(57)【要約】  スパッタ堆積のための堆積源（１００，３００，４００，５００）が提供される。堆積源は、堆積されるターゲット材料を提供するカソード（１１０）と、移動可能な磁石アセンブリ（１２０）と、磁石アセンブリ（１２０）に従って移動可能なアノードアセンブリ（１３０）とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタ堆積のための堆積源（１００，３００，４００，５００）であって、
堆積されるターゲット材料を供給する少なくとも１つのカソード（１１０）と、
移動可能な磁石アセンブリ（１２０）と、
前記磁石アセンブリ（１２０）に従って移動可能な少なくとも１つのアノードアセンブリ（１３０）と
を備える堆積源。
【請求項２】
前記磁石アセンブリ（１２０）及び前記アノードアセンブリ（１３０）が、前記カソード（１１０）に対して、特に前記カソード（１１０）の軸に対して移動可能である、請求項１に記載の堆積源。
【請求項３】
前記磁石アセンブリが、第１の軌道に沿って移動可能であり、前記アノードアセンブリが、第２の軌道に沿って移動可能であり、前記第１の軌道が、第１の対の転換点を有し、前記第２の軌道が、第２の対の転換点を有し、前記第１の対の転換点と前記第２の対の転換点の対応する転換点間の最小距離と、前記第１の対の転換点と前記第２の対の転換点の対応する転換点間の最大距離との比が、０．７より大きく、詳細には０．９５より大きく、より詳細には１である、請求項１又は２に記載の堆積源。
【請求項４】
前記磁石アセンブリが、第１の軌道に沿って移動可能であり、前記アノードアセンブリが、第２の軌道に沿って移動可能であり、移動中の前記磁石アセンブリ（１２０）と前記アノードアセンブリ（１３０）との間の最小距離と、移動中の前記磁石アセンブリ（１２０）と前記アノードアセンブリ（１３０）との間の最大距離との比が、０．７より大きく、詳細には０．９５より大きく、より詳細には１である、請求項１から３のいずれか一項に記載の堆積源。
【請求項５】
前記第１の軌道が、前記カソード（１１０）の内部に円弧の形状を有し、及び／又は前記第２の軌道が、前記カソード（１１０）の外部に円弧の形状を有する、請求項３又は４に記載の堆積源。
【請求項６】
前記カソード（１１０）が、中空の円筒として少なくとも部分的に設けられ、前記磁石アセンブリ（１２０）が、前記中空の円筒内に配置される、請求項１から５のいずれか一項に記載の堆積源。
【請求項７】
前記磁石アセンブリ（１２０）及び前記アノードアセンブリ（１３０）が、旋回軸の周り、特に共通の旋回軸（Ａ）の周りで旋回可能である、請求項１から６のいずれか一項に記載の堆積源。
【請求項８】
前記カソード（１１０）が、前記磁石アセンブリ（１２０）及び前記アノードアセンブリ（１３０）の旋回運動とは独立して回転可能である、請求項７に記載の堆積源。
【請求項９】
前記磁石アセンブリ（１２０）を移動させる磁石アセンブリ駆動部（４２２）及び／又は前記アノードアセンブリ（１３０）を移動させるアノードアセンブリ駆動部（４３２）を備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の堆積源。
【請求項１０】
前記カソード（１１０）が、第１の軸方向端部（４１２）及び前記第１の軸方向端部の反対側の第２の軸方向端部（４１４）を有し、前記アノードアセンブリ駆動部（４３２）が、前記第１の軸方向端部（４１２）に配置され、前記磁石アセンブリ駆動部（４２２）が、前記第２の軸方向端部（４１４）に配置される、請求項９に記載の堆積源。
【請求項１１】
前記アノードアセンブリ（１３０）が、第１のアノード（３３２）及び第２のアノード（３３４）を含み、前記第１のアノード（３３２）と前記磁石アセンブリ（１２０）との間の第１の距離（Ｄ１）と、前記第２のアノード（３３４）と前記磁石アセンブリ（１２０）との間の第２の距離（Ｄ２）とのうちの少なくとも１つが、移動中、本質的に一定に保たれるように、前記アノードアセンブリ駆動部（４３２）が、前記第１のアノード及び前記第２のアノードを移動させるように構成される、請求項９又は１０に記載の堆積源。
【請求項１２】
前記カソード（１１０）の中心に対する前記第１のアノード（３３２）と前記第２のアノード（３３４）との間の角度が、３０°より大きく且つ２００°より小さく、特に、９０°より大きく且つ１５０°より小さく、前記磁石アセンブリ（１２０）が、本質的に、前記第１のアノード（３３２）と前記第２のアノード（３３４）との間の中心角度位置に位置する、請求項１１に記載の堆積源。
【請求項１３】
第１のアノード（３３２）と第２のアノード（３３４）が、ハウジング（５５０）によって接続されている、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の堆積源。
【請求項１４】
前記ハウジングが、逸れたコーティングから前記カソードを遮蔽するために、前記カソード（１１０）の外周の一部分を覆っている、請求項１３に記載の堆積源。
【請求項１５】
真空チャンバ（６１０）と、
スパッタ堆積のための堆積源（１００，３００，４００，５００）であって、
堆積されるターゲット材料を供給する少なくとも１つのカソード（１１０）と、
移動可能な磁石アセンブリ（１２０）と、
前記磁石アセンブリ（１２０）に従って移動可能な少なくとも１つのアノードアセンブリ（１３０）と
を備える堆積源と
を備えるスパッタリング装置（６００）であって、
特に、前記少なくとも１つのカソード（１１０）と、前記磁石アセンブリ（１２０）と、前記少なくとも１つのアノードアセンブリ（１３０）とが、前記真空チャンバ（６１０）の内部に位置し、前記磁石アセンブリを移動させる磁石アセンブリ駆動部（４２２）及び／又は前記アノードアセンブリを移動させるアノードアセンブリ駆動部（４３２）が、前記真空チャンバ（６１０）の外部に位置する、スパッタリング装置。
【請求項１６】
スパッタ堆積のための堆積源（１００，３００，４００，５００）、特に請求項１から１４のいずれか一項に記載の堆積源を動作させる方法であって、アノードアセンブリ（１３０）が、磁石アセンブリ（１２０）に従って、堆積されるターゲット材料を供給するカソード（１１０）に対して移動される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［０００１］本発明の実施形態は、スパッタ堆積のための堆積源、スパッタリング装置、およびその動作方法に関する。実施形態は、具体的には、回転可能なカソードを利用するマグネトロンスパッタリングのためのスパッタ堆積源、真空チャンバ内のスパッタ堆積のためのスパッタリング装置、ならびに回転可能なカソードおよび移動可能な磁石アセンブリを有するスパッタ堆積源を動作させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
［０００２］ＰＶＤプロセス、特にスパッタリングプロセスは、いくつかの技術分野、例えばディスプレイ製造で注目を集めている。様々なスパッタリング技術によって十分な層特性を有する良好な堆積速度を得ることができる。スパッタリング、特にマグネトロンスパッタリングは、ガラスまたはプラスチック基板などの基板を金属層または非金属層でコーティングするための技術である。従って、プラズマを使用してターゲットをスパッタリングすることによって、コーティング材料の流れが生成される。プラズマからの高エネルギー粒子との衝突の結果、ターゲット表面から材料が放出される。圧力、電力、ガス、磁場などのプラズマパラメータを制御することができる。ターゲットから放出された材料は、ターゲットから１つ以上のコーティングされるべき基板に向かって移動し、そこに付着する。金属、半導体および誘電体材料を含む多種多様な材料を所望の仕様にスパッタリングすることができる。マグネトロンスパッタリングは、ディスプレイ製造、半導体処理、光学的コーティング、食品包装、磁気記録、磨耗保護コーティングを含む様々な用途に受け入れられている。
【０００３】
［０００３］スパッタリング装置は、電気エネルギーを供給するための電源と、プラズマを点火および維持するためにガス中に前記エネルギーを堆積するための電力供給アセンブリと、プラズマによるスパッタリングによってコーティング材料を提供するターゲットを含む少なくとも１つのカソードとを含む。典型的には、マグネトロンスパッタリングとしてスパッタリングを行うことができ、プラズマを閉じ込め、スパッタリング条件を改善するためにプラズマイオンの動きを制御するために磁石アセンブリが利用される。プラズマ閉じ込めはまた、基板上に堆積される材料の分布を調整するために利用することができる。プラズマ分布、プラズマ特性および他の堆積パラメータが、基板上に所望の層堆積を得るために制御される必要がある。所望の層特性を有する均一な層が、例えば大面積基板上にディスプレイを製造するための大面積堆積の場合には特に望ましい。
【０００４】
［０００４］均一性およびプロセスの安定性は、基板が堆積ゾーンを通って連続的に移動しない静的堆積プロセスでは達成することが特に困難であり得る。したがって、光電子デバイスなどのデバイスの製造の要求が高まっていることを考慮すると、プロセスの均一性および安定性がさらに向上する必要がある。
【発明の概要】
【０００５】
［０００５］上記に照らして、独立請求項によれば、スパッタ堆積のための堆積源、真空チャンバ内のスパッタ堆積のための装置、および堆積源を動作させる方法が提供される。本発明の更なる態様、利点及び特徴が、従属請求項、明細書、及び添付の図面から明らかである。
【０００６】
［０００６］本明細書に記載の実施形態によれば、スパッタ堆積のためのスパッタ堆積源が提供される。堆積源は、堆積されるターゲット材料を提供するための少なくとも１つのカソードと、移動可能な磁石アセンブリと、磁石アセンブリに従って移動可能な少なくとも１つのアノードアセンブリとを含む。実施形態では、アノードアセンブリは、磁石アセンブリに対して同期して、および／または所定の空間的関係を維持しながら、移動可能である。
【０００７】
［０００７］さらなる態様によれば、真空チャンバ内でスパッタ堆積するためのマグネトロンスパッタ装置が提供される。本装置は、真空チャンバ内のスパッタ堆積用のスパッタ堆積源、及び真空チャンバを含む。スパッタ堆積源は、堆積されるターゲット材料を提供するための少なくとも１つのカソードと、移動可能な磁石アセンブリと、磁石アセンブリに従って移動可能な少なくとも１つのアノードアセンブリとを含む。いくつかの実施形態では、カソード、磁石アセンブリ、およびアノードアセンブリは、真空チャンバの内部に配置される。さらに、本装置は、真空チャンバの外側に位置する、磁石アセンブリを移動させるための磁石駆動部および／またはアノードアセンブリを移動させるためのアノードアセンブリ駆動部を含むことができる。
【０００８】
［０００８］実施形態はまた、スパッタ堆積のための堆積源を動作させる方法に関する。本方法は、磁石アセンブリに従って、特にスパッタリングされるターゲット材料を提供するカソードまたはカソードの軸に対してアノードアセンブリを移動させることを含む。特に、アノードアセンブリと磁石アセンブリとの間の距離は、移動中に一定のままであり得る。
【０００９】
［０００９］実施形態はまた、開示された方法を実施するための装置に向けられ、個々の方法の動作を実行するための装置部分を含む。この方法は、ハードウェアコンポーネント、適切なソフトウェアによってプログラムされたコンピュータ、これら２つの任意の組み合わせ、または他の任意の方法によって実行することができる。さらに、本発明による実施形態はまた、記載された装置を動作させる方法を対象とする。
【００１０】
［００１０］本明細書に記載の実施形態と組み合わせることができるさらなる利点、特徴、態様および詳細は、従属請求項、明細書および図面から明らかである。
【００１１】
［００１１］本発明の上記の特徴を詳細に理解することができるように、上で簡潔に要約した本発明のより詳細な説明が、実施形態を参照することによってなされ得る。添付の図面は、本発明の実施形態に関するものであり、以下に説明する。
【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スパッタ堆積のための堆積源の概略断面図を示す。
【図２】本明細書に記載の実施形態によるスパッタ堆積のための堆積源の一般化された概念を示す概略図である。
【図３Ａ】第１の動作位置にある本明細書に記載の実施形態によるスパッタ堆積のための堆積源の概略断面図を示す。
【図３Ｂ】第２の動作位置にある図３Ａの堆積源の概略断面図を示す。
【図４】第１のプラズマ分布を示すためのスパッタ堆積のためのいくつかの堆積源を示す比較例である。
【図５】第２のプラズマ分布を示す、本明細書に記載の実施形態によるスパッタ堆積のための堆積源の概略断面図である。
【図６】本明細書に記載の実施形態によるスパッタ堆積のための堆積源の概略側面図を示す。
【図７】本明細書に記載の実施形態によるスパッタ堆積のための堆積源の概略断面図を示す。
【図８】本明細書に記載の実施形態によるスパッタリング装置の概略断面図を示す。
【図９】本明細書に記載の実施形態によるスパッタ堆積のための堆積源を動作させる方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［００２２］ここで、本発明の様々な実施形態を詳細に参照し、その１つ以上の例を図に示す。以下の図面の説明において、同じ参照番号は同じ構成要素を指す。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。各例は、本発明の説明のために提供され、本発明の限定を意味するものではない。さらに、一実施形態の一部として図示または説明された特徴は、他の実施形態で使用されるか、または他の実施形態と共に使用されて、さらなる実施形態をもたらすことができる。本説明は、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］本開示では、「堆積源」は、基板上に堆積されるターゲット材料を提供するためのカソードを含むスパッタ堆積のための堆積源として理解され得る。カソードは、堆積される材料から作られるターゲットを含むことができる。例えば、ターゲットは、アルミニウム、ケイ素、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、銀および銅からなる群から選択される少なくとも１つの材料から作られるか、またはその材料を含むことができる。特に、ターゲット材料は、インジウム、ガリウムおよび亜鉛からなる群から選択することができる。一方、典型的には、アノードアセンブリは、堆積されるターゲット材料を備えていない。
【００１５】
［００２４］スパッタリングは、異なる電気的、磁気的、および機械的構成を有する多種多様なデバイスを用いて達成することができる。いくつかの構成は、電流でカソードにエネルギーを与えるための電力供給アセンブリを介してカソードに接続された電源を含む。結果として、電場が、カソードと、反対の電荷をもつアノードアセンブリとの間に位置するガスに供給されて、ガスがイオン化され、プラズマがカソードとアノードとの間の領域に維持される。典型的には、カソードは、負電圧を有するように適合され、アノードアセンブリは、正電圧を有するように適合され得る。
【００１６】
［００２５］電源は、プラズマを生成するために直流（ＤＣ）または交流（ＡＣ）を供給するように適合されてもよい。ガスに印加される交流電磁場は、通常、直流電磁場よりも高いプラズマレート（ｐｌａｓｍａ  ｒａｔｅｓ）を提供する。高周波（ＲＦ）スパッタリング装置では、ＲＦ電場を印加することによってプラズマが点火され、維持される。したがって、非導電性材料もスパッタされ得る。
【００１７】
［００２６］本明細書で使用される「マグネトロンスパッタリング」は、磁石アセンブリまたは「マグネトロン」、すなわち磁場を生成することができる装置を使用して実行されるスパッタリングを指す。磁石アセンブリは、磁石ヨークとして提供されてもよい。典型的には、磁石アセンブリは、１つ以上の永久磁石からなる。永久磁石は、カソードのターゲットの第１の側に配置され、アノードアセンブリおよびイオン化されるガスは、ターゲットの他の側に配置されてもよい。電場と磁場の両方をガスに印加すると、螺旋状の経路に沿って電子が移動するためにイオン化速度が増加し、さらに、プラズマイオンの動きを制御するのに役立つ可能性がある。
【００１８】
［００２７］典型的な実施態様によれば、マグネトロンスパッタリングは、ＤＣスパッタリング、ＭＦスパッタリング、ＲＦスパッタリング、またはパルススパッタリングとして行うことができる。本明細書に記載されているように、いくつかの堆積プロセスは、特に負に帯電したカソードおよび正に帯電したアノードアセンブリで、ＤＣスパッタリングを有益に適用することができる。しかし、他のスパッタリング方法を適用することもできる。
【００１９】
［００２８］堆積源には、平板カソード、例えばプレーナカソード、などの静止カソード又は移動可能なカソード、例えば、回転円筒形カソードなどの回転可能なカソードを設けることができる。例えば、カソードは、回転可能な円筒形ターゲットを有する回転可能なカソードであってもよい。
【００２０】
［００２９］図１は、本明細書に記載された実施形態によるスパッタ堆積のための堆積源１００の断面図を概略図で示す。堆積源１００は、堆積されるターゲット材料を提供するカソード１１０と、移動可能な磁石アセンブリ１２０と、磁石アセンブリ１２０に従って移動可能なアノードアセンブリ１３０とを含む。言い換えれば、アノードアセンブリ１３０は、磁石アセンブリ１２０の動きに追従して移動可能に構成される。例えば、アノードアセンブリは、磁石アセンブリ１２０と同期して移動可能であり、および／または磁石アセンブリ１２０とアノードアセンブリ１３０との間の所定の空間的関係を維持して移動可能であるように構成することができる。磁石アセンブリ１２０とアノードアセンブリ１３０との間の所定の空間的関係は、磁石アセンブリ１２０の移動の間中維持されてもよい。しかしながら、本明細書に記載された実施形態は、それぞれの移動軌道の特定の点においてのみ、特にスパッタリングが実施される点において、磁石アセンブリ１２０とアノードアセンブリ１３０との間の所定の空間的関係を維持することも含む。
【００２１】
［００３０］典型的には、スパッタリングの間、プラズマは、磁石アセンブリの前のプラズマ閉じ込め領域内に配置され、プラズマ閉じ込め領域の位置は、磁石アセンブリの位置、特に傾斜角に依存する。磁石アセンブリ１２０の移動は、プラズマ抵抗を変化させることができ、それに関連する電磁場の空間的変化により空間プラズマ分布に影響を及ぼす。例えば、プラズマクラウドは、旋回軸の周りで磁石アセンブリを傾斜させることまたは旋回させることによって空間内でシフトされる。磁石アセンブリを動かすことによってプラズマをシフトさせることは、特に、基板がコーティングプロセス中に静止状態に保たれている場合に、コーティングされるべき基板の層の厚さの均一性をより良好にすることができる。本明細書で説明する実施形態では、特にスパッタリングプロセス中に基板が静止している場合、磁石アセンブリ１２０およびアノードアセンブリ１３０の両方が、コーティングされる基板に対して移動可能であってもよい。
【００２２】
［００３１］磁石アセンブリが動かされている間、アノードアセンブリが静止したままであるとき、プラズマは、磁石アセンブリのプラズマ閉じ込め領域に追従して、静止したアノードから離れて、例えば異なるアノードに向かって移動するであろう。この効果は、プラズマ密度の変動、不十分なターゲット利用、および層の厚さの均一性の低下をもたらし得る。これとは対照的に、本明細書に記載された実施形態によれば、磁石アセンブリとアノードアセンブリとの間の所望の空間的関係が、移動の間も、またはスパッタリングが行われる少なくとも特定の移動位置において維持することができるように、アノードアセンブリは、磁石アセンブリに従って移動可能であるように構成される。したがって、本明細書に記載の実施形態によれば、アノードは、プラズマ領域までの距離が実質的に一定であるように移動させることができる。
【００２３】
［００３２］図１に示す実施形態において、矢印１２１で示すように、アノードアセンブリ１３０は、磁石アセンブリ１２０とアノードアセンブリ１３０との間に本質的に一定の距離Ｄを維持しながら、磁石アセンブリ１２０とともに、例えば同期して、移動可能である。本明細書で使用される「本質的に」は、磁石アセンブリ１２０とアノードアセンブリ１３０との間の距離Ｄが、＋／−３０％未満、詳細には＋／−１０％未満、より詳細には＋／−５％未満だけ変化することを意味してもよい。特に、磁石アセンブリとアノードアセンブリとの間の距離Ｄは、スパッタリング中、一定に保たれる。言い換えると、移動中の磁石アセンブリとアノードアセンブリとの間の最小距離と、移動中の磁石アセンブリとアノードアセンブリとの間の最大距離との比は、０．７より大きく、詳細には０．９５より大きく、より詳細には１である。
【００２４】
［００３３］本明細書に記載の実施形態では、磁石アセンブリは、第１の軌道に沿って移動可能であり、アノードアセンブリは、第２の軌道に沿って移動可能であり、第１の軌道は、第１の対の転換点を有し、第２の軌道は、第２の対の転換点を有する。第１の対の転換点と第２の対の転換点の対応する転換点間の最小距離と、第１の対の転換点と第２の対の転換点の対応する転換点間の最大距離との比は、０．７より大きく、詳細には０．９５より大きく、より詳細には１であってもよい。
【００２５】
［００３４］換言すれば、磁石アセンブリとアノードアセンブリとの間の距離が、スパッタリングが行われるそれぞれの軌道の特定の点において本質的に一定に保たれる限り、磁石アセンブリとアノードアセンブリの同時の動きを提供することは現実的ではない。例えば、そのような特定の点は、スパッタリングが行われるそれぞれの軌道の転換点であってもよい。一例として、最初に、アノードアセンブリを第２の軌道に沿って移動させ、その後、アノードアセンブリの動きを追って、磁石アセンブリとアノードアセンブリとの間の以前の距離に戻るまで、磁石アセンブリを第１の軌道に沿って移動させてもよい。その後、スパッタリングが継続等してもよい（スプリットスパッタリングモード）。本明細書で使用される「共同」移動は、磁石アセンブリおよびアノードアセンブリのこのような連続的な移動を含むこともできる。
【００２６】
［００３５］カソード１１０とアノードアセンブリ１３０との間の距離もまた、磁石アセンブリとアノードアセンブリとの共同移動中に一定に保たれてもよい。したがって、プラズマレートおよび／または空間的および時間的プラズマ分布は、磁石アセンブリ１３０の移動中のアノードアセンブリ１３０、磁石アセンブリ１２０およびカソード１１０の間の一定の距離のために、より安定して維持され、同時に、より均一なコーティング層の厚さの効果を伴って空間内でプラズマをシフトさせることができる。
【００２７】
［００３６］本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態によれば、磁石アセンブリ１２０は、第１の軌道に沿って移動し、磁石アセンブリ１２０のプラズマ閉じ込め領域とアノードアセンブリ１３０との間の距離が、移動中に＋／−３０％を超えて、詳細には＋／−５％を超えて変化せず、より詳細には、移動中に距離が一定に保たれるように、アノードアセンブリは、第２の軌道に沿って移動可能である。言い換えれば、磁石アセンブリを動かすと、アノードアセンブリは、磁石アセンブリのプラズマ閉じ込め領域の動きに追従するように構成される。
【００２８】
［００３７］本明細書に記載の実施形態では、アノードアセンブリ１３０および磁石アセンブリ１２０は、カソード１１０に対して、特にカソード１１０の軸に対して移動可能である。例えば、アノードアセンブリ１３０および磁石アセンブリ１２０は、カソード１１０の回転軸に対して移動可能であってもよい。例えば、カソードは静止していてもよく、アノードアセンブリ１３０および磁石アセンブリ１２０の両方が、カソード１１０に対して移動可能である。本明細書に記載のいくつかの実施形態では、カソード１１０は、アノードアセンブリ１３０および磁石アセンブリ１２０の移動とは独立して移動可能であってもよい。本明細書に記載の実施形態による回転可能なカソードは、回転軸の周りのターゲットの回転を含み、ターゲットは時計回りまたは反時計回りに例えば数回転することができるが、カソード位置は、堆積装置の真空チャンバに対して静止していてもよい。すなわち、ターゲットがプラズマの下で回転する間、プラズマはターゲットの他の部分に隣接するが、プラズマによりターゲットから材料をスパッタリングする位置は、本質的に一定であり、カソードは、本質的に静止しているとみなすことができる。
【００２９】
［００３８］スパッタ堆積源１００は、スパッタリングによってターゲットから放出され、コーティングされる基板上に堆積される金属および／または非金属材料のターゲットを有する回転可能なカソード１１０を含むことができる。本開示において、「回転可能なカソード」は、回転軸を有する少なくとも部分的に円筒形のカソードとして理解され得る。特に、「回転可能なカソード」は、スパッタリングの間、回転軸の周りを回転するカソードと理解され得る。例えば、「回転可能なカソード」は、基板上のターゲット材料のスパッタ堆積中に駆動部によって駆動されてもよい。本開示では、「回転可能なカソード」は、回転可能なカソードの第１の端部から回転可能なカソードの第２の端部まで長手方向軸に沿って、例えば、その周りに回転可能なカソードが回転可能である長手方向の回転軸に沿って、延在することができる。堆積されるターゲット材料を含む回転可能なカソードの部分が、回転可能なカソードの第１の端部から回転可能なカソードの第２の端部まで延在してもよい。
【００３０】
［００３９］プレーナカソードと比較して、回転可能なカソードは、ターゲット材料がスパッタリングの間にターゲットの全周にわたって確実に利用され、ターゲット表面でスパッタリングが少なくなることがあるターゲットのエッジ部分がターゲットの横方向に存在しないという利点を提供することができる。従って、回転可能なカソードを利用することにより、材料費を低減することができ、ターゲット交換が必要となる前に、より長い期間にわたってターゲットを使用することができる。
【００３１】
［００４０］回転可能なカソード１１０の場合、磁石アセンブリ１２０は、カソードのバッキングチューブ内に設けることができ、ターゲット材料がバッキングチューブの外面を覆っている。実施態様において、磁石アセンブリは、カソードのターゲット材料管内に配置されてもよい。回転可能なカソード１１０は、磁石アセンブリ１２０を受け入れるための内部空間を提供するために、中空の円筒として少なくとも部分的に設けられてもよい。
【００３２】
［００４１］いくつかの実施形態によれば、磁石アセンブリ１２０およびアノードアセンブリ１３０は、共通の旋回軸Ａの周りなどの旋回軸の周りに旋回可能である。磁石アセンブリ１２０は、第１の半径で共通の旋回軸Ａの周囲を回る弧に従う第１の軌道に沿って移動可能であってもよく、アノードアセンブリ１３０は、第２の半径で共通の旋回軸Ａの周囲を回る弧に従う第２の軌道に沿って移動可能であってもよい。第２の半径は、第１の半径より大きくてもよい。磁石アセンブリは、アノードアセンブリよりも共通の旋回軸Ａにより近く配置されてもよい。第１および第２の軌道のうちの少なくとも１つは、弧、例えば円弧の形状を有することができる。磁石アセンブリ１２０およびアノードアセンブリ１３０の同期旋回移動は、旋回軸Ａの周りを回るアノードアセンブリ１３０の第２の角速度に本質的に対応する旋回軸Ａの周りを回る磁石アセンブリ１２０の第１の角速度によって提供されてもよい。対応する角速度は、旋回移動中の磁石アセンブリ１２０とアノードアセンブリ１３０との間の距離Ｄを一定にすることができる。磁石アセンブリ１２０とアノードアセンブリ１３０との共同移動は、同時にまたは連続的に行われてもよい。
【００３３】
［００４２］磁石アセンブリ１２０の第１の軌道は、カソード１１０の内側にある円弧の形状を有してもよく、および／またはアノードアセンブリ１３０の第２の軌道は、カソードの外側にある円弧の形状を有してもよい。いくつかの実施形態では、旋回軸Ａは、磁石アセンブリ１２０と交差してもよい。
【００３４】
［００４３］円筒形カソード壁が、磁石アセンブリ１２０とアノードアセンブリ１３０との間に、第１の半径より大きく、第２の半径より小さい第３の半径で配置されてもよい。したがって、第１の軌道、第２の軌道およびカソード壁は、本質的に同軸の配置を形成することができる。したがって、第２の軌道に沿って移動するアノードアセンブリ１３０とカソード１１０の壁との間の距離は、アノードアセンブリの移動中、一定のままであり得る。いくつかの実施形態では、カソードは、旋回軸Ａの周りを回転可能であるが、前記回転は、カソード中心の周りの磁石アセンブリおよびアノードアセンブリの旋回移動とは独立であってもよい。
【００３５】
［００４４］いくつかの実施態様では、回転可能なカソード１１０は、旋回軸Ａに対応する回転軸の周りを毎分１〜５０回転、毎分５〜３０回転または毎分１５〜２５回転の範囲の回転速度で回転するように構成することができる。回転は、少なくとも１つ以上のまるまる３６０°の回転を含むことができる。典型的には、回転可能なカソード１１０は、毎分約２０回転の速度で回転するように構成することができる。
【００３６】
［００４５］一方、磁石アセンブリ１２０は、円弧状の第１の軌道を第１の転換点と第２の転換点との間でのみ移動するように準備されてもよい。言い換えれば、磁石アセンブリは、旋回軸Ａの周りを完全に回るのではなく、磁石アセンブリのプラズマ閉じ込め領域が、コーティングされる基板の方へ向けられる、中央スパッタリング位置の周りを振動するように構成されていてもよい。同様に、アノードアセンブリもまた、旋回軸Ａの周りを完全に回るのではなく、磁石アセンブリと同期して２つの転換点の間を振動するように構成されてもよい。特に、磁石アセンブリおよびアノードアセンブリは、同時に、それぞれの転換点に到達し、方向を変えることができる。
【００３７】
［００４６］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によれば、アノードアセンブリ１３０は、少なくとも１つのアノードロッド１３２を含み、少なくとも１つのアノードロッドおよびカソード１１０は、本質的に互いに平行かつ隣接して配置される。アノードロッドの形状は、円筒形とすることができる。しかしながら、他の形状も可能であるが、電場の集中またはアーク放電を防止するために鋭い縁部を避けることが有利である。典型的には、ロッドの最小曲げ半径は２ｍｍ以上でなければならない。
【００３８】
［００４７］アノードロッド１３２の外形寸法は、円筒形カソード１１０の外径より小さくてもよい。例えば、アノードロッドの外径は、カソード１１０の外径の５０％未満または２５％未満であってもよい。アノードロッドの外面とカソード壁の外面との間の距離は、アノードロッドの外形寸法より小さくてもよい。
【００３９】
［００４８］アノードアセンブリ１３０は、冷却目的のヒートシンクを備えていてもよい。いくつかの実施態様では、少なくとも１つのアノードロッド１３２に冷却要素が設けられる。例えば、少なくとも１つのアノードロッド１３２は、その軸方向にアノードロッド１３２を貫通し、流体冷却、例えば水冷のために使用され得る冷却チャネルを備えることができる。また、カソードにヒートシンク、例えば水冷を設けてもよい。
【００４０】
［００４９］アノードアセンブリ１３０は、磁石アセンブリ１２０によって提供される磁力線を案内するために、鉄、軟鋼またはニッケル鉄合金のような軟磁性材料を含むことができ、または軟磁性材料からなることができる。
【００４１】
［００５０］本開示の一態様によれば、堆積源１００を動作させる方法が提供される。アノードアセンブリ１３０は、磁石アセンブリ１２０に従って、特に堆積されるターゲット材料を提供するカソード１１０に対して、またはカソード１１０の軸に対して、特にスパッタリング中に移動される。図１に矢印１２１によって示すように、アノードアセンブリは、磁石アセンブリと同期して、および／またはスパッタリング中のアノードアセンブリと磁石アセンブリとの間の距離Ｄを本質的に一定に保って、移動することができる。磁石アセンブリおよびアノードアセンブリの移動は、それぞれ、第１の半径および第２の半径における共通の旋回軸Ａの周りの旋回移動を含むことができ、磁石アセンブリの角速度は、アノードアセンブリの角速度に対応することができる。同時に、カソードは、この旋回移動とは独立して、且つアノードアセンブリの角速度とは異なる角速度で、旋回軸Ａに対応することができるそれ自身の軸の周りを回転することができる。本方法は、堆積源１００に関して記載された上記の動作または特徴のいくつかまたはすべてを、任意の組み合わせでさらに含むことができるが、ここでは繰り返さない。
【００４２】
［００５１］図２は、本明細書に開示される実施形態の一般的概念を説明することを意図し、スパッタ堆積のための堆積源を概略的に示す。図２による堆積源は、カソード１１０と、カソード１１０の第１の側に配置された移動可能な磁石アセンブリ１２０と、カソード１１０の第２の側に配置された移動可能なアノードアセンブリ１３０とを含む。アノードアセンブリ１３０は、磁石アセンブリ１２０に従って移動可能である。
【００４３】
［００５２］矢印１２１によって示されるように、アノードアセンブリ１３０は、磁石アセンブリ１２０と同期して、および／または磁石アセンブリ１２０に対して本質的に一定の距離Ｄを維持して、移動することができる。本明細書で使用される「本質的に」は、少なくともスパッタリングが行われる位置での距離Ｄが、＋／−３０％を超えて、詳細には＋／−５％を超えて、より詳細には＋／−１％を超えて変化しないことを意味する。同時に、カソード１１０とアノードアセンブリ１３０との間で一定の距離を維持することができる。磁石アセンブリ１２０は、カソード１１０に対して移動可能であってもよく、カソード１１０は、移動可能であっても静止していてもよい。
【００４４】
［００５３］図２に示すように、カソード１１０は、アノードアセンブリ１３０に面するカソードの少なくとも第１の側に、堆積されるターゲット材料を備えることができる静止プレーナカソード１１０として提供することもできる。さらなる実施形態では、カソード１１０は、移動可能なプレーナカソード１１０として、例えば、回転可能なプレーナカソードまたは直線的に移動可能なプレーナカソードとして提供することもできる。
【００４５】
［００５４］プレーナカソードの場合、磁石アセンブリ１２０は、堆積すべき材料のターゲットに対向するカソードの平面バッキングプレートの側に設けることができる。アノードアセンブリ１３０は、アノードアセンブリ１３０とカソード１１０との間で生成されるプラズマイオンがターゲットをスパッタリングするために使用されるように、カソードのターゲット側に設けられてもよい。
【００４６】
［００５５］図３Ａは、本明細書に記載された実施形態によるスパッタ堆積のための堆積源３００の断面図を概略図で示し、堆積源は第１の動作位置に配置されている。図３Ｂは、第２の動作位置における同じ堆積源を示す。堆積源３００は、堆積されるターゲット材料を提供する回転可能なカソード１１０と、移動可能な磁石アセンブリ１２０と、磁石アセンブリ１２０に従って移動可能なアノードアセンブリ１３０とを含む。アノードアセンブリ１３０は、磁石アセンブリ１２０と同期して移動可能であるように構成され、および／または磁石アセンブリ１２０とアノードアセンブリ１３０との間に所定の空間的関係を維持しながら移動可能に構成される。
【００４７】
［００５６］図３Ａに示す実施形態において、アノードアセンブリ１３０は、１つより多いアノードを含む。例えば、アノードアセンブリ１３０は、第１のアノード３３２および第２のアノード３３４を含むことができる。第１のアノード３３２および第２のアノード３３４の両方が、アノードロッド、例えば円形アノードロッドとして提供されてもよい。しかしながら、第１のアノードおよび第２のアノードは、他の形状を有していてもよく、必ずしも同一の形状である必要はない。
【００４８】
［００５７］第１のアノード３３２と第２のアノード３３４は、両方のアノードが、同じ電源コネクタによって電力供給されることができ、同じ電位になるように、互いに電気的に接続されていてもよい。いくつかの実施形態では、第１のアノードおよび第２のアノードは、互いに電気的に絶縁されている。
【００４９】
［００５８］図１に示す実施形態と同様に、磁石アセンブリは、第１の半径を有する第１の軌道に沿って移動可能であり、第１の半径は、円筒形カソード１１０の第３の半径より小さい。さらに、第１のアノード３３２および第２のアノード３３４の両方が、回転可能なカソード１１０の周りに少なくとも部分的に延びる第２の軌道上に配置されてもよい。第２の軌道は、第１のアノード３３２とカソード１１０との間の距離が、第２のアノード３３４とカソード１１０との間の距離に対応し、前記距離が、第１のアノード３３２および第２のアノード３３４が第２の軌道に沿って移動するときに一定のままであるような、第２の半径を有する円弧の形状を有してもよい。
【００５０】
［００５９］カソード１１０の中心に対する第１のアノード３３２と第２のアノード３３４との間の角度は、３０°より大きく２００°より小さい、特に９０°より大きく１５０°より小さくてもよい。第１のアノード３３２と第２のアノード３３４との間の角度は、調整可能にすることができる。本明細書で開示される実施形態では、磁石アセンブリ１２０は、本質的に、第１のアノード３３２と第２のアノード３３４との間の中心角度位置に配置される。磁石アセンブリ１２０に対する第１のアノード３３２および第２のアノード３３４のこのような対称配置は、より均質なプラズマ分布および基板２０上に堆積される層のより均一な厚さにつながる。
【００５１】
［００６０］図３Ａに示す第１の動作位置では、磁石アセンブリ１１０は、第１の軌道上の中央スパッタリング位置に配置され、そこでは、磁石アセンブリ１２０のプラズマ閉じ込め領域は、コーティングされる基板２０の方へ向けられる。第１のアノード３３２および第２のアノード３３４は、基板２０から等距離にある２つの位置で第２の軌道上に配置される。
【００５２】
［００６１］第１のアノード３３２および第２のアノード３３４は、磁石アセンブリ１２０に従って、旋回軸Ａの周りを、図３Ｂに示す第２の動作位置まで旋回することができる。移動中、第１のアノード３３２と磁石アセンブリ１２０との間の第１の距離Ｄ１、詳細には第１のアノードと磁石アセンブリとの間の最小距離、および第２のアノード３３４と磁石アセンブリ１２０との間の第２の距離Ｄ２、詳細には第２のアノードと磁石アセンブリとの間の最小距離は、本質的に一定のままであり得る。第１の距離と第２の距離は、同一であってもよい。第１のアノード３３２、第２のアノード３３４、および磁石アセンブリ１２０の旋回移動は、同時にかつ対応する角速度で行われてもよい。他の実施形態では、第１のアノード３３２と第２のアノード３３４のみが同時に移動されるが、磁石アセンブリは、その前にまたはその後に移動される。
【００５３】
［００６２］図３Ｂに示す第２の動作位置は、磁石アセンブリ１２０の最大傾斜位置であってもよい。言い換えれば、磁石アセンブリ１２０、第１のアノード３３２および第２のアノード３３４は、それぞれ第１および第２の軌道上の転換点に配置され、そこから磁石アセンブリおよびアノードが、スパッタリングのその後の過程で、図３Ａに示す第１の動作位置に戻る。その後、旋回移動は、反時計回りに第３の動作位置まで継続してもよく、第３の動作位置は、第２の動作位置の鏡像である。このような「振動運動」が、基板上に所望の層特性を得るために、スパッタリングのその後の過程において継続してもよい。しかしながら、いくつかの実施形態では、最大傾斜角が異なってもよく、あるいは、磁石アセンブリ１２０およびアノードアセンブリ１３０の両方が、旋回軸Ａの周りを完全に回ってもよい。
【００５４】
［００６３］本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる実施形態において、プラズマは、基板２０がプラズマに曝されないような、磁石アセンブリ１２０およびアノードアセンブリ１３０の第４の動作位置で点火されてもよい。その後、磁石アセンブリ１２０およびアノードアセンブリ１３０は、プラズマを維持しながら、互いに従って第５の動作位置まで移動することができ、第５の動作位置で、基板上に材料の堆積がもたらされる。第５の動作位置は、第１〜第３の動作位置のうちの１つに対応してもよい。第４の動作位置では、磁石アセンブリ１２０のプラズマ閉じ込め領域は、スパッタされるべき材料を集めることができるシールドに向けることができる。したがって、最初、基板２０はプラズマに曝されない。この非曝露状態は、プラズマが安定するまで維持することができる。次いで、磁石アセンブリ１２０は、安定化されたプラズマが維持されている間に、アノードアセンブリ１３０と共に基板２０に向かって旋回または傾斜させることができる。
【００５５】
［００６４］磁石アセンブリ１２０およびアノードアセンブリ１３０の旋回移動の間、カソードは、旋回軸Ａに対応してもよいそれ自身の軸の周りを所定の角速度で回転してもよい。カソード１１０の回転運動および磁石アセンブリ１２０の傾斜運動は、互いに独立していてもよい。
【００５６】
［００６５］図４は、第１のプラズマ分布を示すための、スパッタ堆積のためのいくつかの堆積源を示す比較例である。
【００５７】
［００６６］堆積源は、直線状の配列で互いに隣り合って配置され、それぞれ、円筒状の回転可能なカソード８１０と、カソード内に配置された磁石アセンブリ８２０とを含む。磁石アセンブリ８２０は、対応するカソードの回転軸の周りで旋回可能である。静止したロッド状アノード８３０、８３１が、カソード８１０間にそれぞれ配置されている。
【００５８】
［００６７］図４に示す構成では、磁石アセンブリ８２０は、第１の静止アノード８３１までの距離が長く、第２の静止アノード８３０までの距離が短い位置に移動している。第１のプラズマクラウド８５０が、磁石アセンブリ８２０の移動に追従し、磁石アセンブリのプラズマ閉じ込め領域に追従して第１の静止アノード８３１から離れる方向に移動している。同様に、第２のプラズマクラウド８５１は、磁石アセンブリのプラズマ閉じ込め領域に追従して、第２の静止アノード８３０に向かって移動している。この効果は、プラズマ密度の変動をもたらす可能性がある。例えば、第２の静止アノード８３０が、第１の静止アノード８３１よりも磁石アセンブリ８２０の近くに位置する、またはその逆である場合に、第１の静止アノード８３１に割り当てられた第１のプラズマクラウド８５０の形状及び密度は、第２の静止アノード８３０に割り当てられた第２のプラズマクラウド８５１の形状及び密度と異なることがある。
【００５９】
［００６８］図５は、第２のプラズマ分布を説明するための、本明細書に記載された実施形態によるスパッタ堆積のためのいくつかの堆積源３００を示す概略断面図である。
【００６０】
［００６９］図４の構成と同様に、堆積源３００は、直線状の配列で互いに隣り合って配置され、それぞれ、円筒状の回転可能なカソード１１０と、カソード内に配置された磁石アセンブリ１２０とを含む。磁石アセンブリ１２０は、対応するカソードの回転軸の周りで旋回可能である。アノードアセンブリ１３０を形成する２つの移動可能なロッド状アノードが、それぞれカソードの各々に割り当てられている。図５に示す堆積源３００のレイアウトは、図３Ａおよび図３Ｂに示した堆積源のレイアウトに対応してもよい。したがって、上記の説明は、図５の実施形態にも当てはまる。
【００６１】
［００７０］図５に示す構成では、磁石アセンブリ１２０と２つの割り当てられたアノードのそれぞれとの間に一定の距離を維持しながら、磁石アセンブリ１２０が、２つの割り当てられたアノードに従って時計回りに移動された。第１のプラズマクラウド３５０および第２のプラズマクラウド３５１は、磁石アセンブリのプラズマ閉じ込め領域に追従して、磁石アセンブリ１２０およびアノードアセンブリ１３０の共同移動に追従している。第１のプラズマクラウド８５０および第２のプラズマクラウド８５１の形状および密度は、移動中に安定したままであり、第１のプラズマクラウド８５０および第２のプラズマクラウド８５１は、本質的に同一の形状および密度であることは明らかである。このようにして、基板上にコーティングされる層の均一性を最適化することができる。
【００６２】
［００７１］図６は、本明細書に記載の実施形態によるスパッタ堆積のための堆積源４００の概略側面図を示す。この実施形態は、図３Ａおよび図３Ｂを参照して上述した実施形態と同様である。したがって、上記の説明は、図６の実施形態にも当てはまる。
【００６３】
［００７２］堆積源４００は、いくつかの回転可能なカソード１１０を含み、各回転可能なカソードは、第１の軸方向端部４１２および第１の軸方向端部の反対側の第２の軸方向端部４１４を有する円筒形状を有する。いくつかの実施態様では、カソード１１０は、回転シャフトを介してカソード支持体に接続され、カソード支持体は、カソードを回転させるための回転駆動部を有する。回転駆動部は、回転軸の周りに回転可能なカソードを回転させるように構成されたアクチュエータ、駆動ベルト、駆動系、またはモータを含むことができる。磁石アセンブリ１２０が、各カソードに配置される。
【００６４】
［００７３］本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態によれば、堆積源４００は、第１の軌道に沿って磁石アセンブリ１２０を移動させる磁石アセンブリ駆動部４２２と、第２の軌道に沿ってアノードアセンブリ１３０を移動させるアノードアセンブリ駆動部４３２とを含む。カソードの回転駆動部と同様に、磁石アセンブリ駆動部および／またはアノードアセンブリ駆動部は、アノードアセンブリと磁石アセンブリとの間に所定の空間的関係を維持しながら、それぞれの磁石アセンブリおよび／またはそれぞれのアノードアセンブリをそれぞれの軌道上で旋回軸の周りに移動させるように構成されたアクチュエータ、駆動ベルト、駆動系、またはモータを含むことができる。
【００６５】
［００７４］いくつかの実施形態では、アノードアセンブリ駆動部は、カソードの第１の軸方向端部に配置され、カソードを回転させるカソード駆動部は、第１の端部とは反対側のカソードの第２の軸方向端部に配置される。磁石アセンブリ駆動部は、カソード駆動部と共にカソードの第２の軸方向端部に配置されてもよい。例えば、磁石アセンブリ駆動部とカソード駆動部は、共通の駆動部に一体化されている。あるいは、磁石アセンブリ駆動部およびアノードアセンブリ駆動部が、回転可能なカソードの同じ軸方向端部に配置されてもよい。例えば、磁石アセンブリ駆動部とアノードアセンブリ駆動部は、カソード駆動部内に一体化される。
【００６６】
［００７５］いくつかの実施形態では、例えば図６に示す実施形態では、アノードアセンブリ駆動部４３２は、カソードの第１の軸方向端部４１２に配置され、磁石アセンブリ駆動部４２２は、カソードの第２の軸方向端部４１４に配置される。このような構成は、より複雑でない駆動部構成につながることがある。アノードアセンブリ駆動部４３２は、アノードアセンブリ１３０の第１のアノード３３２および第２のアノード３３４の両方を同時に移動させるように適合されてもよい。例えば、第１のアノード３３２と第２のアノード３３４の両方が、アノードアセンブリ駆動部４３２の駆動シャフトに接続されてもよい。
【００６７】
［００７６］堆積源４００は、真空チャンバ４０１内でスパッタリングを行うための真空チャンバ４０１を含むスパッタリング装置の一部として使用することができる。真空チャンバ４０１の壁部分４０２が、図６に概略的に示されている。カソード、移動可能な磁石アセンブリおよび移動可能なアノードアセンブリは、真空チャンバ内に配置されてもよく、磁石アセンブリ駆動部およびアノードアセンブリ駆動部は、真空チャンバの外側に配置されてもよい。
【００６８】
［００７７］図７は、本明細書に記載の実施形態による、スパッタ堆積のための堆積源５００の概略断面図を示す。堆積源５００は、図３Ａおよび図３Ｂを参照して上述した実施形態と同様である。したがって、上記の説明は、図７の実施形態にも当てはまる。
【００６９】
［００７８］第１のアノード３３２と第２のアノード３３４とは、ハウジング５５０によって接続されてもよい。ハウジングは、両方のアノードが単一の電源コネクタで電力供給され得るように、導電性材料で作られてもよい。
【００７０】
［００７９］ハウジング５５０は、逸れたコーティングからカソードを遮蔽するために、カソード１１０の外周の一部分を覆うことができる。例えば、ハウジング５５０は、コーティングされるべき基板から離れた円筒形カソード１１０の裏側を覆うことができ、基板に面するカソード１１０の前部は、スパッタリングされるように開いている。詳細には、第１のアノードと第２のアノードとの間の第２の円形軌道の一部分が開いていて、カソードの残りの円周部分は、カソードシールドを形成するハウジングによって覆われていてもよい。ハウジング５５０が、第１のアノード３３２および第２のアノード３３４に固定されているので、ハウジングは、アノードアセンブリ１３０と共に旋回軸の周りを回転する。
【００７１】
［００８０］さらに、第１のアノード３３２および第２のアノード３３４には、アノードロッドを軸方向に貫通する冷却チャネルを含む水冷３３６を設けることができる。
【００７２】
［００８１］図８は、本明細書に記載の実施形態によるスパッタリング装置６００の概略図を示す。スパッタリング装置６００は、真空チャンバ６１０および本明細書に記載の実施形態のいずれかによる堆積源を含む。図示された実施形態では、堆積源は、４つの回転可能なカソード１１０を含み、各カソード１１０は、２つのアノード３３２、３３４を含むアノードアセンブリ１３０を備え、カソード１１０およびアノードアセンブリ１３０は、真空チャンバ６１０の内部に配置される。アノード３３２、３３４は、逸れたコーティングからカソードの裏側を遮蔽するためのハウジング５５０によって接続されている。４つより多い回転可能なカソード１１０が、設けられてもよい。
【００７３】
［００８２］電源用の電源装置６２５が、真空チャンバ６１０の外側に配置され、それぞれの電気接続部および電源コネクタを介してカソードおよびアノードアセンブリに電気的に接続される。図８は、磁石アセンブリ１２０またはマグネトロンが設けられた回転可能なカソード１１０を示しており、磁石アセンブリは、外面にターゲット材料をそれぞれ備えたバッキングチューブ内に設けられている。
【００７４】
［００８３］図８に示すように、真空チャンバ６１０に隣接して別のチャンバ６１１を設けることができる。真空チャンバ６１０は、バルブハウジング６０４およびバルブユニット６０５をそれぞれ有するバルブによって、隣接するチャンバ６１１から分離することができる。したがって、コーティングされる基板６０７を有するキャリア６０６が、矢印６０１で示すように真空チャンバ６１０内に挿入された後、バルブユニット６０５を閉じることができる。したがって、真空チャンバ６１０内の雰囲気は、例えば真空チャンバ６１０、６１１に接続された真空ポンプを用いて技術的真空を生成することによって、および／または真空チャンバ６１０の堆積領域にプロセスガスを挿入することによって個別に制御することができる。
【００７５】
［００８４］典型的な実施形態によれば、プロセスガスは、アルゴンなどの不活性ガスおよび／または酸素、窒素、水素およびアンモニアなどの反応性ガス、オゾン、活性化ガスなどを含むことができる。
【００７６】
［００８５］真空チャンバ６１０内には、基板６０７と共にキャリア６０６を真空チャンバ６１０に出し入れするためにローラ６０８が設けられている。本明細書で使用する「基板」という用語は、例えばガラス基板、ウェハ、サファイアなどの透明結晶のスライスなどの非可撓性基板、およびウェブまたは箔などの可撓性基板の両方を含むものとする。
【００７７】
［００８６］堆積源の更なる詳細は、先に説明した実施形態の１つから、または先に説明した実施形態のいずれかを組み合わせることによって得ることができ、ここでは繰り返さない。
【００７８】
［００８７］図９は、本明細書に記載の実施形態によるスパッタ堆積のための堆積源を動作させる方法のフローチャートを示す。本方法は、磁石アセンブリに従って、詳細にはスパッタリングされるターゲット材料を提供するカソードに対して、アノードアセンブリを移動させることを、第１のボックス９０２に含む。本方法は、カソードの軸、例えばカソードの回転軸に対して磁石アセンブリに従ってアノードアセンブリを移動させることを含むことができる。アノードアセンブリと磁石アセンブリとの間の距離は、最終的にそれぞれのスパッタリング位置でまたは移動全体を通じて本質的に一定に保たれてもよい。いくつかの実施形態では、磁石アセンブリおよびアノードアセンブリは、円筒形カソードの回転軸に対応し得る共通の旋回軸の周りに旋回される。
【００７９】
［００８８］上記は本発明の実施形態を対象とするが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他のさらなる実施形態を考え出すこともでき、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図１】
2018517846.tif 000003
【図２】
2018517846.tif 000004
【図３ａ】
2018517846.tif 000005
【図３ｂ】
2018517846.tif 000006
【図４】
2018517846.tif 000007
【図５】
2018517846.tif 000008
【図６】
2018517846.tif 000009
【図７】
2018517846.tif 000010
【図８】
2018517846.tif 000011
【図９】
2018517846.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月20日(2018.3.20)
【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】
スパッタ堆積のための堆積源であって、
堆積されるターゲット材料を供給する少なくとも１つのカソード（１１０）と、
移動可能な磁石アセンブリ（１２０）と、
前記磁石アセンブリ（１２０）に従って移動可能な少なくとも１つのアノードアセンブリ（１３０）と
を備える堆積源。
【請求項２】
前記磁石アセンブリ（１２０）及び前記アノードアセンブリ（１３０）が、前記カソード（１１０）に対して、特に前記カソード（１１０）の軸に対して移動可能である、請求項１に記載の堆積源。
【請求項３】
前記磁石アセンブリが、第１の軌道に沿って移動可能であり、前記アノードアセンブリが、第２の軌道に沿って移動可能であり、移動中の前記磁石アセンブリ（１２０）と前記アノードアセンブリ（１３０）との間の最小距離と、移動中の前記磁石アセンブリ（１２０）と前記アノードアセンブリ（１３０）との間の最大距離との比が、０．７より大きく、特に１である、請求項１または２に記載の堆積源。
【請求項４】
前記磁石アセンブリが、第１の軌道に沿って移動可能であり、前記アノードアセンブリが、第２の軌道に沿って移動可能であり、前記第１の軌道が、前記カソード（１１０）の内部に円弧の形状を有し、及び／又は前記第２の軌道が、前記カソード（１１０）の外部に円弧の形状を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の堆積源。
【請求項５】
前記カソード（１１０）が、少なくとも部分的に中空の円筒として設けられ、前記磁石アセンブリ（１２０）が、前記中空の円筒内に配置される、請求項１から４のいずれか一項に記載の堆積源。
【請求項６】
前記磁石アセンブリ（１２０）及び前記アノードアセンブリ（１３０）が、旋回軸の周り、特に共通の旋回軸（Ａ）の周りで旋回可能である、請求項１から５のいずれか一項に記載の堆積源。
【請求項７】
前記カソード（１１０）が、前記磁石アセンブリ（１２０）及び前記アノードアセンブリ（１３０）の旋回運動とは独立して回転可能である、請求項６に記載の堆積源。
【請求項８】
前記磁石アセンブリ（１２０）を移動させる磁石アセンブリ駆動部（４２２）及び／又は前記アノードアセンブリ（１３０）を移動させるアノードアセンブリ駆動部（４３２）を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の堆積源。
【請求項９】
前記カソード（１１０）が、第１の軸方向端部（４１２）及び前記第１の軸方向端部の反対側の第２の軸方向端部（４１４）を有し、前記アノードアセンブリ駆動部（４３２）が、前記第１の軸方向端部（４１２）に配置され、前記磁石アセンブリ駆動部（４２２）が、前記第２の軸方向端部（４１４）に配置される、請求項８に記載の堆積源。
【請求項１０】
前記アノードアセンブリ（１３０）が、第１のアノード（３３２）及び第２のアノード（３３４）を含み、前記第１のアノード（３３２）と前記磁石アセンブリ（１２０）との間の第１の距離（Ｄ１）と、前記第２のアノード（３３４）と前記磁石アセンブリ（１２０）との間の第２の距離（Ｄ２）とのうちの少なくとも１つが、移動中、本質的に一定に保たれるように、前記アノードアセンブリ駆動部（４３２）が、前記第１のアノード及び前記第２のアノードを移動させるように構成される、請求項８又は９に記載の堆積源。
【請求項１１】
前記カソード（１１０）の中心に対する前記第１のアノード（３３２）と前記第２のアノード（３３４）との間の角度が、３０°より大きく且つ２００°より小さく、特に、９０°より大きく且つ１５０°より小さく、前記磁石アセンブリ（１２０）が、本質的に、前記第１のアノード（３３２）と前記第２のアノード（３３４）との間の中心角度位置に位置する、請求項１０に記載の堆積源。
【請求項１２】
第１のアノード（３３２）と第２のアノード（３３４）が、ハウジング（５５０）によって接続されている、請求項９から１１のいずれか一項に記載の堆積源。
【請求項１３】
前記ハウジングが、逸れたコーティングから前記カソードを遮蔽するために、前記カソード（１１０）の外周の一部分を覆っている、請求項１２に記載の堆積源。
【請求項１４】
真空チャンバ（６１０）と、
スパッタ堆積のための堆積源であって、
堆積されるターゲット材料を供給する少なくとも１つのカソード（１１０）と、
移動可能な磁石アセンブリ（１２０）と、
前記磁石アセンブリ（１２０）に従って移動可能な少なくとも１つのアノードアセンブリ（１３０）と
を備える堆積源と
を備えるスパッタリング装置（６００）であって、
特に、前記少なくとも１つのカソード（１１０）と、前記磁石アセンブリ（１２０）と、前記少なくとも１つのアノードアセンブリ（１３０）とが、前記真空チャンバ（６１０）の内部に位置し、前記磁石アセンブリを移動させる磁石アセンブリ駆動部（４２２）及び／又は前記アノードアセンブリを移動させるアノードアセンブリ駆動部（４３２）が、前記真空チャンバ（６１０）の外部に位置する、スパッタリング装置。
【請求項１５】
スパッタ堆積のための堆積源、特に請求項１から１３のいずれか一項に記載の堆積源を動作させる方法であって、アノードアセンブリ（１３０）が、磁石アセンブリ（１２０）に従って、堆積されるターゲット材料を供給するカソード（１１０）に対して移動される、方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
［００３５］カソード１１０とアノードアセンブリ１３０との間の距離もまた、磁石アセンブリとアノードアセンブリとの共同移動中に一定に保たれてもよい。したがって、プラズマレートおよび／または空間的および時間的プラズマ分布は、アノードアセンブリ１３０の移動中のアノードアセンブリ１３０、磁石アセンブリ１２０およびカソード１１０の間の一定の距離のために、より安定して維持され、同時に、より均一なコーティング層の厚さの効果を伴って空間内でプラズマをシフトさせることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
［００４７］アノードロッド１３２の外形寸法は、円筒形カソードの外径より小さくてもよい。例えば、アノードロッドの外径は、カソード１１０の外径の５０％未満または２５％未満であってもよい。アノードロッドの外面とカソード壁の外面との間の距離は、アノードロッドの外形寸法より小さくてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
［００５３］図２に示すように、カソード１１０は、アノードアセンブリ１３０に面するカソードの少なくとも第１の側に、堆積されるターゲット材料を備えることができる静止プレーナカソードとして提供することもできる。さらなる実施形態では、カソード１１０は、移動可能なプレーナカソードとして、例えば、回転可能なプレーナカソードまたは直線的に移動可能なプレーナカソードとして提供することもできる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
［００５８］図１に示す実施形態と同様に、磁石アセンブリは、第１の半径を有する第１の軌道に沿って移動可能であり、第１の半径は、円筒形カソードの第３の半径より小さい。さらに、第１のアノード３３２および第２のアノード３３４の両方が、回転可能なカソード１１０の周りに少なくとも部分的に延びる第２の軌道上に配置されてもよい。第２の軌道は、第１のアノード３３２とカソード１１０との間の距離が、第２のアノード３３４とカソード１１０との間の距離に対応し、前記距離が、第１のアノード３３２および第２のアノード３３４が第２の軌道に沿って移動するときに一定のままであるような、第２の半径を有する円弧の形状を有してもよい。
【手続補正６】
【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］図３ａに示す第１の動作位置では、磁石アセンブリ１２０は、第１の軌道上の中央スパッタリング位置に配置され、そこでは、磁石アセンブリ１２０のプラズマ閉じ込め領域は、コーティングされる基板２０の方へ向けられる。第１のアノード３３２および第２のアノード３３４は、基板２０から等距離にある２つの位置で第２の軌道上に配置される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
［００６６］堆積源は、直線状の配列で互いに隣り合って配置され、それぞれ、円筒状の回転可能なカソードであるカソード８１０と、カソード８１０内に配置された磁石アセンブリ８２０とを含む。磁石アセンブリ８２０は、対応するカソードの回転軸の周りで旋回可能である。静止したロッド状アノードが、カソード８１０間にそれぞれ配置されている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
［００７９］ハウジング５５０は、逸れたコーティングからカソードを遮蔽するために、カソード１１０の外周の一部分を覆うことができる。例えば、ハウジング５５０は、コーティングされるべき基板から離れた円筒形カソードの裏側を覆うことができ、基板に面するカソード１１０の前部は、スパッタリングされるように開いている。詳細には、第１のアノードと第２のアノードとの間の第２の円形軌道の一部分が開いていて、カソードの残りの円周部分は、カソードシールドを形成するハウジングによって覆われていてもよい。ハウジング５５０が、第１のアノード３３２および第２のアノード３３４に固定されているので、ハウジングは、アノードアセンブリ１３０と共に旋回軸の周りを回転する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
［００８１］図８は、本明細書に記載の実施形態によるスパッタリング装置６００の概略図を示す。スパッタリング装置６００は、真空チャンバ６１０および本明細書に記載の実施形態のいずれかによる堆積源を含む。図示された実施形態では、堆積源は、４つの回転可能なカソード１１０を含み、各カソード１１０は、第１のアノード３３２および第２のアノード３３４を含むアノードアセンブリ１３０を備え、カソード１１０およびアノードアセンブリ１３０は、真空チャンバ６１０の内部に配置される。第１のアノード３３２と第２のアノード３３４は、逸れたコーティングからカソードの裏側を遮蔽するためのハウジング５５０によって接続されている。４つより多い回転可能なカソード１１０が、設けられてもよい。
【手続補正１０】
【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］図８に示すように、真空チャンバ６１０に隣接して別の真空チャンバ６１１を設けることができる。真空チャンバ６１０は、バルブハウジング６０４およびバルブユニット６０５をそれぞれ有するバルブによって、隣接する真空チャンバ６１１から分離することができる。したがって、コーティングされる基板６０７を有するキャリア６０６が、矢印６０１で示すように真空チャンバ６１０内に挿入された後、バルブユニット６０５を閉じることができる。したがって、真空チャンバ６１０内の雰囲気は、例えば真空チャンバ６１０、および真空チャンバ６１１に接続された真空ポンプを用いて技術的真空を生成することによって、および／または真空チャンバ６１０の堆積領域にプロセスガスを挿入することによって個別に制御することができる。
【国際調査報告】
2018517846.tif 000013
2018517846.tif 000014
2018517846.tif 000015