JPH09170078A - 導電性ターゲットから基板をコーティングする装置 - Google Patents

導電性ターゲットから基板をコーティングする装置

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JPH09170078A
JPH09170078A JP8291677A JP29167796A JPH09170078A JP H09170078 A JPH09170078 A JP H09170078A JP 8291677 A JP8291677 A JP 8291677A JP 29167796 A JP29167796 A JP 29167796A JP H09170078 A JPH09170078 A JP H09170078A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スパッタプロセスの長時間安定性及び成膜速
度を高めるだけでなく、高いターゲット利用度及び均一
性を保証する。 【解決手段】 交流電源を２つの陰極に接続し、２つの
マグネトロン陰極を真空室の中の仕切空間の中に設け、
２つの仕切空間を第３の仕切空間に接続し、第３の仕切
空間の中に、スパッタターゲットを有するダイオード陰
極を設け、ダイオード陰極を直流給電装置に接続し、ダ
イオード陰極と基板との間の空間の中にガス導管からガ
スが流出するように開口させ、プロセスガスをこの空間
の中にダイオード陰極と基板との間で流入する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、交流電源を具備
し、交流電源を２つのマグネトロン陰極に接続し、マグ
ネトロン陰極は電気的にターゲットと共働して、導電性
ターゲットから基板をコーティングする装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】トライオード装置と称される公知のスパ
ッタ装置（Ｔ．Ｃ．Ｔｉｓｏｎｅ及びＪ．Ｂ．Ｂｉｎｄ
ｅｌｌ著”制限されているプラズマによる低圧トライオ
ードスパッタリング”（Ｊ．ｏｆ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｃ
ｉｅｎｃｅ誌，第１１巻，１９７４年，５１９〜５２７
頁）ではプラズマは、スパッタするターゲットの前で、
電子源としての熱陰極による付加的な低圧ガス放電の使
用により増強される。この場合、電子は、主放電プラズ
マを横切って流れ、これにより荷電担体密度が高めら
れ、ガスイオン化が増強される。この公知の装置の欠点
は、可能な電流密度が制限され、とりわけ長時間安定性
が劣悪である点である。
【０００３】東独特許第２５２２０５号明細書から公知
の薄膜製造用スパッタ装置は磁石装置とこの磁石装置の
上に配置されておりスパッタ材料から成る少なくとも２
つの電極とから成り、これらの電極は電気的に、これら
の電極が交互にガス放電の陰極及び陽極になるように形
成されている。これを実現するためにこれらの電極は、
有利には５０Ｈｚの正弦波交流電圧に接続されている。
【０００４】この公知のスパッタ装置はとりわけ、反応
スパッタリングによる誘電性層の析出に適する。例えば
５０Ｈｚでこの装置を作動することにより、陽極にフリ
ッタが形成されることが防止され、金属コーティングの
場合には電気的短絡（いわゆるアーク）が防止される。
【０００５】薄膜をスパッタする別の公知の１つの装置
では、異なる材料の沈着速度が制御可能であり（ドイツ
特許第３９１２５７２号明細書）、これにより非常に薄
い成層体が得られ、この装置では少なくとも２つの異な
る種類の、陰極側に設けられている対向電極が配置され
ている。
【０００６】更に高周波陰極スパッタリングを用いて合
金を析出する公知の装置（ドイツ特許第３５４１６２１
号明細書）では交互に２つのターゲットが制御可能であ
り、これらのターゲットは、析出する合金の金属成分を
異なる割合で含有する。これを実現するために基板は基
板担体の載置され、この基板担体は駆動装置によりスパ
ッタリング動作中に回転される。
【０００７】更に、以前に公開された文献（ドイツ特許
第３８０２８５２号明細書）により、２つの電極と少な
くとも１つのスパッタする材料とにより基板をコーティ
ングする装置において、コーティングする基板をこれら
２つの電極の間に互いに空間的間隔を置いて配置し、交
流半波を、ほぼ同一の振幅を有する低周波半波として選
択することが公知である。
【０００８】更にドイツ特許出願公開第４１０６７７０
号公報から、電気絶縁性材料例えば二酸化ケイ素により
基板を反応コーティングする方法及び装置が公知であ
り、この装置は交流電源から成り、この交流電源は、コ
ーティング室の中に設けられている磁石を収容する陰極
に接続され、この陰極はターゲットと共働し、交流電源
の２つのアースされていない出力側は、ターゲットを担
持するそれぞれ１つの陰極に接続され、これら２つの陰
極はコーティング室の中に互いに隣接して位置してプラ
ズマ空間の中に設けられ、対向して位置する基板にそれ
ぞれほぼ同一の空間的間隔を有する。放電電圧の実効値
は、導線を介して陰極に接続されている電圧実効値検出
装置により測定され、直流電圧として制御回路に供給さ
れ、この制御回路は調整弁を介して容器から配分器導管
の中への反応ガス流を、測定電圧が電圧目標値に一致す
るように制御する。
【０００９】最後に、ドイツ特許第４２０４９９９号明
細書から、反応性雰囲気の中で導電性ターゲットから例
えば非導電性層により基板をコーティングする装置が公
知であり、この装置は電流源から成り、この電流源は、
排気されたコーティング室の中に設けられ磁石を収容す
る陰極に接続され、これらの陰極は電気的にターゲット
と共働し、２つの電気的に互いに分離されかつスパッタ
空間から分離されている陽極が設けられ、これらの陽極
は陰極と基板との間の平面の中に設けられ、中間の周波
発生器に接続されている変圧器の二次卷線の双方の出力
側は、それぞれ１つの陰極に給電線を介して接続され、
第１の給電線及び第２の給電線は分岐線を介して互いに
接続され、この分岐線には、有利にはコイルとコンデン
サから成る振動回路が挿入接続され、これら２つの給電
線のそれぞれは、コーティング室を有し大地に対して直
流電圧電位を設定する第１の電気素子を介しても、それ
ぞれの陽極を有する対応する第２の電気素子と、コンデ
ンサが挿入接続されているそれぞれ１つの分岐線とを介
しても、コーティング空間に接続され、チョークコイル
が、第１の給電線の、振動回路を第２の二次端子に接続
する部分区間の中に挿入接続されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】公知の装置が、アーク
すなわち望ましくないアーク形成を防止し、ターゲット
の表面を、絶縁層の形成から守ることを課題としている
のに対して、本発明の課題は、スパッタプロセスの長時
間安定性及び成膜速度を高めるだけでなく、高いターゲ
ット利用度及び均一性を保証することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明により
請求項１の特徴部分に記載の特徴により、交流電源の一
方の極を一方の陰極に給電線を介して接続し、他方の極
を他方の陰極に給電線を介して接続し、２つのマグネト
ロン陰極のそれぞれを、真空室の中のそれぞれ１つの固
有の仕切空間の中に設け、２つの仕切空間を、それぞれ
の仕切空間の分離壁の中の間隙又は開口を介して第３の
仕切空間又は領域に第３の仕切空間の直接前で接続し、
第３の仕切空間の中に、スパッタターゲットを有するダ
イオード陰極を設け、ダイオード陰極を導線を介して１
つの固有の直流給電装置に接続し、ダイオード陰極とダ
イオード陰極に対向して位置する基板との間の空間の中
にガス導管からガスが流出するように開口させ、ガス導
管を介してプロセスガスを空間の中にダイオード陰極の
ターゲットと基板との間で流入可能にしたことにより解
決される。
【００１２】その他の詳細及び特徴は、その他の請求項
に詳細に説明されている。
【００１３】本発明は異なる実施の形態が可能であり、
それらのうち３つの実施の形態が、添付図面に略示され
ている。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に本発明を実施の形態に基づき
図を用いて詳細に説明する。
【００１５】図１に示されている装置は真空室２から成
り、真空室２の中には基板３が長手方向に移動可能に保
持及び案内されており、基板３の上方には絞り開口５を
有する絞り４が設けられ、絞り４は、陰極７のターゲッ
ト６からスパッタされた材料が、矢印方向Ａに移動する
基板３の表面にスパッタするのを可能にする。陰極７は
導線９を介して直流電源８に接続され、壷状ハウジング
１０を用いて仕切空間１１及び１２から分離され、仕切
空間１１及び１２の中にはそれぞれ陰極１３，１４が配
置され、陰極１３，１４のターゲット１５，１６はそれ
ぞれ仕切空間１１，１２の底部壁１７又は１８に向けら
れている。陰極１３，１４はそれぞれ交流電源１９の極
２０又は２１にそれぞれ１本の導線２２，２３を介して
接続されている。仕切空間１１，１２の底部壁１７，１
８の下方にはガス供給管２４，２５が設けられ、ガス供
給管２４，２５はノズル２６，２７を有し、ノズル２
６，２７を介してプロセスガスは中間空間２８に流入
し、中間空間２８は一方ではターゲット６により制限さ
れ、他方では基板３により制限されている。
【００１６】点火補助手段として導線２２，２３がそれ
ぞれ１つの抵抗及びダイオード２９，３０を介して真空
室２に接続され、更に真空室２は真空ポンプ３１，３２
に接続され、ダイオード陰極７のターゲット６の平面に
対して仕切空間１１，１２のスリット又は開口３３又は
３４が設けられ、スリット又は開口３３又は３４は仕切
空間１１，１２を空間４３にターゲット３５の直接前で
接続し、従ってマグネトロン陰極１３，１４から発生さ
れるプラズマは均一に（磁石装置無しの陰極の）ダイオ
ード陰極７のターゲット６の前で空間４３の中で燃焼す
る。仕切空間１１，１２の外壁の中の開口３５，３６
は、これらの仕切空間１１，１２の迅速な排気を可能に
する。
【００１７】図２の実施の形態が図１の実施の形態と異
なる点は、マグネトロン陰極１３，１４が、マグネトロ
ン陰極１３，１４の陰極１５，１６が仕切空間１１，１
２の外壁３７，３８に互いに対向して位置するように配
向されている点である。
【００１８】図３の実施の形態が図１の実施の形態と本
質的に異なる点は、仕切空間１１，１２が壁４１，４２
の中の互いに面している後方の開口又はチャネル３９，
４０を介して接続されている点である。
【００１９】本発明の装置が公知の装置に比して有する
１つの利点は、互いに近づけて配置されているマグネト
ロン陰極を付加的なプラズマ源（電子及びイオン）とし
て使用することによりプラズマ密度が前述のダイオード
陰極の直接前で公知の装置に比して大幅に高くなる点で
ある。これにより次のことが達成される。
【００２０】 １． 高い成膜速度 ２． 良好な均一性 ３． 高いターゲット利用度 ４． 高い長時間安定性 ５． 良好な均一性を有し広い面積にわたり静的なスパ
ッタ ツインマグネトロン陰極１３，１４（２つのマグネトロ
ン陰極の装置）は、炭素から成るターゲット１５，１６
を備え、これによりスパッタ率はできるだけ小さく維持
される、何故ならばこの装置ではマグネトロン放電のス
パッタ効果は望ましくないからである。ダイオード陰極
７はターゲット６を備え、ターゲット６は、スパッタす
る材料を含む。３つすべての陰極はそれぞれ１つの暗空
間シールドを有する。ツインマグネトロン陰極の暗空間
シールドは浮動しており、ダイオード陰極の暗空間シー
ルドはアースされている。ダイオード陰極７は直流電圧
源８に接続され、直流電圧源の正極は真空室に接続され
ている、すなわちアースされている。交流電圧（配電交
流電圧又は中周波又はそれらの中間の周波）が双方のツ
インマグネトロン陰極１３，１４に印加される。交流電
圧によりこれら２つのツインマグネトロン陰極１３，１
４の間にプラズマ帯が形成される。プラズマ帯の伝播は
本装置のシールドにより制限され、従ってプラズマ帯は
ダイオード陰極のターゲット上にわたって延在してい
る。ガス入口は前述のシールドの下方に位置し、従って
ターゲットにガスビームが直接に当たることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施の形態の側面断面略図であ
る。
【図２】本発明の別の１つの実施の形態の側面断面略図
である。
【図３】本発明の別の１つの実施の形態の側面断面略図
である。
【符号の説明】
１ 仕切空間 ２ 真空室 ３ 基板 ４ 絞り ５ 絞り開口 ６ ターゲット ７ 陰極 ８ 直流電源 ９ 導線 １０ 壷状ハウジング １１，１２ 仕切空間 １３，１４ 陰極 １５，１６ ターゲット １７，１８ 底部壁 １９ 交流電源 ２０，２１ 極；端子 ２２，２３ 電線 ２４，２５ ガス供給管 ２６，２７ ノズル ２８ 中間空間 ２９，３０ ダイオード ３１，３２ 真空ポンプ ３３，３４ 間隙；スリット；開口 ３５，３６ 開口；貫通孔 ３７，３８ 外壁 ３９，４０ チャネル ４１，４２ 壁部分 ４３ 空間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨアヒム シュチルボフスキー ドイツ連邦共和国 ゴルトバッハ リング オーフェンシュトラーセ ５ (72)発明者 ゲッツ テシュナー ドイツ連邦共和国 ハーナウ エンゲルハ ルトシュトラーセ 38デー (72)発明者 ギュンター ブロイアー ドイツ連邦共和国 フライゲリヒト−アル テンミットラウ アム ヘルゲンホイシェ ン 10

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 交流電源（１９）を具備し、前記交流電
    源（１９）を２つのマグネトロン陰極（１３，１４）に
    接続し、前記マグネトロン陰極（１３，１４）は電気的
    にターゲット（１５，１６）と共働して、導電性ターゲ
    ット（６）から基板（３）をコーティングする装置にお
    いて、前記交流電源（１９）の一方の極（２０）を一方
    の前記陰極（１３）に給電線（２２）を介して接続し、
    他方の極（２１）を他方の前記陰極（１４）に給電線
    （２３）を介して接続し、２つの前記マグネトロン陰極
    （１３，１４）のそれぞれを、真空室（２）の中のそれ
    ぞれ１つの固有の仕切空間（１１，１２）の中に設け、
    ２つの前記仕切空間（１１，１２）を、それぞれの仕切
    空間（１１，１２）の分離壁の中の間隙（３３，３４）
    又は開口を介して第３の仕切空間（１）又は領域（３
    ５）に第３の前記仕切空間（１）の直接前で接続し、第
    ３の前記仕切空間（１）の中に、スパッタターゲット
    （６）を有するダイオード陰極（７）を設け、前記ダイ
    オード陰極（７）を導線（９）を介して１つの固有の直
    流給電装置（８）に接続し、前記ダイオード陰極（７）
    と前記ダイオード陰極（７）に対向して位置する前記基
    板（３）との間の空間（２８）の中にガス導管（２４，
    ２５）からガスが流出するように開口させ、前記ガス導
    管（２４，２５）を介してプロセスガスを前記空間（２
    ８）の中に前記ダイオード陰極（７）のターゲット
    （６）と前記基板（３）との間で流入可能にしたことを
    特徴とする導電性ターゲットから基板をコーティングす
    る装置。
  2. 【請求項２】 マグネトロン陰極（１３，１４）を、前
    記マグネトロン陰極（１３，１４）のターゲット（１
    ５，１６）の平面が、基板（３）に対向して位置する仕
    切空間（１１，１２）の底部（１７，１８）に平行に延
    在するか、又は仕切空間（１１，１２）を外方へ向かっ
    て制限する側壁（３７，３８）に平行に延在するように
    配向したことを特徴とする請求項１に記載の導電性ター
    ゲットから基板をコーティングする装置。
  3. 【請求項３】 マグネトロン陰極（１３，１４）を収容
    する２つの仕切空間（１１，１２）を真空室（２）によ
    り取囲み、前記仕切空間（１１，１２）の底部（１７，
    １８）を、ダイオード陰極（７）のターゲット（６）の
    平面と基板平面（３）とに平行に走行する平面の中に延
    在させ、プラズマ流が流出する２つのスリット又は開口
    （３３，３４）を、互いに直径の上で対向して配置して
    仕切空間（１１，１２）の側壁（４１，４２）に配置し
    かつ前記ダイオード陰極（７）の前記ターゲット（６）
    の平面の下方の平面の中に配置することを特徴とする請
    求項１又は請求項２に記載の導電性ターゲットから基板
    をコーティングする装置。
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