JP2012515269A

JP2012515269A - 荷電粒子ビームｐｖｄ装置、シールド装置、基板をコーティングするためのコーティングチャンバ、およびコーティング方法

Info

Publication number: JP2012515269A
Application number: JP2011545810A
Authority: JP
Inventors: イョルククレンペル−ヘッセ，; ユルゲングリルマイヤー，; ウーヴェヘルマンス，
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2010-01-11
Publication date: 2012-07-05
Also published as: TW201033387A; CN102356178A; SG172389A1; KR20110106930A; WO2010082106A1

Abstract

ケーシング（２６１）内部にあるコーティング材料のターゲット（２６２）と、ケーシング内に設けられた蒸気開口（２６３）と、蒸気開口に隣接して設けられ、浮遊電位にあるシールド装置（２６６、２６８；２６８０）と、を備える荷電粒子ビームＰＶＤ装置が提供される。

Description

本明細書に記載した実施形態は、荷電粒子ビームＰＶＤ装置、シールド装置、基板をコーティングするためのコーティングチャンバ、およびコーティング方法に関する。詳細には、実施形態は、基板をコーティングするためのコーティングチャンバ用の荷電粒子ビームＰＶＤ装置、荷電粒子ビームＰＶＤ装置用のシールド装置、基板をコーティングするためのコーティングチャンバ、およびコーティングチャンバ内の１つまたは複数の基板をコーティングする方法に関する。

例えば板状の基板への材料の薄膜コーティングは、多くのやり方、例えばコーティング材料の蒸着またはスパッタリングによって行うことができる。

ＰＶＤ（物理蒸着法）により、カソードスパッタリングを用いてガラス基板などの基板を薄層でコーティングするための知られた真空設備の中には、いくつかの区画が互いに隣り合って配置されているものがある。それらの区画のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つのスパッタリングカソードと処理ガス注入口を含み、排気用の真空ポンプに接続されている。これらの区画は、典型的には真空ロックまたはエアロックといった孔によって互いに接続してもよく、これらの孔は１つまたは複数のスリットバルブを含んでもよい。（１つまたは複数の）スパッタリングカソードの前、例えば下方にある経路に沿って基板を搬送し、区画間で孔を通って基板を受け渡すための搬送ロールを含む搬送系が、基板支持体として設けられていてもよい。

スパッタリングカソードを稼働させる１つの例では、プラズマが発生し、基板に堆積されるコーティング材料のターゲットの上に、そのプラズマのイオンが加速される。ターゲットへのこの衝突によってコーティング材料の原子が放出され、これらの原子はスパッタリングカソードのスパッタリング開口を通って、基板上に堆積膜として蓄積される。

典型的な例では、例えば、連続的に搬送される板状の基板をコーティングするために、細長いスパッタリング開口を有する細長いスパッタリングカソードを用いることがある。この細長いスパッタリング開口は、そのスパッタリング開口の前を搬送される板状の基板の幅、例えば、搬送方向に垂直な寸法にまたがっていてもよい。細長いスパッタリングカソードを用いる、ある知られたスパッタリングコーティングの作業中には、基板支持体の側部などの一部が、好ましくないことにコーティングされる恐れがある。基板支持体上のコーティング材料の厚い層が、チャンバに通気孔を開けたときに大気からの湿気を吸収する可能性があり、このことがコーティング処理の間の不安定さにつながる恐れがある。更に、基板上に堆積するコーティングの厚さは、基板の幅にわたって一様ではないことがある。加えて、ターゲットの腐食の分布は、そのターゲットのスパッタリング領域全体を通して一様ではないことがある。

上記に鑑みて、独立請求項１に記載の荷電粒子ビームＰＶＤ装置、独立請求項８に記載のシールド装置、独立請求項９に記載のコーティングチャンバ、およびコーティングチャンバ内の１つまたは複数の基板をコーティングする請求項１２に記載の方法が提供される。

一実施形態では、ケーシング内部にあるコーティング材料のターゲットと、ケーシング内に設けられた蒸気開口と、蒸気開口に隣接して設けられ、浮遊電位にあるシールド装置と、を備える荷電粒子ビームＰＶＤ装置が提供される。

別の実施形態では、荷電粒子ビームＰＶＤ装置用のシールド装置であって、荷電粒子ビームＰＶＤ装置が、ケーシング内部にあるコーティング材料のターゲットと、ケーシング内に設けられた蒸気開口とを備え、シールド装置が蒸気開口に隣接して設けられるように構成され、かつ浮遊電位で設けられるように構成されたものが提供される。

他の実施形態では、基板をコーティングするためのコーティングチャンバであって、基板支持体と荷電粒子ビームＰＶＤ装置とを備え、荷電粒子ビームＰＶＤ装置が、ケーシング内部にあるコーティング材料のターゲットと、ケーシング内に設けられた蒸気開口と、蒸気開口に隣接して設けられ浮遊電位にあるシールド装置とを備えるものが提供される。

更に他の実施形態では、コーティングチャンバ内の１つまたは複数の基板をコーティングする方法であって、荷電粒子ビームＰＶＤ装置を有するコーティングチャンバの基板支持体に基板を設けるステップと、荷電粒子ビームＰＶＤ装置から基板に向けてコーティング材料を分注するステップとを含み、荷電粒子ビームＰＶＤ装置が、ケーシング内部にあるコーティング材料のターゲットと、ケーシング内に設けられた蒸気開口と、蒸気開口に隣接して設けられ浮遊電位にあるシールド装置とを備えるものが提供される。

更なる特徴および詳細は、従属請求項、明細書および図面から明らかである。

実施形態は、開示された方法を実行するための装置をも対象とし、記載された方法のステップを行うための装置の部分を含んでいる。更に、実施形態は、記載された装置がそれによって動作する方法、または記載された装置がそれによって製造される方法をも対象とする。装置の機能を実行するため、または装置の部分を製造するための方法のステップを含んでもよい。この方法のステップは、ハードウェアコンポーネント、ファームウェア、ソフトウェア、適当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、またはそれらの任意の組み合わせとして行ってもよく、あるいは他のどのようなやり方で行ってもよい。

一実施形態の構成要素は、更に繰り返すことなく他の実施形態で好適に利用されてもよいことが企図される。

上記の特徴を詳細に理解できるように、実施形態を参照することにより、上記で簡単に概要を述べた本発明の実施形態のより詳細な説明が与えられる。添付の図面は本発明の実施形態に関するものであり、以下で説明する。上記の実施形態のいくつかは、以下の図面を参照して、典型的な実施形態またはその実施例についての以下の明細書の中でより詳細に説明する。

本明細書に記載した実施形態による２つの荷電粒子ビームＰＶＤ装置を備えるコーティングチャンバの断面を模式的に示した図である。図１で示したコーティングチャンバのＡ−Ａ線断面を模式的に示した図である。本明細書に記載した実施形態による方法のフローチャートを示した図である。図１に示した荷電粒子ビームＰＶＤ装置のうちの一方の底面を模式的に示した図である。本明細書に記載した実施形態による、絶縁コネクタを備える荷電粒子ビームＰＶＤ装置の部分断面を模式的に示した図である。本明細書に記載した実施形態による荷電粒子ビームＰＶＤ装置の絶縁コネクタの構造を模式的に示した図である。本明細書に記載した実施形態による荷電粒子ビームＰＶＤ装置の絶縁コネクタの構造を模式的に示した図である。本明細書に記載した実施形態によるコーティングチャンバを模式的に示した図である。本明細書に記載した実施形態による荷電粒子ビームＰＶＤ装置の底面を模式的に示した図である。

ここで様々な実施形態について詳細に触れるが、そのうちの１つまたは複数の実施例を図面に示している。各実施例は説明のために与えられるものであり、本発明を限定することを意味するものではない。

本明細書に記載した実施形態の荷電粒子ビームＰＶＤ装置、シールド装置、コーティングチャンバ、およびコーティング方法の典型的な用途は、コーティング設備の、真空スパッタリング区画などのＰＶＤ（物理蒸着法）区画にある。したがって、荷電粒子ビームＰＶＤ装置、シールド装置およびコーティングチャンバは、真空に対応できる材料を含むか、またはそうした材料で構成することができる。荷電粒子ビームＰＶＤ装置は、特に、連続的または不連続的に運ばれる板状の基板を薄膜でコーティングするための設備で利用することができる。例えば太陽電池を製造する際、板状のガラス基板などのガラス基板を、薄い金属膜、例えばＡｇ膜でコーティングするときに、本実施形態は特に有用である。

本明細書に記載した実施形態の荷電粒子ビームＰＶＤ装置は、例えば、電子ビームＰＶＤ装置、イオンビームＰＶＤ装置、スパッタリング装置、プラズマスパッタリング装置、荷電粒子ビームスパッタリング装置、電子ビームスパッタリング装置、またはイオンビームスパッタリング装置でもよい。

範囲を制限することなく、以下は、真空コーティングチャンバ内の基板をコーティングするための荷電粒子ビームＰＶＤ装置としてのプラズマスパッタリング装置を対象とする。本明細書に記載した実施形態は、長方形の板状ガラス基板を薄膜のＡｇでコーティングするためのものとすることができる。実施形態は、他の荷電粒子ビームＰＶＤ装置およびコーティング方法、ならびにＡｇ以外のコーティング材料、例えばＡｌなどの他の金属または合金にも適用することができる。更に、改良した形状をもつ、薄い金属板やプラスチックフィルムなどの他の基板を使用してもよい。その上、（１つまたは複数の）基板をコーティングチャンバに連続的に送り出しても、またはコーティングチャンバに不連続モードで供給してもよい。加えて、コーティングチャンバは真空チャンバに限定されない。範囲を制限することなく、本明細書では、荷電粒子ビームＰＶＤ装置の蒸気開口のことも、スパッタリング開口ということがある。更に、本明細書では、荷電粒子ビームＰＶＤ装置のターゲットのことを、スパッタリングターゲットということがある。

図１は、典型的な実施例として、連続的に搬送される長方形の板状ガラス基板１００を薄膜でコーティングするための真空スパッタリングチャンバとして設計されたコーティングチャンバ１０の断面図を示している。図２は、図１によるコーティングチャンバ１０の、Ａ−Ａ線に沿った断面図を示している。コーティングチャンバ１０は、底壁１２と、上壁１４と、前方壁１６と、後方壁１８と、２つの側壁１７とを備える。全ての壁の材料はステンレス鋼であり、コーティングチャンバ１０は真空気密である。前方壁１６は基板供給孔２０を含み、後方壁１８は基板排出孔２２を含む。基板供給孔２０および基板排出孔２２は、ガラス基板１００を供給および排出するときにコーティングチャンバ１０内の真空を維持するため、真空ロックまたはエアロック、典型的にはスリットバルブとして設計することができる。コーティングチャンバ１０は処理ガス注入口（図示せず）を更に有し、約１０^−６Ｔｏｒｒの真空を確立するため、真空ポンプ（図示せず）に接続されている。当然のことながら、１０^−６Ｔｏｒｒの圧力値は一例として理解すべきであり、他の圧力値や圧力範囲も利用可能である。例えば、スパッタリング用の典型的な圧力範囲は１０^−３ｈＰａと１０^−２ｈＰａの間であり、蒸着用の典型的な圧力範囲は１０^−６ｈＰａ未満〜１０^−３ｈＰａであり、より典型的には１０^−５ｈＰａ〜１０^−４ｈＰａの範囲である。

更に、上壁１４には、それぞれがＡｇのターゲットを含む少なくとも１つのプラズマスパッタリングカソード２６、典型的には２つのスパッタリングカソード２６が、コーティング材料をコーティングチャンバ内に分注するためのプラズマスパッタリング装置として設けられている。本明細書では、プラズマスパッタリングカソード２６のこともスパッタリングカソード２６という。

底壁１２の上には、図１および図２に示すように、基板支持体として、複数のガラス基板１００を連続的に運ぶための搬送系３０が装着されている。搬送系３０は、スパッタリングカソード２６に面した正面３１を有し、この正面３１上で１つまたは複数の板状ガラス基板１００を支持するように構成されている。搬送系３０は、複数の、典型的には２つの回転可能なロール３２を含み、この回転ロールは、コーティングチャンバ１０の全体にわたり、前方壁１６から後方壁１８まで続けて互いに平行に配置されている。ロール３２は、一方の側壁１７から反対側の側壁１７まで延在している。更に、各ロール３２は、搬送系３０のカバーパネル３６の下に位置しており、ロール３２にそれぞれ同心円状に取り付けられた、複数の離間したリング３３を含んでいる。リング３３は、搬送系３０のカバーパネル３６内の孔を通って延在し、ガラス基板１００を支持し、それによってカバーパネル３６の上に基板支持面１２０を画定する。基板支持面１２０は、図１および図２に破線として示してある。リング３３の上に支持されたガラス基板１００の表側１０５は、スパッタリングカソード２６に面している。カバーパネル３６は搬送系の正面３１に配設され、基板支持面１２０より典型的には約２ｍｍ〜約１２ｍｍ下に位置するような設置高さを有する。

搬送系の別の設計（図示せず）では、複数のロールの直径を複数のリングの直径よりはるかに小さくしてもよい。そして各リングを、それらのロールのうちの１つに取り付けられたホイールに取り付けてもよい。したがって、各ロールは、そのロールにそれぞれ同心円状に取り付けられた、複数の離間したホイールを有してもよい。各ホイールは、そのホイールの最も外側の周縁にある１つのリングを支持してもよい。リングはガラス基板１００を支持し、それによって基板支持体の正面３１で基板支持面１２０を画定しており、本明細書では、基板支持面１２０のことを支持面１２０ともいう。

ロール３２は駆動ユニット（図示せず）に接続され、駆動ユニットは制御ユニット（図示せず）に接続されている。搬送系３０は、搬送経路６０に沿った搬送方向に、板状ガラス基板１００を運ぶようになされている。搬送経路６０は搬送されるガラス基板１００によって画定され、スパッタリングカソード２６の下の基板支持面１２０上に位置しており、コーティングチャンバ１０の基板供給孔２０および基板排出孔２２を通る。コーティング作業の中、搬送経路６０は基板供給孔２０から基板排出孔２２まで延在する。

以下は、本明細書に記載した実施形態によるコーティング方法の一例であり、その方法の初めの部分を図３に模式的に示している。第１のガラス基板１００（（ｎ−１）枚目のガラス基板；ｎは２以上の整数）の前方端部がコーティングチャンバ１０に入る。ここで、スパッタリングカソード２６をオンに切り替えるか、あるいはスパッタリングカソード２６は既に稼働している。第１のガラス基板１００は稼働中のスパッタリングカソード２６の下でコーティングチャンバ１０を通って連続的に搬送され、その間に基板の表側１０５がＡｇ粒子でコーティングされる。第１のガラス基板１００の後方端部がコーティングチャンバ１０内に入った後で、基板供給孔２０を通ってコーティングチャンバ１０内に、第２の（ｎ枚目の）ガラス基板１００の前方端部が供給される。第２のガラス基板１００は、搬送系３０のリング３３の上に配置され、その上で搬送される。再び、第２のガラス基板１００は稼働中のスパッタリングカソード２６の下でコーティングチャンバ１０を通って連続的に搬送され、その間に基板の表側１０５がＡｇ粒子でコーティングされる。第２のガラス基板１００を運ぶ間、第１の期間と第２の期間の後で、連続的に搬送される第１のガラス基板１００の前方端部と後方端部が続けて排出孔２２に到着し、その排出孔２２を通って排出される。当業者であればわかるように、第１の期間と第２の期間は、第１のガラス基板１００の長さ、すなわち、第１のガラス基板１００の前方端部と後方端部の間の距離によって決まる。その後、第２のガラス基板１００の前方端部が基板排出孔２２に到着し、コーティングチャンバ１０から排出される。最後に、第２のガラス基板１００の長さに応じた期間の後で、その後方端部が基板排出孔２２を通って排出され、こうして第２のガラス基板１００のコーティング処理が完了する。

例えば図２に示すように、各ガラス基板１００は、コーティング対象となり、搬送系３０の上でそのガラス基板が搬送される間にスパッタリングカソード２６に面する一方の表側１０５を有する。各ガラス基板１００は更に、表側１０５とは反対側であって搬送系３０の上でそのガラス基板が搬送される間に搬送系３０に面する裏側１１０と、それぞれが側面１１４を備える２つの側方端部１１２とを含む。搬送系３０の上でガラス基板１００が搬送される間に、図２に示すように、ガラス基板１００の側面１１４とコーティングチャンバ１０の側壁１７の間にギャップ５００が形成されることがある。ギャップ５００を介して搬送系３０の一部が露出することがあり、好ましくないことに、（１つまたは複数の）スパッタリングカソード２６から放出されたＡｇ粒子によって、この一部がコーティングされる恐れがある。

典型的なプラズマスパッタリングカソードは、ケーシングと、ケーシング内部のターゲットと、ケーシング内の蒸気開口とを含んでもよい。ターゲットから放出されたコーティング材料の粒子は、蒸気開口を通ってコーティングチャンバ内に進む。そうしたスパッタリング配置により、基板上に堆積するコーティングの厚さが不均一になる恐れがある。例えば、基板上のコーティングの厚さの均一性は、約±７％になることがある。加えて、蒸気開口の周囲にあるケーシングの部分、例えば、接地電位にあるシェーパーシールドが、基板支持体、例えば搬送系３０の上に堆積したコーティング材料の量に影響することがある。その上、そうした部分やシェーパーシールドが、ターゲットの腐食の分布に影響を及ぼすことがあり、これによってターゲットの平均の耐用年数が低下する恐れがある。

典型的な実施例では、蒸気開口は細長く、互いに向かい合う２つの端部を有していてもよい。その上、例えば、図１および図２に示す連続的に搬送される基板１００をコーティングするためのコーティングチャンバ１０内に、細長い蒸気開口が搬送経路６０を横切って位置するように、スパッタリングカソード２６を設けてもよい。いくつかの実施例では、細長い蒸気開口は、その蒸気開口の前に搬送される板状の基板の幅、すなわち、その基板の搬送方向に垂直な寸法にまたがっていてもよい。そうしたスパッタリング設備では、基板１００の側方端部１１２でコーティングの厚さを増加させることができる。

本明細書に記載した実施形態によれば、荷電粒子ビームＰＶＤ装置は、ケーシング内部にあるコーティング材料のターゲットと、ケーシング内に設けられた蒸気開口と、その蒸気開口に隣接して設けられ浮遊電位にあるシールド装置とを含む。

シールド装置が浮遊電位にある結果として、ターゲットの腐食の分布が改善される。これは、ターゲットがより一様に腐食されることを意味し、これによってターゲットの耐用年数が長くなる。蒸気開口に隣接する位置にあるシールド装置が浮遊電位にあるため、ターゲットの腐食が実質的に一様であることは、蒸気開口の端部での電場の成形に起因する可能性がある。そのために、蒸気開口の端部での、および／または蒸気開口の両端での電位の勾配を、プラズマが不都合に影響されることなくターゲットにわたってより均一に分布するように調整することができる。その上、とりわけシールド装置のシャドーイング効果のため、コーティング材料の粒子は、ターゲットからより基板に向かう方向に放出される。したがって、基板支持体の露出した部分、例えば側部が被覆される厚さを減少させることができるとともに、基板上に堆積したコーティングの厚さが実質的に一様になる。このため、基板支持体を洗浄する時間間隔を長くすることができる。加えて、チャンバに通気孔を開けたときに大気からの湿気を吸収し得る、基板支持体上のコーティング材料の層が厚くなることが回避されるため、コーティング処理の間の不安定さを未然に防ぐことができる。

図４は、図１に示したプラズマスパッタリングカソードのうちの一方の底面を模式的に示している。スパッタリングカソード２６は、ケーシング２６１と、ケーシング内部にあるコーティング材料のターゲット２６２と、ケーシング内に設けられた蒸気開口２６３とを含む。蒸気開口２６３の周囲では、ケーシング２６１またはその一部、例えばシェーパーシールド（図示せず）が接地されてもよい。本明細書に記載した実施形態によれば、シールド装置２６６、２６８は、蒸気開口２６３に隣接して設けられる。シールド装置２６６、２６８は、浮遊電位で設けられ、かつ／または１つまたは複数の、真空に対応できる材料で構成される。シールド装置は、蒸気開口の周縁に位置してもよい。実施形態のいくつかの実施例では、開口２６３の周囲のターゲット２６２とケーシング２６１の間にある側方の領域を取り囲み、遮へいするキャップとして、シールド装置を形成してもよい。図４に示した実施例では、シールド装置２６６、２６８は蒸気開口２６３の中に延在しており、ターゲット２６２と蒸気開口２６３の間に位置している。

ターゲットからのシールド装置の距離は、４０ｍｍ〜７０ｍｍの範囲内でよく、または典型的には少なくとも５５ｍｍあってもよい。そうした距離があることにより、スパッタリング動作の間、ターゲットが高温になるためにシールド装置が変形または劣化することを回避することができる。

図４に示した実施例では、互いに向かい合う２つの端部２６４をもつ細長い形状を蒸気開口２６３が有し、一方の端部２６４に設けられた第１のシールド２６６と他方の端部２６４に設けられた第２のシールド２６８とをシールド装置が含む。典型的には、蒸気開口２６３は、一方の端部２６４から他方の端部２６４までの長さが約９００ｍｍ〜約１８００ｍｍの範囲内、例えば約１５６０ｍｍであってよい。第１のシールド２６６と第２のシールド２６８は、蒸気開口２６３の中に延在している。結果として、ターゲットから放出されたコーティング材料の粒子を解放するための孔の長さは、典型的には約７００ｍｍ〜約１６００ｍｍの範囲内、例えば約１３６０ｍｍであってよい。

実施形態のいくつかの実施例によれば、シールド装置は絶縁コネクタを介してケーシングに装着されてもよい。それによって、シールド装置はケーシングから絶縁され、ケーシングは少なくとも部分的には接地することができ、シールド装置は浮遊電位に保持される。図４および図５に示すように、シールド装置は、ケーシング２６１内部で、ターゲット２６２とケーシング２６１の間に絶縁コネクタ固定部２６５で装着することができる。

図５は、図４に示したプラズマスパッタリング装置２６の右側にある端部２６４の部分断面を模式的に示している。図５に示すように、シールド２６８は、開口２６３に隣接するケーシング２６１で絶縁コネクタ２７０によって装着されている。絶縁コネクタの材料は、電気的な絶縁性があり、例えば、磁器または炭素をベースとする材料などの、真空に対応できる耐熱性の合成材料である。絶縁コネクタの材料は、例えば、テフロン（登録商標）、磁器、ＰＥＥＫからなる群より選択された少なくとも１つの材料を含むか、またはその少なくとも１つの材料で構成されてもよい。絶縁コネクタ２７０により、シールド２６８を浮遊電位に保つことが可能になる。実施形態のいくつかの実施例では、絶縁コネクタ２７０は、短い枝部２７０１と長い枝部２７０２をもつＬ字型の断面を有する。絶縁コネクタ２７０の長い枝部２７０２の端部は、絶縁コネクタ固定部２６５によって、開口２６３に近いケーシング２６１に取り付けられてもよい。シールド２６８は、絶縁コネクタ２７０の短い枝部２７０１で装着されてもよい。図５に示したような絶縁コネクタ２７０のＬ字型の断面および配置のために、開口２６３の周囲でターゲット２６２とケーシング２６１の間にある側方の領域が遮へいされる。その上、図５に示したようないくつかの実施例では、開口２６３の周囲でターゲット２６２とケーシング２６１の間にある側方の領域を追加的に取り囲み、遮へいするキャップとして、シールド２６８を形成してもよい。

本明細書で開示した他のどの実施形態の実施例または実施形態とも組み合わることができるいくつかの実施形態によれば、シールド装置は、自己遮へい構造を有する絶縁コネクタを介して、荷電粒子ビームＰＶＤ装置のケーシングに装着されている。そのため、放出されたコーティング材料の導電性の膜が絶縁コネクタの表面上に形成されるために絶縁コネクタの絶縁特性が悪化することが回避され、あるいは一層防止される。

自己遮へい構造を有する絶縁コネクタを含む実施形態の１つの実施例によれば、図５に示した絶縁コネクタは、短い枝部２７０１に接続されケーシング２６１に向かいコネクタの形状をＵ字型にする別の枝部２７０３を有してもよい。この実施例を図６ａに示している。別の枝部２７０３は長い枝部２７０２よりいくらか短く、このためケーシング２６１に接触しない。別の枝部２７０３は、開口２６３とターゲット２６２の間に配置されたプラズマから、および／またはスパッタリングされたコーティング材料の粒子から、長い枝部２７０２を遮へいする。したがって、スパッタリング手順の間に、長い枝部２７０２の上を被覆する導電性の面が形成されることが回避される。そのため、シールド２６８の浮遊電位が、スパッタリング装置などの荷電粒子ビームＰＶＤ装置の長い稼働時間にわたって維持される。

実施形態のいくつかの実施例では、蒸気開口は、シールド装置とターゲットの間に位置している。例えば、蒸気開口を含むケーシングは、シールド装置とターゲットの間に配置されている。蒸気開口とシールド装置の間、例えばケーシングとシールド装置の間の距離は、約１．５ｍｍ〜約４ｍｍの範囲内、より典型的には約２ｍｍであってよい。

自己遮へい構造を有する絶縁コネクタ２７００を含む実施形態の別の実施例を図６ｂに示している。この実施例では、蒸気開口（図６ｂには図示せず）を含むケーシングはシールド装置とターゲット（図６ｂには図示せず）の間に位置している。更に、蒸気開口を含むケーシングとシールド装置の間の距離は、約２ｍｍの範囲内であってよい。ケーシング２６１は、シールド装置の複数のシールドのうちの１つ、例えばシールド２６８を固定するための複数の固定孔２６１１を、蒸気開口の周囲に含む。本実施例では、図６ｂに示すケーシング２６１の固定孔２６１１は円筒形である。絶縁コネクタ２７００は、この実施例では第１の絶縁部分２７１３と第２の絶縁部分２７１４を含み、それぞれが電気的な絶縁性のある材料で形成されてもよい。絶縁コネクタ２７００の材料は、例えば、磁器または炭素をベースとする材料などの、真空に対応できる耐熱性の合成材料であってよい。絶縁コネクタ２７００の材料は、例えば、テフロン（登録商標）、磁器、ＰＥＥＫからなる群より選択された少なくとも１つの材料を含むか、またはその少なくとも１つの材料で構成されてもよい。一実施例では、少なくとも第２の絶縁部分２７１４が電気的な絶縁性のある材料で形成される。ケーシング２６１の円筒孔２６１１には、第１の絶縁部分２７１３が設けられてもよい。第１の絶縁部分２７１３は、固定ねじ２７１７と係合するための雌ねじ２７１５を有する。いくつかの実施例では、固定ねじも電気的な絶縁性のある材料で形成されてもよい。第１の絶縁部分２７１３は、ターゲット（図６ｂには図示せず）に面するケーシング２６１の側に装着されてもよい。第１の絶縁部分２７１３は、孔２６１１を部分的にふさぐように装着されるように構成され、雌ねじ２７１５は基板支持体（図６ｂには図示せず）に面するケーシング２６１の側から接触可能である。第２の絶縁部分２７１４は絶縁性のワッシャなどのリングとして形成され、このリングは、基板支持体に面するケーシングの側で孔２６１１の上に位置してもよい。この位置で、絶縁コネクタの第１の絶縁部分２７１３と第２の絶縁部分２７１４の間に、図６ｂに示すようにギャップ２７１６を設けることができる。第２の絶縁部分２７１４の上に、シールド２６８を装着してもよい。このために、シールド２６８は、ケーシング上に設置するときケーシング２６１の孔２６１１に対応する箇所に、孔２６８１を有している。孔２６８１は、固定ねじ２７１７を受けるように適合した寸法を有している。

図６ｂに示した固定状態では、ねじ２７１７は、シールド２６８を第２の絶縁部分２７１４上で固定し、孔２６１１を通って第１の絶縁部分２７１３内に延在し、ねじ山２７１５に係合している。それによって、シールド２６８と第１の絶縁部分２７１３と第２の絶縁部分２７１４は、ケーシング２６１に固定されている。その上、ギャップ２７１６ならびに第１の絶縁部分２７１３および／または第２の絶縁部分２７１４および／または固定ねじ２７１７の絶縁性の材料のため、絶縁コネクタ２７００はシールド２６８を浮遊電位に保つ。加えて、第２の絶縁部分２７１４はシールド２６８とケーシング２６１の間に配置されており、本実施例では両者の間の距離が約２ｍｍある。このため、第２の絶縁部分２７１４は、第２の絶縁部分の上に導電性のコーティングを形成し得る蒸気の粒子から実質的に遮へいされる。その上、蒸気の粒子はギャップ２７１６に接触可能でないため、絶縁コネクタ２７００は、それ自体がギャップ２７１６内で導電性のコーティングによって被覆されないように保護する。したがって、ケーシング２６１とシールド２６８を電気的に接続し得る導電性のコーティングが絶縁コネクタ２７００上に形成されることが回避される。その結果として、スパッタリング装置などの本明細書に記載した実施形態の荷電粒子ビームＰＶＤ装置を用いたコーティング処理の間に、ケーシング２６１に装着されたシールド２６８の浮遊電位は影響を受けない。

図７ａは、別の典型的な実施例として、動かないように支持されたガラス基板１００を薄膜でコーティングするための真空スパッタリングチャンバとして設計されたコーティングチャンバの断面図１０００を示している。コーティングチャンバ１０００は、底壁１２と、上壁（図示せず）と、前方壁（図示せず）と、後方壁（図示せず）と、２つの側壁１７とを備える。全ての壁の材料はステンレス鋼であり、コーティングチャンバ１０００は真空気密である。コーティングチャンバ１０００は処理ガス注入口（図示せず）を更に有し、真空を確立するため、真空ポンプ（図示せず）に接続されている。例えば、スパッタリング用の典型的な圧力範囲は１０^−３ｈＰａ〜１０^−２ｈＰａの間であり、蒸着用の典型的な圧力範囲は１０^−６ｈＰａ未満〜１０^−３ｈＰａであり、より典型的には１０^−５ｈＰａ〜１０^−４ｈＰａの範囲である。

コーティングチャンバ１０００の底壁１２の上には、１つまたは複数のガラス基板１００を動かないように支持するための基板支持体３００が装着されている。基板支持体３００は、スパッタリングカソード２６０に面した正面３１を有し、この正面３１上で１つまたは複数の板状ガラス基板１００を支持するように構成されている。コーティングチャンバ１００は、（１つまたは複数の）基板１００をチャンバ１０００内に、またチャンバ１０００から移送するための基板供給孔（図示せず）および／または操縦装置（図示せず）を含んでもよい。

更に、上壁１４には、それぞれがＡｇのターゲットを含む少なくとも１つのプラズマスパッタリングカソード２６０、典型的には２つのスパッタリングカソード２６０が、コーティング材料をコーティングチャンバ１０００内に分注するためのプラズマスパッタリング装置として設けられている。本明細書では、プラズマスパッタリングカソード２６０のこともスパッタリングカソード２６０という。

図７ｂは、ケーシング２６１と、ターゲット２６２と、スパッタリング開口２６３とを含むスパッタリングカソード２６０の底面図を示している。スパッタリング開口２６３の周囲では、シールド枠２６８０として形成されたシールド装置が、開口に近いケーシング２６１の内部およびケーシング２６１に、絶縁コネクタ（図示せず）を介して絶縁コネクタ固定部２６５で装着されている。それによって、シールド枠２６８０はケーシングから絶縁され、浮遊電位に保持される。絶縁コネクタは、例えば、上記で図６を参照して説明した自己遮へい構造を有してもよい。いくつかの実施例では、図５の実施例を参照して言及したように、開口２６３の周囲のターゲット２６２とケーシング２６１の間にある側方の領域が取り囲まれ、遮へいされるようなキャップとして、シールド２６８０を形成してもよく、かつ／または絶縁コネクタがそのような形状を有してもよい。

シールド枠２６８０を含むシールド装置が浮遊電位にある結果として、スパッタリングカソード２６０のターゲットの腐食の分布が改善される。これは、ターゲットがより一様に腐食されることを意味し、これによってターゲットの耐用年数が長くなる。蒸気開口に隣接する位置にあるシールド装置が浮遊電位にあるため、ターゲットの腐食が実質的に一様であることは、蒸気開口の端部での電場の成形に起因する可能性がある。そのために、蒸気開口の端部での、および／または蒸気開口の両端での電位の勾配を、プラズマが不都合に影響されることなくターゲットにわたってより均一に分布するように調整することができる。その上、とりわけシールド装置のシャドーイング効果のため、コーティング材料の粒子は、ターゲットからより基板に向かう方向に放出される。したがって、基板支持体の露出した部分、例えば側部が被覆される厚さを減少させることができるとともに、基板上に堆積したコーティングの厚さが実質的に一様になる。このため、基板支持体を洗浄する時間間隔を長くすることができる。加えて、チャンバに通気孔を開けたときに大気からの湿気を吸収し得る、基板支持体上のコーティング材料の層が厚くなることが回避されるため、コーティング処理の間の不安定さを未然に防ぐことができる。

したがって、一実施形態によれば、コーティングチャンバ内の１つまたは複数の基板をコーティングする方法は、上記の実施形態の実施例または実施形態のいずれかによる荷電粒子ビームＰＶＤ装置を有するコーティングチャンバの基板支持体に基板を設けるステップと、その荷電粒子ビームＰＶＤ装置から基板に向けてコーティング材料を分注するステップとを含む。

別の実施形態によれば、コーティングチャンバ内の１つまたは複数の基板をコーティングする方法は、上記の実施形態の実施例または実施形態のいずれかによるコーティングチャンバを設けるステップと、そのコーティングチャンバの基板支持体に基板を設けるステップと、コーティングチャンバに設けられた荷電粒子ビームＰＶＤ装置から基板に向けてコーティング材料を分注するステップとを含む。

例えば、荷電粒子ビームＰＶＤ装置としてのプラズマスパッタリングカソード２６または２６０をそれぞれ含む、上記のコーティングチャンバ１０またはコーティングチャンバ１０００を用いて、これらの方法を行うことができる。

例えば、コーティングチャンバ１０を用いるコーティング方法では、基板１００は、稼働中のスパッタリングカソード２６の下を連続的または不連続的に搬送される。カソード２６は浮遊電位にあるシールド２６６、２６８をスパッタリング開口２６３の両端に有しているため、基板１００の上に堆積したコーティングの厚さを、基板の幅の全体にわたって、基板の側方端部１１２でも実質的に一様にすることができる。スパッタリングカソード２６を含むコーティングチャンバ１０を用いて、例えば、基板１００の上でのコーティングの厚さの均一性は、約±３．５％を実現することができる。

更に、１つまたは複数の基板１００に対し、カソード２６０を含むチャンバ１０００を用いてコーティング処理を行った結果として、基板１００の上に堆積したコーティングの厚さを、基板の全域にわたって、基板の周辺部でも実質的に一様にすることができる。

その上、上記の方法を実行するとき、浮遊電位にあるシールド装置をそれぞれが含むスパッタリングカソード２６および２６０の腐食の分布が、上記のように改善される。一例として、向かい合う２つの端部２６４に細長いＡｌターゲットを有する例示的なスパッタリングカソード２６の、様々な測定点（ｍｐ）でのターゲットのプロファイルを検査する長期間の試験手順を、以下に提示する。

表１からわかるように、Ａｌターゲットを５３時間稼働し、１５４０ｋＷ／ｈの全エネルギーにさらした後で、Ａｌターゲットは実質的に一様に腐食され、腐食したＡｌ材料の厚さは、ターゲットの長さにわたって約３．４ｍｍ±０．６ｍｍの範囲内にある。

本明細書で開示した他のどの実施形態とも組み合わることができる一実施形態では、シールド装置が蒸気開口の周縁に位置している。

本明細書で開示した他のどの実施形態とも組み合わることができる一実施形態では、シールド装置が蒸気開口の中に延在している。

本明細書で開示した他のどの実施形態とも組み合わることができる一実施形態では、シールド装置がコーティング材料のターゲットと蒸気開口の間に位置しているか、または蒸気開口がシールド装置とコーティング材料のターゲットの間に位置している。

本明細書で開示した他のどの実施形態とも組み合わることができる一実施形態では、シールド装置が絶縁コネクタを介してケーシングに装着されている。

本明細書で開示した他のどの実施形態とも組み合わることができる一実施形態では、自己遮へい構造を有する絶縁コネクタを介してシールド装置がケーシングに装着されている。

本明細書で開示した他のどの実施形態とも組み合わることができる一実施形態では、互いに向かい合う２つの端部をもつ細長い形状を蒸気開口が有し、その端部のうちの一方に設けられた第１のシールドと他方の端部に設けられた第２のシールドとからなる群より選択された少なくとも１つの構成要素を、シールド装置が備える。

本明細書で開示した他のどの実施形態とも組み合わることができる一実施形態では、ターゲットからのシールド装置の距離が４０ｍｍから７０ｍｍの範囲内にある。

本明細書で開示した他のどの実施形態とも組み合わることができる一実施形態では、ターゲットからのシールド装置の距離が少なくとも５５ｍｍある。

本明細書で開示した他のどの実施形態とも組み合わることができる一実施形態では、荷電粒子ビームＰＶＤ装置が、電子ビームＰＶＤ装置、イオンビームＰＶＤ装置、スパッタリング装置、プラズマスパッタリング装置、荷電粒子ビームスパッタリング装置、電子ビームスパッタリング装置、およびイオンビームスパッタリング装置から選択された少なくとも１つの構成要素である。

一実施形態では、荷電粒子ビームＰＶＤ装置用のシールド装置であって、荷電粒子ビームＰＶＤ装置が、ケーシング内部にあるコーティング材料のターゲットと、ケーシング内に設けられた蒸気開口とを備え、シールド装置が蒸気開口に隣接して設けられるように構成され、かつ浮遊電位で設けられるように構成されたものが提供される。

本明細書で開示した他のどの実施形態とも組み合わることができる一実施形態では、自己遮へい構造を有し、シールド装置を荷電粒子ビームＰＶＤ装置に装着するように構成された絶縁コネクタを備えている。

一実施形態では、基板をコーティングするためのコーティングチャンバであって、基板支持体と荷電粒子ビームＰＶＤ装置とを備え、荷電粒子ビームＰＶＤ装置が、ケーシング内部にあるコーティング材料のターゲットと、ケーシング内に設けられた蒸気開口と、蒸気開口に隣接して設けられ浮遊電位にあるシールド装置とを備えるものが提供される。

本明細書で開示した他のどの実施形態とも組み合わることができる一実施形態では、
自己遮へい構造を有し、シールド装置を荷電粒子ビームＰＶＤ装置に装着するように構成された絶縁コネクタをシールド装置が備えている。

本明細書で開示した他のどの実施形態とも組み合わることができる一実施形態では、基板支持体が、搬送経路に沿って１つまたは複数の基板を搬送するように構成された搬送系を備え、荷電粒子ビームＰＶＤ装置が、互いに向かい合う２つの端部をもつ細長い蒸気開口を備え、シールド装置が、その端部のうちの一方に設けられた第１のシールドと他方の端部に設けられた第２のシールドとからなる群より選択された少なくとも１つの構成要素を備え、細長い蒸気開口が搬送経路を横切って位置するように、荷電粒子ビームＰＶＤ装置がコーティングチャンバに設けられている。

本明細書で開示した他のどの実施形態とも組み合わることができる一実施形態では、搬送経路が互いに向かい合う２つの境界を有し、第１のシールドが搬送経路の一方の境界に面し、かつ第２のシールドが搬送経路の他方の境界に面するように、荷電粒子ビームＰＶＤ装置がコーティングチャンバに設けられている。

一実施形態では、コーティングチャンバ内の１つまたは複数の基板をコーティングする方法であって、荷電粒子ビームＰＶＤ装置を有するコーティングチャンバの基板支持体に基板を設けるステップと、荷電粒子ビームＰＶＤ装置から基板に向けてコーティング材料を分注するステップとを含み、荷電粒子ビームＰＶＤ装置が、ケーシング内部にあるコーティング材料のターゲットと、ケーシング内に設けられた蒸気開口と、蒸気開口に隣接して設けられ浮遊電位にあるシールド装置とを備えるものが提供される。

本明細書で開示した他のどの実施形態とも組み合わることができる本方法の一実施形態では、絶縁コネクタと自己遮へい構造を有する絶縁コネクタからなる群より選択された少なくとも１つの構成要素を介して、シールド装置がケーシングに装着されている。

本明細書で開示した他のどの実施形態とも組み合わることができる本方法の一実施形態では、基板支持体が、搬送経路に沿って１つまたは複数の基板を搬送するように構成された搬送系を備え、荷電粒子ビームＰＶＤ装置が、互いに向かい合う２つの端部をもつ細長い蒸気開口を備え、シールド装置が、その端部のうちの一方に設けられた第１のシールドと他方の端部に設けられた第２のシールドとからなる群より選択された少なくとも１つの構成要素を備え、細長い蒸気開口が基板の搬送経路を横切って位置するように、荷電粒子ビームＰＶＤ装置がコーティングチャンバに設けられている。

本明細書で開示した他のどの実施形態とも組み合わることができる一実施形態では、本方法は、基板をコーティングチャンバ内に供給し基板を基板支持体の上に配置することによって基板を設けるステップと、荷電粒子ビームＰＶＤ装置からコーティング材料を分注しながら、搬送系により搬送方向に沿って連続的または不連続的に基板を搬送するステップと、基板をコーティングチャンバから排出するステップとを更に含む。

本明細書で開示した他のどの実施形態とも組み合わることができる本方法の一実施形態では、搬送経路が互いに向かい合う２つの境界を有し、第１のシールドが搬送経路の一方の境界に面し、かつ第２のシールドが搬送経路の他方の境界に面するように、荷電粒子ビームＰＶＤ装置がコーティングチャンバに設けられている。

本明細書では、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、また当業者であれば本発明を製作しかつ使用することができるようにしている。様々な具体的な実施形態の観点から本発明を説明してきたが、当業者であれば、特許請求の範囲の精神および範囲の中で改変を加えて本発明を実施可能であることが理解されよう。特に、上記の実施形態の相互に排他的でない特徴を互いに組み合わせてもよい。本発明の特許性のある範囲は特許請求の範囲によって定められ、当業者が想到する他の実施例を含み得る。そうした他の実施例は、特許請求の範囲内にあることが意図される。

上記は本発明の実施形態に関するが、本発明の基本的範囲から逸脱することなく本発明の他の更なる実施形態を考案することができ、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲により定められる。

Claims

ケーシング（２６１）内部にあるコーティング材料のターゲット（２６２）と、
前記ケーシング内に設けられた蒸気開口（２６３）と、
前記蒸気開口に隣接して設けられ、浮遊電位にあるシールド装置（２６６、２６８；２６８０）とを具備し、
自己遮へい構造を有する絶縁コネクタ（２７０）を介して前記シールド装置が前記ケーシングに装着されている荷電粒子ビームＰＶＤ装置。
前記シールド装置が前記蒸気開口の周縁に位置し、かつ／または前記蒸気開口の中に延在している、請求項１に記載の荷電粒子ビームＰＶＤ装置。
前記シールド装置が前記コーティング材料のターゲットと前記蒸気開口の間に位置しているか、または前記蒸気開口が前記シールド装置と前記コーティング材料のターゲットの間に位置している、請求項１または２に記載の荷電粒子ビームＰＶＤ装置。
前記シールド装置が絶縁コネクタ（２７０）を介して前記ケーシングに装着されている、請求項１ないし３のいずれかに記載の荷電粒子ビームＰＶＤ装置。
互いに向かい合う２つの端部をもつ細長い形状を前記蒸気開口が有し、前記端部のうちの一方に設けられた第１のシールドおよび／または他方の端部に設けられた第２のシールドを前記シールド装置が備える、請求項１ないし４のいずれかに記載の荷電粒子ビームＰＶＤ装置。
前記ターゲットからの前記シールド装置の距離が４０ｍｍ〜７０ｍｍの範囲内にあり、かつ／または少なくとも５５ｍｍある、請求項１ないし５のいずれかに記載の荷電粒子ビームＰＶＤ装置。
前記荷電粒子ビームＰＶＤ装置が、電子ビームＰＶＤ装置、イオンビームＰＶＤ装置、スパッタリング装置、プラズマスパッタリング装置、荷電粒子ビームスパッタリング装置、電子ビームスパッタリング装置、およびイオンビームスパッタリング装置から選択された少なくとも１つの構成要素である、請求項１ないし６のいずれかに記載の荷電粒子ビームＰＶＤ装置。
荷電粒子ビームＰＶＤ装置用のシールド装置であって、
前記荷電粒子ビームＰＶＤ装置が、
ケーシング（２６１）内部にあるコーティング材料のターゲット（２６２）と、
前記ケーシング内に設けられた蒸気開口（２６３）とを具備し、
前記シールド装置（２６６、２６８；２６８０）が前記蒸気開口に隣接して設けられるように構成され、かつ浮遊電位で設けられるように構成され、
自己遮へい構造を有し、前記シールド装置を前記荷電粒子ビームＰＶＤ装置（２６；２６０）に装着するように構成された絶縁コネクタ（２７０）を具備するシールド装置。
基板支持体（３０；３００）と、
請求項１ないし７のいずれかに記載の荷電粒子ビームＰＶＤ装置（２６；２６０）と
を具備し、基板をコーティングするためのコーティングチャンバ。
前記基板支持体が、搬送経路（６０）に沿って１つまたは複数の前記基板を搬送するように構成された搬送系（３０）を備え、
前記荷電粒子ビームＰＶＤ装置が、互いに向かい合う２つの端部をもつ細長い蒸気開口を具備し、前記シールド装置が、前記端部のうちの一方に設けられた第１のシールド（２６６）および／または他方の端部に設けられた第２のシールド（２６８）を備え、
前記細長い蒸気開口が前記搬送経路を横切って位置するように、前記荷電粒子ビームＰＶＤ装置が前記コーティングチャンバに設けられている、請求項９に記載のコーティングチャンバ。
前記搬送経路（６０）が互いに向かい合う２つの境界を有し、
前記第１のシールドが前記搬送経路の一方の境界に面し、かつ前記第２のシールドが前記搬送経路の他方の境界に面するように、前記荷電粒子ビームＰＶＤ装置が前記コーティングチャンバに設けられている、請求項１０に記載のコーティングチャンバ。
コーティングチャンバ内の１つまたは複数の基板をコーティングする方法であって、
請求項１ないし７のいずれかに記載の荷電粒子ビームＰＶＤ装置（２６；２６０）を有する前記コーティングチャンバの基板支持体（３０；３００）に基板（１００）を設けるステップと、
前記荷電粒子ビームＰＶＤ装置（２６；２６０）から前記基板（１００）に向けてコーティング材料を分注するステップと
を具備する方法。
前記コーティングチャンバが請求項９ないし１１のいずれかに記載のコーティングチャンバである、請求項１２に記載の方法。