管状カソードを有するスパッタ装置およびこのスパッタ装置の操作方法
【課題】管状カソードを有するスパッタ装置において、基板に対する連続的かつ均一な被覆のために、管状カソードの供給を可撓性を有する案内線要素を介して行う。
【解決手段】電力、冷却液、および他の媒体の管状カソードへの供給は、受容器に巻かれる可撓性を有する線および／またはチューブを介して行われる。管状カソードが振り子運動を終了すると、その線および／またはチューブは受容器上に巻かれるか、または、そこから解される。管状カソードの振り子運動は、管状カソードが第１の方向における第１の角度と、および第１の角度とは異なる後続する第２の方向における第２の角度とに回転されるようにすることが望ましい。
【解決手段】電力、冷却液、および他の媒体の管状カソードへの供給は、受容器に巻かれる可撓性を有する線および／またはチューブを介して行われる。管状カソードが振り子運動を終了すると、その線および／またはチューブは受容器上に巻かれるか、または、そこから解される。管状カソードの振り子運動は、管状カソードが第１の方向における第１の角度と、および第１の角度とは異なる後続する第２の方向における第２の角度とに回転されるようにすることが望ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提要件に従うスパッタ装置と、請求項１８に請求される方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタプロセスによって基板上に層を施すことがしばしば行われる。このスパッタプロセスにおいて、たとえばガラスや合成フィルムのような基板は、プラズマが用意されている真空室内に導入される。
【０００３】
そこには、プラズマの正イオンが、カソードに置かれているターゲット上に運ばれる。これらの正イオンはターゲット中の粒子を打ち、そしてこれらの粒子は被覆されるべき基板に向かって運ばれ、そこに堆積される。
【０００４】
ターゲット付近には、プラズマ中のイオン数を増加させるために、永久磁石がしばしば置かれていて、それによってターゲット中のより多くの粒子が打たれ得る。このような永久磁石とカソードとの組み合わせはマグネトロンと呼ばれる。
【０００５】
原理的には、平坦マグネトロンと円形または筒状マグネトロンとの間には違いがある。
【０００６】
筒状マグネトロンの場合は、円筒カソードの外側に筒状ターゲットが置かれる。この全体配置は円筒カソードの長軸線の周りを回転し得る。これらの筒状マグネトロンにおけるターゲット物質の歩留まりは平坦マグネトロンのものより高いので、これらの筒状マグネトロンはますます効力をもたらす。
【０００７】
たとえば、真空室内に置かれている筒状マグネトロンが知られている（特許文献１参照）。ここでのターゲット構造は、磁石が静止している間、筒状マグネトロンの長軸線の周りを回転している。
【０００８】
さらに、２つの個々に向かい合う基板が同時に被覆されるような磁石配置を有し、長軸線の周りを回転するマグネトロンカソードが知られている（特許文献２参照）。
【０００９】
カソード上に置かれた少なくとも１つのターゲットを持つ回転カソードがまた開示されている（特許文献３参照）。それ自体の軸線の周りを回転する代わりに、回転カソードは高々９０度の揺動運動を行う。これは、真空設備を開放することなくターゲット物質を速やかに交換し得る仕事を解決しようとするものである。
【００１０】
また、特許文献４は、内部に同心状の冷却筒が置かれている回転受容器を含むスパッタ装置を開示している。ここでは、エネルギー供給ケーブルがスパッタマグネトロンに接続されている。
【００１１】
さらに、交流電気供給線が中空カソードに接続された回転自在な筒状中空カソードが知られている（特許文献５）。
【００１２】
最後に、給水のために回転フランジを備える管状カソードが知られている（非特許文献１）。この管状カソードの大気側には、固定された複数本の受容器給水ホースが取り付けられている。
【特許文献１】ＥＰ０５００７４４Ｂ１
【特許文献２】ＤＥ４１２６２３６Ａ１
【特許文献３】ＥＰ０７０３５９９
【特許文献４】ＵＳ２００４／０１４９５７６Ａ１
【特許文献５】ＵＳ５８１４１９５
【非特許文献１】著者エム・ライト等、「回転自在な円筒状マグネトロンの進展計画と応用」、真空科学および技術ジャーナル、パートA、ＡＶＳ／ＡＩＰ、アメリカ合衆国、ニューヨーク、メルヴィル、第４巻の３、１９８６年、３８８〜３９２頁、ＸＰ００２３１４７７９、ＩＳＳＮ０７３４−２１０１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の課題は、管状カソードを有するスパッタ装置およびこのスパッタ装置の操作方法を提供することにある。この装置における管状カソードの供給は可撓性を有する案内線要素を介して行われる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この課題は請求項１および１８における発明の特徴を示す各態様によって解決される。
【００１５】
このように、本発明は管状カソードを有するスパッタ装置およびこのスパッタ装置の操作方法に関する。
【００１６】
電力、冷却液、および他の媒体の管状カソードへの供給は、受容器に巻かれる可撓性を有する線および／または管を介して行われる。管状カソードが振り子運動を実行するとき、その線および／または管は受容器上に巻かれるか、または、そこから解かれる。管状カソードの振り子運動は、管状カソードが第１の方向における第１の角度と、第１の角度とは異なる後続する第２の方向における第２の角度とに回転されるようにすることが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によって達成される利点は、特に、冷却液および／または電流の供給が可撓性を有する線またはホースを介して行われることである。これによって、もはや冷却媒体を静止部から回転部へ運ぶ必要がなくなるので、たとえば、ウォータフランジに回転シールを配設することが省略され得る。ウォータホースは回転自在な管状カソード上に直接配置される。
【００１８】
また、技術的に非常に複雑な回転フランジは大きなスペースを必要とする。従って、本発明の課題解決策は省スペースになるという付加的効果がある。
【００１９】
また、技術的に複雑な機能のスライド用構成要素を省略することができ、しかも電流が制限されないように、管状カソードに、たとえば、ケーブルを介して電流を供給することが可能になることも本発明の利点である。これによって、スパッタ電力は増大され得る。従来のスライド接点における最大の欠点は多くの粒子の発生である。真空における接触の場合、これらの粒子が、被覆される基板上に堆積し、被覆内にピンホールの形成をもたらす。複数個のスライド接点、およびこれらを有する電力供給線が大気圧側に置かれた場合、ベアリングや回転フランジ等の金属構成部は、交流電流の使用時に渦電流による被害を受ける。
【００２０】
また、本発明の更なる利点として、可撓性を有する測定線または信号線が管状カソードに接続されていることが挙げられる。これにより、たとえば、ターゲット温度を決定することが可能になる。ターゲット温度がまさに臨界値またはそれを超える値に達しようとするとき、制御線を介して冷却媒体の供給を増加することができるからである。
【００２１】
可撓性を有する供給要素を配設することは、従来のスパッタプロセスにおける場合と同様に、管状カソードをその長軸線の周りに継続して少なくとも３６０度回転させることができる状態を実現する。この回転は断続的な円運動の形で行われる。このようにして、ターゲット物質の均一な浸蝕、つまり、それに伴う基板の均一な被覆を得ることが継続する。
【００２２】
さらに、回転ウォータフランジおよびスライド接点の技術的に複雑で厄介な据付がもはや必要ないので、被覆設備の維持がし易くなる。このことも本発明の１つの利点である。
【００２３】
最後に、本発明のスパッタ装置は摩滅し難く、かつ、傷つき難い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、スパッタ装置の真空室１と、この真空室に接続される前方真空室２との長手方向の断面図であり、前方真空室２は、その一部が示されている。真空室１内には、外側に筒状ターゲット４が置かれた管状カソード３が接続要素５、６を介して設置されている。
【００２５】
管状カソード３は、ターゲットと一緒に管状カソード３がそれ自体の長軸線の周りを軸７、８とともに回転するように、軸７、８上に支持されている。これにより、ターゲット物質の均一な浸蝕が達成される。基板９は管状カソード３のすぐ下に置かれている。基板９と外側にターゲット４が置かれた管状カソード３とは互いに対して動かされる。すなわち、基板９が図の平面に直交する方向に動かされる。
【００２６】
基板９は、たとえば、合成材のフィルムやガラスである。軸７、８はパイプとして作られており、これらの軸７、８内に内管３０が設けられている。この内管３０を介して管状カソード３を冷却するための冷却媒体が外部から供給される。
【００２７】
真空室１を囲む壁１０には、ガス導入口１４のための開口１１およびガス排出口１３のための開口１２が形成されており、少なくともガス導入口１４は図示されていないポンピングシステムに接続されている。
【００２８】
ガス排出口１３またはガス導入口１４を介して、然るべき真空が生成されるだけではなく、その上、真空室１にガスが供給される。このガスは好適には、たとえば、アルゴンのような不活性ガスである。しかし、反応スパッタリングが望まれる場合は、反応ガスが付加され得る。
【００２９】
軸８は、接続装置が大気圧中にある場合には、真空室１から気密の回転フランジ１６を介して前方真空室２内に導かれる。また、接続装置が前方真空室２内にある場合には、参照数字１６は通常の軸受を示す。
【００３０】
軸８は、ここには示されていないが、管状カソード３がそれ自身の軸線の周りを確実に回転するような駆動源に接続されている。
【００３１】
図１には、前方真空室２の接続装置２０〜２２に接続される幾つかの可撓性を有する線要素１７〜１９が更に示されている。これらの線要素は、たとえば、電流の伝導用ケーブル、または、冷却媒体搬送用ホースである。
【００３２】
前方真空室２内には、更なる線要素２３、２４、２５が軸８の方向に導かれている。これらの線要素２３〜２５は螺旋状板バネ２６に繋止されており、線要素１７〜１９の継続を表している。線要素２３〜２５の各々は軸８の周りに個々に巻かれるのではなく、全部の線要素が揃って螺旋状板バネ上に固定的に配置される。螺旋状板バネ２６の代わりとして、巻き戻しバネを有するケーブルドラムもまた選択され得る。
【００３３】
線要素２３〜２５のまた好適にはホースまたはケーブルである。図１では見ることができないが、これらホースの各端部は、軸８内の伸び、かつ、ターゲットに冷却媒体を搬送する各チューブにそれぞれ届くようになっている。
【００３４】
電圧が管状カソード３に、および／または、冷却媒体がターゲットにそれぞれ供給されるように、接続装置２０〜２２によってそれぞれ互いに接続される線要素対１７と２５、１８と２４、１９と２３と、更に詳細に後述されるチューブシステムとを経由して、電流および冷却媒体が軸８を介して導入される。
【００３５】
しかし、冷却ホースおよびエネルギー線とは別に、幾つかの信号線もまた配設され得る。これら信号線は、たとえば、各々の一端が測定装置に、また各々の他端が軸８内に収容されたセンサに接続される。これによって、たとえば、カソードの電圧または冷却媒体の温度を測定することができるようになる。
【００３６】
これらのセンサを配置することによって、スパッタプロセスを最適に制御することができる。このようにして、電流または冷却媒体供給用の線要素のほかに、種々異なるパラメータ測定用の複数本の線要素が前方真空室２内に配設され得る。
【００３７】
線要素２３〜２５は、また、真空室１自体の中にも配設され得る。しかし、この場合には、少なくとも電力ケーブルは絶縁される必要がある。電力ケーブルが絶縁されていないと、破裂放電がプラズマへの接触を介して生じる。真空室１のアースされた壁への接触を防止するために、この壁は破壊放電または破裂的な絶縁破壊に対する防御、すなわち、絶縁を備えている。しかし、この場合、線要素が互いに接触しないように、螺旋状板バネ２６はバネ鋼に代わって誘電体ファイバまたは複合物質からなるべきである。螺旋状板バネ２６自体がスパッタ電力の供給を果たすこともできる。この場合には、螺旋状板バネ２６は、たとえば、銅−ベリリウム合金からなる。線要素２３〜２５はガス不浸透性の物質からなるべきで、それ以外では、たとえば、ガス浸透性線要素からの冷却媒体の漏洩およびそれによるスパッタプロセスへの影響というような危険がある。それでも、装置の保全を著しく促進するので、これらの線要素をスパッタ設備の外側の大気圧下に配設するのは比較的簡素なことである。
【００３８】
図２は、図１の描写に関連して、管状カソード３と基板９との相関的な配置を上方からの視野で示している。
【００３９】
この上面図において、図示の部分は、側に前方真空室２を有し、図１に示された真空室１であることが明白である。ターゲット４は、接続要素５、６によって管状カソード３上に固定されている。管状カソード３の直下では基板９が矢印２７の方向に移動する。前方真空室２内では、線要素２３〜２５と、それらが螺旋状板バネ２６に接触して置かれている状態とが明らかである。線要素２３〜２５は固定要素２８によって螺旋状板バネ２６上に固定されている。螺旋状板バネ２６は前方真空室２の壁に固定されている。この点はさらに詳細に後述される。
【００４０】
螺旋状板バネ２６は、その上に固定された線要素２３〜２５と一緒に軸８上に少なくとも部分的に巻き上げられる。管状カソード３が一方向に回転されると、線要素２３〜２５を上面に有する螺旋状板バネ２６は、軸８から外された線要素２３〜２５を伴うことなく、解される。
【００４１】
図３は、図１に示された管状カソード３の長手方向の断面図であり、ターゲットキャリアチューブ２９上に置かれ、かつ、そこに固定要素５、６によって保持された筒状ターゲット４が再び明らかにされている。軸７、８の部分として内管３０が管状カソード３の中心を通る線Ａ−Ａに沿って伸びている。この内管３０の上に、内側に幾つかの磁石が設置されたチューブ３１が固定されている。これらの磁石は全て参照数字３２で示される。
【００４２】
管状カソード３がその長軸線の周りを回動しても、内側に磁石が設置されたチューブ３１は回動しない。内管３０と同様にチューブ３１は静止状態に置かれる。
【００４３】
ターゲット4とターゲットキャリアチューブ２９の間に、中間層が付加的に形成され得る。この中間層は接着剤または、たどえば、黒鉛の分離層とすることができる。このような分離層の利点は、スパッタプロセスが終了した後、ターゲットがターゲットキャリアチューブから再び容易に取り除かれ得ることである。
【００４４】
図4は、図１に示された管状カソード３を通るＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００４５】
図４には、ターゲット４がターゲットキャリアチューブ２９上に直接接触して置かれている状態が示されている。この例には中間層が形成されていない。図４は、さらに、内管３０に接続されるチューブ３１を示している。このチューブ３１内には、２つの磁界３５、３６を発生する３個の磁石３２〜３４が描写されている。チューブ３１をその上に有する内管３０は静止状態に置かれるので、ターゲットキャリアチューブ２９がその上に置かれるターゲット４とともに内管３０およびチューブ３１の配列の周囲を回転する。磁界３５、３６もまた静止したままであり、ターゲット４はそれ自体の長軸線の周りを移動するので、ターゲット４の均一な溶発が確保される。ここで、プラズマが起こるターゲット４の各領域は磁界３５、３６内を通過する。従って、ターゲット４は均一に浸蝕される。
【００４６】
しかしながら、管状カソード３は、それ自体の軸線のまわりを３６０度またはそれ以上の完全な動きを行わず、好適には１５０度から２７０度の間で断続的な動きを行う。また、管状カソード３は、実質的に動きの出発点方向に再び戻される。このようにして、振り子運動が行われる。その結果、管状カソード３は１．５回転、すなわち、±２７０度、まで行うことができる。
【００４７】
ターゲットの均一な方位角浸蝕を確保するために、管状カソード３は長時間に亘って、または、振り子運動を何回か繰り返しながら３６０度回転されなければならない。それによって重複する浸蝕が行われる。図４に描写されている管状カソード３は、たとえば、曲線矢印Ａで示されるように時計方向に１８０度回転され、次いで、さらに続けて曲線矢印Ｃで示される時計方向への１８０度の回転運動を行うために、ある幅だけ小さいまたは大きい角度で反時計方向への逆回転が行われる。たとえば、角度が１０度だけ小さい場合には、曲線矢印Ｂで示されるように、管状カソード３は１７０度だけ逆に回転される。この断続的な振り子運動は、少なくとも管状カソード３がそれ自体の軸線の周りを一回転するまで行われる。この場合、時計方向への１８０度の回転と反時計方向への１７０度の逆回転とが交互に行われるので、断続的な振り子運動は３６回行われる。この断続的な振り子運動が３６回行われたとき、管状カソード３はそれ自体の軸線の周りを３６０度回転、すなわち一回転、することになる。
【００４８】
また、最初の回転は１８０度の角度の代わりに２７０度の角度で行われても良い。しかし、この最初の回転運動の角度は１８０度から２７０度の間が好適である。
【００４９】
数回の振り子運動後に、管状カソード３がそれ自体の軸線の全周、すなわち、少なくとも３６０度回転したとき、戻し運動が行われる。この戻し運動は時計方向に１７０度、そして反時計方向に１８０度行われる。回転運動の反転ポイントにおいて、逆回転が行われる前に、遊び時間が付加的に生じる。この遊び時間は、たとえば、０．５秒間と非常に短い。このため、反転ポイント領域におけるターゲット４の周上にあるターゲット物質の非均一な浸蝕は抑制され得る。
【００５０】
遊び時間のほかに、管状カソード３は、回転角度の大部分では一定速度を保つが、異なる速度プロフィールで回転する。反転ポイント付近だけが一定速度から逸脱する。この反転ポイントにおける速度プロフィールの間、金属の移動による不均一な浸蝕がどこにも発生しないように、ターゲット上にプラズマの休止時間がセットされる。
【００５１】
図５ａには、図１に描写した前方真空室２の部分を通るＣ−Ｃ線に沿って得られたもので、軸８および電力供給のためにその上に接続される線要素２４を有する断面が示されている。冷却液供給用の複数の線はここでは省略されている。また、側壁38上に置かれた前方真空室2のカバー３７が示されている。このカバー３７は、たとえばボルトのような連結部材４０を介して側壁３８に連結されており、また、側壁３８とカバー３８との間には、前方真空室内に真空が生じるように、好適には弾性ゴムのようなシール部材３９が置かれている。ここに示されるカバー３７は、線要素１８が外側から挿入され、固定されるように接続装置２１を具備している。この線要素１８は、管状カソード３への電力供給に用いられる１本のケーブルである。しかしながら、実質的に可撓性を有する線要素１８は、測定用の線、制御用の線、または信号線であることも可能である。たとえば、制御用の線を介して磁石システムが変えられるか、または、ターゲットチューブから磁石システムまでの距離が変えられ得る。
【００５２】
もう１つの線要素２４が接続装置２１から軸８に導かれている。この線要素２４は実質的に線要素１８と同じ特性を有している。
【００５３】
線要素２４は、側壁３８に沿って螺旋板バネ２６の固定装置４１の方向に延ばされ、要素２８、２８′、２８″を介して螺旋板バネ２６に接続される。この螺旋板バネ２６には、図２に示されているように、他の線要素２３、２５も同様に固定される。この点は、図７に関連して、更に詳細に説明される。
【００５４】
螺旋板バネ２６はその上に固定された線要素２４とともに軸８の周りに多重に巻かれる。したがって、螺旋板バネ２６は固体であるが、たとえば、薄い帯鋼のような軸８の周りに巻かれえる可撓性を有する物質からなる。
【００５５】
可撓性を有する線要素２４の先端２４′は、軸８の外方に同軸芯上に配置された環状体の受容器４７に、留め金または栓部材等の連結部材４６でもって連結される。この連結部材４６は栓部材と留め金との組み合わせであってもよい。受容器４７は非常に良好な導電性を持つ材料からなり、好ましくは、絶縁物質で絶縁される。しかし、線要素２３〜２５を絶縁層で包むことも可能である。
【００５６】
図５ａから明らかなように、線要素２４だけが軸８周辺に配設された管システムの受容器４７に接続されているので、すなわち、この線要素を管状カソード３（図４参照）に電圧を供給するものとする。
【００５７】
軸８は、固設された内管３０によって分離される２つの領域４９および５０を含む。領域４９は冷却媒体の流入用であり、一方、領域５０は冷却媒体の流出用である。領域４９および５０の機能を逆にすることもできる。
【００５８】
螺旋板バネ２６は固定装置４１に固定される。螺旋板バネ２６は、たとえばボルトのような接続要素４５、４６を介して互いに接続される２つの板４２、４３の間に締め付けられる。電力供給部と室壁との間で寄生プラズマ放電が防止されるように、アースされた室壁が絶縁層を介して内側に形成される。スパッタプロセス用真空内または前方真空内に電力供給が存在する場合には、せん絡（破壊放電）防止が極めて重要になる。
【００５９】
図４に関連して既に述べたように、管状カソード３がその軸線の周りで回転すると、受容器４７、または、その周囲に施された絶縁層４８もまた回転するが、一方、内管３０は一緒に回転しない。管状カソード３が、たとえば、時計方向に１８０度だけ回転することによって、螺旋板バネ２６およびその上に固定された線要素２４は部分的に解される。一方、管状カソード３が、たとえば、反時計方向に１７０度だけ回転すると、螺旋板バネ２６は、その上の置かれた線要素２４とともに螺旋板バネ２６は再び巻かれる。
【００６０】
管状カソード３を、とりわけ、図４に基づいて記述した振り子運動において、少なくとも３６０度回転可能にするために、線要素２４または螺旋状板バネ２６の長さは、留め金または栓部材等の連結部材４６との連結に必要な長さと、軸８の周りで、一旦、螺旋状板バネ２６上に置かれた線要素２４を螺旋状板バネ２６に巻きつけるために必要な長さとを加えた長さに少なくとも対応する。
【００６１】
しかしながら、線要素２４と螺旋状板バネ２６とが同等の長さを持つならば有利である。それとともに、ここには図示されていないが、他の線要素２３、２５もまた、そのような長さを最小限持たなければならない。
【００６２】
図５ａにおいて、ケーブル１８は、前方真空室内のケーブル２４より太いように示されているが、両ケーブルとも同じ直径を有することができる。図５ａの描写は次のことを示そうとしている。すなわち、平坦ケーブルは巻き上げ易いので、ここでは装置の外側での丸ケーブルから装置の内側での平坦ケーブルへの移行が見られる。前方または中間真空室２内に冷却媒体が供給されている場合には、電圧搬送部は電気的に絶縁される必要がない。ケーブルとアースされた室壁との間に何らの短絡も生じないように、室壁は破壊放電または破裂放電防御、すなわち、絶縁を用意しなければならない。
【００６３】
図５ｂは、軸８とその上に接続された冷却媒体供給用の線要素２５とを有する、図１に示された前方真空室の部分におけるＣ−Ｃ線に沿って得た断面図である。冷却媒体は、外部から、線要素１７および接続装置２０を介して、前方真空室内に置かれた線要素２５へ移動する。線要素２５、１７は好適には可撓性を有するゴム材からなるホースである。
【００６４】
ホース２５は少なくとも部分的に螺旋状板バネ２６上に置かれ、ここでは要素２８、２８′、２８″、２８′′′、２８″″ によって保持されている。螺旋状板バネ２６とその上に固定されたホース２５とは軸８の周りに巻かれる。
【００６５】
ホース２５の先端２５′は、留め金または栓部材等の連結部材１５によって軸８の受容器４７に連結される。この連結部材１５は留め金と栓部材との組み合わせであってもよい。
【００６６】
冷却媒体はホース２５から開口６０を経て環状領域４９に移動する。この領域４９は、結果的に、たとえば水のような冷却媒体を管状カソード３内に導く流入システムである。領域５０は、冷却媒体を管状カソード３の外部に導く流出システムである。ただし、領域５０を通して冷却媒体を管状カソード３内に導くことも可能である。この場合には、冷却媒体は領域４９を通して管状カソード３の外部に運ばれ、前方真空室２からホース２５を逆方向に流出される。この流出は、予め圧力下で冷却媒体を供給する、たとえば、ポンプシステムを介して行われる。
【００６７】
図６は、図３に示された軸８を有する管状カソード３の部分拡大された部分を示している。軸８は、その中に置かれた内管３０を包囲する受容体４７を有するチューブシステムを示している。受容体４７は絶縁層４８によって包囲され得る。
【００６８】
絶縁層４８は管状カソード３のターゲットキャリア２９まで延びている。これにより、電流を伝える受容体２７と管状カソード３の導電性部材からなるターゲットキャリアチューブ２９との接触が場所６１で生じる。このように、管状カソード３には電流が直接供給される。
【００６９】
図６から明らかなように、冷却媒体が内管３０を通して管状カソード３に送られることが矢印６３で示されている。冷却媒体は内管３０を通ってターゲットキャリアチューブ２９の内部に置かれた管状カソード３の向かい端まで流れ進んでいる。言い換えれば、冷却媒体はターゲットキャリアチューブ２９内の端から端まで進み、折り返して流れている。
【００７０】
冷却媒体は、矢印６２で示されるように、軸８の領域４９を経て管状カソード３の内部から去る。その後、管状カソード３の内部を去る冷却媒体は、図５ｂに示されているように、軸８上に置かれたホース、たとえば、ホース２５を経由して排出される。
【００７１】
しかし、冷却媒体がホース２５を経由して軸８内に供給される場合には、冷却媒体は領域４９を経由して管状カソード３の内部に達し、内管３０を経由して管状カソード３から去る。そのために、内管３０は管状カソード３の内部に通じる複数の開口を有しており、冷却媒体はこれらの開口を通って管状カソード３から去る。
【００７２】
図７は、板バネ５１の一部分を示しおり、その上に置かれた４つの線要素５２〜５５を有する。これらの線要素５２〜５５は実質的に可撓性を有する材料からなるケーブルまたはホースである。線要素５２〜５５は、ほぼ互いに平行に並べられ、要素５６、５７によって保持される。たとえばボルトのような連結要素５８、５９を締め付けることによって、各千要素５２〜５５の滑動はもはや不可能である。
【００７３】
図１〜６による実施例では、回転可能な受容器４７は真空室１の外側に置かれているが、スパッタ処理真空室の中に置くこともできる。ここで、電圧伝送部は電気的に絶縁されなければならない。そうでなければ、寄生プラズマが生じ、また、破壊放電がスパッタプラズマに否定的に影響するからである。
【００７４】
以上説明した実施例以外に、また、本発明は次のような実施例を含むことができる。すなわち、受容器４７は追加の前方真空室内にも設置され得る。この場合、基板上に層を施すコーティングプロセスに影響を及ぼすところの、合成物質がガス抜けを起こすか否か、ということについて考慮する必要がない。また、電圧伝送部は必ず電気的に絶縁される必要はない。その代わりに、接続装置２０〜２２の領域における室壁に電気的絶縁が必要である。さらに、受容器は大気圧下にも設置され得る。如何なる場合にも、回転運動のための回転フランジが必要である。しかし、滑動接点や液体用の回転連結装置は必要ない。使用される物質の真空適合性はもはや考慮する必要がない。しかし、安全のために、全ての電圧伝送部は絶縁されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】真空室と、該真空室に接続される前方真空室の一部とを示す断面図である。
【図２】前方真空室が接続された、図１に描写されている真空室の一部を示す上面図である。
【図３】図１に示された管状カソードを示す長手方向断面図である。
【図４】図１におけるＢ−Ｂ線に沿って得た管状カソードの断面図である。
【図５ａ】図１におけるＣ−Ｃ線に沿って得た前方真空室の部分的な断面図であり、受容器とこれに接続される電力供給用線要素とが示されている。
【図５ｂ】図１におけるＣ−Ｃ線に沿って得た前方真空室の部分的な断面図であり、容器とこれに接続される冷却媒体供給用線要素とが示されている。
【図６】図１に示された管状カソードの部分的な拡大断面図であり、軸が示されている。
【図７】幾つかの線要素を有する螺旋状板バネの部分的斜視図である。
【符号の説明】
【００７６】
１ 真空室
２ 前方真空室
３ 管状カソード
４ 筒状ターゲット
５、６ 接続要素
７、８ 軸
１０ 壁
１６ 回転フランジ
１７〜１９ 線要素
２０〜２２ 接続装置
２３〜２５ 線要素
２６ 螺旋状板バネ
２９ ターゲットキャリアチューブ
３０ 内管
３２〜３４ 磁石
５１ 板バネ
５２〜５５ 線要素
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提要件に従うスパッタ装置と、請求項１８に請求される方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタプロセスによって基板上に層を施すことがしばしば行われる。このスパッタプロセスにおいて、たとえばガラスや合成フィルムのような基板は、プラズマが用意されている真空室内に導入される。
【０００３】
そこには、プラズマの正イオンが、カソードに置かれているターゲット上に運ばれる。これらの正イオンはターゲット中の粒子を打ち、そしてこれらの粒子は被覆されるべき基板に向かって運ばれ、そこに堆積される。
【０００４】
ターゲット付近には、プラズマ中のイオン数を増加させるために、永久磁石がしばしば置かれていて、それによってターゲット中のより多くの粒子が打たれ得る。このような永久磁石とカソードとの組み合わせはマグネトロンと呼ばれる。
【０００５】
原理的には、平坦マグネトロンと円形または筒状マグネトロンとの間には違いがある。
【０００６】
筒状マグネトロンの場合は、円筒カソードの外側に筒状ターゲットが置かれる。この全体配置は円筒カソードの長軸線の周りを回転し得る。これらの筒状マグネトロンにおけるターゲット物質の歩留まりは平坦マグネトロンのものより高いので、これらの筒状マグネトロンはますます効力をもたらす。
【０００７】
たとえば、真空室内に置かれている筒状マグネトロンが知られている（特許文献１参照）。ここでのターゲット構造は、磁石が静止している間、筒状マグネトロンの長軸線の周りを回転している。
【０００８】
さらに、２つの個々に向かい合う基板が同時に被覆されるような磁石配置を有し、長軸線の周りを回転するマグネトロンカソードが知られている（特許文献２参照）。
【０００９】
カソード上に置かれた少なくとも１つのターゲットを持つ回転カソードがまた開示されている（特許文献３参照）。それ自体の軸線の周りを回転する代わりに、回転カソードは高々９０度の揺動運動を行う。これは、真空設備を開放することなくターゲット物質を速やかに交換し得る仕事を解決しようとするものである。
【００１０】
また、特許文献４は、内部に同心状の冷却筒が置かれている回転受容器を含むスパッタ装置を開示している。ここでは、エネルギー供給ケーブルがスパッタマグネトロンに接続されている。
【００１１】
さらに、交流電気供給線が中空カソードに接続された回転自在な筒状中空カソードが知られている（特許文献５）。
【００１２】
最後に、給水のために回転フランジを備える管状カソードが知られている（非特許文献１）。この管状カソードの大気側には、固定された複数本の受容器給水ホースが取り付けられている。
【特許文献１】ＥＰ０５００７４４Ｂ１
【特許文献２】ＤＥ４１２６２３６Ａ１
【特許文献３】ＥＰ０７０３５９９
【特許文献４】ＵＳ２００４／０１４９５７６Ａ１
【特許文献５】ＵＳ５８１４１９５
【非特許文献１】著者エム・ライト等、「回転自在な円筒状マグネトロンの進展計画と応用」、真空科学および技術ジャーナル、パートA、ＡＶＳ／ＡＩＰ、アメリカ合衆国、ニューヨーク、メルヴィル、第４巻の３、１９８６年、３８８〜３９２頁、ＸＰ００２３１４７７９、ＩＳＳＮ０７３４−２１０１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の課題は、管状カソードを有するスパッタ装置およびこのスパッタ装置の操作方法を提供することにある。この装置における管状カソードの供給は可撓性を有する案内線要素を介して行われる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この課題は請求項１および１８における発明の特徴を示す各態様によって解決される。
【００１５】
このように、本発明は管状カソードを有するスパッタ装置およびこのスパッタ装置の操作方法に関する。
【００１６】
電力、冷却液、および他の媒体の管状カソードへの供給は、受容器に巻かれる可撓性を有する線および／または管を介して行われる。管状カソードが振り子運動を実行するとき、その線および／または管は受容器上に巻かれるか、または、そこから解かれる。管状カソードの振り子運動は、管状カソードが第１の方向における第１の角度と、第１の角度とは異なる後続する第２の方向における第２の角度とに回転されるようにすることが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によって達成される利点は、特に、冷却液および／または電流の供給が可撓性を有する線またはホースを介して行われることである。これによって、もはや冷却媒体を静止部から回転部へ運ぶ必要がなくなるので、たとえば、ウォータフランジに回転シールを配設することが省略され得る。ウォータホースは回転自在な管状カソード上に直接配置される。
【００１８】
また、技術的に非常に複雑な回転フランジは大きなスペースを必要とする。従って、本発明の課題解決策は省スペースになるという付加的効果がある。
【００１９】
また、技術的に複雑な機能のスライド用構成要素を省略することができ、しかも電流が制限されないように、管状カソードに、たとえば、ケーブルを介して電流を供給することが可能になることも本発明の利点である。これによって、スパッタ電力は増大され得る。従来のスライド接点における最大の欠点は多くの粒子の発生である。真空における接触の場合、これらの粒子が、被覆される基板上に堆積し、被覆内にピンホールの形成をもたらす。複数個のスライド接点、およびこれらを有する電力供給線が大気圧側に置かれた場合、ベアリングや回転フランジ等の金属構成部は、交流電流の使用時に渦電流による被害を受ける。
【００２０】
また、本発明の更なる利点として、可撓性を有する測定線または信号線が管状カソードに接続されていることが挙げられる。これにより、たとえば、ターゲット温度を決定することが可能になる。ターゲット温度がまさに臨界値またはそれを超える値に達しようとするとき、制御線を介して冷却媒体の供給を増加することができるからである。
【００２１】
可撓性を有する供給要素を配設することは、従来のスパッタプロセスにおける場合と同様に、管状カソードをその長軸線の周りに継続して少なくとも３６０度回転させることができる状態を実現する。この回転は断続的な円運動の形で行われる。このようにして、ターゲット物質の均一な浸蝕、つまり、それに伴う基板の均一な被覆を得ることが継続する。
【００２２】
さらに、回転ウォータフランジおよびスライド接点の技術的に複雑で厄介な据付がもはや必要ないので、被覆設備の維持がし易くなる。このことも本発明の１つの利点である。
【００２３】
最後に、本発明のスパッタ装置は摩滅し難く、かつ、傷つき難い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、スパッタ装置の真空室１と、この真空室に接続される前方真空室２との長手方向の断面図であり、前方真空室２は、その一部が示されている。真空室１内には、外側に筒状ターゲット４が置かれた管状カソード３が接続要素５、６を介して設置されている。
【００２５】
管状カソード３は、ターゲットと一緒に管状カソード３がそれ自体の長軸線の周りを軸７、８とともに回転するように、軸７、８上に支持されている。これにより、ターゲット物質の均一な浸蝕が達成される。基板９は管状カソード３のすぐ下に置かれている。基板９と外側にターゲット４が置かれた管状カソード３とは互いに対して動かされる。すなわち、基板９が図の平面に直交する方向に動かされる。
【００２６】
基板９は、たとえば、合成材のフィルムやガラスである。軸７、８はパイプとして作られており、これらの軸７、８内に内管３０が設けられている。この内管３０を介して管状カソード３を冷却するための冷却媒体が外部から供給される。
【００２７】
真空室１を囲む壁１０には、ガス導入口１４のための開口１１およびガス排出口１３のための開口１２が形成されており、少なくともガス導入口１４は図示されていないポンピングシステムに接続されている。
【００２８】
ガス排出口１３またはガス導入口１４を介して、然るべき真空が生成されるだけではなく、その上、真空室１にガスが供給される。このガスは好適には、たとえば、アルゴンのような不活性ガスである。しかし、反応スパッタリングが望まれる場合は、反応ガスが付加され得る。
【００２９】
軸８は、接続装置が大気圧中にある場合には、真空室１から気密の回転フランジ１６を介して前方真空室２内に導かれる。また、接続装置が前方真空室２内にある場合には、参照数字１６は通常の軸受を示す。
【００３０】
軸８は、ここには示されていないが、管状カソード３がそれ自身の軸線の周りを確実に回転するような駆動源に接続されている。
【００３１】
図１には、前方真空室２の接続装置２０〜２２に接続される幾つかの可撓性を有する線要素１７〜１９が更に示されている。これらの線要素は、たとえば、電流の伝導用ケーブル、または、冷却媒体搬送用ホースである。
【００３２】
前方真空室２内には、更なる線要素２３、２４、２５が軸８の方向に導かれている。これらの線要素２３〜２５は螺旋状板バネ２６に繋止されており、線要素１７〜１９の継続を表している。線要素２３〜２５の各々は軸８の周りに個々に巻かれるのではなく、全部の線要素が揃って螺旋状板バネ上に固定的に配置される。螺旋状板バネ２６の代わりとして、巻き戻しバネを有するケーブルドラムもまた選択され得る。
【００３３】
線要素２３〜２５のまた好適にはホースまたはケーブルである。図１では見ることができないが、これらホースの各端部は、軸８内の伸び、かつ、ターゲットに冷却媒体を搬送する各チューブにそれぞれ届くようになっている。
【００３４】
電圧が管状カソード３に、および／または、冷却媒体がターゲットにそれぞれ供給されるように、接続装置２０〜２２によってそれぞれ互いに接続される線要素対１７と２５、１８と２４、１９と２３と、更に詳細に後述されるチューブシステムとを経由して、電流および冷却媒体が軸８を介して導入される。
【００３５】
しかし、冷却ホースおよびエネルギー線とは別に、幾つかの信号線もまた配設され得る。これら信号線は、たとえば、各々の一端が測定装置に、また各々の他端が軸８内に収容されたセンサに接続される。これによって、たとえば、カソードの電圧または冷却媒体の温度を測定することができるようになる。
【００３６】
これらのセンサを配置することによって、スパッタプロセスを最適に制御することができる。このようにして、電流または冷却媒体供給用の線要素のほかに、種々異なるパラメータ測定用の複数本の線要素が前方真空室２内に配設され得る。
【００３７】
線要素２３〜２５は、また、真空室１自体の中にも配設され得る。しかし、この場合には、少なくとも電力ケーブルは絶縁される必要がある。電力ケーブルが絶縁されていないと、破裂放電がプラズマへの接触を介して生じる。真空室１のアースされた壁への接触を防止するために、この壁は破壊放電または破裂的な絶縁破壊に対する防御、すなわち、絶縁を備えている。しかし、この場合、線要素が互いに接触しないように、螺旋状板バネ２６はバネ鋼に代わって誘電体ファイバまたは複合物質からなるべきである。螺旋状板バネ２６自体がスパッタ電力の供給を果たすこともできる。この場合には、螺旋状板バネ２６は、たとえば、銅−ベリリウム合金からなる。線要素２３〜２５はガス不浸透性の物質からなるべきで、それ以外では、たとえば、ガス浸透性線要素からの冷却媒体の漏洩およびそれによるスパッタプロセスへの影響というような危険がある。それでも、装置の保全を著しく促進するので、これらの線要素をスパッタ設備の外側の大気圧下に配設するのは比較的簡素なことである。
【００３８】
図２は、図１の描写に関連して、管状カソード３と基板９との相関的な配置を上方からの視野で示している。
【００３９】
この上面図において、図示の部分は、側に前方真空室２を有し、図１に示された真空室１であることが明白である。ターゲット４は、接続要素５、６によって管状カソード３上に固定されている。管状カソード３の直下では基板９が矢印２７の方向に移動する。前方真空室２内では、線要素２３〜２５と、それらが螺旋状板バネ２６に接触して置かれている状態とが明らかである。線要素２３〜２５は固定要素２８によって螺旋状板バネ２６上に固定されている。螺旋状板バネ２６は前方真空室２の壁に固定されている。この点はさらに詳細に後述される。
【００４０】
螺旋状板バネ２６は、その上に固定された線要素２３〜２５と一緒に軸８上に少なくとも部分的に巻き上げられる。管状カソード３が一方向に回転されると、線要素２３〜２５を上面に有する螺旋状板バネ２６は、軸８から外された線要素２３〜２５を伴うことなく、解される。
【００４１】
図３は、図１に示された管状カソード３の長手方向の断面図であり、ターゲットキャリアチューブ２９上に置かれ、かつ、そこに固定要素５、６によって保持された筒状ターゲット４が再び明らかにされている。軸７、８の部分として内管３０が管状カソード３の中心を通る線Ａ−Ａに沿って伸びている。この内管３０の上に、内側に幾つかの磁石が設置されたチューブ３１が固定されている。これらの磁石は全て参照数字３２で示される。
【００４２】
管状カソード３がその長軸線の周りを回動しても、内側に磁石が設置されたチューブ３１は回動しない。内管３０と同様にチューブ３１は静止状態に置かれる。
【００４３】
ターゲット4とターゲットキャリアチューブ２９の間に、中間層が付加的に形成され得る。この中間層は接着剤または、たどえば、黒鉛の分離層とすることができる。このような分離層の利点は、スパッタプロセスが終了した後、ターゲットがターゲットキャリアチューブから再び容易に取り除かれ得ることである。
【００４４】
図4は、図１に示された管状カソード３を通るＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００４５】
図４には、ターゲット４がターゲットキャリアチューブ２９上に直接接触して置かれている状態が示されている。この例には中間層が形成されていない。図４は、さらに、内管３０に接続されるチューブ３１を示している。このチューブ３１内には、２つの磁界３５、３６を発生する３個の磁石３２〜３４が描写されている。チューブ３１をその上に有する内管３０は静止状態に置かれるので、ターゲットキャリアチューブ２９がその上に置かれるターゲット４とともに内管３０およびチューブ３１の配列の周囲を回転する。磁界３５、３６もまた静止したままであり、ターゲット４はそれ自体の長軸線の周りを移動するので、ターゲット４の均一な溶発が確保される。ここで、プラズマが起こるターゲット４の各領域は磁界３５、３６内を通過する。従って、ターゲット４は均一に浸蝕される。
【００４６】
しかしながら、管状カソード３は、それ自体の軸線のまわりを３６０度またはそれ以上の完全な動きを行わず、好適には１５０度から２７０度の間で断続的な動きを行う。また、管状カソード３は、実質的に動きの出発点方向に再び戻される。このようにして、振り子運動が行われる。その結果、管状カソード３は１．５回転、すなわち、±２７０度、まで行うことができる。
【００４７】
ターゲットの均一な方位角浸蝕を確保するために、管状カソード３は長時間に亘って、または、振り子運動を何回か繰り返しながら３６０度回転されなければならない。それによって重複する浸蝕が行われる。図４に描写されている管状カソード３は、たとえば、曲線矢印Ａで示されるように時計方向に１８０度回転され、次いで、さらに続けて曲線矢印Ｃで示される時計方向への１８０度の回転運動を行うために、ある幅だけ小さいまたは大きい角度で反時計方向への逆回転が行われる。たとえば、角度が１０度だけ小さい場合には、曲線矢印Ｂで示されるように、管状カソード３は１７０度だけ逆に回転される。この断続的な振り子運動は、少なくとも管状カソード３がそれ自体の軸線の周りを一回転するまで行われる。この場合、時計方向への１８０度の回転と反時計方向への１７０度の逆回転とが交互に行われるので、断続的な振り子運動は３６回行われる。この断続的な振り子運動が３６回行われたとき、管状カソード３はそれ自体の軸線の周りを３６０度回転、すなわち一回転、することになる。
【００４８】
また、最初の回転は１８０度の角度の代わりに２７０度の角度で行われても良い。しかし、この最初の回転運動の角度は１８０度から２７０度の間が好適である。
【００４９】
数回の振り子運動後に、管状カソード３がそれ自体の軸線の全周、すなわち、少なくとも３６０度回転したとき、戻し運動が行われる。この戻し運動は時計方向に１７０度、そして反時計方向に１８０度行われる。回転運動の反転ポイントにおいて、逆回転が行われる前に、遊び時間が付加的に生じる。この遊び時間は、たとえば、０．５秒間と非常に短い。このため、反転ポイント領域におけるターゲット４の周上にあるターゲット物質の非均一な浸蝕は抑制され得る。
【００５０】
遊び時間のほかに、管状カソード３は、回転角度の大部分では一定速度を保つが、異なる速度プロフィールで回転する。反転ポイント付近だけが一定速度から逸脱する。この反転ポイントにおける速度プロフィールの間、金属の移動による不均一な浸蝕がどこにも発生しないように、ターゲット上にプラズマの休止時間がセットされる。
【００５１】
図５ａには、図１に描写した前方真空室２の部分を通るＣ−Ｃ線に沿って得られたもので、軸８および電力供給のためにその上に接続される線要素２４を有する断面が示されている。冷却液供給用の複数の線はここでは省略されている。また、側壁38上に置かれた前方真空室2のカバー３７が示されている。このカバー３７は、たとえばボルトのような連結部材４０を介して側壁３８に連結されており、また、側壁３８とカバー３８との間には、前方真空室内に真空が生じるように、好適には弾性ゴムのようなシール部材３９が置かれている。ここに示されるカバー３７は、線要素１８が外側から挿入され、固定されるように接続装置２１を具備している。この線要素１８は、管状カソード３への電力供給に用いられる１本のケーブルである。しかしながら、実質的に可撓性を有する線要素１８は、測定用の線、制御用の線、または信号線であることも可能である。たとえば、制御用の線を介して磁石システムが変えられるか、または、ターゲットチューブから磁石システムまでの距離が変えられ得る。
【００５２】
もう１つの線要素２４が接続装置２１から軸８に導かれている。この線要素２４は実質的に線要素１８と同じ特性を有している。
【００５３】
線要素２４は、側壁３８に沿って螺旋板バネ２６の固定装置４１の方向に延ばされ、要素２８、２８′、２８″を介して螺旋板バネ２６に接続される。この螺旋板バネ２６には、図２に示されているように、他の線要素２３、２５も同様に固定される。この点は、図７に関連して、更に詳細に説明される。
【００５４】
螺旋板バネ２６はその上に固定された線要素２４とともに軸８の周りに多重に巻かれる。したがって、螺旋板バネ２６は固体であるが、たとえば、薄い帯鋼のような軸８の周りに巻かれえる可撓性を有する物質からなる。
【００５５】
可撓性を有する線要素２４の先端２４′は、軸８の外方に同軸芯上に配置された環状体の受容器４７に、留め金または栓部材等の連結部材４６でもって連結される。この連結部材４６は栓部材と留め金との組み合わせであってもよい。受容器４７は非常に良好な導電性を持つ材料からなり、好ましくは、絶縁物質で絶縁される。しかし、線要素２３〜２５を絶縁層で包むことも可能である。
【００５６】
図５ａから明らかなように、線要素２４だけが軸８周辺に配設された管システムの受容器４７に接続されているので、すなわち、この線要素を管状カソード３（図４参照）に電圧を供給するものとする。
【００５７】
軸８は、固設された内管３０によって分離される２つの領域４９および５０を含む。領域４９は冷却媒体の流入用であり、一方、領域５０は冷却媒体の流出用である。領域４９および５０の機能を逆にすることもできる。
【００５８】
螺旋板バネ２６は固定装置４１に固定される。螺旋板バネ２６は、たとえばボルトのような接続要素４５、４６を介して互いに接続される２つの板４２、４３の間に締め付けられる。電力供給部と室壁との間で寄生プラズマ放電が防止されるように、アースされた室壁が絶縁層を介して内側に形成される。スパッタプロセス用真空内または前方真空内に電力供給が存在する場合には、せん絡（破壊放電）防止が極めて重要になる。
【００５９】
図４に関連して既に述べたように、管状カソード３がその軸線の周りで回転すると、受容器４７、または、その周囲に施された絶縁層４８もまた回転するが、一方、内管３０は一緒に回転しない。管状カソード３が、たとえば、時計方向に１８０度だけ回転することによって、螺旋板バネ２６およびその上に固定された線要素２４は部分的に解される。一方、管状カソード３が、たとえば、反時計方向に１７０度だけ回転すると、螺旋板バネ２６は、その上の置かれた線要素２４とともに螺旋板バネ２６は再び巻かれる。
【００６０】
管状カソード３を、とりわけ、図４に基づいて記述した振り子運動において、少なくとも３６０度回転可能にするために、線要素２４または螺旋状板バネ２６の長さは、留め金または栓部材等の連結部材４６との連結に必要な長さと、軸８の周りで、一旦、螺旋状板バネ２６上に置かれた線要素２４を螺旋状板バネ２６に巻きつけるために必要な長さとを加えた長さに少なくとも対応する。
【００６１】
しかしながら、線要素２４と螺旋状板バネ２６とが同等の長さを持つならば有利である。それとともに、ここには図示されていないが、他の線要素２３、２５もまた、そのような長さを最小限持たなければならない。
【００６２】
図５ａにおいて、ケーブル１８は、前方真空室内のケーブル２４より太いように示されているが、両ケーブルとも同じ直径を有することができる。図５ａの描写は次のことを示そうとしている。すなわち、平坦ケーブルは巻き上げ易いので、ここでは装置の外側での丸ケーブルから装置の内側での平坦ケーブルへの移行が見られる。前方または中間真空室２内に冷却媒体が供給されている場合には、電圧搬送部は電気的に絶縁される必要がない。ケーブルとアースされた室壁との間に何らの短絡も生じないように、室壁は破壊放電または破裂放電防御、すなわち、絶縁を用意しなければならない。
【００６３】
図５ｂは、軸８とその上に接続された冷却媒体供給用の線要素２５とを有する、図１に示された前方真空室の部分におけるＣ−Ｃ線に沿って得た断面図である。冷却媒体は、外部から、線要素１７および接続装置２０を介して、前方真空室内に置かれた線要素２５へ移動する。線要素２５、１７は好適には可撓性を有するゴム材からなるホースである。
【００６４】
ホース２５は少なくとも部分的に螺旋状板バネ２６上に置かれ、ここでは要素２８、２８′、２８″、２８′′′、２８″″ によって保持されている。螺旋状板バネ２６とその上に固定されたホース２５とは軸８の周りに巻かれる。
【００６５】
ホース２５の先端２５′は、留め金または栓部材等の連結部材１５によって軸８の受容器４７に連結される。この連結部材１５は留め金と栓部材との組み合わせであってもよい。
【００６６】
冷却媒体はホース２５から開口６０を経て環状領域４９に移動する。この領域４９は、結果的に、たとえば水のような冷却媒体を管状カソード３内に導く流入システムである。領域５０は、冷却媒体を管状カソード３の外部に導く流出システムである。ただし、領域５０を通して冷却媒体を管状カソード３内に導くことも可能である。この場合には、冷却媒体は領域４９を通して管状カソード３の外部に運ばれ、前方真空室２からホース２５を逆方向に流出される。この流出は、予め圧力下で冷却媒体を供給する、たとえば、ポンプシステムを介して行われる。
【００６７】
図６は、図３に示された軸８を有する管状カソード３の部分拡大された部分を示している。軸８は、その中に置かれた内管３０を包囲する受容体４７を有するチューブシステムを示している。受容体４７は絶縁層４８によって包囲され得る。
【００６８】
絶縁層４８は管状カソード３のターゲットキャリア２９まで延びている。これにより、電流を伝える受容体２７と管状カソード３の導電性部材からなるターゲットキャリアチューブ２９との接触が場所６１で生じる。このように、管状カソード３には電流が直接供給される。
【００６９】
図６から明らかなように、冷却媒体が内管３０を通して管状カソード３に送られることが矢印６３で示されている。冷却媒体は内管３０を通ってターゲットキャリアチューブ２９の内部に置かれた管状カソード３の向かい端まで流れ進んでいる。言い換えれば、冷却媒体はターゲットキャリアチューブ２９内の端から端まで進み、折り返して流れている。
【００７０】
冷却媒体は、矢印６２で示されるように、軸８の領域４９を経て管状カソード３の内部から去る。その後、管状カソード３の内部を去る冷却媒体は、図５ｂに示されているように、軸８上に置かれたホース、たとえば、ホース２５を経由して排出される。
【００７１】
しかし、冷却媒体がホース２５を経由して軸８内に供給される場合には、冷却媒体は領域４９を経由して管状カソード３の内部に達し、内管３０を経由して管状カソード３から去る。そのために、内管３０は管状カソード３の内部に通じる複数の開口を有しており、冷却媒体はこれらの開口を通って管状カソード３から去る。
【００７２】
図７は、板バネ５１の一部分を示しおり、その上に置かれた４つの線要素５２〜５５を有する。これらの線要素５２〜５５は実質的に可撓性を有する材料からなるケーブルまたはホースである。線要素５２〜５５は、ほぼ互いに平行に並べられ、要素５６、５７によって保持される。たとえばボルトのような連結要素５８、５９を締め付けることによって、各千要素５２〜５５の滑動はもはや不可能である。
【００７３】
図１〜６による実施例では、回転可能な受容器４７は真空室１の外側に置かれているが、スパッタ処理真空室の中に置くこともできる。ここで、電圧伝送部は電気的に絶縁されなければならない。そうでなければ、寄生プラズマが生じ、また、破壊放電がスパッタプラズマに否定的に影響するからである。
【００７４】
以上説明した実施例以外に、また、本発明は次のような実施例を含むことができる。すなわち、受容器４７は追加の前方真空室内にも設置され得る。この場合、基板上に層を施すコーティングプロセスに影響を及ぼすところの、合成物質がガス抜けを起こすか否か、ということについて考慮する必要がない。また、電圧伝送部は必ず電気的に絶縁される必要はない。その代わりに、接続装置２０〜２２の領域における室壁に電気的絶縁が必要である。さらに、受容器は大気圧下にも設置され得る。如何なる場合にも、回転運動のための回転フランジが必要である。しかし、滑動接点や液体用の回転連結装置は必要ない。使用される物質の真空適合性はもはや考慮する必要がない。しかし、安全のために、全ての電圧伝送部は絶縁されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】真空室と、該真空室に接続される前方真空室の一部とを示す断面図である。
【図２】前方真空室が接続された、図１に描写されている真空室の一部を示す上面図である。
【図３】図１に示された管状カソードを示す長手方向断面図である。
【図４】図１におけるＢ−Ｂ線に沿って得た管状カソードの断面図である。
【図５ａ】図１におけるＣ−Ｃ線に沿って得た前方真空室の部分的な断面図であり、受容器とこれに接続される電力供給用線要素とが示されている。
【図５ｂ】図１におけるＣ−Ｃ線に沿って得た前方真空室の部分的な断面図であり、容器とこれに接続される冷却媒体供給用線要素とが示されている。
【図６】図１に示された管状カソードの部分的な拡大断面図であり、軸が示されている。
【図７】幾つかの線要素を有する螺旋状板バネの部分的斜視図である。
【符号の説明】
【００７６】
１ 真空室
２ 前方真空室
３ 管状カソード
４ 筒状ターゲット
５、６ 接続要素
７、８ 軸
１０ 壁
１６ 回転フランジ
１７〜１９ 線要素
２０〜２２ 接続装置
２３〜２５ 線要素
２６ 螺旋状板バネ
２９ ターゲットキャリアチューブ
３０ 内管
３２〜３４ 磁石
５１ 板バネ
５２〜５５ 線要素
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの真空室（１）とこの真空室（１）内に設けられる１つの管状カソード（３）を備えるスパッタ装置であって、
外周に複数本の可撓性を有する案内線要素（２３〜２５、５２〜５５）が巻かれ、また、それらの案内線要素がそこから解かれる１つの回転自在な受容器（４７）と、
前記複数本の可撓性を有する案内線要素（２３〜２５、５２〜５５）を前記受容器（４７）に連結させる連結部材（４６）と
を具備することを特徴とするスパッタ装置。
【請求項２】
前記連結部材（４６）は、留め金または栓部材等の連結部材であることを特徴とする請求項１に請求されるスパッタ装置。
【請求項３】
前記受容器（４７）は、前記真空室（１）の外側に配置されることを特徴とする請求項１に請求されるスパッタ装置。
【請求項４】
前記受容器（４７）は、前記真空室（１）内に配置されることを特徴とする請求項１に請求されるスパッタ装置。
【請求項５】
前記受容器（４７）は、前方の真空室（２）内に配置されることを特徴とする請求項１に請求されるスパッタ装置。
【請求項６】
前記受容器（４７）は、筒状に形成され、かつ、同軸状の内管（３０）を有することを特徴とする請求項１に請求されるスパッタ装置。
【請求項７】
前記複数本の可撓性を有する案内線要素（２３〜２５、５２〜５５）は、電力線であることを特徴とする請求項１に請求されるスパッタ装置。
【請求項８】
前記複数本の可撓性を有する案内線要素（２３〜２５、５２〜５５）は、冷却ホースであることを特徴とする請求項１に請求されるスパッタ装置。
【請求項９】
前記複数本の可撓性を有する案内線要素（２３〜２５、５２〜５５）は、少なくとも部分的に螺旋状板バネ（２６、５１）の上に置かれることを特徴とする請求項１に請求されるスパッタ装置。
【請求項１０】
前記複数本の可撓性を有する案内線要素（２３〜２５、５２〜５５）は、複数個の連結要素（２８、２８´、２８´´、５６と５９、５７と５８）を介して前記螺旋状板バネ（２６、５１）に連結されていることを特徴とする請求項９に請求されるスパッタ装置。
【請求項１１】
前記螺旋状板バネ（２６、５１）は、実質的に可撓性を有する材料からなることを特徴とする請求項９に請求されるスパッタ装置。
【請求項１２】
前記螺旋状板バネ（２６、５１）は、電気エネルギーの導体として備えられていることを特徴とする請求項９に請求されるスパッタ装置。
【請求項１３】
前記複数本の可撓性を有する案内線要素（２３〜２５、５２〜５５）は、エネルギー線であることを特徴とする請求項１または請求項７に請求されるスパッタ装置。
【請求項１４】
前記複数本の可撓性を有する案内線要素（２３〜２５、５２〜５５）は、信号線であることを特徴とする請求項１または請求項７に請求されるスパッタ装置。
【請求項１５】
前記螺旋状板バネ（２６、５１）は、固定装置（４１）上に置かれることを特徴とする請求項９において請求されるスパッタ装置。
【請求項１６】
前記複数本の可撓性を有する案内線要素（２３〜２５、５２〜５５）は、前記連結部材（４６）を介して軸（８）に連結されていることを特徴とする請求項１に請求されるスパッタ装置。
【請求項１７】
前記複数本の可撓性を有する案内線要素（２３〜２５、５２〜５５）の長さは、前記連結部材（４６）との連結に必要な長さと、前記軸（８）の周りで、一旦、前記螺旋状板バネ（２６、５１）上に置かれた前記案内線要素（２３〜２５、５２〜５５）を前記螺旋状板バネ（２６、５１）に巻き付けるために必要な長さとを加えた長さに少なくとも対応することを特徴とする請求項１５およびに請求項１６に請求されるスパッタ装置。
【請求項１８】
ａ）前記管状カソード（３）を、その長軸線（Ａ−Ａ）の周りで次のような方向、すなわち、前記可撓性を有する案内線要素（２３〜２５、５２〜５５）が前記受容器（４７）に巻かれるか、または、解かれる第１の方向、に±１５０度乃至２７０度の第１の角度で回すことと、
ｂ）前記管状カソード（３）を、その長軸線（Ａ−Ａ）の周りで前記第１の方向とは反対方向、すなわち、前記可撓性を有する案内線要素（２３〜２５、５２〜５５）が前記受容器（４７）に巻かれるか、または、解かれる第２の方向、に前記第１の角度より規定された大きさだけ大きいまたは小さい第２の角度で動かすことと、
ｃ）前記管状カソード（３）が、その長軸線（Ａ−Ａ）の周りで少なくとも±３６０度だけ動かされるまで前記ａ）およびｂ）の動作を繰り返すこと
の各動作ステップを含むことを特徴とする管状カソードによって基板を被覆する方法。
【請求項１９】
前記管状カソード（３）が、その長軸線（Ａ−Ａ）の周りで少なくとも±３６０度だけ動かされた後に、その回転動がある特定の反対方向に行われるように、前記方法が繰り返されることを特徴とする請求項１８に請求される方法。
【請求項２０】
前記ｂ）の動作ステップにおける角度が、前記ａ）の動作ステップにおける角度よりほぼ１０度だけ大きいか、または、小さいことを特徴とする請求項１８に請求される方法。
【請求項２１】
前記案内線要素（２３〜２５、５２〜５５）が置かれている前記螺旋状板バネ（２６、５１）もまた、前記受容器（４７）に巻かれ、または、そこから解かれることを特徴とする請求項１８に請求される方法。
【請求項１】
１つの真空室（１）とこの真空室（１）内に設けられる１つの管状カソード（３）を備えるスパッタ装置であって、
外周に複数本の可撓性を有する案内線要素（２３〜２５、５２〜５５）が巻かれ、また、それらの案内線要素がそこから解かれる１つの回転自在な受容器（４７）と、
前記複数本の可撓性を有する案内線要素（２３〜２５、５２〜５５）を前記受容器（４７）に連結させる連結部材（４６）と
を具備することを特徴とするスパッタ装置。
【請求項２】
前記連結部材（４６）は、留め金または栓部材等の連結部材であることを特徴とする請求項１に請求されるスパッタ装置。
【請求項３】
前記受容器（４７）は、前記真空室（１）の外側に配置されることを特徴とする請求項１に請求されるスパッタ装置。
【請求項４】
前記受容器（４７）は、前記真空室（１）内に配置されることを特徴とする請求項１に請求されるスパッタ装置。
【請求項５】
前記受容器（４７）は、前方の真空室（２）内に配置されることを特徴とする請求項１に請求されるスパッタ装置。
【請求項６】
前記受容器（４７）は、筒状に形成され、かつ、同軸状の内管（３０）を有することを特徴とする請求項１に請求されるスパッタ装置。
【請求項７】
前記複数本の可撓性を有する案内線要素（２３〜２５、５２〜５５）は、電力線であることを特徴とする請求項１に請求されるスパッタ装置。
【請求項８】
前記複数本の可撓性を有する案内線要素（２３〜２５、５２〜５５）は、冷却ホースであることを特徴とする請求項１に請求されるスパッタ装置。
【請求項９】
前記複数本の可撓性を有する案内線要素（２３〜２５、５２〜５５）は、少なくとも部分的に螺旋状板バネ（２６、５１）の上に置かれることを特徴とする請求項１に請求されるスパッタ装置。
【請求項１０】
前記複数本の可撓性を有する案内線要素（２３〜２５、５２〜５５）は、複数個の連結要素（２８、２８´、２８´´、５６と５９、５７と５８）を介して前記螺旋状板バネ（２６、５１）に連結されていることを特徴とする請求項９に請求されるスパッタ装置。
【請求項１１】
前記螺旋状板バネ（２６、５１）は、実質的に可撓性を有する材料からなることを特徴とする請求項９に請求されるスパッタ装置。
【請求項１２】
前記螺旋状板バネ（２６、５１）は、電気エネルギーの導体として備えられていることを特徴とする請求項９に請求されるスパッタ装置。
【請求項１３】
前記複数本の可撓性を有する案内線要素（２３〜２５、５２〜５５）は、エネルギー線であることを特徴とする請求項１または請求項７に請求されるスパッタ装置。
【請求項１４】
前記複数本の可撓性を有する案内線要素（２３〜２５、５２〜５５）は、信号線であることを特徴とする請求項１または請求項７に請求されるスパッタ装置。
【請求項１５】
前記螺旋状板バネ（２６、５１）は、固定装置（４１）上に置かれることを特徴とする請求項９において請求されるスパッタ装置。
【請求項１６】
前記複数本の可撓性を有する案内線要素（２３〜２５、５２〜５５）は、前記連結部材（４６）を介して軸（８）に連結されていることを特徴とする請求項１に請求されるスパッタ装置。
【請求項１７】
前記複数本の可撓性を有する案内線要素（２３〜２５、５２〜５５）の長さは、前記連結部材（４６）との連結に必要な長さと、前記軸（８）の周りで、一旦、前記螺旋状板バネ（２６、５１）上に置かれた前記案内線要素（２３〜２５、５２〜５５）を前記螺旋状板バネ（２６、５１）に巻き付けるために必要な長さとを加えた長さに少なくとも対応することを特徴とする請求項１５およびに請求項１６に請求されるスパッタ装置。
【請求項１８】
ａ）前記管状カソード（３）を、その長軸線（Ａ−Ａ）の周りで次のような方向、すなわち、前記可撓性を有する案内線要素（２３〜２５、５２〜５５）が前記受容器（４７）に巻かれるか、または、解かれる第１の方向、に±１５０度乃至２７０度の第１の角度で回すことと、
ｂ）前記管状カソード（３）を、その長軸線（Ａ−Ａ）の周りで前記第１の方向とは反対方向、すなわち、前記可撓性を有する案内線要素（２３〜２５、５２〜５５）が前記受容器（４７）に巻かれるか、または、解かれる第２の方向、に前記第１の角度より規定された大きさだけ大きいまたは小さい第２の角度で動かすことと、
ｃ）前記管状カソード（３）が、その長軸線（Ａ−Ａ）の周りで少なくとも±３６０度だけ動かされるまで前記ａ）およびｂ）の動作を繰り返すこと
の各動作ステップを含むことを特徴とする管状カソードによって基板を被覆する方法。
【請求項１９】
前記管状カソード（３）が、その長軸線（Ａ−Ａ）の周りで少なくとも±３６０度だけ動かされた後に、その回転動がある特定の反対方向に行われるように、前記方法が繰り返されることを特徴とする請求項１８に請求される方法。
【請求項２０】
前記ｂ）の動作ステップにおける角度が、前記ａ）の動作ステップにおける角度よりほぼ１０度だけ大きいか、または、小さいことを特徴とする請求項１８に請求される方法。
【請求項２１】
前記案内線要素（２３〜２５、５２〜５５）が置かれている前記螺旋状板バネ（２６、５１）もまた、前記受容器（４７）に巻かれ、または、そこから解かれることを特徴とする請求項１８に請求される方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−１６９７７５（Ｐ２００７−１６９７７５Ａ）
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７０４３７（Ｐ２００６−２７０４３７）
【出願日】平成１８年１０月２日（２００６．１０．２）
【出願人】（５０２２０８７２２）アプライド マテリアルズ ゲーエムベーハー アンド コンパニー カーゲー (28)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ＧＭＢＨ ＆ ＣＯ． ＫＧ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月２日（２００６．１０．２）
【出願人】（５０２２０８７２２）アプライド マテリアルズ ゲーエムベーハー アンド コンパニー カーゲー (28)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ＧＭＢＨ ＆ ＣＯ． ＫＧ
【Ｆターム（参考）】
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