている少なくと
も一つの膜蒸着装置と、前記基板列の近くにあってかつ
それと向かい合って配置され、蒸着した材料との化学反
応を行なうためのプラズマを提供するようになっている
少なくとも一つのイオン源手段とから成り；前記装置は
前記回転軸線を横切って前記支持手段に対して移動する
ようになっていることを特徴とする請求項（１２）に記
載の被覆システム。 - （１４）前記装置は、前記支持手段に対し所定の半径方
向移動できるように取り付けられていることを特徴とす
る請求項（１３）に記載の被覆システム。 - （１５）細長い電極手段を備え、該手段は、所定の電圧
を受けて前記細長い方向を概ね横切って傾斜する制御電
場を発生するようになっており；前記電場を横切って前
記電極手段の近くに磁場をかけるための手段と；前記電
極手段の近くにガスを供給するための手段と；前記電極
手段の近くにかつ前記横方向の電場及び磁場の領域内に
電子を供給し前記領域内のガスをイオン化してプラズマ
を形成するための手段とを備え、それによってガスイオ
ンが前記電極手段から遠ざかるにつれて傾斜する電場に
沿って前記電極電位により加速されることを特徴とする
イオン銃。 - （１６）前記イオン源装置は、前記プラズマを前記横向
け手段を横切ってその移動方向に拡散させるようになっ
ている点イオン源列を備えていることを特徴とする請求
項（１）の被覆システム。 - （１７）前記イオン源装置は、前記材料を低温で形成す
るため、低エネルギイオンのプラズマを発生させるよう
になっていることを特徴とする請求項（１）に記載の被
覆システム。 - （１８）前記イオン源装置はマイクロ波源から成ること
を特徴とする請求項（１７）に記載の被覆システム。 - （１９）前記イオン源装置は不平衡マグネトロンから成
ることを特徴とする請求項（１７）に記載の被覆システ
ム。 - （２０）前記イオン源装置は電子サイクロトロン共振装
置から成ることを特徴とする請求項（１７）に記載の被
覆システム。 - （２１）前記イオン源装置はＲＦ源から成ることを特徴
とする請求項（１７）に記載の被覆システム。 - （２２）前記イオン源装置はアーク源から成ることを特
徴とする請求項（１７）に記載の被覆システム。 - （２３）更に、選択的に反応性を高めるため、前記材料
にレーザエネルギを差し向けるための手段を備えている
ことを特徴とする請求項（２２）に記載の被覆システム
。 - （２４）更に、反応性を高めるため、オゾン及び一酸化
二窒素から選択されたガス反応増強手段を前記材料に供
給するための手段を備えていることを特徴とする請求項
（２２）に記載の被覆システム。 - （２５）前記電極手段は細長く、その長さ方向を概ね横
切って傾斜する電場を発生することを特徴とする請求項
（２）又は（１５）に記載の被覆システム。 - （２６）前記磁場印加手段はイオン化領域に約１００乃
至２００ガウスの磁場を印加することを特徴とする請求
項（２）又は（１５）に記載の被覆システム。 - （２７）前記イオン化領域内の全圧が、前記プラズマを
所望の平均自由行程で維持するため、１乃至１０ミクロ
ン又はそれ以上であることを特徴とする請求項（２）又
は（１５）に記載の被覆システム。 - （２８）前記電子供給手段はプラズマであることを特徴
とする請求項（２）又は（１５）に記載の被覆システム
。 - （２９）前記電子供給手段は熱電子放出装置であること
を特徴とする請求項（２）又は（１５）に記載の被覆シ
ステム。 - （３０）前記電子供給手段は冷陰極放電装置であること
を特徴とする請求項（２）又は（１５）に記載の被覆シ
ステム。 - （３１）前記電子供給手段はプラズマアーク電子源であ
ることを特徴とする請求項（２）又は（１５）に記載の
被覆システム。 - （３２）前記蒸着装置は据付け線形マグネトロン装置で
あることを特徴とする請求項（１）に記載の被覆システ
ム。 - （３３）前記装置は円筒回転マグネトロン装置であるこ
とを特徴とする請求項（１）に記載の被覆システム。 - （３４）前記蒸着装置は据付け蒸発源であることを特徴
とする請求項（１）に記載の被覆システム。 - （３５）前記蒸着装置は回転蒸発源であることを特徴と
する請求項（１）に記載の被覆システム。 - （３６）前記蒸着装置は活性イオンプレーティング源で
あることを特徴とする請求項（１）に記載の被覆システ
ム。 - （３７）光学被膜を基板上に形成するための方法におい
て：前記基板を真空チャンバ内にある支持手段上に取り
付け；前記支持手段の近くに配置されかつ前記基板上に
選択された材料を蒸着するようになっている蒸着装置形
式の少なくとも一つの第１の装置と前記支持手段の近く
に配置されかつ前記選択された材料と選択された化学反
応を行なうためのプラズマを提供するようになっている
イオン源装置形式の少なくとも一つの第２の装置とから
成る被覆手段を提供し；前記支持手段の少なくとも一つ
と前記被覆手段とを相対的に所定の経路に沿って移動さ
せて同様に配置され隔てられた基板についてほぼ等しい
蒸着速度を提供しつつ、前記基板に所定の光学被膜を形
成するための被膜手段を作動することを特徴とする方法
。 - （３８）前記支持手段は、ある軸線を中心として回転で
きるように取り付けられかつ複数の多面基板支持体とと
もに回転できるように取り付けられており；更に前記所
定の多面に所定の材料を蒸着させるための被覆手段を作
動させながら前記支持手段を回転させ；前記所定の多面
を前記被覆手段に向けるために前記多面基板支持体を回
転自在に割出しすることを特徴とする請求項（３７）に
記載の方法。 - （３９）前記支持手段は、両端の間で基板支持シリンダ
を取り付けている少なくとも一対の離間アームを含むス
パイダ組立体から成り、該組立体は回転自在であり、前
記シリンダは、前記組立体の回転軸線にほぼ平行な関連
する軸線を中心として独立に回転自在であり；前記所定
の位置の間で前記支持手段を選択的に割出しし、前記所
定の位置では、少なくとも一つの材料を前記基板に選択
的に蒸着しかつ前記位置で蒸着材料と所定の化学反応を
選択的に行なうことを特徴とする請求項（３７）に記載
の方法。 - （４０）前記支持手段はほぼ平坦でかつその支持手段の
回転軸線にほぼ垂直に向けられた平面内に基板を取り付
けるようになっており；前記基板平面の近くにあってか
つそれと向かい合った作業ステーションに配置されてい
る少なくとも一つの膜蒸着装置を提供し；前記基板平面
の近くにあってかつそれと向かい合って配置されている
少なくとも一つのイオン源手段を提供し；前記装置を前
記支持手段に対して移動させながら前記支持手段を回転
させて前記基板を前記第１及び第２の装置を通り過ぎて
移動させることを特徴とする請求項（３７）に記載の方
法。 - （４１）更に：前記蒸着及び反応装置を選択的に作動さ
せて、少なくとも複数の層から成る複合被膜を形成し、
各層の組成は、第１の金属、第２の金属、第１の金属の
酸化物、第２の金属の酸化物、第１と第２の金属の混合
物及び第１と第２の金属の混合物の酸化物の少なくとも
一つから選択されたものであることを特徴とする請求項
（３７）乃至（４０）のいずれか一に記載の方法。 - （４２）更に：少なくとも複数の前記蒸着装置を提供し
；前記蒸着装置の選択されたものを順次作動させて基板
上に所定材料の蒸着層をスパッタリングし、所定の活性
ガスを供給するとともに前記少なくとも一つの反応装置
を選択的に作動させて、次の層のスパッタリング蒸着の
前に前記層のうち少なくとも選択されたものと所定の反
応を行なうことを特徴とする請求項（３７）乃至（４０
）のいずれか一に記載の方法。 - （４３）前記所定の反応は、前記蒸着材料を、酸化物、
窒化物、水素化合物、硫化物、フッ素化合物及び炭素化
合物及び混合物のうちの少なくとも一つに選択的に変換
することを含んでいることを特徴とする請求項（４１）
又は（４２）に記載の方法。 - （４４）前記所定の反応は、前記蒸着材料を選択的に酸
化物に変換することを特徴とする請求項（４１）又は（
４２）に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US43596589A | 1989-11-13 | 1989-11-13 | |
| US435965 | 1989-11-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03211275A true JPH03211275A (ja) | 1991-09-17 |
Family
ID=23730544
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2306982A Pending JPH03211275A (ja) | 1989-11-13 | 1990-11-13 | マグネトロンスパッタリング装置及び方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| EP (2) | EP0428358B1 (ja) |
| JP (1) | JPH03211275A (ja) |
| AT (2) | ATE138111T1 (ja) |
| CA (1) | CA2029755C (ja) |
| DE (2) | DE69027004T2 (ja) |
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