特許 7416937 スパッタ堆積の方法と装置

(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】

(24)【登録日】2024-01-09

(45)【発行日】2024-01-17

(54)【発明の名称】スパッタ堆積の方法と装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/34 20060101AFI20240110BHJP

【ＦＩ】

C23C14/34 V

【請求項の数】 22

(21)【出願番号】P 2022528153

(86)(22)【出願日】2020-11-10

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-01-25

(86)【国際出願番号】 GB2020052841

(87)【国際公開番号】W WO2021094724

(87)【国際公開日】2021-05-20

【審査請求日】2022-07-04

(31)【優先権主張番号】1916637.0

(32)【優先日】2019-11-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(73)【特許権者】

【識別番号】500024469

【氏名又は名称】ダイソン・テクノロジー・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100119530

【弁理士】

【氏名又は名称】冨田 和幸

(72)【発明者】

【氏名】マイケル エドワード レンダル

【審査官】今井 淳一

(56)【参考文献】

【文献】特開昭４９－１０１２７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／１３１９２１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／１２８００９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００２－２３５１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１９３８６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １４／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スパッタ堆積装置であって、
湾曲経路に沿って基板を導くように配置される、基板ガイドと、
基板ガイドから距離を空け、ターゲット材料を支持するように配置される、ターゲット部であって、ターゲット部と基板ガイドがそれらの間に堆積領域を画定する、ターゲット部と、
電気バイアスをターゲット材料に印加するためのバイアス手段と、
を備える、ターゲットアセンブリと、
使用中、基板にターゲット材料のスパッタ堆積をもたらすために、堆積領域にプラズマを閉じ込めるための閉じ込め磁場を供給するように配置される、一以上の磁性素子を備える閉じ込め配列であって、閉じ込め磁場が、湾曲経路の曲線の周りに、前記プラズマを閉じ込めるために、少なくとも堆積領域において、湾曲経路の曲線に実質的に追従するように配置される磁力線により特徴づけられる、閉じ込め配列と、
プラズマを発生させるように構成されるプラズマ生成配列と、
を備え、
前記バイアス手段が、第一電力値で、電気バイアスをターゲット材料に印加するように構成され、
前記プラズマ生成配列が、第一電力値に対する第二電力値の比率が１より大きくなるような、第二電力値で、プラズマを発生させるように構成される、スパッタ堆積装置。

【請求項2】

バイアス手段が、負極性の電気バイアスをターゲット材料に印加するように構成される、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

バイアス手段が、直流電圧から成る電気バイアスをターゲット材料に印加するように構成される、請求項１又は２に記載の装置。

【請求項4】

第一電力値に対する第二電力値の比率が、３．５未満又は１．５未満である、請求項１に記載の装置。

【請求項5】

第一電力値が、１平方センチメートル当たり少なくとも１ワット（１W cm^-2）である、請求項１又は４に記載の装置。

【請求項6】

第一電力値が、１平方センチメートル当たり最大で１５ワット（１５W cm^-2）、１平方センチメートル当たり最大で７０ワット（７０W cm^-2）である、請求項１、４及び５のいずれか一項に記載の装置。

【請求項7】

プラズマ生成配列が、誘導結合プラズマ源を備える、請求項１、及び４から６のいずれか一項に記載の装置。

【請求項8】

プラズマ生成配列が、基板ガイドの長手方向軸に実質的に垂直な方向に延在する、一以上の細長いアンテナを備える、請求項１、及び４から７のいずれか一項に記載の装置。

【請求項9】

プラズマ生成配列が、基板ガイドの長手方向軸に実質的に平行な方向に延在する、一以上の細長いアンテナを備える、請求項１、及び４から７のいずれか一項に記載の装置。

【請求項10】

ターゲット部が、複数のターゲット材料を支持するように配置され、
バイアス手段が、複数のターゲット材料の一以上の各ターゲット材料に電気バイアスを独立して印加するように構成される、請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。

【請求項11】

一以上の磁性素子が、プラズマを湾曲シート状に閉じ込めるための閉じ込め磁場を供給するように配置される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。

【請求項12】

一以上の磁性素子が、少なくとも堆積領域において、実質的に均一な密度を有するプラズマを、湾曲シート状に閉じ込めるための閉じ込め磁場を供給するように配置される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置。

【請求項13】

一以上の磁性素子が、電磁石である、請求項１から１２のいずれか一項に記載の装置。

【請求項14】

装置が、一以上の電磁石により供給される磁場を制御するように配置されるコントローラーを備える、請求項１３に記載の装置。

【請求項15】

閉じ込め配列が、閉じ込め磁場を供給するように配置される、少なくとも二つの磁性素子を備える、請求項１から１４のいずれか一項に記載の装置。

【請求項16】

少なくとも二つの磁性素子が、磁性素子間で供給される比較的強い磁場強度の領域が、湾曲経路の曲線に実質的に追従するように配置される、請求項１５に記載の装置。

【請求項17】

ターゲット部が、ターゲット部の少なくとも一部分が、ターゲット部の他の一部分の支持面に対して鈍角を形成する支持面を画定するように配置されるか、又は配置されるように構成可能である、請求項１から１６のいずれか一項に記載の装置。

【請求項18】

ターゲット部が、実質的に湾曲している、請求項１から１７のいずれか一項に記載の装置。

【請求項19】

ターゲット部が、湾曲経路の曲線に実質的に追従するように又は近似するように配置される、請求項１から１８のいずれか一項に記載の装置。

【請求項20】

基板ガイドが、湾曲経路に沿って基板を導く湾曲部材により提供される、請求項１から１９のいずれか一項に記載の装置。

【請求項21】

基板にターゲット材料をスパッタ堆積する方法であって、基板が、基板ガイドにより湾
曲経路に沿って導かれ、堆積領域が基板ガイドとターゲット材料を支持するターゲット部の間に画定され、
電気バイアスをターゲット材料に印加することと、
基板にターゲット材料をスパッタ堆積させるために、堆積領域でプラズマを閉じ込めるための磁場を供給することと、を含み、
該磁場が、湾曲経路の周りに前記プラズマを閉じ込めるように、少なくとも堆積領域において、湾曲経路の曲線に実質的に追従するように配置される磁力線により特徴づけられ、
前記電気バイアスをターゲットに印加することが、第一電力値で電気バイアスを印加することを含み、
さらに、第一電力値に対する第二電力値の比率が１より大きくなるような、第二電力値でプラズマを発生させることを含む、
方法。

【請求項22】

リチウム、コバルト、リチウム酸化物、コバルト酸化物、及びコバルト酸リチウムのうち少なくとも一つを含むターゲット材料を提供することを含む、請求項２１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、堆積に関するものであり、より具体的には、基板にターゲット材料をスパッタ堆積するための方法及び装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

堆積は、基板上にターゲット材料が堆積されるプロセスである。堆積の例は、薄い層（通常、おおよそナノメートル又はナノメートルの数分の１から数マイクロメートル又は数十マイクロメートルまで）をシリコンウエハーやウェブなどの基板上に堆積する薄膜堆積である。薄膜堆積技術の例としては、凝縮相のターゲット材料を蒸発させて蒸気を生成させ、次に蒸気を基板表面上に凝縮させる、物理気相成長（PVD）がある。PVDの例としては、イオンなどのエネルギー粒子による衝撃を受けて粒子がターゲットから放出される、スパッタ堆積である。スパッタ堆積の例では、アルゴンなどの不活性ガスといったスパッタガスを、低圧で真空チャンバーに導入し、プラズマを生成させるエネルギー電子を使用して、スパッタガスをイオン化させる。プラズマイオンによるターゲットへの衝撃により、ターゲット材料を放出させ、該ターゲット材料は、その後、基板表面上に堆積し得る。スパッタ堆積は、ターゲット材料を加熱せずに堆積させることができ、結果として、基板への熱によるダメージを低減、防止できる点で、蒸着などの他の薄膜堆積方法より有利である。

【0003】

よく知られたスパッタ堆積技術として、グロー放電とターゲットに近い円形領域でプラズマ密度を増加させる磁界を組み合わせた、マグネトロンが使用される。プラズマ密度の増加により、堆積速度を増加させることができる。しかし、マグネトロンを使用すると、円形の「レーストラック」形状のターゲット浸食プロファイルが生じ、ターゲットの利用が制限されて、得られる堆積の均一性に悪影響を及ぼす可能性がある。

【0004】

工業的用途において改善された有用性を可能とする、均一で、制御可能な及び／又は効率的なスパッタ堆積を提供することが望ましい。

【発明の概要】

【0005】

本発明の第一の態様によれば、スパッタ堆積装置が提供され、該スパッタ堆積装置は、
湾曲経路に沿って基板を導くように配置される、基板ガイドと、
基板ガイドから距離を空け、ターゲット材料を支持するように配置される、ターゲット部であって、ターゲット部と基板ガイドがそれらの間に堆積領域を画定する、ターゲット部と、
電気バイアスをターゲット材料に印加するためのバイアス手段と、
を含む、ターゲットアセンブリと、
使用中、基板にターゲット材料のスパッタ堆積をもたらすために、堆積領域にプラズマを閉じ込めるための閉じ込め磁場を供給するように配置される、一以上の磁性素子を備える閉じ込め配列であって、閉じ込め磁場が、湾曲経路の曲線の周りに、前記プラズマを閉じ込めるために、少なくとも堆積領域において、湾曲経路の曲線に実質的に追従するように配置される磁力線により特徴づけられる、閉じ込め配列と、
を備える。

【0006】

湾曲経路に沿って基板を導くことにより、装置は、例えば基板の大きな表面積に、「リールツーリール」タイプのシステムで、ターゲット材料のコンパクトなスパッタ堆積をもたらす。リールツーリール堆積システムは、バッチ間に堆積を中止することを含むバッチ処理より効率的であり得る。

【0007】

磁力線が、湾曲経路の曲線に実質的に追従すると、プラズマは、湾曲経路を取り巻いて堆積領域内に閉じ込められ得る。それゆえ、堆積領域内において、少なくとも湾曲経路の曲線周りの方向で、プラズマの密度は、より均一になり得る。これは、基板上に堆積されるターゲット材料の均一性を向上させ得る。それゆえ、処理後の基板の一様性を向上させ得、品質管理の必要性を減らし得る。

【0008】

電気バイアスをターゲット材料に印加することにより、ターゲット材料と隣接する領域に引き寄せられる、ターゲット材料の近傍中にプラズマ由来のイオンをもたらす。これは、プラズマイオンとターゲット材料間の相互作用が起こる割合を増加させることができ、スパッタ堆積の効率を上げる。ターゲット材料に印加される電気バイアスを制御することにより、ターゲット材料に隣接するプラズマイオンの密度も制御できる。この方法のプラズマイオンの正確な制御は、例えば、バイアスをかけられたターゲット材料と重なる、基板の特定の部分に堆積されるターゲット材料の密度をより高密度にすることにより、基板上にターゲット材料のパターン化されたスパッタ堆積をもたらし得る。これは、コーティングされないままにする基板の領域を保護するマスクを使用して、基板上に材料のパターンを堆積することに比べ、より効率的で、より無駄が少なくなり得る。さらに、本発明者らは、驚くべきことに、ターゲット材料に印加される電気バイアスを適切に制御することにより、基板上に堆積されるターゲット材料の結晶化度を制御できることを発見した。この方法で、所望の結晶化度を有するターゲット材料を、基板上に、容易にスパッタ堆積できる。

【0009】

例において、バイアス手段は、負極性の電気バイアスをターゲット材料に印加するように構成される。これにより、スパッタ堆積の速度を増加させるために、プラズマ由来の正イオンをターゲット材料に引き寄せて使用できる。

【0010】

例において、バイアス手段は、直流電圧から成る電気バイアスをターゲット材料に印加するように構成される。これは、交流電圧をターゲット材料に加える場合に比べ、スパッタ堆積の均一性を向上させ得る。

【0011】

いくつかの例において、装置は、プラズマを発生させるように構成される、プラズマ生成配列をさらに備える。ある場合では、バイアス手段は、第一電力値で電気バイアスをターゲット材料に印加するように構成され、プラズマ生成配列は、第一電力値に対する第二電力値の比率が１より大きくなるような、第二電力値でプラズマを発生させるように構成される。第一電力値に対する第二電力値の比率が１より大きいと、基板上にスパッタ堆積されるターゲット材料が、少なくとも部分的に規則正しい構造を有する傾向がある。この構造は、ターゲット材料がスパッタ堆積される基板に関係なく得ることができ、このようにして配置された装置は、結晶性材料などの少なくとも部分的に規則正しい材料を、幅広い、異なる基板にスパッタ堆積することへの有用性を有することを意味する。

【0012】

場合によっては、第一電力値に対する第二電力値の比率が、３．５未満又は１．５未満であることもある。そのような比率は、堆積されるターゲット材料をアニーリングせずに、少なくとも部分的に規則正しい構造で、ターゲット材料を堆積させることに役立ち得る。これは、そのような構造で、材料を堆積させることを平易にすることができる。

【0013】

例において、第一電力値は、１平方センチメートル当たり少なくとも１ワット（１W cm^-2）である。この第一電力値は、ターゲット材料をスパッタ堆積するのに効果的であることがわかっている。

【0014】

場合によっては、第一電力値は、１平方センチメートル当たり最大１５ワット（１５W cm^-2）、又は１平方センチメートル当たり最大７０ワット（７０W cm^-2）である。例えば、最大１５W cm^-2の第一電力値は、セラミック及び／又は酸化物を含むターゲット材料に適しており、一方で、最大７０W cm^-2の第一電力値は、リチウム、コバルト又は、リチウム及び／又はコバルトの合金を含むターゲット材料に適している。

【0015】

例において、ターゲット部は、複数のターゲット材料を支持するように配置されており、バイアス手段は、複数のターゲット材料うちの一以上の各ターゲット材料に電気バイアスを独立して印加するように構成されている。これは、装置の柔軟性を向上させる。例えば、異なる各ターゲット材料に関係する電気バイアスを制御することにより、結果として、異なるターゲット材料の堆積を制御できる。この方法で、装置は、複数のターゲット材料のうちの一つの量を、他のターゲット材料の量より多く堆積させるために、例えば、基板上に所望のターゲット材料の組み合わせを堆積させるために使用され得る。さらに、電気バイアスを一以上の各ターゲット材料に独立して印加することは、例えば、各ターゲット材料からより多く又はより少なく堆積させるために、各ターゲット材料に印加される相対的な電気バイアスを制御することにより、基板上にターゲット材料の所望のパターンを堆積させるといった柔軟性を提供し得る。

【0016】

例において、さらに、装置は、プラズマを発生させるように配置されるプラズマ生成配列を備え、プラズマ生成配列は、誘導結合プラズマ源を備える。誘導結合プラズマ源は、容易に制御でき、スパッタ堆積自体を容易に制御できるようにする。

【0017】

例において、プラズマ生成配列は、基板ガイドの長手方向軸に実質的に垂直な方向に延在する、一以上の細長いアンテナを備える。他の例では、プラズマ生成配列は、基板ガイドの長手方向軸に実質的に平行な方向に延在する、一以上の細長いアンテナを備える。細長いアンテナが延在する方向に関係なく、細長いアンテナを使用することにより、アンテナの長さに沿ったプラズマが生成され得、プラズマに曝される基板及び／又はターゲット材料の面積を増加させることができる。これは、スパッタ堆積の効率を向上させ得、代わりに又は追加で、基板上にターゲット材料をより均一に堆積させ得る。

【0018】

例において、湾曲シート状にプラズマを閉じ込めるために、一以上の磁性素子が、閉じ込め磁場を供給するように配置される。湾曲シート状にプラズマを閉じ込めることにより、プラズマに曝され得る基板の面積が増加する。それゆえ、スパッタ堆積は、基板のより大きな表面積にわたって実行され、スパッタ堆積の効率を向上させ得る。湾曲シート状のプラズマを提供することにより、プラズマの密度をより均一にできる。場合によっては、プラズマの均一性が、湾曲経路の曲線周り及び基板の幅にわたって向上する。これにより、基板にターゲット材料のより均一なスパッタ堆積が可能になる。

【0019】

例において、少なくとも堆積領域において実質的に均一な密度を有する、湾曲シート状のプラズマを閉じ込めるために、一以上の磁性素子が、閉じ込め磁場を供給するように配置される。堆積領域で実質的に均一な密度のプラズマであると、ターゲット材料は、基板上に実質的に均一な厚さで堆積し得る。これは、堆積後の基板の一様性を向上させ、品質管理の必要性が減少し得る。

【0020】

例において、一以上の磁性素子は、電磁石である。電磁石を使用することにより、閉じ込め磁場の強度を、制御することができる。例えば、装置が、一以上の電磁石により供給される磁場を制御するために配置されるコントローラーを備える場合がある。このようにして、堆積領域のプラズマの密度を調節でき、基板へのターゲット材料の堆積を調節するために使用され得る。それゆえ、スパッタ堆積の制御を向上させ、装置の自由度を向上させ得る。

【0021】

例において、閉じ込め配列は、閉じ込め磁場を供給するように配置される、少なくとも二つの磁性素子を備える。これによって、より正確なプラズマの閉じ込めを可能にし、及び／又は閉じ込め磁場の制御の自由度をより大きくし得る。例えば、少なくとも二つの磁性素子を有することで、プラズマに曝される基板の面積を増加させ得、それゆえ、ターゲット材料が堆積される基板の面積を増加させ得る。これは、スパッタ堆積プロセスの効率を向上させ得る。これらの例において、少なくとも二つの磁性素子は、磁性素子間で供給される比較的高い強度の磁場の領域が、実質的に湾曲経路の曲線に追従するように配置され得る。これは、湾曲経路の曲線周りのプラズマの均一性を向上させ得、結果として、基板上にスパッタ堆積されるターゲット材料の均一性を向上させ得る。

【0022】

例において、ターゲット部は、ターゲット部の少なくとも一部分が、ターゲット部の他の一部分の支持面に対して鈍角を形成する支持面を画定するように配置されるか、又は配置されるように構成可能である。これは、ターゲット部の空間的な取り付け面積を増やさず、かつ、湾曲経路を変えることなく、スパッタ堆積がもたらされる面積を増やすことができる。これは、スパッタ堆積の効率を向上させ得る。

【0023】

例において、ターゲット部は、実質的に湾曲している。これにより、堆積領域内で、基板に曝されるターゲット部の表面積を増やすことができ、スパッタ堆積がもたらされ得る効率を向上させ、他の配置に比べ、よりコンパクトにできる。

【0024】

例において、ターゲット部は、湾曲経路の曲線に実質的に追従するように又は湾曲経路の曲線に近似するように配置される。これは、湾曲経路の曲線に沿って、ターゲット部のターゲット材料が、基板にスパッタ堆積される際の均一性を向上させ得る。これにより、品質管理の必要性を減少させ得る。

【0025】

例において、基板ガイドは、湾曲経路に沿って基板を導く湾曲部材により提供される。基板は、湾曲部材の回転により導かれ、該湾曲部材は、ローラーであっても、ドラムであってもよい。このようにして、装置は、「リールツーリール」プロセス配置の一部分を形成し、バッチ処理配置より効率的に基板を処理し得る。

【0026】

本発明の第二の態様によると、基板にターゲット材料をスパッタ堆積する方法が提供され、基板は湾曲経路に沿って基板ガイドにより導かれ、堆積領域は基板ガイドとターゲット材料を支持するターゲット部の間に画定され、この方法は、
電気バイアスをターゲット材料に印加することと、
基板上にターゲット材料をスパッタ堆積させるために、堆積領域にプラズマを閉じ込める磁場を供給することと、を含み、
該磁場が、湾曲経路周りに前記プラズマを閉じ込めるために、少なくとも堆積領域内において、湾曲経路の曲線に実質的に追従するように配置される磁力線により特徴づけられる。

【0027】

この方法は、湾曲経路の曲線周りのプラズマの均一性を向上させ得、結果として、基板上に堆積されるターゲット材料の均一性を向上させ得る。湾曲経路を使用することにより、この方法は、リールツーリールタイプのプロセスとして実行され得、バッチ処理に比べてより効率的に実行され得る。さらに、電気バイアスをターゲット材料に印加することにより、スパッタ堆積の効率を向上させ得る。基板上に堆積されるターゲット材料の結晶化度は、同様に又は代わりに、ターゲット材料に電気バイアスを印加することにより制御され得る。代わりに又は追加で、容易で、効率的な方法により所望のパターンを堆積させるために、電気バイアスの制御は、基板に堆積されるターゲット材料のパターンを制御するように使用され得る。

【0028】

場合によっては、この方法は、リチウム、コバルト、リチウム酸化物、コバルト酸化物及びコバルト酸リチウムのうち少なくとも一つを含むターゲット材料を提供することを含む。これらの材料は、様々な、異なる機器、製品、又は部品を製造するために使用され得る。

【0029】

いくつかの例において、電気バイアスをターゲット材料に印加することは、第一電力値で電気バイアスを印加することを含み、この方法は、第一電力値に対する第二電力値の比率が１より大きくなるような、第二電力値でプラズマを発生させることを含む。そのような比率は、少なくとも部分的に規則正しい構造を持つように、基板上にターゲット材料を堆積させるために使用され得る。これは、例えば、アニーリングなどのポストプロセスを含む、他の堆積プロセスより容易である。

【0030】

添付の図面を参照して作成された、単に例として与えられる以下の説明から、さらなる特徴が明らかになるだろう。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】例による装置の断面図を示す、模式図である。

【図2】図１の装置例の断面図を示すが、磁力線例を含む、模式図である。

【図3】図１及び２の装置例の一部の平面図を示す、模式図である。

【図4】図３の装置例の一部の平面図を示すが、磁力線例を含む、模式図である。

【図5】例による磁性素子の断面図を示す、模式図である。

【図6】例による装置の断面図を示す、模式図である。

【図7】例による装置の断面図を示す、模式図である。

【図8】例による装置の斜視図を示す、模式図である。

【図9】例による方法を示す、模式フロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

例による装置及び方法の詳細は、図を参照して、以下の説明から明らかになるだろう。この説明では、説明の目的で、特定の例の多くの具体的な詳細が示される。明細書における「例」又は類似の用語への言及は、例に関連して説明される特定の特徴、構造、又は特性が、少なくとも一つの例に含まれるが、必ずしも他の例に含まれるとは限らないことを意味する。さらに、特定の例は、例の根底にある概念の説明及び理解を容易にするために、特定の特徴を省略及び／又は必然的に簡略化して概略的に記載されることに注意されたい。

【0033】

図１から５を参照すると、ターゲット材料１０８を基板１１６上にスパッタ堆積する装置例１００が示されている。

【0034】

幅広い、多くの産業用途、例えば光学コーティング、磁気記録媒体、電子半導体デバイス、LED、薄膜太陽電池等のエネルギー発電デバイス、及び薄膜電池等のエネルギー貯蔵デバイスの製造においてなどの、薄膜堆積の実用性を有する用途へのプラズマベースのスパッタ堆積のために、装置１００は使用され得る。装置１００が使用され得る他の用途には、OLED（有機発光ダイオード）、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ELD）やプラズマディスプレイ（PDP）、高性能アドレス（HDP）の液晶ディスプレイ（LCD）、又は干渉変調ディスプレイ（IMOD）ディスプレイデバイスなどのディスプレイデバイスの製造、薄膜トランジスタ（TFT）などのトランジスタの製造、バリアコーティング、二色性コーティング、又は金属化コーティングの作製などが挙げられる。したがって、本開示の背景は、エネルギー貯蔵デバイスやそれらの一部の製造に関連する場合があるが、装置１００及び本明細書に記載される方法は、それらの製造に制限されないことを理解されたい。

【0035】

明確にするため図には示されていないが、いくつかの例において、装置１００は、通常、使用中、スパッタ堆積に適した低圧、例えば3×10-3torrに排気されるハウジング（図示せず）を含むことを理解されたい。そのようなハウジングは、ポンプシステム（図示せず）によって、適切な圧力（例えば、1×10-5torr未満）に排気され得る。使用中、スパッタ堆積に適した圧力が達成される、例えば、3×10-3torr程度まで、ガス供給システム（図示せず）を使用して、アルゴンや窒素などのプロセスガス又はスパッタガスが、ハウジングに導入され得る。

【0036】

図１から５までに示される例に戻ると、概観において、装置１００は、基板ガイド１１８、ターゲットアセンブリ１２４、及び磁気閉じ込め配列１０４を備える。

【0037】

基板ガイド１１８は、湾曲経路（湾曲経路は、図１及び２において、矢印Ｃで示される。）に沿って、基板１１６、例えば、基板のウェブを導くように配置される。

【0038】

図１及び２の例において、基板ガイド１１８は、湾曲部材１１８によって与えられ、この場合、基板供給アセンブリ１１９の全体で実質的に円筒状のドラム又はローラーにより与えられる。図１及び２の湾曲部材１１８は、例えば、心棒により与えられる、軸１２０の周りを回転するよう配置される。図３に示される例では、軸１２０は、湾曲部材１１８の長手方向軸でもある。

【0039】

基板供給アセンブリ１１９は、基板１１６が、湾曲部材１１８の湾曲面の少なくとも一部（この場合、ドラム１１８により形成される）により運ばれるために、基板１１６を湾曲部材１１８へ及び湾曲部材１１８から供給するように配置される。図１及び２などのいくつかの例において、基板供給アセンブリは、基板１１６をドラム上に送り込むように配置される、第一ローラー１１０ａ、及び基板１１６が湾曲経路Ｃに追従した後、基板１１６をドラム１１８から送り込むように配置される第二ローラー１１０ｂを備える。基板供給アセンブリ１１９は、「リールツーリール」プロセス配置（図示なし）の一部であり得、基板１１６は、基板１１６の第一リール又はボビン（図示なし）から送られ、装置１００を通過後、処理後の基板を重ねたリール（図示なし）を形成するために、第二リール又はボビン（図示なし）に送られる。

【0040】

いくつかの例において、基板１１６は、シリコン又はポリマーであるか、あるいは少なくともシリコン又はポリマーを含む。いくつかの例において、例えばエネルギー貯蔵デバイスの製造のために、基板１１６は、ニッケル箔であるか、あるいは少なくともニッケル箔を含む。しかしながら、アルミニウム、銅若しくは鋼、又はポリエチレンテレフタラート（PET）上のアルミニウムのような金属化プラスチックを含む金属化材料などの、適した金属をニッケルの代わりに使用できることを理解されたい。

【0041】

装置１００のターゲットアセンブリ１２４は、ターゲット材料１０８を支持するように配置されるターゲット部１０６を含む。いくつかの例において、ターゲット部１０６は、スパッタ堆積中、ターゲット材料１０８を所定の位置に支持若しくは保持する、プレート又は他の支持構造を備える。ターゲット材料１０８は、基板１１６にスパッタ堆積を行う素となる材料である。つまり、ターゲット材料１０８は、スパッタ堆積により基板１１６上に堆積される材料であってもよいし、スパッタ堆積により基板１１６上に堆積される材料を含んでもよい。

【0042】

いくつかの例において、例えば、エネルギー貯蔵デバイスの製造のために、ターゲット材料１０８は、エネルギー貯蔵デバイスのカソード層である、リチウムイオンを貯蔵するのに適した材料、例えばコバルト酸リチウム、リン酸鉄リチウム、又は多硫化アルカリ金属塩などであるか、あるいはこれらを含む（又はそれらの前駆体物質であるか、あるいはそれらの前駆体物質を含む）。加えて、又は代わりに、ターゲット材料１０８は、エネルギー貯蔵デバイスのアノード層、例えばリチウム金属、グラファイト、シリコン、又は酸化インジウムスズなどであるか、あるいはこれらを含む（又はそれらの前駆体物質であるか、あるいはそれらの前駆体物質を含む）。加えて、又は代わりに、ターゲット材料１０８は、エネルギー貯蔵デバイスの電解質層である、イオン電導性であるが電気絶縁体でもある材料、例えば窒化リン酸リチウム（LiPON）であるか、あるいはこれを含む（又はその前駆体物質であるか、あるいはその前駆体物質を含む）。例えば、ターゲット材料１０８は、例えばターゲット材料１０８の領域で窒素ガスとの反応を経て、基板１１６上にLiPONを堆積させるための前駆体物質としてのLiPOであるか、あるいはこれを含む。ある例において、ターゲット材料は、リチウム、コバルト、酸化リチウム及びコバルト酸リチウムのうち少なくとも一つを含む。例えば、基板上にコバルト酸リチウムを堆積させるために、ターゲット材料は、リチウム及びコバルト、リチウム酸化物及びコバルト、リチウム酸化物及びコバルト酸化物、リチウム－コバルト合金、コバルト酸リチウム、又はLiCoO_2-xを含むことがあり、ここでxは、０．０１以上１．９９以下である。

【0043】

ターゲット部１０６及び基板ガイド１１８は、互いから離れて空間を空けており、それらの間に堆積領域１１４を画定する。堆積領域１１４は、使用中、ターゲット材料１０８から基板１１６上へのスパッタ堆積が起こる、基板ガイド１１８とターゲット部１０６間の面積又は体積とみなされ得る。

【0044】

それらが示されるいくつかの例において、装置１００は、プラズマ源１０２とも呼ばれる、プラズマ生成配列１０２を備える。プラズマ生成配列１０２は、プラズマ１１２を発生させるように構成される。プラズマ源１０２は、誘導結合プラズマ源であり得、例えば、誘導結合プラズマ１１２を発生させるように配置される。図１及び２に示されるプラズマ源１０２は、アンテナ１０２ａ、１０２ｂを備え、該アンテナ１０２ａ、１０２ｂを通じて、ハウジング（図示なし）内でプロセスガス又はスパッタガスから誘導結合プラズマ１１２を発生させるために、無線周波数電力供給システム（図示なし）により、適切な無線周波数（RF）電力が送られる。いくつかの例において、無線周波数電流を、一以上のアンテナ１０２ａ、１０２ｂを通じて、例えば、１MHzから１GHzの周波数；１MHzから１００MHzの周波数；１０MHzから４０MHzの周波数；又は、いくつかの例では、おおよそ１３．５６MHz若しくはそれの倍数の周波数で送ることにより、プラズマ１１２が生成される。RF電力は、プラズマ１１２を生成するプロセスガス又はスパッタガスのイオン化を引き起こす。一以上のアンテナ１０２ａ、１０２ｂを通って送られるRF電力を調整することにより、堆積領域１１４内で、プラズマ１１２のプラズマ密度に作用することができる。それゆえ、プラズマ源１０２におけるRF電力の制御によって、スパッタ堆積プロセスを制御できる。これは、結果として、スパッタ堆積装置１００の操作における柔軟性の向上を可能にする。

【0045】

図１や２などのいくつかの例において、プラズマ源１０２は、基板ガイド１１８から遠く離れて配置され、例えば、基板ガイド１１８から半径方向に離れている。それにもかかわらず、プラズマ源１０２により生成されるプラズマ１１２は、基板ガイド１１８とターゲット部１０６の間のスパッタ堆積領域１１４に向かって導かれ、その後、基板ガイド１１８とターゲット部１０６の間のスパッタ堆積領域１１４内に、少なくとも部分的に閉じ込められる。

【0046】

プラズマ源１０２の一以上のアンテナ１０２ａ、１０２ｂは、細長いアンテナであってもよく、いくつかの例においては、実質的に線形である。図１及び２などのいくつかの例において、一以上のアンテナ１０２ａ、１０２ｂは、細長いアンテナであって、湾曲部材１０８の長手方向軸１２０（例えば、ドラム１１８の曲率半径の原点を通る、ドラム１１８の軸１２０）に実質的に平行な方向に延在している。一以上の細長いアンテナ１０２ａ、１０２ｂは、湾曲していてもよい。例えば、そのような湾曲した細長いアンテナ１０２ａ、１０２ｂは、湾曲部材１１８の曲面の曲率に追従し得る。場合によっては、一以上の湾曲した細長いアンテナ１０２ａ、１０２ｂは、湾曲部材１１８の長手方向軸１２０と実質的に垂直な平面内に伸び得る。これについては、そのような例を示す図８を参照して、さらに説明する。

【0047】

図１及び２の例において、プラズマ源１０２は、誘導結合プラズマ１１２を生成するための２つのアンテナ１０２ａと１０２ｂを備える。この例において、アンテナ１０２ａと１０２ｂは、実質的に、互いに平行に伸びており、互いから横方向に配置される。以下でより詳細に説明するように、これは、２つのアンテナ１０２ａと１０２ｂ間のプラズマ１１２の細長い領域を正確に生成することを可能にし、結果として、生成されるプラズマ１１２を、少なくとも堆積領域１１４に、正確に閉じ込めることに役立つ。アンテナ１２０ａと１２０ｂは、基板ガイド１１８と同様の長さであってもよく、その結果、基板ガイド１１８により導かれる基板１１６の幅と同様になり得る。細長いアンテナ１０２ａと１０２ｂは、基板ガイド１１８の長さと一致する（それゆえ、基板１１６の幅と一致する）長さを有する領域にわたって生成される、プラズマ１１２を供給できるようにし、それゆえ、プラズマ１１２を、基板１１６の幅全体にわたって、均等に又は均一に利用可能にする。以下でより詳細に説明するように、これは、結果として、均等な又は均一なスパッタ堆積をもたらすことに役立つ。

【0048】

図１及び２の装置１００の閉じ込め配列１０４は、一以上の磁性素子１０４ａ、１０４ｂを備える。使用中、基板１１６にターゲット材料１０８のスパッタ堆積をもたらすために、磁性素子１０４ａ、１０４ｂは、堆積領域１１４において、プラズマ１１２（この場合において、プラズマ生成配列１０２により生成されるプラズマを含む）を閉じ込めるための閉じ込め磁場を供給するように配置される。曲線経路Ｃの曲線周りにプラズマ１１２を閉じ込めるために、閉じ込め磁場は、少なくとも堆積領域１１４において、湾曲経路Ｃの曲線に実質的に追従するように配置される、磁力線により特徴付けられる。

【0049】

磁力線は、磁場の配置又は形状を特徴づけるために、或いは、描くために使用され得ることを理解されたい。同様に、磁性素子１０４ａ、１０４ｂにより供給される閉じ込め磁場は、湾曲経路Ｃの曲線に追従するように配置される磁力線により描かれ、或いは、特徴付けられることを理解されたい。また、原理上は、磁性素子１０４ａ、１０４ｂにより供給される全部又は全体の磁場は、湾曲経路Ｃの曲線に追従して配置されない磁力線により特徴づけられる部分を含んでもよいことを理解されたい。そうであるが、供給される閉じ込め磁場、すなわち、堆積領域１１４にプラズマを閉じ込める磁性素子１０４ａ、１０４ｂにより供給される磁場の全体又は全部の一部は、湾曲経路Ｃの曲線に追従する磁力線により特徴付けられる。

【0050】

ある例において、湾曲経路Ｃの曲線を引き合いに出す場合、該曲線は、経路が湾曲している程度として理解してよく、該経路に沿って基板ガイド１１８が基板１１６を運搬する。湾曲部材１１８、例えばドラム又はローラーなどは、湾曲経路Ｃに沿って基板１１６を運搬する。そのような例において、湾曲経路Ｃの曲線は、基板１１６を運搬する湾曲部材１１８の曲面が湾曲している程度に由来し、例えば、平面から逸脱する。言い換えると、湾曲経路Ｃの曲線は、湾曲部材１１８が基板１１６を追従させる湾曲経路Ｃが湾曲している程度として理解してもよい。実質的に湾曲経路Ｃの曲線に追従することは、湾曲経路Ｃの湾曲形状と実質的に一致すること又は再現することとして理解してもよい。例えば、磁力線は、湾曲経路Ｃと共通の曲率中心を有するが、湾曲経路Ｃとは異なる曲率半径を有する（図示では大きい）、湾曲経路に追従してもよい。例えば、磁力線は、半径方向にずれるが、基板１１６の湾曲経路Ｃと実質的に平行である湾曲経路に追従してもよい。例において、磁力線は、半径方向にずれるが、湾曲部材１１８の曲面に実質的に平行である湾曲経路に追従する。例えば、図２において閉じ込め磁場を描く磁力線は、少なくとも堆積領域１１４において、湾曲経路に追従し、すなわち、半径方向にずれるが、湾曲経路Ｃに実質的に平行であり、それゆえ、湾曲経路Ｃの曲線に実質的に追従する。

【0051】

閉じ込め磁場を描く磁力線は、湾曲経路Ｃの本質的な又はかなりのセクター又は部分の周りで、湾曲経路Ｃの曲線に追従するように配置され得る。例えば、磁力線は、湾曲経路Ｃの曲線全体で又は基板１１６が湾曲部材１１８により導かれる、湾曲経路Ｃの概念的なセクターの本質的部分にわたって、湾曲経路Ｃの曲線に追従してもよい。例において、湾曲経路Ｃは、概念的な円の周の一部を表し、閉じ込め磁場を特徴づける磁力線は、概念的な円の円周の少なくとも約1/16、又は概念的な円の円周の少なくとも約1/8、又は概念的な円の円周の少なくとも約1/4、又は概念的な円の円周の少なくとも約1/2の周りで、湾曲経路Ｃの曲線に追従するように配置される。

【0052】

図１及び２などの、基板ガイド１１８が湾曲部材又はドラムにより供給される例において、閉じ込め磁場を特徴づける磁力線は、例えば、使用中、基板１１６のウェブを運搬し又はこれと接触する湾曲部材の概念的なセクターの全体又は本質的部分にわたって、湾曲部材の本質的な又はかなりのセクター又は部分の周りで、湾曲部材の曲線に追従するように配置される。例えば、湾曲部材は、実質的に円筒状であり、閉じ込め磁場を特徴づける磁力線は、湾曲部材の円周の少なくとも約１／１６、又は少なくとも約１／８、又は少なくとも約１／４、又は少なくとも約１／２の周りで湾曲部材の曲線に追従するように配置される。図２において、閉じ込め磁場を特徴づける磁力線は、この例において、湾曲部材（この場合、ドラムの表面により形成される）を含む基板ガイド１１８の円周の少なくとも約1/4の周りで湾曲経路に追従する。

【0053】

磁力線が、磁場の配置又は形状を描くために使用され得ることを理解されたい。磁性素子例１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃにより供給される磁場例を、概略的に図２及び４で示しており、磁力線（慣習通り矢印により示されている）は、使用中、供給される磁場を描写するために使用される。すでに述べたように、実質的に湾曲部材の曲率に従わない磁力線もあるが、閉じ込め磁場、すなわち、プラズマ１１２を堆積領域１１４に閉じ込める磁場は、湾曲経路Ｃの曲線に追従するように配置される磁力線により特徴づけられる。図２及び４で最もよく分かるように、閉じ込め磁場を特徴づける磁力線は、少なくとも堆積領域１１４内において、湾曲経路Ｃの曲線に実質的に追従するように、それぞれ湾曲している。

【0054】

基板１１６の湾曲経路Ｃの曲線に追従するように配置される磁力線は、生成されるプラズマ１１２を堆積領域１１４内で、湾曲経路Ｃの曲線の周りに閉じ込める。生成されるプラズマ１１２が磁力線に追従する傾向があるため、これが生じる。例えば、閉じ込め磁場内の、初速度を持つプラズマのイオンは、磁力線の周りでイオンに周期的な運動をさせるローレンツ力を受ける。初動が、磁場と厳密に垂直でないと、イオンは、磁力線を中心とする螺旋経路をたどる。したがって、そのようなイオンを含むプラズマは、磁力線に従う傾向があり、それゆえ、それによって画定される経路に閉じ込められる。その結果、磁力線は、湾曲経路Ｃの曲線に実質的に追従するように配置されるため、プラズマ１１２は、実質的に湾曲経路Ｃの曲線に実質的に追従するように閉じ込められ、それゆえ、湾曲経路Ｃの曲線周りで、堆積領域１１４に閉じ込められる。

【0055】

湾曲部材１１８の少なくとも一部の曲面の曲率に実質的に追従する、例えば湾曲経路Ｃの曲線に追従する、生成したプラズマ１１２を閉じ込めることにより、少なくとも湾曲部材１１８の曲面周りの方向で、例えば湾曲経路Ｃの曲線周りの方向で、基板１１６におけるプラズマ密度のより均一な分布を可能にする。これは、結果として、基板１１６上に湾曲部材１１８の周りの方向、例えば湾曲経路Ｃの方向で、より均一にスパッタ堆積することを可能にする。それゆえ、結果として、スパッタ堆積は、より一様に実施され得る。これは、例えば、生成される磁場を描く磁力線が基板の中に及び外に詰まったループを描き、それゆえ、基板で均一なプラズマ密度の分布とならない、マグネトロンタイプのスパッタ堆積装置に比べ、処理後の基板の一様性を向上させることができ、品質管理の必要性を減らすことができる。

【0056】

加えて、又は代わりに、湾曲部材１１８の少なくとも一部の曲面の曲率に実質的に従う、例えば湾曲経路Ｃの曲線に追従する、生成したプラズマ１１２を閉じ込めることにより、プラズマ１１２に曝される基板の面積を増加させることができ、それゆえ、スパッタ堆積がもたらされ得る面積を増加させることができる。これにより、リールツーリールタイプの装置を通して、所与の堆積度のために、より速い速度で基板１１６を供給することが可能になり、それゆえ、より効率的なスパッタ堆積ができる。

【0057】

図１及び２などのいくつかの例において、磁石配列（又は「磁気閉じ込め配列」）１０４は、磁場を供給するように配置される、少なくとも２つの磁性素子１０４ａ、１０４ｂを備える。場合によっては、少なくとも２つの磁性素子１０４ａ、１０４ｂは、少なくとも２つの磁性素子１０４ａ、１０４ｂ間で画定される比較的強い磁場強度の領域が、シート状になるように配置される。そのような場合の磁石配列１０４は、シート状、すなわち、プラズマ１１２の奥行き（又は厚さ）が、実質的にそれ自体の長さ又は幅より小さくなる形状で、プラズマ１１２を閉じ込めるように構成される。プラズマ１１２のシートの厚さは、シートの長さと幅に沿って実質的に一定であり得る。プラズマ１１２のシートの密度は、それ自体の幅及び長さ方向のうち一つ又はその両方で実質的に均一であり得る。

【0058】

いくつかの例において、少なくとも２つの磁性素子１０４ａ、１０４ｂ間で供給される比較的強い磁場強度の領域は、例えば湾曲経路Ｃの曲線に実質的に追従する、湾曲部材１１８の曲面の少なくとも一部の曲率に実質的に従う。

【0059】

図１及び２で概略的に示している例において、二つの磁性素子１０４ａ、１０４ｂは、ドラム１１８を挟んで互いに逆側に位置しており、（図１が意図する）ドラム１１８の最下部より上に配置される。二つの磁性素子１０４ａ、１０４ｂは、湾曲部材１１８の両側において、湾曲部材１１８の曲面の少なくとも一部の曲率に従うように、例えば湾曲経路Ｃの曲線に追従するように、プラズマ１１２を閉じ込める。図１及び２において、プラズマ１１２は、基板１１６が湾曲部材１１８に供給される、供給側、及び湾曲部材１１８から基板１１８が排出される、排出側で、湾曲経路Ｃの曲線に追従する。少なくとも二つの磁性素子を有することにより、スパッタ堆積領域１１４で、プラズマ１１２に曝される基板１１６の面積を（さらに）増加させ、それゆえ、スパッタ堆積がもたらされ得る面積を増加させる。これにより、リールツーリールタイプの装置を通して、所与の堆積度のために、より速い（より一層速い）速度で基板１１６を供給することが可能になり、それゆえ、例えば、より効率的なスパッタ堆積ができる。

【0060】

いくつかの例において、一以上の磁性素子１０４ａ、１０４ｂは、電磁石１０４ａ、１０４ｂである。装置１００は、例えば一以上の電磁石１０４ａ、１０４ｂにより供給される磁場強度を制御するためのコントローラー（図示なし）を備える場合がある。これにより、閉じ込め磁場を描く磁力線の配置を制御できる。結果として、スパッタ堆積領域１１４内の基板１１６及び／又はターゲット材料１０８で、プラズマ密度を調整でき、それゆえ、スパッタ堆積の制御を向上させることができる。これは、結果として、スパッタ堆積装置１００の操作の柔軟性を向上させる。

【0061】

いくつかの例において、一以上の磁性素子１０４ａ、１０４ｂは、ソレノイド１０４ａ、１０４ｂにより提供される。例において、ソレノイド１０４ａ、１０４ｂは、断面が細長い。例えば、ソレノイド１０４ａ、１０４ｂは、湾曲部材１１８、例えば、ローラー１１８の回転軸に実質的に平行な方向の断面が細長くてもよい。各ソレノイド１０４ａ、１０４ｂは、使用中、プラズマ１１２が通過する（閉じ込められる）開口部を画定し得る。図１及び２に概略的に示される例のように、三つのソレノイド１０４ａ、１０４ｂがあり、各ソレノイド１０４ａ、１０４ｂは、例えば湾曲経路Ｃの曲線に実質的に追従するために、ソレノイド１０４ａ、１０４ｂ間で比較的強い磁場強度の領域が供給されるように、曲げられる。そのような方法で、図１に示されるように、生成されるプラズマ１１２は、第一のソレノイド１０４ａを通過し、（図１が意図する）ドラム１１８の下で、堆積領域１１４を通過し、上昇して、第二のソレノイド１０４ｂを通過する。

【0062】

図１及び２において、二つの磁性素子１０４ａ、１０４ｂのみ示されているが、さらなる磁性素子（図示なし）、例えば、さらに前記ソレノイドを、プラズマ１１２の経路に沿って配置してもよいことを理解されたい。これにより、閉じ込め磁場を強化でき、プラズマを正確に閉じ込めることができる。加えて、又は代わりに、これは、閉じ込め磁場の制御の自由度をより大きくする。

【0063】

図１及び２などのいくつかの例において、磁石配列１０４、例えば一以上の磁性素子１０４ａ、１０４ｂを含む磁石配列１０４は、プラズマ１１２をシート状に閉じ込めるように構成される。例えば、磁石配列１０４は、プラズマ１１２をシート状に閉じ込める磁場を供給するように配置される。いくつかの例において、磁石配列１０４は、例えば少なくとも堆積領域１１４内で、実質的に均一な密度を有する、プラズマ１１２をシート状に閉じ込めるように構成される。ある場合では、磁石配列１０４は、湾曲シート状にプラズマ１１２を閉じ込めるように構成される。

【0064】

例えば、図４及び５に示されるように、いくつかの例において、一以上のソレノイド１０４ａ、１０４ｂは、使用中、その内部で生成される磁力線に実質的に垂直な方向に細長い。例えば、図３から５で最もよく分かるように、ソレノイド１０４ａ、１０４ｂは、使用中、プラズマ１１２が閉じ込められる（使用中にプラズマ１１２が通る）開口部をそれぞれ有しており、ここで、開口部は、湾曲部材１１８の長手方向軸１２０に実質的に平行な方向に細長い。図３及び４で最もよく分かるように、細長いアンテナ１０２ａ、１０２ｂは、ソレノイド１０４ａ、１０４ｂに平行に延在しており、ソレノイド１０４ａ、１０４ｂと一直線に並んでいる。上記で述べたように、プラズマ１１２は、細長いアンテナ１０２ａ、１０２ｂの長さに沿って生成され得、細長いソレノイド１０４ａは、プラズマ１１２を細長いアンテナ１０２ａ、１０２ｂから離れる方向に閉じ込め、例えば、導き、及び細長いソレノイド１０４ａを通ってプラズマ１１２を閉じ込め、例えば、導く。

【0065】

この例におけるプラズマ１１２は、細長いアンテナ１０２ａ、１０２ｂから細長いソレノイド１０４ａまで、シート状に閉じ込められ、例えば、導かれる。つまり、プラズマ１１２の奥行き（又は厚さ）は、実質的にその長さ又は幅より小さい。プラズマ１１２のシートの厚さは、シートの長さ及び幅に沿って実質的に一定であってもよい。プラズマ１１２のシートの密度は、その幅方向及び長さ方向のうち一方向、若しくはその両方向で実質的に均一であってもよい。プラズマ１１２は、シート状であり、この場合において、堆積領域１１４の中で、例えば湾曲経路Ｃの曲線に追従する湾曲部材１１８の曲面の曲率に実質的に従うように、湾曲部材１１８の周りで、ソレノイド１０４ａ、１０４ｂにより供給される磁場により閉じ込められる。この例において、プラズマ１１２は、湾曲シート状に閉じ込められる。プラズマ１１２のそのような湾曲シートの厚さは、湾曲シートの長さ及び幅に沿って実質的に一定であってもよい。湾曲シート状のプラズマ１１２は、実質的に均一な密度を有してもよく、例えば湾曲シート状のプラズマ１１２の密度は、その長さ及び幅のうち一つ、若しくはその両方で実質的に均一である。

【0066】

湾曲シート状のプラズマを閉じ込めることにより、湾曲部材１１８により運搬される基板１１６のプラズマ１１２に曝される領域を増加でき、それゆえ、スパッタ堆積がもたらされ得る領域を増加できる。これは、リールツーリールタイプの装置を通して、所与の堆積度のために、より速い（より一層速い）速度で基板１１６を提供することを可能にし、それゆえ、例えば、より効率的なスパッタ堆積を可能にする。

【0067】

（例えば、少なくともスパッタ堆積領域１１４において）湾曲シート状のプラズマ１１２、例えば実質的に均一な密度を有する湾曲シート状のプラズマ１１２を閉じ込めることは、代わりに又は加えて、例えば、湾曲部材１１８の曲線周りの方向、及び湾曲部材１１８の長さ方向の両方において、基板１１６におけるプラズマ密度のより均一な分布を可能にする。これは、結果として、例えば湾曲部材１１８の表面周りの方向及び基板１１６の幅にわたって、基板１１６により均一なスパッタ堆積を可能にする。したがって、結果として、スパッタ堆積を、より一様に行うことができる。それゆえ、例えば、生成される磁場を特徴づける磁力線が基板の中へ及び外へ詰まったループを描き、それゆえ、基板で均一なプラズマ密度の分布とならない、マグネトロンタイプのスパッタ堆積装置に比べ、処理後の基板の一様性を向上させることができ、品質管理の必要性を減らすことができる。

【0068】

いくつかの例において、少なくとも堆積領域１１４内で、閉じ込められるプラズマ１１２は、高密度プラズマである。例えば、（湾曲シート状又は他の形状の）閉じ込められるプラズマ１１２は、少なくとも堆積領域１１４内で、10¹¹cm^-3以上の密度である。堆積領域１１４の高密度のプラズマ１１２により、効果的な及び／又は高速のスパッタ堆積が可能となる。

【0069】

図１及び２のターゲットアセンブリ１２４は、ターゲット材料１０８に電気バイアスを印加するためのバイアス手段１２２も含む。電気バイアスは、例えば、ターゲット材料１０８に印加される電圧をいう。図１及び２の例において、バイアス手段１２２は、直流（ＤＣ）電圧の電気バイアスを、ターゲット材料１０８に印加するように構成される。ＤＣ電圧は、ゼロより小さい値を持つ、負極性電圧であってもよい。この場合のバイアス手段１２２は、第一電位と第二電位の差が、ターゲット材料１０８に印加される電圧と一致するような、第一電位の第一端子（図示なし）及び異なる電位である第二電位の第二端子（図示なし）を有する。この場合において、電圧をターゲット材料１０８に印加するために、第一端子は、ターゲット材料１０８に電気的に接続され、第二端子は、アース端子に電気的に接続される。

【0070】

電気バイアスをターゲット材料１０８に印加することにより、プラズマ１１２のイオンは、ターゲット材料１０８に向かって引き寄せられる。これは、プラズマ１１２とターゲット材料１０８間の相互作用を増加させ、プラズマ１１２によりターゲット材料の粒子が放出される割合を増加させることができる。ターゲット材料１０８の粒子の放出割合の増加は、通常、これらの粒子が基板１１６に堆積される速度を増加させ、ターゲット材料１０８のスパッタ堆積の速度を増加させる。プラズマが、基板１１６が導かれる湾曲経路の曲線周りに構成される、本明細書の例による装置１００で、電気バイアスをターゲット材料１０８に印加することにより、基板１１６における均一性を向上させつつ、コンパクトで、効率的な方法により、ターゲット材料を堆積させる。

【0071】

ターゲット材料１０８に印加される電気バイアスを制御することにより、ターゲット材料１０８のスパッタ堆積が起こる速度を制御でき、基板１１６上にターゲット材料１０８の特定のパターンを堆積させるように使用できる。

【0072】

示している例において、基板１１６上にターゲット材料１０８の特定のパターンを作り出すために、それぞれ異なる厚さのターゲット材料１０８のパッチを基板１１６上に堆積させることが望ましい。これは、基板１１６の第一の部分に、ターゲット材料１０８の第一のパッチを第一の厚さで堆積させるために、基板１１６の第一の部分が堆積領域１１４を通じて運搬される第一の時間に、第一強度の電気バイアスを印加することにより、装置１００を使用して容易に実行できる。続いて、基板１１６の第二の部分が堆積領域１１４を通じて運搬される第二の時間に、第一強度より小さい第二強度の電気バイアスを印加する。これにより、第一の厚さより薄い第二の厚さでターゲット材料１０８の第二のパッチを、基板１１６の第二の部分に堆積させる。これは、第二の時間（ターゲット材料１０８の第二のパッチのスパッタ堆積の時間）に電気バイアスの強度を小さくすることに起因し、この例において、スパッタ堆積の速度を遅くする。これは、単なる一例だが、電気バイアスの制御が、簡易かつ効率的に基板１１６上にターゲット材料１０８の特定のパターンを堆積させる、様々な、異なる方法で実行され得ることを理解されたい。

【0073】

バイアス材料１２２によりターゲット材料１０８に印加される電気バイアスの制御は、さらに又は代わりに、基板１１６上に堆積されるターゲット材料１０８の結晶化度を制御するために使用できる。材料の結晶化度とは、一般的に、材料の構造規則性、例えば、材料の原子や分子が、規則的に、すなわち周期的パターンで配置されている程度を指す。結晶化度は、Ｘ線結晶構造解析技術又はラマン分光などの、様々な手法を使用して測定され得る。結晶化度は、通常、Ｘ線回折を使用して測定され得る結晶子サイズに依存し、また、結晶子サイズにより定義される場合もある。結晶子サイズは、シェラーの式を使用して、Ｘ線回折パターンから計算できる。
以下のシェラーの式により、材料の結晶子サイズτが得られる。

【数1】

ここで、τは、材料の規則的な（結晶性の）ドメインの平均サイズとされ、材料の粒子サイズ以下になり得る結晶子サイズ、Kは無次元の形状係数、λはＸ線の波長、βはラジアンを単位とする、（装置の回折線幅を差し引いた後の）Ｘ線回折パターンにおけるピークの回折線幅の広がり、θはブラッグ角である。

【0074】

場合によっては、バイアス手段１２２は、第一電力値で電気バイアスをターゲット材料１０８に印加するように構成され、プラズマ生成配列は、第二電力値でプラズマを発生させるように構成される。第一電力値に対する第二電力値の比率が１以下であると、基板１１６上に堆積されるターゲット材料１０８が、例えば、Ｘ線回折又はラマン分光を使用して測定すると、構造規則性が比較的低い又は構造規則性がない、アモルファス構造を有する傾向がある。材料が、材料の原子が結晶格子を形成しないような、非結晶構造であるアモルファス構造を有すると考えられ得る。しかしながら、第一電力値に対する第二電力値の比率が、１より大きい場合、通常、基板１１６に堆積されるターゲット材料１０８は、少なくとも部分的に規則正しい構造を有し、また、堆積される材料の原子が材料の少なくとも一つの領域及びある場合には、材料全体の至るところで結晶格子を形成する、結晶構造を有し得る。これを基準として、第一電力値に対する第二電力値の比率を適切に制御することにより、基板１１６に堆積されるターゲット材料１０８の構造を容易に制御できる。

【0075】

例えば、この比率を１より大きい値を有するように制御することにより、結晶構造を有するターゲット材料１０８を、アニーリングなどのポストプロセスステップを経ることなく、基板１１６に堆積させることができる。これは、結晶材料の堆積を容易にする。場合によっては、堆積されるターゲット材料１０８の構造は、ターゲット材料１０８が堆積される基板１１６に依存しない。これらの場合には、少なくとも部分的に規則正しく、及び例えば結晶性である、ターゲット材料１０８は、１より大きい値の比率にすることにより、基板１１６に関係なく堆積される。それゆえ、装置１００は、様々なタイプの基板上に、規則正しい構造を有するターゲット材料１０８を堆積させることに対して柔軟性をもたらし、様々な、異なる目的への柔軟性をもたらす。

【0076】

第一電力値に対する第二電力値の比率を増加させると、基板１１６上に堆積されるターゲット材料１０８の構造の規則性が向上する傾向がある。それゆえ、この比率を制御することにより、簡単な方法で、基板１１６上に堆積されるターゲット材料１０８の構造を、正確に制御できる。

【0077】

堆積されるターゲット材料１０８の少なくとも一部及びある場合には、堆積されるターゲット材料１０８の全体は、六方晶系構造を有し得る。堆積されるターゲット材料１０８の結晶構造は、LiCoO₂であり得、また、

に属するものであり得る。

の構造は、層状構造であり、及び層状酸化物構造であり得、例えば、ターゲット材料は、LiCoO₂である。この構造は、（LiCoO₂のFd3m空間群に属する）低エネルギー構造と比較して、使用可能容量が大きいことや、充電及び放電が高速である等の多数の利点がある。

は、可逆性が高く、リチウムのインターカレーションとデインターカレーションにおいて構造変化が小さいため、典型的な電池用途において良い性能を有すると考えられる。したがって、堆積されるターゲット材料１０８として

に属する結晶性LiCoO₂を堆積させることは、固体電池用途に有利に働く。しかし、これは単なる一例であり、他の例、例えば他の用途については、堆積されるターゲット材料１０８が、異なる化学構造及び／又は結晶構造を有してもよい。

【0078】

少なくとも部分的に規則正しい構造で、基板１１６上にターゲット材料１０８を堆積させる間、結晶構造を持つ結晶が、基板の表面から実質的にエピタキシャルに成長する場合がある。エピタキシャル成長は、一般に、材料の結晶構造に対して明確な配向を持って新しい結晶層が形成される、結晶成長の一つを指す。実質的にエピタキシャル成長は、例えば、新しい層の少なくとも一つの結晶領域の大部分（例えば、少なくとも７０％、８０％、９０％若しくはそれより多く）が、材料が堆積される基板１１６に対して同一の配向を有するような、それ自体が少なくとも一つの結晶領域を含む、新しい層の堆積を指す。エピタキシャル成長は、より簡単に、リチウムイオンをインターカレーション及びデインターカレーションさせることを可能にする。これに基づいて、リチウムイオンのインターカレーション及びデインターカレーションを向上させるために、本明細書で説明される装置１００を使用して、リチウムを含むターゲット材料１０８を、基板１１６上に実質的にエピタキシャルに堆積させられる。これにより、装置１００をそのようなターゲット材料の堆積のために、例えば、固体電池の製造のために使用できる。

【0079】

基板１１６に堆積される、少なくとも部分的に規則正しいターゲット材料の結晶は、（１０１）面及び（１１０）面で並べられ得る。（１０１）面及び（１１０）面は、ターゲット材料１０８の結晶構造の格子面であり、当業者が理解するであろう、ミラー指数で表される。例えば、（１０１）面と（１１０）面は、実質的に基板と平行であり、例えば製造公差又は測定公差内で平行である。そのような構造を持つ基板１１６にターゲット材料１０８を堆積させることは、例えば、堆積されるターゲット材料１０８に、様々な、異なる用途に適した特性をもたらす。

【0080】

第一電力値に対する第二電力値の比率が、３．５より小さい場合もある。例えば、この比率は、１から３．５の範囲内にあり得る。そのような比率であると、ターゲット材料１０８は、基板１１６上に、結晶構造などの少なくとも部分的に規則正しい構造を持って、堆積される。このような場合において、ターゲット材料１０８の少なくとも部分的に規則正しい構造が、アニーリングなどのさらなるプロセスを必要とせずに、ターゲット材料１０８のスパッタ堆積により得られる。それゆえ、そのような構造を有するターゲット材料１０８を、他の方法より容易に及び／又は効率的に堆積できる。

【0081】

いくつかの例において、第一電力値は、平方センチメートル当たり少なくとも１ワット（１W cm^-2）である。ある場合、例えば、ターゲット材料１０８がセラミック又は酸化物を含む場合においては、第一電力値は、平方センチメートル当たり最大１５ワット（１５W cm^-2）である。他の場合で、第一電力値は、平方センチメートル当たり最大７０ワット（７０W cm^-2）であり、例えば、リチウム、コバルト、又はそれらの合金などの金属ターゲット材料１０８の場合である。さらなる例として、例えば第一電力値は、平方センチメートル当たり最大１００ワット（１００W cm^-2）であり、例えば、他のターゲット材料１０８の場合である。

【0082】

プラズマ中の実際の電力は、プラズマを発生させるために使用される電力より小さくなり得る（ここで、プラズマを発生させるために使用される電力は、本明細書の第二電力値を指す）。これに関して、（プラズマ中の実際の電力を、プラズマを発生させるために使用される電力で割ったものに、１００をかけたものとして定義される）プラズマの生成効率は、５０％から８５％であり得、通常、約５０％である。

【0083】

（スパッタ堆積を実行するために装置１００に供給される電気エネルギーが、誤差の範囲内で、装置１００により消費されるエネルギーと同じである）スパッタ堆積の定常状態での実行中に、(P_P*E_PT)/(P_T*E_PP)比は、１よりも大きいことがあり、任意で１から４の範囲内で、可能であれば1から３の範囲内で、ある実施形態では、１から２の間である。この比において、P_P＝プラズマエネルギーの平均使用量（ワット）、P_T＝ターゲットへのバイアスに関連する電力（本明細書で第一電力値を指す）、E_PP＝プラズマの生成効率の指標を表す比（＜１）、E_PT＝ターゲット材料への電気エネルギーの供給効率の指標を表す比（＜１）である。プラズマの生成効率であるE_PPは、プラズマ中の実際の電力を、プラズマを発生させるために使用される電力で割ったものとして計算され得る。ターゲットへの電気エネルギーの供給効率であるE_PTは、実際に送られた電力を、使用された電力で割ったものとして計算され得る。典型的な設定では、E_PT＝１と見なしてよい。好ましくは、E_PT＞0.9である。

【0084】

スパッタ堆積の定常状態での実行中に、標準化された電力比パラメーターである、PRP_Nは、１より大きいことがあり、任意で１から４の範囲で、ある場合には１から３の範囲で、ある実施形態では１から２の間である（ここで、PRP_N=N*P_P/P_Tであり、Nは正規化因子であり、1.2<N<2を満たしたり、単にN=1.7であったりする）。スパッタ堆積の定常状態での実行中に、電力比パラメーターである、PRP（ここで、PRP=P_P/P_T）は、0.5より大きいことがあり、任意で0.5から2の範囲で、ある場合には0.6から1.5の範囲で、ある実施形態では0.6から1の間である。これらPRP_N及びPRPの値は、基板１１６上にターゲット材料１０８の効果的で効率的なスパッタ堆積をもたらす。

【0085】

図１から５に示されている例では、ターゲット部１０６及びそれにより支持されるターゲット材料１０８は、実質的に平面である。しかし、（以下でより詳細に説明するような）いくつかの例において、ターゲット部の少なくとも一部分が、ターゲット部の他の一部分の支持面に対して鈍角を形成する支持面を画定するように、ターゲット部が配置されてもよいし、配置されるように構成可能であってもよい。例えば、ターゲット部は、実質的に曲げられていてもよい。例えば、ターゲット部は、湾曲経路Ｃの曲線に実質的に追従するように配置されてもよい。

【0086】

図６は、そのような装置例６００を示す。装置６００の示されている部品の多くは、図１から５で示され、上記で説明した装置１００の部品と同一であり、再度説明はしない。類似した特徴は、類似の引用符号で与えられ、図１から５で説明した例の任意の特徴を図６で示される例に適用し得ることを理解されたい。しかし、図６で示される例において、ターゲットアセンブリ１２４のターゲット部６０６は、実質的に湾曲している。それに従い、この例における、ターゲット部６０６により支持されるターゲット材料６０８は、実質的に湾曲している。この場合において、湾曲したターゲット部６０６の任意の部分は、湾曲方向に沿って、湾曲したターゲット部６０６の他の任意の部分と、鈍角を形成する。いくつかの例において、ターゲット部６０６の異なる部分は、例えば、基板１１６のウェブに所望の堆積の配置又は組成をもたらすために、異なるターゲット材料を支持してもよい。

【0087】

図６の例において、湾曲したターゲット部６０６は、湾曲経路Ｃの曲線に実質的に追従する。この方法において、湾曲したターゲット部６０６は、湾曲経路Ｃの湾曲形状に実質的に一致し、及び湾曲経路Ｃの湾曲形状を再現する。図６で、湾曲したターゲット部６０６は、湾曲経路から半径方向にずれるが、湾曲経路に実質的に平行な曲線を有する。この場合において、湾曲したターゲット部６０６は、湾曲経路Ｃと共通の曲率中心を有する曲線を有するが、湾曲経路Ｃとは異なる（この例では大きい）曲率半径を有する。これに応じて、湾曲したターゲット部６０６は、結果として、使用中、湾曲部材１１８の周りに閉じ込められる湾曲したプラズマ１１２の曲線に実質的に追従する。言い換えれば、図６のようないくつかの例において、プラズマ１１２は、閉じ込め配列の磁性素子１０４ａ、１０４ｂにより、基板１１６の経路Ｃとターゲット部６０６の間に位置するように閉じ込められ、湾曲経路Ｃ及び湾曲したターゲット部６０６の両方の曲線に実質的に追従し得る。

【0088】

図１から５に示される装置１００のターゲット部１０８と同様に、図６のターゲット部例６０６（及びそれに応じて、それにより支持されるターゲット材料６０８）は、湾曲部材１１８（例えば、ドラム１１８の長手方向軸１２０に平行な方向）の全長に実質的にわたって延在し得ることを理解されたい。これは、ドラム１１８により運搬される基板１１６の、ターゲット材料６０８が堆積され得る表面積を最大化する。

【0089】

上述のとおり、図６のプラズマ１１２は、湾曲経路Ｃと湾曲ターゲット部６０６の両方の曲線に実質的に追従するように閉じ込められる。この例において、湾曲経路Ｃと湾曲したターゲット部６０６間の面積又は体積は、それに応じて、湾曲部材１１８周りで湾曲している。したがって、図６の堆積領域６１４は、使用中、湾曲部材１１８により運搬される基板１１６にターゲット材料６０８のスパッタ堆積が起こる、湾曲した体積を表す。これにより、常時、湾曲部材１１８により運搬される基板１１６の堆積領域６１４にある表面積を増加させることができる。これは、結果として、使用中、ターゲット材料６０８が堆積され得る基板１１６の表面積を増加させることができる。これは、ターゲット部６０６の空間的な取り付け面積を実質的に増やさず、かつ、湾曲部材１１８の大きさを変えることなく、結果として、スパッタ堆積がもたらされ得る面積を増加させることができる。これにより、例えば、リールツーリールタイプの装置を通して、所与の堆積度のために、より速い（より一層速い）速度で基板１１６のウェブを供給することが可能になり、それゆえ、より効率的なスパッタ堆積が可能になるだけでなく、空間効率の高い方法で行うことが可能になる。

【0090】

図７は、装置例７００を示す。装置７００の示されている部品の多くは、図１から６で示され、上記で説明した装置１００、７００の部品と同一であり、再度説明はしない。類似の特徴は、類似の引用符号で与えられ、図１から６に関して説明した例の任意の特徴を図７に示される例に適用し得ることを理解されたい。しかし、図７で示される例において、ターゲット部７０６の少なくとも一つの部分７０６ａが、ターゲット部７０６の他の部分７０６ｂの表面に対して鈍角を形成する表面を画定するように、ターゲットアセンブリ１２４のターゲット部７０６が配置され、又は配置されるように構成可能である。

【0091】

いくつかの例において、ターゲット部７０６の第一の部分７０６ａと、例えば、隣接した、ターゲット部７０６の第二の部分７０６ｂとの成す角が、鈍角となるように取り付けられる。該鈍角は、第一の部分７０６ａと第二の部分７０６ｂが共に湾曲経路Ｃの曲線に近似するように配置されるように、選択され得る。これは単なる一例であるが、図７において、ターゲット部７０６は、夫々が隣接する部分と鈍角を成す、三つの（図７に示されるように、実質的に平面の）部分７０６ａ、７０６ｂ、７０６ｃから成る。第一の部分７０６ａは、湾曲経路Ｃの供給側に向いて配置され、第二の部分７０６ｂは、湾曲経路Ｃの中心部に向いて配置され、第三の部分７０６ｃは、湾曲経路Ｃの排出側に向いて配置される。三つの部分７０６ａ、７０６ｂ、７０６ｃは、共に湾曲経路Ｃの曲線に近似するように、配置される。それゆえ、堆積領域７１４は、使用中、基板１１６にターゲット材料７０８ａ、７０８ｂ、７０８ｃのスパッタ堆積が起こる、湾曲した体積に近似する。それにより、常時、堆積領域７１４に存在する基板１１６のウェブの表面積の増加量が増える。これにより、例えば、ターゲット部７０６の空間的な取り付け面積を実質的に増やすことなく、かつ、湾曲部材１１８の大きさを変えることなく、スパッタ堆積がもたらされ得る面積を増加させることができる。

【0092】

いくつかの例において、ターゲット部７０６の第一の部分７０６ａと、例えば、隣接した、ターゲット部７０６の第二の部分７０６ｂとの成す角は、設定で変えられる。例えば、第一の部分７０６ａと第二の部分７０６ｂは、ヒンジ素子７２４又は第一の部分７０６aと第二の部分７０６ｂ間の角度を変更できるような他の部品で、機械的に連結してもよい。同様に、第二の部分７０６ｂと第三の部分７０６ｃも、ヒンジ素子７２６又は第二の部分７０６ｂと第三の部分７０６ｃ間の角度を変更できるような他の部品で、機械的に連結してもよい。第二の部分７０６ｂに対して第一の部分７０６ａ及び／又は第三の部分７０６ｃが動くように、すなわち、第二の部分７０６ｂに対する第一の部分７０６ａ及び／又は第三の部分７０６ｃの成す角度が変わるように、アクチュエータ及び適切なコントローラー（図示なし）を設けてもよい。これにより、ターゲット部の第一の部分７０６ａ又は第三の部分７０６ｃのターゲット材料７０８ａ、７０８ｃが受けるプラズマ密度の制御が可能になり、それゆえ、使用中、堆積速度の制御が可能になる。

【0093】

代わりに又は加えて、プラズマ１１２の曲率を変更し、それにより、ターゲット部の第一の部分７０６ａ、第二の部分７０６ｂ、又は第三の部分７０６ｃのターゲット材料７０８ａ、７０８ｂ、７０８ｃが受けるプラズマの密度を制御するコントローラーにより、磁性素子１０４ａ、１０４ｂにより供給される閉じ込め磁場を制御してもよく、これにより、使用中、堆積速度の制御が可能になる。

【0094】

いくつかの例において、ターゲット部７００の一部分７０６ａ、７０６ｂ、７０６ｃで供給されるターゲット材料は、ターゲット部の他の部分７０６ａ、７０６ｂ、７０６ｃで供給されるターゲット材料と異なる。これにより、基板１１６のウェブにスパッタ堆積されるターゲット材料を所望の配置又は組成にすることができる。例えば、第一の部分７０６ａ又は第三の部分７０６ｃが第二の部分７０６ｂと成す角度を制御することにより、及び／又は磁性素子１０４ａ、１０４ｂの制御で閉じ込められるプラズマの曲率を制御することにより、一以上のターゲット部７０６ａ、７０６ｂ、７０６ｃが受けるプラズマ密度を制御することで、基板１１６のウェブ上にスパッタ堆積されるターゲット材料のタイプ又は組成を制御することが可能になる。これにより、柔軟なスパッタ堆積が可能になる。

【0095】

図７の例において、バイアス手段１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃは、電気バイアスを複数のターゲット材料７０８ａ、７０８ｂ、７０８ｃの一以上の各ターゲット材料に独立に印加するように構成される。図７においては、各ターゲット材料７０８ａ、７０８ｂ、７０８ｃに対して、それぞれバイアス手段１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃがある。例えば、各バイアス手段１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃは、別個のDC電圧源であってもよい。他の場合においては、単一のバイアス手段が、電気バイアスを複数のターゲット材料に印加するように構成されるが、各ターゲット材料に印加される電気バイアスを独立して制御するように構成される。

【0096】

いくつかの例において、バイアス手段１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃによって各ターゲット材料７０８ａ、７０８ｂ、７０８ｃに印加される電気バイアスを制御することにより、各ターゲット材料７０８ａ、７０８ｂ、７０８ｃの比率も独立して制御可能である。これにより、放出されるターゲット材料７０８ａ、７０８ｂ、７０８ｃのうち一つの量を他のものより多くすることが可能である。これは、装置１００を、基板１１６上に各ターゲット材料７０８ａ、７０８ｂ、７０８ｃをそれぞれ異なる割合で堆積させるように使用できるようにするので、装置１００の柔軟性を向上させる。例えば、第二のバイアス手段及び第三のバイアス手段１２２ｂ、１２２ｃを使用して印加される電気バイアスの強度より、第一のバイアス手段１２２ａを使用して印加される電気バイアスの強度を大きくすることにより、第二のターゲット材料７０８ｂ及び第三のターゲット材料７０８ｃより多い量の第一のターゲット材料７０８ａを基板上１１６上に堆積させられる。

【0097】

バイアス手段１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃにより印加される電気バイアスは、この例において、経時的に制御可能である。これは、装置６００を、ターゲット材料７０８ａ、７０８ｂ、７０８ｃを異なる組み合わせで、経時的に堆積させるために使用できるようにするので、装置６００の柔軟性がさらに増大する。さらに、各ターゲット材料７０８ａ、７０８ｂ、７０８ｃに印加される電気バイアスを独立して制御することに起因して、結果として、基板１１６上に堆積されるターゲット材料７０８ａ、７０８ｂ、７０８ｃのパターンを、制御できる。これにより、装置６００を、簡単で且つ効率的な方法で、基板１１６上に所望のパターンを堆積させるように使用することができる。

【0098】

図１から７に示される例において、少なくとも堆積領域１１４において、湾曲経路Ｃの曲線に実質的に追従するように、閉じ込め磁場を特徴づける磁力線は、それぞれ湾曲している。しかし、これは、必ずしもそうである必要はなく、他の配置では、閉じ込め磁場は、湾曲経路Ｃの曲線の周りにプラズマ１１２を閉じ込めるために、少なくとも堆積領域１１４において、湾曲経路Ｃの曲線に実質的に追従するように配置される磁力線により特徴づけられる。例えば、閉じ込め磁場を特徴づける磁力線が、少なくとも堆積領域内で、湾曲経路Ｃの曲線に実質的に追従するように、各磁力線に対して垂直に延び且つ磁力線をつなげる仮想線が曲げられるように、配置される場合がある。

【0099】

図８は、そのような磁場を有する装置８００の例を示す。装置８００の示されている部品の多くは、図１から７で示され、上記で説明した装置１００、６００、７００の部品と同一であり、再度説明はしない。類似の特徴は、類似の引用符号で与えられ、図１から７に関して説明した例の任意の特徴は、図８で示される例に適用され得ることを理解されたい。しかし、図８で示される例において、磁気閉じ込め配列８０４の磁性素子８０４ａは、閉じ込め磁場を供給するように配置され、閉じ込め磁場を特徴づける磁力線（図８の黒矢印）は、それぞれ実質的に直線状であるが、少なくとも堆積領域（明確にするために、図８で明確に示していない）において、湾曲経路Ｃの曲線に実質的に追従するように、各磁力線に対して垂直に延び且つ磁力線をつなげる仮想線が曲げられるように、配置される。

【0100】

この例において、プラズマ生成配列８０２は、湾曲し、湾曲部材又はドラム１１８の長手方向軸１２０に対して実質的に垂直な方向に延在する、細長いアンテナ８０２ａを備える。図８の例において、湾曲部材１１８の長手方向軸１２０は、湾曲部材１１８の回転軸でもある。明確にするために、図８では一つのアンテナ８０２ａのみ示しているが、二つ以上のそのようなアンテナ８０２ａが使用され得ることを理解されたい。図８の湾曲したアンテナ８０２ａは、湾曲経路Ｃの曲線に実質的に追従し、この場合、湾曲経路Ｃに沿って基板を導く湾曲部材１１８の曲面から半径方向及び軸方向にずれるため、湾曲経路Ｃから半径方向及び軸方向にずれるが、湾曲経路Ｃに平行である。湾曲したアンテナ８０２ａは、実質的に湾曲した形状を有する、プラズマ（明確にするため、図８で図示なし）を生成するために、無線周波数電力を使用して駆動され得る。

【0101】

図８の磁性素子８０４ａは、ソレノイド８０４ａを備える。明確にするため、図８では一つの磁性素子８０４ａのみ示しているが、例えば、図８において、他のそのような磁性素子（図示なし）を、ソレノイド８０４ａに対して湾曲部材１１８を挟んだ反対側に配置してもよいことを理解されたい。ソレノイド８０４ａは、開口部を有し、該開口部を通して、使用中、プラズマ（図８に図示なし）が閉じ込められる。開口部は、湾曲し、湾曲部材１１８の長手方向軸（回転軸）１２０に対して実質的に垂直な方向に細長くなっていてもよい。湾曲したソレノイド８０４ａは、この例において、湾曲経路Ｃの曲線に実質的に追従し、湾曲部材１１８の曲面から半径方向及び軸方向にずれるが、湾曲部材１１８の曲面と平行である。図８において、湾曲したソレノイド８０４ａは、湾曲したアンテナ８０２ａと湾曲部材１１８の中間に配置される。湾曲したソレノイド８０４ａは、閉じ込め磁場をもたらし、該閉じ込め磁場においては、磁力線が、少なくとも堆積領域内において、湾曲経路Ｃの曲線に実質的に追従するように、磁力線に対して垂直に延び且つ磁力線をつなげる仮想線が曲げられるように、配置される。

【0102】

プラズマ（図８で図示なし）は、湾曲したアンテナ８０２ａの長さに沿って生成され、湾曲したソレノイド８０４ａは、プラズマを湾曲したアンテナ８０２ａから離れる方向に、ソレノイド８０４ａを貫くように閉じ込める。図８のような例では、プラズマは、湾曲したソレノイド８０４ａにより、湾曲シート状に閉じ込められる。この場合において、湾曲シートの長さは、湾曲部材１１８の長手方向（回転）軸１２０と平行な方向に延在する。湾曲シート状のプラズマは、湾曲部材１１８の周りで、湾曲部材１１８の曲線を再現するように、ソレノイド８０４ａにより供給される磁場により閉じ込められる。プラズマの湾曲シートの厚さは、湾曲シートの長さ及び幅に沿って実質的に一定であってもよい。湾曲シート状のプラズマは、実質的に均一な密度を有し、例えば湾曲シート状のプラズマの密度は、その長さと幅のうち一つ又はその両方で実質的に均一であってもよい。上述のとおり、湾曲シート状に閉じ込められているプラズマは、スパッタ堆積がもたらされる面積を増加させることができ、それゆえ、より効率的なスパッタ堆積が可能になり、及び／又は、例えば、湾曲部材の曲線周り、及び基板１１６の幅にわたる方向の両方で、基板１１６でのプラズマ密度のより均一な分布が可能になる。これは、結果として、例えば湾曲部材の表面周りの方向及び湾曲部材１１８の長さにわたる方向の両方で、基板１１６に、より均一なスパッタ堆積を可能にし、基板の処理の一様性を向上させることができる。

【0103】

図９を参照すると、ターゲット材料１０８、６０８、７０８ａ、７０８ｂ、７０８ｃの基板１１６へのスパッタ堆積の方法例が概略的に示されている。この方法において、基板１１６は、湾曲経路Ｃに沿って基板ガイド１１８により、導かれる。堆積領域１１４、６１４、７１４は、基板ガイド１１８と、ターゲット材料１０８、６０８、７０８ａ、７０８ｂ、７０８ｃを支持するターゲット部１０６、６０６、７０６ａ、７０６ｂ、７０６ｃの間に画定される。ターゲット材料１０８、６０８、７０８ａ、７０８ｂ、７０８ｃ、基板１１６、堆積領域１１４、６１４、７１４、ターゲット部１０６、６０６、７０６ａ、７０６ｂ、７０６ｃ、基板ガイド１１８及び／又は湾曲経路Ｃは、例えば、図１から８に関して上記で説明したいくつかの例のものであり得る。いくつかの例において、この方法は、図１から８に関して説明した装置１００、６００、７００、８００のうち一つにより実行される。

【0104】

図９の方法は、ステップ９０２において、ターゲット材料１０８、６０８、７０８ａ、７０８ｂ、７０８ｃへの電気バイアスの印加をもたらすことを含む。電気バイアスは、図１から８に関して説明した、バイアス手段１２２、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃにより供給され得る。

【0105】

ステップ９０４において、図９の方法は、堆積領域１１４、６１４、７１４にプラズマを閉じ込めるための磁場を供給することを含み、それにより、ターゲット材料１０８、６０８、７０８ａ、７０８ｂ、７０８ｃを基板１１６にスパッタ堆積させる。磁場は、湾曲経路Ｃの曲線周りにプラズマ１１２を閉じ込めるために、少なくとも堆積領域１１４、６１４、７１４において、湾曲経路Ｃの曲線に実質的に追従するように配置される磁力線により特徴づけられる。例えば、図１から８に関して説明した磁気閉じ込め配列１０４、８０４のうち一つにより、プラズマを閉じ込めてもよい。

【0106】

上述のとおり、この方法で生成したプラズマ１１２を閉じ込めることにより、基板１１６の少なくとも湾曲経路Ｃの曲線周りの方向で、プラズマ密度のより均一な分布が可能になる。これは、結果として、湾曲部材１１８の表面周りの方向で、基板１１６にターゲット材料１０８、６０８、７０８ａ、７０８ｂ、７０８ｃを、より均一にスパッタ堆積することを可能にする。したがって、スパッタ堆積を、結果として、より一様に実行できる。これにより、処理後の基板の一様性を向上させることができ、品質管理の必要性を減らすことができる。これは、例えば、生成される磁場を特徴づける磁力線が基板の中へ及び外へ詰まったループを描き、それゆえ、基板で均一な分布のプラズマ密度をもたらさないマグネトロンスパッタリングと比較され得る。

【0107】

さらに、この方法で湾曲経路の曲線に追従するように生成されるプラズマ１１２を閉じ込めることにより、プラズマ１１２に曝される基板１１６の面積を増加させることができ、それゆえ、スパッタ堆積がもたらされる面積を増加させることができる。これは、例えば、リールツーリールタイプの装置を通して、所与の堆積度のために、より速い速度で、基板１１６、例えばウェブ状の基板１１６を供給することを可能にし、それゆえ、より効率的なスパッタ堆積を可能にする。

【0108】

図９に従う例のスパッタ堆積の効率は、電気バイアスをターゲット材料に印加することによりさらに向上する。これは、プラズマをターゲット材料に向かって引き寄せ、スパッタリング速度を増加させる。電気バイアスを適切に制御することにより、例えば、ポストプロセスステップを必要とせずに、ターゲット材料を、基板上に所望の構造、例えば結晶構造でスパッタ堆積できる。それゆえ、そのような場合のスパッタ堆積は、さらに向上する。さらに、例えば、基板の一部分に他の部分より多い量のターゲット材料を堆積させるために、電気バイアスの制御により、基板上にターゲット材料の特定のパターンを堆積させるように、前記方法が使用され得るため、柔軟性が向上する。

【0109】

例において、方法９００は、リチウム、コバルト、酸化リチウム、酸化コバルト及びコバルト酸リチウムのうち少なくとも一つを含むターゲット材料を提供することを含む。そのような例において、方法９００は、それらの材料を含む、エネルギー貯蔵デバイスなどの様々な、異なる部品の製造のために使用され得る。

【0110】

図１から５に関して詳細に説明したように、図９に従ういくつかの例において、ステップ９０２は、第一電力値で電気バイアスを印加することを含み、この方法は、第一電力値に対する第二電力値の比率が１より大きくなるような、第二電力値でプラズマを発生させることを含む。そのような比率は、効率的な方法により、結晶構造などの少なくとも部分的に規則正しい構造で、ターゲット材料を基板上に堆積するために使用され得る。

【0111】

上記の例は、例示的な例として理解されたい。任意の一つの例に関連して説明される任意の特徴は、単独で、又は説明される他の特徴と組み合わせて使用され得、他の任意の例の１つ以上の特徴、又は他の例の任意の組み合わせと組み合わせて使用され得ることを理解されたい。さらに、上記で説明していない均等物及び改良物もまた、添付の特許請求の範囲内で使用され得る。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】