特表 2025-505300 基板、特にコーティングされるべき表面においてくぼみを含む基板上に層を堆積させる真空層堆積装置および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2025-02-21

(54)【発明の名称】基板、特にコーティングされるべき表面においてくぼみを含む基板上に層を堆積させる真空層堆積装置および方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/34 20060101AFI20250214BHJP

   C23C 14/35 20060101ALI20250214BHJP

【ＦＩ】

C23C14/34 T

C23C14/35 Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024548629

(86)(22)【出願日】2023-01-18

(85)【翻訳文提出日】2024-10-11

(86)【国際出願番号】 EP2023051148

(87)【国際公開番号】W WO2023156117

(87)【国際公開日】2023-08-24

(31)【優先権主張番号】000162/2022

(32)【優先日】2022-02-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CH

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】518031387

【氏名又は名称】エヴァテック・アーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ユルゲン・ヴァイヒャルト

【テーマコード（参考）】

4K029

【Ｆターム（参考）】

4K029CA05

4K029DC39

4K029KA01

(57)【要約】

真空層堆積装置であって、内部空間を有する真空コーティングチャンバと、前記内部空間内の基板上に堆積されるべき材料の電気的に正に帯電した粒子を生成するように構成された材料源と、前記内部空間に曝露された拡張された金属または誘電体材料の表面を有する基板ホルダと、ＲＦプラズマ源であって、ＲＦ発生器の第１のタップに電気的に動作可能にＲＦ接続可能な、または電気的に動作可能にＲＦ接続された第１の電極と、前記ＲＦ発生器の第２のタップに電気的に動作可能にＲＦ接続可能な、または電気的に動作可能にＲＦ接続された第２の電極とを備える、ＲＦプラズマ源とを備え、前記第１の電極が、金属または誘電体材料の第１の電極表面を備え、第１の電極表面が、前記第１の電極の表面全体のうち、前記内部空間に自由に曝露されている部分であり、前記第２の電極が、金属または誘電体材料の第２の電極表面を備え、第２の電極表面が、前記第２の電極の表面全体のうち、前記内部空間に自由に曝露されている部分であり、前記基板ホルダの前記拡張された表面が、前記第１の電極表面の少なくとも一部であり、前記前記第２の電極表面が、前記第１の電極表面よりも少なくとも１．５倍大きい、真空層堆積装置。本発明は、基板上に層を真空プロセス堆積する方法にさらに向けられている。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空層堆積装置であって、
・内部空間を有する真空コーティングチャンバと、
・前記内部空間内の基板上に堆積されるべき材料の電気的に正に帯電した粒子を生成するように構成された材料源と、
・前記内部空間に曝露された拡張された金属または誘電体材料の表面を有する基板ホルダと、
・ＲＦプラズマ源であって、
－ ＲＦ発生器の第１のタップに電気的に動作可能にＲＦ接続可能な、または電気的に動作可能にＲＦ接続された第１の電極と、
－ 前記ＲＦ発生器の第２のタップに電気的に動作可能にＲＦ接続可能な、または電気的に動作可能にＲＦ接続された第２の電極と
を備える、ＲＦプラズマ源と
を備え、
前記第１の電極が、金属または誘電体材料の第１の電極表面を備え、前記第１の電極表面が、前記第１の電極の表面全体のうち、前記内部空間に自由に曝露されている部分であり、
前記第２の電極が、金属または誘電体材料の第２の電極表面を備え、前記第２の電極表面が、前記第２の電極の表面全体のうち、前記内部空間に自由に曝露されている部分であり、
前記基板ホルダの前記拡張された表面が、前記第１の電極表面の少なくとも一部であり、
前記前記第２の電極表面が、前記第１の電極表面よりも少なくとも１．５倍大きい、
真空層堆積装置。

【請求項2】

前記基板ホルダおよび前記真空コーティングチャンバが、接地電位に接続された、請求項１に記載の真空層堆積装置。

【請求項3】

前記基板ホルダ上の基板がコーティング位置にある位置へ、およびその位置から、前記基板ホルダを移送するように適合された前記基板ホルダ用の移送機構を備える、請求項２に記載の真空層堆積装置。

【請求項4】

前記拡張された表面上に基板をロードし、前記拡張された表面から前記基板をアンロードするように適合されたロボットを備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の真空層堆積装置。

【請求項5】

前記第２の電極の少なくとも一部が、前記基板ホルダと反対側に延在し、前記基板ホルダに対向している、請求項１から４のいずれか一項に記載の真空層堆積装置。

【請求項6】

前記電気的に正に帯電した粒子を生成するように構成された前記材料源が、材料のソースと、前記材料のソースから送達された材料をイオン化するように構成されたさらなるプラズマ源とを備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の真空層堆積装置。

【請求項7】

前記さらなるプラズマ源が、さらなる発生器のタップにそれぞれ電気的に動作可能に接続される、またはそれぞれ電気的に接続可能な、第３の電極および第４の電極を備え、前記第３の電極および前記第４の電極が、前記内部空間に曝露された、請求項６に記載の真空層堆積装置。

【請求項8】

前記第３の電極および前記第４の電極のうちの１つが、前記第２の電極と共通である、請求項７に記載の真空層堆積装置。

【請求項9】

前記第３の電極および前記第４の電極のうちの１つが、前記基板ホルダから電気的に絶縁され、前記基板ホルダの周囲に配置された、請求項７または８に記載の真空層堆積装置。

【請求項10】

前記さらなる発生器が、ＤＣ発生器またはパルスＤＣ発生器である、請求項７から９のいずれか一項に記載の真空層堆積装置。

【請求項11】

前記さらなる発生器が、ＨＩＰＩＭＳ発生器である、請求項１０に記載の真空層堆積装置。

【請求項12】

前記電気的に正に帯電した粒子を生成するように構成された前記材料源が、材料の少なくとも１つのソースを備え、前記ソースが、前記内部空間に気体材料を排出する少なくとも１つの気体供給ラインを備え、気体を含む気体タンクと流体連通する、請求項１から１１のいずれか一項に記載の真空層堆積装置。

【請求項13】

前記電気的に正に帯電した粒子を生成するように構成された前記材料源が、固体または液体から材料を送達する少なくとも１つのソースを備える、請求項１から１２のいずれか一項に記載の真空層堆積装置。

【請求項14】

固体材料を送達する前記少なくとも１つのソースが、カソードスパッタ源であり、前記カソードスパッタ源のターゲットが、さらなるプラズマ源の１つの電極である、請求項１３に記載の真空層堆積装置。

【請求項15】

前記カソードスパッタ源が、マグネトロンスパッタ源である、請求項１４に記載の真空層堆積装置。

【請求項16】

前記マグネトロンスパッタ源が、平面マグネトロンスパッタ源、または円筒状固体材料ターゲットの軸の周りを駆動回転可能である前記円筒状ターゲットを有するマグネトロンスパッタ源である、請求項１５に記載の真空層堆積装置。

【請求項17】

前記Ｒｆ発生器の入力を制御するように動作可能に接続され、前記Ｒｆ発生器のオン／オフタイミングおよび前記Ｒｆ発生器の出力電力のうちの少なくとも１つを制御するように構成されたソースコントローラを備える、請求項１から１６のいずれか一項に記載の真空層堆積装置。

【請求項18】

前記電気的に正に帯電する粒子を生成するように構成された前記材料源が、材料のソースと、前記材料のソースから送達された材料をイオン化するように構成され、電気供給源に動作可能に接続されたさらなるプラズマ源とを備え、前記電気供給源の制御入力に動作可能に接続され、前記電気供給源のオン／オフタイミングおよび前記電気供給源の出力電力のうちの少なくとも１つを制御するように構成されたソースコントローラをさらに備える、請求項１から１７のいずれか一項に記載の真空層堆積装置。

【請求項19】

２つ以上の前記材料源を備え、前記ソースコントローラが、２つ以上の前記材料源に動作可能に接続され、前記２つ以上の材料源の相互のオン／オフタイミングを制御するように構成された、請求項１８に記載の真空層堆積装置。

【請求項20】

前記電気的に正に帯電する粒子を生成するように構成された前記材料源が、材料のソースと、前記材料のソースから送達される材料をイオン化するように構成されたさらなるプラズマ源とを備え、前記さらなるプラズマ源が、さらなる発生器のタップにそれぞれ電気的に動作可能に接続される、またはそれぞれ電気的に接続可能な、第３の電極および第４の電極を備え、前記材料のソースが、カソードスパッタ源であり、前記カソードスパッタ源のターゲットが、前記第３の電極および前記第４の電極のうちの１つである、請求項１から１９のいずれか一項に記載の真空層堆積装置。

【請求項21】

前記真空コーティングチャンバ内のコーティング位置へ、および前記コーティング位置から、基板を輸送するように構成された移送機構を備え、前記基板ホルダが、前記移送機構の一部である、請求項１から２０のいずれか一項に記載の真空層堆積装置。

【請求項22】

前記移送機構が、前記コーティング位置の下方で、前記基板ホルダの前記拡張された表面と平行な平面に沿って駆動移動可能なコンベアを備え、前記基板ホルダが、リフトと協働し、前記基板ホルダ上の基板が前記コーティング位置にある位置で前記コンベアから前記基板ホルダを駆動的に持ち上げる、請求項２１に記載の真空層堆積装置。

【請求項23】

前記基板ホルダに基板をロードし、前記基板ホルダから基板をアンロードするハンドリングロボットを備える、請求項１から２２のいずれか一項に記載の真空層堆積装置。

【請求項24】

前記基板ホルダが、少なくともその上の基板がコーティング位置にある位置において、接地電位で動作される、請求項１から２３のいずれか一項に記載の真空層堆積装置。

【請求項25】

基板上、特に、コーティングされるべき表面においてくぼみを含む基板上に層を真空プロセス堆積する方法、または真空プロセス堆積層でコーティングされたそのような基板を製造する方法であって、
・真空化された真空容器内の第１の電極表面上に基板を提供するステップと、
・前記真空容器内で、前記基板上に堆積されるべき材料の電気的に正に帯電した粒子を生成するステップと、
・前記第１の電極表面と第２の電極表面との間にＲｆプラズマを生成することによって、前記正に帯電した粒子を前記基板の前記表面に向けて指向的に加速させるステップであって、前記第２の電極表面が、前記第１の電極表面よりも少なくとも１．５倍大きい、ステップと
を含む、方法。

【請求項26】

堆積プロセス中に、前記ＲＦプラズマの放電を断続的に有効および無効にするステップを含む、請求項２５に記載の方法。

【請求項27】

堆積プロセス中に時間的にずらして、異なる材料の正に帯電した粒子を生成するステップを含む、請求項２５または２６に記載の方法。

【請求項28】

前記正に帯電した粒子を生成するステップが、前記真空容器内にさらなるプラズマを生成するステップを含む、請求項２５から２７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項29】

前記第２の電極表面を、前記さらなるプラズマを生成するための１つの電極表面として利用するステップを含む、請求項２８に記載の方法。

【請求項30】

前記正に帯電した粒子を生成するステップが、前記真空容器内に気体を供給するステップを含む、請求項２５から２９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項31】

前記正に帯電した粒子を生成するステップが、固体または液体材料から材料を前記真空容器内に遊離させるステップを含む、請求項２５から３０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項32】

前記正に帯電した粒子を生成するステップが、固体または液体のターゲットをカソードスパッタリングするステップ、特に、少なくとも１つの前記ターゲットをマグネトロンスパッタリングするステップを含む、請求項２５から３１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項33】

前記カソードスパッタリングするステップが、前記ターゲットに対して対向電極を設けるステップであって、前記対向電極が前記基板の周囲をループする、ステップを含む、請求項３２に記載の方法。

【請求項34】

少なくとも１つの前記ターゲットが、前記第２の電極の電位で動作されるステップを含む、請求項３２または３３に記載の方法。

【請求項35】

前記正に帯電した粒子を生成するステップが、マグネトロンスパッタリングするステップと、ＤＣまたはパルスＤＣ、特にＨＩＰＩＭＳによって前記マグネトロンスパッタリングを電気的に供給するステップとを含む、請求項２５から３４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項36】

前記正に帯電した粒子を生成するステップが、平面マグネトロン源、およびその軸の周りを駆動回転可能である円筒状固体材料ターゲットを有するマグネトロン源のうちの少なくとも１つを用いて、マグネトロンスパッタリングを実行するステップを含む、請求項２５から３５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項37】

基板ホルダ上に前記基板を提供するステップと、移送機構によって、前記基板がコーティング位置にある位置へ、およびその位置から、前記基板ホルダを駆動的に移動させるステップとを含む、請求項２２から３２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項38】

前記移送機構のコンベアによって、特に前記コンベアの一方向移動によって、前記真空容器内外に前記基板を輸送するステップを含む、請求項３３に記載の方法。

【請求項39】

ロボットによって、基板ホルダに基板をロードし、基板ホルダから基板をアンロードするステップを含む、請求項２２から３４のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

コーティングされるべき表面において、くぼみ、例えば、ピンホール、ビア、トレンチを含む基板をコーティングする真空プロセスは、困難な作業である。例えば、米国特許第７３８１６５７（Ｂ２）号または米国特許第７５４４２７６（Ｂ２）号において、基板ホルダへのＲＦバイアスを使用し、スパッタリング源のターゲット電極にパルスＤＣ電力を供給するスパッタ堆積による、いくつかの手法が報告されている。また、上述した目的のために、すなわち、非常に高いピーク電流で、かつ、非常に低いデューティサイクル、すなわちパルスオン時間とパルス繰り返し周期との比で動作するパルスＤＣスパッタリングを使用するために、ＨＰＰＭＳスパッタリングとも呼ばれるＨＩＰＩＭＳスパッタリングが報告されている。ＨＩＰＩＭＳは、例えば、米国特許第９３５５８２４号、米国特許第８４７５６３４号、米国特許第１０６９２７０７（Ｂ２）号に記載されている。

【0002】

定義：
・２つの電極間に適用されるＨＩＰＩＭＳを扱う場合、本願明細書および特許請求の範囲を通して、デューティサイクル（それぞれのパルス繰り返し周期の時間範囲に対する１つのパルスの時間範囲）が０．０１～０．１であるパルスＤＣを理解する。それによって、示されたデューティサイクルで繰り返し印加されるパルスは、複数のパルスのそれぞれのパケットによって置き換えられ得る。
・Ｒｆの下で、例えば、１３．５６ＭＨｚの１～９０ＭＨｚの範囲における周波数を理解する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許第７３８１６５７（Ｂ２）号

【特許文献2】米国特許第７５４４２７６（Ｂ２）号

【特許文献3】米国特許第９３５５８２４号

【特許文献4】米国特許第８４７５６３４号

【特許文献5】米国特許第１０６９２７０７（Ｂ２）号

【特許文献6】米国特許第６２４８２１９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、基板、特に、例えば、コーティングされるべき表面におけるピンホール、ビア、トレンチのようなくぼみを有する基板をコーティングする真空プロセスの代替手法を提案することであり、中空スペースが残ってくぼみ中にカプセル化されることなく、そのようなくぼみを充填するまで、そのようなくぼみの壁も同様にコーティングされる必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

この目的は、
・内部空間を有する真空コーティングチャンバと、
・基板上および真空コーティングチャンバの内部空間内に堆積されるべき材料の電気的に正に帯電した粒子を生成するように構成された材料源と
を備える、本発明による真空層堆積装置によって解決される。

【0006】

装置は、
・前記内部空間に曝露された拡張された金属または誘電体材料の表面を有する基板ホルダと、
ＲＦプラズマ源であって、
・ＲＦ発生器の第１のタップに電気的に動作可能にＲＦ接続可能な、または電気的に動作可能にＲＦ接続された第１の電極と、
・ＲＦ発生器の第２のタップに電気的に動作可能にＲＦ接続可能な、または電気的に動作可能にＲＦ接続された第２の電極と
を備える、ＲＦプラズマ源と
をさらに備える。

【0007】

定義：
「電気的に動作可能にＲＦ接続可能な、または電気的に動作可能にＲＦ接続された」という用語によって、ＲＦ発生器によって発生されたその特性の、例えばその周波数の電気ＲＦ信号が通過し得るように、直接または間接的に電気的に接続可能であるか、または接続されたことを理解する。したがって、そのような電気的動作ＲＦ接続は、ＤＣ信号とＲＦ信号の両方に対するものであり得、またはＲＦ信号のみに対するものであり、ＤＣ信号が遮断されるものであり得る。

【0008】

取り扱う第１の電極は、金属または誘電体材料の第１の電極表面を備える。この第１の電極表面は、第１の電極の表面全体のうち、内部空間に自由に曝露されている部分である。

【0009】

第２の電極は、金属または誘電体材料の第２の電極表面を備える。この第２の電極表面は、第２の電極の表面全体のうち、内部空間に自由に曝露されている部分である。

【0010】

これによって、基板ホルダの拡張された表面は、第１の電極表面の一部であり、第２の電極表面は、第１の電極表面よりも少なくとも１．５倍大きい。

【0011】

真空エッチング技術から、より大きい電極表面の反対側のより小さい電極表面上にエッチングされるべき基板を提供し、これらの電極表面にＲＦ発生器を動作可能に接続することが知られている。取り扱う電極表面間に、Ｒｆプラズマ放電が生成される。プラズマ電位からより小さい電極表面への電位の降下は、プラズマ電位からより大きい電極表面への電位の降下よりも大きい。この現象は、ケーニッヒの法則に従って、例えば、Ｗｅｌｌｅｒｄｉｅｃｋの米国特許第６２４８２１９号に記載されているように知られている。電位のより大きい降下は、より小さい電極表面に向かう正のエッチングイオン、すなわち、通常はＡｒイオンの増大した指向的な加速につながる。したがって、より小さい電極表面上に堆積された基板が主にエッチングされ、より大きい電極表面は、より小さい電極からエッチングされた材料で主にコーティングされる。

【0012】

本発明による、基板ホルダの拡張された金属または誘電体材料の表面が第２の電極表面に対してより小さい第１の電極表面の一部であり、第１の電極表面および第２の電極表面が、それらの間にＲｆプラズマを生成するように、両方ともそれぞれＲｆ発生器のタップに動作可能に接続されているか、または動作可能に接続可能であるという事実によれば、より小さい第１の電極表面に向かい、したがって、基板ホルダ上の基板に向かう正に帯電した粒子の指向性加速現象は、基板上に堆積されるべき材料の正に帯電した粒子のそのような指向的に加速を実行するために発明的に利用される。

【0013】

基板上に堆積されるべき材料の正に帯電した粒子のこの指向的な加速は、同様に基板の表面におけるくぼみのコーティングにもつながる。

【0014】

したがって、エッチング目的でよく知られている技法は、特にくぼみのコーティング目的に非常に適していることが判明した。

【0015】

一実施形態において、第１の電極、したがって、基板ホルダならびに真空コーティングチャンバは、真空コーティング装置の接地電位に接続され、これは、基板ホルダによる、または基板ホルダ上の基板移送および／または基板交換がその接地電位で行われ、したがって、アーク放電および電場の摂動の問題を回避するという利点を有する。これによって、基板ホルダは、真空コーティングチャンバにおいて直接設けられた一方向もしくは双方向に機能するロードロックを介して、および／または遠隔の雰囲気対真空の界面において設けられた一方向もしくは双方向に機能するロードロックを介して、真空コーティングチャンバ装置に、および真空コーティングチャンバ装置から基板を移送する基板移送機構の一部であり得、または基板移送機構によって機能を提供され得る。

【0016】

したがって、本発明による装置の一実施形態において、前記基板ホルダ上の基板がコーティング位置にある位置へ、およびその位置から、基板ホルダを移送するように適合された基板ホルダ用移送機構を備える。

【0017】

本発明による装置の一実施形態は、基板ホルダの拡張された表面上に基板をロードし、基板ホルダの拡張された表面から基板をアンロードするように適合されたロボットを備える。

【0018】

本発明による装置の一実施形態において、第２の電極の少なくとも一部は、基板ホルダと反対側に延在し、基板ホルダに対向している。

【0019】

本発明による装置の一実施形態において、電気的に正に帯電した粒子を生成するように構成された材料源は、材料のソースと、前記材料のソースから送達された材料をイオン化するように構成されたさらなるプラズマ源とを備える。

【0020】

装置のいくつかの用途において、第１の電極表面と第２の電極表面との間に生成されるＲｆプラズマは、材料のソースによって送達される材料を十分にイオン化しないので、したがって、材料のソースによって真空コーティングチャンバの内部空間に送達されるその材料の所望の密度の電気的に正に帯電した粒子の生成するために、この実施形態ではさらなるプラズマ源が設けられる。

【0021】

取り扱うさらなるプラズマ源が、様々な周知のタイプのプラズマ源のうちの１つであり得、例えば、マイクロ波プラズマ源であり得るという事実にもかかわらず、本発明による装置の一実施形態によれば、さらなるプラズマ源は、さらなる発生器のタップにそれぞれ電気的に動作可能に接続される、またはそれぞれ電気的に接続可能な、真空コーティングチャンバの内部空間に曝露された第３の電極および第４の電極を備える。

【0022】

第３の電極および第４の電極のうちの１つが第２の電極と共通であるという事実により、真空コーティングチャンバの内部空間に自由に曝露されたその１つの電極の表面は、第２の電極表面を大きくするために利用される。

【0023】

本発明による装置の一実施形態において、取り扱う第３の電極および第４の電極のうちの１つは、基板ホルダから電気的に絶縁され、基板ホルダの周囲に配置される。

【0024】

これによって、さらなるプラズマは、基板に隣接する反応空間全体に広がり、その１つの電極にそれぞれの電気極性が適用され、コーティングされるべき基板から電子が引き出され得る。

【0025】

本発明による装置の一実施形態において、取り扱うさらなる発生器は、ＤＣまたはパルスＤＣ発生器であり、一実施形態ではＨＩＰＩＭＳ発生器である。

【0026】

これらのタイプのさらなる発生器によって生成されたプラズマは、基板上に堆積され、材料のソースによって送達されるべき材料の電気的に正に帯電した高密度の粒子を生成するのに最も適している。

【0027】

本発明による装置の一実施形態において、電気的に正に帯電した粒子を生成するように構成された材料源は、材料のソースを備え、このソースは、内部空間に気体材料を排出する少なくとも１つの気体供給ラインを備え、気体、特に反応性気体を含む気体タンクと流体連通する。

【0028】

本発明による装置の一実施形態において、電気的に正に帯電した粒子を生成するように構成された材料源は、固体または液体から材料を送達する少なくとも１つのソースを備える。

【0029】

したがって、基板上に堆積される材料は、例えば、ＰＥＣＶＤ堆積プロセスにおいて提供されるＲｆプラズマおよび／もしくはさらなるプラズマの影響によって反応し、電気的に正に帯電するようになる気体材料に基づくか、または例えば、カソードスパッタ堆積プロセスもしくは熱もしくは電子ビーム蒸発において提供されるＲｆプラズマおよび／もしくはさらなるプラズマの影響によって同様に電気的に正に帯電するようになる固体材料に基づく。カソードスパッタリング堆積プロセスにおいて、さらなるプラズマは、カソードスパッタリングプロセスによって生成されたプラズマである。材料源によって送達される材料は、固体または液体に由来する場合があることに留意されたい。例えば、カソードスパッタリングは、固体材料ターゲットから行われる場合があるが、いくつかの材料について、例えば、Ｇａ、Ｉｎ、Ｈｇのように、液体材料ターゲットから行われる場合もある。

【0030】

これら２つの手法を組み合わせることは、それぞれの反応プロセスにおいて実行され、反応性カソードスパッタリング、反応性熱または電子ビーム蒸発に関して、固体材料が反応性気体と反応する。

【0031】

本発明による装置の一実施形態において、固体材料を送達する少なくとも１つのソースは、カソードスパッタ源であり、カソードスパッタ源のターゲットは、さらなるプラズマ源の１つの電極である。

【0032】

したがって、一方では、カソードスパッタ源は、堆積させるべき固体材料を生成し、他方では、カソードスパッタ源のプラズマは、スパッタされた材料をイオン化することを提供する。

【0033】

本発明による装置の一実施形態において、カソードスパッタ源は、マグネトロンスパッタ源である。

【0034】

本発明による装置の一実施形態において、マグネトロンスパッタ源は、平面マグネトロンスパッタ源、または円筒状ターゲットの軸の周りを駆動回転可能である円筒状固体材料ターゲットを有するマグネトロンスパッタ源である。

【0035】

本発明による装置の一実施形態は、Ｒｆ発生器の制御入力に動作可能に接続され、Ｒｆ発生器のオン／オフタイミングおよびＲｆ発生器の出力電力のうちの少なくとも１つを制御するように構成されたソースコントローラを備える。

【0036】

本発明による装置の一実施形態において、電気的に正に帯電する粒子を生成するように構成された材料源は、材料のソースと、前記材料のソースから送達された材料をイオン化するように構成され、電気供給源に動作可能に接続されたさらなるプラズマ源とを備える。この実施形態は、電気供給源の制御入力に動作可能に接続され、電気供給源のオン／オフタイミングおよび電気供給源の出力電力のうちの少なくとも１つを制御するように構成されたソースコントローラをさらに備える。

【0037】

本発明による装置の一実施形態は、２つ以上の材料源を備え、ソースコントローラは、２つ以上の材料源に動作可能に接続され、２つ以上の材料源の相互のオン／オフタイミングを制御するように構成される。

【0038】

したがって、本発明による装置の一実施形態において、以下の特徴のうちの１つまたは２つ以上が提供される。
・実施形態は、それぞれの電気的に正に帯電する粒子を生成するようにそれぞれ構成された２つ以上の材料源と、２つ以上の材料源にそれぞれ動作可能に接続され、それぞれの２つ以上の材料源の相互のオン／オフタイミングおよび／またはそれぞれの材料源によって出力される電気的に正に帯電する粒子の速度を制御するように構成されたソースコントローラとを備える。
・２つ以上の材料源の少なくとも一部は、それぞれ、材料のソースと、さらなるプラズマ源とを備え、さらなるプラズマ源は、それぞれの材料のソースから送達された材料をイオン化するように構成され、プラズマ源は、電気供給源に動作可能に接続され、それぞれの電気供給源の制御入力に動作可能に接続されて、それぞれの電気供給源のオン／オフタイミングおよびそれぞれの電気供給源の出力電力のうちの少なくとも１つを制御するように構成されたソースコントローラを備える。
・ソースコントローラは、Ｒｆ発生器の制御入力に動作可能に接続され、Ｒｆ発生器のオン／オフタイミングおよびＲｆ発生器の出力電力のうちの少なくとも１つを制御するように構成される。

【0039】

本発明による装置の一実施形態は、前記真空コーティングチャンバ内のコーティング位置へ、およびそのコーティング位置から基板を輸送するように構成された移送機構を備え、前記基板ホルダは、前記移送機構の一部である。

【0040】

本発明による装置の一実施形態において、移送機構は、前記コーティング位置の下方で、前記基板コンベアの前記拡張された表面と平行な平面に沿って駆動移動可能なコンベアを備え、前記基板は、リフトと協働し、前記基板ホルダ上の基板がコーティング位置にある位置で前記コンベアから前記基板ホルダを駆動的に持ち上げる。

【0041】

本発明による装置の一実施形態は、基板ホルダに基板をロードし、基板ホルダから基板をアンロードするハンドリングロボットを備える。

【0042】

本発明による装置の一実施形態において、基板ホルダは、少なくともその上の基板がコーティング位置にある位置において、接地電位で動作される。

【0043】

説明した実施形態の各々は、そのような実施形態が矛盾しない限り、他の実施形態のうちの１つまたは複数と組み合わせて実施され得る。

【0044】

本発明の目的は、基板上、特に、コーティングされるべき表面においてくぼみを含む基板上に層を真空プロセス堆積する方法、または真空プロセス堆積層でコーティングされたそのような基板を製造する方法によってさらに解決され、方法は、
・真空化された真空容器内の第１の電極表面上に基板を提供するステップと、
・真空容器内で、前記基板上に堆積されるべき材料の電気的に正に帯電した粒子を生成するステップと、
・第１の電極表面と第２の電極表面との間にＲｆプラズマを生成することによって、正に帯電した粒子を基板の表面に向けて指向的に加速させるステップであって、第２の電極表面が第１の電極表面よりも少なくとも１．５倍大きい、ステップと
を含む。

【0045】

本発明による方法の１つの変形例は、堆積プロセス中に、ＲＦプラズマ放電を断続的に有効および無効にするステップを含む。

【0046】

本発明による方法の１つの変形例は、堆積プロセス中に時間的にずらして、異なる材料の正に帯電した粒子を生成するステップを含む。

【0047】

本発明による方法の１つの変形例において、正に帯電した粒子を生成するステップは、真空容器内にさらなるプラズマを生成するステップを含む。

【0048】

本発明による方法の１つの変形例は、第２の電極表面を、さらなるプラズマを生成するための１つの電極表面として利用するステップを含む。

【0049】

本発明による方法の１つの変形例において、正に帯電した粒子を生成するステップは、真空容器内に気体を供給するステップを含む。

【0050】

本発明による方法の１つの変形例において、正に帯電した粒子を生成するステップは、固体または液体材料から材料を真空容器内に遊離させるステップを含む。

【0051】

本発明による方法の１つの変形例において、正に帯電した粒子を生成するステップは、少なくとも１つの固体材料または液体材料のターゲットをカソードスパッタリングするステップ、特に、少なくとも１つのターゲットをマグネトロンスパッタリングするステップを含む。

【0052】

本発明による方法の１つの変形例において、カソードスパッタリングするステップは、ターゲットに対して対向電極を設けるステップであって、対向電極が基板の周囲をループする、ステップを含む。

【0053】

本発明による方法の１つの変形例において、少なくとも１つのターゲットは、第２の電極の電位で動作される。

【0054】

本発明による方法の１つの変形例において、正に帯電した粒子を生成するステップは、マグネトロンスパッタリングするステップと、ＤＣ、パルスＤＣ、特にＨＩＰＩＭＳのうちの１つによってスパッタリングに電気的に供給するステップとを含む。

【0055】

本発明による方法の１つの変形例において、正に帯電した粒子を生成するステップは、平面マグネトロン源、および軸の周りを駆動回転可能である円筒状ターゲットを有するマグネトロン源のうちの少なくとも１つを用いて、マグネトロンスパッタリングを実行するステップを含む。

【0056】

本発明による方法の１つの変形例は、基板ホルダ上に基板を提供するステップと、移送機構によって、前記基板がコーティング位置にある位置へ、およびその位置から、前記基板ホルダを駆動的に移動させるステップとを含む。

【0057】

本発明による方法の１つの変形例は、移送機構のコンベアによって、特にコンベアの一方向移動によって、真空容器内外に基板を輸送するステップを含む。

【0058】

本発明による方法の１つの変形例は、ロボットによって、基板ホルダに基板をロードし、基板ホルダから基板をアンロードするステップを含む。

【0059】

注意：第２の電極は、より大きいコーティング機械では大きくなる場合があるので、真空コーティングチャンバの接地壁への容量が大きくなりすぎることが問題になる場合がある。その場合、第２の電極と接地壁との間に電気的に浮遊する金属中間層を使用することが推奨される場合がある。

【0060】

本発明による方法の各変形例は、矛盾しない限り、１つまたは２つ以上の他の変形例と組み合わせて実現され得る。

【0061】

本発明による装置および方法について、図の助けを借りてさらに例示する。

【図面の簡単な説明】

【0062】

【図1】本発明による方法を動作させる、本発明による装置の一般的な原理的実施形態の概略的かつ簡略化した図である。

【図2】時間軸に沿った、図１による装置および方法の可能な動作スキームの図である。

【図3】本発明による方法の変形例を動作させ、それによって、例えば、ＰＥＣＶＤのための、気相から基板上に堆積されるべき材料を生成する、本発明による装置の実施形態の概略的かつ簡略化した図である。

【図4】本発明による方法を動作させる、本発明による装置の実施形態の共通電極の部分の概略的かつ簡略化された図である。

【図5】基板上に堆積されるべき材料を生成するステップが、気相から材料を生成するステップを含む、本発明による方法の変形例を動作させる、本発明による装置の実施形態の概略的かつ簡略化した図である。

【図6】基板上に堆積されるべき材料を生成するステップが、カソードスパッタリングによって固相から材料を生成するステップを含む、本発明による方法の変形例を動作させる、本発明による装置の実施形態の概略的かつ簡略化した図である。

【図7】本発明による方法の変形例を動作させる、２つ以上のカソードスパッタリング源を備える、本発明による装置の実施形態の一部の概略的かつ簡略化した図である。

【図8】図２の動作スキームと類似した表現における、パルスＤＣによって供給される複数のプラズマを有する本発明による装置の実施形態の図である。

【図9】図７と類似した表現における、本発明による方法の変形例を動作させる、本発明による装置の実施形態の一部の図である。

【図10】本発明の方法の変形例を動作させる、本発明による装置の実施形態に適用可能であり、１つまたは２つ以上のカソードスパッタリング源を用いて実現される、円筒状ターゲットを有するスパッタリング源の概略的かつ簡略化した図である。

【図11】傾斜した平面ターゲットを用いる本発明の方法の変形例を動作させる、本発明による装置の実施形態の部分の概略的かつ簡略化した図である。

【図12】傾斜した円筒状ターゲットを用いる本発明の方法の変形例を動作させる、本発明による装置の実施形態の部分の概略的かつ簡略化した図である。

【図13】本発明の方法の変形例を動作させる、本発明による装置の実施形態に適用可能な、拡大された電極表面を有する電極の形状の概略的かつ簡略化した図である。

【図14】本発明の方法の変形例を動作させる、本発明による装置の実施形態に適用可能な、拡大された電極表面を有する電極の形状の概略的かつ簡略化した図である。

【図15】基板ホルダが移送機構の一部である、本発明による装置の実施形態の部分の概略的かつ簡略化した図である。

【図16】ロボットによって基板ホルダに基板がロードされ、基板ホルダから基板がアンロードされる、本発明による装置の実施形態の部分の概略的かつ簡略化した図である。

【発明を実施するための形態】

【0063】

図１は、本発明による方法を実行する、本発明による真空コーティングチャンバの概略的かつ簡略化した原理を示す。

【0064】

真空ポンプ５によってポンピングされる真空コーティングチャンバ３の内部空間１内に、コーティングされるべき基板９が適用されていない場合に内部空間１に自由に曝露される拡張された表面７ａを有する基板ホルダ７が設けられる。基板ホルダ７のボディ７ｂが金属であるのに対し、基板９がその上に存在しない限り、内部空間１に曝露される基板ホルダ７の拡張された表面７ａは、金属であり得、または基板ホルダ７の金属ボディ７ｂ上の誘電体材料層の表面であり得る。後者の場合、そのような層は、Ｒｆ発生器１３によって生成される、例えば１３．５６ＭＨｚのＲｆ周波数において無視できる電気インピーダンスを表す。

【0065】

第１の電極は、基板ホルダ７を備え、したがって、基板ホルダ／第１の電極７として扱う。第１の電極表面は、基板９が基板ホルダ／第１の電極７上に堆積されていない限り、拡張された表面７ａを備える。基板ホルダ／第１の電極７の金属ボディ７ｂは、Ｒｆ発生器１３の１つのタップ１０ａに動作可能に電気的にＲＦ接続されるか、動作可能に電気的にＲＦ接続可能である。

【0066】

基板ホルダ７は、基板のための移送機構の一部であり得、またはロボットによってロード／アンロードされ得、利点は、真空コーティングチャンバ３が基板ホルダ７と同じ電位で動作されることである。これにより、移送機構において電気絶縁体を設けることが回避され、寄生プラズマ放電のリスクを最小限に抑えることができる。

【0067】

基板９を取り扱うための実施形態は、図１５および図１６に概略的かつ簡略化されて示されており、後に説明する。

【0068】

誘電体材料であるか、または誘電体材料で覆われているか、または本発明による装置の動作によって誘電体材料層で覆われるようになるか、または導電性材料である基板９が、基板ホルダ／第１の電極７上に堆積される場合、本発明による装置の動作において、内部空間１に曝露されている基板９の表面は、基板ホルダ／第１の電極７の拡張された表面７ａの一部の代わりに、第１の電極表面の少なくとも一部になる。これは、誘電体材料層または基板が、Ｒｆ発生器１３によって適用されるＲｆ信号に対して無視できるインピーダンスを表すためである。

【0069】

基板ホルダ／第１の電極７の拡張された表面７ａに加えて、内部空間１に自由に曝露され、同様にＲｆ発生器１３の１つのタップ１０ａに電気的に動作可能にＲｆ接続可能かまたは接続される、さらなる金属または誘電体の薄膜コーティング表面領域が存在する場合、
そのような領域も同様に第１の電極表面の一部である。図１に概略的に示すように、例えば、真空コーティングチャンバ３の壁３ａならびにタップ１０ａが接地電位ＧＮＤにある場合、壁３ａの領域７ｅは、第１の電極表面の一部になる。

【0070】

そのような領域７ｅの第１の電極表面への寄与は、そのような領域をグリッドまたはラメラによって実現し、そのようなグリッドまたはラメラ領域７ｅを介して内部空間１への気体のポンピングまたは供給を実行することによって、著しく低減され得る。

【0071】

第２の電極１１は、Ｒｆ発生器１３の第２のタップ１０ｂに電気的に動作可能にＲｆ接続可能かまたは接続される。第２の電極１１は、内部空間１に曝露された第２の電極表面１１ａを有し、この表面は、拡張された表面７ａを備える第１の電極との関連において説明したように、金属であるか、または金属電極ボディ上の誘電体膜の表面である。

【0072】

第２の電極のタップ１０ｂへの電気的に動作可能なＲｆ接続は、一実施形態では、マッチボックス１５を介して確立され、例えば、マッチボックス１５に統合されたキャパシタンスＣ１５によって概略的に示されているようにＤＣブロックされる。また、タップ１０ａと基板ホルダ／第１の電極７との間に、ＤＣブロッキングキャパシタンスＣ７が設けられ得る。

【0073】

第１の電極表面と第２の電極表面との間には、Ｒｆプラズマ、ＰＬ_ＲＦが生成される。

【0074】

第２の電極表面１１ａは、第１の電極表面よりも少なくとも１．５倍大きい。したがって、基板９上に堆積されるべき材料の正に帯電した粒子は、矢印ＡＣＣによって概略的に示すように、ＲｆプラズマＰＬ_ＲＦ内で基板９の表面に向かって指向的に加速される。

【0075】

基板９上に堆積されるべきその材料の材料粒子を生成するように構成された少なくとも１つの材料源１７が設けられ、その粒子は、電気的に正に帯電され、真空コーティングチャンバ３の内部空間１内に拡散される。

【0076】

そのような材料源１７は、一方では、気体または固体材料を提供し、後者は、蒸発またはカソードスパッタリングされ、他方では、気体材料と反応してイオン化するか、または蒸発もしくはカソードスパッタリングされた固体をイオン化するためのイオン化プラズマを提供する。同じプラズマは、固体材料を蒸発またはカソードスパッタリングするため、および固体材料をイオン化するために利用され得る。

【0077】

一方では、イオン化プラズマのためのＩＰＬと、イオン化されるべき材料を提供するためのＭとによって、材料源１７の２つの基本的なタスクが図１において概略的に指定されている。

【0078】

破線で示すように、特に異なる材料に対して、２つ以上のそのような材料源１７、１７ａ、．．．が設けられ得る。それによって、１つの同じイオン化プラズマＩＰＬが、それぞれの材料源１７ａ、１７ｂ、．．．の異なる材料Ｍａ、Ｍｂ、．．．（図１には示さず）を電気的に正に帯電させるために利用され得、または異なるイオン化プラズマＩＰＬａ、ＩＰＬｂ、．．．が、材料源１７ａ、１７ｂ、．．．にそれぞれ専用に使用され得る。異なるイオン化プラズマは、異なる強度によってのみ異なる場合がある。

【0079】

図１中の破線において示すように、ソースコントローラ１９が設けられ得る。ソースコントローラ１９は、図１において制御接続ＣＯＮ１７によって概略的に示すように、
・１つもしくは２つ以上の材料源１７、１７ａ、１７ｂ、．．．において、オン／オフ動作タイミングをそれぞれ制御する、ならびに／または
・１つもしくは２つ以上の材料源１７、１７ａ、１７ｂ、．．．において、材料送達速度をそれぞれ制御する、ならびに／または
・１つもしくは２つ以上の材料源１７、１７ａ、１７ｂ、．．．において、それぞれのＩＰＬの強度をそれぞれ制御する、ならびに／または
図１において制御接続ＣＯＮ１３によって概略的に示すように
・ＲｆプラズマＰＬ_ＲＦのオン／オフタイミングおよび／もしくはＲｆプラズマＰＬ_ＲＦの強度を制御する
ように構成され得る。

【0080】

図２は、実施される特定の用途を参照するのではなく、利用され得る制御の柔軟性を例示するだけのために、内部空間１に送達される様々な材料Ｍ、Ｍａ、Ｍｂ、．．．、およびそのタイミング、その様々な速度Ｒ、様々なイオン化プラズマ、およびその強度ＩＰＬ、ＩＰＬａ、ＩＰＬｂ、．．．、および材料源１７、１７ａ、１７ｂ、．．．におけるそのタイミング、ならびにＲＦプラズマの強度およびタイミングの制御可能性を例示する。

【0081】

タイムスパン例Ａの間、材料源１７は、速度Ｒ１において材料Ｍを送達するように制御され、ＩＰＬは、強度Ｉ_１においてオンに切り替えられる。それによって、ＩＰＬは、Ｍの送達に先立って、図示のようにオンに切り替えられ得、Ｍの送達を無効化した後に、オフに切り替えられ得る。ＲｆプラズマＰＬ_ＲＦは、有効化される。タイムスパン例Ｂの間、材料源１７ａは、より低い速度Ｒ２において材料Ｍａを送達するように制御され、ＩＰＬａおよびＲｆプラズマＰＬ_ＲＦは、低減した強度において制御される。タイムスパン例Ｃの間、材料源１７ｂは、速度Ｒ３において材料Ｍｂを送達するように制御され、そのイオン化プラズマＩＰＬｂは、強度Ｉ_３において制御される。このタイムスパンＣにおいて、ＲｆプラズマＰＬ_ＲＦによる正に帯電した材料粒子の加速は、無効化される。

【0082】

タイムスパン例Ｄの間、材料源１７ｃの材料Ｍｃの送達は、それぞれの速度において制御され（図２ではマークせず）、ＩＰＬｃは、オフに切り替えられ、したがって、送達された材料は、所望の強度において制御されたＲｆプラズマＰＬ_ＲＦのみに曝露され、最小限のイオン化のみをもたらすか、またはイオン化をもたらさない。

【0083】

タイムスパン例Ｅの間、材料源１７の材料Ｍの送達速度は、減少するように制御され、一方、材料源１７ａのＭａの送達速度は、増加するように制御される。同様に、材料源１７のＩＰＬの強度は、減少するように制御され、一方、材料１７ａのＩＰＬａの強度は、増加するように制御される。ＲｆプラズマＰＬ_Ｒｆは、増加するように制御される。

【0084】

タイムスパン例Ｆの間、図２において「堆積；エッチング（Ｄｅｐ；Ｅｔｃｈ）」によって概略的に表されているように、いずれの材料源も動作せず、代わりに、真空コーティングチャンバ３の内部空間１内で、別のコーティングプロセスまたはエッチングプロセスが実行される。

【0085】

したがって、本発明による装置および方法のそれぞれの実現された実施形態および意図された用途に応じて、材料の送達、および／またはイオン化プラズマの強度、および／またはＲｆプラズマの強度、および／またはすべてのタイミングは、必要に応じて、ソースコントローラ１９によって非常に柔軟に制御され得る。

【0086】

図１に戻ると、基板ホルダ／第１の電極７は、固定式であり得、または、特に円形の円盤状の基板を保持するように構成されている場合、Ａ_７においておよび矢印ω_７によって指定されているように、その中心軸の周りを駆動回転可能であり得る。

【0087】

第２の電極１１は、真空コーティングチャンバ３の壁３ａの内面の大きく支配的な部分に沿って設けられる。壁３ａの内面と第２の電極１１との間の間隔ｄは、所望の所定のコーティングプロセスのための内部空間１内の圧力において有効な暗部距離よりも小さくなるように選択される。したがって、壁３ａの内面と第２の電極１１との間の空間において、Ｒｆプラズマが燃焼する可能性はない。

【0088】

第２の電極表面１１ａは、第１の電極表面よりも少なくとも１．５倍大きい。その結果、プラズマ電位から第１の電極表面の電位、したがって基板ホルダ／第１の電極７の表面７ａへの電位の降下は、第２の電極表面１１ａへのそれぞれの電位降下よりも大きく、大幅に大きくなる。

【0089】

これによって、基板９上に堆積され、内部空間１に拡散される材料の電気的に正に帯電した材料粒子は、基板ホルダ／第１の電極７の拡張された表面７ａ上に存在する基板９の表面に向かって、またはその表面に対して指向性をもって、実質的に表面７ａと垂直に加速されるようになる。

【0090】

そのような真空層堆積チャンバ３は、基板９上に堆積されるべき材料の、例えば、３：１よりも高いアスペクト比を有する堆積を、コーティングされるべき基板９の表面におけるビア、トレンチ、より一般的にはくぼみにも実施するのに特に適している。

【0091】

定義：
「アスペクト比」という用語の下で、くぼみの最大深さとその最小断面直径との比率を理解する。

【0092】

図３は、本発明による方法を動作させる、本発明による真空層堆積装置の実施形態を概略的かつ簡略化して示す。図３において、図１に関連してすでに説明した装置の部分は、同じ参照符号で指定されている。

【0093】

図３の実施形態において、基板９上、特にくぼみ２１を有する基板９（図１を参照）上に堆積されるべき材料の正に帯電した粒子を生成する、図１において一般的に指定されている材料源１７または材料源１７ａ、１７ｂ、．．．は、一方において、気体供給口２３を介して内部空間１に制御可能に排出されるそれぞれの反応性気体を含むそれぞれの気体タンク１７Ｍ、１７ａＭ、．．．を備える。他方では、図１の指定されている材料源１７、１７ａ、．．．は、一般に、例えば、ＤＣ電源またはパルスＤＣ電源、特にＨＩＰＩＭＳ電源を生成する電源２９に電気的に動作可能にＲｆ接続するまたは接続可能な一対の電極２５および２７を備える。

【0094】

図３の例による実施形態において、電極２５は、第２の電極１１のリング間隔内のリング電極として実現され、電極２７は、同様に、第２の電極１１におけるリング間隔内のリング電極によって、電極２５と実質的に対向して、基板ホルダ／第１の電極７の周囲に実現される。電源２９は、ローパスフィルタとして作用し、概略的に示すように、誘導性インピーダンスによって実現されるか、または誘導性インピーダンスを含む保護フィルタ３１によってＲｆから保護され得る。電極２５と電極２７との間に、この実施形態では、一般にそれぞれの材料送達気体タンク１７Ｍ、１７ａＭ、．．．を有する材料源１７、１７ａ、．．．のためのイオン化プラズマＩＰＬが生成される。

【0095】

必要に応じて、ソースコントローラ１９は、制御接続ＣＯＭ１７_１を介してＩＰＬの強度および／またはタイミングを制御し得、制御接続ＣＯＮ１７_２を介して材料送達のタイミングおよび／または速度を制御し得、制御接続ＣＯＮ_ＲＦを介してＲＦプラズマＰＬ_ＲＦの強度およびタイミングを制御し得る。

【0096】

この実施形態は、特にＰＥＣＶＤプロセスに適している。例えば、基板ホルダ／第１の電極７にヒーター（図３には示さず）が装備されている場合、図２におけるタイムスパン例における動作に従って、プラズマＩＰＬおよびＰＬ_Ｒｆは、無効化され得、単なる熱ＣＶＤプロセスが実施され得る。

【0097】

電極２５および２７による第２の表面１１ａの縮小が大きすぎることを回避するために、接続部３３において破線で概略的に示すように、電極２５は、第２の電極１１に電気的に接続され得る。これは、実際には、図４に概略的に示すように、通常、電極１１と電極２５の両方が実現される結果となる。明らかに、図３の実施形態によれば、電気接続部３５によって概略的に示されているように、第２の電極１１のすべての部分は、電気的に相互接続される。

【0098】

図３の実施形態において、１つまたは２つ以上の反応性気体は、ＩＰＬにおいて反応およびイオン化され、結果として生じる反応して正に帯電した気体材料粒子は、ＲｆプラズマＰＬ_ＲＦ内で、拡張された表面７ａに向かって、したがって、表面７ａ上に堆積された基板の表面に向かって指向的に加速される。

【0099】

図３に示す電極２５および２７のように、２つの電極間でＩＰＬを実現する代わりに、ＤＣ、パルスＤＣ、それによって場合によってはＨＩＰＩＭＳを供給される、別のタイプのプラズマ、例えば、マイクロ波プラズマを使用することができる。これは、例えば、マイクロ波発生器からマイクロ波電力を内部空間１に結合するために、気体供給口２３を調整し、利用することによって実現され得る。

【0100】

図５の実施形態において、同じ参照番号は、図１～図４に関連してすでに説明した部分に適用されている。

【0101】

図５による実施形態と図３による実施形態との違いは、図５の実施形態によれば、材料源１７によって内部空間１に送達される材料Ｍが、固体、場合によっては液体にも基づくのに対し、図３による実施形態の内部空間に送達される材料Ｍが、気体に基づくことである。図５の実施形態において適用される材料源１７は、一方では、材料Ｍの送達のための電子ビーム蒸発器１７Ｍ_ｅを備え、他方では、図３の実施形態と同様に、電極２５、２７の対と、電源２９とを備える。通常は、るつぼからの流出を回避するために、蒸発源がチャンバの下部に取り付けられるので、基板ホルダ７は、チャンバの上部において基板を取り付ける。また、ここでも、基板ホルダ／第１の電極７は、有利には接地電位で動作され得、同様に接地電位で動作される移送機構の一部であり得、または移送機構によって機能を提供され得る。その結果、必要に応じて、材料源の全体的な制御は、図２の実施形態におけるそのような制御とほぼ同様に、一方では、ＩＰＬに対してＣＯＮ１７_１によって、他方では、送達される材料Ｍの速度に対して、すなわち電子ビーム蒸発器１７Ｍ_ｅに対してＣＯＮ１７_２によって実行される。電子ビーム蒸発器１７Ｍ_ｅを有する異なる材料源１７を除けば、図５の実施形態による装置は、図３の装置と実質的に同等であり、当業者にさらに説明する必要はない。

【0102】

図６は、図１の材料源１７に従って基板９上に堆積されるべき材料の正に帯電した粒子の材料源が固体材料に基づいて材料Ｍを内部空間１に送達する実施形態を概略的かつ簡略化して示す。

【0103】

図６において、図１～図５との関連ですでに言及した装置の部分は、同じ参照符号で指定されている。

【0104】

基板ホルダ／第１の電極７の反対側には、カソードスパッタ源、本実施形態では、真空コーティングチャンバ３の壁３ａから電気的に絶縁されたターゲット３９を有するマグネトロンスパッタ源３７が設けられている。ターゲットの３９の背後では、磁石区画４１において概略的に示すように、マグネトロン磁石（図示せず）が、ターゲット３９の裏側３９ｂに沿って駆動移動される。それらは、マグネトロンスパッタリング技術における当業者には完全に知られているように、ターゲット３９のスパッタリング表面３９ｓに沿って掃引されるマグネトロン磁場Ｈの移動パターンを生成する。

【0105】

マグネトロンスパッタ源３７として実現されるカソードスパッタ源は、ＤＣ電源によって供給され、または図６に示すように、パルスＤＣ電源２９ｓによって供給され、一実施形態では、その負出力において、正出力における電位に対して高い負の電圧パルスを生成するＨＩＰＩＭＳ電源２９ｓによって供給される。例えば、インダクタンスによって実現される保護フィルタ３１を介して、一実施形態ではＨＩＰＩＭＳ電源として実現されるパルスＤＣ電源の負の出力は、ターゲット３９に接続される。保護フィルタ３１は、必要であれば、パルスＤＣ電源２９ｓ、一実施形態ではＨＩＰＩＭＳ電源のパルスの電流上昇を制限するために、ターゲット３９に設けられ得る。ターゲット３９は、実際には図３および図５の実施形態における電極２５と一致し、電源２９ｓの正の出力タップに動作可能に接続された電極２７と協働する。したがって、ターゲットは、３９／２５によって参照される。

【0106】

十分なＩＰＬを達成するために、高いＤＣ電力密度が小さいターゲットに適用され得、またはパルスＤＣ電力が大きいターゲットに適用され得る。電力密度は、＞１Ｗ／ｍｍ２であるべきである。

【0107】

例えば、５０ｍｍの半径を有する小さい平面マグネトロンターゲットは、８ｋＷ ＤＣで動作されるべきである。

【0108】

代替的に、例えば、２００ｍｍの半径を有する大きい平面マグネトロンターゲットは、パルスにおける１３０ｋＷのパルスＤＣで動作されるべきであるが、平均電力が１３ｋＷになるように、１０％のデューティサイクルで動作されるべきである。

【0109】

したがって、図１の材料源１７は、一方では、ターゲット（３９、２５）がスパッタリングされることによって材料Ｍを内部空間１に送達することによって実現され、他方では、ＤＣパルス供給電極、ターゲット３９、２５、および電極２７によって、材料源１７のＩＰＬを生成することによって実現される。

【0110】

通例のスパッタ源とは反対に、ターゲット３９／２５に対する対向電極２７は、一実施形態では、ターゲット３９、２５から遠く離れて配置され、ターゲットの周囲には配置されず、これは、プラズマＩＰＬの分布を改善し、したがって、内部空間１にわたる正に帯電したスパッタリングされた粒子の分布を改善し、それによって、基板ホルダ／第１の電極７、したがって基板９への過剰な電子電流を回避する。

【0111】

一実施形態において、マグネトロンスパッタリング源３７によるカソードスパッタリング源の電気供給の種類にかかわらず、また掃引マグネトロン磁場Ｈの実現にかかわらず、通例は金属である、導電性材料のターゲット３９／２５は、図３および図５および図４の実施形態におけるそれぞれの接続部３３とほぼ同様に、電気接続部３３によって概略的に示すように、第２の電極１１に短絡され得る。それによって、再び、第２の電極１１の第２の電極表面１１ａ、すなわちターゲット３９、２５のスパッタリング表面３９ｓは、増加される。

【0112】

反応性カソードスパッタリングが実行されるべきである場合、少なくとも１つの気体供給ライン（図６には示さず）が設けられ、反応性気体を含む気体タンクからの反応性気体を内部空間１に拡散させる。

【0113】

図６による実施形態において、スパッタリング速度およびＩＰＬの強度が相互に依存するので、ＩＰＬのタイミングおよび／または強度ならびに材料送達速度の制御は、ＣＯＮ１７_１、２によって示すように、所望の場合、ソースコントローラ（図６には示さず）から電源２９ｓに確立されることに留意されたい。電源２９ｓがパルスＤＣ電源によって実現される場合、デューティサイクル、それぞれのパルス繰り返し周期、それぞれのパルス振幅は、設定され、制御され、場合によっては時間とともに変化し得る。

【0114】

図１との関連で一般的に説明した２つ以上の材料源１７を設けることについて、図７の助けを借りて例示し、それによって、複数のカソードスパッタ源、特に、図６による複数のマグネトロンスパッタ源３７、すなわち３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、．．．を例示する。それによって、図７は、例えば、図６の実施形態による第２の電極１１の一部を概略的かつ簡略化して示し、カソードスパッタ源３７ａ～３７ｃは、それぞれ、電極２５として作用し、したがって参照番号（３９／２５）_ａ～（３９／２５）_ｃによって指定されるターゲット３９を備える。

【0115】

図７の実施形態において、ターゲット（３９、２５）_ｘは、第２の電極１１から電気的に分離され、これは、一実施形態では、それぞれのＤＣまたはパルスＤＣ電源、一実施形態では、図６の実施形態の電源２９ｓによるＨＩＰＩＭＳ源によって実現される独立した電源２９ｓａ～２９ｓｃによって、ターゲット（３９、２５）_ｘの各々に供給することを可能にする。代替的または追加的に（図示せず）、ＤＣまたはパルスＤＣ、場合によってはＨＩＰＩＭＳ電源は、１つまたは２つ以上のターゲット（３９、２５）から１つまたは２つ以上の後続のターゲット（３９、２５）に時間多重方式において切り替えられ得、それによって、ソースコントローラ１９（図７には示さず）によって、場合によっては、瞬間的に活性化されたターゲットに送達される出力電力を適応させる。

【0116】

電源２９ｓａ、２９ｓｂ、．．．の各々は、図６の実施形態によれば、共通電極２７にさらにオプションで接続され得、および／または電源２９ｓａ、２９ｓｂ、．．．の少なくともいくつかは、専用電極２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、．．．にオプションで接続され得る。

【0117】

必要に応じて、電源２９ｓａ、２９ｓｂ、．．．は、ここでも同様に、制御接続部ＣＯＮ１７ａ、ＣＯＮ１７ｂ、．．．を介してソースコントローラ１９（図１を参照）から制御され得る。電源２９ｓａ、２９ｓｂ、．．．がパルスＤＣ電源によって実現される場合、それぞれの電源が有効化されるタイムスパン、それぞれのデューティサイクル、それぞれのパルス繰り返し周期、それぞれのパルス振幅は、設定され、制御され、場合によっては時間とともに変化し得る。

【0118】

この制御の柔軟性は、ターゲット（３９／２５）ａ、（３９／２５）ｂ、．．．とそれぞれの対向電極２７との間に電源２９ｓａ、２９ｓｂ、．．．によって印加される可能な電圧コースＶを示す図８において例示されている。

【0119】

さらに、同様に図８において例示されているように、ＲｆプラズマＰＬ_ＲＦが間に生成される第１および第２の電極に送達されるオン／オフタイミングおよびＲＦ電力は、制御接続部ＣＯＮ_ＲＦを介してソースコントローラ１９によって制御され得る。電源２９ｓまたは電源２９ｓａ、２９ｓｂ、．．．のイオン化ＤＣパルスの各々または少なくとも大部分の間、Ｒｆ電力は、通常オンであることに留意すべきである。

【0120】

図７の電源２９ｓａ、２９ｓｂ、．．．の独立した制御は、ターゲット（３９／２５）ａ、（３９／２５）ｂ、．．．からの異なる種類の材料を混合するために使用することができる。等しい材料のターゲット（３９／２５）ａ、（３９／２５）ｂ、．．．は、基板の拡張された表面領域をコーティングするために、代替的または追加的に使用され得る。堆積の均一性を制御するために、各ターゲットスパッタリングのオン／オフ活性化タイミングおよび強度を設定することができる。

【0121】

本発明による装置の実施形態の２つのターゲットに電気を供給する異なる手法を、図７のものと類似した表現において、図９に概略的かつ簡略化して示す。電源２９＋－は、パルスＤＣ電源について図９に概略的に示されているように、交互の電気極性で２つのターゲット（３９／２７）ａおよび（２７／３９）ｂを相互接続する。パルス極性は、各パルスの後に反転されるか、またはパルス極性は、制御可能な時間範囲のパルス系列の後に反転される。図５の実施形態において設けられているような個別の電極２７は、設けられない。図９において参照番号（３９／２７）ａおよび（２７／３９）ｂによって概略的に指定されているように、ターゲット３９ａ、３９ｂのうちの１つが交互に電極２７による電極になり、他方のターゲットが電極２５になる。

【0122】

再び、必要に応じて、極性反転のタイミングおよび／またはパルス特性、すなわちパルス振幅、パルス長、デューティサイクルは、制御接続部ＣＯＮ１７を介してソースコントローラ１９によって制御され得る。

【0123】

図１の一般的な実施形態に関連して説明したように、これまでに例示したすべての実施形態において、基板ホルダ／第１の電極７は、１つまたは２つ以上の材料源１７に対して、基板ホルダ／第１の電極７（図１を参照）の中心軸Ａ_７の周りを回転され得る。一実施形態において、１つまたは２つ以上の材料源１７は、静止しており、基板ホルダ／第１の電極７は、回転される。

【0124】

材料源１７または材料源１７、１７ａ、１７ｂ、．．．が１つまたは２つ以上のマグネトロンスパッタ源を備える実施形態を念頭に置いて、それぞれのターゲットは、平面Ｅ３９に沿って延在して表されており（例えば、図６を参照）、いわゆる平面ターゲットである。

【0125】

これまでに説明した、図６に示すように平面Ｅ３９に沿ってそれぞれ延在するターゲット３９を有する平面マグネトロンスパッタ源として図全体を通して示されている、すべての実施形態におけるすべての単一および複数のマグネトロンスパッタ源は、それぞれ、円筒状ターゲットを有するマグネトロンスパッタ源によって置き換えられ得る。図１０は、円筒状ターゲット３９_ｃｙｌを有するそのような円筒状ターゲットマグネトロンスパッタ源３７_ｃｙｌを概略的かつ簡略化して示す。

【0126】

円筒状マグネトロンスパッタ源３７_ｃｙｌは、中心軸Ａ_ｃｙｌの周りを駆動回転可能（ω_３９）な円筒状ターゲット３９_ｃｙｌを備える。円筒状ターゲット３９_ｃｙｌの中空空間４５の内部には、マグネトロン磁場Ｈを生成するマグネトロン磁石（図示せず）を有する磁石区画４１_ｃｙｌが設けられている。マグネトロン磁石を有する磁石区画４１_ｃｙｌは、ＳＴにおいて概略的に示されているように静止している場合があり、またはΩによって指定されているように軸Ａ_ｃｙｌの周りを駆動的に振動している場合もある。

【0127】

説明したように、そのような円筒状マグネトロンスパッタ源３７は、図６、図７、図９におけるような平面マグネトロンのうちの１つまたはすべてを置き換え得る。円筒状ターゲット３９_ｃｙｌは、第２の電極１１と同じ電位で動作され得、それによって、第２の電極表面１１ａを拡大する。円筒状マグネトロンスパッタ源は、平面マグネトロン源について説明したように制御され得る。

【0128】

図６、図７の実施形態において示し、ここまでに例示したように、平面Ｅ３９に垂直な平面ターゲットの中心法線Ｎ３９は、基板ホルダ／第１の電極７の中心軸Ａ_７に平行に延在する。

【0129】

図１０によるカソードスパッタリング源の実施形態では、そのような中心法線Ｎ３９_ｃｙｌは、軸Ａ_ｃｙｌを組み込んだ平面において、および円筒状ターゲット３９_ｃｙｌの長さの範囲の中心において定義され得る。この場合も、一実施形態における中心軸Ｎ３９_ｃｙｌは、軸Ａ_７に平行に延在する。

【0130】

図１１および図１２は、図７および図９のものと類似した表現において、本発明による装置の実施形態および本発明による方法を動作させる実施形態を概略的かつ簡略化して示し、１つまたは２つ以上のターゲット３９、３９_ｃｙｌの法線Ｎ３９、Ｎ３９_ｃｙｌは、
２°≦α≦３０°
が有効な角度αによって軸Ａ_７と交差する。

【0131】

それによって、説明したように傾斜した１つのターゲット３９または３９_ｃｙｌが設けられ得、または２つ以上のターゲットが設けられ得る。法線、すなわち法線Ｎ３９、Ｎ３９_ｃｙｌの交点Ｐは、基板ホルダ／第１の電極７上に存在する基板の表面上またはその近くにあり得る。

【0132】

第２の電極表面１１ａは、図１３および図１４に例示したように、第２の電極１１のそれぞれの成形によってさらに拡大され得る。この成形は、プラズマを結果として生じる空洞内に分布させることができることを要件として、第２の電極１１に堅固に接続されたフィンまたはプレートによって行われ得る。

【0133】

本発明による装置および方法の図１の一般的な説明から逸脱して、図１５は、コンベア４５を備える実施形態の部分を示す。コンベアは、基板ホルダ／第１の電極７の拡張された表面７ａが延在する平面Ｅ_７に平行な平面Ｅ_Ｃに沿って駆動部４７によって制御可能に駆動される。コンベア４５は、２つ以上の基板９を搬送し、駆動部４７によって駆動されて、単方向に、基板ホルダ７と位置合わせされた位置までそれらの基板９を輸送する。最初はコンベア４５の下の位置にある基板ホルダ７は、駆動部４９によって、コンベア４５におけるハンドリング開口部５１を通って上方に制御可能に駆動され、破線におけるＣＰにおいて示すように、それぞれの基板９をコーティング位置に上方に持ち上げる。必要に応じて、シール５３とともに破線において示すコーティング位置で基板ホルダ７を持ち上げることによって、内部空間１は、コンベアが存在する移送区画５５に対して密封されるようになり得る。

【0134】

図１６の実施形態によれば、基板ホルダ／第１の電極７は、静止しており、基板９は、制御可能に駆動されるロボット５７によって基板ホルダ／第１の電極７にロードされ、基板ホルダ／第１の電極７からアンロードされる。

【0135】

図１５および図１６による実施形態においても、基板ホルダ／第１の電極７は、接地電位ＧＮＤにおいて動作されることに留意されたい。

【0136】

異なる圧力で動作される区画間で、および周囲／真空の界面を介して基板ハンドリングが実行される場合、単方向または双方向のロードロックが設けられなければならないことは、当業者には完全に明らかである。

【符号の説明】

【0137】

１ 内部空間
３ 真空コーティングチャンバ、真空層堆積チャンバ
３ａ 壁
５ 真空ポンプ
７ 基板ホルダ、基板ホルダ／第１の電極
７ａ 拡張された表面、表面
７ｂ ボディ、金属ボディ
７ｅ 領域、グリッドまたはラメラ領域
９ 基板
１０ａ タップ
１０ｂ 第２のタップ
１１ 第２の電極、電極
１１ａ 第２の電極表面
１３ Ｒｆ発生器
１５ マッチボックス
１７ 材料源
１７ａ 材料源
１７ａＭ 気体タンク、材料送達気体タンク
１７ｂ 材料源
１７ｃ 材料源
１７Ｍ 気体タンク、材料送達気体タンク
１７Ｍ_ｅ 電子ビーム蒸発器
１９ ソースコントローラ
２１ くぼみ
２３ 気体供給口
２５ 電極、ターゲット
２７ 電極、共通電極、対向電極
２７ａ 専用電極
２７ｂ 専用電極
２７ｃ 専用電極
２９ 供給源
２９ｓ パルスＤＣ電源、ＨＩＰＩＭＳ電源
２９ｓａ～２９ｓｃ 電源
２９＋－ 電源
３１ 保護フィルタ
３３ 接続部、電気接続部
３７ マグネトロンスパッタ源、マグネトロンスパッタリング源
３７ａ マグネトロンスパッタ源
３７ｂ マグネトロンスパッタ源
３７ｃ マグネトロンスパッタ源
３７_ｃｙｌ 円筒状ターゲットマグネトロンスパッタ源、円筒状マグネトロンスパッタ源
３９ ターゲット
３９ｂ 裏側
３９_ｃｙｌ ターゲット
３９ｓ スパッタリング表面
４１ 磁石区画
４１_ｃｙｌ 磁石区画
４５ 中空空間、コンベア
４７ 駆動部
４９ 駆動部
５３ シール
５５ 移送区画
５７ 制御可能に駆動されるロボット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【国際調査報告】