(57)【要約】  マグネトロンスパッタリング機構（２）であって、スパッタリング表面の形状が、相互に垂直であって且つスパッタリング表面の少なくとも凡そ鏡面対称軸である第１（Ａ１）および第２の軸（Ａ２）を規定するスパッタリング表面（４）を有するターゲット（３ａ１）を有するターゲット機構（３）と、前記スパッタリング表面の上で磁場を発生させるマグネット機構（４０）と、前記マグネトロン磁場と前記スパッタリング表面との間で実質的に過渡的な相対移動を成立させることに適した駆動装置（７０）とを備える、マグネトロンスパッタリング機構（２）。前記相対移動は、相互に垂直であって且つ経路（８０）の少なくとも凡そ鏡面対称軸である第３（Ａ３）および第４の軸（Ａ４）を規定する経路（８０）を描く。前記第３の軸は、前記第１の軸（Ａ３）に対し少なくとも凡そ平行であり、前記経路（８０）は、少なくとも２つの尖ったコーナー（８１）を有し、各コーナーは、前記第３の軸（Ａ３）と前記第４の軸（Ａ４）の内一方の上に位置する。相対移動は好ましくは反復移動であり、経路は好ましくは実質的に菱形を描く。マグネトロンスパッタリング機構（２）は、前記ターゲット機構（３）、マグネット機構（４０）、および駆動装置（７０）の内少なくとも２つを備えてよい。
2008524435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネトロンスパッタリング（２）機構であって、
−スパッタリング表面の形状が、相互に垂直であって且つスパッタリング表面の少なくとも凡そ鏡面対称軸である第１（Ａ１）および第２の軸（Ａ２）を規定するスパッタリング表面（４）を有するターゲット（３ａ１）を備えるターゲット機構（３）と、
−前記スパッタリング表面（４）の上でマグネトロン磁場を発生させるマグネット機構（４０）と、および
−前記マグネトロン磁場と前記スパッタリング表面（４）との間で実質的に過渡的な相対移動を成立させることに適した駆動装置（７０）とを備え、
前記相対移動は、相互に垂直であって且つ経路の少なくとも凡そ鏡面対称軸である第３（Ａ３）および第４の軸（Ａ４）を規定する経路（８０）を描き、前記第３の軸（Ａ３）は、前記第１の軸に対し少なくとも凡そ平行であり、前記経路（８０）は、少なくとも２つの尖ったコーナー（８１）を有し、各コーナーは、前記第３の軸（Ａ３）および前記第４の軸（Ａ４）の内一方の上に少なくとも実質的に位置する、機構。
【請求項２】
前記ターゲットは長円形であり、前記第１の軸に対し平行な前記スパッタリング表面の最大延長が前記第２の軸に対し平行な前記スパッタリング表面の最大延長より大きい、請求項１に記載の機構。
【請求項３】
前記スパッタリング表面は概して長方形を規定する、請求項１または請求項２に記載の機構。
【請求項４】
相対移動は反復移動である、先行する請求項の１項に記載の機構。
【請求項５】
経路は少なくとも４つの尖ったコーナーを有し、各コーナーは前記第３の軸と前記第４の軸の内一方の上に少なくとも実質的に位置する、先行する請求項の１項に記載の機構。
【請求項６】
前記第３の軸に対し平行な前記経路の最大延長は前記第３の軸上に位置することと、前記第４の軸に対し平行な前記経路の最大延長は前記第４の軸上に位置することとの内少なくとも一方は有効である、先行する請求項の１項に記載の機構。
【請求項７】
経路は実質的に菱形を描く、先行する請求項の１項に記載の機構。
【請求項８】
前記第３の軸に対し平行な前記経路の最大延長に対する前記第４の軸に対し平行な前記経路の最大延長の比を表す値ｍは、０と１０との間、具体的には０．３と３との間、より具体的には０．３８と２．６との間、なお、さらに具体的には０．４１と２．４との間である、先行する請求項の１項に記載の機構。
【請求項９】
値ｍは、スパッタリング表面の材料に基づいて求める、請求項８に記載の機構。
【請求項１０】
第１の軸に対し平行なスパッタリング表面の最大延長は、第２の軸に対し平行なスパッタリング表面の最大延長の少なくとも４倍、具体的には少なくとも６倍、より具体的には少なくとも８倍である、先行する請求項の１項に記載の機構。
【請求項１１】
ターゲットは実質的に棒形である、先行する請求項の１項に記載の機構。
【請求項１２】
スパッタリング表面は静止している、先行する請求項の１項に記載の機構。
【請求項１３】
前記
−ターゲット機構と、
−マグネット機構と、および
−駆動装置との内少なくとも２つを、具体的には少なくとも３つを備える、先行する請求項の一項に記載のマグネトロンスパッタリング機構。
【請求項１４】
駆動装置は１つの駆動装置として具現される、請求項１３に記載の機構。
【請求項１５】
ターゲット機構は実質的に同じ種類のものである、請求項１３または請求項１４に記載の機構。
【請求項１６】
マグネット機構は実質的に同じ種類のものである、請求項１３から１５の１項に記載の機構。
【請求項１７】
ターゲット機構は相互に電気的に絶縁される、請求項１３から１６の１項に記載の機構。
【請求項１８】
経路は実質的に同じ形状を描く、請求項１３から１７の１項に記載の機構。
【請求項１９】
請求項１から１２の１項に記載の少なくとも１つのマグネトロンスパッタリング機構を備え、さらに前記スパッタリング表面から距離を置き反対側に配置されスパッタ被覆される基板を保持する少なくとも１つの基板ホルダーを備える、スパッタ被覆室。
【請求項２０】
請求項１から１２の１項に記載の少なくとも１つのマグネトロンスパッタリング機構を備える真空被覆設備。
【請求項２１】
スパッタリング表面の形状が、相互に垂直であって且つスパッタリング表面の少なくとも凡そ鏡面対称軸である第１および第２の軸を規定する、スパッタリング表面を有するターゲットを有するターゲット機構を備えるマグネトロンスパッタリング機構を作動させる方法であって、
−前記スパッタリング表面の上で磁場を発生させるステップと、および
−相互に垂直であって且つ経路の少なくとも凡そ鏡面対称軸である第３および第４の軸を規定する経路を描く相対移動となるよう、前記スパッタリング表面に対し相対的に、凡そ併進移動にて、磁場を移動させるステップとを含み、前記第３の軸は、前記第１の軸に対し少なくとも凡そ平行であり、前記経路は、少なくとも２つの尖ったコーナーを有し、各コーナーは、前記第３の軸と前記第４の軸の内一方の上に少なくとも実質的に位置する、方法。
【請求項２２】
少なくとも２つの尖ったコーナーの各々につき、
−尖ったコーナーに到達する前に相対移動の速度を減少させるステップと、
−尖ったコーナーに到達した後に相対移動の速度を増加させるステップとをさらに含み、−前記相対移動の最中に、相対移動の時間の少なくとも８０％にわたり、具体的には少なくとも９０％にわたり、より具体的には少なくとも９５％にわたり実質的に一定の速度にてマグネトロン磁場を前記スパッタリング表面に対し相対的に移動させるステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
経路は実質的に菱形を描く、請求項２１または請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
少なくとも１つのスパッタ被覆加工品を製造する方法であって、
−相互に垂直であって且つスパッタリング表面の少なくとも凡そ鏡面対称軸である第１および第２の軸を規定する形状を有するスパッタリング表面から距離を置き反対側に少なく
とも１つの加工品を配置するステップと、
−前記スパッタリング表面の上でマグネトロン磁場を発生させるステップと、
−相互に垂直であって且つ経路の少なくとも凡そ鏡面対称軸である第３および第４の軸を規定する経路を描く相対移動となるよう、前記スパッタリング表面に対し相対的に、凡そ併進移動にて、マグネトロン磁場を移動させるステップとを含み、前記第３の軸は、前記第１の軸に対し少なくとも実質的に平行であり、前記経路は、少なくとも２つの尖ったコーナーを有し、各コーナーは、前記第３の軸と前記第４の軸の内一方の上に少なくとも実質的に位置し、
−前記少なくとも１つの基板をスパッタ被覆するステップとを含む、方法。
【請求項２５】
経路は実質的に菱形を描く、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
第３の軸に対し平行な経路の最大延長に対する第４の軸に対し平行な経路の最大延長の比を表す値ｍは、スパッタリング表面の材料に基づいて求める、請求項２４または請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
スパッタリング材料を備えるスパッタリングターゲットのスパッタリング表面を横断する侵食プロファイルを改善する方法であって、同侵食は、マグネトロンスパッタリングプロセスにて果たされ、同プロセスにおいては、相互に垂直であって且つ経路の少なくとも凡そ鏡面対称軸である第３および第４の軸を規定する経路を描く相対移動となるよう、前記スパッタリング表面に対し相対的に、凡そ併進移動にて磁場が動かされ、前記スパッタリング表面は、相互に垂直であって且つスパッタリング表面の少なくとも凡そ鏡面対称軸である第１および第２の軸を規定する形状を有し、前記第３の軸は前記第４の軸に対し少なくとも実質的に平行であり、
−第３の軸に対し平行な経路の最大延長に対する第４の軸に対し平行な経路の最大延長の比を表す値ｍを、スパッタリング材料に基づいて選ぶステップを含む、方法。
【請求項２８】
スパッタリングターゲットの寿命にわたって値ｍを変更するステップを含む、請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００４年１２月１７日出願の米国仮出願第６０／６３７，１６４号の利益を請求するものであり、同米国仮出願は参照によりその全体が本願に援用される。
【０００２】
技術分野
本発明はマグネトロンスパッタリングの分野に関する。これは、請求項の前文に記載の方法および装置に関する。係る方法および装置は、例えば表面処理技術、エッチング、およびコーティングに用途を見る。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
本発明は一態様において、ターゲット利用の改善の必要性に取り組む。稼動時間と材料の効率的使用はスパッタリング技術の重要な経済的側面であり、本発明はこの側面の強化を可能にする。
【０００４】
本発明は別の態様において、スパッタ被覆により均一な厚み分布を有する膜を堆積させることの必要性に基づく。これに関し本発明は、サイズの異なるターゲット機構にとって、これが単一のターゲットであれ、数個の縦方向に延在する単一のターゲットから並べて載置される大面積のターゲットであれ、有用である。
【０００５】
スパッタリングプロセスにおいて、作業ガスから、通常はアルゴンから、得られるイオンは、スパッタリング材料を備えるスパッタリングターゲットに向けて電場にて加速され、ターゲットのスパッタリング表面に衝突し、これによりターゲットから材料を除去する。
【０００６】
マグネトロンスパッタリングにおいて、これが反応性であれ非反応性であれ、ターゲット機構は、特に脆性焼結材料の場合には、載置プレートとこれに接着されたターゲットプレートとを備えることがある。ターゲットプレートの上面はスパッタリング表面を規定する。ターゲットは、所謂「レーストラック」に沿ってスパッタ侵食される。ターゲットの上に存在し、ターゲットの後ろのマグネット機構によって生成される、閉ループトンネル形磁場（「マグネトロン磁場」）により、スパッタリング表面上には閉ループ侵食溝またはトレンチが作られる。これらの磁場は高プラズマ密度の領域を閉じ込め、これもまた電子トラップとして作用する。当技術で公知のかかる磁場は端部にて非常に深い侵食を引き起こす傾向にあり、これが総合的ターゲット利用を制限している。最大侵食部分がターゲット全体の有用性を制限するため、ターゲットの寿命は短い。ターゲット利用を改善するため、マグネトロン磁場はスパッタリング表面に対し相対的に動かすことができる。
【０００７】
ＵＳ  ６，４１６，６３９は、係る相対移動をともなうマグネトロンスパッタリング機構を開示する。堆積均一性のさらなる改善のため、ＵＳ  ６，４１６，６３９はスパッタリング表面が露出する磁場を変化させるためターゲットに対し固定される強磁性部品の使用を開示する（マグネトロン磁場と強磁性部品との重ね合わせ）。ＵＳ  ６，４１６，６３９はさらに、相対移動が起こる経路の様々な形状を開示する。
【０００８】
ＤＥ  ２７  ０７  １４４  Ａ１においては、相対移動が起こる経路のさらなる形状が開示されている。
【０００９】
提案された解決策はときに１つの基準しか満たさないため、従来技術は一般的にしばし
ばターゲット利用と膜均質性の問題に対して異なる角度から取り組む。ただし、製品の品質（膜均質性）と経済的側面（産出高、保守、稼動時間、ターゲット利用）とに関し、今日の要求のもとでは両方の側面が重大である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
発明の要旨
本発明の目的は、ターゲット利用の改善を図るマグネトロンスパッタリング機構をもたらすことであり、これは、非常に均一な厚み分布を有するスパッタ被覆膜を基板上に生成することを可能にする。
【００１１】
加えて本発明の目的は、本発明による少なくとも１つのマグネトロンスパッタリング機構を備える対応するスパッタ被覆室と、マグネトロンスパッタリング機構を作動させる対応する方法と、少なくとも１つのスパッタ被覆加工品を製造する対応する方法とをもたらすことにある。
【００１２】
本発明の目的は、長いターゲット寿命を提供するマグネトロンスパッタリング機構を提供することにある。
【００１３】
本発明のもうひとつの目的は、改善された完全ターゲット侵食を提供すること、すなわち粒子の発生を減らすため（すなわち低下させるため）基本的にはターゲットの全域にスパッタ侵食を拡張することである。
【００１４】
本発明のもうひとつの目的は、陰極の磁気構造または幾何学的構成の変化を実質的にともなわず「その場で」ターゲット沿いのプラズマ分布を制御する手段を提供することにある。
【００１５】
本発明のもうひとつの目的は、磁性材料で作られたターゲットの場合に、侵食レーストラックの幅を増大する手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
これらの目的は、マグネトロンスパッタリング機構と、特許請求に従うさらなる装置および方法とによって達成される。
【００１７】
マグネトロンスパッタリング機構は、
−スパッタリング表面の形状が、相互に垂直であって且つ少なくとも実質的にスパッタリング表面の鏡面対称軸である第１および第２の軸を規定するスパッタリング表面を有するターゲットを備えるターゲット機構と、
−前記スパッタリング表面の上で磁場を発生させるマグネット機構と、および
−前記磁場と前記スパッタリング表面との間で実質的に過渡的な相対移動を成立させることに適した駆動装置とを備え、
前記相対移動は、相互に垂直であって且つ経路の少なくとも凡そ鏡面対称軸である第３および第４の軸を規定する経路を描き、前記第３の軸は、前記第１の軸に対し少なくとも凡そ平行であり、前記経路は、少なくとも２つの尖ったコーナーを有し、各コーナーは、前記第３の軸と前記第４の軸の一方の上にある。
【００１８】
尖った（尖鋭な）コーナーは、マグネトロン磁場がスパッタリング表面上の対応する場所に位置する時間がいくぶん短くなることを保証し、かくして過度の局所的ターゲット侵食が回避される。
【００１９】
一実施形態において、ターゲットは長円形であり、前記第１の軸に対し平行な前記スパッタリング表面の最大延長は、前記第２の軸に対し平行な前記スパッタリング表面の最大延長より大きい。一実施形態において、スパッタリング表面は概して長方形である。
【００２０】
一実施形態において、相対移動は反復移動である。異なるスパッタリングプロファイルと被覆厚とをそれぞれ実現する場合、反復移動によって描かれる形状は、通常ならば変える必要はない。他のプロファイルまたは厚み要求に適合するには、反復移動のサイクル数（または反復移動が繰り返される期間）を変えるだけでよい。サイクル時間を変えることもまた可能である。
【００２１】
さらに、反復移動はターゲットの（局所的）過熱を緩和するのに役立つ。反復移動は技術的要求に応じて容易に調整できる。
【００２２】
一実施形態において、経路は少なくとも４つの尖ったコーナーを有し、各コーナーは前記第３の軸と前記第４の軸の内一方の上に少なくとも実質的に位置する。
【００２３】
一実施形態において、第３の軸に対し平行な経路の最大延長は第３の軸上に位置し、および／または第４の軸に対し平行な経路の最大延長は第４の軸上に位置する。
【００２４】
一実施形態において、経路は実質的に菱形を描く。菱形は、やや単純な仕方で実現できる。さらに、菱形のターゲットに対する対称および整合とその単純な拡張性は、ターゲット利用の改善を可能にする。
【００２５】
一実施形態において、第３の軸に対し平行な経路の最大延長に対する第４の軸に対し平行な経路の最大延長の比を表す値ｍは、値＞０であり、具体的には０．０１と１０との実質的に間であり、または０．１より大きく１０より小さく、具体的には０．３と３との間であり、より具体的には０．３８と２．６の間であり、なおさらに具体的には０．４１と２．４との間である。
【００２６】
一実施形態において、値ｍは、スパッタリング表面の材料に基づいて得られる。スパッタリング結果がスパッタリング材料に依存すること、特にスパッタされる材料の角度分布（ＡＤＳＭ）に依存することが知られている。この依存性は値ｍを適合することによって十分に補償でき、かくして異なる材料で良好な（均一な）スパッタ堆積結果を達成できる。スパッタリング材料を変える場合に、値ｍを適合するだけで、磁気的および機械的構造等、他のシステムパラメータを一定に保ちながら、良好なスパッタリング結果を維持することでさえ可能である。一実施形態において、第１の軸に対し平行なスパッタリング表面の最大延長は、第２の軸に対し平行なスパッタリング表面の最大延長の少なくとも４倍、具体的には少なくとも６倍、より具体的には少なくとも８倍である。係る長円形スパッタリング表面および対応するターゲットは、大面積スパッタリングでの使用によく適する。一実施形態において、ターゲットは実質的に棒形である。
【００２７】
一実施形態において、マグネトロンスパッタリング機構は、前記ターゲット機構、マグネット機構、および駆動装置の内少なくとも２つを、具体的には少なくとも３つを備える。係るスパッタリング機構は大面積スパッタリングのため容易に拡張できる。
【００２８】
係る実施形態において、駆動装置は１つの駆動装置として具現できる。ターゲット機構は実質的に同じ種類のものでよい。マグネット機構は実質的に同じ種類のものでよい。ターゲット機構は相互に電気的に絶縁してよい。経路は実質的に同じ形状を描いてよい。
【００２９】
本発明によるスパッタ被覆室は、本発明による少なくとも１つのマグネトロンスパッタ
リング機構を備える。これはさらに、前記スパッタリング表面から距離を置き反対側に配置されスパッタ被覆される基板を保持する少なくとも１つの基板ホルダーを備える。
【００３０】
本発明による真空被覆設備は、本発明による少なくとも１つのマグネトロンスパッタリング機構を備える。
【００３１】
本発明によると、スパッタリング表面の形状が、相互に垂直であって且つスパッタリング表面の少なくとも凡そ鏡面対称軸である第１および第２の軸を規定するスパッタリング表面を有するターゲットを有するターゲット機構を備えるマグネトロンスパッタリング機構を作動させる方法がおよび、
−前記スパッタリング表面の上で磁場を発生させるステップと、および
−相互に垂直であって且つ経路の少なくとも凡そ鏡面対称軸である第３および第４の軸を規定する経路を描く相対移動となるよう、前記スパッタリング表面に対し相対的に、凡そ併進移動にて、磁場を移動させるステップとを含み、尚前記第３の軸は、前記第１の軸に対し少なくとも凡そ平行であり、前記経路は、少なくとも２つの尖ったコーナーを有し、各コーナーは、前記第３の軸と前記第４の軸の内一方の上に少なくとも実質的に位置する。
【００３２】
一実施形態において、方法は、
少なくとも２つの尖ったコーナーの各々につき、
−尖ったコーナーに到達する前に相対移動の速度を減少させるステップと、
−尖ったコーナーに到達した後に相対移動の速度を増加させるステップとをさらに含み、−前記相対移動の最中に、相対移動の時間の少なくとも８０％にわたり、具体的には少なくとも９０％にわたり、より具体的には少なくとも９５％にわたり実質的に一定の速度にて磁場を前記スパッタリング表面に対し相対的に移動させるステップをさらに含む。
【００３３】
加速または減速の時間が少ない、または極小化されるときにスパッタリング結果の均一性を改善できることは判明している。これにより、相対移動の速度が経路に沿って実質的に一定であるときにスパッタリング結果を改善できる。ただし実際には機械的な理由のため、経路に沿ってある程度の減速と加速が余儀なくされる。
【００３４】
本発明によると、少なくとも１つのスパッタ被覆加工品を製造する方法は、
−相互に垂直であって且つスパッタリング表面の少なくとも凡そ鏡面対称軸である第１および第２の軸を規定する形状を有するスパッタリング表面から距離を置き反対側に少なくとも１つの加工品を配置するステップと、
−前記スパッタリング表面の上で磁場を発生させるステップ；
−相互に垂直であって且つ経路の少なくとも凡そ鏡面対称軸である第３および第４の軸を規定する経路を描く相対移動となるよう、前記スパッタリング表面に対し相対的に、凡そ併進移動にて、磁場を移動させるステップと、尚前記第３の軸は、前記第１の軸に対し少なくとも実質的に平行であり、前記経路は、少なくとも２つの尖ったコーナーを有し、各コーナーは、前記第３の軸と前記第４の軸の内一方の上に少なくとも実質的に位置し、
−少なくとも１つの基板をスパッタ被覆するステップとを含む。
【００３５】
本発明によると、スパッタリング材料を備えるスパッタリングターゲットのスパッタリング表面を横断する侵食プロファイルを制御する方法であって、同侵食は、マグネトロンスパッタリングプロセスにて果たされ、同プロセスにおいては、相互に垂直であって且つ経路の少なくとも凡そ鏡面対称軸である第３および第４の軸を規定する経路を描く相対移動となるよう、前記スパッタリング表面に対し相対的に凡そ併進移動にて磁場が動かされ、前記スパッタリング表面は、相互に垂直であって且つスパッタリング表面の少なくとも凡そ鏡面対称軸である第１および第２の軸を規定する形状を有し、前記第３の軸は前記第
４の軸に対し少なくとも実質的に平行であり、
−第３の軸に対し平行な経路の最大延長に対する第４の軸に対し平行な経路の最大延長の比を表す値ｍを、スパッタリング材料に基づいて選ぶステップを含む。
【００３６】
スパッタリングターゲットの寿命にわたり値ｍを変えることにより、スパッタリング結果の均一性のさらなる向上を得ることができる。
【００３７】
方法の利点は、対応する装置の利点に一致する。
さらなる好適な実施形態および利点は従属請求および図から現れる。
【００３８】
図に用いた参照符号とその意味は参照符号の一覧に要約されている。説明する実施形態は例を意図するものであって、本発明を限定しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
発明の詳細な説明
２００４年１２月１７日出願の米国仮出願第６０／６３７，１６４号は参照によりその全体が本願に援用される。
【００４０】
マグネトロンスパッタリング機構とも呼ばれる「マグネトロンスパッタリングソース」はここで、一般的には以下の特徴を有するスパッタリングソースと理解する：
ＤＣ、ＡＣ、または混合（ＡＣおよびＤＣ）により、またはパルス電流により作動し、電場により放電を起こすスパッタリングソース。そこでＡＣは、場合によってはＲＦ範囲まで達すると理解する。ソースは通常、真空下で、ただし数ｍｂａｒまでの圧力にて、アルゴン等の作業ガスにより作動する。公知の方法においては、反応性プロセスのため追加の反応性ガスを混合することがある。
【００４１】
マグネトロンマグネット機構はターゲット構成のスパッタ表面の上でトンネル形の磁場を発生させ、これは、スパッタリング表面（スパッタされる表面）を上から見て、閉じたループを形成する。ターゲット構成の断面方向に見て、磁場の少なくとも一部分はスパッタ表面から出現し、凡そトンネルアーチの形で再びこれの中へ戻る。スパッタリングプロセスのためスパッタリング表面に向けて陽イオンを加速しなければならないため、スパッタリング表面（ターゲット表面と同じ、またはこれの部分）はプラズマ放電ギャップの１つの電極（陰極）を形成する。
【００４２】
トンネル形電子トラップと顕著な電子電流は、トンネル形磁場のループの実質的に中およびこれに沿って、循環する電子電流をもたらす。この電子電流は、前記ループ形磁場の領域にて、前記磁場ループの外のプラズマ密度に比べて顕著なプラズマ密度増加をもたらす。
【００４３】
加えて、技術分野で「レーストラック」と呼ばれる循環する電子電流に沿って、大幅に増加したスパッタ速度により、スパッタリング表面にて、より厳密にはトンネル形の循環する磁場の底部にて、侵食トレンチがますます深くなる。
【００４４】
図１は、マグネトロンスパッタリング機構２の斜視図を概略的に示している。スパッタリング機構２はターゲット機構３を備え、同ターゲット機構はターゲットプレート３ａ１を備える。ターゲットプレート３ａ１はスパッタリング表面４を有し、同スパッタリング表面は、スパッタされるスパッタリング材料を備え、表面積ＦＱを有する。ターゲット３ａ１は実質的に長方形であり、この中でターゲットの鏡面対称の２つの軸Ａ１およびＡ２が規定される。ターゲット３ａ１は丸みをおびたコーナーを有してよい。ターゲット機構３の下（スパッタリング表面４の反対側）にはマグネット機構４０が位置する。これは数
個の永久マグネット４２を備え、同永久マグネットは、図１にて磁力線沿いの点線４８で示された磁場４８をスパッタリング表面４の上に作る（生成する）ために配置される。マグネトロン磁場４８は閉ループトンネル形磁場である。
【００４５】
マグネトロンスパッタリングソースは、１つまたは複数のマグネトロンスパッタリング機構２を有してもよい。
【００４６】
マグネトロンスパッタリング機構２は通常、一般的には１０−３ｍｂａｒから１０−１ｍｂａｒ程度の圧力にて、作業ガスを、例えばアルゴン（Ａｒ）を、収容する処理室１０の中に真空下に置かれる。スパッタリング表面４の近くには電場が適用され、これにより、磁場４８との共同で、周知のマグネトロンスパッタリングプロセスが生じる。作業ガスはイオン化され、作業ガスイオン（例えばＡｒ＋）は電場によってスパッタリング表面４に向けて加速され、その結果、スパッタリング表面４からスパッタリング材料の放出が起こる。スパッタリングプロセスはマグネトロン磁場４８によって形成される閉ループの中で非常に強く、他所ではやや弱いため、ターゲット３上にはプラズマレーストラック６が形成される。
【００４７】
プラズマレーストラック６は、生成された閉ループ磁場４８を用いてターゲット３上に生成される。閉ループ磁場は、ターゲット上にプラズマレーストラックを生成することに適している。
【００４８】
スパッタリング表面４を横断する侵食プロファイルを改善するため駆動装置７０が提供され、これを通じてスパッタリング表面４に対し相対的にマグネット機構４０を動かすことができる。駆動装置７０は、マグネット機構４０とターゲット３とへ機能的に接続される（図１にて大きい開放矢印により指摘）。マグネット機構４０は、駆動装置７０によって動かされるベースプレート７１上に配置できる。駆動装置７０は、Ｘ−Ｙテーブルか、または例えばモーターによって駆動され、場合によってはコンピュータによって制御される、少なくとも２つのスピンドルであってよく、またはこれらを備えることができる。（軸ＸおよびＹ沿いの）相対移動は実質的に横移動である。
【００４９】
図１にて実線の太い矢印によって指摘するとおり、もしもベースプレート７１が動かされ、ターゲット３が静止を保つなら、マグネット機構４０とプラズマレーストラック６とはそれに応じて移動する（図１の破線の太い矢印を参照）。
【００５０】
図１の下部は（対応する斜視図における）相対移動の経路８０を示している。経路８０は形状を、特に図１に示すような菱形またはダイヤモンド形を形成する。経路８０は、４つの尖ったコーナー８１と、鏡面対称の２つの軸Ａ３およびＡ４とを有する。経路８０は、幅ｗ（軸Ａ３沿い）と長さｌ（軸Ａ４沿い）とを有する。
【００５１】
例えばターゲット３の底部へペンを固定し、相対移動を行いつつＸ−Ｙテーブル（またはマグネット機構）のプレート上に書くと、経路８０を視覚化できる。
【００５２】
図１のマグネトロンスパッタリング機構２は、スパッタリング表面４の中でターゲット３を均質的に侵食するために使用できる。図１に示すとおり、基板８を被覆するため図１のマグネトロンスパッタリング機構２を使用することもまた可能である。スパッタされる材料は、スパッタリング表面４に対し実質的に平行に距離Ｄ内に配置された基板８上に（部分的に）堆積し、被覆または膜を形成する（基板８にて太線により指摘）。基板８は被覆される表面積ＦＳを有する。
【００５３】
基板８は一般的に、基板ホルダー（図１に図示せず）によって保持される。
ターゲット３ａ１（またはターゲットプレート３ａ１）は通常、棒形であり、スパッタリング材料を備える。ターゲット機構３は、少なくとも１つのターゲット３ａ１を備え、さらに一般的には冷却手段と、ターゲット３ａ１を保持する保持手段（ターゲットプレートホルダー）とを備える。
【００５４】
スパッタリング表面４は、スパッタ侵食される（ターゲットの）表面である。スパッタリング表面４は、少なくともターゲットプレート３ａ１の表面の一部分であるが、ターゲットプレートホルダーがターゲットプレート３ａ１の表面まで延在する場合には特に、より小さくてもよい。
【００５５】
図２はマグネット機構４０の部分の上面図を示している。ＸおよびＹ方向に長さ目盛りが提供されている。マグネット機構４０は数個の永久マグネット４２を備え、図２には、その内の永久マグネット４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆが示されている。マグネット機構４０は、Ｙ＝一定平面に、例えばＹ＝２００ｍｍ平面に対し対称である。
【００５６】
図３および４は、図２でそれぞれ標識ＩＩＩおよびＩＶを持つ太い破線によって示された面にて図２のマグネット機構４０を通じる断面である。目盛りが提供されており、磁極（ＮおよびＳ）の整合が示されている。
【００５７】
以下に論じるシミュレーションでは、図２から４に示されたマグネット構成４０が使われている。このマグネット機構４０が可能な一構成に過ぎないこと、そして本発明がこの１つの特定のマグネット構成４０に限定されず、（マグネット磁場を生成できる）可能な全マグネット構成を含むことを理解することが重要である。
【００５８】
図２から４に提示されたマグネット構成４０は、これらの図に示すとおりの帯磁方向の、実質的に棒形の、マグネット４２ａから４２ｆを備える。
【００５９】
図３には、棒形永久マグネット４２ｂ、４２ｃ、４２ｅ、４２ｆの帯磁方向とジオメトリーとが示されている。２つの中央の棒４２ｅ、４２ｆが垂直のＮ−Ｓ方向を有するのに対し、端部のマグネット４２ｂ、４２ｃは斜めのＮ−Ｓ方向を有する。
【００６０】
図４におけるマグネット構成４０の断面は、棒形永久マグネット４２ａおよび４２ｄの帯磁方向とジオメトリーとを示している。図２から４のマグネット機構４０の末端に位置するこれらのマグネットは、垂直の帯磁方向を有する。
【００６１】
図５から１１は、マグネトロン磁場に対するスパッタリング表面の相対移動の経路８０を示す。鏡面対称の軸Ａ３およびＡ４が示されている。図５の経路８０は菱形またはダイヤモンドを描いている。その形状は４つの尖ったコーナー８１を有し、それらの内２つは各々軸Ａ３およびＡ４上にそれぞれある。その形状は、太い矢印で示されたとおり、半時計回りに進路をとることができる、反復移動によって形成される。経路８０は概して菱形の辺に沿って走る。
【００６２】
図６は経路８０によって形成される菱形タイプの形状を示している。図５のように直線である代わりに、コーナーを互いに結ぶ部分の部分は形状の内側へ曲がっている。こうして、スパッタリングターゲットとマグネトロン磁場との相対位置が軸Ａ３または軸Ａ４沿いに最大になる時間が低下する。
【００６３】
図７は図５と同様の経路８０を示している。ただし菱形は反復中にわずかにずれる。これは幾分ぼやけた菱形をもたらす。ぼやけた形状全体を反復させることもまた可能であり
、例えば、もしも経路沿いの動きが太い矢印で示すとおりに始まるなら、まずは単一の準菱形が互いの左側に配置され、暫くたった後には、単一の準菱形を互いの右側に配置でき、これは全て反復する。
【００６４】
図７の経路８０は、最低および最高Ａ３座標のコーナーが実質的に重なり、幾分ぼやけた形状にもかかわらず（明らかに）尖ったコーナーを形成するよう配置することは可能である。同様のことが最低および最高Ａ４座標のコーナーにあてはまる。
【００６５】
図８は、２つ折り鏡面対称の別の経路８０を示している。この形状８０はわずか２つの尖ったコーナー８１を有する。
【００６６】
図９は、別の菱形経路８０を示している。その形状の長さ１は図５の形状８０の場合より小さい。従って、第３の軸（幅）に対し平行な経路の最大延長ｗに対する第４の軸（長さ）に対し平行な経路の最大延長ｌの比として定義される値ｍは、図５に示す形状の値ｍより小さい。
【００６７】
図１０は別の菱様形経路８０を示している。直線（図５参照）は図１０において多様に曲がっている、または波打っている。
【００６８】
図１１は、わずか２つの尖ったコーナー８１を具備する別の経路８０を示している。軸４上のコーナーは丸みをおびている。
【００６９】
図１２は、６つの尖ったコーナー８１と、２つの鏡面対称軸Ａ３、Ａ４とを示している。
【００７０】
移動により、少なくとも２つの、場合によっては４つの、尖った（尖鋭な）コーナー８１を有する経路８０を描くにあたり、経路によって描かれる形状が（回転せずに）ずらされるときに、形状の中心点または重心はスパッタリング表面のそれぞれ中心点または重心に一致し、少なくとも２つの尖ったコーナー８１は長方形の２辺の中間点を通る軸上に各々実質的に位置し、同長方形はスパッタリング表面の形状に近似するよう、経路８０を描くことが可能である。係る近似長方形は、例えばスパッタリング表面の形状へ長方形を適合させる適合手順により（例えば最小二乗適合法により）見いだすことができる。図５から１２は係る経路８０を示している。経路８０はまた、図５から１２より明確ではない対称を有することができるであろう。例えば、通常ならば相応に傾く、または傾斜するスパッタリング表面に、例えば平行四辺形のスパッタリング表面に対応し、経路を傾ける、または傾斜させることができるであろう。
【００７１】
図１３は、ｍ＝１／ｗ＝０にて、すなわち軸Ａ３沿いのみの相対移動にて、侵食プロファイルのシミュレーションを示している。したがって、経路によって描かれる形状はわずか一次元であり、線である。通常ならば（パーソナル）コンピュータ上で実行するシミュレーションツールは、当技術で公知である。所与のジオメトリー（ターゲット−基板距離、ターゲットおよび基板の形状、その他）、磁場（形状と大きさ）、磁場とターゲット（さらに場合によっては基板）との相対移動（経路、速度）、およびスパッタリング材料で、スパッタされる膜の厚みの分布を得るため、係るツールを使用できる。図１３は、係るシミュレーションの結果の一区分を示している。
【００７２】
図１３のシミュレーション（計算）のための条件（システムパラメータ）は以下のとおりであった。模擬状況が例に過ぎないことを認めることが重要である。
スパッタリング材料  アルミニウム  （Ａｌ）
１つのターゲット（ターゲットプレート）の（Ｙにおける）長さ  ２６０ｃｍ  （Ｌ）
１つのターゲット（ターゲットプレート）の（Ｘにおける）長さ  ２０ｃｍ  （Ｗ）
距離スパッタリング表面、至基板（パネル）  １６ｃｍ  （Ｄ）
図２から４に示すとおりのマグネトロンマグネット機構ジオメトリー
Ｘ方向における移動の大きさは±４ｃｍである（ｍ＝０だから、これはＹ方向でゼロ）。
【００７３】
図１３の侵食プロファイルは、約１．６ｃｍの幅を有し端部から４．０ｃｍに位置する、顕著なピークを呈している。
【００７４】
図１４には、図１３とよく似たシミュレーションが示されている。値ｍはゼロではないが、その移動は、ｍ＝２．５により、すなわちＹ方向（Ａ４沿い）の移動の大きさがＸ方向（Ａ３沿い）の移動の大きさの２．５倍で、図５に示すような菱形経路を描く。つまり、移動はＸ方向に±４ｃｍで、Ｙ方向に±１０ｃｍである。
【００７５】
図１４の侵食分布におけるピークは、図１３に比べてかなり目立たない。それ故、菱形移動を通じてターゲット利用の改善が達成される。ピークの位置と幅は図１３に類似する。よって、ターゲット寿命の延長が達成される。
【００７６】
図１４では値ｍとしてｍ＝２．５が選ばれており、ピークの大幅な減少がはっきりと見てとれる。このように、ｍ比を制御することによって端部ピーク侵食の強さを制御することが可能である。
【００７７】
ｍ比は定数ではなく、スパッタ堆積される膜の厚みの均一性を、および／またはターゲット侵食の均一性を改善するために変えることができる。
【００７８】
値ｍは、ターゲット（スパッタリング）材料、イオンタイプ、イオンエネルギー、マグネトロン磁場からなるグループの内少なくとも１つに基づき決定することができる。
【００７９】
上で概説したとおり、ｍの値を変更することによって均一性を最適化するときに、１つの重要なパラメータはスパッタリング材料である。実際、所与のスパッタリング機構にてマグネット機構が、通常与えられ、このパラメータは変えることができない。ｍの最適値は通常、スパッタリング材料に応じて異なる。スパッタリング材料が異なればスパッタされる材料の角度分布（ＡＤＳＭ）も異なるため、異なるスパッタリング材料に、特に異なるＡＤＳＭに、ｍを適合させることが推奨される。ｍの最適値は、ターゲットの長さ、ターゲットの端部侵食ピーク強度、ターゲット−基板距離、およびターゲット材料ＡＤＳＭとの関係で堆積膜プロファイルを決定するコンピュータシミュレーションから容易に算出できる。ｍの値は普通、値＞０であり、特に実質的に０．０１と１０との間の範囲内の値であるが、これはより典型的に約０．５から３の値を得る。
【００８０】
スパッタされる材料の角度分布（ＡＤＳＭ）は、一定の方向におけるスパッタリング材料放出の確率の尺度である。ＡＤＳＭは、スパッタリング材料（ターゲット材料）と、イオンタイプと、イオンエネルギーと、イオン衝突角度とに依存する。
【００８１】
イオン化された作業ガス原子がスパッタリング材料に当たるときには、スパッタリング材料の数個の原子が放出される。マグネトロンスパッタリングにおいて、作業ガスイオンはスパッタリング表面に対し実質的に垂直の速度ベクトルで表面に当たる。マグネトロンスパッタリングにおいて、イオンは「ダークスペース」にて、すなわちスパッタリング表面の近傍にかなりの電場勾配をともなうボリュームにて、加速される。マグネトロンプラズマにおいて、「ダークスペース」は非常に薄く、スパッタリング表面に対し平行である。マグネトロンプラズマとスパッタリング表面とは一種のキャパシタを形成し、ここで電
場の線はそのプレートに対し、プレートのジオメトリーにかかわりなく、垂直である。スパッタリング材料の放出は事実上全ての方向で起こるが、確率は異なり、これはＡＤＳＭによって決まる。
【００８２】
下に示す例では作業ガスイオンとしてアルゴンイオン（Ａｒ＋）を仮定しており、これは約５００ｅＶのエネルギーを有しスパッタリング表面へ垂直に衝突する。作業ガスはほかに、例えば他の希ガス（例えばＮｅ、Ｋｒ）であってよく、イオンエネルギーはほかに、１００ｅＶと５ｋＶとの間であってよい。
【００８３】
均一性に影響する、最適化するべきパラメータのひとつはＡＤＳＭであり、これはターゲット材料に依存する。
【００８４】
図１５は、Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’、およびＥ’の標識が付された５通りの材料でＡＤＳＭを示している。材料Ａ’はアルミニウム（Ａｌ）である。他の材料は仮想である。半径ベクトルｒの長さは、角度αにより表面法線に対し傾斜する方向への放射の確率の尺度である（図１５の例はスパッタリング材料Ａ’を参照する）。
【００８５】
図１３および１４に関して論じたシミュレーションと同様に（同じシステムパラメータ）、ｍ比の最適値を見つけることによりスパッタ被覆基板上で良好な膜厚均一性を達成するため、シミュレーションを行った（要求仕様：膜厚均一性）。スパッタリング材料としてアルミニウム、所与のターゲット長さおよび幅、そして所与の基板寸法で、最適な膜厚均一性と対応するターゲット侵食プロファイルがｍ＝１．８０４で達成されることが判明した。
【００８６】
ここで、システムパラメータ（ｍを含む）は一切変更せず４つの材料Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’、Ｅ’（図１５参照）の内いずれかにスパッタリング材料を変更するなら、異なる膜厚均一性値が得られる。
【００８７】
図１６は、ｍ＝１．８０４にてスパッタリング材料Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’、Ｅ’（図１５参照）による基板上でのスパッタ堆積で結果として得られた膜厚均一性値を示している。膜厚均一性値は、スパッタ堆積膜の最小および最大膜厚の差を平均膜厚の２倍で割ったものと定義される。図１６の右側にはシステムパラメータが示されている。被覆すべき基板のサイズは２２ｃｍ×１８．５ｃｍである。
【００８８】
典型的な所要条件（仕様）は５％を上回る膜厚均一性である。図１６では、均一性が仕様の範囲内にあるのが材料Ａ’、Ｄ’、およびＥ’だけであることが見てとれる。したがって材料Ａ’、Ｄ’、およびＥ’については、システムパラメータの変更は、特に値ｍの変更は、要求されない。しかし、２つの材料Ｂ’およびＣ’の膜厚均一性は仕様から外れている。システムの機械的パラメータ（ターゲット長さＬ、ターゲット−基板距離Ｄ等）は一切変更せず、ｍの値を変更するだけで、全５つの材料で膜厚均一性要求を満たすことができる。他の（電気的、磁気的）パラメータも変更しなくてよい。
【００８９】
材料Ｂ’およびＣ’のさらなるシミュレーションにより、これらの材料で最適な膜厚均一性を達成するｍの値が判明した。したがって、このパラメータｍは厚みの均一性を微調整するために使用できる。
【００９０】
図１７は、いずれも仕様の範囲内にある（＜５％）、結果として得られた膜厚均一性値を示している。ｍの最適値は、材料Ｂ’が１．０４３、材料Ｃ’が１．４１７である。均一性仕様を満たさなかった材料Ｂ’およびＣ’の上記問題は、ｍ比を変更するだけで解消した。
【００９１】
所与のスパッタリング材料のＡＤＳＭで所与の均一性仕様を（可能な限り）満たすため、マグネトロンスパッタリング機構は、特にｍ比は、最適化できる。ｍ比の制御はコンピュータを用いて果たすことができる。
【００９２】
ターゲット（陰極）の寿命にわたってｍの正確な値を変更することは可能である。この特徴は、一つまたは複数の磁性材料を備えるかまたはこれから作られるターゲットの場合にとりわけ有益である。ターゲットが時間にともない侵食されるにつれ、この厚みは不均一に変化する。これは、たとえ数個の最適化されたシステムパラメータを、特にｍの最適値を、使用しよとも、ターゲットを横断する侵食が不均一であるためである。その結果、例えばスパッタリング材料からの、さらなる磁場が場合によっては重ね合わされる、マグネトロン磁場である、表面近くの全体磁場の強度と形状が変化する。極度に侵食された部分の近くに生じる結果として得られた磁場は強くなり、ターゲット寿命の初期とは異なる形状を有する。その結果、これらの強い磁場部分でプラズマ密度は増す。ひいてはこれがより高い侵食強度を引き起こし、この部分の侵食深さをより一層速く拡大する。この現象は、非磁性スパッタリング材料の場合より磁性スパッタリング材料の場合に格段に顕著となり、ターゲットの寿命が非常に短くなる。
【００９３】
この問題を解決するひとつの方法として、広いスパッタリング表面侵食を維持するため、ターゲットに対し相対的にマグネトロン磁場を移動させる。係る動作はターゲット利用を大幅に向上させる。さらに、侵食が深くなると磁場の変化のため異なる移動が要求されるかもしれない。係る変更はターゲット利用をなお一層向上させ、所望の堆積膜プロファイルを維持することにも役立つ。本願で説明する相対移動は、例えばスパッタリングプロセスを通じて、および／またはターゲット寿命を通じて、値ｍを変更することにより、時間にともない変化する動作体系を可能にする。
【００９４】
図１３および１４のケースでは、経路沿いに一定速度の相対移動を仮定した。実際には、尖ったコーナーの内１つに接近するときに、係るコーナーにて移動の方向が変化するため、相対移動の速度を減らす必要があるかもしれない。
【００９５】
多くの場合、尖鋭な（尖った）コーナーを有する経路−形状を、特に菱形またはダイヤモンド形を、かなり忠実に、または機械的に可能な限り忠実にたどると有利であることは、コンピュータシミュレーションで判明している。
【００９６】
高速度での移動は、ターゲットの局所的加熱を抑え、スパッタリングターゲットの侵食プロファイルを改善する傾向がある。
【００９７】
多くの場合、経路沿いの加速および減速時間を比較的に低く、または可能な限り低く、保つと有利であることも、コンピュータシミュレーションで判明している。
【００９８】
ｍ＝２と可変速度による菱形経路の場合の堆積膜厚シミュレーションを示す図１９および２０では、後者の所見が図示されている。図１８は、図１９および２０のシミュレーションで用いた経路と同様の経路に沿った可変速度による経路８０を示している。ｍと相対移動の速度を除き、システムパラメータは上のシミュレーション（図１３、１４）と同じである。
【００９９】
図１８の経路８０は実質的に一定の速度の動作区域を有しており、これは太い実線で示されている。速度が下がる区域（減速）は点線で示されており、速度が上がる区域（加速）は破線で示されている。小さい矢印は、直線沿いに各種の区域がそれぞれ始まるところと終わるところとを示している。太い矢印は移動の向きを示している。
【０１００】
図１８の右側には、移動の長さｌ、移動の幅ｗ、ｍの値、サイクル時間Ｔ、および加速／減速時間ｔの典型的パラメータが示されている。経路８０によって規定される形状の尖った（尖鋭な）コーナー８１付近で移動が加速または減速される時間は、総移動時間のわずか２０％以下、または総移動時間のわずか１０％以下、または総移動時間のわずか５％以下しか占めない。
【０１０１】
図１９のシミュレーションは、加速／減速時間が総移動時間の４０％を占めるターゲット侵食プロファイルを示している。見てのとおり、不所望のアーティファクト（小波）が発生しており、これによりターゲット利用は低下する。図２０におけるシミュレーションのシミュレーションパラメータは同じだが、ただし加速／減速時間は総移動時間の４％しか占めない。見てのとおり、「小波」は大いに減っており、それ故ターゲット利用の向上をもたらす。
【０１０２】
図２１は、スパッタ被覆室６０を具備するスパッタ被覆システム５０を概略的に示しており、ここでマグネトロンスパッタリングソース１もまた概略的に示されている。概略的に示されたソース１は６つのターゲット機構３を備え、図１の関係で説明したとおりに設計できる。ソース１とそのターゲット機構は、ブロック６２に示すとおり、場合によっては変調できる、独立した電源で作動する。さらに、作業および／または非反応性ガスをガスタンク５３から処理室の中へ流すため、ガス流入条件（サーボバルブ６４により、特に図示されたターゲット機構の縦次元に沿って場合によっては変調できる）は選択的に設定される。
【０１０３】
図２５のスパッタ被覆システム５０は、真空被覆設備として、またはこれの一部分として、理解することもできる。
【０１０４】
駆動ブロック６５により、ソース上の永久マグネットのための駆動手段（場合によっては経路／時間変調できる）が示され、ここで、場合によっては選択的に、所望のドラム振子運動を設定できる。
【０１０５】
室６０には、特に被覆すべき平らな基板を保持するため、基板ホルダー６６が設けてある。ソース１によってスパッタされる材料の時間および分布を、特にソースの端部領域においても、特に時間とともに平均化される均一な分布を、最適に設定するソース１によって提供される能力に基づき、適切な相対移動経路を選択することによって、そして上で概説したとおり他のシステムパラメータを適切に選択することによって、被覆するべき基板表面ＦＳに対するソース１のスパッタリング表面の面積ＦＱの比ＶＱＳは、驚くほど小さく、例えばＶＱＳ≦３、またはＶＱＳ≦２、または１．５≦ＶＱＳ≦２と、することが可能である。
【０１０６】
基板表面に堆積されないスパッタされる材料はごく僅かであるため、この比ＶＱＳは、ソースからスパッタされる材料が非常に効率的に使用されることを示す。スパッタされる基板表面とマグネトロンソース１の未使用スパッタリング表面４との間の距離Ｄ（図１参照）は、非常に短く、基本的にはターゲット機構３上の単一スパッタリング表面４の幅に等しく、例えば６０ｍｍ≦Ｄ≦２５０ｍｍまたは８０ｍｍ≦Ｄ≦１６０ｍｍに、選択できるから、この効率はさらに向上する。係る短い距離Ｄにより、非常に経済的な被覆プロセスをもたらす高スパッタリング効率とともに高堆積率が達成される。
【０１０７】
マグネトロンスパッタリングソース１とスパッタリング室１０またはシステムは、所望の膜厚分布により、特に高プロセス経済を併せ持つ均質な膜厚分布により、基板に高品質膜をマグネトロンスパッタ被覆することに大変適している。結果的に本発明は、大表面半
導体基板を被覆するために使用できるが、特にはフラットディスプレイパネルの、特にはＴＦＴまたはＰＤＰパネルの基板を被覆するために使用できる。ソース１は、特にＩＴＯ膜による、前記基板の反応性被覆に、または非反応性スパッタ被覆による前記基板の金属被覆に、使用できる。
【０１０８】
本発明はまた、高ターゲット利用で磁性材料を被覆するために使用できる。
以下の例では、ソース１、または室１０、または真空被覆設備の可能なサイズを提示する。
【０１０９】
ジオメトリー：
マルチターゲット機構における隣接ターゲット間の横方向距離ｄ：単一ターゲット機構の幅Ｂの最高１５％、または最高１０％、または最高７％、および／または１ｍｍ≦ｄ≦２３０ｍｍ、または７ｍｍ≦ｄ≦２０ｍｍ；１平面沿いに配置されるターゲット機構３の未使用表面；ターゲット機構の幅Ｂ：６０ｍｍ≦Ｂ≦３５０ｍｍ、または８０ｍｍ≦Ｂ≦２００ｍｍ；ターゲット機構の長さＬ：少なくともＢ、通常はこれよりかなり長い、例えば４００ｍｍ≦Ｌ≦２０００ｍｍ；ターゲットの末端エリア：例えば長方形または半円形。
【０１１０】
ソース／基板：
被覆される基板表面ＦＳの面積に対するスパッタリング表面４の面積ＦＱの比ＶＱＳ：ＶＱＳ≦３。未使用ソース表面／被覆表面の最短距離Ｄ：例えば６０ｍｍ≦Ｄ≦２５０ｍｍ；基板サイズ：例えば７５０ｍｍ×６３０ｍｍ、スパッタリング表面４：９２０ｍｍ×９００ｍｍを有するソースにより被覆、または基板サイズ：１１００ｍｍ×９００ｍｍ、スパッタリング表面４：１３００×１２００ｍｍを有するソースによる。
【０１１１】
冷却：冷却表面に対するスパッタリング表面４の比ＶＳＫ：１．２≦ＶＳＫ≦１．５。
運転変数：ターゲット温度Ｔ：４０℃≦Ｔ≦１５０℃、または６０℃≦Ｔ≦１３０℃；単位スパッタリング表面当たりのスパッタ出力：１０Ｗ／ｃｍ２から３０Ｗ／ｃｍ２、または１５Ｗ／ｃｍ２から２０Ｗ／ｃｍ２
図２２は、スパッタ被覆加工品を本発明に従い製造する方法のブロック図を示している。参照符号１００から１３０は方法のステップを示す。まずは、相互に垂直であって且つスパッタリング表面の少なくとも凡そ鏡面対称軸である第１および第２の軸を規定する形状を有するスパッタリング表面から距離を置き反対側に少なくとも１つの加工品を配置する。次に、前記スパッタリング表面の上でマグネトロン磁場を発生させつつ、相互に垂直であって且つ経路の少なくとも凡そ鏡面対称軸である第３および第４の軸を規定する経路を描く相対移動となるよう、前記スパッタリング表面に対し相対的に、凡そ併進移動にて、マグネトロン磁場を移動させ、尚前記第３の軸は、前記第１の軸に対し少なくとも実質的に平行であり、前記経路は、少なくとも２つの尖ったコーナーを有し、各コーナーは、前記第３の軸と前記第４の軸の内一方の上に少なくとも実質的に位置し、前記少なくとも１つの基板はスパッタ被覆される。
【０１１２】
ディスプレイ産業で最も一般的に使われる材料は、アルミニウム、ＩＴＯ、その他金属およびセラミック材料である。ただし本発明は係る材料に限定されず、スパッタ侵食できる、またはスパッタリングプロセスで薄膜を形成するため使用できる、考え得るあらゆる材料をも含む。
【０１１３】
上述したＵＳ  ６，４１６，６３９で提案された軟鉄部品を必要とせず、制御された、特に非常に均一な、スパッタ侵食プロファイルの達成が可能であることを明らかにした。これは、マグネット配列とターゲットとの相対移動の、例えば固定されたターゲットに対するマグネット配列の移動の、形状またはパラメータを変更することによって達成される
。
【０１１４】
移動とパラメータｍと移動速度の調整は、適切なソフトウェアを具備するコンピュータによって果たすことにより、容易である。本発明はまた、軟鉄部品等を導入するためスパッタリング機構を解体する必要なく、様々なスパッタリング材料にスパッタリングプロセスを適合させることを可能にする。
【０１１５】
このスパッタリング機構とスパッタリング方法は、ターゲット利用の向上を可能にする。移動はソフトウェア制御できる。これは、いくつかの技術的および／または経済的な利点と達成とを有する。
−スパッタリング（陰極）材料利用の向上により、基板当たりの材料費は低下する。
−スパッタリング（陰極）材料利用の向上により、メンテナンスの間隔が広がる。
−例えばソフトウェアによる、マグネット移動の制御により、スパッタリング（陰極）材料を変更するための準備時間は短縮し、軟鉄部品の配置は不要となる。
−マグネット配列の修正や幾何学的修正をともなわずに侵食プロファイルを変えることができる。
−上述した形状に沿った移動。
−コンピュータシミュレーションによる値ｍの適合。
−経路形状沿いの加速／減速時間が厚みの均一性に与える影響を明確化する。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】概略的に、マグネトロンスパッタリング機構の斜視図。
【図２】マグネット機構の上面図。
【図３】Ｙ＝一定平面における図２のマグネット機構の断面。
【図４】Ｘ＝０平面における図２のマグネット機構の断面。
【図５】相対移動の経路。
【図６】相対移動の経路。
【図７】相対移動の経路。
【図８】相対移動の経路。
【図９】相対移動の経路。
【図１０】相対移動の経路。
【図１１】相対移動の経路。
【図１２】相対移動の経路。
【図１３】ｍ＝０で得た侵食プロファイルのシミュレーション。
【図１４】ｍ＝２．５で得た侵食プロファイルのシミュレーション。
【図１５】様々な（仮想）材料のスパッタ材料角度分布。
【図１６】ｍ＝１．８０４における図１５の材料のシミュレーションからの膜厚均一性値。
【図１７】異なるｍ値における図１５の材料のシミュレーションからの膜厚均一性値。
【図１８】可変速度による相対移動の経路。
【図１９】ｍ＝２と可変速度におけるターゲット侵食プロファイルのシミュレーション。
【図２０】ｍ＝２と可変速度におけるターゲット侵食プロファイルのシミュレーション。
【図２１】概略的に、スパッタ被覆システムまたは真空被覆設備。
【図２２】スパッタ被覆加工品を製造する方法のブロック図。
【符号の説明】
【０１１７】
１  マグネトロンスパッタリングソース
２  マグネトロンスパッタリング機構
３  ターゲット機構
３ａ１  ターゲット、スパッタリングターゲット、ターゲットプレート、陰極
４  スパッタリング表面
６  レーストラック、プラズマレーストラック
８  基板
１０  処理室
４０  マグネット機構、マグネトロンマグネット機構、永久マグネット機構、マグネット構成
４２、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆ  永久マグネット
４８  マグネトロン磁場
５０  スパッタ被覆システム
５３  ガスタンク機構
６０  スパッタ被覆室
６２  発電機
６４  バルブ、サーボバルブ
６５  駆動ブロック
６６  基板ホルダー
７０  駆動装置、ｘ−ｙ駆動装置、Ｘ−Ｙテーブル、スピンドル駆動装置、モータースピンドル、リニア駆動装置、二重リニア駆動装置
７１  ベースプレート、Ｘ−Ｙテーブルのプレート
８０  経路
８１  経路のコーナー、尖ったコーナー
１００  ステップ
１１０  ステップ
１２０  ステップ
１３０  ステップ
Ａ１  第１の軸
Ａ２  第２の軸
Ａ３  第３の軸
Ａ４  第４の軸
Ｂ  個別ターゲット機構の幅
ｄ  個別ターゲット機構の横方向距離
Ｄ  未使用スパッタリング表面と基板との間の距離
ＦＱ  スパッタされたソース表面、スパッタリング表面の面積
ＦＳ  基板表面、基板表面の面積
ＨＺ  方向
ｌ  第４の軸沿いの経路の長さ
Ｂ  個別ターゲット機構の長さ
ｍ  第３の軸に対し平行な経路の最大延長に対する第４の軸に対し平行な経路の最大延長の比を表す値；経路によって規定される形状の幅に対する長さの比
ｒ  半径ベクトル
ｔ  （１反復移動サイクル中に）加速または減速が起こる時間
Ｔ  反復移動のサイクル時間（周期）
ｗ  第３の軸沿いの経路の幅
Ｘ  座標、横方向
Ｙ  座標、横方向
Ｚ  座標
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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