(57)【要約】      （修正有）【課題】非平面（例えば、ノート型コンピュータのケースの凹部、支柱、段部）を有するワークをスパッタするスパッタリングシステムを提供する。【解決手段】本スパッタリングシステム１は、ワークキャリア１０２と、第１のスパッタ源１０４と、第２のスパッタ源１０６とを有する真空チャンバ１０、を備えている。第１のスパッタ源１０４は、ワークキャリア１０２の上方に位置しており、主としてワーク２の平面部分をスパッタする。第２のスパッタ源１０６は、ワーク２の垂直部分がスパッタされるように、ある角度に傾いている。【選択図】図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元のワーク上に膜を形成するスパッタリングシステムであって、
被覆されるワークを支持するキャリアを有する真空チャンバであって、前記ワークが、第１の平面と、前記第１の平面に実質的に垂直な第２の面とを有する、前記真空チャンバと、
プラズマによってスパッタされ、主として前記第１の平面上に膜を堆積させる第１のスパッタ源と、
前記第１のスパッタ源を囲む、角の丸い矩形環を形成するように組み立てられている複数の第２のターゲット、から構成されている第２のスパッタ源であって、水平に対して所定の角度だけ内側に傾けられており、前記第２の面の高さよりも大きい所定の高さを有する、前記第２のスパッタ源と、
前記第２のターゲットの周囲を囲む一意である磁路が発生するように、環形状を有する前記第２のターゲットの上側側壁および下側側壁上にそれぞれ配置されている上側磁石セットおよび下側磁石セットと、
を備えている、スパッタリングシステム。
【請求項２】
前記第１のスパッタ源および前記第２のスパッタ源が中空の矩形状であり、
前記スパッタリングシステムが、前記第１のスパッタ源の内側の側壁および外側の側壁を囲んでいる２つの第１の磁石、
をさらに備えている、請求項１に記載のスパッタリングシステム。
【請求項３】
前記第１のスパッタ源が複数の第１のターゲットを備えており、前記第１のターゲットのそれぞれが中空の矩形状であり、前記スパッタリングシステムが、
複数の組の前記第１の磁石であって、前記第１の磁石の組それぞれが前記第１のターゲットの内側の側壁および外側の側壁を囲んでいる、前記複数の組の前記第１の磁石、
をさらに備えている、請求項１に記載のスパッタリングシステム。
【請求項４】
前記第２のスパッタ源が４つの矩形ターゲットから構成されており、前記４つの矩形ターゲットが、前記第１のスパッタ源を囲んでおり、ただし間に間隔を有し、反応性スパッタリングの場合、前記間隔の対角位置に、２枚のシート状絶縁体が配置されている、
請求項１に記載のスパッタリングシステム。
【請求項５】
閉環状の前記第２のスパッタ源が形成されるように、前記第２のスパッタ源が、縁部としての４つの矩形ターゲットと、それらの間に結合されている４つの角部としての４つのＲ状角部ターゲットとから構成されている、
請求項１に記載のスパッタリングシステム。
【請求項６】
複合膜または合金膜を堆積させるため複数の異なる種類の材料が良好に混合するように、スパッタリング工程時に前記ワークを回転させる回転装置、
をさらに備えている、請求項５に記載のスパッタリングシステム。
【請求項７】
被覆される膜の均一性を向上させる目的で、前記ワークの底部が前記第２のスパッタ源の底部とほぼ同じ位置になるまで前記ワークキャリアが上昇し、したがって、前記第２のスパッタ源を垂直面の通常のターゲットとして機能させることができる、
請求項１に記載のスパッタリングシステム。
【請求項８】
前記所定の角度θが約１５〜５５度である、
請求項１に記載のスパッタリングシステム。
【請求項９】
対応するパターンを有する前記膜が前記ワーク上に堆積するように、所定のパターンを有するマスクをさらに備えている、
請求項１に記載のスパッタリングシステム。
【請求項１０】
前記真空チャンバが、それぞれが前記第１のスパッタ源および前記第２のスパッタ源の両方を有する複数の反応室をさらに備えており、前記スパッタリングシステムが、
システム内で積層膜を堆積させるため、前記ワークを１つの反応室から別の反応室に移動させるために取り付けられているターンテーブル装置、
をさらに備えている、請求項１に記載のスパッタリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元表面を有するワーク上にスパッタリングによって膜を形成する、通常のターゲットおよび傾斜ターゲットを有するスパッタリングシステム、に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、ノート型コンピュータ、携帯電話、ＭＰ３などのエレクトロニクス製品が極めて普及している。消費者が価格の手ごろな多種多様な製品から選ぶとき、考慮する機能に加えて製品の重量、外観、手触りや質感も、重要な要素である。
【０００３】
エンジニアリングプラスチックは射出成形工程によって容易に成形できるため、エレクトロニクス製品のケースは、通常ではエンジニアリングプラスチックによって作製されている。しかしながら、エンジニアリングプラスチックの質感や手触りは、消費者のニーズを満たすほど十分に良質ではない。これに加えて、このような材料は、宇宙から来る電磁波（ＥＭ波）が、ケースに収容されているエレクトロニクス部品に達することを阻止することができず、電磁波はエレクトロニクス製品の正常な機能をしばしば妨げる。電磁干渉（ＥＭＩ）を遮蔽し、外観を向上させる良質な保護被覆を備えた製品が求められている。
【０００４】
金属層は、ＥＭＩを阻止する能力があり、金属の輝きのあるプラスチックケースが形成されることが知られている。したがって、金属層によって被覆されたプラスチックケースは普及しており好まれる。従来、プラスチック上に堆積させる金属の単層は、通常では噴霧または電気めっきによって実施されている。しかしながら、スパッタリング技術の急速な発展により、最近では金属層をスパッタリングによって堆積させることが好まれている。スパッタリングシステムによって金属層を堆積させる方法は、低真空雰囲気中で気体放電を発生させることによりプラズマを発生させ、スパッタ電極と呼ばれる負の電極上のターゲットにプラズマの陽イオンを衝突させるステップを含んでおり、衝突によってスパッタされる粒子が基板上に堆積して膜が形成される。スパッタリングシステムは、スパッタ時にワークがワークテーブルから吊り下げられているかワークテーブル上に載置されているかに応じて、垂直スパッタリングシステムと水平スパッタリングシステムとに分類される。しかしながら、どのようなタイプであっても、ワークのいくつかの凹部、支柱、段部において「シャドウイング（shadow effect）」がしばしば見られる。膜は均一ではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、スパッタリング後のワークの床面の厚さは、通常では側壁（実際には垂直側壁）の厚さの２倍以上である。突起ボルト（boss bolt）や凹部、段部などの領域には、不良な不均一性が見られる。特に、多数の突起ボルトを有するワークの場合、不均一性に起因して、ＥＭＩを阻止するための十分な膜厚のない領域が生じうる。したがって、本発明の目的は、スパッタ時のこのような問題を解決することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、３次元のワーク上に膜を堆積させるスパッタリングシステムを提供することによって、このニーズを満たす。本発明の一実施形態によると、スパッタリングシステムを提供する。このスパッタリングシステムは、第１の平面と、この第１の平面に実質的に垂直な第２の面とを有するワーク、を支持するキャリアを有する真空チャンバと、主として第１の平面上に膜を堆積させるためプラズマによってスパッタされる第１のスパッタ源と、を備えている。
【０００７】
第２のスパッタ源は、第１のスパッタ源を囲む、角の丸い矩形環を形成するように組み立てられている複数の第２のターゲット、から構成されている。この第２のスパッタ源は、第２の面の高さよりも大きい所定の高さを有し、所定の角度だけ内側に傾けられており、したがって、被覆される膜の均一性を向上させる目的で、第２のスパッタ源を第２の面の通常のターゲットとして機能させることができる。
【０００８】
さらには、第２のターゲットの周囲を囲む一意の磁路が発生するように、環形状を有する第２のターゲットの上側側壁および下側側壁上に、それぞれ、上側磁石セットおよび下側磁石セットが配置されている。
【０００９】
本スパッタリングシステムは、２つの第１の磁石をさらに備えており、一方の磁石が第１のスパッタ源の内側の側壁を囲んでおり、他方の磁石が外側の側壁を囲んでいる。
【００１０】
第２のスパッタ源は、それぞれがターゲット座部（target seat）の上に配置されている４つの矩形ターゲットから構成されており、これら４つの矩形ターゲットは、第１のスパッタ源を囲んでいるが、間に間隔を有する。反応性スパッタリングの場合、この間隔の対角位置に２枚のシート状絶縁体が配置されている。
【００１１】
閉環状の第２のスパッタ源は、縁部としての４つの矩形ターゲットと、それらの間に結合されている４つの角部としての４つのＲ状角部ターゲットとから構成されている。
【００１２】
本スパッタリングシステムは、対応するパターンを有する膜がワーク上に堆積するように所定のパターンを有するマスクをさらに備えている。
【００１３】
本スパッタリングシステムは、複合膜または合金膜を堆積させるため複数の異なる種類の材料が良好に混合するように、スパッタリング工程時にワークを回転させる回転装置をさらに備えている。
【００１４】
本発明の他のさらなる特徴、利点、および恩恵は、以下の説明を添付の図面を参照しながら読み進めることによって明らかになるであろう。なお、ここまでの全般的な説明と以下の詳細な説明は、説明を目的とする例示的なものであり、本発明はこれらに限定されないことを理解されたい。
【００１５】
本発明の他の特徴および利点は、本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明を添付の図面を参照しながら読み進めることによって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】本発明の一実施形態のスパッタリングシステムの平面図を示している。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態のスパッタリングシステムの図１Ａの線Ａ−Ａ’で切断した断面図を示している。
【図２】非平面を有するワークを示している。
【図３Ａ】本発明の別の実施形態のスパッタリングシステムの平面図を示している。
【図３Ｂ】本発明の別の実施形態のスパッタリングシステムの図３Ａの線Ａ−Ａ’で切断した断面図を示している。
【図３Ｃ】本発明の別の実施形態の第１のスパッタ源および第２のスパッタ源の概略的な斜視図を示している。
【図４】本発明の別の実施形態のマルチチャンバ方式のスパッタリングシステムの概略的な上面図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下では、本発明の好ましい実施形態（その例は添付の図面に示してある）について詳しく説明する。
【００１８】
図１Ａおよび図１Ｂを参照し、これらの図は、本発明の好ましい実施形態によるスパッタリングシステムの平面図と、図１Ａの線Ａ−Ａ’で切断した断面図を示している。スパッタリングシステム１は、非平面、特に垂直面を有する３次元のワーク上に金属膜を堆積させる目的で提供される。
【００１９】
スパッタリングシステム１は真空チャンバ１０を備えており、真空チャンバ１０は、少なくともワークキャリア１０２と、第１のスパッタ源１０４と、第２のスパッタ源１０６とを有する。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態においては、ワークキャリア１０２はオプションであり、代わりとしてキャリアベルトを使用してワークを担持することができる。ワーク２は、固定部材（図示していない）を使用して固定することができる。「シャドウイング」を回避するため、通常では処理あたり１つのワークが好ましい。ワークの例は、約１１〜１５インチのサイズのノート型コンピュータのケースである。当然ながら、より小さいワーク（例えば携帯電話やＭＰ３プレーヤのケース）の場合、処理あたり２つ以上のワーク（ただし互いに間隔を置く）が好ましい。
【００２１】
図１Ａおよび図１Ｂを参照して、本発明のスパッタリングシステム１は、非平面を有するワーク、特に、平面および垂直面（例えば、凹部の側壁、突起ボルトの外面）を有する３次元のワーク上に、均一に堆積した膜を形成する目的で、第１のスパッタ源１０４および第２のスパッタ源１０６を備えている。
【００２２】
ワークキャリア１０２の上方の第１のスパッタ源１０４は、ほぼ平行にあり、プラズマによってスパッタされて、ワーク２の非平面部分（段部のライザー部や突起ボルトの表面）と比べて、主としてワーク２の平面部分に膜を形成する。
【００２３】
図１Ｂを参照し、第１のスパッタ源１０４を囲んでいる第２のスパッタ源１０６は、平行ではなく内側に傾いている。第２のスパッタ源１０６は、ボルトおよびナットによって固定されて第２のターゲット座部１０９の上に配置されており、第２のターゲット座部１０９は、水平に対して所定の角度θだけ傾いている。角度θは調整可能であり、ワークのサイズと、第２のスパッタ源１０６とワークとの間の最短距離とに依存する。例えば、本発明の好ましい実施形態においては、角度θは、約１１インチの幅を有するノート型コンピュータのケースの場合に約１５〜５５度である。それに加えて、被覆される膜の均一性を向上させる目的で、ワーク２の底部が第２のスパッタ源１０６の底部とほぼ同じ位置になるまでワークキャリア１０２が上昇し、したがって、第２のスパッタ源１０６を垂直面に対する通常のターゲットとして機能させることができる。当然ながら、第２のスパッタ源１０６は、ワークの垂直面の高さよりも大きい高さを有する。
【００２４】
第１のスパッタ源１０４は、第１のターゲット座部１０８の上に配置されているターゲットとしての金属材料を含んでいる。同様に、第２のスパッタ源１０６は、第２のターゲット座部１０９の上に配置されているターゲットとしての金属材料を含んでいる。図示したように、第１のスパッタ源１０４および第２のスパッタ源１０６は、中空の矩形状であり、さらに、第１のスパッタ源１０４は第２のスパッタ源１０６の中間の領域に配置されている。この技術分野における通常の技能を有する者に明らかであるように、第１のスパッタ源１０４および第２のスパッタ源１０６の形状は、別のタイプ（例えばドーナツ状、コンパクトディスク状）に置き換えることもできる。
【００２５】
第１のスパッタ源１０４および第２のスパッタ源１０６のための電力は、第１の電源１１および第２の電源１３に独立して接続されており、したがって、膜の品質を最適化するため、ワーク２のサイズおよび数に従ってこれらの電源を調整あるいは切り離すことができる。
【００２６】
スパッタリングチャンバ１０の中のプラズマの分布は、相対的な位置に依存して通常では不均一である。結果として、ワークの表面上に堆積する膜も、通常では不均一である。ワークキャリア１０２の下に取り付けられている回転装置１０２１は、より均一な膜の達成を支援することができる。
【００２７】
スパッタ収率およびスパッタ速度を向上させる目的で、スパッタ源から放出される二次電子を捕捉するための第１の磁石１０５および第２の磁石１０７が、それぞれ、第１のスパッタ源１０４および第２のスパッタ源１０６の近くに存在する、またはスパッタ源を囲んでいる。２つの第１の磁石１０５の一方が、第１のスパッタ源１０４の内側の側壁を囲んでおり、他方が外側の側壁を囲んでいる。同様に、２つの第２の磁石１０７の一方が、第２のスパッタ源１０６の上側の側壁を囲んでおり、他方が下側の側壁を囲んでいる。図１Ａおよび図１Ｂには、第１の磁石１０５および第２の磁石１０７の極性を示してある。結果として、電子と気体分子との間の衝突の機会が増大する、すなわち、ターゲットと衝突するイオンがより多く発生する。
【００２８】
さらには、所定のパターンを有する膜をワーク２に堆積させるため、真空チャンバ１０の内側に、所定のパターンを有するマスク１０３を設けることができる。このマスク１０３は、ワーク２の表面形状に対応するように設計された形状を有し、マスクパターンの縁部付近およびマスクの下の領域が被覆されることを防止するため、スパッタリング工程時、ワーク２に密着させる。
【００２９】
第１のスパッタ源１０４および第２のスパッタ源１０６のターゲット材料は、要求条件に応じて同じ材料または異なる材料とすることができる。好ましい実施形態においては、ＥＭＩ膜を堆積させるため、材料は、銅、Ａｌ−Ｍｇ合金、ステンレス鋼、シリコンから成る群から選択される。
【００３０】
ノート型コンピュータあるいは携帯電話のケースは、通常では分厚くなく薄型でなめらかな形状を有し、また、マザーボード、ハードディスクドライブ、光学ドライブ、放熱モジュールなどの要素を収容するため、通常では、ケースの内面に複数の凹部、突起ボルト、溝が存在する。したがって、膜を堆積させるワークの表面形状は、平面と垂直面（例えば側壁）とを含んでいる。図２は、ワークの例を示しており、凹部２０、溝２１、傾斜面２２、段部２３、およびボルト２４を含んでいる。したがって、本発明による第２のスパッタ源１０６は、主として、ワークのあらゆる任意の形状の側壁に対応する。
【００３１】
図３Ａおよび図３Ｂを参照し、これらの図は、それぞれ、別の好ましい実施形態の上面図と、図３Ａの線Ａ−Ａ’で切断した断面図を示している。スパッタ源あたり１つのターゲットではなく、第１のスパッタ源１０４は２つの第１のターゲット１０４１，１０４２を含んでいる。第１のターゲットそれぞれは、一組の第１の磁石１０５を備えており、一方が内側側壁を囲んでおり、他方が外側側壁を囲んでいる。
【００３２】
同様に、第２のスパッタ源１０６は、４つの矩形ターゲット１０６１〜１０６４から構成されており、これらのターゲットそれぞれは第２のターゲット座部１０９の上に取り付けられている。４つの矩形ターゲット１０６１〜１０６４は、閉環を形成せずに間に間隔ｄ０を有し、最も近い第２のターゲット間の間隔ｄ０は、約０．１〜１５ｍｍであるが、第２の磁石１０７によって形成される磁場に応じて、より好ましくは約０．５〜３ｍｍである。
【００３３】
このスパッタリングシステムは、反応性スパッタ膜を形成する目的に使用することもでき、ターゲットとしての金属と、酸素または窒素などの反応気体とを使用して、酸化物化合物または窒化物化合物を形成する。反応性スパッタリングの場合、ターゲット１０６１，１０６４のセットと、ターゲット１０６２，１０６３の他方のセットは、間隔の対角位置に２つのシート状絶縁体１１０を配置することによって互いに隔てられており、それぞれ、正の電圧および負の電圧が交互に印加される。
【００３４】
配置されている４つの第２のターゲット１０６１〜１０６４は、第１のターゲット１０４１，１０４２をほぼ囲んでいる。第２のターゲット座部１０９それぞれの面法線は、水平に対して角度θだけ傾いている。
【００３５】
これに代えて、本発明の第３の好ましい実施形態によると、図３Ｃに示したように、第２のスパッタ源１０６が８つのターゲット１０６１〜１０６８によって組み立てられている。縁部としての４つの矩形ターゲット１０６１〜１０６４と、それらの間に４つの角部として結合されている４つのＲ状角部ターゲット１０６５〜１０６８とが、閉環状の第２のスパッタ源１０６を形成している。矩形ターゲット１０６１〜１０６４の長さと、Ｒ状角部ターゲットの半径は、ワーク２、特にワークの角部における膜の均一性が向上するように、ワークの外側形状に一致するように設計されている。
【００３６】
ターゲット１０６１〜１０６８の上側側壁および下側側壁上には、それぞれ、上側磁石セットおよび下側磁石セットが配置されている。磁石セットは複数の小さい磁石から構成されており、小さい磁石が並んで配置されて閉環形状を形成している。したがって、磁路１１１は一意であり、すべてのターゲット１０６１〜１０６８の周囲を囲んでいる。すべてのターゲットの側壁上には、強磁性体材料１０７ａがさらに配置されており、したがって、図３Ｃに示したように、磁石セットによって発生する磁束１１２が、ターゲットの法線面（normal surface）を横切るように導かれる。
【００３７】
第１のターゲット１０４１，１０４２は、いずれも同じ電力（第１の電源１１）に接続されている。同様に、第２のターゲット１０６１〜１０６４は、いずれも第２の電源１３に接続されている。
【００３８】
ワーク上に複合膜または合金膜を堆積させる目的で、スパッタ源において複数の異なるターゲット材料を使用することができる。さらに、複数の異なる種類の材料が良好に混合するように、スパッタリング工程時にワーク２を回転させるため回転装置１０２１が設けられている。ＥＭＩ膜を堆積させるため、これらの材料は、銅、Ａｌ−Ｍｇ合金、ステンレス鋼、Ｓｉから成る群から選択される。
【００３９】
当然ながら、各ターゲットの電力を独立して調整することができるように、ターゲット１０４１，１０４２、またはターゲット１０６１〜１０６４をいくつかの電源に（例えば、一対一あるいは二対一に）接続することができる。もう１つのメリットとして、合金の組成を容易に制御できる。
【００４０】
傾斜した第２のスパッタ源１０６によって第１のスパッタ源１０４を支援することによって、３次元スパッタリングが容易に達成される。実験結果では、凹部、溝、傾斜面、段部、およびボルト上に形成される膜の均一性が相当に向上することが示された。シャドウイングは、アスペクト比が５より大きい凹部または溝を除いて劇的に減少させることができる。
【００４１】
さらには、第１のスパッタ源１０４および第２のスパッタ源１０６が複数のターゲットから構成されており、これらの任意のターゲットを独立して取り外して変更できるため、複合膜または合金膜の組成を容易に準備できる高い自由度と、ターゲットを変更する利便性とが提供される。
【００４２】
システム内で積層膜を堆積させる目的で、図４に示したように、真空チャンバ１０は３つの反応室１１０〜１３０を有し、これら反応室のそれぞれが、上述した第１のスパッタ源１０４および第２のスパッタ源１０６の両方を有する。ワークを１つの反応室から別の反応室に移動させるためのターンテーブル装置１４０が取り付けられている。
【００４３】
本発明の好ましい実施形態について図示および説明されているが、本発明には、その概念および範囲から逸脱することなくさまざまな変更および修正を行うことができることが理解されるであろう。
【図１Ａ】
2011089202.tif 000003
【図１Ｂ】
2011089202.tif 000004
【図２】
2011089202.tif 000005
【図３Ａ】
2011089202.tif 000006
【図３Ｂ】
2011089202.tif 000007
【図３Ｃ】
2011089202.tif 000008
【図４】
2011089202.tif 000009
【外国語明細書】
2011089202000001.pdf