(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流で作動されるプラズマ装置（３１，１５０）を備える真空チャンバ（１７０）中で、元素のケイ素、アルミニウム、マグネシウム、ハフニウム、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、チタン、スカンジウムの少なくとも１つおよび／またはそれらの酸化物もしくは窒化物を含む群から選択される誘電性被覆材料から作製されたプラズマ被覆表面（１１，１０１）を有する基板を製造する方法であって、
移動装置（２０，１６０）により、プラズマ装置（３１，１５０）に対して曲線に沿って基板を移動させるステップ、
基板（１０，１００）表面（１１，１０１）上の被覆領域において、基板（１０，１００）表面（１１，１０１）上にある軌道（１０５）に沿ってプラズマ装置（３１，１５０）により被覆材料を堆積させるステップ、
を含み、以下のステップ
ａ）前記軌道（１０５）の少なくとも一部で堆積された被覆材料の層厚の実測値を、基板（１０，１００）の移動方向で計測するステップ、
ｂ）前記実測値を、前記軌道（１０５）の少なくとも一部における層厚の目標値と比較するステップ、
ｃ）基板（１０，１００）の位置に依存して、堆積された被覆材料の層厚の実測値と目標値との偏差が予め決められた差よりも小さくなるように、単位時間当たりに堆積される被覆材料の量を変更するためのプラズマ装置（３１，１５０）のパラメータを導き出すステップ、
ｄ）項目ｃ）による単位時間当たりに堆積される被覆材料の量を変更するためのプラズマ装置（３１，１５０）のパラメータを調整するステップ、
ｅ）被覆材料を、プラズマ装置（３１，１５０）によって項目ｄ）において調整されたパラメータを用いて堆積させるステップ
を有する前記方法において、
項目ｄ）により調整されるパラメータにはプラズマ装置（３１，１５０）の電力が含まれ、ここで、一定の電力で予想される層厚分布からの偏差を補償するために、電力は、予め決められたスパッタリング電力のプロファイルに相応して調節されることを特徴とする方法。
【請求項２】
多数の同種の基板（１０，１００）が同等の位置で移動装置（２０，１６０）によって移動され、かつ基板（１０，１００）表面（１１，１０１）上の被覆領域における被覆材料の堆積が、基板（１０，１００）表面（１１，１０１）上にある軌道（１０５）に沿ってプラズマ装置（３１，１５０）によって行われ、ここで、第一の基板（１０，１００）について導き出されたパラメータは、その他の多数の基板（１０，１００）上での被覆材料の堆積のためにも、プラズマ装置（３１，１５０）の調整されたパラメータで行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
電力は、電力の三角形プロファイル、矩形プロファイル、正弦プロファイル、Ｓｉｎ２プロファイル、またはパルス型プロファイルに相応して調節されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
プラズマ装置（３１，１５０）のガス供給のパラメータおよび／またはプラズマ装置（３１，１５０）のプラズマ放射のパラメータがさらに調整されることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
基板（１０，１００）を、項目ａ）による真空チャンバ（１７０）から取り出すことを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
実測値を、項目ａ）による真空チャンバ（１７０）におけるその場での測定によって計測することを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
実測値を、項目ａ）による真空チャンバの外側で、取り出して測定することによって計測することを特徴とする、請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
電流、電圧、および／またはプラズマインピーダンスのパラメータがさらに調整されることを特徴とする、請求項４から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
プラズマ装置（３１，１５０）中、またはプラズマ装置（３１，１５０）と基板（１０，１００）との間の空間中への作業ガス流および／または反応性ガス流のパラメータがさらに調整されることを特徴とする、請求項４から８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
プラズマ装置（３１，１５０）は、１つ以上のスパッタターゲットを有するスパッタ源（３１）として構成されているか、またはそのようなスパッタ源（３１）を備え、かつ堆積はスパッタリングとして行われることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
堆積は、ターゲットを有していないプラズマ源（３２）として構成されているか、またはそのようなプラズマ源（３２）を備えるプラズマ装置（３１，１５０）によって行われることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
基板（１０，１００）を線形曲線に沿って移動させ、かつ／または基板（１０，１００）を非線形曲線に沿って移動させることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
曲線は、円形または円弧として形成されていることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
プラズマ装置（３１，１５０）に対して等距離で延びる曲線に沿って移動させることを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
プラズマ装置（３１，１５０）に対して不等距離で延びる曲線に沿って移動させ、請求項１のｂ）の後に、実測値と目標値との偏差が予め決められた差よりも小さくなるまで、単位時間当たりに堆積された被覆材料の量を変更するためのプラズマ装置（３１，１５０）のパラメータを導き出すことを特徴とする、請求項１から１４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記パラメータは、弦効果を除いて導き出されることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
層厚測定装置（１１０）によって実測値を計測し、ここで、層厚測定装置（１１０）は、分光光度計またはエリプソメーター、特に有利には分光エリプソメーターとして構成されていることを特徴とする、請求項１から１６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
ディスク形状の平坦な、または湾曲した基板（１０，１００）を使用することを特徴とする、請求項１から１７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
最も大きい線形寸法または最も大きい直径がプラズマ装置（３１，１５０）の被覆ウィンドウよりも小さいディスク形状の基板（１０，１００）を使用することを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
交流で作動されるプラズマ装置（３１，１５０）を備える被覆装置によって真空チャンバ（１７０）中で、誘電性被覆材料から作製されたプラズマ被覆表面（１１，１０１）を有する基板（１０，１００）を製造する方法であって、
ａ）制御モジュール（１４０）の記憶モジュールによって少なくとも１つの選択可能なプロセスプロファイルを準備するステップ、
ｂ）準備されたプロセスプロファイルを制御モジュール（１４０）の入力ユニットによって選択し、選択されたプロセスプロファイルを、制御モジュール（１４０）に作動設定として割り当てるステップ、
ｃ）移動手段を制御し、制御された移動手段によって、作動設定として割り当てられて保存されたプロセスプロファイルに基づいて表面（１１，１０１）の輪郭に沿って基板（１０，１００）表面（１１，１０１）に対してプラズマ源（３２）または基板（１０，１００）を移動させるステップ、
ｄ）基板（１０，１００）表面（１１，１０１）上の輪郭の少なくとも１つの測定点で装置の測定センサによって測定パラメータを検知するステップ、
ｅ）センサ（２００）によって計測された材料特徴パラメータを、制御モジュール（１４０）によって、予め定義された表面分類に基づいて定量化するステップであって、ここで、それぞれ１つの表面分類には、予め定義された材料特徴パラメータ範囲が割り当てられており、相応の表面分類の相応の定量化は、前記材料特徴パラメータに基づいて材料特徴パラメータ範囲をトリガすることによって行われるステップ、
ｆ）制御モジュール（１４０）の計算モジュール（１４１）によって、前記表面分類と、該表面分類およびプラズマ源制御信号の間の相関を特徴付けるプロセスプロファイルのプラズマ源パラメータプロファイルとに基づいて、プラズマ源制御信号を生成させるステップ、
ｇ）前記表面分類およびプロセスプロファイルのプラズマ源パラメータプロファイルに相応するプラズマ源制御信号によってプラズマ源（３２）を制御し、基板（１０，１００）表面（１１，１０１）上の被覆領域において、基板（１０，１００）表面（１１，１０１）上にある軌道（１０５）に沿ってプラズマ装置（３１，１５０）によって被覆材料を堆積させるステップ、
を含む前記方法において、
プラズマ源プロファイルにはプラズマ装置（３１，１５０）の電力が含まれ、ここで、一定の電力で予想される層厚分布からの偏差を補償するために、電力は、予め決められたスパッタリング電力のプロファイルに相応して調節されることを特徴とする方法。
【請求項２１】
電力の三角形プロファイル、矩形プロファイル、正弦プロファイル、Ｓｉｎ２プロファイル、またはパルス型プロファイルに相応して調節されることを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
交流で作動されるプラズマ装置（３１，３２，１５０，１８０）を備える真空チャンバ（１７０）中で、元素のケイ素、アルミニウム、マグネシウム、ハフニウム、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、チタン、スカンジウムの少なくとも１つおよび／またはそれらの酸化物もしくは窒化物を含む群から選択される誘電性被覆材料から作製されたプラズマ被覆表面（１１，１０１）を有する基板（１０，１００）を製造するための装置であって、プラズマ装置（３１，３２，１５０，１８０）に対して曲線に沿って基板（１０，１００）を移動させるための移動装置（１６０）を備え、前記プラズマ装置（３１，３２，１５０，１８０）によって、基板（１０，１００）表面（１１，１０１）上の被覆領域における基板（１０，１００）表面（１１，１０１）上にある軌道（１０５）に沿った被覆材料の堆積が行われ、以下のステップ、
ａ１）基板（１０，１００）の移動方向で層厚測定装置（１１０）によって、前記軌道（１０５）の少なくとも一部で堆積された被覆材料の層厚の実測値を計測するステップ、
ｂ１）前記実測値と、既定装置（１２０）によって提供される前記軌道（１０５）の少なくとも一部における層厚の目標値とを、比較装置（１３０）によって比較するステップ、
ｃ１）制御モジュール（１４０）の計算モジュール（１４１）によって、基板（１０，１００）の位置に依存して、堆積された被覆材料の層厚の実測値と目標値との偏差が予め決められた差よりも小さくなるように、単位時間当たりに堆積される被覆材料の量を変更するためのプラズマ装置（３１，３２，１５０，１８０）のパラメータを導き出すステップ、ならびに
ｄ１）制御モジュール（１４０）の調整モジュール（１４２）によって、項目ｃ１）による単位時間当たりに堆積される被覆材料の量を変更するためのプラズマ装置（３１，３２，１５０，１８０）のパラメータを調整するステップ、
ｅ１）プラズマ装置（３１，３２，１５０，１８０）によって項目ｄ１）において調整されたパラメータを用いて被覆材料を堆積させるステップ
のために設計および調整されている制御モジュール（１４０）
を備える前記装置において、
項目ｄ１）により調整されるパラメータにはプラズマ装置（３１，１５０）の電力が含まれており、ここで、一定の電力で予想される層厚分布からの偏差を補償するために、電力は、予め決められたスパッタリング電力のプロファイルに相応して調節されていることを特徴とする装置。
【請求項２３】
電力は、三角形プロファイル、矩形プロファイル、正弦プロファイル、Ｓｉｎ２プロファイル、またはパルス型プロファイルに相応して調節されていることを特徴とする、請求項２２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立形式請求項の前提部による、プラズマ被覆された表面を有する基板の製造方法および該方法を実施するための装置に関する。
【０００２】
プラズマ被覆された誘電性表面を有する基板を製造するためには、それぞれ選択される材料系に応じて、被覆される表面の所望の特性を達成するために使用される、被覆材料をプラズマから基板表面へと堆積させる物理的堆積技術および化学的堆積技術の範囲から様々な方法が知られている。
【０００３】
以下では、カソードスパッタリング（スパッタリング）とは、固体表面からの原子および分子の粒子衝撃誘導放出を指し、それにあたって、真空中で電界の作用によってプラズマが点火され、そのプラズマからイオンがターゲットへと加速され、その場合に、これらのイオンがターゲットから原子を叩き出し、それに続いてそれらの原子が、真空チャンバの壁上とターゲットに対して距離が置かれた基板上とに堆積される。その際に通常は、主に基板上に形成される層に対して悪影響を及ぼすことがない、例えばアルゴンのような不活性ガスの残留ガス圧が取り巻いている。イオン電流密度を高めるために、しばしばマグネトロン装置が使用される。この場合に、物質源の加熱は必要とされず、むしろターゲットは通常、該方法の実施にあたり冷却される。
【０００４】
窒化物、炭化物もしくは酸化物またはその同等物のような化合物の堆積のためには、スパッタガス（残留ガス）にさらに反応性ガスが混加されていてよい。例えばＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3およびその同等物のような絶縁層の製造のためには、この場合に、交流電源により給電される２つのマグネトロンスパッタカソードによって２つのターゲットを交互に使用する方法が開発されている。ターゲット電位の極性は、通常はＫＨｚの範囲で変わる、すなわち、各電極は、交互にカソードおよびアノードとなる。それによって、反応性ＤＣマグネトロンスパッタリング法での、いわゆる「アノード消失」という有害な作用とは異なり、ターゲット表面にある酸化物膜に障害となる影響を及ぼすことなく、カソードとアノード間に規定の電荷輸送がもたらされる。この場合に、効率的な作動のために、通常はいわゆる遷移領域（遷移モード）で運転される。それというのも、さもないとターゲット表面での酸化物の形成が、除去速度より速くなるからである。
【０００５】
プラズマジェットまたはイオンビームの生成のためには、グリッドを有していなくても、グリッドによって遮蔽されたプラズマ室を有してもよい１ＭＨｚから１００ＭＨｚの間の周波数領域で励起されるターゲットを有していないプラズマ源がさらに知られており、その際に、これらのプラズマ源の場合にも、通常プラズマは磁界によって影響を受ける。
【０００６】
独国特許第６９４２１０３３号明細書の翻訳（ＤＥ６９４２１０３３Ｔ２）から、例えば、システム部品数を減らしながらも、真空チャンバの外側に配置された複数の永久磁石によってプラズマ密度が高められるラジオ周波数領域（ＲＦ）で作動する誘導プラズマ源が知られている。独国特許出願公開第１０００８４８２号明細書（ＤＥ１０００８４８２Ａ１）から、磁界コイル装置およびプラズマジェットの抽出ユニットを備える高周波領域（ＨＦ）で作動するプラズマ源であって、励起電極に直交磁界が重ねられており、その直交磁界の生成のために磁界コイルがプラズマ体積の周囲に配置されているプラズマ源が知られている。この場合に、容量型と誘導型のプラズマ励起の中から選ぶことができ、ここで、イオンエネルギーを、１０ｅＶから約１０００ｅＶまでの範囲で調整することができる。
【０００７】
容量結合型プラズマ源は、欧州特許第０３４９５５６号明細書（ＥＰ０３４９５５６Ｂ１）から公知であり、それによれば、プラズマジェットは、例えば固体表面の除去および構造化のために、粒子衝撃による表面ドーピングの生成のために、または表面層の作製のために抽出することができる。
【０００８】
国際公開第２００５／００８７１７号パンフレット（ＷＯ２００５／００８７１７）から、磁界により形成されるプラズマジェット生成のための容量励起方式のＨＦプラズマ源であって、均一な磁界によってプラズマ密度の局所的な増大が可能となり、それにより比較的低いプラズマ圧力でのプラズマ源の作動が可能となり、磁界の生成のために、例えば複数の永久磁石が設けられているＨＦプラズマ源が知られている。
【０００９】
さらに、スパッタ装置とターゲットを有していないプラズマ源、例えば前記のプラズマ源の１つとの組み合わせを有する装置が知られている。
【００１０】
欧州特許第０５１６４３６号明細書（ＥＰ０５１６４３６Ｂ１）から、マグネトロンスパッタ装置と、材料を基板上に反応性堆積させるための二次プラズマ装置との組み合わせが知られている。前記スパッタ装置および二次プラズマ装置は、それぞれスパッタ区域および活性化区域を形成し、それらの区域は、雰囲気的にも物理的にも境界をなしている。スパッタ区域および活性化区域を一緒にすることによって、両方の区域のプラズマは混ざって、一つの連続したプラズマとなる。
【００１１】
欧州特許第０７１６１６０号明細書（ＥＰ０７１６１６０Ｂ１）から、スパッタ装置を備えると共に、低エネルギーイオンのプラズマ生成のための装置を備えた被覆装置が知られている。前記スパッタ装置およびプラズマ装置は、選択的に作動させることができるので、少なくとも幾つかの層を有する複合層が形成される。各層の組成は、以下の材料、つまり、第一の金属、第二の金属、第一の金属の酸化物、第二の金属の酸化物、第一の金属と第二の金属の混合物、および第一の金属と第二の金属の混合物の酸化物の少なくとも１つから選択され得る。
【００１２】
欧州特許出願公開第１５９２８２１号明細書（ＥＰ１５９２８２１Ａ２）から、残留ガスを有する真空チャンバ中でスパッタ装置により、可動の基板上に非常に損失の低い光学層を作製する方法が知られている。この場合に、そのような層は、少なくとも２種の成分から形成されており、ここで、第一の成分の少なくとも１つは、スパッタ装置のスパッタ材料であり、第二の成分の少なくとも１つは、残留ガスの反応性成分である。この場合に、スパッタ装置の空間領域において反応性成分の予め決められた化学量論的欠乏状態で基板上に層を反応性堆積させること、真空チャンバ中にスパッタ装置から予め決められた間隔で配置されているプラズマ源の空間領域で、堆積された層を有する基板を移動させること、ならびに層の構造および／または化学量論比を、該層の光学損失を低下させるためのプラズマ源からのその後のプラズマ作用によって緻密に変更することが行われることが想定されている。堆積された層の所望の層厚は、被覆時間を介して、例えば光学モニタによる光学的層厚測定を使用して、その場で調整することもできる。
【００１３】
被覆方法の多くの用途では、堆積層の光学的、機械的および化学的特性に関する予め決められた均一性が重要であるだけでなく、定着した被覆法の高い再現性と、それと同時に相応の制御法も重要である。
【００１４】
移動される基板の被覆に際して、移動方向に対して垂直方向の層厚の偏差を抑えるためには、真空被覆の刊行物（Ｈｅｒａｕｓｇｅｂｅｒ  Ｇｅｒｈａｒｄ  Ｋｉｅｎｅｌ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ  Ｖｅｒｌａｇ  １９９５）に記載されているように、しばしば開口絞りが使用される。
【００１５】
独国特許出願公開第２７００９７９号明細書（ＤＥ２７００９７９Ａ）から、真空中での蒸着過程の間に蒸着されるべき材料の蒸着速度および／または組成を閉ループ制御する方法であって、蒸着されるべき材料の一部が測定区域中を流れ、その区域で蒸着されるべき材料が放射に曝され、ここで、該放射の種類を、測定区域中を流れる蒸着されるべき材料の原子の少なくとも一部分の電子が、より高いエネルギー準位に高められるように、かつ低いエネルギー状態に遷移して戻るときに生ずるフォトンが、蒸着速度のための尺度として、または蒸着されるべき材料の組成についての情報信号として記録されるように選択する方法が知られている。
【００１６】
安定したスパッタ過程を所望の動作点で保証するために、ガス供給が一定である場合には、例えば欧州特許出願公開第０７９５６２３号明細書（ＥＰ０７９５６２３Ａ１）におけるように、電流、電圧および電力の閉ループ制御を使用することができる。さらに、旧東独特許第２７１８２７号明細書（ＤＤ２７１８２７  １３）から、電力供給が一定の場合には、ガス供給の閉ループ制御をプラズマエミッションモニタを用いて実施することが知られている。さらに、酸化物をスパッタリングする場合のスパッタガス中の酸素分圧をラムダセンサによって閉ループ制御する反応性スパッタリング法は、国際公開第０１／７３１５１号パンフレット（ＷＯ０１／７３１５１Ａ１）から知られている。
【００１７】
米国特許第５，２２５，０５７号明細書（ＵＳ５，２２５，０５７）から、金属層の堆積のためのスパッタ区域と、該スパッタ区域から離れている、その後の金属層の酸化のためのプラズマ源のプラズマ区域とを備える円筒形スパッタシステムによって、薄膜を基板上に形成するための被覆法が知られている。スパッタ源に対して等しい距離にない基板の移動に基づいて、このスパッタシステムを用いて作製された層においては、弦効果（Sehneneffekt）と呼ばれる放物線状の層厚分布が生ずる。この層厚分布の補償と、均一な層の作製のためには、金属層の堆積に際してスパッタ電力を、予め決められたプロファイルに応じて、スパッタ源に対する基板の位置に依存して調節することが提案される。スパッタシステムおよび層厚分布の閉ループ制御については述べられていない。
【００１８】
欧州特許第１１９８６０７号明細書（ＥＰ１１９８６０７Ｂ１）から、弦効果が補償されるべきである工作物の更なる製造方法が知られている。この場合に、該工作物は、反応性真空処理のために処理領域中で処理雰囲気中を移動する。処理雰囲気は処理領域において閉ループ制御され、そこでは、センサによって処理領域中でその時々に取り巻いている処理雰囲気が検知され、そして工作物の位置に応じて処理雰囲気が予め決められたプロファイルで調節される。その調節は、閉ループ制御の目標値の変更によって、または閉ループ制御の閉回路の上限周波数より高い周波数領域で行われる。この方法では、処理雰囲気中を移動する工作物について、移動経路および移動配向とは無関係に狙い通りに所望の層厚分布が実現されるべきである。さらに、調節ユニットにおいて１つの、好ましくは２つ以上の調節曲線形状が予め記憶され、かつ選択ユニットによってそれぞれの加工プロセスについて選択的に活動化させることが提案される。予め入れられた種々の調節曲線形状により、同じ装置で異なる基板処理が考慮され得る。
【００１９】
この公知の方法でも、層厚分布の閉ループ制御は提案または議論されておらず、層厚分布は開ループ制御により調整される。
【００２０】
欧州特許第１５５２５４４号明細書（ＥＰ１５５２５４４Ｂ１）から、マグネトロンスパッタ被覆された基板の製造方法であって、スパッタ面を有するマグネトロン源近くでマグネトロン−磁界パターンをスパッタ面に沿って周期的に移動させ、該基板を前記スパッタ面から離間してかつ前記スパッタ面上に移動させる方法において、磁界パターンの周期的な移動と位相同期して、単位時間あたりに基板上へ付着する材料量を周期的に変化させる製造方法が知られている。特に、その時々に基板に堆積された材料量分布を被測定制御量として測定し、目標分布と比較し、そして比較結果に応じて、制御差として、位相同期した周期的変化の推移を設定量として前記分布のための制御回路内で設定することが提案される。この方法では、基本的に、マグネトロン−磁界パターンの二次元または三次元の周期的な移動の場合に、基板の移動方向に対して垂直である移動成分が重要であるということから出発している。公知の方法を用いて、特に開口絞りを省けるということが達成されるべきである。
【００２１】
公知の技術水準は、単に、弦効果に基づいてまたは装置の機械的な不正確さによって所望の分布からはずれた層厚分布を補償することを目指しているにすぎない。堆積過程の個々のプラズマ条件によって、かつ堆積される誘電体層自体の変動する厚さおよび変動する誘電特性によって引き起こされる予め決められた層厚分布からの偏差は考慮されない。
【００２２】
独国特許出願公開第１０２０１３１０１２６９号明細書（ＤＥ１０２０１３１０１２６９Ａ１）の文献は、マグネトロン−スパッタリングの場合に、層特性の測定をどのように行うことができるかを記載しており、その際、基板上の特定の測定線上で透過率、反射率および／またはシート抵抗の測定が実施される。相応の装置は、いわゆるガス流路セグメントを複数含み、それらのガス流路セグメントはそれぞれ、基板領域の別々の被覆のために、それぞれ固有のガス供給口を有する。この文献の段落［００２２］には、以下のことが記載されている：「この場合に、プロセスガス量およびプロセスガス組成の変化による層特性への影響を検知することができる全ての位置で、利用者は、該層の分析を実施することができる。」。これは、該文献に記載される装置中の位置を意味しており、その基板上の位置を意味するものではない。
【００２３】
独国特許出願公開第１０２３４８５５号明細書（ＤＥ１０２３４８５５Ａ１）の文献は、被覆源によって予め決められた層厚分布の調整をするための装置であって、被覆源と基板との間の蒸気のための貫通孔が、基板の搬送方向に可動の少なくとも２つの部分遮蔽板によって区切られている装置を記載している。構造上の制約により、この装置では被覆されるべき基板の移動方向において層厚分布を調整することができない。相応してこの文献の段落［０１０］には、「このように、達成可能な層厚分布は、基板の移動方向に対して横向きの高い空間分解能で非常に細かい段状に調整され得る。」と記載されている。
【００２４】
米国特許出願公開第２００４／００２６２４０号明細書（ＵＳ２００４／００２６２４０Ａ１）の文献から、スパッタ装置を使用したスパッタ薄膜の堆積方法が知られており、この場合、チャンバ中で回転可能であるように、横断面が多角形または円形に構成されているドラムが設けられる。そのドラムは、外周面に設けられている基板保持具を有する。さらに、チャンバ壁の内側にマグネトロンスパッタ源が設けられている。マグネトロンスパッタ源の各々は、ターゲットおよび該ターゲットの保持のためのマグネトロンユニットを含む。該ターゲットは、それらがドラムの回転軸に対して平行であるように、マグネトロンユニットによって保持される。その公知法は、該基板保持具を、ドラムの一定の回転数での回転によって回転させて、薄膜堆積を実施することを含む。さらに、薄膜堆積の間に基板保持具に取り付けられている基板上に堆積される薄膜の厚さが測定され、薄膜堆積の量に影響を及ぼすパラメータが膜厚測定ステップによって得られる測定結果に基づいて開ループ制御または閉ループ制御される。該方法は、薄膜堆積を開始し、交流マグネトロンスパッタ源を使用して迅速な薄膜堆積を緩慢な薄膜堆積に変更し、膜厚が目標とされる膜厚を下回る値に達した後で交流マグネトロンスパッタ源による薄膜堆積を停止し、次いで、単独のマグネトロンユニットに取り付けられているターゲットを有するマグネトロンスパッタ源だけを使用する迅速な薄膜堆積を行って、目標とされる膜厚に達するまで薄膜堆積を実施することをさらに含む。
【００２５】
この公知法では、特に弦効果が起こることが想定されている。それというのも、さもないと、基板はドラム装置の場合に、通常の堆積法ではその縁部領域がその中央領域よりも多くの原子で被覆されるからである。それにもかかわらず一様な膜厚を達成するためには、該公知法では、逆Ｖ字形を有する特殊な形状のターゲットを有するスパッタ源を使用することが提案されている。
【００２６】
国際公開第２０１４／０５０３１９号パンフレット（ＷＯ２０１４／０５０３１９Ａ１）から、反射光の強さに依存して膜厚を取り出して測定する膜厚測定区間を有する薄膜形成装置が既に知られている。
【００２７】
交流で作動するプラズマ装置によって堆積された誘電体層における層厚分布についての出願人の調査によれば、基板の移動方向で、一定のカソード電力の場合に予想される層厚分布からの偏差が示され、これは特に弦効果または装置の機械的な不正確さに起因するものではなく、堆積過程の特定のプラズマ条件、例えばプラズマ境界層の電界によって引き起こされている周縁部層厚低下が示された。この場合に観察される層厚分布は、とりわけ、基板保持具の構造、例えば基板が収容される開口の大きさおよび位置、基板および基板保持具の材料、基板が移動する速度に依存していることも確認された。
【００２８】
本発明の課題は、基板の移動方向における予め決められた層厚分布からの僅かな偏差で、基板表面上に被覆材料を堆積することができ、その際にまた、このような偏差を、堆積過程の個々のプラズマ条件によって考慮し、補償することもできる方法および装置を提供することである。
【００２９】
前記課題は、独立形式請求項の特徴によって解決される。
【００３０】
ケイ素、アルミニウム、マグネシウム、ハフニウム、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、チタン、スカンジウムといった元素の少なくとも１つおよび／またはそれらの酸化物もしくは窒化物を有する群から選択される誘電性被覆材料でできたプラズマ被覆された表面を有する基板を、交流で作動されるプラズマ装置を備える真空チャンバ中で製造する方法であって、
基板を、プラズマ装置に対して移動装置によって曲線に沿って移動させるステップ、
被覆材料を、基板表面上の被覆領域において、基板表面上にある軌道に沿ってプラズマ装置によって堆積させるステップ、
を含む本発明による方法において、
ａ）前記軌道の少なくとも一部における堆積された被覆材料の層厚の実測値を、基板の移動方向で計測するステップ、
ｂ）前記実測値を、前記軌道の少なくとも一部における層厚の目標値と比較するステップ、
ｃ）単位時間当たりに堆積される被覆材料の量を、基板の位置に依存して、堆積された被覆材料の層厚の実測値と目標値との偏差が予め決められた差よりも小さくなるように変更するためのプラズマ装置のパラメータを導き出すステップ、そして
ｄ）項目ｃ）による単位時間当たりに堆積される被覆材料の量を変更するためのプラズマ装置のパラメータを調整するステップ、
ｅ）被覆材料を、プラズマ装置によって項目ｄ）において調整されたパラメータを用いて堆積させるステップ
を含む前記方法。
【００３１】
本発明は、項目ｄ）により調整されるパラメータにプラズマ装置の電力が含まれ、ここで、一定の電力で予想される層厚分布からの偏差を補償するために、電力は予め決められたプロファイルに相応して調節されることを特徴とする。
【００３２】
該方法では移動装置によって、プラズマ装置に対して曲線に沿って基板を移動させるステップが行われる。被覆材料は、プラズマ装置によって、基板表面上の被覆領域において、基板表面上にある軌道に沿って堆積される。本明細書で好ましくは、軌道とは、基板がプラズマ装置に対して移動する場合の、被覆領域の経路または移動路を表す。
【００３３】
被覆領域は、プラズマ装置の被覆ウィンドウによって定められる。本明細書において被覆ウィンドウとは、プラズマ装置から離間された面であって、プラズマ装置に対して基板が移動されない場合にその上に被覆材料が堆積される面を指す。
【００３４】
ある特定の被覆時間後に、または回転台装置の場合には基板の被覆経路のある特定の回数後に、堆積された被覆材料の層厚の実測値と層厚の目標値との偏差は、予め決められた差より小さくなる。つまり、付加的な被覆材料は、層厚の実測値と目標値との間の差に依存して堆積される。好ましくは、一様な層厚に相当する目標値が選択される。しかしながら、本発明による方法によって勾配型層分布も製造できることは言うまでもない。
【００３５】
プラズマ装置はさらに、基板の移動方向に対して垂直方向に一様な層厚分布を達成するために、自体公知の開口絞りを有してよい。しかしながら、そのような開口絞りでは、基板の移動方向で層厚分布を補正することができない。
【００３６】
刊行物「ＲＦプラズマ処理、表面技術および被覆技術における誘電体基板上の自己バイアスの起源（Ｔｈｅ  ｏｒｉｇｉｎｓ  ｏｆ  ｓｅｌｆ−ｂｉａｓ  ｏｎ  ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｓｕｂｓｔｒａｔｓ  ｉｎ  ＲＦ  ｐｌａｓｍａ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，  ｓｕｒｆａｃｅ  ａｎｄ  ｃｏａｔｉｎｇｓ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）」  ２００（２００６）  ３６７０−３６７４（Ｙ．Ｙｉｎら）から、誘電体層の場合に、層近傍の自己バイアスは、堆積過程のプラズマ条件に高い感度で依存することが知られている。例えば、自己バイアスは、誘電体基板の場合に、基板厚さと表面電荷の蓄積とによって影響され、それらはまたプラズマ条件によって規定される。自己バイアスは、成長層のエッチバックを生じ、それにより堆積された層の層厚分布およびその他の特性に影響を及ぼす。
【００３７】
本発明による方法では特に、基板の移動方向における軌道上の予め決められた層厚分布からの層厚の偏差であって、基板の移動の間に変わる堆積過程の個々のプラズマ条件と、堆積された誘電体層自体の変動する厚さおよび変動する誘電特性とによって引き起こされる偏差を補償することも可能である。したがって、これは、追加の被覆材料が層厚の実測値と目標値との間の差に依存して堆積されるので、その差の原因とは無関係に可能である。
【００３８】
本発明によれば、基板表面上にある軌道の少なくとも一部における層厚の実測値を、常に、層厚の目標値とほぼ同じにすることが想定される。そのために、本発明によれば、層厚の実測値と目標値とを比較し、単位時間当たりに堆積された被覆材料の量（被覆速度）を、基板の位置に依存して変更するためのプラズマ装置のパラメータが導き出される。この場合に、基板の位置は、好ましくは、基板表面に対するプラズマ装置の被覆ウィンドウの位置に相当する。
【００３９】
本発明は、特に、ＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）およびＭＦ（４０ＫＨｚ）でのプラズマ励起によるプラズマ装置の作動に際して、基板上に、基板の形状および基板周辺の材料ならびに周辺および基板の電気的荷電に依存した自己バイアスが生ずることを考慮している。
【００４０】
出願人の調査により、基板が移動され、かつスパッタカソードの電力が一定であるとき、ＳｉおよびＡｌ、Ｍｇのような元素ならびにそれらの酸化物および窒化物でできた被覆材料の場合の周縁部層厚低下は、周縁部層厚低下が検出限界未満であったＮｂ、ＨｆおよびＴａならびにそれらの酸化物および窒化物の場合よりも明らかに大きいことが明らかになった。
【００４１】
さらに、出願人の調査により、基板が移動され、かつスパッタカソードの電力が一定であるとき、ＲＦプラズマ励起の場合の周縁部層厚低下は、ＭＦプラズマ励起の場合よりも大きく、例えばＲＦの場合に２００ｍｍの直径を有する基板でのＳｉＯ2層の場合、ＭＦの場合の０．６％の周縁部層厚低下に対して、２％の周縁部層厚低下を有することが明らかになった。
【００４２】
プラズマ装置は好ましくは、ＲＦもしくはＭＦで作動されるか、または堆積は、ＲＦもしくはＭＦで励起されたプラズマによって行われる。本発明によれば、平坦な基板の場合に、周縁部層厚低下を本質的に減らすことが可能になり、例えばＳｉＯ2をＲＦプラズマ励起でスパッタリングする場合に、２００ｍｍの直径を有する基板では、それを２％から０．５％へと減らすことが可能になる。
【００４３】
従って本発明によれば、基板周辺の形状および材料の堆積過程に対する影響を考慮することが簡単な様式で可能になる。特に、プラズマ装置の機械的および電気的な構成だけでなく、真空チャンバの機械的および電気的な構成も、より簡単かつ安価に有利に行うことができる。それというのも、プラズマ装置および／または真空装置の設計にあたり、堆積過程でどれほどの電圧を調整するのかにもはや注意する必要はなく、項目ｃ）およびｄ）に従ってプラズマ源のパラメータを導き出し、調整することによって、単位時間当たりに堆積される被覆材料の量を変えることで、基板周辺の形状および材料の堆積過程に対する影響が有利に補償されるからである。
【００４４】
欧州特許第１１９８６０７号明細書（ＥＰ１１９８６０７Ｂ１）から公知の層厚を開ループ制御する方法とは異なり、本発明ではプラズマ装置は、計測される層厚の実測値と目標値との偏差が予め決められた差よりも小さくない場合に、被覆材料の堆積される量を、層厚の実測値と目標値との偏差が予め決められた差よりも小さくなるまで変えるように作動される。
【００４５】
本発明による方法の一実施形態は、給電のパラメータおよび／またはプラズマ装置のガス供給のパラメータおよび／またはプラズマ装置のプラズマ放射のパラメータを、項目ｄ）に従って調整することを特徴としている。その場合に、プラズマ装置を開ループ制御または閉ループ制御して、堆積速度および／または更なる層特性、例えば層密度、接着性、内部応力、表面形状または微細構造のような層特性に影響を及ぼすことができる。
【００４６】
本方法の更なる一実施形態は、実測値を、項目ａ）に従って真空チャンバにおけるその場での測定によって計測することを特徴としている。基本的に、実測値の真空チャンバにおけるその場での測定による計測は、基板を真空チャンバから取り出すこと、それに関連する費用を回避できると共に、さらにプロセス安全性を高め、かつプロセス時間を短くすることができるという利点を有する。
【００４７】
実測値のその場での計測は、例えば光学モニタリングシステムによって行うことができる。
【００４８】
実測値の測定後に、項目ｂ）に従って比較が行われる。堆積された被覆材料の層厚の実測値と目標値との偏差が予め決められた差よりも小さい場合に、基板はさらに加工することができ、特に真空チャンバから取り出すことができる。その他にも、項目ｃ）および項目ｄ）ならびに被覆材料の更なる堆積が行われる。
【００４９】
本方法の更なる一実施形態は、項目ａ）の前に基板を真空チャンバから取り出して、項目ａ）に従って真空チャンバの外部で、実測値を取り出して測定することによって計測することを特徴としており、それにより、実測値の計測に際してより高い精度を達成することができる。実測値の測定は、好ましくは、分光エリプソメーターによって、分光エリプソメトリー法により行われる。実測値の測定後に、項目ｂ）に従って比較が行われる。堆積された被覆材料の層厚の実測値と目標値との偏差が予め決められた差よりも小さい場合に、基板は、場合により真空チャンバ中でまたはその外部でさらに処理することができる。その他にも、項目ｃ）および項目ｄ）ならびに、再び真空チャンバ中に導入された基板上での被覆材料の更なる堆積が行われる。
【００５０】
本方法の更なる一実施形態は、給電のパラメータが、電流、電圧、電力および／またはプラズマインピーダンスであることを特徴としている。本発明によれば、つまり電流、電圧、プラズマインピーダンスおよび／または電力は、基板の位置に依存して変更または調節される。
【００５１】
本方法の更なる一実施形態は、プラズマ装置のガス供給のパラメータが、プラズマ装置中、またはプラズマ装置と基板との間の空間中への作業ガス流および／または反応性ガス流であることを特徴としている。
【００５２】
本方法の更なる一実施形態は、プラズマ装置が、１つ以上のスパッタカソード（スパッタターゲット）を有するスパッタ源として構成されているか、またはそのようなスパッタ源を備え、かつ堆積はスパッタリングとして行われることを特徴としている。スパッタ源は、開ループ制御することができる。この場合に、スパッタ源は、特に自体公知のように、金属モードもしくは反応性モードで作動させることができ、または反応性放電の金属モードと反応性モードとの間で切り替えることによって作動させることもできる。スパッタ源は、能動的に閉ループ制御することもできる。
【００５３】
好ましくは、１つ以上のスパッタカソードの電力と、それによる堆積速度は、基板の位置に依存して変更または調節される。有利には、電力は、三角形プロファイル、矩形プロファイル、正弦プロファイル、Ｓｉｎ２プロファイル、またはパルス型プロファイルに相応して調節される。これらのプロファイルを、スパッタ源とは異なるプラズマ装置でも電力調節のために使用できることは言うまでもない。
【００５４】
本方法の更なる一実施形態は、堆積が、ターゲットを有していないプラズマ源として構成されているか、またはそのようなプラズマ源を備えるプラズマ装置によって行われることを特徴としている。
【００５５】
本方法の更なる一実施形態は、欧州特許出願公開第１５９２８２１号明細書（ＥＰ１５９２８２１Ａ２）から自体公知のように、１つのスパッタ源によって堆積させ、その基板をさらにプラズマ処理することを特徴としている。この場合に、スパッタ源は、金属モードでも、または反応性モードでも作動させることができる。本方法の使用は、１つのスパッタ源によって堆積させ、該基板をさらにプラズマ処理する場合に特に有利である。それというのも、その更なるプラズマ処理は、プラズマ条件、特に堆積過程における電圧に大きな影響を及ぼし得るからである。
【００５６】
本方法の更なる一実施形態は、例えば直列型の装置の場合のように、基板を線形曲線に沿って移動させることを特徴としている。それに代えて、またはそれに加えて、基板を、非線形曲線、特に円形または円弧として構成される曲線に沿って移動させることが想定され得る。これは、例えば回転台装置または円筒装置によって行うことができる。
【００５７】
本方法の更なる一実施形態は、基板を、プラズマ装置に対して等距離で延びる曲線に沿って移動させることを特徴としている。
【００５８】
本方法の更なる一実施形態は、プラズマ装置に対して不均等な距離で延びる、特に凹型または凸型に構成されている曲線に沿って基板を移動させ、実測値と目標値との偏差が、例えば弦効果を除いても、予め決められた差よりも小さくなるまで、項目ｃ）による単位時間当たりに堆積された被覆材料の量を変更するためのプラズマ装置のパラメータを導き出すことを特徴としている。
【００５９】
本方法の更なる一実施形態は、被覆材料を、ケイ素、アルミニウム、マグネシウム、ハフニウム、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、チタン、スカンジウムといった元素の少なくとも１つおよび／またはそれらの酸化物もしくは窒化物を含む群から選択することを特徴としている。
【００６０】
本方法の更なる一実施形態は、ディスク形状の基板を使用することを特徴としている。
【００６１】
本方法の更なる一実施形態は、最も大きい線形寸法または最も大きい直径がプラズマ装置の被覆ウィンドウよりも小さいディスク形状の基板を使用することを特徴としている。本明細書において被覆ウィンドウとは、プラズマ装置から離間された面であって、プラズマ装置に対して基板が移動されない場合に被覆材料が堆積される面を指す。
【００６２】
多数の同種の基板が同等の位置で移動装置によって移動され、かつ基板表面上の被覆領域における被覆材料の堆積が基板表面上にある軌道に沿ってプラズマ装置によって行われるべきである場合には、導き出されたパラメータを、層厚の実測値が計測されている基板上での被覆材料の堆積のために使用できるだけでなく、その他の基板の幾つかまたは全体に対する被覆材料の堆積を、プラズマ装置の調整されたパラメータで行うことができることは言うまでもない。本発明の一実施形態においては、例えば同一の直径で、同一の基板密度の、そして同一の材料でできた基板を、これらの基板が移動装置の同等の位置に配置されている場合には、同一の層厚プロファイルを有する層を備えた基板を製造するために、同じパラメータのプラズマ装置で被覆することができる。その際に、調整されたパラメータは、プロセスプロファイルとして記憶することができる。
【００６３】
本発明の更なる一態様によれば、誘電性被覆材料でできたプラズマ被覆表面が設けられた基板を、真空チャンバおいて、交流で作動されるプラズマ装置を備える被覆装置によって製造する方法が想定されている。
【００６４】
この場合に、以下のステップ、
制御モジュールの記憶モジュールによって少なくとも１つの選択可能なプロセスプロファイルを準備するステップ、
準備されたプロセスプロファイルを制御モジュールの入力ユニットによって選択して、選択されたプロセスプロファイルを、制御モジュールに作動設定として割り当てるステップ、
移動手段を制御し、制御された移動手段によって、作動設定として割り当てられて保存されたプロセスプロファイルに基づいて表面の輪郭に沿って、プラズマ源または基板を基板表面に対して移動させるステップ、
基板表面上の輪郭の少なくとも１つの測定点で装置の測定センサによって測定パラメータを検知するステップ、
センサによって計測された材料特徴パラメータを、制御モジュールによって、予め定義された表面分類に基づいて定量化するステップであって、ここで、それぞれ１つの表面分類には、予め定義された材料特徴パラメータ範囲が割り当てられており、相応の表面分類の相応の定量化は、前記材料特徴パラメータに基づいて材料特徴パラメータ範囲をトリガすることによって行われるステップ、
制御モジュールの計算モジュールによって、前記表面分類と、該表面分類およびプラズマ源制御信号の間の相関を特徴付けるプロセスプロファイルのプラズマ源パラメータプロファイルとに基づいて、プラズマ源制御信号を生成させるステップ、
前記表面分類およびプロセスプロファイルのプラズマ源パラメータプロファイルに相応するプラズマ源制御信号によってプラズマ源を制御して、被覆材料を、基板表面上の被覆領域において、基板表面上にある軌道に沿ってプラズマ装置によって堆積させるステップ
が想定される。
【００６５】
本発明は、プラズマ源プロファイルにはプラズマ装置の電力が含まれ、ここで、一定の電力で予想される層厚分布からの偏差を補償するために、電力は相応して調節されることを特徴とする。
【００６６】
ケイ素、アルミニウム、マグネシウム、ハフニウム、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、チタン、スカンジウムといった元素の少なくとも１つおよび／またはそれらの酸化物もしくは窒化物を含む群から選択される誘電性被覆材料でできたプラズマ被覆された表面を有する基板を、交流で作動されるプラズマ装置を備えた真空チャンバ中で製造するための本発明による装置であって、プラズマ装置に対して曲線に沿って基板を移動させるための移動装置を備え、前記プラズマ装置によって、基板表面上の被覆領域における基板表面上にある軌道に沿った被覆材料の堆積が行われる前記装置は、以下のステップ
ａ１）前記軌道の少なくとも一部における堆積された被覆材料の層厚の実測値を、基板の移動方向で層厚測定装置によって計測するステップ、
ｂ１）前記実測値と、既定装置によって提供される前記軌道の少なくとも一部における層厚の目標値とを、比較装置によって比較するステップ、
ｃ１）制御モジュールの計算モジュールによって、単位時間当たりに堆積される被覆材料の量を、基板の位置に依存して、堆積された被覆材料の層厚の実測値と目標値との偏差が予め決められた差よりも小さくなるように変更するためのプラズマ装置のパラメータを導き出すステップ、ならびに
ｄ１）制御モジュールの調整モジュールによって、項目ｃ１）による単位時間当たりに堆積される被覆材料の量を変更するためのプラズマ装置のパラメータを調整するステップ、
ｅ１）被覆材料を、プラズマ装置によって項目ｄ）において調整されたパラメータを用いて堆積させるステップ、
のために設計および調整されている制御モジュールを特徴としている。
【００６７】
本発明は、項目ｄ１）により調整されるパラメータにはプラズマ装置の電力が含まれ、ここで、一定の電力で予想される層厚分布からの偏差を補償するために、電力は、予め決められたプロファイルに相応して調節されていることを特徴とする。
【００６８】
該装置は、本発明による方法の相応の利点を有する。
【００６９】
以下では、図面に示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。また、該実施例から、特許請求の範囲における概要とは独立して、本発明の更なる特徴、詳細および利点が明らかになる。
【００７０】
以下の図は、それらを概略的に示している。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】基板のスパッタ被覆のための一つの有利な装置の略図を示している。
【図２】本発明による方法の実施のための本発明による装置のブロック図を示している。
【図３】周縁部層厚低下の補償を行っていない場合と行った場合の基板上の層厚分布を示している。
【図４】図３における周縁部層厚低下の補償のための位置依存型の電力調節を示している。
【図５】図４の堆積において使用されたスパッタリング電力の、基板表面の軌道上の位置に対するグラフを示している。
【００７２】
同じ構成要素は、それらの図面において同じ符号で指示されている。
【００７３】
図１は、基板（１０）の追加のプラズマ処理の可能性を伴うスパッタダウン方式における、基板（１０）のスパッタ被覆のための１つの有利な装置（１）の概略図を示している。装置（１）は、真空チャンバ（図示されず）中に配置されている。装置（１）は、スパッタ源（３１）として構成されている、交流で作動されるプラズマ装置と、プラズマ源（３２）とを備えるプロセスモジュール（２５）を含む。該装置（１）は、任意のカバー（２６）と、該カバー（２６）の下に配置されている基板（１０）をプラズマ装置（３１）に対して円弧に沿って移動させるための回転台装置（２０）として構成されている移動装置とをさらに含む。回転台装置（２０）は、多数の基板を収容することができ、それらの基板は、軸Ｚを中心にして移動する。基板（１０）は、例えば円環形状の基板回転台（２１）の適切な開口部に収容されていてよい。基板回転台（２１）では、エアロック（２８）を通じて基板を取り込み、または取り出すことができる。加熱装置（２７）によって基板を加熱することができ、その際、該加熱装置（２７）は、好ましくは石英輻射体による輻射加熱装置として構成されている。それにより、基板は数百度にまで、例えば２５０℃にまで加熱することができる。
【００７４】
移動装置（２０）は、好ましくは、１ｒｐｍから５００ｒｐｍの間で調整可能な回転台（２１）の速度で作動させることができる。平坦な移動装置の代わりに、１つ以上の基板を移動させるための自体公知のドラム形状の装置を使用することもできる。この場合には、スパッタ源およびプラズマ源は、該ドラムの周縁表面領域に配置されている。
【００７５】
さらに、基板を線形曲線に沿って移動させるための移動装置が設けられていてもよい。
【００７６】
スパッタ源（３１）は、好ましくは、マグネトロン源、特に有利には、並存する２つのマグネトロン装置を備えたマグネトロン源システムである。スパッタ源（３１）の給電装置（図示されず）は、好ましくは、中周波数（ＭＦ）もしくはラジオ周波数（ＲＦ）給電ユニットまたはＤＣパルス給電ユニットであり、それらは、適合ネットワークを介してスパッタカソードに接続されている。使用されるスパッタカソードの有利な電圧範囲は、４００Ｖ〜８００Ｖである。好ましくは、１３．５６ＭＨｚのＲＦスパッタ源および／または４０ＫＨｚのＭＦ源が使用される。スパッタカソードへの好ましい電力出力は、５００Ｗから２０ｋＷの間の範囲内である。この場合に、電力は、カソードの面積に関して、約２０Ｗ／ｃｍ2の最大値までで調整される。
【００７７】
スパッタ源（３１）は、自体公知の金属モード、反応性モード、または遷移モードにおいて作動させることができる。有利なスパッタ材料は、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ等の金属ならびにその酸化物および窒化物、ならびに半導体、例えばＳｉおよびその酸化物および窒化物である。
【００７８】
プラズマ源（３２）は、励起イオンおよび残留ガスのラジカルを含むプラズマを生成する。残留ガスは、不活性ガス、例えばアルゴンおよび任意に１種以上の反応性成分、例えば酸素または窒素を含む。該プラズマは、スパッタ源（３１）から基板上に堆積された被覆材料の層に変性作用を及ぼす。例えば、プラズマ源（３２）によって、酸化または窒化が行われる。プラズマ源（３１）は、例えばＤＣプラズマ源装置、ＲＦプラズマ源装置もしくはＤＣパルスプラズマ源装置、またはＤＣ＋ＨＦプラズマ源装置であってよい。好ましくは、プラズマ源（３２）によって生成されるプラズマのイオンエネルギーは、好ましくは、１０ＥＶから２００ＥＶまたは４００ＥＶの間の範囲で調整することができる。好ましくは、プラズマ粒子のエネルギーを、広範囲に及んでプラズマ源中のプラズマ密度とは独立して調整することができるＥＣＷＲプラズマ源が使用される。
【００７９】
更なる実施形態においては、その他のスパッタ源および／またはプラズマ源が真空チャンバ中に設けられている。
【００８０】
基板回転台（２１）に対して適切な位置に、堆積された被覆材料の光学的特性を測定することができる光学モニタリングのための光学測定装置（図１に示されず）が配置されている。透過率および／または反射率は、自体公知のように有利には、光学的特性の計測のために、基板の少なくとも１つから間欠的に測定される。好ましくは、光学的測定装置は、層厚測定装置、特に有利には分光光度計、エリプソメーターまたは分光エリプソメーターであって、層厚の実測値をその場で点状にまたは軌道に沿って計測することができる装置である。
【００８１】
被覆に際して、基板（１０）は、回転台装置（２０）によってスパッタ源（３１）の下で移動され、ここで被覆材料は、被覆領域において表面（１１）上にある軌道に沿って堆積される。図１に示される実施形態では、被覆ウィンドウは、基板よりも大きな面積を有している。本発明は、基板が被覆ウィンドウと同じかまたはより大きい面積を有する基板の場合にも使用できることは言うまでもない。
【００８２】
被覆材料のスパッタ源（３１）による堆積の後に、基板は、回転台装置（２０）によって円形状にさらに移動され、ある特定の時点でプラズマ源（３２）に到達し、そこで、追加のプラズマ処理を行うことができる。例えば、堆積された被覆材料の更なる酸化は、本出願人の欧州特許１１９８６０７号明細書（ＥＰ１１９８６０７Ｂ１）で詳細に説明されているように行うことができる。後に、被覆材料の更なる堆積を、スパッタ源（３１）によって行うことができる。基本的には、被覆材料のプラズマ源（３２）による堆積を行うことも考えられる。
【００８３】
図２には、プラズマ装置（１５０）、移動装置（１６０）および制御モジュール（１４０）を備える本発明による方法の実施のための装置が示されている。
【００８４】
プラズマ装置（１５０）および移動装置（１６０）は、図１の実施形態と同様に構成されていてよい。もちろん、それ以外の実施形態も可能である。制御モジュール（１４０）は、計算モジュール（１４１）および調整モジュール（１４２）を含む。その装置は、層厚測定装置（１１０）、既定装置（１２０）および比較装置（１３０）をさらに含む。
【００８５】
図２では、真空チャンバの外側で、取り出して測定することによって実測値を計測するために調整および設計された装置が示されており、ここで、軌道（１０５）の少なくとも一部における堆積された被覆材料の層厚の実測値の計測は、真空チャンバから取り出された基板（１００）で行われる。図２に示されること以外に、回転台装置の場合には、図１と同様に、その軌道は通常、基板の円軌道形状の移動に相応して曲がっている。
【００８６】
計測された測定値は、比較装置（１３０）に引き渡され、既定装置（１２０）に記憶された比較装置（１３０）で利用可能な目標値と比較される。比較装置（１３０）は、実測値と目標値との間の比較結果を制御モジュール（１４０）へと供する。
【００８７】
位置センサ（１５５）は、基板の位置を検知することができる。例えば、基板の周縁部を検知することもでき、ここで、基板の速度、特に回転台の回転速度を知ることで、そこから出発して、基板の正確な位置測定を制御モジュール（１４０）によって行うことができる。
【００８８】
制御モジュール（１４０）の計算モジュール（１４１）により、単位時間当たりに堆積される被覆材料の量を、堆積された被覆材料の層厚の実測値と目標値との偏差が予め決められた差よりも小さくなるように変更するためのプラズマ装置（１５０）のパラメータが導き出される。これは、実測値および目標値が軌道（１０５）上の特定の位置に割り当てられていることによって行うことができる。その際、図１に示される実施例の場合と同様の装置においては、層厚の実測値が測定される位置は、図２に示されるのとは異なって曲がった軌道上で、基板キャリア台（２１）の軸Ｚを中心とした回転に相当し、基板がスパッタ源（３１）の下に案内される回転角によって決定することができる。
【００８９】
制御モジュール（１４０）の計算モジュール（１４１）により、単位時間当たりに堆積される被覆材料の量を、基板の位置に依存して、堆積された被覆材料の層厚の実測値と目標値との偏差が予め決められた差よりも小さくなるように変更するためのプラズマ装置（１５０）のパラメータが導き出され、ここで、前記パラメータには、ある特定の被覆時間または回転台装置の場合には基板の被覆経路のある特定の回数が割り当てられていることは言うまでもない。次いで、制御モジュール（１４０）は、調整モジュール（１４２）によって、プラズマ装置のパラメータを、計算モジュール（１４１）によって計測される値に調整する。
【００９０】
最も簡単な場合には、実測値と目標値との偏差が予め決められた差よりも大きい場合に、基板は真空チャンバに戻され、移動装置（１６０）によって移動され、ここで、被覆材料の堆積は、プラズマ装置（１５０）によって、調整されたパラメータで行われる。好ましくは、給電装置によって供給された電力は、制御装置（１４０）によって基板の位置に依存して調節され、ここで、スパッタリング装置の場合には、そのスパッタリング電力が、三角形プロファイル、矩形プロファイル、正弦プロファイル、Ｓｉｎ２プロファイル、またはパルス型プロファイルに相応して調節されることが有利である。
【００９１】
多数の同種の基板が同等の位置で移動装置（１６０）によって移動される場合については、層厚の実測値が計測されている基板（１００）上での被覆材料の堆積のために導き出されたパラメータを使用できるだけでなく、その他の基板の幾つかもしくは１つまたは全体に対する被覆材料の堆積は、調整されたプラズマ装置パラメータで行うことができることは言うまでもない。図１による本発明の実施形態においては、例えば同一の直径で、同一の基板密度の、そして同一の材料から作製された基板を、同一のプラズマ装置パラメータで被覆することができる。
【００９２】
基本的には同様に、該方法は堆積された被覆材料の実測値の計測が真空チャンバ中でその場で行われる場合に行うことができ、この場合に、もちろん実測値の計測に際しての基板の取り出しは省略される。
【００９３】
生産性をさらに向上させるために、制御モジュール（１４０）の記憶モジュールによって少なくとも１つの選択可能なプロセスプロファイルの準備が行われる。
【００９４】
さらに、準備されたプロセスプロファイルを制御モジュール（１４０）の入力ユニットによって選択し、選択されたプロセスプロファイルを、制御モジュール（１４０）に作動設定として割り当てるステップが行われる。次に、移動手段（１６０）の制御は、割り当てられて保存されたプロセスプロファイルに相応して表面の輪郭（１０５）に沿って基板（１００）表面（１０１）に対して移動させるステップが行われる。
【００９５】
さらに、測定パラメータを、基板（１００）表面（１０１）上の輪郭（１０５）の少なくとも１つの測定点で装置の測定センサによって検知するステップが行われる。
【００９６】
さらに、センサによって計測された材料特徴パラメータを、制御モジュール（１４０）によって、予め定義された表面分類に基づいて定量化するステップが行われ、その際、それぞれ１つの表面分類には、予め定義された材料特徴パラメータ範囲が割り当てられており、相応の表面分類の相応の定量化は、前記材料特徴パラメータに基づいて材料特徴パラメータ範囲をトリガすることによって行われる。
【００９７】
さらに、プラズマ源制御信号を、制御モジュール（１４０）の計算モジュールによって、前記表面分類と、該表面分類およびプラズマ源制御信号の間の相関を特徴付けるプロセスプロファイルのプラズマ源パラメータプロファイルとに基づいて生成させるステップが行われる。
【００９８】
さらに、プラズマ源を、前記表面分類およびプロセスプロファイルのプラズマ源パラメータプロファイルに相応するプラズマ源制御信号によって制御して、基板表面上の被覆領域において、基板表面上にある軌道に沿ってプラズマ装置によって被覆材料を堆積させるステップが行われる。
【００９９】
図３には、本発明の更なる一実施形態が示されており、ここには、スパッタアップ方式で、移動装置の基板回転台（１９０）の下に配置されているデュアルマグネトロン（１８０）が示されているが、移動装置のその他の具体的な詳細はここには示されていない。例えばアルゴンのための不活性ガス容器（２２０）および例えば酸素のための反応性ガス容器（２３０）から、不活性ガスまたは反応性ガスを、ガス供給口（２１０および２１１）を通じて真空チャンバ（１７０）内部に導入することができる。不活性ガス流および反応性ガス流は、センサ（２００）、例えば信号がセンサ評価装置（２０２）によって評価され、開ループ制御装置または閉ループ制御装置（２４０）に引き渡されるラムダセンサの測定値に依存して調整することができる。真空チャンバ（１７０）が、ポンプ装置を備えていることは言うまでもないが、そのポンプ装置は、簡略化のために図示されていない。マグネトロン（１８０）は、適合ネットワーク（図示されず）を介して給電装置（１７０）と接続されている。
【０１００】
位置センサ（２５０）によって、基板キャリア台（１９０）の下側に取り付けられている基板（図示されず）の位置を計測することができる。位置センサ（２５０）は、例えば基板の周縁部を検知することができる。回転台の回転速度を知ることで、そこから出発して、基板の正確な位置測定を、制御モジュール（１４０）によって行うことができる。
【０１０１】
該実施形態には、１つ以上の基板上に堆積された被覆材料の実測値および目標値を計測するための構成装置（図３には図示されていない）ならびに基板表面上にある軌道の少なくとも一部において実測値と目標値とを比較するための比較装置が含まれている。
【０１０２】
図３では、好ましくは、発電機（１７０）によってデュアルマグネトロン（１８０）に供給される電力は、制御装置（１４０）によって基板の位置に依存して調節される。この場合に、マグネトロンスパッタ源（１８０）は、制御装置（２４０）を介して開ループ制御することができ、またはセンサ（２００）の測定値を使用して閉ループ制御することができる。
【０１０３】
図４は、円形の平坦な基板上で、図１に示されるような装置によって堆積された被覆材料の層厚分布の測定結果のプロットを示しており、ここで、縦座標は、任意の値１００を基準とした層厚を示しており、横座標は、表面上で円形の基板の直径全体に延びる軌道上の位置を示している。原点は、円形の基板の中心に相当する。原点の左側と右側の領域は、基板の移動方向における軌道上の位置に相当する。層厚測定は、外に取り出して行われた。
【０１０４】
曲線は、開ループ制御されたＲＦスパッタリングによって堆積された二酸化ケイ素の層厚測定の結果を示している。４００で指示される曲線は、１００００Ｗの一定のスパッタ電力での堆積に相当する。曲線４００は、堆積された層について、左側と右側の縁部に向けて２％超も減少しながら、基板中央の範囲内で層厚の最大値を示している。
【０１０５】
曲線４０１は、本発明による方法に従って堆積されたＳｉＯ2についての測定値を示しており、ここでは、スパッタ源の中心下の基板の位置に依存するスパッタ電力の調節を使用した。この場合に、スパッタ源の給電装置によって供する電力は、三角形プロファイルに相応して調節され、ここで該電力は、曲線４００のスパッタリングによる一定値に対して、最大で５％という値で高められた。スパッタ電力を本発明により調節することによって、縁部領域における被覆速度が高められ、それによって、縁部領域においてさもなければ生ずるはずであった被覆厚さの低下が補償された。
【０１０６】
図５は、図４の堆積において使用されたスパッタリング電力の、基板表面の軌道上の位置に対するグラフを示しており、ここで原点は、図４における原点に相当する。基板は、堆積に際してスパッタ源の下全体を移動する。つまり、図５における横座標上のある特定の位置は、スパッタ源の中心が該当する位置の上に存在する時点に相当する。５００で指示される曲線は、技術水準において慣用の一定のスパッタ電力に相当する。曲線５０１は、本発明による主駆動の回転角に対するスパッタ電力に相当する。
【符号の説明】
【０１０７】
１  装置、  １０  基板、  １１  表面、  １２  軌道、  ２０  移動装置、  ２１  基板回転台、  ２５  プロセスモジュール、  ２６  カバー、  ２７  加熱装置、  ２８  エアロック、  ３１  スパッタ源、  ３２  プラズマ源、  １００  基板、  １０１  、  １０５  軌道、  １１０  層厚測定装置、  １２０  既定装置、  １３０  比較装置、  １４０  制御モジュール、  １４１  計算モジュール、  １４２  調整モジュール、  １５０  プラズマ装置、  １５５  位置センサ、  １６０  移動装置、  １７０  真空チャンバ、発電機、  １８０  マグネトロン、  １９０  基板回転台、  ２００  センサ、  ２０２  センサ評価装置、  ２１０  ガス供給口、  ２１１  ガス供給口、  ２２０  不活性ガス容器、  ２３０  反応性ガス容器、  ２４０  制御装置、  ２５０  位置センサ、  ４００，４０１，５００，５０１  曲線
【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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