特許 6104967 基板をコーティングするための方法およびコータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6104967

(24)【登録日】2017年3月10日

(45)【発行日】2017年3月29日

(54)【発明の名称】基板をコーティングするための方法およびコータ

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/35 20060101AFI20170316BHJP

   C23C 14/34 20060101ALI20170316BHJP

   H01L 21/285 20060101ALI20170316BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/35 B

   C23C14/34 B

   H01L21/285 S

【請求項の数】15

【外国語出願】

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2015-42897(P2015-42897)

(22)【出願日】2015年3月4日

(62)【分割の表示】特願2012-531432(P2012-531432)の分割

【原出願日】2010年9月30日

(65)【公開番号】特開2015-148014(P2015-148014A)

(43)【公開日】2015年8月20日

【審査請求日】2015年4月3日

(31)【優先権主張番号】09172133.2

(32)【優先日】2009年10月2日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】ベンダー， マルクス

(72)【発明者】

【氏名】ハニカ， マルクス

(72)【発明者】

【氏名】シェア， エヴリン

(72)【発明者】

【氏名】ピエラリージ， ファビオ

(72)【発明者】

【氏名】マーンケ， ギド

【審査官】 田中 則充

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−０８３４０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０２９８６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ１４／００−１４／５８

Ｈ０１Ｌ２１／２８５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転ターゲット（２０）を有する少なくとも１つのカソード組立体（１０）を用いて基板（１００）をコーティングするための方法であって、前記回転ターゲットが、前記回転ターゲット内に配置される磁石組立体（２５）を含み、
所定の第１の時間間隔の間、前記基板（１００）から前記回転ターゲットの軸（２１）に垂直に延びる平面（２２）に対して、前記磁石組立体が非対称に位置合わせされるように、前記磁石組立体を第１の位置に配置することであって、前記平面が前記回転ターゲット内でゼロ角位置を規定し、前記所定の第１の時間間隔が、少なくとも１秒である、配置することと、
前記磁石組立体を前記第１の位置から前記平面に対して非対称に位置合わせされる第２の位置に移動させることであって、前記磁石組立体が前記第１の位置から前記第２の位置に移動する場合、前記ゼロ角位置を通過する、移動させることと、
所定の第２の時間間隔の間、前記第２の位置に、前記磁石組立体を配置することであって、前記所定の第２の時間間隔が、少なくとも１秒である、配置することと、
前記回転ターゲットに、コーティング期間、経時的に変えられる電圧を供給することであって、前記磁石組立体が前記第１の位置から前記第２の位置へ移動する間、前記回転ターゲットに供給される電圧が、前記磁石組立体が前記第１の位置または前記第２の位置に配置されているときに前記回転ターゲットに供給される電圧に比べて減少される、供給すること、を含み、
前記磁石組立体が前記第１の位置から前記第２の位置へ移動する間、前記回転ターゲットに供給される電圧は、前記磁石組立体が前記第１の位置または前記第２の位置に配置されているときに前記基板上に材料が堆積される間、前記回転ターゲットに供給される電圧の３５％未満、または、１０％未満、または、５％未満の値まで減少される、方法。

【請求項2】

回転ターゲット（２０）を有する少なくとも１つのカソード組立体（１０）を用いて基板（１００）をコーティングするための方法であって、前記回転ターゲットが、前記回転ターゲット内に配置される磁石組立体（２５）を含み、
所定の第１の時間間隔の間、前記基板（１００）から前記回転ターゲットの軸（２１）に垂直に延びる平面（２２）に対して、前記磁石組立体が非対称に位置合わせされるように、前記磁石組立体を第１の位置に配置することであって、前記平面が前記回転ターゲット内でゼロ角位置を規定し、前記所定の第１の時間間隔が、少なくとも１秒である、配置することと、
前記磁石組立体を前記第１の位置から前記平面に対して非対称に位置合わせされる第２の位置に移動させることであって、前記磁石組立体が前記第１の位置から前記第２の位置に移動する場合、前記ゼロ角位置を通過する、移動させることと、
所定の第２の時間間隔の間、前記第２の位置に、前記磁石組立体を配置することであって、前記所定の第２の時間間隔が、少なくとも１秒である、配置することと、
前記回転ターゲットに、コーティング期間、経時的に変えられる電圧を供給することであって、前記磁石組立体が前記第１の位置から前記第２の位置へ移動する間、前記回転ターゲットに供給される電圧が、前記磁石組立体が前記第１の位置または前記第２の位置に配置されているときに前記回転ターゲットに供給される電圧に比べて減少される、供給すること、を含み、
前記磁石組立体が前記第１の位置から前記第２の位置へ移動する間、前記回転ターゲットに供給される電圧が、実質的にゼロである、方法。

【請求項3】

回転ターゲット（２０）を有する少なくとも１つのカソード組立体（１０）を用いて基板（１００）をコーティングするための方法であって、前記回転ターゲットが、前記回転ターゲット内に配置される磁石組立体（２５）を含み、
所定の第１の時間間隔の間、前記基板（１００）から前記回転ターゲットの軸（２１）に垂直に延びる平面（２２）に対して、前記磁石組立体が非対称に位置合わせされるように、前記磁石組立体を第１の位置に配置することであって、前記平面が前記回転ターゲット内でゼロ角位置を規定し、前記所定の第１の時間間隔が、少なくとも１秒である、配置することと、
前記磁石組立体を前記第１の位置から前記平面に対して非対称に位置合わせされる第２の位置に移動させることであって、前記磁石組立体が前記第１の位置から前記第２の位置に移動する場合、前記ゼロ角位置を通過する、移動させることと、
所定の第２の時間間隔の間、前記第２の位置に、前記磁石組立体を配置することであって、前記所定の第２の時間間隔が、少なくとも１秒である、配置することと、
前記回転ターゲットに、コーティング期間、経時的に変えられる電圧を供給することであって、前記磁石組立体が前記第１の位置から前記第２の位置へ移動する間、前記回転ターゲットに供給される電圧が、前記磁石組立体が前記第１の位置または前記第２の位置に配置されているときに前記回転ターゲットに供給される電圧に比べて減少される、供給すること、を含み、
前記磁石組立体が前記第１の位置から前記第２の位置へ移動する間、前記回転ターゲットに供給される電圧が、スパッタリングを停止させるしきい値まで減少される、方法。

【請求項4】

回転ターゲット（２０）を有する少なくとも１つのカソード組立体（１０）を用いて基板（１００）をコーティングするための方法であって、前記回転ターゲットが、前記回転ターゲット内に配置される磁石組立体（２５）を含み、
所定の第１の時間間隔の間、前記基板（１００）から前記回転ターゲットの軸（２１）に垂直に延びる平面（２２）に対して、前記磁石組立体が非対称に位置合わせされるように、前記磁石組立体を第１の位置に配置することであって、前記平面が前記回転ターゲット内でゼロ角位置を規定し、前記所定の第１の時間間隔が、少なくとも１秒である、配置することと、
前記磁石組立体を前記第１の位置から前記平面に対して非対称に位置合わせされる第２の位置に移動させることであって、前記磁石組立体が前記第１の位置から前記第２の位置に移動する場合、前記ゼロ角位置を通過する、移動させることと、
所定の第２の時間間隔の間、前記第２の位置に、前記磁石組立体を配置することであって、前記所定の第２の時間間隔が、少なくとも１秒である、配置することと、
前記回転ターゲットに、コーティング期間、経時的に変えられる電圧を供給することであって、前記磁石組立体が前記第１の位置から前記第２の位置へ移動する間、前記回転ターゲットに供給される電圧が、前記磁石組立体が前記第１の位置または前記第２の位置に配置されているときに前記回転ターゲットに供給される電圧に比べて減少される、供給すること、を含み、
経時的に変えられる前記電圧が方形波形を有し、前記電圧が、前記所定の第１の時間間隔の間、一定レベルを維持し、前記所定の第２の時間間隔の間、一定レベルを維持し、前記磁石組立体が前記第１の位置から前記第２の位置へ移動する間、減少される、方法。

【請求項5】

回転ターゲット（２０）を有する少なくとも１つのカソード組立体（１０）を用いて基板（１００）をコーティングするための方法であって、前記回転ターゲットが、前記回転ターゲット内に配置される磁石組立体（２５）を含み、
所定の第１の時間間隔の間、前記基板（１００）から前記回転ターゲットの軸（２１）に垂直に延びる平面（２２）に対して、前記磁石組立体が非対称に位置合わせされるように、前記磁石組立体を第１の位置に配置することであって、前記平面が前記回転ターゲット内でゼロ角位置を規定し、前記所定の第１の時間間隔が、少なくとも１秒である、配置することと、
前記磁石組立体を前記第１の位置から前記平面に対して非対称に位置合わせされる第２の位置に移動させることであって、前記磁石組立体が前記第１の位置から前記第２の位置に移動する場合、前記ゼロ角位置を通過する、移動させることと、
所定の第２の時間間隔の間、前記第２の位置に、前記磁石組立体を配置することであって、前記所定の第２の時間間隔が、少なくとも１秒である、配置することと、
前記回転ターゲットに、コーティング期間、経時的に変えられる電圧を供給することであって、前記磁石組立体が前記第１の位置から前記第２の位置へ移動する間、前記回転ターゲットに供給される電圧が、前記磁石組立体が前記第１の位置または前記第２の位置に配置されているときに前記回転ターゲットに供給される電圧に比べて減少される、供給すること、または、一定である前記回転ターゲットへの電圧を供給することと、
所定の第３の時間間隔の間、前記平面（２２）に対して非対称に位置合わせされる第３の位置に、前記少なくとも１つの磁石組立体を配置することと、
所定の第４の時間間隔の間、前記平面（２２）に対して非対称に位置合わせされる第４の位置に、前記少なくとも１つの磁石組立体を配置すること、を含み、
前記第３の位置の角度と前記第４の位置の角度の絶対値が、前記第１の位置の角度と前記第２の位置の角度の絶対値よりも大きく、
前記少なくとも１つの磁石組立体を前記第１の位置に配置する期間、および前記少なくとも１つの磁石組立体を前記第２の位置に配置する期間、前記電圧が第１の非ゼロ値に保たれ、
前記少なくとも１つの磁石組立体を前記第３の位置に配置する期間、および前記少なくとも１つの磁石組立体を前記第４の位置に配置する期間、前記電圧が第２の非ゼロ値に保たれ、
前記第１の非ゼロ値が前記第２の非ゼロ値よりも大きい、方法。

【請求項6】

前記磁石組立体が、全コーティング時間の少なくとも８０％の間、非対称に位置合わせされる第１および第２の位置に配置される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

前記磁石組立体が、全コーティング時間の少なくとも９５％の間、非対称に位置合わせされる第１および第２の位置に配置される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記第１の位置から前記第２の位置へ前記磁石組立体を移動させる間の全移動時間が、１秒未満の範囲である、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記磁石組立体が前記第１の位置に配置される場合、前記磁石組立体（２５）が１５°と４５°の間の絶対角に配置され、前記磁石組立体が前記第２の位置に配置される場合、前記磁石組立体が１５°と４５°の間の絶対角に配置される、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

所定の第３の時間間隔の間、前記平面（２２）に対して非対称に位置合わせされる第３の位置に、前記少なくとも１つの磁石組立体を配置することと、
所定の第４の時間間隔の間、前記平面（２２）に対して非対称に位置合わせされる第４の位置に、前記少なくとも１つの磁石組立体を配置することとをさらに含み、
前記第３の位置の角度と前記第４の位置の角度の絶対値が、前記第１の位置の角度と前記第２の位置の角度の絶対値よりも大きい、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記少なくとも１つの磁石組立体を前記第１の位置に配置する期間、および前記少なくとも１つの磁石組立体を前記第２の位置に配置する期間、前記電圧が第１の非ゼロ値に保たれ、
前記少なくとも１つの磁石組立体を前記第３の位置に配置する期間、および前記少なくとも１つの磁石組立体を前記第４の位置に配置する期間、前記電圧が第２の非ゼロ値に保たれ、
前記第１の非ゼロ値が前記第２の非ゼロ値よりも大きい、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記少なくとも１つの磁石組立体を前記第１の位置におよび前記第２の位置に配置することが、前記少なくとも１つの磁石組立体を前記第３の位置におよび前記第４の位置に配置することより前に行われる、請求項１０または１１に記載の方法。

【請求項13】

前記第２の位置が前記平面において鏡映される前記第１の位置に対応し、かつ／または前記第４の位置が前記平面において鏡映される前記第３の位置に対応する、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

前記所定の第１の時間間隔と前記所定の第２の時間間隔が同一であり、かつ／または前記所定の第３の時間間隔と前記所定の第４の時間間隔が同一である、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項15】

前記カソード組立体は、前記回転ターゲットがその上に取り付けられた回転シャフトを含み、前記方法が、
前記カソード組立体の動作中、前記回転シャフトを回転させること、を含む、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板をコーティングするための方法および基板をコーティングするためのコータに関する。より具体的には、本開示は、特にスパッタリングによって、基板をコーティングするための方法および基板をコーティングするためのコータに関する。より具体的には、本開示は、マグネトロンスパッタリングを対象としており、ターゲットは、典型的には回転ターゲットである。さらに具体的には、本方法およびコータは、静的スパッタリング堆積を対象とする。本開示は特に、基板の堆積、パターニング、および処理、ならびにコーティングの際に使用される装置、プロセスおよび材料を含む基板コーティング技術解決手段に関し、代表例としては、限定するものではないが、半導体材料および誘電体材料、半導体デバイスおよび誘電体デバイス、シリコンをベースとするウエハ、フラットパネルディスプレイ（ＴＦＴなど）、マスクおよびフィルタ、エネルギー変換装置およびエネルギーストレージ（光電池、燃料電池、およびバッテリ）、固体照明装置（ＬＥＤおよびＯＬＥＤなど）、磁気ストレージおよび光学ストレージ、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）およびナノ電気機械システム（ＮＥＭＳ）、微小光学および光電子機械システム（ＭＯＭＳおよびＯＥＭＳ）、微小光学および光電子デバイス、透明基板、建築用ガラスおよび自動車用ガラス、金属箔およびポリマー箔とパッケージングのためのメタライゼーションシステム、ならびにマイクロ成形およびナノ成形に関係する用途が挙げられる。

【背景技術】

【0002】

多くの用途において、基板上にコーティング材料の薄い層を堆積することが所望される。層を堆積するための既知の技術は、特に蒸着およびスパッタリングである。

【0003】

スパッタリングは、基板の表面上に様々な材料の薄膜を堆積するために使用される、真空コーティングプロセスである。例えば、スパッタリングは、アルミニウムの薄い層などの金属層またはセラミックスを堆積するために使用され得る。スパッタリングプロセスの期間、高電圧によって加速される不活性ガスまたは反応性ガスのイオンを用いてターゲットの表面を衝撃することによって、コーティング材料が、その材料からなるターゲットから被覆される基板へ搬送される。ガスイオンがターゲットの外面に当たると、ガスイオンの運動量が材料の原子に伝達され、そのため、原子の一部が、ターゲット表面から脱出するために、原子の結合エネルギーに打ち勝つための十分なエネルギーを得て、表面に堆積することができる。その上に、材料の原子が、所望の材料の膜を形成する。堆積膜の厚さは、とりわけ、スパッタリングプロセスに基板をさらした持続時間に依存する。

【0004】

堆積層の品質をさらに改善することが、継続的に要望されている。層を用いて基板をコーティングするとき、基板上の層が高い均質性を有することが所望される。特に、基板上の堆積層の厚さが、基板全体にわたって、できるだけ均一であることが所望される。成長した結晶構造、固有抵抗、および層の応力などの特性に関して、高い程度の均質性を有することが、さらに所望される。例えば、金属化層の製造では、信号遅延は層の厚さに依存し、そのため、例えば、ディスプレイの製造では、厚さの変動が、若干異なる時間に画素が通電される結果を生じる可能性がある。均一な層の厚さに依拠することは、層をエッチングするとき、異なる場所で同じ結果を達成するために、さらに重要である。

【0005】

堆積層のこれらの特性を改善するために、スパッタリングの期間、回転ターゲット内で磁石を揺動させることが提案されている。換言すれば、マグネトロンスパッタのカソードの磁石がゼロ点の周りを、ある最大外部位置の間で、一定の角速度で、常に動かされることが示唆されてきた。

【0006】

しかし、このことによって、均質性にはまだ改善の余地がある結果となることが判明した。

【発明の概要】

【0007】

上記を鑑みて、基板をコーティングするための方法および基板をコーティングするためのコータが提供される。

【0008】

一態様によれば、少なくとも１つのカソード組立体を備える、基板をコーティングするための方法が提供される。カソード組立体は、その中に配置される、少なくとも１つの磁石組立体を備える回転ターゲットを有する。方法は、少なくとも１つの磁石組立体が、基板から回転ターゲットの軸に垂直に延びる平面に対して非対称に位置合わせされるように、少なくとも１つの磁石組立体を、所定の第１の時間間隔の間、第１の位置に配置することを含む。方法は、少なくとも１つの磁石組立体を、所定の第２の時間間隔の間、前記平面に対して非対称に位置合わせされる第２の位置に配置することと、コーティングの期間、経時的に変えられる電圧を回転ターゲットに供給することとをさらに含む。

【0009】

別の態様によれば、回転湾曲ターゲットを有する少なくとも１つのカソード組立体と、少なくとも１つのカソード組立体の回転湾曲ターゲットの中に配置される２つの磁石組立体とを備える、基板をコーティングするためのコータが提供される。２つの磁石組立体間の距離は、変えられ得る。

【0010】

さらなる態様、詳細、利点および特徴は、従属請求項、説明および添付の図面から明らかである。

【0011】

実施形態は、また、開示の方法のそれぞれを実施するための装置を対象とし、各記載の方法のステップを実行するための装置部品を含む。これらの方法のステップは、ハードウェア構成要素、適切なソフトウェアによるコンピュータプログラム、この２つの任意の組合せまたは任意の他のやり方によって実行され得る。さらに、実施形態は、また、記載の装置が動作する方法または記載の装置が製造される方法を対象とする。実施形態は、この装置の機能を実施するため、または装置の部品を製造するための方法のステップを含む。

【0012】

本発明の他のより詳細な態様中で示される上記の一部は、以下の説明中に記載され、図面を参照して部分的に図示されることになる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本明細書に記載の実施形態による、基板にコーティングするための方法を図示するコータの概略断面図である。

【図2】本明細書に記載の実施形態による、基板にコーティングするための方法を図示するコータの概略断面図である。

【図3a】本明細書に記載の実施形態による、基板にコーティングするための方法を図示するコータの概略断面図である。

【図3b】本明細書に記載の実施形態による、基板にコーティングするための方法を図示するコータの概略断面図である。

【図4】本明細書に記載の実施形態による、基板にコーティングするための方法を図示するコータの概略断面図である。

【図5】本明細書に記載の実施形態による、コータの概略断面図である。

【図6】本明細書に記載の実施形態による、磁石組立体の角位置と堆積層の均一性の間の関係を示す概略図である。

【図7】本明細書に記載の実施形態による、待ち時間と全体のコーティング時間の比と堆積層の均一性の間の関係を示す概略図である。

【図8】本明細書に記載の実施形態による、カソード組立体に印加される例示的な方形波電圧を示す概略図である。

【図9】本明細書に記載の実施形態による、カソード組立体に印加される例示的な正弦波電圧を示す概略図である。

【図10】基板をコーティングするために配置された、カソード組立体の配列の概略断面図である。

【図11】本明細書に記載の実施形態による、結果として得られた堆積形状を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図面の以下の説明の中では、同一の参照番号は同一の構成要素のことを言う。一般的に、個々の実施形態に関して、相違のみが記載される。

【0015】

本明細書に記載されるとき、基板を、材料を用いてコーティングするプロセスは、典型的には、薄膜塗布のことを言う。用語「コーティング」および用語「堆積」は、本明細書において同義語として使用される。本明細書で記載される実施形態において使用される典型的なコーティングプロセスは、スパッタリングである。

【0016】

一般的に、スパッタリングは、ダイオードスパッタリングまたはマグネトロンスパッタリングとして行われ得る。マグネトロンスパッタリングは、その堆積速度がかなり速いという点で、特に有利である。典型的には、磁石が回転ターゲットの中に配置される。本明細書において使用されるとき、回転ターゲットは、典型的には回転湾曲ターゲットである。自由電子をターゲット表面の直下に生成される、生成された磁場の中に閉じ込めるため、１つの磁石または複数の磁石をターゲットの後ろ、すなわち回転ターゲットの場合、ターゲットの内側に配することにより、これらの電子は磁場の中を動くように強制され、脱出することができない。このことが、ガス分子をイオン化する確率を、典型的には数桁高める。このことが、今度は堆積速度を著しく速める。

【0017】

基板がコーティングの期間連続的に動かされる（「動的コーティング」）場合があり、または被覆される基板がコーティングの期間静止する（「静的コーティング」）。静的コーティングは、コーティングのために使用されるターゲット材料の量が動的コーティングと比較して少ない場合に有利である。というのは、動的コーティングの場合、しばしば基板ホルダも同様に被覆されるからである。静的コーティングは、特に大面積基板のコーティングを可能にする。コーティング区域の中に基板が入れられ、コーティングが実施され、コーティング区域から基板が再び取り出される。

【0018】

スパッタリングは、ディスプレイの製造において使用され得る。より詳細には、スパッタリングは、電極またはバスの生成などのメタライゼーションのために使用され得る。スパッタリングは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の生成のためにも使用される。スパッタリングは、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）層の生成のためにも使用され得る。

【0019】

スパッタリングは、薄膜太陽電池の製造においても使用され得る。一般に、薄膜太陽電池は、バックコンタクト、吸収層、および透明導電酸化物層（ＴＣＯ）を備える。典型的には、バックコンタクトおよびＴＣＯ層はスパッタリングによって製造され、一方吸収層は、典型的には、化学気相堆積プロセスで作られる。

【0020】

化学気相堆積などの蒸着プロセスと比較して、スパッタリングは、蒸着されず、スパッタされ得る材料の場合にも有利である。さらに、製造された層の基板への接着は、典型的には、蒸着プロセスの場合よりスパッタリングプロセスの場合のほうが、より強い。さらに、スパッタリングは指向性プロセスであり、そのため、材料の大部分が基板に移送され、したがって（蒸着を利用する場合のように）堆積装置の内部を被覆しない。

【0021】

本明細書において使用されるとき、用語「基板」は、例えばウエハまたはガラスプレートといった非可撓性基板とウエブおよび箔などのフレキシブル基板の両方を包含するものとする。典型的には、本開示は、静的コーティングを対象とする。ほとんどの場合、基板は、例えば太陽電池の製造において使用されるガラスプレートなどの非可撓性基板である。用語「コーティング」は、特にスパッタリングを含むものとする。したがって、本明細書において記載されるとき、コータは、典型的にはスパッタ装置であり、カソード組立体は、スパッタカソードである。

【0022】

本明細書において使用されるとき、用語「磁石組立体」は、磁場を生成することが可能なユニットである。典型的には、磁石組立体は永久磁石からなる。この永久磁石は、典型的には、自由電子が回転ターゲット表面の下に生成される、生成された磁場の中に閉じ込められるように、回転ターゲットの中に配される。多くの実施形態において、磁石組立体は、磁石ヨークを備える。一態様によれば、磁石組立体は、回転チューブの中で動くことができる。磁石組立体を動かすことにより、より具体的には、磁石組立体を、回転中心としての回転チューブの軸に沿って回転させることにより、スパッタされる材料が、様々な方向に向けられ得る。

【0023】

本開示の一態様によれば、回転ターゲットに印加される電圧は、経時的に変えられる。すなわち、非定常電圧が回転ターゲットに印加される。典型的には、スパッタ電力が、磁石組立体の位置によって変化をうける。特に、スパッタ電力は、通常、回転ターゲットに印加される電圧に直接対応する。０Ｖに近い値を除いて、印加電圧とスパッタ電力の間の関係は、第一近似で直線的である。したがって、スパッタ電力をかける１つのやり方は、スパッタ電力が経時的に変えられることである。

【0024】

図１は、基板ホルダ１１０上に配置された基板１００を、概略的に図示する。カソード組立体１０の回転ターゲット２０は、基板１００の上に配置される。負の電位が回転ターゲットに印加される。磁石組立体２５は、回転ターゲット２０の中に置かれ、概略的に示される。多くの実施形態において、正の電位が印加されるアノード（図１には図示せず）は、回転ターゲットの近くに配置される。そのようなアノードは、バーの形状を有し、バーの軸が、典型的には、角チューブの軸に平行に配される場合がある。他の実施形態において、個別のバイアス電圧が基板に印加される場合がある。本明細書において使用されるとき、「磁石組立体を配置すること」は、一般に、磁石組立体がある一定の位置に置かれて、コータを操作することと理解されるべきである。

【0025】

本明細書において記載される実施形態で使用されるとき、典型的な永久磁石は、２つのＮ極および１つのＳ極を有する。これらの極は、それぞれ、磁石組立体の表面のことを言う。表面は、典型的には、磁石組立体の内側から回転ターゲットに向いている。

【0026】

多くの場合、１つの極が中央に配置され、一方２つの反対の極は、１つの極に隣接して配される。図１において、磁石組立体２５の拡大表示が、そのような状況を図示するために示される。示したように、Ｓ極が中央に配置され、一方Ｎ極がＳ極を枠に入れる。極表面の形状は、極がその中に配置される回転湾曲ターゲットの湾曲に適合され得る。多くの実施形態において、各極の表面は平面を画定する。磁極の平面は、典型的には平行ではない。しかし、中央に配された極の表面によって画定される平面は、外側の磁極の極によって画定される平面の配向の、典型的には、正確に中央である配向を有する。より数学的な用語では、外側極表面の垂直ベクトルの構成要素を加算すると、正確に、内側極表面の垂直ベクトルの構成要素の総和となる。

【0027】

本説明中の用語「垂直」は、図１に示すような垂直配向のことを言う。より一般的な用語では、用語「垂直」は、基板の配向のことを言う。すなわち、「磁石組立体が非ゼロ位置に配置される」という語句は、磁石組立体の全ての極表面のベクトル和として画定される平均表面が、基板表面の配向とは異なる配向を有する状況を述べている。

【0028】

基板の表面は、図に示される、水平に配された平面を画定する。一般に、基板から回転ターゲットの軸に垂直に延びる平面を考えることができる。多くの実施形態において、この平面は、基板ホルダにも垂直である。この平面は、本明細書において、「基板−ターゲット相互接続平面」と呼ばれるものとする。図１、図３ａおよび図３ｂにおいて、この平面は、垂直に配された点線２２として例示的に示される。

【0029】

図に示される実施形態は、水平に配された基板の上に配される回転ターゲットを図示しており、基板−ターゲット相互接続平面がこれらの実施形態に関して例証的に説明されているが、空間内で基板の配向が垂直であることも可能であることが言及されるべきである。特に、大面積コーティングを考えると、基板が垂直に配向されると、基板の移送および基板の取り扱いを簡略化し容易にすることができる。他の実施形態において、基板を水平配向と垂直配向の間のどこかに配することも可能である。

【0030】

本開示の一態様によれば、磁石組立体は、所定の時間間隔の間、基板−ターゲット相互接続平面に対して非対称に位置合わせされる。「ある時間の間非対称に位置合わせされた磁石組立体を配置すること」という語句は、磁石組立体を非対称に配置して、磁石組立体をある時間の間その位置に正確に保つことと理解されるべきであることに留意すべきである。典型的には、この所定の時間間隔は、０．１秒より長く、より典型的には１秒、より典型的には１０秒より長く、さらにより典型的には３０秒より長い。

【0031】

典型的には、回転型湾曲ターゲットは円筒の形状を有する。円筒内の磁石組立体などの要素の角位置を指定するために、円筒座標を参照することができる。角位置に特に注目する場合、本開示では、位置の表示に角度が使用される。本開示では、ゼロ角位置は、回転ターゲット内で基板に最も近い位置と規定されるものとする。したがって、ゼロ角位置は、典型的には、直接基板ターゲット接続平面２２内にある。

【0032】

本開示の態様によれば、磁石組立体は、所定の時間間隔の間、回転ターゲット内の非ゼロ角位置に配置される。これは、図２に図示されているものである。より具体的には、これは図３ａにも示されており、図３ａでは磁石組立体２５がゼロ角位置に対して−αの角度に配置されている。磁石組立体は、次いで第２の非ゼロ角位置に動かされる。図３ｂは、所定の時間間隔の間、磁石組立体がゼロ角位置に対して＋αの角度に配置されている実施形態を図示している。本明細書において記載されるとき、負の角度は左への偏位のことを言うものとし、一方正の角度は右への偏位のことを言うものとする。

【0033】

磁石組立体を非ゼロ角位置に配置すること、すなわち磁石組立体が基板−ターゲット相互接続平面に非対称に位置合わせされることによって、プラズマは、基板に最も近いターゲット表面の上の区域ではなく、横方向に配された区域に生成されることになる。したがって、スパッタの変化が増加し、その結果、磁石組立体の位置がそのように傾くことによって、基板ホルダまたはコーティング室内の壁などの被覆されることを考えられていない区域で、より速いコーティング速度となる可能性がある。したがって換言すれば、効率が低下する結果となる可能性がある。

【0034】

この状況にも関わらず、驚くべきことに、磁石が直接基板ターゲット接続平面に非対称に位置合わされて配置することによって、基板上の堆積層の均質性が増加され得ることが、本開示の発明者によって見出された。層の均質性について話すとき、層の均質性とは、主に基板上の被覆された区域全体にわたる層の厚さ、結晶構造、固有抵抗、および層の応力の均一性として理解されるものとする。

【0035】

一態様によれば、基板をコーティングするとき、磁石組立体は、第１の所定の時間間隔の間、第１の非ゼロ角位置に配置される。磁石組立体は、次いで第２の非ゼロ角位置に動かされ、第２の所定の時間間隔の間、その位置に保たれる。典型的には、第１の所定の時間間隔、すなわち磁石組立体が第１の非ゼロ角位置に保たれる間の時間間隔、および第２の所定の時間間隔、すなわち磁石組立体が第２の非ゼロ角位置に配置される時間間隔は同一である。さらに、実施形態によれば、第１の位置の角度の絶対値と第２の位置の角度の絶対値は同一である。典型的には、第２の位置は、第１の位置が直接基板ターゲット接続平面で鏡映された位置に対応する。

【0036】

この状況は、図３ａおよび図３ｂに概略的に示されており、図３ａおよび図３ｂでは、磁石組立体２５が図３ａの実施形態における第１の位置、すなわち直接基板ターゲット接続平面に対し−αの角度に配置されている。図３ｂでは、磁石組立体２５が、直接基板ターゲット接続平面に対し角度αに規定される第２の位置に配置されている。電圧の図示は、図の明確さを増すために、一部の図にのみ示されている。しかし、動作中に、典型的には負の電圧がカソード組立体に印加されることが理解されるべきである。

【0037】

磁石が動かされるときに、電場すなわち電圧が減少されるまたは電源切断される場合は、均一性がさらに増加され得ることが見出された。左の最大角度と右の最大角度の間で揺動する磁石が常に動く期間スパッタすることが提案されてきたので、これは驚くべきことである。この教示にも関わらず、磁石組立体が第１の位置にも第２の位置にも位置しないときにスパッタリングが停止される場合、均質性が増加され得ることを発明者は見出した。

【0038】

多くの実施形態において、磁石が少なくとも１５°の角度またはちょうど２５°の角度などの外部位置であるときに、電場を電源投入すると、適切な均質性が達成され得る。典型的には、磁石組立体は、ある時間の間、外部位置で待機している。典型的には、磁石組立体が外部位置であるときにのみ、電圧が電源投入される。磁石組立体の移動の期間、放電が中断され、すなわち、カソード組立体とアノードの間の電位差が、ゼロ近くまたはゼロに保たれる。

【0039】

実施形態によれば、基板を以下のやり方でスパッタリングすることによって被覆することが提案される。磁石組立体が、回転ターゲット内の第１の非ゼロ角位置に配置され、スパッタリングするための電場が電源投入された状態で、第１の時間間隔の間、その位置に保たれる。例えば、磁石組立体は角度αに配置され得る。第２に、第１の時間間隔が経過した後、磁石組立体が第２の非ゼロ角位置に動かされ、それにより、典型的にはゼロ角位置を通過する。移動の期間、電場は、電源遮断される。第３に、磁石組立体は、電場が再び電源投入された状態で、第２の時間間隔の間、第２の非ゼロ角位置に保たれる。「電場が電源投入された」という語句は、電圧がカソード組立体およびアノードに印加されることと理解される。

【0040】

実施形態によれば、印加電圧は、第１の時間間隔および／または第２の時間間隔の期間、一定である。印加電圧は、典型的には、磁石組立体が第１の位置である時間と磁石組立体が第２の位置である時間で等しい。

【0041】

典型的な実施形態によれば、基板ターゲット相互接続平面に非対称に位置合わせされた磁石組立体を配置することは、ゼロ角位置に対して、１５°と４５°の間の角度、より典型的には１５°と３５°の間の角度で行われる。いくつかの実施形態において、３０°に近い角度が、堆積層の最良の均質性をもたらすことが分かった。もちろん、これらの例示的な角度値は、角度の絶対値と理解される。

【0042】

既に記載されたように、磁石組立体を第１の位置および第２の位置に配置し、第２の位置は同一の角度の絶対値を有し、基板−ターゲット相互接続平面において鏡映されることが典型的である。

【0043】

一態様によれば、磁石組立体は、第１の位置に配置され、第２の位置に配置され、第３の位置に配置され、第４の位置に配置される。磁石組立体は、所定の時間間隔の間、各位置に保持される。すなわち、第１の位置では第１の所定の時間間隔の間、第２の位置では第２の所定の時間間隔の間、第３の位置では第３の所定の時間間隔の間、第４の位置では第４の所定の時間間隔の間、保持される。

【0044】

実施形態によれば、第３の位置と第４の位置など２つの位置の角度の絶対値は、第１の位置と第２の位置など他の２つの位置の絶対値よりも大きい。典型的には、第２の位置が第１の位置と同一の角度の絶対値を有するが、第２の位置は基板−ターゲット相互接続平面の周りで鏡映され、かつ／または第４の位置が第３の位置と同一の角度の絶対値を有するが、第４の位置は基板−ターゲット相互接続平面において鏡映される。実施形態によれば、配置順序は位置番号に対応し、すなわち、磁石組立体は、まず第１に第１の位置に配置され、第２に第２の位置に配置され、第３に第３の位置に配置され、第４に第４の位置に配置される。

【0045】

他の実施形態と組み合わされ得るさらなる実施形態によれば、所定の時間間隔の間、電圧が第１の非ゼロ値に保持され、所定の時間間隔の間、電圧が第２の非ゼロ値に保持される。第１の非ゼロ値は、場合によっては、第２の非ゼロ値よりも大きい。例えば、第２の非ゼロ電圧値は第１の非ゼロ電圧値の最大８０％であるか、または第１の非ゼロ電圧値の最大５０％でさえある。

【0046】

例えば、少なくとも１つの磁石組立体が第１の位置および第２の位置に配置されるとき、電圧は第１の非ゼロ値に保持され得る。さらに、少なくとも１つの磁石組立体が第３の位置および第４の位置に配置されるとき、電圧は第２の非ゼロ値に保持され得る。

【0047】

実施形態によれば、第２の位置が基板−ターゲット相互接続平面の周りで鏡映される第１の位置に対応し、かつ／または第４の位置が基板−ターゲット相互接続平面において鏡映される第３の位置と対応する。

【0048】

図４は、本明細書に記載の実施形態で使用されるカソード組立体を、より詳細に、例示的に図示する。図４に示される全ての要素は、本明細書で記載される他の実施形態、特に図１、図２、図３ａ、図３ｂ、および図５に関して記載される実施形態にも適用され得ることが理解されるべきである。図４に示されているのは、回転ターゲット２０が、バッキングチューブ上に設置され得ることである。バッキングチューブは、主に回転ターゲットを取り付けるためのものであり、回転ターゲットの材料は、スパッタリングの期間、取り除かれることになっている。スパッタリングプロセスに起因するターゲット上の高温を低下させるため、多くの実施形態において、回転ターゲットは、その内側で冷却材チューブ４０に位置合わせされる。典型的には、冷却材として水が使用される。スパッタリングプロセスに投入されるエネルギーの大部分−典型的には、数キロワットの大きさ−が、ターゲットの熱に変換されるので、冷却が必要である。図４の概略図に示されるように、所望される場合に、磁石組立体がその場所で様々な角位置に動けるように、バッキングチューブおよび冷却材チューブの中に磁石組立体が配置される。他の実施形態によれば、ターゲットチューブの内側全部が、水などの冷却材で満たされる。

【0049】

一般的に、図４の実施形態に限定するものではないが、磁石組立体はターゲットチューブの軸上に取り付けられ得る。本明細書に記載の枢動運動は、必要な回転力を提供する電動モータによってもたらされ得る。典型的な実施形態において、カソード組立体は、２つのシャフトを装備しており、第１のシャフト上には回転ターゲットチューブが取り付けられる。第１のシャフトは、カソード組立体の動作中、回転される。典型的には、可動磁石組立体が第２のシャフトに取り付けられる。典型的には、磁石組立体が本明細書に記載のように移動することが可能となるようなやり方で、第２のシャフトが第１のシャフトと独立して動く。

【0050】

図５は、回転湾曲チューブが２つの磁石組立体２５を含む、本開示の一態様を例示的に示す。典型的には、両方の磁石組立体は、基板ターゲット相互接続平面に対して非対称に位置合わせされて配置される。すなわち、両方の磁石組立体は、非ゼロ角位置に配置される。さらに典型的には、ゼロ角位置に対する両方の磁石組立体の位置の角度は、その絶対値に関して同一である。ターゲットチューブ当たりただ１つの磁石組立体を準備する場合と比較して、この構成は、両方の磁石組立体に隣接するターゲット表面の前面に２つのプラズマが生成されることを可能とする。スパッタリング効率は、このようにして増加され得る。さらに、２つの磁石組立体を非ゼロ角位置に配置することによって、この構成は、コータの動作期間の所定の時間間隔の間、磁石組立体を非ゼロ角位置に配置するときに観測され得る、均一性の増加から恩恵をうけることができる。

【0051】

典型的には、２つの磁石は、ゼロ角位置に対して１５°と４５°の間の角度の絶対値、より典型的には２５°と３５°の間の角度の絶対値または２５°と３０°の間の角度の絶対値にさえ配置される。典型的には、ゼロ角位置に対する両方の磁石組立体の角度の絶対値は、同一である。２つの磁石を、それぞれの位置に常時配することが可能である。実施形態によれば、第２の磁石組立体は、基板−ターゲット相互接続平面において鏡映された第１の磁石組立体の位置を意味する位置に配置される。

【0052】

本明細書に記載の実施形態によれば、少なくとも１つのカソード組立体は、回転ターゲット内に配置される２つの磁石組立体を含み、２つの磁石組立体間の距離は可変である。２つの磁石組立体間の典型的な角度は、４５°と７５°の間であり、例えば５５°と６５°の間である。一般的に、磁石組立体の位置は、回転ターゲット中心への磁石組立体の距離に関して変動されない。その代わり、磁石組立体は、典型的には、回転湾曲ターゲットの内周に沿って移動可能である。このようにして、２つの磁石組立体間の距離の角度に関する表示は、回転の中心としての回転ターゲット中心から導かれる。

【0053】

実施形態によれば、基板−ターゲット相互接続平面に対して異なる角度で配置された磁石組立体を用いて同じ基板が被覆され、コーティングの間、２つの磁石組立体の位置を修正することが可能である。例えば、２つの磁石組立体間の角度は、第１のステップにおいて１５°と４５°の間の値に設定され、第２のステップにおいて３５°と９０°の間の値に設定され得る（ここで、ステップの順序は、逆にされ得る）。既に述べたように、第１のステップにおいて印加される電圧を、第２のステップにおいて印加される電圧よりも大きい値に設定することが可能である。

【0054】

本開示内で、図は、コータの断面概略図ならびに例示的に示した基板を図示している。典型的には、カソード組立体１０は、円筒の形状を有する回転ターゲットを備える。換言すれば、図面を見たとき、ターゲットは紙面の中へ延び、かつ紙面から外へ延びる。同じことが磁石組立体に関しても言え、磁石組立体も、断面要素として概略的にのみ示される。磁石組立体は、円筒の長さ全てに沿って延びることができる。技術的な理由のため、磁石組立体は、円筒の長さの少なくとも８０％延びることが典型的であり、円筒の長さの少なくとも９０％延びることがより典型的である。

【0055】

図６は、１つの磁石組立体／複数の磁石組立体が回転チューブ内に配置される角度αの絶対値にしたがう堆積層の均一性Ｕの関係を示す簡略図である。所望の厚さからの偏差で表した堆積層の均一性を表す曲線が、約３０°の角度値まで低下することを、本発明者は測定した。図６の図面は、角度αの絶対値がさらに増すと、均質性が再び低下し始めることをさらに示す。したがって、本明細書に記載の実施形態によれば、磁石組立体を約２０°と４０°の間の範囲に調整することが典型的であり、より典型的には２５°と３５°の間の範囲であり、または２５°と３０°の間の範囲でさえある。

【0056】

示した単位「Ｕ」は、所望の層の厚さからのパーセンタイル変動で測定した層の均一性のことを言う。α軸との交差点で、パーセンテージはゼロである。これは、もちろん理論的な観点から望ましいが、このような値はほとんど達成できない。それにもかかわらず、本開示は、３％を下回る均一性を達成することを可能にし、いくつかの実施形態において、パーセンテージの値を２％の範囲でさえ達成することを可能とする。図６および図７において示されるように測定結果は、約１７．５ｋＷ／メートルの電力および約０．５パスカルの圧力値を有する、純粋な銅のスパッタリングプロセスで測定された。被覆された基板は、大面積基板である。

【0057】

図７は、ｔ＿ｗとｔ＿ｐの比にしたがう均一性のさらなる概略図を示す。時間「ｔ＿ｗ」は、磁石組立体が、例えば３０°の角度など、１５°よりも大きい一定の角度で、基板−ターゲット相互接続平面に非対称に位置合わせされて配置される、全時間を表す。より詳細には、磁石組立体は、第１の時間間隔の間、第１の非ゼロ角位置に配置され、第２の非ゼロ角位置に動かされた後、第２の時間間隔の間、第２の非ゼロ角位置に配置された。

【0058】

時間「ｔ＿ｐ」は、コーティングの全プロセス時間である。したがって、全時間ｔ＿ｐ−ｔ＿ｗにおいて、磁石組立体は、第１の非ゼロ角位置から第２の非ゼロ角位置に動かされ、完全に全プロセス時間ｔ＿ｐの期間で電位が一定である。換言すれば、この図は、磁石組立体が第１の非ゼロ角位置および／または第２の非ゼロ角位置にどれだけ長く配置されるか、すなわち磁石組立体が直接基板ターゲット接続平面にどれだけ長く非対称に位置合わせされるかにしたがって、基板の均一性がどれだけ改善するかを示す。図中で認識され得るように、磁石組立体が、全プロセス時間に関して第１の非ゼロ角位置および第２の非ゼロ角位置により長く位置されれば、それだけ均質性および特に均一性がより良好になることが、本発明者により見出された。

【0059】

したがって、最大の均質性は、ゼロ角位置から離したスパッタリングによって達成され得る。既に述べたように、このことは、２つの磁石を回転ターゲット内に配することによって達成され、典型的には両方の磁石組立体は非ゼロ角位置に配置され得る。このことは、ある時間の間、第１の非ゼロ角位置に配置されるただ１つの磁石組立体を使用することによっても達成され得る。この磁石組立体は、回転ターゲット内で、典型的には第１の非ゼロ角位置に対して鏡映された第２の非ゼロ角位置に移動され得る。通常、磁石組立体は、第２の非ゼロ角位置に第２の時間間隔の間とどまる。

【0060】

実施形態によれば、この移動は、全移動時間が１秒より短い範囲、より典型的には０．５秒より短い範囲であるように、高速で行われる。移動のときにターゲットに印加される電圧の電源遮断をすることがさらに可能であり、このことにより、図７の図から明らかであるように、均一性がさらに増すことになる。

【0061】

図８は、電圧が時間に関して非定常であり、方形波の形状を有する実施形態で、基板とターゲットの間に印加される電圧Ｖを示す。図中に見られるように、典型的にはスパッタリング期間の第１の時間間隔または第２の時間間隔である、ある時間の間、電圧は特定の一定レベルを維持し、磁石組立体は一定位置にある。電圧は、次いで特定の時間間隔で、大幅に減少される。これらの時間間隔は、典型的には、磁石組立体が、例えば第１の非ゼロ角位置から第２の位置に回転ターゲット内で動かされる時間のことを言う。

【0062】

実施形態によれば、電圧が大幅に減少されるとき、電圧は０Ｖであり得る。スパッタリングは直ちに停止する。他の実施形態によれば、電圧は、スパッタリングプロセスにとってある種の初期電圧である特定のしきい値に減少され得る。例えば、このしきい電圧は、スパッタリングを停止させ得るが、しかしスパッタリングプロセスをより容易に再開し得る。しかし典型的には、磁石組立体が移動するとき、すなわち磁石組立体の再配置の期間、電圧は、スパッタ電圧の１０％未満の値に減少され、より典型的にはスパッタ電圧の５％未満の値に減少される。

【0063】

一般に、様々な形状を有する電位を印加することが可能である。しかし、典型的には、印加電位は磁石組立体を配置することと同期される。例えば、電位は、磁石組立体の移動の期間、最大電位値の最大限で３５％の値に低下することができ、より典型的には最大電位値の最大限で２０％の値に低下することができる。例えば、図９は正弦波形を有する電位を示す。図９に示す点線よりも電位が大きい時間に、一定の場所に磁石組立体が置かれる実施形態を考えることができる。より端的には、コーティングの期間、回転ターゲット内に置かれる磁石組立体は、一方の側から他方の側に枢動され、スパッタリング電力は磁石組立体の角位置にしたがって、経時的に変えられる。

【0064】

実施形態によれば、磁石組立体は、基板毎にただ１回動かされる。すなわち、基板をコーティングするとき、磁石組立体は、第１の位置および第２の位置それぞれに、１回だけ置かれる。他の実施形態において、磁石組立体は、数回動かされ得る。例えば、基板をコーティングするとき、磁石組立体が第１の位置および第２の位置それぞれに２回置かれるように、磁石組立体は３回動かされ得る。このことが、移動および移動期間にスパッタ電力を電源遮断する可能性のために、全プロセス時間を増加させる可能性があるが、堆積層の均質性をさらに増加させる可能性もある。

【0065】

本開示は、特に、大面積基板コーティングを対象とする。一般に、用語「大面積基板」は、少なくとも１５００ｍｍ ｘ １８００ｍｍのサイズを有する基板を含む。

【0066】

態様によれば、それぞれが回転湾曲ターゲットを有する多数のカソード組立体が、大面積基板をコーティングするために設けられる。基板をコーティングするように適合された空間は、「コーティング室」と呼ばれるものとする。典型的には、各コーティング室は、時間的な１点において１枚の基板をコーティングするように適合される。多数の基板が、次々に被覆され得る。

【0067】

多くの実施形態において、多数のカソード組立体がカソード組立体の配列に配される。特に、静的大面積基板堆積では、一定の間隔で配されるカソード組立体の１次元配列を設けることが典型的である。典型的には、カソード組立体の数は、コーティング室あたり、２と２０の間であり、より典型的には、９と１６の間である。

【0068】

典型的な実施形態において、カソード組立体は、お互いから等距離を隔てて離間される。回転ターゲットの長さが被覆される基板の長さよりもわずかに長いことが、さらに典型的である。加えてまたは別法として、カソード配列は、基板の幅よりもわずかに広くて良い。「わずかに」とは、典型的には、１００％と１１０％の間の範囲を含む。コーティング長／幅をわずかに大きく設けることが、境界効果を回避する助けになる。通常、カソード組立体は、基板から等距離を隔てて置かれる。

【0069】

実施形態において、多数のカソード組立体が、基板に対して等距離であるやり方ではなく、アークの形状に沿って配される。アークの形状とは、内側のカソード組立体が外側のカソード組立体よりも基板に近く置かれるようなものであり得る。このような状態が、図１０に概略的に示されている。別法として、多数のカソード組立体の位置を画定するアークの形状が、外側のカソード組立体が内側のカソード組立体よりも基板に近く置かれるようなものであることも可能である。分散の挙動は、スパッタされる材料に依存する。したがって、用途に依存して、すなわちスパッタされる材料に依存して、カソード組立体をアーク形状に設けることが、均質性をさらに増すことになる。アークの配向は、用途に依存する。

【0070】

加えて、図１０は、本明細書に記載の実施形態のいくつかで使用され得るカソード組立体間に配置される、例示的なアノードバーを示す。

【0071】

配列の実施形態によれば、各回転ターゲット内の個々の磁石組立体は、第１の位置から第２の位置に同期して動かされる。同期した移動が、層の均質性をさらに増す。

【0072】

さらに、配列の実施形態において、複数の回転ターゲットの第１の位置と第２の位置の角度は、同一であって良い。しかし、角度は、様々な回転ターゲットに対して異なる可能性もある。より具体的には、角度は基板に対するカソード組立体の位置にしたがって異なり得る。例えば、磁石組立体が外側のカソード組立体の中で動かされる角度が、内側のカソード組立体の磁石組立体が動かされる角度よりも、大きいまたは小さい可能性がある。この動作の方法を使用することによって、アーク配列の効果をさらに高める可能性があり、またはカソード組立体が基板から等距離を隔てて配置される場合、アーク配置をシミュレートできる可能性がある。

【0073】

磁石組立体を回転ターゲット内の少なくとも２つの位置に配置することに加えて、代わりにまたは追加で、基板を揺動することが可能である。用語、基板を「揺動する」とは、基板を限られた距離内で前後に動かすことと理解されるものとする。典型的には、所定の時間間隔の間、第１の位置に基板が配置され、所定の時間間隔の間、第２の位置に基板が配置される。さらなる実施形態において、さらに、第３の位置および第４の位置に基板が配置され得る。

【0074】

以下では、特に高い均一性が得られる実施形態が記載されることになる。

【0075】

プロセス電力および磁石組立体の角度を増加することで、アーク放電は非線形に増加することが発明者によって観察された。アーク放電は、堆積プロセスにとって有害であり、最小化されなくてはならない。しかし、前に記載したように、より大きな角度が均一性を増加させるので、磁石組立体を大きな角度（例えば、３０°）に配置することが望ましい。さらに、高いプロセス電圧が、全体の処理時間およびコストを減少させて、高いスループットを可能にする。

【0076】

本発明者は、スループット時間の最適化および均一性の最適化の両方を考慮に入れて、特に最適化された方法を見出した。それにより、複数の副層の重ね合わせによって、均一性の程度が高い層が得られる可能性があり、各副層は、特定の電圧および特定の角度において堆積される。典型的には、高い均一性を有する層を達成するために、４つの堆積ステップが行われる。プロセスは、アークなしで、またはほんのわずかのアーク発生を伴い、高いスループット率で、実施され得る。ステップの順序は、典型的には、どんな種類でも可能である。

【0077】

本実施形態によれば、第１の堆積ステップは、所定の第１の時間間隔の間、磁石組立体が第１の位置に配置され、電圧が第１の電圧値に設定されて行われる。これは、第２の堆積によって後続され、所定の第１の時間間隔の間、磁石組立体が第２の位置に配置され、電圧が第１の電圧値に設定される。第２の位置は、基板−ターゲット相互接続平面の周りで鏡映される第１の位置に対応する。特に、第１の位置および第２の位置の絶対角は、同一である。

【0078】

さらなる堆積ステップは、所定の第２の時間間隔の間、磁石組立体が第３の位置に配置され、電圧が第２の電圧値に設定されて行われ得る。これは、第４の堆積によって後続されて良く、所定の第２の時間間隔の間、磁石組立体が第４の位置に配置され、電圧が第２の電圧値に設定される。第４の位置は、典型的には、基板−ターゲット相互接続平面の周りで鏡映される第３の位置に対応する。特に、第３の位置および第４の位置の絶対角は、同一である。

【0079】

実施形態によれば、所定の第１の時間間隔と所定の第２の時間間隔は同一である。別法としてまたは加えて、所定の第３の時間間隔と所定の第４の時間間隔は同一であって良い。本明細書において使用されるとき、用語「同一」とは、最大限で１５％の偏差を含むと理解されるものとする。

【0080】

実施形態によれば、第１の時間間隔は、第２の時間間隔よりも長い。例えば、第１の時間間隔は、２０秒と１分の間であり、例えば約３０秒であり得る。第２の時間間隔は、最大均一性と容認できる総堆積時間の間の妥協点である。典型的には、第２の時間間隔は、３０秒よりも短いかまたは１５秒よりも短くさえある。本実施形態において、第１の電圧値は、第２の電圧値よりも大きく、一方同時に、第１の位置と第２の位置の角度の絶対値は、第３の位置と第４の位置の角度の絶対値よりも小さい。典型的には、材料のほとんどが、堆積の期間、第１の電圧で堆積される。１つまたは複数の典型的な値が、以下のように選択され得る。第１の電圧は、典型的には少なくとも４０ｋＷである。第２の電圧は、典型的には３０ｋＷよりも小さい。第１の角度は、典型的には２０°よりも小さい。第２の角度は、典型的には３５°よりも大きい。

【0081】

実施形態によれば、少なくとも１つの磁石組立体を第１の位置に配置する期間、および少なくとも１つの磁石組立体を第２の位置に配置する期間、所定の時間間隔の間、電圧は第１の非ゼロ値に保たれる。加えてまたは別法として、少なくとも１つの磁石組立体を第３の位置に配置する期間、および少なくとも１つの磁石組立体を第４の位置に配置する期間、所定の別の時間間隔の間、電圧は第２の非ゼロ値に保たれる。典型的には、第１の非ゼロ値は、第２の非ゼロ値よりも大きい。すなわち、磁石組立体が第１の位置、第２の位置、第３の位置、または第４の位置の１つまたは全てで静止しているとき、電圧は、典型的には、非ゼロである。

【0082】

典型的には、磁石組立体を再配置する期間、電圧は、第１の非ゼロ値または第２の非ゼロ値の１０％未満の値に減少され、より典型的には、５％未満の値に減少される。

【0083】

図１１は、堆積プロセス後に測定された、複数の膜形状を概略的に示す。ｙ軸は、膜の高さの計量単位を表し、一方ｘ軸は、基板の長さの計量単位を表す。各堆積設定がある種の正弦曲線の形をもたらすように、堆積は、カソードの配列によって行われる。

【0084】

磁石組立体が第１の位置である堆積は、膜形状１１１をもたらし、磁石組立体が第２の位置である堆積は、膜形状１１２をもたらす。

【0085】

堆積は、比較的高い電圧ならびに比較的小さい角度で行われた（関係は、第３の堆積と第４の堆積に対応する）。磁石組立体が第３の位置である堆積は、膜形状１１３をもたらし、磁石組立体が第４の位置である堆積は、膜形状１１４をもたらす。堆積は、（第１の位置と第２の位置における堆積に関連して）比較的低い電圧ならびに比較的大きい角度で行われた。

【0086】

結果として得られる全体の膜形状は、形状１２０として示される。形状１２０は、膜形状１１１、膜形状１１２、膜形状１１３、および膜形状１１４を有する４つの堆積の重ね合わせである。概略図から明らかなように、結果として得られる形状は、高い程度の均一性を有する。さらに、主な材料堆積が第１の堆積ステップおよび第２の堆積ステップの期間に起こるので、プロセス時間は容認できる。このことは、大きな堆積電力、すなわち高電圧を必要とするので、アーク放電を防ぐために、磁石組立体の角度は、第３および第４の堆積ステップと比較して相対的に小さい。しかし、図１１の例に見られるように、堆積層１１１と堆積層１１２の間の位相差は１８０°よりも小さく、したがってリップルは単に部分的に補償される。

【0087】

結果として生じる均一性の欠如は、第３の堆積ステップおよび第４の堆積ステップを実施することにより、補償される。これらのステップは、主に、第１の堆積ステップおよび第２の堆積ステップによって生成された膜形状の波形を補償することを目的とする。第３のプロセスステップおよび第４のプロセスステップ中の磁石組立体の角度は、同程度に大きい。第３のプロセスステップおよび第４のプロセスステップの全材料堆積は、アーク放電を回避するために、堆積電力、すなわち電圧が同程度に小さな値に保たれるので、少ない。図１１に図示された例に見られるように、堆積層１１３および堆積層１１４の位相差は、１８０°よりも大きい。したがって、典型的には、結果として得られる正弦曲線の形状は、カソード配列周期性および／または第１堆積および第２堆積の層形状と位相がずれ、そのため残っているリップルは補償される。

【0088】

記載されたステップの順序の代わりに、任意の順序が可能である。特に、磁石組立体の必要とする再配置時間を減少するため、第１に第１のステップおよび第３のステップを行い、第２に第２のステップおよび第４のステップを行うことが可能である。それにより、磁石組立体は、第１のステップと第３のステップの間または第２のステップと第４のステップの間に、基板−ターゲット相互接続平面を横切ることがない。一般的に、４つの堆積の順番は、プロセスサイクル時間および形態的な膜特性によって決定される。

【0089】

本明細書において開示される方法およびコータは、基板上に材料を堆積するために使用され得る。より具体的には、方法およびコータは堆積層の高い均一性を可能にし、したがって、方法およびコータは例えばＴＦＴといった、フラットパネルディスプレイなどのディスプレイの製造に使用され得る。方法およびコータは、太陽電池、特に薄膜太陽電池の製造にも使用され得る。均一性が改善されれば、そのさらなる効果として、全体の材料消費が減少される可能性があり、このことは、高価な材料を使用するとき、特に望ましい。例えば、提案された方法およびコータは、フラットパネルディスプレイまたは薄膜太陽電池の製造で、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）層の堆積に使用され得る。

【0090】

別法としてまたは加えて、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓにより、２０１０年９月３０日に欧州特許庁に出願され、出願が本開示と矛盾しない限り、および特に様々な材料分布の形成を記載するその部分が、参照により本明細書に組み込まれる、出願「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｆｏｒｍｉｎｇ ａ ｌａｙｅｒ ｏｆ ｓｐｕｔｔｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌ」に記載されたように、回転ターゲットと基板間の相対位置を変化させることによって、膜分布が形成されて良く、ここで所定の時間間隔の間、位置は維持される。特に、ターゲットと基板の相対位置の変化を記載している上記の特許出願の特定の実施形態は、本開示にも適用可能であるものとし、ここでターゲットと基板の相対位置は、本明細書におけるターゲット内の磁石組立体と基板間の相対位置として理解されるものとする。

【0091】

上記が本発明の実施形態を対象とする一方、本発明の他の実施形態およびさらなる実施形態が、本発明の基本範囲から逸脱することなく考案されて良く、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

【0092】

本明細書の記載は、本発明を開示するために、かつ任意の当業者が本発明を製作および使用することを可能にするためにも、最良の形態を含む、例を使用する。本発明は様々な特定の実施形態の観点から記載されてきたが、当業者なら、本発明は、特許請求の範囲の精神および範囲の中で、変更して実施され得ることを理解するであろう。特に、上記の実施形態の、相互に非排他的な特徴は、お互いに組み合わされて良い。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想起する他の例を含むことができる。そのような他の例が特許請求の範囲の逐語的な文言と異ならない構成要素を有する場合、またはそのような他の例が特許請求の範囲の逐語的な文言と実質的に異ならない等価な構成要素を含む場合、そのような他の例は、特許請求の範囲に入ることが意図される。

【図1】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】