JPS59162275A - 陰極スパツタリングにより基板上に回転対称の厚みプロフイ−ルを有する層を製造する装置及び該装置の運転法 - 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】 本発明は、隙極ス・ぐツクリングにより基板上に回転対
称の厚みプロフィールを有する層を製造する装置であっ
て、スパッタリング過程と、各基板のために設けられた
マスクと、夫々のマスクの後方に配置された回転自在の
基板ホルダとから成り、上記マスクが基板回転によって
所望の層厚みプロフィールが製造可能である切欠きを有
する形式のものに関する・ 陰極に属するターゲットのス・ξツタリング速度はター
ゲットの面積全体に渡って極めて異なることが公知であ
る。このことは静止基板においては凝結した層の著しく
異なった厚みプロフィールにおし・て現われ、この場合
層厚みにおける周縁部減少を明らかに観察することがで
きる。

いわゆるマグネトロン陰極においては不均等なスパッタ
リング速度は極めて顕著である、それというのもこの場
合には既存のトンネル状に閉じられた磁界がスパッタリ
ング過程を惹起するグロー放電を空間的に制限するから
である。この場合、最高スパッタリング速度の帯域は、
磁界線がターゲット表面に対して平行に延びる位置で生
じる。マグネトロン陰極はｌ’ｏ−３０倍い高いス・ξ
ツタリング速度を有するが、静止基板の場合には凝結し
た層の認容されない基板によって顕著である。できるか
ぎり均一な層厚さを達成するために多数開示された方法
（は公知の如く、ターゲット寸法を基板が配置される面
よりも大きく選択し、かつ更に基板を陰極ないしはター
ゲットに対して相対運動させることにある。この方法で
例えば大きな長さの帯状マダイ・トロン陰極により寸法
３×４ｍを有する窓ガラスをコーチングすることができ
る。

しかし、今や完全に意図的に規定された厚みプロフィー
ルを有する層を製造すべき場合が生じる。

このためには回転対称の厚みプロフィールを有する層も
属する。このような層は例えば特に広角範囲にある写真
レンズの、半径方向の明るさ低下を補償するために使用
されるような段階又は連続式フィルタにおいて使用され
る。この種のフィルタは中心部に比較的高い吸収率を有
し、該吸収率は周辺領域に向って特定の関数に基づき低
下しかつ特にゼロの値に達することができる。このため
の製法及び装置は西独国特許第２８１５７０４号明細書
に開示された。

上記明細書に開示された装置は多数の基板ホルダを有し
、該ホルダは遊星歯車装置の一部を成しかつそれにより
全体が回転可能である。該公知の装置は唯一の陰極と、
また厚みプロフィールを製造するために陰極に固定配置
された唯一のンヤノタを有する。基板は個々に連続的に
シャッタを貫流するターゲットからの材料流路内に旋回
せしめられかつ回転状態に保持される。

該装置の処理能力ないしけ経済性は比較的低い。

この関係の改善は多数の陰極を配置することによっての
み達成されうる。しかしながら、このような手段はコス
ト高になりかつ制御技術的に極めて困難になる、それと
いうのも経験によればその−１までは全ての陰極で同じ
ス・ξツタリング及び凝結条件を達成することができな
いからである。

従って、本発明の課題は、高い生産性と同時に凝結した
層の厚みプロフィールの精確な維持が可能であり、しか
もそれによりス・々ツタリング陰極にかけるべき費用を
相応して増大する必要がないように公知の装置を十分に
改良することであった。

この課題は、冒頭に記載した形式の装置において本発明
により、多数のマスク及び該マスクに配属された多数の
基板ホルダが共通の走行台上に配置されており、該走行
台がス・Ｑツタリング陰極に対して基板ホルダを連続的
に回転させながら運行可能であることにより解決される
。

多数のマスク及び該マスクに空間的に固定配属された多
数の基板ホルダが存在することにより、同時に多数の基
板を被覆のために待機状態に保つことが可能であり、そ
の際何枚の基板が同時に被覆帯域内に存在するようにす
るかは、全ての基板ホルダの輪郭線に対するターゲット
ないしは陰極の面積のみに左右される。走行台の運動方
向に対して直角方向のターゲット寸法はマスクないしは
基板ホルダの最も外側にある点の間隔よシも幾分か大き
いべきであるが、走行台の運動方向での縦方向寸法はタ
ーゲットの相応する寸法よりも数倍大きくともよい。

本発明の特徴を適用することにより、３つの相対立する
機能原理が補われかつ助成される。

走行台とス・ξツタリング陰極の相対運動によって、マ
スク面の領域内での凝結過程に関するターゲットの著し
く異なったス・ξツタリング速度が均等化される。走行
台に対して相対的に静止しているマスクにより、物質流
の選択されたプロフィールが基板ホルダの方向に貫通せ
しめられる、従って再び不均一性が生じる。この不対称
によって現われる不均一性は、基板ホルダがマスクに対
して回転運動を実施することにより、再び回転対称の層
厚みプロフィールに転化され、しいては最終製品の所望
の特性が達成される。

少なくとも基板を走行台に対して相対的に静止状態に位
置させかつマスクを一緒に回転させることも考えられう
るが、但しそれによれば再び陰極の縦方向でも不均一な
スパッタリング速度が層の回転対称形のある程度のずれ
をもたらすと見なされる。この場合には、各基板ホルダ
はその回転軸線に対して同心的な基板１個だけを支持し
ていることは自明である。

付加的に、走行台の本発明による構成により、すなわち
該装置がいわゆる連続型装置として構成されておりかつ
その走行台の運動方向にある両端にゲート室が設けられ
ている場合には、装置の準連続的運転が可能になる。

このように構成すれば、当該装置に連続法で多数の走行
台を装入し、それにより装置の生産性を向上させること
ができる。

本発明装置の極めて特別の利点はマグネトロン陰極の使
用と関連して生じる、それという・のもマグネトロン陰
極は陰極に対する走行台の連続的運動においても十分に
高い沈着速度を可能にするからである。

この場合には、基板ホルダの平均半径における周速度は
走行台の連通運動速度よシも数倍高いことは自明である
。本装置の経済性は、多数のマグネトロン陰極を走行台
の運動方向で連続的に、しかも該陰極の長手軸線が運動
方向に対して垂直になるように配置することにより一層
向上させることができる。この場合、いわゆる平面状マ
グネトロンを使用するのが特に有利であるＯ 全ての基板ホルダでのンヤツタ形状が同じであることを
前提条件として、本発明によれば装入物の全ての基板で
層厚みプロフィールの高い高等性が達成される。しかし
ながら、本発明装置は西独国特許第２８１５７０４号明
細書記載の技術水準とは異なり、種々異なった層厚みプ
ロフィールを有する層の殆んど同時製造を可能にする、
このことは個々の基板ホルダのために種々異なったマス
クを使用すれば可能である。

例えば層厚みが連続的に変化したフィルタと−緒に段階
的に変化したものを、しかもマスクの部分を相応して計
算した別のマスクと交換するだけで製造することも考え
られうる。

本発明装置は、本発明の有利な１実施態様に基づき、走
行台に少なくとも１つの連行ローラが配置され、該ロー
ラの回転軸が走行方向に対して垂直に延びており、走行
方向に対して平行に駆動機構が配置され、該駆動機構と
連行ローラとがその道程の少なくとも一部で係合し、か
つ連行ローラが少なくとも１つの基板ホルダと連結され
てることにより一層有利に構成される。

この構成により、駆動機構に対する走行台の運動が自動
的に基板ホルダを回転させる、従って複雑な伝動機構を
省くことができる。この場合、駆動機構は特に有利には
付加的な運動を実施することができ、該運動は走行台の
走行速度に対して基板ホルダの所望の高い回転数を達成
することができるように、相応する制御又は調節によっ
てｔ：お意図に変更可能であってもよい。

この場合、駆動機構は種々の機械部材によって形成する
ことができる。例えば駆動機構として相応する長さのね
じ山付きスピンドルを使用し、該スピンドルにウオーム
歯車の形式に基づき少なくとも１つの連行ローラが係合
するように構成することもできる。ねじ山付きスピンド
ルの停止状態では、連行ローラはラック上におけると同
様に作動する。−万もしくは他方向又は高いもしくは低
い回転数でのその都度のねじ山付きスピンドルの回転に
基づき、連行ローラは付加的な回転数をオーバラップさ
せることができる。

しかしながら、本発明のもう１つの実施態様によれば、
駆動機構がエンドレスチェーンであり、該エンドレスチ
ェーンが走行方向で前後に位置する２つの鎖車を介して
案内されておりかつ駆動モータを介して巡回可能である
のが特に有利である。この場合も、回転方向及び回転数
を選択することにより、基板ホルダの回転数が所望の値
に一致するように連行ローラに相応するオー・ζラップ
した回転数を分配することが可能である。エンドレスチ
ェーンの代りに、選択的に外側に歯が設けられた歯付き
ベルト、摩擦層が設けられたエンドレスロープ等を使用
することもできる。

次に図示の実施例によシ本発明の詳細な説明する。

図面には、走行台ｌが示されており、該走行台の運動方
向は矢印２によって示されている。

走行台は基板３を有し、該基板のに支柱４を介してマス
ク支持体５が配置されており、該、支持体内に６枚のマ
スクが交換自在に配置されている。マスクは夫々１つの
切欠き７を有し、該切欠きの輪郭線に関してはその計算
法が西独国特許第２８１５７０４号明細書に記載されて
いる。

この輪郭は前記に説明した部分相互の相対運動において
層厚みプロフィールを規定し、該プロフィールの半径方
向曲線も同様に計算により予めに決定される。それによ
り、切欠き７の輪郭線は種々に選択することもできかつ
既述のとおり種々のマスクのために異なっていてもよい
。

マスク支持体５の前方エツジは、走行台を見ることがで
きるように図面では切取っである。この位置に存在する
マスク切欠きは７ａだけで示されている。

走行台ｌは４個の走行ローラδを有するが、これらのう
ちで１個だけが示されている。これらの走行ローラによ
って、走行台１は搬送レール９上を矢印２の方向に走行
することができ、この場合エンドレスチェーンによって
形成されていてもよい所属の走行駆動装置は図示されて
いない。

走行台１の上にはスパッタリング陰極１０があり、該陰
極は絶縁性支柱工１を介して図示されていない真空室の
蓋に懸吊され、該真空室内ではほぼ１０〜１０ｑ’Ｊ・
・−ルのグロー放電のために必要な真空が構成可能であ
る。ス・ξツタリング陰極１ｏには、その下面に固定さ
れたターゲット１２が属し、該ターゲットはグロー放電
過程によりス・ぐツタされる。この過程の詳細もマグネ
トロン陰極の構成と同様に公知技術水準に属し、この詳
細は例えば西独国特許出願公開第３０４７１１３号明細
書に説明されている。

基板δ上には、同じ数及び空間的分配で６個の基板ホル
ダ１３が配置されており、該ホルダは円板として構成さ
れかつ垂直軸１４によって軸受は内に支持され、該軸受
は軸受ケーシング１６を介して基板３とねじ結合されて
いる。この場合、切欠き７の計算を基礎とする中・し・
軸線は夫々所属の基板ホルダ１３の回転軸線と一致する
ように配置されている。ホルダの上には、同心的に夫々
１個の円板状基板１７が配置される。この配置形式は６
個全部において同じである。すなわち夫々３個のマスク
６及び基板ホルダ１３が、図面から明らかなように走行
方向で平行な２列を成して、連続的に配置されている。

各軸１４の下端にはかさ歯車１８があり、該かさ歯車は
別のかさ歯車１９とかみ合う。かさ歯車１９の軸２０は
軸１４に対して垂直、ひいては水平、に延びかつその反
対側端部に連行ローラ２１を支持し、該ローラの回転軸
線は前記のとおり走行方向に対して垂直に延びる。従っ
て、連行ローラ２１の回転によりまた基板ホルダ１３の
相応して転換された回転が行なわれる。全ての基板ホル
ダ１３の駆動装置は図示されていない形式で、全部の基
板ホルダ１３を駆動するために１個だけの連行ローラが
必要であるように、相互に連結されていてもよい。

走行方向に対して平行に、駆動機構２２が配置されてお
り、該駆動機構と連行ローラ２１はその道程の一部分で
係合する。この場合には、駆動機構２２はエンドレスチ
ェーン２３として構成されており、該エンドレスチェー
ンは走行方向で前後に位置する２つの鎖車２４及び２５
を介して案内されている。鎖車２５は軸２６を介して駆
動モータ２８の減速歯車装置２７と接続されている。こ
の場合、連行ローラ２１はもちろん同様に歯車として構
成されている、すなわち該ローラは詳細には図示されて
いない歯によってエンドレスチェーン２３の上側に嵌合
する。この場合、もちろん連行ローラ２１の歯と鎖車２
４及び２５の歯は相互に妨害しないように配慮すべきで
ある、従っていわゆる二重チェーンを使用するのが特に
有利である。

エンドレスチェーン２３が停止状態にある場合を想定す
ると、その際には連行ローラ２１は該ローラがエンドレ
スチェーン２３の上側に載っている際、走行台１の並進
運動速度に相当する周速度で回転せしめられる。今や付
加的にエンドレスチェーン２３が矢印２９の方向で回転
せしめられると、エンドレスチェーン２３の周速度は走
行台１の並進運動速度に加算されかつ基板ホルダは相応
して高い回転数で駆動される。

このようにして、前記の並進運動速度に比較して所望の
高い平均周速度を達成することが可能である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明装置の１実施例の略示斜視図である。 １・・・走行台、２・・・走行方向、６・・マスク、１
０・・・ス・ξツタリング陰極、１３・・基板ホルダ、
２１・・・連行ローラ、２２・・駆動機構、２３・・・
エンドレスチェーン、２４．２５・・鎖車、２８・・・
駆動モータ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　陰極スノξツタリングにより基板上に回転対称の
   厚みゾロフィールを有する層を製造する装置であって、
   スパッタリング陰極と、各基板のために設けられたマス
   クと、夫々のマスクの後方に配置された回転自在の基板
   ホルダとから成り、上記マスクが基板回転によって所望
   の層厚みプロフィールが製造可能である切欠きを有する
   形式のものにおいて、多数のマスク（６）及び該マスク
   に配属された多数の基板ホルダ（１３）が共通の走行台
   （１）上に配置されており、該走行台がス・ξツタリン
   グ陰極（１０）に対して基板ホルダを連続的に回転させ
   ながら運行可能であることを特徴とする、陰極ス・ξツ
   タリングにより基板上に回転対称の厚みプロフィールを
   有する層を製造する装置・ ２、走行台（１）に少な（とも１つの連行ローラ（２１
   ）が配置さ、れ、該ローラの回転軸が走行方向に対して
   垂直に延びでおり、走行方向（２）に対して平行に駆動
   機構（２２）が配置され、該駆動機構と連行ローラとが
   その道程の少なくとも一部で係合し、かつ連行ローラ（
   ２１）が少なくとも１つの基板ホルダ（１３）と連結さ
   れている、特許請求の範囲第１項記載の装置・ ３、駆動機構（２２）がエンドレスチェーン（２３）で
   あり、該エンドレスチェーンが走行方向で前後に位置す
   る２つの鎖車（２４、２５）を介して案内されておりか
   つ駆動モータ（２８）を介して巡回可能である、特許請
   求の範囲第２項記載の装置。 ４、　スパッタリング陰極（１０）が平板状マグネトロ
   ンである、特許請求の範囲第１項記載の装置。 ５、陰極ス・３ツタリングにより基板上に回転対称の厚
   みプロフィールを有する層を製造する装置であって、ス
   パッタリング過程と、各基板のために設けられたマスク
   と、夫々のマスクの後方に配置された回転自在の基板ホ
   ルダとから成り、上記マスクが基板回転によって所望の
   層厚みゾロフィールが製造可能である切欠きを有する形
   式のものにおいて、多数のマスク（６）及び該マスクに
   配属された多数の基板ホルダ（１３）が共通の走行台（
   １）上に配置されており、該走行台がスパッタリング過
   程（１０）に対して基板ホルダを連続的に回転させなが
   ら運行可能である装置を運転する方法において、マグネ
   トロンとして構成されたス・ξツタリング陰極の下を、
   少なくとも１つの基板をそれ自体の軸線及びマスクの軸
   線を中心に回転運動させかつ同時に並進運動を実施させ
   ながら通過させることを特徴とする、陰極ス・ξツタリ
   ングにより基板上に回転対称の厚みプロフィールを有す
   る層な製造する装置の運転法。