JPH0768613B2

JPH0768613B2 - 液状物質のスパッタ蒸着方法

Info

Publication number: JPH0768613B2
Application number: JP4294150A
Authority: JP
Inventors: ナップカール−イー
Original assignee: シーメンスソーラーインダストリーズインターナショナルインコーポレイテッド
Priority date: 1991-10-31
Filing date: 1992-11-02
Publication date: 1995-07-26
Anticipated expiration: 2010-07-26
Also published as: EP0539954A1; US5211824A; JPH0665729A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカソードスパッタリング
の方法（の技術分野）及び殊に、カソードへ施される液
状の形態のターゲットのカソードスパッタリング方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】サブストレート上への材料の薄膜をデポ
ジットするための公知の方法はカソードスパッタリング
である。当該プロセスにはイオン衝撃によるターゲット
材料の蒸着が含まれる。ターゲットは通常、排気される
室（チャンバ）内に配置されているカソードアセンブリ
の一部を成す。アルゴンのような不活性ガスにより室
（チャンバ）が充填される。電界が室内に配置されたア
ノードとカソードアセンブリ間に加えられ、電子はカソ
ードの表面から放出される。不活性ガスは放出されたカ
ソード電子との衝突によりイオン化されて、正のイオン
が生成されて、これら正イオンはカソード表面へ吸引さ
れる。正イオンがターゲットに衝突すると（衝撃を加え
ると）、ターゲット材料の粒子が解離される。それらの
ターゲット粒子の軌跡は次のようなものである、即ち当
該ターゲット粒子は封入容器を横断し薄膜として、位置
定めされたサブストレート上にデポジットするようなも
のである。

【０００３】サブストレート上へターゲット材料のデポ
ジションレートを増大させ強化させるべくなされた試み
の公知手法の１つとして、磁界がターゲット外表面に亙
って形成されるようにするマグネトロンスパッタリング
を用いることが公知である。磁気的に増強された公知の
スパッタリング装置はスパッタリング表面の後方に位置
する磁気系により形成される、スパッタリング表面に亙
る磁力線の閉じたトンネルを共通に有する。その際その
トンネルはイオン化確率を増大するため用いられる。形
成された磁界はターゲット表面を介する閉ループを有
し、電界に重畳される。磁界はターゲットカソードの表
面から放出された又はエミッションされた電子をふらせ
（変位させ）、捕獲する。その結果それら粒子は制限さ
れた（仕切られた）経路で移動し、ターゲット表面上方
の限られたスペースにて、通常ターゲットの表面に隣接
する環状領域において捕獲される。そのようにして、タ
ーゲット表面の比較的近くの領域にて捕獲される電子の
数及び密度を増大させることにより、ターゲットの近く
のスペースでの不活性ガスの原子と電子との衝突の数が
増加して当該領域におけるイオン数の増大を生じさせ、
イオンの有用な生成が増大される確率が存する。従って
そのような増大された数のイオンはターゲット材料カソ
ードのところに引き付けられるために用いられ、それに
より、ターゲットのイオン衝撃の比較的高いレートが生
ぜしめられ、而して、ターゲット表面のより迅速なエミ
ッションレート（イールド）が生ぜしめられる。その結
果、磁界のみを用いない場合より著しく高いスパッタリ
ングレートが同じスパッタリング材料に対して得られ
る。

【０００４】然し乍ら、磁気的スパッタリングによって
も、プレーナカソードターゲットのエロージョンパター
ンにより、ターゲット材料の低い利用度と、不均等なタ
ーゲット利用度を来す。斯して、磁気的に増強されたス
パッタリングによりスパッタリングレートの改善がなさ
れるけれども、プレーナターゲットは典型的にはターゲ
ット全体の実質的大部分より多くのものがスパッタして
消失する前に、何等かの個所で貫通するエロージョンを
生じる。

【０００５】閉ループ磁界の形状に相応して、比較的狭
いリング形状の領域、又はトラフ、又はレーストラック
形状領域にてエロージョンが生じる。高価なターゲット
材料又はターゲットがそれの稀少性、純度、又は作製の
困難性の故に用いられる場合にはターゲットの低利用度
からコスト上の問題が生じる。エロージョンによっては
過度に早期にターゲットの一層の利用が困難になり不経
済になるか、又は、受容で難しい非均一のエミッション
レート及びサブストレートデポジションを来す。ターゲ
ット表面上の不都合なエロージョンパターンにより、タ
ーゲット表面の幾何学的形状が変化され得、それによ
り、ターゲット材料の初期エミッションパターンからの
逸脱を来しそれによりサブストレート上のデポジション
分布の不都合な変化を来す。低いターゲット利用度を克
服する手法としてはいずれかの個所にてターゲットを貫
いてエロージョンが生じる前に、著しくエロージョンの
生じる領域、面積を増大する手段が存在する。

【０００６】ターゲット材料の使用及び選択に影響を与
える他の要因が考慮される場合、そして、間接的にスパ
ッタリングプロセスの貫通フロー又は到達時間に影響す
る他の要因が考慮される場合、重大な複合的コスト上の
問題が生じる。従来のプレーナマグネトロンスパッタタ
ーゲットがほぼ１０〜３０％のターゲット利用度を有す
るので、また、ターゲット材料は材料の値のためまたは
所要の純度のため極めて高価であるので、ターゲットの
セット一揃い（目録）を維持するのみならず、損傷のあ
るターゲット材料を修復するための手順、措置を論じる
ことが屡々必要とされる。

【０００７】非均一のエロージョンを補償するためと、
ターゲット利用度を増大させるため幾つかの装置は意図
的にターゲット表面からの非均一のエミッションレート
を生じさせる。また、ターゲット損失の低減が次のよう
にして果たされている、即ち、ターゲットを磁界パター
ンに対して相対的に移動させることにより、またはその
逆の関係で移動させることにより、（機械的又は電気機
械的手法又は技術を用いて）ターゲット損失の低減も果
たされた。当該磁気パターンの移動には磁気的部材を機
械的に動かすこと、又は電界を変化させることによりス
パッタリングプラズマを電気的に移動させることが含ま
れる。

【０００８】カソードターゲットの許容可能な厚さは従
来カソードスパッタリング装置にとって所定の磁石（磁
界）強度及びサイズに対して限られている、それという
のは当該磁石はターゲット及びターゲット支持台の後方
に配置され、一方、所定強度の磁界がターゲットの前方
で必要とされるからである。許容可能な厚さ制限に関連
しているのはスパッタリングターゲット材料の量に対す
る制限及び、ターゲットを置換する必要が起こらないう
ちのスパッタリング時間の制約である。サブストレート
が、マグネトロンカソードアセンブリの下方でそれに対
して横断方向に連続的に移動するコンベヤシステムにて
運搬される作製システムが用いられている。従って、デ
ポジションのレートを制限せずに、ターゲットからの連
続的スパッタリング時間をできるだけ高くすることが好
適である。ターゲット材料を排気されたデポジション室
内で置換または再配置されねばならない場合、再排気、
汚染除去、不活性ガスの再導入が、各運転停止後毎に必
要とされる。増大した磁界強度の磁石が厚さの制限の困
難性を克服するため用いられ得るが、低いターゲット材
料利用率の問題は依然として存在する。

【０００９】幾つかのスパッタリング装置は多重の電気
機械的コンポーネント、回路、制御部を有する多重のタ
ーゲットを利用し、それにより、全体的に比較的大きな
コスト、作製及び維持上の問題点増大、当該動作上の比
較的大きな複雑性が生じる。さらにスパッタ過程を改善
する他の試行によれば、サブストレートに対して相対的
にターゲットを昇降させ被蒸着サブストレートに対して
相対的にターゲットの角度位置を調整するための磁界形
成構造及び改善されたメカニズムが提案される。

【００１０】それらの装置及び手法はターゲットの利用
率を高めるものの、ターゲットの取付けられるカソード
のコスト増大、及び複雑性の増大によって装置依頼性の
減少が生じる。そのような依頼性の低下と当該改善プレ
ーナ装置の目的の妥協により生み出される磁気的に高め
られた改善されたプレーナ装置では総合的有用性の増大
というより寧ろ減少を来すものである。

【００１１】ターゲット利用度を増大させるべき一層の
手法により、可回転のマグネトロンスパッタリング装置
の開発がなされた。典型的にはその種装置は固定した磁
気的アレーの周りに回転されるターゲットカソードチュ
ーブを有する。このチューブはそれの長手軸を中心とし
て回転するように水平位置に取付けられている。カソー
ドチューブはそれの外表面に施されたプリフォームされ
たチューブ状のターゲット層を有し、磁気的手段がチュ
ーブ内に配置される。カソードチューブは回転され得、
それにより、カソードチューブに固定されたプリフォー
ムされたターゲットの各部分が、スパッタリングのため
サブストレートに対して相対的な位置に回転され得る。
個々のプリフォームされたターゲット条片（ストリッ
プ）はスパッタさるべき同じ又は異なったコーティング
材料を以って、カソードチューブに間隔をおいた位置関
係で固定されて配置され得る。磁気的に増強された装置
のカソードアセンブリの所要の熱除去及び冷却を行わせ
るために、冷却システムも設けなければならない。低融
点ターゲット材料の許容ターゲット材料厚さ及びデポジ
ションレートが屡々次のようなレートにより制限され
る、即ち、ターゲット表面から熱を転移し得るレートに
より制限される。

【００１２】スパッタリング装置及び回転マグネトロン
に関連する他の問題はプリフォームされたターゲット材
料が回転カソードのカソードに固定されるか又はその上
に装着（マウント）されるか、又は回転カソードに固定
された支持台上に取付けられねばならないことである。
ターゲットをカソード又は支持台に取付ける典型的手段
はボンディング、機械的留め付け（締結）機構、例えば
クランピング又はねじ付け、及び摩擦による簡単な取付
け又は締まり嵌めを含む。当該取付けは全体として物理
的に強く、良好な熱的及び電気的接触をしなければなら
ず、異物の紛れ込む領域を含んではならず、そのような
異物は室内の排気された状況下でデポジション層を汚染
し得るものである。ターゲットが支持プレートに半田付
けされる場合、不使用のターゲット物質と支持プレート
を再使用し得るようにするため両者を分離することが屡
々困難である。

【００１３】液状物質をスパッタするための現存の技術
が、標準プレーナスパッタカソードを利用する下向きの
サブストレート面への上方へのデポジションのため適用
され得る（米国特許第３７９９８６２号、１９７４年）
３月２６日（Ｋｒｕｆｅｎａｔ）、本明細書中参考に
引用してある、また、相応のドイツ連邦共和国特許第２
２５４４３４号明細書参照）。上記技術では上向きのサ
ブストレート面への下方のスパッタは可能でない（大面
積コーティング装置向けの初期の配向におけるよう
に）。

【００１４】

【発明の目的】本発明の目的の１つは上向きサブストレ
ート面上への下方への（下向き）スパッタを可能にする
ことである。

【００１５】本発明の別の目的は垂直（鉛直）方向とは
異なる角度でスパッタを可能にすることである。

【００１６】本発明の他の目的とするところはターゲッ
ト物質が蒸発低減される際消費され使い尽くされたター
ゲットを取り換えるためスパッタ過程を中断させること
なく、可回転マグネトロンの可回転カソードに液状ター
ゲットをデポジットし得るスパッタ方法を提供すること
である。

【００１７】本発明のさらに別の目的はスパッタ中サブ
ストレート上へのターゲット物質のデポジション均一性
を維持することである。

【００１８】本発明のさらに別の目的は液状ターゲット
を可回転カソードにより下向きの方向にスパッタするこ
とである。

【００１９】

【発明の構成】上記目的ないし課題の解決のため本発明
の方法の第１のアスペクト（手法）によれば、スパッタ
装置のカソード部材を用いることにより物体上にターゲ
ット物質をスパッタ蒸着する方法であって、上記カソー
ド部材は外表面を有するものであるようにした方法にお
いて（ａ）上記カソード部材の外表面に中間転移手段を介
して液状ターゲット物質を施し、ないし被着し、ここに
おいて、前記液状ターゲット物質の少なくとも一部が垂
直上方とは異なる方向に露出された面を呈するようにし
て当該の液状ターゲット物質被着を行うようにし、（ｂ）上記カソード部材の表面に隣接して、ないしそ
のすぐ傍らに前記液状ターゲット物質からスパッタされ
るターゲット物質を受容するようにスパッタ蒸着される
当該物体を位置づけるようにし、上記液状ターゲット物
質は全体的に垂直上向きとは異なる方向に露出された面
を呈するものであるようにしたのである。

【００２０】本発明の方法の別のアスペクト（手法）に
よれば、スパッタ装置のカソード部材を利用することに
よりサブストレート上にターゲット物質をスパッタ蒸着
する方法であって、上記カソード部材は外表面を有し該
外表面の少なくとも一部が下向きに露出されているよう
にした方法において、（ａ）液状ターゲット物質を中間転移手段を介して上
記カソード部材の外表面に施しないしデポジットするよ
うにし、ここにおいて、上記液状ターゲット物質の少な
くとも一部が下向きに露出された表面を呈するように
し、（ｂ）全体的に下向きに露出された表面を呈する前記
液状ターゲット物質からスパッタされたターゲット物質
を受容するように、上記カソード部材の外表面に隣接し
て当該サブストレートを位置付けする過程を有するので
ある。

【００２１】本発明の別の手法（アスペクト）アスペク
トによれば上記要件ステップａ）は転移ローラ手段を介
して液状ターゲット物質をカソード部材の外表面にデポ
ジットすることにより実施される。

【００２２】本発明のさらに他の手法によれば当該カソ
ードアセンブリは下向きに露出された表面部分を有す
る。

【００２３】本発明のさらなる目的を達成するための本
発明の別のアスペクトによれば、マグネトロンスパッタ
装置の回転カソード部材を利用することによりサブスト
レート上にターゲット物質をスパッタ蒸着する方法であ
って、上記カソード部材は回転外表面を有するようにし
た方法において、（ａ）液状ターゲット物質を中間転移手段を介して上
記回転カソード部材の回転外表面に施し、ないしデポジ
ットするようにし、（ｂ）前記液状ターゲット物質からスパッタされたタ
ーゲット物質を受容するように、上記カソード部材の回
転外表面に隣接して当該サブストレートを位置付けする
過程を有するのである。

【００２４】以下、上記目的及び他の目的を詳細に明ら
かにすると共に従来技術と関連付けて本発明の実施例を
説明する。

【００２５】

【実施例】図１を参照すると、支持体１は物体、例えば
サブストレート（図示せず）上にスパッタ蒸着さるべき
ターゲット物質（材料）層を支持するために設けられて
いる。わかり易くするため支持体１に配属された磁石は
示されていない。液化されたターゲット物質（材料）４
の貯蔵物を収容するために設けられている。ローラ５は
シンボリックに示す作動装置（作業装置）６に取付けら
れている。当該装置は排気可能な収容室ないしチャンバ
（図示せず）中に封入されている。後述するように、図
示の当該構成要素（エレメント）すべてが排気可能な収
容室中に封入される必要はない。図１は支持体１を水平
位置で示す。但し、支持体１は任意の所望の角度をなし
て位置定め（位置付け）され得る。而して、ターゲット
物質材料の層２がサブストレートのような下向きの面を
有する物体に直接スパッタリングできるように全体が上
向きに面が位置するように、上記支持体１は位置付け位
置定めされ得る。そのような実施態様（ここでは支持体
１は異なる角度へ移動され得る）では支持体１はヒンジ
継手等取付部（図示せず）、例えば輪軸とかピボット軸
受等のようなもの、又は、例えば可調節のクランプ（締
付）機構を用いて取付けられる。支持体１はスパッタリ
ングの種々の方向に対する面を有するように配置構成さ
れ得、所望の当該各面はローラ２からターゲット物質、
材料層を受容するように配置されるものである。

【００２６】動作中収容室（図示せず）は排気され、ロ
ーラ５は作動装置６により液状ターゲット材料のコーテ
ィング（被覆物）７を受容するように浸漬とか回転のよ
うな手段を介して液状ターゲット物質材料４の貯蔵物に
接触せしめられる。その際、上記作動装置６によっては
ローラ５が支持体（キャリア）１の下面と接触せしめら
れ、回転ないしローリングなどにより液状ターゲット材
料２の層又はコーティングが当該支持体下面上に付着
（デポジット）せしめられる。斯して、ローラ５は、ス
パッタリングのため支持体１上にそのようなターゲット
材料の貯蔵物を維持するため、支持体１に貯蔵容器３か
らの液状ターゲット材料を転移するための中間転移装置
機構として用いられる。斯して支持体１は例えば図１に
示す配向にて支持体１の下方に位置付けられる物体上に
スパッタリングのため液状ターゲット材料の露出された
下面を呈し得る。換言すれば液状ターゲット物質材料は
全体として下向きに露出された面を呈し、つまり、当該
面は支持体１に接触してない自由面であって、ここで、
下向きとは重力の引力の方向であると定義付けられる。
従って、例えば、上向き面を有するサブストレート上に
下向きスパッタリングを行わせる（これは前述のように
大面積コーティング系の有利な配向である）ことが可能
である。そのような適用例において、支持体１の下向き
面配向は殊に有利である。然し乍ら、当該スパッタリン
グは垂直下向き方向である必要はない。実際に上述の本
発明の実施例によるスパッタリングは垂直（鉛直）方向
に対して任意の角度をなして行われ得る。特別な幾つか
の例では斜めないし横からのスパッタリング（ここでは
スパッタリングさるべき物体がターゲット物質材料層２
に隣接する）による利点が得られる。そのような動作モ
ードにおいては、支持体１はそれのスパッタ面が、ロー
ラ２から液状ターゲット材料を受容するため垂直に配向
されて位置付け（定め）られるようにしさえすればよ
い。その際そのローラはターゲット材料を転移するよう
に相応に配向される。

【００２７】従来技術におけるように液状スパッタリン
グ物質材料の溜まり（プール）からスパッタリングが行
われる場合、スパッタリングにより生成される層が比較
的均一になるのはスパッタリングが真直ぐ上方に行われ
る場合のみである。さもないと、当該層厚はコサイン関
数のような非均一性（非線形性）分布開放に依存する。
本発明では任意の所望の配向で、即ち、上方、下方、又
は横向き（斜向き）にスパッタリングを行い得るので、
例えば、真直ぐ上方、又は垂直（鉛直）方向に対して角
度（小さい角度を含めて）をなしてスパッタリングを行
い得る。均一な層をスパッタリングすることは任意の角
度で行われ得、精確に垂直上向き方向からずれたすべて
の角度での水平に位置する溜め（プール）からスパッタ
リングに対する利点を有する。

【００２８】ローラ５とは異なる手段が液状ターゲット
材料の転移を行うために用いられる他の実施態様が図１
の実施態様から導出される。斯して、ワイパ装置機構に
より、又は液状ターゲットを支持体１上にスプレー（噴
霧）することにより、被着ないしデポジションを行って
当該転移が実施され得る。更に、例として、液状ターゲ
ット物質（材料）のデポジション（被着）はブラッシン
グ（刷毛作業）、浸漬、フロー作業（流れ状態作業）、
塗り、遠心力利用作業を液状ターゲット材料を施すこと
により、又は、支持体１を液状ターゲット材料中に浸す
ことにより実施され得る。前述の各プロセスの組合せも
使用可能であって、そのような変化形態によっては本発
明の原理的機能は基本的に変わらない。

【００２９】ここで、図２を参照すると、米国特許第４
４２２９１６号にてご参考に引用してある）に記載され
ているような公知のマグネトロンスパッタリング装置は
全体として参照番号１０で示されており、排気可能なコ
ーティング室（チャンバ）１２中に取付けられている。
図示の室１２は矩形状であり、壁１４，１６，１８，２
０及び図示してない端壁（それは相互に結合され、ハー
メチックシール２２，２４，２６，２８でシールされて
いる）から形成されている。真空ポンプ１０によっては
室１２の内部が所望の圧力に排気される。ガスは導管７
１と制御弁７２を介して室１２内に注入され得る。コー
ティング（被覆）さるべきサブストレートはコンベヤ装
置８０によりこれに支持されて水平方向にカソードアセ
ンブリ２９、下方に支持される。細長い円筒状（シリン
ドリカルな）チューブ３０を有するカソードアセンブリ
２９は長さ方向で室１２内に取付けられている。チュー
ブ３０はコーティング室１２内に水平位置に支持され、
それの長手軸を中心として回転するように取付けられて
いる。スパッタリングさるべきサブストレートはコンベ
ヤ装置８０上に支持されこれによりカソードアセンブリ
２９の下方水平方向に運ばれる。細長い円筒状管体（シ
リンドリカルチューブ）３０を有するカソードアセンブ
リ２９はチャンバ１２中に長手方向で取付けられてい
る。チューブ３０はコーティング１２内に水平位置に支
持されており、それの長手軸を中心として回転するよう
に取付けられている。スパッタさるべきチューブ状のプ
リフォームされたターゲット６０はチューブ３０に固定
されている。

【００３０】管体（チューブ）３０はチューブ３０の閉
じられた内端部に固定されたトラニオン３６によりそれ
の内端にて支持されている。トラニオン３６は壁１６に
固定されたベアリングブロック４０にて支承されてい
る。チューブ３０内には磁気装置３２が取付けられてお
り、この磁気装置３２は導管５０に固定された複数の磁
石３４を有し、チューブ３０内に長手方向に延びる２つ
の平行な列で配置されている。各列における磁石３４は
相互に整列（位置合わせ）されており、一方の列におけ
る磁石は他方の列における磁石と交互に配置され、か
つ、それと重なり合う。磁気条片（ストリップ）（図示
せず）はチューブ３０内で磁石３４上に取付けられ、チ
ューブ３０の長さに沿って２つの直線状の磁界を形成す
る。当該の水平軸の周りで練続的に又は間欠的にチュー
ブ３０を回転することにより、プリフォームされたター
ゲット材料６０の選択された部分が、当該磁石に直ぐ対
向して、磁界内に位置付けされ得る。スパッタリング中
のチューブ３０の連続的回転は図２の装置を次のように
変形することにより行われ得る。即ち、更に電動手段、
所属スプロケット、チェーン、ギヤ（室１２外に位置付
けされている）を備えるように修整変更するのである。
当該駆動手段は室１２を貫通するシャフト（図示せず）
に係合し、このシャフトはギヤ（図示せず）に係合し、
このギヤによってはターゲットの取付けられているチュ
ーブ３０が回転される。チューブ３０はその外端にて開
かれており、室１２の側壁２０における開口を通って延
びており、そこではカラー（つば）４４により取囲まれ
ている環状リング４２にて支持されている。Ｏリング４
８はチューブ３０と側壁２０に係合し、ローティング室
１２の内部を大気からシールしている。チューブ２０は
室１２内に封入され得、連続的に回転され得る（米国特
許第４４２２９１６号明細書の図９に示す従来装置にお
けるように）。

【００３１】カソードアセンブリ２９の冷却を行わせる
ために、非磁性材料の冷却剤導管５０はチューブ３０内
を長手方向に延びているのが示されている。導管５０の
内端５１は閉じられており、一方、外端５２はチューブ
３０の端部（ここで冷却剤が導入される）を越えて延び
ている。

【００３２】図３は可回転のマグネトロンカソードを有
するコーティング室を示し、この室内には本発明の１つ
のアスペクトによれば、液状ターゲット材料はそのよう
なターゲット材料のプール（溜め）から供給され、ワイ
パにより支持装置へ供給されて、排気室内のサブストレ
ート上に液状ターゲットがスパッタリングされる。本発
明の他の実施例によれば、液状ターゲット材料はローラ
又は転移ドラムにより支持体手段に施されないしデポジ
ション（付着）され、上記支持体手段は図５では可回転
カソードの表面として示されている。

【００３３】通常温度又は室温にて通常液状であるター
ゲット物質材料であってチューブ状（管状）カソードア
センブリに被着され得るターゲット物質は本発明によれ
ばガリウム、セシウム、ビスマス、ルビジューム、イン
ジウム、錫、半田合金を含む。従来技術の磁気的に補強
されたプレーナ又は回転マグネトロンスパッタリング装
置からの熱負荷によっては室温で固体であるが低融点を
有する多くの材料が溶融することになり、スパッタリン
グには不適当なものとなる。然し乍ら、そのような材料
も、本発明によりスパッタリングされ得る。ターゲット
材料の温度を制御するための温度制御手段を設けること
により、ターゲット源材料の物理的状態が、室温にて液
状でないならば、熱を加えることにより液状に変化され
得る。同様に、装置の選ばれた部分を冷却することによ
り、ターゲット源材料の増分的冷却を行わせ、液状材
料、又は液化されたターゲット源材料をそれの蒸発温度
以下に維持することが好適である。また、ターゲット材
料の粘度及び反応性が温度の開放であるので、ターゲッ
ト材料の温度を制御すると好適である。本発明によりス
パッタされ得る金属性混合物及び合金は標準の錫−鉛、
半田、錫−ビスマス、錫−鉛−ビスマスの溶融可能な合
金、及び広範囲のバラエティのインジウム、ガリウム、
亜鉛、インジウム−錫、インジウム−ガリウム、ガリウ
ム−金の電気接触材料を含む。

【００３４】マグネトロンの可回転カソードにデポジッ
トさるべき液状ターゲット材料の一連の揃いセットない
し目録に示されているのもが、排気可能なコーティング
室の内又は外側に位置付けされ得る。図３は室１２内に
位置付けられ支持されている液状ターゲット材料１１０
の貯蔵容器１００を示す。ターゲット材料の制御された
流れは導管１０１と遠隔操作弁１０４を通って溜め（プ
ール）１０２へ供給され、ここで、スロット１０５を通
ってワイパ１０３へ供給される。ワイパ１０３は液状タ
ーゲット材料の実質的に一様な厚さ部分Ｔを支持体手段
に施す。有利な実施例では支持体手段は図３中チューブ
３０として示されている。図示されていないが、プール
１０２、ワイパ１０３、弁１０４は室１２内で任意の従
来手法で支持される。支持体手段又はチューブ３０に施
されるターゲットの液状層又はフィルムは表面張力によ
り位置保持される。サブストレートＳは液状ターゲット
材料がサブストレート上に下方に向かってスパッタされ
るに従って、可回転カソードチューブ３０の下方に移動
するようにサブストレート処理手段８０上に位置付けら
れている。本発明の選択的実施態様を示す図３には室１
２の外側に温度制御手段１５０が示されており、この制
御手段によっては加熱および／又は冷却を貯蔵容器１０
０、導管１０１、プール１０２、弁１０４、それぞれ単
独で、又は相互に組合わせたものに対して行うことより
ターゲット材料の温度が制御される。貯蔵容器１００、
導管１０１、ワイパ１０３、弁１０４の温度を制御する
ため任意の従来公知の加熱、冷却技術が利用され得る。

【００３５】図４は図３に対する横断面であり、支持体
手段又はチューブ３０の外表面にターゲット材料の予選
択された厚さ部分Ｔを施しこれを維持するワイパ１０３
を示す。当該厚さはワイパ１０３とチューブ３０の外表
面との間の距離間隔を変えることにより可変できる。液
状ターゲット物質はプール１０２の底部における長手方
向スロット１０５を通ってワイパ１０３に供給される。
チューブ３０が回転されるに従い、液状ターゲットの
層、又は、図に示すように、実質的に均一の厚さ部分Ｔ
が連続的にチューブ３０の表面上で維持され、その際、
ターゲット材料を変更、変化、整列（位置合わせ）、又
は別様にターゲット材料を調整するためにサブストレー
トのコーティングを中断する必要がない。カソードチュ
ーブ３０が回転されるに従い、付加的ターゲット材料が
可回転カソードの場所（ここには局所的なターゲットエ
ロージョンが何らの手段を施さなければ生じることとな
る）へ施される。

【００３６】チューブ３０上のターゲット材料の均一な
厚さ部分又は層を維持することにより、ターゲットエロ
ージョン（侵蝕）が除去され、高いターゲット利用度が
達成され、均一なスパッタリングエミッションレート及
びよりよいサブストレートデポジションレートが達成さ
れる。ターゲット表面の幾何学的形状特性が有効に変わ
らない状態におかれ、それにより、初期のターゲットエ
ミッションパターンからの逸脱及びサブストレート上の
デポジションレートの所属の不都合な変化が除かれる。
さらに高価なプリフォームされたターゲットセット一揃
い（目録）が維持される必要はない。

【００３７】図５に示す本発明の他の実施例では当該の
軸線をシリンダ状チューブ３０の軸線に対して平行にし
てある転移ドラム１２０は部分的に貯蔵容器１００内に
浸漬されている。転移ドラム１２０はそれの長さに沿っ
てチューブ３０の表面と接触している。チューブ３０が
時計方向又は反時計方向に回転されるに従い、転移ドラ
ム１２０は反対方向に回転せしめられ（図５中矢印で示
すように）チューブ３０の表面を、液状ターゲット材料
の実質的に均一な厚さ部分Ｔ′を以ってコーティングし
得る。当該厚さはドラム１２０とチューブ３０との間の
距離間隔を変えることによりチューブ３０上へドラム１
２０により及ぼされる圧力を変えることにより可変でき
る。図３〜５には示してないが、貯蔵容器１００、弁１
０４、導管１０１、ワイパ１０３、転移ドラム１２０は
電気的に排気可能な室１２から絶縁されている。本発明
の他の実施例では転移ドラム１２０及び貯蔵容器１００
は温度制御手段１５０（図示せず）により加熱および／
又は冷却される。

【００３８】図６に示す本発明のように別の実施例では
貯蔵容器１００は排気可能な室１２内でなく、その外に
配置されている。この実施例では弁１０４は貯蔵容器１
００を室１２内の圧力状況から遮断すると共に、プール
１０２への液状ターゲット材料の流れを制御するために
用いられる。さらに別の実施例では温度制御手段１５０
によっては貯蔵容器１００、導管１０１、プール１０
２、ワイパ１０３、弁１０４、それぞれを単独にまたは
相互に組合わせて加熱および／又は冷却することにより
ターゲット材料の温度が制御される。

【００３９】本発明のさらに別のアスペクトによれば、
マグネトロンスパッタリング装置の可回転のチューブ状
カソード部材が用いられるようにして、サブストレート
上に液状ターゲット材料をスパッタリングする方法が実
現され、その際そのカソード部材は円状の表面を有する
ものであり、上記方法では液状ターゲット材料が回転す
る円状面にデポジットされ、上記回転するチューブ状カ
ソード部材の下方のところをサブストレートを通過させ
て液状ターゲット材料からスパッタされた液状材料を受
容するように設計されている。

【００４０】猶、本発明の範囲を逸脱することなく、上
記の方法の種々の変形をなし得、これは各請求項に記載
されている。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば上向きサブストレート面
上への下向き（下方へ向かっての）スパッタを可能に
し、かつ、垂直（鉛直）方向とは異なる角度でのスパッ
タを可能にし、さらに、適切なスパッタ率（レート）及
びフラックスを与え、有効にターゲットエロージョンを
蒙ることなく、エロージョンに基づくターゲット形状特
性の変化を受けることもなく、プリフォームされたター
ゲット又はターゲット条片を要さず、低コストであり、
現存する回転マグネトロン装置にも利用可能である改良
された可回転マグネトロン方法を実現でき、ターゲット
物質が蒸発低減される際消費され使い尽くされたターゲ
ットを取り換えるためスパッタ過程を中断させることな
く、可回転マグネトロンの可回転カソードに液状ターゲ
ットをデポジットし得るという作用効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法による実施例の模式図（必ずしも
原寸通りには示してない）である。

【図２】従来形式の可回転マグネトロンカソードを部分
的に模式的に示す（必ずしも原寸通でなく）典型的なコ
ーティング室に対する垂直縦断面図である。

【図３】図１に示すものに相応する装置部分を（必ずし
も原寸通りでなく）部分的に斜視的に示す、本発明の方
法を用いた１実施例の装置構成の垂直縦断面図である。

【図４】図３の装置構成を切断線３−３で切断して、わ
かり易さのため省いてあるコンポーネントと共に模式的
に示す（必ずしも原寸通りでない）横断面図である。

【図５】本発明の方法の別の実施例を模式的に示す（必
ずしも原寸通りでなく）横断面図である。

【図６】本発明の方法の別の実施例を、図１の装置に相
応する部分について部分的に斜視的に示す垂直縦断面図
である。

【符号の説明】

１支持体、２ローラ、３貯蔵容器、４液
状ターゲット物質、５ローラ、６作動装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スパッタ装置のカソード部材を用いるこ
とにより物体上にターゲット物質をスパッタ蒸着する方
法であって、上記カソード部材は外表面を有するもので
あるようにした方法において（ａ）上記カソード部材の外表面に中間転移手段を介
して液状ターゲット物質を施し、ないし被着し、ここに
おいて、前記液状ターゲット物質の少なくとも一部が垂
直上方とは異なる方向に露出された面を呈するようにし
て当該の液状ターゲット物質被着を行うようにし、（ｂ）上記カソード部材の表面に隣接して、ないしそ
のすぐ傍らに前記液状ターゲット物質からスパッタされ
るターゲット物質を受容するようにスパッタ蒸着される
当該物体を位置づけるようにし、上記液状ターゲット物
質は全体的に垂直上向きとは異なる方向に露出された面
を呈するものであるようにしたことを特徴とする液状物
質のスパッタ蒸着方法。
【請求項２】上記要件ステップ（ａ）は転移ローラ手
段を介して液状ターゲット物質（材料）をカソード部材
の外表面にデポジットするないし施すことにより実施さ
れるようした請求項１記載の方法。
【請求項３】上記要件ステップ（ａ）はワイパ被着
（デポジット）手段によりカソード部材の外表面に当該
液状ターゲット物質をデポジットすることにより実施さ
れるようにした請求項１記載の方法。
【請求項４】上記要件ステップ（ａ）はスプレー（噴
霧）手段によりカソード部材の外表面に液状ターゲット
物質をデポジットすることにより実施されるようにした
請求項１記載の方法。
【請求項５】上記要件ステップ（ａ）はブラッシン
グ、滴下、フローイング、塗り付け、遠心力回転作業、
浸漬等を含む作業グループの中から選ばれた当該プロセ
スのうちの少なくとも１つによりカソード部材の外表面
に液状ターゲット物質をデポジットすることにより実施
されるようにした請求項１記載の方法。
【請求項６】上記要件ステップ（ａ）はカソード部材
の外表面に液状ターゲット物質をデポジットするのにロ
ーラ転移、ワイパー作業、スプレー作業、ブラッシン
グ、滴下、フローイング、塗り付け、遠心力回転作業、
浸漬を含む作業グループの中から選ばれた当該作業の任
意のものの組合せにより行われるようにした請求項１記
載の方法。
【請求項７】上記要件ステップ（ｂ）における物体は
液状ターゲット材料からスパッタされたターゲット物質
を受容するようにカソード部材の表面上方に位置付けら
れるようにした請求項１記載の方法。
【請求項８】上記要件（ｂ）における物体は液状物質
からスパッタされるターゲット物質を受容するようにカ
ソード部材の表面の傍らに位置付けられるようにした請
求項１記載の方法。
【請求項９】上記要件ステップ（ｂ）における物体は
液状ターゲット物質からスパッタされるターゲット物質
を受容するようにカソード部材の表面の下方に位置付け
られるようにした請求項１記載の方法。
【請求項１０】上記要件ステップ（ｂ）における物体
は液状ターゲット物質からスパッタされたターゲット物
質を所定角度で受容するようにカソード部材の表面に対
して相対的に位置付けられるようにした請求項１記載の
方法。
【請求項１１】上記カソード部材は管状であるように
した請求項１記載の方法。
【請求項１２】上記カソード部材は回転円形外表面を
有する回転部材を成すべく回転するように構成されてい
る請求項１１記載の方法。
【請求項１３】上記の位置付けのステップは前記液状
ターゲット物質からスパッタされたターゲット物質を受
容するように回転カソード部材の円形回転外表面の傍ら
にて被蒸着物体を、カソード部材の表面に対して相対的
に通過移動させる過程を含むようにした請求項１２記載
の方法。
【請求項１４】上記外表面は円形の横断面形状を有す
るようにした請求項１記載の方法。
【請求項１５】上記ターゲット物質はガリウム、セシ
ウム、ビスマス、ルビジウム、インジウム、亜鉛、錫の
グループのうちから選ばれた材料、物質から成るように
した請求項１記載の方法。
【請求項１６】上記ターゲット物質は錫−鉛、錫−ビ
スマス、錫−鉛−ビスマス、インジウム−錫、インジウ
ム−ガリウム、ガリウム−金のグループの合金のうちか
ら選択されたものであるようにした請求項１記載の方
法。
【請求項１７】更に液状ターゲット物質の温度を制御
するステップを有するようにした請求項１記載の方法。
【請求項１８】スパッタ装置のカソード部材を利用す
ることによりサブストレート上にターゲット物質をスパ
ッタ蒸着する方法であって、上記カソード部材は外表面
を有し該外表面の少なくとも一部が下向きに露出されて
いるようにした方法において、（ａ）液状ターゲット物質を中間転移手段を介して上
記カソード部材の外表面に施しないしデポジットするよ
うにし、ここにおいて、上記液状ターゲット物質の少な
くとも一部が下向きに露出された表面を呈するように
し、（ｂ）全体的に下向きに露出された表面を呈する前記
液状ターゲット物質からスパッタされたターゲット物質
を受容するように、上記カソード部材の外表面に隣接し
て当該サブストレートを位置付けする過程を有すること
を特徴とするスパッタ方法。
【請求項１９】上記要件ステップ（ａ）は転移ローラ
手段を介して液状ターゲット物質をカソード部材の外表
面にデポジットすることにより実施されるようにした請
求項１８記載の方法。
【請求項２０】要件ステップ（ａ）はワイパー被着手
段によりカソード部材の外表面に液状ターゲット物質を
デポジットすることにより実施されるようにされた請求
項１８記載の方法。
【請求項２１】上記要件ステップ（ａ）はスプレー
（噴霧）手段によりカソード部材の外表面に液状ターゲ
ット物質をデポジットすることにより実施されるように
した請求項１８記載の方法。
【請求項２２】上記要件ステップ（ａ）はブラッシン
グ、滴下、フローイング、塗り、遠心力回転作業、浸漬
等を含む作業グループにおける当該プロセスのうちの少
なくとも１つによりカソード部材の外表面に液状ターゲ
ット物質をデポジットすることにより実施されるように
した請求項１８記載の方法。
【請求項２３】上記要件ステップ（ａ）はカソード部
材の外表面に液状ターゲット物質をデポジットするのに
ローラ転移、ワイパー作業、スプレー作業、ブラッシン
グ、滴下、フローイング、塗り付け、遠心力回転作業、
浸漬を含む作業グループのうちから選択された当該作業
の任意のものの組合せにより行われるようにした請求項
１８記載の方法。
【請求項２４】上記要件ステップ（ｂ）におけるサブ
ストレートは液状ターゲット物質からスパッタされたタ
ーゲット物質を受容するようにカソード部材の表面上方
に位置付けられるようにした請求項１８記載の方法。
【請求項２５】上記要件ステップ（ｂ）におけるサブ
ストレートは液状物質からスパッタされるターゲット材
料を受容するようにカソード部材の表面に亙って位置付
けられる請求項１８記載の方法。
【請求項２６】上記要件ステップ（ｂ）におけるサブ
ストレートは液状ターゲット物質からスパッタされるタ
ーゲット物質を受容するようにカソード部材の表面の下
方に位置付けられるようにした請求項１８記載の方法。
【請求項２７】上記要件ステップ（ｂ）におけるサブ
ストレートは液状ターゲット物質からスパッタされたタ
ーゲット物質を所定角度で受容するようにカソード部材
の表面に対して相対的に位置付けられるようにした請求
項１８記載の方法。
【請求項２８】上記カソード部材は管状であるように
した請求項１８記載の方法。
【請求項２９】上記カソード部材は回転円形外表面を
有する回転部材を成すべく回転するように構成されてい
る請求項２８記載の方法。
【請求項３０】上記の位置付けるステップは、上記液
状ターゲット物質からスパッタされたターゲット物質を
受容するため回転カソード部材の回転する円形表面の下
方にてサブストレートを相対的に移動させるステップを
含むようにした請求項２９記載の方法。
【請求項３１】上記外表面は円形の横断面形状を有す
るようにした請求項１８記載の方法。
【請求項３２】上記ターゲット物質はガリウム、セシ
ウム、ビスマス、ルビジウム、インジウム、亜鉛、錫か
ら成るグループのうちから選択されたものであるように
した請求項１８記載の方法。
【請求項３３】上記ターゲット物質は、錫−鉛、錫−
ビスマス、錫−鉛−ビスマス、インジウム−錫、インジ
ウム−ガリウム、ガリウム−金から成る合金のグループ
のうちから選ばれているようにした請求項１８記載の方
法。
【請求項３４】液状ターゲット物質の温度を制御ステ
ップを有するようにした請求項１８記載の方法。
【請求項３５】マグネトロンスパッタ装置の回転カソ
ード部材を利用することによりサブストレート上にター
ゲット物質をスパッタ蒸着する方法であって、上記カソ
ード部材は回転外表面を有するようにした方法におい
て、（ａ）液状ターゲット物質を中間転移手段を介して上
記回転カソード部材の回転外表面に施し、ないしデポジ
ットするようにし、（ｂ）前記液状ターゲット物質からスパッタされたタ
ーゲット物質を受容するように、上記カソード部材の回
転外表面に隣接して当該サブストレートを位置付けする
過程を有することを特徴とするスパッタ方法。
【請求項３６】回転カソード部材は管状であるように
した請求項３５記載の方法。
【請求項３７】上記外表面は円形の横断面形状を有す
る請求項３６記載の方法。
【請求項３８】上記の位置付けるステップは、上記液
状ターゲット物質からスパッタされたターゲット物質を
受容するため回転カソード部材の回転する円形表面の下
方にてサブストレートを相対的に移動させるステップを
含むようにした請求項３７記載の方法。
【請求項３９】上記ターゲット物質はガリウム、セシ
ウム、ビスマス、ルビジウム、インジウム、亜鉛、錫の
グループのうちから選ばれた材料、物質からなる請求項
３５記載の方法。
【請求項４０】上記ターゲット物質は、錫−鉛、錫−
ビスマス、錫−鉛−ビスマス、インジウム−錫、インジ
ウム−ガリウム、ガリウム−金から成る合金のちから選
択されたものである請求項３５記載の方法。
【請求項４１】更に液状ターゲット物質の温度を制御
ステップを有する請求項３５記載の方法。