(57)【要約】【課題】物質的に少なくとも２つの異なった材料から成る薄膜系を複合的な物理的な、有利には光学的な機能を有するスパッタリングによって基板にコーティングするための技術的に簡単で、小さくかつコスト面で有利な装置。【解決手段】ターゲット１０８を有するマグネトロンスパッタリング装置１０５が配置されている真空作業チャンバ１０３、基板をチャンバに出し入れする装置１０２、キャリアガス供給装置１１０、異なっている反応ガスの別個に制御可能な供給供給装置１０９、反応ガスの混合比の時間依存調整設定装置、中間周波数数パルスマグネトロンスパッタリングの特性量値検出測定装置１１６、この値を第１目標値と比較し反応ガス総量に対する第１の調整操作信号を導出する調整装置１１７；１１８を備え、、チャンバにおける反応ガス混合比は該調整装置を用いて変化可能ではない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合的な物理機能を有する薄膜系を前以て決められている設計に相応して少なくとも１つの基板に中間周波パルス式マグネトロンスパッタリングによりコーティングするための装置であって、該薄膜系は物質的に異なっている部分膜から成っておりかつ基板の成膜位置はすべての部分膜のスパッタリングの際に同じであるという形式のものにおいて、
ａ）  少なくとも１つのターゲット（１０８）を有するマグネトロンスパッタリング装置（１０５）が配置されている真空作業チャンバ（１０３）を備え、
ｂ）  基板を真空作業チャンバ（１０３）に出し入れするための装置（１０２）を備え、
ｃ）  キャリアガスに対する第１のガス供給装置（１１０）を備え、
ｄ）  少なくとも２つの異なっている反応ガスの別個に制御可能な供給のための第２のガス供給装置（１０９）を備え、
ｅ）  薄膜系の前以て決められている設計に相応して真空作業チャンバにおける反応ガスの混合比を時間に依存して調整設定するための装置を備え、
ｆ）  中間周波パルス式マグネトロンスパッタリングの少なくとも１つの特性量の値を検出するための測定装置（１１６）を備え、
ｇ）  検出された値を第１の目標値と比較可能でありかつそこから、真空作業チャンバ（１０３）を流れる反応ガスの総量に対する第１の調整操作信号を導出可能である調整装置（１１７；１１８）を備え、真空作業チャンバ（１０３）における反応ガスの混合比は該調整装置（１１７；１１８）を用いて変化可能ではない
ことを特徴とする薄膜系のコーティング装置。
【請求項２】
反応ガスの混合比を時間に依存して調整設定するための装置は前以て決められている時間関数を有している
請求項１記載の薄膜系のコーティング装置。
【請求項３】
前以て決められている時間関数は実験的に求めることができる
請求項２記載の薄膜系のコーティング装置。
【請求項４】
反応ガスの混合比を時間に依存して調整設定するための装置は調整区間（１１２；１１３；１１４）を有しており、該調整区間を用いて等価な値の部分膜および／または成長する薄膜系の物理機能の少なくとも１つが検出可能でありかつ第２の目標値と比較可能であり、ここから真空作業チャンバにおける反応ガスの混合比に対する第２の調整操作信号が導出可能である
請求項１記載の薄膜系のコーティング装置。
【請求項５】
物理機能は光学機能、有利には薄膜系の透過および／または反射の波長に依存した変化である
請求項１から４までのいずれか１項記載の薄膜系のコーティング装置
【請求項６】
第２のガス供給装置（２０９）を用いて、２つの反応ガスが真空作業チャンバに別個に供給可能である
請求項１から５までのいずれか１項記載の薄膜系のコーティング装置。
【請求項７】
第２のガス供給装置（２０９）を用いて、２つの反応ガスが混合ガスとして真空作業チャンバに供給可能である
請求項１から５までのいずれか１項記載の薄膜系のコーティング装置。
【請求項８】
第２のガス供給装置（１０９；２０９）は僅かなデッドボリュームを有している
請求項１から７までのいずれか１項記載の薄膜系のコーティング装置。
【請求項９】
ターゲット（１０８）はドーピング元素、有利にはホウ素を有しているシリコンターゲットである
請求項１から８までのいずれか１項記載の薄膜系のコーティング装置。
【請求項１０】
反応ガスは窒素および酸素である
請求項１から９までのいずれか１項記載の薄膜系のコーティング装置。
【請求項１１】
キャリアガスはアルゴンである
請求項１から１０までのいずれか１項記載の薄膜系のコーティング装置。
【請求項１２】
基板または基板保持部（１０１）は少なくとも成膜位置において基板面に対して垂直に存在する軸線を中心に単軸的に回転可能である
請求項１から１１までのいずれか１項記載の薄膜系のコーティング装置。
【請求項１３】
マグネトロンスパッタリング装置（１０５）は、部分膜および／または成長する薄膜系の透過および／または反射の直接的な測定のための有利には真ん中に位置決めされているビームを通す孔（１１１）を有している
請求項１から１０までのいずれか１項記載の薄膜系のコーティング装置。
【請求項１４】
薄膜系の少なくとも部分膜は均一な膜構造によって実現可能である
請求項１から１３までのいずれか１項記載の薄膜系のコーティング装置。
【請求項１５】
薄膜系の少なくとも部分膜は勾配膜として実現可能である
請求項１から１０までのいずれか１項記載の薄膜系のコーティング装置。
【請求項１６】
複合的な物理機能を有する薄膜系を前以て決められている設計に相応して少なくとも１つの基板に少なくとも１つのターゲット（１０８）を有する中間周波数パルスマグネトロンスパッタリングによりコーティングするための方法であって、該薄膜系は物質的に異なっている部分膜から成っておりかつ基板の成膜位置は真空作業チャンバ（１０３）内ですべての部分膜のスパッタリングの際に変化されないという形式の方法において、
ａ）  ガス供給装置（１１０）を用いてキャリアガスを供給し、
ｂ）  第２のガス供給装置（１０９）を用いて、少なくとも２つの異なっている反応ガスの別個に制御可能に供給し、
ｃ）  装置を用いて薄膜系の前以て決められている設計に相応して真空作業チャンバにおける反応ガスの混合比を時間に依存して調整設定し、
ｄ）  測定装置（１１６）を用いて、中間周波パルス式マグネトロンスパッタリングの少なくとも１つの特性量の値を検出し、
ｅ）  検出された値を第１の目標値と評価装置（１１７）を用いて比較しかつ真空作業チャンバ（１０３）を流れる反応ガスの総量に対する第１の調整操作信号を導出し、その際真空作業チャンバ（１０３）における反応ガスの混合比は変化されない
ことを特徴とする薄膜系のコーティング方法。
【請求項１７】
反応ガスの混合比の時間に依存した調整設定を前以て決められている時間関数を用いて行う
請求項１６記載の薄膜系のコーティング方法。
【請求項１８】
前以て決められている時間関数を実験的に求める
請求項１７記載の薄膜系のコーティング方法。
【請求項１９】
反応ガスの混合比の時間に依存した調整設定を調整区間（１１２；１１３；１１４）を用いて行い、その際等価な値の部分膜および／または成長する薄膜系の物理機能の少なくとも１つが検出されかつ第２の目標値と比較され、真空作業チャンバにおける反応ガスの混合比に対する第２の調整操作信号が導出される
請求項１６記載の薄膜系のコーティング方法。
【請求項２０】
第２のガス供給装置（１０９）を用いて、２つの反応ガスを真空作業チャンバに別個に供給する
請求項１６から１９までのいずれか１項記載の薄膜系のコーティング方法。
【請求項２１】
第２のガス供給装置（２０９）を用いて、２つの反応ガスを混合ガスとして真空作業チャンバに供給可能する
請求項１６から１９までのいずれか１項記載の薄膜系のコーティング方法。
【請求項２２】
第２のガス供給装置（１０９；２０９）として僅かなデッドボリュームを有している装置を使用する
請求項１６から２１までのいずれか１項記載の薄膜系のコーティング方法。
【請求項２３】
ターゲット（１０８）としてドーピング元素、有利にはホウ素を有するシリコンターゲットを使用する
請求項１６から２２までのいずれか１項記載の薄膜系のコーティング方法。
【請求項２４】
反応ガスとして窒素および酸素を使用する
請求項１６から２３までのいずれか１項記載の薄膜系のコーティング方法。
【請求項２５】
キャリアガスとしてアルゴンを使用する
請求項１６から２４までのいずれか１項記載の薄膜系のコーティング方法。
【請求項２６】
基板または基板保持部（１０１）は少なくとも成膜位置において基板面に対して垂直に存在する軸線を中心に単軸的に回転可能する
請求項１６から２５までのいずれか１項記載の薄膜系のコーティング方法。
【請求項２７】
薄膜系の少なくとも部分膜を均一な膜構造によって実現する
請求項１６から２６までのいずれか１項記載の薄膜系のコーティング方法。
【請求項２８】
薄膜系の少なくとも部分膜を勾配膜として実現する
請求項１６から２７までのいずれか１項記載の薄膜系のコーティング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合的な物理機能、例えば光学機能を有する薄膜系を基板にコーティングするための装置および方法に関し、その際膜系（Schichtsysteme）は中間周波パルス式マグネトロンスパッタリングによってコーティングされる。
【０００２】
この形式の物理機能に対する例は光学において光学部品の鏡面化または反射防止、すなわち基板表面の透過および反射の、一般に波長に依存している変化である。この種の成膜は非常に様々な光学的な素子ないしデバイスに対して例えばレンズ、プリズムおよびフィルタを生成するために必要とされる。その際成膜にはしばしば非常に高度な精密要求が課せられる。薄膜系の本来の光学的な機能は、膜系のいわゆるデザイン設計、すなわち数ないし数百の上下に重なっている物質的に種々異なっている個別膜の厚さおよび屈折率の妥当な選択によって実現される。
【背景技術】
【０００３】
上に述べた形式の膜系は主に、真空蒸着法、大抵は成膜プロセスのイオンまたはプラズマ支援によって形成される。しかし少し前から、中間周波パルス式マグネトロンスパッタリングの導入以来、この有利な択一的な堆積法を利用して、非常に良好な膜特性を有する透明な膜を堆積する可能性もでてきている。スパッタリング法（sputtering）を利用する理由は、例えば高いエネルギー密度のレーザビームに対して、スパッタリングされた膜の破壊限界値が高いこと、再現性が高いことおよび膜が均質であること、スパッタリングプロセスの制御性がよいこと、ひいては精度が高く、耐温性および耐候性が申し分ないこと並びに蒸着装置にとって典型的である「バッチ装置」を回避できることによるロジスチックな利点である（例えば、H. Frey, G. Kienel, (Hrsg.)=Duennschichttechnologie, VDI-Verlag Duesseldorf 1987 Bild 9-68 (p. 500) 参照）。
【０００４】
このような数多くの利点にも拘わらず、薄膜系を複合的な光学機能のためにコーティングするためのスパッタリング装置の有用性は非常に緩慢にしか認められてきていない。例外なのは、建築ガラス（同書の Bild 9-93, p. 531 参照）または熱線反射性および別の膜系を有するプラスチックフィルムの大面積成膜であり、このために蒸着技術は容認できる解決法を提供していない。主な理由はこの種のスパッタリング装置に対する投資コストが高いことであり、それ故に大量生産もしくは非常に大きな基板面積の成膜の場合にしか容認することができない。このように高い投資コストは、大抵はそれが連続式スパッタリング装置であるという事実から生じ、すなわちこの種のスパッタリング装置では基板が順次、種々異なっているマグネトロンスパッタリング装置に対して相対的に移動され、そのうち少なくとも１つのスパッタリング装置によって屈折率の高い膜が生成されかつ１つのスパッタリング装置によって屈折率が低い膜が生成される。スパッタリング装置の数が著しく多くなることがしばしばあり、かつ成膜装置はスパッタリング装置を有する複数の相並んで配置されている真空作業チャンバから成っている。高精度の光学的な多膜系のために、２つのスパッタリングユニット、それぞれの個別膜の中間および最終測定のための２つの測定ステーションを有する装置が提案されている（ＤＥ１０１４３１４５Ｃ１）。技術的な煩雑さのためにこの種の成膜装置は最高の精度が要求されている場合にしか使用が認められない。
【０００５】
更に、比較的大きな群の基板が回転バスケットまたは回転ディッシュ上で周期的に、少なくとも２つのマグネトロンスパッタリングユニットおよび大抵は複数のプラズマ源に対して相対的に順次移動されて、光学的に作用する膜系が堆積されるようになっているスパッタリング装置が公知である。このようにして堆積される膜系の精度および再現性はスパッタリングユニットの相互汚染によって制限されている。この形式の装置が基板支持体に対する煩雑な真空ロック装置を備えていない場合には、更にその都度、入念な真空ポンプサイクルが実施されなければならない。これら両方の欠点のために公知の装置は膜堆積のために使用する幅が狭められている。
【０００６】
更に、薄膜系のコーティングのためにいわゆるクラスタ構想が使用されてきた。これらの場合、基板は真空ロック装置を用いていわゆるトランスファまたはハンドラチャンバに持ち込まれ、そこから基板は任意に選択可能なプログラムに相応して順次種々異なっているプロセスチャンバに引き渡すことができる。プロセスチャンバはそれぞれ所定の膜材料の堆積のためのマグネトロンスパッタリングユニットまたはプラズマ生成ユニットを備えている。光学的に作用する膜系に対する設計に相応して、成膜されるべき基板は一連の交互に現れる搬送および成膜段階にさらされ、その際少なくとも種々異なっている材料の堆積の際に種々異なっているプロセスチャンバにおいて位置決めされる。このクラスタ構想はそれぞれの膜の堆積の際の最適化されたプロセスパラメータの実現のために申し分のない前提条件を提供しているが、数多くの搬送段階が必要であり、その期間には成膜処理できない。この構想に従ってマグネトロンスパッタリングにより複合的な薄膜系を成膜するための装置は複数の相互に接続されている、別個に真空化可能な真空作業チャンバおよび少なくとも２つのマグネトロンスパッタリングユニットを必要とする。数多くの搬送処置のために更には、粒子生成が原因の膜欠陥が形成されるおそれが生じる。
【特許文献１】ＤＥ１０１４３１４５Ｃ１
【非特許文献１】H. Frey, G. Kienel, (Hrsg.)=Duennschichttechnologie, VDI-Verlag Duesseldorf 1987 Bild 9-68
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って本発明は、物質的に少なくとも２つの異なった材料から成る薄膜系を複合的な物理的な、有利には光学的な機能を有するスパッタリングによって基板にコーティングするための技術的に簡単で、小さくかつコスト面で有利な装置を提供することである。しかしこの種の複合的な機能は例えば、所望の機械的な、触媒を用いた、光学的な、摩擦学的な（トライボロギー）または別の膜特性に個別にまたは組み合わせにおいて関するものであってよい。本発明の装置は中間周波パルス式マグネトロンスパッタリングに対して使用できるようにしたいし、必要の場合には膜系に対する前以て決められている設計のテクノロジー転換のための非常に高い精度および再現性を可能にしかつ薄膜系の堆積の際に基板をできるだけ僅かしか動かさないですむようにしたい。このようにして膜欠陥を招来する粒子形成が低減されるようにしたい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上に述べた技術的な問題の解決は請求項１および１６の特徴部分を有する対象によって得られる。本発明の別の有利な実施形態は従属請求項から明らかである。
【０００９】
複合的な物理機能を有する薄膜系を前以て決められている設計に相応して少なくとも１つの基板に中間周波パルス式マグネトロンスパッタリングによりコーティングするための装置であって、該薄膜系は物質的に異なっている部分膜から成っておりかつ基板の成膜位置はすべての部分膜のスパッタリングの際に同じであるという形式の本発明の装置は次のモジュールを有している：
少なくとも１つのターゲットを有するマグネトロンスパッタリング装置が配置されている真空作業チャンバ、
基板を真空作業チャンバに出し入れするための装置、
キャリアガスに対する第１のガス供給装置、
少なくとも２つの異なっている反応ガスの別個に制御可能な供給のための第２のガス供給装置、
薄膜系の前以て決められている設計に相応して真空作業チャンバにおける反応ガスの混合比を時間に依存して調整設定するための装置、
中間周波パルス式マグネトロンスパッタリングの少なくとも１つの特性量の値を検出するための測定装置、
検出された値を第１の目標値と比較可能でありかつそこから、真空作業チャンバを流れる反応ガスの総量に対する第１の調整操作信号を導出可能である調整装置、その際真空作業チャンバにおける反応ガスの混合比は変化可能ではない。
【００１０】
本発明の装置および本発明の方法は、成膜すべき基板が成膜プロセスの前に真空装置に供給されかつマグネトロンスパッタリングユニットが換気されることなく、膜系のコーティングの後に再び取り出されることを保証するものである。その他の特徴は、膜系が物質的に異なっている化合物から形成されるべきときですら、唯一のスパッタリングユニットしか必要ではないという点にある。その際公知技術に従って、スパッタリングユニットは例えばいわゆるドッペルリングスパッタリング源の場合のように、１つまたは複数のターゲットを有していることができる。
【００１１】
このために基板ないし１つまたは複数の基板を有する基板保持体は、部分膜のそれぞれに対する成膜プロセスが実行される場合、スパッタリングユニットに対して変化しない規定の位置に存在している。それとは別に、膜均一性に対する最高の要求を満足するために、成膜過程の間に基板に対して実施する回転運動が場合により行われる。前以て決められている膜設計に相応して実現される複合的な膜機能はキャリアガスに対する少なくとも２つの反応ガスの制御される供給を保証する本発明のモジュールの使用によって生じる。択一的に、制御される、時間的に変化するガス組成を有する混合ガスを供給するための装置も本発明の装置の構成要素であってよい。
【００１２】
真空作業チャンバにおける反応ガス混合比の調整設定は前以て決められている時間関数に依存して行うことができる。このために例えば異なっている部分膜に対して実験的に反応ガス混合比が突き止められ、これにより例えば、薄膜系の物理機能が光学機能であるとき、１つの部分膜の屈折率が実現可能である。更に、スパッタリングの期間の所定の反応ガス混合比が維持されて、スパッタリングガイドが前以て決められている場合に所定の部分膜厚が実現されなければならない所属の持続時間が求められる。それから前以て決められている膜設計に相応して、それぞれの堆積されるべき部分膜に対して、実験的に求められた混合比およびそれに属する持続時間が、薄膜系全体の堆積過程に対する１つの時間関数にまとめられる。
【００１３】
択一的に、真空作業チャンバにおける反応ガス混合比は調整区間を用いて調整設定することができる。このために測定装置は、部分膜および／または成長する薄膜系の物理機能に相応する少なくとも１つの値を検出する。光学機能の場合、値として例えば部分膜および／または成長する薄膜系の屈折率を検出することができる。検出された値は目標値と比較されかつそこから真空作業チャンバにおける反応ガスの混合比に対する調整操作信号が導出される。
【００１４】
本発明の装置は更に、マグネトロンスパッタリングプロセスの特性量を測定するための装置を有している。マグネトロンスパッタリングプロセスの特性量として、例えば放電プラズマの１つまたは複数の放出ラインの強度を用いることができる。本発明による解決法は更に常に、これら特性量の実時点で検出された実際値を目標値と比較しかつこれにより、第２のガス供給装置を流れるガス量に対する調整操作信号を、その際に真空作業チャンバにおける反応ガスの混合比を変えることなく導出する調整区間を含んでいる。この調整区間によってマグネトロンスパッタリングプロセスの動作点を長時間安定状態に維持することができる。
【００１５】
本発明の方法によって、膜系の１つの部分膜からその上に存在している部分膜への跳躍的な移行も、連続的な移行、いわゆる勾配も実現可能である。このための前提となるのは、ガス供給および分配システムが、これらが数ミリリッター、すなわち僅かな「デッドボリューム」しか有していないように構成されることである。少なくとも１つの光学的な膜特性の直接的な測定および反応性混合ガスまたは少なくとも２つの反応ガス流の変化する組成を１つの調整回路において取り扱って、プロセスをモニタすると有利である。薄膜系をコーティングするための本発明の装置は更に、マグネトロンスパッタリング源にエネルギーを供給するための、真空を生成するためのおよび真空測定のための、別のプロセス量を制御するためのおよび膜特性の直接的な測定の結果を処理するためのそれ自体公知の装置を有している。
【００１６】
本発明により、スパッタリングユニットが有利には導電性を高めるようにドーピングされているシリコンから成る少なくとも１つのターゲットを含んでおり、かつキャリアガスがアルゴンであるとき、窒素および酸素が反応ガスとして供給されるようにすれば特別好都合である。これにより、材料窒化シリコンおよび酸化シリコンから成るないし異なった組成の酸窒化シリコン（Siliziumoxynitrid）から成る著しく性能のよい光学的膜系が作製される。しかし成膜装置において１つのターゲットまたは複数のターゲットを使用して、アルミニウムの酸化物および窒化物を生成することも好適と言える。複数のターゲットは例えば、いわゆるドッペルリングマグネトロン源を使用して、大面積の基板に均質な膜厚が堆積されるようにすれば有利である。
【００１７】
有利な実施形態は、基板または基板保持体が少なくとも成膜位置（ポジション）において基板面に対して垂直に存在している軸線を中心に回転するように構成されている。っその際回転軸線はターゲット中心点に対してセンタリングされていてもよいし、偏心位置にあってもよい。後者の回転形態はとりわけ、基板が比較的に大きい場合に、高度な膜均一性を実現するという目的を持つ有利な構成である。
【００１８】
別の有利な実施例において、マグネトロンスパッタリング源は光学的な測定を実施するためのターゲットを含めて、光学的なビーム路に対する貫通孔を有している。透過度および／または反射度を直接測定するためのビーム貫通孔が真ん中に配置されている、すなわちマグネトロンスパッタリング源の中心が基板の法線の方向を通っている実施形態は特別有利である。
【実施例】
【００１９】
次に本発明を図示の有利な実施例に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
マグネトロンスパッタリングを用いて、小型フォーマットのガラス基板に薄膜系が被着されるものとする。薄膜系の複合的な膜機能という形式の本発明の装置では膜設計、基板の種類および膜の数に対して実際には制限がないけれども、選択された実施例は、前以て決められた波長、例えば所定のレーザ波長において非常に高い反射性を有し、その他の波長領域に対して高い透過性を有しているいわゆる狭帯域フィルタの作製に関する。このために、屈折率１．６０から屈折率１．８５への正弦波状の移行を有する屈折率の１２０周期の変化を含んでいる膜系が設計された。この形式の狭帯域フィルタはルゲートフィルタ（Rugatefilter）とも称される。
【００２１】
図１には、所望の膜系をガラス基板に堆積するのに適しておりかつ技術的に簡単な構造および僅かな投資コストによって特徴付けられている装置１００が示されている。
【００２２】
図示されていないガラス基板は回転する基板保持体１０１に位置決めされる。真空ロック装置に配置されている、備え付けられている基板保持体１０１を成膜の前に真空作業チャンバ１０３に持っていくもしくは成膜後に基板保持体を取り出すための搬送装置１０２は、真空作業チャンバ１０３における真空を中断する必要なくこのようなプロセスステップを実施するのに適している。真空作業チャンバ１０３はポート１０４を介して図示されていない真空生成装置に接続されている。真空作業チャンバ１０３は更に、マグネトロンスパッタリング装置１０５を含んでおり、これはここでは実質的にマグネトロンスパッタ源１０６およびプラズマ制限シールド１０７から成っている。
【００２３】
マグネトロンスパッタ源１０６はホウ素がドーピングされたシリコンから成るターゲット１０８を有している。別個の導管線路（ストランド）１０９ａおよび１０９ｂ並びに導管１０９ｃを含んでいるガス供給装置１０９により、２つの反応ガス、この実施例において純酸素および純窒素の別個に制御可能である、真空作業チャンバ１０３への供給が可能になる。更に、ガス供給装置１１０を用いてキャリアガスアルゴンの制御される供給が行われる。マグネトロンスパッタ源１０６はビーム通過孔１１１を備えている。このビーム通過孔は基板保持体１０１の方向にマグネトロンスパッタ源およびターゲット１０８を真ん中で通っておりかつ装置１１２を用いて成長する膜系の光学的な反射の直接的な測定を可能にする。評価装置１１３はその都度検出された測定値を目標値と比較しかつ結果を調整操作信号として調整操作装置１１４に転送する。調整操作装置は導管１０９ａ，１０９ｂおよびそれから共通に導管１０９ｃを通って真空作業チャンバ１０３に達する反応ガスのガス量を制御する。従ってこの調整回路を用いて真空作業チャンバ１０３における反応ガスの混合比が膜系の瞬時的に堆積すべき部分膜の要求に相応して調整設定されかつ前以て決められた目標値に相応して調整される。
【００２４】
パルス形状の電気的なエネルギーを供給するための装置１１５はマグネトロンスパッタ源１０６の電流供給を保証する。
【００２５】
別の調整回路を用いてマグネトロンスパッタリングプロセスの動作点が長時間安定して維持される。このために測定装置１１６は放電電圧に対する値を検出する。評価装置１１７はこの値を目標値と比較しかつそこから、真空作業チャンバ１０３を流れる全体の反応ガス量に対する調整操作信号を導出する。調整操作装置１１８を用いてこの全体の反応ガス量が調整されるが、その場合真空作業チャンバ１０３における反応ガスの混合比を変える必要はない。
【００２６】
ｉｎ−ｓｉｔｕ測定の実現可能な精度が、この形式の調整によって膜系の特性の精度の向上が可能であるかどうかを決定する。堆積される薄膜系は、成長方向において周期的に変化する、酸素および窒素の含有量を有する酸窒化シリコンから形成されている。その際膜の酸化物の多い部分領域は最小の屈折率を有している。
【００２７】
図１に略示されている本発明の装置１００によって、非常に簡単な、小さくかつコスト面で有利な、物質の異なる膜から成る薄膜系をスパッタリングによって被膜させるための装置に対する要求が満足される。図１の装置によって、物質が異なる部分膜から成る全体の膜系をマグネトロン源を用いて堆積することが可能であり、その結果部分膜成膜過程間に搬送ステップが必要でなくなる。膜構造および部分膜の物質の組成はガス供給装置１０９の反応ガス流入（導管１０９ａおよび１０９ｂ）を介して装置１１２の測定結果に依存して制御される。両方の別個の導管１０９ａおよび１０９ｂ並びに導管１０９ｃは僅かなデッドボリュームしか有しておらずかつ従って調整偏差が発生した場合にも迅速な反応能力を保証している。パルス式マグネトロンスパッタリングによるこの形式の装置により作製される複合化薄膜系は非常に僅かな許容偏差並びに、耐候性およびレーザビームに対する許容出力密度に関して非常に高い値を有している。
【００２８】
図２には、装置１００に対して択一選択的な実施例が装置２００として略示されており、この装置によって図１に図示の成膜課題を同様に本発明により解決することができる。しかし真空作業チャンバ２０３への２つの反応ガスの別個に制御可能な導入のために装置２００は１つのガス供給装置２０９を有しており、この装置ではそれぞれの反応ガスに対して導管２０９ａないし２０９ｂが別個に真空作業チャンバ２０３までガイドされている。図１に説明された２つの調整回路の評価装置および調整操作装置はそれぞれ、評価装置２１３ないし調整操作装置２１４として１つのユニットに構成されている。しかし２つの調整回路の作用メカニズムは図１で説明したのと同じである。
【００２９】
装置２１２により成長する膜系の光学的な反射の直接測定が可能である。評価装置２１３はその都度検出された測定値を目標値と比較しかつ結果を調整操作信号として調整操作装置２１４に送出する。調整操作装置は導管２０９ａおよび２０９ｂを通って真空作業チャンバ２０３に達する反応ガスの総量を制御する。従ってこの調整回路を用いて真空作業チャンバ２０３における反応ガスの混合比が膜系の瞬時的に堆積すべき部分膜の要求に相応して調整設定されかつ前以て決められている目標値に相応して調整される。
【００３０】
別の調整回路を用いて、マグネトロンスパッタリングプロセスの動作点が長時間安定に維持される。このために測定装置２１６は放電電圧に対する値を検出する。評価装置２１３はこの値を目標値と比較しかつここから、真空作業チャンバ２０３に流れる全体の反応ガス量に対する調整操作信号を導出する。この調整回路では調整操作装置２１４を用いて全体の反応ガス量が、その際に真空作業チャンバ２０３における反応ガスの混合比を変えることなく調整される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】２つの反応ガスが混合ガスとして真空作業チャンバに供給可能である装置の略図
【図２】２つの反応ガスが別個に真空作業チャンバに供給可能である装置の略図
【符号の説明】
【００３２】
１００，２００  膜系堆積装置全体
１０１，２０１  基板保持体
１０２，２０２  搬送装置
１０３，２０３  真空作業チャンバ
１０４，２０４  ポート
１０５，２０５  マグネトロンスパッタリング装置
１０６，２０６  スパッタ源
１０７，２０７  プラズマ制限シールド
１０８，２０８  ターゲット
１０９，１１０，２０９  ガス供給装置
１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ，２０９ａ，２０９ｂ  導管
１１５，２１５  電気エネルギー供給装置
１１６，１１８，２１２，２１６  測定装置
１１３，１１７，２１３  評価装置
１１４，１１８，２１４  調整操作装置
【図１】
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【図２】
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