(57)【要約】本発明は、エピ層および高品質フィルムのエピタキシャルなスパッタ蒸着のための二重供給源単一チャンバー法、および器具に関する。方法を実施するための器具は、基材（６）上のエピタキシャルフィルムのスパッタリングのための第１のスパッタリング源（２）を含む。第２のスパッタリング源４は、反応性材料をスパッタリングして極低温シュラウド（８）上のゲッターを作り出すためのものである。第１のスパッタリング源（４）および基材（６）は、極低温シュラウド（８）によって囲まれる。
2005504172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）エピタキシャルなフィルムをスパッタリングするためのターゲット、（ｂ）ポンピングゲッターをスパッタリングするためのターゲット、および（ｃ）エピタキシャルなフィルムターゲットとポンピングゲッターターゲットとの間に介在する極低温シュラウドを含んでなる、フィルム蒸着のための器具。
【請求項２】
極低温シュラウドがポンピングゲッターを含んでなる、請求項１に記載の器具。
【請求項３】
ポンピングゲッターが極低温シュラウド上にスパッタ蒸着される、請求項１に記載の器具。
【請求項４】
極低温シュラウドが金属性円柱状容器を含んでなる、請求項１に記載の器具。
【請求項５】
ポンピングゲッターターゲットが、極低温シュラウド周囲に配置された環、帯、コイルまたはカラーである、請求項１に記載の器具。
【請求項６】
ポンピングゲッターターゲットがチタンを含んでなる、請求項１に記載の器具。
【請求項７】
極低温シュラウドが液体窒素によって冷却される、請求項１に記載の器具。
【請求項８】
エピタキシャルなフィルムターゲット、およびポンピングゲッターターゲットが単一スパッタリングチャンバー内に位置する、請求項１に記載の器具。
【請求項９】
エピタキシャルなフィルムが１μｍを超える厚さを有する、請求項１に記載の器具。
【請求項１０】
スパッタ蒸着チャンバー内に配置された円柱状極低温ポンピングゲッターを含んでなる、スパッタ蒸着チャンバー内に真空を作り出すための器具。
【請求項１１】
単一スパッタリングチャンバー内に、（ａ）エピタキシャルなフィルムをスパッタリングするためのターゲット、および（ｂ）ポンピングゲッターをスパッタリングするためのターゲットを含んでなる、フィルム蒸着のための器具。
【請求項１２】
単一スパッタリングチャンバー内に、（ａ）混入物を生じるエピタキシャルなフィルムをスパッタリングするためのターゲット、および（ｂ）エピタキシャルなフィルムターゲット周囲に配置されて、チャンバー内の混入物濃度を低下させるシュラウドを含んでなる、フィルム蒸着のための器具。
【請求項１３】
（ａ）エピタキシャルなフィルムをスパッタリングするためのターゲット、（ｂ）ポンピングゲッターをスパッタリングするためのターゲット、および（ｃ）エピタキシャルなフィルムターゲットとポンピングゲッターターゲットとの間に介在するポンピングゲッターを含んでなる、フィルム蒸着のための器具。
【請求項１４】
ポンピングゲッターが円柱状である、請求項１３に記載の器具。
【請求項１５】
単一スパッタリングチャンバー内で、（ａ）エピタキシャルなフィルム材料を基材上に、そして（ｂ）ポンピングゲッター材料をポンピングゲッター上にスパッタリングする工程を含んでなる、フィルムを蒸着する方法。
【請求項１６】
蒸着が少なくとも１時間にわたって起きる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
エピタキシャルなフィルムおよびポンピングゲッターが同時にスパッタリングされる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
ポンピングゲッター材料をスパッタ蒸着チャンバー内に配置された極低温ポンピングゲッター上にスパッタリングする工程を含んでなる、スパッタリングチャンバー内の混入を低下させる方法。
【請求項１９】
ポンピングゲッター材料が、エピタキシャルなフィルム材料のスパッタリングと同時にスパッタリングされる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
ポンピングゲッター材料をポンピングゲッター材料を含有するターゲットとエピタキシャルなフィルムをスパッタリングするための材料を含有するターゲットの間に配置されたポンピングゲッター上にスパッタリングする工程を含んでなる、スパッタリングチャンバー内の混入を低下させる方法。
【請求項２１】
ポンピングゲッター材料が、エピタキシャルなフィルム材料のスパッタリングと同時にスパッタリングされる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
フィルムを請求項１に記載の器具でスパッタリングする工程を含んでなる、エピタキシャルなフィルムを蒸着する方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、その内容全体を本願明細書の一部として引用した２００１年９月２７日に出願された米国仮出願番号第６０／３２５，３３２号の利益を請求する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、エピ層および高品質フィルムのエピタキシャルなスパッタ蒸着のための二重供給源単一チャンバー法および器具に関する。
【背景技術】
【０００３】
スパッタリング工程を厚い（すなわち１μｍを超える厚さ）エピタキシャルなフィルム形成のために使用する上で遭遇する問題の一つは、スパッターガスの存在下で長時間にわたり超高真空条件を保つことの困難性である。超高真空条件は、蒸着チャンバー内に存在するあらゆる混入ガスの分圧の低レベルによって特徴づけられる。
【０００４】
（特許文献１）では、チャンバーからの混入ガス除去に使用するための真空サブリメーションポンプについて述べられる。ポンピング条件を作り出すために、あらゆる混入ガスを吸収するチタンフィルムを連続的に形成することが提案されている。チタンフィルムを作り出すために、チタンフィラメントをその昇華温度を超えて加熱することが提案されているが、フィルムはチャンバー壁に蒸着される。
【０００５】
その中で蒸着が起きるチャンバー内に混入ガスを除去するポンプを提供することによって、フィルム蒸着チャンバーから混入ガスを除去することが有利であることが今や分かっている。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第３，８１１，７９４号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施態様は、（ａ）エピタキシャルなフィルムをスパッタリングするためのターゲット、（ｂ）ポンピングゲッターをスパッタリングするためのターゲット、および（ｃ）エピタキシャルなフィルムターゲットとポンピングゲッターターゲットとの間に介在する極低温シュラウドを含有する、フィルム蒸着のための器具である。
【０００８】
本発明の種々のその他の実施態様は、（ａ）スパッタ蒸着チャンバー内に配置された円柱状極低温ポンピングゲッターを含有するスパッタ蒸着チャンバー内に真空を作り出すための器具と、（ｂ）単一スパッタリングチャンバー内に（ｉ）エピタキシャルなフィルムをスパッタリングするターゲット、および（ｉｉ）ポンピングゲッターをスパッタリングするターゲットを含有する、フィルム蒸着のための器具と、（ｃ）単一スパッタリングチャンバー内に（ｉ）混入物を生ずるエピタキシャルなフィルムをスパッタリングするためのターゲット、および（ｉｉ）エピタキシャルなフィルムターゲット周囲に配置されてチャンバー内の混入物の濃度を低下させるシュラウドを含有する、フィルム蒸着のための器具と、（ｄ）（ｉ）エピタキシャルなフィルムをスパッタリングするターゲット、（ｉｉ）ポンピングゲッターをスパッタリングするターゲット、および（ｉｉｉ）エピタキシャルなフィルムターゲットとポンピングゲッターターゲットとの間に介在するポンピングゲッターとを含有する、フィルム蒸着のための器具である。ポンピングゲッターは円柱状であっても良い。
【０００９】
本発明の種々のその他の実施態様は、（ａ）単一スパッタリングチャンバー内で、（ｉ）基材上にエピタキシャルなフィルム材料、そして（ｉｉ）ポンピングゲッター上にポンピングゲッター材料をスパッタリングすることで、フィルムを蒸着する方法、（ｂ）ポンピングゲッター材料をスパッタ蒸着チャンバー内に配置された極低温ポンピングゲッター上にスパッタリングすることで、スパッタリングチャンバー内で混入を減少させる方法、あるいは（ｃ）ポンピングゲッター材料をポンピングゲッター材料を含有するターゲットと、エピタキシャルなフィルムをスパッタリングするための材料を含有するターゲットの間に配置されたポンピングゲッター上にスパッタリングすることで、スパッタリングチャンバー内の混入を減少させる方法などの本発明の器具の使用によるフィルムを蒸着する方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、スパッタリングを使用して、高品質の厚いエピ層を成長させる改善されたアプローチを提供する。この方法は、スパッタリング工程時間が非常に長いため、スパッタリング進行中に超高真空ポンプのポンピング速度が変化するかもしれない状況で特に有用である。昇華工程または粗引きポンプ（圧力を約１０−３トルに低下させる）、または熱分子ポンプ（圧力を約１０−７〜約１０−９トルに低下させる）を使用する代わりに、本発明ではスパッタリング工程が使用される。本発明のこのアプローチは、典型的に圧力を約１０−１１〜約１０−１２トルに低下させる。具体的には、スパッタリング工程を使用して反応性材料のフィルム（ポンピングゲッター）が形成される。ゲッターをスパッタリングするのに使用されるガスは、エピタキシャルなフィルムなどの所望の製品をスパッタリングするのに使用されるガスと同じであっても良い。このようなガスの典型的な例はアルゴンである。
【００１１】
本発明では、エピタキシャルなフィルムを成長させるためのスパッタリング工程と、ポンピングゲッターのためのフィルムを作り出すための独立したスパッタリング工程が、同一スパッタリングチャンバー内で提供される。したがってここでスパッタリングチャンバーは、２つのスパッタリング源を含むものとして実証される。図１で示されるように、第１のスパッタリング源２は、エピタキシャルなフィルムのスパッタリングのためのものである。第２のスパッタリング源４は、チタンクロムまたはチタン−モリブデンなどの反応性材料をスパッタリングして、ゲッターを作り出すためのものである。第１のスパッタリング源および基材６は、極低温液体窒素またはヘリウムによって冷却されるシュラウドなどの、シュラウド８によって囲まれている。第２のスパッタリング源は、極低温シュラウドの外側にマウントされる。エピタキシャルなフィルム材料の蒸着中に、ポンピングゲッターとして機能する反応性材が、Ｈ２、Ｎ２、ＣＯ、ＣＯ２、水蒸気などの混入ガスを効率的に吸収する。発明に従ったフィルム蒸着中に存在するこれら反応性混入ガスのレベルが顕著により低い結果、蒸着されるエピタキシャルなフィルムの純度および全体的品質は、（その他のまたは先行技術工程によって製造された、他の点では同様なフィルムと比べて）実質的により高い。エピタキシャルなフィルムと同時にスパッタリングされても良いゲッターフィルムのポンピング速度は、実質的に一定である。
【００１２】
極低温シュラウドは、典型的に液体窒素などの冷却剤で満たされ、両端が開いているステンレス鋼シリンダーである。混入ガスは、開放端から流れ出ても良い。シールドが開放端を保護して、スパッタリングされたゲッター材料の浸透が、円柱状シュラウドの内側によって囲まれる空間に入るのを防止する。シュラウド内でエピタキシャルなフィルムをスパッタリングするのに使用されるイオン化されたスパッタリングガスは、外側と比較して内側に高いガス圧力を作り出す。この条件は、スパッタリングされるゲッター材料が、シュラウド内部に浸透してエピタキシャルなフィルムに混入するのを防止する一助にもなる。
【００１３】
この装置のスパッタリングチャンバーは、２つのスパッタリング源を含む。第１のスパッタリング源は、エピタキシャルなフィルムのスパッタリングのためのものである。第２のスパッタリング源は、チタンなどの反応性材料をスパッタリングしてゲッターを作り出すためのものである。これはゲッターポンプである。ゲッター材料蒸着のためのスパッタリング源は、典型的ＲＦ（高周波）のダイオードスパッタリング源、または約１３．５６ＭＨｚなどのＡＣであっても良い。ゲッターターゲットの厚さは、エピタキシャルなフィルムのスパッタリング中に、連続的で同時のゲッター材料スパッタリングを提供するのに十分大きくなくてはならない。
【００１４】
第１のスパッタリング源および基材は、液体窒素シュラウドなどの極低温シュラウドによって囲まれる。第２のスパッタリング源は、極低温シュラウドの外側にマウントされる。前記ゲッターのスパッタリングは、極低温シュラウド外面で起きる。エピタキシャルなフィルムの蒸着工程中、ゲッターは、成長するエピ層の品質に影響するＨ２、Ｎ２、ＣＯ、ＣＯ２、および水蒸気などの反応性混入ガスを効率的に吸収する。一組のシールドが、極低温シュラウド内部のゲッター材料原子の浸透を防止し、成長するエピタキシャルなフィルムをゲッター材料混入なしの状態に保つのを助ける。シュラウド内のエピタキシャルなフィルムをスパッタリングするのに使用されるイオン化されたスパッタリングガスは、外側と比較して内側に高いガス圧力を作り出す。この条件は、スパッタリングされるゲッター材料が、シュラウド内部に浸透してエピタキシャルなフィルムに混入するのを防止する一助にもなる。
【００１５】
本発明では、第１のスパッタリング源２および第２のスパッタリング源４は、好ましくは、しかし必ずしもそうであるとは限らず、図１で示されるように互いにおよそ９０度の向きである。この配置は、ゲッター材料が典型的にシュラウドの外側に付着され、エピタキシャルなフィルム材料が基材に付着され、基材が典型的に本質的にシュラウド壁に垂直に配置される限りは、望ましい。
【００１６】
実施において、本発明には（ａ）エピタキシャルなフィルムをスパッタリングするためのターゲット、（ｂ）ポンピングゲッターをスパッタリングするためのターゲット、および（ｃ）エピタキシャルなフィルムターゲットとポンピングゲッターターゲットとの間に介在する極低温シュラウドを含有する、フィルム蒸着のための器具が関与する。このような器具内で、極低温シュラウドはポンピングゲッターであっても良く、またはポンピングゲッターは極低温シュラウド上にスパッタ蒸着されても良い。極低温シュラウドは、金属性円柱状容器であっても良く、液体窒素で冷却されても良い。ポンピングゲッターターゲットは、極低温シュラウド周囲に配置された環、帯、コイルまたはカラーであっても良く、ポンピングゲッターターゲットの材料はチタンであっても良い。エピタキシャルなフィルムターゲットおよびポンピングゲッターターゲットは、単一スパッタリングチャンバー内に位置しても良く、エピタキシャルなフィルムは１μｍを超える厚さを有しても良い。
【００１７】
その他の実施態様では、本発明は、（ａ）スパッタ蒸着チャンバー内に配置された円柱状の極低温ポンピングゲッターを含有する、スパッタ蒸着チャンバー内に真空を作り出すための器具、（ｂ）単一スパッタリングチャンバー内に（ｉ）エピタキシャルなフィルムをスパッタリングするターゲット、および（ｉｉ）ポンピングゲッターをスパッタリングするターゲットを含有する、フィルム蒸着のための器具、（ｃ）単一スパッタリングチャンバー内に（ｉ）混入物を生ずるエピタキシャルなフィルムをスパッタリングするためのターゲット、および（ｉｉ）エピタキシャルなフィルムターゲット周囲に配置されてチャンバー内の混入物の濃度を低下させるシュラウドを含有する、フィルム蒸着のための器具、あるいは（ｄ）（ｉ）エピタキシャルなフィルムをスパッタリングするためのターゲット、（ｉｉ）ポンピングゲッターをスパッタリングするためのターゲット、および（ｉｉｉ）エピタキシャルなフィルムターゲットとポンピングゲッターターゲットとの間に介在するポンピングゲッターを含有する、フィルム蒸着のための器具を提供する。ポンピングゲッターは、円柱状であっても良い。
【００１８】
本発明は、（ａ）単一スパッタリングチャンバー内で、（ｉ）基材上にエピタキシャルなフィルム材料、そして（ｉｉ）ポンピングゲッター上にポンピングゲッター材料をスパッタリングすることで、フィルムを蒸着する方法、（ｂ）ポンピングゲッター材料をスパッタ蒸着チャンバー内に配置された極低温ポンピングゲッター上にスパッタリングすることで、スパッタリングチャンバー内で混入を減少させる方法、あるいは（ｃ）ポンピングゲッター材料をポンピングゲッター材料を含有するターゲットとエピタキシャルなフィルムをスパッタリングするための材料を含有するターゲットとの間に配置されたポンピングゲッター上にスパッタリングすることで、スパッタリングチャンバー内の混入を減少させる方法などの本発明の器具の使用によるフィルムを蒸着する方法も提供する。
【００１９】
これらの方法では、エピタキシャルなフィルムおよびポンピングゲッターが同時にスパッタされ、蒸着が少なくとも１時間にわたり起きても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】フィルム蒸着装置の横断面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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