(57)【要約】本発明は、基板への蒸着材料の指向型積層装置であって、特には、ＰＶＤシステムにおけるスパッタ噴流を収束するためのものである。本発明は、複数の通路状の個別構造体（６０）を基板（３０）上に配したフィルタ構造体（９０）により、蒸着材料の流れを狭角度域に制限することを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の通路状の個別構造体（６０）を具備するフィルタ（９０）を介して、蒸着材料を基板（３０）に積層することにより、該蒸着材料の噴流を狭角度域内に制限する、基板への蒸着材料の指向型積層方法であって、該基板表面に対してある角度をもって該蒸着材料を積層することで、積層工程中、その角度が一定に保持されることを特徴とする基板への蒸着材料の指向型積層方法。
【請求項２】
複数の通路状の個別構造体（６０）を具備するフィルタ（９０）を介して、スパッタターゲット（２２）よりスパッタされる粒子噴流を基板（３０）に積層することにより、スパッタ粒子流を狭角度域内に制限する、ＰＶＤシステムにおける基板への蒸着材料の指向型積層方法であって、該基板の表面に対してある角度をもって該蒸着材料を積層することで、積層工程中、その角度が一定に保持されることを特徴とする基板への蒸着材料の指向型積層方法。
【請求項３】
少なくとも一つの蒸着材料源と、前記基板（３０）との間に、複数の通路状の個別構造体（６０）を具備するフィルタ（９０）を配置すること、及び、積層工程中、該基板表面に対して一定に保持した角度をもって蒸着材料を積層可能な手段を有することを特徴とする基板への蒸着材料の指向型積層装置。
【請求項４】
スパッタターゲット（２２）を具備した少なくとも一つのスパッタリングカソード（２０）と、前記基板（３０）との間に、複数の通路状の個別構造体（６０）を具備するフィルタ（９０）を配置すること、及び、積層工程中、該基板表面に対して一定に保持した角度をもって蒸着材料を積層可能な手段を有することを特徴とするＰＶＤシステムにおける基板への蒸着材料の指向型積層装置。
【請求項５】
前記フィルタ（９０）は、正方形状の断面を備えた複数の通路状の個別構造体（６０）から成ることを特徴とする請求項３、４のいずれかまたは両方に記載の装置。
【請求項６】
前記フィルタ（９０）は、長方形状の断面を備えた複数の通路状の個別構造体（６０）から成ることを特徴とする請求項３、４のいずれかまたは両方に記載の装置。
【請求項７】
前記フィルタ（９０）の通路（６０）の幅Ｗを２〜２５ｍｍとしていることを特徴とする請求項５、６のいずれかまたは両方に記載の装置。
【請求項８】
前記フィルタ（９０）は、円形状の断面を備えた複数の通路状の個別構造体（６０）から成ることを特徴とする請求項３、４のいずれかまたは両方に記載の装置。
【請求項９】
前記円形の個別構造体（６０）の直径を２〜２５ｍｍとしていることを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記フィルタ（９０）は、ハニカム状の断面を備えた複数の通路状の個別構造体（６０）から成ることを特徴とする請求項３、４のいずれかまたは両方に記載の装置。
【請求項１１】
前記ハニカム状の個別構造体（６０）の幅は断面最大幅で定義し、該断面最大幅を２〜２５ｍｍとしていることを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記フィルタ（９０）は、様々な断面を備えた複数の通路状の個別構造体（６０）から成ることを特徴とする請求項３、４のいずれかまたは両方に記載の装置。
【請求項１３】
前記フィルタ（９０）の少なくとも８０％が、プラスチック、アルミ合金、鉄および／または合金鋼より成ることを特徴とする請求項３乃至１２のうち一以上に記載の装置。
【請求項１４】
前記フィルタ（９０）とともに、スパッタターゲット（２２）を具備するスパッタリングカソード（２０）が、基板（３０）の表面に対して角度γに配置されていることを特徴とする請求項４乃至１３のうち一以上に記載の装置。
【請求項１５】
前記フィルタ（９０）を基板（３０）の表面と平行に配置し、該フィルタの通路（６０）を該基板表面に対して角度γに配置する場合に、スパッタターゲット（２２）を具備するスパッタリングカソード（２０）が、基板（３０）の表面に対して該角度γに配置されることを特徴とする請求項４乃至１４のうち一以上に記載の装置。
【請求項１６】
前記スパッタターゲット（２２）を具備するスパッタリングカソード（２０）が、基板（３０）の表面に対して角度γに配置され、前記フィルタ（９０）が、基板表面に対して他の角度に配置され、該フィルタの前記通路（６０）が、基板（３０）の表面に対してまた該角度γに配置されていることを特徴とする請求項４乃至１５のうち一以上に記載の装置。
【請求項１７】
前記カソード（２０）によってスパッタされた粒子噴流が、該カソードに対して角度ωをもって蒸着され、前記フィルタ（９０）が、基板表面に対して平行または斜め方向に配置され、該フィルタの前記個別構造体（６０）が、基板表面に対してまた該角度ωに配置されていることを特徴とする請求項６乃至１６のうち一以上に記載の装置。
【請求項１８】
前記カソードを、回転カソードとすることを特徴とする請求項４乃至１７のうち一以上に記載の装置。
【請求項１９】
前記回転カソードの磁石（１２０）は、スパッタ粒子を前記基板表面に対して角度ωで蒸着するように、設定されることを特徴とする請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
前記の個別構造体（６０）の孔角度βを、β＝２×α及びｔａｎα＝Ｗ／Ｌより算出可能としていることを特徴とする請求項３乃至１９のうち一以上に記載の装置。
【請求項２１】
前記孔角度βを、１０°〜１２０°とすることを特徴とする請求項３乃至２０のうち一以上に記載の装置。
【請求項２２】
所望の前記孔角度に応じて、前記フィルタ（９０）の前記通路（６０）の長さＬを、ｔａｎα＝Ｗ／Ｌ及びβ＝２×αより算出可能としていることを特徴とする請求項３乃至２１のうち一つ以上に記載の装置。
【請求項２３】
前記フィルタ（９０）における通路状の個別構造体（６０）の数を、１６００〜２５０、０００／ｍ2としていることを特徴とする請求項３乃至２２のうち一以上に記載の装置。
【請求項２４】
前記フィルタを用いての装置の蒸着速度を、０．１〜１０００ｎｍ／分としていることを特徴とする請求項３乃至２３のうち一以上に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に蒸着材料を指向型積層するための装置であって、特には、ＰＶＤシステムにおいて、スパッタ噴流を狭角度域へ集束させるためのものである。
【背景技術】
【０００２】
工業界においては、様々な被覆技術や被覆方法によって基板に指向型被覆を施すことが可能な装置に対するニーズがある。積層処理の多くには、特にＰＶＤ（物理蒸着）システムが必要とされ、該システムにおいては、ターゲットからスパッタされた材料を、狭角度域に集束させた上で、種々の角度をもって基板上に積層させることができる。
【０００３】
通常、カソード噴霧やスパッタ等のシステムは、非常に短時間で最大量のスパッタ材料を蒸着できるように、設定されている。ここでは、基板上のスパッタ材料は、できるだけ均等に分布していなければならない。このため、例えば、孔で幾何学的にスパッタ噴流を制限するようにしている。しかし、このように、孔でスパッタ噴流を制限できるのは、外側領域だけであって、依然として、かなりのスパッタ噴流が散乱している。
【０００４】
ドイツ特許出願公開公報第１９８１９７８５号では、スパッタ速度を増速するために、電荷担体の移動方向を横切る方向に磁界をかけるマグネトロンの原理を利用したスパッタリングカソードが開示されている。
【０００５】
また、ドイツ特許出願公開公報第１９５０６７９９号では、薄膜層を生成するスパッタリング装置が開示されている。該薄膜層を用い、スパッタ粒子を制御するために、幾何学的に十分に大きな透過性を有する制御電極手段をプラズマと基板との間の空間に配置しており、該制御電極手段によって、スパッタされ陽電気に帯電されたターゲット粒子の動きを制御している。
【０００６】
欧州特許出願公開公報第０５０９３０５号では、大きなアスペクト比を有する窪みに、トラック導体を蒸着する方法が開示されている。このアスペクト比は、窪みの幅に対する深さの割合で定義される。その蒸着には、コリメータを用いての反応スパッタリング方法を用いており、このコリメータは、底部にトラック導体が蒸着する窪みと同様のアスペクト比を有している。
【０００７】
米国特許公報第４，７７６，８６８号では、基板に凸状の隆起を形成してレンズとする方法が開示されている。この隆起の積層は、真空状態で、その材料源からの基板用の蒸気を蒸着させるものであって、該蒸気は開口付のマスクを通してから基板に当てるようにしている。前記マスクの厚さは、蒸気錐状体が、収束状に開口に進入し、発散状に開口より放出され、その後に基板に当たるように設定されている。
【０００８】
米国特許公報第３，６２７，５６９号では、薄膜の蒸気の蒸着方法及び装置が開示されており、厚み分布と被覆表面面積とを指向装置にて適切に制御するものとしている。この指向装置は、蒸着材源と基板との間に蒸気を供給するための複数の延伸状通路から成り、蒸気流の均等な分布と方向づけとを可能としている。
【０００９】
米国特許公報第５，４１５，７５３号では、スパッタターゲットと、ターゲット材料にて被覆すべき基板との間に配置した孔付き板が開示されている。この孔付き板は、アスペクト比が小さいので、基本的には指向効果のない構成になっている。孔付き板の開口には、所定の割合のスパッタ粒子が補足され、他のスパッタ粒子はこれを通過して基板に蒸着される。この装置における該孔付き板による蒸着速度は、スパッタ処理による蒸着速度よりも小さい。
【００１０】
米国特許公報第６，１６８，８３２号では、基板に一以上の層を真空蒸着する方法が開示されており、この層の厚み分布は、基板と蒸気源との間に配置した三次元マスクによって制御される。この実施例においては、マスクと同様に基板も回転するものであって、該マスクは、円形で、扇形に配したスリットを具備している。
【００１１】
米国特許公報第６，２１０，５４０号には、蒸着材料源からの噴流の角度を制限すべく、該蒸着材料源の中央部を覆うように配置したマスクが開示されている。被覆すべき基板を装置の円周上に配置しており、この装置をマスクの前方にて回転する。マスクは、該装置で蒸着を受けるべきでない領域を遮蔽する。該装置が回転すると、その角度の変更とともに、基板側面における被覆がなされる。
【００１２】
欧州特許出願公開公報第０７１７４３２号には、基板上に材料をスパッタさせる装置であって、スパッタターゲットと被覆すべき基板との間に管を配設し、この管によって、ターゲット材料の流れのうちから選択した領域が基板に到達しないようにしたものが開示されている。
【００１３】
日本特許出願公開公報平成７年第１１３１７２号では、薄膜積層用装置に、均等に配した多数のスリットを具備するコリメータを配置し、このスリットを、膜形成のために材料が通過するようにしたものが開示されている。
【００１４】
日本特許出願公開公報平成１０年第１２１２３４号等では、スパッタリング装置にコリメータを設け、該コリメータにより、膜形成における非対称性を解消または軽減するようにしたものが開示されている。
【００１５】
更に、日本特許出願公開公報２００１年第２６０１３９号では、スパッタターゲットとウエハーとの間に複数の開口部を配したコリメータが開示されている。開口の内面は鋸歯状になっており、また、鋭角状のテーパー部を具備している（即ち、王冠状の溝になっている）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、基板への蒸着材料の積層を指向性を持って狭角度域に制限可能とした汎用タイプの装置を構成することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明において、この目的は、汎用タイプの装置に、積層すべき蒸着材料を狭角度域に集束させるフィルタを設けることにより、達成される。
【００１８】
特に、本目的は、スパッタリング装置に、スパッタターゲットと基板との間に配置したフィルタを設け、該フィルタにスパッタ粒子流を通して集束させることにより、達成される。
【００１９】
本発明に係るフィルタは、複数の通路状の個別構造体から成る。該スパッタ粒子流は、このフィルタの個別構造体の幾何学的様相によって集束されるものであって、フィルタのデザインは、噴流の様態に応じたものとする。スパッタ工程中は、楕円形の窪み状のスパッタトラックが形成され、ここからターゲット粒子がスパッタされる。ここで、このようなスパッタトラックの点状源から四方八方に散乱したスパッタ粒子流が、本発明によるフィルタの各個別構造体に進入すると、特定の角度域βで進入したスパッタ粒子だけがこれを通過可能となる。この孔最大角度β＝２×αは、ｔａｎα＝Ｗ／Ｌの関係から導き出されるものであって、Ｗはフィルタの各個別構造体の幅、Ｌは長さである。この角度域を外れて該構造体に進入したスパッタ粒子は、該構造体の内壁に蒸着して除去される。この方法により、発散したスパッタ噴流は、フィルタ構造体の形態を介して設定可能な狭角度域に制限されるのである。
【００２０】
前記フィルタにおける複数の個別構造体同士は、ターゲットのスパッタトラックから放出されるスパッタ噴流の主要部が通過して集束されるように、互いに隣接して配置するのが好ましい。
【００２１】
フィルタの個別構造体は、様々な形状にしてもよい。更に言えば、本発明のフィルタは、スパッタ処理だけでなく、蒸着材料を指向性を持って狭角度域に集束する他の被覆処理にも、使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
従属請求項、及び図を基にして以下に好ましい実施例を提示することによって、本発明の付加的な利点、特徴、及び有利な改良点を説明する。
【００２３】
図１は、カソードスパッタリング（ＰＶＤ）システムの構成の様態を簡単に描いている。システム１０は、カソード２０、アノード２１、及びその両電極間に発生するプラズマから成るものであって、カソードの手前では電圧降下が起こり、これによりプラズマの陽荷電粒子が加速されて、該粒子が、カソードの手前に配置したスパッタターゲット２２に衝突する。ここで、プラズマの粒子は、原子や分子を個々に叩き出すものであり、該原子や分子は、四方八方に分散して基板３０に当たり、そこに、ターゲット組成に応じた組成の層を形成する。スパッタ処理中、前記粒子は、ターゲットの全面からではなく、その楕円構造域内のみでスパッタされるので、楕円窪み状のスパッタトラック、所謂「レーストラック」が、ターゲット２２上に形成される。図面には、ターゲット上におけるこのようなスパッタトラックの二つの点源４０が図示されており、粒子は、これらの点源４０から四方八方にスパッタされる。
【００２４】
このようなスパッタカソードとスパッタリングシステムは、非常に短時間で最大量のスパッタ材料を蒸着するように、設定することが好ましい。基板３０の被覆をできるだけ均等化するために、スパッタ噴流は、孔５０を介して基板３０へと案内される。しかしながら、図面からわかるように、スパッタ噴流は依然としてかなり散乱し、しかもこの散乱は外側領域でのみ抑制されるため、孔を介してスパッタ噴流を集束し指向性を持たせることができない。
【００２５】
従って、本発明には、蒸着材料を狭角度域に集束するフィルタを用いて該蒸着材料を積層するための装置を備える、ことが要求される。この装置は、蒸着材料を粒子形態で基板に積層するものであれば、どのような種類のシステムにしてもよい。例えば、ＰＶＤ（物理蒸着）、吹きつけ、ＣＶＴ（化学蒸着）等のシステムでよい。
【００２６】
そして、本発明には、特に、スパッタ噴流を狭角度域に制限するフィルタを用いたカソード噴霧またはスパッタリングシステムを備える、ことが要求される。このフィルタは、スパッタターゲットを備えた少なくとも一つのスパッタリングカソードと被覆すべき基板との間に配置され、スパッタされた粒子流は、このフィルタ構造体を通過するようにしている。
【００２７】
フィルタのデザインは、噴流の様態に応じたものであり、その幾何学的様相を、一定角度域以外へのスパッタの散乱を解消するように選択して、スパッタ噴流を所定角度域に限定する。図２は、点源上におけるこのようなフィルタとしての個別構造体の効果を示している。個別構造体６０を、ターゲットの点源４０より放出されるスパッタ噴流内に配置すると、外側に散乱する噴流を除去し、該フィルタ構造体より排出されるスパッタ噴流を一定角度域βに制限する。この角度域外のスパッタ噴流は、該構造体の内壁に蒸着して除去される。
【００２８】
図３は、ターゲット２２のスパッタ噴流方向上に配した本発明に係るフィルタの複合構造物の効果を示している。ここで、フィルタは、互いに隣接して配置する複数の個別構造体より構成されるものであって、このようなフィルタである複合構造物９０が、ターゲット２２における複数の点源４０からのスパッタ噴流内に配置されている。この図において、点源とは、ターゲット２２のスパッタトラック内における複数の点源のことである。フィルタ複合構造物９０は、不要な方向のスパッタを除去して、該複合構造物を通過した全スパッタ粒子流の角度域を制限する。フィルタの下流側では、指向性を持ったスパッタ噴流が形成されており、該スパッタ噴流によって、蒸着材料を斜め方向に指向性を持たせた状態で基板上に積層することができるのである。
【００２９】
図４は、フィルタの個別構造体の幾何学的関係を図示している。これらは、通路状の構造体であることが好ましい。フィルタを通したスパッタ噴流の孔の最大角度は、個別構造体の様態によって決まるのものであって、本実施例では、断面が長方形の通路構造が選択されている。αを数式ｔａｎα＝Ｗ／Ｌで算出できることから、孔の最大角度β＝２×αは、ここでは、構造体の長さＬに対する孔の幅Ｗの比で決まる。該孔角度βは、一般には、１０°〜１２０°である。
【００３０】
また、該長さＬは、構造体の通路長さにより決まるものであり、該幅Ｗは、該構造体の断面最大幅で決まる。幅Ｗは、好ましくは２〜２５ｍｍであり、長さＬは、所望の孔角度に依存し、ｔａｎα＝Ｗ／Ｌ及びβ＝２×αの関係から算出可能である。
【００３１】
該構造体の形状は、目的とする機能に応じて選択可能であり、その断面は、図８に示すような長方形状に限られない。図５、図６、図７は、様々な断面のフィルタ構造体の実施例を示すものであり、例えば、正方形状、ハニカム状、或いは円形状の断面構造とすることができる。もし都合がよければ、一つの複合構造物の中に異なった様々な断面を有するものを設けてもよい。
【００３２】
円形状の断面を有する通路を選択する場合には、通路の口径を幅Ｗとすればよい。また、ハニカム断面を選択する場合には、構造体の断面最大幅を幅Ｗとすればよい。フィルタ内の個別構造体の数は、実施される積層と角度域とに依存する。例えば、長方形状通路の一般的な数は、１６００〜２５０、０００個／ｍ2である。フィルタ構造体は、特殊な構成条件を満たす幅広い種類の材料から作ることができる。これらの条件には、清浄化容易性はもちろん、安定性、耐化学薬品性、及び耐物理的損傷性が含まれる。そのような材料には、例えば、適切なプラスチック、アルミ合金、鉄または合金鋼を含み、フィルタの少なくとも８０％を構成する。このようなウェブ材料の厚みは、構造体の安定性を確保するも、むしろ、過剰なシェーディングが起こらないように選択することが好ましい。一般的なウェブ厚は、０．０５〜２ｍｍである。
【００３３】
なお、清浄化容易なフィルタには、このような構造体を用いることが有利である、ことがわかっている。例えば、図８の層状構造を有するものの場合、その個別構造体の長方形断面は非常に長くなっていて、少数の横木部だけが構造体を堅固に支えている。この結果、これらの構造体の内壁は、ブラシ等の清浄具を前記断面を通してその長手方向に動かすことによって、簡単に清浄化できるのである。また、積層時に、個別構造体に対して横方向に粒子噴流を集束させるだけでよいのであれば、このような層状断面構造体でも十分であり、殆ど苦もなく容易に清浄化することができる。
【００３４】
原則的に、構造体には清浄にしにくい領域を設けるべきではない。ブラシがけやサンドブラスタ等のような機械的清浄化が不可能な場合には、清浄化の目的に合わせて、例えばエッチング法等を用いてもよい。その他の清浄化処理も同様に可能である。清浄化の方式は、フィルタ材料の種類、フィルタや使用されるターゲット材料の形状に応じて選択することが有利である。フィルタを清浄にしないのであれば、蒸着されるスパッタ材料とともに簡単かつ低コストで処理できる材料で構成するとよい。
【００３５】
スパッタ処理中に所定の積層方向を得るため、本発明の特に好ましい実施例として、スパッタターゲットを具備するスパッタリングカソードと、そのスパッタ方向下手側のフィルタ構造体とを、基板に対する斜め方向に配置することが提案されている。そのような構成を、図９に示す。これは、少なくとも二つのＰＶＤシステム１０を介して基板３０を連続的に通過させるインライン工程である。フィルタ構造体９０と同様に個別化したスパッタターゲット２２を有するカソード２０が、基盤表面に対して角度γをもって配置されている。該フィルタは、それぞれカソードからのスパッタ噴流を所定領域に収束させ、該スパッタ噴流に指向性を持たせるようにしている。こうして、基板上へのスパッタ材料の指向型蒸着を、カソード及びフィルタ構造体の向きで決定される設定角度γにて行うものであって、この向きを変えれば、積層角度を変更することとなる。
【００３６】
基板が、一定の距離を０．１〜１２ｍ／分の速さで、フィルタ付きカソードを通り過ぎて移動することにより、基板が必要に応じて蒸着材料により被覆される。この方法で得られる積層速度、即ちスパッタ速度は、例えば、スパッタ力、スパッタ圧、ターゲット材料のような最低条件に大いに依存する。さらにいえば、スパッタ速度は、スパッタの構成が反応性のものであるか否か、及び、ターゲットがセラミック製か金属製かに依存する。このような装置における一般的な積層速度は、０．１〜１０００ｎｍ／分である。
【００３７】
本発明の特に好ましい実施例においては、ＰＶＤシステム１０において設定した角度を様々にすることで、個々のステーションにおいて異なった指向性をもたせたスパッタ処理を施すことができるようにしている。第一ステーションでは、基板を角度γにて被覆する一方、第二ステーションでは、角度φにて積層するという具合である。このようなものは、例えば、基板が様々な入射角にて層状に材料蒸着を受ける、薄膜層の自己調節式直列回路を作製中に必要となりうるものである。
【００３８】
図１０は、もう一つのインライン工程を示しており、ここで、個々のカソード２０とスパッタターゲット２２とが、基板３０に対して角度γをもって配置されている一方で、フィルタ構造体９０は、好ましくは基板表面と平行となるように装着される。このフィルタは、基板表面に対して所望角度にて配置することも、当然可能である。フィルタの個別構造体６０は、その通路が基板３０に対して角度γにて順に配置されるものなので、前記同様に、所定角度におけるスパッタ材料の指向型積層を達成できる。この所定角度は、カソード２０の調整や、フィルタ９０の個別構造体６０の変更により、変更することができる。
【００３９】
図１１及び図１２に示す実施例では、更に、基板に対して任意の所望角度にてカソードを配置しつつ、スパッタ噴流を伴うスパッタプラズマをカソードに対して斜め方向に生成している。例えば、図１１では、カソード２０が基板３０の表面に平行である一方で、スパッタ噴流が角度ωをもって傾斜した領域を形成するように向きを変えられている。この傾斜領域がフィルタ９０を通過することで、そのスパッタ噴流が前記同様に角度ωをもって基板に積層されるのである。
【００４０】
図１３は、筒状のターゲット材料１１０を具備する回転カソードを用いた、別の実施例を示している。このターゲット用筒体には、磁石１２０と水冷システムが内装されている。ターゲットの回転により、ターゲット材料は一律に移動する。図示のように磁石が回動すると、プラズマも回動して、スパッタ粒子が基板３０に対して角度ωにて積層される。個別フィルタ構造体６０を具備するフィルタ９０の位置は、これもまた、任意に選択可能である。
【００４１】
スパッタ粒子が衝突して向きが変わるか否かは、スパッタ粒子の自由行程長、従って、チャンバ１００内のスパッタ圧に依存する。そのうえ、スパッタ圧はスパッタ速度に影響を与えるものなので、問題の積層に応じた最適値を見つけるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明のフィルタ構造体は、ＰＶＤシステムにおけるスパッタリング法だけに限らず、基板に蒸着材料を指向型積層する方法の他のものにも適用できる。その他の積層形態として可能性のあるものには、例えば、吹きつけ法はもとより、閉空間昇華法や熱蒸着法がある。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】公知のＰＶＤシステムの孔構造を示す図である。
【図２】点源からのスパッタ噴流方向上にフィルタの個別構造体を配した場合の影響を示す図である。
【図３】スパッタリングカソードのスパッタ噴流方向上にフィルタの複合構造体を配した場合の効果を示す図である。
【図４】フィルタを通したスパッタ噴流の孔内最大角度を示す図である。
【図５】フィルタ構造体の様々な構成の一つを示す図である。
【図６】フィルタ構造体の様々な構成の一つを示す図である。
【図７】フィルタ構造体の様々な構成の一つを示す図である。
【図８】フィルタ構造体の様々な構成の一つを示す図である。
【図９】傾斜状のカソードにおけるインライン工程の一実施例を示す図である。
【図１０】傾斜状のカソードにおけるインライン工程の一実施例を示す図である。
【図１１】水平状のカソードと傾斜状のスパッタリングプラズマを有する一実施例の図である。
【図１２】水平状のカソードと傾斜状のスパッタリングプラズマを有する一実施例の図である。
【図１３】回転カソードを有する実施例の図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０    ＰＶＤシステム
２０    スパッタリングカソード
２１    アノード
２２    スパッタターゲット
３０    基板
４０    スパッタターゲットの点源
５０    孔
６０    フィルタの個別構造体
９０    フィルタの複合構造体
１００  ＰＶＤシステムのチャンバ
１１０  回転カソードのターゲット材料
１２０  磁石
【図１】
2005530919.tif 000003
【図２】
2005530919.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005530919.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005530919.tif 000011
【図１０】
2005530919.tif 000012
【図１１】
2005530919.tif 000013
【図１２】
2005530919.tif 000014
【図１３】
2005530919.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成16年6月22日(2004.6.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の通路状の個別構造体（６０）を具備するフィルタ（９０）を介して、蒸着材料源からの材料噴流を基板（３０）に積層することにより、該材料噴流を狭角度域内に制限する、基板への蒸着材料の指向型積層方法であって、材料噴流を９０°以外の角度にて基板に積層し、その角度を積層工程中一定に保持するものとした方法において、前記材料噴流は、基板に対して９０°以外の角度にて配した、フィルタ（９０）の通路状個別構造体（６０）を通過するものとし、前記蒸着材料源は、基板表面に対して同じ角度で材料噴流を蒸着することを特徴とする基板への蒸着材料の指向型積層方法。
【請求項２】
複数の通路状の個別構造体（６０）を具備するフィルタ（９０）を介して、スパッタリングカソード（２０）のスパッタターゲット（２２）よりスパッタされる粒子噴流を基板（３０）に通すことにより、該スパッタ粒子流を狭角度域内に制限する、ＰＶＤシステムにおける基板への蒸着材料の指向型積層方法であって、粒子噴流を９０°以外の角度で基板に積層し、その角度を積層工程中一定に保持するものとした方法において、該粒子噴流は、基板に対して９０°以外の角度にて配した、フィルタ（９０）の通路状個別構造体（６０）を通過するものとし、該スパッタリングカソード（２０）は、基板表面に対して同じ角度で材料噴流を蒸着することを特徴とするＰＶＤシステムにおける基板への蒸着材料の指向型積層方法。
【請求項３】
少なくとも一つの蒸着材料源と基板（３０）との間に、複数の通路状の個別構造体（６０）を具備するフィルタ（９０）を配置しており、積層工程中、該基板の表面に対して９０°以外の一定に保持した角度で該蒸着材料を積層可能な手段を有する、基板への蒸着材料の指向型積層装置であって、該フィルタ（９０）における複数の通路状の個別構造体（６０）を、基板に対して９０°以外の角度をなすように配置しており、該蒸着材料源は、基板表面に対して同じ角度で材料噴流を蒸着するよう構成していることを特徴とする基板への蒸着材料の指向型積層装置。
【請求項４】
スパッタターゲット（２２）を具備した少なくとも一つのスパッタリングカソード（２０）と基板（３０）との間に、複数の通路状の個別構造体（６０）を具備するフィルタ（９０）を配置しており、積層工程中、該基板の表面に対して９０°以外の一定に保持した角度で該蒸着材料を積層可能な手段を有する、ＰＶＤシステムにおける基板への蒸着材料の指向型積層装置であって、該フィルタ（９０）における複数の通路状の個別構造体（６０）を、基板に対して９０°以外の角度をなすように配置しており、該スパッタリングカソード（２０）は、基板表面に対して同じ角度で材料噴流を蒸着することを特徴とするＰＶＤシステムにおける基板への蒸着材料の指向型積層装置。
【請求項５】
前記フィルタ（９０）とともに、前記スパッタターゲット（２２）を具備する前記スパッタリングカソード（２０）が、前記基板（３０）の表面に対して角度γに配置されることを特徴とする請求項３、４のいずれかまたは両方に記載の装置。
【請求項６】
前記フィルタ（９０）を前記基板（３０）の表面に対して平行に配置して、該フィルタの通路（６０）が基板（３０）に対して角度γをなすように構成するとともに、前記スパッタターゲット（２２）を具備する前記スパッタリングカソード（２０）を、基板（３０）の表面に対して角度γに配置していることを特徴とする請求項３、４のいずれかまたは両方に記載の装置。
【請求項７】
前記スパッタターゲット（２２）を具備する前記スパッタリングカソード（２０）を前記基板（３０）の表面に対して角度γに配置し、前記フィルタ（９０）を該基板の表面に対して別の角度に配置し、前記フィルタの通路（６０）については、また、前記基板（３０）に対して角度γに配置していることを特徴とする請求項３、４のいずれかまたは両方に記載の装置。
【請求項８】
前記カソード（２０）よりスパッタされる粒子噴流を該カソードに対して角度ωで蒸着し、前記フィルタ（９０）を該基板の表面に対して平行または斜め方向に配置し、前記フィルタの個別構造体（６０）については、また、前記基板に対して角度ωに配置していることを特徴とする請求項３、４のいずれかまたは両方に記載の装置。
【請求項９】
前記スパッタリングカソードを回転カソードとしていることを特徴とする請求項３乃至８の一以上に記載の装置。
【請求項１０】
前記回転カソードは、スパッタ粒子流が基板の表面に対して角度ωで蒸着されるように構成されていることを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記フィルタ（９０）は、正方形状の断面を有する複数の通路状の個別構造体（６０）から成ることを特徴とする請求項３乃至１０のうち一以上に記載の装置。
【請求項１２】
前記フィルタ（９０）は、長方形状の断面を有する複数の通路状の個別構造体（６０）から成ることを特徴とする請求項３乃至１０のうち一以上に記載の装置。
【請求項１３】
前記フィルタ（９０）の通路（６０）の幅Ｗを２〜２５ｍｍとしていることを特徴とする請求項１１、１２のいずれかまたは両方に記載の装置。
【請求項１４】
前記フィルタ（９０）は、円形状の断面を有する複数の通路状の個別構造体（６０）から成ることを特徴とする請求項３乃至１０のうち一以上に記載の装置。
【請求項１５】
前記円形の個別構造体（６０）の直径を２〜２５ｍｍとしていることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
前記フィルタ（９０）は、ハニカム状の断面を有する複数の通路状の個別構造体（６０）から成ることを特徴とする請求項３乃至１０のうち少なくとも一以上に記載の装置。
【請求項１７】
前記ハニカム状の個別構造体（６０）の断面最大幅を２〜２５ｍｍとしていることを特徴とする請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
前記フィルタ（９０）は、様々な断面を有する複数の通路状の個別構造体（６０）から成ることを特徴とする請求項３乃至１０のうち少なくとも一以上に記載の装置。
【請求項１９】
前記フィルタ（９０）の少なくとも８０％が、プラスチック、アルミ合金、鉄および／または合金鋼より成ることを特徴とする請求項３乃至１８の一以上に記載の装置。
【請求項２０】
前記の個別構造体（６０）の孔角度βを、β＝２×α及びｔａｎα＝Ｗ／Ｌより算出可能としていることを特徴とする請求項３乃至１９のうち一以上に記載の装置。
【請求項２１】
前記孔角度βを、１０°〜１２０°とすることを特徴とする請求項３乃至２０のうち一以上に記載の装置。
【請求項２２】
所望の前記孔角度に応じて、前記フィルタ（９０）の前記通路（６０）の長さＬを、ｔａｎα＝Ｗ／Ｌ及びβ＝２×αより算出可能としていることを特徴とする請求項３乃至２１のうち一以上に記載の装置。
【請求項２３】
前記フィルタ（９０）における通路状の個別構造体（６０）の数を、１６００〜２５０、０００／ｍ2としていることを特徴とする請求項３乃至２２のうち一以上に記載の装置。
【請求項２４】
前記フィルタを用いての装置の蒸着速度を、０．１〜１０００ｎｍ／分としていることを特徴とする請求項３乃至２３のうち一以上に記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に蒸着材料を指向型積層するための装置であって、特には、ＰＶＤシステムにおいて、スパッタ噴流を狭角度域へ集束させるためのものである。本発明は、また、基板への蒸着材料の指向型積層方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業界においては、様々な被覆技術や被覆方法によって基板に指向型被覆を施すことが可能な装置に対するニーズがある。積層処理の多くには、特にＰＶＤ（物理蒸着）システムが必要とされ、該システムにおいては、ターゲットからスパッタされた材料を、狭角度域に集束させた上で、種々の角度をもって基板上に積層させることができる。
【０００３】
通常、カソード噴霧やスパッタ等のシステムは、非常に短時間で最大量のスパッタ材料を蒸着できるように、設定されている。ここでは、基板上のスパッタ材料は、できるだけ均等に分布していなければならない。このため、例えば、孔で幾何学的にスパッタ噴流を制限するようにしている。しかし、このように、孔でスパッタ噴流を制限できるのは、外側領域だけであって、依然として、かなりのスパッタ噴流が散乱している。
【０００４】
ドイツ特許出願公開公報第１９８１９７８５号では、スパッタ速度を増速するために、電荷担体の移動方向を横切る方向に磁界をかけるマグネトロンの原理を利用したスパッタリングカソードが開示されている。
【０００５】
また、ドイツ特許出願公開公報第１９５０６７９９号では、薄膜層を生成するスパッタリング装置が開示されている。該薄膜層を用い、スパッタ粒子を制御するために、幾何学的に十分に大きな透過性を有する制御電極手段をプラズマと基板との間の空間に配置しており、該制御電極手段によって、スパッタされ陽電気に帯電されたターゲット粒子の動きを制御している。
【０００６】
欧州特許出願公開公報第０５０９３０５号では、大きなアスペクト比を有する窪みに、トラック導体を蒸着する方法が開示されている。このアスペクト比は、窪みの幅に対する深さの割合で定義される。その蒸着には、コリメータを用いての反応スパッタリング方法を用いており、このコリメータは、底部にトラック導体が蒸着する窪みと同様のアスペクト比を有している。
【０００７】
米国特許公報第４，７７６，８６８号では、基板に凸状の隆起を形成してレンズとする方法が開示されている。この隆起の積層は、真空状態で、その材料源からの基板用の蒸気を蒸着させるものであって、該蒸気は開口付のマスクを通してから基板に当てるようにしている。前記マスクの厚さは、蒸気錐状体が、収束状に開口に進入し、発散状に開口より放出され、その後に基板に当たるように設定されている。
【０００８】
米国特許公報第３，６２７，５６９号では、薄膜の蒸気の蒸着方法及び装置が開示されており、厚み分布と被覆表面面積とを指向装置にて適切に制御するものとしている。この指向装置は、蒸着材源と基板との間に蒸気を供給するための複数の延伸状通路から成り、蒸気流の均等な分布と方向づけとを可能としている。
【０００９】
米国特許公報第５，４１５，７５３号では、スパッタターゲットと、ターゲット材料にて被覆すべき基板との間に配置した孔付き板が開示されている。この孔付き板は、アスペクト比が小さいので、基本的には指向効果のない構成になっている。孔付き板の開口には、所定の割合のスパッタ粒子が補足され、他のスパッタ粒子はこれを通過して基板に蒸着される。この装置における該孔付き板による蒸着速度は、スパッタ処理による蒸着速度よりも小さい。
【００１０】
米国特許公報第６，１６８，８３２号では、基板に一以上の層を真空蒸着する方法が開示されており、この層の厚み分布は、基板と蒸気源との間に配置した三次元マスクによって制御される。この実施例においては、マスクと同様に基板も回転するものであって、該マスクは、円形で、扇形に配したスリットを具備している。
【００１１】
米国特許公報第６，２１０，５４０号には、蒸着材料源からの噴流の角度を制限すべく、該蒸着材料源の中央部を覆うように配置したマスクが開示されている。被覆すべき基板を装置の円周上に配置しており、この装置をマスクの前方にて回転する。マスクは、該装置で蒸着を受けるべきでない領域を遮蔽する。該装置が回転すると、その角度の変更とともに、基板側面における被覆がなされる。
【００１２】
欧州特許出願公開公報第０７１７４３２号には、基板上に材料をスパッタさせる装置であって、スパッタターゲットと被覆すべき基板との間に管を配設し、この管によって、ターゲット材料の流れのうちから選択した領域が基板に到達しないようにしたものが開示されている。
【００１３】
日本特許出願公開公報平成７年第１１３１７２号では、薄膜積層用装置に、均等に配した多数のスリットを具備するコリメータを配置し、このスリットを、膜形成のために材料が通過するようにしたものが開示されている。
【００１４】
日本特許出願公開公報平成１０年第１２１２３４号等では、スパッタリング装置にコリメータを設け、該コリメータにより、膜形成における非対称性を解消または軽減するようにしたものが開示されている。
【００１５】
更に、日本特許出願公開公報２００１年第２６０１３９号では、スパッタターゲットとウエハーとの間に複数の開口部を配したコリメータが開示されている。開口の内面は鋸歯状になっており、また、鋭角状のテーパー部を具備している（即ち、王冠状の溝になっている）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、基板への蒸着材料の積層を指向性を持って狭角度域に制限可能とした汎用タイプの装置を構成することであり、この中で、該積層は該基板の表面に対して９０°以外の角度で行うものとする。更に、本発明の目的は、９０°以外の角度による基板への蒸着材料の指向型積層方法を開発することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明において、この目的は、汎用タイプの装置に、積層すべき蒸着材料を狭角度域に集束させるフィルタを設けることにより、達成される。ここで、該フィルタにおける複数の通路状の個別構造体を、基板の表面に対して９０°以外の角度に配置するものとし、更に、基板表面に対して同一角度で材料噴流を蒸着するように蒸着材料源を構成する。
【００１８】
特に、本目的は、スパッタリング装置に、スパッタターゲットと基板との間に配置したフィルタを設け、該フィルタにスパッタ粒子流を通して集束させることにより、達成される。
【００１９】
本発明に係るフィルタは、複数の通路状の個別構造体から成る。該スパッタ粒子流は、このフィルタの個別構造体の幾何学的様相によって集束されるものであって、フィルタのデザインは、噴流の様態に応じたものとする。スパッタ工程中は、楕円形の窪み状のスパッタトラックが形成され、ここからターゲット粒子がスパッタされる。ここで、このようなスパッタトラックの点状源から四方八方に散乱したスパッタ粒子流が、本発明によるフィルタの各個別構造体に進入すると、特定の角度域βで進入したスパッタ粒子だけがこれを通過可能となる。この孔最大角度β＝２×αは、ｔａｎα＝Ｗ／Ｌの関係から導き出されるものであって、Ｗはフィルタの各個別構造体の幅、Ｌは長さである。この角度域を外れて該構造体に進入したスパッタ粒子は、該構造体の内壁に蒸着して除去される。この方法により、発散したスパッタ噴流は、フィルタ構造体の形態を介して設定可能な狭角度域に制限されるのである。
【００２０】
前記フィルタにおける複数の個別構造体同士は、ターゲットのスパッタトラックから放出されるスパッタ噴流の主要部が通過して集束されるように、互いに隣接して配置するのが好ましい。
【００２１】
フィルタの個別構造体は、様々な形状にしてもよい。更に言えば、本発明のフィルタは、スパッタ処理だけでなく、蒸着材料を指向性を持って狭角度域に集束する他の被覆処理にも、使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
従属請求項、及び図を基にして以下に好ましい実施例を提示することによって、本発明の付加的な利点、特徴、及び有利な改良点を説明する。
【００２３】
図１は、カソードスパッタリング（ＰＶＤ）システムの構成の様態を簡単に描いている。システム１０は、カソード２０、アノード２１、及びその両電極間に発生するプラズマから成るものであって、カソードの手前では電圧降下が起こり、これによりプラズマの陽荷電粒子が加速されて、該粒子が、カソードの手前に配置したスパッタターゲット２２に衝突する。ここで、プラズマの粒子は、原子や分子を個々に叩き出すものであり、該原子や分子は、四方八方に分散して基板３０に当たり、そこに、ターゲット組成に応じた組成の層を形成する。スパッタ処理中、前記粒子は、ターゲットの全面からではなく、その楕円構造域内のみでスパッタされるので、楕円窪み状のスパッタトラック、所謂「レーストラック」が、ターゲット２２上に形成される。図面には、ターゲット上におけるこのようなスパッタトラックの二つの点源４０が図示されており、粒子は、これらの点源４０から四方八方にスパッタされる。
【００２４】
このようなスパッタカソードとスパッタリングシステムは、非常に短時間で最大量のスパッタ材料を蒸着するように、設定することが好ましい。基板３０の被覆をできるだけ均等化するために、スパッタ噴流は、孔５０を介して基板３０へと案内される。しかしながら、図面からわかるように、スパッタ噴流は依然としてかなり散乱し、しかもこの散乱は外側領域でのみ抑制されるため、孔を介してスパッタ噴流を集束し指向性を持たせることができない。
【００２５】
従って、本発明には、蒸着材料を狭角度域に集束するフィルタを用いて該蒸着材料を積層するための装置を備える、ことが要求される。この装置は、蒸着材料を粒子形態で基板に積層するものであれば、どのような種類のシステムにしてもよい。例えば、ＰＶＤ（物理蒸着）、吹きつけ、ＣＶＴ（化学蒸着）等のシステムでよい。
【００２６】
そして、本発明には、特に、スパッタ噴流を狭角度域に制限するフィルタを用いたカソード噴霧またはスパッタリングシステムを備える、ことが要求される。このフィルタは、スパッタターゲットを備えた少なくとも一つのスパッタリングカソードと被覆すべき基板との間に配置され、スパッタされた粒子流は、このフィルタ構造体を通過するようにしている。
【００２７】
フィルタのデザインは、噴流の様態に応じたものであり、その幾何学的様相を、一定角度域以外へのスパッタの散乱を解消するように選択して、スパッタ噴流を所定角度域に限定する。図２は、点源上におけるこのようなフィルタとしての個別構造体の効果を示している。個別構造体６０を、ターゲットの点源４０より放出されるスパッタ噴流内に配置すると、外側に散乱する噴流を除去し、該フィルタ構造体より排出されるスパッタ噴流を一定角度域βに制限する。この角度域外のスパッタ噴流は、該構造体の内壁に蒸着して除去される。
【００２８】
図３は、ターゲット２２のスパッタ噴流方向上に配した本発明に係るフィルタの複合構造物の効果を示している。ここで、フィルタは、互いに隣接して配置する複数の個別構造体より構成されるものであって、このようなフィルタである複合構造物９０が、ターゲット２２における複数の点源４０からのスパッタ噴流内に配置されている。この図において、点源とは、ターゲット２２のスパッタトラック内における複数の点源のことである。フィルタ複合構造物９０は、不要な方向のスパッタを除去して、該複合構造物を通過した全スパッタ粒子流の角度域を制限する。フィルタの下流側では、指向性を持ったスパッタ噴流が形成されており、該スパッタ噴流によって、蒸着材料を斜め方向に指向性を持たせた状態で基板上に積層することができるのである。
【００２９】
図４は、フィルタの個別構造体の幾何学的関係を図示している。これらは、通路状の構造体であることが好ましい。フィルタを通したスパッタ噴流の孔の最大角度は、個別構造体の様態によって決まるのものであって、本実施例では、断面が長方形の通路構造が選択されている。αを数式ｔａｎα＝Ｗ／Ｌで算出できることから、孔の最大角度β＝２×αは、ここでは、構造体の長さＬに対する孔の幅Ｗの比で決まる。該孔角度βは、一般には、１０°〜１２０°である。
【００３０】
また、該長さＬは、構造体の通路長さにより決まるものであり、該幅Ｗは、該構造体の断面最大幅で決まる。幅Ｗは、好ましくは２〜２５ｍｍであり、長さＬは、所望の孔角度に依存し、ｔａｎα＝Ｗ／Ｌ及びβ＝２×αの関係から算出可能である。
【００３１】
該構造体の形状は、目的とする機能に応じて選択可能であり、その断面は、図８に示すような長方形状に限られない。図５、図６、図７は、様々な断面のフィルタ構造体の実施例を示すものであり、例えば、正方形状、ハニカム状、或いは円形状の断面構造とすることができる。もし都合がよければ、一つの複合構造物の中に異なった様々な断面を有するものを設けてもよい。
【００３２】
円形状の断面を有する通路を選択する場合には、通路の口径を幅Ｗとすればよい。また、ハニカム断面を選択する場合には、構造体の断面最大幅を幅Ｗとすればよい。フィルタ内の個別構造体の数は、実施される積層と角度域とに依存する。例えば、長方形状通路の一般的な数は、１６００〜２５０、０００個／ｍ2である。フィルタ構造体は、特殊な構成条件を満たす幅広い種類の材料から作ることができる。これらの条件には、清浄化容易性はもちろん、安定性、耐化学薬品性、及び耐物理的損傷性が含まれる。そのような材料には、例えば、適切なプラスチック、アルミ合金、鉄または合金鋼を含み、フィルタの少なくとも８０％を構成する。このようなウェブ材料の厚みは、構造体の安定性を確保するも、むしろ、過剰なシェーディングが起こらないように選択することが好ましい。一般的なウェブ厚は、０．０５〜２ｍｍである。
【００３３】
なお、清浄化容易なフィルタには、このような構造体を用いることが有利である、ことがわかっている。例えば、図８の層状構造を有するものの場合、その個別構造体の長方形断面は非常に長くなっていて、少数の横木部だけが構造体を堅固に支えている。この結果、これらの構造体の内壁は、ブラシ等の清浄具を前記断面を通してその長手方向に動かすことによって、簡単に清浄化できるのである。また、積層時に、個別構造体に対して横方向に粒子噴流を集束させるだけでよいのであれば、このような層状断面構造体でも十分であり、殆ど苦もなく容易に清浄化することができる。
【００３４】
原則的に、構造体には清浄にしにくい領域を設けるべきではない。ブラシがけやサンドブラスタ等のような機械的清浄化が不可能な場合には、清浄化の目的に合わせて、例えばエッチング法等を用いてもよい。その他の清浄化処理も同様に可能である。清浄化の方式は、フィルタ材料の種類、フィルタや使用されるターゲット材料の形状に応じて選択することが有利である。フィルタを清浄にしないのであれば、蒸着されるスパッタ材料とともに簡単かつ低コストで処理できる材料で構成するとよい。
【００３５】
スパッタ処理中に所定の積層方向を得るため、本発明の特に好ましい実施例として、スパッタターゲットを具備するスパッタリングカソードと、そのスパッタ方向下手側のフィルタ構造体とを、基板に対する斜め方向に配置することが提案されている。そのような構成を、図９に示す。これは、少なくとも二つのＰＶＤシステム１０を介して基板３０を連続的に通過させるインライン工程である。フィルタ構造体９０と同様に個別化したスパッタターゲット２２を有するカソード２０が、基盤表面に対して角度γをもって配置されている。該フィルタは、それぞれカソードからのスパッタ噴流を所定領域に収束させ、該スパッタ噴流に指向性を持たせるようにしている。こうして、基板上へのスパッタ材料の指向型蒸着を、カソード及びフィルタ構造体の向きで決定される設定角度γにて行うものであって、この向きを変えれば、積層角度を変更することとなる。
【００３６】
基板が、一定の距離を０．１〜１２ｍ／分の速さで、フィルタ付きカソードを通り過ぎて移動することにより、基板が必要に応じて蒸着材料により被覆される。この方法で得られる積層速度、即ちスパッタ速度は、例えば、スパッタ力、スパッタ圧、ターゲット材料のような最低条件に大いに依存する。さらにいえば、スパッタ速度は、スパッタの構成が反応性のものであるか否か、及び、ターゲットがセラミック製か金属製かに依存する。このような装置における一般的な積層速度は、０．１〜１０００ｎｍ／分である。
【００３７】
本発明の特に好ましい実施例においては、ＰＶＤシステム１０において設定した角度を様々にすることで、個々のステーションにおいて異なった指向性をもたせたスパッタ処理を施すことができるようにしている。第一ステーションでは、基板を角度γにて被覆する一方、第二ステーションでは、角度φにて積層するという具合である。このようなものは、例えば、基板が様々な入射角にて層状に材料蒸着を受ける、薄膜層の自己調節式直列回路を作製中に必要となりうるものである。
【００３８】
図１０は、もう一つのインライン工程を示しており、ここで、個々のカソード２０とスパッタターゲット２２とが、基板３０に対して角度γをもって配置されている一方で、フィルタ構造体９０は、好ましくは基板表面と平行となるように装着される。このフィルタは、基板表面に対して所望角度にて配置することも、当然可能である。フィルタの個別構造体６０は、その通路が基板３０に対して角度γにて順に配置されるものなので、前記同様に、所定角度におけるスパッタ材料の指向型積層を達成できる。この所定角度は、カソード２０の調整や、フィルタ９０の個別構造体６０の変更により、変更することができる。
【００３９】
図１１及び図１２に示す実施例では、更に、基板に対して任意の所望角度にてカソードを配置しつつ、スパッタ噴流を伴うスパッタプラズマをカソードに対して斜め方向に生成している。例えば、図１１では、カソード２０が基板３０の表面に平行である一方で、スパッタ噴流が角度ωをもって傾斜した領域を形成するように向きを変えられている。この傾斜領域がフィルタ９０を通過することで、そのスパッタ噴流が前記同様に角度ωをもって基板に積層されるのである。
【００４０】
図１３は、筒状のターゲット材料１１０を具備する回転カソードを用いた、別の実施例を示している。このターゲット用筒体には、磁石１２０と水冷システムが内装されている。ターゲットの回転により、ターゲット材料は一律に移動する。図示のように磁石が回動すると、プラズマも回動して、スパッタ粒子が基板３０に対して角度ωにて積層される。個別フィルタ構造体６０を具備するフィルタ９０の位置は、これもまた、任意に選択可能である。
【００４１】
スパッタ粒子が衝突して向きが変わるか否かは、スパッタ粒子の自由行程長、従って、チャンバ１００内のスパッタ圧に依存する。そのうえ、スパッタ圧はスパッタ速度に影響を与えるものなので、問題の積層に応じた最適値を見つけるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明のフィルタ構造体は、ＰＶＤシステムにおけるスパッタリング法だけに限らず、基板に蒸着材料を指向型積層する方法の他のものにも適用できる。その他の積層形態として可能性のあるものには、例えば、吹きつけ法はもとより、閉空間昇華法や熱蒸着法がある。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】公知のＰＶＤシステムの孔構造を示す図である。
【図２】点源からのスパッタ噴流方向上にフィルタの個別構造体を配した場合の影響を示す図である。
【図３】スパッタリングカソードのスパッタ噴流方向上にフィルタの複合構造体を配した場合の効果を示す図である。
【図４】フィルタを通したスパッタ噴流の孔内最大角度を示す図である。
【図５】フィルタ構造体の様々な構成の一つを示す図である。
【図６】フィルタ構造体の様々な構成の一つを示す図である。
【図７】フィルタ構造体の様々な構成の一つを示す図である。
【図８】フィルタ構造体の様々な構成の一つを示す図である。
【図９】傾斜状のカソードにおけるインライン工程の一実施例を示す図である。
【図１０】傾斜状のカソードにおけるインライン工程の一実施例を示す図である。
【図１１】水平状のカソードと傾斜状のスパッタリングプラズマを有する一実施例の図である。
【図１２】水平状のカソードと傾斜状のスパッタリングプラズマを有する一実施例の図である。
【図１３】回転カソードを有する実施例の図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０    ＰＶＤシステム
２０    スパッタリングカソード
２１    アノード
２２    スパッタターゲット
３０    基板
４０    スパッタターゲットの点源
５０    孔
６０    フィルタの個別構造体
９０    フィルタの複合構造体
１００  ＰＶＤシステムのチャンバ
１１０  回転カソードのターゲット材料
１２０  磁石
【国際調査報告】
2005530919.tif 000016
2005530919.tif 000017
2005530919.tif 000018
2005530919.tif 000019
2005530919.tif 000020
2005530919.tif 000021