(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル内部にある放電空間（Ｒ）において処理プラズマを発生することに少なくとも寄与するための少なくとも一つの誘導コイル（９，９ａ，９′）を備え、かつコイル軸（Ａ）に平行な方向成分を有するスリットの入った、コイル軸と同軸のシールド（１３）が真空処理室内において放電空間（Ｒ）とコイルとの間に配置され前記放電空間に直接露出した、工作物のための処理室（１）を備え、シールド（１３ｂ）が、
−  独立した単一壁の本体によって形成され、
−  スリットが、この本体の周囲の少なくとも主要部分に沿って、周囲の長さ単位あたりのスリット密度Ｓ（スリット数／ｃｍ）が、
０．５≦Ｓ
で、設けられ、前記軸（Ａ）に関する軸方向の正面図において見ると、半径方向（ｒ）に対してスリットが角度（φ）をなして傾斜していることを特徴とする、真空処理装置。
【請求項２】
１≦Ｓであることを特徴とする、請求項１に記載の真空処理装置。
【請求項３】
スリットの幅ｄが、ｄ≦２ｍｍであることを特徴とする、請求項１または２に記載の真空処理装置。
【請求項４】
シールドが金属製であることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の真空処理装置。
【請求項５】
シールドが基準電位におかれることを特徴とする、請求項４に記載の真空処理装置。
【請求項６】
処理室（１）が、絶縁材料製の同軸内壁（３）を含み、シールド（１３ｂ）はこの内壁（３）内部に、コイル（９）はこの内壁の内部または外部に配置されることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の真空処理装置。
【請求項７】
処理室（１）内に少なくとも一対の、間隔のおかれた電極が設けられ、この電極配置が、
・ＤＣ源（２０ａ）
・ＡＣ源（２０ｃ）
・ＡＣ＋ＤＣ源（２０ｂ）
・パルスＤＣ源（２０ｂ）
・ＨＦ源（２０ｃ）
のいずれかに接続されることを特徴とし、工具処理のための操作プラズマはコイル（９）によって誘導的に、ならびに電極（５，７）によって容量的に励起され、誘導コイルは発生器（２）からの、
１００ｋＨｚ＜ｆm≦８００ｋＨｚ
を満たす周波数ｆmの電流で励起される、請求項１から６のいずれかに記載の真空処理装
置。
【請求項８】
プラズマ密度を制御するための測定装置（２１）が、電圧測定装置の形で室内の電極に設けられ、前記測定装置（２１）の出力信号が、測定された現在値（Ｘ）として制御系（２３，２５）に供給され、前記制御系（２３，２５）は、コイル（９）を励起するための発生器（２）を制御する、請求項１から７のいずれかに記載の真空処理装置。
【請求項９】
前記測定装置（２１）が工作物担体電極またはターゲット電極に設けられている、請求項８に記載の真空処理装置。
【請求項１０】
処理室（１）内のシールド（１３ｂ，ｃ）が外部空間（２７）を放電空間（Ｒ）から分離し、かつガス管配置（Ｇ）が外部空間（２７）に合流する、請求項１から９のいずれかに記載の真空処理装置。
【請求項１１】
コイル配置によって少なくとも部分的に、誘導的に、処理室内で発生するプラズマを利用して、導電性材料粒子がプラズマ内で遊離する、工作物の表面処理方法であって、少なくとも方向成分がコイル軸（Ａ）に対して軸方向に向けられたスリット（１７）を備える、処理室内の独立した単一壁のシールド（１３ｂ）によって、プラズマが直接取り囲まれ、前記スリットはシールドの周囲の長さ単位あたりの密度Ｓ［ｃｍあたりのスリット数］が、
０．５≦Ｓ
で設けられ、軸方向の正面図において見ると、半径方向（ｒ）に対してスリットが角度（φ）をなして傾斜していることを特徴とする、方法。
【請求項１２】
プラズマが金属製シールドによって包囲されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
導電性工作物表面がスパッタエッチングされ、あるいは導電性層を有する工作物がスパッタ被覆されることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、請求項１のプリアンブルによる真空室、ならびに請求項１１のプリアンブルによる処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工作物のための真空処理室においてプラズマが誘導かつ／または容量発生させられ得ることは、既に知られている。
【０００３】
容量性プラズマ発生の場合、真空室内に設けられた電極が、例えばＤＣまたはＨＦ電位のような異なる電位におかれることによって、電極の間に、コンデンサのそれに似た電場が、真空を絶縁体として発生する。
【０００４】
誘導性プラズマ発生の場合、プラズマ放電空間を取り囲む少なくとも一つの誘導コイルが設けられることによって、室内に誘導電場が発生する。
【０００５】
上述のように、プラズマはしばしば容量および誘導の組合せで励起されるが、実際に「予備プラズマStand-by-Plasma」が誘導発生させられ、かつ容量結合された出力が接続および遮断される、接続プラズマにおいても部分的にあてはまる。
【０００６】
誘導電界を放電空間内に誘導結合するには、誘導コイルが放電空間に対して露出することも可能であるが、好ましくは放電空間からは絶縁内壁によって分離され、したがって真空室に関しては通常、外側に配置されるか、あるいは場合によっては絶縁内壁の材料内に埋設される。容量性ならびに誘導性プラズマ発生が組合されて利用される真空処理室は例えば、ＥＰ−０  ２７１  ３４１によって知られている。
【０００７】
導電性粒子が発生する、例えば導電性工作物表面のスパッタエッチング、または導電性層を備える工作物のスパッタ被覆、またはＰＥＣＶＤ法におけるように、誘導性プラズマが少なくとも共発生する室内において導電性の粒子が遊離すると、以下の問題が生じる。すなわち、
・誘導コイルが室内において放電空間に曝されると、誘導コイルの干渉被覆が生じる。これは、プロセス時間が長くなると、干渉被覆の粒子が剥がれ落ち、プロセスを相当に侵害する結果となる。
【０００８】
・誘導コイルが好ましくは絶縁材料によって放電空間から分離されると、プロセス時間が長くなるにつれ、導電性材料による絶縁壁部の被覆が益々厚くなる。これによって、放電空間に誘導結合された出力が低下し、それが導電性干渉被覆において次々と熱に変換される。
【０００９】
容量性高周波および、絶縁内壁外部に配置された誘導コイルによる誘導性プラズマ励起を伴うスパッタ処理室における上述の諸問題については、ＵＳ−Ａ−５  ５６９  ３６３が取扱っている。絶縁内壁部が導電性材料によって干渉被覆される問題を解決するため、ここでは、放電空間と室の絶縁内壁との間に、約０．１ｍｍ厚さの鋼鉄製円筒状シールドを設けるよう提案される。このシールドには、誘導コイルの軸に平行に、連続したスリットが入れられる。この長手方向のスリットによって、金属製円筒シールド内にはもはや、周回する循環電流は発生せず、その経路はスリットによって中断される。またシリンダの内側に導電性層が堆積しても、この遮断部はそのまま残る。こうして、絶縁壁部は前記シールドによって導電性被覆から保護される。この方法の欠点は、そのような導電性シールドを設けることによって、誘導性出力結合が明らかに低減されることである。
【００１０】
同様にＥＰ−Ａ−０  ７８２  １７２によって既知となった真空処理室では、ターゲットのＤＣ操作により容量性の、また誘導コイルのＨＦ操作によって誘導性のプラズマが、ここでも組み合わされて、工作物のスパッタ処理のために発生させられる。一方の実施形態では、誘導コイルは真空室内部に置かれ、他方の実施形態では絶縁内壁内に埋設される。いずれにせよ、放電空間と誘導コイルとの間には、絶縁性または金属製材料から作られる少なくとも一つの円筒状シールドが設けられる。このシールドは、軸に平行な少なくとも一つのスリットを有するか、あるいはその周囲に分散配置されてシールドを個々のセグメントに分割する、２，３のわずかな連続スリットを有する。
【００１１】
ＵＳ−Ａ−５  ５６９  ３６３およびＵＳ−Ａ−０  ７８２  １７２は、スリットの入ったシールドが金属材料製か絶縁材料製かに関わりなく、シールドの導電性干渉被覆は阻止され、スリット一つによって既に導電性干渉被覆における循環電流の発生が阻まれ、複数の均等に分散配置されるスリットでは、明らかに放電環境がより均整のとれたものとなる、という前提に立つ。一方のシールドのスリットを介して導電性干渉被覆が誘導コイルないし絶縁性内壁に堆積するのを完璧に防ぐため、上記ＥＰ−Ａによると、第二の同軸シールドが設けられるこのシールドは、初めに述べられたものと同様の形状であるが、初めのシールドに対して角度がずれた複数のスリットを有する。
【００１２】
前記シールドが絶縁材料製であるか、金属製であるかに関わりなく、その放電空間側の表面は導電性干渉被覆によって導電性となることが、指摘され得る。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
コイル内部の放電空間において処理プラズマを少なくとも共発生させるための、少なくとも一つの誘導コイルと、放電空間とコイルとの間にコイル軸と同軸で配置され、軸に平行な方向成分を有するスリットの入ったシールドとを備える、ＥＰ−０  ７８２  １７２に記載されたような真空室による、工作物のための真空処理室を前提とする、この発明の課題は、シールドが電気的に干渉被覆される際に、放電空間に誘導結合される出力の低下を決定的に抑え、同時に、干渉被覆されたシールドを取り替えるための処理室の休止時間を短縮することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この課題は、請求項１の特徴にしたがった室の形成によって、解決する。
【００１５】
まず、シールドが金属製か絶縁材料製かに関わりなく、この発明は、シールドの導電性内部表面、いずれにせよ導電性干渉被覆における誘導結合出力の損失は、渦電流によって決定的に発生するのであって、特にＵＳ−Ａ−５  ５６９  ３６９に詳述されたように循環電流によるものでは、少なくともそれのみによるものではない、という前提に立つ。したがってこの発明によると、シールドにスリットが高密度で設けられるが、これは独立した個体においてのみ操作が容易なように実現可能であり、したがってまたさらに、シールドの迅速な交換という課題も解決する。
【００１６】
ある好ましい実施形態のスリット密度（ｃｍあたりのスリットの数）は以下のように選択される。すなわち、
１≦Ｓ，好ましくはさらに
１．５≦Ｓ
この場合のスリット幅ｄは好ましくは、
ｄ≦２ｍｍ、好ましくは
ｄ≦１ｍｍである。
【００１７】
このスリット密度の上限は、耐用期間を考慮し、それぞれの干渉被覆材料に左右される、干渉被覆によるスリットの癒合を急速に生じさせないために、スリット製造の、および遵守されるべき最小スリット幅の限界から得られたものである。
【００１８】
ある好ましい実施例では、この発明により形成されるシールドは金属製であり、好ましくは、例えば質量電位のような基準電位におかれる。これには特に、絶縁性シールドに比して、成長する導電性干渉被覆によって誘導結合出力が大きく変化することはもはやないので、その結果、成長する干渉被覆のために、あらかじめ調整されたプラズマ密度が誘導結合出力に応じて変化することはもはやほとんどない、という本質的利点がある。スリットを正面図で、すなわちコイル軸の方向で見ると、半径方向に対して傾斜しており、漏出する干渉被覆に対するシールドの保護効果はさらに高められる。
【００１９】
特に好ましいある実施形態では、絶縁材料からなる同軸内壁を室が有し、シールドはこの内壁の内側にあり、さらに誘導コイルはこの内壁の内部または外部に配置される。
【００２０】
好ましいもう一つの実施例では、室内に少なくとも一つの電極対が設けられ、この電極対が、ＤＣ源、ＡＣ源、ＡＣ＋ＤＣ源、パルスＤＣ源、好ましくはＨＦまたはＤＣ源に接続される。この場合、操作プラズマはコイルによって誘導励起され、かつ電極対によって容量励起される。その際、電極ないし電極対としては、例えばマグネトロン源のようなスパッタ源、あるいは基板担体が使用され得る。誘導コイルは好ましくは、中周波数発生器によって操作され、中周波数ｆmで、すなわち、
１００ｋＨｚ≦ｆm≦８００ｋＨｚ
で、好ましくは
ｆm＝約４００ｋＨｚ
で作動する。
【００２１】
この発明の、必ずしも軸に平行である必要はなく、軸に対して斜角でも配置され得るスリットが密に入ったシールドが、金属製であったとしても、それぞれの干渉被覆材料によって、干渉被覆が成長する際の誘導結合出力は変化する。これは、この発明によるシールドが絶縁材料製の場合、さらに一層明白である。これらの問題にとりあえず対処するために、かつプラズマ操作の諸条件をできるだけ一定にし、あるいは少なくとも時間的に望ましい変化を伴うように、この発明の処理室の好ましい一実施例ではプラズマ密度のための測定配置が、好ましくは電圧測定配置が、例えば工作物担体またはスパッタターゲットのような、電極に設けられ、その出力信号は測定された現在値として制御系に供給され、この信号が、プラズマ密度のための調整成分として、誘導コイルのための発生器に作用する。
【００２２】
さらなる実施形態では、この発明によるスリット入りのシールドが真空室内部に設けられることによって、半径方向において外部にあり、ガス管配置が合流する環状空間から、放電空間が分離され得る。したがってこの場合、シールドのスリットが同時に、放電空間内へのガス注入に利用され、スリット環状注入配置を形成する。この場合、反応プロセスでは、例えばアルゴンのような不活性処理ガスが前記スリットを介して注入されるのが好ましく、これによってさらに、層への導電性干渉被覆の付着が減速する。
【００２３】
この発明による方法はさらに、特に金属層のスパッタエッチング、例えばマグネトロンスパッタのための薄膜ヘッドのような、工作物のスパッタ被覆に使用され得る。しかしながらまたこの方法は、上述のように、スパッタ被覆法であろうと、スパッタエッチング法であろうと、ＰＥＣＶＤ法や反応性スパッタ法のように、プラズマが誘導的に少なくとも共に励起される、その他のプラズマ強化処理方法に使用され得る。
【００２４】
次に、図面を参考に、この発明の説明がなされる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１に概略的に示された真空室１は、正面側に金属製成端５および７を備える円筒状絶縁壁部３を有する。壁部３は、正面壁部５および７を電極操作する際、容量プラズマ励起のためにこれらの壁部５，７を電気的に互いに分離するため、絶縁材料からなるが、他方ではそれによって、室１の外部に置かれた誘導コイル９が軸Ａによって、出力を放電空間Ｒ内に誘導結合可能である。例えば導電性表面のスパッタエッチングや、導電性層によるスパッタ被覆における場合のように、さらにはまたＰＥＣＶＤ法や、プラズマ強化反応エッチングないし被覆法において見られるように、どのような種類のものであれ、工作物処理において導電性粒子が放電空間Ｒ内に遊離すると、内部被覆、特にまた絶縁内壁３の内部表面が、１１で概略的に示されたように、導電被覆される。これによって層厚が増大し、放電空間Ｒ内に誘導結合される出力が変化する。
【００２６】
誘導コイルが例外的に、９′に破線で示唆されたように真空室内部に配置されて放電空間Ｒに露出し、壁部３による絶縁スペーサがここでは電気分離に、場合によっては電極として使用されるプレート５および７の電気分離に使用される配置では、コイル９′に導電干渉被覆が付着するが、この被覆は最後には剥落し、処理プロセスを汚染する。
【００２７】
これらの問題を除去するためには、始めに述べられたように、放電空間Ｒと誘導コイル９′ないし絶縁壁部３との間にシールド配置１３が設けられることが、知られている。この配置は、放電空間Ｒ内への誘導出力結合への、導電性干渉被覆の負の影響を低減する一方、最大限の誘導出力結合を保証しなければならない。
【００２８】
図２には、図１の９と同様の誘導コイル９ａが概略的に示されるが、このコイルは少なくとも図１による干渉被覆のために、導電シールド１３ａを取り囲む。誘導効果のために、閉じた円筒にはまず、図２に概略的に示されたような循環電流ｉKが発生する。さらに、図のように、渦電流ｉWが発生するが、この発明において認められたように、その影響は決して無視できないものである。従来の方法では、図２に１５，１５ａで示されたように、シールド１３ａにスリットを入れることによって、この循環電流は阻止され、放電空間Ｒへの誘導出力の支配率はできるだけ維持されるが、この場合、シールド１３ａは絶縁材料から形成されるか、または比較的幅の広い複数のスリット１５ないし１５ａが分散して設けられる。
【００２９】
図３には、この発明によるシールド１３ｂが図示されるが、このシールドは、シールド以外は基本的に図１に図示された、この発明による室において使用される。シールド１３ｂは、独立した本体、例えば円筒状シールドとして形成される。その外殻表面には密な間隔でスリット１７が入れられる。スリットは、少なくとも方向付け成分がシールドの軸Ａに平行に、好ましくは図のように軸平行に延びる。シールド１３ｂの周囲方向における長さの単位Ｅに対して、スリット１７の密度、すなわち「ｃｍあたりのスリットの数」は少なくとも０．５、好ましくは少なくとも１、さらに好ましくは少なくとも１．５である。
【００３０】
スリットが高密度であることによって、この発明のシールド１３ｂにおける渦電流ｉWの発生は、それがアルミニウムのような、好ましくは金属製のシールドにおいてであろうと、絶縁材料製であり、後で導電干渉被覆されたシールドにおいてであろうと、持続的に低減される。
【００３１】
スリット１７は、例えば射水切削によって最大２ｍｍ、好ましくは最大１ｍｍの好ましい幅ｄを有するよう、実現される。図４のように、軸Ａの方向で見ると、図３のシールドの横断面におけるスリット１７は、半径方向ｒに対して好ましくはφだけ傾いているが、これによってさらに、放電空間Ｒからの粒子の流出に対するシールドの保護効果が高まる。
【００３２】
φは好ましくは、半径方向ｒに対して３０°から４０°の間である。
前述のように、シールド１３ｂが好ましくは金属製であると、この発明による室内において、このシールドを基準電位に固定して操作することが可能となる。
【００３３】
高いスリット密度Ｓのため主に、この発明で使用されるシールドは一体的部材から形成され、これによって同時に、この発明の室においてシールドを取り替えねばならない場合の処理が、はるかに容易となる。したがって、室の停止時間が実質的に短縮される。
【００３４】
図５ないし図６の概略図から容易にわかるように、図３および図４に説明されたシールド１３ｂを備える、この発明による処理室１においては、誘導コイル９は室内に、または図１のように、室外に設けられ得る。この発明による室ないし、この発明による処理方法は、プラズマが誘導的に少なくとも共発生する真空処理プロセスの範囲内で、導電干渉被覆が生じる場合は常に、使用される。
【００３５】
図７には、概略的に、この発明による工作物処理のための、この発明による室の好ましい一実施形態が示される。図１から図６で既に説明された部材については、同じ参照符号が付された。室１内の放電空間Ｒにおけるプラズマは、誘導コイル９によって誘導的にも、また少なくとも一対の電極７ａ，５ａによって容量的にも発生する。容量性プラズマ発生のためには、可能性選択スイッチ１９によって概略的に示されたように、反応性または非反応性ＤＣスパッタ、被覆またはエッチングや、ＤＣマグネトロンスパッタ等のために、ＤＣ発生器２０ａが接続され得る。あるいは、例えば反応性または非反応性高周波スパッタエッチングまたは高周波スパッタ被覆のために、ＡＣ＋ＤＣ発生器２０ｂまたはＨＦ発生器２０ｃが設置され得る。好ましくは金属製の、この発明によるシールド１３ｂは基準電位に、例えば質量電位におかれる。
【００３６】
さらに図７に概略的に示されたように、好ましいもう一つの実施形態においては、測定装置２１によって空間Ｒ内のプラズマ密度が測定され、測定結果Ｘが測定された現在値として差異形成ユニット２３に与えられる。このユニットは瞬間的な現在値を、調整ユニット２４にあらかじめ与えられたべき値またはべき値の推移Ｗと比較する。比較の結果は制御差異Δとして制御器２５を介して、誘導コイル９に電力供給する発生器２の、少なくとも一つの調整入力ＳＴに、図のプラズマ密度制御系におけるプラズマ密度のための調整成分として、与えられる。発生器２は好ましくは、上述のように１００から８００ｋＨｚの中周波数領域で、好ましくは４００ｋＨｚ領域で作動する。
【００３７】
例えばＨＦスパッタエッチングの場合、基板ないし基板担体におけるバイアス電圧を測
定する電圧測定装置が測定装置２１として設けられるが、ＨＦスパッタ被覆の場合は、バイアス電圧がターゲット側で現在値表示としてアナログ測定される。
【００３８】
図７の１３ｃに破線で概略が示されたように、放電空間Ｒがシールド１３ｂ，ｃによって外部空間２７から分離されると同時に、シールド１３ｂ，ｃを、特に処理ガスのための分散噴射ノズルとして利用することが容易に可能である。こうしてガスＧが前記外部空間２７に注入される。この発明による室１内において、特に反応性プラズマ強化プロセスが実施される場合、アルゴンのような不活性ガスがシールドスリット１７を介して注入噴射されることによってさらに、特にスリット領域におけるシールドの干渉被覆が減速し得る。次に、例えば酸素のような反応性ガス、またはその他の分離ガスが、好ましくは基板の近くに、例えば環状管を介して供給される。
【００３９】
図７に示されたような、シールド１３ｂを備えた、この発明による室がＨｆスパッタ室として操作され、放電空間Ｒ内の作動圧力は様々で、数十時間連続する操作で金属スパッタが行なわれたところ、圧力によって最大１０％の結合誘導出力の減少が実現した。図７に説明された制御系の援用によってここでは、さらに誘導発生器出力のリモートコントロールにより、プロセス作動点が安定した。
【００４０】
好ましくは図７に示されたような、この発明による措置によって、すなわちＤＣ操作における二つの（二重）電極５ａ，７ａによって、かつ磁場を用いずに、ＤＣダイオードのスパッタが可能である。誘導性／容量性が組み合わされたプラズマ発生によって、干渉漂遊電解が生じず、かつ卓越したターゲット利用率で、高い歩合が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の前提となる諸問題を説明するための、誘導プラズマ励起を伴う真空処理室の概略図である。
【図２】  図１の室に、独立した円筒状の金属製または絶縁製シールドを設けた際の、循環電流の発生および、現行技術によるその阻止、さらにそれによって阻止されず、誘導される渦電流を示す図である。
【図３】  この発明による真空室において、この発明による工作物処理のために使用されるシールドの概略図である。
【図４】  図３のシールドに設けられるスリットの好ましい形態を示す図である。
【図５】  誘導コイルが室内部に配置された真空処理室の、この発明による第一の実施形態の概略図である。
【図６】  誘導コイルが外部におかれた、この発明による室の、図５と同様の図である。
【図７】  工作物をスパッタエッチングまたはスパッタ被覆するための、この発明による真空処理室の、この発明によるさらなる好ましい実施形態の、図５および図６と同様の概略図である。
【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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