(57)【要約】  本開示の１つの態様によれば、スパッタターゲット（２０）を有する少なくとも１つのカソードアセンブリ（１０）と、回転軸（Ａ）の周りに回転可能な磁石アセンブリ（２５）とを用いて基板（１００）をコーティングする方法が、提供される。この方法は、磁石アセンブリを第１の角度セクタ（１２）で往復運動させながらの、基板（１００）のコーティングと、磁石アセンブリ（２５）を第１の角度セクタ（１２）とは異なる第２の角度セクタ（１４）で往復運動させながらの、基板（１００）の次のコーティングと、を含む。第２の態様によれば、前記方法を実施するためのコーティング装置が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタターゲット（２０）を有する少なくとも１つのカソードアセンブリ（１０）と、回転軸（Ａ）の周りに回転可能な磁石アセンブリ（２５）とを用いて基板（１００）をコーティングする方法であって、
第１の角度セクタ（１２）内で前記磁石アセンブリ（２５）を往復運動させながらの、前記基板（１００）のコーティング（Ｉ）と、
前記第１の角度セクタ（１２）とは異なる第２の角度セクタ（１４）内で前記磁石アセンブリを往復運動させながらの、前記基板（１００）の次のコーティング（ＩＩ）と
を含む方法。
【請求項２】
前記コーティング（Ｉ）が、前記第１の角度セクタ（１２）の第１の折り返し角度位置（１６）と前記第１の角度セクタ（１２）の第２の折り返し角度位置（１７）との間で前記磁石アセンブリ（２５）を２回以上往復運動させることを含み、前記次のコーティング（ＩＩ）が、前記第２の角度セクタ（１４）の第１の折り返し角度位置（２６）と前記第２の角度セクタ（１４）の第２の折り返し角度位置（２７）との間で前記磁石アセンブリ（２５）を２回以上往復運動させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の角度セクタ（１２）の第１の中心角度位置（１８）が、前記第２の角度セクタ（１４）の第２の中心角度位置（２８）とは異なっており、特に、前記第１の中心角度位置と前記第２の中心角度位置が、３０°以上９０°以下の角度を囲む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の角度セクタ（１２）が、１５°以上６０°以下の第１の角度広がり（α）にわたって延び、かつ／または、前記第２の角度セクタ（１４）が、１５°以上６０°以下の角度広がり（β）にわたって延びる、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記基板（１００）から前記回転軸（Ａ）へ垂直に延びる平面（２２）が、前記回転軸（Ａ）に関する前記磁石アセンブリ（２５）のゼロ角度位置を定め、前記第１の角度セクタ（１２）の第１の中心角度位置（１８）および前記第２の角度セクタ（１４）の第２の中心角度位置（２８）が、前記ゼロ角度位置からオフセットされており、特に、前記第１の中心角度位置（１８）が、１５°と４５°の間に位置し、前記第２の中心角度位置（２８）が、−１５°と−４５°の間に位置する、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の角度セクタ（１２）が、前記平面（２２）の第１の側に部分的または全体的に位置し、前記第２の角度セクタ（１４）が、前記平面（２２）の第２の側に部分的または全体的に位置し、特に、前記第１の角度セクタ（１２）が、前記平面（２２）で鏡映された前記第２の角度セクタ（１４）に一致する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
コーティングする前に、前記第１の角度セクタ（１２）の第１の中心角度位置および第１の角度広がり（α）を設定することと、前記第２の角度セクタ（１４）の第２の中心角度位置および第２の角度広がり（β）を設定することとを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記スパッタターゲット（２０）が、回転可能であり、特に円筒形であり、前記磁石アセンブリ（２５）が、前記スパッタターゲット（２０）の内部に配置されている、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記コーティング（Ｉ）が、３０秒以上にわたって行われ、前記次のコーティング（ＩＩ）が、３０秒以上にわたって行われる、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
コーティングしている間、前記基板が、静止状態に維持されている、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
時間とともに変化する電圧を前記スパッタターゲット（２０）に供給することをさらに含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記電圧が、前記コーティング（Ｉ）中および前記次のコーティング（ＩＩ）中、非ゼロであり、前記電圧が、前記コーティング（Ｉ）の後かつ前記次のコーティング（ＩＩ）の前に、前記磁石アセンブリ（２５）を前記第１の角度セクタ（１２）から前記第２の角度セクタ（１４）へ配置している間、本質的にゼロである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
回転可能なスパッタターゲット（２０）を有する少なくとも１つのカソードアセンブリ（１０）と、前記回転可能なスパッタターゲット（２０）の内部に配置され、回転軸（Ａ）の周りに回転可能である磁石アセンブリ（２５）とを用いて基板（１００）をコーティングする方法であって、
第１の角度セクタ（１２）内で前記磁石アセンブリを往復運動させながらの、前記基板のコーティング（Ｉ）であって、前記第１の角度セクタの第１の中心角度位置が、前記基板から前記回転軸（Ａ）へ垂直に延びる平面（２２）の第１の側に位置している、コーティング（Ｉ）と、
前記回転可能なスパッタターゲット（２０）を本質的にゼロの電圧に保ちながら、前記磁石アセンブリ（２５）を第２の角度セクタ（１４）に配置することと、
前記第２の角度セクタ（１４）内で前記磁石アセンブリを往復運動させながらの、前記基板の次のコーティング（ＩＩ）であって、前記第２の角度セクタの第２の中心角度位置が、前記平面（２２）の第２の側に位置している、次のコーティング（ＩＩ）と
を含む方法。
【請求項１４】
基板をコーティングするためのコーティング装置であって、
スパッタターゲット（２０）を有する少なくとも１つのカソードアセンブリ（１０）と、
前記スパッタターゲット（２０）の内部に配置され、回転軸（Ａ）の周りに回転可能な磁石アセンブリ（２５）と、
コーティング中に前記磁石アセンブリを、２つ以上の異なる角度セクタ内で連続して往復運動させるように構成されたアクチュエータであって、前記角度セクタの中心角度位置および／または広がり角度が調整されることができる、アクチュエータと
を備えるコーティング装置。
【請求項１５】
前記スパッタターゲットに可変電圧を供給するように構成された、特に、前記磁石アセンブリを往復運動させている間、前記スパッタターゲットに非ゼロ電圧を供給し、かつ／または、前記磁石アセンブリを第１の角度セクタから第２の角度セクタへ配置している間、前記スパッタターゲットに本質的にゼロの電圧を供給するように構成されたコントローラをさらに備える、請求項１４に記載のコーティング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［０００１］本開示は、基板をコーティングする方法、および基板をコーティングするためのコーティング装置に関する。より具体的には、本開示は、スパッタリングによって基板を薄層でコーティングする方法、および基板をコーティングするスパッタ装置に関する。より具体的には、本開示は、スパッタターゲットが回転可能なターゲットであり得るマグネトロンスパッタリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
［０００２］高い均一性（すなわち、広がった表面上の均一な厚さおよび均一な電気的特性）で基板上に層を形成することは、多くの技術分野に関連する問題である。例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の分野では、厚さの均一性および電気的特性の均一性が、ディスプレイチャネル領域を高信頼度で製造するために問題となる可能性がある。さらに、均一な層は、典型的には、製造の再現性を容易にする。
【０００３】
［０００３］基板上に層を形成するための１つの方法はスパッタリングであり、様々な製造分野、例えばＴＦＴの製造において貴重な方法として開発されている。スパッタリングの間、高エネルギー粒子（例えば、エネルギーを与えられた、不活性ガスまたは反応性ガスのイオン）を照射することによって、原子が、スパッタターゲットの材料から放出される。放出された原子は、基板上に堆積してもよく、その結果、スパッタリングされた材料の層を基板上に形成することができる。
【０００４】
［０００４］広い基板表面上のスパッタリングされた材料の均一な層は、例えば、スパッタリングされた材料の不規則な空間分布に起因して、達成するのが困難であり得る。基板上に複数のスパッタターゲットを設けることにより、層の均一性を改善することができる。成長した結晶構造、堆積された層の比抵抗または他の電気的特性、および層の応力などの特性に関して高度の均質性を有することが、さらに有益であり得る。例えば、メタライズ層の製造において、信号遅延は、層の厚さに依存し、例えば、ディスプレイの製造において、厚さのばらつきは、わずかに異なる時間に活性化される画素をもたらす可能性がある。異なる位置で同じエッチング結果を達成するために、層をエッチングするときに均一な層の厚さを達成することが、さらに有益である。
【０００５】
［０００５］したがって、スパッタリングされた材料の非常に均一な層を促進するための、さらなる方法および／またはスパッタ装置が、有益である。
【発明の概要】
【０００６】
［０００２］上記に鑑みて、基板をコーティングする方法および基板をコーティングするためのコーティング装置が提供される。
【０００７】
［０００３］本開示の１つの態様によれば、スパッタターゲットを有する少なくとも１つのカソードアセンブリと、回転軸の周りに回転可能な磁石アセンブリとを用いて、基板をコーティングする方法が、提供される。本方法は、磁石アセンブリを第１の角度セクタ内で往復運動させながら、基板をコーティングすることと、磁石アセンブリを第１の角度セクタとは異なる第２の角度セクタ内で往復運動させながら、基板を次にコーティングすることと、を含む。
【０００８】
［０００４］さらなる態様によれば、回転可能なスパッタターゲットを有する少なくとも１つのカソードアセンブリと、回転可能なスパッタターゲットの内部に配置された磁石アセンブリとを用いて、基板をコーティングする方法が提供され、磁石アセンブリは、回転軸の周りに回転可能である。本方法は、第１の角度セクタの第１の中心角度位置が、基板から回転軸に垂直に延びる平面の第１の側に位置するような第１の角度セクタ内で磁石アセンブリを往復運動させながら、基板をコーティングすることと、ターゲットを本質的にゼロの電圧に保ちながら、磁石アセンブリを第１の角度セクタとは異なる第２の角度セクタに配置することと、第２の角度セクタの第２の中心角度位置が前記平面の第２の側に位置するような第２の角度セクタ内で、磁石アセンブリを往復運動させながら、基板を次にコーティングすることと、を含む。
【０００９】
［０００５］さらに別の態様によれば、基板をコーティングするためのコーティング装置が、提供される。コーティング装置は、スパッタターゲットを有する少なくとも１つのカソードアセンブリと、スパッタターゲットの内部に配置され、回転軸の周りに回転可能な磁石アセンブリと、コーティング中に磁石アセンブリを、２つ以上の異なる角度セクタ内で連続して往復運動させるように構成されたアクチュエータとを含み、角度セクタの中心角度位置および広がり角度は、それぞれ調節可能である。
【００１０】
［０００６］本開示のさらなる態様、利点、および特徴が、従属請求項、明細書、および添付図面から明らかになる。
【００１１】
［００１５］本開示の上記列挙した特徴が詳細に理解できるように、上記で簡潔に要約した本開示のより詳細な説明が、実施形態を参照してなされ得る。添付の図面は、本開示の実施形態に関するものであり、以下に説明される。いくつかの実施形態が、図面に描かれており、以下の説明で詳述される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本明細書に記載の実施形態による、基板のコーティング方法を説明するためのコーティング装置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、基板のコーティング方法を説明するためのコーティング装置の概略断面図である。
【図３】本明細書に記載の実施形態による、基板のコーティング方法を示すコーティング装置の概略図である。
【図４】従来のスパッタプロセスによって堆積された膜の厚さの均一性と、本明細書に記載のスパッタプロセスの均一性との比較を示す。
【図５】従来のスパッタプロセスによって堆積された膜の電気的特性と、本明細書に記載のスパッタプロセスの電気的特性との比較を示す。
【図６】本明細書に記載された実施形態による方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［００２２］次に、本開示の様々な実施形態が詳細に参照され、その１つ以上の例が、図に示されている。各例は、説明のために提供され、限定を意味するものではない。例えば、１つの実施形態の一部として図示または記載された特徴は、他の実施形態で使用されて、または他の実施形態と共に使用されて、さらに別の実施形態を生成することができる。本開示は、そのような変更および変形を含むことが、意図されている。
【００１４】
［００２３］以下の図面の説明において、同じ参照番号は、同じまたは類似の構成要素を指す。一般に、個々の実施形態に関する相違点のみが、記載されている。特に明記しない限り、１つの実施形態におけるある部分または態様の記載は、別の実施形態における対応する部分または態様にも適用される。
【００１５】
［００２４］本明細書に記載されているような材料で基板をコーティングするプロセスは、典型的には薄膜用途を参照する。「コーティングする」という用語および「堆積させる」という用語は、本明細書では同義語として使用される。本明細書に記載の実施形態で使用されるコーティングプロセスは、スパッタリングである。
【００１６】
［００２５］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うことができる。マグネトロンスパッタリングは、堆積速度がやや高いという点で、特に有利である。ターゲット表面のすぐ近くで生成される自由電子を磁場内に閉じ込めるために、スパッタターゲットのスパッタ材料の後ろに磁石アセンブリまたはマグネトロンを配置することによって、これらの電子は、磁場内で運動することを強いられ、逃げることができない。これは、ガス分子を電離する確率を、典型的には数桁、高める。これは、次に、堆積速度を大きく増加させる。例えば、本質的に円筒の形状を有する回転可能なスパッタターゲットの場合、磁石アセンブリを、回転可能なスパッタターゲットの内部に配置することができる。
【００１７】
［００２６］本明細書で使用する「磁石アセンブリ」という用語は、磁場を生成することができるユニットを指すことができる。典型的には、磁石アセンブリは、永久磁石からなることができる。この永久磁石は、生成された磁場内、例えばスパッタターゲットの上方の領域に荷電粒子を閉じ込めることができるように、スパッタターゲット内に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、磁石アセンブリは、磁石ヨークを含む。
【００１８】
［００２７］コーティング中に基板は、カソードアセンブリを通り過ぎて連続的に移動させることができ（「動的コーティング」）、またはコーティング中に基板は、本質的に一定の位置に置かれていてもよい（「静的コーティング」）。本開示に記載の方法は、特に、静的コーティングプロセスに関する。
【００１９】
［００２８］静的堆積プロセスでは、基板は、コーティング中に静止したままであってもよい。「動的」堆積プロセスと比較して異なる「静的」堆積プロセスという用語は、当業者であればわかるように、基板のいかなる動きも排除するというものではないことに留意されたい。例えば、本明細書に記載された実施形態によれば、静的スパッタリングは、例えば、堆積中に静止している基板位置（基板のいかなる動きもない）、堆積中に振動する基板位置、堆積中に実質的に一定の平均基板位置、堆積中に揺れ動く基板位置および／または堆積中に揺動する基板位置を含むことができる。したがって、静的堆積プロセスは、静止した位置を有する堆積プロセス、実質的に静止した位置を有する堆積プロセス、または基板の部分的に静止した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。
【００２０】
［００２９］動的コーティングの場合には基板ホルダもまたしばしばコーティングされるので、静的コーティングは、コーティングに使用されるターゲット材料の量が動的コーティングに比べて少ないという点で有利になり得る。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。基板は、１つ以上のスパッタターゲットの前にあるコーティング領域に入れられ、コーティングが実行され、基板は、コーティング後にコーティング領域から取り出される。
【００２１】
［００３０］本明細書に記載されている例は、例えばリチウム電池製造またはエレクトロクロミック窓用の、大面積基板上の堆積のために利用することができる。一例として、低融点材料を含む層を処理する冷却装置を用いて、大面積基板上に複数の薄膜電池を形成することができる。いくつかの例によれば、大面積基板は、約０．６７ｍ２の基板（０．７３×０．９２ｍ）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５．３ｍ２の基板（２．１６ｍ×２．４６ｍ）に対応するＧＥＮ８、または約９．０ｍ２の基板（２．８８ｍ×３．１３ｍ）に対応するＧＥＮ１０でさえあってもよい。ＧＥＮ１１、ＧＥＮ１２などのよりいっそう大きな世代および／または対応する基板面積を、同様に実施することができる。
【００２２】
［００３１］本明細書で使用される「基板」という用語は、詳細には、ガラス板などの非可撓性基板を含むものとする。本開示は、これに限定されず、「基板」という用語は、ウェブまたはフォイルなどの可撓性基板を含んでもよい。
【００２３】
［００３２］スパッタリングは、ディスプレイの製造に使用することができる。より詳細には、電極またはバスの生成などのメタライゼーションにスパッタリングを使用することができる。スパッタリングは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の生成にも使用される。スパッタリングはまた、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）層の生成に使用されてもよい。スパッタリングは、薄膜太陽電池の製造にも使用することができる。薄膜太陽電池は、バックコンタクトと、吸収層と、透明導電性酸化物層（ＴＣＯ）とを含む。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することができ、一方、吸収層は、化学気相堆積プロセスで製造することができる。
【００２４】
［００３３］本開示の一態様によれば、コーティング装置を用いて基板をコーティングする方法が記載される。図１Ａおよび図１Ｂは、本明細書に記載された方法を実施するように構成された装置を概略断面図で示す。
【００２５】
［００３４］図１Ａおよび図１Ｂに示すコーティング装置は、堆積される材料を提供するためのスパッタターゲット２０を含むカソードアセンブリ１０と、回転軸Ａの周りを移動可能な磁石アセンブリ２５とを含む。
【００２６】
［００３５］スパッタターゲット２０は、アルミニウム、シリコン、タンタル、モリブデン、ニオブ、チタン、インジウム、ガリウム、亜鉛、スズ、銀および銅を含む群から選択される少なくとも１つの材料で作られるか、またはそれらを含むことができる。詳細には、ターゲット材料は、インジウム、ガリウムおよび亜鉛を含む群から選択することができる。
【００２７】
［００３６］いくつかの実施形態では、スパッタターゲット２０は、回転可能なスパッタターゲットであってもよい。例えば、スパッタターゲット２０は、本質的に円筒形のターゲットであってもよく、かつ／または磁石アセンブリの回転軸Ａに一致し得る軸の周りを回転可能であってもよい。いくつかの実施形態では、磁石アセンブリ２５は、スパッタターゲット２０の内部に配置され、磁石アセンブリ移動経路に沿ってスパッタターゲット２０の回転軸の周りに旋回することができる。
【００２８】
［００３７］コーティングすべき基板１００は、基板がカソードアセンブリ１０のスパッタターゲット２０に面するように、配置することができる。そこで、基板１００は、コーティング装置の中に搬送され、コーティング装置の中から外に搬送され得る基板ホルダ上に保持され得る。基板１００をコーティングするために、負の電位などの電位をスパッタターゲット２０に印加することができる。
【００２９】
［００３８］本明細書に記載したスパッタ法の第１のコーティング段階Ｉが、図１Ａに示され、第１のコーティング段階Ｉの後に行われるべきスパッタ法の次のコーティング段階ＩＩが、図１Ｂに示されている。第１のコーティング段階Ｉは、図１Ａに示すように、磁石アセンブリ２５が第１の角度セクタ１２内で往復運動している間の基板１００のコーティングを含み、次のコーティング段階ＩＩは、図１Ｂに示すように、磁石アセンブリ２５が第２の角度セクタ１４内で往復運動している間の基板１００のコーティングを含む。
【００３０】
［００３９］本明細書で使用される往復運動は、繰り返しの前後運動として、詳細には、それぞれ、角度セクタ内の、詳細には２つの角度位置の間の、回転軸Ａの周りの磁石アセンブリ２５の繰り返しの時計回りおよび反時計回りの回転として、理解することができる。例えば、第１のコーティング段階Ｉ（図１Ａに示す）の間に、磁石アセンブリ２５は、第１の角度セクタ１２の第１の折り返し角度位置１６と第２の折り返し角度位置１７との間で繰り返し往復運動することができ、次のコーティング段階ＩＩ（図１Ｂに示す）の間に、磁石アセンブリ２５は、第２の角度セクタ１４の第１の折り返し角度位置２６と第２の折り返し角度位置２７との間で繰り返し往復運動することができる。いくつかの実施形態では、第１の角度セクタ１２の第１の折り返し角度位置１６および第２の折り返し角度位置１７と、第２の角度セクタ１４の第１の折り返し角度位置２６および第２の折り返し角度位置２７とは、それぞれ、異なる角度位置である。
【００３１】
［００４０］例えば、いくつかの実施形態では、第１の角度セクタ１２および第２の角度セクタ１４は、全体的にではないが、部分的に、例えば３０°以下、詳細には１５°以下の重なり角度で重なる。他の実施形態では、第１の角度セクタ１２と第２の角度セクタ１４とは、重ならない。例えば、第２の角度セクタ１４は、第１の角度セクタ１２が終わる角度位置で始まる。換言すれば、第１の角度セクタ１２の第１の折り返し角度位置１６は、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、第２の角度セクタ１４の第１の折り返し角度位置２６に一致してもよい。さらに別の実施形態では、第１の角度セクタ１２は、第２の角度セクタ１４から離れていてもよく、その結果、第１の角度セクタ１２と第２の角度セクタ１４は、共通の角度位置を共有しない。
【００３２】
［００４１］往復運動は、本明細書では、磁石アセンブリの揺動運動とも呼ばれる。揺動運動中、磁石アセンブリ２５は、最初に中心角度位置の第１の側に移動し、次に第１の折り返し位置で向きを変え、中心角度位置の第２の側に移動し、次に第２の折り返し位置で再び向きを変え、中心角度位置の第１の側に戻り、そこで、状況に応じて、揺動運動が停止してもよいし、または継続してもよい。スパッタ堆積が、磁石アセンブリの揺動運動の間に行われてもよい。換言すれば、基板は、磁石アセンブリの揺動運動中に薄い材料層でコーティングされる。単一のスパッタターゲットを使用して、磁石アセンブリの揺動運動のために基板のより大きな面積をコーティングすることができるので、基板上に堆積された層の厚さ均一性を改善することができる。詳細には、磁石アセンブリの揺動は、第１の半径方向と第２の半径方向との間を往復するように時計回りおよび反時計回りに空間的にシフトする荷電粒子雲につながる可能性がある。
【００３３】
［００４２］いくつかの実施形態では、揺動運動は、本質的に連続的な運動であってもよい。そこでは、磁石アセンブリは、折り返し角度位置で本質的に停止することなく、角度セクタ内で時計回りおよび反時計回りに移動することができる。例えば、折り返し位置での磁石アセンブリの停止時間は、０．１秒以下の短い時間であってもよいし、または０．０５秒以下であってもよい。
【００３４】
［００４３］本明細書で開示される方法によれば、磁石アセンブリ２５の揺動は、磁石アセンブリ移動経路の２つ以上の異なる角度セクタ内で連続して起こる。まず、図１Ａに示すように、第１の揺動段階の間に、基板の第１の部分が、主にコーティングされ、その後、図１Ｂに示すように、第２の揺動段階の間に、基板の第２の部分が、次に主にコーティングされてもよい。第１の揺動段階の間に、層の第１の部分または第１の層が、基板上に堆積され、第２の揺動段階の間に、層の第２の部分または第２の層が、基板上に堆積されてもよい。異なる角度セクタ内での磁石アセンブリの連続する揺動は、堆積された層の均質性をさらに改善することができる。詳細には、電気的特性などの層特性の均一性の変化、例えば、堆積された層の導電率の均一性の変化は、異なる中心角度位置の周りでの次の揺動によって低減され得る。詳細には、大きな揺動セクタを２つ以上のより小さい角度セクタに分割し、その中で揺動が連続して行われることにより、全体的な層均一性が改善される。
【００３５】
［００４４］いくつかの実施形態では、第１のコーティング段階Ｉの間に、磁石アセンブリは、第１の角度セクタ１２の第１の折り返し角度位置１６と第２の折り返し角度位置１７との間で、２回以上、詳細には３回以上、より詳細には４回以上、または５回以上さえも、前後に運動する。代替的にまたは追加的に、いくつかの実施形態では、次のコーティング段階ＩＩの間に、磁石アセンブリは、第２の角度セクタ１４の第１の折り返し角度位置２６と第２の折り返し角度位置２７との間で、２回以上、詳細には３回以上、より詳細には４回以上、または５回以上さえも、前後に運動する。折り返し位置は、それぞれの角度セクタの２つの外側角度位置を画定することができる。
【００３６】
［００４５］磁石アセンブリ２５が回転軸Ａの周りを移動する間、磁石アセンブリの向きは、磁石アセンブリの角度位置に対応して変化してもよい。例えば、磁石アセンブリ２５が、第１の角度位置に配置されているとき、磁石アセンブリによって生成される磁場は、荷電粒子が、回転軸から第１の角度位置を通って延びる第１の半径方向の周りに閉じ込められるように、配向され得る。したがって、磁石アセンブリ２５が、第２の角度位置に移動すると、磁石アセンブリによって生成される磁場は、自由帯電粒子を、回転軸から第２の角度位置を通って延びる第２の半径方向の周りに閉じ込めるように、移動することができる。
【００３７】
［００４６］第１の角度セクタ１２および第２の角度セクタ１４は、異なる角度セクタである。いくつかの実施形態では、第１の角度セクタ１２の角度広がりαは、第２の角度セクタ１４の第２の角度広がりβと異なっていてもよい。本明細書で開示される他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態では、第１の角度セクタ１２の第１の中心角度位置１８は、第２の角度セクタ１４の第２の中心角度位置２８と異なっていてもよい。
【００３８】
［００４７］本明細書で使用する角度セクタの中心角度位置は、角度セクタの２つの外側角度位置（折り返し角度位置）間の角度位置、詳細には２つの外側角度位置間の中央の角度位置として理解することができる。例えば、角度セクタが、３０°の角度広がりにわたって延びている場合、中心角度位置は、角度セクタの２つの外側角度位置の間に、両方の外側角度位置から１５°の位置に、位置することができる。
【００３９】
［００４８］いくつかの実施形態では、第１の角度セクタ１２および第２の角度セクタ１４は、本質的に同じ角度広がりα、βを有する。したがって、第１の角度セクタ１２の第１の折り返し角度位置１６と第２の折り返し角度位置１７との間の角度αは、第２の角度セクタ１４の第１の折り返し角度位置２６と第２の折り返し角度位置２７との間の角度βと本質的に一致していてもよい。しかしながら、第１の角度セクタ１２の第１の中心角度位置１８は、第２の角度セクタ１４の第２の中心角度位置２８と異なっていてもよい。この場合、コーティング中、磁石アセンブリ２５によって生成される磁場は、２つの異なる中心角度位置の周りで本質的に同じ量だけ揺動することができる。
【００４０】
［００４９］本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態では、第１の角度セクタ１２の第１の中心角度位置１８は、第２の角度セクタ１４の第２の中心角度位置２８と異なっている。より詳細には、いくつかの実施形態では、第１の中心角度位置１８および第２の中心角度位置２８は、３０°以上、詳細には４５°以上、より詳細には６０°、さらには９０°までの角度を囲むことができる。したがって、第１のコーティング段階Ｉの間、基板の第１の部分が、主にコーティングされ、次のコーティング段階ＩＩの間、基板の第２の部分が、主にコーティングされてもよい。
【００４１】
［００５０］本明細書に開示される他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態では、第１の角度セクタ１２は、１５°以上６０°以下の第１の角度広がりαにわたって延びていてもよく、および／または第２の角度セクタ１４は、１５°以上６０°以下の角度広がりβにわたって延びていてもよい。堆積した層の均一性を改善することができる。
【００４２】
［００５１］いくつかの実施形態では、カソードアセンブリは、単一の磁石アセンブリのみを含むことができる。例えば、回転軸の周りを移動可能な単一の磁石アセンブリが、回転可能なターゲットの内部に配置され、異なる角度セクタ内での次の揺動が、この単一の磁石アセンブリで可能になるように、構成されてもよい。スパッタターゲットが、それぞれ単一の磁石アセンブリのみを含む場合、２つ以上の磁石アセンブリ間の相互作用および干渉を回避することができる。
【００４３】
［００５２］本明細書で開示される他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態では、基板１００から回転軸Ａに垂直に延びる平面２２が、回転軸Ａに対する磁石アセンブリ２５のゼロ角度位置を定める。磁石アセンブリ２５のゼロ角度位置は、本質的に円形の磁石アセンブリ移動経路と前記平面２２との交差点であってもよい。例えば、磁石アセンブリのゼロ角度位置は、磁石アセンブリと基板との間の最小距離を有する磁石アセンブリの角度位置であってもよい。１８０°の角度で、磁石アセンブリと基板との間の距離が、最大であってもよい。磁石アセンブリ２５は、ゼロ角度位置から回転軸Ａの周りを時計回りに回転させることができ（正の角度範囲）、かつゼロ角度位置から回転軸Ａの周りを反時計回りに回転させることもでき（負の角度範囲）、またはその逆でもよい。
【００４４】
［００５３］第１の角度セクタ１２の第１の中心角度位置１８が、ゼロ角度位置からオフセットされていてもよく、かつ第２の角度セクタ１４の第２の中心角度位置２８が、ゼロ角度位置からオフセットされていてもよい。いくつかの実施形態では、第１の中心角度位置１８が、平面２２の第１の側に位置し、第２の中心角度位置２８が、平面２２の第２の側に位置してもよい。例えば、第１の中心角度位置１８は、前記平面２２の第１の側の、ゼロ角度位置から１５°と４５°との間に位置し、第２の中心角度位置２８は、前記平面２２の第２の側の、ゼロ角度位置から−１５°と−４５°との間に位置してもよい。詳細には、第２の中心角度位置２８は、前記平面２２に対して第１の中心角度位置１８のミラー位置であってもよい。したがって、第１のコーティング段階Ｉの間に堆積される堆積層の第１の部分は、次のコーティング段階ＩＩの間に堆積される堆積層の第２の部分の、前記平面２２に対するミラー部分であってもよい。全体的な層均一性を改善することができる。
【００４５】
［００５４］図１Ａに示すように、いくつかの実施形態では、第１の中心角度位置１８は、ゼロ角度位置に対して１５°から２５°の間の角度に位置し、図１Ｂに示すように、第２の中心角度位置２８は、平面２２によって定められるゼロ角度位置に対して−１５°から−２５°の間の角度に位置してもよい。さらに、第１の角度セクタ１２および第２の角度セクタ１４の角度広がりα、βは、共に３０°と６０°との間であってもよいが、前記平面２２の反対側、すなわちゼロ角度位置から時計回りおよび反時計回りに位置してもよい。
【００４６】
［００５５］いくつかの実施形態では、第１の角度セクタ１２の第１の折り返し角度位置１６、すなわち内側折り返し位置は、第２の角度セクタ１４の第１の折り返し角度位置２６、すなわち内側折り返し位置に一致してもよく、両方の内側折り返し角度位置が、本質的に前記平面２２内に位置してもよい。これにより、スパッタターゲットに近い基板領域から、例えば隣接する２つのスパッタターゲットの中間における、スパッタターゲットから離れた基板領域までのコーティング層の厚さを一定にすることができる。
【００４７】
［００５６］第１の角度セクタ１２が、部分的または全体的に前記平面２２の第１の側に位置し、第２の角度セクタ１４が、部分的または全体的に前記平面２２の反対側に位置している場合に、スパッタターゲットのイオン照射をより一定に保つことができる。例えば、第１の角度セクタ１２の８０％超または９５％超が、前記平面２２の第１の側に位置し、第２の角度セクタ１４の８０％超または９５％超が、前記平面２２の第２の側に位置してもよい。本明細書で開示される他の実施形態と組み合わされ得るいくつかの実施形態において、第１の角度セクタ１２は、前記平面２２で鏡映された第２の角度セクタ１４に一致してもよい。
【００４８】
［００５７］イオン照射は、ターゲットから基板までの距離、および異なるマグネトロン位置におけるイオンの入射角に依存し得るので、コーティング中に単一の角度セクタ内で磁石アセンブリを揺動させるようなスパッタモード、または磁石アセンブリの一定の位置を維持しながらコーティングするようなスパッタモードは、層の均一性に関して改善することができる。より均一にイオン照射を制御するために、本明細書で開示される方法は、次に磁石アセンブリを異なる角度セクタ内で往復運動させることを含む。本明細書に記載された実施形態による、このような「分割揺動堆積モード」は、前述のスパッタモードと比較して、より広いイオン照射制御を提供し、堆積層の層の厚さおよび電気的特性に関して、層の均一性を高めることができる。
【００４９】
［００５８］図２Ａおよび図２Ｂは、本明細書に記載された方法に従って動作するように構成されたスパッタ堆積のためのコーティング装置を示す。図２Ａは、第１のコーティング段階Ｉを示し、磁石アセンブリ２５を第１の角度セクタ１２内で往復運動させながら、基板１００が、コーティングされる。図２Ｂは、次のコーティング段階ＩＩを示し、磁石アセンブリ２５を第２の角度セクタ１４内で往復運動させながら、基板１００が、コーティングされる。図２Ａおよび図２Ｂに示すコーティング方法は、ここで繰り返さないが、上述のコーティング方法の特徴のいくつかまたはすべてを含むことができる。
【００５０】
［００５９］コーティング動作を開始する前に、第１の角度セクタ１２の第１の中心角度位置１８と第２の角度セクタ１４の第２の中心角度位置２８が、適切に設定されてもよい。例えば、第１のコーティング段階Ｉの間、磁石アセンブリが、平面２２の第１の側の第１の中心角度位置１８に関して往復運動して旋回するように、第１の中心角度位置１８が、設定されてもよい。そこでは、平面２２は、基板１００から磁石アセンブリ２５の回転軸Ａを通って垂直に延びる。次のコーティング段階ＩＩの間、磁石アセンブリが、第１の側の反対側の平面２２の第２の側の第２の中心角度位置２８に関して往復運動して旋回するように、第２の中心角度位置２８が、設定されてもよい。
【００５１】
［００６０］本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態では、第１の角度セクタ１２の第１の角度広がりαおよび第２の角度セクタ１４の第２の角度広がりβが、コーティング動作を開始する前に、適切に設定されてもよい。いくつかの実施形態では、第１の角度広がりおよび第２の角度広がりは、本質的に同一である。いくつかの実施形態では、第２の角度セクタ１４は、前記平面２２に関する第１の角度セクタ１２の鏡像である。いくつかの実施形態では、第１の角度セクタ１２と第２の角度セクタ１４とは、重ならない。しかし、第１の角度セクタ１２の内側折り返し位置および第２の角度セクタ１４の内側折り返し位置は、前記平面２２内の同じ場所、すなわち基板までの最小距離の位置に配置されてもよい。
【００５２】
［００６１］いくつかの実施形態では、カソードアセンブリ１０のスパッタターゲット２０は、コーティング動作中にスパッタターゲットをある電位、例えば負の電位に設定し、および／またはコーティング動作の前後に本質的にゼロの電位に設定するための電源３０に接続される。
【００５３】
［００６２］いくつかの実施形態では、正電位または接地電位に設けられ得る１つ以上のアノード（図２Ａおよび図２Ｂには図示せず）が、スパッタターゲット２０の近くに、すなわちスパッタターゲットの外側に配置されてもよい。そのようなアノードは、バーの形状を有することができ、バーの軸が、典型的にはスパッタターゲットの回転軸に平行に配置されている。いくつかの実施形態では、別個のバイアス電圧が、基板に印加されてもよい。
【００５４】
［００６３］本明細書に記載の実施形態で使用される永久磁石は、２つの北磁極と１つの南磁極を有することができる。磁極は、それぞれ、磁石アセンブリ２５の、ある面を指している。面は、典型的にはスパッタターゲット２０の内部からスパッタターゲット２０に面している。
【００５５】
［００６４］多くの場合、第１の極が、中央に位置し、２つの反対の極が、第１の極に隣接して配置される。図２Ａにおいて、そのような状況を説明するために、磁石アセンブリ２５の拡大図が示されている。示されているように、南磁極が中央に位置し、北磁極が南磁極を囲む。磁極面の形状は、回転可能な湾曲したスパッタターゲットの曲率に適合させることができる。いくつかの実施形態では、各磁極の面は、平面を定める。磁極の平面は、一般に平行ではない。しかしながら、中央に配置された磁極の面によって定められる平面は、典型的には外側磁極の磁極によって定められる平面の向きの正確に中央にある向きを、有する。より数学的に言えば、外側磁極の面のベクトル成分の和が、内側磁極の面のベクトル成分になる。すなわち、「磁石アセンブリが、非ゼロ角度位置に配置されている」という語句は、磁石アセンブリのすべての磁極面のベクトル和として定義される平均面が、基板表面の向きとは異なる向きを有する、という状況を記述する。
【００５６】
［００６５］基板の表面は、示された図に水平に配置された平面を定める。基板１００から回転軸Ａに垂直に延びる平面２２が、磁石アセンブリのゼロ角度位置を定め、「基板−ターゲット相互接続平面」とも呼ばれ得る。図２Ａの断面図において、基板−ターゲット相互接続平面は、基板１００の中心を通って垂直方向に延びる。
【００５７】
［００６６］図面に示された実施形態は、スパッタターゲット２０を、水平に配置された基板の上に配置されるように示しており、基板−ターゲット相互接続平面の定義は、これらの実施形態に関して例示的に説明されたが、空間における基板の向きは垂直であってもよい、ということが言及されるべきである。詳細には、大面積のコーティングを考慮すると、基板の本質的に垂直な向きによって、基板の搬送および取り扱いを単純化することができる。本明細書で使用される「本質的に垂直な」は、垂直平面に対して１５°未満の角度を指すことができる。
【００５８】
［００６７］本開示の一態様によれば、磁石アセンブリは、第１のコーティング段階Ｉの間、基板−ターゲット相互接続平面に関して非対称に、すなわち基板−ターゲット相互接続平面の第１の側に配置され、次のコーティング段階ＩＩの間、基板−ターゲット相互接続平面に関して非対称に、すなわち基板−ターゲット相互接続平面の第２の側に配置される。
【００５９】
［００６８］第１のコーティング段階Ｉは、３０秒以上５分以下の持続時間を有してもよく、次のコーティング段階ＩＩは、３０秒以上５分以下の持続時間を有してもよいことに留意されたい。例えば、角度セクタのうちの１つの第１の折り返し角度位置から第２の折り返し角度位置へ移動して、その後第１の折り返し角度位置に戻る磁石アセンブリの１回の移動にかかる時間が、１０秒以上３０秒以下であってもよい。
【００６０】
［００６９］したがって、いくつかの実施形態では、第１のコーティング段階Ｉが、３０秒以上にわたって実行され、次のコーティング段階ＩＩが、３０秒以上にわたって実行されてもよい。
【００６１】
［００７０］いくつかの実施形態では、基板１００は、少なくとも第１のコーティング段階Ｉの間および次のコーティング段階ＩＩの間、静止状態に維持されてもよい。いくつかの実施形態では、基板１００は、第１のコーティング段階Ｉと次のコーティング段階ＩＩとの間、静止状態に維持されてもよい。層均一性を改善することができる。
【００６２】
［００７１］本明細書に開示された実施形態のいくつかによれば、例えば、本質的にゼロの電圧と、スパッタ動作に使用される非ゼロ電圧との間で時間とともに変化する電圧が、スパッタターゲット２０に供給されてもよい。
【００６３】
［００７２］例えば、角度セクタ間での磁石アセンブリの再配置中のゼロ電圧は、スパッタ動作中のスパッタターゲットの非ゼロ電圧値の１０％未満、より典型的には５％未満の値に低減される。
【００６４】
［００７３］磁石アセンブリが往復運動していない時に、電場、すなわち電圧が、低減またはスイッチオフされる場合、層の均一性はさらに改善され得る。例えば、磁石アセンブリが、第１の角度セクタでも揺動されず、第２の角度セクタでも揺動されていない時に、スパッタリングが一時停止される場合、堆積された層の均質性が、増加され得る。
【００６５】
［００７４］コーティング動作を開始する前に、磁石アセンブリは、第１の角度セクタ１２内に、例えば第１の角度セクタ１２の第１の中心角度位置１８に、配置されてもよい。磁石アセンブリの配置の間、本質的にゼロの電位が、スパッタターゲット２０に印加されてもよい。次いで、コーティング動作が、図２Ａに示すように、ある電位を、例えば、負の電圧をスパッタターゲット２０に印加することによって開始することができる。プラズマが、負に帯電したスパッタターゲット２０と正に帯電したまたは接地されたアノード表面との間に確立された電場によって、生成されてもよい。
【００６６】
［００７５］図２Ａに示されている第１のコーティング段階Ｉの間、磁石アセンブリ２５は、第１の角度セクタ１２の第１の折り返し角度位置１６と第２の折り返し角度位置１７との間で往復運動し、その間、スパッタターゲット２０に印加される電位は、負に、例えば一定の負電圧に維持されてもよい。例えば、磁石アセンブリ２５は、一定の負のターゲット電圧を維持しながら、第１の折り返し角度位置１６と第２の折り返し角度位置１７との間で２回以上前後に移動してもよい。層の第１の部分が、基板１００上に堆積されてもよい。
【００６７】
［００７６］第１のスパッタ段階Ｉの後、磁石アセンブリ２５は、第１の角度セクタ１２から第２の角度セクタ１４に、例えば、第２の角度セクタ１４の第２の中心角度位置２８に配置され得る。磁石アセンブリ２５を第２の角度セクタ１４に配置する間、本質的にゼロの電位が、スパッタターゲットに印加されてもよい。したがって、コーティング動作は、第１のコーティング段階Ｉの後から第２のコーティング段階ＩＩの開始前まで停止されてもよい。
【００６８】
［００７７］図２Ｂに示されている第２のコーティング段階ＩＩの間、磁石アセンブリ２５は、第２の角度セクタ１４の第１の折り返し角度位置２６と第２の折り返し角度位置２７との間で往復運動し、その間、スパッタターゲット２０に印加される電位は、負に、例えば一定の負電圧に維持されてもよい。例えば、磁石アセンブリ２５は、本質的に一定の負のターゲット電圧を維持しながら、第２の角度セクタ１４の第１の折り返し角度位置２６と第２の折り返し角度位置２７との間で２回以上前後に移動してもよい。層の第２の部分が、基板１００上に堆積されてもよい。
【００６９】
［００７８］換言すれば、いくつかの実施形態では、ターゲット電圧は、コーティング中および次のコーティング中に非ゼロであり、コーティング後かつ次のコーティングの前に第１の角度セクタ１２から第２の角度セクタ１４へ磁石アセンブリを配置している間、本質的にゼロであってもよい。
【００７０】
［００７９］本明細書に開示される他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態では、コーティング方法は、第２のコーティング段階ＩＩの後に完了することができる。例えば、第２のコーティング段階ＩＩの後に、基板１００は、図に示されるコーティング領域から移動されてもよい。
【００７１】
［００８０］他の実施形態では、第２のコーティング段階ＩＩの後に、コーティングが継続してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、第３のコーティング段階が続き、第１および第２の角度セクタの両方と異なる第３の角度セクタ内で磁石アセンブリを往復運動させながら、基板がコーティングされ、詳細には、第３の角度セクタの第３の中心角度位置は、第１および第２の中心角度位置と異なる。いくつかの実施形態では、第２のコーティング段階ＩＩの後、磁石アセンブリを第１の角度セクタ１２に戻して、磁石アセンブリを第１の角度セクタ内で往復運動させながら、基板をコーティングすることによって、コーティングを継続することができる。その後、方法は、状況に応じて、停止してもよいし、継続してもよい。
【００７２】
［００８１］本明細書に開示されるさらなる態様によれば、回転可能なスパッタターゲット２０を有する少なくとも１つのカソードアセンブリ１０と、回転可能なスパッタターゲット２０の内部に配置され、回転軸Ａの周りに回転可能である磁石アセンブリ２５とを用いて基板１００をコーティングする方法が、提供される。この方法は、図６に示すフロー図によって示される。
【００７３】
［００８２］図６の任意選択のボックス２１０において、ターゲットを本質的にゼロの電圧に保っている間に、磁石アセンブリ２５が、第１の角度セクタ１２内に配置される。ボックス２１２において、第１の角度セクタ１２内で磁石アセンブリを往復運動させながら、基板１００がコーティングされ、第１の角度セクタ１２の第１の中心角度位置１８は、基板から回転軸Ａに垂直に延びる平面２２の第１の側に位置している。任意選択のボックス２１４において、ターゲット２０を本質的にゼロの電圧に保っている間に、磁石アセンブリ２５が、第２の角度セクタ１４内に配置される。ボックス２１６において、第２の角度セクタ１４内で磁石アセンブリを往復運動させながら、基板が、次にコーティングされ、第２の角度セクタの第２の中心角度位置２８は、前記平面２２の第２の側に位置している。
【００７４】
［００８３］ターゲット電圧は、ボックス２１２および２１４によって示されるコーティング段階の間、非ゼロであり得る。
【００７５】
［００８４］さらなる態様によれば、本明細書に記載の方法に従って動作するように構成されたコーティング装置が、提供される。
【００７６】
［００８５］本明細書に記載の実施形態に従って基板をコーティングするコーティング装置は、スパッタターゲット２０を有する少なくとも１つのカソードアセンブリ１０と、スパッタターゲット２０の内部に配置されることができ、回転軸Ａの周りに回転可能である磁石アセンブリと、コーティング中に磁石アセンブリを、２つ以上の異なる角度セクタ内で連続して往復運動させるように構成されたアクチュエータとを含み、角度セクタの中心角度位置および広がり角度は、調節可能である。
【００７７】
［００８６］コーティング装置は、スパッタターゲット２０に可変電圧を供給するように構成された、詳細には、第１のコーティング段階Ｉ中および第２のコーティング段階ＩＩ中に、磁石アセンブリを往復運動させながら、スパッタターゲット２０に非ゼロ電圧を供給し、ならびに／または磁石アセンブリを第１の角度セクタ１２および／もしくは第２の角度セクタ１４に配置している間、スパッタターゲット２０に本質的にゼロの電圧を提供するように構成されたコントローラを備えてもよい。
【００７８】
［００８７］本開示の一態様によれば、スパッタターゲットに印加される電圧は、時間とともに変化させることができる。すなわち、一定でない電圧をスパッタターゲットに印加することができる。スパッタ出力は、磁石アセンブリの位置に依存するだけでなく、スパッタターゲットに印加される電圧にも依存して変化する。印加電圧とスパッタ出力との間の関係は、第一近似では線形であってもよい。
【００７９】
［００８８］本明細書に開示された他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態では、スパッタターゲット２０をバッキングチューブ上に配置することができる。バッキングチューブは、主に、堆積されるべきスパッタ材料を含むスパッタターゲットを取り付けるためのものである。スパッタリングプロセスから生じるスパッタターゲットの高温を低下させるために、多くの実施形態では、スパッタターゲットが、冷却材料チューブと位置合わせされる。冷却材料として水が使用されてもよい。潜在的には数キロワットのオーダの、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が、スパッタターゲットの熱になるため、冷却は有益である。磁石アセンブリは、バッキングチューブおよび冷却材料チューブ内に配置されて、その中で、詳細には本質的に円形の磁石アセンブリ移動経路に沿って、異なる角度位置に移動できるようにされてもよい。他の実施形態によれば、ターゲットチューブの内側部分全部が、水などの冷却材料で満たされる。
【００８０】
［００８９］いくつかの実施形態では、磁石アセンブリは、円筒形の回転可能なスパッタターゲットの軸に取り付けられてもよい。本明細書に記載の磁石アセンブリの旋回運動は、回転力を提供する電動機によって引き起こされてもよい。いくつかの実施形態では、カソードアセンブリは、２つのシャフト、すなわち、回転可能なスパッタターゲットチューブが取り付けられた第１のシャフトと、第２のシャフトとを備えている。第１のシャフトは、カソードアセンブリの動作中に回転することができる。移動可能な磁石アセンブリは、典型的には、第２のシャフトに取り付けられる。第２のシャフトは、本明細書に記載の磁石アセンブリの回転運動または旋回運動を可能にするように、第１のシャフトから独立して動くことができる。したがって、コーティングアセンブリのアクチュエータは、第２のシャフトと、第２のシャフトを駆動するためのモータと、本明細書に記載のように磁石アセンブリを移動させるように構成された制御システムとを含むことができる。
【００８１】
［００９０］いくつかの実施形態では、アクチュエータは、プロセッサ、ならびにコーティング方法を適切に調整するために、少なくとも２つの角度セクタの中心角度位置および／または広がり角度を入力するように構成されたユーザインターフェースに接続されるか、またはそれらを含むことができる。
【００８２】
［００９１］本開示内で、図面は、例示的に示された基板と共にコーティング装置の断面概略図を示す。典型的には、カソードアセンブリ１０は、円筒の形状を有することができるスパッタターゲット２０を含む。換言すれば、スパッタターゲットの軸は、図の紙面に対して垂直に延びている。同じことが、同様に断面要素としてのみ概略的に示されている磁石アセンブリに関して当てはまる。磁石アセンブリの回転軸Ａは、図の紙面に対して垂直に延びている。磁石アセンブリは、円筒形のスパッタターゲットの全長に沿って延びることができる。技術的な理由から、磁石アセンブリは、円筒長さの少なくとも８０％を超えて、より典型的には円筒長さの少なくとも９０％を超えて延びていることが、有益である。
【００８３】
［００９２］本明細書に記載の一態様によれば、それぞれが回転可能なスパッタターゲット２０を有する多数のカソードアセンブリ１０が、大面積基板をコーティングするために提供される。基板１００をコーティングするために適合された領域は、「コーティング領域」と呼ばれる。コーティング領域は、１つの時点で１つの基板１００をコーティングするように適合されていてもよい。多数の基板１００をコーティング領域内で次々にコーティングすることができる。
【００８４】
［００９３］多くの実施形態において、多数のカソードアセンブリ１０が、カソードアセンブリのアレイ内に配置される。詳細には、静的な大面積基板堆積のために、直線状に配置された、または代替的に、曲線に沿って、例えば弓状に配置された一次元アレイのカソードアセンブリを提供することが可能である。典型的には、カソードアセンブリの数は、コーティング領域当たり２〜２０、より典型的には９〜１６である。
【００８５】
［００９４］いくつかの実施形態では、カソードアセンブリ１０は、互いに等間隔に離間されている。スパッタターゲットの長さが、コーティングされる基板の長さよりわずかに長いことが、さらに有益である。
【００８６】
［００９５］それに加えてまたはこれに代えて、カソードアレイは、幅方向Ｗにおける基板の幅よりもわずかに広くてもよい。「わずかに」とは、典型的には、１００％と１１０％との間の範囲を含む。わずかに大きいコーティング長さ／幅を設けることは、境界効果を回避するのに役立つ。場合によっては、カソードアセンブリは、基板から等距離だけ離れて配置される。
【００８７】
［００９６］いくつかの実施形態では、多数のカソードアセンブリは、基板に対して等距離ではなく、円弧の形状に沿って配置される。円弧の形状は、内側のカソードアセンブリが外側のカソードアセンブリよりも基板により近く配置されるような形状であってもよい。このような状況を図３に模式的に示す。あるいは、多数のカソードアセンブリの位置を定める円弧の形状は、外側のカソードアセンブリが内側のカソードアセンブリよりも基板により近く配置されるような形状であってもよい。散乱の挙動は、スパッタされる材料に依存する。したがって、用途、すなわちスパッタされる材料に応じて、カソードアセンブリを円弧状にすることにより、均質性がさらに高まる。円弧の向きは、用途によって異なる。
【００８８】
［００９７］また、図３は、本明細書に記載されたいくつかの実施形態で使用され得るカソードアセンブリ間に配置されたアノードバー３５を例示的に示す。
【００８９】
［００９８］いくつかの実施形態によれば、スパッタターゲット２０内のそれぞれの磁石アセンブリは、同期して動くことができる。同期した動きは、層の均質性をさらに高めることができる。
【００９０】
［００９９］図３の上部は、第１のコーティング段階Ｉを示し、図３の下部は、次のコーティング段階ＩＩを示す。第１のコーティング段階Ｉの間、磁石アセンブリ２５は、それぞれのスパッタターゲット内の第１の角度セクタ１２内で往復運動するように同期して移動し、第２のコーティング段階の間、磁石アセンブリ２５は、それぞれのスパッタターゲット内の、第１の角度セクタとは異なる第２の角度セクタ内で往復運動するように同期して移動する。
【００９１】
［００１００］それぞれのスパッタターゲット２０内での磁石アセンブリ２５の移動軌跡の詳細については、上記の実施形態が参照され、詳細はここで繰返さない。また、それぞれのスパッタターゲット２０に印加される電圧については、図２Ａおよび図２Ｂに関する説明が参照される。
【００９２】
［００１０１］２つ以上の中心角度位置の周りでの、スパッタターゲット内の磁石アセンブリの揺動運動に加えて、基板を揺動させることが、代替的または追加的に可能である。基板を「揺動させる」という用語は、限定された距離内で基板を前後に移動させるものとして、理解されるべきである。典型的には、基板は、所定の時間間隔の間、第１の位置に配置され、所定の時間間隔の間、第２の位置に配置される。さらなる実施形態では、基板は、第３の位置および第４の位置にさらに配置されてもよい。
【００９３】
［００１０２］本開示は、特に大面積基板コーティングに向けられている。「大面積基板」という用語は、少なくとも１ｍ２、例えば２ｍ２以上のサイズを有する基板を含むことができる。
【００９４】
［００１０３］図４Ａおよび図４Ｂは、従来のプロセスによって堆積された膜の厚さと本明細書に記載のプロセスとの比較を示す。堆積は、図４Ａの垂直線の位置に配置された２つの隣接する回転可能なスパッタターゲット６０および７０を使用して行われる。
【００９５】
［００１０４］図４Ａは、従来のプロセスおよび本明細書に記載のプロセスによる堆積後に測定された２つの膜プロファイルを概略的に示す。ｙ軸は、膜厚の任意の単位を表し、ｘ軸は、図２Ａにも示されているような基板１００の幅方向Ｗに対応する基板の幅方向Ｗの単位を表す。図４Ａから分かるように、回転可能なスパッタターゲット６０と７０との間の領域に本明細書に記載のプロセスによって堆積された膜の厚さは、従来のプロセスの場合よりも、回転可能なターゲットの真下の領域の厚さからの偏差が、わずかに小さい。換言すれば、２つのスパッタターゲットの間の中央の基板領域における厚さの均一性を改善することができる。
【００９６】
［００１０５］本明細書に記載のプロセスは、図１Ａおよび図１Ｂに示すプロセスに対応するのに対して、従来のプロセスでは、基板は、磁石アセンブリの２つの一定の位置を交互に維持しながらコーティングされる。換言すれば、従来のプロセスでは、コーティング動作中に、磁石アセンブリは移動しない。
【００９７】
［００１０６］図４Ｂは、従来のプロセスによって堆積された膜の厚さの偏差および本明細書に記載のプロセスによる偏差についての統計的解析を示す。図４Ｂから分かるように、厚さの偏差は、右側に示されている本明細書に記載のプロセスよりも、左側に示された従来のプロセスの方がわずかに高い。本明細書に記載の実施形態を実施する場合、層の厚さの均一性を高めることができる。
【００９８】
［００１０７］図５Ａおよび図５Ｂは、２つの従来のプロセスによって堆積された膜の導電率に関連する電気的特性と、本明細書に記載のプロセスを使用した場合の電気的特性との比較を示す。堆積は、図５Ａの垂直線の位置に配置された２つの隣接する回転可能なスパッタターゲット６０および７０を使用して行われる。
【００９９】
［００１０８］図５Ａは、２つの異なる従来のプロセスおよび本明細書に記載されたプロセスによる堆積後に測定された３つの膜プロファイルを概略的に示す。y軸は、膜の電気的特性の任意の単位を表し、ｘ軸は、図２Ａにも示されているような基板１００の幅方向Ｗに対応する基板の幅方向Ｗの単位を表す。図５Ａから分かるように、本明細書に記載のプロセスによって堆積された膜の導電率に対応する図示された電気的特性は、従来のプロセスの場合よりも、より一定、具体的には全体的により一定である。
【０１００】
［００１０９］図５Ｂは、２つの従来のプロセスによって堆積された膜の電気的特性の偏差および本明細書に記載のプロセスによる偏差についての統計的解析を示す。図５Ｂから分かるように、図示されている電気的特性の偏差は、右側に示されている本明細書に記載のプロセスよりも、左側および中央に示された従来のプロセスの方が高い。実施形態を実施する場合、堆積された層の電気的特性の均一性を高めることができる。
【０１０１】
［００１１０］本明細書に記載のプロセスは、図１Ａおよび図１Ｂに示すプロセスに対応する。図５Ｂの左側に示す従来のプロセス１では、磁石アセンブリの２つの一定の位置を交互に維持しながら、基板がコーティングされる。換言すれば、従来のプロセス１では、コーティング動作中に、磁石アセンブリは移動しない。図５Ｂの中央に示す従来のプロセス２では、単一の角度セクタ内で基板を移動させながら、基板がコーティングされる。換言すれば、従来のプロセス２では、磁石アセンブリは、２つの異なる角度セクタ内で連続して往復運動はしない。
【０１０２】
［００１１１］本明細書で開示される方法およびコーティング装置は、基板上に材料を堆積させるために使用することができる。より詳細には、本明細書で開示される方法は、堆積された層の高い均一性を可能にし、したがって、例えばＴＦＴなどの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することができる。開示された方法は、太陽電池、特に薄膜太陽電池の製造に使用されてもよい。均一性が改善されると、そのさらなる効果として、全体的な材料消費を低減することができ、これは、高価な材料を使用する場合に特に望ましい。例えば、提案された方法は、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におけるインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）層の堆積に使用することができる。
【０１０３】
［００１１２］上記は、本開示の実施形態を対象とするが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他のさらなる実施形態を考え出すこともでき、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図１】
2019515135.tif 000003
【図２】
2019515135.tif 000004
【図３】
2019515135.tif 000005
【図４】
2019515135.tif 000006
【図５】
2019515135.tif 000007
【図６】
2019515135.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月11日(2019.1.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタターゲット（２０）を有する少なくとも１つのカソードアセンブリ（１０）と、回転軸（Ａ）の周りに回転可能な磁石アセンブリ（２５）とを用いて基板（１００）をコーティングする方法であって、
第１の角度セクタ（１２）内で前記磁石アセンブリ（２５）を往復運動させながらの、前記基板（１００）のコーティング（Ｉ）と、
前記第１の角度セクタ（１２）とは異なる第２の角度セクタ（１４）内で前記磁石アセンブリを往復運動させながらの、前記基板（１００）の次のコーティング（ＩＩ）と
を含む方法。
【請求項２】
前記コーティング（Ｉ）が、前記第１の角度セクタ（１２）の第１の折り返し角度位置（１６）と前記第１の角度セクタ（１２）の第２の折り返し角度位置（１７）との間で前記磁石アセンブリ（２５）を２回以上往復運動させることを含み、前記次のコーティング（ＩＩ）が、前記第２の角度セクタ（１４）の第１の折り返し角度位置（２６）と前記第２の角度セクタ（１４）の第２の折り返し角度位置（２７）との間で前記磁石アセンブリ（２５）を２回以上往復運動させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の角度セクタ（１２）の第１の中心角度位置（１８）が、前記第２の角度セクタ（１４）の第２の中心角度位置（２８）とは異なっており、特に、前記第１の中心角度位置と前記第２の中心角度位置が、３０°以上９０°以下の角度を囲む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の角度セクタ（１２）が、１５°以上６０°以下の第１の角度広がり（α）にわたって延び、かつ、前記第２の角度セクタ（１４）が、１５°以上６０°以下の第２の角度広がり（β）にわたって延びる、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記基板（１００）から前記回転軸（Ａ）へ垂直に延びる平面（２２）が、前記回転軸（Ａ）に関する前記磁石アセンブリ（２５）のゼロ角度位置を定め、前記第１の角度セクタ（１２）の第１の中心角度位置（１８）が、前記平面（２２）の第１の側に位置し、前記第２の角度セクタ（１４）の第２の中心角度位置（２８）が、前記平面（２２）の第２の側に位置する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の角度セクタ（１２）が、前記平面（２２）の第１の側に部分的または全体的に位置し、前記第２の角度セクタ（１４）が、前記平面（２２）の第２の側に部分的または全体的に位置し、特に、前記第１の角度セクタ（１２）が、前記平面（２２）で鏡映された前記第２の角度セクタ（１４）に一致する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
コーティングする前に、前記第１の角度セクタ（１２）の第１の中心角度位置および第１の角度広がり（α）を設定することと、前記第２の角度セクタ（１４）の第２の中心角度位置および第２の角度広がり（β）を設定することとを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記スパッタターゲット（２０）が、回転可能であり、特に円筒形であり、前記磁石アセンブリ（２５）が、前記スパッタターゲット（２０）の内部に配置されている、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記コーティング（Ｉ）が、３０秒以上にわたって行われ、前記次のコーティング（ＩＩ）が、３０秒以上にわたって行われる、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
コーティングしている間、前記基板が、静止状態に維持されている、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
時間とともに変化する電圧を前記スパッタターゲット（２０）に供給することをさらに含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記電圧が、前記コーティング（Ｉ）中および前記次のコーティング（ＩＩ）中、非ゼロであり、前記電圧が、前記コーティング（Ｉ）の後かつ前記次のコーティング（ＩＩ）の前に、前記磁石アセンブリ（２５）を前記第１の角度セクタ（１２）から前記第２の角度セクタ（１４）へ配置している間、本質的にゼロである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
回転可能なスパッタターゲット（２０）を有する少なくとも１つのカソードアセンブリ（１０）と、前記回転可能なスパッタターゲット（２０）の内部に配置され、回転軸（Ａ）の周りに回転可能である磁石アセンブリ（２５）とを用いて基板（１００）をコーティングする方法であって、
第１の角度セクタ（１２）内で前記磁石アセンブリを往復運動させながらの、前記基板のコーティング（Ｉ）であって、前記第１の角度セクタの第１の中心角度位置が、前記基板から前記回転軸（Ａ）へ垂直に延びる平面（２２）の第１の側に位置している、コーティング（Ｉ）と、
前記回転可能なスパッタターゲット（２０）を本質的にゼロの電圧に保ちながら、前記磁石アセンブリ（２５）を第２の角度セクタ（１４）に配置することと、
前記第２の角度セクタ（１４）内で前記磁石アセンブリを往復運動させながらの、前記基板の次のコーティング（ＩＩ）であって、前記第２の角度セクタの第２の中心角度位置が、前記平面（２２）の第２の側に位置している、次のコーティング（ＩＩ）と
を含む方法。
【請求項１４】
基板をコーティングするためのコーティング装置であって、
スパッタターゲット（２０）を有する少なくとも１つのカソードアセンブリ（１０）と、
前記スパッタターゲット（２０）の内部に配置され、回転軸（Ａ）の周りに回転可能な磁石アセンブリ（２５）と、
コーティング中に前記磁石アセンブリを、２つ以上の異なる角度セクタ内で連続して往復運動させるように構成されたアクチュエータであって、前記角度セクタの中心角度位置および広がり角度のうちの少なくとも１つが調整されることができる、アクチュエータと
を備えるコーティング装置。
【請求項１５】
前記スパッタターゲットに可変電圧を供給するように構成された、特に、前記磁石アセンブリを往復運動させている間、前記スパッタターゲットに非ゼロ電圧を供給し、かつ、前記磁石アセンブリを第１の角度セクタから第２の角度セクタへ配置している間、前記スパッタターゲットに本質的にゼロの電圧を供給するように構成されたコントローラをさらに備える、請求項１４に記載のコーティング装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
［００５５］いくつかの実施形態では、第１の角度セクタ１２の第１の折り返し角度位置１６、すなわち内側折り返し角度位置は、第２の角度セクタ１４の第１の折り返し角度位置２６、すなわち内側折り返し角度位置に一致してもよく、両方の内側折り返し角度位置が、本質的に前記平面２２内に位置してもよい。これにより、スパッタターゲットに近い基板領域から、例えば隣接する２つのスパッタターゲットの中間における、スパッタターゲットから離れた基板領域までのコーティング層の厚さを一定にすることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
［００６０］本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態では、第１の角度セクタ１２の第１の角度広がりαおよび第２の角度セクタ１４の第２の角度広がりβが、コーティング動作を開始する前に、適切に設定されてもよい。いくつかの実施形態では、第１の角度広がりおよび第２の角度広がりは、本質的に同一である。いくつかの実施形態では、第２の角度セクタ１４は、前記平面２２に関する第１の角度セクタ１２の鏡像である。いくつかの実施形態では、第１の角度セクタ１２と第２の角度セクタ１４とは、重ならない。しかし、第１の角度セクタ１２の内側折り返し角度位置および第２の角度セクタ１４の内側折り返し角度位置は、前記平面２２内の同じ場所、すなわち基板までの最小距離の位置に配置されてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
［００７６］第１のコーティング段階Ｉの後、磁石アセンブリ２５は、第１の角度セクタ１２から第２の角度セクタ１４に、例えば、第２の角度セクタ１４の第２の中心角度位置２８に配置され得る。磁石アセンブリ２５を第２の角度セクタ１４に配置する間、本質的にゼロの電位が、スパッタターゲットに印加されてもよい。したがって、コーティング動作は、第１のコーティング段階Ｉの後から第２のコーティング段階ＩＩの開始前まで停止されてもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
［００８３］ターゲット電圧は、ボックス２１２および２１６によって示されるコーティング段階の間、非ゼロであり得る。
【国際調査報告】
2019515135.tif 000009
2019515135.tif 000010