(57)【要約】      （修正有）【課題】真空チャンバを経る連続的な並進移動中に、強く湾曲したサブストレート表面も有する３Ｄサブストレートの表面の均一なコーティングを保証する、コーティング方法及び装置を提供する。【解決手段】サブストレート１７は湾曲した表面をスパッタソース１に向けて並進的に移動し、平面ソース又はチューブもしくはダブルチューブソースからなるスパッタソースは、スパッタソースの前を通って並進的に移動されるサブストレートのコーティングすべき表面に対する間隔が一定に保たれ、固定点から出発するサブストレートのコーティングすべき表面の現在の面法線Ｆ’とスパッタソースの面法線Ｆの偏差が常に０°であるようスパッタソースが調整可能であるように、変位及び旋回の２つの自由度を有するスパッタソースが真空チャンバ内のチャンバ壁１３に固定されている、装置。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３Ｄサブストレートが、湾曲したコーティングすべきサブストレート表面をスパッタソースに向けられて個々に並進的にこのスパッタソースの横を通って移動可能である、平面ソース又はチューブもしくはダブルチューブソースのようなスパッタソースによって真空チャンバ内で３Ｄサブストレートの表面を均一にコーティングするための方法において、
プロセスカーブ（１８）に沿って真空チャンバを個々の３Ｄサブストレート（１７）が直線的に通過する間の、３Ｄサブストレート（１７）のコーティングすべき表面と適応可能なスパッタソース（１）との間の間隔と、３Ｄサブストレート（１７）に対する適応可能なスパッタソース（１７）の設定角度は、３Ｄサブストレート（１７）のコーティングすべき表面と適応可能なスパッタソース（１）との間の間隔が一定に保たれ、適応可能なスパッタソース（１）の面法線が３Ｄサブストレート（１７）のコーティングすべき表面の現在の面法線と常に一致するように、無段階に適合されること、を特徴とする方法。
【請求項２】
適応可能なスパッタソース（１）の設定角度は、所定の角度範囲内で調整可能であること、を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
３Ｄサブストレートが、湾曲したコーティングすべきサブストレート表面をスパッタソースに向けられて個々に並進的にこのスパッタソースの横を通って移動可能である、平面ソース又はチューブもしくはダブルチューブソースのようなスパッタソースによって真空チャンバ内で３Ｄサブストレートの表面を均一にコーティングするための装置において、
スパッタソース（１）の前を通って並進的に移動される３Ｄサブストレート（１７）のコーティングすべき表面に対する間隔に関してスパッタソースが調整可能であり、固定点から出発するサブストレート（１）のコーティングすべき表面の現在の面法線に関して、スパッタソース（１）の面法線（Ｆ）に対する現在の面法線（Ｆ’）の偏差が常に０°であるようスパッタソースが調整可能であるように、２つの自由度を有するスパッタソース（１）が真空チャンバ内のチャンバ壁（１３）に固定されていること、を特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３に記載の適応可能なスパッタソースにおいて、
スパッタソース（１）は、エンドブロック（５）に取り付けられ、自由端でもってスラスト軸受（２）と結合され、このスラスト軸受は、スラスト軸受収容部（３）を介してエンドブロック（５）に支持され、このエンドブロックは、チューブコネクタ（６）を介して２重に曲折された旋回チューブ（７）の一端と結合され、その他端が、旋回チューブ駆動装置（８）と連結されていること、を特徴とする適応可能なスパッタソース。
【請求項５】
旋回チューブ駆動装置（８）の対称軸が、同時に仮想の回転軸（Ｄ）を構成し、この回転軸を中心として、旋回チューブ（７）が旋回可能であり、回転軸（Ｄ）が、同時にスパッタソース（１）を経て縦方向に延在すること、を特徴とする請求項４に記載の適応可能なスパッタソース。
【請求項６】
旋回チューブ駆動装置（８）が、旋回モータ／ギヤユニット（１０）を有する中空軸の形態の真空回転導入機（９）を介して変位チューブ（１１）の前方の自由端に配置されていること、を特徴とする請求項５に記載の適応可能なスパッタソース。
【請求項７】
旋回モータ／ギヤユニット（１０）が、大気ボックス内に存在すること、を特徴とする請求項６に記載の適応可能なスパッタソース。
【請求項８】
変位チューブ（１１）が、固定点として接続チューブ（１６）を有するチャンバ壁（１３）の内側に固定されていること、を特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載の適応可能なスパッタソース。
【請求項９】
変位チューブ（１１）と接続チューブ（１６）が、真空ベローズ（１２）によってチャンバ雰囲気に対してシールされていること、を特徴とする請求項８に記載の適応可能なスパッタソース。
【請求項１０】
変位チューブ（１１）が、その自由端に存在する旋回チューブ駆動装置（８）と共に変位支承部（１５）上に案内され、リニア駆動装置と連結されていること、を特徴とする請求項３〜９に記載の適応可能なスパッタソース。
【請求項１１】
空気圧式駆動装置又は電気式駆動装置の形態のリニア駆動装置が、変位駆動ロッド（１４）を介して変位チューブ（１１）と連結されていること、を特徴とする請求項１０に記載の適応可能なスパッタソース。
【請求項１２】
スパッタソース（１）が、平面ソース又はチューブもしくはダブルチューブソースであること、を特徴とする請求項３〜１１のいずれか１項に記載の適応可能なスパッタソース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、個々のサブストレートが、湾曲したサブストレート表面をスパッタソースに向けられて並進的にこのスパッタソースの横を通って移動可能である、平面ソース又はチューブもしくはダブルチューブソースのようなスパッタソースによって真空チャンバ内で３Ｄサブストレートの表面を均一にコーティングするための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サブストレートは、特にサブストレートが非常に長い場合、通常は直線運動で真空チャンバ内に不動に設置されたスパッタソースの横を通って案内されるが、これは、横方向の安定性を有しないサブストレートにおいて、又は、適切なガイド装置を介して安定したサブストレートにおいて、例えばロールツーロール法で行なうことができる。サブストレート上に形成される層に関しては高い層品質で均一なコーティングが保証される必要があることがわかる。これは、スパッタガスの均等な媒体供給以外に、スパッタソースとコーティングすべきサブストレートとの間にできるだけ一定の間隔と、一定の速度でのスパッタソースの横を通るサブストレートの案内も必要とする。
【０００３】
スパッタソースとしては、相応の粒子源としてのターゲットとプロセスガス供給部を備えているいわゆる平面ソース又はチューブもしくはダブルチューブソースが使用される。
【０００４】
不動に設置されたスパッタソースの横を通って直線運動で個々に案内される３Ｄサブストレートのような多少湾曲したコーティングすべき表面を有するサブストレートの場合、コーティングの均一性は著しく悪化する。その理由は、スパッタソースとサブストレートのスパッタソースの横を通って移動されるコーティングすべき表面との間の間隔が多少強く変化する点にある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の根底にある課題は、真空チャンバ内で１つ又は複数のスパッタソースの横を通る連続的な並進移動中に、強く湾曲したサブストレート表面も有する個々の３Ｄサブストレートの表面の均一なコーティングを保証する、３Ｄサブストレートを均一にコーティングするための方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の根底にある課題は、冒頭で述べた形式の方法においては、真空チャンバを個々の３Ｄサブストレートが直線的に通過する間の、３Ｄサブストレートのコーティングすべき表面と適応可能なスパッタソースとの間の間隔と、３Ｄサブストレートに対する適応可能なスパッタソースの設定角度は、３Ｄサブストレートのコーティングすべき表面と適応可能なスパッタソースとの間の間隔が一定に保たれ、適応可能なスパッタソースの面法線が３Ｄサブストレートのコーティングすべき表面の現在の面法線と常に一致するように、無段階に適合されること、によって解決される。
【０００７】
方法の進展形内で、適応可能なスパッタソースの設定角度は、所定の角度範囲内で調整可能である。
【０００８】
本発明の根底にある課題は、更に、スパッタソースの前を通って並進的に移動される３Ｄサブストレートのコーティングすべき表面に対する間隔に関してスパッタソースが調整可能であり、固定点から出発するサブストレートのコーティングすべき表面の現在の面法線に関して、スパッタソースの面法線に対する現在の面法線の偏差が常に０°であるようスパッタソースが調整可能であるように、２つの自由度を有するスパッタソースが真空チャンバ内のチャンバ壁に固定されている装置によって解決される。
【０００９】
本発明の第１の進展形内で、スパッタソースは、エンドブロックに回転不能に取り付けられ、その自由端でもってスラスト軸受と結合され、このスラスト軸受は、スラスト軸受収容部を介してエンドブロックに支持され、このエンドブロックは、チューブコネクタを介して２重に曲折された旋回チューブの一端と結合され、その他端が、旋回チューブ駆動装置と連結されている。
【００１０】
更に、旋回チューブ駆動装置の対称軸が、同時に仮想の回転軸を構成し、この回転軸を中心として、旋回チューブが旋回可能であり、回転軸が、同時にスパッタソースを経て縦方向に延在する。このようにして、回転軸を中心とするスパッタソースの角度調整が可能にされる。
【００１１】
本発明の有利な発展形では、旋回チューブ駆動装置が、旋回モータ／ギヤユニットを有する中空軸の形態の真空回転導入機を介して変位チューブの前方の自由端に配置されている。
【００１２】
旋回モータ／ギヤユニットを真空チャンバ外に取り付け得るために、旋回モータ／ギヤユニットは、大気ボックス内に存在する。
【００１３】
更に、変位チューブは、固定点として接続チューブを有するチャンバ壁の内側に固定されている。これにより、固定点へのサブストレートの運動軌道の一義的な対応付けが与えられており、これにより、サブストレートの直前に延在するプロセスカーブに関するスパッタソースの精確な位置決めが可能である。
【００１４】
変位チューブと接続チューブは、真空ベローズによってチャンバ雰囲気に対してシールされている。正確な案内を保証するために、変位チューブは、その自由端に存在する旋回チューブ駆動装置と共に変位支承部上に案内され、リニア駆動装置と連結されている。
【００１５】
好ましくは、空気圧式駆動装置又は電気式駆動装置の形態のリニア駆動装置が、変位駆動ロッドを介して変位チューブと連結されている。
【００１６】
最後に、スパッタソースは、平面ソース又はチューブもしくはダブルチューブソースであり得る。
【００１７】
本発明により、真空チャンバを個々の３Ｄサブストレートが直線的に通過する間に、ターゲット−（スパッタソース−）サブストレート間隔及びターゲット−（スパッタソース−）サブストレート角度を無段階に全自動で適合させることが可能であるので、３Ｄサブストレートのコーティングすべき全表面上に均一なコーティングが多層でも達成される。
【００１８】
本発明を、以下で１つの実施例で詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】真空チャンバのチャンバ壁の内側に固定された本発明によるスパッタソースの側面図
【図２】スパッタソースの横を通って直線的に搬送可能な３Ｄサブストレートに対する運動の可能性を図解したスパッタソースの正面図
【図３】３Ｄサブストレートがスパッタソースの横を通って搬送される間のスパッタソースの異なる移動段階（ａ−ｊ）
【発明を実施するための形態】
【００２０】
３Ｄサブストレート１７が、湾曲したコーティングすべきサブストレート表面をスパッタソース１に向けられて個々に並進的にこのスパッタソースの横を通って移動可能である、平面ソース又はチューブもしくはダブルチューブソースのようなスパッタソースによって図示してない真空チャンバ内で３Ｄサブストレート１７の表面を均一にコーティングするための本発明による方法によれば、真空チャンバを個々の３Ｄサブストレート１７が直線的に通過する間の、３Ｄサブストレート１７のコーティングすべき表面と適応可能なスパッタソース１との間の間隔と、３Ｄサブストレート１７に対する適応可能なスパッタソース１の設定角度は、３Ｄサブストレート１７のコーティングすべき表面と適応可能なスパッタソース１との間の間隔が一定に保たれ、適応可能なスパッタソース１の面法線が３Ｄサブストレート１７のコーティングすべき表面の現在の面法線と常に一致するように、無段階に所定の角度範囲内で適合される。
【００２１】
図１には、３Ｄサブストレート１７の表面を均一にコーティングするための方法を実施するための装置が図示されている。これによれば、細長いスパッタソース１、例えば平面ソース、チューブソース又はダブルチューブソースが、一端でもってエンドブロック５もしくはソース接続アダプタに固定され、他端でもってスラスト軸受２と結合され、このスラスト軸受は、スラスト軸受収容部３を介して同様にエンドブロック５に支持される。このようにして、スパッタソース１の十分に安定した固定が保証される。更に、ソース接続アダプタ６は、スパッタソース１に沿って延在するガス分配器ストリップと結合さている。ガス分配器ストリップ４は、ソース接続アダプタ５を介して相応のスパッタガス用の供給源と接続されている。
【００２２】
図３に概略的に図示したようなダブルチューブソースの形態のスパッタソース１の場合は、ガス分配器ストリップ４が、それぞれのスパッタ作業のために必要な、クリプトン、アルゴン、窒素等のスパッタガスをスパッタ領域（図１）に供給するために、両チューブの間又はダブルチューブソースの右及び左隣りに存在する。
【００２３】
ソース接続アダプタ５は、更に、チューブコネクタ６及び真空シール部を介して、２重に曲折された旋回チューブ７の一端と結合され、旋回チューブの他端は、旋回チューブ駆動装置８と連結されている。旋回チューブ７の内部は、大気圧が支配する。旋回チューブ駆動装置８は、中空軸の形態の真空回転導入機９を介して、変位チューブ１１の前方の自由端に配置された旋回モータ／ギヤユニット１０と連結されている。
【００２４】
旋回チューブ駆動装置の対称軸は、同時に仮想の回転軸Ｄ−この回転軸を中心として旋回チューブ７が旋回可能である−を構成し、同時にスパッタソース１を経て縦方向に延在する。これにより、回転軸Ｄを中心とする旋回チューブ７の旋回は、同時に同じ軸を中心とするスパッタソース１の回転を生じさせるが、付加的に所定の間隔を置いてスパッタソース１の前を通って移動可能な３Ｄサブストレート１７に対する空間的な位置を変えることはない。
【００２５】
３Ｄサブストレート１７のコーティングすべき表面の経過に対して等距離のところを延在するプロセスカーブ１８に関するスパッタソース１の制御された直線的な位置変化は、変位チューブ１１の縦方向の変位によって生じさせることができる。このため、変位チューブ１１の他端は、詳細には図示してない真空チャンバのチャンバ壁の内側に、固定点としての接続チューブ１６によって固定されている。変位チューブ１１と不動に位置決めされた接続チューブ１６とは、例えば縦方向にテレスコープ式に貫入することができ、貫入箇所で、真空ベローズ１２によってチャンバ雰囲気に対してシールされている。これにより、変位チューブ１１は、真空回転導入機９と共にその自由端にて変位支承部１５によって案内されて、接続チューブ１６上を、例えば図示してない空気圧式駆動装置又は電気式駆動装置と関係している変位駆動ロッド１４等によって縦方向に変位させることができる。
【００２６】
この構成により、その旋回軸が真空回転導入機９の回転軸Ｄと整列しているスパッタソース１は、一方では、０°〜約４５°の所定の設定角度に設定するために、真空回転導入機９の軸を中心として所定の角度範囲内で旋回させることができ、他方では、図３からわかるように、３Ｄサブストレートが、直線運動で（図３ａの矢印参照）スパッタソース１の横を通って搬送される間に、チャンバ壁１３もしくはコーティングすべき３Ｄサブストレート１７に対する間隔を連続的に調整することができる。変位チューブの精確な角度範囲及び最大変位は、直接的に、３Ｄサブストレート１７のコーティングすべき表面の曲率に依存している。
【００２７】
この構成は、図２に合目的に図示したように、３Ｄサブストレートが直線的に通過している間のスパッタソースの両運動の自動的な同時の制御を許容する。
【００２８】
図３ａ−ｊは、スパッタソース１に向いた凹に湾曲させたコーティングすべき表面を有する３Ｄサブストレート１７が、直線運動で左から右へ（図３ａの矢印参照）スパッタソース１の横を通って移動される間の、スパッタソース１の異なる位置及び旋回角度を概略的に示す。図３ａは、右に向かって旋回されたスパッタソース１によってコーティングを開始する前の３Ｄサブストレート１７の位置を示し、スパッタソースは、次に、図面よる右への３Ｄサブストレート１７の更なる直線運動と共に連続的に左へ旋回し、同時に３Ｄサブストレート１７の方向の中心位置まで変位され（図３ｅ）、その後反対の直線運動を行ない、スパッタソース１は、同時に更に左へ旋回される。
【００２９】
これにより、３Ｄサブストレート１７の湾曲したコーティングすべき側がスパッタソースの横を通って搬送される（図３ａ−ｊ参照）間に、旋回及び変位による制御されたソースの運動によって、スパッタソース１の面法線Ｆが、サブストレート１７のコーティングすべき表面の現在の面法線Ｆ’と常に一致するように、スパッタソース１を、コーティングすべき表面の前のプロセスカーブ１８に沿って整向することが可能である。これは、３Ｄサブストレートに対するスパッタソース１の角度及び間隔の連続的な再調整を必要とする。
【００３０】
面法線は、直線、曲線、平面又は湾曲した面に常に直交しているベクトルであると理解すべきである。これは、平面ソースの形態のスパッタソース１の場合は、平坦なターゲットの表面であり、チューブソースの場合は、チューブ状のターゲットの表面であり、ダブルチューブソースの場合は、ダブルチューブソースの個々のチューブの間の仮想の面である。
【００３１】
３Ｄサブストレート１７の均一なコーティングにとって重要であるのは、３Ｄサブストレート１７又は一連の３Ｄサブストレート１７が、適切な搬送装置によって均一の速度でスパッタソース１の前を通って移動されることと、スパッタソース１がプロセスカーブ１８に従うこと、の両方である。
【００３２】
スパッタソース１の本発明による同時の変位能力及び旋回能力により、３Ｄサブストレート１７が直線運動でスパッタソース１の横を通って移動される間に、スパッタソース１が、永続的に角度及び間隔を大きいコーティングすべき表面を有する特に大きい３Ｄサブストレート１７もしくはサブストレート１７の幾何学形状に適合され得ることが保証される。
【００３３】
スパッタソースの設定角度を調整するための旋回チューブ駆動装置８と、サブストレート１７のコーティングすべき表面に対するスパッタソース１の間隔を正確に調整するための偏位駆動ロッド１４によって変位チューブを軸方向に変位させるための駆動装置の制御は、プロセスカーブに沿った再制御により行なうことができるか、スパッタソース１とサブストレート１７のコーティングすべき表面との間の間隔と、サブストレート１７の表面の面法線に関するスパッタソース１の角度位置が測定されることによってセンサ制御式に行なうことができ、面法線に関する角度偏差は、常に０°であるべきである。
【００３４】
凹又は凸に湾曲したコーティングすべき表面を有する図３に図示したサブストレート１７の代わりに、波形の表面のような他の表面形状を有する他のサブストレートも、本発明による適応可能なスパッタソース１によって、同様に良好にコーティングすることができる。
【００３５】
更に、適応可能なスパッタソース１は、図１に図示したように、垂直なチャンバ壁１３の前に垂直配置で存在し得、その場合、コーティングすべき表面を有するコーティングすべきサブストレート１７は、適切な搬送装置によって垂直配置で所定の間隔を置いてスパッタソース１の前を通って移動される。
【００３６】
同様に、スパッタソース１は、必要に応じて水平に位置するような他の整向で真空チャンバ内に配置することもできる。
【符号の説明】
【００３７】
１      スパッタソース
２      スラスト軸受
３      スラスト軸受収容部
４      ガス分配器ストリップ
５      エンドブロック／ソース接続アダプタ
６      チューブコネクタ
７      旋回チューブ
８      旋回チューブ駆動装置
９      真空回転導入機
１０    旋回モータ
１１    変位チューブ
１２    真空ベローズ
１３    チャンバ壁
１４    変位駆動ロッド
１５    変位支承部
１６    接続要素
１７    ３Ｄサブストレート
１８    プロセスカーブ
Ｄ      回転軸
Ｆ      スパッタソースの面法線
Ｆ’    コーティングすべき表面の面法線
【図１】
2019052371.tif 000003
【図２】
2019052371.tif 000004
【図３】
2019052371.tif 000005
【外国語明細書】
2019052371000001.pdf