JPH10212572A

JPH10212572A - スパッタリング方法および装置

Info

Publication number: JPH10212572A
Application number: JP30184297A
Authority: JP
Inventors: Michel John Thwaites; ジョンスウェイツマイケル
Original assignee: BOC Group Ltd
Current assignee: BOC Group Ltd
Priority date: 1996-11-04
Filing date: 1997-11-04
Publication date: 1998-08-11
Also published as: EP0839926A1; GB9622913D0

Abstract

(57)【要約】【課題】従来技術の問題を最小にしまたは解消できる
優れたスパッタリング方法を提供することにある。【解決手段】ターゲットの近傍でチャンバ内にプラズ
マを形成しかつターゲットに荷電することからなる、真
空チャンバ内でターゲットからスパッタリングにより基
板をコーティングする方法において、スパッタリングが
行なわれるターゲット表面が異なる組成からなる複数の
領域からなり、個々の領域に変化する荷電が行なえるよ
うに各領域に別々の電気接続がなされていることを特徴
とする方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に薄いコー
ティングをスパッタリングする方法および装置に関し、
より詳しくは、合金コーティングの個々の成分の組成を
制御する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板上に金属の薄いコーティングすなわ
ち膜を堆積させるのに、陰極スパッタリング法が広く使
用されている。この方法は、例えばアルゴンのような少
量のイオン化可能ガスを収容している真空チャンバ内で
行なわれ、該真空チャンバ内に保持された発生源から放
射される電子が、ガスをイオン化してプラズマを形成
し、スパッタリングされる材料からなる負に荷電したタ
ーゲットが、その表面に誘引されるイオンにより衝撃さ
れ、これによりターゲット材料の原子が追い出されて、
コーティングすべき基板上に連続的に堆積される。マグ
ネトロンスパッタリング装置では、例えば、陰極ターゲ
ットに関して所定の態様で配置された永久磁石の配列
（一般に、閉ループ配列と呼ばれている）をなす磁気手
段（その磁界が、ターゲットのスパッタリングまたは腐
食が主として生じるターゲット領域を形成する）を用い
ることにより、堆積速度が増大されることが良く知られ
ている。

【０００３】一般に、ターゲットは、平らで、細長い矩
形をなしており、コーティングされる基板は、スパッタ
リング加工中に、ターゲットに対して連続的または間欠
的に移動される。このようなターゲットおよび上記形式
の磁気手段を備えた装置は、平面マグネトロンとして知
られている。平面マグネトロンの欠点は、腐食が生じる
ターゲットの領域が、実質的に、閉磁気ループの形状
（一般に、しばしば「レーストラック」と呼ばれている
細長いリング状をなす）に一致することである。レース
トラック領域は、全ターゲット表面の小さな部分に過ぎ
ず、従って、ターゲット材料を交換する場合には、その
かなりの部分が無駄になる。しかしながら、平面ターゲ
ットを、スパッタリングすべき材料でコーティングされ
た外面を有する中空円筒状ターゲットに交換することも
知られている。円筒マグネトロン装置（本件出願人の一
事業所であるBOC Coating Technology社から、「C-Mag
」の商標で市販されている装置）では、一般に、永久
磁石の配列が円筒状ターゲット内に静止保持されるけれ
ども、使用時には、円筒状ターゲットが連続的または間
欠的に回転されるため、スパッタリングがターゲット表
面の一特定領域に閉じ込められることはない。

【０００４】平面マグネトロン装置と同様に、基板は、
通常、円筒状ターゲットの長手方向軸線に対して横方向
に、ターゲットに対して連続的または間欠的に移動され
る。平面マグネトロンおよび円筒マグネトロンは、例え
ば、腐食表面が合金で作られたターゲットを使用する
か、および／またはスパッタリングチャンバ内に酸素の
ような反応ガスを入れて、該ガスを既知の方法でコーテ
ィング中に導入することにより、合金コーティングまた
は他の混合コーティングを堆積させるのに使用できる。
しかしながら、スパッタリングにより合金または他の混
合コーティングを堆積させるとき、基板全体に亘って均
一な組成のコーティングを形成することに問題があり、
この問題のため、コーティングの特性およびコーティン
グ製品が使用される商品の特性が損なわれる。

【０００５】特に円筒マグネトロン装置の場合には、種
々の組成からなる２つのターゲットを使用（例えば、一
金属および他の金属のうちの一金属を使用）でき、製造
されるコーティングについては、種々のターゲット材料
の混合体にすることができる。このようなアプローチ
は、最終コーティングの製造に大きなフレキシビリティ
を与えるが、コーティング全体に亘って均一な組成を確
保する問題が依然として存在する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題を最小にしまたは解消できる優れたスパッタリング
方法に関する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ターゲ
ットの近傍でチャンバ内にプラズマを形成しかつターゲ
ットに荷電することからなる、真空チャンバ内でターゲ
ットからスパッタリングにより基板をコーティングする
方法において、スパッタリングが行なわれるターゲット
表面が異なる組成からなる複数の領域からなり、個々の
領域に変化する荷電が行なえるように各領域に別々の電
気接続がなされている方法が提供される。従って本発明
は、荷電を変化させ、従ってターゲット表面の異なる各
領域に関し、プラズマイオンの誘引力を変化させること
によりコーティングの正確な制御が行なえる手段、より
詳しくは加工中にこの制御が行なえる手段を提供する。

【０００８】加工中にコーティング組成に要求される任
意の変更として、例えば、・基板表面の全体としての組成または或る部分における
組成の、認識された好ましくないあらゆる変化を矯正す
ること、・加工が、堆積されている初期層から次の層へと進行す
るときに、組成の所望の変化を生じさせること、・基板表面の異なる部分での加工が進行するときに、組
成の所望の変化を生じさせること、がある。本発明の好ましい実施形態では、合金または他
の混合組成コーティングの１つ以上（好ましくは全部）
の個々の成分の検出に使用されるセンサが設けられてい
る。概略的にいえば、このようなセンサは、励起種（ex
cited species)が基板表面に接近するとき、ターゲット
表面から追い出される励起種を有効に検出しかつ分析す
る。必要ならば、同一成分用の異なるセンサを、基板表
面を横切る多数の箇所に配置することができる。

【０００９】好ましくは、センサは、個々のターゲット
領域に変化する電荷を荷電させる装置にリンクされる。
好ましくは、この荷電装置は、堆積されるコーティング
組成を矯正しまたはコーティング組成を変更できるよう
に、加工中にセンサからの出力に応答してコーティング
組成に矯正が行なえるようにプログラミングされる。本
発明の方法に使用されるターゲットは、別々の電気接続
がなされた少なくとも２つの異なる組成領域を備えてい
なければならない。好ましくは、ターゲットは、別々の
電気接続がなされた幾つかの領域を有する。例えば２相
合金の場合には約６個のターゲット領域（すなわち各成
分について３つのターゲット領域）を設けるのが有効で
あり、３相合金の場合には約９個のターゲット領域（す
なわち、この場合にも、各成分について３つのターゲッ
ト領域）を設けるのが有効である。

【００１０】本発明は特に、平面であるか少なくとも実
質的に平面であるターゲットに適用できる。好ましい実
施形態では、異なるターゲット領域が、異なる組成から
なる個々の板（tiles)から形成され、該板はターゲット
フレーム内に挿入されかつ保持されており、該ターゲッ
トフレームを介して個々の電気接続がなされている。こ
の構成により、個々の板を必要に応じて容易に交換でき
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明をより良く理解できるよう
にするため、本発明を例示としてのみ示す添付図面に関
連して本発明を説明する。図面、特に図１を参照する
と、ここには真空チャンバ１が示されており、該真空チ
ャンバ１内には、全体を参照番号２で示すターゲットが
固定されている。ターゲット２については、図２および
図３を参照して、より詳細に後述する。チャンバ１は、
基板３を、実質的に水平な平面内で矢印Ａで示す方向に
移動でき、より詳しくは、ターゲット２の下面の下を通
ることができる。基板３は連続したものでもよいし、或
いは多数の個々の基板が連続的にチャンバを通るように
構成することもできる。

【００１２】ターゲット２と基板３との間には、センサ
ヘッドＨを備えた多数の発光センサＳが配置されてお
り、センサヘッド５は、コーティングが行なわれる間、
基板３の上面に近接される。図２および図３を参照する
と、ターゲット２は、実質的に矩形の断面を有しかつ例
えば鋼、ステンレス鋼またはアルミニウム等の金属で作
られた上方フレーム４を備え、該フレーム４からフラン
ジ構造が垂下し、該フランジ構造の構成フランジ５は、
上方フレーム４の下面に９個の矩形キャビティを形成し
ている。各キャビティ内には、基板３上に所望のコーテ
ィングを行なう成分（単一または複数）である物質から
作られた板（plates) ６、７、８、９、１０、１１、１
２、１３、１４が配置される。個々の板は、所定位置に
保持されかつ絶縁材料からなるロッド１５により上方フ
レーム４から電気的に絶縁されている。

【００１３】例えば、クロム（Ｃｒ）、プラチナ（Ｐ
ｔ）およびコバルト（Ｃｏ）の３成分合金を必要とする
場合、板６、１０、１４をクロムで作り、板７、１１、
１２をプラチナで作りかつ板８、９、１３はコバルトで
作ることができる。９個の各板には、絶縁ロッド１５に
通されるリード線を介して個々の電気接続１６がなされ
ており、各板に、他の板とは独立して可変荷電を行なう
ことができる。本発明の方法を実施すべく図１〜図３に
関連して上述した装置を使用する場合、予め例えば１×
１０^-3 mbar 以下に減圧されているチャンバ内にアルゴ
ンガスが導入され、ターゲットを荷電することによりア
ルゴンイオンプラズマが現場で形成される。

【００１４】板６〜１４が最初は同じ大きさの電荷で個
々に荷電され、かつ基板（単一または複数）３が、これ
らの基板３の上面と板６〜１４の下面とが実質的に平行
であるが通常の態様で間隔を隔てて、矢印Ａの方向にタ
ーゲットの下に通される。基板３とターゲット４との間
にはセンサヘッド５が介在されており、該センサヘッド
は、基板３の表面に近接して存在する個々の種が、板６
〜１４から基板３の上面に移動するときに、これらの種
の量を検出する。センサが予め定められた所望の組成か
ら基板に近づく種の量の変化を検出したときに、各板上
または同じ組成の各組の板上の電荷の大きさを変化でき
るように、センサの出力を電気接続１６にリンクさせる
手段（図示せず）が設けられている。

【００１５】本発明はまた、ターゲットの表面を横切っ
て、異なる板に異なる量で荷電することにより、基板の
表面を横切るコーティング組成を変化させることもでき
る。本発明の或る用途では、基板３をターゲット２に対
して静止状態に保持することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施する装置を示す概略図であ
る。

【図２】図１の装置の一部としてのターゲットの断面図
である。

【図３】図２のターゲットを示す平面図である。

【符号の説明】

１チャンバ２ターゲット３基板４上方フレーム５センサヘッド６〜１４板１５絶縁ロッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ターゲットの近傍でチャンバ内にプラズ
マを形成しかつターゲットに荷電することからなる、真
空チャンバ内でターゲットからスパッタリングにより基
板をコーティングする方法において、スパッタリングが
行なわれるターゲット表面が異なる組成からなる複数の
領域からなり、個々の領域に変化する荷電が行なえるよ
うに各領域に別々の電気接続がなされていることを特徴
とする方法。
【請求項２】前記ターゲットと基板表面との間には、
合金または他の混合組成コーティングの１つ以上の個々
の成分の検出に使用されるセンサが設けられていること
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】前記センサは、個々のターゲット領域に
変化する電荷を荷電させる装置にリンクされていること
を特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】前記荷電装置は、堆積されるコーティン
グ組成を矯正しまたはコーティング組成を変更できるよ
うに、加工中にセンサからの出力に応答してコーティン
グ組成に矯正が行なえるようにプログラミングされてい
ることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】前記ターゲットは、２相合金を堆積させ
るための約６個のターゲット領域を有することを特徴と
する請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】前記ターゲットは、３相合金を堆積させ
るための約９個のターゲット領域を有することを特徴と
する請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】異なるターゲット領域が、異なる組成か
らなる個々の板から形成されており、該板はターゲット
フレームに取り付けられかつ保持されており、該ターゲ
ットフレームを介して個々の電気接続がなされているこ
とを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方
法。