JPH01264A - 基板上への反応性層の付着を制御する方法および装置 - Google Patents
基板上への反応性層の付着を制御する方法および装置Info
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- JPH01264A JPH01264A JP63-65964A JP6596488A JPH01264A JP H01264 A JPH01264 A JP H01264A JP 6596488 A JP6596488 A JP 6596488A JP H01264 A JPH01264 A JP H01264A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、層材料の少なくとも1つの導電性成分からな
るターゲットを有する一足の効率で運転されるマグネト
ロン陰極の場合にスパッタリング過程のプラズマ中でタ
ーゲット材料の少なくとも1つのスペクトル線の強さを
評価しながら、この強さに依存して反応ガス流入量を制
御し、かつこの反応ガスを前記強さに対する目標値の設
定下にターゲットに隣接して分配させることにより、基
板上への反応性層の付着を制御する方法および装置に関
する。
るターゲットを有する一足の効率で運転されるマグネト
ロン陰極の場合にスパッタリング過程のプラズマ中でタ
ーゲット材料の少なくとも1つのスペクトル線の強さを
評価しながら、この強さに依存して反応ガス流入量を制
御し、かつこの反応ガスを前記強さに対する目標値の設
定下にターゲットに隣接して分配させることにより、基
板上への反応性層の付着を制御する方法および装置に関
する。
従来の技術
この種の被覆法の場合には、通常マグネトロン陰極に直
流電圧を供給することができるようにするために、導電
性ターゲット、多くの場合に金属ターゲットは、反応性
雰囲気中でスパッタされる。この場合、ターゲット材料
の反応生成物からなる層は、基板上に付着され、その際
層材料の組成は、マグネトロン陰極の周囲の雰囲気に著
しく依存する。
流電圧を供給することができるようにするために、導電
性ターゲット、多くの場合に金属ターゲットは、反応性
雰囲気中でスパッタされる。この場合、ターゲット材料
の反応生成物からなる層は、基板上に付着され、その際
層材料の組成は、マグネトロン陰極の周囲の雰囲気に著
しく依存する。
この種の被覆法は、マグネトロン陰極のための6つの異
なる運転条件、すなわち1金属的運転”、”反応的運転
”およゲ移行的運転”により区別される。”金属的運転
”の場合、ターゲットのスパッタリング表面は、金属性
、すなわち導電性の性質を有する。1反応的運転”の場
合、ターゲットのスパッタリング表面上には、一般に電
気的絶縁体でありかつターゲット材料のスパッタリング
速度、すなわち単位時間おたりにスパッタされる量を明
らかに減少させる相当する反応生成物が存在する。”移
行的運転”は、前記の2つの運転状態の間に存在しかつ
著しく不安定であるとみなすことができる。それという
のも、この移行的運転は、1つの方向へも他の方向へも
転向しがちであるからである。
なる運転条件、すなわち1金属的運転”、”反応的運転
”およゲ移行的運転”により区別される。”金属的運転
”の場合、ターゲットのスパッタリング表面は、金属性
、すなわち導電性の性質を有する。1反応的運転”の場
合、ターゲットのスパッタリング表面上には、一般に電
気的絶縁体でありかつターゲット材料のスパッタリング
速度、すなわち単位時間おたりにスパッタされる量を明
らかに減少させる相当する反応生成物が存在する。”移
行的運転”は、前記の2つの運転状態の間に存在しかつ
著しく不安定であるとみなすことができる。それという
のも、この移行的運転は、1つの方向へも他の方向へも
転向しがちであるからである。
この”移行的運転”は、スパッタリング表面内で局部的
に制限されたスパッタリング過程によってますます深く
なる浸蝕溝を形成するようなマグネトロン陰極の典型的
な特性である。浸蝕溝の壁面積は、高いスパッタリング
速度によってなお著しく反応生成物不含に保持すること
ができ、残りのターゲット表面は、反応生成物で被覆さ
れ、−シたがって既に記載した不安定な運転挙動が起こ
る。
に制限されたスパッタリング過程によってますます深く
なる浸蝕溝を形成するようなマグネトロン陰極の典型的
な特性である。浸蝕溝の壁面積は、高いスパッタリング
速度によってなお著しく反応生成物不含に保持すること
ができ、残りのターゲット表面は、反応生成物で被覆さ
れ、−シたがって既に記載した不安定な運転挙動が起こ
る。
不安定な運転挙動をできるだけ阻止するかないしは抑制
するために、反応ガスをターゲット表面から離れた、シ
ャッターによって遮蔽された位置で供給し、かつターゲ
ットの範囲内で専らスパッタリングに作用する不活性ガ
スを供給することは、既に公知である(西ドイツ国轡許
出願公関第3331707号明細書)。このような方法
の場合に反応ガスの供給を1つまたはそれ以上のスペク
トル線の強さに依存して実施する場合には、生産方法、
殊に連続的生産方法に受容することができないような制
御方法に対して憔めて長い時定数が生じるであろう。爽
に、このよりな場合には、1金属的運転”と”反応的運
転との間で往来が生じる。それというのも、殊に反応生
成物の分解は、ターゲットのスパッタリング表面上でこ
の場合に極めて低いスパッタリング速度のために相対的
に極めて長時間継続するからである。
するために、反応ガスをターゲット表面から離れた、シ
ャッターによって遮蔽された位置で供給し、かつターゲ
ットの範囲内で専らスパッタリングに作用する不活性ガ
スを供給することは、既に公知である(西ドイツ国轡許
出願公関第3331707号明細書)。このような方法
の場合に反応ガスの供給を1つまたはそれ以上のスペク
トル線の強さに依存して実施する場合には、生産方法、
殊に連続的生産方法に受容することができないような制
御方法に対して憔めて長い時定数が生じるであろう。爽
に、このよりな場合には、1金属的運転”と”反応的運
転との間で往来が生じる。それというのも、殊に反応生
成物の分解は、ターゲットのスパッタリング表面上でこ
の場合に極めて低いスパッタリング速度のために相対的
に極めて長時間継続するからである。
この”金属的運転”と反応的運転”との間の往来は、化
学量論的割合を越える反応が入流が反応ガス流の上に流
展する場合にヒステリシス曲)線によって表わすことが
できることは、既に知られていた(欧州特許出願公関第
0121019号明細書)。その上、構成されている制
御方法それ自体、質量分析計の接続下に不安定性の問題
を除去しない。それというのも、このために測定区間お
よび制御区間の個々の部分の時定数は、長ずざるからで
ある。
学量論的割合を越える反応が入流が反応ガス流の上に流
展する場合にヒステリシス曲)線によって表わすことが
できることは、既に知られていた(欧州特許出願公関第
0121019号明細書)。その上、構成されている制
御方法それ自体、質量分析計の接続下に不安定性の問題
を除去しない。それというのも、このために測定区間お
よび制御区間の個々の部分の時定数は、長ずざるからで
ある。
る#時性を有する化案内禰食ン得ることが問題となる。
この層特性は、狭い許容差および大きい長時間安定性と
一緒に得ることができる。既に、センサーを有する制御
回路を用いて一定の層特性に対してマグネトロン−スパ
ッタリングの処理パラメーターを制御するために、一連
の提案がなされた。しかし、全ての提案は、極めて制限
された成果のみを生じたにすぎない。すなわち、多数の
層特性は、被覆帯域内で測定することができないかまた
は測定信号がプラズマによって影曽を及ぼされるために
極めて不正確にのみ測定することができる。従って、こ
の種の制御回路の場合、測定は常に被′&帯域の外で実
施された。この方法の場合、被覆過程の終結時と測定時
との時間差は、狭い許容差を達成するためには不利であ
る。時定数は、制御回路の安定性に関連して記載した時
間差よりも著しく大きくなるように選択されなければな
らないので、計容できない許容差で被覆される大きい基
板範囲が生じる。この基板範囲は、多数の基板に亘って
拡がることができるかまたはシートの被覆の際に長いシ
ート長さに亘って拡がることができるが、それ故にこれ
らのことは、除外して説明しなければならない。
一緒に得ることができる。既に、センサーを有する制御
回路を用いて一定の層特性に対してマグネトロン−スパ
ッタリングの処理パラメーターを制御するために、一連
の提案がなされた。しかし、全ての提案は、極めて制限
された成果のみを生じたにすぎない。すなわち、多数の
層特性は、被覆帯域内で測定することができないかまた
は測定信号がプラズマによって影曽を及ぼされるために
極めて不正確にのみ測定することができる。従って、こ
の種の制御回路の場合、測定は常に被′&帯域の外で実
施された。この方法の場合、被覆過程の終結時と測定時
との時間差は、狭い許容差を達成するためには不利であ
る。時定数は、制御回路の安定性に関連して記載した時
間差よりも著しく大きくなるように選択されなければな
らないので、計容できない許容差で被覆される大きい基
板範囲が生じる。この基板範囲は、多数の基板に亘って
拡がることができるかまたはシートの被覆の際に長いシ
ート長さに亘って拡がることができるが、それ故にこれ
らのことは、除外して説明しなければならない。
層特性の測定値を用いて制御する際に既に記載した欠点
よりもなお本質的なことは、このような制御回路が反応
性層の付着による処理安定性を保証しないという欠点に
認めることができる。
よりもなお本質的なことは、このような制御回路が反応
性層の付着による処理安定性を保証しないという欠点に
認めることができる。
このような処理不安定性の原因は、例えばターゲットで
のガス組成およびアーク放電の望ましくない変化にあり
、この変化は、付着した層の性質が変化することにも現
われる。このような不安定性は、“雀属的運転”から1
反応的運転”に冶程が移行するまで生じうる。基板を被
覆する間に被覆処理が移行することは、層特性に関連し
て完全な廃物であることを意味する。
のガス組成およびアーク放電の望ましくない変化にあり
、この変化は、付着した層の性質が変化することにも現
われる。このような不安定性は、“雀属的運転”から1
反応的運転”に冶程が移行するまで生じうる。基板を被
覆する間に被覆処理が移行することは、層特性に関連し
て完全な廃物であることを意味する。
記載した移行は、とにかく−尾の電気的スパッタリング
パラメーターの場合に臨界的反応ガス流の除に生じる。
パラメーターの場合に臨界的反応ガス流の除に生じる。
この流量の高さは、反応的過程の基本的女足注に対する
1つの尺度でりる。
1つの尺度でりる。
反応d入流意が一界的流菫よりも小さい場合には、マグ
ネトロン陰極は、所i11″′金属的範囲”運転範囲内
で必要とされる層特性は、一般に、例えば効率および反
応ガス流量のような処理パラメーターを不変にすること
ならびに時間を制御することによって達成される。
ネトロン陰極は、所i11″′金属的範囲”運転範囲内
で必要とされる層特性は、一般に、例えば効率および反
応ガス流量のような処理パラメーターを不変にすること
ならびに時間を制御することによって達成される。
これに対して、”金属的範囲”内の場合には、一般に必
要とされる化学量論的倉な有する反応生成物から層を分
離することは、不可能である。
要とされる化学量論的倉な有する反応生成物から層を分
離することは、不可能である。
ターゲット上もしくは基板での反応ガスの作用な減結合
させる特殊な方法を用いると、このような層を相応する
低い速度で製造することは可能で製造することは可能で
ある(例えば、既に記載した西ドイツ国時許出願公開第
5651707号明細書参照)。
させる特殊な方法を用いると、このような層を相応する
低い速度で製造することは可能で製造することは可能で
ある(例えば、既に記載した西ドイツ国時許出願公開第
5651707号明細書参照)。
必要とされる層特性を達成するための前記方法の場合、
反応ガス流量および/または電気的運転パラメーターは
、不変に保持されるかないしは?1fflJ御された。
反応ガス流量および/または電気的運転パラメーターは
、不変に保持されるかないしは?1fflJ御された。
しかし、過程を測定された層特性により制御する場合に
は、既に記載した時間的遅延により欠点が測定されるま
でに層が光値されるだけでなく、むしろなお臨界的にタ
ーゲット被覆の時間的ヒステリシスが生じる。例えば、
効率が変化する場合に起こる、ターゲット被覆の必要な
変化により、時間的な遅延が生じる可能性があり、この
遅延は、層パラメーターに対して測定位置を配置するこ
との1つの結果である前記時間間隔よりも大きい。この
タイムラグは、数秒間ないし2.3分間の間にあること
ができ、したがってI−時性の計容できない変化が結果
として生じる。
は、既に記載した時間的遅延により欠点が測定されるま
でに層が光値されるだけでなく、むしろなお臨界的にタ
ーゲット被覆の時間的ヒステリシスが生じる。例えば、
効率が変化する場合に起こる、ターゲット被覆の必要な
変化により、時間的な遅延が生じる可能性があり、この
遅延は、層パラメーターに対して測定位置を配置するこ
との1つの結果である前記時間間隔よりも大きい。この
タイムラグは、数秒間ないし2.3分間の間にあること
ができ、したがってI−時性の計容できない変化が結果
として生じる。
経済的理由から、一般に層は、化合物の高い反応率およ
び高い沈殿速度で所711″移行的運転”でのみ得るこ
とができ、この移行的運転は、スにツタリング過程の不
安定または半女定な運転状態であり、このことについて
は、既に上記にさらに指摘した。ターゲットの浸蝕縛中
で反応生成智での被覆は、直接になお阻止され、反応生
成物は、高い反応率および高い速度で基板に付着する。
び高い沈殿速度で所711″移行的運転”でのみ得るこ
とができ、この移行的運転は、スにツタリング過程の不
安定または半女定な運転状態であり、このことについて
は、既に上記にさらに指摘した。ターゲットの浸蝕縛中
で反応生成智での被覆は、直接になお阻止され、反応生
成物は、高い反応率および高い速度で基板に付着する。
”移行的運転”の場合の作業は、放電を付加的な装置で
女だ化することを必要とする。
女だ化することを必要とする。
米国轡許第4166784号明細嘗の記載によれば、プ
ラズマ中でのターゲット材料の特性を示す纏の強さを検
出するための制御を実施することは、既に公知である。
ラズマ中でのターゲット材料の特性を示す纏の強さを検
出するための制御を実施することは、既に公知である。
反応的放電の作業点を安定化することは、制御回路によ
り行なわれ、この制御回路によって前記の強さの信号に
依存して、不変の反応ガス流量の場合に電流供給の電気
的パラメーターまたは不変の電気的運転パラメーターの
場合に反応ガス流量は、実測値として制御される。
り行なわれ、この制御回路によって前記の強さの信号に
依存して、不変の反応ガス流量の場合に電流供給の電気
的パラメーターまたは不変の電気的運転パラメーターの
場合に反応ガス流量は、実測値として制御される。
束ドイツ国吋許出願公告第239810号明細舎の記載
によnば、プラズマ放電から光ビームの出力を取出し、
かつガス概量のm制御を実施するためにスペクトル4s
または1群のスペクトル−を信号形成に関連させること
は、公知である。史に、束ドイツ国今許出願公告第23
9811号明#l!線の記載によれば、ヌロ何なる方法
で作業点の位置を固定するために参照信号を見い出すこ
とができるのかが知られている。
によnば、プラズマ放電から光ビームの出力を取出し、
かつガス概量のm制御を実施するためにスペクトル4s
または1群のスペクトル−を信号形成に関連させること
は、公知である。史に、束ドイツ国今許出願公告第23
9811号明#l!線の記載によれば、ヌロ何なる方法
で作業点の位置を固定するために参照信号を見い出すこ
とができるのかが知られている。
しかし、放電の所定の作業点での処理安定性を反応的隙
極スパッタリング過程で放出信号の利用下に保証するた
めの制御回路は、一般に層特性が許容できない許容差を
有しおよび/または長時間に亘って移行することを阻止
することができない。そのためには、一連の原因が存在
するニ ー新しい基板表面を検査範囲内に導入する場合、プラズ
マを基板上に作用させることによって表面層は空いたま
まにして置く。それによって、放電の場合にガス組成は
変化し、その結果放出信号も制御可能な方法で変化する
。
極スパッタリング過程で放出信号の利用下に保証するた
めの制御回路は、一般に層特性が許容できない許容差を
有しおよび/または長時間に亘って移行することを阻止
することができない。そのためには、一連の原因が存在
するニ ー新しい基板表面を検査範囲内に導入する場合、プラズ
マを基板上に作用させることによって表面層は空いたま
まにして置く。それによって、放電の場合にガス組成は
変化し、その結果放出信号も制御可能な方法で変化する
。
−ターゲット交換後の装置部材の脱増過程は、同様に放
出信号の望ましくない変化を惹起する。
出信号の望ましくない変化を惹起する。
この放出信号の制御不可能性および作用は、数4間の範
囲内で長時間に亘って前記微候に対して臨界的である。
囲内で長時間に亘って前記微候に対して臨界的である。
一更に、全ての形状寸法による変化は、被覆過程の間に
殊に進行するターゲットの浸蝕、放出信号の支障ある変
化の徴候を惹起する。
殊に進行するターゲットの浸蝕、放出信号の支障ある変
化の徴候を惹起する。
発明が解決しようとする課題
従って、本発明の課題は、反応的被覆法の場合に層特性
を意図的に狭い許容差で達成することを可能ならしめる
、首記した種類の方法を記載することである。
を意図的に狭い許容差で達成することを可能ならしめる
、首記した種類の方法を記載することである。
課題を解決するための手段
諌された課題は、本発明によれば、
a)プラズマ中での前記スペクトル線の強さの測定をタ
ーゲット基板との間で行ない、b)反応が入流入量の制
御を層形成の間にできるだけ短い時定数で行ない、この
場合前記目標値は、完成層の少なくとも1つの性質に依
存して、所定の層の性質ができるだけ不変に保持される
ようにスムーズに調節されることによって解決される。
ーゲット基板との間で行ない、b)反応が入流入量の制
御を層形成の間にできるだけ短い時定数で行ない、この
場合前記目標値は、完成層の少なくとも1つの性質に依
存して、所定の層の性質ができるだけ不変に保持される
ようにスムーズに調節されることによって解決される。
この場合、プラズマ中の少なくとも1つのスペクトル線
をターゲットと基板との間で測定することは、夏要なこ
とである。この場合には、光学的測定、すなわちプラズ
マに直接に方向が定められている分光光度計による測定
がX要である。これは、マグネトロン陰極を使用する場
合に光センサーを容積元素にターゲット表面に極めて隣
接して方向づけすることを意味する。
をターゲットと基板との間で測定することは、夏要なこ
とである。この場合には、光学的測定、すなわちプラズ
マに直接に方向が定められている分光光度計による測定
がX要である。これは、マグネトロン陰極を使用する場
合に光センサーを容積元素にターゲット表面に極めて隣
接して方向づけすることを意味する。
測定をターゲット表面と平行に実施する範囲は、特にタ
ーゲット表面から約10〜30m離れて存在する。
ーゲット表面から約10〜30m離れて存在する。
このような測定の精度は、明らかに質量分光計による測
定の場合とも区別され、この場合ガス雰囲気の容積元素
は、被覆範囲から吸引濾過され、かつそこから離れた位
置で分析される。
定の場合とも区別され、この場合ガス雰囲気の容積元素
は、被覆範囲から吸引濾過され、かつそこから離れた位
置で分析される。
この測定法は、著しい時間的遅延と関連し、その上ガス
組成が運搬路上で変化するという欠点を有する。
組成が運搬路上で変化するという欠点を有する。
反応が入流入量をできるだけ短い時定数で制御すること
は、ターゲット付近での反応ガスの流入量と関連してい
るものと認めることができる。こうして、反応ガス流量
を極めて短い時間で若干変化した運転条件に適合させる
ことは、可能である。
は、ターゲット付近での反応ガスの流入量と関連してい
るものと認めることができる。こうして、反応ガス流量
を極めて短い時間で若干変化した運転条件に適合させる
ことは、可能である。
この場合、完成層の少なくとも1つの性質を測定するこ
とは、必要に応じて明らかに長い時に数で行なわれる。
とは、必要に応じて明らかに長い時に数で行なわれる。
それというのも、すなわち差当り完成層を有する基板は
、被覆帯域から測定帯域へ運搬しなければならないから
である。
、被覆帯域から測定帯域へ運搬しなければならないから
である。
すなわち、この場合には、緩慢な速度で目標値に適合さ
せることが行なわれる。しかし、経験により明らかなよ
うに前記課題を解決するためには、この方法で全く十分
である。
せることが行なわれる。しかし、経験により明らかなよ
うに前記課題を解決するためには、この方法で全く十分
である。
すなわち、原理的には、2つの制御回路を貞ね合せるこ
とが夏要であり、その中の一方の制御回路は、極めて短
い時定数を有し、かつ他の制御回路は、著しく大きい時
定数を有する。−面でプラズマ側に対する測定信号の影
響と、他面基板側に対する測定信号の影響との異なる1
要性によって、全体の?IIJ御挙動の安定性は、明ら
かに改善することができる。すなわち、例えばプラズマ
からの測定信号の成分を60〜90%で評価し、かつ基
板測定からの測定信号の成分を10〜40%で評価する
ことは可能である。
とが夏要であり、その中の一方の制御回路は、極めて短
い時定数を有し、かつ他の制御回路は、著しく大きい時
定数を有する。−面でプラズマ側に対する測定信号の影
響と、他面基板側に対する測定信号の影響との異なる1
要性によって、全体の?IIJ御挙動の安定性は、明ら
かに改善することができる。すなわち、例えばプラズマ
からの測定信号の成分を60〜90%で評価し、かつ基
板測定からの測定信号の成分を10〜40%で評価する
ことは可能である。
−面で必要とされる処理安定性、他面同時に層特性の必
要とされる不変性を原理的に異なる装置を用いて達成す
る本発明方法は、課された課題を極めて有効に解決する
ことが判明した。
要とされる不変性を原理的に異なる装置を用いて達成す
る本発明方法は、課された課題を極めて有効に解決する
ことが判明した。
当咳制御回路の時定数をできるだけ短く保持する場合、
処理安定化のためにプラズマ放出制御の足置的な改善を
可能ならしめることが判明した。しかし、この制御回路
の時定数を減少させることは、反応ガス流を供給するこ
との時間的慣性を克服する場合°にのみ達成することが
できる。
処理安定化のためにプラズマ放出制御の足置的な改善を
可能ならしめることが判明した。しかし、この制御回路
の時定数を減少させることは、反応ガス流を供給するこ
との時間的慣性を克服する場合°にのみ達成することが
できる。
浸蝕輪郭に亘って磁気の場合に入口から緻密なプラズマ
領域中にまでの反応ガスの短い拡散路は、ターゲットに
できるだけ隣接して反応が入流入口によって保証される
。ターゲット範囲と、基板範囲とが極めて密接に結合さ
れている、この糧の流入口は、スライP式目標値で制御
しなければ、放電の基本的安定性を徹底的に低下させる
ことをまねくであろう。反応ガスの入口と、ターゲット
表面との間を密接に結合させることは、高い基本的安定
性に関連してターゲットと基板範囲との間の十分な減結
合を標準的に実現させる解決法と矛循する。
領域中にまでの反応ガスの短い拡散路は、ターゲットに
できるだけ隣接して反応が入流入口によって保証される
。ターゲット範囲と、基板範囲とが極めて密接に結合さ
れている、この糧の流入口は、スライP式目標値で制御
しなければ、放電の基本的安定性を徹底的に低下させる
ことをまねくであろう。反応ガスの入口と、ターゲット
表面との間を密接に結合させることは、高い基本的安定
性に関連してターゲットと基板範囲との間の十分な減結
合を標準的に実現させる解決法と矛循する。
短い時定数、ひいてはプラズマからの測定信号の密接な
返送は、スライP式に目標値を制御することに関連して
″移行的範囲”内で任意に選択される作業点で安定な運
転を可能ならしめる。このことは、実際に、例えば大き
い変動幅で定義される調節可能な層特性を有する層を達
成するために、処理技侑的な自由度を収得することを意
味する。すなわち、例えば鼠化アルミニウム層の屈折率
は、1.95〜2.1の範囲内で変動することができる
。インジウム−錫−酸化物層を製造する場合には、比抵
抗は、寸法の程度だけ変動することができる。
返送は、スライP式に目標値を制御することに関連して
″移行的範囲”内で任意に選択される作業点で安定な運
転を可能ならしめる。このことは、実際に、例えば大き
い変動幅で定義される調節可能な層特性を有する層を達
成するために、処理技侑的な自由度を収得することを意
味する。すなわち、例えば鼠化アルミニウム層の屈折率
は、1.95〜2.1の範囲内で変動することができる
。インジウム−錫−酸化物層を製造する場合には、比抵
抗は、寸法の程度だけ変動することができる。
なお、さらにプラズマ放出を制御することによって結合
された、ターゲット範囲と基板範囲との間の結合を強化
させる場合には、むしろこれまでの装置で達成不可能な
層特性を生じさせることができる。すなわち、例えばイ
ンジウム−錫−は化物層は、未加熱の基板上で従来法の
場合の8 X 10−’Ω/cIILに比して1X10
″″4ルー以下の表面抵抗で得られる。
された、ターゲット範囲と基板範囲との間の結合を強化
させる場合には、むしろこれまでの装置で達成不可能な
層特性を生じさせることができる。すなわち、例えばイ
ンジウム−錫−は化物層は、未加熱の基板上で従来法の
場合の8 X 10−’Ω/cIILに比して1X10
″″4ルー以下の表面抵抗で得られる。
それにも拘らず、本発明方法によれば、放電を安定的に
維持することができるとの説明は、密接な軸合の場合に
反応ガスの望ましい化合物に変換される含分が比較的増
大することに認めることができる。それというのも、反
応ガスが励起することも基板の付近で増大するからであ
る。他面、密接な結合および同時に減少された基本的安
定性は、ガス組成の変化により連続せる脱着過程で放出
信号の強化された影響、ひいては層特性を導く結果を生
じる。
維持することができるとの説明は、密接な軸合の場合に
反応ガスの望ましい化合物に変換される含分が比較的増
大することに認めることができる。それというのも、反
応ガスが励起することも基板の付近で増大するからであ
る。他面、密接な結合および同時に減少された基本的安
定性は、ガス組成の変化により連続せる脱着過程で放出
信号の強化された影響、ひいては層特性を導く結果を生
じる。
更に、−面でターゲットでの部分的過程、他面基板での
部分的過程を本発明による制御法によって密接に結合さ
せることにより、ターゲットの浸蝕状態の影響(この場
合、この変化によりスパッタリング速度のずれおよび反
応ガスの励起が生じる。)は、層特性に対して比較的大
きくなる。しかし、層特性の2つの効果によって惹起さ
れるずれは、大きい時定数を有し、かつ制御法の本発明
による結合によれば、目標値をスライド式に調節するこ
とによって有効に阻止することができる。
部分的過程を本発明による制御法によって密接に結合さ
せることにより、ターゲットの浸蝕状態の影響(この場
合、この変化によりスパッタリング速度のずれおよび反
応ガスの励起が生じる。)は、層特性に対して比較的大
きくなる。しかし、層特性の2つの効果によって惹起さ
れるずれは、大きい時定数を有し、かつ制御法の本発明
による結合によれば、目標値をスライド式に調節するこ
とによって有効に阻止することができる。
本発明方法の他の好ましい構成は、請求項2から6まで
のいずれか1項から明らかである。
のいずれか1項から明らかである。
すなわち、本発明による制御方法は、ターゲット狭面の
状態調節の経過後に初めて実施するのが特に好ましい。
状態調節の経過後に初めて実施するのが特に好ましい。
このことは、新しいターゲットまたはf!J梶空気に暴
露されたようなターゲットの表面を浄化することである
。
露されたようなターゲットの表面を浄化することである
。
この場合には、ターゲット表面を状態調節した経過後に
、反応ガス流入量を時間的にプログラミングしかつ少な
くとも1つの層特性の目標値が反応ガスのほぼ一定の流
れで達成されるまで単調に所定の調節時間で増大させる
ことにより、処理パラメーターを作業点の付、近で必要
とされる層特性に対してh#することは、荷に有利に実
施される。
、反応ガス流入量を時間的にプログラミングしかつ少な
くとも1つの層特性の目標値が反応ガスのほぼ一定の流
れで達成されるまで単調に所定の調節時間で増大させる
ことにより、処理パラメーターを作業点の付、近で必要
とされる層特性に対してh#することは、荷に有利に実
施される。
更に、この場合状態調節時間および反応ガス流の調節時
間の軽過後に得られる、少なくとも1つの強さの信号に
対する実測値を、層特性の目標値と比較し、かつこの比
較値から第1制御回路に対する目標値を形成させる場合
には、特に好ましい。
間の軽過後に得られる、少なくとも1つの強さの信号に
対する実測値を、層特性の目標値と比較し、かつこの比
較値から第1制御回路に対する目標値を形成させる場合
には、特に好ましい。
状態調節の1−過炭に測定される、発光の強さは、定義
された出発状態を特徴づける。必要とされる層特性を達
成するような反応的運転の場合の作業点は、予備試験に
基づいて測定される強度値としての参照値によって最初
に特徴づけられる。
された出発状態を特徴づける。必要とされる層特性を達
成するような反応的運転の場合の作業点は、予備試験に
基づいて測定される強度値としての参照値によって最初
に特徴づけられる。
筐た、同様の課題は、本発明による装置によっても解決
され、この装置は、 a)分光光度計装置の光センサーがマグネトロン陽極と
基板との間の空間中に方向を定め、この場合センサーの
光路がターゲット表面と平行に配向されかつこのターゲ
ット表面と著しく近接するように配置され、 b)ガス分配装置がターゲット表面に隣接して配置され
、かつ制御弁を介して反応ガス源と結合され、 C)分光光度計装置の出口が増幅器および制御装置を介
して′制御弁のための制御素子と結合され、この場合光
センサー分光光度計装置、増幅器、制御装置、11tI
I御素子および制御弁は、短い時定数を有する第1制御
回路を形成し、d)被覆される基板の直ぐ前方に第2セ
ンサーが被覆される基板の少なくとも1つの特性のため
に配置され、この場合第2センサーの出口は、第2増幅
器に接続され、この第2増幅器の出口は、制御装置のた
めの目標値発信機に接続され、この場合第2センサー、
第2増幅器、目標値発信機、調整器、制御素子およびこ
の制御菓子に後接された制御弁は、第171tlJ御回
路の場合よりも長い時定数を有する第2制御回路を形成
し、その際第1制御回路と第2制御回路とは調整器中で
一緒に接続されていることを特徴とする。
され、この装置は、 a)分光光度計装置の光センサーがマグネトロン陽極と
基板との間の空間中に方向を定め、この場合センサーの
光路がターゲット表面と平行に配向されかつこのターゲ
ット表面と著しく近接するように配置され、 b)ガス分配装置がターゲット表面に隣接して配置され
、かつ制御弁を介して反応ガス源と結合され、 C)分光光度計装置の出口が増幅器および制御装置を介
して′制御弁のための制御素子と結合され、この場合光
センサー分光光度計装置、増幅器、制御装置、11tI
I御素子および制御弁は、短い時定数を有する第1制御
回路を形成し、d)被覆される基板の直ぐ前方に第2セ
ンサーが被覆される基板の少なくとも1つの特性のため
に配置され、この場合第2センサーの出口は、第2増幅
器に接続され、この第2増幅器の出口は、制御装置のた
めの目標値発信機に接続され、この場合第2センサー、
第2増幅器、目標値発信機、調整器、制御素子およびこ
の制御菓子に後接された制御弁は、第171tlJ御回
路の場合よりも長い時定数を有する第2制御回路を形成
し、その際第1制御回路と第2制御回路とは調整器中で
一緒に接続されていることを特徴とする。
実施例
次に、本発明の対象の1つの実施例を図面につき詳説す
る。
る。
図面には、真空室1の#fr面が示され、この真壁室を
通じて基板2は移動路に沿って案内され、この移動路は
、点線によって示されている。この真空室の底板3中に
は、運転条件下で一察すべき暗室間隔よりも短い、全面
の絶縁間隔を維持しながら、次の部材からなるマグネト
ロン暎俤4が存在する:前面板6を有する陰極基体5は
、絶縁材料壌1の中間接続下に底板3中に装入されてい
る。冷却通路を備えた前面板6の上側には、導電性材料
からなるターゲット8が存在し、このターゲットは、層
材料の1つの成分でめる。前面板6の下側には、婢気系
4が存在し、この磁気糸は、強磁性4鉄と、互いに中に
入り込んで継鉄上に配置された永久厭石とからなり、こ
の場合内側に存在する両方および外側に4在する両方は
、それだれ反対の他位置を有し、このことは、図示され
た矢印によって表わさ扛ている。ターゲット8の直接の
縁部には、ガス分配装置9が存在するが、このガス分配
装置は、平面図で見てターゲット8を真直ぐ平らに覆っ
ていない。ガス分配装置9は、ターゲットの周囲に少な
くとも周囲の本質的な部分で随伴しかつ穿孔を有する1
つまたは2つの管路からなり、この管路を通じて反応ガ
スは、ターゲットの方向に出ることができる。ガス分配
装置9はペリ弁10および共通の制御弁11を介して反
応ガスまたは反応ガスと作業ガス(アルゴン)との菖金
物のための源12と接続されている。400〜1000
ボルトのマイナスの直流電圧をマグネトロン陰極4に供
給するだめの電圧源は、簡易化のために図示してない。
通じて基板2は移動路に沿って案内され、この移動路は
、点線によって示されている。この真空室の底板3中に
は、運転条件下で一察すべき暗室間隔よりも短い、全面
の絶縁間隔を維持しながら、次の部材からなるマグネト
ロン暎俤4が存在する:前面板6を有する陰極基体5は
、絶縁材料壌1の中間接続下に底板3中に装入されてい
る。冷却通路を備えた前面板6の上側には、導電性材料
からなるターゲット8が存在し、このターゲットは、層
材料の1つの成分でめる。前面板6の下側には、婢気系
4が存在し、この磁気糸は、強磁性4鉄と、互いに中に
入り込んで継鉄上に配置された永久厭石とからなり、こ
の場合内側に存在する両方および外側に4在する両方は
、それだれ反対の他位置を有し、このことは、図示され
た矢印によって表わさ扛ている。ターゲット8の直接の
縁部には、ガス分配装置9が存在するが、このガス分配
装置は、平面図で見てターゲット8を真直ぐ平らに覆っ
ていない。ガス分配装置9は、ターゲットの周囲に少な
くとも周囲の本質的な部分で随伴しかつ穿孔を有する1
つまたは2つの管路からなり、この管路を通じて反応ガ
スは、ターゲットの方向に出ることができる。ガス分配
装置9はペリ弁10および共通の制御弁11を介して反
応ガスまたは反応ガスと作業ガス(アルゴン)との菖金
物のための源12と接続されている。400〜1000
ボルトのマイナスの直流電圧をマグネトロン陰極4に供
給するだめの電圧源は、簡易化のために図示してない。
マグネトロン陰極4と基板2との間には、基板に隣接し
て遮蔽装置13が配置され、この遮蔽装置は、陽極の機
能を発揮することもでき、かつ真空室と同じ電位で存在
することができるか、またはその上に存在するプラスの
電位で存在することができる。反応帯域14は、本質的
にターゲット8、基板2および遮蔽装置13によって?
ffIJ限され、この場合基板2をターゲット材料と反
応ガスとからなる化合物で被覆するための反応的過程が
起こる。
て遮蔽装置13が配置され、この遮蔽装置は、陽極の機
能を発揮することもでき、かつ真空室と同じ電位で存在
することができるか、またはその上に存在するプラスの
電位で存在することができる。反応帯域14は、本質的
にターゲット8、基板2および遮蔽装置13によって?
ffIJ限され、この場合基板2をターゲット材料と反
応ガスとからなる化合物で被覆するための反応的過程が
起こる。
この反応帯域には、光センサー15が方向を定め、この
光センサーは、ターゲット8と平行に走る光路によって
反応帯域14の範囲を狭く絞り込む。この光路は、ター
ゲット8の上方10〜60鵡の範囲内で存在する。ガラ
ス愼維ケーブル16は、光センサー15から分光光度計
装置1γに導かれ、この分光光度計装置は、例えば干渉
フィルターを有する光−電子変成器からなることができ
るかまたは調節可能なモノクロメータ−からなることが
できる。それによって、センサー15の光信号から1つ
またはそれ以上のスペクトル1を分離しかつその強さに
応じて検出することができる。そのことにより、分光光
度計装置の出力側11aで゛陰気的信号が特徴し、この
′−気的1g号は、スペクトル線の強さに比例する。
光センサーは、ターゲット8と平行に走る光路によって
反応帯域14の範囲を狭く絞り込む。この光路は、ター
ゲット8の上方10〜60鵡の範囲内で存在する。ガラ
ス愼維ケーブル16は、光センサー15から分光光度計
装置1γに導かれ、この分光光度計装置は、例えば干渉
フィルターを有する光−電子変成器からなることができ
るかまたは調節可能なモノクロメータ−からなることが
できる。それによって、センサー15の光信号から1つ
またはそれ以上のスペクトル1を分離しかつその強さに
応じて検出することができる。そのことにより、分光光
度計装置の出力側11aで゛陰気的信号が特徴し、この
′−気的1g号は、スペクトル線の強さに比例する。
分光光度計装置には、増幅器18が後接され、この増幅
器にはさらに制御装置19が続き、この制御装置は、そ
の側で制御弁11の制御素子20に作用する。この配置
により、150 mBよりも小さい極めて短い時定数を
有する第1制御回路が形成される。それによって、反応
帯域14中でのガス雰囲気またはプラズマの組成は、最
短の時間で制御すること・ができる。
器にはさらに制御装置19が続き、この制御装置は、そ
の側で制御弁11の制御素子20に作用する。この配置
により、150 mBよりも小さい極めて短い時定数を
有する第1制御回路が形成される。それによって、反応
帯域14中でのガス雰囲気またはプラズマの組成は、最
短の時間で制御すること・ができる。
基板2の途中には、反応帯域14の出口の後方で第2セ
ンサー21が存在し、この第2センサーは、測定すべき
層考性に応じて光センサーおよび/または電気的センサ
ーであることができる。このセンサーの出力信号は、導
線22を介して他の増幅器23に供給され、この増幅器
の出力側は、再びマイクロプロセッサ24に接続されて
いる。このマイクロプロセッサからもう1つの導線が目
標値発信機25に案内され、この目標値発信機は、調節
装置26(X位差計)によって予備調節される。センサ
ー21は、基板2の層特性のある程度の変化を配球する
ので、このことから、目標値発信機機25の出力側で所
謂スライド式の目S値が特徴し、この目標値は導線27
を介してa4振器19に供給されることが判明する。そ
のことにより、−1i器19中で信号が制御技術的に相
互に結合され、この信号は、センサー15および21の
出力信号に相当する。完成層の性質は、基板2の移動速
度に相当する。センサー210時間的遅延で初めて検出
することができるので、層特性に相当する測定信号は、
第1制御回路の時定数に応じて大きい時間的遅延で初め
て生じる。一般に、遅延は、少なくとも0・5秒になる
。目標値発信−25を介してml 4弁11にまでのセ
ンサー21の素子 4は、大きい時定数を有する第2制
御回路であり、この場合調整器19からの$1制御回路
と第2制御回路の素子は、同一のものである。
ンサー21が存在し、この第2センサーは、測定すべき
層考性に応じて光センサーおよび/または電気的センサ
ーであることができる。このセンサーの出力信号は、導
線22を介して他の増幅器23に供給され、この増幅器
の出力側は、再びマイクロプロセッサ24に接続されて
いる。このマイクロプロセッサからもう1つの導線が目
標値発信機25に案内され、この目標値発信機は、調節
装置26(X位差計)によって予備調節される。センサ
ー21は、基板2の層特性のある程度の変化を配球する
ので、このことから、目標値発信機機25の出力側で所
謂スライド式の目S値が特徴し、この目標値は導線27
を介してa4振器19に供給されることが判明する。そ
のことにより、−1i器19中で信号が制御技術的に相
互に結合され、この信号は、センサー15および21の
出力信号に相当する。完成層の性質は、基板2の移動速
度に相当する。センサー210時間的遅延で初めて検出
することができるので、層特性に相当する測定信号は、
第1制御回路の時定数に応じて大きい時間的遅延で初め
て生じる。一般に、遅延は、少なくとも0・5秒になる
。目標値発信−25を介してml 4弁11にまでのセ
ンサー21の素子 4は、大きい時定数を有する第2制
御回路であり、この場合調整器19からの$1制御回路
と第2制御回路の素子は、同一のものである。
更に、基板2の途中で反応帯域14を有する、マグネト
ロン陰極4から形成された被覆ステーションの直前に被
覆ステーション中に進入する基板の性質を検出するため
の第3センサー28が配置され、この第3センサーは、
第3増幅器29によりマイクロプロセッサ24に接続さ
れている。マイクロプロセッサ24中でセンサー21の
信号と、センサー28の信号との比較が行なわれ、した
がって基板の性質を反応帯域14を有する被覆ステーシ
ョン中で変えることのみが検出される。この方法は、特
に反応帯域14を有する被覆ステーションがなおもう1
つの被覆ステーションを前接している場合に重要であり
、したがって1つまたはそれ以上の先行する被覆を有す
る基板は、反応帯域′14中に進行する。
ロン陰極4から形成された被覆ステーションの直前に被
覆ステーション中に進入する基板の性質を検出するため
の第3センサー28が配置され、この第3センサーは、
第3増幅器29によりマイクロプロセッサ24に接続さ
れている。マイクロプロセッサ24中でセンサー21の
信号と、センサー28の信号との比較が行なわれ、した
がって基板の性質を反応帯域14を有する被覆ステーシ
ョン中で変えることのみが検出される。この方法は、特
に反応帯域14を有する被覆ステーションがなおもう1
つの被覆ステーションを前接している場合に重要であり
、したがって1つまたはそれ以上の先行する被覆を有す
る基板は、反応帯域′14中に進行する。
図面は、基板上への反応性層の付着を制御する本発明に
よる装置の1実施例を示す略図である。 2・・・基板、4・・・マグネトロン陽極、9・・・ガ
ス分配装置、11・・・制御弁、12・・・反応ガス源
、14・・・反応帯域、15・・・光センサー,17・
・・分光光度計装置、11a・・・出力側、18・・・
増幅器、19・・・調整器、20・・・制御素子、21
・・・第2センサー、23・・・第2増幅器、24・・
・マイクロプロセッサ、25・・・目標値発信機、28
・・・第5センサー、29・・・第3増幅器。
よる装置の1実施例を示す略図である。 2・・・基板、4・・・マグネトロン陽極、9・・・ガ
ス分配装置、11・・・制御弁、12・・・反応ガス源
、14・・・反応帯域、15・・・光センサー,17・
・・分光光度計装置、11a・・・出力側、18・・・
増幅器、19・・・調整器、20・・・制御素子、21
・・・第2センサー、23・・・第2増幅器、24・・
・マイクロプロセッサ、25・・・目標値発信機、28
・・・第5センサー、29・・・第3増幅器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、層材料の少なくとも1つの導電性成分からなるター
ゲットを有する一定の効率で運転されるマグネトロン陰
極の場合にスパッタリング過程のプラズマ中でターゲッ
ト材料の少なくとも1つのスペクトル線の強さを評価し
ながら、この強さに依存して反応ガス流入量を制御し、
かつこの反応ガスを前記強さに対する目標値の設定下に
ターゲットに隣接して分配させることにより、基板上へ
の反応性層の付着を制御する方法において、 a)プラズマ中での前記スペクトル線の強さの測定をタ
ーゲットと基板との間で行ない、b)反応ガス流入量の
制御を層形成の間にできるだけ短い時定数で行ない、こ
の場合前記目標値は、完成層の少なくとも1つの性質に
依存して、所定の層の性質ができるだけ不変に保持され
るようにスムーズに調節されることを特徴とする、 基板上への反応性層の付着を制御する方法。 2、前記強度の信号を第1制御回路中で増幅し、電気的
に処理し、かつ150ms以下、特に50ms以下の時
定数で反応ガス流入量を制御し、前記の第1制御回路に
対して記載した目標値を第2制御回路中で形成させ、こ
の制御回路に少なくとも1つの層特性から得られた第1
測定信号を供給する、請求項1記載の方法。 3、少なくとも1つの層特性の測定を被覆帯域の外で行
ない、かつ0.5秒以上の時定数を有する第2制御回路
に供給する、請求項2記載の方法。 4、基板特性を被覆過程前に特徴づける他の測定信号を
第2制御回路に供給し、第1測定信号を第2測定信号と
比較し、かつ比較結果を第1制御回路の目標値に対して
補正値として使用する、請求項2記載の方法。 5、ターゲット表面の状態調節の経過後に、反応ガス流
量を時間的にプログラミングし、少なくとも1つの層特
性の目標値が反応ガスのほぼ定められた流れの中で達成
されるまで単調に所定の調節時間で上昇させることによ
り、処理パラメータを作業点の付近で必要とされる層特
性に対して調節する、請求項1記載の方法。 6、状態調節時間および反応ガスの流量に対する調節時
間の経過後に得られる、少なくとも1つの強さの信号に
対する実測値を層特性に対する目標値と比較し、かつ比
較値から第1制御回路に対する目標値を形成させる、請
求項5記載の方法。 7、層材料の少なくとも1つの導電性成分からなるター
ゲットを有する一定の効率で運転されるマグネトロン陰
極の場合にスパッタリング過程のプラズマ中でターゲッ
ト材料の少なくとも1つのスペクトル線の強さを評価し
ながら、この強さに依存して反応ガス流入量を制御し、
かつこの反応ガスを前記強さに対する目標値の設定下に
ターゲットに隣接して分配させることにより、基板上へ
の反応性基の付着を制御する装置において、 a)分光光度計装置(17)の光センサー(15)がマ
グネトロン陰極(4)と基板(2)との間の反応帯域(
14)中に方向を定め、この場合センサー(15)の光
路がターゲット表面と平行に配向されかつこのターゲッ
ト表面と著しく近接するように配置され、 b)ガス分配装置(9)がターゲット表面に隣接して配
置され、かつ制御弁(11)を介して反応ガス源(12
)と結合され、 c)分光光度計装置(16)の出力側(17a)が増幅
器(18)および調整器(19)を介して制御弁(11
)のための制御素子(20)と接続され、この場合光セ
ンサー(15)、分光光度計装置(17)、増幅器(1
8)、調整器(19)、制御素子(20)および制御弁
(11)は、短い時定数を有する第1制御回路を形成し
、 d)被覆される基板(2)の直ぐ前方に第2センサー(
21)が被覆される基板の少なくとも1つの特性のため
に配置され、かつ第2増幅器(23)に接続され、この
第2増幅器がさらに調整器(19)のための目標値発信
機(25)に接続され、この場合第2センサー(21)
、第2増幅器(23)、目標値発信機(25)、調整器
(19)、制御素子(20)およびこの制御素子に後接
された制御弁は、第1制御回路の場合よりも長い時定数
を有する第2制御回路を形成し、その際第1制御回路と
第2制御回路とは調整器(19)中で一緒に接続されて
いることを特徴とする、基板上への反応性基の付着を制
御する装置。 8、マグネトロン陰極(4)から形成された被覆ステー
ションの直ぐ前方で基板(2)への途中で被覆ステーシ
ョン中へ走行する基板の特性を検出するために第3セン
サー(28)が配置され、かつ第3増幅器(29)を介
してマイクロプロセッサ(24)に接続されている、請
求項7記載の装置。
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