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特許6113841基板上にスパッタリングされた材料の層をコーティングするための装置及び堆積システム
(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】6113841
(24)【登録日】2017年3月24日
(45)【発行日】2017年4月12日
(54)【発明の名称】基板上にスパッタリングされた材料の層をコーティングするための装置及び堆積システム
(51)【国際特許分類】
C23C 14/35 20060101AFI20170403BHJP
C23C 14/34 20060101ALI20170403BHJP
【ＦＩ】
C23C14/35 A
C23C14/34 C
【請求項の数】14
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2015-518864(P2015-518864)
(86)(22)【出願日】2012年7月2日
(65)【公表番号】特表2015-522715(P2015-522715A)
(43)【公表日】2015年8月6日
(86)【国際出願番号】EP2012062836
(87)【国際公開番号】WO2014005617
(87)【国際公開日】20140109
【審査請求日】2015年7月2日
(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】100109726
【弁理士】
【氏名又は名称】園田 吉隆
(74)【代理人】
【識別番号】100101199
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 義教
(72)【発明者】
【氏名】クルッペル， アンドレアス
(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】シュワニッツ， コンラート
(72)【発明者】
【氏名】ピエラリージ， ファビオ
(72)【発明者】
【氏名】リュー， チエン
【審査官】
森坂 英昭
(56)【参考文献】
【文献】
特表平０５−５０５２１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表平０５−５０４３７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０５−２３９６４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許第０５３８２３４４（ＵＳ，Ａ）
【文献】
特開平０４−２８９１６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許第０５１９６１０５（ＵＳ，Ａ）
【文献】
米国特許第０５０９６５６２（ＵＳ，Ａ）
【文献】
米国特許第０５５５６５１９（ＵＳ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２００９／００６５７４１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
国際公開第９８／０１３５３２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
特表平１０−５０９７７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許第０５８１４１９５（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｃ２３Ｃ １４／００ − １４／５８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板（１２）上にスパッタリングされた材料の層をコーティングするための装置（１０； １６６； ２２４）であって、
少なくとも２つの磁石アセンブリ（６０、７４、８２、９０、９８、１０６）を備え、各磁石アセンブリ（６０、７４、８２、９０、９８、１０６）が外側磁石極性（６４、６８、７６、７８、８４、８６、９２、９４、１００、１０２、１０８、１１０）及び内側磁石極性（６６、８０、８８、９６、１０４、１１２）を有し、
前記少なくとも２つの磁石アセンブリ（６０、７４、８２、９０、９８、１０６）のうちの１つの磁石アセンブリの外側磁石極性が、前記少なくとも２つの磁石アセンブリ（６０、７４、８２、９０、９８、１０６）のうちの他の１つの磁石アセンブリの隣接する外側磁石極性と異なり、
前記磁石アセンブリ（６０、７４、８２、９０、９８、１０６）が２以上のカソード（１６、１８、２０、２２、２４、２６）に対応し、２つの隣接するカソード（１６、１８、２０、２２、２４、２６）の間の距離（２４６）が、前記２つの隣接するカソード（１６、１８、２０、２２、２４、２６）が互いに相互作用を及ぼすような距離であり、前記２つの隣接するカソードの間の距離が５００ｍｍを下回り、静的堆積のために構成された、装置。
少なくとも２つの磁石アセンブリ（６０、７４、８２、９０、９８、１０６）を備え、各磁石アセンブリ（６０、７４、８２、９０、９８、１０６）が外側磁石極性（６４、６８、７６、７８、８４、８６、９２、９４、１００、１０２、１０８、１１０）及び内側磁石極性（６６、８０、８８、９６、１０４、１１２）を有し、
前記少なくとも２つの磁石アセンブリ（６０、７４、８２、９０、９８、１０６）のうちの１つの磁石アセンブリの外側磁石極性が、前記少なくとも２つの磁石アセンブリ（６０、７４、８２、９０、９８、１０６）のうちの他の１つの磁石アセンブリの隣接する外側磁石極性と異なり、
前記磁石アセンブリ（６０、７４、８２、９０、９８、１０６）が２以上のカソード（１６、１８、２０、２２、２４、２６）に対応し、２つの隣接するカソード（１６、１８、２０、２２、２４、２６）の間の距離（２４６）が、前記２つの隣接するカソード（１６、１８、２０、２２、２４、２６）が互いに相互作用を及ぼすような距離であり、前記２つの隣接するカソードの間の距離が５００ｍｍを下回り、静的堆積のために構成された、装置。
【請求項2】
前記少なくとも２つの磁石アセンブリ（６０、７４、８２、９０、９８、１０６）が、近接する磁石アセンブリ（６０、７４、８２、９０、９８、１０６）である、請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記少なくとも２つの磁石アセンブリ（６０、７４、８２、９０、９８、１０６）の各々の断面が、２つの外側磁石極性（６４、６８、７６、７８、８４、８６、９２、９４、１００、１０２、１０８、１１０）及び１つの内側磁石極性（６６、８０、８８、９６、１０４、１１２）を有し、前記内側磁石極性が前記外側磁石極性と異なる、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項4】
前記装置（１０； １６６； ２２４）が、少なくとも３つの磁石アセンブリ（６０、７４、８２、９０、９８、１０６）を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項5】
前記磁石アセンブリの一群のうちの少なくとも２つの近接する磁石アセンブリの隣接する外側磁石極性が、同一の磁石極性を有する、請求項４に記載の装置。
【請求項6】
前記同一の磁石極性の隣接する外側磁石極性を有する少なくとも２つの近接する磁石アセンブリが、前記少なくとも２つの近接する磁石アセンブリの前記隣接する外側磁石極性と異なる外側磁石極性を有する少なくとも１つの磁石アセンブリと交互になる、請求項５に記載の装置。
【請求項7】
磁石アセンブリ（６０、７４、８２、９０、９８、１０６； ２１６、２１８、２２０）の外側磁石極性が、磁石アセンブリ（６０、７４、８２、９０、９８、１０６； ２１６、２１８、２２０）から磁石アセンブリ（６０、７４、８２、９０、９８、１０６； ２１６、２１８、２２０）へと交互になる、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項8】
前記カソード（１６、１８、２０、２２、２４、２６）が、回転可能なカソードである、請求項１に記載の装置。
【請求項9】
各カソード（１６、１８、２０、２２、２４、２６； ２２２）が、前記磁石アセンブリ（６０、７４、８２、９０、９８、１０６； ２１６、２１８、２２０）のうちの１つに対応する、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項10】
前記２つの隣接するカソードの間の距離が３００ｍｍと４００ｍｍの間であるか又は２３５ｍｍと２５０ｍｍの間である、請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項11】
前記カソードが平面カソード（２２２）である、請求項１に記載の装置。
【請求項12】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置（１０； １６６； ２２４）と、前記装置（１０； １６６； ２２４）を収容するためのプロセスチャンバ（４２）とを備える堆積システム（１４）。
【請求項13】
前記装置が、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置（１０； １６６； ２２４）であり、前記カソード（１６、１８、２０、２２、２４、２６）が、平行に位置決めされる長手方向軸（１１４、１１６、１１８、１２０、１２２、１２４）を有する、請求項１２に記載の堆積システム。
【請求項14】
前記システムが、基板（１２）上にスパッタリングされた材料の層をコーティングするためのシステム（１４）である、請求項１２又は１３に記載の堆積システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、基板上にスパッタリングされた材料の層をコーティングするための装置に関する。この装置は、少なくとも２つの磁石アセンブリを備え、各々の磁石アセンブリは、外側及び内側の磁石極性を有する。詳細には、本発明の実施形態は、このような装置を備える堆積システムに関する。
【背景技術】
【0002】
いわゆるスパッタリングプロセスによって、材料の層を基板上に適用することができる。通常、このようなスパッタリングプロセスでは、プラズマの内部のイオンは、ターゲット上の粒子の衝突によって、ターゲットから粒子をはじき出すために使用される。通常、基板はターゲットの反対側に位置決めされる。イオンは、ターゲット自体でありうるカソード又は基板からターゲットの方向へ見たときにターゲットの背後に置くことができるカソードによって引き付けられる。ターゲットからはじき出された粒子は、スパッタリングされた材料の層を形成するために基板上に堆積される。プラズマを閉じ込めるために、ターゲットに近接して磁石を配置することが可能である。これは、マグネトロンスパッタリングと呼ばれる。これらの磁石によって生成された磁場は、既存の磁場に重なり、いわゆるローレンツ力に従ってプラズマ内の電子の挙動に影響を与える。それにより、プラズマ内のプラズマ密度は、特にターゲット表面の近傍で系統的に制御することができる。これは、さらにターゲットからはじき出される粒子の数、ひいては堆積速度を増加させる。
【0003】
基板上にスパッタリングされた材料の層をコーティングするための複数の装置及びそれぞれの堆積システムは、広範囲の種類の堆積目的のために使用される。このような装置及びシステムの設計は、堆積プロセスの特定の要件に応じて変わる。例えば、異なる種類のターゲット及びカソードが存在する。平面カソードでは、スパッタリングされるコーティング材料は平らな平面のターゲットの形で構成されるが、回転可能なカソードのターゲット表面は湾曲し特に筒状の管の形で構成される。マグネトロンスパッタリングでは、磁石アセンブリは、ターゲットとカソードの組み合わせと共に提供されうる。このような磁石アセンブリは、互いに異なり、且つリング状アセンブリを形成することができる、外側及び内側の磁石極性を備える。例えば、このような磁石アセンブリは、磁石ヨーク及び磁石の幾つかの配置を備え、各磁石配置は、プラズマに向かって面したその特定の磁石極性を有する。それにより、内側の磁石配置に比べて、外側の磁石リングは、プラズマに向かって面した異なる磁石極性を有することができる。
【0004】
基板上にスパッタリングされた材料の層をコーティングするための装置は、移動する基板に材料をコーティングする動的インラインプロセスにおいて使用されうる。さらに、この装置は、基板が固定されて動かない静的堆積プロセスにおいて使用されうる。特に、広領域堆積においては、２つ以上のターゲット又はカソードがプロセスチャンバ内で並ぶように配置され、それにより、ターゲットアレイ及び／又はカソードアレイが形成される。
【0005】
スパッタリングプロセスでは、ターゲットの均一なエロージョンに達することが望ましい。複数のカソードを有するカソードアレイを使用することは、ターゲットの端部領域においてホットリング（ｈｏｔｒｉｎｇ）を示すターゲットのエロージョンプロファイルに至ることが発見されている。
【発明の概要】
【0006】
上記に照らして、独立請求項１に記載の装置及び独立請求項１３に記載の堆積システムが提供される。本発明のさらなる態様、利点、及び特徴は、従属請求項、本明細書の記載、及び添付の図面から明らかである。
【0007】
一実施形態によると、基板上にスパッタリングされた材料の層をコーティングするための装置が提供される。この装置は、少なくとも２つの磁石アセンブリを有し、各磁石アセンブリは外側及び内側の磁石極性を有し、少なくとも２つの磁石アセンブリのうちの一方の磁石アセンブリの外側磁石極性は、少なくとも２つの磁石アセンブリのうちの他方の磁石アセンブリの隣接する外側磁石極性と異なる。
【0008】
別の実施形態によると、基板上にスパッタリングされた材料の層をコーティングするためのこのような装置を備える堆積システムが提供される。堆積システムは、装置を収容するためのプロセスチャンバを含む。
【0009】
さらなる実施形態によると、基板上にスパッタリングされた材料の層をコーティングするための装置は、少なくとも２つの磁石アセンブリを備え、各磁石アセンブリは、外側磁石配置及び内側磁石配置を有する。この装置では、少なくとも２つの磁石アセンブリの一方の磁石アセンブリの外側磁石配置は、基板又はプラズマに向かって面するＳ極を有し、少なくとも２つの磁石アセンブリの他方の磁石アセンブリの隣接する外側磁石配置は、基板又はプラズマに向かって面するＮ極を有する。本発明の実施形態によると、この実施形態の装置の特徴を、本明細書に記載の他の実施形態の一又は複数の特徴と組み合わせることが可能である。
【0010】
別の実施形態によると、基板上にスパッタリングされた材料の層をコーティングするための装置は、少なくとも２つの磁石アセンブリを備え、各磁石アセンブリは、外側磁石配置及び内側磁石配置を有する。この装置では、少なくとも２つの磁石アセンブリのうちの一方の磁石アセンブリの外側磁石配置は、基板に向けて方向づけられる第１の結果の磁石極性を有し、少なくとも２つの磁石アセンブリの他方の磁石アセンブリの隣接する外側磁石配置は、基板に向けて方向づけられる第２の結果の磁石極性を有する。それにより、第１の結果の磁石極性と第２の結果の磁石極性は、互いに異なる。本発明の実施形態によると、この実施形態の装置の特徴を、本明細書に記載の他の実施形態の一又は複数の特徴と組み合わせることが可能である。
【0011】
さらなる実施形態によると、基板上にスパッタリングされた材料の層をコーティングするための装置は、少なくとも２つの磁石アセンブリを備える。各磁石アセンブリは、互いに対して異なる磁石極性配向を有する複数の磁石を有する。それにより、少なくとも２つの磁石アセンブリのうち一方の磁石アセンブリの外側磁石は、２つの磁石アセンブリのうちの他方の磁石アセンブリの隣接する外側磁石に比べて、異なる磁石極性配向を有する。本発明の実施形態によると、この実施形態の装置の特徴を、本明細書に記載の他の実施形態の一又は複数の特徴と組み合わせることが可能である。別の実施形態によると、異なる磁石極性配向という用語は、隣接する外側磁石配向の間の角度が９０度よりも大きいことを意味する。詳細には、磁石極性配向の間の角度は、例えば１８０度など、１５０度よりも大きい。
【図面の簡単な説明】
【0012】
当業者にとっての、ベストモードを含む完全で有効な開示は、添付の図の参照を含む本明細書の残りの部分でより具体的に提示される。
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
これより、本発明の様々な実施形態が詳細に参照されることになり、その一又は複数の実施例が図示される。図面に関する以下の説明の中で、同じ参照番号は同じ構成要素を指す。一般的に、個々の実施形態に関する違いのみが説明される。各実施例は、本発明を説明する目的で提供されており、本発明を限定するものではない。さらに、１つの実施形態の一部として図示及び説明される特徴は、さらなる実施形態をもたらすために、他の実施形態において用いることができるか、又は他の実施形態と併用することができる。記載がそのような変更及び変形を含むことが意図されている。
【0015】
図１は、堆積システム１４の内部の基板１２上のスパッタリングされた材料の層をコーティングするための装置１０の概略図を示す。詳細には、図１は装置１０及びシステム１４を通じる断面を示す。堆積システム１４は、基板上にスパッタリングされた材料の層をコーティングするためのシステムである。本発明で使用される「基板」という用語は、例えば、ウエハ、サファイア又は同等物など水晶のスライス、或いはガラス板などの非フレキシブル基板、並びにウェブ又はホイルなどのフレキシブル基板の両方を含むものとする。
【0016】
装置１０は、以下でカソード１６から２６と呼ばれる、６つのターゲット及び／又はカソード１６、１８、２０、２２、２４及び２６を備える。カソード１６から２６は、負電圧に接続される。カソード１６から２６の各々は、中空円筒又は管の形状を有し、その長手方向軸の周りで回転可能である。カソード１６から２６の各々は、スパッタリングプロセスにおいて基板１２をコーティングするための材料を提供する、通常はソリッドステートボディであるターゲットに割り当てられる。ここでは、それぞれのターゲットは中空円筒の形状を有する。さらに、磁石アセンブリがカソード１６から２６の各々に割り当てられる。各磁石アセンブリは、永久磁石の配置又は配列でありうる特定の数の磁石配置を備える。磁石列のうちの少なくとも１つが外側磁石極性を有し、磁石列のうちの少なくとも別の１つが内側磁石極性を有する。磁石アセンブリは、磁場がターゲットを通して浸透するように、ターゲットに近接して、中空筒状カソードの内部に位置決めされる。カソード１６から２６に割り当てられるターゲット及び磁石アセンブリは、図１には示されないが、図２に関連してより詳細に説明される。
【0017】
本明細書に記載の実施形態によると、基板上にスパッタリングされた材料の層をコーティングするための装置が提供される。この装置は、例えば図３Ａで示されるように、少なくとも２つの磁石アセンブリ６０を含む。各磁石アセンブリ６０は、外側及び内側の磁石極性を有し、少なくとも２つの磁石アセンブリのうちの一方の磁石アセンブリの外側磁石極性が、少なくとも２つの磁石アセンブリのうちの他方の磁石アセンブリの隣接する外側磁石極性と異なる。図３Ｂで示されるように、図３Ａの外側磁石アセンブリ３６４、３６８、及び３６５は、基板及び／又はプラズマに向かって面する異なる極性を有し、これは、図３Ａの種々の構造（斜めの線対縦の線）によって示される。外側磁石配置は、内側磁石配置３６６を囲む測端部３５６によって閉ループを形成する。例えば、図３Ａの上側の磁石アセンブリ６０の内側磁石配置３６６は、プラズマ及び／又は基板に向かって面するＮ極を有し、且つ図３Ａの下側の磁石アセンブリ６０の内側磁石配置３６６は、プラズマ及び／又は基板に向かって面するＳ極を有することができ、図３Ａの上側の磁石アセンブリ６０の外側磁石配置３６４、３６５、及び３６８は、プラズマ及び／又は基板に向かって面するＳ極を有し、且つ図３Ａの下側の磁石アセンブリ６０の外側磁石配置３６４、３６５、及び３６８は、プラズマ及び／又は基板に向かって面するＮ極を有することができる。
【0018】
磁石の配向が交互にならないカソードアレイでは、電子はカソードからカソードへと移動し、これは、効果がカソードからカソードへと積み重なるように、常に同一の方向で行われる。これは、すべてのカソードの間のクロストークに至る。図３Ａに関連して示されるように、これは、隣接するカソードの少なくとも１つのペアに対して、交互する磁石極性を使用することによって、回避することができる。反対の磁石極性によって、マグネトロンの内部の電子のドリフト方向が反転する。ドリフト方向の反転により、主な電子損失の位置は、ターンアラウンドの一方の側から他方の側へと移る。その結果、カソードアレイ全部について、ターゲット全体の長さにわたって均一なターゲットエロ―ジョンをもたらすことによって、ターゲットの使用の効率性を増大させることができる。
【0019】
図１に戻って参照すると、幾つかの実施形態では、アノード２８、３０、３２、３４、３６、３８、及び４０をカソード１６から２６に隣接するように位置決めすることができる。アノード２８から４０は、円筒形状を有することができる。カソード１６から２６及びアノード２８から４０の長手方向軸は、平行に位置決めすることができる。アノード２８は、装置１０の内部のアノードとカソードの配置の始まりに、アノード４０はその終わりに位置決めされる。アノード２８から４０がカソード１６から２６と交互になるように、アノード３０から３８はカソード１６から２６の間に位置決めされる。したがって、カソード１６から２６の各々は、２つの隣接するアノードを有する。アノード２８から４０の各々は、正電圧に接続される。装置１０の内部のカソードとアノードの数を、特定用途のために、必要に応じて、変化及び適合させることができることは、明白であるべきである。
【0020】
図１による堆積システム１４は、装置１０を収容するプロセスチャンバ４２を備える。プロセスチャンバ４２は、真空チャンバの真空フランジを通して排気されるように構成される真空チャンバであってもよい。イオンと電子を有するプラズマは、カソードに隣接する真空チャンバの内部で生成することができる。イオンは、ターゲットから粒子をはじき出すために使用され、電子は、プラズマをイオン化するために使用される。さらに、堆積システム１４は、プロセスチャンバ４２を保護するためのチャンバシールド４４、プレスパッタシールド４６、及びマスクシールド４８を備える。幾つかの実装態様では、プレスパッタシールド４６は、抵抗器５０を介してアノード２８から４０に接続することができる。チャンバシールド４４は、グランドに接続することができる。基板１２を保持するための基板支持体５２が、堆積システム１４内に設けられる。基板支持体５２は、ターゲットからはじき出された粒子が基板１２上に堆積されるように、カソード２８−３０に対して位置決めされる。
【0021】
図２は、基板上にスパッタリングされた材料の層をコーティングするための装置１０で使用される回転可能なカソード１６を通じる断面の概略図を示す。カソード１６は、通常同じ構成を有する他のカソード１８から２６を代表的に表す。カソード１６は、管の形状の中空円筒などのバッキング管５４を備える。ターゲット５６は、バッキング管５４の外面に接続される。ターゲット５６は、さらに中空円筒形状を有する。ターゲット５６及びバッキング管５４は、矢印５８の方向、すなわち時計回りの方向に回転することができる。しかしながら、これらは、反時計回りの方向に回転することもできる。
【0022】
磁石アセンブリ６０は、カソード１６の内部に配置される。磁石アセンブリ６０は、３つの磁石６４、６６、及び６８が配置される円弧状ヨーク６２を含むことができる。磁石６４、６６、及び６８は、複数の単体の磁石からなる磁石配置であることができる。これらの単体の磁石は、適切な態様で共に接続される。有利には、これらの単体の磁石は、永久磁石である。各磁石配置６４から６８は、特定の磁石極性を有する。詳細には、これらの磁石極性は、ターゲット、プラズマ、及び／又は基板それぞれに対して効果的である。磁石配置６４から６８は、例えば、プラズマに向かって面する極によって特徴付けられうる。この極は、Ｓ極又はＮ極のいずれかであることができる。さらに、磁石６４から６８の磁石極性は、ターゲット、プラズマ、及び／又は基板それぞれに向けて方向付けられる結果の磁石極性の種類によって特徴付けられうる。磁石配置６４から６８は、内側磁石配置６６の周りにリングを形成するため、外側磁石配置と呼ばれる。したがって、磁石配置６４から６８の磁石極性は、外側磁石極性である。磁石配置６６は、外側磁石配置６４と６８の間の磁石アセンブリ６０の内部領域に位置決めされるため、内側磁石配置と呼ばれる。したがって、磁石列６６の磁石極性は、内側磁石極性である。外側磁石配置６４及び６８の各々は同一の磁石極性を有し、これは、内側磁石列６６の磁石極性と異なる。図２は、磁石列６４から６８によって設けられる磁場の磁力線７０及び７２を示す。
【0023】
図３Ｂは、基板１２上のスパッタリングされた材料の層をコーティングするための装置１０の別の概略図を示す。図３Ｂは、カソード１６から２６の断面を示すが、装置１０の他の特徴は、全体をより良く見渡すために除外された。単一のカソード１６から２６の構成は、図２で説明されるカソード１６の構成に対応する。図３Ｂで示されるように、カソード１６から２６は、そのそれぞれの磁石アセンブリの仕様において異なる。図３Ｂに関連して説明される実施形態によると、外側磁石配置の磁石極性は、磁石アセンブリから磁石アセンブリへと交互になる。これは、内側磁石列の磁石極性も磁石アセンブリから磁石アセンブリへと交互になることを意味する。
【0024】
本実施形態では、カソード１６は、カソード１６から２６の列の左端における外側カソードである。カソード１６は、外側磁石列６４及び６８並びに内側磁石列６６を有する磁石アセンブリ６０を備える。外側磁石列６４、６８は、磁石極性Ｎである同一の外側磁石極性を有する。内側磁石列６６の内側磁石極性は、磁石アセンブリ６０の外側磁石極性Ｎと異なる磁石極性Ｓである。カソード１６から２６の列の次のカソードは、カソード１８である。カソード１８は、カソード１６に隣接して左側に位置決めされる。カソード１８は、外側磁石列７６及び７８並びに内側磁石列８０を有する磁石アセンブリ７４を備える。外側磁石列７６は、近接する磁石アセンブリ６０の外側磁石列６８に隣接して位置決めされる。有利には、外側磁石列７６の外側磁石極性は、磁石列６８の隣接する外側磁石極性と異なる。したがって、外側磁石列７６の外側磁石極性は、磁石極性Ｓである。外側磁石列７８が磁石列７６と同じ外側磁石極性を有するため、その外側磁石極性も磁石極性Ｓである。さらに、磁石アセンブリ７４の内側磁石列８０の内側磁石極性がその外側磁石極性と異なるため、内側磁石極性は磁石極性Ｎである。カソード１６から２６の列の次のカソードは、カソード２０である。カソード２０は、カソード１８に隣接して左側に位置決めされる。カソード２０は、外側磁石列８４及び８６並びに内側磁石列８８を有する磁石アセンブリ８２を備える。外側磁石列８４は、近接する磁石アセンブリ７４の外側磁石列７８に隣接して位置決めされる。有利には、外側磁石列８４の外側磁石極性は、磁石列７８の隣接する外側磁石極性と異なる。したがって、外側磁石列８４の外側磁石極性は、磁石極性Ｎである。外側磁石列８６が磁石列８４と同じ外側磁石極性を有するため、その外側磁石極性も磁石極性Ｎである。さらに、磁石アセンブリ８２の内側磁石列８８の内側磁石極性がその外側磁石極性と異なるため、内側磁石極性は磁石極性Ｓである。カソード１６から２６の列の次のカソードは、カソード２２である。カソード２２は、カソード２０に隣接して右側に位置決めされる。カソード２２は、外側磁石列９２及び９４並びに内側磁石列９６を有する磁石アセンブリ９０を備える。外側磁石列９２は、近接する磁石アセンブリ８２の外側磁石列８６に隣接して位置決めされる。有利には、外側磁石列９２の外側磁石極性は、磁石列８６の隣接する外側磁石極性と異なる。したがって、外側磁石列９２の外側磁石極性は、磁石極性Ｓである。外側磁石列９４が磁石列９２と同じ外側磁石極性を有するため、その外側磁石極性も磁石極性Ｓである。さらに、磁石アセンブリ９０の内側磁石列９６の内側磁石極性がその外側磁石極性と異なるため、内側磁石極性は磁石極性Ｎである。カソード１６から２６の列の次のカソードは、カソード２４である。カソード２４は、カソード２２に隣接して右側に位置決めされる。カソード２４は、外側磁石列１００及び１０２並びに内側磁石列１０４を有する磁石アセンブリ９８を備える。外側磁石列１００は、近接する磁石アセンブリ９０の外側磁石列９４に隣接して位置決めされる。有利には、外側磁石列１００の外側磁石極性は、磁石列９４の隣接する外側磁石極性と異なる。したがって、外側磁石列１００の外側磁石極性は、磁石極性Ｎである。外側磁石列１０２が磁石列１００と同じ外側磁石極性を有するため、その外側磁石極性も磁石極性Ｎである。さらに、磁石アセンブリ９８の内側磁石列１０４の内側磁石極性がその外側磁石極性と異なるため、内側磁石極性は磁石極性Ｓである。カソード１６から２６の列の次のカソード及び最後のカソードは、カソード２６である。カソード２６は、カソード２４に隣接して右側に位置決めされる。カソード２６は、外側磁石列１０８及び１１０並びに内側磁石列１１２を有する磁石アセンブリ１０６を備える。外側磁石列１０８は、近接する磁石アセンブリ９８の外側磁石列１０２に隣接して位置決めされる。有利には、外側磁石列１０８の外側磁石極性は、磁石列１０２の隣接する外側磁石極性と異なる。したがって、外側磁石列１０８の外側磁石極性は、磁石極性Ｓである。外側磁石列１１０が磁石列１０８と同じ外側磁石極性を有するため、その外側磁石極性も磁石極性Ｓである。さらに、磁石アセンブリ１０６の内側磁石列１１２の内側磁石極性がその外側磁石極性と異なるため、内側磁石極性は磁石極性Ｎである。
【0025】
上述のように、カソードアレイのカソード内の磁石アセンブリの交互する極性は、アレイの内部のカソード間のクロストークを減少し、これは、幾つかの電子損失の回収のため、類似する磁石アセンブリで生じる可能性があり、その結果、アレイの外側カソードに沿って流れ、且つマグネトロンのターンアラウンドにおいてカソードからカソードへとジャンプする、アレイ電子電流（ａｒｒａｙ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｃｕｒｒｅｎｔ）が生成される。したがって、本明細書で説明される実施形態は、カソードアレイ全部について、ターゲット全体の長さにわたって均一なターゲットエロ―ジョンをもたらすことによって、ターゲットの使用の効率性を改善する。顧客にとっては、このような代わりの磁石アレイを使用することはカソードの寿命を延長し、ターゲット使用の効率向上により同じセットのターゲットを用いてより多くの基板をコーティングすることができるため、堆積された層のコストが減少する。
【0026】
図４は、基板上にスパッタリングされた材料の層をコーティングするための装置１０の近接する磁石アセンブリ６０、７４、８２、９０、９８及び１０６の上面の概略図を示す。磁石アセンブリ６０、７４、８２、９０、９８及び１０６の配置及び構成は、図３Ｂに関連して説明される実施形態に対応する。装置１０の他の特徴は、全体をより良く見渡すために除外された。図４は、平行する磁石アセンブリ６０、７４、８２、９０、９８及び１０６の列の左手側に、磁石アセンブリ６０とともに、その外側磁石列６４及び６８並びにその内側磁石列６６を示す。外側磁石列６４、６８はそれぞれ外側磁石極性Ｎを有し、内側磁石列６６は内側磁石極性Ｓを有する。参照番号１１４は、磁石アセンブリ６０が割り当てられるカソード１６の長手方向軸を指す。磁石アセンブリ７４は、その外側磁石列７６及び７８、並びにその内側磁石列８０とともに、磁石アセンブリ６０に隣接して位置決めされる。外側磁石列７６、７８はそれぞれ外側磁石極性Ｓを有し、内側磁石列８０は内側磁石極性Ｎを有する。参照番号１１６は、磁石アセンブリ７４が割り当てられるカソード１８の長手方向軸を指す。次に、磁石アセンブリ８２は、その外側磁石列８４及び８６、並びにその内側磁石列８８とともに、磁石アセンブリ７４に隣接して位置決めされる。外側磁石列８４、８６はそれぞれ外側磁石極性Ｎを有し、内側磁石列８８は内側磁石極性Ｓを有する。参照番号１１８は、磁石アセンブリ８２が割り当てられるカソード２０の長手方向軸を指す。次に、磁石アセンブリ９０は、その外側磁石列９２及び９４、並びにその内側磁石列９６とともに、磁石アセンブリ８２に隣接して位置決めされる。外側磁石列９２、９４はそれぞれ外側磁石極性Ｓを有し、内側磁石列９６は内側磁石極性Ｎを有する。参照番号１２０は、磁石アセンブリ９０が割り当てられるカソード２２の長手方向軸を指す。磁石アセンブリ９８は、その外側磁石列１００及び１０２、並びにその内側磁石列１０４とともに、磁石アセンブリ９０に隣接して位置決めされる。外側磁石列１００、１０２はそれぞれ外側磁石極性Ｎを有し、内側磁石列１０４は内側磁石極性Ｓを有する。参照番号１２２は、磁石アセンブリ９８が割り当てられるカソード２４の長手方向軸を指す。最後に、磁石アセンブリ１０６は、その外側磁石列１０８及び１１０、並びにその内側磁石列１１２とともに、磁石アセンブリ９８に隣接して位置決めされる。外側磁石列１０８、１１０はそれぞれ外側磁石極性Ｓを有し、内側磁石列１１２は内側磁石極性Ｎを有する。参照番号１２４は、磁石アセンブリ１０６が割り当てられるカソード２６の長手方向軸を指す。
【0027】
装置１０は、その磁石アセンブリ６０、７４、８２、９０、９８、１０６とともに、プロセスチャンバ４２内に位置決めされる。したがって、プラズマは、同様に磁石アセンブリ６０、７４、８２、９０、９８、１０６によって閉じ込められる。プラズマは、正電荷を有するイオン及び負電荷を有する電子を備える。電子及びそのドリフトは、プラズマの内部に追加のイオンを生成するために使用され、追加のイオンは、その後ターゲットから材料の粒子をはじき出す。これは、電子がターゲットのエロ―ジョンに影響を与えることを意味する。詳細には、電子のドリフト、ひいては追加のイオンの生成が、磁石アセンブリ６０、７４、８２、９０、９８、１０６によって影響される。特にそれぞれの磁石アセンブリ６０、７４、８２、９０、９８、１０６又はそれぞれのターゲットエロ―ジョンの中及び周囲でプラズマが流れる通路は、プラズマレーストラックと呼ばれる。例えば、プラズマは、それぞれの磁石アセンブリ６０、７４、８２、９０、９８、１０６の構成によって画定される。電子は、電場及び磁場に露出される。電子に作用する力は、いわゆるローレンツ力である。ローレンツ力の定義は、Ｆ（ローレンツ）＝ｑ＊（Ｅ＋ｖ×Ｂ）であり、ｑは荷電粒子の電荷（電子）、Ｅは電場の強度、ｖは荷電粒子の速度、及びＢは磁場の磁束密度である。
【0028】
電子に作用する力のため、各磁石アセンブリ６０、７４、８２、９０、９８、１０６に対して個別の電子ドリフト流が生成される。個別の電子ドリフト流の方向は、磁石アセンブリ６０、７４、８２、９０、９８、１０６それぞれの内側及び外側磁石列の極性、ひいてはそれぞれの磁場の方向によって定義される。詳細には、個別の電子ドリフト電流は、磁石アセンブリ６０、７４、８２、９０、９８、１０６それぞれの外側磁石列と内側磁石列の間を流れる。図４では、このような電子ドリフト電流の例が示される。図４は、磁石アセンブリ６０に関連する電子ドリフト電流１２６、磁石アセンブリ７４に関連する電子ドリフト電流１２８、磁石アセンブリ８２に関連する電子ドリフト電流１３０、磁石アセンブリ９０に関連する電子ドリフト電流１３２、磁石アセンブリ９８に関連する電子ドリフト電流１３４、及び磁石アセンブリ１０６に関連する電子ドリフト電流１３６を示す。電子ドリフト電流１２６から１３６が流れる方向は、図４の矢印によって示される。個々の電子ドリフト電流１２６から１３６の方向は、磁石アセンブリから磁石アセンブリへ交互になることに留意されたい。これは、磁石アセンブリから磁石アセンブリへ、外側及び内側の磁石列の磁石極性が交互することの結果である。電子ドリフト電流１２６、１３０及び１３４は反時計回りに流れ、電子ドリフト電流１２８、１３２、及び１３６は時計回りに流れる。
【0029】
個々の電子ドリフト電流の流れに沿ったプラズマの閉じ込めは、２つの平行且つ真っ直ぐな中央部、左中央部１３８と右中央部１４０、並びに２つのターンアラウンド、上側ターンアラウンド１４２と下側ターンアラウンド１４４を有する。左中央部１３８は、磁石アセンブリ６０、７４、８２、９０、９８、１０６それぞれの、左の細長い外側磁石列と細長い内側磁石列の間を通り、右中央部１４０は、右の細長い外側磁石列と細長い内側磁石列の間を通る。上側ターンアラウンド１４２は、その上端において中央部１３８、１４０を接続し、下側ターンアラウンド１４４は、その下端において中央部１３８、１４０を接続する。
【0030】
通常、ターンアラウンド１４２、１４４内のプラズマ密度は、中央部１３８、１４０と異なる。これは、ターゲットの局所的なエロ―ジョンにおける違いに至る場合がある。ターゲットのエロ―ジョンは、スパッタリングプロセスの間に不均一になる。これを避ける手段は、ターンアラウンド１４２、１４４内の磁場を弱めることである。例えば、これは、ターンアラウンド１４２、１４４内の磁石列にシャントを適用することによって達成することができる。シャントは、例えば強磁性金属シートである。これは、結果としてターンアラウンド１４２、１４４内のより低いターゲットエロ―ジョンとなる。しかしながら、ターンアラウンド１４２、１４４内のより弱い磁場の副影響は、より弱い局所的なプラズマの閉じ込めであり、これは、結果としてカソードとその磁石アセンブリの周辺部分への電子損失となる。詳細には、電子損失は、電子ドリフト電流の電子が真っ直ぐな中央部１３８、１４０に再び入る前に、ターンアラウンド１４２、１４４の端部において強い。
【0031】
幾つかの実施形態によると、磁石アセンブリを有する２つ以上のカソードは、２つの隣接するカソードが互いに相互作用を及ぼすように、互いに近接するように位置決めされる。これらのカソードは、カソードアレイを構築する。しかしながら、２つのカソードの間の隣接性は、隣接するカソードの隣接する磁石アセンブリが、電子損失の一部を回収できるという効果に至ることができる。磁石アセンブリの個々の電子ドリフト電流の電子は、ターンアラウンドの端部において、１つの磁石アセンブリから隣接する磁石アセンブリへと流れる。これは、隣接する磁石アセンブリ間のクロストークに至る。１つの磁石アセンブリから隣接する磁石アセンブリへの電子のジャンプの方向及び位置は、特に個々の電子ドリフト電流の方向に依存する。そして、個々の電子ドリフト電流の方向は、磁石アセンブリそれぞれの外側及び内側の磁石列の極性の構成に依存する。したがって、本明細書に記載の実施形態は、カソードアレイ内の、複数のカソード、大部分のカソード、又は全てのカソードの間のクロストークを回避する。これは、少なくとも２つの近接するカソードの磁石アセンブリの間の交互する磁石配向に起因する。
【0032】
図４では、本明細書に記載の幾つかの実施形態について、１つの磁石アセンブリから隣接する磁石アセンブリへの電子のジャンプの効果が示される。図４に関連して説明される実施形態によると、磁石アセンブリ６０の電子ドリフト電流１２６の方向は反時計回りである。したがって、電子のジャンプ、すなわち、電子クロストークは、電子ドリフト電流１２６から隣接する磁石アセンブリ７４の電子ドリフト電流１２８へ、磁石アセンブリ６０の下側ターンアラウンド１４４の端部において行われる。このクロストークは、矢印１４６によって示される。磁石アセンブリ７４の電子ドリフト電流１２８の方向は、時計周りである。したがって、電子のジャンプは、電子ドリフト電流１２８から隣接する磁石アセンブリ６０の電子ドリフト電流１２６へ、磁石アセンブリ７４の下側ターンアラウンド１４４の端部において行われる。このクロストークは、矢印１４８によって示される。クロストーク１４６とクロストーク１４８は互いに逆になり、それにより、概してこれらの電子ドリフト電流１２６、１２８の電子損失が補償される。さらに、電子のジャンプは、電子ドリフト電流１２８から隣接する磁石アセンブリ８２の電子ドリフト電流１３０へ、磁石アセンブリ７４の上側ターンアラウンド１４２の端部において行われる。このクロストークは、矢印１５０によって示される。次の磁石アセンブリ８２において、電子ドリフト電流１３０の方向は、再び反時計回りである。電子のジャンプは、電子ドリフト電流１３０から隣接する磁石アセンブリ７４の電子ドリフト電流１２８へ、磁石アセンブリ８２の上側ターンアラウンド１４２の端部において行われる。このクロストークは、矢印１５２によって示される。クロストーク１５０とクロストーク１５２が互いに逆になるため、電子ドリフト電流１２８、１３０の電子損失は、少なくともほぼ補償される。電子のジャンプは、電子ドリフト電流１３０から隣接する磁石アセンブリ９０の電子ドリフト電流１３２へ、磁石アセンブリ８２の下側ターンアラウンド１４４の端部においてさらに行われる。このクロストークは、矢印１５４によって示される。磁石アセンブリ９０では、電子ドリフト電流１３２の方向は、再び時計回りである。電子のジャンプは、電子ドリフト電流１３２から隣接する磁石アセンブリ８２の電子ドリフト電流１３０へ、磁石アセンブリ９０の下側ターンアラウンド１４４の端部において行われる。このクロストークは、矢印１５６によって示される。クロストーク１５４とクロストーク１５６が互いに逆になるため、電子ドリフト電流１３０、１３２の電子損失は、少なくともほぼ補償される。さらに、電子のジャンプは、電子ドリフト電流１３２から隣接する磁石アセンブリ９８の電子ドリフト電流１３４へ、磁石アセンブリ９０の上側ターンアラウンド１４２の端部において行われる。このクロストークは、矢印１５８によって示される。磁石アセンブリ９８では、電子ドリフト電流１３４の方向は、反時計回りである。電子のジャンプは、電子ドリフト電流１３４から隣接する磁石アセンブリ９０の電子ドリフト電流１３２へ、磁石アセンブリ９８の上側ターンアラウンド１４２の端部において行われる。このクロストークは、矢印１６０によって示される。クロストーク１５８とクロストーク１６０が互いに逆になるため、これらの電子ドリフト電流１３２、１３４の電子損失は、少なくともほぼ補償される。電子のジャンプは、電子ドリフト電流１３４から隣接する磁石アセンブリ１０６の電子ドリフト電流１３６へ、磁石アセンブリ９８の下側ターンアラウンド１４４の端部においてさらに行われる。このクロストークは、矢印１６２によって示される。磁石アセンブリ１０６では、電子ドリフト電流１３６の方向は、時計回りである。電子のジャンプは、電子ドリフト電流１３６から隣接する磁石アセンブリ９８の電子ドリフト電流１３４へ、磁石アセンブリ１０６の下側ターンアラウンド１４４の端部において行われる。このクロストークは、矢印１６４によって示される。クロストーク１６２とクロストーク１６４が互いに逆になるため、これらの電子ドリフト電流１３４、１３６の電子損失は、少なくともほぼ補償される。
【0033】
図４による実施形態では、磁石アセンブリから磁石アセンブリへと磁石極性が交互になることは、電子損失が少なくともほぼ補償されることに至ることを明白に示す。交互する磁石極性は、磁石アセンブリから磁石アセンブリへの電子ドリフト電流の方向の反転を引き起す。これは、下側ターンアラウンド１４４から上側ターンアラウンド１４２へ、そしてその逆を意味する、ターンアラウンドの一方の側から他方の側への電子損失の位置の移動に至る。
【0034】
有利には、隣接するカソード間のクロストーク、すなわち電子損失は、本発明に従って回避することができる。このクロストークは、類似する磁石アセンブリを有する隣接するカソードのアレイにわたって流れる又はその周囲を流れるアレイの電子ドリフト電流の結果として生じうる。アレイの電子ドリフト電流は、カソードアレイの外側カソードに沿って流れ、磁石アセンブリのターンアラウンド内でカソードからカソードへとジャンプする。アレイの電子ドリフト電流は、カソードの内部の個々の電子ドリフト電流に重なる。アレイの電子ドリフト電流に起因して、プラズマ密度は、主にカソードアレイの内側のカソードの磁石アセンブリのターンアラウンドにおいて増加しうる。これは、特に磁石アセンブリのターンアラウンドの近傍内のターゲット位置において、局所的なターゲットエロ―ジョンの増大に至ることがある。したがって、ターゲットの均一なエロ―ジョン、特に複数の隣接するカソードのアレイの内側のカソードのターゲットの均一なエロ―ジョンは、本発明の利点に従って到達することができる。それゆえ、アレイの電子ドリフト電流の生成が回避される。
【0035】
図５は、基板１２上にスパッタリングされた材料の層をコーティングするためのさらなる例示的な装置１６６の概略図を示す。概して、図５による装置１６６の構成は、図３Ｂによる装置１０の構成に対応する。図５は、カソード１６８、１７０、１７２、１７４、１７６及び１７８の断面を示すが、装置１６６の他の特徴は、全体をより良く見渡すために除外された。単一のカソード１６８から１７８の構成は、図２を用いて説明されるカソード１６の構成に対応する。図３Ｂに関連して説明される実施形態とは違い、図５による本実施形態は、外側磁石列の磁石極性は、磁石アセンブリから磁石アセンブリへと交互にならない。本実施形態では、同一の磁石極性の隣接する外側磁石極性を有する２つの近接する磁石アセンブリは、２つの近接する磁石アセンブリの隣接する外側磁石極性と異なる外側磁石極性を有する磁石アセンブリと交互になる。したがって、図５は、２つのＮ−Ｓ−Ｎカソードアセンブリが互いに隣接して設けられてＮ−Ｓ−Ｎカソードのペアを形成し、１つのＳ−Ｎ−ＳカソードがＮ−Ｓ−Ｎカソードのペアの隣に設けられる、カソードアレイを示す。それにより、アレイ全体に沿った或いはアレイ全体にわたるプラズマ電子の電流ループが遮断される。上記に照らして、本明細書に記載の種々の実施形態によると、カソードアレイは少なくとも２つの磁石アセンブリを含み、少なくとも２つの磁石アセンブリのうちの一方の磁石アセンブリの外側磁石極性は隣接する外側磁石極性と異なる。したがって、２つの隣接するカソードの間の外側（及び内側）磁石極性の磁石極性において少なくとも１つの交互配列が設けられる。通常、図３Ｂ及び図４に関連して示されているように、各カソードは、近接するカソードに関連して交互する磁石極性を有することができる。２つの近接するカソードにおいて交互配列が設けられる限り、交互配列の選択肢の複数の組み合わせが設けられうることを理解することができる。
【0036】
図６は、基板上１２のスパッタリングされた材料の層をコーティングする装置２２４において使用される単一の平面カソード２２２に割り当てられる３つの近接する磁石アセンブリ２１６、２１８、及び２２０を通した断面の概略図を示す。カソード２２２は、ターゲット２２６に接続される。磁石アセンブリ２１６は、外側磁石極性Ｎを有する外側磁石列２２８及び２３０を備える。磁石アセンブリ２１６は、外側磁石列２２８、２３０の間に内側磁石極性Ｓを有する内側磁石列２３２を備える。内側磁石極性Ｓは、外側磁石極性Ｎと異なる。磁石アセンブリ２１８の外側磁石列２３４は、外側磁石列２３０に隣接して位置決めされる。外側磁石列２３４は、外側磁石列２３０の外側磁石極性Ｎと異なる外側磁石極性Ｓを有する。磁石アセンブリ２１８の外側磁石列２３６は、さらに外側磁石極性Ｓを有し、磁石アセンブリ２１８の内側磁石列２３８は、内側磁石極性Ｎを有する。第３の磁石アセンブリ２２０の構成は、第１の磁石アセンブリ２１６の構成に対応する。したがって、外側磁石列２４０及び２４２は外側磁石極性Ｎを有し、内側磁石列２４４は内側磁石極性Ｓを有する。
【0037】
図７は、基板１２上にスパッタリングされた材料の層をコーティングするための例示的な堆積システム１４の概略図を示す。堆積システム１４は、装置１０を備える。装置１０は、すべて平行して位置決めされるカソード１６から２６及びアノード２８から４０を保持する。図７は、カソード１６から２６の長手方向軸１１４から１２４、並びに隣接するカソード間の距離２４６を示す。有利には、カソードは、２つの隣接するカソードが互いに相互作用を及ぼすほどに互いに近接するように位置決めされる。好ましくは、２つの隣接するカソードの間の距離は５００ｍｍを下回る。より好ましくは、２つの隣接するカソードの間の距離は３００ｍｍと４００ｍｍの間であり、さらにより好ましくは２３５ｍｍと２５０ｍｍの間である。
【0038】
有利には、本発明によると、スパッタリングされた材料を用いて基板の均一なコーティングを達成することが可能である。さらに有利には、コーティング用に使用されるターゲットの非常に均一なエロ―ジョンプロファイルを提供することが可能である。これは、ターゲットの使用において高い効率性を保証する。先行技術のシステムに比べて、ターゲットの寿命は増大する。これは、先行技術のシステムに比べて、１つのターゲット及び同一のターゲット又はターゲットのセットを用いてより多くの基板をコーティングすることができるため、コストが減少する。さらに、堆積システムは、保守又は予防保守がなくてもより長く動作することができる。したがって、システムの使用可能時間が向上し、これにより、先行技術のシステムに比べてシステムの使用のより高い効率性が可能になる。
【0039】
詳細には、本発明による堆積システムは、大面積を有する基板をコーティングするためのＰＶＤ（物理的気相堆積）大面積堆積システムである。通常、堆積システム、並びに基板上にスパッタリングされた材料の層をコーティングするための装置は、基板が固定されて動かない静的堆積プロセスに適している。しかしながら、基板が動く動的堆積プロセスに本発明を用いることも可能である。さらに、本発明は、様々な異なる種類の基板に適し、例えば、基板は小さな面積を有することができる。本発明は、回転可能なターゲット並びに平面のターゲット、ＡＣ（交流）システム及びＤＣ（直流）システムに適用することができる。好ましくは、本発明は、堆積システム及び３つ以上の磁石アセンブリを備える基板上にスパッタリングされた材料の層をコーティングするための装置に適用することができる。さらに好ましくは、これらの磁石アセンブリは並ぶように配置される。
【0040】
本明細書に記載の実施形態によると、当該方法は、静的堆積プロセスのために基板を位置決めするスパッタ堆積を提供する。通常、垂直に配向された大面積基板の処理など、特に大面積基板処理については、静的堆積と動的堆積の間で区別することができる。動的スパッタリング、すなわち、基板が堆積源に沿って連続的又は準連続的に動くインラインプロセスは、基板が堆積領域に移動する前にプロセスを安定化し、次いで、基板が堆積源を通過するにつれて一定に保つことができるため、より簡単である。しかし、動的堆積は、例えば粒子生成などの他の欠点を有することがある。これは、特にＴＦＴバックプレーン堆積（ＴＦＴ ｂａｃｋｐｌａｎｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）に適用されうる。本明細書に記載の実施形態によると、例えばＴＦＴ処理のために、静的スパッタリングを提供することができ、初期基板上への堆積の前にプラズマを安定化させることができる。したがって、動的堆積プロセスに比べると異なる静的堆積プロセスという用語は、当業者が認識する基板の任意の動きを除外するものではないことに留意するべきである。静的堆積プロセスは、例えば、堆積中の静的基板位置と、堆積中の振動基板位置と、堆積中に実質的に一定である平均基板位置と、堆積中のディザリング基板位置（ｄｉｔｈｅｒｉｎｇ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）と、堆積中の搖動基板位置と、カソードが１つのチャンバ内に設けられる、すなわち、所定のセットのカソードがチャンバ内に設けられる堆積プロセスと、堆積チャンバが、例えば、層の堆積中にチャンバを隣接するチャンバから分離する弁ユニットを閉じることによって、近接するチャンバに関連して密閉雰囲気を有する基板位置と、又はその組み合わせとを含むことができる。したがって、静的堆積プロセスは、静的位置を有する堆積プロセス、実質的に静的な位置を有する堆積プロセス、又は基板の部分的な静的位置を有する堆積プロセスとして理解することができる。それにより、本明細書に記載の静的堆積プロセスは、静的堆積プロセスのための基板位置が堆積中に任意の動きが全くないという必要性なしに、動的堆積プロセスと明確に区別することができる。
【0041】
本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる幾つかの実施形態によると、本明細書に記載の実施形態は、ディスプレイＰＶＤ、すなわち、ディスプレイ市場のための大面積基板上のスパッタ堆積のために利用することができる。幾つかの実施形態によると、大面積基板又は複数の基板を有するそれぞれのキャリアは、少なくとも０．６７ｍ２の大きさを有することができる。典型的には、大きさは、約０．６７ｍ２（０．７３ｍ×０．９２ｍ−ＧＥＮ４．５）から約８ｍ２、より典型的には、約２ｍ２から約９ｍ２、又は最大１２ｍ２とすることができる。典型的には、本明細書に記載された実施形態による構造体、カソードアセンブリなどの装置、及び方法が提供される基板又はキャリアは、本明細書に記載された大面積基板である。例えば、大面積基板又はキャリアは、約０．６７ｍ２の基板（０．７３ｍ×０．９２ｍ）に対応するＧＥＮ４．５、約１．４ｍ２の基板（１．１ｍ×１．３ｍ）に対応するＧＥＮ５、約４．２９ｍ２の基板（１．９５ｍ×２．２ｍ）に対応するＧＥＮ７．５、約５．７ｍ２の基板（２．２ｍ×２．５ｍ）に対応するＧＥＮ８．５、又は約８．７ｍ２の基板（２．８５ｍ×３．０５ｍ）に対応するＧＥＮ１０とすることができる。ＧＥＮ１１及びＧＥＮ１２などのさらに大きい世代並びに対応する基板面積も、同様に実装することができる。
【0042】
上記に照らして、カソードアレイの少なくとも１つの近接するカソードのペア内の磁石アセンブリが、その極性に関連してカソードからカソードへ交互になる、すなわち、内側及び外側の磁石が、１つのカソード内でＮ−Ｓ−Ｎ極性配置、近接するカソード内でＳ−Ｎ−Ｓ極性配置を形成する、複数の実施形態が記載される。図６に示されるように、例えば１つのカソードが２つ以上の磁石アセンブリを有する場合に、類似する交互配列を磁石アセンブリから磁石アセンブリへと設けることができる。
【0043】
さらに、追加で又は互いに交互に、複数の任意の修正を提供することができる。さらなる実施形態によると、少なくとも２つの磁石アセンブリは、近接する磁石アセンブリである。別の実施形態によると、少なくとも２つの磁石アセンブリの各々の断面は、２つの外側磁石極性及び１つの内側磁石極性を有し、内側磁石極性は外側磁石極性と異なる。さらなる実施形態によると、装置は少なくとも３つの磁石アセンブリを備える。好ましくは、装置は少なくとも５つの磁石アセンブリを備える。さらなる実施形態によると、一群の磁石アセンブリの少なくとも２つの近接する磁石アセンブリの隣接する外側磁石極性は同じ磁石極性を有する。さらなる実施形態によると、同じ磁石極性の隣接する外側磁石極性を有する少なくとも２つの近接する磁石アセンブリは、少なくとも２つの近接する磁石アセンブリの隣接する外側磁石極性と異なる外側磁石極性を有する少なくとも１つの磁石アセンブリと交互になる。さらなる実施形態によると、磁石アセンブリの外側磁石極性は、磁石アセンブリから磁石アセンブリへと交互になる。別の実施形態によると、磁石アセンブリは一又は複数のカソードに対応する。さらなる実施形態によると、各カソードは磁石アセンブリのうちの１つに対応する。さらなる実施形態によると、２つの隣接するカソードの間の距離は、２つの隣接するカソードが互いに相互作用を及ぼす距離である。好ましくは、２つの隣接するカソードの間の距離は、５００ｍｍを下回る。より好ましくは、２つの隣接するカソードの間の距離は、３００ｍｍと４００ｍｍの間である。さらに好ましくは、２つの隣接するカソードの間の距離は、２３５ｍｍと２５０ｍｍの間である。別の実施形態によると、カソードは平面カソードである。好ましくは、装置は単一の平面カソードを備える。堆積システムの別の実施形態によると、装置は、長手方向軸を有する回転可能なカソードを備える。これらの長手方向軸は平行に位置決めされる。堆積システムのさらなる実施形態によると、堆積システムは、基板上にスパッタリングされた材料の層をコーティングするためのシステムである。
【0044】
以上の説明は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の基本的な範囲を逸脱することなく本発明の他の及び追加の実施形態を考案することができ、本発明の範囲は、以下の添付の特許請求の範囲によって定められる。