JPH04235276A - 基板をコーティングするための装置 - Google Patents

基板をコーティングするための装置

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JPH04235276A JP15131591A JP15131591A JPH04235276A JP H04235276 A JPH04235276 A JP H04235276A JP 15131591 A JP15131591 A JP 15131591A JP 15131591 A JP15131591 A JP 15131591A JP H04235276 A JPH04235276 A JP H04235276A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は真空室内で基板をコーテ
ィングするための装置であって、真空室内に配置された
基板保持体と、プラズマクラウドを発生させるための装
置と、プラズマクラウドを基板の表面に向ける磁石とを
有し、プラズマクラウドを発生させる装置が電子エミッ
タと後置の管状アノードとを備え、該管状アノードがプ
ラズマを着火するためのプロセスガスの流入口を有し、
さらにプラズマを管状アノードを通してプロセス室に方
向づけて導くために管状アノードに磁石が設けられてい
る形式のものに関する。
【０００２】
【従来技術】イオンビーム発生器を有するプラズマ発生
器であって、真空室と接続された個別の室に配置され、
該室の円筒状の室がアノードを形成しており、プロセス
ガスのための流入接続部を備えている形式のものは既に
公知である（「Ｊｏｕｒｎａｌ　　ｏｆ　　Ｎｕｃｌｅ
ａｒ　　Ｍａｌｅｒｉａｌ」１２１（１９８４）、２７
７−２８２におけるＤ．Ｍ．Ｇｏｅｂｅｌ，Ｇ．Ｃａｍ
ｐｂｅｌｌ及びＲ．Ｗ．Ｃｏｎｎの論文Ｎｏｒｔｈ　　
Ｈｏｌｌａｎｄ　　Ｐｈｙｓｉｃｓ　　Ｐｕｂｌｉｓｈ
ｉｎｇ　　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ，Ａｍｓｔｅｒｄａｍ）。 円筒形の室はリング状の磁石コイルから成り、室壁を冷
却するための管を備えている。電子エミッタ自体は円筒
形の室の一端を閉鎖する、本来の真空室とは反対の壁部
分に設けられている。
【０００３】さらにカソードスパッタリング装置であっ
て、真空室がプラズマビームを生ぜしめる装置と接続さ
れており、ターゲットを有し、該ターゲットがプラズマ
ビームをターゲットの表面に向ける磁石と協働しており
、ターゲットの表面に当たり、粒子を遊離させるプラズ
マビームにおけるインオを加速する装置を備え、遊離さ
せた粒子でコーティングするために基板を保持する、真
空室の内部に配置された基板保持体を有し、プラズマビ
ームの少なくとも１つのスプリッドビーム又は部分ビー
ムをターゲットから基板に向ける装置、例えば磁石装置
を備えている形式のものが公知である（ＤＥ−ＯＳ３８
３０４７８号明細書）。
【０００４】
【発明の課題】本発明は別に発生させたプラズマを用い
て、金属又は誘電材料をコーティングするための装置を
改良して、コーティングの均質性が特に大きく、構造が
簡単で、プラズマの発生がコーティング材料の発生とは
無関係に行なわれ、個々のパラメータが互いに無関係に
調節され得るようにすることである。さらにコーティン
グ可能な基体寸法はできるだけ自由に選択できるように
かつコーティング厚さはできるだけ均一になるようにし
たい。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題は本発明によれ
ば、プロセス室内に、基体の上に層を生ぜしめるための
材料の原子、分子、クラスタを発生させるための装置、
有利には電子ビーム蒸発器、熱的な蒸発器又はスパッタ
カソードが、プラズマ源のすぐ横に、基板保持体に向き
合って配置されており、該装置から蒸発させられた又は
飛び散らされた材料が直接的に基板の上にもたらされる
ことによって解決された。
【０００６】本発明の実施態様、詳細と他の特徴は特許
請求の範囲の請求項２以下に示されている。
【０００７】
【実施例】本発明は種々の実施態様で実施することがで
きる。これらの実施態様の１つは本発明の装置の構造を
純概略的に示した図面に示されている。
【０００８】本発明は絶縁層又は金属層であることがで
きる薄い層の層特性を加減する装置と方法とに関する。
【０００９】このような薄い層を基板保持体３０によっ
て保持された基板３１，３１′…の上に施すことは真空
室２における蒸着又はスパッタリングによって行なわれ
る。方法自体は、生長する薄い層の層特性がプラズマ縁
層３２からのイオン打込みによって加減される、プラズ
マ保護されたプロセスを有している。
【００１０】本発明の装置は、全体として符号２９で示
されたプラズマ源（ＡＰＳ源）を有し、該プラズマ源２
９において必要なプラズマクラウド２８が発生されかつ
適当な磁気的及び電気的フイルドを用いてプラズマ源２
９から抽出される。
【００１１】プラズマ源２９から抽出されたあとで、プ
ラズマクラウド２８は適当な磁気的フィールドを用いて
プラズマ源２９から基板保持体３０へ導かれ、拡散させ
られ、できるだけ均一に基板保持体の範囲に分配される
。プラズマクラウド２８のイオンは、導管２０，２１を
介してプラズマ源２９へ導入されたガスのイオンにより
形成されるかもしくはプラズマクラウド２８を横切り、
このときにイオン化されるイオン化された蒸発材料３３
もしくはスパッタ材料から成っている。
【００１２】基板保持体３０は真空室２に対して絶縁さ
れるか又はスイッチ５７を介してＤＣ−（３５，４２）
又は（及び）ＨＦ−電網装置３４に接続されている。こ
の基板保持体３０は、蒸着保護シールド２５を有し、該
蒸着保護シールド２５は絶縁材料を施す場合に、基板保
持体３０の面の１部がこの絶縁材料で被覆されることを
阻止し、帯電した電荷が基板保持体３０を介して流出す
ることを可能にする。
【００１３】さらに真空装置は薄い層を形成するために
材料の原子もしくは分子又はクラスタを生ぜしめる装置
を備えている。この装置は記述の例では電子ビーム蒸発
器３７である。しかしこの装置は熱的な蒸発器、ＨＦ又
はＤＣスパッタカソード又はイオンビームスパッタカソ
ードであってもよい。
【００１４】真空装置は反応ガス、例えばＯ２及びＮ２
を流入させるガス入口１９を有し、プラズマ源２９から
基板保持体へプラズマ２８を導きかつプラズマの適当な
密度分布を基板保持体３０の場所に生ぜしめる、電磁コ
イル４，７もしくは２６，２７のシステムを有している
。
【００１５】さらに真空装置は絶縁材料を施す場合に荷
電体の流出を可能にする蒸着保護シールド２５を有して
いる。
【００１６】装置には、全体として符号２９で示したプ
ラズマ源（ＡＰＳ−源）が、プラズマクラウド２８を生
ぜしめ、薄い層の層特性を加減するために設けられてい
る。
【００１７】このプラズマ源２９においては、プラズマ
を発生させるために、熱いグロー放電が生ぜしめられる
。このためにプラズマ源２９は装置に対して絶縁された
カソード１１を有している。カソード１１は例えばグラ
ファイトから成る加熱器１２を備え、該加熱器１２は交
流で加熱される。加熱器１２は間接的に輻射でカソード
１１を加熱する。カソードは熱い状態で電子の放出を可
能にする材料、例えば六硼価ランタン（ＬａＢ６）から
成っている。カソード自体は円筒形と三角形の部分とか
ら成り、放出電子はプラズマ源の軸に対して半径方向に
も軸方向にも、つまり図示の場合には鉛直方向にも飛ぶ
ようになっている。
【００１８】さらにプラズマ源２９は装置及びカソード
１１に対して絶縁されたアノード管３８を備えている。 該アノード管３８は例えば水の貫流する冷却蛇管８を備
えている。電流は同様に装置に対して絶縁された冷却媒
体管２２を介して供給される。
【００１９】プロセスガス自体は天然ガス、例えばＡｒ
又は反応ガス、例えばＯ２又は両者の混合物であること
ができる。両方のガス供給導管２０，２１は装置からそ
れ自体電気的に絶縁されている。
【００２０】さらにプラズマ源２９は水冷された２本の
高電流通電部３９，４０とアノード管３８の上に被せ嵌
められた長いソレノイド磁石７とを備えている。この場
合、ソレノイド磁石７はプラズマ源２９の鉛直軸に対し
て平行に軸方向の磁場を生ぜしめる。
【００２１】ソレノイド磁石７によっては電子の運動性
が半径方向に強く低減されかつ鉛直方向には強く高めら
れる。長いソレノイド磁石７の端部には短いソレノイド
磁石４が配置されている。該ソレノイド磁石４は長いソ
レノイド磁石７の端部における磁場を強める。磁場はこ
のような形式で一層均一になる。何故ならば１つのソレ
ノイド磁石の軸方向の磁場は中央から端部に向かって半
分に減少するからである。したがってプラズマ源２９か
ら真空装置へのプラズマクラウド２８の抽出は記述した
装置で改善される。
【００２２】プラズマ源２９においては、長いソレノイ
ド磁石７の上に軟磁性材料から成る円筒形の遮蔽管５が
被せ嵌められている。この遮蔽管５は、プラズマ源２９
内のプラズマクラウド２８が損なわれないように、装置
内にある漏れ磁場（例えば電子ビーム蒸発器によって惹
起される漏れ磁場）を遮蔽するために役立つ。さらにプ
ラズマ源２９は暗遮蔽体３を備えている。該暗遮蔽体３
はプラズマ源２９の外に不都合な副プラズマが発生しな
いようにする。
【００２３】プラズマ源２９と基板保持体３０とはそれ
ぞれ電網装置３４，３５，４２に接続可能であり、これ
によってプラズマ源２９の作用形式とプラズマクラウド
２８の特性は決定され得る。さらに特別な加熱電網装置
４１がカソード１１の加熱器１２のために設けられてい
る。
【００２４】さらにプラズマ源２９は放電流のための給
電装置２５を有している。該放電流によってカソード１
１とアノード３８もしくは３０もしくは２との間のポテ
ンシャル差が決められる。
【００２５】最後にプラズマ源２９は電圧供給装置４２
を備えている。該電圧供給装置４２は「Ｂｉａｓ」−ポ
テンシャル差を例えばプラズマ源２９と装置２又は基板
保持体３０との間に与えることを可能にする。これによ
ってプラズマポテンシャルと基板３１，３１′…の上に
当たるイオンに影響を及ぼすことができる。
【００２６】基板保持体３０は高周波電圧供給装置３４
を備え、該高周波電圧供給装置３４は絶縁する基板３１
，３１′…にもプラズマクラウド２８に対して相対的に
付加的なＤＣ−Ｂｉａｓ−電圧を与え、ひいては基板３
１，３１′…に当たるイオンのエネルギと電流強さとを
高めることを可能にする。
【００２７】図示された回路においてはプラズマ源は「
Ｒｅｔｌｅｘａｒｃ」−源して働く。アノード管３８は
放電供給装置３５のプラズマ極と直接的に接続されてい
るので、放電流はアノード管３８だけを介して流出する
ことができる。プラズマ源２９は装置の他の部分に対し
て絶縁されて配置されている。カソード１１から出る電
子はソレノイド磁石７の軸方向の磁場によって妨げられ
、直接的にアノード管３８に達する。むしろ電子は磁場
磁力線に従い、プラズマ源２９から出て、プラズマ源の
外にプラズマクラウド２８を生ぜしめる。プラズマ源２
９全体にはこのために装置の他の部分に対して正のポテ
ンシャルが与えられる。この結果として、電子をプラズ
マ源の外で反射しかつ磁場磁力線に沿ってアノード管３
８に向かって戻す電気的なフィールドが形成されること
である。
【００２８】この運転形式では基板保持体３０は例えば
イオンプレイティングプロセスの場合のように負のＢｉ
ａｓ−ポテンシャルに電荷されることはない。基板保持
体３０は通常＋２Ｖから＋５Ｖまで電荷される。この場
合にはイオンはそのエネルギをアノード管３８と基板保
持体３０との間のポテンシャル差に亙って維持する。
【００２９】 　　このための典型的な値 Ｐａｒ　　　　　　　　＝２×１０−４ｍｂａｒ（プラ
ズマ源を横切る）Ｐｏ２　　　　　　　　　＝４×１０
−４ｍｂａｒ（装置を横切る）Ｕカソード−アノード　
　　　　　　　＝６０ＶＵアノード−装置　　　　　　
　　　　　　＝＋７５Ｖ１放電　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　＝４５Ａ図面から判かるように
、アノード管３８も、中空円筒形の磁場遮蔽体５も、セ
ラミックから成る絶縁プレート６の上に載っている。該
絶縁プレート６自体は銅から成る接触プレート１６の上
に支えられている。
【００３０】加熱器１２はクランプリング１３の助けを
借りてハット状の電子エミッタ１１と固定的に結合され
ている。この場合には２つの接触ピン１４，１５が設け
られ、該接触ピン１４，１５で加熱器１２は一方では接
触プレート１６にかつ他方では接触ピン４７に支えられ
ている。
【００３１】接触プレート１６はピン１７を介して高電
流通電部３９と接続されている。該高電流通電部３９は
絶縁器５３の助けを借りて真空室２の壁に保持されかつ
さらに水の貫流する冷却媒体管２３を有している。接触
プレート１６はセラミックリング１８を用いて高電流通
電部４０に対して電気的に絶縁されている。該高電流通
電部４０は同様に冷却媒体管２４を備えかつピン４７を
介して導電的に接触ピン１４に接触している。高電流通
電部４８は絶縁器５５で真空室の底部分に保持され、水
の貫流する冷却媒体管２２を取囲んでいる。この冷却媒
体管２２はＤＣ−電網装置３５と接続されている。導管
２０，２１は流入接続部９もしくは１０と接続され、い
ずれも電気的に絶縁されたホース中間片５０もしくは５
１を有している。
【００３２】プラズマ源２９に隣接して真空室２の底部
分に配置された蒸発器３７は、蒸発器フレーム４６と、
該蒸発器フレーム４６により上方部分において保持され
た、蒸発させようとするコーティング材料を有するるつ
ぼと、材料を溶融しかつ蒸発させるための電子ビームキ
ャノン４４と、電子ビームを方向づけるための絞り５６
とから成っている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の１実施例を示す概略図。
【符号の簡単な説明】
２　　　　真空室 ３　　　　暗遮蔽体 ４　　　　ソレノイド磁石 ５　　　　磁場遮蔽体 ６　　　　絶縁プレート ７　　　　ソレノイド磁石 ８　　　　冷却蛇管 ９　　　　流入接続部 １０　　　　流入接続部 １１　　　　電子エミッタ １２　　　　グラファイト加熱器 １３　　　　クランプリング １４，１５　　　　接触ピン １６　　　　接触プレート １７　　　　接触ピン １８　　　　セラミックリング １９　　　　酸素及び（又は）窒素 ２０　　　　酸素及び（又は）窒素 ２１　　　　アルゴン流入口 ２２，２３，２４　　　　冷却媒体管 ２５　　　　傘状の薄板切片 ２６，２７　　　　リング磁石 ２８　　　　プラズマクラウド ２９　　　　プラズマ源 ３０　　　　基板保持体 ３１，３１′　　　　基板 ３２　　　　プラズマ縁層 ３３　　　　蒸発材料 ３４　　　　ＨＦ−電網装置 ３６　　　　蒸着保護シールド ３７　　　　電子ビーム蒸発器 ３８　　　　アノード管 ３９，４０　　　　高電流通電部 ４１　　　　給電部 ４２　　　　電圧供給部 ４３　　　　プロセス室 ４４　　　　電子ビームキャノン ４５　　　　るつぼ ４６　　　　蒸発器フレーム ４７　　　　接触ピン ４９　　　　軸 ５０，５１　　　　絶縁ホース ５２，５２′　　　　孔 ５３，５４，５５　　　　絶縁器 ５６　　　　絞り ５７　　　　スイッチ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　真空室（２）内で基板（３１，３１′
    …）をコーティングするための装置であって、真空室（
    ２）内に配置された基板保持体（３０）と、プラズマク
    ラウド（２８）を発生させるための装置（２９）と、プ
    ラズマクラウド（２８）を基板（３１，３１′…）の表
    面に向ける磁石（２６，２７）とを有し、プラズマクラ
    ウド（２８）を発生させる装置（２９）が電子エミッタ
    （１１）と後置の管状アノード（３８）とを備え、該管
    状アノード（３８）がプラズマを着火するためのプロセ
    スガスの流入口（１０）を有し、さらにプラズマを管状
    アノード（３８）を通してプロセス室（４３）に方向づ
    けて導くために管状アノード（３８）に磁石（４，７）
    が設けられている形式のものにおいて、プロセス室（４
    ３）内に、基体（３１，３１′…）の上に層を生ぜしめ
    るための材料の原子、分子、クラスタを発生させるため
    の装置、有利には電子ビーム蒸発器（３７）、熱的な蒸
    発器又はスパッタカソードが、プラズマ源（２９）のす
    ぐ横に、基板保持体（３０）に向き合って配置されてお
    り、該装置から蒸発させられた又は飛び散らされた材料
    （３３）が直接的に基板（３１，３１′…）の上にもた
    らされることを特徴とする、基板をコーティングするた
    めの装置。
  2. 【請求項２】　　プロセス室壁（２）に対して電気的に
    絶縁されて配置された基板保持体（３０）が選択的に高
    周波発生器（３４）又はＤＣ電網装置（３５）に接続可
    能である、請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】　　プラズマクラウド（２８）を発生させ
    るプラズマ源（２９）と蒸発器（３７）とが、傘状に形
    成された基板保持体と向き合って、プロセス室壁（２）
    の同側に設けられている、請求項２記載の装置。
  4. 【請求項４】　　基板保持体（３０）が主として、傘状
    に構成された、多数の孔（５２，５２′…）を備えた薄
    板切片から構成されており、該薄板切片の上に間隔をお
    いて、同様に傘状である第２の薄板切片（３６）が被せ
    られており、両方の薄板切片（２５，３６）がモータで
    駆動された軸（４９）と相対回転不能に結合されている
    、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
  5. 【請求項５】　　プラズマ源（２９）のアノード管（３
    ８）が少なくとも１つの磁石（４，７）によってリング
    状に取囲まれており、少なくとも１つの磁石（７）が筒
    状の磁性の遮蔽薄板（５）によって包囲されており、該
    遮蔽薄板（５）自体に、間隔をおいて管状又は箱状の暗
    遮蔽体（３）が被せられていることを特徴とする、請求
    項１から４までのいずれか１項記載の装置。
  6. 【請求項６】　　基板保持体の、プラズマ源（２９）と
    は反対側に磁石（２６，２７）、有利にはリング磁石が
    配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記
    載の装置。
  7. 【請求項７】　　プロセス室（４３）の内壁が間隔をお
    いて孔あき薄板（２５）で被わている、請求項１から６
    までのいずれか１項記載の装置。
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