JPH03504743A - 目標物体侵食が設定可能な深度に達したことを検知する方法およびこれに用いる目標物体 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、目標物体中または表面に所定の深度で材料不連続部を設け、侵食が 該深度に達すると、前記不連続部における物理的値が顕著に変化し、さらに、前 記不連続部から変換器まで前記物理的値の伝達区間を設け、該変換器によって少 なくとも前記物理的値に対応する値を追跡し、前記箇所における物理的値の顕著 な変化の発生を検知する、陰極スパッタリングプロセスで目標物体の侵食が設定 可能な深度に達したことを検知する方法に関する。

さらに、この発明は、目標物体が所定の深度に達すると陰極スパッタリングプロ セスを停止せしめる方法、および目標物体、目標物体を製造する方法ならびに該 方法によって作動し、または前記目標物体の一つを有する陰極スパッタリング設 備に関する。

陰極スパッタリング法は普及した薄膜の作製法である。所望の被覆材料は、所望 の源泉材料、目標材料のイオン衝撃によって飛散せられる。これに必要なイオン は、陽極を基準として、陰極に負の電位を印加することによって、イオンが陰極 に送られる気体放電によって作られる。この場合、通常目標物体に陰極電位を印 加するか、または、たとえば誘電材料を陰極領域に配置する。

この際、気体放電を直流放電および交流放電として実現することは公知である。

また、被加工物の被覆に気体の化学反応を追加的に利用する、いわゆる反応性ス パッタリング法も公知である。

これらすべての飛散プロセスにおいて、磁界を印加して、特に目標物体の領域に おいて効率および飛散率を高めることが公知である。このような方法は、マグネ トロン陰極スパッタリング法として知られている。

これらすべての方法において、目標物体はスパッタリングプロセスによって侵食 される。目標物体の侵食深度が所定の最大値に達すると、スパッタリングプロセ スを停止し、侵食された目標物体を交換しなければならない。プロセス中は目標 物体を強力に冷却する。これについては、基本的に２つの方式が公知である。

直接冷却方式の場合、目標物体のプロセス室と反対側を冷媒と直接接触させて冷 却する。これに対し間接方式の場合は、冷媒を冷却管路に送る冷却板に目標物体 を固定する。

目標物体の侵食が増大したときにスパッタリングプロセスを適時に停止しないと 、冷媒が直接プロセス室に放出されたり、冷却板および冷媒案内系が破損する。

この場合、さらに、薄膜製作にいて高い純度要求がある場合には、処理室は冷媒 または冷却板の材料によって汚染され、処理中の被覆は無効となろう。そのため 、次のスパッタリングプロセスを開始する前に、設備を長時間停止し、プロセス 室を徹底的に清掃することが必要となろう。

他方、目標物体には銀、金、白金またはパラジウムなど高価な材料を使用するた め、目標物体を交換する前にできるだけ有効に利用できるようにすることが重要 である。それゆえ、目標物体中の少なくとも一つの侵食深度に達したことを検知 することに大きい意義が生じる。なぜならば、それによって設備の運転安全性お よび目標物体の利用度が高まり、その結果、この種類のスパッタリングプロセス の経済性が大幅に改善されるからである。

ここで、このようなスパッタリングプロセスを設計する際に、目標物体が完全に 侵食される時点だけではなく、侵食が所定の深度に達する時点を知ることがしば しば重要となる。

それによって、新しいスパッタリングプロセスを同じ目標物体で開始できるか、 また、いつ設備の目標物体を交換しなければならないかを、あらかじめ計画でき る。それによって、特に複数の設備を運転する際に生産計画を最適化できる。

目標物体における侵食深度に関する情報を得る公知の技術は、所定の時点までに 消費された電気的プロセスエネルギーを測定するものである。所定の値に達する と、プロセスは停止する。しかし、侵食率および侵食深度は前記の電気的プロセ スエネルギーのほかに、目標物体の性質、目標物体の寸法、プロセス圧力、プロ セス気体、目標物体冷却、プロセス室の設計、気体放電の電気的エネルギー密度 など多数のパラメーターに依存しているため、この方法によっては、その時々の 侵食深度、または目標物体における目標材料の残留厚さに関する間接的な手掛か りまたは単なる目安かえられるにすぎない。

前記のエネルギー値をそれぞれの目標侵食深度と対応させるために、このような 処理に先立ち、校正を行うことが必要である。この方法の精度と信頼性は小さい ため、プロセスの安全上の理由から、目標物体が完全に侵食されるのを防ぐため に極めて頻繁に運転を停止しなければならない。その結果、頻繁な運転停止と目 標材料の低い利用度によってプロセスの経済性に悪影響を与える。

他の公知の方法では、侵食中に目標物体の侵食の増大に連れて、様々な程度で絶 えず変化する物理的値を監視する。

このような物理的値の典型的な例は、目標物体中または表面、たとえば物体の飛 散面と反対側で測定した温度である。

しかし、この場合もあらかじめ校正プロセスによって、特定の温度と特定の侵食 深度を対応させた曲線を、種々の熱伝導挙動、特に種々の目標材料と種々の目標 物体寸法に基づき、種々のケースについて少なくとも一つ求めなければならない 。

この校正プロセスは、侵食深度を測定し、それぞれ支配的な温度に対応させねば ならないため、非常に時間がかかる。

その際、目標物体中の温度は、最も侵食の激しい領域で、侵食深度の増大に連れ てほぼ一定に上昇する概ね安定した依存曲線が生じる。

温度／侵食深度関係は、冷却条件が変化しても異なる。

このような目標物体中の温度測定技術は、たとえばｔｌＳ−Ａ−４３２４６３１ およびＵＳ　−Ａ　−４４０７７０８に示されている。

ＵＳ−Ａ−４４０７７０８では、目標物体の底面に温度センサーを設けている。

それによって、概ね侵食深度に伴って増大する温度を測定する。

この場合、侵食が所定の温度センサーに近付くと、侵食率は一定でも温度は急激 に増大する。このような温度挙動の急激な増大は、目標物体がまもなく完全に侵 食されることの指標となる。この方法で目標材料の残留厚さを正確に求めること は不可能である。特に、センサー領域において侵食率が経時的に一定でない場合 はなおさらである。

さらに、目標物体の侵食深度の把握を、Ｃ）Ｉ　−Ａ　−６５７３８２によるス パッタリング電圧の測定によって、または強磁性材料の場合は磁気誘導測定によ って、ＧＢ−Ａ−２１４４７７２による反蕾センサーによる目標物体の下方の磁 気誘導の測定によって、ＤＢ　−Ａ　−３４２５６５９による漂遊磁界の誘導の 測定によって行うことが公知である。非磁性目標材料の場合、ＤＥ　−Ａ　−３ ４２５６５９の別の提案によるプラズマインピーダンスまたはプラズマ電圧の測 定も公知である。

これらの方法はいずれも間接的測定であり、一部では測定方法を校正してかなり 正確な情報を得るのに、やはり極めて手間がかかる。これらの方法の根本的な欠 点は、測定結果の信頼性が非常に乏しく、工業用プロセス、特に自動プロセスで は許容されない点にある。

ＵＳ　−Ａ　−４３７４７２２より、目標物体の後にヘリウムを加圧充填した室 を設け、目標物体が完全侵食されるとただちにヘリウムがプロセス室に流出する 方法が公知である。圧縮ヘリウム室には、伝達部材である連結管を介して、前記 室における圧力降下を記録し、スパッタリングプロセスを停止せしめる圧力セン サーを変換器として接続している。この場合は、測定値と完全侵食の時点の間に 正確な対応関係が成立する。

ＤＢ−Ａ−３６３０７３７は基本的に同じ方法に基づき、伝達部材として目標物 体中に気体充填室を設け、目標物体中の気体充填室からの信号経路と、変換器と してこれに接続したセンサーとを介し、侵食が室に到達するとただちに室内の圧 力降下を記録することを提案する。

最後にあげた２つの方法において、目標物体中または表面に材料不連続部を設け 、侵食が所定深度に達すると、前記不連続部における物理的値の顕著な変化とし て、目標物体中または表面に設けた気体室中の圧力が顕著に変化する。この不連 続部から変換器に至るまで、物理的値の伝達経路を設けている。

ＤＢ−Ｏ３−３７２４９３７には、最後にあげた方法と原理的に等しい方法が提 案されている。しかし、この場合は圧縮気体室を設けず、目標物体中または表面 で物体が最も激しく侵食される箇所に目標物体の崩壊を記録するセンサー機構を 設けている。ここでも不連続部は目標材料と中空部の接点によって形成される。

この発明は、最後にあげた方法に基づいている。最後にあげた方法は、設計また は運転においてコストのかかる措置を講じなければならない点が短所である。Ｕ Ｓ　−Ａ　−４３７４７２２によれば、プロセスを新たに開始する前にそのつど 室にヘリウムを充填しなければならない。さらに、圧力センサーと不連続部もし くは気体室の間に圧力管の形で不連続な信号経路を設けなければならない。これ によって、設備の運転コストは増大する。

ＤＥ−Ａ　−３６３０７３７およびＤＥ−Ｏ３−３７２４９３７による方法にお いて、目標物体または場合により目標物体の冷却台において必要な措置、すなわ ちセンサーまたは圧縮気体室とつながり、監視された物理的圧縮値を変換器に送 る管路のための開口部を設けなければならない。それゆえ、目標物体の製作およ び／または場合により冷却台の設計の際に、上記の措置を適切に講じるために、 センサーの種類または最大侵食深度が予想される場所を考慮することが必要であ る。

この発明の目標は、上記の方法から出発して、第１の観点において、変換器によ って追跡される目標物体またはその台における物理的値の伝達もしくは把握のた めに特別の措置を必要としない方法を得ることである。

これは冒頭に記載した種類の方法を形成する際に、請求の範囲第１項の文言によ って実現される。

目標物体の侵食が不連続部に到達すると顕著に変化する物理的値が、一方では不 連続部から変換器に等しい物理的値として（たとえば、不連続部における圧力変 化が圧力変化として伝達される）、または他の物理的値として（たとえば、不連 続部における圧力変化がプラズマインピーダンスの変化として変換器に伝達され る）不連続な信号経路を設けることなく伝達され、他方では変換器は目標物体中 または表面における不連続部の定位（場所）を概ね独立に配置することによって 、変換器配置の点で大きなフレキシビリティが得られ、目標物体またはその台に 装置類を設ける必要がない。

目標物体中または表面に信号経路を設ける必要はなく、変換器はプロセス室、被 加工物、電源の選定された最適箇所に配置することができる。

前記のとおり、ＵＳ−Ａ−４３７４７２２，Ｄ［Ｅ−Ａ−３６３０７３７および ＤＢ−Ｏ３−３７２４９３７は、固体／気体移行部によって形成された指標不連 続部を目標物体または表面に設けている。しかし多くの場合、指標不連続部を内 包し、製造が簡単な閉じた目標物体を設けることが望ましい。これは、目標物体 それ自身の内部や、目標物体に密接して設けた気体室によっては不可能である。

これは、冒頭に記載した種類の方法を形成する際に請求の範囲第２項の文言によ り、目標物体における指標不連続部を固体／固体不連続部によって形成すること によって実現される。それにより、あらかじめ指標部を付けた目標物体を簡単に 製造することができる。

請求の範囲第１項と第２項に規定された発明による措置は、請求の範囲第３項に より組み合わせて使用できる。

固体／固体不連続部を設ける際に、請求の範囲第４項の文言により、侵食が所定 の深度に達すると被覆動作を許容される程度に妨害する方法が提案される。

公知のように、−次的に飛敗せらるべき材料に加えて、しばしば銅を被加工物に 付着せしめ、銅を前記の追加材料として使用できるようにすることが望ましい。

最初にあげた発明による複合体、すなわち不連続部に至る信号経路を設けず、ま たは不連続部に変換器を取り付ける措置を設けない場合、目標物体中または表面 に不連続部を固体／気体移行部によって形成することが非常に有利な場合がある 。

変換器によって追跡される物理的値として、気体の組成、圧力、放電、光学的放 射などのプロセス雰囲気の値および／またはプラズマインピーダンスなどのプロ セス運転値を用いる。さらに、変換器によって記録された値を測定値と呼ぶ。

侵食が指標不連続部に達すると測定値が顕著に変化する場合において、測定値が 不連続部におけるいかなる物理的変化に基づいて変化するかは重要ではない。

前記のように、変換器によって、測定値の顕著な変化が、侵食が目標物体中の不 連続部、したがって正確に指定された深度に達したことを示す指標として記録さ れる。これは全く静的に作動する比較器により実現可能であるが、有利な実施例 において請求の範囲第７項による方法が提案される。

他の実施例において、測定値は被加工物において請求の範囲第８項の文言によっ て追跡される。目標物体における最大許容侵食深度に達したこきを検知するだけ でなく、たとえば複数のスパッタリング設備の使用化を最適化するために、現時 の侵食深度を知ることが必要な場合、あるいはまた、たとえば最大侵食深度の発 生場所が不確実な場合は請求の範囲第９項による方法が提案される。

ｉｆＩ記のように、請求の範囲第１０項に記載の方法により、その第２材料が多 くの場合被加工物にとって望ましい不連続部が生じる。

請求の範囲第１２項に記載の方法によって、固体／固体不連続部を有する目標物 体を簡単に製造することができる。

飛敗せられた目標材料の色が変化する場合、プロセス室から検知することが全く 可能である。これは、最大侵食部分があらかじめ分かっている場合に特に言える 。その場合、変換器に光学的検知器を用いて特定の目標範囲で色を監視すること ができる。

この場合、指標不連続部は請求の範囲第１３項に記載の方法によって検知される 。

これには、請求の範囲第１４項に記載の材料が特に適している。

請求の範囲第１５項に記載の方法により、固体／固体不連続部において指標付き の目標物体の製作コストは小さい。しかし、固体／固体材料の組み合わせにより 、不連続部を請求の範囲第１６項の文言によって形成することも提案される。

多くの場合、最終的に侵食深度に関する情報を、前記のプロセスを合理的に停止 せしめるために用いるという事実に鑑み、請求の範囲第１９項は、そのような方 法を単純化する。その文言によれば、その放出によってスパッタリングプロセス を中断せしめる材料を目標物体の所定の深度に設け、しかもそのために変換器を 設ける必要がない。

請求の範囲第２０項または第２１項に記載の方法によれば、目標物体の所定の侵 食深度でＣＯ□または適当量のヘリウムなどの異質気体が放出されると、放電プ ロセスが自動的に停止し、そのために検知や適当な遮断動作の必要がなく、かつ 、プロセス室および被加工物被覆を不当に汚染することもない。たとえば、目標 物体中にこのような異質気体を比較的高圧力下で包囲し、この気体が放出される とプロセス圧力が通常低いため、プロセス条件を阻害して放電を停止せしめる。

発明による陰極スパッタリングプロセスの目標物体は、請求の範囲第２２項によ り、たとえば電気的または光学的信号経路もしくは圧力経路をそのために特別に 設けた開口部において目標物体中の不連続部に導入する必要がないため、簡単に 製作できる。

発明による他の目標物体は請求の範囲第２３項の文言により、根本的に簡単に製 作できる。請求の範囲第２２項および２３項の特徴を組み合わせた発明による目 標物体は、請求の範囲第２４項の文言により実現される。

発明による目標物体の有利な実施例が、請求の範囲第２５項から３２項に記載さ れている。

固体／固体不連続部の特に簡単な製作方法が請求の範囲第３３項に記載されてい る。

所定の深度に「自動」スパッタリングプロセス停止機能を有する目標物体を製作 するために、請求の範囲第３４項の文言により、製作の際に凍結した気体を使用 することによって取り扱いを著しく簡単にできる。

発明による方法もしくは発明による目標物体を陰極スパッタリング設備に使用す ることにより全設備を著しく合理的に運転でき、停止時間も短縮される。

以下に発明を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図は、発明によって使用する固体／固体不連続部を有する発明による目標物 体の部分を図式的に示す。

第２図は、第１図による目標物体の他の実施例を図式的斜視図で示す。

第３図は、目標物体の他の実施例を第２図に類似の図面で示す。

第４図は、第２図による目標物体において指標不連続部の到達を検知する他の方 法を図式的に示す。

第５図は、第２図による目標物体と類似の構造の円形目標物体を図式的平面図で 示す。

第６図は、第５図による概ね長方形の目標物体を図式的に示す。

第７図は、誘電指標封入物を有する他の目標物体の断面を図式的に示す。

第８図は、気体カプセルを包含する発明による他の目標物体の一部の断面を示す 。

第９図は、測定信号評価のブロック線図を示す。

発明は、以下および冒頭に述べるように、マグネトロンスパッタリング法および 反応性スパッタリング法を含む直流、交流または高周波陰極スパッタリング法に 関する。

第１図によると、図式的に示す目標物体１は材料不連続部３を包含する。材料不 連続部３は、使用の際にプロセス室Ｐに向いた新表面６を有する有効プレート５ 、−次的に飛散せらるべき目標物体Ｍ、′Ｊ６よびその下に位置する指標固体７ からなる材料不連続部３を包含する。指標固体７の材料Ｍ２はプレート５の一次 的に飛敗せらるべきプレート５の材料Ｍ１に応じて様々である。目標物体１の陰 極スパッタリングにおける侵食断面を破線で図式的に示す。

侵食断面はスパッタリングプロセスにおいて矢印ｐで示す方向に、指標不連続部 ３に向かって進む。侵食が固体／固体移行部によって形成される不連続部３に達 すると、公知の方法で放電が維持されているプロセス室Ｐに放出される材料の性 質が変化する。これによって根本的に少なくとも一つの物理的値の急激な変化が 誘発される。しかし、発明において第−ａ的なのは、Ｍ、を貫通したときにＭ２ によって変化する材料の性質ではなく、その結果中じる測定が簡単な値の変化で ある。たとえばＭｌを貫通するとＭ２によって材料の格子構造が変化するが、こ れはたとえば飛散率の変化を測定することによって把握される。このような測定 値として、次のものがあげられる。

反応室Ｐにおける測光値、プロセス室Ｐにおける放電粒子の数と密度、プロセス 室Ｐにおける圧力または粒子圧力、目標表面または気体放電によって求めた光の スペクトル、放電インピーダンス、放電電圧、被加工物（図示せず）における析 出など。

その都度評価に用いる測定値について、固体／固体不連続部３を有する目標物体 １を基準として、９に点線で示すごとく目標物体】の表面または内部に、しかし なるべくは目標物体１から離れて、図式的にＳで表す測定値を記録する変換器１ １を設けている。侵食が不連続部３に達すると、右の第１図に示すように、測定 値Ｓは飛躍的に変化する。

侵食がＭｌからＭ２に進むと、すべてｅｘで表す少なくとも一つの材料性質が変 化する。測定値Ｓを記録する変化器１１まで、原則的にたとえば次式で表される 伝達区間Ｆが存在する。

Ｓ＝Ｆ＋ｅ 区間Ｆは、たとえばプロセス室、放電回路などである。

不連続部３に到達したことは、プロセス室または陰極スパッタリングプロセスに よって公知の方法で被覆された、ここでは図示しない被加工物において把握され る。そこでは、たとえば−次材料Ｍ、と異なる指標材料Ｍ２が生じると検知され る。測定値の測定のために設けた変換器は公知であり、この発明の枠内では詳述 しない。

全体に目標物体１において少なくとも一つの固体／固体不連続部を侵食深度指標 として設ける第１図に基づいて示す原理は、前記不連続部への到達を記録するの にいかなる技術を適用するかにかかわらず、指標不連続部を有する目標物体１を 部材として得ることができるという本質的な長所がある。

固体／固体不連続Ｒ３は、第１図に示すように、−次的に飛散せらるべき目標材 料Ｍ１と指標材料Ｍ２が相接するプレート状構造によって実現される。この場合 、Ｍ２は二次材料として意図的に飛散せしめるか、被加工物に付着せしめる材料 、たとえばＣｕであり得る。

指標固体／固体不連続部の他の実施例を第２図に示す。ここでは、目標物体１の 新表面６の下方に所定の深度りに、不連続部を形成する指標材料Ｍ２が針金また は帯１３の形で挿入されている。

第３図では、指標材料Ｍ２として目標物体１の監視せらるべき深度りにフィルム 状層１５を設けている。

−次的に飛敗せらるべき材料Ｍ、として、純アルミニウムまたは純アルミニウム ベースに溶融せしめた二元または三元合金を選んだ。次に、不連続部３を形成す る指標材料Ｍ２として、銅、金、黄銅または青銅を、第１図によるプレート、第 ２図による針金または帯、第３図によるフィルムまたは膜の形で使用した。Ｍ２ として、亜硝酸塩、炭酸亜硝酸塩および／またはＴｉ、　Ｚｒ、　Ｈｆ、　Ｖ、 　ＴａおよびＮｂ群に属する金属の少なくとも一つの炭化物を包む材料、または 酸化物、なるべくはＡｌ２Ｏ３などの酸化金属をしようできる。

たとえば、第４図において、銅などの導電性良好な材料Ｍ２からなる第２図によ る針金または帯状封入物１３を、−次的に飛散せらるべき導電性不良な材料Ｍ、 に挿入すると、針金または帯１３でオーム抵抗を測定できる。オーム抵抗は、針 金が侵食によって破断したり、次第に薄くなると急激に増加する。

第３図に示すように、−次的に飛敗せらるべき材料Ｍ１に、指標材料Ｍ２として 前者と視覚的に異なる材料、たとえば銅、金、黄銅または青銅を、たとえばアル ミニウムに、たとえばフィルム状に挿入した場合、侵食が当該層に達すると材料 Ｍ２が露出し、プロセス室において露出領域で変化した色を測定値Ｓとして検知 できる。

第２図による針金または帯あるいは第３図による連続層１５などの指標材料Ｍ２ は、蒸着、陰極スパッタリングまたは電解によって、−次的に飛敗せらるべき材 料Ｍ、に付着せしめることができる。特に簡単な方法は、指標材料Ｍ２を圧着に よって一次的に飛敗せらるべき材料Ｍ２％たとえばアルミニウムまたは純アルミ ニウムベースに溶融せしめた二元または三元合金にＭｌとして付着せしめること である。

第２図の原理により指標不連続部を作成する際に、第５図に示すように、概ね円 形の目標物体１において、１３ａのように帯もしくは網構造を概ね放射状に設け ている。なぜならば、この種類の目標物体において侵食軌道Ｂは概ね同心円１７ を形成するからである。第６図による概ね長方形の目標物体１において、網構造 は概ね縁平行に配置される。多くの場合、最も強い侵食が生じる箇所に指標材料 Ｍ２を設ければ十分である。

目標物体１に侵食深度指標のための固体／固体不連続部を形成する発明による方 法において、−次的に飛散せらるべき材料Ｍ１と、露出すると放電特性を急激に 変化せしめる他の材料Ｍ２を一体化することも可能である。

たとえば、−次的に飛敗せらるべき材料として、直流スパッタリング法において 、指標材料Ｍ２に誘電材料、たとえば酸化アルミニウムなどの酸化金属を用いた 場合、侵食が誘電材料に達すると陰極側で電気的関係は急激に変化する。放電源 、陽極、放電区間、陰極によって形成される電流回路に誘電層を導入されている 。この誘電層を介して、静電容量におけるように、印加された直流電圧の一部が 降下する結果、適当な設計において直接放電を停止せしめることができる。

このような場合、変換器を設ける必要ない。なぜならば、指標不連続部に達する と、放電プロセス、したがってスパッタリングプロセスは自動的に停止するから である。

この方法を、第７図に示す。１９はプロセス室Ｐにおける陽極、２１は放電のた めの直流または交流電源を表す。目標物体１は誘電封入物２３を具備する。侵食 Ｅが導電材ｆ、１Ｍ、に埋め込んだ誘電層２３に達すると、電流経路２５は遮断 され、またはそのインピーダンスが著しく変化する。

被加工物被覆に関し、指標材料Ｍ２の選択により、たとえば多くのスパッタリン グ法におけるように、銅が被加工物における追加被覆を形成するか、あるいは、 たとえば酸化ケイ素などの誘電材料におけるように、被覆を妨害し、または放電 を急激に停止せしめるが、指標材料によって得られた妨害被覆は無視できる程度 のものとすることができる。

これまでに述べた方法により、指標不連続部を有する目標物体を設ける可能性が 得られる。その際、変換器はたとえば信号経路を介して目標物体もしくは不連続 部と連通ずるか、または変換器を直接目標物体中または表面に設けることができ る。変換器を、目標物体１から離してプロセス室に測光センサー、質量スペクト ルメーターなどの形で、または放電流回路内に設けることが有利である。

前記のように、被加工物における被覆を監視することも全く可能である。

一次的に飛敗せらるべき材料の指標不連続部を形成するために、多くの場合に気 体も適している。−次的に飛散せらるべき材料と気体の間に不連続部を設けるこ とは、冒頭に述べたように、特に変換器または測定信号経路が気体を含む室と直 接連通している場合、複雑な製作上の措置が必要とする。

密封性の問題も考慮しなければならない。

しかし、以下に記すように、発明により、たとえばプロセス室または放電区間の 電気回路において、すなわち指標不連続部を目標物体のどこに設けるかにかかわ らず、測定可能な値を測定値とする発明によるコンセプトを導入することにより 、前記の短所を回避して、−次的に飛散せらるべき材料の気体不連続部を得るこ とが可能となる。

第８図に、この原理を図式的に示す。目標物体１に、不連続部を形成するために 、必要に応じて種々の長さの１または複数の気体カプセルを組み込む。気体カプ セルはこれを包囲する一次的に飛散せらるべき材料Ｍ＋とで、発明によって使用 する指標不連続部３を形成する。このような気体カプセル２７に、プロセス室Ｐ に放出されるとプロセスを顕著に変化せしめる気体を封入できる。たとえば、ア ルゴン・プロセス雰囲気にヘリウムを放出せしめ、プロセス室内におけるヘリウ ムの発生が検知され、指標不連続部３に到達したことを指示することが可能であ る。

侵食が気体カプセル２７に達したときに直接プロセスを停止せしめたいときは、 ＣＯ□またはヘリウムなどの気体を比較的高い圧力のもとで包囲し、この気体が プロセス室に流出すると、流出を変換器によって検知することなく、放電が停止 せしめることができる。

このような気体充填カプセル２７を製造するために、気体を冷凍状態でまだ開い ているカプセル２７に入れたあと、目標物体１を密に閉じることが可能である。

この製造技術には、たとえば、固相で導入でき、再度加熱すると、特にプロセス 中にカプセル２７内で高い圧力を発生するＣ０２が適している。

等しいまたは選択的に種々の固体／固体不連続部または固体／気体不連続部を目 標物体中に深さを変えて設けることにより、あらかじめ設けた種々の侵食深度の 到達を連続的に検知し、かつ、たとえば種々の設備の使用計画を最適化したり、 あるいはこのような指標不連続部を最大許容侵食深度のろ、つまり目標物体１が 最も強く侵食される箇所のみに設けることも可能である。

固体／固体不連続部または固体／気体不連続部を水平方向に段差を付けて、すな わち横方向に互いに隔てて設けることも可能である。

気体室とつながる信号経路なしに、または変換器を気体室に直接付けることな〈 発明による固体／気体不連続部を設けることは、被加工物の被覆の純度に関して 最高の要求が課せられる場合に特に適している。たとえば、第８図において、指 標気体カプセルが一次的に飛散せらるべき材料Ｍ、にょって全面的に形成される ために、監視せらるべき侵食深度に達すると異質材料が被加工物に付着すること が防がれる。

第９図により、変換器１１によって把握される測定値Ｓは、機能ブロック３０に 示すように、微分される。変換された測定信号Ｕの経時的誘導は、比較器３２に おいて調節可能な基準値Ｒと比較され、測定信号Ｓが監視された侵食深度りにお いて急激に変化すると、出力側から信号段階Ａが送られる。

ＦＩＧ、４ ＦＩｏ、６ 国際調査報告 ＦＩＧ、９ −一一一１−−−−ｋ　　ＰＣＴ／Ｃ）！　９０１０００７３国際調査報告 ＣＨ９００００７３ Ｓ＾　　　３４９７９

Claims (36)

【特許請求の範囲】
1. １．目標物体中または表面に所定の深度で材料不連続部を設け、侵食が該深度に 達すると、前記不連続部における物理的値が顕著に変化し、さらに、前記不連続 部から変換器まで前記物理的値の伝達区間を設け、該変換器によって少なくとも 前記物理的値に対応する値を追跡し、前記不連続部における物理的値の顕著な変 化の発生を検知する、陰極スパッタリングプロセスで目標物体の侵食が設定可能 な深度に達したことを検知する方法において、物理的値が不連続部から目標物体 と隔たった変換器に不連続な信号経路なしに伝送され、変換器を目標物体中また は表面の箇所の定位とは概ね独立に配置する方法。
2. ２．不連続部を固体／固体不連続部によって作ることを特徴とする請求の範囲第 １項に記載の上位概念による方法。
3. ３．請求の範囲第１項および第２項に記載の方法。
4. ４．前記不連続部を一次的にプロセスにおいて飛散せらるべき目標材料と、プロ セスと互換性のある材料とによって形成することを特徴とする請求の範囲第１項 から第３項までのいずれか一つに記載の方法。
5. ５．前記不連続部を固体／気体移行部によって形成することを特徴とする請求の 範囲第１項または第４項のいずれか一つに記載の方法。
6. ６．適当な値として、気体の組成、圧力、放電、光学的放射などのプロセス雰囲 気の値および／またはプラズマインピーダンスなどのプロセス運転値を追跡する ことを特徴とする請求の範囲第１項から第６項までのいずれか一つに記載の方法 。
7. ７．前記変換器が測定値の経時的誘導を形成し、所定の値の経時的誘導の発生を 検知することを特徴とする請求の範囲第１項から第６項のいずれか一つに記載の 方法。
8. ８．陰極スパッタリングプロセスによって被覆せらるべき被加工物において、被 覆材料または被覆率などの適当な値を追跡することを特徴とする請求の範囲第１ 項から第７項のいずれか一つに記載の方法。
9. ９．目標物体において、垂直方向および／または水平方向に段差をつけることに よって複数の不連続部を設けることを特徴とする請求の範囲第１項から第８項ま でのいずれか一つに記載の方法。
10. １０．前記不連続部を一次的に飛散せらるべき目標材料と銅とによって形成する ことを特徴とする請求の範囲第１項から第９項までのいずれか一つ、特に第４項 に記載の方法。
11. １１．前記不連続部を一次的に飛散せらるべき材料と、前記プロセスによって実 行される被加工物の被覆をほとんど妨害せず、反対に、露出するとプロセスを変 化せしめる材料、導電性一次材料の場合は誘電材料、たとえば酸化アルミニウム などの酸化金属によって形成することを特徴とする請求の範囲第１項から第９項 までのいずれか一つに記載の方法。
12. １２．前記不連続部を一次目標材料と異なる針金状、帯状またはフィルム状の少 なくとも一つの封入物によって形成することを特徴とする請求の範囲第１項から 第１１項のいずれか一つに記載の方法。
13. １３．前記不連続部を互いに色が異なる２種類の材料によって形成することを特 徴とする請求の範囲第１項から第１１項までのいずれか一つに記載の方法。
14. １４．前記不連続部における材料の一つが銅、金、黄銅または青銅であることを 特徴とする請求の範囲第１３項に記載の方法。
15. １５．前記不連続部を第１の金属を第２の金属に圧着することによって形成する ことを特徴とする請求の範囲第１項から第１４項までのいずれか一つに記載の方 法。
16. １６．前記不連続部を蒸着、陰極スパッタリングまたは電解によって形成するこ とを特徴とする請求の範囲第１項から第１４項までのいずれか一つに記載の方法 。
17. １７．少なくとも不連続部の一つを目標物体の利用可能な最大有効深度に設ける ことを特徴とする請求の範囲第１項から第１５項までのいずれか一つに記載の方 法。
18. １８．前記不連続部を一次的に腐食せらるべき材料と、プロセス室に発生すると プロセスを顕著に変化せしめる気体とによって形成されることを特徴とする請求 の範囲第１項および第３項から第１７項までのいずれか一つに記載の方法。
19. １９．目標物体において所定の深度に材料を設け、該材料かプロセス室に放出さ れると陰極スパッタリングプロセスが停止することを特徴とする目標物体の侵食 が所定の深度に達すると陰極スパッタリングプロセスを停止せしめる方法。
20. ２０．前記材料にプロセス異質の気体を設けることを特徴とする請求の範囲第１ ９項に記載の方法。
21. ２１．プロセス異質気体としてＣＯ２またはヘリウムを設けることを特徴とする 請求の範囲第２０項において記載の方法。
22. ２２．目標物体縁部から前記不連続部まで周囲材料と異なる不連続信号路を設け ていないことを特徴とする、新しい飛散面下に所定の深度に不連続部を設けてい る材料を一次的に飛散せしめる陰極スパッタリングプロセスの目標物体。
23. ２３．前記不連続部が種々の材料の隣接する二つの固体によって形成されている ことを特徴とする請求の範囲第２２項に記載の上位概念による目標物体。
24. ２４．請求の範囲第２２項および第２３項に記載の目標物体。
25. ２５．前記不連続部が物体中に、場合により冷凍状態で包囲された気体、たとえ ばＣＯ２またはヘリウムによって形成されていることを特徴とする請求の範囲第 ２２項に記載の目標物体。
26. ２６．一次的に飛散せらるべき材料が純アルミニウムまたは純アルミニウムベー スに溶融せしめた二元または三元合金であることを特徴とする請求の範囲第２２ 項から第２５項のいずれか一つに記載の目標物体。
27. ２７．前記材料不連続部を形成するために、目標物体中または表面で一次的に飛 散せらるべき材料と異なる材料を針金、帯、フィルムまたは薄膜の形で設けてい ることを特徴とする請求の範囲第２２項から第２６項のいずれか一つに記載の目 標物体。
28. ２８．前記不連続部が一次的に飛散せらるべき材料と、外材料と視覚的に異なる 材料とによって形成されていることを特徴とする請求の範囲第２２項から第２７ 項までのいずれか一つに記載の目標物体。
29. ２９．一次的に飛散せらるべき材料が純アルミニウムであるか、純アルミニウム ベースに溶融せしめた二元または三元合金からなること、および前記不連続部が 一次的に飛散せらるべき材料と隣接する銅、金、黄銅または青銅によって形成さ れていることを特徴とする請求の範囲第２２項から第２８項のいずれか一つに記 載の目標物体。
30. ３０．前記不連続部か亜硝酸塩、炭酸亜硝酸塩および／またはＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ ，Ｖ，ＴａおよびＮｂ群に属する金属の少なくとも一つの炭化物を包む材料、ま たは誘電材料、たとえばＡｌ２Ｏ３などの酸化アルミニウムを包含し、第２の材 料がなるべくは純アルミニウムまたは純アルミニウムベースに溶融せしめた二元 または三元合金であることを特徴とする請求の範囲第２２項から第２８項までの いずれか一つに記載の目標物体。
31. ３１．前記不連続部が一次的に飛散せらるべき材料に圧着せしめた材料によって 形成され、その際、なるべくは一次的に飛散せらるべき材料が純アルミニウムま たは純アルミニウムベースに溶融せしめた二元または三元合金であることを特徴 とする請求の範囲第２２項から第３０項までのいずれか一つに記載の目標物体。
32. ３２．前記不連続部を一次的に飛散せらるべき材料と、蒸着、陰極スパッタリン グまたは電解によって付着せしめる材料とから形成されていることを特徴とする 請求の範囲第２２項から第３０項までのいずれか一つに記載の方法。
33. ３３．一次的に飛散せらるべき材料、特に純アルミニウムまたは純アルミニウム ペースに溶融せしめた二元または三元合金からなる材料の板上に、他の材料、た とえば銅、金、黄銅また青銅を圧着によって付着せしめることを特徴とする、プ ロセスにおいて目標物体侵食か所定の深度に達したことを指示するために、新し い飛散面下に固体不連続部を有する目標物体を製造する方法。
34. ３４．プロセス異質気体、たとえばＣＯ２またはヘリウムを目標物体中に、特に 冷凍状態で包囲していることを特徴とする、プロセス停止機能を組み込んだ陰極 スパッタリングプロセスのための目標物体を製造する方法。
35. ３５．請求の範囲第１項から第２１項までのいずれか一つに記載の方法によって 目標物体の侵食深度の監視を行う陰極スパッタリング設備。
36. ３６．請求の範囲第２３項から第３２項までのいずれか一つに記載の目標物体を 有する陰極スパッタリング設備。