(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空室内で材料を飛散させるためのスパッタ装置であって、
平らでかつカソードとして機能する少なくとも１つのターゲットを有するターゲット装置と、
該ターゲット装置に適合させた方形の内部領域を有し、かつ固定設置された定置のターゲット囲繞体と、
前記ターゲット装置を駆動させるための駆動装置と、
カソードとして機能する前記ターゲットに対応して配置された少なくとも１つのアノードを有するアノード装置と、
前記ターゲットの飛散表面からの材料の遊離を助けるための磁場を発生させ、かつ固定設置された定置の磁気装置と
を備え、前記ターゲットが非回転対称的に設けられ、該ターゲットが、ターゲット装置を用いて一平面内で可動する形式のものにおいて、
前記少なくとも1つのアノードが、
固定設置された少なくとも１つの定置アノードと、
前記ターゲット装置に連結され、前記ターゲット装置と共に可動する少なくとも１つの可動アノードと
を有するスプリットアノードで構成してなることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項２】
前記ターゲットが、方形のターゲットプレートとして構成される請求項1記載のスパッタ装置。
【請求項３】
前記ターゲット装置は、内部領域を備えたターゲットケーシングを有し、
前記磁気装置は、前記ターゲットケーシングの内部領域に配置され、そして、
前記ターゲット囲繞体は、前記ターゲットケーシングが配置された内部領域を有する請求項１または２記載のスパッタ装置。
【請求項４】
前記ターゲットケーシングが、前面部と後面部と狭幅の両側面部とを有する方形ケーシングとして構成され、前記ターゲットが、前記ターゲットケーシングの前面部の領域に配置されている、請求項３記載のスパッタ装置。
【請求項５】
前記ターゲットケーシングの少なくとも１つの外側面に、寄生プラズマを抑制するための暗室遮蔽体が配置されている、請求項３又は４記載のスパッタ装置。
【請求項６】
前記暗室遮蔽体が、前記方形ケーシングの前記側面部の表面の少なくとも部分領域、又は前記前面部の表面の少なくとも部分領域に配置されている請求項５記載のスパッタ装置。
【請求項７】
前記ターゲットケーシングの後面部に絶縁構造体が配置されており、該絶縁構造体が、前記ターゲットケーシングを駆動装置に連結する連結エレメントを有している、請求項３から６までのいずれか１項記載のスパッタ装置。
【請求項８】
前記ターゲットの飛散表面の少なくとも部分領域の上に、磁場を発生させるための定置の磁気装置が構成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のスパッタ装置。
【請求項９】
前記駆動装置が、直接駆動装置として構成されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のスパッタ装置。
【請求項１０】
前記直接駆動装置が、リニアモータとして構成されている、請求項９記載のスパッタ装置。
【請求項１１】
前記リニアモータが、真空室の内部に配置されたステータを有している、請求項１０記載のスパッタ装置。
【請求項１２】
前記リニアモータが、真空室の外部に配置されたステータを有している、請求項１０記載のスパッタ装置。
【請求項１３】
前記駆動装置が、クランク駆動装置として構成されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載のスパッタ装置。
【請求項１４】
前記クランク駆動装置が、クランクアーム、駆動ローラ及び滑子案内装置を有する、請求項１３記載のスパッタ装置。
【請求項１５】
前記磁石装置が、スパッタマグネットロンとして構成されている、請求項１から１４までのいずれか１項記載のスパッタ装置。
【請求項１６】
前記ターゲットが、金属製のターゲットである、請求項１から１５までのいずれか１項記載のスパッタ装置。
【請求項１７】
前記ターゲットが、酸化物製のターゲットである、請求項１から１５までのいずれか１項記載のスパッタ装置。
【請求項１８】
前記暗室遮蔽体が、アースされているか又は浮遊電位にある、請求項５または６記載のスパッタ装置。
【請求項１９】
平らで、かつカソードとして機能するターゲットを有する可動なターゲット装置と、
該ターゲット装置に適合させた方形の内部領域を有し、かつ固定設置された定置のターゲット囲繞体と、
前記ターゲット装置を駆動させるための駆動装置と、
カソードとして機能するターゲットに対応して配置された少なくとも１つのアノードを有するアノード装置と、
前記ターゲットの飛散表面からの材料の遊離を助けるための磁場を発生させ、かつ固定設置された定置の磁気装置と、
を有するスパッタリング装置を使用し、前記ターゲットが非回転対称的に設けられ、ターゲット装置を用いて一平面内で前記ターゲットを移動させて、真空室内で材料を飛散させるためのスパッタ方法において、
前記少なくとも1つのアノードが、
固定設置された少なくとも１つの定置アノードと、
前記ターゲット装置に連結され、前記ターゲット装置と共に可動する少なくとも１つの可動アノードと
を有するスプリットアノードで構成してなることを特徴とするスパッタ方法。
【請求項２０】
前記ターゲットが、方形のターゲットプレートとして構成される請求項１９記載のスパッタ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はそれぞれ独立請求項の上位概念に記載された可動な平らなターゲットを用いて材料を飛散させるためのスパッタ装置及び方法に関する。
【０００２】
プラズマ放電を用いた、真空室内での材料の飛散を改善するためには、飛散させようとする材料から成るターゲットの表面領域を飛散を助ける磁場に晒すことが公知である。原理に基づき磁場の使用はターゲット表面におけるプラズマ密度の不均一な分配、ひいてはターゲット表面からの不均一な材料の遊離をもたらす。基板の均質な被覆を達成させるためにはこのような基板を、カソードとして接続されたターゲットに対し相対的に移動させることが一般的である。磁場で助成された遊離に際し、ターゲットの高い有用性を達成するためにはさらに、材料の遊離を表面の種々異なる位置で行なうために可動な磁場を用いることが公知である。さらに、ターゲットの有用性を高めるために回転する、円筒形又は回転対称的な平らなターゲットを使用することが公知である。
【０００３】
ＤＥ４４０５７４７Ａ１号明細書によれば既に、可動な回転対称的なターゲットと定置の磁石保持体装置とを有するコンパクトな磁場助成された飛散装置が公知である。さらに移動するリングターゲットはＪＰ−６３−２４７３６６号明細書により公知である。このリングターゲットにおいてはターゲット表面の一様な材料遊離を目的としている。管状のスパッタターゲットは既にＵＳ４，３５６０７３号明細書によって公知である。この管状のスパッタターゲットでは効果的で最高のターゲット材料の活用を、同時に寿命の延長と共に達成しようとしている。プレーナ形のマグネトロンスパッタ装置はＪＰ５９−２１５４８５明細書によって公知である。このマグネトロンスパッタ装置においては磁気密度はターゲットの鉛直な運動によって調整されることができる。ＪＰ６１−０４４１７４号明細書によれば、マグネトロンスパッタリング装置であって、閉じたバンドとして構成されたターゲットを有するものが公知である。この場合、ターゲットは回転するローラを介して動かされる。
【０００４】
公知技術で使用されているような可動な磁気装置の場合には、長く延びたターゲットの場合、磁場は典型的な形式で基板の運動方向にもしくは反運動方向に振動する。例えば基板運動の速度が磁場の速度とほぼ同じであると、基板と材料遊離ゾーンとの相対速度は同期的に０と２ｖとの間で変化する。この場合、Ｖは基板運動の速度である。これに応じて材料遊離レート、ひいては基板上の層厚さの一様性の変調が生じる。
【０００５】
ＤＥ１０２３４８５８Ａ１号明細書からはカソードとして接続された、長く延びた平らなターゲットと磁場を形成する装置とを有し、マグネトロン放電を発生するための装置が公知である。磁場を発生する装置は、外側電極の領域に、外側のターゲット制限部に対して相対的な所定の定位置を有しかつ内側電極の領域にて電磁的な手段で、中央電極の位置がターゲットに対して相対的に所定の時間プログラムに従って変化させられ得るように構成されている。公知技術では部分的にターゲット有用性が上昇させられるが、もちろんこの公知の方法は、特殊なターゲット形状、例えば円筒又は回転ターゲットに限られるか又は被覆しようとする基板の運動の速度又は形を、基板の運動と磁場の運動との重畳による層厚さの変調に基づき、制限することが必要である。
【０００６】
本発明の課題は層厚さ変調を回避した状態でプレーナ形ターゲットの高い有用性が達成可能な飛散装置もしくは飛散方法を提供することである。
【０００７】
本発明によれば前記課題は、独立請求項の特徴によって解決された。本発明の有用な更なる構成は従属請求項に記載されている。
【０００８】
少なくとも−平面内で可動な、カソードとして接続されたプレーナー形ターゲットと、定置のターゲット環境と、ターゲット装置に対応配置された駆動装置と、少なくとも１つのターゲットに対応配置されたアノードを有するアノード装置と、ターゲットの表面からの材料の遊離を助成する磁場を発生する定置の磁気装置とを有するターゲット装置を用いて真空室内で材料を飛散させる本発明の装置は、少なくとも１つの非回転対称的なターゲットを有している。
【０００９】
本発明による飛散装置では可動な磁場を有するシステムの場合と同様に高いターゲット有用性が達成可能である。特に所定のエロージョンプロフィールがターゲット表面に製作されることができる。非回転対称的なターゲットが設けられているので本発明の装置の場合には、例えば回転対称的なプレナ形ターゲットにとって典型的である被覆された基板の従来の寸法制限は不要である。本発明の装置は有利には広い使用範囲で使用すること、有利にはディスプレーの製作建築ガラスコーティング及びバンドコーティング設備に用いることができる。
【００１０】
特に有利であるのは方形のターゲットプレートとして構成されたターゲット、有利にはインラインコーディング方法で使用されるようなターゲットが使用されることである。
【００１１】
本発明による定置の磁気装置は、移動しない基板に対して相対的に動かない遊離ゾーンを保証しかつ可動な基板の場合に可動な遊離ゾーンに基づき生じる重畳効果を回避する。
【００１２】
特に有利であることは少なくとも１つのアノードが、固定設置された少なくとも１つの定置アノードと、前記ターゲット装置に連結され、前記ターゲット装置と共に可動する少なくとも１つの可動アノードとを有するスプリットアノードとして構成されていることである。何故ならばこの場合にはアノードとカソードとして接続されたターゲットとの間に特に簡単にかつ確実に規定された電気的な関係が達成可能であるからである。構成的に特に簡単であるのは定置の部分アノードがターゲット囲繞体に配置されることである。
【００１３】
駆動装置は完全に又は部分的に真空室内に配置されることができる。
【００１４】
本発明の別の構成では駆動装置は直接駆動装置として、遊離にはリニアモータとして構成されていることである。これにより平面内でのターゲットの自由に規定可能な運動が達成される。
【００１５】
本発明の別の構成では駆動装置はクランク駆動装置として構成されている。これによりコスト的に有利な形式でターゲットの振動する直線運動が達成される。
【００１６】
材料を飛散させる装置で達成されるような利点は材料を飛散させるための本発明の方法でも得られる。
【００１７】
本発明の別の実施例と利点は請求の範囲の記載とは無関係に以後、一般性を制限することなく、図面と関連して説明する。
【００１８】
図１はリニアモータを有する本発明の飛散装置の断面図である。
【００１９】
図１には概略的に、真空室Ｖにて基板をコーディングするための装置が示されている。図１では簡略化するためにコーディングするための装置の、当業者にとってあたりまえであると捉えられている自体公知の機械的、電気的及び磁気的なコンポーネントは図示していない。
【００２０】
本発明の装置は可動なターゲット装置を有し、該ターゲット装置は少なくとも１つのプレナ型の、カソードとして接続可能なターゲット２を有している。ターゲット２は非回転対称に構成されている。
【００２１】
図１の構成ではターゲットは方形のターゲットプレートとして、方形の、有利には長方形の底面をもって構成されている。該底面はターゲット底板４の上に配置されている。ターゲット２は２つ又は３つ以上の部分ターゲットから成っている。ターゲット２の材料としては金属的又は反応性のスパッタプロセスにて一般的なすべてのスパッタ材料を使用することができる。有利なスパッタ材料は金属及び金属合金、例えばＡｌ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｚｒ，ＴｉＮｂ並びに半導体、例えばＳｉ並びにＩＴＯである。有利にはターゲット２は０．５ｍよりも大きいコーディング幅のために構成されている。
【００２２】
さらに装置はターゲット２を貫くことができかつターゲット２の表面２ａからの材料の遊離が助成される磁場を発生させるための磁気装置３を有している。磁気装置３はターゲット表面２ａを貫く磁場を発生させる。これによってターゲット表面２ａの上にエロジョン領域が規定される。このエロジョン領域にて飛散に際して主要な材料遊離が行なわれる。ターゲット表面上におけるエロジョン領域の面は全ターゲット面よりも小さく選ばれ、材料のできるだけ均一な遊離が可能であるようになっている。公知であるように磁気ホース（Magnetschlaeuchen）のような磁場を発生させるための定置の磁気装置３はターゲット２の飛散表面２ａの少なくとも１つの部分領域に構成されている。図１の実施例では磁気装置は有利には適当に配列された永久磁石から成る一連の磁石１５を有している。磁石１５は金属板１５′の上に配置され、相反する側に有利には一平面内に位置する端面を有している。磁気ホースは互いに平行に配向された長手方向軸線をそれぞれ１つ有している。有利にはターゲット２は長手方向軸線の配向に対し垂直な方向に動かされる。しかし本発明は当該平面におけるターゲット２の別の移動パターンをも包含するものである。
【００２３】
ターゲット装置は駆動装置として有利にはステータ８とロータ９とを有するリニアモータとして構成された直接駆動装置を用いている。リニアモータは真空室Ｖの内部で取付けフランジ１１を用いて真空室壁１４に取付けられている。装置の選択的な実施例ではリニアモータのステータは真空室Ｖの外に配置されかつロータは真空室Ｖの内に配置されることもできる。又、完全に又は部分的に真空室内に配置された他の駆動装置の使用も考えられる。駆動装置が完全に又は部分的に真空室の外に配置されている場合には真空導通のために、スライド導通部又は金属ベローが設けられていることができる。別の実施形態では横方向の運動を伴う金属ベローが設けられていることができる。この場合、ベローは有利には一方の側で絶縁体１３にかつ他方の側で定置のブラケットにねじ結合されることができる。
【００２４】
ターゲット装置にはさらにクランク駆動装置として構成された駆動装置が対応配置されることができる。該クランク駆動装置はクランクアームと回転する球状の駆動ローラとを有し、駆動ローラは滑子案内に可動に配置されている。クランクアームは回転導通部を介して駆動軸ジャーナルと結合され、該駆動軸ジャーナルのためにクランクアームを動かすためのトルクが導入可能である。
【００２５】
装置は真空室Ｖの内部にて真空室壁１４のすぐ近くに配置されている。有利には装置は運転状態では垂直に立てられている。すなわち、装置はターゲットプレートが垂直に立てられた状態で、図１に示された位置に対し９０°回転させられた位置で運転される。
【００２６】
さらに装置はターゲットに対応配置された少なくとも１つのアノードを有するアノード装置６を有している。図１の構成ではアノードは定置の部分アノード６ａと可動な部分アノード６ｂとを有するスプリットアノードから構成され、該スプリットアノードについては以後より詳細に説明する。もちろん一体のアノードを有する実施例も本発明に含まれる。
【００２７】
図１に図示されていない自体公知の構成部分により真空室Ｖ内でターゲット２の表面の領域にプラズマが発生される。この場合、ターゲット表面２ａからの材料の遊離を助けるためには磁気装置３によって発生させられた磁場が使用される。本発明による装置の場合にはプラズマを発生させる自体公知のすべての方法、有利には直流−（ＤＣ−）、交流−（ＡＣ−）プラズマ、特に高周波−（ＨＦ−）プラズマ及びＤＣ−及びＡＣ−プラズマの重畳が使用されることができる。
【００２８】
以下、本発明の装置をより詳細に説明する。
【００２９】
ターゲット装置は前面部１ｂと後面部１ｄと狭幅の両側面部１ａとを有するターゲットケーシング１を有している。この場合、前面部と後面部とは互いにほぼ平行に配置されている。有利にはターゲットケーシング１は方形ケーシングである。ターゲットケーシング１は内部領域１ｃを有し、該内部領域１ｃ内には、固定設置された定置の磁気装置３が配置されている。ターゲットケーシング１の後面部１ｄには絶縁構造体１３が配置されている。該絶縁構造体１３はターゲットケーシング１を駆動装置のロータ９に連結するために連結エレメント１３ａを有している。連結エレメント１３ａは有利には保持構造として構成されている。絶縁構造体１３，１３ａはターゲットケーシングの後面部１ｄの領域における寄生プラズマの阻止もしくは抑制に役立つ。
【００３０】
ターゲットケーシング１は、固定設置された定置のターゲット囲繞体１６内で移動可能に収納されている。ターゲット囲繞体１６は有利には、ターゲットケーシング１の外形がターゲット囲繞体１６の内形に適合するように構成されている。図1に示された本発明の実施例ではターゲット囲繞体１６は、方形のターゲットケーシング１に適合させられた方形の内部領域１６ｃを有している。ターゲットケーシング１の１つの狭幅の側面部１ａには、ターゲット囲繞体１６の１つの狭幅の側面部１６ａが対応配置されている。ターゲットケーシング１は、ターゲット囲繞体１６の内部領域１６ｃで行程Ｌの運動を行なう。磁気装置３はターゲットケーシングの内形に適合させられた外形を有している。ターゲットケーシング１は、磁気装置３に関して、ターゲット囲繞体１６の内方領域１６ｃの内部でのターゲットケーシング１の運動の行程Ｌに比較し得る行程の運動を行なう。保持及び案内手段はターゲットケーシング１、ひいてはターゲット２が一平面内でターゲット囲繞体１６の領域で所定の運動を実施することを可能にする。保持及び案内手段としては公知のようにころ軸受、レール又はそれに類似したものが設けられている。
【００３１】
ターゲットケーシング１、ターゲット囲繞体１６、アノード装置６及び磁気装置３は、協働しかつ互いに相対的に運動するコンポーネントを有している。該コンポーネントは異なるポテンシャルに位置することができる。有利にはターゲット２並びにターゲット装置の別のコンポーネント、例えばターゲット底板４はアースに対し−４０と−４００Ｖの間のポテンシャルに位置している。ターゲット底板のポテンシャルの正確な固定のためにはターゲットケーシングの内部に供給導線７が設けられている。磁気装置３はターゲット装置の前述のコンポーネントと同じポテンシャルに位置している。特に有利であることはアノード装置がアースに対し正のポテンシャルに位置していることである。ターゲット囲繞体１６は有利には正のポテンシャルに位置している。
【００３２】
本発明によればターゲット２は一平面でターゲット囲繞体１６の領域にて移動を行なう。この移動では、ターゲットケーシング１とターゲット囲繞体１６との協働する部分の間の間隔はファラデの暗室にとって特徴的な長さよりも大きい。このような間隔では、該当表面の間の空間にて寄生プラズマが点火する。このような寄生プラズマの発生は磁気装置３によりカソード表面の領域の外でも発生される磁場の存在によって好適化される。このような寄生プラズマの回避又は抑制のためには、ターゲットケーシング１の少なくとも１つの外面に暗室遮蔽体が配置されている。このような暗室遮蔽体は自体公知でありかつ記述のコンポーネントと遮蔽体との間にプラズマが点火できないように寸法設定されたギャップによってカソードとして接続されたコンポーネントから分離されている。特に暗室遮蔽体は方形のケーシング１の狭幅の側面部の表面の少なくとも部分領域にかつ／又は方形のケーシング１の前面側の部分領域に設けられている。
【００３３】
暗室遮蔽体は、浮遊電位（フローティングポテンシャル）、地電位（アースポテンシャル）又は正電位（ポジティブポテンシャル）にあることができる。本発明の別の構成では、カソードと連結された少なくとも１つの暗室遮蔽体が可動アノードとして構成されかつ定置アノードと電気的に接続されている。
【００３４】
暗室遮蔽体は、ターゲットケーシング１とターゲット囲繞体１６との幾何学的形状に従って構成されている。１つの暗室遮蔽体１０は、狭幅の側面部１ａに配置されている。この暗室遮蔽体は、ターゲットケーシング１の前面側１ｂの表面の部分領域にも延在している。有利にはターゲットケーシングの狭幅側面部全体を覆っている暗室遮蔽体である。ターゲットケーシングの前面部１ｂに配置された暗室遮蔽体１０は、ターゲットプレートを完全に又は部分的に取り囲んで構成することができる。
【００３５】
本発明の図１に示された実施例では、暗室遮蔽体１０は同時にスプリットアノード６を構成する可動アノード６ｂである。この場合には図示されていない、フレキシブルな電気的な接続導線が、定置アノード６ａと可動アノード６ｂとの間に設けられている。別の実施形態ではこのような接続導線は設けられていない。アノード装置６もしくは定置アノード６ａおよび可動アノード６ｂは、特にアノードとカソードとの間に本発明の装置の運転に際し規定された電気的な関係を保証するためには、ターゲットの運転の極端位置においてもカソード表面とオーバラップする。
【００３６】
定置アノード６ａは、ターゲットケーシングの前面部１ｂの領域に舌状に突入する。この場合にターゲットケーシングの前面部１ｂの領域でターゲットケーシングと定置アノード６ａとの間にオーバラップ領域が形成される。又、ターゲット表面２ａと定置アノード６ａとの間にもオーバラップが生じる。望まれないプラズマを回避するためにはその際、ターゲット表面２ａと定置アノード６ａとの間に発生するスリット１２ａは十分に小さく寸法設定される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】リニアモータを有する本発明による材料飛散装置の断面図。
【符号の説明】
【００３８】
１  ターゲットケーシング
１ａ  側壁または狭幅の両側面部
１ｂ  下側または前面部
１ｃ  内部領域
１ｄ  上側または後面部
２  ターゲット
２ａ  ターゲットの表面
３  磁気装置
４  ターゲット底板
５  冷却通路
６  アノード装置
６ａ  定置アノード
６ｂ  可動アノード
７  カソード供給導線
８  ステータ
９  ロータ
１０  暗室遮蔽体
１１  取付けフランジ
１２ａ  ギャップ
１２ｂ  ギャップ
１２ｃ  ギャップ
１２ｄ  ギャップ
１２ｅ  ギャップ
１３  絶縁構造体
１４  真空室壁
１５  磁石
１６  ターゲット囲繞体
１６ａ  側壁または狭幅の側面部
１６ｂ  上方の壁
１７  絶縁エレメント
１８  取付けフランジ
Ｌ  行程
Ｖ  真空室
【図１】
0005145042.tif 000002