JP6805124B2 - 移動ターゲットを有するスパッタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、スパッタ装置の分野に関する。さらに詳細には、本発明は、大面積面、例えば、大面積基板または一緒になって大面積面を形成する小基板のアレイを被覆するためのスパッタシステム内において用いられるスパッタ装置に関する。

例えば、ディスプレイ（例えば、ＴＦＴディスプレイ）または電子素子を製造するために二次元面をスパッタするとき、典型的には、互いに異なる材料からなる少なくともいくつかの層を含む多数の層が堆積される。

これを達成するために、先行技術による解決策では、基板は、第１の材料の１つまたは複数の層が基板上に堆積される１つのスパッタチャンバから、異なる材料の１つまたは複数の層が同一基板上にスパッタされる他のスパッタチャンバに、物理的に移動されるようになっている。

１つのスパッタチャンバ内において、基板は、必ずしも必要ではないが、典型的には、スパッタリング中に実質的に静止して維持されている。実質的に静止している形態は、汚染パーティクルまたは欠陥を生成するパーティクルが被膜内に殆ど取り込まれないという利点を有しているが、複数のターゲットまたは大型の単一ターゲットを必要とし、このために、これらの複数のターゲットまたはこの大型の単一ターゲットを保持するスパッタ装置の二次元寸法も、基板の二次元寸法と同じかまたはそれよりも大きくなっている必要がある。スパッタされた被膜内の汚染パーティクルまたは欠陥を生成するパーティクルは、スパッタされた被膜の構造の欠陥をもたらすので、回避されるべきである。スパッタリング中に基板を移動させると、基板内における汚染パーティクルの濃度が増大することが知られている。典型的には、汚染パーティクルの大きさは、１０μｍから３０μｍの間である。

大面積面をスパッタするためのクラスタコーターに生じる課題は、得られる被膜の均一性にある。一般的には、基板の面積の全体にわたる厚みの分散の程度は、被膜の厚みの約１０％またはそれを超えている。

上記の要求を考慮すると、大面積面をスパッタするためのスパッタシステムには依然として改良の余地がある。

本発明の実施形態の目的は、良好なスパッタシステム、特に、大面積面をスパッタするための良好なスパッタシステムを提供することにある。大面積面は、単一の大面積基板であってもよいし、または一緒になって大面積面を形成し、一緒に被覆される小基板のアレイであってもよい。後者は、例えば、もし基板が、いったん被覆されたなら、最終製品に必要な小基板への切断にもはや適さない場合に有用である。大面積面、従って、大面積基板は、少なくとも３００ｍｍ×４００ｍｍ、例えば、１１００ｍｍ×１３００ｍｍ、１５００ｍｍ×１８００ｍｍ、現在では、最大で２９００ｍｍ×３２００ｍｍの大きさを有するものと規定されている。

上記の目的は、本発明の実施形態による方法および装置によって、達成されることになる。

第１の態様では、本発明は、真空チャンバ内において基板上に層を堆積するためのスパッタ装置であって、該層は、長さ方向における長さおよび幅方向における幅を有しており、長さ方向および幅方向は、互いに平行ではない、スパッタ装置を提供している。長さ方向および幅方向は、互いに直交していてもよい。スパッタプロセス中にスパッタチャンバ内において移動する基板の場合、長さ方向は、典型的には、移送の方向であってもよい。スパッタプロセス中にスパッタチャンバ内において実質的に移動しない静止基板の場合、長さ方向は、基板面の実質的に全体をターゲット材料によって被覆するようにターゲットが移動する方向である。最終的に堆積された層は、基板の任意の点において、層特性、例えば、制限されるものではないが、厚みを有している。このスパッタ装置は、
−第１の方向にある長軸を有する円筒ターゲットを各々が保持するように構成されている少なくとも１つのエンドブロックであって、円筒ターゲットは、平均放出方向において空間粒子放出分布をもたらすように意図されており、長軸は、基板の幅の全体に実質的に及んでいる、少なくとも１つのエンドブロックと、
−少なくとも１つの円筒ターゲットのその長軸を中心とする回転運動をもたらすための第１の駆動手段と、
−少なくとも１つのエンドブロックに第２の方向における並進運動を加え、これによって、第２の方向に沿った移動軌道の少なくともかなりの部分にわたってターゲット軸を平行に維持するための第２の駆動手段と、
を備え、第１および第２の駆動手段は、スパッタリング中に真空チャンバ内において同時に作動するように構成されている。

第２の駆動手段による移動は、ターゲットと基板との相対移動中にターゲットのスパッタ位置の投影によって基板上に画定される、基板上の曲線に沿って基板上に堆積された層の層特性が、所定の層特性偏り限界よりもわずかしか偏らないように、行なわれてもよい。ターゲットが基板の長さ方向に沿った第２の方向において移動するか、または基板自体が長さ方向に沿って移動する本発明の特定の実施形態では、前述の曲線は、基板への第２の方向の直角投影に対応する。このような場合、該投影の長さ方向におけるかなりの部分における層特性は、所定の層特性偏り限界よりもわずかしか偏らない。「長さ方向におけるかなりの部分」という用語は、長さ方向の少なくとも８０％、例えば、長さ方向の少なくとも９０％、例えば、長さ方向の少なくとも９５％、または長さ方向の全体を意味している。層特性偏り限界は、スパッタ層の均一性の程度を決定するものである。

第２の駆動手段によって、少なくとも１つのエンドブロックは、任意の三次元形状を取り得る移動軌道に沿って移動される。第２の駆動手段によって駆動される少なくとも１つのエンドブロックのこの三次元移動の能力によって、例えば、基板幅のいくつかの位置に配置されたターゲットを何度か基板長さに沿って移動させることによって、小形のターゲットによって大きい幅の基板を被覆する実際的な解決策をもたらすことができる。このような実施形態では、第２の駆動手段によって駆動される少なくとも１つのエンドブロックの移動は、例えば、基板の幅方向における一連の移動の繰り返しであってもよく、これによって、ターゲットを基板の特定の幅位置に位置決めし、続いて、長さ方向に沿った移動（例えば、基板の長さ方向に沿った移動または基板または基板移動方向を横断する方向に沿った移動）を行なうことができる。

特定の実施形態では、移動軌道は、好ましくは、平面内にあるが、本発明は、これに制限されるものではない。具体的な実施形態では、移動軌道は、殆どの場合、水平面内にあるが、本発明は、これに制限されるものではない。長さ方向は、第２の駆動手段によって加えられた運動（によって画定される）部分を含む移動面と平行の交差面の交差によって画定される、基板の一次元に沿った方向として画定されるとよい。特定の実施形態では、第２の駆動手段によって加えられた移動軌道は、第１の方向に沿った成分を有していてもよく、例えば、第１の方向にあってもよい。

典型的な実施形態では、ターゲットは、垂直方向に直立して配置され、基板も垂直方向に直立して配置されている。従って、本発明の実施形態では、基板の幅方向は、垂直方向と一致している。このような実施形態では、もし第２の駆動手段が少なくとも１つのエンドブロックに水平面内における運動を加えたなら、基板の長さ方向は、第２の駆動手段によって加えられた少なくとも１つのエンドブロックの移動によって画定された運動面と平行の水平交差面と基板との間の交差によって画定される、基板上の水平線である。代替的実施形態では、基板は、垂直方向に直立しているが、ターゲットは、水平位置に配置されており、この場合、第２の駆動手段は、少なくとも１つのエンドブロックに垂直面内の運動を加えることになる。このような場合、基板の幅方向は、水平方向に対応し、基板の長さ方向は、垂直方向に対応する。

代替的実施形態では、ターゲットは、鉛直方向から傾斜して配置されていてもよく、または水平位置に配置されていてもよい。このような位置であっても、移動軌道は、例えば、水平面または垂直面内にあればよく、長さ方向は、基板上の水平線または垂直線に沿って画定されるとよい。

第２の方向は、必ずしも必要ではないが、第１の方向と直交する方向に配向されていてもよい。第１の方向は、必ずしも必要ではないが、垂直方向であってもよい。

本発明の実施形態の利点は、大面積面、例えば、大面積基板または小基板のアレイ上に均一な被膜をスパッタするための効率的な方法およびシステムが提供されることにある。「均一な被膜」という用語は、層特性、例えば、厚みまたは光学的または電気的特性の均一な分布を有する被膜を意味している。従って、長さ方向におけるかなりな部分に沿って、基板上に付着された被膜は、所定の層特性偏り限界よりもわずかな偏りしか示さない層特性を有している。層特性偏り限界は、スパッタ層の均一性の限界を決定し、例えば、１０％未満、５％未満、２％未満、さらに１％未満であるとよい。適切な層特性偏り限界は、検討の対象である層特性の種類に依存する。場合によっては、付着された被膜の品質に有害な影響をもたらすことなく、他の層特性よりも大きな偏りが許容される特定の層特性も存在する。

本発明の実施形態の利点は、層特性、例えば、厚み、光学的または電気的特性、抵抗または透過率を均一に分布させると共に、汚染パーティクルまたは欠陥を生成するパーティクルの量を最小限に抑える大面積面のスパッタリングを可能にするシステムおよび方法が提供されることにある。本発明の実施形態の利点は、基板全体の一次元を横切るこのような層特性の均一な層特性が、第２の駆動手段を制御することによって、第１の駆動手段によって著しく影響されることなく、制御可能になっていることにある。

本発明の特定の実施形態では、例えば、基板が固定されている場合、第２の方向における移動によって、ターゲットを基板に沿って、例えば、制限されるものではないが、基板と平行に移動させることが可能である。本発明の実施形態の利点は、空間粒子放出分布の方向が維持されると共に、その位置が少なくとも一次元において変化可能になっていることにある。これによって、ターゲットと基板との相対移動中に基板上へのターゲットのスパッタ位置の投影によって画定される基板上の曲線に沿って、ターゲット材料を均一にスパッタすることが可能になる。特定の実施形態では、これによって、（第４の方向とも呼ばれる）基板上の第２の方向の直角投影に対応する方向において、ターゲット材料を基板上に均一にスパッタすることができる。ターゲットを基板に沿った第２の方向において移動させることによって、ターゲット材料は、第４の方向において基板面の全体にわたって堆積される。本発明の代替的実施形態では、例えば、基板がスパッタチャンバ内において移動する場合、ターゲットの第２の方向における移動によって、ターゲットを基板移動を横断する方向において移動させることができる。特定の実施形態では、これによって、基板とターゲットとの間の距離を一定に維持し、その結果、スパッタ材料を基板の長さ方向において基板上に均一に堆積することができる。

本発明の実施形態の利点は、第１の駆動手段が、ターゲットからの空間粒子放出分布を、位置または方向のいずれにおいても、実質的に変化させず、これによって、基板上のスパッタ層の長さ方向、例えば、第４の方向における層特性の分布の均一性に影響を及ぼさないことにある。第１の駆動手段は、ターゲットのその軸を中心とする回転運動をもたらすが、磁気システムの運動またはプラズマの運動をもたらすものではない。従って、第１の駆動手段の回転運動は、プラズマを生じさせる磁場に影響を与えるものではなく、従って、第１の駆動手段の回転運動は、スパッタ分布に影響を与えるものではない。本発明の実施形態では、ターゲットの利用率は、第１の駆動手段によってターゲットを回転させることによって高めることができる。これによって、第１の駆動手段は、基板の長さ方向、例えば、第４の方向に沿った層特性の分布の均一性に影響を及ぼさないという利点がもたらされる。例を挙げると、本発明の実施形態によるスパッタ装置によってスパッタリングを行うとき、基板の面積の全体にわたる被膜の厚みの分散の程度は、被膜の厚みの１０％未満、好ましくは、５％未満、さらに好ましくは、３％未満である。被膜の厚みのバラツキは、付随する特性、例えば、抵抗率のバラツキを生み出すことになる。従って、もし均一な厚みを有する被膜が実現されたなら、有利である。本発明の実施形態では、汚染パーティクルまたは欠陥を生成するパーティクル（例えば、ミクロンレベルのパーティクル）の濃度は、基板が移動するシステムにおけるパーティクルの濃度よりも小さい。ある大きさのパーティクルが被膜の品質に影響を与えるかどうかは、用途（例えば、ＴＦＴバックプレーン）に依存する。

本発明の実施形態の利点は、基板を移動させる必要がないことにある。基板の移動は、基板上の堆積被膜内に取り込まれる汚染パーティクルまたは欠陥を生成するパーティクルをもたらす主原因である。基板の全体にわたって均一な被膜を得るために、基板を並進または回転させる必要がない。しかし、本発明の実施形態によれば、基板の移動が排除されるものではない。

本発明の実施形態の利点は、管状ターゲットまたは回転可能なターゲットとも呼ばれる円筒ターゲットを用いることができることにある。このようなターゲットは、平面ターゲットと比較して効率の点において有利である。磁石を移動させない典型的な平面ターゲットは、２０％から３５％の間の材料利用率を有している。磁石を移動させる平面マグネトロンは、４０％から５５％の間の材料利用率を達成することができる。しかし、この特別の例の場合、このような平面マグネトロンシステムにおける磁石移動の効果は、本発明に対する第１の駆動手段の効果と一致する。平面マグネトロンシステムにおける磁石移動の場合、第２の方向における移動の効果は、磁石の移動によって阻害され、第２の駆動手段が単独で第２の方向における層の均一性を制御することができない。これは、第１の駆動手段によるターゲットの運動が基板の長さ方向における層の均一性に影響を及ぼさない本発明と異なっている。

第１の駆動手段による作動によれば、長軸を中心とする回転を与える円筒マグネトロンは、典型的には、７０％を越えるターゲット材料利用率、さらに最大９０％のターゲット材料利用率を有している。回転可能なターゲットの他の利点は、
−ターゲット寿命中に（溝が形成されないことによって）材料フラック角の変化がなく、これによって、ターゲットが、取換えのための保守が必要とされるまで、極めて長く利用することができるという利点、
−より効率的な冷却を行い、各ターゲット領域を限られた時間だけ高温プラズマ区域に曝すようになっていることによって、より高い電力レベルおよび迅速な堆積を可能にし、定められたコーター投資に対してより高い処理能力をもたらすことができるという利点、
−材料の周方向の利用可能性によって、同様の寸法のターゲット幅に対してより多くの材料在庫が可能になるという利点、
−ターゲットへの再堆積が存在しないことによって、反応過程がより安定するという利点、および
−ＡＣスパッタリングにおいて陽極として作用するので、さらに効率的であるという利点、
を有している。

本発明の実施形態、特に、基板が固定されている実施形態の利点は、エンドブロックが第２の方向において移動することができる距離が、もしこの第２の方向が実質的に基板の長さ方向にあるなら、２００ｍｍから６０００ｍｍの間、好ましくは、５００ｍｍから３０００ｍｍの間にあることにある。単一マグネトロンの典型的な幅は、約２００ｍｍである。最大のガラス長さの標準は、６０００ｍｍである。従って、第２の方向における移動は、実質的に基板の長さ方向に沿っており、最大６０００ｍｍを越える移動によって、ターゲットを最大の標準ガラス長さを横切ってかつ超えて移動させることが可能である。もし円筒ターゲットが５００ｍｍの距離にわたって実質的に基板の長さ方向に沿った第２の方向において移動可能であるなら、Ｇｅｎ３ガラス基板を横断することができる。もし円筒ターゲットが、３０００ｍｍの距離にわたって、実質的に基板の長さ方向に沿った第２の方向に移動可能であるなら、Ｇｅｎ８ガラス基板を横断することができる。本発明の実施形態の利点は、実質的に基板の長さ方向に沿った第２の方向におけるエンドブロックの移動が必ずしも直線運動に限らないことにある。基板が固定された本発明の実施形態では、もし第２の方向が湾曲していたなら、有利である。いくつかの実施形態では、このような湾曲は、湾曲基板の湾曲と平行であるとよい。これらの実施形態では、ターゲットと基板との間の距離は、ターゲットを第２の方向に沿って移動させるとき、常に同じである。しかし、平面基板の場合においても、場合によっては、もし少なくとも１つのエンドブロックの移動が湾曲しているかまたは湾曲部分を含むなら、有利なことがある。代替的に、第２の方向は、必ずしも基板の長さ方向に沿っている必要がなく、例えば、基板の幅方向に沿っていてもよい。特定の実施形態では、第２の方向における移動は、基板の長さ方向に沿った移動と基板の幅方向に沿った移動との組合せであってもよい。

本発明の実施形態、特に基板が移動する実施形態の利点は、エンドブロックが、任意の基板形状の深さのバラツキを解消するのに十分な距離にわたって、第２の方向において移動することができることにある。これによって、基板とターゲットとの間の距離を一定に維持し、長さ方向に沿って均一な層特性を有する層を基板上により容易に堆積することができる。本発明の実施形態、特にターゲットが基板の全幅よりも短い実施形態の利点は、エンドブロックを、別々のステップによって、第２の方向において基板の全幅を覆うのに十分な距離にわたって移動させることができることにある。

本発明の実施形態では、第２の駆動手段は、第２の方向に沿って移動する円筒ターゲットに一定速度を加えるようになっている。代替的実施形態では、第２の方向における円筒ターゲットの速度は、必ずしも一定である必要がない。興味深い手法として、第２の駆動手段によって加えられる可変速度が、長さ方向における均一性に影響を及ぼすようになっていてもよい。第２の駆動手段によって加えられる移動の速度は、スパッタされる基板の形状および湾曲および／または基板とターゲットとの間の距離に依存して、可変になっていてもよい。

本発明の実施形態、特に基板が固定されている実施形態におけるスパッタ装置では、第２の駆動手段は、エンドブロックの幅の２倍を越える長さにわたって、少なくとも１つのエンドブロックに第２の方向における運動を加えるように構成されていてもよい。第２の駆動手段は、基板の実質的に全長にわたって、少なくとも１つのエンドブロックに第２の方向における運動を加えるように構成されていてもよい。

本発明の実施形態では、「第２の方向に沿った移動軌道のかなりの部分」という用語は、移動軌道の少なくとも５０％、例えば、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％として定義されている。基板が固定されている実施形態では、これは、被覆される表面の長さ方向、例えば、第４の方向における一次元の少なくとも５０％、例えば、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％に対応する。

本発明の特定の実施形態によるスパッタ装置では、第２の駆動手段は、少なくとも１つのエンドブロックに第２の方向における運動を加え、これによって、第２の方向における１００％の移動にわたって、ターゲット軸をその元の位置と平行に維持するように構成されている。代替的実施形態では、第２の駆動手段は、少なくとも１つのエンドブロックに第２の方向における運動を加え、これによって、エンドブロックが基板の前にあるとき、かつ、必ずしも必要ではないが、エンドブロックが基板から離れた位置にあるとき、ターゲット軸を平行に維持するように構成されていてもよい。従って、この場合、第２の方向に沿った移動軌道の少なくともかなりの部分に沿って平行に維持されるターゲット軸の方向は、必ずしもターゲット軸の元の位置と平行でなくてもよいし、その最終位置と平行でなくてもよいが、それらの位置と平行であってもよい。

本発明の実施形態によるスパッタ装置では、第１の駆動手段は、真空条件下で作動可能になっていてもよいし、または第２の駆動手段によって少なくとも１つのエンドブロックと一緒に移動することができる密封ボックス内に設けられていてもよい。

本発明の実施形態の利点は、第１の駆動手段が真空チャンバ内において作動可能になっており、従って、真空チャンバ内において少なくとも１つのエンドブロックと一緒に移動しながら、１つまたは複数のエンドブロックに取り付けられた円筒ターゲットに回転運動をもたらすことが可能になっていることにある。

本発明の他の実施形態の利点は、真空内において作動可能な高価な駆動手段が必要ではないことにある。この利点は、第１の駆動手段を密封ボックス内に設けることによって達成されることになる。

本発明の実施形態の利点は、スパッタされた被膜の均一性に関して、第１の駆動手段によるターゲットの回転運動が、ターゲットの第２の方向における運動に干渉しないことにある。本発明の実施形態では、第１の駆動手段は、ターゲットからの空間粒子放出分布を実質的に変化させないように構成されており、第２の駆動手段は、空間粒子放出分布の方向を維持するように構成されている。

本発明の実施形態によるスパッタ装置は、少なくとも１つの円筒ターゲットを備えており、該少なくとも１つの円筒ターゲットは、エンドブロックと円筒ターゲットとの間を密封するためのシールを備える少なくとも１つのエンドブロック上に取り付けられている。本発明の実施形態の利点は、スパッタチャンバ内の真空を維持しながら、円筒ターゲットを第１の駆動手段によって回転することができることにある。

本発明の実施形態によるスパッタ装置は、壁を有するスパッタチャンバをさらに備えており、該スパッタチャンバ内に実質的に静止して配置された基板が設けられており、第１の方向は、基板と実質的に平行、例えば、平行になっている。スパッタ装置は、スパッタチャンバ壁とエンドブロックを第２の方向において移動させるための手段との間を密封するための第２のシールを備えていてもよく、エンドブロックを移動させるための該手段は、第２の駆動手段によって駆動されるように構成されていてもよい。本発明の実施形態の利点は、第２のシールが、スパッタチャンバ内の真空を維持しながら、エンドブロックを第２の方向において移動させることを可能にすることにある。本発明の代替的実施形態によるスパッタ装置は、壁を有するスパッタチャンバを備えていてもよく、該スパッタチャンバ内において、基板が移動されるようになっていてもよく、第１の方向は、基板の幅方向と実質的に平行、例えば、平行になっている。

本発明の実施形態によるスパッタ装置は、複数のエンドブロックを備えており、少なくとも第１のエンドブロックは、少なくとも１つの第１の円筒ターゲットを保持するように構成されており、第２のエンドブロックは、少なくとも１つの第２の円筒ターゲットを保持するように構成されている。

本発明の実施形態の利点は、２種以上の材料からなる被膜を１つまたは複数の基板上にスパッタすることができることにある。本発明の実施形態の利点は、多数の材料を１つのプロセスステップによって、すなわち、真空チャンバ内の真空を遮断することなく、被覆することができることにある。例えば、本発明の特定の実施形態では、１つまたは複数の基板をクラスタコーターのように１つのスパッタ装置から他のスパッタ装置に移動させる必要がない、しかし、本発明の実施形態は、互いに異なる層を積層するためにクラスタコーターの使用を排除するものではない。加えて、多くの用途では、少なくとも一回繰り返されるある特定の材料の層を含む多数の層（３層以上）からなる積層被膜が設けられるようになっている。典型的な反射防止積層被膜は、４つ以上の層からなっており、該積層内において、２つの材料の層が厚みを変えて繰り返されている。

本発明の実施形態によるスパッタ装置は、円筒ターゲット内に配置された長手方向磁石機構を駆動するための第３の駆動手段を備えている。本発明の実施形態では、第３の駆動手段によって、基板への第１の方向の直角投影に対応する基板表面の方向において基板上にスパッタされる層の均一性を規定することができる。

長手方向磁石機構は、円筒ターゲット内に配置されるときに第１の方向に配向される。長手方向磁石機構は、磁石機構の長さに沿った複数の磁石構造を備えていてもよく、磁石構造は、ターゲット面に近づくかまたはターゲット面から離れるように、第３の駆動手段によって並進運動されることが可能になっている。この並進運動は、磁石機構の長さに沿った複数の磁石構造の１つ以上の磁石構造に加えられるようになっていてもよい。磁石構造の回転運動は、第１の方向に沿った１つ以上の限られた部分にのみまたは大きな部分に加えられてもよいし、または磁石機構の全体に沿って加えられてもよい。第１の方向に沿って、互いに異なる磁石構造が、個別に移動されてもよいし、または多数の磁石構造が一緒に移動されてもよい。第１の方向に沿った磁石機構の個々の部分において、種々の並進運動が種々の磁石構造に平行に加えられてもよい。これによって、磁石機構を局部的に変化させ、第１の方向に沿ったターゲットのある区域における空間粒子放出分布を変更することができ、例えば、振幅において変化させることができる。第３の駆動手段は、局部的なフラックス強度を変化させるようになっていてもよいが、他の方法によって角分布を局部的に変化させるようになっていてもよい。本発明の実施形態の利点は、第３の駆動手段を用いて個々の磁石構造を移動させることによって、基板への第１の方向の直角投影の方向における基板の均一性を修正することができることにある。

本発明の実施形態の利点は、磁石構造の並進運動以外に、第４の駆動手段によって加えられる磁石構造の回転運動も可能であることにある。これによって、磁石構造をターゲットの長軸を中心として回転させることができる。第４の駆動手段は、磁気を全体的に変化させ、これによって、空間粒子放出分布の方向を、例えば、第１の方向と平行の軸に沿って回転させるように、変化させることができる。磁石構造の回転は、プラズマ方位を変化させ、従って、ターゲットのスパッタ挙動を変化させる。回転運動は、磁石機構の長さに沿って複数の磁石構造の１つ以上の磁石構造に加えられることが可能である。磁石構造の回転構造は、第１の方向に沿った１つ以上の限られた部分にのみまたは大部分に加えられてもよいし、または磁石機構の全体に沿って加えられてもよい。第１の方向に沿って、種々の磁石構造が個別に回転されてもよいし、または多数の磁石構造が一緒に回転されてもよい。第１の方向に沿った磁石機構の個別の部分において、種々の回転運動が種々の磁石構造に平行に加えられてもよい。また、並進運動および回転運動の組合せが、個別にまたは組合せて磁石構造に加えられもよい。

磁石構造の並進運動および磁石構造の回転運動の両方が同一の磁石バーに加えられてもよいし、またはこれらの運動の１つのみが加えられてもよい。

本発明の実施形態の利点は、プラズマの方位および／または強度を基板へのスパッタリング中に修正することができることにある、これは、スパッタリング中に磁石構造の位置を磁石機構に沿って修正することによって、行なうことができる。

本発明の実施形態の利点は、基板上のスパッタされた被膜の第４の方向における層特性、例えば、厚みの均一性を第３および／または第４の駆動手段を用いて修正することができることにある。これは、第２の駆動手段によって生じた運動と組合せかつ同期させることによって、行われる。いずれにしても、本発明の実施形態によれば、第１の駆動手段によって少なくとも１つのターゲットに加えられる運動は、長さ方向における層特性、例えば、厚みの均一性に影響を与えることがない。

本発明の実施形態によるスパッタ装置は、１つまたは複数のエンドブロックを保持するように構成された陰極アセンブリを備えていてもよい。各陰極アセンブリは、円筒ターゲットをアレイ形態、例えば、カルーセル形態になるように取り付けるように構成されている。１つまたは複数の特定の円筒ターゲットを基板に向かって配向させ、スパッタリング中に電力供給するように選択することができる。

本発明の実施形態の利点は、１つのプロセスステップによって（すなわち、ターゲット材料を変更するために、スパッタチャンバを開き、真空を解除することなく）、多数の異なる材料を基板上にスパッタすることができることにある。さらに、複合積層被膜を比較的大きい二次元面上に、該表面を移動させることなく、極めて均一に堆積させることができる。

本発明の実施形態によるスパッタ装置は、制御装置を備えており、該制御装置は、
−第２の方向における少なくとも１つのエンドブロックの速度、および／または
−少なくとも１つの円筒ターゲットに印加される電力、および／または
−少なくとも１つの円筒ターゲットの回転速度、および／または
−少なくとも１つの円筒ターゲット内の磁石バーの位置、および／または
−少なくとも１つの円筒ターゲットおよび／または基板に近い種々のガス種のガス流量および／または分圧分布
を制御するように構成されている。

被膜層または積層の特定の特性、例えば、厚みの均一性を制御するための制御パラメータを中央制御装置から制御することができると、有利である。

本発明の実施形態の利点は、単一の制御装置によって、第１の円筒ターゲットの運動を第２の円筒ターゲットの運動と同期させることができることにある。

本発明の特定の実施形態によるスパッタ装置では、第２の駆動手段によって加えられる第２の方向における少なくとも１つのエンドブロックの運動は、直線運動である。

本発明の特定の実施形態によるスパッタ装置では、第２の方向に沿った少なくとも１つのエンドブロックの速度は、一定である。

第２の態様では、本発明は、基板を真空チャンバ内において基板をスパッタするための方法を提供している。基板は、長さ方向における長さおよび幅方向における幅を有している。基板は、実質的に静止して配置されていてもよいし、またはスパッタリング中に移動してもよい。この方法は、円筒ターゲットを第１の方向に配向された長軸を中心として回転させると共に、円筒ターゲットを第２の方向において移動させるステップを含んでいる。第２の方向における移動は、ターゲットと基板との間の相対運動中にターゲットのスパッタ位置の投影によって基板上に画定される、基板上の曲線に沿って基板上に堆積された層の層特性が、所定の層特性偏り限界よりもわずかしか偏らないように、行われる。第２の方向は、必ずしも必要ではないが、第１の方向と直交していてもよい。第２の方向は、必ずしも必要ではないが、基板の長さ方向に沿っていてもよい。第２の方向の移動は、ターゲットと基板との間の距離がスパッタリング中に一定であるように行なわれてもよい。第２の方向における移動は、基板上にスパッタされた層の基板の表面上の第４の方向における均一性を規定することになる。第１の駆動手段による運動は、第２の駆動手段が静止している基板の均一性に影響を及ぼす方向（第４の方向）において基板にスパッタされた層の均一性に影響を与えるものではない。

この方法が固定された基板、従って、スパッタリング中に移動しない基板に適用される特定の実施形態の利点は、基板を移動させることなく、大面積面を円筒ターゲットによって被覆することができることにある。基板の移動は、スパッタされた被膜内に取り込まれる汚染パーティクルまたは欠陥を生成するパーティクルをもたらす主原因である。本発明の特定の実施形態の利点は、円筒ターゲットの回転によって、スパッタされるターゲット材料の使用に関して、ターゲットを高効率でスパッタすることができることにある。仮にターゲットが基板幅より小さくても、エンドブロックを三次元軌道において基板幅に沿って移動させることができるので、ターゲットを基板幅に沿った種々の位置に続けて配置することによって、別々のステップによって基板の全体を被膜によって被覆することが可能である。

この方法が移動基板、従って、スパッタリング中に移動する基板に適用される本発明の実施形態の利点は、扱いにくい形状、すなわち、非直線運動に沿って移送される形状、または基板面と（任意選択的に固定された）ターゲット面との間に可変間隔を有する形状を有する基板上であっても、均一な層特性を有する層をスパッタすることができることにある。

本発明の実施形態による方法は、円筒ターゲットの内側において磁石構造を移動させることをさらに含んでいる。円筒ターゲットの内側の磁石構造の運動は、並進運動であってもよい。この並進運動では、磁石のバーに沿った種々の磁石構造は、ターゲット面に近づくかまたはターゲット面から離れるように、「上下に］移行されるようになっている。本発明の実施形態の利点は、これによって、第１の次元に沿った被膜の特性の均一性を制御することができる。並進運動は、磁石機構の長さに沿って複数の磁石構造の１つ以上の磁石構造に加えることができる。磁石構造の並進運動は、第１の方向に沿った１つ以上の限られた部分のみまたは大部分に加えられてもよいし、または磁石機構の全体に沿って加えられてもよい。第１の方向に沿って、種々の磁石構造が個別に移動されてもよいし、または多数の磁石構造が一緒に移動されてもよい。第１の方向に沿った磁石機構の個別の部分において、種々の並進運動が種々の磁石構造に平行に加えられてもよい。

円筒ターゲットの内側の磁石構造の運動は、円筒ターゲットの長軸を中心とする回転運動であってもよい。これによって、磁場の再配向、従って、スパッタパラメータの補正が可能になる。この回転運動は、磁石機構の長さに沿った複数の磁石構造の１つ以上の磁石構造に加えられてもよいし、第１の方向に沿った１つ以上の限られた部分のみまたは大部分に加えられてもよいし、または磁石機構の全体に沿って加えられてもよい。第１の方向に沿って、種々の磁石構造が個別に回転されてもよいし、または多数の磁石構造が一緒に回転されてもよい。第１の方向に沿った磁石機構の個別の部分において、種々の回転運動が種々の磁石構造に平行に加えられてもよい。

円筒ターゲットの内側の磁石構造の並進運動および回転運動は、個別に加えられてもよいし、または同時に加えられてもよい。

本発明の実施形態による方法では、第１のステップにおいて、少なくとも１つの第１の円筒ターゲットからなる一組が、スパッタチャンバの第２の方向において移動され、第２のステップにおいて、少なくとも１つの第２の円筒ターゲットからなる一組が、スパッタチャンバの第２の方向において移動されるようになっている。本発明の特定の実施形態の利点は、基板を移動させることなく、かつ真空チャンバ内の真空を遮断することなく、多層積層を基板に堆積することができることにある。本発明の実施形態の利点は、少なくとも１つの第１の円筒ターゲットからなる組を、少なくとも１つの第２の円筒ターゲットからなる組と同じまたは異なるステップおよび／または速度条件下において、第２の方向において移動させることができることにある。

第３の態様では、本発明は、スパッタ装置の真空チャンバ内において少なくとも１つの円筒ターゲットの運動を制御するための制御装置であって、第１の成分からなる運動は、第１の方向に配向された長軸を中心とする回転運動であり、同時に生じる第２の成分は、第２の方向における並進運動であり、これによって、第２の方向に沿った移動軌道の少なくともかなりの部分にわたって、ターゲット軸が平行に維持されるようになっている、制御装置を提供している。円筒ターゲットは、平均放出方向において空間粒子放出分布をもたらすように構成されている。回転運動は、ターゲットからの空間粒子放出分布を実質的に変化させるものではない。同時に、第２の運動は、空間粒子放出分布の方向を維持しながら、その位置を少なくとも１つの次元において変化させる。本発明の実施形態によれば、ターゲットのこのような同時に生じる回転運動および並進運動によって、ターゲットと基板との間の相対運動中にターゲットのスパッタ位置の投影によって画定される、基板上の曲線に沿った層特性が、所定の層特性偏り限界よりもわずかに偏るように、基板上に層を堆積することができる。第２の方向は、必ずしも必要ではないが、第１の方向と直交していてもよい。第２の方向は、必ずしも必要ではないが、基板の長さ方向に沿っていてもよい。第２の方向は、基板の幅方向と実質的に直交していてもよい。

本発明の特定の態様および好ましい態様は、添付の独立請求項および従属請求項に記載されている。従属請求項の特徴は、必要に応じて、該請求項に明示的に記載されているものに限らず、独立請求項の特徴および他の従属請求項の特徴と組み合されてもよい。

本発明の上記の態様および他の態様は、以下に述べる実施形態を参照すれば、明らかになるだろう。

円筒ターゲットがそれぞれ取り付けられた２つのエンドブロックを備える本発明の実施形態によるスパッタ装置の略側面図である。 本発明の実施形態によるスパッタ装置の略上面図である。 本発明の代替的実施形態によるスパッタの略図である。 本発明のさらに他の実施形態による２つのエンドブロックを備えるスパッタ装置の略図である。 本発明の実施形態によるベローズを備えるスパッタ装置の略図である。 複数のターゲットを第２の方向において同時に移動させることができる本発明の実施形態によるスパッタ装置の略図である。 本発明の実施形態によるターゲットが異なって配置されている図６と同じ図である。 本発明の実施形態による複数のエンドブロックが取り付けられた陰極アセンブリの略図である。 本発明の実施形態によるスパッタ装置を操縦するための制御装置およびコンピュータを備えるスパッタ装置の略図である。 本発明のさらに他の実施形態によるスパッタ装置の略図である。 本発明の実施形態による基板の前方におけるエンドブロックの移動軌道の略図である。 本発明の代替的実施形態による基板の前方におけるエンドブロックの移動軌道の略図である。 本発明の実施形態によるスパッタ装置の略図である。 移動基板と共に用いられる本発明の実施形態の略三次元図である。 連続する種々の位置にあるターゲットが示されている、移動基板に関する本発明の実施形態を示す図である。 図１４に示されている機構におけるターゲット−基板距離の特定の構成に対する層厚み測定の絶対値および相対値を示す図である。 本発明の実施形態によって使用可能なバッチコーターの種々の実施形態を示す図である。 種々の組合せ機構および対応する長さ方向、幅方向、および第１，第２，および第４の方向を示す図である。

図面は、単なる概略図にすぎず、制限するものではない。図面において、要素のいくつかの大きさは、例示の目的のために、誇張され、縮尺通りに描かれていないことがある。

請求項におけるどのような参照番号も、範囲を制限すると解釈されるべきではない。

種々の図面において、同一の参照番号は、同一または同様の要素を指すものとする。

以下、いくつかの図面を参照して、本発明を特定の実施形態に関して説明するが、本発明は、これらに制限されるものではなく、請求項によってのみ制限される。記載される図面は、単なる概略図にすぎず、制限するものではない。図面において、要素のいくつかの大きさは、例示の目的のために、誇張され、縮尺通りに描かれていないことがある。寸法および相対的な寸法は、本発明の現実の実施化に対応していない。

さらに、実施形態の説明および請求項における「第１の（first）」、「第２の（second）」、などの用語は、同様の要素を識別するために用いられ、必ずしも、時間的、空間的、順位付け、などの順序を記述するために用いられていない。このように用いられる用語は、適切な状況下で置換え可能であること、および本明細書に記載されている本発明の実施形態を本明細書に記載または図示されている順序以外の順序で操作することができることを理解されたい。

さらに、実施形態の説明および請求項における「上」、「下」などの用語は、叙述的な目的のために用いられ、必ずしも、相対位置を記述するために用いられていない。このように用いられる用語は、適切な状況下で置換え可能であること、および本明細書に記載されている本発明の実施形態を本明細書に記載または図示されている方位以外の方位において操作することができることを理解されたい。

請求項に用いられる「〜を備える（comprising）」という用語は、その後に挙げられる手段に制限されると解釈されるべきではなく、他の要素または他のステップを排除するものではないことに留意されたい。すなわち、この用語は、記述された特徴部、完全体、ステップ、または構成要素の存在をその通りに特定するように解釈されるべきであるが、１つまたは複数の他の特徴部、完全体、ステップ、または構成要素、またはそれらの群の存在または追加を排除するものではない。従って、「手段Ａ，Ｂを備える装置」という表現の範囲は、構成要素Ａ，Ｂのみからなる装置に制限されるべきはない。このような表現は、本発明に関して、該装置の単なる関連する構成要素がＡおよびＢであることを意味している。

本明細書を通じて「一実施形態（one embodiment）」または「ある実施形態（an embodiment）」という語句は、該実施形態に関連して記述されている特定の特徴、構造、または特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれていることを意味している。従って、本明細書を通じて、種々の箇所において「一実施形態における」または「ある実施形態における」という語句が現れた場合、該語句は、必ずしも、全て同一の実施形態に対して言及しているとは限らない。さらに、当業者であれば、この開示から明らかなように、特定の特徴、構造、または特性は、１つまたは複数の実施形態においてどのような適切な形態で組み合されてもよい。

同様に、本発明の例示的な実施形態の説明において、本発明の種々の特徴は、場合によっては、開示を合理化し、種々の発明態様の１つまたは複数の理解を促すために、単一の実施形態、単一の図面、またはその説明において、一緒にされていることがあることを理解されたい。しかし、この開示の方法は、請求項に記載されている発明が、各請求項に明記されている特徴よりも多くの特徴を必要とすることを意図していると解釈されるべきではない。むしろ、以下の請求項が記載しているように、発明態様は、以下に開示される単一の実施形態の全ての特徴よりも少ない特徴しか含んでいない。従って、実施形態の詳細な説明に続く請求項は、この実施形態の詳細な説明に明示的に含まれており、各請求項は、本発明の個別の実施形態として自立している。

さらに、本明細書に記載されているいくつかの実施形態は、他の実施形態に含まれる他の特徴以外のいくつかの特徴を含んでいるが、当業者によって理解されるように、種々の実施形態の特徴の組合せは、本発明の範囲内に含まれ、種々の実施形態を構成することが意図されている。例えば、以下の請求項において、請求項に記載の実施形態のいずれも、どのような組合せで用いられてもよい。

本明細書の実施形態の説明において、多くの特定の細部が記載されている。しかし、本発明の実施形態は、これらの特定の細部を用いることなく実施されてもよいことを理解されたい。他の例では、周知の方法、構造、および技術は、この説明の理解を不明瞭にしないために、詳細に示されていない。

以下、本発明の特定の実施形態について説明する。これらの実施形態では、第２の方向が特定の方位を取るようになっている。しかし、本発明は、記載される実施形態に制限されず、詳細に説明されない実施形態、例えば、第２の方向が第１の方向と平行であるかまたは第１の方向に沿った成分を有する実施形態も本発明の一部を構成し、添付の請求項に含まれることに留意されたい。

本発明の実施形態は、スパッタシステム内において用いられるスパッタ装置に関するものである。スパッタシステムは、スパッタコーター、例えば、「クラスタコーター（cluster coater）」式のコーターであるとよい。クラスタコーターは、種々のプロセスモジュールを中央処理（または取扱）チャンバに対して任意の所望の形態で配置することができるコーティングシステムである。

本発明の実施形態において「静止シール（static seal）」という用語が用いられる場合、該用語は、互いに対して移動しない２つの表面間の接触部を密封することを可能にする手段を指している。

本発明の実施形態において「動的シール（dynamic seal）」という用語が用いられる場合、該用語は、互いに対して移動する２つの表面間の接触部を密封することを可能にする手段を指している。

二種類のシールによって、シールの片側に真空を維持し、シールの他の側に大気圧を維持することが可能になる。

本発明の実施形態において「第１の方向」という用語が用いられる場合、該用語は、エンドブロックに取り付けられた円筒ターゲットの長軸の方向を指している。本発明の実施形態において、第１の方向は、基板と平行である。基板の表面上の対応する方向、すなわち、基板の表面上の第１の方向の直角投影は、「第３の方向」と呼ばれる。第１の方向は、垂直方向であるとよい。

本発明の実施形態において「第２の方向」という用語が用いられる場合、該用語は、ターゲットの並進運動の方向を指している。第２の方向における移動は、例えば、実質的に静止している基板（スパッタリング中に実質的に移動しない基板）の場合のみならず、移動する基板の場合においても、基板に沿った移動であるとよい。本発明の実施形態において、第２の方向は、基板と平行であり、例えば、（基板が第２の方向において湾曲しているときであっても）基板の長さまたは幅に沿っている。しかし、本発明は、以下に説明するように、これに制限されるものではない。代替的に、第２の方向における移動は、基板を横断する移動であってもよく、または例えば、スパッタリング中にスパッタチャンバ内を移動する基板の場合、例えば、基板移動方向と直交する移動であってもよい。基板または基板移動方向を横断するこのような移動は、ターゲットと基板との間の距離を一定に維持するために行なわれるとよい。本発明の実施形態では、第２の方向における移動は、基板に沿った移動と基板または基板移動方向を横断する移動との組合せであってもよい。本発明の特定の実施形態では、制限されるものではないが、第２の方向は、第１の方向と直交している。もし第２の方向が基板に沿っているなら、基板の表面上の対応する方向、すなわち、基板の表面上の第２の方向の直角投影は、「第４の方向」と呼ばれる。第４の方向は、水平方向であるとよい。もし第２の方向が基板または基板移動方向を横断しているなら、移動基板上のこの第２の方向の移動の直角投影は、基板上の第４の方向に沿った曲線である。基板上の曲線は、ターゲットと基板との間の相対移動による基板上のターゲットの特定のスパッタ位置の投影によって画定されるとよい。

第２の駆動手段によって、少なくとも１つのエンドブロックは、必ずしも必要ではないが、実質的に平面内に位置する移動軌道に沿って移動する。この場合、第２の方向は、この面内にある。特定の実施形態では、移動軌道は、水平面内にある傾向にあるが、本発明は、これに制限されるものではない。基板の「長さ方向」は、第２の駆動手段によって加えられた移動によって画定された移動平面と平行の交差面の交差によって画定される基板の一次元に沿った方向として画定されるとよい。特定の実施形態では、本発明は、これに制限されず、長さ方向は、第２の駆動手段によって加えられた少なくとも１つのエンドブロックの移動によって画定された移動面と平行の水平交差面と基板との間の交差によって画定される基板上の水平線に対応するようになっていてもよい。

本発明の実施形態において、「幅方向」という用語が用いられる場合、該用語は、ターゲットの長軸によって実質的に覆われる方向を指している。基板とターゲットとの種々の組合せ機構が図１９に示されている。この図は、幅方向Ｗおよび長さ方向Ｌ、ならびに第１、第２、および第４の方向を示している。ただし、本発明は、これに制限されるものではない。第１の実施形態は、水平に配置された基板および水平に配置されたターゲットを示している。次の３つの実施形態は、垂直方向に取り付けられた基板と、垂直方向に取り付けられたターゲット、垂直方向から傾斜したターゲット、および水平方向に配置されたターゲットとの組合せを示している。最後の実施形態は、垂直方向に取り付けられているが水平方向において湾曲している基板と、垂直方向に配置されたターゲットとを示している。

本発明の実施形態では、ターゲットと基板との間に相対運動が存在している。これは、基板を静止して保持し、ターゲットを基板の長さ方向に沿って移動させることによって得られてもよいし、またはスパッタチャンバ内において基板を移動させ、ターゲットを固定位置に維持することによって得られてもよい。また、ターゲットおよび基板の両方をスパッタチャンバ内において移動させる組合せも可能である。

本発明の実施形態において、「エンドブロック」という用語が用いられる場合、該用語は、ターゲットチューブを回転可能に保持する手段であって、ターゲットチューブを回転させ、ターゲットチューブに電力供給すると共に、冷却液をターゲットに送給しかつ冷却液をターゲットから排出する手段を指している。さらに、スパッタプロセスは、通常、低圧で行なわれので、エンドブロックは、真空の完全性を維持しなければならない。

本発明の実施形態において、「被膜の厚み」という用語が用いられる場合、該用語は、基板表面と直交する方向において測定される基板上の１点における厚みを指している。本発明の実施形態において、「被膜または層の第３／第４の方向における均一性」という用語が用いられる場合、該用語は、第３／第４の方向における被膜の特性の制御された均一性を有する被膜を指している。この制御された均一性は、基板上の第２の方向の直角投影の長さ方向のかなりの部分に沿った基板上の堆積層の層特性が、所定の層特性偏り限界よりもわずかしか偏らないことを意味している。「基板上への第２の方向の直角投影」という用語は、スパッタ運転中に、第２の方向に移動するターゲットの点を静止基板または移動基板に投影することによって、基板面に形成される曲線を指している。

特性は、例えば、厚み、光学的または電気的特性、抵抗、透過率であるとよい。偏りは、１０％以下、例えば，５％以下、例えば、２％以下であるとよい。本発明の実施形態において、「被膜の均一性」という用語が用いられる場合、該用語は、「被膜の特性の分布の均一性」と等価である。

本発明の実施形態において、「基板」という用語が用いられる場合、該用語は、被覆される任意の種類の表面を指している。基板は、平面であってもよいし、または湾曲していてもよい。湾曲は、一次元のものであってもよいし、または複数の次元のものであってもよい。本発明は、特に被覆される大面積表面に有用である。しかし、本発明は、これに制限されるものではない。被覆される表面は、単一の表面、例えば、大面積基板からなっていてもよいし、または複数の表面、例えば、アレイ状に配置された複数の小基板から構成されていてもよい。アレイは、規則的でもよいし、または不規則的でもよい。明細書の全体を通して、「基板」および「基板のアレイ」は、「被覆される表面」の同意語として用いられている。

第１の態様の第１の実施形態において、本発明は、大面積表面、例えば、大面積基板または小基板のアレイをスパッタするためのスパッタ装置１００に関連している。本発明の第１の態様の第１の実施形態は、実質的に静止している基板、従って、スパッタ中に実質的に移動しない基板と共に用いられるシステムに関連している。スパッタ装置１００は、スパッタシステム１０１内において用いられるとよく、従って、スパッタシステムの一部を形成しているとよい。本発明の実施形態では、表面の長さ、従って、大面積基板または小基板のアレイの長さは、例えば、３００ｍｍから３２１０ｍｍの間であるとよい。基板または基板のアレイの幅は、３００ｍｍから２４００ｍｍの間であるとよい。本発明の実施形態は、制限されるものではないが、ガラス板、例えば、ＴＦＴディスプレイのようなディスプレイまたは電子素子用のガラス板をスパッタするために用いることができる。代替的に、本発明の実施形態は、制限されるものではないが、（例えば、もし被膜が塗布された後のガラス板が切断するのに硬すぎるような場合）アレイ状に配置された予め切断された小面積ガラス板をスパッタするのに用いられてもよい、

本発明の実施形態によれば、スパッタ装置１００は、少なくとも１つのエンドブロック１２０を備えている。エンドブロック１２０は、各々、円筒ターゲット１６０を保持するように構成されている。円筒ターゲット１６０は、平均放出方向において空間粒子放出分布が得られるように構成されている。もし円筒ターゲット１６０がエンドブロック１２０上に取り付けられたなら、その軸１６１は、エンドブロック１２０から延在する第１の方向に配向される。使用時に、スパッタ装置１００にターゲットが装着され、該スパッタ装置１００がスパッタリングを行なうためにスパッタシステム１０１内に取り付けられたとき、第１の方向は、好ましくは、基板１７０または基板のアレイの表面内の方向と平行である。以後、この方向を第３の方向と呼ぶ。もし第１の方向が基板１７０の表面内の方向と平行でないなら、対応する第３の方向は、基板表面上の第１の方向の直角投影の方向である。第１の方向は、例えば、制限されるものではないが、垂直方向であるとよく、この場合、第３の方向は、基板１７０または基板のアレイの幅方向に対応する。

スパッタ装置１００は、少なくとも１つの円筒ターゲット１６０のその長軸１６１を中心とする回転運動をもたらすための第１の駆動手段１９０をさらに備えている。第１の駆動手段は、ターゲットを回転駆動しているとき、ターゲットからの空間粒子放出分布を実質的に変化させないようになっている。また、スパッタ装置１００は、少なくとも１つのエンドブロック１２０に第２の方向における運動を加えるための第２の駆動手段１４５も備えている。第２の駆動手段は、エンドブロックを並進運動させるように駆動し、これによって、エンドブロックの位置を少なくとも一次元において変化させながら、空間粒子放出分布の方向を維持することができる。第１および第２の駆動手段は、スパッタリング中、真空チャンバ内において同時に作動されるように構成されている。従って、ターゲットの回転運動およびターゲットを保持するエンドブロックの並進運動（従って、ターゲットの並進運動）は、同時に生じることになる。

本発明の実施形態では、第２の方向は、移動平面、例えば、水平面によって画定されるようになっているとよい。基板の長さ方向は、第２の駆動手段によって加えられた移動によって画定される移動面と平行の交差面の交差によって画定される基板の一次元に沿った方向として画定されるとよい。第２の方向において加えられた移動は、エンドブロック１２０の幅の一倍以上であるとよい。図１に示されている一実施形態では、第２の方向における移動は、基板または基板のアレイの実質的に全長にわたって、さらに全長にわたって、さらに全長を超えて、加えられるとよい。基板の表面上の第２の方向の直角投影に対応する第４の方向が、基板の表面上に画定される。この第４の方向は、典型的には、基板１７０または基板のアレイの長さに対応するとよい。

使用時に、スパッタ装置１００にターゲットが装着され、該スパッタ装置１００がスパッタリングを行なうためにスパッタシステム１０１内に取り付けられたとき、第２の方向は、基板１７０の長さに沿った方向であるとよい。第２の方向は、必ずしも必要ではないが、基板１７０の表面と平行であるとよい。第２の方向は、必ずしも必要ではないが、第１の方向と直交しているとよい。もし基板１７０が湾曲していたなら、第２の方向は、該湾曲に追従するとよいが、追従しなくてもよい。代替的実施形態では、第２の方向は、第１の方向に沿っていてもよいし、または第１の方向と平行の成分を有していてもよい。

エンドブロック１２０が第２の方向において移動するとき、ターゲット軸１６１は、第２の方向に沿った移動軌道の少なくともかなりの部分にわたって、例えば、被覆される表面の（基板の長さ方向に対応する）第４の方向の寸法の少なくとも５０％にわたって、平行に維持されるようになっている。ターゲット軸１６１は、必ずしも必要ではないが、その元の位置と平行に維持されるとよい。本発明の実施形態によれば、第２の駆動手段によるエンドブロック１２０の移動は、固定された基板１７０上にスパッタされた層の長さ方向に対応する第４の方向における均一性を規定することになる。基板１７０または基板のアレイは、平面基板であってもよいし、湾曲基板であってもよい。湾曲基板であるなら、その湾曲は、一次元的なものであってもよいし、または二次元的なものであってもよい。本発明の実施形態によれば、第１の駆動手段１９０によって誘導された少なくとも１つの円筒ターゲット１６０のその回転軸１６１を中心とする運動は、基板１７０上にスパッタされた層の長さ方向に対応する第４の方向における均一性に影響を与えるものではない。これは、ターゲットの回転運動が、ターゲットからの空間粒子放出分布を実質的に変化させないからである。

本発明の実施形態では、第２の方向におけるエンドブロック１２０の移動は、基板１７０または基板のアレイと平行の移動である。この移動は、平面状の基板１７０または基板のアレイがスパッタされる場合、直線移動であるとよく、基板１７０または基板のアレイが湾曲しているかまたは基板の幅方向および長さ方向に対応する第３または第４の方向において区分的に線状である場合、湾曲移動であるとよい。本発明の実施形態では、第２の方向における少なくとも１つのエンドブロック１２０の移動は、必ずしも基板１７０または基板のアレイの表面と平行になっている必要がない。その例が、図１１および図１２に示されている。これらの図は、スパッタシステムの簡素化された略上面図である。少なくとも１つのエンドブロック１２０の移動軌道１１１０，１１１１が点線によって示されており、基板１７０が実線によって示されている。図１１に示されているシステムでは、基板は、平面基板であり、移動軌道１１１は、特に基板１７０の両端の位置において直線から偏っている。図１２に示されているシステムでは、基板は、湾曲基板であり、移動軌道１１１１は、特に基板１７０の両端の位置において、基板１７０の湾曲面に対して平行から偏っている。特定の実施形態では、基板の実湾曲に依存して、移動軌道１１１１を直線状にすることが可能である。本発明の実施形態では、円筒ターゲット１６０は、第１の方向に配向されているが、この第１の方向は、基板表面と平行であり、エンドブロック１７０の第２の方向における移動の間、基板または基板のアレイと平行に維持されるようになっている。代替的実施形態が、図１４に示されている。この実施形態では、第２の方向が基板の移動方向を横断している。

スパッタされた被膜の基板の長さ方向における均一性は、円筒ターゲットと基板または基板のアレイとの間の距離を変化させることによって、例えば、第２の方向における移動によって、制御されるとよい。しかし、本発明の実施形態によれば、この均一性は、第１の駆動手段によって誘導される運動、すなわち、第１の方向におけるターゲット軸１６１を中心とする回転によって影響されない。代替的にまたは組合せて、スパッタされた層の長さ方向に対応する第４の方向における均一性は、少なくとも１つのエンドブロック１６０の第２の方向に沿った並進速度を制御することによって、制御されてもよい。スパッタされた層の第４の方向における均一性を制御するためのさらに他の制御手段は、基板１７０または基板のアレイを横切る少なくとも１つのターゲット１６への電力レベルの制御である。これらの技術は、いずれも、スパッタされた層の長さ方向に対応する第４の方向における均一性を制御するために、それ自体が用いられてもよいし、または、組合せて用いられてもよい。本発明の実施形態によって基板にスパッタされた層において、長さ方向のかなりの部分に沿って基板上に堆積された層の層特性、例えば、厚みまたは電気的または光学的特性は、所定の層特性偏り限界よりもわずかしか偏らない。所定の層特性の偏りは、スパッタされた層の均一性の程度を決定することになる。

本発明の実施形態では、第２の方向に沿ったエンドブロックの並進速度は、基板１７０または基板のアレイの前を移動するとき、一定であるとよい。ターゲット１６０を保持するエンドブロック１２０は、基板１７０または基板のアレイを超えて、すなわち、基板１７０または基板のアレイの長さを越える長さにわたって移動するようになっているとよい。この場合、ターゲット１６０が基板１７０または基板のアレイの前を移動するとき、移動速度が一定であり、基板１７０または基板のアレイを超えて移動した後においてのみ、移動速度が減少するようになっているとよい。同様に、並進速度は、ターゲット１６０を保持するエンドブロック１２０が基板１７０または基板のアレイの前にくる前に一定レベルまで増大するようになっているとよい。

また、第１の態様のさらなる実施形態では、本発明は、大面積面、例えば、大面積基板または小基板のアレイをスパッタするためのスパッタ装置に関連している。本発明の第１の態様のこのさらなる実施形態は、移動基板、従って、スパッタリング中にスパッタチャンバ内において移動する基板と共に用いられるシステムに関連している。スパッタ装置は、スパッタシステム内において用いられるとよく、従って、スパッタシステムの一部を構成しているとよい。本発明の実施形態では、表面の長さ、従って、大面積基板または小基板のアレイの長さは、例えば、３００ｍｍから６０００ｍｍの間にあるとよい。基板または基板のアレイの幅は、３００ｍｍから３２１０ｍｍの間にあるとよい。本発明の実施形態は、制限されるものではないが、ガラス板、ＴＦＴディスプレイのようなディスプレイまたは電子素子のためのガラス板をスパッタするために用いることができる。代替的に、本発明の実施形態は、制限されるものではないが、（例えば、もし切断加工が被覆されたガラス板の切断に悪影響をもたらす場合）アレイ状に配置された予め切断された小面積のガラス板をスパッタするために用いられてもよい。

本発明の実施形態によれば、スパッタ装置は、少なくとも１つのエンドブロック１２０を備えている。エンドブロック１２０は、各々、円筒ターゲット１６０を保持するように構成されている。もし円筒ターゲット１６０がエンドブロック１２０に取り付けられたなら、その軸１６１は、エンドブロック１２０から延在する第１の方向に配向される。使用時に、スパッタ装置１００にターゲットが装着され、スパッタ装置１００がスパッタリングのためにスパッタシステム内に取り付けられたとき、第１の方向は、好ましくは、基板１７０または基板のアレイの表面内の方向と平行である。以後、この方向を第３の方向と呼ぶ。もし第１の方向が基板１７０の表面内の方向と平行でないなら、対応する第３の方向は、基板面上の第１の方向の直角投影の方向である。第１の方向は、例えば、必ずしも必要ではないが、垂直方向であるよく、この場合、第３の方向は、基板１７０または基板のアレイの幅方向に対応している。

スパッタ装置は、少なくとも１つの円筒ターゲット１６０のその長軸１６１を中心とする回転運動をもたらすための第１の駆動手段１９０をさらに備えている。スパッタ装置１００は、少なくとも１つのエンドブロック１２０に第２の方向における運動を加えるための第２の駆動手段１４５も備えている。第２の方向において加えられる移動は、図１４に示されている実施形態におけるように、基板または基板移動方向を横断する方向にあるとよい。第２の方向における移動は、ターゲット１６０と基板１７０９との間の距離が実質的に一定になるように行なわれるとよい。

エンドブロック１２０を第２の方向において移動させるとき、ターゲット軸１６１は、第２の方向に沿った移動軌道の少なくともかなりの部分にわたって、好ましくは、完全な移動軌道にわたって、平行に維持されるようになっている。ターゲット軸１６１は、必ずしも必要ではないが、その元の位置と平行に維持されるとよい。本発明の実施形態によれば、第２の駆動手段によるエンドブロック１２０の移動は、移動基板１７０上にスパッタされた層の該基板の第４の方向における均一性を規定することになる。本発明の実施形態によって基板上にスパッタされた層において、移動基板上の第２の方向の直交投影の長さ方向におけるかなりの部分に沿った基板上の堆積層の層特性、例えば、厚みまたは電気的または光学的特性は、所定の層特性偏り限界よりもわずかしか偏らない。所定の層特性偏り限界は、スパッタ層の均一性の程度を決定することになる。

基板１７０または基板のアレイは、平面基板であってもよいし、または湾曲基板であってもよい。もし湾曲基板であったなら、その湾曲は、一次元的なものであってもよいし、または二次元的なものであってもよい。本発明の実施形態によれば、第１の駆動手段１９０によって誘導される少なくとも１つの円筒ターゲット１６０のその回転軸１６１を中心とする運動は、基板１７０上にスパッタされた層の第４の方向における均一性に影響を与えるものではない。

本発明の実施形態では、エンドブロック１２０の第２の方向における移動は、基板１７０または基板のアレイを横断する移動または基板移動方向を横断する移動であり、これによって、ターゲットと基板１７０または基板のアレイとの間の距離が一定に保たれることになる。

スパッタされた被膜の基板の第４の方向における均一性は、円筒ターゲットと基板または基板のアレイとの間の距離を変化させることによって、制御されるとよい。しかし、本発明の実施形態によれば、この被膜の均一性は、第１の駆動手段によって誘導される運動、すなわち、第１の方向におけるターゲット軸１６１を中心とする回転によって、影響されない。代替的にまたは組合せて、スパッタされた層の第４の方向における均一性は、少なくとも１つのエンドブロック１２０の第２の方向に沿った並進速度を制御することによって、制御されてもよい。スパッタされた層の第４の方向における均一性を制御するためのさらに他の制御手段は、基板１７０または基板のアレイを横断する少なくとも１つのターゲット１６０への電力レベルを制御することである。これらの技術は、いずれも、スパッタされた層の第４の方向における均一性を制御するために、それ自体が用いられてもよいし、組合せて用いられてもよい。

本発明の実施形態では、第２の方向に沿ったエンドブロックの並進運動は、１つの方向において行なわれるとよい。代替的に、エンドブロックの並進運動は、前後に往復されてもよい。

本発明の実施形態では、円筒ターゲット１６０は、少なくとも１つのエンドブロック１２０に取り付けられている。

本発明の実施形態によれば、スパッタ装置１００は、スパッタチャンバ１１０を備える大型のスパッタシステム１０１内において用いられるとよい。スパッタチャンバ１１０内に、実質的に静止して配置された基板１７０または基板のアレイを取付けかつ保持するための基板ホルダー１８０が設けられている。本発明の実施形態によるスパッタ装置１００は、既存のスパッタシステム１０１に適合するように設計されているとよい。スパッタ装置１００の全体が、例えば、壁を備えているとよく、該壁は、スパッタシステム１０１のスパッタチャンバ１１０の壁の開口に対して密封可能になっている。典型的には、先行技術のスパッタチャンバは、壁に基板寸法よりも大きい開口を有している。先行技術によるスパッタチャンバは、典型的には、基板への均一な被膜を達成するために、基板を超えて延在する複数のターゲットを有することを可能にするのに十分大きい空洞を有している。

また、スパッタ装置１００は、冷却水を供給および排出するための配管１１３と、ガスを供給するための配管１１５とを備えている（いずれも、図１に簡略的に示されている）。これらの配管１１３，１１５は、シール１１２，１１４を介してスパッタチャンバ１１０内に延在しており、これによって、冷却水および電力を少なくとも１つのエンドブロック１２０およびターゲット１６０に供給することが可能になる。

本発明の実施形態では、円筒ターゲット１６０に回転運動をもたらすための第１の駆動手段１９０は、どのような適切な駆動手段、例えば、電動モータまたは冷却水の流れを用いる流体圧システムであってもよい。本発明の実施形態では、第１の駆動手段１９０は、真空状態において作動可能になっている。この場合、第１の駆動手段１９０は、真空状態において作動可能となるように考案され、かつ構成されていなければならない。適切な真空モータが市販されている。本発明のこの実施形態では、エンドブロックを駆動するための第１の駆動手段１９０および第２の駆動手段１４５の両方がスパッタチャンバ１１０の真空環境内において同時に作動可能になっているので、どのようなシールも第１の駆動手段の軸の周りに設ける必要がない。

代替的実施形態では、第１の駆動手段１９０は、圧力条件下、例えば、大気圧条件下で作動されることが考慮された駆動手段である。この場合、第１の駆動手段１９０は、真空チャンバ１１０内に簡単に配置することができない。何故なら、スパッタリング活性のために利用される低圧が、第１の駆動手段１９０の適正な作動に有害になるからである。これらの実施形態では、第１の駆動手段１９０は、密封ボックス１９５によって密閉されるとよい。密封ボックス１９５は、第１の駆動手段が適正に機能するための適切な環境条件を与えるために、適切な圧力条件下、例えば、大気圧下に保持される。密封ボックス１９５内のガス圧は、スパッタチャンバ１１０内の真空と異ならせることができる。明らかなことではあるが、ボックス１９５は、正しい圧力値を保持するために、真空チャンバ１１０から密封されねばならない。密封ボックス１９５と少なくとも１つのエンドブロック１２０との間の第１のシール１３０は、密封ボックス１９５内のガス圧をスパッタチャンバ１１０内の真空から密封するものである。（図１に示されていないが）、密封ボックス１９５および／または第１の駆動手段１９０の冷却も行なわれるとよい。いくつかのシールが、例えば、第１の駆動手段の回転運動を維持する軸受手段の適切な潤滑を行なうために、設けられているとよい。電流を回転ターゲットに通流することを目的として、電気ブラシと整流子との間に良好な導電を維持するために、他のシールも必要である。本発明の実施形態では、密封ボックス１９５は、変形不能になっており、さらに具体的には、密封チャンバ内の圧力と（真空チャンバ内における）密封チャンバ外の真空との差に対して変形不能になっている。本発明の実施形態では、密封ボックス１９５の内側を所望の圧力、例えば、大気圧に保つためのシールを備えている。このようなシールは、ケーブル（例えば、スパッタ電力ケーブルおよび第１の駆動手段用の電力ケーブル）および配管（例えば、水冷ラインおよび検出ライン、例えば、設けられたシール間の分圧を測定するためのまたは動的冷却シールの水漏れを測定するための検出ライン）の通過を可能にするように構成されている。

本発明の実施形態では、エンドブロック１２０を第２の方向に沿って、例えば、基板の長さ方向に沿って、または基板または基板移動方向を横断する方向に沿って、またはその組合せの方向に沿って移動させるために、機械的手段１５０（例えば、制限されるものではないが、ロッド、ギア、タイミングベルト、ピストン、ケーブル、チエーン、ウオーム、・・・）が設けられているとよい。 本発明の実施形態では、エンドブロック１２０を移動させるためのこの手段１５０は、第２の駆動手段１４５によって、スパッタチャンバ１１０の外側から駆動されるとよい。エンドブロックを移動させるための手段１５０とスパッタチャンバ１１０の壁との間の第２のシール１４０が、スパッタチャンバの内側をスパッタチャンバの外側から密封し、これによって、スパッタチャンバ内の真空を維持するようになっている。第２のシール１４０は、動的シール（図３）であってもよいし、またはさらに一般的に、柔軟なスリーブまたはベローズが用いられる場合には静止シールであってもよい（図５）。また、電力ケーブルおよび水冷のための配管を通すための追加的なシールが、スパッタチャンバ１１０の壁内に設けられてもよいし、または第２のシール１４０と組み合されてもよい。

本発明の実施形態では、エンドブロック１２０を移動させるための手段１５０（例えば、ロッド、ギア、タイミングベルト、ケーブル、チエーン、ウオーム・・・）は、第２の駆動手段１４５によって、スパッタチャンバ１１０の内側から駆動されるようになっている。これらの実施形態では、第１の駆動手段１９０と同様、第２の駆動手段１４５は、真空条件下において作動可能になっているか、または真空と異なる圧力レベル、例えば、大気圧が維持されることが可能な筐体内に封入されるようになっている。後者の場合、筐体の内側と外側との間のシールによって、筐体の内側において第２の駆動手段によってエンドブロックを移動させながら、筐体内の圧力を維持することが可能である。

図１は、本発明によるスパッタ装置１００を備えるスパッタシステム１０１の例示的実施形態の正面図を概略的に示している。図２は、同じ実施形態の上面図である。図示されているこの実施形態は、基板が実質的に固定され、第２の長さ方向が被覆される基板の長さ方向に沿っているシステムに関するものである。第２の方向が基板または基板移動方向を横断するシステムを構築するためにこの具体例をいかに修正すべきかは、当業者にとって明らかであろう。

２つの密封ボックス１９５が設けられている。密封ボックス１９５は、各々、第１のシール１３０を用いて、エンドブロック１２０に対して密封されている。これらの密封ボックス１９５の各々内に、第１の駆動手段１９０が取り付けられており、該手段１９０によって、エンドブロック１２０に取り付けられた円筒ターゲット１６０を回転させることが可能になっている。第３のシール１２５が、スパッタチャンバ１１０内の真空を維持しながら、この回転を可能にしている。シール１１２によってスパッタチャンバ１１０内に延在する冷却チューブ１１３およびシール１１４によってスパッタチャンバ内に延在する電力ケーブル１１５を通って、冷却液および電力が、少なくとも１つのエンドブロック１２０によって利用可能になっている。本発明の実施形態では、ＡＣ電力がターゲットに印加されるようになっている。図１に示されている実施形態では、少なくとも１つのエンドブロック１２０を第２の方向において移動させる手段１５０は、スパッタチャンバ１１０の内側または外側に配置される第２の駆動手段１４５によって移動することが可能なチエーンである。もし第２の駆動手段１４５がスパッタチャンバ１１０の外側に配置されていたなら、回転軸は、第２のシール１４０を介してスパッタチャンバ内に延在することになる。図１および図２は、ターゲット１６０の軸１６１も示している。この軸１６１は、第１の方向に配向され、基板１７０と平行である。基板１７０または基板のアレイは、基板ホルダー１８０に取り付けられている。図１と比較して、図２では、エンドブロック１２０、従って、エンドブロック１２０に取り付けられたターゲット１６０は、第２の方向にある基板１７０または基板のアレイの長さに沿って、スパッタチャンバ１１０の他の側に移動している。

図３は、実質的に固定されている基板をスパッタするためのスパッタシステム１０１内における本発明の例示的実施形態によるスパッタ装置１００の概略図を示している。この図は、第１の方向にある長軸１６１を有する円筒ターゲット１６０を保持するように構成されたエンドブロック１２０（単一エンドブロック）を示している。この図は、円筒ターゲット１６０のその長軸１６１を中心とする回転運動をもたらすための第１の駆動手段１９０も示している。スパッタ装置１００は、エンドブロック１２０に第２の方向における運動を加えるための第２の駆動手段１４５も備えている。第２の方向は、必ずしも必要ではないが、第１の方向と直交しているとよく、これによって、第２の方向に沿った移動軌道の少なくともかなりの部分において、ターゲット軸１６１を平行に維持し、その結果として、第２の方向におけるエンドブロック１２０の移動が、基板１７０または基板のアレイ上にスパッタされた層の基板の長さ方向における均一性を規定することになる。図示されている実施形態では、第２の方向は、基板１７０の長さ方向に沿っている。第１の駆動手段の運動は、基板１７０上にスパッタされた層の長さ方向における均一性に影響を与えるものではない。

本発明の実施形態では、スパッタ装置は、図３にも示されているスパッタチャンバ１１０も備えている。このスパッタチャンバ１１０は、エンドブロック１２０に取り付けられた円筒ターゲット１６０を備えている。エンドブロック１２０の軸１６１は、第１の方向に配向されている。エンドブロック１２０は、円筒ターゲット１６０をその軸１６１を中心として回転させるための第１の駆動手段１９０に操作可能に連結されている。また、この図は、エンドブロック１２０が第２の方向において移動可能になっており、第２の方向は、ここでは、第１の方向と直交しており、基板の長さ方向に沿っていることも示している。ただし、本発明は、これに制限されるものではない。基板または基板移動方向を横断するエンドブロック１２０の運動をもたらすために、第２の駆動手段をスパッタチャンバ１１０内にいかに配置させるべきかは、当業者にとって明らかであろう。それ故、エンドブロック１２０を移動させるための手段１５０が、設けられている。本発明の実施形態では、エンドブロックを移動させるためのこの手段１５０は、スパッタチャンバ１１０の壁を通って移動するロッド１５０である。スパッタチャンバ１１０の壁とロッド１５０との間の隙間は、第２のシール１４０によって密封されている。図３において、第２のシール１４０は、動的シールである。また、ロッド１５０は、ロッド上に材料がスパッタされるのを防ぐためにシールドされていてもよい。このシールによって、スパッタチャンバ１１０内の真空およびスパッタチャンバの外側の大気圧を維持することができる。図３における第２の方向、すなわち、スパッタチャンバ１１０内のエンドブロック１２０の運動の駆動される方向は、左から右またはその逆である。本発明の代替的実施形態では、第２の方向は、図３に示されている方向と実質的に直交していてもよい。図３に示されている本発明による例示的な実施形態によって、ターゲット１６０を基板１７０の前においてその長さ方向である第２の方向において移動させることができ、その一方、円筒ターゲット１６０を回転させることができる。基板１７０は、基板ホルダー１８０に取り付けられている。本発明の実施形態では、第２の方向は、必ずしも必要ではないが、基板１７０と平行であるとよい。本発明の実施形態では、エンドブロック１２０と第１の駆動手段１９０との間またはエンドブロック１２０と密封ボックス１９５との間を密封するために、第１のシール１３０が設けられている。本発明の実施形態では、このシールは、静止シールである。本発明の実施形態では、冷却流体を円筒ターゲット１６０に向かって通すと共に、スパッタチャンバ１１０内の真空を維持しながら円筒ターゲット１６０の回転を可能にする追加的シールが設けられている。

本発明の実施形態では、円筒ターゲット１６０の長さは、５００ｍｍから３０００ｍｍの間、好ましくは、７５０ｍｍから２２００ｍｍの間であるとよい。円筒ターゲット１６０の長さは、（第１の方向において測定された）基板１７０の幅と実質的に等しいかまたはそれよりも長くなっているとよい。従って、円筒ターゲット１６０は、基板１７０の全幅にわたってスパッタされることになる。また、円筒ターゲット１６０を第２の方向に移動させることによって、基板１７０の長さの全体が覆われることになる。これに関して、円筒ターゲット１６０は、静止基板の前において長さ方向に移動することができ、または移動基板または移動基板の移動方向を横断する方向に移動することができ、または円筒ターゲット１６０に加えられる第２の運動は、長さ方向における移動と基板または基板移動方向を横断する方向における移動との組合せであってもよい。第２の方向における被膜の厚みは、円筒ターゲット１６０に印加される電力によって、および／またはエンドブロック１２０、従って、ターゲット１６０の速度を制御することによって、制御することができる。本発明の実施形態では、円筒ターゲットに印加される電力は、１ｋＷから１００ｋＷの範囲内、好ましくは、５ｋＷから６０ｋＷの範囲内にある。本発明の実施形態では、所定のターゲット長さに対する電力レベルは、４ｋＷ／ｍから３０ｋＷ／ｍの間で変化するようになっているとよい。本発明の実施形態では、第２の方向におけるターゲットの速度は、２ｍｍ／ｓから４００ｍｍ／ｓの間にあるとよい。

本発明の実施形態では、管状ターゲットは、回転接続部によって電力供給されるようになっている。静止型平面ターゲットを用いるスパッタシステムと比較して、本発明は、回転型円筒ターゲットを用いている。従って、ターゲットに電力を伝達させるために、ターゲットに対して、静止電気接続部に代わって、回転接続部が必要である。これは、例えば、ブラシを用いることによって実現することができる。

本発明の特定の実施形態では、スパッタ装置は、複数のエンドブロック、例えば、第１のエンドブロック１２０および第２のエンドブロック２２０を備えている。第１の円筒ターゲット１６０は、第１のエンドブロック１２０に取り付けられ、第２の円筒ターゲット２６０は、第２のエンドブロック２２０に取り付けられるようになっている。その例は、すでに図示されており、図１および図２を参照して検討されている。図１および図２では、複数、例えば、２つのエンドブロック１２０が、例えば、制限されるものではないが、図示されている例では、基板の長さ方向に沿った第２の方向において同時移動するように、駆動されている。その他の例が、図４に示されている。この例では、複数、例えば、２つのエンドブロック１２０が、第２の方向において継続的に移動するように、駆動されている。図４に示されている例においても、第２の方向は、制限されるものではないが、基板の長さに沿っている。しかし、この第２の方向は、基板または基板移動方向を横断する方向であってもよい。この場合、すなわち、複数のエンドブロック１２０が第２の方向において継続的に移動するように駆動される場合、第１の円筒ターゲット１６０の材料は、第２の円筒ターゲット２６０の材料と異なっていてもよい。第１および第２の円筒ターゲットのそれぞれによるスパッタリングを交互に行なうことによって、互いに異なる材料からなる被膜を基板１７０上にスパッタすることができる。図４の例では、基板１７０は、基板ホルダー１８０上に取り付けられている。この図に示されていないが、第１のシールが、第１の駆動手段をエンドブロックに対して密封している。第２のシール１４０，２４０が、スパッタチャンバ１１０内の真空を維持しながら、第１のエンドブロック１２０および第２のエンドブロック２２０を第２の方向において移動することを可能する。第３のシール１２５，２２５が、スパッタチャンバ１１０内の真空を維持しながら、第１の駆動手段１９０によって円筒ターゲット１６０，２６０を回転させることを可能にする。第１のエンドブロック１２０を移動させるための手段（例えば、ロッド）１５０および第２のエンドブロック２２０を移動させるための手段２５０も、図４に示されている。

図５に示されている本発明の例示的実施形態では、スパッタ装置１００は、少なくとも１つのエンドブロック１２０を真空チャンバ１１０内において移動させるための手段１５０の存在を必要とすることなく、少なくとも１つのエンドブロック１２０を移動することを可能にするために、スパッタチャンバ１１０の壁に対して密封されたベローズ１４１を備えている。少なくとも１つのエンドブロック１２０を移動させるための手段１５０は、ここでは、真空チャンバ１１０の外に配置することができる。これは、手段１５０上に材料がスパッタされないという利点をもたらすことになる。ベローズ１４１内の圧力は、大気圧である。第１の駆動手段１９０は、ベローズの内側に設けられており、それ故、例えば、図１に示されている実施形態におけるような密封ボックス１９５内に封入される必要がない。エンドブロック１２０を第２の方向において移動させるための手段１５０は、ベローズ１４１の内側に設けられていてもよい。ベローズ１４１は、エンドブロック１２０を左から右またはその逆に移動させることを可能にする。図５に示されているエンドブロックを移動させるための例示的手段１５０は、制限されるものではないが、ロッドであり、スパッタチャンバ１１０の外側において第２の駆動手段１４５によって駆動されるようになっている。本発明の実施形態では、冷却チューブ１１３および電力ケーブル１１５は、図５に示されているようにロッド内に挿入されていてもよいし、またはベローズ１４１の内側においてロッド１５０に隣接して設けられていてもよい。エンドブロック１２０の第３のシール１２５は、スパッタチャンバ１１０内の真空を維持しながら、ターゲット１６０を回転させることを可能にする。図５に示されている実施形態は、エンドブロックを実質的に静止している基板の長さ方向に沿った第２の方向において移動させるためのものであるが、本発明の実施形態によれば、エンドブロックを移動基板または移動基板の移動方向を実質的に横断する第２の方向に移動させるための同様の手段が用いられてもよい。

図６は、この実施形態において、複数のエンドブロック１２０、例示されている実施形態では４つのエンドブロック１２０が、エンドブロック１２０を第２の方向において移動させるための手段１５０上に取り付けられていることを除けば、図３における機構と同様の機構を示している。この実施形態では、第２の方向は、基板の長さ方向に沿っている。エンドブロック１２０を移動させる手段１５０が駆動されたとき、それに応じて、エンドブロック１２０は、第２の方向において同時に移動するようになっている。複数のエンドブロック１２０は、図４に示されている機構と同様の機構内に設けられているとよい。すなわち、エンドブロック１２０，２２０を第２の方向において移動させるための多数の手段１５０，２５０が設けられている。このような実施形態では、少なくとも１つのエンドブロックからなる第１の組が、少なくとも１つのエンドブロックからなる第２の組の第２の方向における移動から独立して、第２の方向において移動するように駆動されてもよい。特定の実施形態では、第１の組のエンドブロックが駆動される第２の方向、および第２の組のエンドブロックが駆動される第２の方向は、必ずしも同じ方向でなくてもよい。例えば、第１の組のエンドブロックが駆動される第２の方向は、基板の長さ方向に沿った方向であり、第２の組のエンドブロックが駆動される第２の方向は、基板または基板移動方向を横断する方向であってもよい。第１の組のエンドブロックの数と第２の組のエンドブロックの数とは、必ずしも同じである必要がない。

図７は、エンドブロック１２０が第２の方向において左側に向かって移動していることを除けば、図６の実施形態と同じ実施形態を示している。本発明の実施形態では、エンドブロック１２０は、左側に大きく、例えば、全てのエンドブロックが基板１７０または基板のアレイの左縁を越える位置まで移動することができるようになっている。右側への同様の移動も可能である。代替的実施形態では、第２の方向における移動、具体的には、図示されている実施形態における左側および右側への移動は、いずれも以下のように制限されている。すなわち、第１のターゲットによってスパッタされる基板または基板のアレイ上の第１の区域と、第２の隣接するターゲットによってスパッタされる基板または基板のアレイ上の第２の隣接する区域との間に実質的にどのような重なりも生じないようになっている。このような移動によって、基板１７０または基板のアレイを移動させることなく、基板１７０または基板のアレイの全体を覆うことが可能になる。複数のターゲットを用いることによって、第２の方向におけるターゲットの移動を減らすことができる。

本発明の実施形態では、実質的に固定されている基板に用いられる実施形態および移動する基板に用いられる実施形態の両方において、エンドブロックは、磁石バーを保持している。磁石バーは、第１の方向に配向された円筒ターゲット１６０の実質的に中心に配置されている。本発明の実施形態では、磁石バーは、円筒ターゲットの長さに沿って（第１の方向において）互いに異なるセグメントに分割されている。磁石バーの分割されたセグメントの各々は、個別の磁石構造を備えており、これらのセグメントの各々は、個別に並進可能および／または回転可能に配置されている。

種々の磁石バーセグメント内の磁石構造の位置を並進運動によって変化させることによって、磁石構造をターゲット面の近くにまたはターゲット面から離れて位置決めすることができる。これによって、オペレータは、磁石バーのセグメントを個別に配向させることによって、第３の方向（基板の幅方向）に沿って、被膜の特性、例えば、被膜の厚みまたは電気的または光学的特性を制御することが可能となる。

円筒ターゲット１６０の中心軸を中心とする磁石バーの方位を回転運動によって変化させることによって、プラズマをある方向に配向させることができる。従って、オペレータは、スパッタ装置１００を操作し、第３の方向と直交する基板上の方向において、スパッタ層の均一性、例えば、被膜の厚みに影響を与える追加的な自由度を有することができる。この方向は、必ずしも必要ではないが、第４の方向であるとよい。これに関連して、第４の駆動手段が設けられていてもよい。

本発明の実施形態では、磁石バーの運動、具体的には、並進運動および／または回転運動を駆動するための第３および第４の駆動手段が設けられている。第３および／または第４の手段を用いることによって、長手方向磁石バーの複数の磁石構造の少なくとも１つの磁石構造を位置決めすることができる。長手方向磁石バーは、円筒ターゲットの中心に位置決め可能になっている。磁石構造は、長手方向磁石バーの長さ方向（第１の方向）に沿って配置されている。これによって、磁石バーの個々の磁石構造の位置を独立して制御することによって、基板の第４の方向における被膜の均一性に影響を及ぼすことができる。第３の駆動手段は、例えば、磁石構造の１つまたは複数を基板から離れる方または基板に近づく方に移動させるようになっているとよい。第４の駆動手段は、磁石構造の１つまたは複数、例えば、全てを第１の方向と平行の軸を中心として回転させるようになっているとよい。この回転が、均一性、例えば、第４の方向における被膜の厚みに影響を及ぼすことになる。

第３および／または第４の駆動手段は、磁石構造の各々を個別におよび／または一緒に位置決めするための位置決めシステムを備えていてもよい。第３および／または第４の駆動手段は、スパッタチャンバ１１０の外側から制御可能であり、これによって、磁石バーおよび／または磁石構造の位置をスパッタリング中に制御することができる。これによって、スパッタされた被膜の第４の方向における均一性、例えば、厚みを制御することが可能になる。もし第３および第４の駆動手段が第２の方向におけるエンドブロックの位置と同期化されたなら、被膜の第４の方向における均一性、例えば、厚みに影響を及ぼすことができる。

本発明の実施形態では、第１の駆動手段１９０は、エンドブロック１２０上に取り付けられた円筒ターゲット１６０をその長軸１６１を中心として回転させることが可能である。これは、ターゲットの利用率を増大させることができるという利点をもたらすことになる。第２の駆動手段１４５は、少なくとも１つのエンドブロック１２０を第２の方向において移動させることを可能にし、これによって、本発明の実施形態では、基板１７０または基板のアレイ上に形成される被膜の第４の方向における特性、例えば、厚みの均一性を増大させることが可能である。被膜の第３の方向における特性、例えば、厚みの均一性は、磁石構造を移動させることによって、例えば、第１の方向における磁石機構に沿ったターゲット面に対してそれらの位置（距離）を調整することによって、第３の駆動手段によって制御することができる。（第４の駆動手段によって誘導される）円筒ターゲット１６０の軸１６１を中心とする磁石バーの回転運動を、第２の駆動手段１４５によって誘導されるエンドブロックの１６０の並進運動と同期化させることによって、第４の駆動手段を用いて、被膜の第４の方向における均一性、例えば、厚みを制御することができる。

例えば、図８に示されている本発明の実施形態では、陰極アセンブリ３３０が、複数のエンドブロック１２０を保持することができるようになっている。各エンドブロック１２０は、少なくとも１つのターゲット１６０を保持している。各エンドブロック１２０は、陰極アセンブリ３３０上に取り付けられ、各エンドブロック上に円筒ターゲット１６０が取り付けられ、これによって、互いに平行の円筒ターゲットのカルーセル（carrousel）が実現されることになる。本発明の実施形態では、これらの円筒ターゲットの各々は、基板１７０または基板のアレイと平行である。これらの円筒ターゲットの各々は、第１の駆動手段１９０によって、その軸を中心として回転可能になっている。陰極アセンブリ３３０は、１つまたは複数のターゲット（好ましくは、例えば、２つのターゲット）からなる一組のターゲットを基板１７０に向かって配向させるために、回転可能になっている。陰極アセンブリ３３０は、エンドブロック１２０、この実施形態では、陰極アセンブリ３３０を移動させる手段１５０によって、第２の方向において移動可能になっている。この手段は、第２の駆動手段１４５によって駆動されるようになっている。第２の方向は、必ずしも必要ではないが、第１の方向と直交しているとよい。図８に示されている実施形態では、第２の方向は、基板の長さ方向に沿っている。図８に示されている実施形態の代替例では、図示されていないが、陰極アセンブリは、一組のターゲットを基板に向かって配向させるように回転可能になっており、基板または基板移動方向を横断する第２の方向において移動可能になっている。

図８は、円筒ターゲット１６０のカルーセルを備える本発明の例示的実施形態を概略的に示している。図の上部は、スパッタ運転中に実質的に静止している基板１７０を示している（しかし、同一の構成が、大面積をなすように一緒にされて大面積基板と同じように被覆される小基板のアレイに用いられてもよい）。この基板は、図８に示されているように、３つの異なる位置；
−位置Ｉ：スパッタチャンバ１１０に入る前の位置、
−位置ＩＩ：２つのバルブ３２０間のスパッタチャンバ１１０内にある位置、および
−位置ＩＩＩ：スパッタチャンバ１１０を出た後の位置
に配置されている。

図示されていない代替的構成では、スパッタチャンバ１１０に入る前の区域Ｉおよびスパッタチャンバ１１０を出た後の区域ＩＩＩは、物理的に同じ位置であってもよい。

図示されていないさらに他の代替的構成では、基板は、スパッタチャンバ内に連続的に移動するようになっていてもよく、第２の方向は、基板表面または基板移動方向を横断する方向であってもよい。

図８における複数のエンドブロック１２０を備える陰極アセンブリ３３０を移動させるための手段１５０は、スパッタチャンバ１１０の外側の駆動手段１４５によって駆動されるようになっている。図８に示されている本発明の実施形態では、陰極アセンブリ３３０を第２の方向において移動させるための手段１５０は、ネジ付きロッドである。しかし、本発明は、これに制限されるものではなく、本発明の実施形態を構成するどのような適切な駆動手段が用いられてもよい。ネジ付きロッド１５０とスパッタチャンバ１１０の壁との間の第２のシール１４０、ここでは、動的シールが、スパッタチャンバ１１０内の真空を維持しながら、ネジ付きロッド１５０の回転を可能にする。陰極アセンブリ３３０は、好ましいターゲットを基板の前に位置決めするために、その軸を中心として回転することができる。基板１７０の前に位置決めされた少なくとも１つの円筒ターゲット１６０は、第１の駆動手段１９０によって（図８に示されていない）その軸１６１を中心として回転することができる。バルブ３２０を通して、基板１７０は、スパッタチャンバ１１０に入ることができ、またはスパッタチャンバ１１０から出ることができる。これらのバルブ３２０によって、スパッタチャンバ１１０内に真空を生じさせることができる。運転中、陰極アセンブリ３３０、従って、基板１７０に向かって配向された少なくとも１つの円筒ターゲット１６０は、第２の駆動手段１４５によって駆動されることによって、スパッタチャンバ１１０内において第２の方向に沿って前後に移動することになる。この前後移動は、例えば、実質的に静止している基板の長さ方向に沿っていてもよいし、または移動基板またはその移動方向を横断する方向に沿っていてもよい。これによって、基板１７０の前に配置された少なくとも１つの円筒ターゲット１６０は、第１の駆動手段１９０によって駆動されることによって、その軸を中心として回転されることになる。基板上のスパッタされた材料の所望の特性、例えば、所望の厚みが達成されたとき、陰極アセンブリ３３０を回転させ、他の材料のスパッタリングを開始することができる。従って、陰極アセンブリ３３０は、実質的に静止している基板の前において第２の方向に沿って反対方向に駆動されてもよい。このスパッタリング手法によって、大面積の二次元面、例えば、大面積の二次元基板または小面積の二次元基板のアレイを横切って、堆積プロセス中にこの基板または基板のアレイを移動または移送させることなく、種々の材料の複合積層からなる被膜を均一にスパッタすることが可能になる。代替的実施形態では、移動基板は、早い段階における移動の方向と反対方向に移動されるようになっていてもよい。

図１０に示されている本発明の他の例示的実施形態では、第２の駆動手段１４５は、エンドブロック１２０に固定された電動モータである。第２の駆動手段は、密封ボックス１９５内に封入されている。シール１４０が設けられているが、このシール１４０は、第２の駆動手段１４５のシャフトと密封ボックス１９５との間のシールである。このシール１４０によって、第２の駆動手段１４５のシャフトを回転させながら、密封ボックス１９５内の真空と異なる圧力、例えば、大気圧をスパッタチャンバ１１０内の真空と異ならせることができる。このシャフトは、エンドブロック１２０を第２の方向に移動させるための手段１５０の上に沿って移動することができるスプライン付きシャフトである。手段１５０は、歯付きバーの形態にあり、その歯および溝は、スプライン付きシャフトの溝およびキーに嵌合している。歯付きバーは、第２の方向に配向されている。モータを第１の駆動手段１９０として用いる代わりに、円筒ターゲットの回転を駆動する軸１９１は、本発明のこの実施形態では、スプライン付きであり、第２の歯付きバー１９２の上に沿って移動するようになっている。エンドブロック１２０および密封ボックス１９５は、互いに固定されている。第２の駆動手段１４５によってエンドブロック１２０を第２の方向において移動させるように駆動することによって、円筒ターゲット１６０は、回転されることになる。図１０に示されている実施形態では、第２の方向は、基板の長さ方向に沿っているが、図示されない代替的実施形態では、第２の方向が基板または基板移動方向を横断する場合に、同様の手段が設けられているとよい。

同様の代替的実施形態が、図１３に示されている。ここでも、この実施形態は、図１３に示されている実施形態におけるのと同じように、実質的に静止している基板に対して用いられてもよい。代替的に、この実施形態は、移動基板に対して用いられるように構成されてもよい。この場合、第２の方向は、基板または基板移動方向を実質的に横断する方向である。これらの実施形態では、密封ボックス１９５が、シール１３０によってエンドブロック１２０に対して密封されている。第１の駆動手段１９０は、密封ボックス１９５の内側の電動モータである。エンドブロック１２０と第１の駆動手段１９０のシャフトとの間のシール１２５によって、スパッタチャンバ１１０内の真空および密封ボックス１９５内の他の圧力、例えば、大気圧を維持しながら、円筒ターゲット１６０を回転することが可能になる。第２の駆動手段１４５は、第１の駆動手段１９０のスプライン付きシャフトを歯付きバー１５０（エンドブロック１２０を第２の方向において移動させる手段）の上に沿って移動させることによって得られている。ターゲット１６０のその軸を中心とする回転は、自動的に第２の方向におけるエンドブロックの移動をもたらすことになる。

実質的に基板の長さ方向に移動する基板に対して用いられる本発明の特定の実施形態が、図１４および図１５に示されている。

図１４は、スパッタチャンバ（図示せず）内において移動する一連の基板１７０を示している。スパッタチャンバ内に、円筒状の回転型ターゲット１６０を保持するエンドブロック１２０が設けられている。ターゲット１６０は、第１の方向にある長軸１６１を有している。幅方向Ｗが基板上に画定されている。幅方向Ｗは、基板上への第１の方向の直角投影に対応している。基板の幅方向は、第１の方向と平行であってもよいし。または平行でなくてもよい。図示されている実施形態では、ターゲットは、垂直方向に直立しており、幅方向は、垂直方向である。代替的実施形態（図示せず）では、ターゲットは、垂直方向に対して傾斜して配置されていてもよく、この場合、基板の幅方向は、垂直方向から異なって画定されることになる。図示されている基板１７０は、右方を指す大きな矢印によって示されているように、スパッタチャンバ内において左から右に移動している。図示されている実施形態では、基板１７０の各々は、垂直方向にある軸を中心としていくらか湾曲している。スパッタリング中、ターゲット１６０は、ターゲット１６０の長軸１６１を中心とする回転運動をもたらす第１の駆動手段１９０によって、駆動されている。同時に、第２の駆動手段１４５が、エンドブロック１２０に第２の方向における運動を加えている。図示されている実施形態では、第２の方向は、基板表面または基板移動方向を横断する方向である。第２の方向における移動は、ターゲット１６０とターゲットの前を通る基板１７０との間の距離が一定であるように、行なわれるとよい。第２の方向は、移動面、例えば、水平面に画定されている。第２の方向は、第１の方向と直交していてもよいし、または直交していなくてもよい。基板の長さ方向は、第２の駆動手段によって加えられた移動によって画定される移動面と平行の交差面の交差によって画定される、基板の一次元に沿った方向によって画定されるとよい。

ターゲット１６０と基板１７０との間の距離を一定に維持することによって、長さ方向におけるかなりの部分に沿った基板上の堆積された層の層特性、例えば、厚みまたは電気的または光学的特性は、所定の層特性偏り限界よりもわずかしか偏らないことになる。

図１５は、本発明の実施形態による具体例の上面図を示している。この例では、複数の基板１７０が、スパッタチャンバ内において連続的に移動している。図示されている実施形態では、複数の基板１７０は、スパッタチャンバ内において右から左に移動しているが、本発明は、これに制限されるものではない。基板１７０の前に、円筒ターゲット１６０を保持するためのエンドブロック（図示せず）が設けられている、円筒ターゲット１６０は、第１の方向にある長軸を有しており、この長軸は、上面図で示されているこの実施形態では、図面の面から延出する方向である。円筒ターゲット１６０のその長軸を中心とする回転運動をもたらすための（図１５に示されていない）第１の駆動手段が、設けられている。エンドブロック１２０に第２の方向における運動を加える（図１５に示されていない）第２の駆動手段が設けられており、これによって、第２の方向に沿った移動軌道の少なくともかなりに部分にわたって、ターゲット軸を平行に維持することができる。図１５に示されているように、第２の方向における移動は、基板１７０とターゲット１６０との間の距離が一定に維持されるように、行なわれている。

図１５の示されている基板１７０の特定の形状に起因して、基板とターゲットとの間の距離を一定に維持することが不十分になることを理解されたい。基板または基板移動方向を横断するターゲット１６０の第２の方向における運動に加えて、ターゲット１６０内の磁気システムが第１の方向にある軸に沿って回転されるべきである。これによって、ターゲット面に生じるレーストラックは、常に、基板１７０に対して制御された角度に配向されることになる。磁気システムのこの運動は、エンドブロックシステムに対して磁気システムの揺動を加えるかまたは真空システムに対してエンドブロックの回転運動を加える第４の駆動手段によって実現されるとよい。

エンドブロックおよび／または磁気システムを前述のように適切に駆動することによって、基板の長さ方向におけるかなりの部分に沿って基板上の堆積された層の層特性の偏りを所定の層特性偏り限界よりも小さくし、これによって、少なくとも１つの均一な層特性、例えば、厚みおよび／または電気的特性および／または光学的特性を有するスパッタ層をもたらすことができる。

図面に示されていない本発明の特定の実施形態では、ターゲットは、その長軸を中心として回転するように駆動され、同時にエンドブロックを中心として旋回するように駆動され、これによって、エンドブロックから離れているターゲットの端を基板面に向かう方または基板面から離れる方に移動させるようになっていてもよい。これは、もし基板が移動しているなら、さらに静止して配置されているターゲット（従って、エンドブロック）と組み合されてもよく、またはもし基板が静止して配置されているなら、基板の長さ方向に沿ったターゲットの並進運動と組み合されてもよく、またはもし基板が移動しているなら、基板または基板移動方向を横断するターゲットの並進運動と組み合されてもよい。また、磁石をターゲット面に向う方またはターゲット面から離れる方に移動させる磁石機構の第３の運動および／または第１の方向と平行の軸を中心とする磁気構造の第４の運動が、このような実施形態において行なわれてもよい。

もし基板が幅方向において不規則な形状を有していたなら、基板の幅方向の全体にわたってターゲット−基板距離の差が生じることになる。もしターゲットと基板との間の距離が大きいなら、ターゲットの端の位置におけるスパッタされた層の均一性の偏りが大きくなる。これは、図１６および図１７に示されている。これらのグラフが基づいている構成は、図１４におけるような垂直ターゲット構成である。基板幅は、（図１６および図１７における−５００ｍｍから＋５００ｍｍの値に対応する）１０００ｍｍである。ターゲット長さは、水平軸によって表される（図１６および図１７における−７８０ｍｍから＋７８０ｍｍの間の）１５６０ｍｍである。

図１６および図１７は、それぞれ、ターゲット距離（８０ｍｍ、１４０ｍｍ、２００ｍｍ）が異なる種々の基板に対する（垂直軸に表されている）堆積された層の層特性の均一性に関する絶対結果および相対結果を示している。

図１６の絶対結果は、材料放出フラックス密度（ターゲットからのスパッタ率）に対する材料到達フラックス密度（基板への堆積率）の比率（％）を示している。図１６は、ターゲット−基板距離が大きくなると、より多くのフラックスが「外漏れ（leak away）」し、基板以外の箇所に堆積され、これによって、ターゲットの端の位置においてスパッタされた層の均一性が低下することを示している。

図１７の相対結果は、ターゲット軸に沿った基板上への相対的堆積プロファイルを示している。ターゲット−基板距離が８０ｍｍの場合、基板の底縁および上縁における層厚みは、中心におけるよりも約１.５％低く、ターゲット−基板距離が１４０ｍｍの場合、約４％低く、ターゲット−基板距離が２００ｍｍの場合、７％低いことが分かるだろう。

図１６の絶対結果から、ターゲットと基板との間隔が８０ｍｍから２００ｍｍに増大すると、その結果、基板の中心の堆積率は、約２．６％減少する（すなわち、９９.５％から９６．９％に減少する）ことが分かるだろう。ターゲット−基板間隔に依存するスパッタ電力に制御アルゴリズムを加えることによって、湾曲した基板におけるこの中心の厚み変動を相殺することが可能である。基板の大きさおよび移送速度によって周期的に行なわれる基板移動に同期する電力信号の補正の後、図１７に示されている相対結果が得られている。しかし、この結果は、ターゲット−基板間隔の変化に基づくターゲット長さに沿った方向における基板上の均一性の分布の変動によって、悪影響を受けている。湾曲した基板の表面に常に生じる層厚みの変動（最大のターゲット−基板の間隔に対して生じる最悪の均一性）は、ターゲット長さを増大させることによってのみ低減されることになる。しかし、これは、極めて長いターゲットの使用を必要とし、これによって、変動費の著しい増大（ターゲット材料）、投資コストの著しい増大（大きい真空チャンバ）、およびエネルギ消費の著しい増大（より長いターゲットのためのより多くの電力および真空ポンプおよびガス供給のためのより多くの電力）をもたらすことになる。

これらの課題の全てに対する完全な解決策は、少なくとも第２の駆動手段および任意選択的に第３および／または第４の駆動手段を備える本発明の実施形態によるスパッタ装置を実施することによって、もたらされることになる。

図９に概略的に示されている本発明の例示的な実施形態は、制御装置４１０を備えている。この制御装置は、図９にのみ示されているが、本発明の任意の実施形態に適用可能である。点線は、この実施形態における制御可能な特徴：
（ａ）第１の駆動手段を制御することによる円筒ターゲット１６０の回転速度、
（ｂ）電力供給を制御することによる円筒ターゲット１６０に印加される電力、
（ｃ）第２の駆動手段を制御することによる第２の方向における少なくとも１つのエンドブロック１２０の速度、および
（ｄ）第１の方向に沿った磁石構造の並進運動のための第３の駆動手段および／またはターゲット軸を中心とする磁石バーの回転運動のための第４の駆動手段を制御することによる、磁石バーおよび／または磁石構造の位置依存回転
を示している。

第２の方向における少なくとも１つのエンドブロック１２０の速度は、エンドブロック１２０を移動させるためのロッド１５０を駆動している第２の駆動手段１４５を制御することによって、制御可能である。従って、制御装置４１０は、基板ホルダー１８０に取り付けられた基板１７０または基板のアレイの前の円筒ターゲット１６０の第２の方向における速度を制御することができる。円筒ターゲット１６０の回転速度は、エンドブロック１２０に連結された第１の駆動手段１９０を制御することによって、制御可能である。第１の方向に沿った磁石構造の位置およびターゲット軸を中心とする磁石バーの回転は、第３および／または第４の駆動手段によって、制御可能である。本発明の実施形態では、制御装置４１０は、コンピュータ４２０上で実行されるソフトウエアを手段として作動可能になっている。

本発明の実施形態では、制御装置４１０は、真空チャンバ１１０内の圧力、位置依存ガス供給および流量のような他のパラメータも制御することができる。本発明の実施形態では、（図示されていない）追加的な駆動手段によって、ターゲットと基板または基板のアレイとの距離を増減することが可能である。

本発明の実施形態では、制御装置４１０は、コンピュータ４２０を介して操作可能である。コンピュータ４２０のユーザーインターフェイスによって、オペレータは、コンピュータ４２０および制御装置４１０を介してスパッタプロセスを制御することができる。コンピュータ４２０および／または制御装置４１０への自動化ソフトウエアは、スパッタプロセスを自動化するようになっているとよい。例えば、オペレータによって特定された被膜特性、例えば、厚みが得られるように、第２の方向におけるエンドブロック１２０の速度および円筒ターゲット１６０への電力をソフトウエアによって自動的に制御することができるようになっているとよい。例を挙げると、本発明の実施形態では、コンピュータ４２０上のソフトウエアによって、オペレータが各層に対して、好ましい特性分布、例えば、好ましい厚みを有する積層体を特定することが可能である。これらの特定に基づき、コンピュータ上のソフトウエアは、スパッタ装置１００を制御するための最適なパラメータ（例えば、第１，第２，第３，および第４の駆動手段を制御するためのパラメータ、ターゲットへの電力を制御するためのパラメータを制御するためのパラメータ）を決定することになる。

本発明の実施形態では、スパッタされた被膜を制御するための制御ループを、設けられた被膜の１つまたは複数の特性を測定することによって、閉じることができる。この特性は、フィードバックされ、これによって、制御ループを閉じることができる。測定される可能性のある特性は、被膜の厚みであり、他の特性は、被膜の抵抗率であり、光学的特性も考慮されるとよい。これらの特性は、基板または基板のアレイ上のいくつかの箇所において測定されるよく、また第１の方向および第２の方向において測定されるとよい。測定結果および決定された所望の値からの偏りに基づき、スパッタプロセスのパラメータ、例えば、第１，第２，第３，および第４の駆動手段の駆動パラメータ、およびターゲットに供給される電力、ガス流量などに適応するための制御信号が生成されるとよい。

先行技術によるバッチ式コーターは、図１８（ａ）に示されているように、被覆されるサンプルによって覆われた円形ドラムを有しているが、本発明の実施形態によれば、他の形状の断面、例えば、制限されるものではないが、図１８（ｂ）および図１８（ｃ）に示されるような三角形の断面を有するドラムを用いることも可能である。本発明の実施形態によれば、図１８（ｂ）に示されているように、エンドブロック１２０によって保持された少なくとも１つのターゲット１６０は、コータードラム上の１つまたは複数の基板を横断する第２の方向において駆動可能である。しかし、ドラムが三角形状を有しているので、ドラムの回転中、ターゲット−基板距離が、ドラムの種々の角位置において異なることになる。本発明の実施形態によれば、ドラムの回転中、ターゲットを保持するエンドブロックを基板を横断する第２の方向において移動させることができ、同時にエンドブロックおよび／またはターゲット内の磁石機構を第４の駆動手段によって回転させることができるので、これによって、レーストラックを基板に対して制御された角度に配向させることができる。

第２の態様における本発明の実施形態は、長さ方向における長さおよび幅方向における幅を有する大面積面、例えば、大面積基板または一緒になって大面積面をなす小基板のアレイを、真空チャンバ内においてスパッタする方法に関連している。この方法は、円筒ターゲットを第１の方向に配向されたその長軸を中心として回転させるステップを含んでいる。本発明の実施形態では、第１の方向は、基板と平行である。同時に、円筒ターゲットは、第２の方向に移動され、これによって、第２の方向に沿った移動軌道の少なくともかなりの部分にわたって、ターゲット軸が平行に維持されることになる。第２の方向における移動は、ターゲットと基板との間の相対運動中に基板上へのターゲットのスパッタ位置の投影によって画定される、基板上の曲線に沿って基板上に堆積された層の層特性が、所定の層特性偏り限界よりもわずかしか偏らないように、行われる。本発明の実施形態では、第２の方向は、基板の長さ方向に沿っているとよい。第２の方向は、第１の方向に沿った成分を有していてもよい。本発明の代替的実施形態または組み合された実施形態では、第２の方向は、基板表面または基板移動方向を横断する成分を有していてもよい。第２の方向は、必ずしも必要ではないが、第１の方向と直交していてもよい。第２の方向は、移動平面、例えば、制限されるものではないが、水平面に画定される方向であってもよい。基板の長さ方向は、第２の駆動手段によって加えられた移動によって画定される移動面と平行の交差面の交差によって画定される、基板の一次元に沿った方向として画定されるとよい。第２の方向における円筒ターゲットの並進運動は、第２の方向に沿った移動軌道の少なくともかなりの部分に沿って、ターゲットの長軸が第２の方向における種々の位置において方向変換しないように、すなわち、元の長軸と平行になるように、行なわれるとよい。

本発明の実施形態では、この方法は、個々の磁石構造の並進運動および／または磁石バーのターゲット軸を中心とする回転運動、または真空チャンバに対するエンドブロックの回転運動を行なうことをさらに含んでいる。個々の磁石構造は、第１の方向に配向された長手方向磁石機構に沿って配置されている。

本発明の実施形態では、この方法は、第２の方向に沿ったターゲットの並進運動と磁石機構のターゲット軸を中心とする並進運動または回転運動を同期化させることをさらに含んでいる。この運動の同期化は、基板の形状を考慮に入れて行なわれるとよい。

本発明の実施形態では、この方法は、多重ターゲットに適用されている。図４に示されている本発明の実施形態は、例えば、最初に、第１の円筒ターゲット１６０を基板１７０の長さに沿った第２の方向において移動させることによって、実行することができる。これは、一回行なわれてもよいし、または多数回行なわれもよい。次に、第２の円筒ターゲット２６０が、大面積基板１７０または小基板のアレイからなる同一の二次元面の長さに沿った第２の方向において移動されるようになっている。これも、一回行なわれてもよいし、または多数回行なわれもよい。異なるターゲット１６０，２６０によるスパッタリングを交互に行なうプロセスは、二次元面、例えば、基板１７０上の被膜が所望のパラメータ分布、例えば、所望の厚みおよび組成に達するまで、継続されることになる。この方法を用いることによって、一つのプロセスステップによって、すなわち、真空を遮断することなく、多層積層体を得ることができる。特定のターゲットを取り換える必要がなく、二次元面、例えば、基板１７０を１つのスパッタ装置から他のスパッタ装置に移動させる必要がない。円筒ターゲットの１つを第２の方向において移動させている間、該円筒ターゲットは、その軸を中心として回転されている。

Claims (17)

1. 真空チャンバ内において基板上に層を堆積させるためのスパッタ装置（１００）であって、
   −円筒ターゲット（１６０）を各々が保持するように構成された少なくとも１つのエンドブロック（１２０）であって、前記円筒ターゲット（１６０）は、第１の方向にある長軸を有している、少なくとも１つのエンドブロック（１２０）と、
   −少なくとも１つの前記円筒ターゲット（１６０）の前記長軸に沿って延びるターゲット軸を中心とする回転運動をもたらすための第１の駆動手段（１９０）と、
   −少なくとも１つの前記エンドブロック（１２０）に第２の方向における並進運動を加え、これによって、前記第２の方向に沿った移動軌道の少なくともかなりの部分にわたって前記ターゲット軸を平行に維持するための第２の駆動手段（１４５）と、
   を備え、
   前記第１および第２の駆動手段（１９０，１４５）は、スパッタリング中に前記真空チャンバ内において同時に作動するように構成されており、前記第２の駆動手段（１４５）は、直線並進運動を可能にするように構成されおり、
   前記スパッタ装置は、
   前記円筒ターゲット（１６０）内に配置可能な長手方向磁石機構の長さに沿って複数の磁石構造のうちの１つまたは複数の磁石構造に並進運動を適用するための第３の駆動手段であって、前記第３の駆動手段は、前記基板（１７０）上への前記第１の方向の直角投影に対応する方向において、前記基板上にスパッタされる層の均一性を規定するように構成された、第３の駆動手段と、および／または、
   前記円筒ターゲット（１６０）内に配置可能な長手方向磁石機構を前記第１の方向と平行な軸に沿って回転させるための第４の駆動手段であって、該第４の駆動手段は、前記第２の駆動手段による移動と前記基板の形状とを考慮に入れる、第４の駆動手段と、を備えている、スパッタ装置。
2. 長さ方向における長さおよび幅方向における幅を有する前記基板上に層を堆積するために、前記第１の方向は、前記基板（１７０）の前記幅方向に沿って位置決めされ、前記第２の方向は、前記基板（１７０）の前記長さ方向に沿って位置決めされるようになっている、請求項１に記載のスパッタ装置。
3. 前記第２の駆動手段（１４５）は、前記エンドブロック（１２０）の長さの２倍を越える距離にわたって、少なくとも１つの前記エンドブロック（１２０）に前記第２の方向における運動を加えるように構成されている、請求項１または請求項２に記載のスパッタ装置。
4. 前記第２の駆動手段（１４５）は、前記基板（１７０）の実質的に全長にわたって、少なくとも１つの前記エンドブロック（１２０）に前記第２の方向における運動を加えるように構成されている、請求項３に記載のスパッタ装置。
5. 前記第２の方向は、前記基板の表面または前記基板の移動方向を横断する成分を有している、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のスパッタ装置。
6. 前記第２の方向は、前記第１の方向に沿った成分を有している、請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のスパッタ装置。
7. 前記第２の方向は、前記第１の方向と直交して配向されている、請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のスパッタ装置。
8. 前記第２の駆動手段（１４５）は、前記ターゲット軸が前記第２の方向における運動の全体にわたって平行に維持されるように、少なくとも１つの前記エンドブロック（１２０）に前記第２の方向における運動を加えるように構成されている、請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のスパッタ装置。
9. 前記第１の駆動手段（１９０）は、真空状態で作動可能になっており、または前記第１の駆動手段は、前記第２の駆動手段によって少なくとも１つの前記エンドブロック（１２０）と一緒に移動可能になっている密封ボックス（１９５）内に設けられている、請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載のスパッタ装置。
10. 前記エンドブロックは、少なくとも１つの第１の円筒ターゲットを保持するように構成された少なくとも１つの第１のエンドブロック（１２０）と、少なくとも１つの第２の円筒ターゲットを保持するように構成された第２のエンドブロック（２２０）とを備えている、請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載のスパッタ装置。
11. 前記第４の駆動手段は、前記層が堆積される前記基板の表面へのスパッタフラックスの制御角度を維持するように構成されている、請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載のスパッタ装置。
12. 前記円筒ターゲット（１６０）を取り付けるように各々が構成されている１つまたは複数の前記エンドブロック（１２０）をアレイ配置で保持するように構成された陰極アセンブリ（３３０）を備え、１つまたは複数の特定の前記円筒ターゲットが、前記基板（１７０）に向かって配向可能になっており、スパッタリング中に電力供給されるように選択可能になっている、請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載のスパッタ装置。
13. −前記第２の方向における少なくとも１つの前記エンドブロック（１２０）の速度、および／または
    −少なくとも１つの前記円筒ターゲット（１６０）に印加される電力、および／または
    −少なくとも１つの前記円筒ターゲット（１６０）の回転速度、および／または
    −少なくとも１つの前記円筒ターゲット（１６０）内の磁石バーの位置、および／または
    −少なくとも１つの前記円筒ターゲットに沿ったガス分布を制御するように構成された制御装置（４１０）を備えている、請求項１ないし請求項１２のいずれか一項に記載のスパッタ装置。
14. 少なくとも１つの前記エンドブロック（１２０）の前記第２の方向に沿った速度は、一定である、請求項１ないし請求項１３のいずれか一項に記載のスパッタ装置。
15. 真空チャンバ内において基板をスパッタするための方法であって、円筒ターゲットを第１の方向に配向された前記円筒ターゲットの長軸を中心として回転させると共に、前記円筒ターゲットを第２の方向に移動させ、これによって、前記第２の方向に沿った移動軌道の少なくともかなりの部分にわたってターゲット軸を平行に維持するステップを含み、前記円筒ターゲットの前記第２の方向における移動は、前記円筒ターゲットに直線並進運動を加えることを含み、
    前記第２の方向の直線並進運動と前記基板の形状とを考慮して、前記円筒ターゲット内に配置された磁石機構の長さに沿って複数の磁石構造のうちの１つまたは複数の磁石構造を前記第１の方向に平行な軸に沿って回転させること、および／または、前記円筒ターゲットの内側の磁石機構の長さに沿って複数の磁石構造のうちの１つまたは複数の磁石構造に並進運動を提供すること、を含む方法。
16. 第１のステップにおいて、少なくとも１つの第１の円筒ターゲットからなる一組が前記真空チャンバの第２の方向において移動され、第２のステップにおいて、少なくとも１つの第２の円筒ターゲットからなる一組が前記真空チャンバの前記第２の方向において移動されるようになっている、請求項１５に記載の方法。
17. 真空チャンバ内において基板をスパッタするためのスパッタ装置の前記真空チャンバ内における少なくとも１つの円筒ターゲットの運動を制御するための制御装置であって、前記運動が、第１の方向に配向された少なくとも１つの前記円筒ターゲットの長軸を中心とする回転運動である第１の成分と、同時に生じる第２の方向における直線並進運動である第２の成分であって、これによって、前記第２の方向に沿った移動軌道の少なくともかなりの部分にわたってターゲット軸を平行に維持する、直線並進運動である第２の成分と、を含み、
    第２の移動の成分と前記基板の形状とを考慮し、前記第１の方向に平行な軸に沿った、前記円筒ターゲット内に配置された磁石機構の複数の磁石構造のうちの１つまたは複数の磁石構造の回転移動の成分、および／または、前記円筒ターゲットの内部の磁石機構の長さに沿った複数の磁石構造のうちの１つまたは複数の磁石構造の並進運動の成分を更に含んでいる、制御装置。

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