(57)【要約】【課題】機械の運転時における材料経費が低減されるコーティング機及びコーティング機の動作方法を提供すること。【解決手段】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コーティング機はプロセスチャンバを備えており、プロセスチャンバ内では、基板をコーティングするために、ターゲット３，３’からターゲット材料を基板の方向にスパッタ可能である。コーティング機は、ターゲットをプレスパッタするためにスパッタ方向Ｓから離れるように向く方向にスパッタ方向Ｓを合わせるとともに、ターゲットから材料をスパッタすることによって基板をコーティングするために基板に向く方向にスパッタ方向Ｓを合わせるための手段を特徴としている。アライメントの変化は、例えば、フラットカソード２，２’の長軸を中心に９０°又は１８０°の角度にわたってカソードを回転させることにより行なわれてもよい。【選択図】図１ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタリングによって基板（４ａ，４ｂ，４ｃ）をインラインコーティングするためのコーティング機であって、プロセスチャンバを備え、基板（４ａ，４ｂ，４ｃ）をコーティングするためにプロセスチャンバ内に位置されたターゲット（３，３’）からターゲット材料を基板（４ａ，４ｂ，４ｃ）の方向にスパッタ可能なコーティング機において、
第１の動作モードでコーティング機を動作するためにスパッタ方向（Ｓ）を第１の方向（Ｓ１）に合わせるとともに、第２の動作モードでコーティング機を動作するためにスパッタ方向（Ｓ）を第２の方向（Ｓ２）に合わせるための手段を有し、
第１の方向（Ｓ１）が基板（４ａ，４ｂ，４ｃ）へと向かう方向であり、第２の方向（Ｓ２）が基板（４ａ，４ｂ，４ｃ）から離れる方向であり、
第１の動作モードではターゲット（３，３’）から材料をスパッタすることにより基板（４ａ，４ｂ，４ｃ）をコーティングするように調整可能であり、第２の動作モードではターゲット（３，３’）をプレスパッタリングするように調整可能であり、
スパッタ方向（Ｓ）を合わせるための前記手段が、スパッタ方向（Ｓ）を所定の角度にわたって、特に９０°〜１８０°の角度にわたって回転させることによりスパッタ方向（Ｓ）を変えることができるように特別に形成されており、
プレスパッタリング中に前記プロセスチャンバ内に配置された基板にコーティングが生じないように、プレスパッタリングとインラインコーティングとが異なる時に動作されることを特徴とするコーティング機。
【請求項２】
ターゲットから第２の方向でスパッタされた材料を集めるための収集装置（５，５’，１０）を有することを特徴とする、請求項１に記載のコーティング機。
【請求項３】
収集装置（５，５’，１０）が、その縁部によって描かれる開口面又は衝突面が第２の方向と略垂直に位置されるように位置決めされて形成されていることを特徴とする、請求項２に記載のコーティング機。
【請求項４】
ターゲット（３，３’）を支持するフラットカソード（２，２’）を有することを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のコーティング機。
【請求項５】
スパッタ方向（Ｓ）を合わせるための前記手段が、フラットカソード（２，２’）を回転させるための回転機構を有することを特徴とする、請求項４に記載のコーティング機。
【請求項６】
前記回転機構が、フラットカソード（２，２’）が当該カソード（２，２’）の長軸を中心に回転できるように形成可能であることを特徴とする、請求項５に記載のコーティング機。
【請求項７】
カソード（２，２’）が、ターゲットのプレスパッタリングのため、基板の表面に対して所定の角度、特に９０°〜１８０°の角度にわたって傾けることができ或いは旋回可能であることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか一項に記載のコーティング機。
【請求項８】
前記回転機構がモータドライブを有することを特徴とする、請求項６又は７に記載のコーティング機。
【請求項９】
ターゲット（３）を支持する回転可能なカソード（２，２’，２”）を有し、ターゲット（３）が、カソード（２，２’，２”）の支持構造に対して回転できるように位置されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のコーティング機。
【請求項１０】
回転機構によってカソード（２）の支持構造に対して回転できるように位置されるマグネットシステム（７）を有することを特徴とする、請求項９に記載のコーティング機。
【請求項１１】
マグネットシステム（７）がマグネットキャリア上に位置されている、請求項１０に記載のコーティング機。
【請求項１２】
カソード(１２)が、その支持構造及びマグネットシステム（７）とともに、回転機構により回転できるようにコーティングチャンバ内に位置されていることを特徴とする、請求項９に記載のコーティング機。
【請求項１３】
前記回転機構がモータドライブを有することを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のコーティング機。
【請求項１４】
カソード（２，２’，２”）が、スパッタ方向を第１の方向（Ｓ１）に合わせるための第１のマグネットシステム（９）を位置決めする手段と、スパッタ方向を第２の方向（Ｓ２）に合わせるための第２のマグネットシステム（８）を位置決めする手段とを有することを特徴とする、請求項９に記載のコーティング機。
【請求項１５】
第１のマグネットシステム（８）が第１の動作モード中に作動され、第２のマグネットシステム（９）が第２の動作モード中に作動されることを特徴とする、請求項１４に記載のコーティング機。
【請求項１６】
第１のマグネットシステム（８）及び／又は第２のマグネットシステム（９）が、ＯＮ及びＯＦＦに切り換えられることにより作動し及び作動停止することができる電磁石を備えることを特徴とする、請求項１５に記載のコーティング機。
【請求項１７】
第１のマグネットシステム（８）及び／又は第２のマグネットシステム（９）が永久磁石を備え、前記マグネットシステム（８，９）がそれぞれ、シールド部材、特にソフトマグネット金属シールドを各マグネットシステム（８，９）とターゲット表面（３，３’）との間に位置させることにより作動し及び作動停止することができることを特徴とする、請求項１５に記載のコーティング機。
【請求項１８】
第１のマグネットシステム（８）及び／又は第２のマグネットシステム（９）が永久磁石を備え、ターゲット(３，３’)内の前記マグネットシステム（８，９）が、当該各マグネットシステム（８，９）がそれぞれの磁極をターゲット表面（３，３’）に対して旋回させることにより作動し及び作動停止できるように位置されていることを特徴とする、請求項１５に記載のコーティング機。
【請求項１９】
インラインコーティング機、特に先行する請求項のいずれか一項に記載のコーティング機を動作するための方法であって、
ａ）ターゲット（３，３’）をコーティングチャンバ内に挿入するステップと、
ｂ）コーティングチャンバを排気するステップと、
ｃ）スパッタ方向（Ｓ）を基板面（４）から離れる第１の方向（Ｓ２）に合わせるステップと、
ｄ）ターゲット（３，３’）をプレスパッタリングするステップと、
ｅ）スパッタ方向（Ｓ）を基板面（４）へと向かう第２の方向（Ｓ２）に合わせるステップと、
ｆ）ターゲット（３，３’）から材料をスパッタすることにより基板（４ａ，４ｂ，４ｃ）をコーティングするステップと、
を備え、前記ステップｃ）を前記ステップｂ）の前又は後に行なうことができ、
第１の方向と第２の方向との間には所定の角度、特に９０°〜１８０°の角度が確保されており、
プレスパッタリング中に前記コーティングチャンバ内に配置された基板にコーティングが生じないように、プレスパッタリングとインラインコーティングとが異なる時に動作されることを特徴とする方法。
【請求項２０】
ステップａ）においては、ターゲット（３，３’）の他に、第１の方向にスパッタされる材料を集めるための収集装置（５，５’，１０）がコーティングチャンバ内に挿入されることを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
収集装置（５，５’，１０）が、その縁部によって描かれる開口面又は衝突面が第２の方向と略垂直に位置合わせされるように位置決めされていることを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
ステップｅ）において、スパッタ方向（Ｓ）が、フラットカソード（２，２’）を回転させることにより合わせられることを特徴とする、請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
スパッタ方向（Ｓ）が、所定の角度、特に９０°〜１８０°の角度にわたって傾けられることを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
ステップｅ）において、スパッタ方向（Ｓ）が、回転可能なカソードのマグネットシステム（７）を回転させることにより、或いは、マグネットシステムを支持する管状カソード（２）を回転させることにより合わせられることを特徴とする、請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
ステップｃ）及びステップｅ）におけるスパッタ方向の位置合わせが、回転可能なカソード内に径方向にオフセットして位置させることができる少なくとも２つのマグネット装置を作動させ及び作動停止させることにより行なわれることを特徴とする、請求項１９〜２１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】
本出願は、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コーティング機であって、プロセスチャンバを備え、基板をコーティングするためにプロセスチャンバ内に位置されたターゲットからターゲット材料を基板の方向にスパッタ可能なコーティング機に関し、また、コーティング機を動作するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のコーティング機において、新たに挿入されたターゲットは、プロセスの開始前に真空中で特定の時間にわたってプレスパッタリング或いは調整されなければならない。これは、実際の意図するコーティングプロセスの開始前にスパッタリングターゲットを調整して、問題のないコーティングプロセス動作を確保できるようにするために必要である。特に、ターゲットは、プロセスの開始前にスパッタリング電力を徐々に増大することにより動作温度まで上げられなければならない。これは、特にセラミックターゲットにあっては、高いスパッタリング電力が急に導入されると熱応力によって破壊される可能性があるからである。また、コーティングチャンバが水浸しにされると、ターゲットは、洗浄作業によって生じる水分子や塵埃等の干渉材料でコーティングされる。ターゲット表面から切削油や指紋等の残留物が取り除かれる場合であっても、そうなってしまえば、これらの汚染物質は、ターゲット材料の深い分子レベルにまで達してしまい、洗浄プロセスによって除去できなくなる場合がある。このため、プレスパッタリングは、特に、実際のコーティングプロセスが開始する前にこれらの汚染物質からターゲット表面を解放する働きもする。
【０００３】
プレスパッタリング段階中においては、例えば約８０〜１００個といった多数の基板が必要とされる。ターゲットを交換する度にターゲットのプレスパッタリングにおいて必要とされる基板におけるこのような需要は、高コストを生む。また、基板が更なる使用において不適当であれば、基板を処分しなければならない。
【０００４】
これらのコストを削減するため、例えば垂直アライメントの基板を伴うコーティング機においては、キャリア上で高価な基板を使用する代わりに、プレスパッタリング用のいわゆるダミーキャリアを使用することができる。しかしながら、ダミーの使用は２つの欠点を有する。その１つは、プレスパッタリング段階の終了時に、ダミーを処分し或いは洗浄して塵埃が付かないように保管しなければならないということであり、他の１つは、動作中にコーティング機内部の加熱装置を通過して搬送されるその後に使用されるプロセスキャリアが動作温度まで上がらないということである。すなわち、プレスパッタリング段階は、所望のプロセス状態を形成するために使用されない。また、プロセスキャリアに加えてダミーキャリアを設けなければならない。
【０００５】
他の可能性は、ターゲットと基板との間の隙間内へと、いわゆる金属シャッタを旋回させることにある。上記シャッタの目的は、プレスパッタリング段階でスパッタされる粒子を吸収して、基板を望ましくないコーティングから保護することである。シャッタを旋回するための精巧な機械はともかくとして、この点に関する欠点は、このシャッタが基板の近くで旋回しなければならず、その結果、製造プロセス中に放出されるコーティングの任意の粒子が基板上に付着してしまう可能性があるという事実である。プレスパッタリングモードでコーティングされる表面をカバーするための更なる装置の全ては、この解決策をより高価にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上に鑑みて、本発明の目的は、機械の運転時における材料経費、特に基板に関する経費が低減されるコーティング機及びコーティング機の動作方法を提供することある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、この発明においては、請求項１に係るコーティング機及び請求項２２に係る方法を用いて達成される。
【０００８】
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本発明のコーティング機は、プロセスチャンバを備えており、基板をコーティングするためにプロセスチャンバ内に位置されたターゲットからターゲット材料を基板の方向にスパッタすることができ、上記コーティング機は、第１の動作モードでコーティング機を動作するためにスパッタ方向を第１の方向に合わせるとともに、第２の動作モードでコーティング機を動作するためにスパッタ方向を第２の方向に合わせるための手段を有する。上記手段は、スパッタ方向を任意に変えることができるように形成されている。したがって、例えば、全ての動作モードにおいて、スパッタ方向が基板の方に向けられているかどうか、又は、スパッタリングがその方向とは異なる方向で起こるべきかどうかを決定することができる。
【０００９】
スパッタ方向とは、基本的にスパッタ材料が移動する方向のことを意味している。当業者であれば分かるように、主要なスパッタ方向に関しては粒子の移動方向が分散する。しかしながら、スパッタ方向として定めることができる１つの主要な移動方向を決定することができる。
【００１０】
スパッタ方向のアライメント又は動作モードが切り換えられるときのアライメントの変更は、オペレータによって行なわれてもよい。機械は、スパッタ方向をコーティングチャンバ内で干渉を伴うことなく、すなわち、チャンバの事前通気を伴うことなく変えることができるように形成されている。
【００１１】
特に、第１の方向は基板へと向かう方向であり、第２の方向は基板から離れる方向である。したがって、様々な動作段階では、この段階中に機械を通じて搬送される基板がコーティングされるか否かを柔軟に変えることができる範囲が存在する。
【００１２】
基板へと向かう方向とは、基本的に、基板表面又は基板がコーティング機を通じて搬送される搬送面に対して垂直な方向のことを意味している。また、基板へと向かう方向とは、スパッタ方向でターゲットからスパッタされる（はじき出される）粒子が更なる大きな散乱を伴うことなく基板表面に到達することができることを意味している。
【００１３】
コーティング機は、ターゲットのプレスパッタリングにおいては、好ましくは第２の動作モード状態となり且つターゲットから材料をスパッタすることにより基板をコーティングする場合には第１の動作モード状態となるように変えることができる。アライメントの変更のために機械を露出通気する（休ませる）ことなく最小限の２つの位置（第２の位置は、基板から離れる方向でプレスパッタリングを行なうための位置であり、第１の位置は、基板へと向かう方向で通常の意図するコーティング動作を行なうための位置である）同士の間でスパッタ方向を変えることができるということは、本発明を決定付けることである。
【００１４】
本発明において、カソードは、スパッタ方向がターゲットの表面に対して略垂直に合わせられるように形成されている。したがって、通常のコーティング動作におけるスパッタ方向は、基本的に、ターゲットの表面に対して垂直に且つ基板表面に対して垂直に合わされる。そのため、そこからスパッタリングが行なわれることが好ましいターゲット表面は、基板表面に対して略平行である。
【００１５】
しかしながら、プレスパッタリング中、スパッタ方向は、基板から離れるように向く方向に合わされなければならない。このことは、スパッタ方向ではじき出される粒子が基板表面に到達してはならないことを意味している。これは、プレスパッタリング段階中における基板の不必要な消費を避けることを目的としている。しかしながら、コーティング機内の状態は意図するコーティングプロセス中の状態と一致しているため、加熱されるように機械を通じて空の基板キャリアが搬送されてもよい。このことは、プレスパッタリング段階を使用して動作に必要なプロセス状態を形成できることを意味している。意図するコーティング動作の開始時に既にキャリアを有効に使用できる。
【００１６】
「プレスパッタリング」とは、これに関しては、コーティング機の運転又は実際の意図するコーティングプロセスの前のコーティング機の準備的動作を意味している。
【００１７】
コーティング機を意図するように使用すると、その後に処分され或いは洗浄されて保管されなければならない基板又はダミーキャリアに必要な材料が減少する。これにより、コーティング機の動作中のコストが有利となる。
【００１８】
スパッタ方向を合わせるための手段は、スパッタ方向を所定の角度にわたって、特に９０°〜１８０°の角度にわたって回転させることによりスパッタ方向を変えることができるように特別に形成されている。その結果、スパッタ方向を基板面から離れるように回転させることができる。
【００１９】
コーティング機は、ターゲットから第１の方向でスパッタされた材料を集めるための収集装置を有することが好ましい。この収集装置は例えば金属コレクタであってもよい。形状及びアライメントに関して、収集装置は、プレスパッタリング中に基板のための搬送面上に衝突するスパッタ粒子ができる限り少なく、コーティングチャンバ内に位置された壁又は他の構成要素を汚染するスパッタ粒子ができる限り少なくなるように形成され或いは位置される。
【００２０】
収集装置は、第２の方向に対して略垂直に位置される表面を有していてもよい。しかしながら、その縁部によって描かれる開口領域が第２の方向に対して略垂直に位置され、それにより、この開口をスパッタ粒子が通過するように位置されるＶ形状の構成の金属コレクタも同様に考えられる。収集装置は、いずれにしても、プレスパッタリング段階中にスパッタされる粒子が収集領域に衝突するように形成されて位置されていなければならない。
【００２１】
コーティング機は、特に、ターゲットを支持するフラットカソードを有する。フラットカソードは、基本的に、通常のコーティング動作時に基板の搬送面と略平行な平坦なターゲット表面を有する。
【００２２】
スパッタ方向を合わせるための上記手段は、特に、フラットカソードを回転させるための回転機構を有する。本発明を用いると、プレスパッタリング段階中のスパッタ方向を、意図するコーティング動作中のスパッタ方向に対して回転させることができる。無論、回転機構は、外部から作動させることができ、すなわち、機械の通気を伴うことなく作動させることができ、それにより、プレスパッタリング又は意図するコーティングが行なわれているかどうかに応じて、スパッタ方向を少なくとも２つの方向の間で回転させることができる。
【００２３】
回転機構は、フラットカソードがカソードの長軸を中心に回転できるように形成されていてもよい。
【００２４】
カソードは、ターゲットのプレスパッタリングのため、基板の表面に対して所定の角度にわたって傾けられ或いは旋回されてもよい。このことは、ターゲット表面が基板面から離れるように回転され、好ましくは側方に、斜めに、後方に向かって反対方向に回転されることを意味している。その結果、プレスパッタリング中にスパッタ粒子が基板のための搬送面に衝突すること、したがって基板キャリア上に衝突することが防止される。また、カソードを斜めにすることは、回転軸をカソードの長手方向中心に位置させる必要が必ずしもないことを意味している。プレスパッタリング段階中にターゲットから離れるようにスパッタ方向を向かせるという機能が果たされる場合、回転軸は、カソードの長軸と平行に変位されてもよく、また、カソードの長軸に対して僅かに斜めに変位されてもよい。
【００２５】
回転機構は、モータドライブを特徴としていてもよい。
【００２６】
更なる実施形態において、コーティング機はターゲットを支持する回転可能なカソードを特徴としている。この場合、ターゲットは、カソードの支持構造に対して回転できるように位置される。回転可能なカソードは一般に円筒状のキャリアを備えており、このキャリア上にターゲット材料が設けられる。動作時、ターゲットが回転されることにより、材料を均一に除去することができる。また、スパッタ方向を略決定するマグネットシステムが設けられる。コーティング機は、回転機構によってカソードの支持構造に対して回転できるように位置されるマグネットシステムを特徴としていてもよい。これに関し、マグネット装置は、プレスパッタリング位置と動作位置との間でカソードに対して回転されてもよい。
【００２７】
マグネットシステムは、マグネットキャリア上に位置されていてもよい。このことは、キャリアがマグネット装置と共にカソードに対して回転できることを意味している。
【００２８】
カソードは、特にその支持構造及びマグネットシステムとともに、回転機構により回転できるようにコーティングチャンバ内に位置される。
【００２９】
回転機構はモータドライブを特徴としていてもよい。
【００３０】
また、カソードは、スパッタ方向を第１の方向に合わせるための第１のマグネットシステムを位置決めする手段と、スパッタ方向を第２の方向に合わせるための第２のマグネットシステムを位置決めする手段とを特徴としていてもよい。したがって、回転可能なマグネトロンには第２の更なる磁場が用意される。第１の磁場は、この磁場の作用下で基板コーティングのためにターゲット材料が基板の方向にスパッタされるように位置されるのに対し、第２の磁場は、この磁場の作用下でターゲット材料が基板から離れる方向にスパッタされるように位置される。マグネットは、所定の領域、すなわち、所定の角度を成す領域又は扇形領域が選択され、その領域にわたってターゲット材料が好ましくはスパッタされるように構成されている。
【００３１】
第１のマグネットシステムは、特に、第１の動作モード中に作動し、第２のマグネットシステムは、第２の動作モード中に作動し、その時必要でないマグネットシステムは作動停止する。
【００３２】
永久磁石が設けられるマグネットシステムの代わりに、コイルによって形成されるマグネットシステムが使用される場合には、それぞれにおいて必要とされる磁場を簡単に活性化させ或いは非活性化させることができる。しかしながら、永久磁石を有するマグネットシステムであっても、十分に厚い軟磁気金属シールドを約５ｍｍ厚だけ必要とされないマグネットシステムの前方に移動させることにより作動させ或いは作動停止させることができ、上記金属シールドは、その十分に大きな透磁率により、永久磁石から発する磁場を略完全に吸収し、したがって準短絡する。他の可能性は、管状のターゲットの内部にマグネットシステムをそれらが旋回するように設けることにある。この場合、管状ターゲットの回転軸の方へ磁極を回転させることにより非活性化が行なわれる。その結果、「後方に」回転されるターゲット表面上のそれぞれのマグネットシステムの磁場は非常に弱くなるため、マグネトロンスパッタリングプロセスが形成できない。
【００３３】
したがって、第１のマグネットシステム及び／又は第２のマグネットシステムは、特に、ＯＮ及びＯＦＦに切り換えられることにより作動し及び作動停止することができる電磁石を備える。
【００３４】
第１のマグネットシステム及び／又は第２のマグネットシステムは永久磁石を備えていてもよく、上記マグネットシステムはそれぞれ、シールド部材、特にソフトマグネット金属シールドを各マグネットシステムとターゲット表面との間に位置させることにより作動し及び作動停止することができる。
【００３５】
第１のマグネットシステム及び／又は第２のマグネットシステムは永久磁石を備えていてもよく、ターゲット内のマグネットシステムは、当該各マグネットシステムがそれぞれの磁極をターゲット表面に対して旋回させることにより作動し及び作動停止できるように位置されていてもよい。
【００３６】
また、上記目的は、コーティング機、特に先の請求項のいずれか一項に記載のコーティング機を動作するための方法であって、
ａ）ターゲットをコーティングチャンバ内に挿入するステップと、
ｂ）コーティングチャンバを排気するステップと、
ｃ）スパッタ方向を基板面から離れる第１の方向に合わせるステップと、
ｄ）ターゲットをプレスパッタリングするステップと、
ｅ）スパッタ方向を基板面へと向かう第２の方向に合わせるステップと、
ｆ）ターゲットから材料をスパッタすることにより基板をコーティングするステップを有し、上記ステップｃ）を上記ステップｂ）の前又は後に行なうことができる方法によって達成される。
【００３７】
第１の方向と第２の方向との間には特に９０°〜１８０°の角度が確保されてもよい。したがって、プレスパッタリング中のスパッタ方向は、基板の方向に対して、すなわち、通常のコーティング動作時にスパッタリングが行なわれる方向に対して、少なくとも９０°の角度にわたって回転される。そのため、プレスパッタリング中、スパッタリングは、基板の方向ではなく、基板に対して側方に、後方に向かって斜めに、或いは、後方に向かって基板と反対の方向で行なわれる。その結果、スパッタリング中にコーティングチャンバを通じて移動される基板又は基板キャリアに対するコーティング材料の望ましくない衝突が避けられる。
【００３８】
ステップａ）においては、ターゲットの他に、第１の方向にスパッタされる材料を集めるための収集装置がコーティングチャンバ内に挿入されてもよい。
【００３９】
収集装置は、その縁部によって描かれる開口面又は衝突面が第２の方向と略垂直に位置合わせされるように位置決めされて形成されてもよい。
【００４０】
ステップｅ）において、スパッタ方向は、フラットカソードを回転させることにより合わせられてもよい。
【００４１】
スパッタ方向は、好ましくは少なくとも９０°の角度にわたって傾けられてもよい。
【００４２】
ステップｅ）において、スパッタ方向は、回転可能なカソードのマグネットシステムを回転させることにより、或いは、カソード全体を回転させることにより合わせられてもよい。
【００４３】
ステップｃ）及びステップｅ）におけるスパッタ方向の位置合わせは、回転可能なカソード内に径方向にオフセットして位置させることができる２つのマグネット装置を挿入させ又は作動させることにより行なわれてもよい。
【００４４】
本発明の更なる目的及び利点は、特定の実施形態の以下の説明から生じる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１ａ】コーティング機の一部の断面図である。
【図１ｂ】本発明のコーティング機の一部の断面図である。
【図２】回転可能なカソードを有するカソード構造の平面図である。
【図３】本発明の回転可能なカソードの断面図である。
【図４】本発明の更なる実施形態におけるコーティング機の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
コーティング機のサブ領域の断面図が図１ａに示されている。この断面は２つの区画室１，１’を備えており、各区画室内にはフラットカソード(平坦な陰極)２，２’が位置されている。ターゲット表面３，３’からは、搬送方向Ｔでターゲットを通り過ぎて搬送される基板４ａ，４ｂ，４ｃをコーティングするためにコーティグ材料がスパッタされる（はじき出される）。以下では、基板４ａ，４ｂ，４ｃがコーティングプロセス中に略位置される平面４を搬送面又は基板面４と称する。
【００４７】
ターゲット３，３’からスパッタされる粒子は、基板４ａ，４ｂ，４ｃのコーティングのための表面と対向する移動方向を有しており、この移動方向はスパッタ方向Ｓと呼ばれる。フラットカソード２，２’の場合、スパッタ方向Ｓ１は、ターゲット表面３，３’に対して略垂直に合わせられる。一般に、ターゲット表面３，３’は基板４ａ，４ｂ，４ｃの搬送方向Ｔと略平行に位置合わせされるため、搬送方向Ｔとスパッタ方向Ｓ１も互いに略垂直に合わせられる。図１ａは、通常の意図するコーティング動作時のカソード２，２’の位置を示している。
【００４８】
ターゲット３，３’のスパッタ率は、従来技術の磁場をカソード２，２’に対して供給することにより高めることができる。磁場を形成するマグネット装置は、一般に、搬送面４から見るとターゲット材料の後側に位置している。
【００４９】
例えばターゲットの交換後に必要なターゲット３，３’のプレスパッタリング段階中、図１ａに示されるカソード２，２’のアライメントが定性的に不適当なコーティングを一連の基板４ａ，４ｂ，４ｃに引き起こし、その結果、この予備的段階中にターゲット３，３’を通り過ぎて搬送される基板４ａ，４ｂ，４ｃをその後に処分しなければならなくなる。これらの基板４ａ，４ｂ，４ｃを使用すると、コーティング機が通常のコーティング動作に移行する前に経費が比較的高くなってしまう。
【００５０】
図１ｂは、この問題に対する本発明に係る解決策を明らかにしている。フラットカソード２，２’及び区画室１，１’には、通常のアライメント（図１ａ参照）とは異なるアライメントでカソード２，２’を回転させるための装置が取り付けられている。この回転装置は、無論、コーティング機の動作中にコーティング機を開放して露出（通気）させることなく回転装置を外部から作動させることができるように形成されている。このことは、コーティング機が動作状態にある時を含む２つの動作モード、すなわち、「プレスパッタリング」と「意図するコーティング動作」との間の切り換えをオペレータにより行なうことができることを意味している。フラットカソード２，２’の回転により、図１ａにしたがった通常の動作において基板４ａ，４ｂ，４ｃに向けて方向付けられたスパッタ方向Ｓは、基板４ａ，４ｂ，４ｃから或いは基板２の搬送面４から離れるように回転される（方向Ｓ２）。
【００５１】
図１ｂにおいて、第１のコーティング区画室１内に位置される第１のターゲット３は、その当初のアライメント（破線で示されている）に対して約９０°回転される。したがって、スパッタ方向Ｓも基板４ａ，４ｂ，４ｃの表面と平行な方向すなわち搬送面Ｔと平行な方向に回転する。
【００５２】
プレスパッタリング段階中にターゲット３からスパッタされた材料を集めるため、９０°回転されたフラットカソード２のターゲット表面３と平行に金属パネル５が位置される。
【００５３】
第２の区画室１’内において、カソード２’は、プレスパッタリング段階中に、その動作位置（図１ａ参照）に対して１８０°回転される。したがって、プレスパッタリング段階中のスパッタ方向Ｓ２は、通常の動作中におけるスパッタ方向Ｓ１と逆向きである。そのため、金属コレクタ５’は区画室１’の後方に位置されている。
【００５４】
無論、プレスパッタリングにおいて、カソード２，２’は、搬送面４から離れる任意の方向、例えば後側に向かって斜めの方向に回転されてもよい。したがって、金属コレクタ５，５’もこの方向に位置合わせされる。
【００５５】
図１ｂの実施例において、それぞれのカソード２，２’の回転軸は、カソード２，２’の中心長軸と一致している。しかしながら、回転軸は、オフセットされていてもよく、例えば側方にオフセットされていてもよい。カソード２，２’は、任意の機構によって回転され、傾けられ、或いは、旋回されてもよい。この場合の回転機構は、例えばモータ駆動を特徴とする。この機構は、カソード構造体中又はコーティング区画室１，１’中に組み込まれてもよい。
【００５６】
図１ｂには、ターゲット３，３’のプレスパッタリングのための２つの異なるカソード位置が具体的に示されている。プレスパッタリング中にターゲット３から放出される粒子は、金属パネル５又は５’によって集められる。金属パネル５，５’は、ターゲット交換中にターゲット３，３’と共に取り替えられてもよい。
【００５７】
ターゲット３，３’が動作すると直ぐに、カソード２，２’は図１ａに示される動作位置へと回転される。この場合、スパッタ方向Ｓはターゲット表面３，３’と平行な基板面４の方向に回転される。ターゲット３，３’のこの位置で基板４ａ，４ｂ，４ｃがコーティングされてもよい。
【００５８】
図２は、例えばガラスコーティングやモニタ製造等の分野で使用されてもよい略円筒形状の回転可能なカソード２を有するカソード構造を示している。図３の断面図から分かるように、ターゲット材料３は、図示のカソード構造においては、略円筒状の支持構造体上に位置されている。回転可能なカソード２は、動作中、ターゲットから材料を均一に利用して除去するために、その中心軸Ａを中心にドライブ６により回転される。
【００５９】
カソード２の長軸に沿う断面図又は長軸と垂直な断面図で図３に示されるように、カソード２は、スパッタ率を高めるためのマグネットシステム７を特徴としている。回転可能なカソードの場合、マグネットシステム７の配置は基本的にスパッタ方向Ｓ１，Ｓ２を決定する。この実施形態において、マグネットシステム７は、特に径方向断面図から明らかなように、スパッタ方向に略対応する特定の方向Ｓ１で径方向に位置される。その結果、磁場もこの方向に向けられる。意図する態様でのコーティング動作のため、マグネットシステム７は、ターゲット３が矢印Ｒで示される方向でカソードの長軸を中心に回転される間にマグネットシステム７がコーティングチャンバ内に固定されるように位置される。この動作モードにおいて、マグネットシステム７は、スパッタ方向Ｓ１がコーティングされる基板（図示せず）の表面に対して略垂直に向けられるように位置される。
【００６０】
回転可能なカソードを有する従来のコーティング機の場合には、その後に処分しなければならない基板すなわちダミーがプレスパッタリング段階中にスパッタされるが、本発明の構成では、回転可能なカソードのマグネットシステム７が軸方向の軸Ａを中心に回転されることによりスパッタ方向Ｓが変えられてもよい。図１のフラットカソード２に関連して示されているものと同様に、磁場は、例えば側方に９０°回転され（矢印Ｄ１）、後方に１８０°回転されてもよく（矢印Ｄ２）、或いは、任意の所望の方向、例えば基板面又は搬送面から離れるように斜め後方に回転されてもよい。回転角を選択する際には、機械構造が考慮に入れられてもよい。ターゲットが動作可能な状態になると直ぐに、マグネットシステム７（したがって、スパッタ方向）が基板或いは基板搬送面へと方向付けられる。
【００６１】
図３には、プレスパッタリングにおいてマグネットシステム７がとるべき位置へのマグネット装置７の回転が、矢印Ｄ１，Ｄ２及び回転後のマグネットシステム７の位置により示されている。マグネット装置７を用いると、それに応じて、スパッタ方向は、コーティング動作のための方向Ｓ１から、プレスパッタリングのための１つの選択された方向Ｓ２へとそれぞれ回転される。
【００６２】
しかしながら、プレスパッタリングにおいてはカソード２全体がマグネットシステム７と共に図３に矢印Ｄ’で示されるように回転されるようになっている。したがって、回転角は、機械構造にしたがって選択されてもよい。
【００６３】
マグネットシステム７のための回転機構は任意の形態を成すことができる。例えばモータドライブを設け、このモータドライブの助けにより、マグネットシステム７をカソードの長軸Ａを中心にプレスパッタリング段階と通常コーティング動作開始との間で回転させることができてもよい。
【００６４】
ある程度までは、空間条件に応じて、プレスパッタリング位置と動作位置との間のマグネットシステム７の回転が更なる回転の実行により実現されてもよい。その際、カソード１全体を対応する角度にわたって回転させることができてもよく、或いは、マグネットシステム７が取り付けられるマグネットキャリアだけが回転可能であってもよい。また、マグネットシステム７のための別個のキャリアを設け、このキャリアがマグネットシステム７と共にカソード１に対して回転することができてもよい。
【００６５】
また、回転可能なカソード２が使用される場合には、コーティングチャンバ内の金属パネル又はコレクタの表面がプレスパッタリング用のスパッタ方向Ｓ２に位置される。金属パネルは、プレスパッタリング中にスパッタ材料が基板又は搬送面に衝突しないように形成されて位置される。金属パネルは、ターゲット交換中にターゲット３と共に取り替えられてもよい。
【００６６】
本発明の更なる他の実施形態が図４に示されている。この図は、３つの回転可能なカソード２，２’，２”が互いに前後に位置されたコーティング機械の断面を示している。これらの各カソード２，２’，２”は基板面４の方向で磁場を形成する第１のマグネット装置８を有しており、これにより、通常の意図するコーティング動作中に、第１のスパッタ方向Ｓ１が基板面４と略垂直に方向付けられる。また、しかしながら、各カソード２，２’，２”は、スパッタ方向が搬送面４から離れて向く方向Ｓ２で回転されるように磁場を形成する更なるマグネット装置９を特徴としている。この離れて向く第２の磁場により、プレスパッタリング段階中、スパッタ材料は、カソード２の側方近傍に位置された金属パネル１０により集められる。特に垂直に位置されたカソード２，２’，２”を有するコーティング機の場合、第２のスパッタ方向Ｓ２は、第１のスパッタ方向に対して１８０°回転される。このようにすれば、意図するコーティング動作中に金属コレクタ１０から剥がれ落ちる任意の粒子により製造コーティングが損なわれることを最小限に抑えることができる。しかしながら、同じことは、水平なアライメントのカソードを有する機械、例えば「スパッタアップ」方法（スパッタ方向Ｓ１が上向き）によって動作されるガラスコーティング機の場合にも当てはまる。一方、「スパッタダウン」（スパッタ方向Ｓ１が下向き）方向の水平アライメントのカソードを有する機械の場合には、図４に示されるように、第２のスパッタ方向Ｓ２は、コーティング動作のために選択されるスパッタ方向Ｓ１に対して約９０°回転されることがより好ましい。この構成において、金属コレクタ１０は、下側に落下する粒子を集められるように形成することができる。例えば、Ｌ形状断面を有する金属パネルを使用し、その金属パネルの略水平な断面により下側に落下する粒子を集めてもよい。言うまでもなく、「スパッタダウン」プロセスにおいては、２つのスパッタ方向Ｓ１，Ｓ２が互いの方へ１８０°回転することはあまり好ましくない。これは、その場合、金属コレクタ１０がカソード又は基板搬送面４の上側に位置されることになり、剥がれ落ちる粒子が通過する基板上に落下せざるを得ないからである。
【００６７】
既に説明したように、プレスパッタリング動作におけるスパッタ方向Ｓ２は、後方に向かって斜めに或いは１８０°に合わせることもできる。したがって、金属コレクタ１０は、コーティングチャンバの内部の汚染ができる限り少なくなるように位置される。
【００６８】
プレスパッタリング段階中、機械が動作されると、カソード内で第２のマグネットシステム９だけが作動され、一方、通常のコーティング動作では第１のマグネットシステム８が挿入され或いは作動される。言うまでも無く、第１又は第２のマグネットシステム８，９の作動は、機械の事前通気を伴うことなく行なわれてもよく、それにより、２つの動作段階の間で直接的な動作移行を行なうことができる。
【００６９】
前述した全ての実施形態において、本発明は、コーティング機のタイプに応じて、据え付けカソードの垂直、水平又は傾斜設置の場合、或いは、回転可能なカソードの垂直、水平又は傾斜設置の場合の両方において実施可能である。したがって、収集装置も水平、斜め、或いは、垂直に位置させることができる。金属コレクタから不意に剥がれる材料を集めるために、上記材料を集めるための金属コレクタの下側に容器が位置されてもよい。
【００７０】
提案された解決策を用いると、プレスパッタリング段階中にコーティングされる基板の使用、又は、ダミーキャリアの使用を避けることができる。その結果、動作コストを全体的に低減することができる。また、プレスパッタリング段階中にコーティングされた基板又はダミーを処分する必要性が未然に避けられる。
【符号の説明】
【００７１】
２，２’…フラットカソード、３，３’…ターゲット、４ａ，４ｂ，４ｃ…基板、５，５’，１０…収集装置。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
2010163695000001.pdf